JP2018050397A - 永久磁石電動機 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転子の外周側鉄心および内周側鉄心と絶縁部材との回り止めの機能を確保しつつ軸受の電食を防止すること。
【解決手段】回転子３は、環状の永久磁石３１と、永久磁石３１の内径側に位置する環状の外周側鉄心３２と、外周側鉄心３２の内径側に位置する環状の内周側鉄心３４と、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に位置する絶縁部材３３と、内周側鉄心３４の中心軸Ｏに沿って設けられたシャフト３５を備えており、外周側鉄心３２は、内周面３２１から内径側に突出する複数の外周側凸部３２２を備え、内周側鉄心３４は、外周面３４１から外径側に突出する複数の内周側凸部３４２を備え、外周側凸部３２２と内周側凸部３４２は、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置されている。
【選択図】図３
【解決手段】回転子３は、環状の永久磁石３１と、永久磁石３１の内径側に位置する環状の外周側鉄心３２と、外周側鉄心３２の内径側に位置する環状の内周側鉄心３４と、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に位置する絶縁部材３３と、内周側鉄心３４の中心軸Ｏに沿って設けられたシャフト３５を備えており、外周側鉄心３２は、内周面３２１から内径側に突出する複数の外周側凸部３２２を備え、内周側鉄心３４は、外周面３４１から外径側に突出する複数の内周側凸部３４２を備え、外周側凸部３２２と内周側凸部３４２は、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置されている。
【選択図】図３
Description
本発明は、絶縁部材を有する回転子を備えた永久磁石電動機に関する。
従来の永久磁石電動機には、回転磁界を発生する固定子の内部に、永久磁石を有する回転子を回転可能に配置したインナーロータ型の永久磁石電動機が知られている。この永久磁石電動機は、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するために用いられる。
この永久磁石電動機を高周波スイッチングを行うＰＷＭ方式のインバータで駆動すると、軸受の内輪と外輪の間に電位差（軸電圧）が生じ、この軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流が流れて軸受内部に電食を発生させる。この軸受の電食を防止するために、例えば、絶縁部材を有する回転子を備えたものが知られている。この回転子は、例えば、環状の永久磁石と、永久磁石の内径側に位置する環状の外周側鉄心と、外周側鉄心の内径側に位置する環状の内周側鉄心と、外周側鉄心と内周側鉄心の間に位置する絶縁部材と、内周側鉄心の中心軸の方向に貫通する貫通穴に固着されたシャフトを備えている。
このような回転子の絶縁部材は、例えば、外周側鉄心と内周側鉄心の間に充填された樹脂で形成されている。また、回転子の外周側鉄心と内周側鉄心は、それぞれに複数の凸部が形成されている。複数の凸部は、外周側鉄心および内周側鉄心と絶縁部材との回り止めのために、それぞれ、外周側鉄心の内周面から内径側に突出し、内周側鉄心の外周面から外径側に突出するものである（例えば、特許文献１参照）。さらに、特許文献１に記載の回転子では、外周側鉄心と内周側鉄心に形成されたそれぞれの凸部が、内周側鉄心の中心軸から径方向を見たときに重なる位置に配置されている。
ところで、上述した軸受の電食は、永久磁石電動機をＰＷＭ方式のインバータで駆動すると、固定子の巻線の中性点電位が零にならず、コモンモード電圧と呼ばれる電圧が発生する。このコモンモード電圧は、スイッチングによる高周波成分が含まれるため、永久磁石電動機の内部の浮遊容量分布によって、軸受の外輪と内輪の間に軸電圧を発生させる。
コモンモード電圧は、固定子の巻線とシャフトの間の静電容量分布と、シャフトとインバータ駆動用回路基板の間の静電容量分布により、軸受の内輪側（シャフト側）の電位として分圧される。そして、コモンモード電圧は、固定子の巻線とブラケットの間の静電容量分布と、ブラケットとインバータ駆動用回路基板の間の静電容量分布により、軸受の外輪側（ブラケット側）の電位として分圧される。この軸受の内輪側と外輪側の電位差が軸電圧となる。
このような軸電圧を抑制するために、軸受の内輪側（シャフト側）の電位と軸受の外輪側（ブラケット側）の電位をバランスさせることが必要であり、引用文献１に記載の回転子では、外周側鉄心と内周側鉄心の間に絶縁部材を充填して、外周側鉄心と内周側鉄心の間の静電容量（固定子の巻線とシャフトの間の静電容量分布の一部）を小さくして軸受の内輪側の電位を下げて内輪側と外輪側の電位を合わせている。
しかしながら、特許文献１に記載の回転子のように、外周側鉄心と内周側鉄心に形成されたそれぞれの凸部が、内周側鉄心の中心軸から径方向を見たときに重なる位置に配置され、それぞれの凸部の間に絶縁部材が充填された構造では、それぞれの凸部の間の距離が近くなる。回転子の外周側鉄心と内周側鉄心の間の静電容量は、これらの凸部の間の距離に依存し、凸部の間の距離が近くなると、外周側鉄心と内周側鉄心の間の静電容量が大きくなる。外周側鉄心と内周側鉄心の間の静電容量が大きくなると、内輪側の電位が高くなり、軸電圧を抑制できず、この結果、軸受の電食を生じさせるおそれがあった。
本発明は上記問題点に鑑み、回転子の外周側鉄心および内周側鉄心と絶縁部材との回り止めの機能を確保しつつ軸受の電食を防止することができる永久磁石電動機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の永久磁石電動機は、固定子と前記固定子の内部に配置された回転子を備え、回転子は、環状の永久磁石と、永久磁石の内径側に位置する環状の外周側鉄心と、外周側鉄心の内径側に位置する環状の内周側鉄心と、外周側鉄心と内周側鉄心の間に位置する絶縁部材と、内周側鉄心の中心軸に沿って設けられたシャフトを備えている。
そして、外周側鉄心は、内周面から内径側に突出する複数の外周側凸部を備え、内周側鉄心は、外周面から外径側に突出する複数の内周側凸部を備え、外周側凸部と内周側凸部は、内周側鉄心の中心軸から径方向を見たときに重ならない位置に配置されていることを特徴とする。
そして、外周側鉄心は、内周面から内径側に突出する複数の外周側凸部を備え、内周側鉄心は、外周面から外径側に突出する複数の内周側凸部を備え、外周側凸部と内周側凸部は、内周側鉄心の中心軸から径方向を見たときに重ならない位置に配置されていることを特徴とする。
本発明の永久磁石電動機によれば、回転子の外周側鉄心および内周側鉄心と絶縁部材との回り止めの機能を確保しつつ軸受の電食を防止することができる。
＜モータの全体構成＞
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１乃至図５は、本実施形態における永久磁石電動機１の構成を説明する図である。図１乃至図５に示すように、この永久磁石電動機１は、例えば、ブラシレスＤＣモータであり、空気調和機の室内機に搭載される送風ファンを回転駆動するために用いられる。以下では、回転磁界を発生する固定子２の内部に、永久磁石３１を有する回転子３を回転可能に配置したインナーロータ型の永久磁石電動機１を例に説明する。本実施形態における永久磁石電動機１は、固定子２と、回転子３と、第１軸受４１と、第２軸受４２と、第１ブラケット５１と、第２ブラケット５２を備えている。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１乃至図５は、本実施形態における永久磁石電動機１の構成を説明する図である。図１乃至図５に示すように、この永久磁石電動機１は、例えば、ブラシレスＤＣモータであり、空気調和機の室内機に搭載される送風ファンを回転駆動するために用いられる。以下では、回転磁界を発生する固定子２の内部に、永久磁石３１を有する回転子３を回転可能に配置したインナーロータ型の永久磁石電動機１を例に説明する。本実施形態における永久磁石電動機１は、固定子２と、回転子３と、第１軸受４１と、第２軸受４２と、第１ブラケット５１と、第２ブラケット５２を備えている。
＜固定子と回転子＞
固定子２は、円筒形状のヨーク部とヨーク部から内径側に延びる複数のティース部とを有した固定子鉄心２１を備え、インシュレータ２２を介してティース部に巻線２３が巻回されている。この固定子２は、固定子鉄心２１の内周面を除いて、樹脂で形成されたモータ外郭６で覆われている。回転子３は、環状の永久磁石３１とシャフト３５を有し、永久磁石３１は、後述する外周側鉄心３２や絶縁部材３３や内周側鉄心３４を介してシャフト３５の周囲に一体的に配置されている。この回転子３は、固定子２の固定子鉄心２１の内周側に所定の空隙（ギャップ）をもって回転自在に配置されている。
固定子２は、円筒形状のヨーク部とヨーク部から内径側に延びる複数のティース部とを有した固定子鉄心２１を備え、インシュレータ２２を介してティース部に巻線２３が巻回されている。この固定子２は、固定子鉄心２１の内周面を除いて、樹脂で形成されたモータ外郭６で覆われている。回転子３は、環状の永久磁石３１とシャフト３５を有し、永久磁石３１は、後述する外周側鉄心３２や絶縁部材３３や内周側鉄心３４を介してシャフト３５の周囲に一体的に配置されている。この回転子３は、固定子２の固定子鉄心２１の内周側に所定の空隙（ギャップ）をもって回転自在に配置されている。
＜軸受とブラケット＞
第１軸受４１は、回転子３のシャフト３５の一端側（出力側）を支持している。第２軸受４２は、回転子３のシャフト３５の他端側（反出力側）を支持している。第１軸受４１および第２軸受４２は、例えば、ボールベアリングが用いられる。
第１軸受４１は、回転子３のシャフト３５の一端側（出力側）を支持している。第２軸受４２は、回転子３のシャフト３５の他端側（反出力側）を支持している。第１軸受４１および第２軸受４２は、例えば、ボールベアリングが用いられる。
第１ブラケット５１は、金属製（鋼板やアルミニウムなど）であり、回転子３のシャフト３５の一端側のモータ外郭６に固定されている。第１ブラケット５１は、底面を有する円筒形状のブラケット本体部５１１と、底面に設けられ第１軸受４１を収容するための第１軸受収容部５１２を有する。第１ブラケット５１のブラケット本体部５１１は、モータ外郭６の外周面に圧入されている。第１ブラケット５１の第１軸受収容部５１２は、底面を有する円筒形状に形成されており、底面の中央に孔を有し、この孔からシャフト３５の一端側が突出している。
第２ブラケット５２は、金属製（鋼板やアルミニウムなど）であり、回転子３のシャフト３５の他端側のモータ外郭６に配置されている。第２ブラケット５２は、第２軸受４２を収容するための第２軸受収容部５２１と、第２軸受収容部５２１の周りに広がるフランジ部５２２を有する。第２ブラケット５２の第２軸受収容部５２１は、底面を有する円筒形状に形成されており、第２ブラケット５２のフランジ部５２２は、一部が樹脂で覆われモータ外郭６と一体になっている。
第１軸受４１は、第１ブラケット５１に設けられた第１軸受収容部５１２に収容され、第２軸受４２は、第２ブラケット５２に設けられた第２軸受収容部５２１に収容されており、第１軸受４１と第１軸受収容部５１２、第２軸受４２と第２軸受収容部５２１はそれぞれ電気的に導通している。
＜回転子の具体的な構成＞
＜回転子の第１の実施形態＞
以上のように構成された永久磁石電動機１では、第１軸受４１や第２軸受４２に電食が生じないようにするため、図１に示すように、回転子３の一部に絶縁部材３３を備えている。以下、回転子３の第１の実施形態について説明する。回転子３は、図１乃至図３に示すように、外径側から内径側に向って、永久磁石３１と、外周側鉄心３２と、絶縁部材３３と、内周側鉄心３４と、シャフト３５を備えている。
＜回転子の第１の実施形態＞
以上のように構成された永久磁石電動機１では、第１軸受４１や第２軸受４２に電食が生じないようにするため、図１に示すように、回転子３の一部に絶縁部材３３を備えている。以下、回転子３の第１の実施形態について説明する。回転子３は、図１乃至図３に示すように、外径側から内径側に向って、永久磁石３１と、外周側鉄心３２と、絶縁部材３３と、内周側鉄心３４と、シャフト３５を備えている。
永久磁石３１は、環状に形成されており、Ｎ極とＳ極が周方向に等間隔に交互に表れるように複数（例えば８個）の永久磁石片３１１が配置されている。なお、永久磁石３１は、磁石粉末を樹脂で固めることで環状に形成されたプラスチックマグネットを用いてもよい。外周側鉄心３２は、環状に形成されており、永久磁石３１の内径側に位置している。外周側鉄心３２には、後述する絶縁部材３３との回り止めの機能を確保するために、内周面３２１から内径側に突出する複数（例えば８個）の外周側凸部３２２を備えている。複数の外周側凸部３２２は、中心軸Ｏの方向に延びるとともに周方向に等間隔に配置されている。
内周側鉄心３４は、環状に形成されており、外周側鉄心３２の内径側に位置している。内周側鉄心３４には、後述する絶縁部材３３との回り止めの機能を確保するために、外周面３４１から外径側に突出する複数（例えば８個）の内周側凸部３４２と、中心に中心軸Ｏの方向に貫通する貫通穴３４３を備えている。複数の内周側凸部３４２は、中心軸Ｏの方向に延びるとともに周方向に等間隔に配置されている。絶縁部材３３は、ＰＢＴやＰＥＴなどの誘電体の樹脂で形成されており、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に位置している。絶縁部材３３は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に樹脂が充填されることで、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４に一体成形されており、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量（固定子２の巻線２３とシャフト３５の間の静電容量分布の一部）を小さくして第１軸受４１および第２軸受４２の内輪側の電位を下げて内輪側と外輪側の電位を合わせている。シャフト３５は、内周側鉄心３４に備えた貫通穴３４３に圧入やカシメなどによって固着されている。
＜本発明に関わる回転子の構造、作用および効果＞
次に、本実施形態における永久磁石電動機１において、図２および図３を用いて、本発明に関わる回転子１の構造や、その作用および効果について説明する。上記した回転子３の構成において、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２とが、背景技術の欄で述べた特許文献１に記載の回転子のように、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重なる位置に配置された場合、次のような問題がある。
次に、本実施形態における永久磁石電動機１において、図２および図３を用いて、本発明に関わる回転子１の構造や、その作用および効果について説明する。上記した回転子３の構成において、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２とが、背景技術の欄で述べた特許文献１に記載の回転子のように、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重なる位置に配置された場合、次のような問題がある。
空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するために用いられる永久磁石電動機１は、ＰＷＭ方式のインバータで駆動されるため、巻線の中性点電位が零にならず、コモンモード電圧と呼ばれる電圧が発生する。このコモンモード電圧に起因して、永久磁石電動機１の内部の浮遊容量分布によって、第１軸受４１や第２軸受４２の外輪と内輪の間に電位差（軸電圧）が発生する。この軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流が流れて軸受内部に電食を発生させる。
回転子３は、絶縁部材３３が外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に充填されて、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量を小さくする構造になっているが、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の距離が他の部分に比べて外周側凸部３２２と内周側凸部３４２の間で近くなる。このような外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量は、外周側凸部３２２と内周側凸部３４２の間の距離に依存し、外周側凸部３２２と内周側凸部３４２の間の距離が近くなると、その部分の静電容量が大きくなり、全体として外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量が大きくなる。
外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量が大きくなると、軸電圧が上昇し、第１軸受４１や第２軸受４２に電食が発生するおそれがある。このため、回転子３の外周側鉄心３２および内周側鉄心３４と絶縁部材３３との回り止めの機能を確保しつつ、第１軸受４１や第２軸受４２の電食を防止する必要性があった。
そこで、本発明における回転子３では、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２を、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置するようにしている。この結果、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の距離が、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２の間で、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重なる位置に配置された場合と比べて広くなっている。したがって、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量は、外周側凸部３２２と内周側凸部３４２が内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重なる位置に配置された場合と比べて小さくすることができる。この結果、内輪側の電位を下げて内輪側と外輪側の電位を合わせ、軸電圧を抑制することができるため、第１軸受４１や第２軸受４２に電食が発生するのを防止することができる。
なお、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量の測定結果を示すと、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２を、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置した場合は１７．５１ｐＦ、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重なる位置に配置した場合は１７．９３ｐＦとなった。外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量は、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２を、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置した場合の方が、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重なる位置に配置した場合よりも小さくなる結果が得られた。
そして、絶縁部材３３は、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２の形状に沿って外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に充填されているため、外周側鉄心３２および内周側鉄心３４と絶縁部材３３との回り止めの機能を確保することができる。
＜回転子の第２の実施形態＞
次に、図４を用いて、本発明における回転子３の第２の実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる点は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の構造にあり、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２に外周側凹部３２３が形成されている点と、内周側鉄心３４に内周側第２凹部３４５が形成されている点である。なお、回転子３のこれ以外の構成については、上述した実施形態と同じであるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、以下の説明において、第２の実施形態は、外周側凹部３２３と内周側第２凹部３４５が形成されているものであるが、本発明はこれに限らず、外周側凹部３２３または内周側第２凹部３４５のいずれか一方が形成されているものでもよい。
次に、図４を用いて、本発明における回転子３の第２の実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる点は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の構造にあり、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２に外周側凹部３２３が形成されている点と、内周側鉄心３４に内周側第２凹部３４５が形成されている点である。なお、回転子３のこれ以外の構成については、上述した実施形態と同じであるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、以下の説明において、第２の実施形態は、外周側凹部３２３と内周側第２凹部３４５が形成されているものであるが、本発明はこれに限らず、外周側凹部３２３または内周側第２凹部３４５のいずれか一方が形成されているものでもよい。
まず、回転子３は、図４に示すように、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２は、その先端側から外径側に凹んだ外周側凹部３２３が形成されている。外周側凹部３２３は、シャフト３５と平行に中心軸Ｏの方向に貫通し、シャフト３５に対し垂直な断面が円弧形状に形成されている。なお、この外周側凹部３２３は外周側凸部３２２に形成することで、外周側鉄心３２を通過する磁束の流れの妨げとならないよう配慮されている。この結果、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の距離が近くなる部分にあたる外周側鉄心３２の外周側凸部３２２に外周側凹部３２３が形成されていると、次のような作用と効果が得られる。外周側鉄心３２の外周側凸部３２２は、外周側凹部３２３の部分をみると、図３に示すように、外周側凹部３２３が形成されていない場合に比べて、絶縁部材３３を挟んで内周側鉄心３４との距離が広がるので、絶縁部材３３の径方向の厚みが広くなる。したがって、外周側凸部３２２と内周側鉄心３４との距離を調整することで、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量を調整することができ、第１軸受４１や第２軸受４２の電食を防止することができる。
さらに、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２に形成された外周側凹部３２３を円弧形状に形成することで、外周側凹部３２３は、回転子３の組立時に用いられる金型に備えた位置決めピンに嵌合する部分を兼ねた凹部としている。この結果、金型内に外周側鉄心３２と内周側鉄心３４を配置する場合、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２を、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置するときの位置決めに役立たせることができる。
また、回転子３は、図４に示すように、内周側鉄心３４は、外周面３４１から内径側に凹んだ内周側第２凹部３４５が形成されている。内周側第２凹部３４５は、外周側凸部３２２の外周側凹部３２３に対して内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向に見たときに重なる位置に配置されている。内周側第２凹部３４５は、シャフト３５と平行に中心軸Ｏの方向に貫通し、シャフト３５に対し垂直な断面が円弧形状に形成されている。この結果、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の距離が近くなる部分にあたる位置であり、外周側凸部３２２の外周側凹部３２３に対して内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向に見たときに重なる位置に内周側第２凹部３４５が形成されていると、次のような作用と効果が得られる。内周側鉄心３４は、内周側第２凹部３４５の部分をみると、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２に外周側凹部３２３のみが形成されている場合に比べて、絶縁部材３３を挟んで外周側鉄心３２の外周側凸部３２２との距離がさらに広がるので、絶縁部材３３の径方向の厚みがさらに広くなる。したがって、外周側凸部３２２と内周側鉄心３４との距離を調整することで、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量を調整することができ、第１軸受４１や第２軸受４２の電食を防止することができる。
さらに、内周側鉄心３４の内周側第２凹部３４５を円弧形状に形成することで、内周側第２凹部３４５は、外周側凹部３２３と同様に、回転子３の組立時に用いられる金型に備えた位置決めピンに嵌合する部分を兼ねた凹部としている。この結果、金型内に外周側鉄心３２と内周側鉄心３４を配置する場合、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２を、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置するときの位置決めに役立たせることができる。
＜回転子の第３の実施形態＞
次に、図５を用いて、本発明における回転子３の第３の実施形態について説明する。上述した第２の実施形態と異なる点は、内周側鉄心３４の構造にあり、上述した第２の実施形態のように、内周側鉄心３４には内周側第２凹部３４５は形成されず、内周側鉄心３４の内周側凸部３４２に内周側第１凹部３４４が形成されている点である。なお、回転子３のこれ以外の構成については、上述した実施形態と同じであるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
次に、図５を用いて、本発明における回転子３の第３の実施形態について説明する。上述した第２の実施形態と異なる点は、内周側鉄心３４の構造にあり、上述した第２の実施形態のように、内周側鉄心３４には内周側第２凹部３４５は形成されず、内周側鉄心３４の内周側凸部３４２に内周側第１凹部３４４が形成されている点である。なお、回転子３のこれ以外の構成については、上述した実施形態と同じであるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
回転子３は、図５に示すように、内周側鉄心３４の内周側凸部３４２は、その先端側から内径側に凹んだ内周側第１凹部３４４が形成されている。内周側第１凹部３４４は、シャフト３５と平行に中心軸Ｏの方向に貫通し、シャフト３５に対し垂直な断面が円弧形状に形成されている。この結果、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の距離が近くなる部分にあたる内周側鉄心３４の内周側凸部３４２に内周側第１凹部３４４が形成されていると、次のような作用と効果が得られる。内周側鉄心３４の内周側凸部３４２は、内周側第１凹部３４４の部分をみると、図３に示すように、内周側第１凹部３４４が形成されていない場合に比べて、絶縁部材３３を挟んで外周側鉄心３２との距離が広がるので、絶縁部材３３の径方向の厚みが広くなる。したがって、上述した第２の実施形態と同様に、外周側鉄心３２と内周側凸部３４２との距離を調整することで、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量を調整することができ、第１軸受４１や第２軸受４２の電食を防止することができる。
さらに、内周側鉄心３４の内周側凸部３４２に形成された内周側第１凹部３４４を円弧形状に形成することで、内周側第１凹部３４４は、回転子３の組立時に用いられる金型に備えた位置決めピンに嵌合する部分を兼ねた凹部としている。この結果、上述した第２の実施形態と同様に、金型内に外周側鉄心３２と内周側鉄心３４を配置する場合、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２と内周側鉄心３４の内周側凸部３４２を、内周側鉄心３４の中心軸Ｏから径方向を見たときに重ならない位置に配置するときの位置決めに役立たせることができる。
なお、第２の実施形態と第３の実施形態による回転子３では、外周側鉄心３２の外周側凸部３２２に形成された外周側凹部３２３は、円弧形状に形成されているが、本発明はこれに限らず、矩形形状に形成されていてもよい。また、第２の実施形態による回転子３では、内周側鉄心３４の外周面３４１に形成された内周側第２凹部３４５は、円弧形状に形成されているが、本発明はこれに限らず、矩形形状に形成されていてもよい。また、第３の実施形態による回転子３では、内周側鉄心３４の内周側凸部３４２に形成された内周側第１凹部３４４は、円弧形状に形成されているが、本発明はこれに限らず、矩形形状に形成されていてもよい。
１ 永久磁石電動機
２ 固定子
２１ 固定子鉄心
２２ インシュレータ
２３ 巻線
３ 回転子
３１ 永久磁石
３１１ 永久磁石片
３２ 外周側鉄心
３２１ 内周面
３２２ 外周側凸部
３２３ 外周側凹部
３３ 絶縁部材
３４ 内周側鉄心
３４１ 外周面
３４２ 内周側凸部
３４３ 貫通穴
３４４ 内周側第１凹部
３４５ 内周側第２凹部
３５ シャフト
４１ 第１軸受
４２ 第２軸受
５１ 第１ブラケット
５１１ ブラケット本体部
５１２ 第１軸受収容部
５２ 第２ブラケット
５２１ 第２軸受収容部
５２２ フランジ部
６ モータ外郭
Ｏ 中心軸
２ 固定子
２１ 固定子鉄心
２２ インシュレータ
２３ 巻線
３ 回転子
３１ 永久磁石
３１１ 永久磁石片
３２ 外周側鉄心
３２１ 内周面
３２２ 外周側凸部
３２３ 外周側凹部
３３ 絶縁部材
３４ 内周側鉄心
３４１ 外周面
３４２ 内周側凸部
３４３ 貫通穴
３４４ 内周側第１凹部
３４５ 内周側第２凹部
３５ シャフト
４１ 第１軸受
４２ 第２軸受
５１ 第１ブラケット
５１１ ブラケット本体部
５１２ 第１軸受収容部
５２ 第２ブラケット
５２１ 第２軸受収容部
５２２ フランジ部
６ モータ外郭
Ｏ 中心軸
Claims (4)
- 固定子と前記固定子の内部に配置された回転子を備え、
前記回転子は、環状の永久磁石と、前記永久磁石の内径側に位置する環状の外周側鉄心と、前記外周側鉄心の内径側に位置する環状の内周側鉄心と、外周側鉄心と内周側鉄心の間に位置する絶縁部材と、前記内周側鉄心の中心軸に沿って設けられたシャフトを備えた永久磁石電動機であって、
前記外周側鉄心は、内周面から内径側に突出する複数の外周側凸部を備え、
前記内周側鉄心は、外周面から外径側に突出する複数の内周側凸部を備え、
前記外周側凸部と前記内周側凸部は、前記内周側鉄心の中心軸から径方向を見たときに重ならない位置に配置されていることを特徴とする永久磁石電動機。 - 前記外周側凸部は、外径側に凹んだ外周側凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機。
- 前記内周側凸部は、内径側に凹んだ内周側第１凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機。
- 前記内周側鉄心には、前記外周側凸部に対して前記内周側鉄心の中心軸から径方向を見たときに重なる位置に配置され、外周面から内径側に凹んだ内周側第２凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の永久磁石電動機。
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