JP5329902B2 - 回転電機のロータ構造 - Google Patents
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Description
本発明では、前記ロータが回転可能に前記ステータの内部に収納され、前記ロータが前記ステータの内部において回転動作をとるインナーロータ型であることを要旨とする。
この構成によれば、振動や騒音等の少ないインナーロータ型モータを提供することが可能となる。
この構成によれば、ロータの鉄心において隣り合う磁石の間を突極とした回転電機のロータの磁石を、磁極がロータの周方向を向きつつ、しかもこの周方向において同じ方向を向くように配置した。このため、ロータの表面において磁石の磁束によって生成されるN極とS極との磁束発生向きがロータ周方向において対称形状になるので、N極及びS極の磁束方向性の均一化を図ることが可能となる。また、本構成においては、ロータの突極の位置にロータの径方向に沿った空隙を形成することにより、鉄心において隙間の両側を2磁極(N極とS極)とした。ところで、この種の空隙には磁気バリア機能があるので、突極の位置に空隙を形成すれば、この空隙位置でロータ内の磁束を急激に「0」に落とし込むことが可能となるので、各々強い磁束部分でN極又はS極が生成される。よって、N極及びS極がともに強い磁束領域で生成された領域となるので、磁束の疎密の均一化も図ることが可能となる。
よって、本構成のようにロータから発生される磁束の方向性及び疎密の均一化を図って磁束の偏りが小さく抑えられれば、その分だけモータのトルクリップルを小さく抑えることが可能となる。ところで、この種のトルクリップルが大きいと、モータの振動が増大したり、或いはこの振動で騒音が発生したりするなども問題が起こってしまう。しかし、本構成では磁束の偏りを少なく抑えてトルクリップルを小さく抑えているので、その分だけモータの低振動化を図ることが可能となり、ひいては低騒音化の効果を得ることにも繋がる。
以下、本発明を具体化した回転電機のロータ構造の第1実施形態を図1〜図5に従って説明する。
(1)本例のようにハーフマグネット型モータ1のロータ3において、この磁石9を磁極がロータ周方向X1を向きつつ、しかも磁極が同じ方向を向くように配置し、しかもロータ3の突極の位置、即ち隣り合う磁石9,9同士の中間位置10に、磁気バリアとして働く放射状空隙11を形成した。このため、ロータ3の表面に発生するN極及びS極の磁束の方向性及び疎密の均一化を図ることが可能となるので、このように磁束の偏りが小さく抑えられれば、モータ1に発生し得るトルクリップルを小さく抑えることができる。よって、本例のようにトルクリップルの低減が可能となれば、その分だけモータ1の低振動化、ひいては低騒音化を図ることができる。
(3)磁石収納部8と放射状空隙11とを同一形状としたので、ロータ3にこれら部材を形成するに際しては、同じ一作業工程で製造することが可能となる。よって、ロータ3の製造作業、ひいてはモータ1の製造作業の簡素化を図ることができる。また、例えばロータ3から発生するN極とS極とを両者とも磁石により生成するモータを従来型モータとした場合、本例のように磁石収納部8と放射状空隙11とを同一形状とすれば、従来型モータのロータから同極の磁石を抜き取って、その孔を放射状空隙11とすることが可能となる。このため、従来型モータと本例のモータ1とでロータ3を共用することが可能となるので、部品点数の削減等の効果を得ることができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を図6〜図9に従って説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態に記載した空隙の形状を変更した実施形態であって、他の基本的な構成は第1実施形態と同様である。よって、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
(6)放射状空隙11の内部に、この空隙11内における新たな磁気的通路として磁束通路部14を形成したので、この部分を流れる磁束によって新たなリラクタンストルクを発生させることが可能となり、その分だけモータ1の発生トルクを高トルクとすることが可能となる。このため、ロータ3に空隙(狭空隙15n,15s)を形成したことによるモータ1の低振動化と、新たな磁束通路部14を形成したことによるモータ1のトルク量確保との両立を図ることができる。
・ 第2実施形態において、磁束通路部14は、必ずしも狭空隙15,15を補助空隙16,17まで延ばして経路を延長した構造をとることに限定されない。例えば、図10に示すように、元の放射状空隙11の部分にのみ磁束通路部14が形成されることにより、延長されていない形状をとっていてもよい。なお、補助空隙16,17は、必ずしも存在しなければならないものではなく、これを省略してもよい。
・ 第1及び第2実施形態において、ステータ2の巻線形式は、集中巻や分布巻きなど、種々の巻線形式が採用可能である。
・ 第1及び第2実施形態において、モータ1(ステータ2)の外観形状は、円筒に限定されず、種々の形状が採用可能である。
・ 第1及び第2実施形態において、磁石保持部は、必ずしも板形状の磁石飛び出し防止板12に限らず、例えば爪や舌片等の他の形状をなしていてもよい。
・ 第1及び第2実施形態において、モータ1は、必ずしもIPM型に限定されず、例えばSPM型を採用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
Claims (4)
- 複数の巻線が巻回されたステータと、N極及びS極からなる磁極を複数組持つロータとを備え、前記ロータの鉄心において隣り合う磁石の間を突極としてこれを磁極とする回転電機のロータ構造において、
磁極が前記ロータの周方向を向きつつ、しかも当該周方向において同じ方向を向くように前記磁石を放射状に配置するとともに、前記突極の位置に前記ロータの径方向に沿った空隙を形成して、当該空隙の両側における前記鉄心を2磁極とし、
前記磁石は、前記ロータに形成された磁石収納部に収納され、前記空隙は、前記磁石収納部と同一形状をとっていることを特徴とする回転電機のロータ構造。 - 複数の巻線が巻回されたステータと、N極及びS極からなる磁極を複数組持つロータとを備え、前記ロータの鉄心において隣り合う磁石の間を突極としてこれを磁極とする回転電機のロータ構造において、
磁極が前記ロータの周方向を向きつつ、しかも当該周方向において同じ方向を向くように前記磁石を放射状に配置するとともに、前記突極の位置に前記ロータの径方向に沿った空隙を形成して、当該空隙の両側における前記鉄心を2磁極とし、
前記ロータの軸方向の両端には、当該ロータに取り付けた前記磁石の外れを防止する磁石保持部が固定ピンを介して取り付けられ、前記空隙が当該固定ピンの挿込先として利用されていることを特徴とする回転電機のロータ構造。 - 前記磁石は、前記ロータに形成された磁石収納部に収納され、前記磁石収納部において前記ロータの径方向の少なくとも一方の端部位置には、前記鉄心を間に残して前記周方向の両側に一対の補助空隙が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転電機のロータ構造。
- 前記ロータが回転可能に前記ステータの内部に収納され、前記ロータが前記ステータの内部において回転動作をとるインナーロータ型であることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の回転電機のロータ構造。
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