JP2007295752A - 埋込磁石型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ磁束を低減して有効磁束を増加させることができる埋込磁石型回転電機を提供する。
【解決手段】埋込磁石型回転電機は、軸方向に貫通するとともに径方向に延びる収容孔８ａが周方向に複数形成されたロータコア８を有し収容孔８ａ内に磁石９が配設されたロータ２を備える。ロータコア８の各収容孔８ａにおける径方向内側端部には、磁石９の周方向端部より周方向外側に延びるとともに磁石９の径方向内側端部より径方向外側に延びる案内延設部８ｂが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋込磁石型回転電機に関するものである。

従来、埋込磁石型回転電機（モータ）としては、ロータコアに軸方向に貫通するとともに径方向に延びる収容孔が周方向に複数形成されその各収容孔にそれぞれ磁石が配設されたロータを備え、そのロータがステータの内側に回転可能に収容されたものがある。

そして、このような埋込磁石型回転電機としては、ロータコアにおける収容孔の径方向内側を開放し、該ロータコアに内嵌される回転軸を非磁性材料にて構成する等、何らかの構成でロータコアと回転軸との磁気的な分離を図り、それによって磁石の径方向内側における漏れ磁束を低減させ有効磁束を増加させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７３４９１号公報

しかしながら、上記した埋込磁石型回転電機（特許文献１参照）では、収容孔の径方向内側が開放される構成であるため、ロータコアの剛性が弱く、更に回転軸を非磁性材料にて構成するといった必要を生じる等、種々の課題がある。

そこで、ロータコアにおける収容孔の径方向内側を開放せず、収容孔における径方向内側端部に磁石の周方向端部より周方向外側に延びる延設部を形成することで、磁石の径方向内側における漏れ磁束の磁路を長くして、漏れ磁束を低減させる構成が考えられる。しかしながら、この場合では、漏れ磁束の低減が十分とは言えず、依然、漏れ磁束の低減に対する課題があった。尚、このことは、埋込磁石型回転電機のロータにおける（ステータに対する）有効磁束を減少させ、ひいてはモータ効率を低くしてしまう原因となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、漏れ磁束を低減して有効磁束を増加させることができる埋込磁石型回転電機を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、軸方向に貫通するとともに径方向に延びる収容孔が周方向に複数形成されたロータコアを有し前記収容孔内に磁石が配設されたロータを備えた埋込磁石型回転電機であって、前記収容孔における径方向内側端部には、前記磁石の周方向端部より周方向外側に延びるとともに前記磁石の径方向内側端部より径方向外側に延びる案内延設部が形成された。

同構成によれば、磁石が配設される収容孔における径方向内側端部には、磁石の周方向端部より周方向外側に延びるとともに磁石の径方向内側端部より径方向外側に延びる案内延設部が形成されるため、磁石の径方向内側における漏れ磁束の磁路が長くなるとともに、磁束が少なくとも案内延設部の径方向外側端部まで径方向外側に案内される。よって、漏れ磁束が低減されるとともに有効磁束が増加する。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の埋込磁石型回転電機において、前記案内延設部における径方向外側の内壁は、前記磁石の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向外側に向かう湾曲面を有する。

同構成によれば、案内延設部における径方向外側の内壁は、磁石の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向外側に向かう湾曲面を有するため、磁束が湾曲面に沿うように径方向外側にスムーズに案内される。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の埋込磁石型回転電機において、前記案内延設部は、前記磁石の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向の幅が広くされた。
同構成によれば、請求項２に記載の構成に加えて、案内延設部は、磁石の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向の幅が広くされるので、例えば、案内延設部を径方向内側に突出させることなく（言い換えると、ロータコアの径方向内側の略環状部分の径方向幅を略一定に保ちながら）、案内延設部の径方向の幅を広くして漏れ磁束の磁路を長くすることができる。よって、ロータコアの剛性を保ちながら、漏れ磁束が更に低減されるとともに有効磁束が更に増加する。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の埋込磁石型回転電機において、周方向に隣り合う前記収容孔における前記案内延設部同士は、隣接して周方向に対向する内壁同士が平行面を有する。

同構成によれば、周方向に隣り合う収容孔における案内延設部同士は、隣接して周方向に対向する内壁同士が平行面を有するため、径方向に延びる漏れ磁束の磁路の幅を（軸方向から見て）一定に細くすることができる。よって、漏れ磁束が更に低減されるとともに有効磁束が更に増加する。

請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の埋込磁石型回転電機において、前記案内延設部は、前記磁石の径方向中心位置まで径方向外側に延びる。
同構成によれば、案内延設部は、磁石の径方向中心位置まで径方向外側に延びるため、磁石の径方向中心位置より径方向内側からの磁束であって、案内延設部が無い形状では径方向内側から磁石の他極に向かおうとする磁束が、磁石の径方向中心位置より径方向外側に案内される。

本発明によれば、漏れ磁束を低減して有効磁束を増加させることができる埋込磁石型回転電機を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１に従って説明する。図１に示すように、埋込磁石型回転電機としての埋込磁石型モータは、ステータ１とロータ２とを備える。
ステータ１は、全体的に略円筒状に形成され、外形を形成する円筒部３の内周面から周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティース４を有したステータコア５と、各ティース４にインシュレータ（図示略）を介して集中巻にて巻回された巻線６（図１中、一部のみ２点鎖線で図示）とを備える。尚、本実施の形態では、ティース４は、１２個形成されている。

ロータ２は、回転軸７と、回転軸７に対して固定されるロータコア８と、ロータコア８に形成された収容孔８ａ内に配設される磁石９とを備える。
詳述すると、ロータコア８は、コアシートが軸方向に積層されてなるものであって、中心孔に前記回転軸７が圧入される略円筒形状に形成されている。そして、ロータコア８には、軸方向に貫通するとともに径方向に延びる収容孔８ａが周方向に複数（本実施の形態では１０個）形成され、各収容孔８ａに磁石９が収容保持されている。尚、前記磁石９は、軸方向から見て短手方向（収容孔８ａ内に配設された状態で周方向）に着磁された略直方体形状に形成されている。そして、周方向に隣り合う磁石９同士で周方向に対向する極が同じとされ、それらによって１つの磁極（Ｓ極又はＮ極）が構成されている。

又、ロータコア８の各収容孔８ａにおける径方向内側端部には、磁石９の周方向端部（軸方向から見て短手方向端部）より周方向外側に延びるとともに磁石９の径方向内側端部より径方向外側に延びる案内延設部８ｂが形成されている。詳しくは、案内延設部８ｂは、まず収容孔８ａにおける径方向内側端部の周方向両端からそれぞれ径方向に幅を有するように延設され、更に前記幅を一定としながら磁石９の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向外側に向かう湾曲した形状とされている。尚、前記形状により本実施の形態の案内延設部８ｂにおける径方向外側（ロータコア８の外周に近い側）の内壁は、磁石９の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向外側に向かう湾曲面８ｃとされている。又、本実施の形態の案内延設部８ｂは、磁石９の径方向中心位置Ｘまで径方向外側に延びている。言い換えると、案内延設部８ｂは、その先端が磁石９の径方向長さＬの半分の長さＬ／２と同じだけ、磁石９の径方向内側端部から径方向外側に延びている。

又、本実施の形態のロータコア８の各収容孔８ａにおける径方向外側端部には、その周方向両端からそれぞれ径方向外側に（ロータコア８の外周近傍まで）延びる外側延設部８ｅが形成されている。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）収容孔８ａにおける径方向内側端部には、磁石９の周方向端部より周方向外側に延びるとともに磁石９の径方向内側端部より径方向外側に延びる案内延設部８ｂが形成されるため、磁石９の径方向内側における漏れ磁束の磁路が長くなるとともに、磁束（図中、矢印Ａ参照）が案内延設部８ｂの径方向外側端部まで径方向外側に案内される。よって、漏れ磁束（磁石９の径方向内側においてＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）が低減されるとともに有効磁束が増加する。その結果、埋込磁石型モータのモータ効率を高くすることができる。

（２）案内延設部８ｂにおける径方向外側（ロータコア８の外周に近い側）の内壁は、磁石９の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向外側に向かう湾曲面８ｃを有するため、磁束（図中、矢印Ａ参照）が湾曲面８ｃに沿うように径方向外側にスムーズに案内される。

（３）案内延設部８ｂは、磁石９の径方向中心位置Ｘまで径方向外側に延びるため、磁石９の径方向中心位置Ｘより径方向内側からの磁束であって、案内延設部８ｂが無い形状では径方向内側から同磁石９の他極に向かおうとする磁束が、磁石９の径方向中心位置Ｘより径方向外側に案内される。

（４）収容孔８ａにおける径方向外側端部には、その周方向両端からそれぞれ径方向外側に（ロータコア８の外周近傍まで）延びる外側延設部８ｅが形成されるため、磁石９の径方向外側における漏れ磁束が低減されるとともに有効磁束が増加する。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、案内延設部８ｂは、収容孔８ａにおける径方向内側端部に、磁石９の周方向端部より周方向外側に延びるとともに磁石９の径方向内側端部より径方向外側に延びるように形成されれば、他の形状に変更してもよい。

例えば、図２に示す案内延設部８ｆに変更してもよい。案内延設部８ｆは、その径方向外側（ロータコア８の外周に近い側）の内壁が、磁石９の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向外側に向かう湾曲面８ｇとされている。又、上記実施の形態の案内延設部８ｂは幅が一定であるとしたが、この例の案内延設部８ｆは、磁石９の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向の幅が広くされている。詳しくは、案内延設部８ｆは、その径方向内側（ロータコア８の内周に近い側）の内壁の径方向位置（軸中心からの距離）が略一定となる径方向位置一定面８ｈとされることで、磁石９の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向の幅が広くされている。このようにすると、案内延設部８ｆを径方向内側に突出させることなく（言い換えると、ロータコア８の径方向内側の略環状部分８ｉの径方向幅を周方向に略一定に保ちながら）案内延設部８ｆの径方向の幅を広くして漏れ磁束の磁路を更に長くすることができる。よって、ロータコア８の剛性を保ちながら、漏れ磁束が更に低減されるとともに有効磁束が更に増加する。

又、この例（図２参照）では、周方向に隣り合う収容孔８ａにおける案内延設部８ｆ同士は、隣接して周方向に対向する内壁同士が平行な平行面８ｊとされている。このようにすると、径方向に延びる漏れ磁束の磁路（平行面８ｊ間のブリッジ部８ｋ）の幅を（軸方向から見て）一定に細くすることができる。よって、漏れ磁束が更に低減されるとともに有効磁束が更に増加する。

又、上記実施の形態の案内延設部８ｂ（図１参照）は、磁石９の径方向中心位置Ｘまで径方向外側に延びるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、この例（図２参照）のように、磁石９の径方向中心位置より径方向内側まで延びるようにしてもよい。尚、この例の案内延設部８ｆは、その先端が磁石９の径方向長さＬ（図１参照）の約１／４の長さ（Ｌ／４）だけ、磁石９の径方向内側端部から径方向外側に延びている。

又、上記実施の形態及び別例の案内延設部８ｂ，８ｆは、湾曲面８ｃ，８ｇを有するとしたが、これに限定されず、例えば、径方向外側（ロータコア８の外周に近い側）の内壁が、まず磁石９の周方向端部より周方向外側に延び、更に略直角に屈曲して磁石９の径方向内側端部より径方向外側に延びるようにしてもよい。

・上記実施の形態では、収容孔８ａにおける径方向外側端部には、外側延設部８ｅが形成されるとしたが、これに限定されず、外側延設部８ｅの形状を他の（例えば周方向外側に延びる）形状に変更してもよいし、外側延設部８ｅを形成しなくてもよい。

・上記実施の形態では、ロータコア８は、コアシートが軸方向に積層されてなるとしたが、これに限定されず、他の方法にて形成されるもの（例えば磁性粉体を焼結した焼結コア）としてもよい。

・上記実施の形態のティース４の数や収容孔８ａ及び磁石９の数等は、他の数に変更してもよい。

本実施の形態における埋込磁石型モータのステータ及びロータの平面図。 別例におけるロータの平面図。

符号の説明

２…ロータ、８…ロータコア、８ａ…収容孔、８ｂ，８ｆ…案内延設部、８ｃ，８ｇ…湾曲面、８ｊ…平行面、９…磁石、Ｘ…径方向中心位置。

Claims (5)

1. 軸方向に貫通するとともに径方向に延びる収容孔が周方向に複数形成されたロータコアを有し前記収容孔内に磁石が配設されたロータを備えた埋込磁石型回転電機であって、
   前記収容孔における径方向内側端部には、前記磁石の周方向端部より周方向外側に延びるとともに前記磁石の径方向内側端部より径方向外側に延びる案内延設部が形成されたことを特徴とする埋込磁石型回転電機。
2. 請求項１に記載の埋込磁石型回転電機において、
   前記案内延設部における径方向外側の内壁は、前記磁石の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向外側に向かう湾曲面を有することを特徴とする埋込磁石型回転電機。
3. 請求項２に記載の埋込磁石型回転電機において、
   前記案内延設部は、前記磁石の周方向端部より周方向外側に向かうほど径方向の幅が広くされたことを特徴とする埋込磁石型回転電機。
4. 請求項３に記載の埋込磁石型回転電機において、
   周方向に隣り合う前記収容孔における前記案内延設部同士は、隣接して周方向に対向する内壁同士が平行面を有することを特徴とする埋込磁石型回転電機。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の埋込磁石型回転電機において、
   前記案内延設部は、前記磁石の径方向中心位置まで径方向外側に延びることを特徴とする埋込磁石型回転電機。

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