JP2018085779A

JP2018085779A - 電動機要素、電動機、装置

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Publication number: JP2018085779A
Application number: JP2016225638A
Authority: JP
Inventors: 慎一堤; Shinichi Tsutsumi; 慶一郎額田; Keiichiro Nukada; 植田　浩司; Koji Ueda; 浩司植田; 祐一吉川; Yuichi Yoshikawa
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-31

Abstract

【課題】回転子内部にボンド磁石を埋設するボンド磁石埋設孔を設ける構成において、回転子の構造が遠心力に対して脆弱化することを回避する新規な構成の回転子を提供する。【解決手段】円環状のコアシート２７を複数積層する回転子コア２３と、円環状のコアシート２７にボンド磁石部２４を配置するための複数のボンド磁石配置枠孔部２６と、回転子コア２３の構成に伴って複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々を積み重ねて構成する複数のボンド磁石配置孔２５と、ボンド磁石配置孔２５の各々に配置するボンド磁石部２４とを含む。回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々についての極座標の座標値は、当該回転子の中心軸の位置を原点とするときに、回転子における回転子コア２３のコアシート２７のうち奇数層のコアシート２７に隣接する偶数層のコアシート２７毎に、極座標における座標値の偏角の差の値を一定値とする構成を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、電動機要素を含む電動機及び装置に関する。

各種電気機器に搭載される電動機要素は、回転磁界を発生する略円筒状の固定子と、固定子の内側又は外側に回転自在に設けられている回転子とで構成されている。一般的に、固定子の磁心及び回転子の磁心は軟磁性材料である電磁鋼板で構成されている。また、電磁鋼板は、圧延により薄板状に形成されているため、固定子の磁心及び回転子の磁心は、薄板状の電磁鋼板を金型で打抜いた鉄心片を電動機要素の出力軸の軸方向に積層し、この電磁鋼板の積層体を、嵌などの方法で一体化することでブロック状に成形した様態を採用することが一般的である。

一方、電動機要素の回転数の技術動向は、情報装置分野における電動機要素では、例えば、プリンター用のポリゴンミラーモータにおいては約５万回転である。また、家電分野における電動機要素では、例えば、ハンディタイプの掃除機においては約１０万回転である。車載装置分野における電動機要素では、例えば、電動ターボ用電動機要素が約１０万回転である。このように、電動機要素の高速回転化によって、新たな技術開発が盛んな状況である。

従来から現在にいたるまで、電気機器等に使用される電動機要素に含む回転子においては、安全性、信頼性の観点から、回転時の遠心力による回転子の変形等の不具合を抑制する様々な対策技術が開発されてきた。

例えば、特許文献１等には、回転子へ遠心力が作用し、当該回転子が変形することを抑制することを意図して、回転子の外周部に保護菅を付加する技術思想を記している。また、特許文献２等には、回転子の内部に磁石埋設孔を設けることによって、回転子の構造が脆弱化することを回避するために、当該磁石埋設孔の要部に橋絡部を設けて、回転子の構造の脆弱化を抑制する技術思想を記している。

特開２００９−９５２００号公報特開２０１３−２４０２０７号公報

近年においては、電動機要素の性能向上に寄与する新規なボンド磁石の開発が盛んであり、この新規なボンド磁石の活用が希求されている。特に、この新規なボンド磁石の高性能化は、ボンド磁石（永久磁石）を回転子内部に埋設する永久磁石埋め込み（ＩＰＭ：ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）型の回転子への応用が望まれるところである。しかし、回転子内部にボンド磁石を埋設するボンド磁石埋設孔を設けることは、上述のとおり、回転子の構造が遠心力に対して脆弱化する。また、遠心力による回転子の変形等の不具合を抑制する対策技術は、電動機要素の特性劣化を伴う場合が多い。

そこで、本発明の課題は、回転子内部にボンド磁石を埋設するボンド磁石埋設孔を設ける構成において、電動機要素の特性向上を図り、且つ、回転子の構造が遠心力に対して脆弱化することを回避する新規な構成の回転子を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本件出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。その詳細を下記に述べる。

課題を解決するための第１の発明は、少なくとも固定子と回転子とを含む電動機要素であり、前記回転子は磁気的突極性を有する構成を含み、その磁気的突極性を有する構成には、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記ｄ軸磁束通路各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記ｑ軸磁束通路各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石部と接する隣接部を含む構成であり、
更に、
前記回転子には、円環状のコアシートを複数積層する回転子コアと、前記円環状のコアシートに前記ボンド磁石部を配置する複数のボンド磁石配置枠孔部と、前記回転子コアの構成に伴って前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々を積み重ねて構成する複数のボンド磁石配置孔と、前記ボンド磁石配置孔の各々に配置するボンド磁石とを含み、
更に、
前記回転子における前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々についての極座標の座標値は、前記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートに隣接する偶数層のコアシート毎に、前記座標値の偏角の差の値を一定値とする構成を含み、且つ、前記奇数層のコアシート同士及び前記偶数層のコアシート同士においては、前記座標値の偏角の差の値を零とする構成を含む電動機要素である。

また、第２の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記偏角の差の値をθとするときに、前記θは０．５度から１．５度の範囲である構造を含む電動機要素である。

また、第３の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記偏角の差の値のθ及び前記偏角の差の値の零には不可避誤差を含む電動機要素である。

また、第４の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記偏角の差の値のθ及び前記偏角の差の値の零には不可避誤差を含み、前記不可避誤差は０．２度未満である電動機要素である。

また、第５の発明は、第１の発明の電動機要素において、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートと偶数層のコアシートとの間には、前記座標値の偏角の差の値を全て等しくする構成を含むことに換えて、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートと偶数層のコアシートとの間には、前記座標値の偏角の差の値を等しくする構成と、前記偏角の差の値とは異なる偏角の差の値を有する構成又は／及び前記偏角の差を零とする構成とを含む電動機要素である。

また、第６の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記ボンド磁石配置孔の内壁面に粗面構造を含む電動機要素である。

また、第７の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記ボンド磁石配置孔の形状は、前記回転子の中心軸に対して直交する面において、前記回転子の中心軸の側へ凸形状のＵ字形状である構造を含む電動機要素である。

また、第８の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記固定子の構成要素及び前記回転子の構成要素に電磁鋼板を含む電動機要素である。

また、第９の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記固定子の固定子磁心の構成要素には、複数のセグメントコアを含む円環状の連結体の構成を含む電動機要素である。

また、第１０の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記固定子の固定子巻線の態様には、集中巻の巻線の態様を含む電動機要素である。

また、第１１の発明は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子巻線の態様には、分布巻の巻線の態様を含む電動機要素である。

また、第１２の発明は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子巻線の態様には、波巻の巻線の態様を含む電動機要素である。

また、第１３の発明は、第１の発明の電動機要素において、固定子の固定子巻線には絶縁電線を含み、その絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含む電動機要素である。

また、第１４の発明は、第１の発明の電動機要素において、この電動機要素が具備するボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量の範囲は、９３重量％から９７重量％である電動機要素である。

また、第１５の発明は、第１の発明の電動機要素を含む電動機である。

また、第１６の発明は、第１の発明の電動機要素を含む装置である。

また、第１７の発明は、第１の発明の電動機要素において、前記回転子における前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々についての極座標の座標値は、前記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートと偶数層のコアシートとの間には、前記座標値の偏角の差の値を全て等しくする構成を含み、且つ、前記奇数層のコアシート同士及び前記偶数層のコアシート同士においては、前記座標値の偏角の差の値を零とする構成に換えて、
前記回転子における前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々の極座標の座標値は、前記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
前記回転子には、
前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々の極座標の座標値の偏角の差を、互いに零とする構成を含み且つ前記コアシートのｎ枚を積層するｎ層積層回転子コアと、
前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々の極座標の座標値の偏角の差を、互いに零とする構成を含み且つ前記コアシートのｎ枚を積層するｍ層積層回転子コアと、
前記ｎ層積層回転子コアと前記ｍ層積層回転子コアとを交互に一つ又は複数繰り返し積層する構成と、
更に、
前記回転子の円筒形状の少なくとも一方の端部には、前記コアシートを１枚、前記コアシートを複数枚、前記ｎ層積層回転子コア又は前記ｍ層積層回転子コアのいずれかを配置する構成を含み、
更に、
前記ｎ枚の値及び前記ｍ枚の値は零を除く正の整数であり、且つ、前記ｎ枚の値と前記ｍ枚の値とは等しい値又は前記ｎ枚の値と前記ｍ枚の値とは異なる値である構成を含み、
更に、
前記回転子における前記回転子コアのうち前記ｎ層積層回転子コアに隣接する前記ｍ層積層回転子コア毎に、前記座標値の偏角の差の値を一定値とする構成を含み、且つ、前記ｎ層積層回転子コア同士及び前記ｍ層積層回転子コア同士においては、前記座標値の偏角の差の値を零とする構成を含む電動機要素である。

このように、本発明は、電動機要素の高速回転による遠心力に起因する回転子の変形を抑制し、信頼性を高めた電動機要素を提供可能とし、産業的価値の大いなるものである。

本発明の実施例１の装置に搭載される電動機要素の回転軸に対して垂直な断面を示す断面図本発明の実施例１の装置に搭載される電動機要素の回転軸を含む平面の断面を示す断面図電動機要素の主要部を示す外観斜視図電動機要素の主要部を示す正面図回転子コアの主要部を示す斜視図回転子コアの主要部について一部を切り欠いて示す平面図回転子コアの主要部について一部を切り欠いて示す斜視図図７の要部を拡大して示す斜視図回転子コア回転数に対する回転子コア外径の寸法変化を示す図回転子コアのコアシートに関する偏角の差（θ）の値の変化に対して回転子コアの外径の寸法変化が生じ始める回転数と、回転子の表面磁束密度の変化とを示す図

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の電動機要素の一構造例を示す断面図である。図２は、本発明の実施例１の装置に搭載される電動機要素の回転軸を含む平面の断面を示す断面図である。図１に示す電動機要素の極数とスロット数の組み合わせは、所謂、６極９スロットの集中巻の構成であり、９つのティース部に集中巻の巻装体を具備する固定子と、磁気的突極性を有する６つの磁極部を具備する回転子とを有する。

なお、本発明の電動機要素の構成は、これに限定されない。なお、図１の例示においては、１つのティース部５に巻線を巻いた集中巻による巻装体６を例示しているが、本発明はこれに限らない。例えば、複数のティース部５に渡って巻線を巻装する分布巻または波巻など種々の巻線の態様を採用可能である。

例えば、１０極９スロットの集中巻の構成、１０極１２スロットの集中巻の構成、１２極９スロットの集中巻の構成、１４極１２スロットの集中巻の構成、４極２４スロットの分布巻の構成、４極３６スロットの分布巻の構成、６極３６スロットの分布巻の構成、８極４８スロットの分布巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、４極１２スロットの波巻の構成、６極１８スロットの波巻の構成などの周知の極数とスロット数の組み合わせのいずれにも適用可能である。

図１に示すように、本実施例に示す電動機要素１４は、略円筒状の固定子１と、固定子１の内側に回転自在に保持される回転子２とを有している。回転子２の中心にはシャフト孔３が設けられ、シャフト孔３にシャフト（図示せず）が挿通された状態で回転子２と前記シャフトとが固定されている。なお、シャフトの両端部には、シャフトを回転自在に支承する一対の軸受を具備する。図１においては、シャフト及び軸受については、自明な内容であり図示していない。

固定子１は、略円筒状のヨーク部４と、ヨーク部４の内側に延出するティース部５とを有する固定子の磁心７と、ティース部５の各々に絶縁電線を巻装して設ける巻装体６とを有している。ティース部５と巻装体６との間には、両者を電気的に絶縁するインシュレータ８が設けられている。また、回転子２は、円筒状の回転子コア９と、回転子２の周方向に複数（本例においては６つ）形成された配置孔１１にボンド磁石部１０とを有している。なお、巻装体６を構成する絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含むものを用いる。

また、ボンド磁石部１０は、少なくとも磁石粉末と樹脂材料を含む。この磁石粉末の磁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、フェライト系磁石粉末又はこれらの混合物などから適宜選択する。また、ボンド磁石部１０の軸方向に対して垂直な面の断面形状は、略円弧形状の場合を示すが、こちらもこの形状に限定されるものではない。長方形、台形、Ｖ字形など、仕様に適した態様を適宜選択する。

また、本発明の電動機要素においては、回転子は磁気的突極性を有しており、図１に示すように、矢印１２の横切る回転子の部位は、ｄ軸磁束通路構成部であり、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させる。また、矢印１３の横切る回転子の部位は、ｑ軸磁束通路構成部であり、固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させる。

一般的に、電磁鋼板を使用した電動機要素のコア（固定子の磁心、回転子コアともに）の製造方法は、金属材料等の製造メーカから供給されたロール状の電磁鋼板を、巻き出し機によってプレス機へ送り、プレス機に設置された金型によって所定の軸方向断面形状のコアシートに打ち抜かれ、このコアシートを積層して一体化することでコアが形成される。

本実施の形態について、更に、図３〜図８を参照しながら詳述する。

図３は、電動機要素の主要部を示す外観斜視図である。図４は、電動機要素の主要部を示す正面図である。図５は、回転子コアの主要部を示す斜視図である。図６は、回転子コアの主要部について一部を切り欠いて示す平面図である。図７は、回転子コアの主要部について一部を切り欠いて示す斜視図である。図８は、図７の要部を拡大して示す斜視図である。なお、図３〜図８に示す電動機要素の極数とスロット数の組み合わせは、所謂、１０極１２スロットの集中巻の構成であり、ティース部を１２箇所に配置し、各ティース部に集中巻の巻装体を具備する固定子と、磁気的突極性を有する磁極部を１０箇所、配置する回転子とを具備する構成である。

図３〜図８に示すように、本発明の回転軸の長手方向に積層されたコアシート２７を含む回転子コア内にボンド磁石配置孔２５が複数設けられ、このボンド磁石配置孔２５にボンド磁石部が埋設された永久磁石埋込型回転子と、前記回転子の外周面に対向し固定子巻線を有し、回転軸の長手方向に積層されたコアシートよりなる固定子コア２１とを主構成とするモータの一例である。図に示すように、回転軸の長手方向に積層されたコアシート
を含む固定子コア２１と、回転軸の長手方向に積層されたコアシート２７を含む回転子コア２３と、固定子巻線２２とボンド磁石部２４とからなる。

本発明に係る回転子コア２３においては、回転軸の長手方向に積層されたコアシート２７を含む回転子コア２３内に、ボンド磁石部２４を挿入するボンド磁石配置孔２５が複数設けられ、このボンド磁石配置孔２５には、樹脂材料と磁石粉末とを混合したボンド磁石部２４を充填、固化させて構成する。回転子と、当該回転子の外周面に対向し固定子巻線を有し、回転軸の長手方向に積層されたコアシートを含む固定子コア２１とを主構成とする電動機要素を構成する。

本発明に係る電動機要素の回転子には、円環状のコアシート２７を複数積層する回転子コア２３と、円環状のコアシート２７にボンド磁石部２４を配置するための複数のボンド磁石配置枠孔部２６と、回転子コア２３の構成に伴って複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々を積み重ねて構成する複数のボンド磁石配置孔２５と、ボンド磁石配置孔２５の各々に配置するボンド磁石部２４とを含み、更に、本発明に係る回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々についての極座標の座標値は、当該回転子の中心軸の位置を原点とするときに、回転子における回転子コア２３のコアシート２７のうち奇数層のコアシート２７に隣接する偶数層のコアシート２７毎に、極座標における座標値の偏角の差の値（θ）を一定値とする構成を含み、且つ、奇数層のコアシート２７同士及び偶数層のコアシート２７同士においては、極座標における座標値の偏角の差（θ）の値を零とする構成を含む。

また、本発明に係る電動機要素においては、後述する各実施例によって、極座標における座標値の偏角の差の値（θ）は、０．５度から１．５度が良好であることを確認している。

なお、極座標における座標値の偏角の差の値（θ）には、不可避誤差を含み、その不可避誤差は、０．２度未満である。

このように、回転子における回転子コア２３のコアシート２７を積層する際に、極座標における座標値の偏角の差の値（θ）を得るように配置して当該回転子を構成することによって、ボンド磁石配置孔２５の内壁面にコアシート２７の厚み寸法に相当する凸凹構造２８を配置する。

樹脂材料と磁石粉末とを混合して溶融するボンド磁石溶融体をボンド磁石配置孔２５に充填・固化することによって、ボンド磁石部２４が配置される。このボンド磁石部２４は、ボンド磁石配置孔２５の内壁面の凸凹構造２８の凹部及び凸部と密接する密接面を構成するため、回転子コアとの一体化構造の強度は増す。回転子の回転に伴う遠心力に対しては、積層されたコアシート２７とボンド磁石部２４の接触面積とが増すことによって、遠心力の作用に抗する構造を得ている。

なお、本発明に係る電動機要素においては、上述のボンド磁石部２４が、ボンド磁石配置孔２５の内壁面の凸凹構造２８の凹部及び凸部と密接する密接面を構成することによって、回転子コアとの一体化構造の強度を増す効果及び回転子の回転に伴う遠心力に対しての、積層されたコアシート２７とボンド磁石部２４の接触面積とが増すことによって、遠心力の作用に抗する効果を得られるのであれば、回転子コアの一部においてコアシートの積層の態様に以下の態様を含んでもよい。

例えば、回転子コアは、その大部分については、コアシートのうち奇数層のコアシートに隣接する偶数層のコアシート毎に、座標値の偏角の差の値を一定値とする態様であるが
、回転子コアの一部分には、隣接するコアシート同士において座標値の偏角の差の値を、上記の一定値に対して相違する値を含む態様や、隣接するコアシート同士に座標値の偏角の差を零とする態様を含んでも良い。

また、ボンド磁石配置孔２５の内壁面のコアシート毎に、更なる粗面構造（蝕刻面、刻設面、陰刻面又は凸凹面）を付加することで、回転子コアとの一体化強度を増すことが可能である。蝕刻面は、ボンド磁石配置孔２５に蝕刻液等による化学的作用を用いて設ける。刻設面、陰刻面又は凸凹面は、ボンド磁石配置孔２５に機械加工やブラスター等の研磨加工を用いて設ける。

本実施例の電動機要素の回転子には、円環状のコアシート２７を複数積層する回転子コア２３と、円環状のコアシート２７にボンド磁石部２４を配置するための複数のボンド磁石配置枠孔部２６と、回転子コア２３の構成に伴って複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々を積み重ねて構成する複数のボンド磁石配置孔２５と、ボンド磁石配置孔２５の各々に配置するボンド磁石部２４とを含む。

更に、本発明に係る回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々についての極座標の座標値は、当該回転子の中心軸の位置を原点とするときに、回転子における回転子コア２３のコアシート２７のうち奇数層のコアシート２７に隣接する偶数層のコアシート２７毎に、極座標における座標値の偏角の差の値（θ）を一定値とする構成を含み、且つ、奇数層のコアシート２７同士及び偶数層のコアシート２７同士においては、極座標における座標値の偏角の差（θ）の値を零とする構成を含む。そして、偏角の差の値（θ）は、０．５度とする構成である。

回転子コア２３の外径（直径）は５０ｍｍである。コアシート２７の材質は、３５Ｈ３００と呼称される電磁鋼板である。この電磁鋼板の厚みは、０．３５ｍｍである。電磁鋼板には、主成分として、Ｆｅ及びＳｉを含み、副成分は特に限定しない。そして、電磁鋼板の成分には、特定し得ない不可避不純物を含む。

固定子巻線２２には、その導体部を絶縁材にて被覆層を具備する。絶縁材は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミドなどから好適な材料が選択される。導体部には、の主成分にはＣｕ又はＡｌを含みは、更に前記導体成分には複数種の不可避不純物を含む。

ボンド磁石部２４の磁石成分には、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイド系元素のうち少なくとも１種と、Ｆｅ又はＦｅ及びＣｏと、Ｂとを含むものである。ボンド磁石部２４の樹脂材料は、熱硬化性樹脂又は／及び熱可塑性樹脂のうち好適な材料を適宜選択する。

図９には、本実施例の回転子へ回転運動（回転数［ｒｐｍ］）を加えて遠心力を作用させたときの回転子の外径寸法（直径）の変化値［％］を示す。

更に、本発明に係る回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々についての
極座標の座標値は、当該回転子の中心軸の位置を原点とするときに、回転子における回転子コア２３のコアシート２７のうち奇数層のコアシート２７に隣接する偶数層のコアシート２７毎に、極座標における座標値の偏角の差の値（θ）を一定値とする構成を含み、且つ、奇数層のコアシート２７同士及び偶数層のコアシート２７同士においては、極座標における座標値の偏角の差（θ）の値を零とする構成を含む。そして、偏角の差の値（θ）は、１．０度とする構成である。

更に、本発明に係る回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々についての極座標の座標値は、当該回転子の中心軸の位置を原点とするときに、回転子における回転子コア２３のコアシート２７のうち奇数層のコアシート２７に隣接する偶数層のコアシート２７毎に、極座標における座標値の偏角の差の値（θ）を一定値とする構成を含み、且つ、奇数層のコアシート２７同士及び偶数層のコアシート２７同士においては、極座標における座標値の偏角の差（θ）の値を零とする構成を含む。そして、偏角の差の値（θ）は、１．５度とする構成である。

ボンド磁石部２４の磁石成分には、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイド系元素のうち少なくとも
１種と、Ｆｅ又はＦｅ及びＣｏと、Ｂとを含むものである。ボンド磁石部２４の樹脂材料は、熱硬化性樹脂又は／及び熱可塑性樹脂のうち好適な材料を適宜選択する。

（比較例）
本実施例の電動機要素の回転子には、円環状のコアシート２７を複数積層する回転子コア２３と、円環状のコアシート２７にボンド磁石部２４を配置するための複数のボンド磁石配置枠孔部２６と、回転子コア２３の構成に伴って複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々を積み重ねて構成する複数のボンド磁石配置孔２５と、ボンド磁石配置孔２５の各々に配置するボンド磁石部２４とを含む。

更に、本発明に係る回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々についての極座標の座標値は、当該回転子の中心軸の位置を原点とするときに、回転子における回転子コア２３のコアシート２７の各々は、隣り合うコアシート２７同士の全てにおいて、極座標における座標値の偏角の差（θ）の値を零とする構成を含む。

図９には、本実施例の回転子へ回転運動（回転数［ｒｐｍ］）を加えて遠心力を作用させたときの回転子の外径（直径）の変化値［％］を示す。

（各実施例及び比較例についての評価）
図９に示すとおり、比較例よりも、各実施例の方が、回転数を増しても、回転子の外径寸法（直径）の変化値［％］の増加具合が少なく、遠心力に対して堅牢な構造を得ていることが判る。

図１０には、回転子コアのコアシートに関する偏角の差（θ）の値の変化に対する回転子コアの外径の寸法変化が生じ始める回転数と、回転子の表面磁束密度のピーク値とを示す。表面磁束密度のピーク値は、偏角の差（θ）の値を大きくすると低下傾向にある。回転子コアの外径の寸法変化が生じ始める回転数は、偏角の差（θ）の値が０．５度以上あれば、同傾向であり、顕著な差異は無い。これらの傾向から、回転子コアのコアシートに関する偏角の差（θ）の値を０．５度以上、有することで表面磁束ピーク値を著しく損なうことなく、遠心力に抗する構造を得られることが示される。

なお、回転子コアのコアシートに関する偏角の差（θ）の値を過度に増してしまうと、重なり合う回転子コアのコアシート同士で、ボンド磁石配置枠孔部を互いに塞いでしまい
、ボンド磁石配置孔を構成し得ないため、回転子コアのコアシートに関する偏角の差（θ）の値の上限は自ずと定まる。また、重なり合う回転子コアのコアシート同士で、ボンド磁石配置枠孔部の一部分を互いに塞ぐだけでも、ボンド磁石部の充填に不具合を招くため、回転子コアのコアシートに関する偏角の差（θ）の値の上限は自ずと定まる。

各実施例に鑑みて、実質的に有効な回転子コアのコアシートに関する偏角の差（θ）の値の範囲は、０．５度から１．５度程度であると考察する。

図９に示す実験の結果から、比較例の場合は、回転数２５０００［ｒｐｍ］程度が回転数の上限であるが、偏角の差（θ）の値を、０．５度から１．５度程度とする構造を有する実施例１、実施例２及び実施例３においては、回転数の上限が回転数３００００［ｒｐｍ］程度となり、本発明の遠心力に抗する効果を確認し得る。

図１０に示す実験の結果から、比較例の場合は、回転数２８０００［ｒｐｍ］程度以上で回転子の変形（膨らみ）が確認し得る。また、偏角の差（θ）の値を、０．５度から１．５度程度とする構造を有する実施例１、実施例２及び実施例３においては、回転数３３０００［ｒｐｍ］程度以上で回転子の変形（膨らみ）が確認し得る。このように図１０に示す実験の結果から、本発明の遠心力に抗する効果を確認し得る。

（実施の態様）
以下には、本発明の効果を発揮するものの、各実施例の効果よりは、多少見劣りする態様を記す。

本実施の態様は、本発明に係る回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々についての極座標の座標値は、上記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
上記回転子における回転子コア２３のコアシート２７のうち奇数層のコアシートと偶数層のコアシートとの間には、上記座標値の偏角の差の値を全て等しくする構成を含み、且つ、上記奇数層のコアシート同士及び上記偶数層のコアシート同士においては、上記座標値の偏角の差の値を零とする構成に換えて、
本発明に係る回転子における複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々の極座標の座標値は、上記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
上記回転子には、
複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々の極座標の座標値の偏角の差を、互いに零とする構成を含み且つ上記コアシートのｎ枚を積層するｎ層積層回転子コアと、
上記複数のボンド磁石配置枠孔部２６の各々の極座標の座標値の偏角の差を、互いに零とする構成を含み且つ上記コアシートのｎ枚を積層するｍ層積層回転子コアと、
上記ｎ層積層回転子コアと上記ｍ層積層回転子コアとを交互に一つ又は複数繰り返し積層する構成と、
更に、
上記回転子の円筒形状の少なくとも一方の端部には、上記円環状のコアシートを１枚、上記コアシートを複数枚、上記ｎ層積層回転子コア又は上記ｍ層積層回転子コアのいずれかを配置する構成を含み、
更に、
上記ｎ枚の値及び上記ｍ枚の値は零を除く正の整数であり、且つ、上記ｎ枚の値と上記ｍ枚の値とは等しい値又は上記ｎ枚の値と上記ｍ枚の値とは異なる値である構成を含み、
更に、
上記回転子における上記回転子コアのうち上記ｎ層積層回転子コアに隣接する上記ｍ層積層回転子コア毎に、上記座標値の偏角の差の値を一定値とする構成を含み、且つ、上記ｎ層積層回転子コア同士及び上記ｍ層積層回転子コア同士においては、上記座標値の偏角の差の値を零とする構成を含む電動機要素である。

なお、本実施の態様において、上記ｎ枚の値及び上記ｍ枚の値を１とする場合が、上記の実施例１、実施例２及び実施例３に相当する。

また、本実施の態様において、上記ｎ枚の値及び上記ｍ枚の値を２とする場合については、上記の実施例１、実施例２及び実施例３と比べても遜色は無く、本発明の作用効果を発揮する。

また、本実施の態様において、上記ｎ枚の値を１とし、上記ｍ枚の値を２とする場合については、上記の実施例１、実施例２及び実施例３と比べても遜色は無く、本発明の作用効果を発揮する。上記ｎ枚の値を２とし、上記ｍ枚の値を１とする場合についても、同様で、本発明の作用効果を発揮する。

しかし、上記ｎ枚の値及び上記ｍ枚の値を増す程に、本発明の作用効果の発揮具合が乏しい構成に至り、終には、上記の比較例とほぼ等価な状態に至る。

本発明は、電動機要素の高速回転による遠心力に起因する回転子の変形を抑制し、信頼性を高めた電動機要素を提供可能とする。

１固定子
２回転子
３シャフト孔
４ヨーク部
５ティース部
６巻装体
７固定子の磁心
８インシュレータ
９回転子コア
１０ボンド磁石部
１１配置孔
１２矢印
１３矢印
１４電動機要素
２１固定子コア
２２固定子巻線
２３回転子コア
２４ボンド磁石部
２５ボンド磁石配置孔
２６ボンド磁石配置枠孔部
２７コアシート
２８凸凹構造

Claims

少なくとも固定子と回転子とを含む電動機要素であり、前記回転子は磁気的突極性を有する構成を含み、その磁気的突極性を有する構成には、前記固定子からの回転磁界によって発生する回転トルクの成分のうちのマグネットトルクを発生させるための複数のｄ軸磁束通路と、前記回転トルクの成分のうちのリラクタンストルクを発生させるための複数のｑ軸磁束通路とを含み、前記複数のｄ軸磁束通路の各々の少なくとも一部分にボンド磁石部を含み且つ前記複数のｑ軸磁束通路の各々の少なくとも一部分に前記ボンド磁石部と接する隣接部を含む構成であり、
更に、
前記回転子には、円環状のコアシートを複数積層する回転子コアと、前記円環状のコアシートに前記ボンド磁石部を配置する複数のボンド磁石配置枠孔部と、前記回転子コアの構成に伴って前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々を積み重ねて構成する複数のボンド磁石配置孔と、前記ボンド磁石配置孔の各々に配置するボンド磁石とを含み、
更に、
前記回転子における前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々についての極座標の座標値は、前記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートに隣接する偶数層のコアシート毎に、前記座標値の偏角の差の値のθを一定値とする構成を含み、且つ、前記奇数層のコアシート同士及び前記偶数層のコアシート同士においては、前記座標値の偏角の差の値を零とする構成を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記偏角の差の値をθとするときに、前記θの値は０．５度から１．５度の範囲である構造を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記偏角の差の値のθ及び前記偏角の差の値の零には不可避誤差を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記偏角の差の値のθ及び前記偏角の差の値の零には不可避誤差を含み、前記不可避誤差は０．２度未満である電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートと偶数層のコアシートとの間には、前記座標値の偏角の差の値を全て等しくする構成を含むことに換えて、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートと偶数層のコアシートとの間には、前記座標値の偏角の差の値を等しくする構成と、前記偏角の差の値とは異なる偏角の差の値を有する構成又は／及び前記偏角の差を零とする構成とを含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記ボンド磁石配置孔の内壁面に粗面構造を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記ボンド磁石配置孔の形状は、前記回転子の中心軸に対して直交する面において、前記回転子の中心軸の側へ凸形状のＵ字形状である構造を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記固定子の構成要素及び前記回転子の構成要素に電磁鋼板を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記固定子の固定子磁心の構成要素には、複数のセグメントコアを含む円環状の連結体の構成を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、前記固定子の固定子巻線の態様には、集中巻の巻線の態様を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線の態様には、分布巻の巻線の態様を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線の態様には、波巻の巻線の態様を含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、固定子の固定子巻線には絶縁電線を含み、その絶縁電線の芯線の材質には、不可避不純物と、銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれかを含む電動機要素。
請求項１記載の電動機要素において、この電動機要素が具備するボンド磁石に含まれる磁石粉末の含有量の範囲は、９３重量％から９７重量％である電動機要素。
請求項１記載の電動機要素を含む電動機。
請求項１記載の電動機要素を含む装置。
請求項１記載の電動機要素において、
前記回転子における前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々についての極座標の座標値は、前記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
前記回転子における前記回転子コアのコアシートのうち奇数層のコアシートと偶数層のコアシートとの間には、前記座標値の偏角の差の値を全て等しくする構成を含み、且つ、前記奇数層のコアシート同士及び前記偶数層のコアシート同士においては、前記座標値の偏角の差の値を零とする構成に換えて、
前記回転子における前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々の極座標の座標値は、前記回転子の中心軸の位置を原点とするときに、
前記回転子には、
前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々の極座標の座標値の偏角の差を、互いに零とする構成を含み且つ前記コアシートのｎ枚を積層するｎ層積層回転子コアと、
前記複数のボンド磁石配置枠孔部の各々の極座標の座標値の偏角の差を、互いに零とする構成を含み且つ前記コアシートのｎ枚を積層するｍ層積層回転子コアと、
前記ｎ層積層回転子コアと前記ｍ層積層回転子コアとを交互に一つ又は複数繰り返し積層する構成と、
更に、
前記回転子の円筒形状の少なくとも一方の端部には、前記コアシートを１枚、前記コアシートを複数枚、前記ｎ層積層回転子コア又は前記ｍ層積層回転子コアのいずれかを配置する構成を含み、
更に、
前記ｎ枚の値及び前記ｍ枚の値は零を除く正の整数であり、且つ、前記ｎ枚の値と前記ｍ枚の値とは等しい値又は前記ｎ枚の値と前記ｍ枚の値とは異なる値である構成を含み、
更に、
前記回転子における前記回転子コアのうち前記ｎ層積層回転子コアに隣接する前記ｍ層積層回転子コア毎に、前記座標値の偏角の差の値を一定値とする構成を含み、且つ、前記ｎ層積層回転子コア同士及び前記ｍ層積層回転子コア同士においては、前記座標値の偏角の
差の値を零とする構成を含む電動機要素。