JP3832535B2 - 永久磁石電動機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機や自動車等に用いるモータの永久磁石電動機に係り、さらに詳しく言えば、リラクタンストルクおよびマグネットトルクを有効利用する永久磁石電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石電動機は、例えば図１０に示すように、回転磁界を発生する２４スロットの固定子１内に回転子２を有しており、この回転子２には、当該永久磁石電動機の極数（４極）分だけの永久磁石３が外径に沿って円周方向に配置されている。なお、４はシャフト用の中心孔である。また、回転子２を無駄なく利用するために、マグネットの量を多くすることによってマグネットトルクを大きくし、ひいては大きなトルクを発生する永久磁石電動機を得ることができる。
【０００３】
一方、例えば図１１に示すように、マグネットを用いないリラクタンスモータが既に提案されており、このリラクタンスモータは前記永久磁石電動機と同様の２４スロットの固定子１内に回転子５を有している。この回転子５の外周は凹凸形状になっており、この凹凸部が当該リラクタンスモータの極数（４極）分だけ等間隔に形成されている。これにより、固定子１からの一方（ｑ軸）の磁気がその凸部を介して回転子５内を通り易く、他方（ｄ軸）の磁気が凹欠部（フラックスバリア）により回転子５内を通りにくくなる。
【０００４】
このような磁気の通り方により、回転子５内のリラクタンスが不均一となり、またその凸部に突極部が形成され、固定子１の回転磁界とあいまって回転子５が回転する。
【０００５】
したがって、永久磁石電動機は、マグネットを使用する分リラクタンスモータより大きいトルクを得ることができ、リラクタンスモータは、マグネットを使用しない分永久磁石電動機よりコストが安価に済む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記リラクタンスモータにあっては、リラクタンストルクのみに依存することから、どうしても高トルク化、高効率化を図ることが難しい。また、前記永久磁石電動機においては、永久磁石３が固定子１からの磁路を阻害するため、リラクタンストルクの発生がほとんどなく、つまりリラクタンストルクの寄与が殆ど見られない。しかも高トルク、高効率化を図るために、希土類の永久磁石等を使用すると、モータのコストがより高くなってしまう。このように、永久磁石電動機およびリラクタンスモータにあっては、トルクおよびコスト面を勘案すると、ともにトルクの有効的な利用に限りがある。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的なトルクとして低コストのモータを得るとともに、高トルク、高効率化を図ることができるようにした永久磁石電動機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載されているように、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にてフラックスバリアを形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保およびフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
この場合、請求項２に記載されているように、前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記マグネットとシャフト用中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、前記リベットと前記マグネットおよび前記中心孔との間隔を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１０】
また本発明は、請求項３に記載されているように、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にて第１のフラックスバリアを形成するとともに、前記マグネットのシャフト用中心孔側の端部に第２のフラックスバリアとなる孔を形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保および第１のフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載されているように、請求項１または３において、前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアをｄ軸付近に透磁率の良い磁性体のリベットを通してかしめ、かつ、前記リベットとコア外形との間隔を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１２】
請求項５に記載されているように、請求項３において、前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記第２のフラックスバリアと前記中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、かつ少なくとも前記リベットと前記第２のフラックスバリアとの間隔を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１３】
請求項６に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に直線状に延ばした一対の直線状の孔であり、該各直線状の孔の間を所定間隔とし、該所定間隔および前記マグネットの端部と一対の直線状の孔との間隔をそれぞれ前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１４】
請求項７に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした逆円弧状の孔であり、該逆円弧状の孔の間を所定間隔とし、該所定間隔および前記マグネットの端部と逆円弧状の孔との間隔をそれぞれ前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１５】
請求項８に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアは、前記磁極の同じ極側で前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした円弧状の孔とし、前記マグネット端部と円弧状の孔との間隔を前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１６】
請求項９に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアの円弧状の孔を２分割し、該分割した孔の間を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図９を参照して詳しく説明する。なお、図中、図１０および図１１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１８】
本発明の永久磁石電動機は、ｑ軸方向に沿って細長いマグネットを埋め込むと、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路幅を広く確保することができ、また、ｄ軸付近を逆円弧状に切り取り、つまりコアのｑ軸付近を凸形としてｄ軸付近を凹形とすれば（フラックスバリアを形成すれば）、リラクタンストルクを主トルクとして発生し、かつ、マグネットトルクを補助的トルクとして発生させることによって、モータの低コスト化だけでなく、高トルク、高効率のモータを得ることができることに着目にしたものである。
【００１９】
そのため、図１および図２に示すように、この永久磁石電動機の回転子１０は、ｑ軸方向に沿って細長い（板状の）マグネット１１をＩＰＭ方式で埋め込み、かつマグネット１１を当該極数分等間隔に埋め込み、固定子１から一方のｑ軸から他方のｑ軸に至る磁路を確保している（図２の破線矢印参照）。さらに、前記マグネット１１をｑ軸と直角方向（板状の厚さ方向）に磁化、着磁するとともに、隣接するマグネット１１を同極とし、ｄ軸側に当該モータの極を形成する。
【００２０】
また、回転子１０の外形は、ｄ軸付近を逆円弧状に切り取って凹欠部１０ａを形成してなる。この凹欠部１０ａが当該極数分形成され、これにより前記マグネット１１を埋め込むｑ軸付近が凸部１０ｂになる。なお、凹欠部１０ａを例えばＶ字状やバスタブ状としてもよい。
【００２１】
なお、固定子１においては、例えば外径側の巻線をＵ相、内径側の巻線をＷ相、その中間の巻線をＶ相としている。さらに、２４スロットの固定子１には、三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の電機子巻線が施されているが、スロット数や電機子巻線が異なっていてもよい。
【００２２】
前記回転子１０の凹欠部１０ａと仮想コア外形（図２の破線による外形線参照）とによって囲まれる空所部分とマグネット１１とがフラックスバリア１２となることから、ｄ軸インダクタンスが小さくなる。また、マグネット１１がｑ軸方向に沿って埋設されていることから、ｑ軸の磁路幅が広くなり、つまり磁気抵抗が小さく、ｑ軸インダクタンスが大きくなる。したがって、ｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差が大きくなり、その差に比例するリラクタンストルクは大きくなる。
【００２３】
一方、ｑ軸に沿って埋設されたマグネット１１により、ｄ軸側に極（Ｎ極あるいはＳ極）が生じ、しかもこの極が円周方向に交互に生じることになるため、マグネットトルクが発生する。また、回転子１０の外周とマグネット１１との間隔ａは、後述するコアシート１０ａの厚さをｔとすると、その厚さｔより大きい値とする。
【００２４】
これにより、マグネット１１の磁束の漏洩、短絡も防止することができ、つまりマグネットトルクの向上に寄し、しかも後述するコア製造時にバリ等の発生もなく、精度よくコアを製造することができる。
【００２５】
ここで、モータコストについて考えると、コストはマグネット１１の大きさに依存する。したがって、マグネット１１の使用量を少なくし、マグネット１１を小さくして一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路幅をより広くすると、リラクタンストルクを大きくすることができ、つまりマグネット１１の減少分をリラクタンストルクで補うことができる。
【００２６】
また、マグネット１１としては、フェライト磁石や希土類磁石を用いる。この場合、フェライト磁石は低コスト化に有効であり、希土類磁石は高トルク化に有効となる。
【００２７】
ところで、回転子１０の製造においては、コアプレス金型を用いて自動プレスで電磁鋼板を打ち抜き、金型内で一体的に形成するコア積層方式（自動積層方式）を採用する。
【００２８】
図３および図４に示すように、このプレス加工工程では、回転子１０のコアを打ち抜くが、シャフト用の中心孔４、マグネット１１を埋設する孔を打ち抜いたコアシート１０ｃを積層してかしめる。このかしめは、積層したコアの両端側に蓋をするとともに、かしめ用のリベット１３を孔１３ａに通して行う。したがって、前記コアシート１０ｃのプレス加工時に、リベット１３を通す孔１３ａも打ち抜くことになる。
【００２９】
そして、自動的にプレス、積層して得た回転子１０のコアの孔にＩＰＭ方式でマグネット１１を埋め込み、このマグネット１１を磁化、着磁する。なお、マグネット１１は前述したようにｑ軸と直角方向に磁化、着磁し、かつ隣接するマグネット１１が同極となるようにする。
【００３０】
前記リベット１３を通す孔１３ａは、ｄ軸付近に設けられ、少なくともリベット１３とコア外形との間隔はコアシート１０ｃの厚さより大きくする。また、リベット１３の材料としては、透磁率の良い磁性体を用いる。すなわち、固定子１からの磁気が一方のｑ軸から他方のｑ軸へ通り易くなり（図２の破線矢印参照）、ｑ軸インダクタンスが大きくなるからである。
【００３１】
このように、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的トルクとすることにより、低コストを実現し、しかも高トルク、高効率のモータを実現することができる。また、マグネット１１の使用量を削減することにより、さらに低コスト化を実現することができ、かつリラクタンストルクを発生させて高トルクを維持することができる。
【００３２】
この場合、マグネットの使用量を多くし、つまりマグネットトルクを主体としてリラクタンストルクを補助的トルクとしたり、逆にマグネットの使用量を少なくし、つまりリラクタンストルクを主体としてマグネットトルクを補助的トルクとすることもでき、つまり適応的なトルクのモータを選択することも可能である。
【００３３】
さらに、前述により形成される回転子１０を組み込んでブラシレスＤＣモータとし、例えば空気調和機の圧縮機モータ等として利用すれば、コストをアップすることなく、空気調和機の性能アップ（運転効率の上昇、振動や騒音の低下）を図ることができる。
【００３４】
図５は、本発明の変形実施の形態を説明する回転子の概略的平面図である。なお、図中、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、固定子１については図１を参照されたい。
【００３５】
図５に示す回転子２０は、コアをかしめるためのリベット２１をマグネット１１と中心孔４との間に通している。この場合、中心孔４とリベット２１との間隔およびリベット２１とマグネット１１との間隔はコアシートの厚さｔよりも大きくする。これにより、回転子２０の製造において、プレス加工時のバリ等の発生を防ぎ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００３６】
また、リベット２１の材質としては、透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体を用いる。これにより、リベット２１がフラックスバリアとして機能し、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止することにもなる。
【００３７】
図６ないし図９は、本発明の変形実施の形態を説明する回転子の概略的平面図である。なお、図中、図２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、固定子１については図１を参照されたい。
【００３８】
これらの変形例は、マグネット１１の中心孔４側の端部においては、磁束の短絡、漏洩が発生してマグネットトルクの発生を小さくすることから、第１のフラックスバリア１２の他に、その端部に第２のフラックスバリアを形成し、マグネットトルクを有効に発生させるようにしている。
【００３９】
図６に示す回転子３０は、マグネット１１の端部（中心孔４側端部）から隣接マグネット１１方向に直線状に延びる一対の細長い孔（第２のフラックスバリア）３１ａ，３１ｂを有する構造になっている。また、マグネット１１と各細長い孔３１ａ，３１ｂとの間隔ｂ、各細長い孔３１ａ，３１ａの間隔ｃ、各細長い孔３１ｂ，３１ｂの間隔ｃおよびは一対の孔３１ａ，３１ｂの間隔はコアシート１０ｃの厚さｔより大きい。
【００４０】
なお、リベット３２はマグネット１１と中心孔４との間で、ｑ軸上に形成した孔に通すとよいが、前実施の形態と同じ理由から、このリベット３２とマグネット１１との間隔およびリベット３２と中心孔４との間隔はコアシートの厚さｔよりも大きくするとよい。
【００４１】
したがって、コア製造時にバリ等の発生を防止することができ、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止してマグネットトルクを有効に発生させることができるばかりか、それらの間隔ｃは橋絡部となり、コア強度を高めることができる。
【００４２】
図７に示す回転子４０は、図６に示す細長い孔３１ａ，３１ｂに代え、外形の凹欠部１０ａの円弧に沿った形状の細長い孔（第２のフラックスバリア）４１ａ，４１ｂを有する構造になっている。なお、図中、図６と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、孔４１ａ，４１ｂは孔３１ａ，３１ｂと同様の位置に形成されている。なお、リベット４２は凹欠部１０ａに近く、かつｄ軸上に形成した孔に通す。
【００４３】
したがって、図６に示す変形と同様にコア製造時にバリ等の発生を防止することができ、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止してマグネットトルクを有効に発生させ、かつコア強度を高める一方、ｑ軸方向の磁路幅がより広くなって一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路をより確保できることから、リラクタンストルクが有効に発生する。
【００４４】
図８に示す回転子５０は、マグネット１１の一方の極（例えばＮ極）側に円弧状の孔（第２のフラックスバリア）５１，５２を設けた構造になっている。また、マグネット１１と孔５１，５２との間隔ｄはコアシート１０ｃの厚さｔより大きい。したがって、コア製造時にバリ等の発生を防止することができ、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止してマグネットトルクを有効に発生させることができる。
【００４５】
図９に示す回転子６０は、図８に示す孔５１，５２を半分に分割した孔（第２のフラックスバリア）６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６１ｂを有する構造になっている。また、孔６１ａと孔６１ｂと間隔ｅおよび孔６２ａと孔６２ｂとの間隔ｅはコアシート１０ｃの厚さｔより大きい。したがって、コア製造時にバリ等の発生を防止することができ、その間隔ｅが橋絡部となり、コア強度を高めることができる。
【００４６】
なお、図３および図５に示したリベット１３を通す方法は、図６ないし図９に示す回転子３０，４０，５０，６０に適用することができる。また、回転子３０，４０，５０，６０の製造としては、前述した方法をそのまま適用することができる。この適用により、図６ないし図９に示す変形例においては、前述した実施例の効果を有する。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によると、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にてフラックスバリアを形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保およびフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたので、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的トルクとすることにより、低コストを実現し、しかも高トルク、高効率のモータを実現することができる。また、マグネットの使用量を削減することにより、さらに低コスト化を実現することができるとともに、リラクタンストルクを発生させて高トルクを維持することができるという効果がある。さらに、マグネットの使用量を多くすることにより、マグネットトルクを大きくすることができることから、コストおよびトルクを勘案して適用的なモータを実現することができるという効果がある。
【００４８】
請求項２に記載の発明によると、請求項１における回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、この自動積層したコアを前記マグネットとシャフト用中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、このリベットとマグネットおよび中心孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項１の効果に加え、従来のプレス技術を利用することにより、製造コストをアップすることなしに実現することができる。また、コア製造時にバリ等の発生を防止してコア製造の歩留まりを上げ、製造コストの低下を図ることができるばかりか、透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットによってフラックスバリアの機能を発揮させることにより、マグネットの磁束の短絡、漏洩を防止することができるという効果がある。
【００４９】
請求項３に記載の発明によると、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、 前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にて第１のフラックスバリアを形成するとともに、前記マグネットのシャフト用中心孔側の端部に第２のフラックスバリアとなる孔を形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保および第１のフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたので、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的トルクとすることにより、低コストを実現し、しかも第２のフラックスバリアによりマグネットトルクが有効に発生し、高トルク、高効率のモータを実現することができる。また、マグネットの使用量を削減することにより、さらに低コスト化を実現することができるとともに、リラクタンストルクを発生させて高トルクを維持することができるという効果がある。さらに、マグネットの使用量を多くすることによってマグネットトルクを大きくすることができるため、コストおよびトルクを勘案して適用的なモータを実現することができるという効果がある。
【００５０】
請求項４に記載の発明によると、請求項１または３における回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアをｄ軸付近に透磁率の良い磁性体のリベットを通してかしめ、かつ該リベットとコア外形との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項１または３の効果に加え、従来のプレス技術を利用することができるため、製造コストをアップすることなく実現することができる。また、コア製造時にバリ等の発生を防止し、コア製造の歩留まりを上げて製造コストの低下を図ることができるばかりか、透磁率の良い磁性体のリベットによって一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁気抵抗を大きくせずに済むため、主トルクとしてのリラクタンストルクを有効に発生させることができるという効果がある。
【００５１】
請求項５に記載の発明によると、請求項３における前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記第２のフラックスバリアと中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、かつ少なくとも前記リベットと前記第２のフラックスバリアとの間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、従来のプレス技術を利用することができるため、製造コストをアップすることなく実現することができる。また、コア製造時にバリ等の発生を防止し、コア製造の歩留まりを上げて製造コストの低下を図ることができるとともに、透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットによってフラックスバリアの機能を発揮させることにより、マグネットの磁束の短絡、漏洩を防止することができるという効果がある。
【００５２】
請求項６に記載の発明によると、請求項３における第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に直線状に延ばした一対の直線状の孔であり、この各直線状の孔の間を所定間隔とし、この所定間隔および前記マグネットの端部と一対の直線状の孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、コア製造時にバリ等の発生を防止し、コア製造の歩留まりを上げ、ひいては製造コストの低下を図ることができるとともに、直線状の孔と孔との間が橋絡部となってコア強度を高めることができるという効果がある。
【００５３】
請求項７に記載の発明によると、請求項３における第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした逆円弧状の孔であり、この逆円弧状の孔の間を所定間隔とし、この所定間隔および前記マグネットの端部と逆円弧状の孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、コア製造時にバリ等の発生を防止してコア製造の歩留まりを上げ、ひいては製造コストの低下を図ることができるとともに、直線状の孔と孔との間が橋絡部となり、コア強度を高めることができる。さらに、第２のフラックスバリアが逆円弧状であることから、ｑ軸方向の磁路幅がより広くなるため、リラクタンストルクを有効に発生させることができるという効果がある。
【００５４】
請求項８に記載の発明によると、請求項３における第２のフラックスバリアは、前記磁極の同じ極側で前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした円弧状の孔とし、前記マグネット端部と円弧状の孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、マグネットの磁束の短絡、漏洩を防止する第２のフラックスバリアの数が最小限で済みために、コアの強度を高くすることができるとともに、コア製造時にバリ等の発生を防止してコア製造の歩留まりを上げ、ひいては製造コストの低下を図ることができるという効果がある。
【００５５】
請求項９に記載の発明によると、請求項８における第２のフラックスバリアの円弧状の孔を２分割し、この分割した孔の間を当該コアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項８の効果に加え、その分割した孔の間が橋絡部となり、コア強度がより高くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図２】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回転子の概略的平面図。
【図３】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回転子の概略的平面図。
【図４】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回転子の概略的側断面図。
【図５】発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図６】本発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図７】本発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図８】本発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図９】本発明の他の形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図１０】従来の永久磁石電動機の概略的平面図。
【図１１】従来のリラクタンスモータの概略的断面図。
【符号の説明】
１ 固定子
４ 中心孔（シャフト用）
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 回転子
１０ａ 凹欠部（コア外形の）
１０ｂ 凸部（コア外形の）
１１ マグネット（板状）
１１ａ 孔（マグネットの埋設孔）
１２ フラックスバリア（第１の）
１３，２１ リベット
１３ａ 孔（リベット通し孔）
３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ，５１，５２，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ 孔（第２のフラックスバリア）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ 間隔
ｔ コアシートの厚さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機や自動車等に用いるモータの永久磁石電動機に係り、さらに詳しく言えば、リラクタンストルクおよびマグネットトルクを有効利用する永久磁石電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石電動機は、例えば図１０に示すように、回転磁界を発生する２４スロットの固定子１内に回転子２を有しており、この回転子２には、当該永久磁石電動機の極数（４極）分だけの永久磁石３が外径に沿って円周方向に配置されている。なお、４はシャフト用の中心孔である。また、回転子２を無駄なく利用するために、マグネットの量を多くすることによってマグネットトルクを大きくし、ひいては大きなトルクを発生する永久磁石電動機を得ることができる。
【０００３】
一方、例えば図１１に示すように、マグネットを用いないリラクタンスモータが既に提案されており、このリラクタンスモータは前記永久磁石電動機と同様の２４スロットの固定子１内に回転子５を有している。この回転子５の外周は凹凸形状になっており、この凹凸部が当該リラクタンスモータの極数（４極）分だけ等間隔に形成されている。これにより、固定子１からの一方（ｑ軸）の磁気がその凸部を介して回転子５内を通り易く、他方（ｄ軸）の磁気が凹欠部（フラックスバリア）により回転子５内を通りにくくなる。
【０００４】
このような磁気の通り方により、回転子５内のリラクタンスが不均一となり、またその凸部に突極部が形成され、固定子１の回転磁界とあいまって回転子５が回転する。
【０００５】
したがって、永久磁石電動機は、マグネットを使用する分リラクタンスモータより大きいトルクを得ることができ、リラクタンスモータは、マグネットを使用しない分永久磁石電動機よりコストが安価に済む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記リラクタンスモータにあっては、リラクタンストルクのみに依存することから、どうしても高トルク化、高効率化を図ることが難しい。また、前記永久磁石電動機においては、永久磁石３が固定子１からの磁路を阻害するため、リラクタンストルクの発生がほとんどなく、つまりリラクタンストルクの寄与が殆ど見られない。しかも高トルク、高効率化を図るために、希土類の永久磁石等を使用すると、モータのコストがより高くなってしまう。このように、永久磁石電動機およびリラクタンスモータにあっては、トルクおよびコスト面を勘案すると、ともにトルクの有効的な利用に限りがある。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的なトルクとして低コストのモータを得るとともに、高トルク、高効率化を図ることができるようにした永久磁石電動機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載されているように、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にてフラックスバリアを形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保およびフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
この場合、請求項２に記載されているように、前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記マグネットとシャフト用中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、前記リベットと前記マグネットおよび前記中心孔との間隔を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１０】
また本発明は、請求項３に記載されているように、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にて第１のフラックスバリアを形成するとともに、前記マグネットのシャフト用中心孔側の端部に第２のフラックスバリアとなる孔を形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保および第１のフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載されているように、請求項１または３において、前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアをｄ軸付近に透磁率の良い磁性体のリベットを通してかしめ、かつ、前記リベットとコア外形との間隔を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１２】
請求項５に記載されているように、請求項３において、前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記第２のフラックスバリアと前記中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、かつ少なくとも前記リベットと前記第２のフラックスバリアとの間隔を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１３】
請求項６に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に直線状に延ばした一対の直線状の孔であり、該各直線状の孔の間を所定間隔とし、該所定間隔および前記マグネットの端部と一対の直線状の孔との間隔をそれぞれ前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１４】
請求項７に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした逆円弧状の孔であり、該逆円弧状の孔の間を所定間隔とし、該所定間隔および前記マグネットの端部と逆円弧状の孔との間隔をそれぞれ前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１５】
請求項８に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアは、前記磁極の同じ極側で前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした円弧状の孔とし、前記マグネット端部と円弧状の孔との間隔を前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１６】
請求項９に記載されているように、請求項３において、前記第２のフラックスバリアの円弧状の孔を２分割し、該分割した孔の間を前記コアシートの厚さより大きくするとよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図９を参照して詳しく説明する。なお、図中、図１０および図１１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１８】
本発明の永久磁石電動機は、ｑ軸方向に沿って細長いマグネットを埋め込むと、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路幅を広く確保することができ、また、ｄ軸付近を逆円弧状に切り取り、つまりコアのｑ軸付近を凸形としてｄ軸付近を凹形とすれば（フラックスバリアを形成すれば）、リラクタンストルクを主トルクとして発生し、かつ、マグネットトルクを補助的トルクとして発生させることによって、モータの低コスト化だけでなく、高トルク、高効率のモータを得ることができることに着目にしたものである。
【００１９】
そのため、図１および図２に示すように、この永久磁石電動機の回転子１０は、ｑ軸方向に沿って細長い（板状の）マグネット１１をＩＰＭ方式で埋め込み、かつマグネット１１を当該極数分等間隔に埋め込み、固定子１から一方のｑ軸から他方のｑ軸に至る磁路を確保している（図２の破線矢印参照）。さらに、前記マグネット１１をｑ軸と直角方向（板状の厚さ方向）に磁化、着磁するとともに、隣接するマグネット１１を同極とし、ｄ軸側に当該モータの極を形成する。
【００２０】
また、回転子１０の外形は、ｄ軸付近を逆円弧状に切り取って凹欠部１０ａを形成してなる。この凹欠部１０ａが当該極数分形成され、これにより前記マグネット１１を埋め込むｑ軸付近が凸部１０ｂになる。なお、凹欠部１０ａを例えばＶ字状やバスタブ状としてもよい。
【００２１】
なお、固定子１においては、例えば外径側の巻線をＵ相、内径側の巻線をＷ相、その中間の巻線をＶ相としている。さらに、２４スロットの固定子１には、三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の電機子巻線が施されているが、スロット数や電機子巻線が異なっていてもよい。
【００２２】
前記回転子１０の凹欠部１０ａと仮想コア外形（図２の破線による外形線参照）とによって囲まれる空所部分とマグネット１１とがフラックスバリア１２となることから、ｄ軸インダクタンスが小さくなる。また、マグネット１１がｑ軸方向に沿って埋設されていることから、ｑ軸の磁路幅が広くなり、つまり磁気抵抗が小さく、ｑ軸インダクタンスが大きくなる。したがって、ｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差が大きくなり、その差に比例するリラクタンストルクは大きくなる。
【００２３】
一方、ｑ軸に沿って埋設されたマグネット１１により、ｄ軸側に極（Ｎ極あるいはＳ極）が生じ、しかもこの極が円周方向に交互に生じることになるため、マグネットトルクが発生する。また、回転子１０の外周とマグネット１１との間隔ａは、後述するコアシート１０ａの厚さをｔとすると、その厚さｔより大きい値とする。
【００２４】
これにより、マグネット１１の磁束の漏洩、短絡も防止することができ、つまりマグネットトルクの向上に寄し、しかも後述するコア製造時にバリ等の発生もなく、精度よくコアを製造することができる。
【００２５】
ここで、モータコストについて考えると、コストはマグネット１１の大きさに依存する。したがって、マグネット１１の使用量を少なくし、マグネット１１を小さくして一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路幅をより広くすると、リラクタンストルクを大きくすることができ、つまりマグネット１１の減少分をリラクタンストルクで補うことができる。
【００２６】
また、マグネット１１としては、フェライト磁石や希土類磁石を用いる。この場合、フェライト磁石は低コスト化に有効であり、希土類磁石は高トルク化に有効となる。
【００２７】
ところで、回転子１０の製造においては、コアプレス金型を用いて自動プレスで電磁鋼板を打ち抜き、金型内で一体的に形成するコア積層方式（自動積層方式）を採用する。
【００２８】
図３および図４に示すように、このプレス加工工程では、回転子１０のコアを打ち抜くが、シャフト用の中心孔４、マグネット１１を埋設する孔を打ち抜いたコアシート１０ｃを積層してかしめる。このかしめは、積層したコアの両端側に蓋をするとともに、かしめ用のリベット１３を孔１３ａに通して行う。したがって、前記コアシート１０ｃのプレス加工時に、リベット１３を通す孔１３ａも打ち抜くことになる。
【００２９】
そして、自動的にプレス、積層して得た回転子１０のコアの孔にＩＰＭ方式でマグネット１１を埋め込み、このマグネット１１を磁化、着磁する。なお、マグネット１１は前述したようにｑ軸と直角方向に磁化、着磁し、かつ隣接するマグネット１１が同極となるようにする。
【００３０】
前記リベット１３を通す孔１３ａは、ｄ軸付近に設けられ、少なくともリベット１３とコア外形との間隔はコアシート１０ｃの厚さより大きくする。また、リベット１３の材料としては、透磁率の良い磁性体を用いる。すなわち、固定子１からの磁気が一方のｑ軸から他方のｑ軸へ通り易くなり（図２の破線矢印参照）、ｑ軸インダクタンスが大きくなるからである。
【００３１】
このように、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的トルクとすることにより、低コストを実現し、しかも高トルク、高効率のモータを実現することができる。また、マグネット１１の使用量を削減することにより、さらに低コスト化を実現することができ、かつリラクタンストルクを発生させて高トルクを維持することができる。
【００３２】
この場合、マグネットの使用量を多くし、つまりマグネットトルクを主体としてリラクタンストルクを補助的トルクとしたり、逆にマグネットの使用量を少なくし、つまりリラクタンストルクを主体としてマグネットトルクを補助的トルクとすることもでき、つまり適応的なトルクのモータを選択することも可能である。
【００３３】
さらに、前述により形成される回転子１０を組み込んでブラシレスＤＣモータとし、例えば空気調和機の圧縮機モータ等として利用すれば、コストをアップすることなく、空気調和機の性能アップ（運転効率の上昇、振動や騒音の低下）を図ることができる。
【００３４】
図５は、本発明の変形実施の形態を説明する回転子の概略的平面図である。なお、図中、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、固定子１については図１を参照されたい。
【００３５】
図５に示す回転子２０は、コアをかしめるためのリベット２１をマグネット１１と中心孔４との間に通している。この場合、中心孔４とリベット２１との間隔およびリベット２１とマグネット１１との間隔はコアシートの厚さｔよりも大きくする。これにより、回転子２０の製造において、プレス加工時のバリ等の発生を防ぎ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００３６】
また、リベット２１の材質としては、透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体を用いる。これにより、リベット２１がフラックスバリアとして機能し、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止することにもなる。
【００３７】
図６ないし図９は、本発明の変形実施の形態を説明する回転子の概略的平面図である。なお、図中、図２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、固定子１については図１を参照されたい。
【００３８】
これらの変形例は、マグネット１１の中心孔４側の端部においては、磁束の短絡、漏洩が発生してマグネットトルクの発生を小さくすることから、第１のフラックスバリア１２の他に、その端部に第２のフラックスバリアを形成し、マグネットトルクを有効に発生させるようにしている。
【００３９】
図６に示す回転子３０は、マグネット１１の端部（中心孔４側端部）から隣接マグネット１１方向に直線状に延びる一対の細長い孔（第２のフラックスバリア）３１ａ，３１ｂを有する構造になっている。また、マグネット１１と各細長い孔３１ａ，３１ｂとの間隔ｂ、各細長い孔３１ａ，３１ａの間隔ｃ、各細長い孔３１ｂ，３１ｂの間隔ｃおよびは一対の孔３１ａ，３１ｂの間隔はコアシート１０ｃの厚さｔより大きい。
【００４０】
なお、リベット３２はマグネット１１と中心孔４との間で、ｑ軸上に形成した孔に通すとよいが、前実施の形態と同じ理由から、このリベット３２とマグネット１１との間隔およびリベット３２と中心孔４との間隔はコアシートの厚さｔよりも大きくするとよい。
【００４１】
したがって、コア製造時にバリ等の発生を防止することができ、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止してマグネットトルクを有効に発生させることができるばかりか、それらの間隔ｃは橋絡部となり、コア強度を高めることができる。
【００４２】
図７に示す回転子４０は、図６に示す細長い孔３１ａ，３１ｂに代え、外形の凹欠部１０ａの円弧に沿った形状の細長い孔（第２のフラックスバリア）４１ａ，４１ｂを有する構造になっている。なお、図中、図６と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、孔４１ａ，４１ｂは孔３１ａ，３１ｂと同様の位置に形成されている。なお、リベット４２は凹欠部１０ａに近く、かつｄ軸上に形成した孔に通す。
【００４３】
したがって、図６に示す変形と同様にコア製造時にバリ等の発生を防止することができ、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止してマグネットトルクを有効に発生させ、かつコア強度を高める一方、ｑ軸方向の磁路幅がより広くなって一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路をより確保できることから、リラクタンストルクが有効に発生する。
【００４４】
図８に示す回転子５０は、マグネット１１の一方の極（例えばＮ極）側に円弧状の孔（第２のフラックスバリア）５１，５２を設けた構造になっている。また、マグネット１１と孔５１，５２との間隔ｄはコアシート１０ｃの厚さｔより大きい。したがって、コア製造時にバリ等の発生を防止することができ、マグネット１１の磁束の短絡、漏洩を防止してマグネットトルクを有効に発生させることができる。
【００４５】
図９に示す回転子６０は、図８に示す孔５１，５２を半分に分割した孔（第２のフラックスバリア）６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６１ｂを有する構造になっている。また、孔６１ａと孔６１ｂと間隔ｅおよび孔６２ａと孔６２ｂとの間隔ｅはコアシート１０ｃの厚さｔより大きい。したがって、コア製造時にバリ等の発生を防止することができ、その間隔ｅが橋絡部となり、コア強度を高めることができる。
【００４６】
なお、図３および図５に示したリベット１３を通す方法は、図６ないし図９に示す回転子３０，４０，５０，６０に適用することができる。また、回転子３０，４０，５０，６０の製造としては、前述した方法をそのまま適用することができる。この適用により、図６ないし図９に示す変形例においては、前述した実施例の効果を有する。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によると、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にてフラックスバリアを形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保およびフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたので、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的トルクとすることにより、低コストを実現し、しかも高トルク、高効率のモータを実現することができる。また、マグネットの使用量を削減することにより、さらに低コスト化を実現することができるとともに、リラクタンストルクを発生させて高トルクを維持することができるという効果がある。さらに、マグネットの使用量を多くすることにより、マグネットトルクを大きくすることができることから、コストおよびトルクを勘案して適用的なモータを実現することができるという効果がある。
【００４８】
請求項２に記載の発明によると、請求項１における回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、この自動積層したコアを前記マグネットとシャフト用中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、このリベットとマグネットおよび中心孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項１の効果に加え、従来のプレス技術を利用することにより、製造コストをアップすることなしに実現することができる。また、コア製造時にバリ等の発生を防止してコア製造の歩留まりを上げ、製造コストの低下を図ることができるばかりか、透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットによってフラックスバリアの機能を発揮させることにより、マグネットの磁束の短絡、漏洩を防止することができるという効果がある。
【００４９】
請求項３に記載の発明によると、回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、 前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にて第１のフラックスバリアを形成するとともに、前記マグネットのシャフト用中心孔側の端部に第２のフラックスバリアとなる孔を形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保および第１のフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたので、リラクタンストルクを主トルクとし、マグネットトルクを補助的トルクとすることにより、低コストを実現し、しかも第２のフラックスバリアによりマグネットトルクが有効に発生し、高トルク、高効率のモータを実現することができる。また、マグネットの使用量を削減することにより、さらに低コスト化を実現することができるとともに、リラクタンストルクを発生させて高トルクを維持することができるという効果がある。さらに、マグネットの使用量を多くすることによってマグネットトルクを大きくすることができるため、コストおよびトルクを勘案して適用的なモータを実現することができるという効果がある。
【００５０】
請求項４に記載の発明によると、請求項１または３における回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアをｄ軸付近に透磁率の良い磁性体のリベットを通してかしめ、かつ該リベットとコア外形との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項１または３の効果に加え、従来のプレス技術を利用することができるため、製造コストをアップすることなく実現することができる。また、コア製造時にバリ等の発生を防止し、コア製造の歩留まりを上げて製造コストの低下を図ることができるばかりか、透磁率の良い磁性体のリベットによって一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁気抵抗を大きくせずに済むため、主トルクとしてのリラクタンストルクを有効に発生させることができるという効果がある。
【００５１】
請求項５に記載の発明によると、請求項３における前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記第２のフラックスバリアと中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、かつ少なくとも前記リベットと前記第２のフラックスバリアとの間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、従来のプレス技術を利用することができるため、製造コストをアップすることなく実現することができる。また、コア製造時にバリ等の発生を防止し、コア製造の歩留まりを上げて製造コストの低下を図ることができるとともに、透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットによってフラックスバリアの機能を発揮させることにより、マグネットの磁束の短絡、漏洩を防止することができるという効果がある。
【００５２】
請求項６に記載の発明によると、請求項３における第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に直線状に延ばした一対の直線状の孔であり、この各直線状の孔の間を所定間隔とし、この所定間隔および前記マグネットの端部と一対の直線状の孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、コア製造時にバリ等の発生を防止し、コア製造の歩留まりを上げ、ひいては製造コストの低下を図ることができるとともに、直線状の孔と孔との間が橋絡部となってコア強度を高めることができるという効果がある。
【００５３】
請求項７に記載の発明によると、請求項３における第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした逆円弧状の孔であり、この逆円弧状の孔の間を所定間隔とし、この所定間隔および前記マグネットの端部と逆円弧状の孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、コア製造時にバリ等の発生を防止してコア製造の歩留まりを上げ、ひいては製造コストの低下を図ることができるとともに、直線状の孔と孔との間が橋絡部となり、コア強度を高めることができる。さらに、第２のフラックスバリアが逆円弧状であることから、ｑ軸方向の磁路幅がより広くなるため、リラクタンストルクを有効に発生させることができるという効果がある。
【００５４】
請求項８に記載の発明によると、請求項３における第２のフラックスバリアは、前記磁極の同じ極側で前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした円弧状の孔とし、前記マグネット端部と円弧状の孔との間隔をコアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項３の効果に加え、マグネットの磁束の短絡、漏洩を防止する第２のフラックスバリアの数が最小限で済みために、コアの強度を高くすることができるとともに、コア製造時にバリ等の発生を防止してコア製造の歩留まりを上げ、ひいては製造コストの低下を図ることができるという効果がある。
【００５５】
請求項９に記載の発明によると、請求項８における第２のフラックスバリアの円弧状の孔を２分割し、この分割した孔の間を当該コアシートの厚さより大きくしてなるので、請求項８の効果に加え、その分割した孔の間が橋絡部となり、コア強度がより高くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図２】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回転子の概略的平面図。
【図３】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回転子の概略的平面図。
【図４】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回転子の概略的側断面図。
【図５】発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図６】本発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図７】本発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図８】本発明の変形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図９】本発明の他の形実施の形態を示す永久磁石電動機の概略的平面図。
【図１０】従来の永久磁石電動機の概略的平面図。
【図１１】従来のリラクタンスモータの概略的断面図。
【符号の説明】
１ 固定子
４ 中心孔（シャフト用）
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 回転子
１０ａ 凹欠部（コア外形の）
１０ｂ 凸部（コア外形の）
１１ マグネット（板状）
１１ａ 孔（マグネットの埋設孔）
１２ フラックスバリア（第１の）
１３，２１ リベット
１３ａ 孔（リベット通し孔）
３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ，５１，５２，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ 孔（第２のフラックスバリア）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ 間隔
ｔ コアシートの厚さ
Claims (9)
- 回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にてフラックスバリアを形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保およびフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたことを特徴とする永久磁石電動機。
- 前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記マグネットとシャフト用中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、前記リベットと前記マグネットおよび前記中心孔との間隔を前記コアシートの厚さより大きくしてなる請求項１に記載の永久磁石電動機。
- 回転磁界を発生する固定子の内部に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、前記固定子からの磁路について一方のｑ軸から他方のｑ軸へ所定の磁路幅を確保するように、板状のマグネットをｑ軸に沿って、かつ、前記回転子の外周に沿って極数分だけ等間隔に埋め込み、前記固定子の外周のｄ軸付近に凹欠部を形成し、前記凹欠部と前記固定子の仮想外周とによって囲まれる空所にて第１のフラックスバリアを形成するとともに、前記マグネットのシャフト用中心孔側の端部に第２のフラックスバリアとなる孔を形成してなり、前記マグネットの磁化をｑ軸に対して直角方向とし、かつ、隣接する前記マグネットの対向極側を同極として当該磁極をｄ軸側に形成してマグネットトルクを発生させ、少なくとも前記磁路幅の確保および第１のフラックスバリアによりｄ軸、ｑ軸インダクタンスの差を大きくしてリラクタンストルクを発生させるようにしたことを特徴とする永久磁石電動機。
- 前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアをｄ軸付近に透磁率の良い磁性体のリベットを通してかしめ、かつ、前記リベットとコア外形との間隔を前記コアシートの厚さより大きくしてなる請求項１または３に記載の永久磁石電動機。
- 前記回転子は、電磁鋼板からなるコアシートを自動プレスで打ち抜くとともに、金型内で自動積層してなるコアであり、該自動積層したコアを前記第２のフラックスバリアと前記中心孔との間に透磁率の悪い磁性体あるいは非磁性体のリベットを通してかしめ、かつ少なくとも前記リベットと前記第２のフラックスバリアとの間隔を前記コアシートの厚さより大きくしてなる請求項３に記載の永久磁石電動機。
- 前記第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に直線状に延ばした一対の直線状の孔であり、該各直線状の孔の間を所定間隔とし、該所定間隔および前記マグネットの端部と一対の直線状の孔との間隔をそれぞれ前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくしてなる請求項３に記載の永久磁石電動機。
- 前記第２のフラックスバリアは、前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした逆円弧状の孔であり、該逆円弧状の孔の間を所定間隔とし、該所定間隔および前記マグネットの端部と逆円弧状の孔との間隔をそれぞれ前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくしてなる請求項３に記載の永久磁石電動機。
- 前記第２のフラックスバリアは、前記磁極の同じ極側で前記マグネットの端部から隣接するマグネットの端部の方向に延ばした円弧状の孔とし、前記マグネット端部と円弧状の孔との間隔を前記回転子を構成するコアシートの厚さより大きくしてなる請求項３に記載の永久磁石電動機。
- 前記第２のフラックスバリアの円弧状の孔を２分割し、該分割した孔の間を前記コアシートの厚さより大きくしてなる請求項８に記載の永久磁石電動機。
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