JP6197285B2 - 磁石埋込型ロータ及び磁石埋込型ロータの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、こうした実情に鑑みて成されたものであり、その目的は、モータの出力トルクを高めることのできる磁石埋込型ロータ及びその製造方法を提供することにある。
上記磁石埋込型ロータの製造方法について、磁石用磁性部材が埋め込まれた前記コアモジュールの軸方向の両端面に一対の磁気発生部を配置し、前記一対の磁気発生部は、前記コアモジュールの周方向に位置をずらして前記磁石用磁性部材を挟み込むように配置され、前記一対の磁気発生部から発生する磁気により前記磁石用磁性部材を着磁する着磁工程を経た複数のコアモジュールを軸方向に積層することが好ましい。
図1に示すように、このIPMモータは、ハウジング1の内周面に固定された円筒状のステータ2、図示しない軸受けを介してハウジング1により回転可能に支持された出力軸3、及び出力軸3の外周に一体的に取り付けられたロータ4を備えている。
第1永久磁石41は、ロータコア40の中心軸mを中心とする図中の反時計回りの方向(矢印a1で示す方向)の外壁部にN極を有し、その反対側の外壁部にS極を有している。第2永久磁石42は第1永久磁石41と逆の着磁方向を有している。ロータコア40には、これら第1及び第2永久磁石41,42が同磁極同士で対向するようにV字状に配置されている。そして第1及び第2永久磁石41,42のN極同士で対向した部分によりロータコア40の外周部分にN極が形成され、それらのS極同士で対向した部分によりロータコア40の外周部分にS極が形成されている。これによりロータコア40は、その外周部分に周方向に沿ってN極及びS極を交互に有する8極構造をなしている。
図2に示すように、ロータコア40は、円筒状の17個のコアモジュール40a〜40qを軸方向に積層して構成されている。各コアモジュール40a〜40qは円筒状の一枚の電磁鋼板からなる。なお以下では、ロータコア40の一方の端部b1に配置されたコアモジュールを第1コアモジュール40aとし、そこからロータコア40の他方の端部b2に向かって順に配置されるコアモジュールを第2〜第17コアモジュール40b〜40qとする。
このように本実施形態では、図6に示すように、各コアモジュール40a〜40qの永久磁石41,42の着磁方向が、各コアモジュール40a〜40qの積層面44に対して傾斜している。また、この着磁方向は、各永久磁石41,42の第1軸線n1に直交する矩形断面の対角線方向となっている。なお以下では、各永久磁石41,42のコアモジュール径方向に直交する矩形断面を「各永久磁石41,42の矩形断面」と略記する。
各コアモジュール40a〜40qの第1永久磁石41を図5及び図6に示すように着磁した場合、各コアモジュール40a〜40qの第1永久磁石41は、矢印a1で示すロータコア周方向の外壁部、及びロータコア軸方向の外壁部に磁極を有する。それらの外壁部のうち、図7に太線で示す露出部Aから磁束が発生する。ここで比較例として各コアモジュールの永久磁石51をロータコア周方向に平行に着磁したロータ5を図8に示す。図8に示すロータ5に比べ、図7に示す本実施形態のロータ4の方が、第1永久磁石のロータコア軸方向の外壁部から発生する磁束の分だけロータコア周方向に向かう磁束が増加し、ロータコア40の外周面での磁束密度が増加する。同様の効果は各コアモジュール40a〜40qの第2永久磁石42でも得られる。これによりステータコイル22に鎖交する有効磁束量が増加するため、モータの出力トルクを高めることができる。
ロータ4の製造に際してはまず、図9に示すような円筒状の一枚の電磁鋼板からなるコアモジュール6を用意し、その磁石挿入孔60に着磁前の磁石用磁性部材61を埋め込む。磁石用磁性部材61は、着磁前のボンド磁石からなる。
以上説明したように、本実施形態のロータ4によれば以下の効果が得られる。
(1)コアモジュール40a〜40qでは、軸方向に隣接する他のコアモジュールに対してロータコア周方向に永久磁石41,42の配置をずらした。また各コアモジュール40a〜40qの永久磁石41,42の着磁方向を、コアモジュール40a〜40qの積層面44に対して傾斜させた。これによりロータコア40の外周面での磁束密度が増加するため、モータの出力トルクを高めることができる。
・上記実施形態では、コアモジュール40a〜40qの全ての永久磁石41,42の着磁方向を第1軸線n1及び第2軸線n2〜n5の両方に直交する方向に設定したが、一部のコアモジュールの永久磁石41,42の着磁方向をそれとは異なる方向に設定してもよい。例えば図12に示すように、第1コアモジュール40aや第5コアモジュール40eなど、ずれ方向(スキューの方向)が逆転するコアモジュールに設けられる永久磁石41,42のそれぞれの着磁方向をロータコア周方向に平行な方向に設定してもよい。
・上記実施形態では、ロータコア40を17個のコアモジュール40a〜40qで構成したが、ロータコア40を構成するコアモジュールの数は適宜変更可能である。
・上記実施形態では、コアモジュール6の磁石用磁性部材61の着磁方法として、磁石用磁性部材61に一対の永久磁石70,71を接触させる方法を用いたが、磁石用磁性部材61と一対の永久磁石70,71との間に着磁ヨークを介在させてもよい。
Claims (5)
- 円筒状のコアモジュールを軸方向に複数積層して構成されるロータコアと、
前記コアモジュールにそれぞれ埋め込まれる永久磁石と、を備え、
前記コアモジュールは、他のコアモジュールが軸方向に隣接する積層面を含み、軸方向に隣接する他のコアモジュールに対して前記ロータコアの周方向に前記永久磁石の配置がずれており、
前記永久磁石は、軸方向に隣接する他のコアモジュールの積層面に面するとともに、当該他のコアモジュールの前記永久磁石により覆われていない露出部を含み、
前記永久磁石の着磁方向が、前記露出部から磁束が発生するように、前記コアモジュールの周方向であって、かつ前記コアモジュールの積層面に対して傾斜する方向に設定されていることを特徴とする磁石埋込型ロータ。 - 請求項1に記載の磁石埋込型ロータにおいて、
前記永久磁石は、前記コアモジュールの径方向に延びる第1軸線に沿って配置されるとともに前記第1軸線と直交する断面形状が矩形状をなし、
前記コアモジュールの径方向外側における矩形端面の対称点を、軸方向に隣接する前記コアモジュール間で結んだ線を第2軸線とするとき、
前記永久磁石の着磁方向が、前記第1軸線及び前記第2軸線の両方に直交する方向に設定されていることを特徴とする磁石埋込型ロータ。 - 請求項1に記載の磁石埋込型ロータにおいて、
前記永久磁石は、前記コアモジュールの径方向に延びる第1軸線に沿って配置されるとともに前記第1軸線と直交する断面形状が矩形状をなし、
前記永久磁石の着磁方向が、前記矩形状をなす断面の対角線方向に設定されていることを特徴とする磁石埋込型ロータ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁石埋込型ロータにおいて、
前記複数のコアモジュールのうち前記永久磁石の配置が前記ロータコアの周方向に最もずれたコアモジュール間のずれの大きさは、対応するモータのステータにおけるスロット間隔の半分以下に設定されていることを特徴とする磁石埋込型ロータ。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁石埋込型ロータの製造方法において、
磁石用磁性部材が埋め込まれた前記コアモジュールの軸方向の両端面に一対の磁気発生部を配置し、
前記一対の磁気発生部は、前記コアモジュールの周方向に位置をずらして前記磁石用磁性部材を挟み込むように配置され、
前記一対の磁気発生部から発生する磁気により前記磁石用磁性部材を着磁する着磁工程を経た複数のコアモジュールを軸方向に積層することを特徴とする磁石埋込型ロータの製造方法。
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