JP5653298B2 - Rotor of permanent magnet embedded motor - Google Patents
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Description
この発明は、回転子鉄心に永久磁石が埋め込まれる永久磁石埋込型モータの回転子に関するものである。 The present invention relates to a rotor of a permanent magnet embedded motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core.
永久磁石埋込型モータの回転子では、積層した薄板鋼板に挿入孔を設けて永久磁石を挿入するが、挿入時や固定時の永久磁石の破損の防止や、永久磁石の飛び出し防止のための技術が開発されている。
従来の永久磁石埋込型モータのロータにおいて、永久磁石が嵌着される挿入孔が形成された非磁性金属製のケースと、ケースを磁石固定孔に機械的に固定する手段を備え、そのケースは薄肉の周縁部と、挿入孔と、肉厚の突起部と、停止部とからなる(例えば、特許文献1参照)。
In the rotor of a permanent magnet embedded motor, an insertion hole is provided in a laminated thin steel plate to insert a permanent magnet. To prevent damage to the permanent magnet during insertion or fixation, or to prevent the permanent magnet from popping out. Technology has been developed.
2. Description of the Related Art A rotor of a conventional permanent magnet embedded motor includes a nonmagnetic metal case having an insertion hole into which a permanent magnet is fitted, and means for mechanically fixing the case to a magnet fixing hole. Consists of a thin peripheral edge, an insertion hole, a thick protrusion, and a stop (see, for example, Patent Document 1).
従来の永久磁石埋込型モータのロータは、薄肉の周縁部と、挿入孔と、肉厚の突起部と、停止部とからなるケースに永久磁石を嵌着後、ケースを挿入孔に固定している。
しかしながら、このようなケースは周縁部により永久磁石の磁化方向を覆っているため、材質が金属であるケース部分に渦電流が発生しやすい。また、周縁部の厚み分だけ回転子鉄心と永久磁石間に磁化方向のクリアランスが生じるため磁気抵抗が上がる。よってモータ特性が低下するという問題があった。また、ケースに永久磁石を嵌着する際に永久磁石が破損する場合があるという問題があった。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、永久磁石の破損を防止し、かつモータ特性の優れた永久磁石埋込型モータの回転子を得ることを目的とする。
The rotor of a conventional permanent magnet embedded motor has a case in which a permanent magnet is fitted into a case composed of a thin peripheral edge, an insertion hole, a thick protrusion, and a stop, and then the case is fixed to the insertion hole. ing.
However, since such a case covers the magnetization direction of the permanent magnet by the peripheral portion, an eddy current tends to be generated in the case portion made of a metal. Further, a clearance in the magnetization direction is generated between the rotor core and the permanent magnet by the thickness of the peripheral edge portion, so that the magnetic resistance is increased. Therefore, there is a problem that the motor characteristics are deteriorated. Further, there is a problem that the permanent magnet may be damaged when the permanent magnet is fitted to the case.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a rotor of an embedded permanent magnet motor that prevents the permanent magnet from being damaged and has excellent motor characteristics.
この発明に係る永久磁石埋込型モータの回転子は、複数枚の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心が、軸方向に貫通する複数の磁石挿入孔を有し、上記各磁石挿入孔に、永久磁石および上記永久磁石を磁力線と交わる2面を露出させて取り囲む非磁性体からなるカバーがそれぞれ挿入され、上記カバーの径方向の幅を上記永久磁石の径方向の幅より小さく設定し、上記永久磁石の径方向内側および径方向外側の2面が上記カバーから突出して露出するように構成されたものである。 In the rotor of the permanent magnet embedded motor according to the present invention, the rotor core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets has a plurality of magnet insertion holes penetrating in the axial direction, A permanent magnet and a cover made of a non-magnetic material that surrounds and surrounds the two surfaces that intersect the magnetic field lines are inserted, and the radial width of the cover is set smaller than the radial width of the permanent magnet, Two surfaces of the permanent magnet on the radially inner side and the radially outer side protrude from the cover and are exposed.
この発明の永久磁石埋込型モータの回転子によれば、カバーにより永久磁石の破損を防止するとともに、カバーを設けたことによる渦電流の発生や磁気抵抗の増加を抑制し、モータ特性の向上を図ることができる。 According to the rotor of the embedded permanent magnet motor of the present invention, the cover prevents the permanent magnet from being damaged, and suppresses the generation of eddy current and the increase in magnetic resistance due to the provision of the cover, thereby improving the motor characteristics. Can be achieved.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における永久磁石埋込型モータの回転子1の構成を示す平面図、図2は回転子1の斜視図、図3は回転子1の断面図である。
回転子1は、回転子鉄心2と、複数の永久磁石3と、永久磁石3のカバー4とを備えている。図4は永久磁石3およびカバー4の構成を説明する斜視図、図5は永久磁石3がカバー4内に配置された状態を示す側面図、図6、図7、図8は永久磁石3およびカバー4を回転子鉄心2の磁石挿入孔22内に配置する過程を示す模式図である。図6は永久磁石3およびカバー4を回転子鉄心2に挿入する様子を示し、図7は挿入後の様子、図8は挿入後にカバー4を回転子鉄心に固定する様子を示す。また、図7、図8は突起部42Bの構成を分かり易くするため、突起部42B側の方向から見た図としている。また、図9は本実施の形態1の別例の回転子の構成を示す断面図、図10、図11は永久磁石3の断面形状のバリエーションを示す図である。
1 is a plan view showing a configuration of a
The
回転子鉄心2は所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を複数枚積層して構成される。電磁鋼板には板厚が約0.1〜0.5mmのものを使用する。回転子鉄心2には、その中心部に回転軸挿入用の貫通孔21が設けられている。また、回転子鉄心2には、周方向に等間隔で断面略長方形状の4個の磁石挿入孔22が軸方向に貫通して設けられている。
The
永久磁石3は断面略長方形状であり、例えばネオジウム系磁石によって形成され、短手方向に磁化されている(図4矢印Aの方向)。永久磁石3はカバー4内に配置された状態で磁石挿入孔22に挿入され、永久磁石3の磁化方向が回転子鉄心2の径方向となるように配置される。また、回転子鉄心2の隣り合う磁石挿入孔22には、互いに極性が反転された永久磁石3が配置される。このように永久磁石3が配置された場合の、回転子1内の磁力線の向きを図3中矢印Bで示す。永久磁石3の径方向内側および外側の2面が磁力線と交わっている。
The
図4、図5に示すように、カバー4は永久磁石3の周方向両側の2面を覆う第1の枠部41と軸方向両側の2面を覆う第2の枠部42とで永久磁石3を取り囲むよう形成される。永久磁石3の磁力線と交わる2面である径方向内側および外側の面は、カバー4に覆われることなくカバー4から露出している。なお、第1の枠部とは、永久磁石3の軸方向の2面以外の4面の内、磁力線と交わらない2面を覆う枠部であり、第2の枠部とは、永久磁石3の軸方向の2面を覆う枠部である。また、径方向、周方向、軸方向は、全て回転子鉄心2に基づく方向である。
本実施の形態1では第1および第2の枠部41、42の径方向の幅を永久磁石3の径方向の幅より小さく設定し、永久磁石3の径方向内側および外側の2面が枠部41、42から突出して露出するように構成されている。
第2の枠部42の一方側(図中上側)の端部には径方向に突出して設けられた抜け止め用の第1の突起部42Aが設けられている。カバー4を回転子鉄心2の磁石挿入孔22に挿入した際には第1の突起部42Aが回転子鉄心2の軸方向一方側(図中上側)の端面と当接して、カバー4が磁石挿入孔22から抜け落ちることを防止する。
第2の枠部42の他方側(図中下側)の端部には軸方向下向きに突出する第2の突起部42Bが設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
In the first embodiment, the radial widths of the first and
At one end (upper side in the drawing) of the
A
図4に示すように、永久磁石3はカバー4の開口している側からカバー4内に配置される。そして、図6に示すように、永久磁石3が配置されたカバー4が第2の枠部42側から磁石挿入孔22内へ挿入される。第2の突起部42Bは軸方向に突出して設けられているため、カバー4の磁石挿入孔22への挿入時に、第2の突起部42Bと回転子鉄心2の磁石挿入孔22内壁面とは接触しない。また、カバー4の磁石挿入孔22への挿入時に、第1の枠部41のいずれか一方側の面を磁石挿入孔22の内壁面に沿わせながら挿入することで、永久磁石3の露出面と回転子鉄心2の磁石挿入孔22内壁面との間のクリアランスを一定に保ちながら挿入でき、挿入時における永久磁石3の破損を防ぐ。
図7、図8に示すように、回転子鉄心2の磁石挿入孔22にカバー4を挿入後、第2の突起部42Bにプレス等で荷重をかけ、第2の突起部42Bをその根元部から回転子鉄心2の軸方向他方側の端面方向に折れ曲がるように塑性変形させる。これにより、第2の突起部42Bと回転子鉄心2の端面が圧着され、カバー4を回転子鉄心2の磁石挿入孔22内に固定することができる。なお、ここでは第2の突起部42Bが回転子鉄心2の端面に圧着するよう塑性変形したが、必ずしも圧着する必要はない。第2の突起部42Bと回転子鉄心2が当接することで、永久磁石3およびカバー4が回転子鉄心2内に固定することができ、第2の突起部42Bが回転子鉄心2の端面方向に折れ曲がっていれば、カバー4の回転子鉄心2からの抜け落ちを防止できる。カバー4を固定することでカバー4内に配置された永久磁石3も磁石挿入孔22から抜け落ちることはなく、磁石挿入孔22内に保持される。
なお、カバー4の材質は非磁性体であればよく、金属、非金属のいずれであってもよい。例えば、アルミ合金や非磁性のSUSや樹脂等がある。
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIGS. 7 and 8, after inserting the
In addition, the material of the
以上のように、本実施の形態1の回転子1は、永久磁石3がカバー4内に配置された状態で磁石挿入孔22に挿入されているため、カバー4の一面を回転子鉄心2の磁石挿入孔22内壁面に沿わせて挿入することができ、永久磁石3の露出面と回転子鉄心2の磁石挿入孔22内壁面との間のクリアランスを一定に保ちながら挿入できる。このため、挿入時における永久磁石3の破損を防ぐ。さらに、永久磁石3の磁力線と交わる2面がカバー4から露出しているため、永久磁石3の露出面と回転子鉄心2との間のクリアランスを最小限に抑えることができ、クリアランスによる磁気抵抗の増加を抑制することができる。また、カバー4は、永久磁石3の磁力線と交わる2面を覆わないような構成であるため、カバー4に渦電流が生じにくく、永久磁石3の周辺に作用する磁束の低下を防ぐことができる。そして、磁気抵抗の増加や渦電流の発生を抑制して磁束の低下を防止することで、モータ特性を向上させることができ、エネルギー消費量を削減することができるという効果も有する。
As described above, the
また、カバー4が回転子鉄心2の磁石挿入孔22内に固定されることで、永久磁石3が磁石挿入孔22内に保持される構成であるため、永久磁石3を保持するためのリベットや端板等の保持部材が不要であり、そのような保持部材との接触による永久磁石3の破損という問題が生じない。そして、保持部材が不要であるため、回転子1の軽量化、小型化を図ることができるとともに、簡単な構成で永久磁石3を磁石挿入孔22内に保持することができるため生産工程自体の環境負荷も低減する。
また、第1または第2の突起部42A、42Bを取り除くことで、容易に永久磁石3やカバー4を取り出すことができ、回転子1の分解が容易であるという効果も有する。
さらに、第2の突起部42Bを塑性変形して回転子鉄心2の端面と圧着させることによりカバー4を回転子鉄心2に固定する場合は、カバー4を回転子鉄心2に固定する際に、回転子鉄心2を構成する各電磁鋼板の積層固定を同時に行うことができ、抜きカシメや溶接、接着等の電磁鋼板積層プロセスを削減することができる。
Further, since the
Further, by removing the first or
Furthermore, when fixing the
なお、本実施の形態1では永久磁石3の磁化方向が回転子鉄心2の径方向となるように配置された場合について説明したが、永久磁石3の配置はこれに限られるものではない。例えば、本実施の形態1の別例として、図9に示すように、永久磁石3の磁化方向が回転子鉄心2の周方向となるように配置されてもよい。このように永久磁石3が配置された場合の回転子1内の磁力線の向きは図9中矢印Cで示す通りであり、永久磁石3の磁力線と交わる2面とは周方向両側の2面となる。従って、カバー4の第1の枠部41が永久磁石3の磁力線と交わらない2面である径方向内側と外側の面を覆い、第2の枠部42が軸方向両側の2面を覆い、永久磁石3は磁力線と交わる周方向両側の2面がカバー4から露出するように各枠部41、42により取り囲まれる構成となる。
In the first embodiment, the case where the magnetization direction of the
また、本実施の形態1では永久磁石3の形状は断面略長方形状であったが、この形状に限られるものではない。
例えば図10に示すように断面略蒲鉾形状の永久磁石5としてもよく、カバー6の第2の枠部620も永久磁石5の形状に合うように形成される。永久磁石5が短手方向(図中矢印D)に磁化されている場合には、磁力線の方向も同じく短手方向となり、永久磁石5の磁力線と交わる2面とは、蒲鉾形状の曲面とその反対側の平面となる。永久磁石5はカバー6の開口している側からカバー6内に配置され、永久磁石5の磁力線と交わる2面が露出するようにカバー6の第1の枠部61と第2の枠部62とに取り囲まれる。
また、例えば図11に示すように断面略瓦形状の永久磁石50としてもよく、カバー60の第2の枠部620も永久磁石50の形状に合うように形成される。永久磁石50が短手方向(図中矢印E)に磁化されている場合には、磁力線の方向も同じく短手方向となり、永久磁石50の磁力線と交わる2面とは、瓦形状の両曲面となる。永久磁石50はカバー60の開口している側からカバー60内に配置され、永久磁石50の磁力線と交わる2面が露出するようにカバー60の第1の枠部610と第2の枠部620とにより取り囲まれる。
Further, in the first embodiment, the shape of the
For example, as shown in FIG. 10, the
For example, as shown in FIG. 11, the
実施の形態2.
図12はこの発明の実施の形態2におけるカバーを回転子鉄心に挿入する様子を示す模式図である。本実施の形態2は、上記実施の形態1とカバーの形状と磁石挿入孔の形状が異なっている。それ以外の部分については上記実施の形態1と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態2のカバー7は永久磁石3の周方向両側2面を覆う第1の枠部71と、軸方向両側の2面を覆う第2の枠部72とで永久磁石3を取り囲むように形成される。永久磁石3の磁力線と交わる2面である径方向内側およおび外側の面はカバー7に覆われることなく、カバー7から露出している。カバー7の第1の枠部71には、軸方向に延びる凸部71Aが設けられ、回転子鉄心2の磁石挿入孔22の周方向両側の内壁面には軸方向に延びる凹部22Aが設けられ、凹部22Aに凸部71Aが圧入されることによりカバー7が回転子鉄心2の磁石挿入孔22内に固定される。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a state in which the cover according to
The
以上のように、本実施の形態2の回転子1は、永久磁石3が配置されたカバー7を磁石挿入孔22に挿入する際に、枠部71の凸部71Aを磁石挿入孔22の凹部22Aに圧入させて挿入するため、挿入中にカバー7の磁石挿入孔22に対する位置が周方向や径方向にずれることがない。このため、永久磁石3の露出面と回転子鉄心2の磁石挿入孔22内壁面との間のクリアランスを一定に保ちながら挿入でき、挿入時における永久磁石3の破損を防ぐ。
また、カバー7の挿入後においても、カバー7は凸部71Aが凹部22Aに圧入されることにより磁石挿入孔22内に強固に固定されるため、回転子1の回転等によってもカバー7の位置が磁石挿入孔22内でずれることがなく、回転子1の回転時の振動発生を抑制することができる。
また、上記実施の形態1と同様に、カバー7が回転子鉄心2の磁石挿入孔22内に固定されることで、永久磁石3が磁石挿入孔22内に保持される構成であるため、永久磁石3を保持するためのリベットや端板等の保持部材が不要であり、そのような保持部材等との接触による永久磁石3の破損という問題が生じない。そして、保持部材が不要であるため、回転子1の軽量化、小型化を図ることができるとともに、簡単な構成で永久磁石3を磁石挿入孔22内に保持することができるため生産工程自体の環境負荷も低減する。
また、上記実施の形態1と同様に、永久磁石3の磁力線と交わる2面がカバー7から露出しているため、永久磁石3の露出面と回転子鉄心2との間のクリアランスを最小限に抑えることができ、クリアランスによる磁気抵抗の増加を抑制することができる。また、カバー7は、永久磁石3の磁力線と交わる2面を覆わないような構成であるため、カバー7に渦電流が生じにくく、永久磁石3の周辺に作用する磁束の低下を防ぐことができる。そして、磁気抵抗の増加や渦電流の発生を抑制して磁束の低下を防止することで、モータ特性を向上させることができ、エネルギー消費量を削減することができるという効果も有する。
As described above, in the
Further, even after the
Similarly to the first embodiment, since the
Further, as in the first embodiment, since the two surfaces that intersect the magnetic lines of force of the
実施の形態3.
図13はこの発明の実施の形態3における永久磁石とカバーの構成を説明する斜視図である。図に示すように、本実施の形態3では、上記実施の形態1で説明したカバー4の第2の枠部42に、略四角形状の孔部43が設けられている。本実施の形態3では孔部43は軸方向上下両方の枠部42にそれぞれ4個ずつ等間隔で設けられている。それ以外の部分については上記実施の形態1と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
孔部43によりカバー4に発生する渦電流の流れが制限され、カバー4に発生するトータルの渦電流を低下させることができる。
なお、孔部43の形状や個数や配置位置はこれに限られるものではなく、必要に応じて適宜設定すればよい。また、本実施の形態3では上下両面の第2の枠部42に孔部43を設けたが、いずれか一方に設ける構成としてもよく、また、第1の枠部41の2面の内のいずれか一方又は両方に設ける構成としてもよい。また第1および第2の枠部41、42の全ての面に孔部43を設ける構成としてもよい。
FIG. 13 is a perspective view illustrating the configuration of the permanent magnet and the cover according to
The flow of eddy current generated in the
In addition, the shape, the number, and the arrangement position of the
以上のように、本実施の形態3の回転子1は、上記実施の形態1の構成に加えてカバー4の第2の枠部42に孔部43を設けているため、上記実施の形態1の効果に加え、カバー4内に発生する永久磁石3の磁化方向の磁束を打ち消そうとする渦電流の発生をさらに低減することができ、モータ特性をさらに向上させることができる。
As described above, the
1 回転子、2 回転子鉄心、3 永久磁石、4 カバー、5 永久磁石、
6 カバー、7 カバー、22 磁石挿入孔、22A 凹部、42A 第1の突起部、
42B 第2の突起部、43 孔部、50 永久磁石、60 カバー、71A 凸部。
1 rotor, 2 rotor core, 3 permanent magnet, 4 cover, 5 permanent magnet,
6 cover, 7 cover, 22 magnet insertion hole, 22A recess, 42A first protrusion,
42B 2nd protrusion part, 43 hole part, 50 permanent magnet, 60 cover, 71A convex part.
Claims (7)
上記カバーの径方向の幅を上記永久磁石の径方向の幅より小さく設定し、上記永久磁石の径方向内側および径方向外側の2面が上記カバーから突出して露出するように構成された永久磁石埋込型モータの回転子。 A rotor core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets has a plurality of magnet insertion holes penetrating in the axial direction, and the two surfaces where the permanent magnets and the permanent magnets intersect with the lines of magnetic force are exposed in the magnet insertion holes. A cover made of a non-magnetic material surrounding each other is inserted,
A permanent magnet configured such that a radial width of the cover is set smaller than a radial width of the permanent magnet, and two surfaces of the permanent magnet on the inner side and the outer side in the radial direction protrude and are exposed from the cover. Embedded motor rotor.
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