JPH08251846A - ロータの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータ本体に埋設された永久磁石の端部間の
磁路短絡を防止し、リップルの少ない円滑な回転が得ら
れるロータを提供する。 【構成】 高透磁率材４からなるロータ本体３ａの外周
部にロータ半径方向に直交して埋設された複数の永久磁
石８を有するロータ３において、相隣合う極性の異なる
永久磁石８の端部９間に、短絡磁路の形成を阻止する短
絡防止手段２５を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマグネットトルクを利用
するモータや発電機の永久磁石付ロータの構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、高透磁率材からなるロータ本
体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設された複数
の永久磁石を有する永久磁石付ロータが知られている。

【０００３】図７は従来例を示すものである。ロータ３
は、ロータ本体３ａと、その外周側部にロータ半径方向
に直交してＳ、Ｎ極交互に埋設された４つの永久磁石８
とを備えている。永久磁石８をロータ表面へ配設した場
合、効率良くマグネットトルクを得ることができるが、
ロータ３の高速回転による遠心力を受けて永久磁石８が
破損する危険があるため、図７に示すように永久磁石８
をロータ本体３ａに埋設している形状のロータがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、ロータ本体３ａに埋設された永久磁石８は、鉄材
などの高透磁率材中に存在するため、図７の３４で示す
ように隣接する永久磁石８の端部間の磁束の短絡によ
り、ロータ外周面での磁束密度の低下を招くという問題
があった。

【０００５】また、図７に示すセンサ３６で図のＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄで示す方向に沿ってロータ３の外周面の磁束
密度を測定すると、図８に示すオープンフラックス特性
が測定された。

【０００６】図８は縦軸が磁束密度を、横軸がＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ等のロータ外周面の各位置を各々示すもので、上
記従来の構成においては、そのオープンフラックス特性
は図８の３１と３２で示すリップルを有するいびつな形
状となってしまうものであった。上記特性によれば磁束
密度は、永久磁石８の両端近傍に位置するロータ表面位
置で、すなわち図７の３１、３１に示す位置で極大とな
り、永久磁石８の中心近傍のロータ表面位置、すなわち
図７の３２で示す位置で極小となっている。

【０００７】上記リップルは、トルクリップルを生ずる
原因となり、出力トルク等の低下を招くと共に振動や騒
音を生じる原因となり問題であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明は、上記
従来例の問題点を解決するため、高透磁率材からなるロ
ータ本体の外周部にロータ半径方向に直交して埋設され
た複数の永久磁石を有するロータにおいて、相隣合う極
性の異なる永久磁石の端部間に、短絡磁路の形成を阻止
する短絡防止手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】本願の第２発明は、上記従来例の問題点を
解決するため、高透磁率材からなるロータ本体の外周部
にロータ半径方向に直交して埋設された複数の永久磁石
を有するロータにおいて、各永久磁石を複数の永久磁石
片を相隣接させて構成し、中央の永久磁石片の磁極方向
がロータ半径方向に向けられ、各永久磁石片の磁極方向
が、中央の永久磁石片の磁極方向線上の１点にほぼ集束
する方向に向けられ、かつ前記相隣合う極性の異なる永
久磁石のそれぞれの端部位置に、短絡磁路の形成を阻止
する短絡防止手段を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本願の第１発明によれば、相隣合う極性の異な
る永久磁石の端部間に、短絡磁路の形成を阻止する短絡
防止手段を備えるため、相隣合う永久磁石の端部間の磁
束の短絡を防止することができる。この結果、永久磁石
の磁束の有効利用を図ることができると共に、磁石両端
部の磁気抵抗が大きくなるためオープンフラックス特性
を、図２に示すように矩形波形状にでき、永久磁石が位
置するロータ外周位置での磁束密度を略均一とすること
ができるので、トルクリップルを防止できる。

【００１１】本願の第２発明によれば、永久磁石を構成
する複数の永久磁石片のすべての磁極方向が、中央の永
久磁石片の磁極方向線上の１点にほぼ集束する方向に向
けられ、かつ相隣合う極性の異なる永久磁石のそれぞれ
の端部位置に、短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段
を設けているので、相隣合う永久磁石の夫々の端部に位
置する永久磁石中間の磁束の短絡を効果的に防止でき
る。このため、第１発明の作用をより一層効果的に営む
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１〜図２は本発明をモータに
適応した第１実施例を示すものである。

【００１３】ロータ３には高透磁率材４からなる円形の
ロータ本体３ａと、ロータ本体３ａの外周部にロータ半
径方向に直交して図のＳ、Ｎで示すように極性が交互に
なるように埋設された４つの矩形形状の永久磁石８と、
相隣合う極性の異なる永久磁石８の端部９間に短絡磁路
の形成を阻止する短絡防止手段２５とが設けられてい
る。

【００１４】図１に示す短絡防止手段２５は、各永久磁
石８の外周辺９ａの両端部９、９に接すると共に、ロー
タ強度を損なわない程度にロータ外周面３ｂに図のｗで
示す僅かな間隔を隔てる位置まで延びる三角形状の空隙
をロータ本体３に穿設し、この空隙に樹脂２６が埋め込
まれて構成されている。前記樹脂２６は永久磁石８をロ
ータ本体３ａに固定すると共に透磁率が小さく磁束が通
りにくい材質であるため、磁路の短絡を防止する作用を
営む。

【００１５】このため、永久磁石８の磁束は短絡磁路に
よるムダがなくなり有効にマグネットトルクを利用でき
る。

【００１６】さらに上記構成では、磁石８の両端部の磁
気抵抗が大きくなるため、中央部で磁束が通り易く、両
端部で磁束は通り難くなる。よって、オープンフラック
スは図２に示すように平坦な形状となる。

【００１７】このように矩形波形状のオープンフラック
ス特性を有するロータ３は、その回転で生ずる界磁部１
１に誘起される誘起電圧の高調波成分は低減され、ロー
タ３の回転にリップルが発生せず、円滑なロータ３の回
転が可能となる。

【００１８】次に、本発明の第２実施例を図３を参照し
て説明する。

【００１９】第２実施例は第１実施例の図１に示す矩形
状の永久磁石に代えて、ロータ３の求心方向に凸形をな
す三日月形状の永久磁石８を用い、さらに各永久磁石８
の両端部外側面９に接する磁気的空隙を設けて短絡防止
手段２５とした点に特徴がある。

【００２０】なお、第２実施例のその他の構成は第１実
施例のそれと共通しているので、図３において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。

【００２１】次に、本発明の第３実施例を図４を参照し
て説明する。

【００２２】第３実施例は第１実施例の三角形状の磁気
的空隙に代えて、永久磁石８の外周辺両端部９とロータ
外周面との間に形成した円形の貫通孔を磁気的空隙と
し、これによって短絡防止手段２５を構成した点に特徴
がある。

【００２３】なお、第３実施例のその他の構成は第１実
施例のそれと共通しているので、図４において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。

【００２４】本実施例では、ロータ本体３ａに貫通孔を
設けるだけで短絡防止手段２５を構成でき、第１実施例
における樹脂２６によるロータ３の固定が不要となるの
で構造の簡単化を図ることができる。

【００２５】次に、本発明の第４実施例を図５を参照し
て説明する。

【００２６】第４実施例は第３実施例の貫通孔に代えて
ロータ本体３ａの外周面３ｂにおける永久磁石８の端部
対応箇所から、前記端部に向け形成した切込みを、短絡
防止手段２５とした点に特徴がある。

【００２７】なお、第４実施例のその他の構成は第３実
施例のそれと共通しているので、図５において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。

【００２８】本実施例によれば、ロータ本体３ａの外面
加工だけで短絡防止手段２５を簡単に構成することがで
きる。

【００２９】次に、本発明の第５実施例を図６を参照し
て説明する。

【００３０】第５実施例は、第３実施例の短絡防止手段
２５がより一層効果的な作用を営むように、各永久磁石
８を５個の永久磁石片３０を相隣合わせて構成し、中央
の永久磁石片３０の磁極方向がロータ方向に向けられ、
各永久磁石片３０の中央の永久磁石片３０の磁極方向線
上の１点に集束さるように構成し、かつ相隣合う極性の
異なる永久磁石８のそれぞれの端部位置に、短絡磁路の
形成を阻止する貫通孔による短絡防止手段２５を設けた
点に特徴がある。

【００３１】なお、第５実施例のその他の構成は第３実
施例のそれと共通しているので、図６において共通部分
に同一符号を付し説明を省略する。

【００３２】本実施例によると、両端に位置する永久磁
石片３０の磁極方向は図６に示すように、永久磁石８の
中央側を向くようになっているので、相隣合う永久磁石
８の夫々の端部に位置する永久磁石片３０間の磁束の短
絡を防止できる。また本実施例においても、そのオープ
ンフラックス特性は、第１実施例と同様、図２に示すも
のと同様なものとなる。

【００３３】なお、上記第１実施例及び第２実施例で
は、磁気的空隙２５内に樹脂２６を充填したが、永久磁
石８を固定する低透磁率材であれば他の材質のものでも
よく、場合によっては空隙のままとしてもよい。また第
３実施例では、ロータ本体３ａ内に設けた短絡防止手段
２５を円形貫通孔で構成したが、楕円形貫通孔などであ
ってもよい。さらに第４実施例の切欠きの形状は図示す
るものに限定されない。さらに第５実施例の永久磁石８
の分割数は、上記実施例においては５分割としたが、そ
の数に限定されず、また奇数ばかりか偶数であってもよ
い。また、上記各実施例においては４つの永久磁石８を
用いたロータを示したが、多極構成のものであってもか
まわない。また、その短絡防止手段２５は貫通孔に限定
するものではない。すなわち本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形
が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、ロータ本体に埋設され
た永久磁石の端部間の磁路短絡を防止し、リップルの少
ない円滑な回転が得られるロータを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。

【図２】そのオープンフラックス特性を示すグラフ。

【図３】本発明の第２実施例を示す断面図。

【図４】本発明の第３実施例を示す断面図。

【図５】本発明の第４実施例を示す断面図。

【図６】本発明の第５実施例を示す断面図。

【図７】従来例を示す断面図。

【図８】そのオープンフラックス特性を示すグラフ。

【符号の説明】

３ ロータ ３ａ ロータ本体 ３ｂ ロータ外周面 ８ 永久磁石 ９ 端部 ２５ 短絡防止手段 ３０ 永久磁石片

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高透磁率材からなるロータ本体の外周部
   にロータ半径方向に直交して埋設された複数の永久磁石
   を有するロータにおいて、 相隣合う極性の異なる永久磁石の端部間に、短絡磁路の
   形成を阻止する短絡防止手段を設けたことを特徴とする
   ロータの構造。
2. 【請求項２】 矩形状の永久磁石の外周辺両端部に接す
   ると共にロータ外周面に近接する位置まで延びる磁気的
   空隙をロータ本体に設けて、短絡防止手段を構成した請
   求項１記載のロータの構造。
3. 【請求項３】 各永久磁石をロータの求心方向に凸形を
   なす三日月形状に形成し、各永久磁石の両端部外側面に
   接する磁気的空隙をロータ本体に設けて、短絡防止手段
   を構成した請求項１記載のロータの構造。
4. 【請求項４】 矩形状の永久磁石の外周辺両端部とロー
   タ外周面との間に位置する磁気的空隙をロータ本体に設
   けて短絡防止手段を構成した請求項１記載のロータの構
   造。
5. 【請求項５】 ロータ本体の外周面の永久磁石端部対応
   箇所から、前記端部に向け切込みを形成して、短絡防止
   手段を構成した請求項１記載のロータの構造。
6. 【請求項６】 高透磁率材からなるロータ本体の外周部
   にロータ半径方向に直交して埋設された複数の永久磁石
   を有するロータにおいて、 各永久磁石を複数の永久磁石片を相隣接させて構成し、
   中央の永久磁石片の磁極方向がロータ半径方向に向けら
   れ、各永久磁石片の磁極方向が、中央の永久磁石片の磁
   極方向線上の１点にほぼ集束する方向に向けられ、かつ
   前記相隣合う極性の異なる永久磁石のそれぞれの端部位
   置に、短絡磁路の形成を阻止する短絡防止手段を設けた
   ことを特徴とするロータの構造。