JP6268580B2 - Rotor for electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、周方向に等間隔をあけた複数の挿入孔を有するロータコアと;該ロータコアの半径方向外方側に臨む外側磁極面、前記ロータコアの半径方向内方側に臨んで前記外側磁極面と平行な内側磁極面、ならびに前記ロータコアの周方向に沿う前記外側磁極面および前記内側磁極面の両端間を結ぶ一対の側面とで外形が構成されるようにして横断面矩形状に形成されるとともに複数の前記挿入孔にそれぞれ挿入される永久磁石と;を備え、前記挿入孔の内壁が、前記外側磁極面のうち一対の前記側面寄りの一部、一対の前記側面のうち前記外側磁極面寄りの一部、ならびに前記外側磁極面および一対の前記側面間の一対の角部をそれぞれ臨ませる一対の中空部を前記永久磁石との間に形成する一対の中空部形成壁と、前記外側磁極面の残部を支持する外側支持壁と、前記内側磁極面の全てを支持する内側支持壁と、一対の前記側面の残部を支持する一対の側面支持壁とから成るようにして磁石埋め込み型に構成される電動機用ロータに関する。 The present invention relates to a rotor core having a plurality of insertion holes equally spaced in the circumferential direction; an outer magnetic pole surface facing the radially outer side of the rotor core; and the outer magnetic pole surface facing the radially inner side of the rotor core The outer magnetic pole surface parallel to the rotor core and the outer magnetic pole surface along the circumferential direction of the rotor core and a pair of side surfaces connecting both ends of the inner magnetic pole surface are formed in a rectangular cross section a permanent magnet is inserted to each of a plurality of the insertion holes together; provided with an inner wall of the insertion hole, a part of the pair of the side nearer of said outer pole face, said outer pole of said side surfaces of a pair A pair of hollow portion forming walls that form a pair of hollow portions that face a portion near the surface and a pair of hollow portions that respectively face the pair of corners between the outer magnetic pole surface and the pair of side surfaces ; Remaining pole face For an electric motor configured as a magnet-embedded type, comprising an outer support wall to support, an inner support wall that supports all of the inner magnetic pole surface, and a pair of side support walls that support the rest of the pair of side surfaces Regarding the rotor.
ロータが磁石埋め込み型に構成される電動機のコギングトルクを低減するために、横断面矩形状の永久磁石の外側磁極面側の角部を臨ませる中空部がロータコアに形成されるようにしたものが、特許文献1で知られている。 In order to reduce the cogging torque of an electric motor whose rotor is of an embedded magnet type, a hollow part that faces the corner on the outer magnetic pole surface side of a permanent magnet having a rectangular cross section is formed in the rotor core. This is known from Patent Document 1.
ところで、ロータコアに設けられる挿入孔は、永久磁石の挿入を可能とするために永久磁石の寸法よりも大きく形成されており、上記特許文献1で開示されたものでは、永久磁石と、前記挿入孔のうち前記永久磁石の外側および内側磁極面に対応する内面との間にはクリアランスが生じており、磁石は鉄の多い部分(磁束の通り易い部分)に引き寄せられるので、永久磁石がその内側磁極面をロータコアに接触させる側の位置となり、磁路上の抵抗を増加させ易い位置に空隙が生じてトルクの低下を招く可能性があるだけでなく、永久磁石の位置が定まらず組み立てもしづらくなっている。 By the way, the insertion hole provided in the rotor core is formed larger than the dimension of the permanent magnet in order to enable the insertion of the permanent magnet. In the one disclosed in Patent Document 1, the permanent magnet and the insertion hole are provided. Among these, a clearance is generated between the outer side of the permanent magnet and the inner side corresponding to the inner magnetic pole surface, and the magnet is attracted to a portion with a lot of iron (a portion where the magnetic flux easily passes). The position where the surface comes into contact with the rotor core is not only a possibility of causing a gap in the position where the resistance on the magnetic path is likely to increase, leading to a decrease in torque, but also the position of the permanent magnet is not fixed and it is difficult to assemble Yes.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、永久磁石をその外側磁極面がロータコアに接触する側に位置決めし得るようにして製作を容易とするとともに、電動機の性能も改善し得るようにした電動機用ロータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, so that the permanent magnet can be positioned on the side where the outer magnetic pole surface is in contact with the rotor core, facilitating the production, and also improving the performance of the electric motor. An object of the present invention is to provide a motor rotor.
上記目的を達成するために、本発明は、周方向に等間隔をあけた複数箇所に設けられて軸方向に延びる挿入孔を有するロータコアと、該ロータコアの半径方向外方側に臨む外側磁極面、前記ロータコアの半径方向内方側に臨んで前記外側磁極面と平行な内側磁極面、ならびに前記ロータコアの周方向に沿う前記外側磁極面および前記内側磁極面の両端間を結ぶ一対の側面とで外形が構成されるようにして横断面矩形状に形成されるとともに複数の前記挿入孔にそれぞれ挿入される永久磁石とを備え、前記挿入孔の内壁が、前記外側磁極面のうち一対の前記側面寄りの一部、一対の前記側面のうち前記外側磁極面寄りの一部、ならびに前記外側磁極面および一対の前記側面間の一対の角部をそれぞれ臨ませる一対の中空部を前記永久磁石との間に形成する一対の中空部形成壁と、前記外側磁極面の残部を支持する外側支持壁と、前記内側磁極面の全てを支持する内側支持壁と、一対の前記側面の残部を支持する一対の側面支持壁とから成るようにして磁石埋め込み型に構成される電動機用ロータにおいて、前記内側磁極面および一対の前記側面の前記残部と、前記内側支持壁および一対の前記側面支持壁との間に介在する単一のスペーサ部材が、前記永久磁石の前記外側磁極面を前記外側支持壁側に押しつけるようにして前記挿入孔に挿入されて、前記スペーサ部材の端部には、前記側面支持壁から一対の前記中空部側にわずかに延びる一対の露出部が形成され、前記永久磁石の一対の前記角部と前記スペーサ部材の一対の前記露出部とを前記ロータコアに固定することで、前記永久磁石(15)および前記スペーサ部材(28)を前記ロータコア(14)に一挙に固定するための接着剤(29)が一対の前記中空部(20)にそれぞれ充填されることを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rotor core having insertion holes extending in the axial direction and provided at a plurality of positions spaced at equal intervals in the circumferential direction, and an outer magnetic pole surface facing the radially outer side of the rotor core. An inner magnetic pole surface facing the radially inner side of the rotor core and parallel to the outer magnetic pole surface, and a pair of side surfaces connecting both ends of the outer magnetic pole surface and the inner magnetic pole surface along the circumferential direction of the rotor core. And a permanent magnet inserted into each of the plurality of insertion holes, the inner wall of the insertion hole being a pair of the side surfaces of the outer magnetic pole surface. some of the deviation, and the portion of the outer pole face close, and the permanent magnet with a pair of hollow portions for exposing each pair of corners of between the outer magnetic pole surface and a pair of said side surfaces of said side surfaces of a pair Between A pair of hollow portion forming walls to be formed, an outer support wall that supports the remaining portion of the outer magnetic pole surface, an inner support wall that supports all of the inner magnetic pole surface, and a pair of side surfaces that support the remaining portion of the pair of side surfaces In the motor rotor configured to be embedded in a magnet so as to include a support wall, the inner pole face and the remaining part of the pair of side surfaces are interposed between the inner support wall and the pair of side support walls. A single spacer member is inserted into the insertion hole so as to press the outer magnetic pole face of the permanent magnet against the outer support wall side, and a pair of spacer members is connected to the end of the spacer member from the side support wall. the hollow portion pair of exposed portion slightly extending side is formed, and a pair of said exposed portion of said spacer member and a pair of the corner of the permanent magnet that is fixed to the rotor core, said permanent A first feature in that the stone (15) and adhesive for securing the spacer member (28) at once the rotor core (14) (29) is filled to the pair of the hollow portion (20) To do.
また本発明は、第1の特徴の構成に加えて、前記ロータコアを囲繞するステータのステータコアおよびステータコイル間に介装される絶縁部材と、前記スペーサ部材とが、ともにアラミドポリマー製の絶縁紙から成ることを第2の特徴とする。 According to the present invention, in addition to the configuration of the first feature, the insulating member interposed between the stator core and the stator coil of the stator surrounding the rotor core, and the spacer member are both made of insulating paper made of aramid polymer. This is a second feature.
本発明の第1の特徴によれば、スペーサ部材の挿入孔への挿入によって永久磁石の外側磁極面が挿入孔のうち外側磁極面に対向する外側支持壁側に押しつけられるようにして永久磁石がロータコアの半径方向に沿う外方側で該ロータコアに当接して位置決めされることになり、また、永久磁石の一対の角部とスペーサ部材の一対の露出部とをロータコアに固定する接着剤が中空部に充填されることで、永久磁石およびスペーサ部材がロータコアに一挙に固定されるので、ロータの製作が容易となるとともに永久磁石の位置が安定して電動機の性能が改善される。 According to the first feature of the present invention, the permanent magnet is configured such that the outer magnetic pole surface of the permanent magnet is pressed against the outer support wall side of the insertion hole facing the outer magnetic pole surface by inserting the spacer member into the insertion hole. The adhesive that fixes the pair of corners of the permanent magnet and the pair of exposed portions of the spacer member to the rotor core is positioned on the outer side along the radial direction of the rotor core. By filling the portion , the permanent magnet and the spacer member are fixed to the rotor core all at once, so that the manufacture of the rotor is facilitated, the position of the permanent magnet is stabilized, and the performance of the electric motor is improved.
また本発明の第2の特徴によれば、スペーサ部材と、ステータのステータコアおよびステータコイル間に介装される絶縁部材とが同一材料から成るものとすることで、コスト低減を図ることができる。 Further, according to the second feature of the present invention, the spacer member and the insulating member interposed between the stator core and the stator coil of the stator are made of the same material, so that the cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図1〜図3を参照しながら説明すると、先ず図1において、この電動機は、円筒状であるモータケース5の内部に取付けられるステータ6と、前記モータケース5に同軸にかつ回転自在に支承される回転軸7と、前記ステータ6で囲繞されるようにして前記回転軸7に固定されるロータ8とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 attached herewith. First, in FIG. 1, the electric motor includes a stator 6 mounted inside a cylindrical motor case 5, A rotating shaft 7 is coaxially and rotatably supported on the motor case 5, and a
図2を併せて参照して、前記ステータ6は、前記モータケース5の内周に沿う円筒状のヨーク9aならびに該ヨーク9aの内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所から半径方向内方に突出するステータティース9bを一体に有するステータコア9と、各ステータティース9bに巻装されるステータコイル10とを備え、複数の前記ステータコイル10への選択的な通電・励磁によって前記ロータ8に回転力を付与することができる。前記ステータコア9および前記ステータコイル10間には絶縁部材11が介装されており、この絶縁部材11は、たとえばノーメックス(登録商標)で知られるアラミド(全芳香族ポリアミド)ポリマー製の絶縁紙から成る。
Referring also to FIG. 2, the stator 6 is radially inward from a
前記ロータ8は、前記回転軸7を挿通させるための中心孔12ならびに周方向に等間隔をあけた複数箇所に設けられて前記中心孔12の周囲に配置される複数個たとえば6個の挿入孔13を有するロータコア14と、前記挿入孔13にそれぞれ挿入された状態で前記ロータコア14に固定される複数個たとえば6個の永久磁石15とを備える。
The
前記永久磁石15は、たとえばネオジム系焼結磁石から成るものであり、前記ロータコア14の半径方向外方側に臨む外側磁極面16、前記ロータコア14の半径方向内方側に臨んで前記外側磁極面16と平行な内側磁極面17、ならびに前記ロータコア14の周方向に沿う前記外側磁極面16および前記内側磁極面17の両端間を結ぶ一対の側面18,18とで外形が構成されるようにして横断面矩形状に形成される。
The
各永久磁石15は、その外側磁極面16の磁極および内側磁極面17の磁極が相互に異なるように磁化されており、しかも前記ロータコア14の周方向に隣接する永久磁石15の前記外側磁極面16および前記内側磁極面17同士は相互に磁極が反対となるように、複数の永久磁石15が前記ロータコア14の周方向に配置される。
Each
図3を併せて参照して、前記挿入孔13の内壁は、前記永久磁石15における前記外側磁極面16の前記側面18,18寄りの一部、前記側面18,18の前記外側磁極面16寄りの一部、ならびに前記外側磁極面16および前記側面18,18間の角部25,25を臨ませる中空部20,20を前記永久磁石15との間に形成する一対の中空部形成壁21,21と、前記外側磁極面16の残部を支持する平坦な外側支持壁22と、前記内側磁極面17の全てを支持する平坦な内側支持壁23と、前記側面18,18の残部を支持する一対の側面支持壁24,24とから成る。
Referring also to FIG. 3, the inner wall of the
前記中空部形成壁21は、前記内側支持壁23側への延長線が浅い角度で前記内側支持壁23と交差するようにしつつ前記永久磁石15の前記側面から離反する側に延びるようにして前記側面支持壁24からやや傾斜して立ち上がる第1傾斜辺部21aと、第1傾斜辺部21aよりも急な傾斜角度で第1傾斜辺部21aの外端に連なる第2傾斜辺部21bと、第2傾斜辺部21bの外端に一端が連なって前記ロータコア14の外周面に沿って延びる円弧辺部21cと、該円弧辺部21cの他端に一端が連なる折り返し辺部21dと、該折り返し辺部21dの他端から前記永久磁石15の外側磁極面16に向かって斜めに延びる第3傾斜辺部21eと、第3傾斜辺部21eおよび前記外側支持壁22間を結ぶ湾曲辺部21fとを有する。
The hollow
このような中空部形成壁21および前記永久磁石15間に形成される前記中空部20は、前記永久磁石15における前記側面18のうち前記側面支持壁24に対応する部分を除く部分すなわち前記側面18の前記外側磁極面16寄りの一部を臨ませるほぼ台形状の側面側中空部20aと、前記永久磁石15における前記外側磁極面16の前記側面18寄りの一部を臨ませる略U字状の外周側中空部20bとに区画され、前記側面側中空部20aおよび前記外周側中空部20bは、前記永久磁石15における前記外側磁極面16および前記側面18間の角部25に対応した狭小部20cを介して連通することになる。
The
前記外周側中空部20bの一部は、前記中空部形成壁21のうち前記折り返し辺部21dの一部、前記第3傾斜辺部21eおよび前記湾曲辺部21fを構成する部分で前記ロータコア14に形成される壁部26で前記永久磁石15の外側磁極面16と隔てられており、外周側中空部20bにおける永久磁石15の磁極方向(外側磁極面16に直交する方向)のギャップは、前記側面側中空部20aから最も離隔した位置から前記永久磁石15の前記角部25側に向かって次第に大きくなり、前記中空部形成壁21の前記湾曲辺部21fおよび前記外側支持壁22の連設部を通って前記外側磁極面16に直交する直線Lの部分で最大となり、さらに前記角部25に向かって次第に小さくなり、前記角部25に対応する部分が最小ギャップとなる。
A part of the outer peripheral side
このような中空部20によれば、ロータコア14の外周面およびステータ6のステータティース9b間の磁束密度がロータコア14の周方向に沿う永久磁石15の中央部から該永久磁石15の前記角部25側に向かうにつれて次第に低くなり、その後で高くなるので、前記ロータコア14の円周方向で磁束密度が高い部分を分散できるとともに円周方向における磁束密度の変化の度合いを段階的に緩やかなものとしてコギングトルクやトルクリプルを効果的かつ効率的に抑制することができる。また拡大後のギャップが前記角部25に向かって次第に小さくなることで、前記角部25側に向かって次第に高くなる磁束密度の変化の度合いを徐々に緩やかなものとしてコギングトルクやトルクリプルの発生をより一層抑制することができる。しかも前記中空部20のうち前記外周側中空部20bの一部が前記ロータコア14に形成される前記壁部26で前記永久磁石15の外側磁極面16と隔てられているので、永久磁石15の外側磁極面16からの磁束が前記壁部26を経由して前記ロータコア14の外周およびステータティース9b側に流れることになり、前記壁部26を経由する磁束を磁石トルクに有効に寄与させることができる。
According to such a
ところで本発明に従えば、前記永久磁石15における前記内側磁極面17および一対の前記側面18,18のうち前記中空部20に臨む一部を除く残部と、前記ロータコア14の内側支持壁23および一対の前記側面支持壁24,24との間に介在するスペーサ部材28が、前記永久磁石15の前記外側磁極面16を前記外側支持壁22側に押しつけるようにして前記挿入孔13に挿入され、前記永久磁石15および前記スペーサ部材28を前記ロータコア14に固定するための接着剤29が前記中空部20に充填される。なお前記スペーサ部材28の端部は、前記側面支持壁24から前記中空部20側にわずかに延びる露出部(28a)となっている。
By the way, according to the present invention, the remaining part of the
前記接着剤29は、常温硬化性を有するものが適切に用いられるものであり、たとえば株式会社スリーボンドの1200シリーズ等のシリコーン系液状ガスケットが用いられる。
As the
また前記スペーサ部材28は、前記ステータ6のステータコア9およびステータコイル10間に介装される絶縁部材11と、共通の素材から成るものであり、たとえばアラミドポリマー製の絶縁紙から成る。
The
次にこの実施の形態の作用について説明すると、永久磁石15の内側磁極面17ならびに一対の側面18,18のうち中空部20に臨む一部を除く残部と、ロータコア14の内側支持壁23および一対の側面支持壁24,24との間に介在するスペーサ部材28が、前記永久磁石15の前記外側磁極面16を前記ロータコア14の前記外側支持壁22側に押しつけるようにして前記挿入孔13に挿入されるので、スペーサ部材28の挿入孔13への挿入によって永久磁石15の外側磁極面16が挿入孔13のうち外側磁極面16に対向する外側支持壁22側に押しつけられるようにして永久磁石15がロータコア14の半径方向に沿う外方側で該ロータコア14に当接して位置決めされることになり、また前記永久磁石15および前記スペーサ部材28を前記ロータコア14に固定するための接着剤29が前記中空部20に充填されることによって、永久磁石15の前記角部25と前記スペーサ部材28の前記中空部20への露出部(28a)とが前記ロータコア14に一挙かつ強固に固定されることになり、製作に際して前記永久磁石15および前記スペーサ部材28間を前記挿入孔13への挿入前に予め位置決めして接着しておく等の小組工程が不要であり、ロータ8の製作が容易となるとともに永久磁石15の位置が安定して電動機の性能が改善される。
Next, the operation of this embodiment will be described. The inner
またステータ6のステータコア9およびステータコイル10間に介装される絶縁部材11と、前記スペーサ部材28とが、ともにアラミドポリマー製の絶縁紙から成るので、たとえば1つのロールシートから前記絶縁部材11および前記スペーサ部材28を纏めて切り出すようにしてコスト低減を図ることができる。
Further, since both the insulating
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. Is possible.
6・・・ステータ
8・・・ロータ
9・・・ステータコア
10・・・ステータコイル
11・・・絶縁部材
13・・・挿入孔
14・・・ロータコア
15・・・永久磁石
16・・・外側磁極面
17・・・内側磁極面
18・・・側面
20・・・中空部
21・・・中空部形成壁
22・・・外側支持壁
23・・・内側支持壁
24・・・側面支持壁
25・・・角部
28・・・スペーサ部材
28a・・露出部
29・・・接着剤
6 ...
25 ...
28a..
Claims (2)
前記挿入孔(13)の内壁が、前記外側磁極面(16)のうち一対の前記側面(18)寄りの一部、一対の前記側面(18)のうち前記外側磁極面(16)寄りの一部、ならびに前記外側磁極面(16)および一対の前記側面(18)間の一対の角部(25)をそれぞれ臨ませる一対の中空部(20)を前記永久磁石(15)との間に形成する一対の中空部形成壁(21)と、前記外側磁極面(16)の残部を支持する外側支持壁(22)と、前記内側磁極面(17)の全てを支持する内側支持壁(23)と、一対の前記側面(18)の残部を支持する一対の側面支持壁(24)とから成るようにして磁石埋め込み型に構成される電動機用ロータにおいて、
前記内側磁極面(17)および一対の前記側面(18)の前記残部と、前記内側支持壁(23)および一対の前記側面支持壁(24)との間に介在する単一のスペーサ部材(28)が、前記永久磁石(15)の前記外側磁極面(16)を前記外側支持壁(22)側に押しつけるようにして前記挿入孔(13)に挿入されて、前記スペーサ部材28の端部には、前記側面支持壁24から一対の前記中空部(20)側にわずかに延びる一対の露出部(28a)が形成され、
前記永久磁石(15)の一対の前記角部(25)と前記スペーサ部材(28)の一対の前記露出部(28a)とを前記ロータコア(14)に固定することで、前記永久磁石(15)および前記スペーサ部材(28)を前記ロータコア(14)に一挙に固定するための接着剤(29)が一対の前記中空部(20)にそれぞれ充填されることを特徴とする電動機用ロータ。 A rotor core (14) having a plurality of insertion holes (13) equally spaced in the circumferential direction; an outer magnetic pole face (16) facing radially outward of the rotor core (14); a radius of the rotor core (14) The inner magnetic pole surface (17) facing the inner side in the direction and parallel to the outer magnetic pole surface (16), and the outer magnetic pole surface (16) and the inner magnetic pole surface (17) along the circumferential direction of the rotor core (14). A permanent magnet (15) which is formed in a rectangular cross-section so that the outer shape is formed by a pair of side surfaces (18) connecting both ends of each of the two and inserted into the plurality of insertion holes (13); With
The inner wall of the insertion hole (13), said outer pole face (16) a pair of said side surfaces (18) near a part of, the outer pole face (16) toward one of a pair the side of (18) A part and a pair of hollow portions (20) for facing a pair of corners (25) between the outer magnetic pole surface (16) and the pair of side surfaces (18) , respectively, are disposed between the permanent magnet (15). A pair of hollow portion forming walls (21) to be formed, an outer support wall (22) for supporting the remainder of the outer magnetic pole surface (16), and an inner support wall (23 for supporting all of the inner magnetic pole surface (17). ) And a pair of side surface support walls (24) that support the rest of the pair of side surfaces (18).
A single spacer member (28) interposed between the inner magnetic pole surface (17) and the remaining portion of the pair of side surfaces (18) and the inner support wall (23) and the pair of side surface support walls (24). ) Is inserted into the insertion hole (13) so as to press the outer magnetic pole surface (16) of the permanent magnet (15) against the outer support wall (22), and is inserted into the end of the spacer member 28. Is formed with a pair of exposed portions (28a) slightly extending from the side support walls 24 toward the pair of hollow portions (20) ,
By fixing the pair of corners (25) of the permanent magnet (15) and the pair of exposed portions (28a) of the spacer member (28) to the rotor core (14), the permanent magnet (15) And a pair of the hollow portions (20) filled with an adhesive (29) for fixing the spacer member (28) to the rotor core (14) at a stroke , respectively .
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