JP2020014338A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】出力性能を向上させることができる電動機を提供すること。【解決手段】回転可能な回転軸部材と、回転軸部材に固設された円筒状のロータコア、ロータコアに埋設された磁石、及び、磁石よりも径方向内側にてロータコアに埋設された界磁コアを有するロータと、ロータコアの径方向外方に所定間隔をあけて配置された円筒状のステータコア、及び、ステータコアに設けられたステータコイルを有するステータと、ロータ及びステータを内包した界磁ヨークと、界磁ヨークとロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、ロータコアとステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁コイルと、を備えた電動機であって、ロータコアは、磁石が埋設された位置よりも径方向内側に、界磁コアが嵌め込まれる複数の孔が周方向に離間して設けられており、ロータコアと回転軸部材とが直接嵌合している。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に関する。

従来、シャフトに固設されたロータと、ロータの径方向外方に所定間隔をあけて配置されたステータと、ロータ及びステータを内包した界磁ヨークと、ロータコアとステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁コイルと、を備えた電動機が知られている。

特許文献１に記載の電動機では、ロータを構成するロータコアが、複数の電磁鋼板が軸線方向に積層されたロータコア本体である円筒状の積層ロータコアと、積層ロータコアの内周に設けられた界磁コアである円筒状の圧粉ロータコアとからなり、圧粉ロータコアとシャフトとが嵌合している。

特開２０１０−０６８５９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電動機では、出力性能の向上を図るにあたって、ロータコアとシャフトとの接合強度に改善の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、出力性能を向上させることができる電動機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動機は、回転可能な回転軸部材と、前記回転軸部材に固設された円筒状のロータコア、前記ロータコアに埋設された磁石、及び、前記磁石よりも径方向内側にて前記ロータコアに埋設された界磁コアを有するロータと、前記ロータコアの径方向外方に所定間隔をあけて配置された円筒状のステータコア、及び、前記ステータコアに設けられたステータコイルを有するステータと、前記ロータ及び前記ステータを内包した界磁ヨークと、前記界磁ヨークと前記ロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁コイルと、を備えた電動機であって、前記ロータコアは、前記磁石が埋設された位置よりも径方向内側に、前記界磁コアが嵌め込まれる複数の孔が周方向に離間して設けられており、前記ロータコアと前記回転軸部材とが直接嵌合していることを特徴とするものである。

本発明に係る電動機は、界磁コアを介さずにロータコアと回転軸部材とが直接嵌合し、ロータコアと回転軸部材との結合強度が高まるため、ロータコアと界磁ヨークとの間のギャップ寸法の精度が向上し、界磁コイルによる増磁作用が安定するため、出力性能を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電動機の断面図である。 図２は、軸線方向から見たロータを部分的に示した図である。 図３は、界磁コア及び貫通孔の軸線方向と直交する断面の形状が矩形状の場合を示した図である。 図４は、界磁コア及び貫通孔の軸線方向と直交する断面の形状が楕円形状の場合を示した図である。

以下に、本発明に係る電動機の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る電動機１の断面図である。図１に示すように、実施形態に係る電動機１は、シャフト２、ロータ３、ステータ４、界磁ヨーク５、界磁コイル６、及び、磁性リング７などを備えている。

シャフト２は、金属製の回転軸部材である。ロータ３は、ロータコア３１、磁石３２及び界磁コア３３などを有している。ロータコア３１は、複数の電磁鋼板を軸線方向に積層して構成されており、シャフト２と共に回転可能にシャフト２に固設されている。

ステータ４は、ロータコア３１の径方向外方に所定間隔をあけて配置された円筒状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻き付けられたステータコイル４２とを有している。ステータコア４１は、複数枚の電磁鋼板を軸線方向に積層して構成されている。

界磁ヨーク５は、磁性材からなり、軸線方向に延在する円筒状の外側板部５１と、径方向に延在し、軸線方向にて外側板部５１を挟んで対向する一対の端板部５２と、内側板部５３とによって、ロータ３及びステータ４を内包している。外側板部５１は、ステータ４のコイルエンド４２１よりも軸線方向外方まで延在しており、ステータコア４１の外周面に外側板部５１の内周面が固設されている。端板部５２は、軸線方向にてロータ３及びステータ４から離れて配置され、一端部が外側板部５１の軸線方向端部と繋がっており、他端部が内側板部５３の軸線方向端部と繋がっている。内側板部５３は、軸線方向に延在しており、軸線方向にてロータ３と所定間隔をあけて対向し、径方向にてシャフト２と所定間隔をあけて対向しており、（内側板部５３とシャフト２間の距離）＞＞（内側板部５３とロータ３間の距離）の関係を満たしている。

また、端板部５２の軸線方向ロータ３側の面には、界磁コイル６が設けられている。界磁コイル６は、界磁ヨーク５とロータコア３１との間に磁気回路を形成することによって、ロータコア３１とステータコア４１との間での磁束量を制御可能である。

図２は、軸線方向から見たロータ３を部分的に示した図である。ロータコア３１の内部において径方向外側には、軸線方向と直交する断面の形状が長方形状であり、軸線方向に貫通する貫通孔３５が開けられている。そして、軸線方向と直交する断面の形状が長方形状である磁石３２が、貫通孔３５に嵌め込まれてロータコア３１に埋設されている。磁石３２は、ロータコア３１の軸線方向にわたって延在している。磁石３２の軸線方向両端面は、それぞれロータコア３１の軸線方向両端面と略面一になっている。また、貫通孔３５は、ロータコア３１の周方向に９０［°］間隔に離間して４つ設けられており、各貫通孔３５にそれぞれ磁石３２が嵌め込まれている。

ロータコア３１の内部において磁石３２よりも径方向内側には、軸線方向と直交する断面の形状が径方向内側に湾曲した四角形状であり、軸線方向に貫通する貫通孔３４があけられている。そして、軸線方向と直交する断面の形状が径方向内側に湾曲した四角形状である界磁コア３３が、貫通孔３４に嵌め込まれてロータコア３１に埋設されている。界磁コア３３は、磁性材からなり、ロータコア３１の軸線方向にわたって延在している。界磁コア３３の軸線方向両端面は、それぞれロータコア３１の軸線方向両端面と略面一になっている。また、貫通孔３４は、ロータコア３１の周方向に９０［°］間隔であって、磁石３２とは周方向に４５［°］ずれた位置関係にて４つ設けられており、各貫通孔３５にそれぞれ界磁コア３３が嵌め込まれている。

なお、界磁コア３３及び貫通孔３４の軸線方向と直交する断面の形状は、図３に示す界磁コア３３Ａ及び貫通孔３４Ａのように矩形状であっても良いし、図４に示す界磁コア３３Ｂ及び貫通孔３４Ｂのように、楕円形状であっても良い。

実施形態に係る電動機１においては、ロータコア３１は、磁石３２が埋設された位置よりも径方向内側に、界磁コア３３が嵌め込まれる複数の貫通孔３４が周方向に離間して設けられている。これにより、磁石３２の磁束が界磁ヨーク５に漏洩せず、トルク低下や損失増加が生じるのを抑制することができる。また、シャフト２とロータコア３１とが直接嵌合しているため、シャフト２とロータコア３１との結合強度が高まる。これにより、ロータコア３１と界磁ヨーク５との間のギャップ寸法の精度が向上し、界磁コイル６による増磁作用が安定するため、出力性能を向上させることができる。

１ 電動機
２ シャフト
３ ロータ
４ ステータ
５ 界磁ヨーク
６ 界磁コイル
３１ ロータコア
３２ 磁石
３３ 界磁コア
３４ 貫通孔
３５ 貫通孔
４１ ステータコア
４２ ステータコイル
４２１ コイルエンド
５１ 外側板部
５２ 端板部
５３ 内側板部

Claims (1)

1. 回転可能な回転軸部材と、
   前記回転軸部材に固設された円筒状のロータコア、前記ロータコアに埋設された磁石、及び、前記磁石よりも径方向内側にて前記ロータコアに埋設された界磁コアを有するロータと、
   前記ロータコアの径方向外方に所定間隔をあけて配置された円筒状のステータコア、及び、前記ステータコアに設けられたステータコイルを有するステータと、
   前記ロータ及び前記ステータを内包した界磁ヨークと、
   前記界磁ヨークと前記ロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁コイルと、
   を備えた電動機であって、
   前記ロータコアは、前記磁石が埋設された位置よりも径方向内側に、前記界磁コアが嵌め込まれる複数の孔が周方向に離間して設けられており、
   前記ロータコアと前記回転軸部材とが直接嵌合していることを特徴とする電動機。

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