JP4393829B2

JP4393829B2 - 電動機の回転子

Info

Publication number: JP4393829B2
Application number: JP2003334566A
Authority: JP
Inventors: 初昭曽根; 一夫柴田
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005102437A

Description

本発明は電動機の回転子に係わり、特に回転子の永久磁石の固定構造を改良した電動機の回転子に関する。

従来、産業機器、事務機器、家電機器等に用いられる電動機の回転子は、多数の鋼鈑がカシメにより一体に積層された鉄心に、永久磁石を収容する磁石収容穴が設けられている。特許文献１に記載のように、磁石収容穴に永久磁石を収容し、磁石収容穴を塞ぐ端板が取付けられるとともに、鉄心の板厚偏差、たわみ、永久磁石の長さ偏差を吸収するために、端板に設けた突起を永久磁石に当接させて鉄心内の永久磁石の動きを規制し、また、鉄心の一部の鋼鈑に永久磁石との間に薄肉の永久磁石押圧部を大直径の中心穴の周囲に形成し、あるいは、中心穴と永久磁石間に長穴を設けて永久磁石押圧部を形成し、この永久磁石押圧部を永久磁石側に突出、当接させることで鉄心内の永久磁石の動きを規制することが行われている。

しかしながら、特許文献１に記載の回転子において、前者の永久磁石規制構造は、端板に突起をわざわざ打抜かねばならずコスト高となり、また鉄心の板厚の偏差、たわみ、磁石の長さ偏差、突起の形状のばらつき等が重なり、磁石に当接する力にばらつきが生じ、磁石の動きを規制する力が低下する。また、後者の永久磁石規制構造は、いずれも、打抜きによって鉄心に永久磁石押圧部を設けるので、押圧力を適切にするためには押圧部を狭くしなければならず、打抜きが困難になるとともに、加えて、押圧部に隣接して設ける長穴が磁束の通りを妨げ、特性を低下させるおそれがある。
特開２００１−２５１７９５号公報（段落番号［０００９］、［００２３］、［００２９］、図１、図８、図１２）

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、安価で高性能な電動機の回転子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、多数の鋼鈑を積層して形成され複数の磁石収容穴が設けられた回転子鉄心と、前記磁石収容穴に収容された永久磁石と、前記磁石収容穴の開口端を覆うように前記回転子鉄心の両端面に設けられた端板を備えた電動機の回転子において、前記永久磁石は回転子鉄心の軸方向に複数に分割され、前記分割磁石間に小間隙が形成され、この小間隙の大きさは、０．２５ｍｍ以上かつ永久磁石の厚さ以下であることを特徴とする電動機の回転子が実現される。

また、他の好適な一例では、前記分割磁石間の小間隙の大きさは、０．２５ｍｍ以上かつ永久磁石の厚さ以下である。

本発明に係わる電動機の回転子によれば、安価で高性能な電動機の回転子を提供することができる。

以下、本発明に係わる電動機の回転子の一実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係わる電動機の回転子の実施形態の縦断面図、図２はその平面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係わる電動機の回転子１は、多数の鋼鈑を積層して形成され複数の磁石収容穴２ａが設けられた回転子鉄心２と、磁石収容穴２ａに収容された永久磁石３と、磁石収容穴２ａの開口端を覆うように回転子鉄心２の両端面に設けられた端板４、４を有している。

回転子鉄心２には、駆動軸（図示せず）が嵌合される軸穴２ｂが設けられており、この軸穴２ｂの軸心に点対称に４個の上記磁石収容穴２ａが設けられ、この各々には永久磁石３が収容されている。

永久磁石３は、回転子鉄心２の軸方向に複数例えば２個に分割された分割磁石３ａ、３ａからなり、分割磁石３ａ、３ａの対向側は同極に着磁されており、両分割磁石３ａ、３ａ間には、小間隙ｇが形成されている。この小間隙は、０．２５ｍｍ以上かつ永久磁石の厚さ以下であるのが好ましい。鋼鈑の厚さは０．２５ｍｍ、あるいは０．３５ｍｍ、０．５ｍｍのものを用いるのが一般的であり、小間隙を０．２５ｍｍ以上に設定すれば、鋼鈑の板厚偏差やたわみ、永久磁石の長さ偏差を吸収でき、また、永久磁石挿入時に鉄心とのこすれ等により摩耗粉等が磁石間に入り込んでも吸収でき、さらに、永久磁石の厚さ以下にすれば、反発磁力により永久磁石が両端板に押圧され、固定される。小間隙が、０．２５ｍｍより小さいと、板厚偏差やたわみ、永久磁石の長さ偏差を吸収できず、また、摩耗粉等も吸収できず、組立時に永久磁石を破損するおそれがある。小間隙が永久磁石の厚さを超えると、反発磁力が低下し永久磁石を両端板に押圧、固定することが困難になり、回転子の回転中に永久磁石が磁石収容穴内で移動するおそれがある。

小間隙ｇの形成は、着磁前の分割磁石３ａ、３ａを磁石収容穴２ａに収容後、リベット５により、端板４を回転子鉄心２に固定して組立て、その後、外部から磁界をかけ、分割磁石３ａ、３ａの対向側を同極に着磁し、その反発力によって、分割磁石３ａ、３ａを離間させることで行われる。

永久磁石として、希土類磁石を使用するのが好ましい。これにより、磁力が強くかつ磁石自体の重量も軽くなるので、永久磁石を規制する力が増大する。

また、図３に示すように、端板４には凸部４ａまたは凹部が設けられ、端板４と対向する永久磁石３ａ、３ａの端面には、端板４の凸部４ａまたは凹部と係合する凹部３ａ_１または凸部が設けられるのが好ましい。これにより、永久磁石の反発力により、凹部が凸部に係合し、永久磁石の左右の動きが規制され、端板と永久磁石との接触面での規制に加えて、凹凸係合による規制も加わり、より確実に永久磁石の左右の動きが規制される。

上記構造を有する本実施形態の電動機の回転子は、永久磁石が回転子鉄心の軸方向に複数に分割された分割磁石間に小間隙が形成されるので、鉄心の板厚偏差、たわみ、永久磁石の長さ偏差を吸収できるとともに、反発磁力により永久磁石を両端板に押圧、固定でき、端板に突起を打抜く必要がなく安価で、さらに、永久磁石押圧部を設ける必要がなく、この永久磁石押圧部に隣接して設ける長穴により磁束の通りが妨げられることもなく、高性能な電動機の回転子が実現する。また、磁石の動きの防止が可能となり、始動時の異常音を防ぎ、磨耗を防止できる。

なお、永久磁石の分割構造としては、図４に示すように、永久磁石３を長さの異なる分割磁石３ａ、３ａ、３ａに３分割してもよく、これにより、上記同様の効果が得られることに加えてバリエーションに富んだ積厚違いの回転子を容易に作ることができる。

また、図５に示すように、各分割磁石３ａ、３ａの対向端部は、端部同士が回転子鉄心２の軸方向と垂直な方向において互いに重なる形状、例えば、小間隔ｇを軸線に対して傾斜するように形成してもよく、さらに、図６に示すように、例えば、分割磁石３ａ、３ａ間に形成される小間隔ｇをステップ状に形成してもよく、これらの場合には、上記同様の効果が得られることに加えて分割による磁束の減少を最小にすることができる。

本発明に係わる電動機の回転子に用いられる永久磁石を使用して、分割磁石間の小間隙距離と反発力の関係を調べた。なお、実施例１は磁石厚３．１ｍｍ、実施例２は磁石厚２．０ｍｍである。

結果：図７に示す。図７からもわかるように、実施例１は横軸に示す磁石間距離、０．２５ｍｍでは縦軸に示す略３３Ｎであり、磁石厚に相当する距離３．１ｍｍでは反発力略３Ｎであり、また、実施例２は距離０．２５ｍｍでは反発力略１７Ｎであり、磁石厚に相当する距離２．０ｍｍでは反発力略３Ｎであり、いずれの場合も、距離０．２５ｍｍ以上かつ永久磁石の厚さ以下では、小間隙を形成するのに十分な反発力を得られることがわかった。

本発明に係わる電動機の回転子の一実施形態の縦断面図。本発明に係わる電動機の回転子の一実施形態の平面図。本発明に係わる電動機の回転子の一実施形態の端板部分の縦断面図。本発明に係わる電動機の回転子の他の実施形態の縦断面図。本発明に係わる電動機の回転子の他の実施形態の縦断面図。本発明に係わる電動機の回転子の他の実施形態の縦断面図。本発明に係わる電動機の回転子に用いられる永久磁石の反発力試験の結果図。

符号の説明

１電動機の回転子
２回転子鉄心
２ａ磁石収容穴
３永久磁石
３ａ分割磁石
４端板
ｇ小間隙

Claims

多数の鋼鈑を積層して形成され複数の磁石収容穴が設けられた回転子鉄心と、前記磁石収容穴に収容された永久磁石と、前記磁石収容穴の開口端を覆うように前記回転子鉄心の両端面に設けられた端板を備えた電動機の回転子において、
前記永久磁石は回転子鉄心の軸方向に複数に分割され、前記分割磁石間に小間隙が形成され、
この小間隙の大きさは、０．２５ｍｍ以上かつ永久磁石の厚さ以下であることを特徴とする電動機の回転子。