WO2023007707A1 - ロータ及びモータ - Google Patents

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WO2023007707A1
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magnet
rotor
rotation axis
rotor body
reference line
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PCT/JP2021/028379
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French (fr)
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義康 柴山
圭伍 今村
一輝 植田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the technology disclosed here relates to rotors and motors.
  • Patent Document 1 discloses a motor.
  • This motor has a rotor and a stator.
  • the rotor is of the embedded magnet type and includes a rotor core and a plurality of magnetic pole portions provided on the rotor core.
  • the magnetic pole portion has two magnets arranged in the radial direction of the rotor core.
  • the magnets provided in the rotor core may cause irreversible demagnetization due to the demagnetizing field such as the rotating magnetic field generated by the stator.
  • the magnet arranged radially inward about the rotation axis of the rotor core is the radially outward magnet. is more likely to cause irreversible demagnetization than
  • the technology disclosed here has been made in view of this point, and its purpose is to prevent irreversible demagnetization of the magnet from occurring and to efficiently generate motor torque.
  • the rotor disclosed herein includes a rotor body that rotates about a rotation axis, and a plurality of magnetic pole portions that are arranged in the rotor body in a circumferential direction around the rotation axis and form alternately different magnetic poles in the circumferential direction.
  • the magnetic pole portion includes a first magnet and a second magnet arranged inside the first magnet in a radial direction about the rotation axis, and the dimension in the magnetization direction of the second magnet is larger than the average dimension of the magnetization direction of the first magnet.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the motor.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the motor.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of the rotor.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a modified motor.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of another modified motor.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a motor of still another modification.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a motor of still another modification.
  • FIG. 8 is an enlarged sectional view of a motor of still another modification.
  • FIG. 9 is an enlarged sectional view of a motor of still another modification.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a motor of still another modification.
  • FIG. 1 shows a motor 100 according to an embodiment.
  • the motor 100 includes a rotor 1 that rotates around a predetermined rotation axis A, and a stator 6 that rotates the rotor 1 around the rotation axis A. Permanent magnets are embedded in the rotor 1 . That is, the motor 100 is an IPM (Interior Permanent Magnet) motor.
  • the motor 100 may further include a motor case 7 .
  • a motor case 7 accommodates the rotor 1 and the stator 6 .
  • the stator 6 is fixed with respect to the motor case 7 .
  • the rotor 1 is rotatably supported by the motor case 7 .
  • rotational axis direction A circumferential direction about the rotation axis A is called a “circumferential direction”.
  • a radial direction about the rotation axis A is called a “radial direction”.
  • a side facing the rotation axis A in the radial direction is referred to as a “radial inner side”.
  • the side opposite to the axis of rotation A is called the "radial outer side”.
  • the stator 6 has a stator core 61 and windings 62 .
  • Stator core 61 is a soft magnetic material.
  • the stator core 61 is formed, for example, from a plurality of laminated electromagnetic steel sheets.
  • the stator core 61 is formed in an annular shape. Specifically, stator core 61 is formed in a cylindrical shape. The stator core 61 is fixed to the motor case 7 . The stator core 61 is formed with a plurality of teeth 61a projecting inwardly of the stator core 61 . A plurality of teeth 61a are arranged in a line in the circumferential direction of stator core 61 at intervals. The winding 62 is wound around a plurality of teeth 61a. The stator 6 forms a rotating magnetic field that rotates the rotor 1 when current is supplied to the windings 62 .
  • the rotor 1 includes a rotor body 2 that rotates around a rotation axis A, and a plurality of magnetic pole portions 4 that are arranged in the rotor body 2 in the circumferential direction and form magnetic poles that are alternately different in the circumferential direction.
  • At least part of the rotor body 2 is made of a soft magnetic material.
  • the rotor body 2 has magnetic saliency and generates reluctance torque in the rotating magnetic field generated by the stator 6 .
  • the rotor body 2 includes a rotor core 20 and a shaft 5 .
  • the rotor core 20 is a soft magnetic material.
  • the rotor core 20 is formed, for example, from a plurality of electromagnetic steel sheets laminated together.
  • the rotor core 20 is formed in an annular shape surrounding the rotation axis A. As shown in FIG. Specifically, rotor core 20 is formed in a cylindrical shape concentric with stator core 61 .
  • the outer peripheral surface of the rotor core 20 forms the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2 .
  • the cross-sectional shape of rotor core 20 orthogonal to rotation axis A is the same over the entire length of rotor core 20 in the rotation axis direction.
  • An air gap 10 is formed between the outer peripheral surface of rotor core 20 and the inner peripheral surface of stator core 61 .
  • the shaft 5 is fitted inside the rotor core 20 .
  • Shaft 5 is fixed to rotor core 20 .
  • the axis of the shaft 5 coincides with the rotation axis A.
  • the shaft 5 is rotatably supported by the motor case 7 via bearings and the like.
  • the rotor core 20 rotates around the rotation axis A together with the shaft 5 .
  • the shaft 5 is a soft magnetic material.
  • a plurality of magnetic pole portions 4 are provided on the rotor core 20 .
  • a plurality of magnetic pole portions 4 generate magnet torque in a rotating magnetic field formed by stator 6 .
  • the rotor 1 includes six magnetic pole portions 4 as the plurality of magnetic pole portions 4 .
  • the plurality of magnetic pole portions 4 are arranged at regular intervals in the circumferential direction.
  • each magnetic pole piece 4 of the rotor 1 contains a plurality of magnets. Specifically, each magnetic pole portion 4 includes two magnets, a first magnet 41 and a second magnet 42 . The first magnet 41 and the second magnet 42 are arranged radially with an interval therebetween. The second magnet 42 is arranged radially inside the first magnet 41 . In this example, the first magnet 41 and the second magnet 42 are formed in layers. That is, the magnetic pole portion 4 has two magnet layers of the first magnet 41 and the second magnet 42 .
  • a bonded magnet is a permanent magnet made of a magnetic material that includes magnet powder and a binder that binds the magnet powder.
  • the magnetic powder is, for example, a powder of a neodymium magnet, a samarium-iron-nitrogen magnet, a samarium-cobalt magnet, a ferrite magnet, an alnico magnet, or a mixture of two or more of these powders.
  • the binder is, for example, thermosetting resin such as epoxy resin, thermoplastic resin such as polyamide resin, or rubber.
  • the rotor core 20 is formed with a first arrangement hole 21 in which the first magnets 41 are arranged and a second arrangement hole 22 in which the second magnets 42 are arranged.
  • Each of the first arrangement hole 21 and the second arrangement hole 22 is a hole penetrating the rotor core 20 in the rotation axis direction.
  • the shape of the cross section of the first arrangement hole 21 orthogonal to the rotation axis A is the same as the shape of the cross section of the first magnet 41 orthogonal to the rotation axis A.
  • the shape of the cross section of the second arrangement hole 22 perpendicular to the rotation axis A is the same as the shape of the cross section of the second magnet 42 perpendicular to the rotation axis A.
  • the first magnet 41 and the second magnet 42 are formed by insert molding, for example.
  • the first magnets 41 and the second magnets 42 are formed by injecting a magnet material that will become the bond magnets into a mold containing the rotor core 20 . That is, the first magnet 41 and the second magnet 42 are hardened magnet materials filled in the first placement hole 21 and the second placement hole 22 of the rotor core 20, respectively.
  • the first placement hole 21 is filled with the first magnet 41 .
  • the second placement hole 22 is filled with the second magnet 42 .
  • Each of the first magnet 41 and the second magnet 42 is formed in a plate shape extending along the rotation axis A.
  • a cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis A of the rotor 1 will be described below. “Cross-sectional shape” means a cross-sectional shape orthogonal to the rotation axis A unless otherwise specified.
  • the cross-sectional shape of the first magnet 41 orthogonal to the rotation axis A is the same over the entire length of the first magnet 41 in the rotation axis direction.
  • the cross-sectional shape of the second magnet 42 perpendicular to the rotation axis A is the same over the entire length of the second magnet 42 in the rotation axis direction.
  • each of the first magnet 41 and the second magnet 42 is linear. That is, the cross-sectional shape of the first magnet 41 has a shape extending along the predetermined first reference line R1.
  • the cross-sectional shape of the second magnet 42 has a shape extending along a predetermined second reference line R2.
  • the first magnet 41 has two ends 41a and 41b in the direction in which the first reference line R1 extends, and an intermediate portion 41c located between the two ends 41a and 41b.
  • first end 41a and second end 41b respectively.
  • the second magnet 42 has two ends 42a and 42b in the direction in which the second reference line R2 extends, and an intermediate portion 42c located between the two ends 42a and 42b.
  • first end 42a and second end 42b when distinguishing between the two ends 42a and 42b, they are referred to as "first end 42a” and “second end 42b", respectively.
  • the intermediate portion 41c does not refer to the entire remaining portion of the first magnet 41 excluding the two ends 41a and 41b, but at least a portion of the remaining portion excluding the two ends 41a and 41b. point to The intermediate portion 41c may or may not include the center of the first magnet 41 in the direction in which the first reference line R1 extends.
  • the intermediate portion 42c does not refer to all the remaining portions of the second magnet 42 except for the two ends 42a and 42b, but refers to at least a portion of the remaining portions excluding the two ends 42a and 42b. .
  • the intermediate portion 42c may or may not include the center of the second magnet 42 in the direction in which the second reference line R2 extends.
  • the direction parallel to the plane perpendicular to the rotation axis A and perpendicular to the first reference line R1 is also referred to as the thickness direction.
  • the direction parallel to the plane perpendicular to the rotation axis A and perpendicular to the second reference line R2 is also referred to as the thickness direction.
  • the first magnet 41 is curved or bent so as to be concave radially inward.
  • the intermediate portion 41c is positioned closer to the rotation axis A than the two end portions 41a and 41b. That is, the first magnet 41 is curved or bent so that the two ends 41a and 41b are closer to the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2 (that is, the outer peripheral surface of the rotor core 20) than the intermediate portion 41c.
  • the first magnet 41 is formed in a substantially U shape.
  • the first magnet 41 is formed in an arcuate shape that is concaved radially inward. More specifically, the cross-sectional shape of the first magnet 41 is a line-symmetrical shape about the axis of symmetry extending in the radial direction.
  • the second magnet 42 is curved or bent so as to be concave radially inward.
  • the intermediate portion 42c is recessed toward the rotation axis A from the two end portions 42a and 42b. That is, the second magnet 42 is curved or bent such that the two ends 42a and 42b are closer to the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2 than the intermediate portion 42c.
  • the second magnet 42 is formed in a substantially U shape.
  • the second magnet 42 is formed in an arcuate shape concaved radially inward. More specifically, the cross-sectional shape of the second magnet 42 is a line-symmetrical shape about the axis of symmetry extending in the radial direction.
  • the axis of symmetry that is the center of the line-symmetrical shape of the second magnet 42 coincides with the axis of symmetry that is the center of the line-symmetrical shape of the first magnet 41 .
  • the axis of symmetry of the first magnet 41 and the axis of symmetry of the second magnet 42 are set to the d-axis of the rotor 1, for example.
  • the first magnet 41 is magnetized in a direction parallel to a plane orthogonal to the rotation axis A and intersecting the first reference line R1 (more specifically, a direction orthogonal to the first reference line R1, that is, a thickness direction).
  • the second magnet 42 is magnetized in a direction parallel to a plane orthogonal to the rotation axis A and intersecting the second reference line R2 (more specifically, a direction orthogonal to the second reference line R2, that is, a thickness direction).
  • the first magnet 41 is continuous over the direction in which the first reference line R1 extends, that is, it is not divided.
  • the second magnet 42 is divided halfway in the direction in which the second reference line R2 extends.
  • the rotor core 20 has a dividing wall 23 that divides the second arrangement hole 22 .
  • the dividing wall 23 connects a portion of the rotor core 20 located radially inside the second arrangement hole 22 and a portion located radially outside the second arrangement hole 22 .
  • the dividing wall 23 is arranged at the center of the second arrangement hole 22 in the direction in which the second reference line R2 extends.
  • the dividing wall 23 extends in a direction that intersects the second reference line R2, more specifically, in a direction that intersects the second reference line R2 in a cross section perpendicular to the rotation axis A. As shown in FIG. In this example, the dividing wall 23 extends radially.
  • the second arrangement hole 22 is divided by a dividing wall 23 into two dividing holes 22a and 22b aligned in the direction in which the second reference line R2 extends.
  • the second magnet 42 is divided by the dividing wall 23 into two magnet pieces 43 and 44 aligned in the direction in which the second reference line R2 extends.
  • the two magnet pieces 43, 44 are arranged in the two split holes 22a, 22b, respectively.
  • the split holes 22a and 22b are filled with magnet pieces 43 and 44, respectively.
  • the dimension t1a in the magnetization direction of the portion of the first magnet 41 located radially outside of the dividing wall 23 is larger than the dimension t1b of Specifically, a protrusion 45 that protrudes radially outward is formed in a portion of the first magnet 41 located radially outward of the dividing wall 23 .
  • the dimension in the magnetization direction of the portion of the first magnet 41 where the projection 45 is formed is the dimension t1a.
  • the dimension t1b in the magnetization direction of the portion of the first magnet 41 other than the portion where the protrusion 45 is formed is constant over the direction in which the first reference line R1 extends.
  • the dimension t1a is also the maximum dimension of the first magnet 41 in the magnetization direction.
  • the dimension t1b is also the minimum dimension of the magnetization direction of the first magnet 41 . That is, the dimension t1a in the magnetization direction of the portion of the first magnet 41 where the protrusion 45 is formed is larger than the dimension t1b in the magnetization direction of the other portion of the first magnet 41 .
  • the dimension t2 in the magnetization direction of the second magnet 42 is constant over the direction in which the second reference line R2 extends.
  • the dimension t2 is also the minimum value, the maximum value, and the average value of the dimension in the magnetization direction of the second magnet 42 .
  • the average value of the dimension in the magnetization direction of the second magnet 42 is the average value of the dimension in the magnetization direction of the first magnet 41 (ie, the direction of the first reference line R1) average value over ).
  • the minimum value of the dimension in the magnetization direction of the second magnet 42 is larger than the minimum value of the dimension in the magnetization direction of the first magnet 41 (that is, dimension t1b).
  • the dimension in the magnetization direction of the second magnet 42 is greater than the minimum value of the dimension in the magnetization direction of the first magnet 41 over the entire length in the direction in which the second reference line R2 extends.
  • the two ends 41a, 41b of the first magnet 41 and the two ends 42a, 42b of the second magnet 42 are arranged close to the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2, i.e. arranged to face each other.
  • the two ends 41a, 41b of the first magnet 41 are positioned between the two ends 42a, 42b of the second magnet 42 in the circumferential direction.
  • a notch 24 is formed in a portion of the rotor core 20 located radially outward of the two ends 41 a and 41 b of the first magnet 41 .
  • a notch 25 is formed in a portion of the rotor core 20 located radially outward of the two ends 42 a and 42 b of the second magnet 42 .
  • the cutouts 24 and 25 are formed on the outer peripheral surface of the rotor core 20 and open radially outward of the rotor core 20 .
  • the cutouts 24 and 25 are formed over the entire length of the rotor core 20 in the rotation axis direction.
  • the cross-sectional shape of the cutouts 24 and 25 perpendicular to the rotation axis A is, for example, rectangular.
  • the two ends 41 a and 41 b of the first magnet 41 are positioned radially inwardly away from the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2 .
  • the two ends 42 a and 42 b of the second magnet 42 are positioned radially inwardly apart from the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2 .
  • the rotor core 20 has portions 33 and 34 located radially outside the two ends 41 a and 42 b of the first magnet 41 .
  • the rotor core 20 has portions 35 and 36 located radially outside the two ends 42 a and 42 b of the second magnet 42 .
  • the first end 41a of the first magnet 41 and the first end 42a of the second magnet 42 are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the second end 41b of the first magnet 41 and the second end 42b of the second magnet 42 are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • a portion 31 of the rotor core 20 between the first end portion 41 a and the first end portion 42 a protrudes radially outward from the portions 33 , 34 , 35 and 36 of the rotor core 20 .
  • a portion 32 of the rotor core 20 between the second end portion 41 b and the second end portion 42 b protrudes radially outward beyond the portions 33 , 34 , 35 and 36 of the rotor core 20 .
  • a portion of the rotor core 20 between the notch 24 and the notch 25 is a projecting portion projecting radially outward.
  • each magnetic pole portion 4 includes a plurality of magnets arranged in the radial direction, the magnetic flux generated by the stator 6 can easily pass through the rotor body 2 compared to the case where the magnetic pole portion 4 is formed by a single magnet. , reluctance torque is easily obtained.
  • the average value of the dimensions in the magnetization direction of the second magnets 42 (that is, the dimension t2) is larger than the average value of the dimensions in the magnetization direction of the first magnets 41.
  • the permeance coefficient of the second magnet 42 can be increased to make irreversible demagnetization of the second magnet 42 difficult to occur. That is, the magnetic permeability of a magnet is substantially the same as the magnetic permeability of air, and when the first magnet 41 is positioned in the magnetic circuit formed by the second magnet 42 as in this example, the first magnet 41 is regarded as an air gap. As a result, the permeance coefficient of the second magnet 42 tends to decrease.
  • the permeance coefficient of the second magnet 42 can be increased, and irreversible demagnetization of the second magnet 42 can be made difficult to occur.
  • the volume of the rotor body 2 can be increased. The generated reluctance torque can be improved.
  • the magnetic flux generated by the stator 6 passes through, and this flux can cause the ends of the magnet to demagnetize.
  • the rotor 1 of this example includes portions 33 and 34 of the rotor body 2 located radially outside the two ends 41a and 41b of the first magnet 41 and the two ends 42a of the second magnet 42. , 42b are formed with cutouts 24 and 25, and the distance L1 from the ends 41a and 41b of the first magnet 41 to the stator 6 and the end of the second magnet 42 The distance L2 from 42a, 42b to the stator 6 can be lengthened. Therefore, demagnetization by the stator 6 of each of the first magnets 41 and the second magnets 42 can be made difficult to occur.
  • the cutouts 24 and 25 increase the magnetic resistance in the outer regions of the two ends 41a and 41b of the first magnet 41 and the two ends 41a and 41b of the second magnet 42, respectively. Therefore, it becomes difficult for the magnetic flux generated by the stator 6 to pass through the outer regions of the ends 41a, 41b, 42a, and 42b of the first magnet 41 and the second magnet 42, respectively. demagnetization of each of the can be made difficult to occur. Also, if the rotor body 2 does not exist in the outer regions of the ends 41a, 41b, 42a, and 42b of the first magnet 41 and the second magnet 42, the rotor core 20 and the inner peripheral surface of the stator core 61 will be separated from each other.
  • the portions 33 and 34 are located radially outside the two ends 41a and 41b of the first magnet 41 in the rotor body 2, and the two ends of the second magnet 42 Portions 35, 36 are positioned radially outwardly of 42a, 42b.
  • the air gap 10 formed between the rotor core 20 and the inner peripheral surface of the stator core 61 can be made small, and the magnetic flux generated by the stator 6 can easily flow to the rotor 1, so that the torque of the motor 100 can be efficiently transferred. can be generated.
  • the first arrangement hole 21 and the second arrangement hole 22 are made larger than the first magnet 41 and the second magnet 42, respectively. and a part of the first arrangement hole 21 and the second arrangement hole 22 may be the gaps adjacent to the ends 41 a and 41 b of the first magnet 41 and the gaps adjacent to the ends of the second magnet 42 .
  • the first magnet 41 and the second magnet 42 are bond magnets formed by filling the first placement hole 21 and the second placement hole 22 with a magnetic material
  • the first placement hole 21 and the second placement hole Since the bond magnet is formed in the whole of 22, it is difficult to form the air gap. Therefore, when the first magnet 41 and the second magnet 42 are bond magnets, it is preferable to form the notches 24 and 25 in the rotor body 2 .
  • portions 31 and 32 between the two ends 41a and 41b of the first magnet 41 and the two ends 42a and 42b of the second magnet 42 are the two ends of the first magnet 41 in the rotor body 2. It protrudes radially outward beyond the radially outer portions 33, 34 of the portions 41a, 41b and the radially outer portions 35, 36 of the two ends 42a, 42b of the second magnet 42 in the rotor body 2. . Therefore, the air gap 10 between the portions 31, 32 and the stator core 61 can be reduced, and the torque of the motor 100 can be generated more efficiently.
  • the rotor body 2 is formed with a first arrangement hole 21 in which the first magnets 41 are arranged and a second arrangement hole 22 in which the second magnets 42 are arranged.
  • 2 includes a dividing wall 23 that connects a portion located radially inside the second placement hole 22 and a portion located radially outside the second placement hole 22 to divide the second placement hole 22 . . Therefore, the magnetic flux generated by the stator 6 can easily pass through the dividing wall 23 and can hardly pass through the second magnets 42 arranged in the second arrangement holes 22 . Therefore, the diamagnetic field demagnetization of the second magnet 42 is less likely to occur.
  • the first placement hole 21 is one undivided hole. Therefore, the volume of the first magnet 41 arranged in the first arrangement hole 21 can be increased, and the magnet torque can be improved.
  • the magnetic flux generated by the stator 6 can easily pass through the portion of the first magnet 41 located radially outside the dividing wall 23, and the diamagnetic field demagnetization of the first magnet 41 is reduced. may occur.
  • the dimension t1a in the magnetization direction of the portion of the first magnet 41 located radially outside of the dividing wall 23 (that is, the portion where the protrusion 45 is formed) is different from the magnetization direction of the other portions of the first magnet 41. is greater than the dimension t1b of Therefore, the permeance coefficient of the portion of the first magnet 41 located radially outside of the dividing wall 23 can be increased, and the diamagnetic field demagnetization of the first magnet 41 is less likely to occur.
  • each of the first magnet 41 and the second magnet 42 is a bond magnet.
  • a bonded magnet can be molded like a resin, and has a higher degree of freedom in shape than a sintered magnet. Therefore, it is easy to form each of the first magnet 41 and the second magnet 42 into a desired shape.
  • the rotor 1 includes a rotor body 2 that rotates about the rotation axis A, and a plurality of magnetic poles that are arranged in the rotor body 2 in the circumferential direction about the rotation axis A and form different magnetic poles alternately in the circumferential direction.
  • the magnetic pole portion 4 includes a first magnet 41 and a second magnet 42 arranged inside the first magnet 41 in a radial direction about the rotation axis A. is larger than the average value of the magnetization direction dimensions of the first magnet 41 (for example, the dimension t2).
  • the motor 100 also includes a rotor 1 and a stator 6 that drives the rotor 1 .
  • the first magnet 41 has a shape extending along a predetermined first reference line R1 in a cross section orthogonal to the rotation axis A, and has two ends 41a and 41b and two ends 41a and 41b in the direction of the first reference line R1.
  • 41a and 41b, and the second magnet 42 has a shape extending along a predetermined second reference line R2 in a cross section orthogonal to the rotation axis A.
  • the first magnet 41 has two ends 42a, 42b in the direction of and an intermediate portion 42c located between the two ends 42a, 42b, the first magnet 41 having the two ends 41a, 41b closer to the intermediate portion 41c
  • the second magnet 42 has two ends 42a and 42b closer to the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2 than the intermediate portion 42c. Curved or bent to get closer.
  • the first magnets 41 and the second magnets 42 perpendicular to the rotation axis A is linear
  • the first magnets 41 and the The volume ratio of the second magnet 42 can be increased, and magnet torque can be improved.
  • the first magnet 41 is magnetized in a direction parallel to the plane perpendicular to the rotation axis A and intersecting the first reference line R1
  • the second magnet 42 is parallel to the plane perpendicular to the rotation axis A and is magnetized in the direction perpendicular to the first reference line R1. 2 It is magnetized in a direction crossing the reference line R2.
  • the Irreversible demagnetization of the two magnets 42 is unlikely to occur, and the torque of the motor 100 can be efficiently generated.
  • portions 33 and 34 of the rotor body 2 positioned radially outward of the ends 41a and 41b of the first magnet 41 and portions 35 and 36 positioned radially outward of the ends 42a and 42b of the second magnet 42 Notches 24, 25 or holes 26, 27 are formed in at least one of them.
  • the rotor 1 includes a rotor body 2 that rotates about the rotation axis A, and a plurality of magnets that are arranged in the rotor body 2 in the circumferential direction around the rotation axis A and form alternately different magnetic poles in the circumferential direction.
  • 41, 42 that is, permanent magnets
  • the rotor body 2 is positioned radially outside of the ends 41a, 41b, 42a, 42b of the rotor body 2 in a cross section orthogonal to the rotation axis A of the magnets 41, 42 to At 36, notches 24, 25 or holes 26, 27 are formed.
  • portions 33 and 34 of the rotor body 2 located radially outside the ends 41a and 41b of the first magnet 41 or portions 35 and 36 located radially outside the ends 42a and 42b of the second magnet 42 reduces the air gap 10 formed between the outer peripheral surface 28 of the rotor body 2 and the inner peripheral surface of the stator core 61 . Therefore, the amount of leakage magnetic flux of the stator 6 can be reduced, and the torque of the motor 100 can be efficiently generated.
  • portions 33 and 34 of the rotor body 2 positioned radially outward of the ends 41a and 41b of the first magnet 41 and portions 35 and 36 positioned radially outward of the ends 42a and 42b of the second magnet 42 are formed with notches 24, 25 or holes 26, 27.
  • the diamagnetic field demagnetization of the first magnet 41 and the second magnet 42 can be made difficult to occur.
  • a portion 31 (or 32) between one end 41a (or 41b) of the first magnet 41 and one end 42a (or 42b) of the second magnet 42 in the rotor body 2 is the rotor body. 2, the radially outer portion 33 (or 34) of one end 41a (or 41b) of the first magnet 41 and the radially outer portion 35 of one end 42a (or 42b) of the second magnet 42 (or 36) to the outside of the rotor body 2.
  • the portion 31 (or 32) between the end 41a (or 41b) of the first magnet 41 and the end 42a (or 42b) of the second magnet 42 in the rotor body 2 and the stator core 61 The air gap 10 between can be made small, and the torque of the motor 100 can be generated more efficiently.
  • the rotor body 2 is formed with a first arrangement hole 21 in which the first magnets 41 are arranged and a second arrangement hole 22 in which the second magnets 42 are arranged. It has a dividing wall 23 that connects a portion located radially inside the placement hole 22 and a portion located radially outside the second placement hole 22 to divide the second placement hole 22 . is one undivided hole.
  • the rotor 1 includes a rotor body 2 that rotates about a rotation axis A, and a plurality of magnetic poles that are arranged in the rotor body 2 in the circumferential direction around the rotation axis A and form different magnetic poles alternately in the circumferential direction.
  • the magnetic pole portion 4 includes a first magnet 41 and a second magnet 42 arranged radially inward of the first magnet 41 in the rotor body 2 .
  • a first arrangement hole 21 in which the magnet 41 is arranged and a second arrangement hole 22 in which the second magnet 42 is arranged are formed.
  • It has a dividing wall 23 that divides the second arrangement hole 22 by connecting a portion positioned on the inner side of the second arrangement hole 22 and a portion positioned on the outer side of the second arrangement hole 22 in the radial direction, and the first arrangement hole 21 is divided. There is one hole that does not exist.
  • the magnetic flux generated by the stator 6 can easily pass through the dividing wall 23 and can hardly pass through the second magnets 42 arranged in the second placement holes 22 . Therefore, the diamagnetic field demagnetization of the second magnet 42 can be made difficult to occur.
  • the first arrangement hole 21 is a single hole that is not divided, the volume of the first magnet 41 arranged in the first arrangement hole 21 can be increased, and the magnet torque can be improved.
  • the dimension in the magnetization direction of the portion of the first magnet 41 located radially outside of the dividing wall 23 is equal to the dimension in the magnetization direction of the other portion of the first magnet 41 (for example, dimension t1b).
  • each of the first magnet 41 and the second magnet 42 is a bond magnet.
  • each of the first magnet 41 and the second magnet 42 can be easily formed into a desired shape.
  • the rotor body 2 may be formed only by the rotor core 20 without the shaft 5.
  • the rotor body 2 may be formed only by the shaft 5 without the rotor core 20 .
  • the shaft 5 does not have to be a soft magnetic material.
  • Shaft 5 may be formed integrally with rotor core 20 .
  • holes 26 and 27 may be formed in the rotor body 2 instead of the cutouts 24 and 25 .
  • the notches 24, 25 or the holes 26, 27 are positioned outside the ends 41a, 41b of the first magnet 41 and the ends 42a, 42b of the second magnet 42 of the rotor core 20. It suffices if it is formed in at least one of the portions 35 and 36 .
  • the cross-sectional shape of each of the cutouts 24, 25 and the holes 26, 27 is not limited, and may be, for example, triangular or semicircular.
  • the number of magnetic pole portions 4 that the rotor 1 has is not limited.
  • the number of magnets that magnetic pole portion 4 has is not limited, and magnetic pole portion 4 may include three or more magnets, or may include only one magnet.
  • Each of the first magnet 41 and the second magnet 42 may be an anisotropic bonded magnet or an isotropic bonded magnet. Also, each of the first magnet 41 and the second magnet 42 may be a sintered magnet formed by sintering magnetic powder.
  • the cross-sectional shape of each of the first magnet 41 and the second magnet 42 is not limited to an arc.
  • the cross-sectional shape of each of the first magnet 41 and the second magnet 42 may be, for example, substantially V-shaped or substantially W-shaped.
  • the protrusion 45 of the first magnet 41 may protrude radially inward. Further, a pair of projections projecting radially outward and radially inward may be formed in a portion of the first magnet 41 positioned radially outward of the dividing wall 23 . In this case as well, the dimension in the magnetization direction of the portion of the first magnet 41 located radially outside the dividing wall 23 can be increased. The dimension in the magnetization direction of the first magnet 41 may be constant over the entire length in the direction in which the first magnet 41 extends in the cross section orthogonal to the rotation axis A.
  • the second magnet 42 may be divided at a plurality of locations in the extending direction of the second reference line R2, and the second magnet 42 may have three or more magnet pieces.
  • the dimension t2 in the magnetization direction of the second magnet 42 may not be constant. Also, the dimension t2 in the magnetization direction of the second magnet 42 may be larger than the maximum value of the dimension in the magnetization direction of the first magnet 41 .
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the motor 100 of still another modification.
  • Motor 100 shown in FIG. 5 differs from motor 100 shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the motor 100 of still another modification.
  • a motor 100 shown in FIG. 6 differs from the rotor 1 shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the motor 100 of still another modification.
  • the motor 100 shown in FIG. 7 differs from the motor 100 shown in FIG. 2 in that the rotor 1 does not have the notch 24 .
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of the motor 100 of still another modification.
  • Motor 100 shown in FIG. 8 differs from motor 100 shown in FIG.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the motor 100 of still another modification.
  • the magnetic pole portion 4 includes a third magnet 46 in addition to the first magnet 41 and the second magnet 42 .
  • the third magnets 46 are arranged radially inside the second magnets 42 in the rotor core 20 .
  • the average value of the dimension in the magnetization direction of the third magnet 46 is larger than the average value of the dimension in the magnetization direction of the second magnet 42 .
  • the average value of the dimensions in the magnetization direction of the third magnet 46 may be the same as the average value of the dimensions in the magnetization direction of the second magnets 42 , or the average value of the dimensions in the magnetization direction of the second magnets 42 may be smaller.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of a motor 100 of still another modification.
  • the magnetic pole portion 4 includes only one layer of magnets 40
  • the rotor core 20 has cutouts 24 formed in portions positioned outside the two ends of the magnets 40 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

磁石の不可逆減磁が生じ難く、かつ、モータのトルクを効率良く発生させる。ロータ1は、回転軸を有するロータ本体2と、ロータ本体2においてロータ本体2の周方向に配列され、前記周方向において交互に異なる磁極を形成する複数の磁極部4とを備える。磁極部4は、第1磁石41と、ロータ本体2において第1磁石41の内側に配置された第2磁石42とを含む。第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値は、第1磁石41の磁化方向の寸法の平均値よりも大きい。

Description

ロータ及びモータ
 ここに開示された技術は、ロータ及びモータに関する。
 特許文献1には、モータが開示されている。このモータは、ロータと、ステータとを備えている。ロータは埋込磁石型であり、ロータコアと、ロータコアに設けられた複数の磁極部とを備えている。磁極部は、ロータコアの径方向に並ぶ2つ磁石を有している。
特開2019-41530号公報
 ところで、ロータコアに設けられた磁石は、ステータにより形成される回転磁界等の反磁界に起因して不可逆減磁を起こす可能性がある。ここで、特許文献1に開示されたロータにあっては、磁極部を形成する2つの磁石のうちロータコアの回転軸を中心とする径方向内側に配置された磁石の方が径方向外側の磁石よりも不可逆減磁を起こす可能性が高い。
 ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁石の不可逆減磁が生じ難く、かつ、モータのトルクを効率良く発生させることにある。
 ここに開示されたロータは、回転軸回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体において前記回転軸を中心とする周方向に配列され、前記周方向において交互に異なる磁極を形成する複数の磁極部とを備え、前記磁極部は、第1磁石と、前記回転軸を中心とする径方向において前記第1磁石の内側に配置された第2磁石とを含み、前記第2磁石の磁化方向の寸法の平均値は、前記第1磁石の磁化方向の寸法の平均値よりも大きい。
図1は、モータの断面図である。 図2は、モータの拡大断面図である。 図3は、ロータの拡大断面図である。 図4は、変形例のモータの拡大断面図である。 図5は、他の変形例のモータの拡大断面図である。 図6は、更に他の変形例のモータの拡大断面図である。 図7は、更に他の変形例のモータの拡大断面図である。 図8は、更に他の変形例のモータの拡大断面図である。 図9は、更に他の変形例のモータの拡大断面図である。 図10は、更に他の変形例のモータの拡大断面図である。
 以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に実施形態に係るモータ100を示す。
 モータ100は、所定の回転軸A回りに回転するロータ1と、ロータ1を回転軸A回りに回転させるステータ6とを備えている。ロータ1には、永久磁石が埋め込まれている。すなわち、モータ100は、IPM(Interior Permanent Magnet)モータである。モータ100は、モータケース7を更に備えてもよい。モータケース7は、ロータ1及びステータ6を収容している。ステータ6は、モータケース7に対して固定されている。ロータ1はモータケース7に回転可能に支持されている。
 以下、回転軸Aが延びる方向を「回転軸方向」と称する。回転軸Aを中心とする周方向を「周方向」と称する。回転軸Aを中心とする径方向を「径方向」と称する。径方向において回転軸Aに向かう側を「径方向内側」と称する。回転軸Aとは反対側を「径方向外側」と称する。
 ステータ6は、ステータコア61と、巻線62とを備えている。ステータコア61は、軟磁性体である。ステータコア61は、例えば、積層された複数枚の電磁鋼板から形成される。
 ステータコア61は環状に形成されている。具体的には、ステータコア61は、円筒状に形成されている。ステータコア61は、モータケース7に固定されている。ステータコア61には、ステータコア61の内側に向かって突出した複数のティース61aが形成されている。複数のティース61aは、ステータコア61の周方向に間隔をあけて並んでいる。巻線62は、複数のティース61aに巻かれている。ステータ6は、巻線62に電流が供給されることにより、ロータ1を回転させる回転磁界を形成する。
 ロータ1は、回転軸A回りに回転するロータ本体2と、ロータ本体2において、周方向に配列され、周方向において交互に異なる磁極を形成する複数の磁極部4とを備えている。
 ロータ本体2の少なくとも一部は、軟磁性体から形成されている。ロータ本体2は、磁気的突極性を有しており、ステータ6が形成した回転磁界中においてリラクタンストルクを発生させる。ロータ本体2は、ロータコア20及びシャフト5を含んでいる。
 ロータコア20は、軟磁性体である。ロータコア20は、例えば、互いに積層された複数枚の電磁鋼板から形成される。ロータコア20は、回転軸Aを囲む環状に形成されている。具体的には、ロータコア20は、ステータコア61と同心の円筒状に形成されている。ロータコア20の外周面は、ロータ本体2の外周面28を形成する。ロータコア20の回転軸Aと直交する断面の形状は、ロータコア20の回転軸方向の全長にわたって同じである。ロータコア20の外周面とステータコア61の内周面との間には、エアギャップ10が形成されている。
 シャフト5は、ロータコア20の内側に嵌め込まれている。シャフト5は、ロータコア20に対して固定されている。シャフト5の軸心は、回転軸Aと一致している。シャフト5は、軸受け等を介してモータケース7に回転可能に支持されている。ロータコア20は、シャフト5と共に回転軸A回りに回転する。シャフト5は、軟磁性体である。
 複数の磁極部4は、ロータコア20に設けられている。複数の磁極部4は、ステータ6によって形成された回転磁界中においてマグネットトルクを発生させる。ロータ1は、複数の磁極部4として、6つの磁極部4を備えている。複数の磁極部4は、周方向に等間隔で配置されている。
 図2は、モータ100の拡大断面図である。図3は、ロータ1の拡大断面図である。ロータ1の各磁極部4は、複数の磁石を含んでいる。具体的には、各磁極部4は、第1磁石41と、第2磁石42との2つの磁石を備えている。第1磁石41及び第2磁石42は、径方向に間隔をあけて並んでいる。第2磁石42は、第1磁石41の径方向内側に配置されている。この例では、第1磁石41と第2磁石42とは、層状に形成されている。つまり、磁極部4は、第1磁石41と第2磁石42との2層の磁石層を有する。
 第1磁石41及び第2磁石42の各々は、ボンド磁石である。ボンド磁石は、磁石粉末と磁石粉末を結合するバインダとを含んだ磁石材料によって形成された永久磁石である。磁石粉末は、例えば、ネオジム磁石、サマリウム鉄窒素系磁石、サマリウムコバルト系磁石、フェライト磁石若しくはアルニコ磁石等の粉末、又はこれら粉末のうち2種以上の粉末の混合物である。バインダは、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂又はゴムである。
 ロータコア20には、第1磁石41が配置される第1配置孔21と、第2磁石42が配置される第2配置孔22とが形成されている。第1配置孔21及び第2配置孔22の各々は、ロータコア20を回転軸方向に貫通した孔である。第1配置孔21の回転軸Aと直交する断面の形状は、第1磁石41の回転軸Aと直交する断面の形状と同じである。第2配置孔22の回転軸Aと直交する断面の形状は、第2磁石42の回転軸Aと直交する断面の形状と同じである。
 第1磁石41及び第2磁石42は、例えば、インサート成形によって形成される。この場合、第1磁石41及び第2磁石42は、ロータコア20が収容された成形型内にボンド磁石となる磁石材料を射出することで形成される。すなわち、第1磁石41及び第2磁石42は、それぞれ、ロータコア20の第1配置孔21及び第2配置孔22に充填された磁石材料の硬化物である。第1配置孔21は、第1磁石41によって満たされている。第2配置孔22は、第2磁石42によって満たされている。
 第1磁石41及び第2磁石42の各々は、回転軸Aに沿って延びた板状に形成されている。以下、ロータ1の回転軸Aに直交する断面形状について説明する。特に断りがない限り、「断面形状」とは、回転軸Aに直交する断面形状を意味する。第1磁石41の回転軸Aと直交する断面の形状は、第1磁石41の回転軸方向の全長にわたって同じである。第2磁石42の回転軸Aと直交する断面の形状は、第2磁石42の回転軸方向の全長にわたって同じである。
 第1磁石41及び第2磁石42のそれぞれの断面形状は、線状である。すなわち、第1磁石41の断面形状は、所定の第1基準線R1に沿って延びる形状をしている。第2磁石42の断面形状は、所定の第2基準線R2に沿って延びる形状をしている。
 第1磁石41は、第1基準線R1が延びる方向における2つの端部41a,41bと、2つの端部41a,41bの間に位置する中間部41cとを有している。以下、2つの端部41a,41bを区別する場合には、それぞれを「第1端部41a」、「第2端部41b」と称する。第2磁石42は、第2基準線R2が延びる方向における2つの端部42a,42bと、2つの端部42a,42bの間に位置する中間部42cとを有している。以下、2つの端部42a,42bを区別する場合には、それぞれを「第1端部42a」、「第2端部42b」と称する。
 尚、中間部41cは、第1磁石41における2つの端部41a,41bを除く残りの全ての部分を指すものではなく、2つの端部41a,41bを除く残りの部分のうちの少なくとも一部を指す。中間部41cは、第1磁石41のうち第1基準線R1が延びる方向における中央を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。中間部42cは、第2磁石42における2つの端部42a,42bを除く残りの全ての部分を指すものではなく、2つの端部42a,42bを除く残りの部分のうちの少なくとも一部を指す。中間部42cは、第2磁石42のうち第2基準線R2が延びる方向における中央を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
 また、第1磁石41において、回転軸Aに直交する平面に平行で且つ第1基準線R1に直交する方向を厚み方向とも称する。第2磁石42において、回転軸Aに直交する平面に平行で且つ第2基準線R2に直交する方向を厚み方向とも称する。
 第1磁石41は、径方向内側に向かって凹むように湾曲又は屈曲している。中間部41cは、2つの端部41a,41bよりも回転軸Aの方へ位置している。すなわち、第1磁石41は、2つの端部41a,41bの方が中間部41cよりもロータ本体2の外周面28(すなわち、ロータコア20の外周面)に接近するように湾曲又は屈曲している。例えば、第1磁石41は、略U字状に形成されている。この例では、第1磁石41は、径方向内側へ向かって凹むように湾曲した弧状に形成されている。より具体的には、第1磁石41の断面形状は、径方向に延びる対称軸を中心とした線対称形状である。
 同様に、第2磁石42は、径方向内側に向かって凹むように湾曲又は屈曲している。中間部42cは、2つの端部42a,42bよりも回転軸Aの方へ凹んでいる。すなわち、第2磁石42は、2つの端部42a,42bの方が中間部42cよりロータ本体2の外周面28に接近するように湾曲又は屈曲している。例えば、第2磁石42は、略U字状に形成されている。この例では、第2磁石42は、径方向内側へ向かって凹むように湾曲した弧状に形成されている。より具体的には、第2磁石42の断面形状は、径方向に延びる対称軸を中心とした線対称形状である。例えば、第2磁石42の線対称形状の中心となる対称軸は、第1磁石41の線対称形状の中心となる対称軸と一致する。また、第1磁石41の対称軸及び第2磁石42の対称軸は、例えば、ロータ1のd軸に設定される。
 第1磁石41は、回転軸Aに直交する平面に平行で且つ第1基準線R1と交差する方向(より詳しくは、第1基準線R1と直交する方向、すなわち、厚み方向)に磁化されている。第2磁石42は、回転軸Aに直交する平面に平行で且つ第2基準線R2と交差する方向(より詳しくは、第2基準線R2と直交する方向、すなわち、厚み方向)に磁化されている。
 第1磁石41は、第1基準線R1が延びる方向にわたって連続している、すなわち、分割されていない。それに対し、第2磁石42は、第2基準線R2が延びる方向における途中で分割されている。
 ロータコア20は、第2配置孔22を分割する分割壁23を有している。分割壁23は、ロータコア20のうち第2配置孔22の径方向内側に位置する部分と第2配置孔22の径方向外側に位置する部分とを連結している。分割壁23は、第2配置孔22において、第2基準線R2が延びる方向における中央部に配置されている。分割壁23は、回転軸Aと直交する断面において、第2基準線R2と交差する方向、より詳しくは、第2基準線R2と直交する方向に延びている。この例では、分割壁23は、径方向に延びている。第2配置孔22は、第2基準線R2が延びる方向に並ぶ2つの分割孔22a,22bに分割壁23によって分割されている。
 第2磁石42は、第2基準線R2が延びる方向に並ぶ2つの磁石片43,44に分割壁23によって分割されている。2つの磁石片43,44は、2つの分割孔22a,22bにそれぞれ配置されている。分割孔22a,22bはそれぞれ、磁石片43,44で満たされている。
 第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分(すなわち、径方向において分割壁23と対向する部分)の磁化方向の寸法t1aは、第1磁石41における他の部分の磁化方向の寸法t1bよりも大きい。具体的には、第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分には、径方向外側に向かって突出した突部45が形成されている。第1磁石41のうち突部45が形成された部分の磁化方向の寸法が寸法t1aである。第1磁石41のうち突部45が形成された部分を除く他の部分の磁化方向の寸法t1bは、第1基準線R1が延びる方向にわたって一定である。
 寸法t1aは、第1磁石41における磁化方向の寸法の最大値でもある。寸法t1bは、第1磁石41における磁化方向の寸法の最小値でもある。つまり、第1磁石41のうち突部45が形成された部分の磁化方向の寸法t1aは、第1磁石41の他の部分の磁化方向の寸法t1bよりも大きくなっている。
 第2磁石42の磁化方向の寸法t2は、第2基準線R2が延びる方向にわたって一定である。寸法t2は、第2磁石42における磁化方向の寸法の最小値でもあり、最大値でもあり、平均値でもある。
 第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値(すなわち、第2基準線R2の方向にわたる平均値)は、第1磁石41の磁化方向の寸法の平均値(すなわち、第1基準線R1の方向にわたる平均値)よりも大きい。さらに、第2磁石42の磁化方向の寸法の最小値(すなわち、寸法t2)は、第1磁石41の磁化方向の寸法の最小値(すなわち、寸法t1b)よりも大きい。具体的には、第2磁石42の磁化方向の寸法は、第2基準線R2が延びる方向の全長にわたって、第1磁石41の磁化方向の寸法の最小値よりも大きい。
 第1磁石41の2つの端部41a,41b及び第2磁石42の2つの端部42a,42bは、ロータ本体2の外周面28に接近して配置、すなわち、外周面28に径方向内側から対向するように配置されている。第1磁石41の2つの端部41a,41bは、周方向において、第2磁石42の2つの端部42a,42bの間に位置している。
 ロータコア20のうち第1磁石41の2つの端部41a,41bの径方向外側に位置する部分には、切欠24が形成されている。ロータコア20のうち第2磁石42の2つの端部42a,42bの径方向外側に位置する部分には、切欠25が形成されている。切欠24,25は、ロータコア20の外周面に形成されており、ロータコア20の径方向外側に向かって開口している。切欠24,25は、ロータコア20の回転軸方向の全長にわたって形成されている。切欠24,25の回転軸Aと直交する断面の形状は、例えば、矩形状等である。ロータコア20の外周面に切欠24が形成されることで、第1磁石41の2つの端部41a、41bは、ロータ本体2の外周面28から径方向内側に離れて位置している。ロータコア20の外周面に切欠25が形成されることで、第2磁石42の2つの端部42a、42bは、ロータ本体2の外周面28から径方向内側に離れて位置している。ロータコア20は、第1磁石41の2つの端部41a,42bの径方向外側に位置する部分33,34を有している。ロータコア20は、第2磁石42の2つの端部42a,42bの径方向外側に位置する部分35,36を有している。
 第1磁石41の第1端部41aと第2磁石42の第1端部42aとは、周方向に隣り合っている。第1磁石41の第2端部41bと第2磁石42の第2端部42bとは、周方向に隣り合っている。ロータコア20のうち第1端部41aと第1端部42aとの間の部分31は、ロータコア20の部分33,34,35,36よりも、径方向外側へ突出している。ロータコア20のうち第2端部41bと第2端部42bとの間の部分32は、ロータコア20の部分33,34,35,36よりも、径方向外側へ突出している。この例では、ロータコア20のうち切欠24と切欠25との間の部分が、径方向外側に向かって突出した突出部分となっている。
 ステータ6の巻線62に電流が供給されて回転磁界が形成されると、複数の磁極部4によってマグネットトルクが発生すると共に、ロータ本体2によってリラクタンストルクが発生する。ロータ1は、これらマグネットトルク及びリラクタンストルクによって、回転軸Aを中心に回転する。この場合、各磁極部4は径方向に並んだ複数の磁石を含むので、一つの磁石で磁極部4が形成される場合と比較して、ステータ6で発生した磁束がロータ本体2を通りやすく、リラクタンストルクが得られやすい。
 前述したように、ロータ1が備える磁極部4は、第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値(すなわち、寸法t2)が、第1磁石41の磁化方向の寸法の平均値よりも大きい。このため、第2磁石42のパーミアンス係数を大きくして、第2磁石42の不可逆減磁を生じ難くすることができる。すなわち、磁石の透磁率は空気の透磁率と略同じであり、この例のように第2磁石42が形成する磁気回路に第1磁石41が位置すると、第1磁石41がエアギャップとみなされ、これにより、第2磁石42のパーミアンス係数が小さくなりやすい。しかし、第2磁石42の磁化方向の寸法を大きくすることで、第2磁石42のパーミアンス係数を大きくして、第2磁石42の不可逆減磁を生じ難くすることができる。加えて、第1磁石41の磁化方向の寸法の平均値は、第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値よりも小さくなるので、ロータ本体2の体積を増やすことができ、ロータ本体2が発生させるリラクタンストルクを向上できる。
 ところで、特許文献1に開示されたロータ1にあっては、ロータコア20の回転軸Aと直交する断面における磁石の端部の径方向外側を、ステータ6で発生した磁束(すなわち、磁石で発生する磁束とは逆向きの磁束)が通過し、この磁束により、磁石の端部が反磁界減磁を起こす可能性がある。これに対し、この例のロータ1は、ロータ本体2のうち第1磁石41の2つの端部41a,41bの径方向外側に位置する部分33,34及び第2磁石42の2つの端部42a,42bの径方向外側に位置する部分35,36に、切欠24,25が形成されており、第1磁石41の端部41a,41bからステータ6までの距離L1及び第2磁石42の端部42a,42bからステータ6までの距離L2を長くすることができる。このため、第1磁石41及び第2磁石42の各々のステータ6による反磁界減磁を生じ難くすることができる。
 ここで、切欠24,25は、第1磁石41の2つの端部41a,41b及び第2磁石42の2つの端部41a,41bの各々の外側領域における磁気抵抗を大きくする。このため、第1磁石41及び第2磁石42の各々の端部41a,41b,42a,42bの外側領域には、ステータ6で発生した磁束が通り難くなり、第1磁石41及び第2磁石42の各々の反磁界減磁を生じ難くすることができる。また、仮に第1磁石41及び第2磁石42の各々の端部41a,41b,42a,42bの外側領域にロータ本体2が存在しなければ、ロータコア20とステータコア61の内周面との間に形成されるエアギャップ10が大きくなり、ステータ6で発生した磁束がロータ1へ流れにくくなることが懸念される。しかし、この例のロータ1は、ロータ本体2のうち第1磁石41の2つの端部41a,41bの径方向外側に部分33,34が位置し、且つ、第2磁石42の2つの端部42a,42bの径方向外側に部分35,36が位置する。このため、ロータコア20とステータコア61の内周面との間に形成されるエアギャップ10を小さくすることができ、ステータ6で発生した磁束がロータ1へ流れやすくなり、モータ100のトルクを効率良く発生させることができる。
 尚、第1磁石41及び第2磁石42の各々の反磁界減磁を生じ難くするには、第1配置孔21及び第2配置孔22をそれぞれ第1磁石41及び第2磁石42よりも大きく形成し、第1配置孔21及び第2配置孔22の一部を、第1磁石41の端部41a,41bに隣接する空隙及び第2磁石42の端部に隣接する空隙としてもよい。ただし、第1磁石41及び第2磁石42が第1配置孔21及び第2配置孔22に磁石材料を充填することで形成されるボンド磁石である場合、第1配置孔21及び第2配置孔22の全体にボンド磁石が形成されるため、前記空隙を形成することが難しい。このため、第1磁石41及び第2磁石42がボンド磁石である場合には、ロータ本体2には、切欠24,25を形成することが好ましい。
 また、第1磁石41の2つの端部41a,41bと第2磁石42の2つの端部42a,42bとの間の部分31,32は、ロータ本体2のうち第1磁石41の2つの端部41a,41bの径方向外側の部分33,34及びロータ本体2のうち第2磁石42の2つの端部42a,42bの径方向外側の部分35,36よりも、径方向外側へ突出している。このため、部分31,32とステータコア61との間のエアギャップ10を小さくすることができ、モータ100のトルクを一層効率良く発生させることができる。
 また、ロータ本体2には、第1磁石41が配置される第1配置孔21と、第2磁石42が配置される第2配置孔22とが形成されており、ロータ本体2は、ロータ本体2のうち第2配置孔22の径方向内側に位置する部分と第2配置孔22の径方向外側に位置する部分とを連結して第2配置孔22を分割する分割壁23を含んでいる。このため、ステータ6で発生した磁束は、分割壁23を通りやすくなり、第2配置孔22に配置された第2磁石42を通り難くなる。このため、第2磁石42の反磁界減磁が生じ難くなる。加えて、第1配置孔21は、分割されていない1つの孔である。このため、第1配置孔21に配置される第1磁石41の体積を大きくすることができ、マグネットトルクを向上できる。
 また、分割壁23を形成することで、ステータ6で発生した磁束は第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分を通りやすくなり、第1磁石41の反磁界減磁が生じる可能性がある。しかし、第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分(すなわち、突部45が形成された部分)の磁化方向の寸法t1aは、第1磁石41における他の部分の磁化方向の寸法t1bより大きい。このため、第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分のパーミアンス係数を高くすることができ、第1磁石41の反磁界減磁が生じ難くなる。
 また、第1磁石41及び第2磁石42の各々はボンド磁石である。ボンド磁石は、樹脂のように成形することができ、焼結磁石と比較して、形状の自由度が高い。このため、第1磁石41及び第2磁石42の各々を所望の形状に形成しやすい。
 以上のように、ロータ1は、回転軸A回りに回転するロータ本体2と、ロータ本体2において回転軸Aを中心とする周方向に配列され、周方向において交互に異なる磁極を形成する複数の磁極部4とを備え、磁極部4は、第1磁石41と、回転軸Aを中心とする径方向において第1磁石41の内側に配置された第2磁石42とを含み、第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値(例えば、寸法t2)は、第1磁石41の磁化方向の寸法の平均値よりも大きい。
 また、モータ100は、ロータ1と、ロータ1を駆動するステータ6とを備える。
 これらの構成によれば、第2磁石42のパーミアンス係数を大きくして、第2磁石42の不可逆減磁を生じ難くすることができる。加えて、第1磁石41の磁化方向の寸法の平均値は、第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値よりも小さくなるので、ロータ本体2の体積が増し、リラクタンストルクが向上する。
 また第1磁石41は、回転軸Aに直交する断面において所定の第1基準線R1に沿って延びる形状をし、第1基準線R1の方向における2つの端部41a,41bと2つの端部41a,41bの間に位置する中間部41cとを有し、第2磁石42は、回転軸Aに直交する断面において所定の第2基準線R2に沿って延びる形状をし、第2基準線R2の方向における2つの端部42a,42bと2つの端部42a,42bの間に位置する中間部42cとを有し、第1磁石41は、2つの端部41a,41bの方が中間部41cよりもロータ本体2の外周面28に接近するように湾曲又は屈曲しており、第2磁石42は、2つの端部42a,42bの方が中間部42cよりもロータ本体2の外周面28に接近するように湾曲又は屈曲している。
 この構成によれば、例えば、第1磁石41及び第2磁石42の各々の回転軸Aに直交する断面形状が直線状である場合と比較して、ロータ1の全体積に対する第1磁石41及び第2磁石42の体積の割合を大きくすることができ、マグネットトルクを向上させることができる。
 また、第1磁石41は、回転軸Aと直交する平面と平行で且つ第1基準線R1に交差する方向に磁化され、第2磁石42は、回転軸Aと直交する平面と平行で且つ第2基準線R2に交差する方向に磁化されている。
 この構成によれば、第1基準線R1に交差する方向に磁化された第1磁石41と、第2基準線R2に交差する方向に磁化された第2磁石42とを有するロータ1において、第2磁石42の不可逆減磁が生じ難く、かつ、モータ100のトルクを効率良く発生させることができる。
 また、ロータ本体2のうち第1磁石41の端部41a,41bの径方向外側に位置する部分33,34及び第2磁石42の端部42a,42bの径方向外側に位置する部分35,36のうちの少なくとも一方に、切欠24,25又は孔26,27が形成される。
 換言すれば、ロータ1は、回転軸A回りに回転するロータ本体2と、ロータ本体2において回転軸Aを中心とする周方向に配列され、周方向において交互に異なる磁極を形成する複数の磁石41,42(すなわち、永久磁石)とを備え、ロータ本体2のうち磁石41,42の回転軸Aと直交する断面における端部41a,41b,42a,42bの径方向外側に位置する部分33~36に、切欠24,25又は孔26,27が形成される。
 これらの構成によれば、第1磁石41の端部41a,41b及び第2磁石42の端部42a,42bのうち少なくとも一方の外側領域における磁気抵抗を大きくすることができる。このため、第1磁石41の端部41a,41b又は第2磁石42の端部42a,42bの外側には、ステータ6で発生した磁束が通り難くなり、第1磁石41又は第2磁石42の反磁界減磁を生じ難くすることができる。また、ロータ本体2のうち第1磁石41の端部41a,41bの径方向外側に位置する部分33,34又は第2磁石42の端部42a,42bの径方向外側に位置する部分35,36は、ロータ本体2の外周面28とステータコア61の内周面との間に形成されるエアギャップ10を小さくする。このため、ステータ6の漏れ磁束の量を低減でき、モータ100のトルクを効率良く発生させることができる。
 また、ロータ本体2のうち第1磁石41の端部41a,41bの径方向外側に位置する部分33,34及び第2磁石42の端部42a,42bの径方向外側に位置する部分35,36の両方に、切欠24,25又は孔26,27が形成される。
 この構成によれば、第1磁石41及び第2磁石42の反磁界減磁を生じ難くすることができる。
 また、ロータ本体2のうち第1磁石41の一の端部41a(又は41b)と第2磁石42の一の端部42a(又は42b)との間の部分31(又は32)は、ロータ本体2のうち第1磁石41の一の端部41a(又は41b)の径方向外側の部分33(又は34)及び第2磁石42の一の端部42a(又は42b)の径方向外側の部分35(又は36)よりも、ロータ本体2の外側へ突出する。
 この構成によれば、ロータ本体2のうち第1磁石41の端部41a(又は41b)と第2磁石42の端部42a(又は42b)との間の部分31(又は32)とステータコア61との間のエアギャップ10を小さくすることができ、モータ100のトルクを一層効率良く発生させることができる。
 また、ロータ本体2には、第1磁石41が配置される第1配置孔21と、第2磁石42が配置される第2配置孔22とが形成されており、ロータ本体2は、第2配置孔22の径方向内側に位置する部分と第2配置孔22の径方向外側に位置する部分とを連結して第2配置孔22を分割する分割壁23を有し、第1配置孔21は、分割されていない1つの孔である。
 換言すれば、ロータ1は、回転軸A回りに回転するロータ本体2と、ロータ本体2において回転軸Aを中心とする周方向に配列され、周方向において交互に異なる磁極を形成する複数の磁極部4とを備え、磁極部4は、第1磁石41と、ロータ本体2において第1磁石41よりも径方向内側に配置された第2磁石42とを含み、ロータ本体2には、第1磁石41が配置される第1配置孔21と、第2磁石42が配置される第2配置孔22とが形成されており、ロータ本体2は、ロータ本体2のうち第2配置孔22の径方向内側に位置する部分と第2配置孔22の径方向外側に位置する部分とを連結して第2配置孔22を分割する分割壁23を有し、第1配置孔21は、分割されていない1つの孔である。
 これらの構成によれば、ステータ6で発生した磁束は、分割壁23を通りやすくなって、第2配置孔22に配置された第2磁石42を通り難くなる。このため、第2磁石42の反磁界減磁を生じ難くすることができる。加えて、第1配置孔21は分割されていない1つの孔であるため、第1配置孔21に配置される第1磁石41の体積を大きくすることができ、マグネットトルクを向上できる。
 また、第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分の磁化方向の寸法(例えば、寸法t1a)は、第1磁石41における他の部分の磁化方向の寸法(例えば、寸法t1b)よりも大きい。
 この構成によれば、第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分のパーミアンス係数を高くすることができ、第1磁石41の反磁界減磁を生じ難くすることができる。
 また、第1磁石41及び第2磁石42の各々はボンド磁石である。
 この構成によれば、第1磁石41及び第2磁石42の各々を所望の形状に形成しやすい。
 《その他の実施形態》
 以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
 ロータ本体2は、シャフト5を備えず、ロータコア20だけで形成されてもよい。ロータ本体2は、ロータコア20を備えず、シャフト5だけで形成されてもよい。シャフト5は軟磁性体でなくてもよい。シャフト5は、ロータコア20と一体に形成されてもよい。
 図4示すように、ロータ本体2には切欠24,25に代えて孔26,27が形成されてもよい。切欠24,25又は孔26,27は、ロータコア20のうち第1磁石41の端部41a,41bの外側に位置する部分33,34及び第2磁石42の端部42a,42bの外側に位置する部分35,36の少なくとも一方に形成されていればよい。また、切欠24,25及び孔26,27の各々の断面形状は限定されず、例えば、三角形状又は半円状等であってもよい。
 ロータ1が有する磁極部4の数は、限定されない。磁極部4が有する磁石の数は限定されず、磁極部4は、3つ以上の磁石を含んでもよいし、磁石を1つだけ含んでもよい。
 第1磁石41及び第2磁石42の各々は、異方性ボンド磁石であってもよいし、等方性ボンド磁石であってもよい。また、第1磁石41及び第2磁石42の各々は、磁性粉末を焼結して形成された焼結磁石であってもよい。
 第1磁石41及び第2磁石42の各々の断面形状は弧状に限定されない。第1磁石41及び第2磁石42の各々の断面形状は、例えば、略V字状又は略W字状等であってもよい。
 第1磁石41の突部45は、径方向内側に向かって突出してもよい。また、第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分には、径方向外側及び径方向内側に向かってそれぞれ突出する1対の突部が形成されてもよい。この場合も、第1磁石41のうち分割壁23の径方向外側に位置する部分の磁化方向の寸法を大きくすることができる。第1磁石41の磁化方向の寸法は、回転軸Aと直交する断面において第1磁石41が延びる方向の全長にわたって一定であってもよい。
 第2磁石42は、第2基準線R2の延びる方向における複数個所で分割されてもよく、第2磁石42は3つ以上の磁石片を有してもよい。第2磁石42の磁化方向の寸法t2は一定でなくてもよい。また、第2磁石42の磁化方向の寸法t2は、第1磁石41の磁化方向の寸法の最大値よりも大きくてもよい。
 図5に更に他の変形例のモータ100の断面図を示す。図5に示すモータ100は、ロータ1が、切欠24、分割壁23及び突部45を備えていない点で図2に示すモータ100と異なる。
 図6に更に他の変形例のモータ100の断面図を示す。図6に示すモータ100は、ロータ1が、分割壁23及び突部45を備えていない点で図2に示すロータ1と異なる。
 図7に更に他の変形例のモータ100の断面図を示す。図7に示すモータ100は、ロータ1が、切欠24、を備えていない点で図2に示すモータ100と異なる。
 図8に更に他の変形例のモータ100の断面図を示す。図8に示すモータ100は、ロータ1が、切欠24及び突部45を備えていない点で図2に示すモータ100と異なる。
 図9に更に他の変形例のモータ100の断面図を示す。図9に示すモータ100は、磁極部4が、第1磁石41及び第2磁石42に加えて、第3磁石46を備えている。第3磁石46は、ロータコア20において第2磁石42の径方向内側に配置されている。第3磁石46の磁化方向の寸法の平均値は、第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値よりも大きい。尚、第3磁石46の磁化方向の寸法の平均値は、第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値と同じであってもよいし、第2磁石42の磁化方向の寸法の平均値よりも小さくてもよい。
 図10に更に他の変形例のモータ100の断面図を示す。図10に示すモータ100は、磁極部4が、磁石40を一層だけ備えており、ロータコア20において磁石40の2つの端部の外側に位置する部分に切欠24が形成されている。
100 モータ
1   ロータ
2   ロータ本体
21  第1配置孔
22  第2配置孔
24  切欠
25  切欠
26  孔
27  孔
31  部分
32  部分
33  部分
34  部分
35  部分
36  部分
4   磁極部
41  第1磁石
41a 端部
41b 端部
41c 中間部
42  第2磁石
42a 端部
42b 端部
42c 中間部
6   ステータ
A   回転軸
t1a 寸法
t1b 寸法
t2  寸法
R1  第1基準線
R2  第2基準線

Claims (10)

  1.  回転軸回りに回転するロータ本体と、
     前記ロータ本体において前記回転軸を中心とする周方向に配列され、前記周方向において交互に異なる磁極を形成する複数の磁極部とを備え、
     前記磁極部は、第1磁石と、前記回転軸を中心とする径方向において前記第1磁石の内側に配置された第2磁石とを含み、
     前記第2磁石の磁化方向の寸法の平均値は、前記第1磁石の磁化方向の寸法の平均値よりも大きいロータ。
  2.  請求項1に記載のロータにおいて、
     前記第1磁石は、前記回転軸に直交する断面において所定の第1基準線に沿って延びる形状をし、前記第1基準線の方向における2つの端部と前記2つの端部の間に位置する中間部とを有し、
     前記第2磁石は、前記回転軸に直交する断面において所定の第2基準線に沿って延びる形状をし、前記第2基準線の方向における2つの端部と前記2つの端部の間に位置する中間部とを有し、
     前記第1磁石は、前記2つの端部の方が前記中間部よりも前記ロータ本体の外周面に接近するように湾曲又は屈曲しており、
     前記第2磁石は、前記2つの端部の方が前記中間部よりも前記ロータ本体の前記外周面に接近するように湾曲又は屈曲しているロータ。
  3.  請求項2に記載のロータにおいて、
     前記第1磁石は、前記回転軸と直交する平面と平行で且つ前記第1基準線に交差する方向に磁化され、
     前記第2磁石は、前記回転軸と直交する平面と平行で且つ前記第2基準線に交差する方向に磁化されているロータ。
  4.  請求項1乃至3の何れか1つに記載のロータにおいて、
     前記ロータ本体のうち前記第1磁石の前記端部の前記径方向外側に位置する部分及び前記第2磁石の前記端部の前記径方向外側に位置する部分のうちの少なくとも一方に、切欠又は孔が形成されたロータ。
  5.  請求項4に記載のロータにおいて、
     前記ロータ本体のうち前記第1磁石の前記端部の前記径方向外側に位置する部分及び前記第2磁石の前記端部の前記径方向外側に位置する部分の両方に、前記切欠又は前記孔が形成されたロータ。
  6.  請求項5に記載のロータにおいて、
     前記ロータ本体のうち前記第1磁石の一の前記端部と前記第2磁石の一の前記端部との間の部分は、前記ロータ本体のうち前記第1磁石の前記一の端部の前記径方向外側の部分及び前記第2磁石の前記一の端部の前記径方向外側の部分よりも、前記ロータ本体の前記径方向外側へ突出しているロータ。
  7.  請求項1乃至6の何れか1つに記載のロータにおいて、
     前記ロータ本体には、前記第1磁石が配置される第1配置孔と、前記第2磁石が配置される第2配置孔とが形成されており、
     前記ロータ本体は、前記第2配置孔の前記径方向内側に位置する部分と前記第2配置孔の前記径方向外側に位置する部分とを連結して前記第2配置孔を分割する分割壁を有し、
     前記第1配置孔は、分割されていない1つの孔であるロータ。
  8.  請求項7に記載のロータにおいて、
     前記第1磁石のうち前記分割壁の前記径方向外側に位置する部分の磁化方向の寸法は、前記第1磁石における他の部分の磁化方向の寸法よりも大きいロータ。
  9.  請求項1乃至8の何れか1つに記載のロータにおいて、
     前記第1磁石及び前記第2磁石の各々は、ボンド磁石であるロータ。
  10.  請求項1乃至9の何れか1つに記載のロータと、
     前記ロータを駆動するステータとを備えたモータ。
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