JP2019161959A

JP2019161959A - ロータ

Info

Publication number: JP2019161959A
Application number: JP2018048734A
Authority: JP
Inventors: アンドレイピディン; Pydin Andrii
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Also published as: CN110277854A

Abstract

【課題】風通しの悪い環境下でも渦電流による磁石高温化を抑制することができるＳＰＭ回転電機用のロータを提供する。【解決手段】ロータコア３と、ロータコア３の周面に設けられる磁石と、ひとつの磁極をなす磁石６を支持する磁石固定部材４と、磁石固定部材４に設けられロータコア３の軸方向に延びて磁石６をロータコア３の周方向に仕切って分割している仕切り部４１と、磁石固定部材４に設けられロータコア３の周方向の両端でそれぞれ磁石６の端部を支持する側壁部４２と、磁石固定部材４に設けられロータコア３から視て磁石６の上側を覆う覆い部４３と、ロータコア３の外周を磁石固定部材４がロータコア３から脱落しないように覆う閉環部材５とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ロータに関する。

ＳＰＭ式回転電機（例えば、表面磁石型同期モータ：Surface Permanent Magnet Synchronous Motor）では、ロータコアの表面に磁極を構成している。そして、ＳＰＭ回転電機は、この磁極を構成する焼結した磁石を繊維、金属の薄管、樹脂型等で固定している（特許文献１，２参照）。
しかし、この磁石が一体成型であるが故に、ロータの高速回転時に渦電流による磁石発熱を生じることが課題となっていた。すなわち、この一体成型された磁石はロータの周方向の断面積が広い大型なものであるために、大きな渦電流が発生してしまうためである。

係る課題の対策として、特許文献３の技術では、永久磁石を支持する磁極座に通風孔を形成して磁石の熱を放散しようとする提案がなされている。また、特許文献４の技術では、ステータやロータに風を通すための通路を設けて磁石の熱を放散しようとする提案がなされている。

特開２０１４−１５５３７２号公報特開２０１４−２１２６０４号公報特開２０１５−１２６２０号公報特開２０１７−１５８３７９号公報

しかしながら、これらの特許文献３，４の技術は、風を通して磁石を冷却しようとするものであり、風通しが悪い環境下にあるモータでは渦電流による磁石高温化の課題を解決することが困難であるという不具合がある。
そこで、本発明の課題は、風通しの悪い環境下でも渦電流による磁石高温化を抑制することができるＳＰＭ回転電機用のロータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明のロータは、ＳＰＭ式回転電機用のロータであって、ロータコアと、前記ロータコアの周面に設けられる磁石と、ひとつの磁極をなす前記磁石を支持する磁石固定部材と、前記ロータコアの外周を前記磁石固定部材が前記ロータコアから脱落しないように覆う閉環部材とを備え、前記磁石固定部材は、前記ロータコアの軸方向に延びて前記磁石を前記ロータコアの周方向に仕切って分割している仕切り部と、前記ロータコアの周方向の両端でそれぞれ前記磁石の端部を支持する側壁部と、前記ロータコアから視て前記磁石の上側を覆う覆い部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、風通しの悪い環境下でも渦電流による磁石高温化を抑制することができるＳＰＭ回転電機用のロータを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るロータの斜視図である。（ａ）は、本発明の一実施形態に係るロータを径方向に切断した部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部分の拡大図である。本発明の一実施形態に係るロータの磁石固定部材を下側から視た斜視図である。（ａ）は、本発明の一実施形態に係るロータを軸方向に切断した部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ部分の拡大図である。（ａ）は、本発明の一実施形態に係るロータの製造方法の第１工程を示す断面図であり、（ｂ）は、当該ロータの製造方法の第２工程を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係るＳＰＭ式回転電機、ここでは表面磁石型同期モータ（ＳＰＭＳＭ：Surface Permanent Magnet Synchronous Motor）のロータ１の斜視図である。このロータ１は、表面磁石型同期モータのインナーロータであり、回転軸２と、回転軸２を回転中心としての回転軸２に固定された円柱状のロータコア３とを備えている。

ロータコア３の周面３ａには、図１の例で例えば６個の磁石固定部材４が設けられている。磁石固定部材４には、図１では図示されていないが後述の磁石６（図２等）が設けられている。例えば６個の磁石固定部材４は、ロータコア３の周面３ａ部分に等間隔を空けて設けられている。そして、ロータ１には、ロータコア３の外周を磁石固定部材４も含めて覆う薄肉の円筒形状部材である閉環部材５が設けられている。閉環部材５は、繊維、金属の薄管、樹脂型等で形成されている。閉環部材５は、ロータ１の遠心力で磁石固定部材４が脱落しないように磁石固定部材４を含むロータコア３の周面３ａ全体を押えている。

図２（ａ）は、ロータ１を径方向に切断した部分断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部分の拡大図である。各磁石固定部材４は複数枚、この例で３枚の板状の磁石６を収納している。これにより、ロータコア３の周面３ａには複数個（本例で１８個）の磁石６が設けられている。各磁石固定部材４は、それぞれ例えば３枚の磁石６を支持して、ひとつの磁極をなしている。

図３は、磁石固定部材４を下側から視た斜視図である。図３において、矢印ａの方向である磁石固定部材４の長手方向がロータ１の軸方向となる。また、矢印ｂの方向である磁石固定部材４の短手方向がロータ１の周方向となる。図４（ａ）は、ロータ１を軸方向に切断した部分断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ部分の拡大図である。
図２、図３に示すように、磁石固定部材４の内側には、ロータコア３の軸方向に延びていて磁石６をロータコア３の周方向に仕切って分割している仕切り部４１が、本例で２本設けられている。２本の仕切り部４１は、磁石固定部材４内を図３の矢印ｂに示すロータ１の周方向を略均等に３分割している。

また、図２、図３に示すように、磁石固定部材４の矢印ｂ方向の両端部の内側には、ロータコア３の周方向（矢印ｂ方向）の両端でそれぞれ磁石６の端部を支持する一対の側壁部４２が設けられている。
さらに、図２、図３に示すように、磁石固定部材４には、ロータコア３から視て磁石６の上側を覆う湾曲した長方形状の覆い部４３が設けられている。
その上、図３、図４に示すように、磁石固定部材４は、ロータコア３の軸方向端部縁３ｂと係合して磁石固定部材４をロータコア３に支持させる一対の押え部４４を備えている。

このような構成の磁石固定部材４を用い、磁石固定部材４の２枚の仕切り部４１及び覆い部４３で囲まれた中央の磁石収納空間４５には、１枚の磁石６が収納される。また、磁石収納空間４５の左右に位置し、仕切り部４１、側壁部４２及び覆い部４３でそれぞれ囲まれた磁石収納空間４６，４７にも、それぞれ各１枚の磁石６が収納される。各磁石６は、磁石収納空間４５，４６，４７に収納され、接着剤その他の手段によりそれぞれ磁石収納空間４５，４６，４７に固定されている。

図４に示すように、磁石収納空間４５，４６，４７に収納される磁石は、一対の押え部４４の内側における端から端まで収納されている。また、一対の押え部４４は、それぞれロータコア３の両側の軸方向端部縁３ｂにそれぞれ接着材その他の手段によって固定されている。
図２、図４に示すように、磁石６が固定された磁石固定部材４は、ロータコア３の周面３ａに形成されている凹部３ａ１に収納され、その凹部３ａ１内に接着剤その他の手段により固定されている。そのため、凹部３ａ１内部の形状は、磁石６を固定された磁石固定部材４の底面側形状に略合っている。

図１、図２に示すように、ロータコア３の周面で周方向に隣り合う磁石固定部材４，４の間には、凹部３ａ１が形成されていない。そのため、当該部分はロータコア３の外周方向に突出した凸部をなしている。当該凸部は、磁石固定部材４の側部に当接して、隣り合う磁石固定部材４，４にそれぞれ設けられた磁石６を区切る区切り部３ｃを構成する。区切り部３ｃは、ロータコア３の外周部に突出していて、その高さは凹部３ａ１に取り付けられた磁石固定部材４と略同一である。

図５は、ロータ１の製造方法を説明する断面図である。図５（ａ）は、ロータ１の製造方法の第１工程を示す断面図であり、図５（ｂ）は、ロータ１の製造方法の第２工程を示す断面図である。このロータ１の製造方法は、第１工程〜第３工程により構成される。
まず、第１工程では、磁石固定部材４と磁石６を用意し、図５（ａ）に矢印で示すように、磁石固定部材４の磁石収納空間４５，４６，４７内にそれぞれ磁石６を接着剤その他の手段で固定する。このようにして、磁石６を固定した磁石固定部材４を必要個数（本例では６個）用意する。

第２工程では、周面３ａに凹部３ａ１が必要数（本例では６カ所）形成され、周方向に隣接する凹部３ａ１同士間には区切り部３ｃが形成されているロータコア３を用意する。そして、このロータコア３の各凹部３ａ１に第１工程で磁石６を固定した磁石固定部材４を接着剤その他の手段で固定する。
第３工程は、図示はしないが、磁石固定部材４が固定されたロータコア３の周面３ａ全体に閉環部材５（図１、図２）を装着する。これは、閉環部材５の内周面が各磁石固定部材４及び各区切り部３ｃに密着するように行う。

次に、本実施形態に係るロータ１の作用について説明する。
本実施形態のロータ１によれば、各磁極を構成する磁石固定部材４は、収納されている磁石６がロータコア３の周方向に例えば３分割されている。そのため、個々の磁石６はロータ１の周方向の断面積が狭い小型のものである。よって、各磁石６に発生する渦電流を抑制することができる。従って、渦電流による磁石高温化を抑制することができ、それはロータ１を備えた表面磁石型同期モータが風通しの悪い環境下にあっても可能である。

また、ロータコア３の周面３ａの隣り合う磁石固定部材４，４間には、磁石固定部材４の側部に当接する区切り部３ｃが設けられている。区切り部３ｃは、ロータ１の周方向に隣り合う磁石固定部材４，４にそれぞれ設けられた磁石６を区切る機能を有する。そのため、磁石６が設けられた磁石固定部材４のロータコア３の周方向への移動は区切り部３ｃが壁となって抑制される。また、磁極を構成する各磁石固定部材４，４間で区切り部３ｃによって磁束を区切ることができる。さらに、区切り部３ｃは磁石６が設けられた磁石固定部材４の高さと略同一の高さであるため、閉環部材５をロータコア３に安定して取り付けることができる。

さらに、磁石固定部材４は、ロータコア３の軸方向端部縁３ｂと係合して磁石固定部材４をロータコア３に支持させる一対の押え部４４を備えている。そのため、磁石固定部材４、ひいては磁石６を安定してロータコア３に保持させることができる。

なお、本発明は、以上説明した本実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、前記の例では、各磁石固定部材４は磁石６を３分割して取り付けているが、２分割であってもよいし、４分割以上であってもよい。
さらに、前記実施形態はインナーロータ型のロータ１に本発明を適用しているが、アウターロータ型のロータの各磁極に前記のような磁石６を備えた磁石固定部材４を用いるようにしてもよい。

１ロータ
３ロータコア
３ｃ区切り部
４磁石固定部材
５閉環部材
６磁石
４１仕切り部
４２側壁部
４３覆い部
４４押え部

Claims

ＳＰＭ式回転電機用のロータであって、
ロータコアと、
前記ロータコアの周面に設けられる磁石と、
ひとつの磁極をなす前記磁石を支持する磁石固定部材と、
前記ロータコアの外周を前記磁石固定部材が前記ロータコアから脱落しないように覆う閉環部材とを備え、
前記磁石固定部材は、
前記ロータコアの軸方向に延びて前記磁石を前記ロータコアの周方向に仕切って分割している仕切り部と、
前記ロータコアの周方向の両端でそれぞれ前記磁石の端部を支持する側壁部と、
前記ロータコアから視て前記磁石の上側を覆う覆い部とを備えることを特徴とするロータ。
前記ロータコアの周面には前記磁石固定部材が複数個設けられ、
前記磁石固定部材間に設けられた前記ロータコアの周面に形成された複数の凸部で前記磁石固定部材の側部に当接し隣り合う前記磁石固定部材に設けられた磁石を区切る区切り部を備えることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
前記磁石固定部材は、前記ロータコアの軸方向端部縁と係合して当該磁石固定部材を前記ロータコアに支持させる押え部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータ。