WO2009116384A1 - 電動モータのロータ構造 - Google Patents

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WO2009116384A1
WO2009116384A1 PCT/JP2009/053919 JP2009053919W WO2009116384A1 WO 2009116384 A1 WO2009116384 A1 WO 2009116384A1 JP 2009053919 W JP2009053919 W JP 2009053919W WO 2009116384 A1 WO2009116384 A1 WO 2009116384A1
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WO
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magnetic steel
rotor
steel plates
plates
rotor core
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PCT/JP2009/053919
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Inventor
貞一郎 千葉
康彦 松木
Original Assignee
株式会社小松製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]

Definitions

  • the present invention relates to a rotor structure of an electric motor in which permanent magnets are disposed in the vicinity of the outer periphery of the rotor.
  • a rotor core is formed by laminating a large number of thin magnetic steel plates processed into a shape having a magnet housing hole by a punching pattern having a sectional shape of the permanent magnet. It is composed. And the permanent magnet is inserted in the magnet accommodation hole in a rotor core.
  • the motor design characteristics can be improved as the permanent magnet is arranged on the outer peripheral surface side of the rotor core.
  • the more permanent magnets are arranged on the outer peripheral surface side of the rotor core the greater the centrifugal force that the permanent magnets receive during high-speed rotation, so in order to support the permanent magnets in the magnet housing holes, It is necessary to have a rigid structure.
  • FIG. 9 when a cross-sectional view on the end side of the magnet rotor of Patent Document 1 is shown in FIG. 9, a magnet housing hole 45 is formed in the magnetic steel plate 40 constituting the rotor core as an iron core.
  • the permanent magnet 41 is inserted.
  • a caulking clamp 43 and a crank pin 44 are formed at a portion between the inner side of the permanent magnet 41 and the rotor shaft 42.
  • Patent Document 2 A cross-sectional view of the rotor described in Patent Document 2 is shown in FIG. 10.
  • a magnet housing hole 55 is formed in the rotor iron plate 50 constituting the rotor core as an iron core. Is formed in a substantially L-shape.
  • a pair of permanent magnets 51 is inserted into each magnet housing hole 55.
  • An air hole 60 and a caulking portion 53 are formed in each of the magnetic poles 56 to 59 formed by a pair of permanent magnets 51.
  • a lippet 54 (corresponding to a crankpin) is disposed between the permanent magnets 51 between the magnetic poles 56 to 59.
  • the plurality of rotor iron plates 50 stacked by the lippet 54 are fixed, and the rotor iron plates 50 are caulked and fixed to each other by a caulking portion 53 (corresponding to a caulking clamp).
  • JP-A-9-46946 Japanese Patent Laid-Open No. 11-341719
  • the caulking clamp portion in Patent Document 1 has a substantially V-shaped cross-sectional shape.
  • Patent Document 1 describes that when both ends of the rotor core are pressed and clamped, the rotor core can be greatly deformed and caulked in a substantially V-shaped direction.
  • Patent Document 2 there is a description of the caulking portion 53, but there is no description regarding how the caulking portion 53 is configured.
  • the display content which displayed the crimp clamp part in the patent document 1 shown in FIG. 9 and the display content of the crimp clamp part described in the drawing of the patent document 2 shown in FIG. 10 were similar.
  • the caulking portion 53 in Patent Document 2 is also formed by pressing both end surfaces of a rotor core formed by laminating magnetic steel plates with caulking processed members. Can think.
  • caulking clamping is performed mainly for the purpose of mutual positioning of magnetic steel plates.
  • the relative positions of the crimping clamps be as small as possible, for example, to have a shape having a substantially V-shaped cross section as described above, and to keep the number of crimping clamps small.
  • the caulking clamp is arranged from the permanent magnet to the inner peripheral side of the rotor core.
  • the crimping clamp part can be reliably configured in the vicinity of both ends of the rotor core.
  • the positioning with respect to the magnetic steel plate can be achieved.
  • the stress generated by the pressing force of the caulking member is reduced, and the caulking clamp portion is difficult to be formed. turn into.
  • the caulking process is performed on the magnetic steel plate near the end surface of the rotor core.
  • the magnetic steel sheet is broken by the pressing force of the member.
  • the caulking member is applied with a pressing force that does not cause the magnetic steel plate to break due to the pressing force of the caulking member, the holding force for fixing the magnetic steel plate near the center of the rotor core may be weakened. become. Further, when the caulking process is performed with a high pressing force, the magnetic steel plate may be broken or a hole may be formed in the magnetic steel plate.
  • an electric motor can be rotated at high speed with high efficiency, and a thin plate-like magnetic steel sheet can be laminated uniformly and accurately without using a rigid-up structure having a large residual stress such as a crankpin.
  • An object of the present invention is to provide a rotor structure for an electric motor that can be fixed firmly. Even when the electric motor having the rotor structure of the present invention is used for high-speed applications, it is possible to prevent a decrease in efficiency due to an increase in iron loss, and the permanent magnet is demagnetized due to the heat generated by the rotor itself. Can be prevented from developing into a general problem.
  • the present invention is a rotor structure of an electric motor in which a plurality of permanent magnets are arranged along the circumferential direction of the rotor in the vicinity of the outer peripheral portion of the rotor configured by laminating a plurality of magnetic steel plates, Each magnetic steel plate is connected and fixed between adjacent magnetic steel plates by fitting a central hole into which the rotor shaft is inserted, a magnet housing hole into which the permanent magnet is inserted, and the laminated magnetic steel plates that are adjacent to each other.
  • connection fitting portion is formed, and the connection fitting portion includes a concave portion that is molded in advance on one surface side of the magnetic steel plate, and a convex portion that protrudes on the other surface side when the concave portion is molded.
  • the connection fitting portion is at least a portion between the magnet housing hole and the outer peripheral side of the magnetic steel plate in the radial direction of the rotor, and is configured by all the permanent magnets inserted into the magnet housing hole.
  • a presser plate is provided at both ends of the magnetic poles, and a hole for inserting the rotor shaft is formed at both ends of the magnetic steel plates, and the presser plate is interposed between the presser plates via the rotor shaft.
  • the main feature is that it is fixed.
  • the main feature is that the coupling fitting portion is formed at a central portion of the magnetic pole formed by the permanent magnet. Furthermore, in the rotor structure of the electric motor of the present invention, the main feature is that the presser plates are fixed by fastening by screwing via the rotor shaft.
  • a hole for inserting a crank pin is not formed in the thin magnetic steel plate constituting the rotor core. That is, instead of using a crankpin, a connection fitting portion for connecting and fixing adjacent magnetic steel plates is provided.
  • the connection fitting part it has the structure provided with the recessed part previously shape
  • the concave portions in the coupling fitting portions provided in each magnetic steel plate and the coupling fitting portions of adjacent magnetic steel plates Is a state in which the convex portion is simply fitted together. For this reason, if a strong impact such as dropping the rotor core is applied, the fitting state between the concave portion and the convex portion in the coupling fitting portion is released, and the laminated magnetic steel sheets are in a disjoint state.
  • the permanent magnet is inserted into the magnet housing hole, and both end surfaces of the rotor core are paired with a pair of presser plates. And inserting the rotor shaft into the rotor core.
  • the rotor of an electric motor can be comprised by fixing a pair of presser plate to a rotor shaft in the state which provided the pressing force between a pair of presser plates.
  • the rotor of the electric motor can be configured as described above without using the crankpin. Moreover, since the rotor core can be uniformly pressed by the pair of presser plates, it is possible to prevent the concave and convex portions of the coupling fitting portions of adjacent magnetic steel plates from coming apart apart. In addition, the magnetic steel plate at the center portion of the rotor core can be securely fixed by the magnetic steel plates arranged vertically.
  • the rotor core is uniformly pressed by the pair of presser plates, it is possible to prevent local stresses and the like from being generated in each magnetic steel plate constituting the rotor core. That is, when a plurality of magnetic steel plates are fixed using a crankpin, local residual stress is generated around the insertion hole of the crankpin in the magnetic steel plate.
  • a pair of presser plates can be fixed by fastening by screwing through a rotor shaft, a pair of presser plates can be pressed into a rotor shaft and fixed, or a pair of presser plates can be fixed via a retainer or the like.
  • Fixing to the shaft can also be performed by an appropriate fixing method such as fixing a pair of presser plates to the rotor shaft by caulking.
  • an appropriate fixing method such as fixing a pair of presser plates to the rotor shaft by caulking.
  • the tightening torque of the nut screwed to the screw part is adjusted. Can be easily managed.
  • connection fitting part compared with the case where a crankpin is used, a cross-sectional area can be comprised small. For this reason, even if it is the structure which has arrange
  • each magnetic steel plate can be formed in advance, so that the cross-sectional area of the molded concave and convex portions can be small. For this reason, it becomes easy to arrange
  • any magnetic steel plate in the rotor core has a desired rigidity. You can have each.
  • the portion having the smallest dimension between the outermost peripheral portion of the contour and the outer peripheral surface of the rotor core in the permanent magnet housing hole is the narrowest portion in the magnetic steel plate.
  • the stress from the permanent magnet which tries to move outward by the action of centrifugal force tends to appear as a large stress. Therefore, the narrowest part is a part that is easily damaged by the centrifugal force of the permanent magnet.
  • connection fitting part can be comprised in the site
  • connection fitting portion in such a part, it is possible to prevent the magnetic force in all the magnetic poles constituted by the permanent magnets from fluctuating due to the magnetic poles. Can be driven to rotate in a stable state. Furthermore, since the number of connection fitting portions can be increased, the effect of adhering magnetic steel plates adjacent to each other on the entire surface is improved.
  • the coupling fitting portion by providing the coupling fitting portion, the magnetic steel plates are held together and the rigidity is increased.
  • the permanent magnet can be arranged on the outer peripheral surface side of the rotor core.
  • a connection fitting part can be provided also in the site
  • connection fitting portion provided on the inner peripheral side of the rotor core from the permanent magnet the function of the connection fitting portion provided on the outer peripheral side of the rotor core from the permanent magnet is mainly used as a function of positioning the magnetic steel plates.
  • the function of the coupling fitting portion arranged in each part can be shared, such as acting as a function of increasing the rigidity of the rotor core.
  • connection fitting portion can be formed in a portion that becomes the center of the magnetic pole constituted by the permanent magnet.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a rotor.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. (Example 1)
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. (Example 1)
  • FIG. 4 is a perspective view in which a part of the magnetic steel sheet is broken.
  • FIG. 5 is a perspective view of the presser plate.
  • FIG. 6 is another configuration example in the AA cross-sectional view of FIG. (Example 2)
  • FIG. 7 shows still another configuration example in the AA sectional view of FIG. (Example 3)
  • FIG. 8 shows another configuration example in the AA cross-sectional view of FIG.
  • Example 4 shows another configuration example in the AA cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the rotor.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the rotor.
  • Conventional example 2 is a cross-sectional view
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a rotor structure of an electric motor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken on line AA of FIG.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a part of a thin plate-like magnetic steel plate in a broken state
  • FIG. 5 is a perspective view of a presser plate.
  • the rotor 1 includes a rotor core 2 in which a plurality of thin magnetic steel plates 3 are stacked, a pair of pressing plates 6 a and 6 b that sandwich both end faces of the rotor core 2, and a rotor shaft 5. It is configured.
  • the pair of presser plates 6a and 6b has a central hole 8 into which the rotor shaft 5 is inserted at the center.
  • a plurality of permanent magnets 4 are arranged in the circumferential direction of the rotor core 2 as shown in FIG.
  • the magnetic poles A to F are configured by a pair of permanent magnets 4 forming a V shape.
  • a 6-pole rotor core 2 is configured.
  • the magnetic steel plate 3 has a central hole 15 into which the rotor shaft 5 is inserted, a magnet storage hole 16 into which the permanent magnet 4 is inserted, and a connection for fixing the upper and lower magnetic steel plates 3 to each other.
  • a fitting portion 10 is formed. The connection fitting part 10 will be described later.
  • a pair of presser plates 6a and 6b are disposed on both end surfaces of the rotor core 2 which are laminated and fixed by laminating a plurality of magnetic steel plates 3.
  • the pair of presser plates 6a and 6b is pressed and fixed between a flange portion 5a provided on one end side of the rotor shaft 5 and a nut 7 screwed into a thread groove formed on the other end side of the rotor shaft 5. ing.
  • the pressing force for pressing the pair of pressing plates 6a and 6b can be easily managed by adjusting the tightening torque of the nut 7.
  • the laminated state of the magnetic steel plates 3 connected and fixed by the connection fitting portion 10 can be fixed so as not to be disassembled apart.
  • the pressing force is applied from both ends of the rotor core 2 via the pair of pressing plates 6a and 6b, the rotor core 2 can be uniformly pressed. Further, local stress or the like can be prevented from being generated on each magnetic steel plate 3 constituting the rotor core 2.
  • the coupling fitting portions 10 can be formed in advance for each magnetic steel plate 3, and when the rotor core 2 is configured, the coupling fitting portions 10 of the adjacent magnetic steel plates 3 are fitted together. It has become the composition which has been made. For this reason, it is possible to configure so that local residual stress or the like is not generated on each magnetic steel plate 3 during the forming of the coupling fitting portion 10 or the like.
  • the fixing method by screw screwing has been described for fixing the pair of presser plates 6a and 6b.
  • the present invention is not limited to the fixing method by screw screwing, and for example, a pair of presser plates.
  • An appropriate fixing method can be used, such as a method of press-fitting 6a and 6b to the rotor shaft 5 and fixing, or a method of fixing the pair of presser plates 6a and 6b to the rotor shaft 5.
  • the permanent magnets 4 are inserted into the magnet housing holes 16 of the laminated magnetic steel plates 3 and arranged in a periodic pattern along the circumferential surface of the rotor core 2.
  • six pairs of permanent magnets 4 and 4 constituting a V shape are arranged, and six sets of permanent magnets 4 and 4 constitute six poles A to F. ing.
  • one coupling fitting portion 10a is provided for each of the magnetic poles A to F at the outer peripheral side in the radial direction from the permanent magnet 4. Furthermore, one connection fitting portion 10b is provided for each part in the part on the inner peripheral side of the rotor core 2 relative to the permanent magnet 4 and in the part between adjacent V-shaped patterns. Is provided.
  • the coupling fitting portion 10a an example is shown in which the magnetic poles A to F are arranged at the center. However, a plurality of coupling fitting portions 10a are arranged in the magnetic poles A to F. It can also be arranged in a contrasting arrangement.
  • each of the connecting fitting portions 10 (10a, 10b) has an uneven cross section. That is, each magnetic steel plate 3 is formed with round projections having a thickness equal to or less than the thickness of the magnetic steel plate 3 by molding means. A joint 10 is configured. Then, the upper and lower magnetic steel plates 3 to be stacked can be lightly fitted to each other by fitting the convex portion 12 to the concave portion 11 of the adjacent magnetic steel plate 3. In addition, the laminated magnetic steel plates 3 can be positioned and connected and fixed.
  • the cross-sectional shape of the concave portion 11 and the convex portion 12 is not limited to the circular shape as described above, and the cross-sectional shape may be an elliptical shape or the like.
  • the cross-sectional shapes of the concave portion 11 and the convex portion 12 can be appropriately selected depending on the relationship with the iron loss in the rotor core 2, the portion where the coupling fitting portion 10 is formed, and the like.
  • connection fitting portion 10 in order to fix the laminated magnetic steel plates, a plurality of magnetic steel plates 3 are connected and fixed by the connection fitting portion 10 without using a crankpin as in the prior art. Then, the coupling fitting portion 10 performs mutual positioning and coupling fixation between the upper and lower magnetic steel plates 3.
  • the connection fitting portion 10 By the way, at the stage where the laminated magnetic steel sheets are sequentially connected and fixed by the connection fitting portion 10, even if all the magnetic steel sheets 3 are laminated, it is only the stage where the magnetic steel sheets 3 are temporarily fixed. . Therefore, by pressing between the both end faces of the temporarily fixed rotor core 2, the layers of the magnetic steel sheet 3 in the temporarily fixed state can be firmly and firmly connected and fixed. In this way, the integral rotor core 2 can be configured.
  • the rotor core 2 has the convexity of the magnetic steel plate 3 that is adjacent to and overlapped with the concave portion 11 provided in each magnetic steel plate 3. Only the part 12 is fitted. Therefore, if a strong impact is applied to the rotor core 2 such as dropping the rotor core 2, the connection by the coupling fitting portion 10 is released, and the laminated magnetic steel plates 3 are separated. .
  • both end surfaces of the rotor core 2 are sandwiched between a pair of presser plates 6a and 6b, and a flange portion 5a in which the pair of presser plates 6a and 6b are provided on the rotor shaft 5, and a thread groove formed on the rotor shaft 5. It is pressed and fixed between the nut 7 screwed into the nut. With this configuration, both end surfaces of the rotor core 2 can be uniformly pressed by the pair of pressing plates 6a and 6b, and the magnetic steel plate 3 can be prevented from falling apart.
  • the magnetic steel plates 3 constituting the rotor core 2 can be configured so that local stress or the like is not generated.
  • the cross-sectional area of the concave portion 11 and the convex portion 12 of the coupling fitting portion 10 is configured to be smaller than the size of the cross-sectional area of the crankpin that has been conventionally used to configure a rotor. Therefore, even if it is arranged near the permanent magnet 4, it is unlikely to cause a large iron loss that affects the motor efficiency.
  • the cross-sectional area that forms the concave portion 11 and the convex portion 12 in the coupling fitting portion 10 can be configured to be small, the rotor core 2 in the surface area of the rotor core 2 is larger than the portion where the permanent magnet 4 is disposed. It is easy to dispose the coupling fitting portion 10a at the site on the outer peripheral side of the. Thereby, the connection fitting portion 10a can be disposed between the permanent magnet 4 and the outer peripheral side of the rotor core 2.
  • the coupling fitting portion 10a can have a rigid structure that supports the centrifugal force received by the permanent magnet 4 when the electric motor rotates at high speed. That is, as shown in FIG. 4, the portion having the minimum dimension d between the outermost peripheral portion and the outer peripheral surface of the rotor core 2 in the hole contour of the magnet housing hole 16 of the permanent magnet 4 is the narrowest in the magnetic steel plate 3. A large stress acts on the narrowest part.
  • the part that is the narrowest part described above is a part that is easily damaged by the centrifugal force of the permanent magnet 4.
  • connection fitting portion 10a can be disposed between the permanent magnet 4 and the outer peripheral side of the rotor core 2, it is necessary to increase the rigidity in the narrowest portion described above. Can do. Further, since the connection fitting portion 10 can be arranged from the permanent magnet 4 to the outer peripheral side and the inner peripheral side of the rotor core 2, the number of the connection fitting portions 10 can be increased and laminated. The magnetic steel plates 3 adjacent to each other in the upper and lower sides adhere to each other on the entire surface, and the connection and fixing of the laminated magnetic steel plates 3 can be made stronger.
  • connection fitting portions 10 By increasing the number of the connection fitting portions 10 to be installed, the processing accuracy between the connection fitting portions 10 is required more severely. However, there is no practical problem if the processing step of the connection fitting portion 10 is an extrusion molding process different from the punching process of the magnet housing hole 16 and the center hole 15. It should be noted that the amount of extrusion when the recess 11 of the coupling fitting portion 10 is extruded is very delicate, that is, the thickness of the magnetic steel plate 3 or less.
  • FIG. 6 is a second embodiment according to the present invention, and shows a magnetic steel sheet having another arrangement as a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • a 6-pole rotor configuration is shown, but in FIG. 6, an example in which a 4-pole rotor is configured is shown. Therefore, the arrangement configuration of the magnet housing hole 24 and the arrangement position of the connection fitting 10 are different from those in the first embodiment.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, regarding the same members, the same reference numerals as those used in Example 1 are used, and the description thereof is omitted.
  • the arrangement of the permanent magnets 20 is changed in design based on the difference depending on the specifications required for the electric motor.
  • the permanent magnets constituting the magnetic poles A to D are each constituted by one permanent magnet 20 without using divided permanent magnets. Therefore, the present invention can be applied to the case where the number of poles on the rotor 1 side of the electric motor is reduced, and the number of permanent magnets 20 can be reduced, so that the rotor 1 can be made cheaper.
  • a coupling fitting portion 10a is disposed from each permanent magnet 20 to the outer peripheral side of the rotor core 2, and a coupling fitting portion 10b is disposed from each permanent magnet 20 to the inner circumferential side of the rotor core 2. can do.
  • the coupling fitting portion 10b disposed from the permanent magnets 20 to the inner peripheral side of the rotor core 2 one portion and two portions are shown. The same number of connection fitting portions 10b can be arranged on the inner peripheral side of each.
  • FIG. 7 shows a third embodiment according to the present invention, and shows a magnetic steel sheet having still another arrangement as a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • a 6-pole rotor configuration is shown using a pair of permanent magnets 4, but in FIG. 8, six permanent magnets 21 bent in a bow shape are used, A 6-pole rotor is configured. Therefore, the arrangement configuration of the magnet housing hole 25 and the arrangement position of the coupling fitting 10 are different from those in the first embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, regarding the same members, the same reference numerals as those used in Example 1 are used, and the description thereof is omitted.
  • the arrangement of the permanent magnets 21 is changed in design based on the difference depending on the specifications required for the electric motor.
  • the permanent magnet 21 is bent in a bow shape in accordance with the magnetic field direction during motor operation.
  • the shape of the magnet housing hole 25 is also configured as a hole shape warped in a bow shape.
  • the coupling fitting 10a arranged on the outer peripheral side of the rotor core 2 from the permanent magnet 21 is arranged at a substantially central portion of each of the magnetic poles A to F constituted by the permanent magnet 21 bent in a bow shape. It arrange
  • a connection fitting 10b disposed from the permanent magnet 21 to the inner peripheral side of the rotor core 2 is disposed at a portion between the adjacent permanent magnets 21.
  • the coupling and fixing of the magnetic steel plates 3 constituting the rotor core 2 can be firmly configured by the coupling fittings 10a and 10b, and the rigidity at the magnetic poles A to F can be increased. it can.
  • FIG. 8 is a fourth embodiment according to the present invention, and shows a magnetic steel sheet having another arrangement configuration as a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • a pair of permanent magnets 4 is used to show a 6-pole rotor configuration.
  • 6 linear permanent magnets 22 are used, A 6-pole rotor is configured. Therefore, the arrangement configuration of the magnet housing hole 26 and the arrangement position of the coupling fitting 10 are different from those in the first embodiment.
  • the gap 14 forms a gap boundary that prevents the magnetic flux from being short-circuited between the adjacent magnetic poles A to F.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, regarding the same members, the same reference numerals as those used in Example 1 are used, and the description thereof is omitted.
  • the arrangement of the permanent magnets 22 is changed in design based on the difference in specifications required for the electric motor.
  • both ends of the magnet housing hole 26 are extended toward the outer peripheral side, and the gap 14 is formed there.
  • the gap 14 forms a gap boundary that can insulate a magnetic field between adjacent patterns.
  • connection fitting 10 is such that the connection fitting 10a arranged on the outer peripheral side of the rotor core 2 from the permanent magnet 22 is arranged at a substantially central portion of each of the magnetic poles A to F constituted by the permanent magnet 22. It is arranged. Further, a connection fitting 10b arranged from the permanent magnet 22 to the inner peripheral side of the rotor core 2 is disposed at a portion between the adjacent permanent magnets 22.
  • the coupling and fixing of the magnetic steel plates 3 constituting the rotor core 2 can be firmly configured by the coupling fittings 10a and 10b, and the rigidity at the magnetic poles A to F can be increased. it can.
  • the configuration examples of the magnetic poles are shown.
  • the present invention is not limited to the above-described configuration examples of the magnetic poles, and the present invention is also applied to other configuration examples of the magnetic poles.
  • the invention can be suitably applied.
  • the present invention can apply the technical idea of the present invention to a device or the like to which the technical idea of the present invention can be applied.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

　電動モータを高効率で高速回転させることができ、しかも、クランクピンなどの残留応力の大きな剛性アップ構造を使用せずに、積層された薄板状の磁性鋼板を均一かつ精度良く積層することができ、頑強に固定することができる電動モータのロータ構造を提供する。 　各磁性鋼板3に、ロータシャフト5を挿入する中央孔15と、前記永久磁石4を挿入する磁石収納孔16と、積層して隣接する前記磁性鋼板3間で嵌め合わせることにより、隣接する前記磁性鋼板3間を連結固定する連結嵌合部10と、が形成され、前記連結嵌合部10が、前記磁性鋼板3の一方の面側に予め成型した凹部11と、前記凹部の成型時に他方の面側に突出した凸部12と、を備え、前記連結嵌合部10が、前記ロータ1の径方向において少なくとも前記磁石収納孔16と前記磁性鋼板3の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔16に挿入した前記永久磁石4によって構成される全ての磁極内の部位に形成され、前記各磁性鋼板3を積層した両端部に、前記ロータシャフト5を挿入する孔8が形成された押え板6a、6bがそれぞれ設けられ、前記両押え板間が、前記ロータシャフト5を介して固定されている。

Description

電動モータのロータ構造
　本発明は、永久磁石をロータの外周部近傍に配設した電動モータのロータ構造に関するものである。
　一般に永久磁石をロータの外周部に組み込んだ電動モータでは、永久磁石の断面形状を有する打抜きパターンによって、磁石収納孔を有する形状に加工された薄板状の磁性鋼板を、多数枚積層してロータコアを構成している。そして、ロータコア内の磁石収納孔に永久磁石を挿入している。
　その際、永久磁石をロータコアのより外周面側に配置しておくほど、モータ設計上の特性を向上させることができる。一方で、永久磁石をロータコアのより外周面側に配置すればするほど、高速回転時に永久磁石が受ける遠心力が大きくなるので、永久磁石を磁石収納孔内で支えておくためには、ロータコアに剛性構造を持たせておくことが必要となる。
　この相反する二つの背反事象に対して、従来の電動モータでは、積層された薄板形状の磁性鋼板同士をカシメやクランクピンを用いて連結し、積層した磁性鋼板同士を一体化させてロータコア全体の剛性を高めた構成としており、磁石回転子（特許文献１参照。）などが提案されている。
　特許文献１の磁石回転子では、積層した磁性鋼板同士を一体化する際に、カシメクランプだけでは一体化したロータコアの剛性が不足するとして、また逆に、クランクピンだけでは積層精度が不足することが懸念されるため、カシメクランプとクランクピンとを組み合わせた構成が提案されている。
　即ち、特許文献１の磁石回転子の端部側における横断面図を図９に示すと、鉄心としてのロータコアを構成する磁性鋼板40には磁石収納孔45が形成され、磁石収納孔45には、永久磁石41が挿入されている。永久磁石41の内側とロータシャフト42との間の部位には、カシメクランプ43とクランクピン44とが構成されている。
　また、カシメクランプとクランクピンとを組み合わせた構成としては、電動機の回転子（特許文献２参照。）なども提案されている。特許文献2に記載された回転子の横断面図を図１０に示すと、鉄心としてのロータコアを構成する回転子用鉄板50には、磁石収納孔55が形成されており、各磁石収納孔55は、略Ｌ字形状に形成されている。
　各磁石収納孔55には、一対の永久磁石51がそれぞれ挿入されている。一対の永久磁石51によって構成される各磁極56～59には、風孔60とカシメ部53とが構成されている。また、各磁極56～59の間である永久磁石51と永久磁石51との間には、リペット54（クランクピンに相当。）が配設されている。
　リペット54によって積層された複数枚の回転子用鉄板50の固定を行うとともに、カシメ部53（カシメクランプに相当。）にて、回転子用鉄板50同士を相互にカシメ固定している。
特開平９－４６９４６号公報 特開平１１－３４１７１９号公報
　特許文献１、２に記載されているように、ロータコアの剛性を高めるためにクランクピンを用いた場合には、クランクピンをカシメる際に、薄板形状の磁性鋼板のピン穴周囲に残留歪が残ってしまい、モータ運転時にロータコアに鉄損（交流磁束が鉄芯を通るときに、鉄芯内で起こる電力損失）が起きてしまう問題がある。
　この問題は、クランクピンを用いたロータコアの短所として知られている。特に、電動モータの回転が高速になればなるほど、鉄損が起きる傾向が顕著となる。このため、高速用途のモータ構造には、クランクピンを用いたロータコアは適さないことになる。
　また、特許文献１におけるカシメクランプ部は、略V字状の断面形状を有するものである。そして、特許文献１には、ロータコアの両端面を加圧してクランプする際に、略V字をなす方向に大きく変形してカシメることができる旨記載されている。しかし、特許文献２においては、カシメ部53との記載はあるが、カシメ部53がどのようにして構成されているのかに関しては、記載されていない。
　ところで、図９に示した、特許文献１においてカシメクランプ部を表示している表示内容と、図１０に示した、特許文献２の図面において記載されているカシメクランプ部の表示内容とが類似した表示内容であることからも判断することができるが、特許文献２におけるカシメ部53も、磁性鋼板を積層して構成したロータコアの両端面を、カシメ加工部材で押圧して形成されているものと考えることができる。
　因みに、従来から行われているカシメクランプとしては、磁性鋼板の相互の積層位置決めを主目的としたものとして、カシメクランプが施されている。このため、カシメクランプ相互の相対位置を極力小さく、例えば、上述したように略V字状の断面形状を有する形状に構成し、しかも、カシメクランプの個数を少なく抑えておくことが望ましかった。この結果、カシメクランプを永久磁石からロータコアの内周側に配置している例が多かった。
　確かに、ロータコアの両端面を、カシメ加工部材で押圧してカシメクランプ部を形成すると、ロータコアの両端面近傍に対しては、カシメクランプ部を確実に構成することができ、ロータコアの両端面近傍における磁性鋼板に対する位置決めを図ることができる。しかし、薄板状の磁性鋼板を数百枚積層して構成したロータコアの軸方向の中央部領域に配された鋼板では、カシメ加工部材の押圧力によって生じる応力が小さくなり、カシメクランプ部ができ難くなってしまう。
　ロータコアの軸方向の中央部領域に配された鋼板に対しても、カシメクランプ部ができるようにするため、カシメ加工部材の押圧力を増大させると、ロータコアの端面近傍における磁性鋼板では、カシメ加工部材の押圧力によって磁性鋼板が破断してしまう。
　そのため、カシメ加工部材の押圧力によって磁性鋼板が破断しない程度の押圧力でカシメ加工部材を作用させていると、ロータコアの中央部付近における磁性鋼板を固定しておく保持力は弱くなってしまうことになる。また、カシメ加工を高い押圧力で行ったときには、磁性鋼板が破断してしまったり、磁性鋼板に孔が形成されてしまったりする。
　本発明は、電動モータを高効率で高速回転させることができ、しかも、クランクピンなどの残留応力の大きな剛性アップ構造を使用せずに、薄板状の磁性鋼板を均一かつ精度良く積層することができ、頑強に固定することができる電動モータのロータ構造を提供することを目的としている。そして、本発明のロータ構造を有する電動モータを高速用途に用いた場合でも、鉄損の増加による効率低下を防止することができ、ロータ自身の発熱によって、永久磁石が減磁してしまうといった致命的な問題に発展することを防止できる。
　本発明の課題は請求の範囲１、２に記載された各発明により達成することができる。
　即ち、本発明は、複数の磁性鋼板を積層して構成したロータの外周部近傍に、複数の永久磁石を前記ロータの周方向に沿って配設した電動モータのロータ構造であって、
　前記各磁性鋼板に、ロータシャフトを挿入する中央孔と、前記永久磁石を挿入する磁石収納孔と、積層して隣接する前記磁性鋼板間で嵌め合わせることにより、隣接する前記磁性鋼板間を連結固定する連結嵌合部と、が形成され、前記連結嵌合部が、前記磁性鋼板の一方の面側に予め成型した凹部と、前記凹部の成型時に他方の面側に突出した凸部と、を備え、
　前記連結嵌合部が、前記ロータの径方向において少なくとも前記磁石収納孔と前記磁性鋼板の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔に挿入した前記永久磁石によって構成される全ての磁極内の部位に形成され、　前記各磁性鋼板を積層した両端部に、前記ロータシャフトを挿入する孔が形成された押え板がそれぞれ設けられ、前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介して固定されてなることを最も主要な特徴となしている。
　また、本発明の電動モータのロータ構造では、前記連結嵌合部が、前記永久磁石によって構成される磁極の中心となる部位に形成されてなることを主要な特徴となしている。
　更に、本発明の電動モータのロータ構造では、前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介したネジ螺合による締結で固定されてなることを主要な特徴となしている。
　本発明では、ロータコアを構成する薄板状の磁性鋼板には、クランクピンを挿入する孔が形成されていない。即ち、クランクピンを用いない代わりに、隣接する磁性鋼板間を連結固定する連結嵌合部が設けられている。連結嵌合部としては、磁性鋼板の一方の面側に予め成型した凹部と、前記凹部の成型時に他方の面側に突出した凸部と、を備えた構成になっている。そして、上下に隣接する磁性鋼板の連結嵌合部の凹部と凸部とを嵌合させていくことで、上下に隣接する磁性鋼板間を連結固定することができる。
　これによって、上下の磁性鋼板同士が、相互に位置決めされながら、相互に固定されていくことになる。全ての磁性鋼板が積層された後に、上下方向に加圧することで、積層して連結固定された複数枚の磁性鋼板をより強固に連結固定することができ、一体のロータコアが構成される。
　尚、複数枚の磁性鋼板を積層した後に、ロータコアを上下方向から加圧して連結固定した段階では、各磁性鋼板に設けられた連結嵌合部における凹部と、隣り合う磁性鋼板の連結嵌合部における凸部とが、嵌合しあっているだけの状態である。このため、ロータコアを落下させるなどの強い衝撃を加えてしまうと、連結嵌合部における凹部と凸部との嵌合状態が外れて、積層された磁性鋼板は、ばらばらの状態になってしまう。
　連結嵌合部における凹部と凸部とを嵌合させ、ロータコアを上下方向から加圧してロータコアを一体にした後に、磁石収納孔への永久磁石の挿入、ロータコアの両端面を一対の押え板での挟み込みと、ロータコアへのロータシャフトの挿入とを行う。そして、一対の押え板間に押圧力を付与した状態のまま、一対の押え板をロータシャフトに固定することで、電動モータのロータを構成することができる。
　本発明では、このようにクランクピンを用いずに、電動モータのロータを上述したように構成することができる。しかも、一対の押え板によって、ロータコアを均一に加圧しておくことができるので、隣り合う磁性鋼板の連結嵌合部の凹部と凸部とがばらばらに外れてしまうのを防止できる。しかも、ロータコアの中央部における磁性鋼板に対しても、上下に配した磁性鋼板によって、確実に固定しておくことができる。
　また、一対の押え板によって、ロータコアは均一に加圧されているので、ロータコアを構成する各磁性鋼板に局所的な応力等が発生してしまうのを防止できる。即ち、クランクピンを用いて複数枚の磁性鋼板を固定した場合には、磁性鋼板におけるクランクピンの挿入孔の周囲に、局部的な残留応力が発生してしまうことになる。
　一対の押え板間は、ロータシャフトを介したネジ螺合による締結で固定することも、一対の押え板をロータシャフトに圧入して固定することも、リテーナ等を介して一対の押え板をロータシャフトに固定することも、ロータシャフトに一対の押え板をそれぞれカシメることにより固定するなど、適宜の固定方法で固定することができる。そして、一対の押え板に作用させるロータコアの軸方向における押え付け力としては、例えば、ロータシャフトにネジ部を形成しておいた場合には、同ネジ部に螺合するナットの締め付けトルクを調整することで容易に管理することができる。
　尚、連結嵌合部の構成としては、クランクピンを用いた場合と比べて、横断面積を小さく構成しておくことができる。このため、永久磁石の近くに連結嵌合部を配置した構成としても、モータ効率に影響を与えるほど大きな鉄損の原因にはなりにくい。
　そして、連結嵌合部としての凹部と凸部としては、予め各磁性鋼板を成型して形成しておくことができるので、成型した凹部及び凸部の横断面積としては、小さな面積ですむ。このため、ロータコアの表面積中において永久磁石よりの外周面側にも配置することも容易になる。
　従って、高速回転時に永久磁石が受ける遠心力を支える部位である、永久磁石よりの外周面側の部位における剛性を、上下の磁性鋼板における連結嵌合部を嵌合させることによって高めておくことができる。しかも、ロータコアを構成している複数枚の磁性鋼板は、全て隣接する磁性鋼板と、連結嵌合部を介して連結固定されているので、ロータコアにおけるどの磁性鋼板であっても、所望の剛性をそれぞれ持たせておくことができる。
　ところで、永久磁石の収納孔における輪郭の最外周部位とロータコア外周面との間において最小寸法となる部位が、磁性鋼板の中で最狭小部位となっている。そして、最狭小部位には、遠心力の作用によって外方に移動しようとする永久磁石からの応力が、大きな応力となって現れやすい。そのため、最狭小部位は、永久磁石の遠心力によって破損しやすい部位となっている。
　上述したように本発明では、ロータの径方向において少なくとも前記磁石収納孔と前記磁性鋼板の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔に挿入した永久磁石によって構成される全ての磁極内における部位に、連結嵌合部を構成しておくことができる。このように、永久磁石とロータコア外周面で囲われる領域に、連結嵌合部を配置する構成としておくことができるので、磁性鋼板において剛性が弱くなる部位に対しての剛性を、連結嵌合部によって補強することができる。
　また、このような部位に連結嵌合部を構成しておくことで、永久磁石によって構成される全ての磁極内での磁力が、磁極によって変動してしまうのを防止することができ、電動モータを安定した状態で回転駆動させることができる。更に、連結嵌合部の設置個数を増やすことができるので、積層される上下隣り合う磁性鋼板同士が、全面で固着しあう効果も向上する。
　このように本発明では、連結嵌合部を設けることにより磁性鋼板が相互に保持し合い、剛性が高まる結果、永久磁石をよりロータコアの外周面側に配置することが可能となる。また、本発明では、永久磁石からロータコアの外周側における部位のみならず、永久磁石からロータコアの内周側における部位にも連結嵌合部を設けておくことができる。
　そして、永久磁石からロータコアの内周側に設けた連結嵌合部の機能としては、主として磁性鋼板同士の位置決めを行う機能として働かせ、永久磁石からロータコアの外周側に設けた連結嵌合部の機能としては、主として永久磁石の遠心力を支えるため、ロータコアの剛性を高める機能として働かせるというように、それぞれの部位に配した連結嵌合部の機能を分担させることができる。
　本発明の電動モータのロータ構造では、連結嵌合部を、永久磁石によって構成される磁極の中心となる部位に形成しておくことができる。このように構成しておくことにより、磁極を構成している永久磁石の遠心力によって、剛性が弱くなるロータコアの部位における剛性をより強固に補強することができる。しかも、剛性が弱くなるロータコアの部位における剛性を補強するのに、連結嵌合部の配設個数を少なく抑えることができる。
図１は、ロータの縦断面図である。（実施例１） 図２は、図１のA－A断面図である。（実施例１） 図３は、図２のB－B断面図である。（実施例１） 図４は、磁性鋼板の一部を破断して示した斜視図である。（実施例１） 図５は、押え板の斜視図である。（実施例１） 図６は、図１のA－A断面図における別の構成例である。（実施例２） 図７は、図１のA－A断面図における更に別の構成例である。（実施例３） 図８は、図１のA－A断面図における他の構成例である。（実施例４） 図９は、ロータの横断面図である。（従来例１） 図１０は、ロータの横断面図である。（従来例２）
符号の説明
２・・・ロータコア
３・・・磁性鋼板
４・・・永久磁石
５・・・ロータシャフト
６ａ、６ｂ・・・押え板
１０，１０ａ、１０ｂ・・・連結嵌合部
１１・・・凹部
１２・・・凸部
２０，２１，２２・・・永久磁石
４０・・・磁性鋼板
４１・・・永久磁石
４３・・・カシメクランプ
４４・・・クランクピン
５０・・・回転子鉄板
５１・・・永久磁石
５３・・・カシメ部
５４・・・リペット
５６～５９・・・磁極
Ａ～Ｆ・・・磁極
　本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本発明の電動モータのロータ構造としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。
　図１は、本発明の実施形態に係わる電動モータのロータ構造を示した縦断面図を示しており、図２には、図１のＡ－Ａ断面図を示している。図３には、図２のＢ－Ｂ断面図を示している。また、図４は、薄板状の磁性鋼板の一部を破断して示した斜視図であり、図５には、押え板の斜視図を示している。図１に示すように、ロータ1は、薄板状の磁性鋼板3を複数枚積層したロータコア2と、ロータコア2の両端面を挟持する一対の押え板6a、6bと、ロータシャフト5とを備えた構成になっている。一対の押え板6a、6bは、図５で示すように、中央にロータシャフト5を挿入する中央孔8が形成されている。
　ロータコア2内には、図２で示すように永久磁石4がロータコア2の周方向に複数配設されている。図２で示す構成例では、V字状を形成する一対の永久磁石４によって磁極A～Fが構成されている。図２では６極のロータコア2が構成されている。図４にも示すように、磁性鋼板3には、ロータシャフト5を挿入する中央孔15と、永久磁石4を挿入する磁石収納孔16と、積層した上下の磁性鋼板3間を連結固定する連結嵌合部10とが形成されている。連結嵌合部10に関しては、後述する。
　図１に戻って説明を続ける。複数枚の磁性鋼板3を積層して連結固定されたロータコア2の両端面には、一対の押え板6a、6bが配設されている。一対の押え板6a、6bは、ロータシャフト5の一端部側に設けたフランジ部5aと、ロータシャフト5の他端部側に形成したネジ溝に螺合したナット7との間で押圧固定されている。一対の押え板6a、6bを押圧する押圧力は、ナット7の締め付けトルクを調整することで容易に管理することができる。
　ナット7の締め付けトルクを調整することにより、連結嵌合部10によって連結固定された磁性鋼板3の積層状態が、バラバラに分解しないように固定しておくことができる。しかも、一対の押え板6a、6bを介して、ロータコア2の両端部から押圧力を加えている構成になっているので、ロータコア２を均一に加圧しておくことができる。また、ロータコア2を構成する各磁性鋼板3に対して、局所的な応力等が発生しないようにしておくことができる。
　即ち、特許文献１、２で示したように、クランクピンを用いて複数枚の磁性鋼板を固定した場合には、磁性鋼板におけるクランクピンの挿入孔の周囲に局部的な応力が発生してしまうことになる。しかし、本発明では、連結嵌合部10を予め各磁性鋼板3に対して成型しておくことができ、ロータコア2を構成するときに隣接する磁性鋼板3の連結嵌合部10同士を嵌合させている構成となっている。このため、連結嵌合部10を形成する成型時等において、各磁性鋼板3に対して局所的な残留応力等が生じていないように構成しておくことが可能となる。
　尚、一対の押え板6a、6bを固定するのに、ネジ螺合による固定方法を説明したが、本願発明は、ネジ螺合による固定方法に限定されるものではなく、例えば、一対の押え板6a、6bをロータシャフト5に圧入して固定する方法や、一対の押え板6a、6bをロータシャフト5に対してカシメる固定方法等のように適宜の固定方法を用いることができる。
　次に、図２、図３を用いて、連結嵌合部10の構成について説明を行う。図２に示すように、永久磁石4は、積層された磁性鋼板3の磁石収納孔16内に挿入されて、ロータコア2の円周面に沿って、周期的なパターンで配置されている。図２に示した例では、V字状を構成する一対の永久磁石4、4が、６組配列されており、6組の永久磁石4、4によって、6極の磁極A～Fが構成されている。
　永久磁石4よりも更に径方向における外周側の部位には、各磁極A～Fにつき、１個ずつ連結嵌合部10aが設けられている。更に、永久磁石４よりもロータコア2の内周側の部位にも、隣り合うV字状のパターンとパターンとの間の部位にも、それぞれの部位につき、１つずつの連結嵌合部10bが設けられている。連結嵌合部10aとしては、各磁極A～Fの中央部に配設した例を示しているが、各磁極A～F内に複数個の連結嵌合部10aを、各磁極A～F内で対照的な配列となるように配設しておくこともできる。
　図２のＢ－Ｂ断面図を示している図３や図４で示すように、個々の連結嵌合部10（10a，10b）は、凹凸断面を有している。即ち、一枚一枚の磁性鋼板3には、成型手段によって磁性鋼板3の厚み以下の丸い突起が形成されており、この丸い突起状に押し出された凹部11と凸部12とによって、連結嵌合部10が構成されている。そして、凸部12を、隣接する磁性鋼板3の凹部11に嵌合させていくことで、積層される上下の磁性鋼板3同士を軽く嵌合させることができる。しかも、積層された磁性鋼板3同士の位置決めと連結固定とを行うことができる。
　尚、凹部11と凸部12との断面形状は、上述したような円形に限定されるものではなく、断面形状が楕円形等の形状となるようにしておくこともできる。凹部11と凸部12との断面形状としては、ロータコア2における鉄損、連結嵌合部10を形成する部位等との関係で、適宜選択することができる。
　このように本発明では、積層した磁性鋼板を固定するために、従来のもののようにクランクピンを使用せず、連結嵌合部10によって、複数枚の磁性鋼板3を連結固定している。そして、上下の磁性鋼板3同士における相互の位置決め、及び連結固定を、連結嵌合部10によって行わせている。
　ところで、積層した磁性鋼板を、順次連結嵌合部10で連結固定している段階では、全ての磁性鋼板3を積層したといっても、磁性鋼板3間が仮止めされている段階でしかない。そこで、仮止めしたロータコア2の両端面間を加圧することで、仮止め状態となっている磁性鋼板3の各層間をしっかりと、しかも強固に連結固定することができる。このようにして、一体のロータコア2を構成することができる。
　しかし、磁性鋼板3の各層間がしっかりと、しかも強固に連結固定されたからといっても、ロータコア2としては、各磁性鋼板3に設けられた凹部11と隣り合って重なった磁性鋼板3の凸部12とが嵌合し合っているだけである。そのため、ロータコア2を落下させてしまうなど、ロータコア2に対して強い衝撃を加えてしまうと、連結嵌合部10による嵌合が外れて、積層された磁性鋼板3がばらばらの状態となってしまう。
　そこで本発明では、このロータコア2の両端面を、一対の押え板6a、6bによって挟み込み、一対の押え板6a、6bをロータシャフト5に設けたフランジ部5aと、ロータシャフト5に形成したネジ溝に螺合したナット7との間で押圧固定している。この構成によって、一対の押え板6a、6bでロータコア2の両端面を均一に加圧しておくことができ、磁性鋼板3がばらばらの状態になってしまうのを防止できる。しかも、ロータコア2を構成する各磁性鋼板3に対して、局所的な応力等の発生が生じないように構成しておくことができる。
　また、連結嵌合部10の凹部11と凸部12の横断面積としては、従来からロータを構成するのに用いられていた、クランクピンにおける横断面積の大きさに比べて、小さく構成しておくことができるので、永久磁石4の近くに配置したとしても、モータ効率に影響を与えるほど大きな鉄損の原因にはなりにくい。
　更に、連結嵌合部10における凹部11と凸部12とを形成する横断面積を、小さく構成しておくことができるので、ロータコア2の表面積中において、永久磁石4の配設部位よりもロータコア2の外周側における部位に、連結嵌合部10aを配置することが容易になる。これにより、連結嵌合部10aを永久磁石4とロータコア2の外周側との間に配設することができる。
　そして、電動モータの高速回転時に、永久磁石4が受ける遠心力を支える剛性構造を、連結嵌合部10aに持たせておくことができる。つまり、図４で示すように、永久磁石4の磁石収納孔16における孔の輪郭における最外周部位とロータコア2の外周面との間において最小寸法dとなる部位が、磁性鋼板3中において最も狭小部となっており、この最も狭小部となっている部位に、大きな応力が作用することになる。そして、上述した最も狭小部となっている部位が、永久磁石4の遠心力によって、破損しやすい部位となっている。
　しかし、上述したように、永久磁石4とロータコア2の外周側との間に連結嵌合部10aを配置することができるので、上述した最も狭小部となっている部位における剛性を高めておくことができる。更に、連結嵌合部10を永久磁石４からロータコア2の外周側と内周側との部位に配することができるので、連結嵌合部10の配設個数を増やすことができ、積層される上下隣り合う磁性鋼板3同士が、全面で固着し合うことになり、積層した磁性鋼板3同士の連結固定をより強固なものにすることができる。
　確かに、連結嵌合部10の設置個数を増やすことにより、連結嵌合部10相互間における加工精度が、更に厳しく要求されることになる。しかし、連結嵌合部10の加工工程を、磁石収納孔16や中央孔15の打ち抜き工程とは、別の押し出し成型工程としておくことにより実用上の問題はなくなる。
　尚、連結嵌合部10の凹部11を押し出し成型するときの押し出し量としては、磁性鋼板3の厚み以下という非常に繊細なものである。
　図６は、本願発明に係わる第２実施例であり、図１のＡ－Ａ断面図として別の配置構成を有した磁性鋼板を示している。実施例１における図２で示した磁性鋼板3では、6極のロータ構成を示していたが、図６では、4極のロータを構成した例を示している。そのため、磁石収納孔24の配置構成、連結嵌合10の配置位置が、実施例１の場合と異なっている。他の構成は、実施例１と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。
　実施例２における構成例は、電動モータに要求される諸元による違いに基づいて、設計上において永久磁石20の配置を変化させたものである。図６に示す構成例では、実施例１のように、各磁極A～Dを構成する永久磁石として、分割した永久磁石を用いずに、それぞれ一つの永久磁石20で構成している。このため、電動モータのロータ1側における極数を少なくする場合などに適用でき、永久磁石20の個数を少なくすることができるので、より安価なロータ1とすることができる。
　連結嵌合部10としては、各永久磁石20からロータコア2の外周側に連結嵌合部10aを配設するとともに、各永久磁石20からロータコア2の内周側に連結嵌合部10bを配設することができる。各永久磁石20からロータコア2の内周側に配設した連結嵌合部10bとしては、１個配設した部位と２個配設した部位とを示しているが、各永久磁石20からロータコア2の内周側には、それぞれ同じ個数の連結嵌合部10bを配設しておくこともできる。
　図７は、本願発明に係わる第３実施例であり、図１のＡ－Ａ断面図として更に別の配置構成を有した磁性鋼板を示している。実施例１における図２で示した磁性鋼板3では、一対の永久磁石4を用いて6極のロータ構成を示していたが、図８では、弓なりに反らせた永久磁石21を６個用いて、６極のロータを構成している。そのため、磁石収納孔25の配置構成、連結嵌合10の配置位置が、実施例１の場合と異なっている。他の構成は、実施例１と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。
　実施例３における構成例は、電動モータに要求される諸元による違いに基づいて、設計上において永久磁石21の配置を変化させたものである。図７に示す構成例では、モータ動作中の磁界方向に合わせて、永久磁石21を弓なりに反らせた構成になっている。そして、弓なりに反らせた永久磁石21を用いることに合わせて、磁石収納孔25の形状も弓なりに反った孔形状に構成してある。
　連結嵌合10の配置位置としては、永久磁石21からロータコア2の外周側に配した連結嵌合10aを、弓なりに反らせた永久磁石21によって構成される各磁極A～Fの略中央部位に配されるように配設している。また、永久磁石21からロータコア2の内周側に配した連結嵌合10bを、隣接する永久磁石21間の部位に配設している。
　この配置構成により、連結嵌合10a、10bによってロータコア2を構成する各磁性鋼板3の連結固定を強固に構成することができ、しかも、各磁極A～Fの部位における剛性を高めておくことができる。
　図８は、本願発明に係わる第４実施例であり、図１のＡ－Ａ断面図として他の配置構成を有した磁性鋼板を示している。実施例１における図２で示した磁性鋼板3では、一対の永久磁石4を用いて、6極のロータ構成を示していたが、図８では、直線状の永久磁石22を６個用いて、６極のロータを構成している。そのため、磁石収納孔26の配置構成、連結嵌合10の配置位置が、実施例1の場合と異なっている。また、空隙14によって、隣接する磁極A～F間で磁束が短絡するのを防止する空隙部界が、構成されている。他の構成は、実施例１と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。
　実施例４における構成例は、電動モータに要求される諸元による違いに基づいて、設計上において永久磁石22の配置を変化させたものである。図８に示す構成例では、磁石収納孔26の両端をそれぞれ外周側に向けて延長し、そこに空隙14を構成している。空隙１４によって、隣り合うパターン間の磁界を絶縁することができる空隙部界が構成されている。
　連結嵌合10の配置位置としては、永久磁石22からロータコア2の外周側に配した連結嵌合10aを、永久磁石22によって構成される各磁極A～Fの略中央部位に配されるように配設している。また、永久磁石22からロータコア2の内周側に配した連結嵌合10bを、隣接する永久磁石22間の部位に配設している。
　この配置構成により、連結嵌合10a、10bによってロータコア2を構成する各磁性鋼板3の連結固定を強固に構成することができ、しかも、各磁極A～Fの部位における剛性を高めておくことができる。
　尚、実施例１～実施例４において、磁極の構成例を示しているが、本発明は上述した磁極の構成例に限定して使用されるものではなく、他の磁極の構成例においても本発明を好適に適用することができるものである。
　本発明は、本発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本発明の技術思想を適用することができる。

Claims (3)

  1. 　複数の磁性鋼板を積層して構成したロータの外周部近傍に、複数の永久磁石を前記ロータの周方向に沿って配設した電動モータのロータ構造であって、
    　前記各磁性鋼板に、ロータシャフトを挿入する中央孔と、前記永久磁石を挿入する磁石収納孔と、積層して隣接する前記磁性鋼板間で嵌め合わせることにより、隣接する前記磁性鋼板間を連結固定する連結嵌合部と、が形成され、
    　前記連結嵌合部が、前記磁性鋼板の一方の面側に予め成型した凹部と、前記凹部の成型時に他方の面側に突出した凸部と、を備え、
    　前記連結嵌合部が、前記ロータの径方向において少なくとも前記磁石収納孔と前記磁性鋼板の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔に挿入した前記永久磁石によって構成される全ての磁極内の部位に形成され、
    　前記各磁性鋼板を積層した両端部に、前記ロータシャフトを挿入する孔が形成された押え板がそれぞれ設けられ、
    　前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介して固定されてなることを特徴とする電動モータのロータ構造。
  2. 　前記連結嵌合部が、前記永久磁石によって構成される磁極の中心となる部位に形成されてなることを特徴とする請求の範囲１記載の電動モータのロータ構造。
  3. 　前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介したネジ螺合による締結で固定されてなることを特徴とする請求の範囲１又は２記載の電動モータのロータ構造。
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