JPH10174323A - 内磁形モータのロータ - Google Patents

内磁形モータのロータ

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JPH10174323A
JPH10174323A JP8353628A JP35362896A JPH10174323A JP H10174323 A JPH10174323 A JP H10174323A JP 8353628 A JP8353628 A JP 8353628A JP 35362896 A JP35362896 A JP 35362896A JP H10174323 A JPH10174323 A JP H10174323A
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JP
Japan
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axis
rotor core
rotor
hole
magnet insertion
Prior art date
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Pending
Application number
JP8353628A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadahiro Miyamoto
恭祐 宮本
Kenichi Aoki
健一 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH10174323A publication Critical patent/JPH10174323A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ効率Wを高めると共に、トルクリップ
ルの小さい2極の内磁形モータのロータを提供する。 【解決手段】 ロータコア1に設けられた回転軸を挿入
する軸穴11と、軸穴11とロータコア1の外周面12
との間に挿入された2極の界磁を形成し、かつ各極毎に
互いに間隔を開けて配置された永久磁石4と、永久磁石
4を挿入する磁石挿入穴2A,2B,3A,3Bと、漏
洩磁束防止用の抜き穴5,6とを備え、磁石挿入穴2
A,2B,3A,3Bは、ロータコア1の法線方向のd
軸に対して対称の位置に互いに間隔を開け、かつd軸に
直交するq軸に対して対称の位置に間隔を開けてそれぞ
れ同一の長方形状に形成され、d軸から遠い位置にある
端部21,31がq軸に近くなるように、q軸に対して
傾斜して配置されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータコアの内部
に永久磁石を備えた永久磁石形モータのロータに関し、
とくに2極モータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ロータコアの内部に永久磁石を備
えた永久磁石形モータ、すなわち内磁形モータのロータ
として、積層電磁鋼板よりなるロータコアの内部に、ロ
ータコアの法線方向と直交させて極ピッチより狭い長方
形のスロットを極数個設け、スロット内に長方形の界磁
用の永久磁石を嵌合し、永久磁石とロータコアの外周と
の間に突極部を設けたものが開示されている(例えば、
実開平7−11859号公報)。この技術を2極の内磁
形モータのロータに適用した場合は、図6に示すように
構成されている。すなわち、1は積層電磁鋼板からなる
ロータコア、11はロータコア1の中心に設けられ、回
転軸を嵌合する軸穴である。2A、3Aはロータコア1
の法線方向のd軸に対して対称の位置に互いに間隔を開
けて、かつ軸穴11とロータコア1の外周面12との間
にそれぞれ設けた同一の長方形状の磁石挿入穴で、その
長辺はd軸に対して直角に配置されている。2B,3B
はロータコア1の中心を通り、d軸に直交するq軸に対
して磁石挿入穴2A,3Aと対称の位置にそれぞれ設け
られた磁石挿入穴である。4は磁石挿入穴2A,2B,
3A,3Bの中に装着された界磁用の永久磁石で、共に
法線方向に着磁されている。13は磁石挿入穴2A,3
Aと外周面12との間に形成された突極部、14は磁石
挿入穴2B,3Bと外周面12との間に形成された突極
部である。5は磁石挿入穴2Aと2Bとの間に、6は磁
石挿入穴3Aと3Bとの間に設けられた、それぞれq軸
に対して対称の形状の磁束漏洩防止用の抜き穴である。
15は抜き穴5、6と外周面12との間に形成された円
弧部である。7は隣り合う磁石挿入穴の相互間(2Aと
3A、および2Bと3Bとの間)および各磁石挿入穴2
A,2B,3A,3Bと隣り合う抜き穴6との間に設け
られたブリッジで、高速回転によって生じる遠心力に十
分耐える強度を備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術で、4極以上のモータの場合は、突極部の中心角θの
極ピッチ角τに対する割合は1に近く、特性上問題はな
い。しかし2極モータの場合、各磁石挿入穴2A,2
B,3A,3Bが軸穴11とロータコア1の外周面12
との間に設けられ、かつ長方形状の各磁石挿入穴の長辺
がd軸に対して直角に配置されているため、両方の突極
部の中心角θは2極の場合の極ピッチ角τ(180°)
の1/2程度になり、ギャップ磁束密度分布の基本波成
分が低下し、各次高調波成分が増加して、モータ効率が
低下し、トルクリップルが増大するという問題があっ
た。とくに高速モータの場合、回転軸の固定強度を高め
る必要があるため、ロータコアの外径に対して軸穴の径
が比較的大きくなるので、突極部の中心角θの極ピッチ
角τに対する割合が更に小さくなり、モータの特性が著
しく低下する。本発明は、突極部の中心角θの極ピッチ
角τに対する割合を大きくして、ギャップ磁束密度分布
の基本波成分を増大させ、モータ効率Wを高めると共
に、トルクリップルの小さい2極の内磁形モータのロー
タを提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、積層電磁鋼板よりなるロータコアと、前
記ロータコアに設けられた回転軸を挿入する軸穴と、前
記軸穴と前記ロータコアの外周面との間に挿入された2
極の界磁を形成し、かつ各極毎に互いに間隔を開けて配
置された4個の永久磁石と、前記永久磁石を挿入する磁
石挿入穴と、前記磁石挿入穴と前記ロータコアの外周面
との間に形成された突極部と、前記突極部の外周側端部
の間に設けられた漏洩磁束防止用の抜き穴とを備えた内
磁形モータのロータにおいて、前記磁石挿入穴は、ロー
タコアの法線方向のd軸に対して対称の位置に互いに間
隔を開け、かつ前記d軸に直交するq軸に対して対称の
位置に間隔を開けてそれぞれ同一の長方形状に形成さ
れ、前記d軸から遠い位置にある端部が前記q軸に近く
なるように、前記q軸に対して傾斜して配置されている
ものである。また、前記磁石挿入穴は、ロータコアの法
線方向のd軸に対して対称の位置に互いに間隔を開け、
かつ前記d軸に直交するq軸に対して対称の位置に間隔
を開けてそれぞれ外側が膨らんだ同一の円弧状に形成さ
れ、前記d軸から遠い位置にある端部が前記q軸に近く
なるように、前記q軸に対して傾斜して配置されている
ものである。また、前記抜き穴の前記q軸に沿った位置
に前記抜き穴を分割するブリッジを設けたものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
ついて説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す正
面図である。図において、1は積層電磁鋼板からなるロ
ータコア、11はロータコア1の中心に設けられ、回転
軸を嵌合する軸穴である。2A、3Aはロータコア1の
法線方向のd軸に対して対称の位置に互いに間隔を開け
て、かつ軸穴11とロータコア1の外周面12との間に
それぞれ設けた同一の長方形状の磁石挿入穴で、その長
辺はd軸から遠い位置にある端部21、31が、中心を
通りd軸に直交するq軸に近くなるように、q軸に対し
て傾斜して配置されている。2B,3Bはロータコア1
の中心を通り、d軸に直交するq軸に対して磁石挿入穴
2A,3Aと対称の位置にそれぞれ設けられた磁石挿入
穴である。
【0006】4は磁石挿入穴2A,2B,3A,3Bの
中に装着された界磁用の永久磁石で、共に法線方向に着
磁されている。13は磁石挿入穴2A,3Aと外周面1
2との間に形成された突極部、14は磁石挿入穴2B,
3Bと外周面12との間に形成された突極部である。5
は突極部13と14の一方の端部の間、すなわち磁石挿
入穴2A、2B側に、6は突極部13と14の他方の端
部の間、すなわち磁石挿入穴3A、3B側に設けられ、
それぞれq軸に対して対称の形状に形成された磁束漏洩
防止用の抜き穴である。したがって、ロータコア1の外
周面と抜き穴5、6との間には断面積が小さい円弧部1
5が形成される。7は隣り合う磁石挿入穴2Aと3A、
および2Bと3Bの相互間および各磁石挿入穴2A,2
B,3A,3Bと隣り合う抜き穴6との間に設けられた
ブリッジで、高速回転によって生じる遠心力に十分耐え
る強度を備えている。このような構成により、従来の各
磁石挿入穴の長辺がd軸に対して直角の場合に比べて、
突極部13、14の中心角θは大きくなり、突極部の中
心角θの極ピッチ角τに対する割合が、2/3・τ〜5
/6・τ程度に大きくなる。
【0007】図2は本発明の第2の実施例を示す正面図
である。この場合、磁石挿入穴2A,2B,3A,3B
は、その長辺がd軸から遠い端部21がd軸に直交する
q軸に近く、かつ外側が膨らんで軸穴11を囲むように
円弧状に形成されている。そのため、磁石挿入穴2Aと
2Bおよび3Aと3Bの間隔を小さくすることができ、
抜き穴6のd軸方向の長さが短くなる。したがって、突
極部13、14の中心角θは第1の実施例の場合より大
きくすることができ、突極部の中心角θの極ピッチ角τ
に対する割合を更に1に近付けることができる。
【0008】図3は本発明の第3の実施例を示す正面図
である。この場合、第1の実施例で示した磁束漏洩防止
用の抜き穴6のq軸に沿ってブリッジ8を設けて、それ
ぞれ抜き穴6を分割して抜き穴6A,6B,6C,6D
を形成したものである。その結果、トルク負荷の増加や
高速回転による遠心力の増加に伴う、抜き穴6A,6
B,6C,6Dと外周面との間の円弧部15の変形量は
小さくなり、トルクリップルが小さくなるなど、磁気特
性は安定する。図4は本発明の第4の実施例を示す正面
図である。この場合は、第2の実施例で示した抜き穴6
のq軸に沿ってブリッジを設けたもので、第3の実施例
と同様の効果が生じる。なお、図5(a)は第1の実施
例の応力変形シミュレーション結果を示す解析図で、円
弧部15の最大変形量は20.2μmを示し、図5
(b)は第3の実施例の応力変形シミュレーション結果
を示す解析図で、円弧部15の最大変形量は6.9μm
を示している。これにより、抜き穴6を分割するブリッ
ジ8を設けたものの方が円弧部15の変形量が小さくな
っていることがわかる。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
石挿入穴のd軸から遠い位置にある端部がq軸に近くな
るように、q軸に対して傾斜して配置されているので、
磁石挿入穴に挿入された永久磁石によって形成される突
極部の中心角の極ピッチに対する割合が大きくなり、ギ
ャップ磁束密度分布の基本波成分を増大させ、モータ効
率Wを高めることができる。また、磁束漏洩防止用の抜
き穴にブリッジを設けて抜き穴と外周面との間の円弧部
の変形量を小さくしてあるので、トルクリップルが小さ
くなり、磁気特性が安定する。したがって、従来の4極
以上の極数の内磁形モータでは鉄損が大き過ぎて実現が
困難であった高速回転領域、例えば20,000(rp
m)以上の用途に対応でき、かつロータ強度を十分に保
つことができるので、工作機械の主軸などに適用するこ
とにより、加工精度や生産性を格段に向上させることが
できる2極の内磁形モータのロータを提供できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す正面図である。
【図2】 本発明の第2の実施例を示す正面図である。
【図3】 本発明の第3の実施例を示す正面図である。
【図4】 本発明の第4の実施例を示す正面図である。
【図5】 (a)本発明の第1の実施例の応力変形シミ
ュレーション結果を示す解析図および(b)本発明の第
3の実施例の応力変形シミュレーション結果を示す解析
図である。
【図6】 従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
1:ロータコア、11:軸穴、12:外周面、13、1
4:突極部、15:円弧部、2A,2B,3A,3B:
磁石挿入穴、21、31:端部、4:永久磁石、5、5
A,5B,6,6A,6B:抜き穴、7、8:ブリッジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層電磁鋼板よりなるロータコアと、前
    記ロータコアに設けられた回転軸を挿入する軸穴と、前
    記軸穴と前記ロータコアの外周面との間に挿入された2
    極の界磁を形成し、かつ各極毎に互いに間隔を開けて配
    置された4個の永久磁石と、前記永久磁石を挿入する磁
    石挿入穴と、前記磁石挿入穴と前記ロータコアの外周面
    との間に形成された突極部と、前記突極部の外周側端部
    の間に設けられた漏洩磁束防止用の抜き穴とを備えた内
    磁形モータのロータにおいて、前記磁石挿入穴は、ロー
    タコアの法線方向のd軸に対して対称の位置に互いに間
    隔を開け、かつ前記d軸に直交するq軸に対して対称の
    位置に間隔を開けてそれぞれ同一の長方形状に形成さ
    れ、前記d軸から遠い位置にある端部が前記q軸に近く
    なるように、前記q軸に対して傾斜して配置されている
    ことを特徴とする内磁形モータのロータ。
  2. 【請求項2】 前記抜き穴の前記q軸に沿った位置に前
    記抜き穴を分割するブリッジを設けた請求項1記載の内
    磁形モータのロータ。
  3. 【請求項3】 積層電磁鋼板よりなるロータコアと、前
    記ロータコアに設けられた回転軸を挿入する軸穴と、前
    記軸穴と前記ロータコアの外周面との間に挿入された2
    極の界磁を形成し、かつ各極毎に互いに間隔を開けて配
    置された4個の永久磁石と、前記永久磁石を挿入する磁
    石挿入穴と、前記磁石挿入穴と前記ロータコアの外周面
    との間に形成された突極部と、前記突極部の外周側端部
    の間に設けられた漏洩磁束防止用の抜き穴とを備えた内
    磁形モータのロータにおいて、前記磁石挿入穴は、ロー
    タコアの法線方向のd軸に対して対称の位置に互いに間
    隔を開け、かつ前記d軸に直交するq軸に対して対称の
    位置に間隔を開けてそれぞれ外側が膨らんだ同一の円弧
    状に形成され、前記d軸から遠い位置にある端部が前記
    q軸に近くなるように、前記q軸に対して傾斜して配置
    されていることを特徴とする内磁形モータのロータ。
  4. 【請求項4】 前記抜き穴の前記q軸に沿った位置に前
    記抜き穴を分割するブリッジを設けた請求項3記載の内
    磁形モータのロータ。
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