JPWO2017090150A1

JPWO2017090150A1 - ロータ

Info

Publication number: JPWO2017090150A1
Application number: JP2017552609A
Authority: JP
Inventors: 知毅林; 宏典薮内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2018-06-07
Also published as: WO2017090150A1

Abstract

本発明のロータは、複数の中空円盤状の電磁鋼板が積層されており、軸方向に貫通した複数の孔部が形成された外側ロータコアと、孔部に収容された複数の永久磁石と、外側ロータコアより径方向の内側に配置されている内側ロータコアと、外側ロータコアと内側ロータコアとの間に介在し、かつ外側ロータコアの軸方向の一端面及び軸方向の他端面を覆う固定樹脂と、を備え、固定樹脂は、外側ロータコアと内側ロータコアを一体に固定し、かつ永久磁石の軸方向の位置を固定するものである。

Description

本発明は、ＩＰＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータのロータに関するものである。

永久磁石をロータの内部に埋め込んで構成される永久磁石埋め込み型モータ（以下、ＩＰＭモータという）は、コイルと永久磁石との吸引力及び反発力に起因するマグネットトルクに加えてリラクタンストルクを得ることができる。このため、永久磁石をロータの外周面に貼着して構成される表面磁石型モータ（ＳＰＭモータ）に比べて高トルクかつ高効率である。

そして、上記の永久磁石としては、希土類磁石、フェライト磁石及びアルニコ磁石等の焼結磁石が一般に用いられている。

一般的なＩＰＭモータのロータは、積層された電磁鋼板を備えたロータと、ロータのスロットに埋め込まれた複数の永久磁石と、円形状の平板である２枚のエンドプレートにより構成されている。ここで、積層された電磁鋼板を備えたロータと、ロータのスロットに埋め込まれた永久磁石とを固定するために、２枚のエンドプレートをそれぞれロータの上面及び下面に配置する。そして、ネジ又はリベット等の固定部材を用いて、エンドプレートでロータ及び永久磁石を上下から挟み込むようにして固定している（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−９１１８８号公報

特許文献１に記載のロータにおいては、ロータに永久磁石を挿入し、固定部材を用いてエンドプレートでロータ及び永久磁石を固定するため、部品の点数が多く、さらに組み立て工数が多くなるという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロータの部品の点数を削減し、かつロータの製造工程を簡略化することができるロータを得ることを目的とする。

本発明に係るロータは、複数の中空円盤状の電磁鋼板が積層されており、軸方向に貫通した複数の孔部が形成された外側ロータコアと、前記孔部に収容された複数の永久磁石と、前記外側ロータコアより径方向の内側に配置されている内側ロータコアと、前記外側ロータコアと前記内側ロータコアとの間に介在し、かつ前記外側ロータコアの軸方向の一端面及び軸方向の他端面を覆う固定樹脂と、を備え、前記固定樹脂は、前記外側ロータコアと前記内側ロータコアを一体に固定し、かつ前記永久磁石の軸方向の位置を固定するものである。

本発明によれば、ロータの固定樹脂は、外側ロータコアと内側ロータコアを一体に固定し、かつ永久磁石の軸方向の位置を固定する構成とする。このようにすることで、エンドプレート及び固定部材を用いずにロータを組み立てることができるため、ロータの部品の点数を削減し、かつロータの製造工程を簡略化することができるロータを得ることができる。

本発明の実施の形態に係るロータの概略斜視図である。本発明の実施の形態に係るロータの一体成型樹脂及び永久磁石を取り外した状態の概略斜視図である。本発明の実施の形態に係るロータの一体成型樹脂を取り除いた状態の概略斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図４のＸ部分の概略拡大断面図である。図４のＹ部分の概略拡大断面図である。

以下、本発明のロータの実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態．
［ロータの構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るロータの概略斜視図である。図１に示されるように、ＩＰＭモータに用いられるロータ１は、一体成型樹脂１１、内側ロータコア１２、外側ロータコア１３及び永久磁石１４を備えている。なお、一体成型樹脂１１は本発明における「固定樹脂」に相当する。

永久磁石１４は、例えば、希土類磁石、又は酸化した鉄を含む結晶の集まりで作られたフェライト磁石を使用している。希土類磁石としては、ネオジムに鉄とボロンを加えた３成分系のネオジム磁石、サマリウムとコバルトとの２成分系の合金からなるサマリウムコバルト磁石、サマリウム鉄窒素磁石、プラセオジム磁石などを挙げることができる。また、一体成型樹脂１１は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。

永久磁石１４が希土類磁石である場合には、希土類磁石は高温減磁する特徴があるため、一体成型樹脂１１は熱可塑性樹脂であるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂を使用する。また、永久磁石１４がフェライト磁石である場合には、フェライト磁石は低温減磁する特徴があるため、一体成型樹脂１１は熱硬化性樹脂を使用する。なお、本実施の形態において熱可塑性樹脂としてＰＢＴ樹脂を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、他の樹脂を使用してもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係るロータの一体成型樹脂及び永久磁石を取り外した状態の概略斜視図である。図２に示されるように、外側ロータコア１３は、例えば、複数の薄い中空円盤状の電磁鋼板が積層されたものであり、軸方向に貫通した複数の孔部１３ａが周方向に均等な間隔を空けてそれぞれ設けられている。孔部１３ａは永久磁石１４を挿入するものであり、挿入する永久磁石１４の数など、必要に応じて数を増減させてもよい。なお、外側ロータコア１３は、上述した電磁鋼板の他に、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金、及び鉄−アルミニウム−シリコン系合金などの軟磁性金属粉末、もしくは軟磁性金属酸化物粉末がシリコン樹脂等の樹脂バインダーで被覆された磁性粉末などからなる圧粉磁心、高密度圧粉磁心などで形成しても良い。

内側ロータコア１２は、外側ロータコアより径方向の内側に配置され、積層された複数の薄い中空円盤状の電磁鋼板、又は、中空円筒状の樹脂により形成されている。内側ロータコア１２は外側ロータコア１３に比べて、ＩＰＭモータの出力に大きな影響を与えないため、樹脂を使用することができる。したがって、内側ロータコア１２の材質については、ＩＰＭモータの軸の回転力が大きく、強度を必要とする場合には積層された電磁鋼板を使用する。一方、ＩＰＭモータの軸の回転力が小さい場合には、樹脂を使用することが可能である。なお、内側ロータコア１２について電磁鋼板を用いる場合、外側ロータコア１３と同様に電磁鋼板の代わりに鉄−シリコン系合金等を用いてもよい。

図３は、本発明の実施の形態に係るロータの一体成型樹脂を取り除いた状態の概略斜視図である。図３に示されるように、外側ロータコア１３に設けられた１０個の孔部１３ａのそれぞれに永久磁石１４が収容されている。なお、本実施の形態において孔部１３ａを１０個設けた例を示したが本発明はこれに限定されず、適宜、孔部１３ａ及び永久磁石１４の個数を変更してもよい。

図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。図４に示されるように、ロータ１は、一体成型樹脂１１、内側ロータコア１２、外側ロータコア１３及び永久磁石１４を備えている。内側ロータコア１２と外側ロータコア１３との間には一体成型樹脂１１が設けられている。また、外側ロータコアの上面１３ｂと外側ロータコアの下面１３ｃの一部は、一体成型樹脂１１によって、覆われて軸方向に挟持されている。同様に、内側ロータコアの上面１２ｂと内側ロータコアの下面１２ｃの一部は、一体成型樹脂１１によって、覆われて軸方向に挟持されている。このようにすることで、内側ロータコア１２と外側ロータコア１３とは、一体成型樹脂１１を介して一体となるように固定されている。なお、外側ロータコアの上面１３ｂは、本発明における「外側ロータコアの軸方向の一端面」に相当する。また外側ロータコアの下面１３ｃは、本発明における「外側ロータコアの軸方向の他端面」に相当する。

このように、内側ロータコア１２と外側ロータコア１３とは、一体成型樹脂１１を介して一体となるように固定されることで、エンドプレート及びエンドプレートを固定する固定部材を用いる必要がなくなり、ロータ１の部品の点数を削減し、かつロータ１の製造工程を簡略化することができる。

また、内側ロータコア１２と外側ロータコア１３との間に絶縁材である一体成型樹脂１１を設けることで、外側ロータコア１３と内側ロータコア１２とを絶縁することができ、外側ロータコア１３から内側ロータコア１２への導通を防止することができる。これにより、一般的にはステータコア（図示省略）に生じた高周波の電流がロータコア（図示省略）及び軸（図示省略）を介してベアリング（図示省略）へ到達し、ベアリング等の電食を発生させることがあるが、本実施の形態は当該電食の発生を防ぐことができる。

なお、本実施の形態において、外側ロータコアの上面１３ｂと外側ロータコアの下面１３ｃの一部が、一体成型樹脂１１によって覆われた例を示したが、本発明はこれに限定されず、外側ロータコアの上面１３ｂと外側ロータコアの下面１３ｃの全面を覆うなど、適宜覆う範囲を増減させても良い。
同様に、なお、本実施の形態において、内側ロータコアの上面１２ｂと内側ロータコアの下面１２ｃの一部が、一体成型樹脂１１によって覆われた例を示したが、本発明はこれに限定されず、外側ロータコアの上面１２ｂと内側ロータコアの下面１２ｃの全面を覆うなど、適宜覆う範囲を増減させても良い。

外側ロータコア１３には、軸方向に貫通した複数の孔部１３ａが設けられ、永久磁石１４が収容されている。そして、孔部１３ａの上端部及び下端部は一体成型樹脂１１により覆われているため、永久磁石１４を孔部１３ａから取り外せないようになっている。つまり、永久磁石１４は、一体成型樹脂１１により軸方向の位置が固定されている。

図５は、図４のＸ部分の概略拡大断面図である。また、図６は、図４のＹ部分の概略拡大断面図である。図５及び図６に示されるように、孔部１３ａに収容されている永久磁石１４の上端は一体成型樹脂１１により覆われ、永久磁石１４の上端が一体成型樹脂１１に当接することで、軸方向の位置が固定されている。同様に、孔部１３ａに収容されている永久磁石１４の下端は一体成型樹脂１１により覆われ、永久磁石１４の下端が一体成型樹脂１１に当接することで、軸方向の位置が固定されている。このように、永久磁石１４の上端及び下端が一体成型樹脂１１に当接することで、永久磁石１４は軸方向にずれることなく固定される。

なお、図６に示されるように、孔部１３ａが設けられている下方側の一体成型樹脂１１には、成型金型で永久磁石１４を支えて位置決めするための孔部１１ａが形成されている。

［実施の形態の効果］
以上のことから、本実施の形態によれば、ロータ１は、複数の中空円盤状の電磁鋼板が積層されており、軸方向に貫通した複数の孔部１３ａが形成された外側ロータコア１３と、孔部１３ａに収容された複数の永久磁石１４と、外側ロータコア１３より径方向の内側に配置されている内側ロータコア１２と、外側ロータコア１３と内側ロータコア１２との間に挿入されると共に、外側ロータコアの上面１３ｂ及び外側ロータコアの下面１３ｃを覆う一体成型樹脂１１と、を備え、一体成型樹脂１１は、外側ロータコア１３と内側ロータコア１２とが一体となるように固定し、永久磁石１４の軸方向の位置を固定する。
このようにすることで、エンドプレート及びエンドプレートを固定する固定部材を用いる必要がなくなり、ロータ１の部品の点数を削減し、かつロータ１の製造工程を簡略化することができる。
また、内側ロータコア１２と外側ロータコア１３との間に絶縁材である一体成型樹脂１１を設けることで、外側ロータコア１３と内側ロータコア１２とを絶縁することができ、外側ロータコア１３から内側ロータコア１２への導通を防止することができる。これにより、一般的にはステータコア（図示省略）に生じた高周波の電流がロータコア（図示省略）及び軸（図示省略）を介してベアリング（図示省略）へ到達し、ベアリング等の電食を発生させることがあるが、本実施の形態は当該電食の発生を防ぐことができる。

また、内側ロータコア１２は、積層された複数の中空円盤状の電磁鋼板、又は、中空円筒状の樹脂により形成されている。このようにすることで、ＩＰＭモータの軸の回転力の大きさに応じて内側ロータコア１２の構成を柔軟に変更することができる。そして、内側ロータコア１２を中空円筒状の樹脂により形成した場合、ＩＰＭモータの軸及びベアリングへの電流をより一層絶縁することが可能となり、電食を防止することができる。

また、一体成型樹脂１１は、ポリブチレンテレフタレートにより形成されている。このようにすることで、一体成型樹脂１１は絶縁材であるため、外側ロータコア１３と内側ロータコア１２とを絶縁することができ、外側ロータコア１３から内側ロータコア１２への導通を防止し、ベアリング等の電食を防止することが可能となる。

１ロータ、１１一体成型樹脂、１１ａ孔部、１２内側ロータコア、１２ｂ内側ロータコアの上面、１２ｃ内側ロータコアの下面、１３外側ロータコア、１３ａ孔部、１３ｂ外側ロータコアの上面、１３ｃ外側ロータコアの下面、１４永久磁石。

本発明に係るロータは、複数の中空円盤状の電磁鋼板が積層されており、軸方向に貫通した複数の孔部が形成された外側ロータコアと、前記孔部に収容された複数の永久磁石と、前記外側ロータコアより径方向の内側に配置されている内側ロータコアと、前記外側ロータコアと前記内側ロータコアとの間に介在し、かつ前記外側ロータコアの軸方向の一端面及び軸方向の他端面を覆う固定樹脂と、を備え、前記固定樹脂は、前記外側ロータコアと前記内側ロータコアを一体に固定し、かつ、前記外側ロータコアに収容された前記永久磁石の軸方向の一端面及び他端面を覆い、前記永久磁石の軸方向の位置を固定するものである。

Claims

複数の中空円盤状の電磁鋼板が積層されており、軸方向に貫通した複数の孔部が形成された外側ロータコアと、
前記孔部に収容された複数の永久磁石と、
前記外側ロータコアより径方向の内側に配置されている内側ロータコアと、
前記外側ロータコアと前記内側ロータコアとの間に介在し、かつ前記外側ロータコアの軸方向の一端面及び軸方向の他端面を覆う固定樹脂と、を備え、
前記固定樹脂は、
前記外側ロータコアと前記内側ロータコアを一体に固定し、かつ前記永久磁石の軸方向の位置を固定する
ロータ。
前記内側ロータコアは、
積層された複数の中空円盤状の電磁鋼板、又は、中空円筒状の樹脂により形成されている
請求項１に記載のロータ。
前記固定樹脂は、
ポリブチレンテレフタレートにより形成されている
請求項１又は２に記載のロータ。