KR20150066550A

KR20150066550A - 영구자석 매입형 전동기

Info

Publication number: KR20150066550A
Application number: KR1020157011091A
Authority: KR
Inventors: 나오히로 오케타니; 마사히로 니고; 카즈히코 바바; 코지 야베
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-06-16
Also published as: GB201505538D0; WO2014054688A1; DE112013004896T5; GB2520657B; CN104704714A; WO2014054150A1; US9762098B2; KR101699190B1; JP5976122B2; JPWO2014054688A1; US20150236558A1; CN104704714B; GB2520657A; CN203589986U

Abstract

영구자석 매입형 전동기의 로터(1)는, 복수의 자석 삽입구멍을 갖는 로터 철심(5)과, 샤프트(6)와, 복수의 희토류 자석(7)과, 한 쌍의 자석 고정부재(8)를 포함하고, 자석 고정부재의 일면에는, 복수쌍의 설상부(16a, 16b)가 마련되어 있고, 설상부는 자석 삽입구멍에 삽입되어 있고, 희토류 자석은, 회전축 방향으로의 양측 각각에서, 대응하는 한 쌍의 설상부에 의해, 로터 둘레방향으로의 양단면을 끼여지고, 설상부의 간격에는, 베이스부 위치로부터 떨어진 위치에서, 희토류 자석의 로터 둘레방향의 폭보다도 좁은 간격이 포함되어 있다.

Description

영구자석 매입형 전동기{ELECTRIC MOTOR HAVING EMBEDDED PERMANENT MAGNETS}

본 발명은, 영구자석 매입형 전동기에 관한 것이다.

일반적인 영구자석 매입형 전동기에서는, 소정의 형상으로 타발된 복수의

전자강판을 적층 고착하여 이루어지는 로터 철심에, 미리 극수만큼의 자석 삽입구멍을 축방향으로 마련하여 두고, 로터의 조립시에 영구자석을 대응하는 자석 삽입구멍에 삽입하고 있다.

전동기의 운전시의 자석에는 티스 선단과의 사이의 흡인력의 변화나 가감속에 의한 힘이 작용하기 때문에, 자석은 자석 삽입구멍 중에서 둘레방향의 좌우로 움직이려고 한다. 자석이 자석 삽입구멍 중에서 크게 움직이면 진동이나 소음의 원인이 되고, 또한 자석의 마모·갈라짐·깨짐의 원인이 되기 때문에, 자석 삽입구멍의 좌우의 단(端) 부근에는, 자석의 이동에 대한 좌우의 스토퍼로서, 단차 또는 돌기를 마련하고 있는 것이 많다.

한 예를 나타내면, 특허 문헌 1에는, 영구자석의 고정 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 자석 삽입구멍의 좌우의 단 부근에 돌기를 마련하고, 이들 한 쌍의 돌기의 사이에 영구자석을 배치하고, 한 쌍의 돌기의 탄성력이 영구자석에 작용하는 양태로 한 쌍의 돌기에 의해 영구자석을 끼우도록 하여 영구자석의 고정을 행하고 있다.

그렇지만, 자석 삽입구멍에 단차 또는 돌기를 마련한 경우, 그 부분에서는 구멍의 연(緣)끼리의 거리가 짧아지고, 주변에 비하여 자석을 횡단한 자속이 통과하기 쉬워진다. 그 때문에, 스테이터의 권선 전류에 의한 자계에 노출된 때에 자석 삽입구멍의 단차 또는 돌기의 부근에서 자석이 감자(減磁)되기 쉽다는 문제가 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특개2011-259610호 공보

본 발명은, 자석 삽입구멍의 좌우의 단 부근의 단차 또는 돌기에 의지하는 일 없이 자석의 움직임을 저감하고 소음이나 자석의 마모·갈라짐·깨짐의 리스크를 줄일 수 있는, 영구자석 매입형 전동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 회전 가능하게 마련된 로터와, 상기 로터와 대향하여 마련된 스테이터를 구비하는 영구자석 매입형 전동기로서, 상기 로터는, 로터 철심과, 상기 로터 철심을 지지하는 샤프트와, 상기 로터 철심에 매입된 복수의 영구자석과, 상기 로터 철심에 마련된 한 쌍의 자석 고정부재를 포함하고, 상기 로터 철심에는, 복수의 자석 삽입구멍이 마련되어 있고, 대응하는 하나의 상기 영구자석이, 대응하는 하나의 상기 자석 삽입구멍에 삽입되어 있고, 상기 자석 고정부재 각각의 일면(一面)에는, 복수쌍의 설상부(舌狀部)가 마련되어 있고, 각각의 상기 자석 고정부재에서, 대응하는 한 쌍의 상기 설상부는, 대응하는 하나의 상기 자석 삽입구멍에 삽입되어 있고, 그에 의해, 상기 영구자석 각각은, 회전축 방향으로의 양측 각각에서, 대응하는 한 쌍의 상기 설상부에 의해, 로터 둘레방향으로의 양단면이 끼여져 있고, 상기 한 쌍의 설상부의 간격에는, 베이스부 위치로부터 떨어진 위치에서, 대응하는 상기 영구자석을 끼우기 전의 상태에서, 당해 영구자석에서의 로터 둘레방향의 폭(L)보다도 좁은 간격(Dmin)이 포함되어 있고, 상기 한 쌍의 설상부의 선단 위치의 간격(Da)은, 대응하는 상기 영구자석을 끼우기 전의 상태에서, 상기 영구자석에서의 로터 둘레방향의 폭(L)보다도 넓다.

상기 영구자석이 상기 자석 고정부재에 부딪칠 때까지, 그 영구자석이 상기 한 쌍의 설상부의 사이에 삽입된 상태에서는, 그 한 쌍의 설상부의 베이스부 위치의 각각과 상기 영구자석과의 사이에, 간극이 형성되도록 하여도 좋다.

상기 영구자석 및 상기 자석 고정부재를 상기 로터 철심에 조립한 때, 상기 설상부에서의 일부는, 상기 로터 철심에서 상기 자석 삽입구멍을 형성하는 구멍 형성면과 당접하고, 상기 설상부에서의 다른 일부는, 상기 영구자석과 당접하도록 하여도 좋다. 또는, 상기 영구자석 및 상기 자석 고정부재를 상기 로터 철심에 조립한 때, 상기 설상부는, 상기 로터 철심에서 상기 자석 삽입구멍을 형성하는 구멍 형성면과 당접하는 일 없이 상기 영구자석과 당접하도록 하여도 좋다.

상기 복수의 설상부, 또는, 각각의 상기 자석 고정부재 전체가, 수지 성형에 의해 형성되어 있어도 좋다.

본 발명의 영구자석 매입형 전동기에 의하면, 자석 삽입구멍의 좌우의 단 부근의 단차 또는 돌기에 의지하는 일 없이 자석의 움직임을 저감하고 소음이나 자석의 마모·갈라짐·깨짐의 리스크를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 영구자석 매입형 전동기의 개략 구성을 도시하는 종단면도.
도 2는 로터에 조립하기 전의 자석 고정부재 단체에 관한 평면도.
도 3은 도 2의 Z-Z선에 관한 단면도.
도 4는 로터의 횡단면도.
도 5는 도 4의 Y-Y선에 관한 단면도.
도 6은 도 3에서, 자석 고정부재에 부딪칠 때까지 자석이 한 쌍의 설상부의 사이에 삽입된 상태를 도시하는 도면.
도 7은 비교례로서, 로터 철심의 자석 삽입구멍의 좌우의 단 부근에 단차를 마련한 경우의 감자 영역을 도시하는 콘투어도.
도 8은 본 실시의 형태 1에 관해, 자석 삽입구멍의 좌우의 단 부근에 단차를 마련하지 않은 경우의 감자 영역을 도시하는 콘투어도.
도 9는 도 4에서, 설상부의 부근을 확대하여 도시하는 도면.
도 10은 도 9의 개변례를 도시하는 도면.
도 11은 실시의 형태 2에 관한, 도 9와 같은 양태의 도면.
도 12는 실시의 형태 3에 관한, 도 3과 같은 양태의 도면.
도 13은 설상부를 판금 가공과 절곡 가공으로 형성하는 경우의 재료 취함을 설명하는 도면.

이하, 본 발명에 관한 영구자석 매입형 전동기의 실시의 형태에 관해 첨부 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 도면 중, 동일 부호는 동일 또는 대응 부분을 나타내는 것으로 한다.

실시의 형태 1.

도 1은, 실시의 형태 1에 관한 영구자석 매입형 전동기의 개략 구성을 도시하는 종단면도이다. 본 실시의 형태에 관한 영구자석 매입형 전동기는, 로터(1)와, 스테이터(2)와, 프레임(3)과, 브래킷(4)을 구비하고 있다.

로터(1)는, 로터 철심(鐵心)(5)과, 샤프트(6)와, 복수의 희토류 자석(영구자석)7과, 상하 한 쌍의 자석 고정부재(8)를 포함하고 있다. 로터 철심(5)은, 예를 들면 소정의 형상으로 타발된 복수의 전자강판을 적층 고착하여 형성된다. 로터 철심(5)의 형상은, 회전축 방향에서 보아 예를 들면 개략 원환(圓環)형상이다. 로터 철심(5)은, 그 외주 가까이의 부분에, 극수(極數)만큼 마련되고, 둘레방향으로 예를 들면 개략 등간격으로 배치된 복수의 자석 삽입구멍(9)을 갖고 있다. 각 자석 삽입구멍(9)은, 각각 회전축 방향으로 늘어나고, 로터 철심(5)에서의 회전축 방향으로의 양단면에 개구하고 있다. 각 자석 삽입구멍(9)에는, 희토류 자석(7)이 삽입되어 있다.

또한, 로터 철심(5)에서의 회전축 방향으로의 양단면에는, 자석 고정부재(8)가 부착되어 있다. 그들 한 쌍의 자석 고정부재(8)는, 로터 철심(5)의 양단면에서의 복수의 자석 삽입구멍(9)의 개구를 적어도 부분적으로 덮고 있음과 함께, 희토류 자석(7)이 자석 삽입구멍(9) 중에서 크게 움직이지 않도록 하고 있다. 로터 철심(5)의 단면(端面)에 대한 자석 고정부재(8)의 마련 수단은 도시하고 있지 않지만, 예를 들면, 용접, 접착, 관통구멍을 마련하여서의 볼트나 리벳을 이용한 체결, 인로우부(印籠部)를 마련하여서의 압입 등을 들 수 있다.

로터 철심(5)의 중앙에 마련된 샤프트 감합구멍에는, 샤프트(6)가 감합되어 있다. 샤프트(6)는, 로터 철심(5)에서의 회전축 방향에 따라 늘어나 있고, 그 일단측이 베어링(10)을 통하여 프레임(3)에, 타단측이 베어링(11)을 통하여 브래킷(4)에, 회전 자유롭게 지지된다. 베어링(10)의 좌면(座面)에는, 예압(豫壓)을 걸기 위한 웨이브 와셔(12)가 배치되어 있다. 샤프트(6)는, 예를 들면 횡단면 원형이고, 그 경우, 샤프트 감합구멍도 이에 응하여 원형으로 형성되어 있다.

스테이터(2)는, 스테이터 철심(13)과, 권선(14)을 포함하고 있다. 스테이터 철심(13)은, 예를 들면 소정의 형상으로 타발된 복수의 전자강판을 적층 고착하여 형성된다. 스테이터 철심(13)의 형상은, 회전축 방향에서 보아 예를 들면 개략 원환형상이다. 스테이터 철심(13)에는, 그 내주 가까이의 부분에, 둘레방향으로 예를 들면 개략 등간격으로 위치하는 복수의 티스(도시 생략)가 형성되어 있다. 이들의 티스에는, 인슐레이터(도시 생략)를 통하여 권선(14)이 권장된다. 스테이터(2)는, 예를 들면 수축 끼워맞춤 등의 방법으로 프레임(3)의 내측에 고정되어, 소정의 공극(30)을 띠우고 로터(1)와 대향하도록 설치된다.

프레임(3)은, 베어링(10)을 통하여 로터(1)의 일단측을 지지하고, 스테이터(2)를 수용한다. 프레임(3)은, 예를 들면 개략 원통형상이고, 그 축방향의 일단은 개구하여 플랜지형상을 이루고, 타단에는 바닥이 마련되어 있다.

브래킷(4)은, 베어링(11)을 통하여 로터(1)의 타단측을 지지한다. 브래킷(4)은, 회전축 방향에서 보아 예를 들면 개략 원통형상이고, 그 회전축 방향으로의 일단은, 개구하고 플랜지형상을 이루고, 타단에는 샤프트(6)의 출력단을 돌출시키기 위한 구멍이 마련되어 있다. 브래킷(4)과 프레임(3)은, 각각에 형성되어 있는 플랜지형상 부분을 당접시켜서 나사 등의 체결 수단(도시 생략)으로 연결되어 있다. 또한, 특히 한정하는 의도는 아니지만, 본 실시의 형태 1에서는, 브래킷(4) 내의 베어링(11)으로 지지된 로터(1)의 상기 타단이, 전동기에 대한 토오크의 입출력을 담당하는 부하측으로 되어 있다.

이하, 로터(1)가 6극(極) 즉 희토류 자석(7)이 6개인 경우를 예로 로터(1)의 상세에 관해 설명한다. 도 2는, 로터에 조립하기 전의 자석 고정부재 단체(單體)에 관한 평면도, 도 3은, 도 2의 Z-Z선에 관한 단면도, 도 4는, 로터의 횡단면도, 도 5는 도 4의 Y-Y선에 관한 단면도이다. 또한, 도 3에서는, 치수 관계의 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 희토류 자석의 단면(일부분)을, 설상부의 부근에 도시하고 있다.

각 자석 고정부재(8)는, 원형 플레이트형상이고, 예를 들면 로터(1)의 외주와 같거나 그것보다도 약간 작은 정도의 외경을 갖는다. 또한, 각 자석 고정부재(8)의 중심부에는, 샤프트 삽통 구멍(15)이 형성되어 있다. 자석 고정부재(8)의 각각의 일면에는, 조립시, 자석 삽입구멍(9)을 향하여 늘어나는 비자성 재료로 이루어지는 복수쌍의 설상부(16a, 16b)가 마련되어 있다. 환언하면, 복수쌍의 설상부(16a, 16b)는, 대응하는 자석 고정부재(8)의 일면부터, 당해 일면에 거의 수직(거의 회전축 방향)으로 세워져 있다. 한 쌍의 설상부(16a, 16b)가, 하나의 극에 대응하고 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 도시례에서는, 극수가 6개이기 때문에, 6쌍(합계 12개)의 설상부가 마련되어 있다. 또한, 한 예이지만, 설상부(16a, 16b)는 각각, 로터의 회전축을 수직으로 하는 단면(斷面)으로 보면, 사각형이 되는 단면(斷面)을 갖도록 형성되어 있다.

플레이트면 내에서의 6쌍의 설상부(16a, 16b)의 위치는, 한 쌍의 자석 고정부재(8)를 로터 철심(5)의 대응하는 단면(端面)에 설치한 때에, 희토류 자석(7)의 로터 둘레방향으로의 양단면에 당접하도록 미리 설정되어 있다. 보다 상세히 은, 한 쌍의 설상부(16a, 16b) 각각이, 대응하는 희토류 자석(7)의 로터 둘레방향으로의 양단면과 당접하고, 당해 한 쌍의 설상부(16a, 16b)가 당해 대응하는 희토류 자석(7)을 로터 둘레방향으로 끼우는 상태가 얻어지도록, 형성되어 있다.

또한, 각각의 쌍에서의, 한 쌍의 설상부(16a, 16b)의 간격(희토류 자석(7)을 끼우기 전의 단체 상태의 간격)은 다음과 같다. 플레이트면에 대한 베이스부 위치(41)는, 희토류 자석(7)의 좌우 폭(로터 둘레방향으로의 양단면의 간격으로 있는 폭)(L)과 같거나 또는 넓은 간격을 가지며, 베이스부 위치(41)로부터, 플레이트면과 떨어지는 방향으로 세워진 파지 위치(43)는, 희토류 자석(7)을 끼우기 전의 상태에서, 희토류 자석(7)의 좌우 폭(L)보다 약간의 좁은 간격(Dmin)를 갖는. 즉, 한 쌍의 설상부(16a, 16b)에는, 그들의 간격이 Dmin<L이 되는 위치가 포함된다.

각각의 쌍의 설상부(16a, 16b)가, 이와 같은 간격으로 마련됨으로써, 희토류 자석(7) 및 자석 고정부재(8)를 로터 철심(5)에 조립하면, 각 쌍의 설상부(16a, 16b)끼리의 거리가 희토류 자석(7)에 의해 확대되어, 설상부(16a, 16b)에는 희토류 자석(7)을 끼워 넣는 방향으로 탄성 복원력이 생긴다. 이 탄성 복원력에 의해 희토류 자석(7)이 자석 삽입구멍(9) 중에서 파지되어, 희토류 자석(7)의 큰 움직임이나 급격한 움직임이 억제된다.

도 6은, 도 3에서, 자석 고정부재에 부딪칠 때까지 자석이 한 쌍의 설상부의 사이에 삽입된 상태를 도시하는 도면이다. 한 쌍의 설상부(16a, 16b)에서의 베이스부 위치(41)의 자석측의 구석부(隅部)41a)의 각각은, R형상으로 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 설상부(16a, 16b)의 간격은, 전술한 바와 같이, 한 쌍의 베이스부 위치(41)로부터 한 쌍의 파지 위치(43)를 향하여 좁아져 있다. 이 때문에, 도 6에 도시되는 바와 같이, 희토류 자석(7)의 단면(端面)이, 자석 고정부재(8)에 부딪칠 때까지, 희토류 자석(7)이 한 쌍의 설상부(16a, 16b)의 사이에 삽입된 상태에서는, 한 쌍의 설상부(16a, 16b)의 베이스부 위치(41)의 각각과 희토류 자석(7)과의 사이에, 간극(47)이 형성되게 된다. 이와 같은 구성에 의해, 한 쌍의 설상부(16a, 16b)가 희토류 자석(7)을 파지한 때에, 한 쌍의 설상부(16a, 16b)의 베이스부 위치(41)에 집중하여 응력이 생기는 것이 완화되고, 설상부(16a, 16b)의 베이스부 위치(41)의 기계적인 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 희토류 자석(7)의 폭 치수나 각 쌍의 설상부(16a, 16b)끼리의 사이의 거리의 편차를 흡수할 수 있고, 그에 의해, 희토류 자석(7)의 선단의 모서리부(角部)와 한 쌍의 설상부(16a, 16b)와의 간섭을 확실하게 회피할 수 있기 때문에, 자석의 선단의 모서리부에 모따기(面取) 가공의 필요가 없고, 자석 제작에 필요한 비용을 억제할 수 있는 이점도 있다.

희토류 자석은, 고온하에서 강한 반자계(反磁界)에 노출된 때에 불가역의 감자를 일으키기 쉽기 때문에, 희토류 자석을 이용한 영구자석 매입형 전동기에서는, 사용 조건 중에서 일정 이상의 감자가 진행하지 않도록 설계된다. 도 7은, 비교례로서, 로터 철심(105)의 자석 삽입구멍(109)의 좌우의 단 부근에 단차(117)를 마련한 경우의 감자 영역을 도시하는 콘투어도(圖)이고, 도 8은, 본 실시의 형태 1에 관해, 자석 삽입구멍의 좌우의 단 부근에 단차를 마련하지 않은 경우의 감자 영역을 도시하는 콘투어도이다. 또한, 희토류 자석의 착자 방향은, 자석의 두께 방향(횡단면도에서 보아 한쪽의 긴 변으로부터 다른쪽의 긴 변을 향한 방향)이다. 또한, 도 7 및 도 8은, 자석 삽입구멍의 형상 이외의 조건을 같게 설정한 전자계(電磁界) 해석에 의한 결과이고, 흑색이 진할수록 그 부위에서의 감자율이 큰 것을 나타낸다.

도 7 및 도 8의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 자석 삽입구멍(9)의 좌우의 단 부근에 단차를 마련하지 않은 도 8쪽이, 자석 삽입구멍(109)의 좌우의 단 부근에 단차(117)를 마련하고 있는 도 7보다도, 희토류 자석(7)의 좌우 단부가 감자되기 어려움을 알 수 있다. 권선(14)에 흐르는 전류에 의한 자속은 로터 철심의 외주 표면 부근을 둘레방향으로 흐르는데, 극 사이에 있는 공기부(플럭스 배리어)(18)을 건널 때에 자석 삽입구멍의 연(緣)끼리의 거리가 짧은 곳에 선택적으로 많이 흐른다. 이 때문에, 단차(117)의 유무에 의해, 도시하는 부호 G1 및 G2로 나타내는 부분의 관계가, G1<G2가 됨으로써, 단차(117)를 마련한 경우에는, 희토류 자석(7)의 단부를 착자 방향(자석의 두께 방향)에 거슬러서 횡단한 자속이 많아져서, 감자되기 쉽게 된다.

또한, 본 실시의 형태에서는 영구자석을 희토류 자석으로 하였지만, 다른 종류의 자석이라도 같은 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면 페라이트 자석의 경우는 저온하에서 강한 반자계에 노출된 때에 불가역의 감자를 일으키기 쉬운 점이 희토류 자석과 다를 뿐이고, 본 발명을 적용하면 페라이트 자석의 경우에 대해서도 같은 효과를 얻을 수 있다.

도 9는, 도 4에서, 설상부의 부근을 확대하여 도시하는 도면이다. 희토류 자석(7) 및 자석 고정부재(8)를 로터 철심(5)에 조립하면, 각 쌍의 설상부(16a, 16b)에서의 일부가, 로터 철심(5)에서 자석 삽입구멍(9)을 형성하는 구멍 형성면과 당접하고, 각 쌍의 설상부(16a, 16b)에서의 다른 일부가, 희토류 자석(7)과 당접한다. 도 9에 도시하는 예로 구체적으로 설명하면, 상기한 바와 같이 사각형 단면을 갖는 설상부(16a, 16b)의 일면이, 로터 철심(5)에서 자석 삽입구멍(9)의 지름방향 외측을 형성하는 구멍 형성면(5a)과 당접하고, 설상부(16a, 16b)의 다른 일면이, 희토류 자석(7)의 좌우 방향의 대응하는 단면과 당접한다. 또한, 도 9의 개변례(改變例)를 도 10에 도시한다. 도 10에 도시하는 구체례에서는, 설상부(16a', 16b')의 일면이, 로터 철심(5)에서 자석 삽입구멍(9)의 지름방향 내측을 형성하는 구멍 형성면(5b)과 당접하고, 설상부(16a', 16b')의 다른 일면이, 희토류 자석(7)의 좌우 방향의 대응하는 단면과 당접한다. 이와 같이 구성되어 있음에 의해, 자석 삽입구멍(9)의 연에 대한 자석 고정부재(8)의 상대 위치가 결정되기 때문에, 희토류 자석(7)의 자석 삽입구멍(9)과의 상대적인 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다. 특히, 자석 삽입구멍(9)과 희토류 자석(7)에 관한 로터 둘레방향의 상대 위치는, 극히 중요하다. 예를 들면, 희토류 자석(7)이 자석 삽입구멍(9) 내에서 우측에 가까이 있으면, 희토류 자석(7)의 우측 단부와 자석 삽입구멍(9)의 우단(右端)의 연이 접근하기 때문에, 감자 내력(耐力)이 저하되어 버리는 문제가 있다. 이에 대해, 본 실시의 형태에서는, 희토류 자석을, 한 쌍의 설상부가 위치 결정하고, 또한, 그들 설상부를, 로터 철심의 구멍 형성면이 위치 결정하기 때문에, 희토류 자석(7)을 자석 삽입구멍(9)의 중앙에 용이하게 위치 결정할 수 있고, 상기한 바와 같은 편측의 감자 내력이 저하되는 문제를 회피할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 하나의 극에 관해, 희토류 자석(7), 자석 삽입구멍(9), 후술하는 공기부(18), 한 쌍의 설상부(16a, 16b)는, 도 9 및 도 10에서 보아, 자극 중심선을 기준에 선대칭으로 형성되어 있다.

이상과 같이 구성된 본 실시의 형태 1에 관한 영구자석 매입형 전동기에 의하면, 로터 철심에서의 회전축 방향으로의 양측부터, 로터 철심과는 별체인 자석 고정부재의 비자성 재료의 설상부에 의해, 영구자석이 눌려져 있기 때문에, 자석 삽입구멍의 좌우의 단 부근의 단차 또는 돌기에 의지하는 일 없이 자석의 움직임을 저감할 수 있고 자석의 큰 움직임에 기인한 소음이나 자석의 마모·갈라짐·깨짐의 리스크를 줄일 수 있다. 즉, 영구자석의 좌우 단부를 감자되기 어렵게 하면서도 소음이나 자석의 마모·갈라짐·깨짐의 리스크는 줄일 수 있다. 또한, 본 실시의 형태 1에서는, 설상부의 탄성 복원력을 영구자석에 작용시킨 상태로 당해 영구자석을 지지하기 때문에, 영구자석과 설상부와의 사이를 정상적으로 밀착한 상태로 유지할 수 있고, 그에 의해도, 소음이나 자석의 마모·갈라짐·깨짐의 리스크를 줄일 수 있다.

실시의 형태 2.

다음에, 도 11에 의거하여, 본 발명의 실시의 형태 2에 관해 설명한다. 도 11은, 실시의 형태 2에 관한, 도 9와 같은 양태의 도면이다. 또한, 본 실시의 형태 2는, 이하에 설명한 부분을 제외하고는, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지인 것으로 한다. 도 11에 도시되는 바와 같이, 본 실시의 형태에서는, 희토류 자석(7) 및 자석 고정부재(8)를 로터 철심(5)에 조립한 때, 각 쌍의 설상부(56a, 56b)는, 자석 삽입구멍(9)을 형성하는 구멍 형성면과 당접하는 일 없이 희토류 자석(7)과 당접하고 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 실시의 형태 2에 의하면, 다음과 같은 이점을 얻을 수 있고 있다. 즉, 본 실시의 형태 2에서는, 로터의 조립 공정(자석 삽입구멍에 희토류 자석을 삽입한 후에, 자석 고정부재를 회전축 방향의 양단면으로부터 삽입하여 희토류 자석의 폭방향의 2개의 측면을 파지하는 공정)에서, 설상부와 자석 삽입구멍의 연과의 거리가 충분히 확보되고, 설상부가 걸리지 않기 때문에 조립하기 쉽고, 생산성에 우수하다. 또한, 자석 고정부재를, 강판 등 전기를 통하기 쉬운 재료로 구성한 경우는, 자석 고정부재의 설상부가 자석 삽입구멍의 연에 당접하면, 적층 고착된 전자강판끼리가 전기적으로 연결되어 와전류손이 증가하는 문제가 생길 수 있지만, 본 실시의 형태에서는, 설상부는 자석 삽입구멍의 연과 충분한 거리가 확보되기 때문에, 이와 같은 문제를 미리 막을 수 있다.

실시의 형태 3.

다음에, 도 12에 의거하여, 본 발명의 실시의 형태 3에 관해 설명한다. 도 12는, 실시의 형태 3에 관한, 도 3과 같은 양태의 도면이다. 또한, 본 실시의 형태 3은, 이하에 설명한 부분을 제외하고는, 상기 실시의 형태 1 또는 2와 마찬가지인 것으로 한다.

도 12에 도시되는 바와 같이, 각각의 자석 고정부재(8)에 마련된 한 쌍의 설상부(216a, 216b)는, 상기 설상부(16a, 16b)의 경우와 같은 간격을 갖는 베이스부 위치(41) 및 파지 위치(43)(간격(Dmin))를 가지며, 또한, 설상부(216a, 216b)의 선단 위치(245)는, 희토류 자석(7)의 좌우 폭(L)보다도 넓은 간격(Da)을 갖고 있다. 즉, 설상부(216a, 216b)의 선단 위치(245)의 간격(Da)과, 희토류 자석(7)의 좌우 폭(L)은, Da>L의 관계를 충족시키도록 설정되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 실시의 형태 3에 의하면, 상술한 실시의 형태 1 또는2에서의 이점에 더하여, 다음과 같은 이점도 얻어지고 있다. 즉, 희토류 자석(7)이 한 쌍의 설상부(216a, 216b)의 사이에 들어갈 때, 전술한 선단 위치(245)에 설정된 간격에 의해, 희토류 자석(7)이 순조롭게 한 쌍의 설상부(216a, 216b)의 사이에 배치된다. 이 때문에, 희토류 자석(7)과 자석 고정부재(8)와의 조립이 용이해진다. 또한, 설상부(216a, 216b)끼리의 선단부를 넓히는 수법으로서는, 도 12에 도시한 바와 같은 테이퍼형상으로 하는 양태 외에, 예를 들면, 설상부(216a, 216b)의 선단의 내측의 모서리부를 모따기 형상이나 R형상으로 한다는 양태도 있다.

실시의 형태 4.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 4에 관해 설명한다. 본 실시의 형태 4는, 복수의 설상부, 또는, 각각의 자석 고정부재 전체를, 수지 성형에 의해 형성하는 것을 특징으로 한다. 도시례에서는, 상기 실시의 형태 1의 구조에, 본 실시의 형태 4의 특징을 적용한 것으로 하여 설명하지만, 본 실시의 형태 4는, 이것으로는 한정되지 않고, 상기 실시의 형태 2 또는 3의 구성에서 수지 성형을 적용하여 실시할 수도 있다.

영구자석 매입형 전동기에서는, 희토류 자석의 축방향의 빠짐방지 및 갈라짐·깨짐이 생긴 때의 파편의 비산 방지의 목적으로, 로터 철심의 축방향 양단면에 단판(端板)이라고 불리는 비자성 재료로 이루어지는 금속판을 설치하여 자석 삽입구멍의 개구부를 막는 것을 상정할 수 있다. 따라서 상기 실시의 형태 1 내지 3에서의 자석 고정부재(8)로서, 그러한 금속판의 단판을 판금(板金) 가공하여 설상부(16a, 16b)를 형성하는 수법도 생각되지만, 이 경우는 재료 취함에 기인한 이하의 사정이 생긴다. 도 13은, 설상부를 판금 가공과 절곡(折曲) 가공으로 형성하는 경우의 재료 취함을 설명하는 도면이다.

즉, 어느 극의 희토류 자석(7)의 우단면을 누르기 위한 설상부(16b)는 극 사이의 부근에 있기 때문에, 그 이웃 극의 희토류 자석(7)의 좌단면을 누르기 위한 설상부(16a)와 재료의 쟁탈이 생긴다. 이것을 피하기 위해서는, 도 13에 도시되는 바와 같이, 설상부(16b)는 그 좌측 부분의 재료(19)를 구부려서 형성할 필요가 있다. 그 결과, 희토류 자석(7)의 좌우 단부는 파지할 수는 있지만, 희토류 자석(7)의 축방향 단면의 일부가 노출하여 버린다. 따라서, 만일, 어떠한 요인·사고 등으로, 희토류 자석(7)에 갈라짐·깨짐이 생긴 경우에는, 파편의 비산 방지의 역할이 약간 저하된다. 이들의 문제를 방지하기 위해, 본 실시의 형태 4에서는, 설상부(16a, 16b), 또는, 자석 고정부재(8) 전체를, 수지 성형에 의해 형성함에 의해, 제조 비용을 들이는 일 없이 상기한 문제를 해소할 수 있고, 한 쌍의 자석 고정부재(8)는, 로터 철심(5)의 양단면에서의 복수의 자석 삽입구멍(9)의 개구를 거의 완전하게 덮을 수 있다.

이상, 바람직한 실시의 형태를 참조하여 본 발명의 내용을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명의 기본적 기술 사상 및 교시에 의거하여, 당업자라면, 여러가지의 개변 상태를 취할 수 있음은 자명하다.

1 : 로터
2 : 스테이터
5 : 로터 철심
6 : 샤프트
7 : 희토류 자석(영구자석)
8 : 자석 고정부재
9 : 자석 삽입구멍
16a, 16b, 16a', 16b', 56a, 56b, 216a, 216b : 설상부
41 : 베이스 위치.

Claims

회전 가능하게 마련된 로터와, 상기 로터와 대향하여 마련된 스테이터를 구비하는 영구자석 매입형 전동기로서,
상기 로터는, 로터 철심과, 상기 로터 철심을 지지하는 샤프트와, 상기 로터 철심에 매입된 복수의 영구자석과, 상기 로터 철심의 회전축 방향으로의 양단면에 마련된 한 쌍의 자석 고정부재를 포함하고,
상기 로터 철심에는, 복수의 자석 삽입구멍이 마련되어 있고,
대응하는 하나의 상기 영구자석이, 대응하는 하나의 상기 자석 삽입구멍에 삽입되어 있고,
상기 자석 고정부재 각각의 일면에는, 복수쌍의 설상부가 마련되어 있고,
각각의 상기 자석 고정부재에서, 대응하는 한 쌍의 상기 설상부는, 대응하는 하나의 상기 자석 삽입구멍에 삽입되어 있고, 그에 의해, 상기 영구자석 각각은, 회전축 방향으로의 양측 각각에서, 대응하는 한 쌍의 상기 설상부에 의해, 로터 둘레방향으로의 양단면이 끼여져 있고,
상기 한 쌍의 설상부의 간격에는, 베이스부 위치로부터 떨어진 위치에서, 대응하는 상기 영구자석을 끼우기 전의 상태에서, 당해 영구자석에서의 로터 둘레방향의 폭(L)보다도 좁은 간격(Dmin)이 포함되어 있고,
상기 한 쌍의 설상부의 선단 위치의 간격(Da)은, 대응하는 상기 영구자석을 끼우기 전의 상태에서, 상기 영구자석에서의 로터 둘레방향의 폭(L)보다도 넓은 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 전동기.
제1항에 있어서,
상기 영구자석이 상기 자석 고정부재에 부딪칠 때까지, 그 영구자석이 상기 한 쌍의 설상부의 사이에 삽입된 상태에서는, 그 한 쌍의 설상부의 베이스부 위치의 각각과 상기 영구자석과의 사이에, 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 전동기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구자석 및 상기 자석 고정부재를 상기 로터 철심에 조립한 때, 상기 설상부에서의 일부는, 상기 로터 철심에서 상기 자석 삽입구멍을 형성하는 구멍 형성면과 당접하고, 상기 설상부에서의 다른 일부는, 상기 영구자석과 당접하는 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 전동기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구자석 및 상기 자석 고정부재를 상기 로터 철심에 조립한 때, 상기 설상부는, 상기 로터 철심에서 상기 자석 삽입구멍을 형성하는 구멍 형성면과 당접하는 일 없이 상기 영구자석과 당접하는 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 전동기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 설상부, 또는, 각각의 상기 자석 고정부재 전체가, 수지 성형에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 전동기.