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WO2015068749A1 - 永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造及びその設計手法 - Google Patents

永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造及びその設計手法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015068749A1
WO2015068749A1 PCT/JP2014/079396 JP2014079396W WO2015068749A1 WO 2015068749 A1 WO2015068749 A1 WO 2015068749A1 JP 2014079396 W JP2014079396 W JP 2014079396W WO 2015068749 A1 WO2015068749 A1 WO 2015068749A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnet
length
point
groove
side surfaces
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/079396
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴洋 浅野
恵一 興梠
大西 貴之
東 義高
Original Assignee
株式会社 明電舎
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 明電舎 filed Critical 株式会社 明電舎
Priority to CN201480060794.9A priority Critical patent/CN105723593B/zh
Publication of WO2015068749A1 publication Critical patent/WO2015068749A1/ja

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner 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
    • H02K1/278Surface mounted magnets; Inset magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a magnet fixing structure of a permanent magnet surface pasting type motor and a design method thereof, and is devised so as to ensure safety even if the magnet is peeled off.
  • a permanent magnet surface-attached motor (SPM motor: Surface Permanent Magnet Motor) is a rotating field synchronous motor in which a permanent magnet is attached to the surface of a rotor core to form magnetic poles. Since the SPM motor can efficiently use the strong magnetic force of the magnet, it can generate high torque while being small in size, and can realize low torque ripple. Such SPM motors are used as drive sources (motors) for elevators, amusement facilities, and various mechanical devices.
  • FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views broken in a direction perpendicular to the rotation axis of the SPM motor, and show only a part of the rotor core, stator, and magnet.
  • a dovetail-shaped magnet insertion groove 2 is formed on the surface (circumferential surface) of the rotor core 1 so as to extend in the axial direction.
  • a magnet (permanent magnet) 3 having a substantially trapezoidal cross section is inserted into the magnet insertion groove 2.
  • the magnet 3 is inserted along the axial direction from the end face of the magnet insertion groove 2, and is bonded to the magnet insertion groove 2 (rotor core 1) with an adhesive. That is, the magnet 3 is fixed to the magnet insertion groove 2 (rotor core 1) by the dovetail structure and the adhesive.
  • a gap is formed between the stator 4 and the surface of the rotor core 1 and between the stator 4 and the outer peripheral side surface of the magnet 3. For this reason, even if the rotor core 1 rotates, the rotor core 1 and the magnet 3 do not contact the stator 4.
  • a magnet insertion groove 12 having a rectangular (rectangular) cross-sectional shape is formed on the surface (circumferential surface) of the rotor core 11 so as to extend in the axial direction.
  • a magnet (permanent magnet) 13 having a rectangular cross section is inserted into the magnet insertion groove 12.
  • the magnet 13 is inserted into the magnet insertion groove 12 from the outer peripheral side in the radial direction of the rotor core 11 toward the inner peripheral side, and is bonded to the magnet insertion groove 12 (rotor core 11) with an adhesive.
  • the bind tape 15 is disposed in a state of making a round around the peripheral surface of the rotor core 11.
  • the bind tape 15 holds each magnet 13 against the magnet insertion groove 12 side. For this reason, the magnet 13 is fixed to the magnet insertion groove 12 (rotor core 11) by the adhesive and the binding tape 15. Note that a thermosetting tape or the like is used as the bind tape 15.
  • Gaps are formed between the stator 14 and the surface of the rotor core 11, between the stator 14 and the outer peripheral side surface of the magnet 13, and between the stator 14 and the binding tape 15. . For this reason, even if the rotor core 11 rotates, the rotor core 11, the magnet 13, and the bind tape 15 do not come into contact with the stator 14.
  • JP 2000-152535 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-9539 JP2013-165601A
  • thermosetting tape 15 since the bind tape 15 is required, the number of components is increased, and the winding work and the thermosetting work of the bind tape 15 are necessary. Along with this, the cost also increased. Further, when a thermosetting tape or the like is used as the bind tape 15, if the thermosetting temperature is higher than the demagnetizing temperature of the magnet 13, the magnet 13 is demagnetized and the motor characteristics are deteriorated. .
  • the inventor of the present application (1) By not using dovetail-shaped magnet insertion grooves and bind tape, processing and manufacturing are easy and cost reduction can be achieved. (2) Moreover, even if the magnet is fixed to the magnet insertion groove of the rotor core using only an adhesive as a fixing means, there is no risk of sudden locking of the motor. (3) Furthermore, the structure is simple. In order to develop a motor with such characteristics, various studies and research were conducted.
  • the equipment / device driven by the motor stops at an unintended position / state, which may cause a problem.
  • the rotation of the motor can be maintained with some of the magnets detached, the stop position / state of the equipment / equipment driven by the motor Can be brought to the original stop position / state, and there is no problem. From such a viewpoint, the inventors of the present application have studied and studied.
  • a magnet (permanent magnet) 23 having a rectangular (rectangular) cross-sectional shape is formed in a magnet insertion groove 22 having a rectangular (rectangular) cross-sectional shape formed on the surface (circumferential surface) of the rotor core 21.
  • reference numeral 24 denotes a stator.
  • the magnet 23 peeled off from the magnet insertion groove 22 becomes adjacent to the adjacent magnet 23 as shown in FIG. 14.
  • the magnet 23 may collide. Due to such a collision, the magnet 23 may be damaged, and the broken piece may be caught between the rotor core 21 and the stator 24. In such a state, the motor may suddenly lock and cannot rotate.
  • the arrow indicates the direction of rotation.
  • the inventor of the present application uses only an adhesive as a fixing means without using a dovetail-shaped magnet insertion groove or a binding tape, and forms a magnet insertion groove on the surface of the rotor core.
  • a new motor has been developed in which the motor does not lock suddenly even if the magnet is peeled off from the magnet insertion groove.
  • the magnet fixing structure of the present invention that solves the above problems is as follows.
  • a magnet fixing structure of a permanent magnet surface pasted motor constructed by inserting a permanent magnet into an axially extending magnet insertion groove formed on the surface of the rotor core and bonding it with an adhesive
  • the magnet insertion groove has a rectangular cross-sectional shape, a groove side surface located on both sides in the circumferential direction, and a groove bottom surface located on the inner peripheral side
  • the permanent magnet has a magnet side surface that is a plane parallel to each other located on both sides in the circumferential direction, a magnet lower surface that is a plane located on the inner circumference side, and a magnet upper surface located on the outer circumference side.
  • each point and length are defined as follows: Length La ⁇ Length Lb
  • the length of the groove side surface is defined with respect to the length of the magnet side surface.
  • Point C Contact point between the upper surface of the magnet and the inner peripheral surface of the stator.
  • Point D A point that is in contact with the groove side surface among the magnet side surfaces and is located on the outermost periphery side.
  • Point E A point that is in contact with the magnet side surface among the groove side surfaces and is located on the innermost side.
  • Length La The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point D is located.
  • Length Lb The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point E is located.
  • the magnet fixing structure of the present invention is When the adhesive deteriorates with age and the adhesive force decreases and the permanent magnet floats up from the magnet insertion groove, the permanent magnet is maintained while the bottom surface of the magnet and the bottom surface of the groove are parallel to each other. The magnet side surface is in close contact with the groove side surface so as to float.
  • the magnet fixing structure of the present invention is When the adhesive deteriorates with age and the adhesive force decreases and the permanent magnet is lifted from the magnet insertion groove, the bottom surface of the magnet is inclined with respect to the bottom surface of the groove so that the permanent magnet is lifted diagonally.
  • the design method of the magnet fixing structure of the present invention is as follows: A design method for designing a magnet fixing structure of the permanent magnet surface pasted motor, First, by electrical design, the radial length of the permanent magnet and the radial length of the magnet upper surface and the inner peripheral surface of the stator are determined, Next, the length of the groove side surface is determined in consideration of the length of the magnet side surface so as to satisfy the expression of length La ⁇ length Lb.
  • the present invention in the permanent magnet surface pasted motor using only the adhesive as means for fixing the permanent magnet to the magnet insertion groove of the rotor core, even if the permanent magnet is lifted from the magnet insertion groove, The permanent magnet is not sandwiched between the peripheral surface of the rotor core and the inner peripheral surface of the stator, and the motor is not suddenly locked. This increases the reliability of the motor.
  • the block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 1 of this invention The block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 1 of this invention.
  • the block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 2 of this invention The block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 2 of this invention.
  • the block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 3 of this invention The block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 4 of this invention.
  • the block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 4 of this invention The block diagram which shows the magnet fixation structure of the SPM motor which concerns on Example 4 of this invention.
  • Configuration diagram showing conventional magnet fixing structure The block diagram which shows the state which the magnet floated.
  • Example 1A and 1B show a magnet fixing structure of an SPM motor according to the first embodiment.
  • 1A and 1B are cross-sectional views broken in a direction perpendicular to the rotation axis of the SPM motor, and show only a part of the rotor core, stator, and magnet.
  • FIG. 1A shows a normal state where the magnet is not peeled off from the rotor core
  • FIG. 1B shows a peeled state where the magnet is peeled off from the rotor core.
  • a magnet insertion groove 102 having a rectangular (rectangular) cross section is formed on the surface (circumferential surface) of the rotor core 101 so as to extend in the axial direction.
  • the magnet insertion grooves 102 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core 101.
  • the magnet insertion groove 102 has groove side surfaces 102a and 102b located on both sides in the circumferential direction (both left and right sides in the figure), and a groove bottom surface 102c located on the inner circumference side.
  • the groove side surfaces 102a and 102b are planes parallel to each other.
  • the groove bottom surface 102c is a flat surface and is orthogonal to the groove side surfaces 102a and 102b.
  • a magnet (permanent magnet) 103 is inserted into the magnet insertion groove 102.
  • the magnet 103 is inserted into the magnet insertion groove 102 from the outer peripheral side in the radial direction of the rotor core 101 toward the inner peripheral side, and is bonded to the magnet insertion groove 102 (rotor core 101) with an adhesive. That is, only an adhesive is used as means for fixing the magnet 103 to the rotor core 101.
  • the magnet 103 includes magnet side surfaces 103a and 103b which are parallel planes located on both sides in the circumferential direction (both left and right sides in the figure), a magnet bottom surface 103c which is a plane located on the inner circumference side, and an outer circumference side.
  • the magnet upper surface 103d which is a curved surface located in this.
  • the magnet lower surface 103c is orthogonal to the magnet side surfaces 103a and 103b.
  • the magnet upper surface 103d is a curved surface (arc surface) that is convex outward in the radial direction.
  • the magnet side surfaces 103a and 103b are in close contact with the groove side surfaces 102a and 102b, and the magnet lower surface 103c is in close contact with the groove bottom surface 102c. . That is, there is almost no gap between the magnet side surfaces 103a and 103b and the groove side surfaces 102a and 102b, and when the magnet 103 is completely inserted into the magnet insertion groove 102, the magnet bottom surface 103c and the groove bottom surface 102c There is almost no gap between them.
  • the stator 104 is disposed on the outer peripheral side of the rotor core 101.
  • the inner peripheral surface of the stator 104 is a smooth peripheral surface without unevenness. As shown in FIG. 1A, there is a gap between the magnet upper surface 103d of the magnet 103 and the inner peripheral surface of the stator 104 in a normal state.
  • the magnet 103 When the adhesive strength of the adhesive is reduced due to aging, the magnet 103 is peeled off and lifted up from the magnet insertion groove 102 by the centrifugal force or the magnetic attraction force on the stator 104 side as shown in FIG. 103d may come into contact with the inner peripheral surface of the stator 104.
  • the magnet side surfaces 103a and 103b slide with the groove side surfaces 102a and 102b as a guide, so that the magnet 103 is lifted while maintaining the state where the magnet bottom surface 103c and the groove bottom surface 102c are parallel to each other. Go.
  • each point and length are defined as follows in the peeled state where the magnet upper surface 103 d of the magnet 103 is in contact with the inner peripheral surface of the stator 104.
  • Point C A contact point between the magnet upper surface 103 d and the inner peripheral surface of the stator 104. In this example, the point C is the top of the magnet upper surface 103d.
  • Point D A point of the magnet side surfaces 103a and 103b that is in contact with the groove side surfaces 102a and 102b and located on the outermost periphery side.
  • Point E Of the groove side surfaces 102a and 102b, the surface that is in contact with the magnet side surfaces 103a and 103b and located on the innermost side.
  • Length La The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point D is located.
  • Length Lb The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point E is located.
  • Example 1 Length La ⁇ Length Lb (1)
  • the length in the radial direction of the groove side surfaces 102a and 102b of the magnet insertion groove 102 and the length in the radial direction of the magnet side surfaces 103a and 103b of the magnet 103 are defined.
  • the technical meaning of this formula (1) is as follows. That is, if the height (length) of the magnet side surfaces 103a and 103b of the magnet 103 is the same as that of the conventional one (the one in which the motor suddenly locks due to the magnet peeling), the groove side surfaces 102a, It means that the height (length) of 102b is higher (longer) than the conventional one.
  • Increasing the height (length) of the groove side surfaces 102a and 102b leads to an increase in the diameter of the rotor core 101, and an increase in the diameter of the rotor core 101 means a rotation.
  • the length in the radial direction between the peripheral surface of the core iron core 101 (the surface where the magnet insertion groove 102 is not formed) and the inner peripheral surface of the stator 104 is shortened.
  • the length of the magnet 103 in the radial direction and the length between the magnet upper surface 103d and the inner peripheral surface of the stator 104 are determined from the electrical characteristics required for the SPM motor (that is, by electrical design).
  • the lengths in the radial direction of the groove side surfaces 102a and 102b are defined in consideration of the lengths in the radial direction of the magnet side surfaces 103a and 103b so that the above formula (1) is satisfied. Even if the peeled state shown in FIG. 1B is obtained from the normal state, the magnet 103 floating from the magnet insertion groove 102 does not enter between the rotor core 101 and the stator 104. That is, when the peeled state shown in FIG. 1B is reached, the magnet side surface 103a, 103b and the groove side surface 102a, 102b are in partial contact, so that the magnet 103 is held in the magnet insertion groove 102.
  • the magnet 103 rotates as the rotor core 101 rotates, and the upper surface 103d of the magnet moves while contacting the inner peripheral surface of the stator 104. Note that the resistance generated when the upper surface 103d of the magnet contacts the inner peripheral surface of the stator 104 is extremely small compared to the torque generated by the motor, so that the rotation of the motor is not prevented. For this reason, the situation where the motor suddenly locks and cannot be rotated is prevented.
  • the rotation of the motor can be maintained while the magnet 103 is lifted, and driven by the motor. It is possible to bring the stop position / state of the installed facilities / equipment back to the original stop position / state.
  • This increases safety. For example, in the case of an elevator facility / equipment, the “car” can be moved up and down to a predetermined floor position without stopping at the intermediate floor.
  • Example 2 show the magnet fixing structure of the SPM motor according to the second embodiment.
  • 2A and 2B are cross-sectional views broken in a direction perpendicular to the rotation axis of the SPM motor, and show only a part of the rotor core, stator, and magnet.
  • FIG. 2A shows a normal state where the magnet is not peeled off from the rotor core
  • FIG. 2B shows a peeled state where the magnet is peeled off from the rotor core.
  • a magnet 113 having a rectangular cross section is inserted into the magnet insertion groove 102 and bonded.
  • the magnet 113 is a magnet side surface 113a, 113b which is a plane located on both sides in the circumferential direction (both sides on the left and right in the figure), a magnet lower surface 113c which is a plane located on the inner circumference side, and a plane located on the outer circumference side. It has a magnet upper surface 113d.
  • the magnet lower surface 113c and the magnet upper surface 103d are orthogonal to the magnet side surfaces 113a and 113b.
  • the magnet side surfaces 113a and 113b are in close contact with the groove side surfaces 102a and 102b, and the magnet lower surface 113c is in close contact with the groove bottom surface 102c. . That is, there is almost no gap between the magnet side surfaces 113a and 113b and the groove side surfaces 102a and 102b, and when the magnet 113 is completely inserted into the magnet insertion groove 102, the magnet bottom surface 113c and the groove bottom surface 102c There is almost no gap between them.
  • each point and length are defined as follows in the peeled state in which the magnet upper surface 113 d of the magnet 113 is in contact with the inner peripheral surface of the stator 104.
  • Point C A contact point between the upper surface 113 d of the magnet and the inner peripheral surface of the stator 104.
  • the point C is a circumferential end portion of the magnet upper surface 113d.
  • Point D A point of the magnet side surfaces 113a and 113b that is in contact with the groove side surfaces 102a and 102b and located on the outermost periphery side.
  • Point E Of the groove side surfaces 102a and 102b, the surface that is in contact with the magnet side surfaces 113a and 113b and located on the innermost side.
  • Length La The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point D is located.
  • Length Lb The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point E is located.
  • the magnet side surfaces 113a and 113b slide using the groove side surfaces 102a and 102b as a guide, so that the magnet bottom surface 113c and the groove bottom surface 102c are maintained in a parallel state. Then, the magnet 113 rises.
  • the length in the radial direction of the groove side surfaces 102a and 102b are defined in consideration of the length in the radial direction of the magnet side surfaces 113a and 113b so that the above formula (1) is established, the length in the radial direction is shown in FIG. 2A. Even if the peeled state shown in FIG. 2B is obtained from the normal state, the magnet 113 lifted from the magnet insertion groove 102 does not enter between the rotor core 101 and the stator 104. 2B, the magnet side surfaces 113a and 113b and the groove side surfaces 102a and 102b are partially in contact with each other, so that the magnet 113 is held in the magnet insertion groove 102.
  • the magnet 113 rotates as the rotor core 101 rotates, and the magnet upper surface 113d moves while contacting the inner peripheral surface of the stator 104. Note that the resistance generated when the upper surface 113d of the magnet contacts the inner peripheral surface of the stator 104 is extremely small compared to the torque generated by the motor, so that the rotation of the motor is not prevented. For this reason, the situation where the motor suddenly locks and cannot be rotated is prevented.
  • 3A and 3B show the magnet fixing structure of the SPM motor according to the third embodiment.
  • 3A and 3B are cross-sectional views broken in a direction perpendicular to the rotation axis of the SPM motor, and show only a part of the rotor core, stator, and magnet.
  • FIG. 3A shows a normal state where the magnet is not peeled off from the rotor core
  • FIG. 3B shows a peeled state where the magnet is peeled off from the rotor core.
  • the inner peripheral surface of the stator 104 is not a smooth peripheral surface but an uneven surface with unevenness along the circumferential direction.
  • the opening surface of the slot is desired on the inner peripheral surface of the stator 104.
  • Reference numeral 105 denotes a stator winding
  • 106 denotes insulating paper.
  • the slot opening surface is closed so that the slot opening does not face the stator inner peripheral surface, and the inner peripheral surface of the stator 104 is smoothed. It is on the surface.
  • each point and length are defined as follows in the peeled state in which the magnet upper surface 103d of the magnet 103 is in contact with the inner peripheral surface of the stator 104.
  • Point C A contact point between the magnet upper surface 103 d and the inner peripheral surface of the stator 104. In this example, the point C is a position slightly lowered from the top of the magnet upper surface 103d (a position shifted in the circumferential direction from the top).
  • Point D A point of the magnet side surfaces 103a and 103b that is in contact with the groove side surfaces 102a and 102b and located on the outermost periphery side.
  • Point E Of the groove side surfaces 102a and 102b, the surface that is in contact with the magnet side surfaces 103a and 103b and located on the innermost side.
  • Length La The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point D is located.
  • Length Lb The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point E is located.
  • the magnet side surfaces 103a and 103b slide using the groove side surfaces 102a and 102b as a guide, so that the magnet bottom surface 103c and the groove bottom surface 102c are maintained in a parallel state. Then, the magnet 103 rises.
  • the length in the radial direction of the groove side surfaces 102a and 102b is defined in consideration of the length in the radial direction of the magnet side surfaces 103a and 103b so that the above formula (1) is satisfied, the length in the radial direction of the groove side surfaces 102a and 102b is defined. Even if the peeled state shown in FIG. 3B is obtained from the normal state, the magnet 103 floating from the magnet insertion groove 102 does not enter between the rotor core 101 and the stator 104. Therefore, in the third embodiment, similarly to the first embodiment, even if the adhesive deteriorates over time and the adhesive force is reduced and the magnet 103 is lifted from the magnet insertion groove 102, the magnet 103 remains in the lifted state. The stop position / state of the equipment / equipment driven by the motor can be brought back to the original stop position / state. This increases safety.
  • FIG. 4A and 4B show the magnet fixing structure of the SPM motor according to the fourth embodiment.
  • 4A and 4B are cross-sectional views broken in a direction perpendicular to the rotation axis of the SPM motor, and show only a part of the rotor core, stator, and magnet.
  • FIG. 4A shows a normal state where the magnet is not peeled off from the rotor core
  • FIG. 4B shows a peeled state where the magnet is peeled off from the rotor core.
  • the inner peripheral surface of the stator 104 is not a smooth peripheral surface, but an uneven surface having unevenness along the circumferential direction. In other words, the opening surface of the slot is desired on the inner peripheral surface of the stator 104.
  • Reference numeral 105 denotes a stator winding, and 106 denotes insulating paper.
  • each point and length are defined as follows in the peeled state where the upper surface 113d of the magnet 113 is in contact with the inner peripheral surface of the stator 104.
  • Point C A contact point between the upper surface 113 d of the magnet and the inner peripheral surface of the stator 104.
  • the point C is a position shifted from the circumferential end of the magnet upper surface 113d to the circumferential center.
  • Point D A point of the magnet side surfaces 113a and 113b that is in contact with the groove side surfaces 102a and 102b and located on the outermost periphery side.
  • Point E Of the groove side surfaces 102a and 102b, the surface that is in contact with the magnet side surfaces 113a and 113b and located on the innermost side.
  • Length La The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point D is located.
  • Length Lb The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point E is located.
  • the magnet side surfaces 113a and 113b slide using the groove side surfaces 102a and 102b as a guide, so that the magnet bottom surface 113c and the groove bottom surface 102c are maintained in a parallel state. Then, the magnet 113 rises.
  • the length in the radial direction of the groove side surfaces 102a and 102b is defined in consideration of the length in the radial direction of the magnet side surfaces 113a and 113b so that the above formula (1) is established, the length in the radial direction is shown in FIG. 4A. Even if the peeled state shown in FIG. 4B is obtained from the normal state, the magnet 113 floating from the magnet insertion groove 102 does not enter between the rotor core 101 and the stator 104. Therefore, in the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, even when the adhesive deteriorates over time and the adhesive force is reduced and the magnet 113 is lifted from the magnet insertion groove 102, the motor 113 is kept in the lifted state. The stop position / state of the equipment / equipment driven by the motor can be brought back to the original stop position / state. This increases safety.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main part of the fifth embodiment, and the stator is not shown.
  • the corners on the inner peripheral side of the magnet 103 portions where the magnet side surfaces 103a and 103b and the magnet bottom surface 103c intersect
  • the corners on the outer peripheral side of the groove side surfaces 102a and 102b of the magnet insertion groove 102 groove side surfaces.
  • Chamfering is performed on portions where 102a and 102b intersect with the peripheral surface of the rotor core 101). Instead of chamfering, a round may be attached.
  • Point D A point of the magnet side surfaces 103a and 103b that is in contact with the groove side surfaces 102a and 102b and located on the outermost periphery side.
  • Point E Of the groove side surfaces 102a and 102b, the surface that is in contact with the magnet side surfaces 113a and 113b and located on the innermost side.
  • 6A and 6B show a magnet fixing structure of an SPM motor according to the sixth embodiment.
  • 6A and 6B are cross-sectional views broken in a direction perpendicular to the rotation axis of the SPM motor, and show only a part of the rotor core, stator, and magnet.
  • FIG. 6A shows a normal state where the magnet is not peeled off from the rotor core
  • FIG. 6B shows a peeled state where the magnet is peeled off from the rotor core.
  • a magnet insertion groove 202 having a rectangular (rectangular) cross section is formed on the surface (circumferential surface) of the rotor core 201 so as to extend in the axial direction.
  • the magnet insertion grooves 202 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core 201.
  • the magnet insertion groove 202 has groove side surfaces 202a and 202b located on both sides in the circumferential direction (both left and right sides in the figure), and a groove bottom surface 202c located on the inner circumference side.
  • the groove side surfaces 202a and 202b are planes parallel to each other.
  • the groove bottom surface 202c is a flat surface and is orthogonal to the groove side surfaces 202a and 202b.
  • a magnet (permanent magnet) 203 is inserted into the magnet insertion groove 202.
  • the magnet 203 is inserted into the magnet insertion groove 202 from the outer peripheral side in the radial direction of the rotor core 201 toward the inner peripheral side, and is bonded to the magnet insertion groove 202 (rotor core 201) with an adhesive. That is, only an adhesive is used as means for fixing the magnet 203 to the rotor core 201.
  • the magnet 203 includes magnet side surfaces 203a and 203b which are parallel planes located on both sides in the circumferential direction (both left and right sides in the figure), a magnet bottom surface 203c which is a plane located on the inner circumference side, and an outer circumference side. It has the magnet upper surface 203d which is a plane located in this.
  • the magnet lower surface 203c and the magnet upper surface 203d are orthogonal to the magnet side surfaces 203a and 203b.
  • the magnet side surfaces 203a and 203b are bonded to the groove side surfaces 202a and 202b, and the magnet lower surface 203c is bonded to the groove bottom surface 202c.
  • the stator 204 is disposed on the outer peripheral side of the rotor core 201.
  • the inner peripheral surface of the stator 204 is a smooth peripheral surface without unevenness. As shown in FIG. 6A, there is a gap between the magnet upper surface 203d of the magnet 203 and the inner peripheral surface of the stator 204 in the normal state.
  • the magnet 203 When the adhesive strength of the adhesive decreases due to deterioration over time, the magnet 203 is peeled off due to centrifugal force or magnetic attraction force on the stator 204 side, and the like, as shown in FIG.
  • the lower surface 203c is inclined with respect to the groove bottom surface 202c and the magnet 203 is lifted obliquely), and the portion of the magnet 203 that is lifted diagonally (in FIG. 6B, the left portion of the magnet 203, that is, the stator 204 side is approached.
  • the upper surface 203d of the magnet in the contact portion comes into contact with the inner peripheral surface of the stator 204.
  • the magnet 203 since there is a slight gap between the magnet side surfaces 203a and 203b and the groove side surfaces 202a and 202b, the magnet 203 floats obliquely.
  • each point and length are defined as follows.
  • Point D and point E are defined on the side where the magnet 203 is lifted (left side in the case of FIG. 6B).
  • Point C Contact point between the magnet upper surface 203 d and the inner peripheral surface of the stator 204. In this example, the point C is a circumferential end portion of the magnet upper surface 203d.
  • Point D A point that is in contact with the groove side surfaces 202a and 202b among the magnet side surfaces 203a and 203b and is located on the outermost side.
  • Point E Of the groove side surfaces 202a and 202b, the surface that is in contact with the magnet side surfaces 203a and 203b and located on the innermost side.
  • Length La The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point D is located.
  • Length Lb The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point E is located.
  • the lengths in the radial direction of the groove side surfaces 202a and 202b are defined in consideration of the length in the radial direction of the magnet side surfaces 203a and 203b so that the above formula (1) is satisfied, the length in the radial direction of the groove side surfaces 202a and 202b is defined. Even if the peeled state shown in FIG. 6B is obtained from the normal state, the magnet 203 that is obliquely lifted from the magnet insertion groove 202 does not enter between the rotor core 201 and the stator 204.
  • the magnet 203 When the peeled state shown in FIG. 6B is reached, the magnet 203 is held in an inclined state in the magnet insertion groove 202.
  • the magnet 203 rotates as the rotor core 201 rotates, and the magnet upper surface 203 d moves while contacting the inner peripheral surface of the stator 204.
  • the resistance generated when the upper surface 203d of the magnet comes into contact with the inner peripheral surface of the stator 204 is extremely small compared to the torque generated by the motor, so that the rotation of the motor is not prevented. For this reason, the situation where the motor suddenly locks and cannot be rotated is prevented.
  • Example 7A and 7B show the magnet fixing structure of the SPM motor according to the seventh embodiment.
  • 7A and 7B are cross-sectional views broken in a direction perpendicular to the rotation axis of the SPM motor, and show only a part of the rotor core, stator, and magnet.
  • FIG. 7A shows a normal state where the magnet is not peeled off from the rotor core
  • FIG. 7B shows a peeled state where the magnet is peeled off from the rotor core.
  • a magnet (permanent magnet) 213 is inserted into the magnet insertion groove 202.
  • the magnet 213 is inserted into the magnet insertion groove 202 from the outer peripheral side in the radial direction of the rotor core 201 toward the inner peripheral side, and is bonded to the magnet insertion groove 202 (rotor core 201) with an adhesive. That is, only an adhesive is used as means for fixing the magnet 213 to the rotor core 201.
  • the magnet 213 includes magnet side surfaces 213a and 213b which are parallel planes located on both sides in the circumferential direction (both left and right sides in the figure), a magnet lower surface 213c which is a plane located on the inner circumference side, and an outer circumference side.
  • the magnet upper surface 213d which is a curved surface located in a.
  • the magnet lower surface 213c is orthogonal to the magnet side surfaces 213a and 213b.
  • the magnet upper surface 213d is a curved surface (arc surface) that is greatly convex outward in the radial direction.
  • the magnet 213 When the adhesive strength of the adhesive is reduced due to aging, the magnet 213 is peeled off due to centrifugal force, magnetic attraction force on the stator 204 side, etc., and lifted obliquely from the magnet insertion groove 202 as shown in FIG. There is a possibility that the lower surface 213c is inclined with respect to the groove bottom surface 202c and the magnet 213 is lifted obliquely), and the magnet upper surface 213d is in contact with the inner peripheral surface of the stator 204. In this example, since there is a slight gap between the magnet side surfaces 213a and 213b and the groove side surfaces 202a and 202b, the magnet 213 rises obliquely.
  • each point and length are defined as follows in the peeled state where the magnet upper surface 213d of the magnet 213 is in contact with the inner peripheral surface of the stator 204.
  • the points D and E are defined on the side where the magnet 213 is lifted (left side in the case of FIG. 7B).
  • Point C A contact point between the magnet upper surface 213d and the inner peripheral surface of the stator 204. In this example, the point C is near the top of the magnet upper surface 213d.
  • Point D Of the magnet side surfaces 213a and 213b, the surface that is in contact with the groove side surfaces 202a and 202b and is located on the outermost side.
  • Point E Of the groove side surfaces 202a and 202b, the surface that is in contact with the magnet side surfaces 213a and 213b and located on the innermost side.
  • Length La The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point D is located.
  • Length Lb The length in the radial direction between the radial position where the point C is located and the radial position where the point E is located.
  • the length in the radial direction of the groove side surfaces 202a and 202b is defined in consideration of the length in the radial direction of the magnet side surfaces 213a and 213b so that the above formula (1) is established, the length in the radial direction is shown in FIG. 7A. Even if the peeled state shown in FIG. 7B is obtained from the normal state, the magnet 213 that is lifted obliquely from the magnet insertion groove 202 does not enter between the rotor core 201 and the stator 204.
  • the magnet 213 When the peeled state shown in FIG. 7B is reached, the magnet 213 is held in an inclined state in the magnet insertion groove 202.
  • the magnet 213 rotates with the rotation of the rotor core 201, and the magnet upper surface 213 d moves while being in contact with the inner peripheral surface of the stator 204.
  • the resistance generated when the upper surface 213d of the magnet contacts the inner peripheral surface of the stator 204 is extremely small compared to the torque generated by the motor, so that the rotation of the motor is not prevented. For this reason, the situation where the motor suddenly locks and cannot be rotated is prevented.
  • Example 8 The design method of the “magnet fixing structure of the permanent magnet surface pasting type motor” in Examples 1 to 7 will be described below as Example 8.
  • the radial lengths (thicknesses) of the magnets 103, 113, 203, and 213 and the upper surfaces 103d and 113d of the magnets are determined by electrical design based on the torque and the number of rotations required for the motor.
  • 203d, 213d and the inner circumferential surfaces of the stators 104, 204 are determined in the radial direction (gap length).
  • Length La ⁇ Length Lb (1)
  • the groove side surfaces 102a and 102b are satisfied.
  • 202a, 202b are determined.
  • the diameters of the rotor cores 101, 201 are determined.
  • the present invention can be applied to SPM motors that serve as drive sources for elevators, amusement facilities, and various mechanical devices.

Landscapes

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

Abstract

 モータの突然のロックを防止して安全性を高めたSPMモータとする。 磁石(103)を、回転子(101)の磁石挿入溝(102)に挿入し接着剤により接着した。長さLaを点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ、長さLbを点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さとしたとき、長さLa<長さLbとなるように、磁石側面(103a,103b)の長さに対して溝側面(102a,102b)の長さを規定した。

Description

永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造及びその設計手法
 本発明は、永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造及びその設計手法に関し、仮に磁石が剥離したとしても安全性を確保できるように工夫したものである。
 永久磁石表面貼付形モータ(SPMモータ:Surface Permanent Magnet Motor)は、回転子鉄心の表面に永久磁石を貼り付けて磁極を形成した、回転界磁形の同期モータである。SPMモータは、磁石の持つ強い磁力を効率的に利用できるため、小型でありながら高トルクを発生できるとともに、低トルクリプル化を実現することができる。
 このようなSPMモータは、エレベータや、遊戯施設や、各種の機械装置の駆動源(モータ)として使用されている。
 エレベータ等のように高い信頼性が求められる設備・機器に用いられるSPMモータでは、回転子鉄心に接着している磁石が、回転子鉄心から剥がれてしまうことがないように、従来では種々の工夫がされていた(例えば、特許文献1,2参照)。
 万が一、磁石が回転子鉄心から剥がれてしまうと、剥がれた磁石が、回転子と固定子の間に挟まったり噛み込まれたりすること等を原因として、モータが突然ロックして、回転ができなくなってしまうことがあるからである(詳細は後述する)。
 ここで、磁石が回転子鉄心から剥がれてしまうことがないように工夫した、従来のSPMモータの磁石固定構造の一例を、図8及び図9を参照して説明する。なお、図8,図9は、SPMモータの回転軸に直交する方向に破断した断面図であり、回転子鉄心、固定子、磁石の一部のみを示すものである。
 図8に示す従来例においては、回転子鉄心1の表面(周面)には、蟻溝形の磁石挿入溝2が軸方向に伸びて形成されている。この磁石挿入溝2には、断面形状が略台形となっている磁石(永久磁石)3が挿入されている。磁石3は、磁石挿入溝2の端面から軸方向に沿い挿入され、接着剤により磁石挿入溝2(回転子鉄心1)に接着される。
 つまり、蟻溝構造と接着剤により、磁石3は磁石挿入溝2(回転子鉄心1)に固定される。
 固定子4と回転子鉄心1の表面との間、及び、固定子4と磁石3の外周側面との間には、ギャップが形成されている。このため、回転子鉄心1が回転しても、回転子鉄心1や磁石3が、固定子4に接触することはない。
 図8に示す従来例では、接着剤が経年劣化して接着力が低下しても、蟻溝構造により、磁石3が磁石挿入溝2(回転子鉄心1)に固定された状態が保持され、磁石3が回転子鉄心1から剥がれてしまうことが防止される。
 図9に示す従来例においては、回転子鉄心11の表面(周面)には、断面形状が矩形(長方形)の磁石挿入溝12が軸方向に伸びて形成されている。この磁石挿入溝12には、断面形状が矩形(長方形)となっている磁石(永久磁石)13が挿入されている。磁石13は、回転子鉄心11の半径方向の外周側から内周側に向かって磁石挿入溝12に挿入され、接着剤により磁石挿入溝12(回転子鉄心11)に接着される。
 磁石13の外周には、バインドテープ15が、回転子鉄心11の周面を一周する状態で配置されている。このバインドテープ15により、各磁石13を磁石挿入溝12側に押えている。
 このため、接着剤とバインドテープ15により、磁石13は磁石挿入溝12(回転子鉄心11)に固定される。なお、バインドテープ15としては、熱硬化タイプのテープ等が使用される。
 固定子14と回転子鉄心11の表面との間、及び、固定子14と磁石13の外周側面との間、更には固定子14とバインドテープ15との間には、ギャップが形成されている。このため、回転子鉄心11が回転しても、回転子鉄心11や磁石13、更にはバインドテープ15が、固定子14に接触することはない。
 図9に示す従来例では、接着剤が経年劣化して接着力が低下しても、バインドテープ15により、磁石13が磁石挿入溝12(回転子鉄心11)に固定された状態が保持され、磁石13が回転子鉄心11から剥がれてしまうことが防止される。
特開2000-152535号公報 特開平9-9539号公報 特開2013-165601号公報
 ところで、図8に示す従来技術では、磁石挿入溝2を蟻溝形にすると共に磁石3を略台形にしなければいけないため、磁石挿入溝2及び磁石3を加工するための作業工数や時間が余分に必要になり、更に専用工具が必要であった。これに伴いコストアップも生じていた。
 図9に示す従来技術では、バインドテープ15が必要になるため部品点数が増加し、バインドテープ15の巻き付け作業や熱硬化作業が必要になっていた。これに伴いコストアップも生じていた。
 さらに、バインドテープ15として熱硬化タイプのテープ等を使用した場合には、熱硬化温度が磁石13の減磁温度よりも高いと、磁石13が減磁してモータ特性が低下する問題があった。
 そこで本願の発明者は、
(1)蟻溝形の磁石挿入溝やバインドテープを用いないことにより、加工や製造が容易でコストダウンを図ることができ、
(2)しかも、固定手段として接着剤のみを用いて磁石を回転子鉄心の磁石挿入溝に固定した構造であっても、モータの突然のロックという事態に至る心配がなく、
(3)更に、構造が簡単である、
 という特性を持ったモータを開発したいと念願し、各種の検討と研究を行った。
 なお、モータが突然ロックして回転ができなくなると、このモータにより駆動されている設備・機器が、意図しない位置・状態で停止してしまい、問題となる可能性がある。
 一方、多数の磁石のうち一部の磁石が仮に剥離したとしても、一部の磁石が剥離した状態のままでモータの回転を維持できれば、モータにより駆動されている設備・機器の停止位置・状態を、本来の停止位置・状態にまでもってくることができ、問題になることはない。
 このような観点から、本願の発明者は検討・研究をした。
 ここで、本願発明者が行った検討・研究について説明する。
 図10に示すように、回転子鉄心21の表面(周面)に形成した断面形状が矩形(長方形)の磁石挿入溝22に、断面形状が矩形(長方形)の磁石(永久磁石)23を、接着剤のみにより接着・固定したモータについて検討した。なお、図10において、24は固定子である。
 図10に示すモータでは、経年劣化により接着剤の接着力が低下すると、遠心力や固定子24側の磁気吸引力等により、図11に示すように、磁石23が完全に剥がれて磁石挿入溝22から浮き上がったり、図12に示すように、磁石23が部分的に剥がれて磁石挿入溝22から斜めになって浮き上がったりする可能性を皆無にすることはできない。
 図11に示すように、磁石23が完全に剥がれて磁石挿入溝22から浮き上がった状態で回転が続くと、図13に示すように、磁石23が磁石挿入溝22から外れて、磁石23が回転子鉄心21と固定子24との間に挟まって噛み込まれることがある。このような状態になるとモータが突然ロックして回転ができなくなることがある。なお、図13において、矢印は回転方向を示す。
 また、図11に示すように、磁石23が完全に剥がれて磁石挿入溝22から浮き上がった状態で回転が続くと、図14に示すように、磁石挿入溝22から剥がれた磁石23が、隣の磁石23に衝突することがある。このような衝突により磁石23が破損し、その破片が回転子鉄心21と固定子24との間に挟まって噛み込まれることがある。このような状態になるとモータが突然ロックして回転ができなくなることがある。なお、図14において、矢印は回転方向を示す。
 図12に示すように、磁石23が部分的に剥がれて磁石挿入溝22から斜めになって浮き上がった状態で回転が続くと、磁石23のうち斜めに浮き上がった部分(固定子24側に近づいた部分)が、回転子鉄心21と固定子24との間に挟まって噛み込まれることがある。このような状態になるとモータが突然ロックして回転ができなくなることがある。
 上記の各事象を検討した結果、本願の発明者は、蟻溝形の磁石挿入溝やバインドテープを用いることなく、固定手段として接着剤のみを用いて、回転子鉄心の表面の磁石挿入溝に磁石を固定(接着)したモータにおいて、仮に磁石が磁石挿入溝から剥離しても、モータが突然ロックすることのないモータを新たに開発するに至った。
 上記課題を解決する本発明の磁石固定構造は、
 回転子鉄心の表面に形成された軸方向に伸びた磁石挿入溝に、永久磁石を挿入し接着剤により接着して構成された永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造であって、
 前記磁石挿入溝は、断面形状が矩形になっていると共に、周方向の両側に位置する溝側面と、内周側に位置する溝底面を有しており、
 前記永久磁石は、周方向の両側に位置する互いに平行になっている平面である磁石側面と、内周側に位置する平面である磁石下面と、外周側に位置する磁石上面を有しており、
 前記永久磁石が前記磁石挿入溝から浮き上がって前記磁石上面が固定子の内周面に接触した状態において、各点及び長さを下記のように定義したときに、
 長さLa<長さLb
 となるように前記磁石側面の長さに対して、前記溝側面の長さを規定していることを特徴とする。
点C:前記磁石上面と前記固定子の内周面との接触点。
点D:前記磁石側面のうち前記溝側面に接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:前記溝側面のうち前記磁石側面に接触している面であって、最も内周側に位置している点。
長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
 また本発明の磁石固定構造は、
 前記接着剤が経年劣化してその接着力が低下し前記永久磁石が前記磁石挿入溝から浮き上がる際には、前記磁石下面と前記溝底面とが平行になった状態を保持しつつ前記永久磁石が浮き上がるように、前記磁石側面が前記溝側面に密着している構造になっていることを特徴とする。
 また本発明の磁石固定構造は、
 前記接着剤が経年劣化してその接着力が低下し前記永久磁石が前記磁石挿入溝から浮き上がる際には、前記磁石下面が前記溝底面に対して斜めになって前記永久磁石が斜めに浮き上がるように、前記磁石側面と前記溝側面との間に隙間がある構造になっており、
 前記点D及び点Eは、磁石が浮き上がった側において定義することを特徴とする。
 また本発明の磁石固定構造の設計手法は、
 前記の永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造を設計する設計手法であって、
 先ず、電気的な設計により、前記永久磁石の半径方向の長さと、前記磁石上面と前記固定子の内周面との半径方向の長さを決定し、
 次に、長さLa<長さLbという式を満たすように、前記磁石側面の長さを考慮して、前記溝側面の長さを決定することを特徴とする。
 本発明によれば、回転子鉄心の磁石挿入溝に永久磁石を固定する手段として接着剤のみを用いている永久磁石表面貼付形モータにおいて、仮に永久磁石が磁石挿入溝から浮き上がってきたとしても、永久磁石が回転子鉄心の周面と固定子の内周面との間に挟まることはなく、モータの突然のロックという事態にいたることはない。このためモータの信頼性が高まる。
本発明の実施例1に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例1に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例2に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例2に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例3に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例3に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例4に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例4に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例5に係るSPMモータの磁石固定構造の要部を示す構成図。 本発明の実施例6に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例6に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例7に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 本発明の実施例7に係るSPMモータの磁石固定構造を示す構成図。 従来の磁石固定構造を示す構成図。 従来の磁石固定構造を示す構成図。 従来の磁石固定構造を示す構成図 磁石が浮いた状態を示す構成図。 磁石が浮いた状態を示す構成図。 磁石が挟まった状態を示す構成図。 磁石が衝突した状態を示す構成図。
 以下、本発明に係る永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造を、実施例に基づき詳細に説明する。
〔実施例1〕
 図1A,図1Bは実施例1に係るSPMモータの磁石固定構造を示す。図1A,図1Bは、SPMモータの回転軸に直交する方向に破断した断面図であり、回転子鉄心、固定子、磁石の一部のみを示すものである。
 図1Aは磁石が回転子鉄心から剥がれていない正常状態を示し、図1Bは磁石が回転子鉄心から剥がれた剥離状態を示している。
 図1A,図1Bに示すように、回転子鉄心101の表面(周面)には、断面形状が矩形(長方形)の磁石挿入溝102が軸方向に伸びて形成されている。磁石挿入溝102は、回転子鉄心101の周方向に亘る複数箇所に形成されている。
 磁石挿入溝102は、周方向の両側(図では左右の両側)に位置する溝側面102a,102bと、内周側に位置する溝底面102cを有している。溝側面102a,102bは互いに平行な平面である。溝底面102cは平面であり、溝側面102a,102bと直交している。
 磁石挿入溝102には、磁石(永久磁石)103が挿入されている。磁石103は、回転子鉄心101の半径方向の外周側から内周側に向かって磁石挿入溝102に挿入され、接着剤により磁石挿入溝102(回転子鉄心101)に接着されている。つまり、磁石103を回転子鉄心101に固定する手段として、接着剤のみを用いている。
 磁石103は、周方向の両側(図では左右の両側)に位置する互いに平行になっている平面である磁石側面103a,103bと、内周側に位置する平面である磁石下面103cと、外周側に位置する湾曲面である磁石上面103dを有している。磁石下面103cは磁石側面103a,103bと直交している。磁石上面103dは、径方向外側に向かって凸となった湾曲面(円弧面)になっている。
 磁石103が、磁石挿入溝102に挿入されて接着剤により磁石挿入溝102に接着されたときには、磁石側面103a,103bが溝側面102a,102bに密着し、磁石下面103cが溝底面102cに密着する。即ち、磁石側面103a,103bと溝側面102a,102bとの間には殆ど隙間がなく、且つ、磁石103が磁石挿入溝102に完全に挿入された際には、磁石下面103cと溝底面102cとの間には殆ど隙間がない。
 固定子104は回転子鉄心101の外周側に配置されている。この例では、固定子104の内周面は、凹凸のない滑らかな周面になっている。
 図1Aに示すように、正常状態では、磁石103の磁石上面103dと固定子104の内周面との間にはギャップがある。
 経年劣化により接着剤の接着力が低下すると、遠心力や固定子104側の磁気吸引力等により、図1Bに示すように、磁石103が剥がれて磁石挿入溝102から浮き上がり、磁石103の磁石上面103dが固定子104の内周面に接触する事態になる可能性がある。磁石103が浮き上がるときには、磁石側面103a,103bが溝側面102a,102bをガイドとしてスライドしていくため、磁石下面103cと溝底面102cとが平行になった状態を保持しつつ、磁石103が浮き上がっていく。
 なお、SPMモータの回転子鉄心101には多数の磁石103が接着・固定されているので、そのうちの一部(1つ)の磁石103が剥離して図1Bに示す剥離状態になったとしても、残りの多数の磁石103は回転子鉄心101に接着・固定されたままになっている。
 図1Bに示すように磁石103の磁石上面103dが固定子104の内周面に接触した剥離状態において、各点及び長さを次のように定義する。
点C:磁石上面103dと固定子104の内周面との接触点。この例では、点Cは磁石上面103dの頂部になる。
点D:磁石側面103a,103bのうち、溝側面102a,102bに接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:溝側面102a,102bのうち、磁石側面103a,103bに接触している面であって、最も内周側に位置している点。
長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
 実施例1では、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 となるように、磁石挿入溝102の溝側面102a,102bの半径方向の長さと、磁石103の磁石側面103a,103bの半径方向の長さを規定している。
 この式(1)の技術的な意味は次の通りである。即ち、磁石103の磁石側面103a,103bの高さ(長さ)が、仮に、従来のもの(磁石剥離に伴いモータの突然のロックが生じるもの)と一緒だとした場合に、溝側面102a,102bの高さ(長さ)を、従来のものに対して高く(長く)したことを意味する。
 なお、溝側面102a,102bの高さ(長さ)を高く(長く)するということは、回転子鉄心101の径を大きくすることにつながり、回転子鉄心101の径が大きくなるということは回転子鉄心101の周面(磁石挿入溝102が形成されていない面)と固定子104の内周面との半径方向の長さが短くなることになる。
 ちなみに、磁石103の半径方向の長さや、磁石上面103dと固定子104の内周面との間の長さは、SPMモータに求められる電気的特性から(つまり電気設計により)決定される。
 上記の式(1)が成立するように、磁石側面103a,103bの半径方向の長さを考慮して、溝側面102a,102bの半径方向の長さを規定しているため、図1Aに示す正常状態から、図1Bに示す剥離状態になったとしても、磁石挿入溝102から浮き上がった磁石103が、回転子鉄心101と固定子104との間に入り込むことはない。
 つまり、図1Bに示す剥離状態になったときには、磁石側面103a,103bと溝側面102a,102bとが部分的に接触しているので、磁石103は磁石挿入溝102内に保持される。そして、磁石103は回転子鉄心101の回転に伴い回転し、磁石上面103dは固定子104の内周面に接触しつつ移動していく。なお、磁石上面103dが固定子104の内周面に接触して生ずる抵抗は、モータの発生トルクに比べて極めて小さいので、モータの回転が阻止されることはない。
 このため、モータが突然ロックして回転ができなくなるという事態に至ることがなくなる。
 したがって、接着剤が経年劣化してその接着力が低下し磁石103が磁石挿入溝102から浮き上がったとしても、磁石103が浮き上がった状態のままでモータの回転を維持することができ、モータにより駆動されている設備・機器の停止位置・状態を本来の停止位置・状態にまでもってくることができる。これにより安全性が高まる。
 例えば、エレベータ設備・機器の場合には、「かご」を途中階で止めることなく、所定の階の位置にまで昇降移動させることができる。
〔実施例2〕
 図2A,図2Bは実施例2に係るSPMモータの磁石固定構造を示す。図2A,図2Bは、SPMモータの回転軸に直交する方向に破断した断面図であり、回転子鉄心、固定子、磁石の一部のみを示すものである。
 図2Aは磁石が回転子鉄心から剥がれていない正常状態を示し、図2Bは磁石が回転子鉄心から剥がれた剥離状態を示している。
 実施例2では、断面形状が矩形(長方形)になっている磁石113を磁石挿入溝102に挿入して接着している。
 磁石113は、周方向の両側(図では左右の両側)に位置する平面である磁石側面113a,113bと、内周側に位置する平面である磁石下面113cと、外周側に位置する平面である磁石上面113dを有している。磁石下面113c及び磁石上面103dは磁石側面113a,113bと直交している。
 磁石113が、磁石挿入溝102に挿入されて接着剤により磁石挿入溝102に接着されたときには、磁石側面113a,113bが溝側面102a,102bに密着し、磁石下面113cが溝底面102cに密着する。即ち、磁石側面113a,113bと溝側面102a,102bとの間には殆ど隙間がなく、且つ、磁石113が磁石挿入溝102に完全に挿入された際には、磁石下面113cと溝底面102cとの間には殆ど隙間がない。
 他の部分の構成は、図1A,図1Bに示す実施例1と同様になっており、同一部分には同一符号を付す。
 図2Bに示すように磁石113の磁石上面113dが固定子104の内周面に接触した剥離状態において、各点及び長さを次のように定義する。
点C:磁石上面113dと固定子104の内周面との接触点。この例では、点Cは磁石上面113dのうち周方向の端部になる。
点D:磁石側面113a,113bのうち、溝側面102a,102bに接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:溝側面102a,102bのうち、磁石側面113a,113bに接触している面であって、最も内周側に位置している点。
長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
 なお、磁石113が剥離して浮き上がるときには、磁石側面113a,113bが、溝側面102a,102bをガイドとしてスライドしていくため、磁石下面113cと溝底面102cとが平行になった状態を保持しつつ、磁石113が浮き上がっていく。
 実施例2においても、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 となるように、磁石挿入溝102の溝側面102a,102bの半径方向の長さと、磁石113の磁石側面113a,113bの半径方向の長さを規定している。
 この式(1)の技術的な意味は次の通りである。即ち、磁石113の磁石側面113a,113bの高さ(長さ)が、仮に、従来のもの(磁石剥離に伴いモータの突然のロックが生じるもの)と一緒だとした場合に、溝側面102a,102bの高さ(長さ)を、従来のものに対して高く(長く)したことを意味する。
 上記の式(1)が成立するように、磁石側面113a,113bの半径方向の長さを考慮して、溝側面102a,102bの半径方向の長さを規定しているため、図2Aに示す正常状態から、図2Bに示す剥離状態になったとしても、磁石挿入溝102から浮き上がった磁石113が、回転子鉄心101と固定子104との間に入り込むことはない。
 つまり、図2Bに示す剥離状態になったときには、磁石側面113a,113bと溝側面102a,102bとが部分的に接触しているので、磁石113は磁石挿入溝102内に保持される。そして、磁石113は回転子鉄心101の回転に伴い回転し、磁石上面113dは固定子104の内周面に接触しつつ移動していく。なお、磁石上面113dが固定子104の内周面に接触して生ずる抵抗は、モータの発生トルクに比べて極めて小さいので、モータの回転が阻止されることはない。
 このため、モータが突然ロックして回転ができなくなるという事態に至ることがなくなる。
 したがって、接着剤が経年劣化してその接着力が低下し磁石113が磁石挿入溝102から浮き上がったとしても、磁石113が浮き上がった状態のままでモータの回転を維持することができ、モータにより駆動されている設備・機器の停止位置・状態を本来の停止位置・状態にまでもってくることができる。これにより安全性が高まる。
[実施例3]
 図3A,図3Bは実施例3に係るSPMモータの磁石固定構造を示す。図3A,図3Bは、SPMモータの回転軸に直交する方向に破断した断面図であり、回転子鉄心、固定子、磁石の一部のみを示すものである。
 図3Aは磁石が回転子鉄心から剥がれていない正常状態を示し、図3Bは磁石が回転子鉄心から剥がれた剥離状態を示している。
 実施例3では、固定子104の内周面は、滑らかな周面ではなく周方向に沿い凹凸がある凹凸面になっている。つまり固定子104の内周面にはスロットの開口面が望んでいる。なお、105は固定子巻線、106は絶縁紙である。
 ちなみに、図1A,図1B,図2A,図2Bに示す固定子104では、スロット開口が固定子内周面に臨まないように、スロット開口面を塞ぎ、固定子104の内周面を滑らかな周面にしている。
 他の部分の構成は、図1A,図1Bに示す実施例1と同様になっており、同一部分には同一符号を付す。
 図3Bに示すように磁石103の磁石上面103dが固定子104の内周面に接触した剥離状態において、各点及び長さを次のように定義する。
点C:磁石上面103dと固定子104の内周面との接触点。この例では、点Cは磁石上面103dの頂部からやや下がった位置(頂部から周方向にずれた位置)になる。
点D:磁石側面103a,103bのうち、溝側面102a,102bに接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:溝側面102a,102bのうち、磁石側面103a,103bに接触している面であって、最も内周側に位置している点。
長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
 なお、磁石103が剥離して浮き上がるときには、磁石側面103a,103bが、溝側面102a,102bをガイドとしてスライドしていくため、磁石下面103cと溝底面102cとが平行になった状態を保持しつつ、磁石103が浮き上がっていく。
 実施例3においても、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 となるように、磁石挿入溝102の溝側面102a,102bの半径方向の長さと、磁石103の磁石側面103a,103bの半径方向の長さを規定している。
 上記の式(1)が成立するように、磁石側面103a,103bの半径方向の長さを考慮して、溝側面102a,102bの半径方向の長さを規定しているため、図3Aに示す正常状態から、図3Bに示す剥離状態になったとしても、磁石挿入溝102から浮き上がった磁石103が、回転子鉄心101と固定子104との間に入り込むことはない。
 したがって実施例3においても、実施例1と同様に、接着剤が経年劣化してその接着力が低下し磁石103が磁石挿入溝102から浮き上がったとしても、磁石103が浮き上がった状態のままでモータの回転を維持することができ、モータにより駆動されている設備・機器の停止位置・状態を本来の停止位置・状態にまでもってくることができる。これにより安全性が高まる。
[実施例4]
 図4A,図4Bは実施例4に係るSPMモータの磁石固定構造を示す。図4A,図4Bは、SPMモータの回転軸に直交する方向に破断した断面図であり、回転子鉄心、固定子、磁石の一部のみを示すものである。
 図4Aは磁石が回転子鉄心から剥がれていない正常状態を示し、図4Bは磁石が回転子鉄心から剥がれた剥離状態を示している。
 実施例4では、固定子104の内周面は、滑らかな周面ではなく周方向に沿い凹凸がある凹凸面になっている。つまり固定子104の内周面にはスロットの開口面が望んでいる。なお、105は固定子巻線、106は絶縁紙である。
 他の部分の構成は、図2A,図2Bに示す実施例2と同様になっており、同一部分には同一符号を付す。
 図4Bに示すように磁石113の磁石上面113dが固定子104の内周面に接触した剥離状態において、各点及び長さを次のように定義する。
点C:磁石上面113dと固定子104の内周面との接触点。この例では、点Cは磁石上面113dの周方向の端部から周方向の中央側にシフトした位置になる。
点D:磁石側面113a,113bのうち、溝側面102a,102bに接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:溝側面102a,102bのうち、磁石側面113a,113bに接触している面であって、最も内周側に位置している点。
長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
 なお、磁石113が剥離して浮き上がるときには、磁石側面113a,113bが、溝側面102a,102bをガイドとしてスライドしていくため、磁石下面113cと溝底面102cとが平行になった状態を保持しつつ、磁石113が浮き上がっていく。
 実施例4においても、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 となるように、磁石挿入溝102の溝側面102a,102bの半径方向の長さと、磁石113の磁石側面113a,113bの半径方向の長さを規定している。
 上記の式(1)が成立するように、磁石側面113a,113bの半径方向の長さを考慮して、溝側面102a,102bの半径方向の長さを規定しているため、図4Aに示す正常状態から、図4Bに示す剥離状態になったとしても、磁石挿入溝102から浮き上がった磁石113が、回転子鉄心101と固定子104との間に入り込むことはない。
 したがって実施例4においても、実施例2と同様に、接着剤が経年劣化してその接着力が低下し磁石113が磁石挿入溝102から浮き上がったとしても、磁石113が浮き上がった状態のままでモータの回転を維持することができ、モータにより駆動されている設備・機器の停止位置・状態を本来の停止位置・状態にまでもってくることができる。これにより安全性が高まる。
[実施例5]
 図5は実施例5の要部を示す断面図であり、固定子は図示省略している。実施例5では、磁石103の内周側の角部(磁石側面103a,103bと磁石底面103cとが交わる部分)や、磁石挿入溝102の溝側面102a,102bの外周側の角部(溝側面102a,102bと回転子鉄心101の周面とが交わる部分)に、面取りを施したものである。面取りの代わりに、アールを付けてもよい。
 図5のように面取りやアールを施した場合には、点D及び点Eの位置は、実施例1,3のものに対してシフトしているが、点Dや点Eの定義は、前述したのと同じである。即ち、次の通りである。
点D:磁石側面103a,103bのうち、溝側面102a,102bに接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:溝側面102a,102bのうち、磁石側面113a,113bに接触している面であって、最も内周側に位置している点。
 このように磁石103や磁石挿入溝102に面取りやアールを設けている場合であっても、実施例1,3と同様に、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 となるように、磁石挿入溝102の溝側面102a,102bの半径方向の長さと、磁石103の磁石側面103a,103bの半径方向の長さを規定する。
 これにより、実施例1~4と同様に、実施例5においても、接着剤が経年劣化してその接着力が低下し磁石103が磁石挿入溝102から浮き上がったとしても、磁石103が浮き上がった状態のままでモータの回転を維持することができる。
[実施例6]
 図6A,図6Bは実施例6に係るSPMモータの磁石固定構造を示す。図6A,図6Bは、SPMモータの回転軸に直交する方向に破断した断面図であり、回転子鉄心、固定子、磁石の一部のみを示すものである。
 図6Aは磁石が回転子鉄心から剥がれていない正常状態を示し、図6Bは磁石が回転子鉄心から剥がれた剥離状態を示している。
 図6A,図6Bに示すように、回転子鉄心201の表面(周面)には、断面形状が矩形(長方形)の磁石挿入溝202が軸方向に伸びて形成されている。磁石挿入溝202は、回転子鉄心201の周方向に亘る複数箇所に形成されている。
 磁石挿入溝202は、周方向の両側(図では左右の両側)に位置する溝側面202a,202bと、内周側に位置する溝底面202cを有している。溝側面202a,202bは互いに平行な平面である。溝底面202cは平面であり、溝側面202a,202bと直交している。
 磁石挿入溝202には、磁石(永久磁石)203が挿入されている。磁石203は、回転子鉄心201の半径方向の外周側から内周側に向かって磁石挿入溝202に挿入され、接着剤により磁石挿入溝202(回転子鉄心201)に接着されている。つまり、磁石203を回転子鉄心201に固定する手段として、接着剤のみを用いている。
 磁石203は、周方向の両側(図では左右の両側)に位置する互いに平行になっている平面である磁石側面203a,203bと、内周側に位置する平面である磁石下面203cと、外周側に位置する平面である磁石上面203dを有している。磁石下面203c及び磁石上面203dは磁石側面203a,203bと直交している。
 磁石203が、磁石挿入溝202に挿入されて接着剤により磁石挿入溝202に接着されたときには、磁石側面203a,203bが溝側面202a,202bに接着し、磁石下面203cが溝底面202cに接着する。
 この例では、磁石側面203a,203bと溝側面202a,202bとの間に若干の隙間がある。
 固定子204は回転子鉄心201の外周側に配置されている。この例では、固定子204の内周面は、凹凸のない滑らかな周面になっている。
 図6Aに示すように、正常状態では、磁石203の磁石上面203dと固定子204の内周面との間にはギャップがある。
 経年劣化により接着剤の接着力が低下すると、遠心力や固定子204側の磁気吸引力等により、図6Bに示すように、磁石203が剥がれて磁石挿入溝202から斜めになって浮き上がり(磁石下面203cが溝底面202cに対して斜めになって磁石203が斜めに浮き上がり)、磁石203のうち斜めに浮き上がった部分(図6Bでは磁石203のうち左側の部分、つまり、固定子204側に近づいた部分)における磁石上面203dが、固定子204の内周面に接触する事態になる可能性がある。
 この例では、磁石側面203a,203bと溝側面202a,202bとの間に若干の隙間があるため、磁石203が斜めになって浮き上がるのである。
 なお、SPMモータの回転子鉄心201には多数の磁石203が接着・固定されているので、そのうちの一部(1つ)の磁石203が剥離して図6Bに示す剥離状態になったとしても、残りの多数の磁石203は回転子鉄心201に接着・固定されたままになっている。
 図6Bに示すように磁石203の磁石上面203dが固定子204の内周面に接触した剥離状態において、各点及び長さを次のように定義する。なお、点D,点Eは磁石203が浮き上がった側(図6Bの場合には左側)において定義するものとする。
点C:磁石上面203dと固定子204の内周面との接触点。この例では、点Cは磁石上面203dのうち周方向の端部になる。
点D:磁石側面203a,203bのうち、溝側面202a,202bに接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:溝側面202a,202bのうち、磁石側面203a,203bに接触している面であって、最も内周側に位置している点。
長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
 実施例6においても、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 となるように、磁石挿入溝202の溝側面202a,202bの半径方向の長さと、磁石203の磁石側面203a,203bの半径方向の長さを規定している。
 上記の式(1)が成立するように、磁石側面203a,203bの半径方向の長さを考慮して、溝側面202a,202bの半径方向の長さを規定しているため、図6Aに示す正常状態から、図6Bに示す剥離状態になったとしても、磁石挿入溝202から斜めに浮き上がった磁石203が、回転子鉄心201と固定子204との間に入り込むことはない。
 図6Bに示す剥離状態になったときには、磁石203は磁石挿入溝202内で斜めになった状態で保持される。そして、磁石203は回転子鉄心201の回転に伴い回転し、磁石上面203dは固定子204の内周面に接触しつつ移動していく。なお、磁石上面203dが固定子204の内周面に接触して生ずる抵抗は、モータの発生トルクに比べて極めて小さいので、モータの回転が阻止されることはない。
 このため、モータが突然ロックして回転ができなくなるという事態に至ることがなくなる。
 したがって、接着剤が経年劣化してその接着力が低下し磁石203が磁石挿入溝202から斜めに浮き上がったとしても、磁石203が浮き上がった状態のままでモータの回転を維持することができ、モータにより駆動されている設備・機器の停止位置・状態を本来の停止位置・状態にまでもってくることができる。これにより安全性が高まる。
[実施例7]
 図7A,図7Bは実施例7に係るSPMモータの磁石固定構造を示す。図7A,図7Bは、SPMモータの回転軸に直交する方向に破断した断面図であり、回転子鉄心、固定子、磁石の一部のみを示すものである。
 図7Aは磁石が回転子鉄心から剥がれていない正常状態を示し、図7Bは磁石が回転子鉄心から剥がれた剥離状態を示している。
 実施例7では、磁石挿入溝202には、磁石(永久磁石)213が挿入されている。磁石213は、回転子鉄心201の半径方向の外周側から内周側に向かって磁石挿入溝202に挿入され、接着剤により磁石挿入溝202(回転子鉄心201)に接着されている。つまり、磁石213を回転子鉄心201に固定する手段として、接着剤のみを用いている。
 磁石213は、周方向の両側(図では左右の両側)に位置する互いに平行になっている平面である磁石側面213a,213bと、内周側に位置する平面である磁石下面213cと、外周側に位置する湾曲面である磁石上面213dを有している。磁石下面213cは磁石側面213a,213bと直交している。磁石上面213dは、径方向外側に向かって大きく凸となった湾曲面(円弧面)になっている。
 他の部分は、図6(a),図6(b)に示す実施例6と同様になっており、同一部分には同一符号を付す。
 経年劣化により接着剤の接着力が低下すると、遠心力や固定子204側の磁気吸引力等により、図7Bに示すように、磁石213が剥がれて磁石挿入溝202から斜めになって浮き上がり(磁石下面213cが溝底面202cに対して斜めになって磁石213が斜めに浮き上がり)、磁石上面213dが、固定子204の内周面に接触する事態になる可能性がある。
 この例では、磁石側面213a,213bと溝側面202a,202bとの間に若干の隙間があるため、磁石213が斜めになって浮き上がるのである。
 なお、SPMモータの回転子鉄心201には多数の磁石213が接着・固定されているので、そのうちの一部(1つ)の磁石213が剥離して図7Bに示す剥離状態になったとしても、残りの多数の磁石213は回転子鉄心201に接着・固定されたままになっている。
 図7Bに示すように磁石213の磁石上面213dが固定子204の内周面に接触した剥離状態において、各点及び長さを次のように定義する。なお、点D,点Eは磁石213が浮き上がった側(図7Bの場合には左側)において定義するものとする。
点C:磁石上面213dと固定子204の内周面との接触点。この例では、点Cは磁石上面213dのうち頂部付近になる。
点D:磁石側面213a,213bのうち、溝側面202a,202bに接触している面であって、最も外周側に位置している点。
点E:溝側面202a,202bのうち、磁石側面213a,213bに接触している面であって、最も内周側に位置している点。
長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
 実施例7においても、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 となるように、磁石挿入溝202の溝側面202a,202bの半径方向の長さと、磁石213の磁石側面213a,213bの半径方向の長さを規定している。
 上記の式(1)が成立するように、磁石側面213a,213bの半径方向の長さを考慮して、溝側面202a,202bの半径方向の長さを規定しているため、図7Aに示す正常状態から、図7Bに示す剥離状態になったとしても、磁石挿入溝202から斜めに浮き上がった磁石213が、回転子鉄心201と固定子204との間に入り込むことはない。
 図7Bに示す剥離状態になったときには、磁石213は磁石挿入溝202内で斜めになった状態で保持される。そして、磁石213は回転子鉄心201の回転に伴い回転し、磁石上面213dは固定子204の内周面に接触しつつ移動していく。なお、磁石上面213dが固定子204の内周面に接触して生ずる抵抗は、モータの発生トルクに比べて極めて小さいので、モータの回転が阻止されることはない。
 このため、モータが突然ロックして回転ができなくなるという事態に至ることがなくなる。
 したがって、接着剤が経年劣化してその接着力が低下し磁石213が磁石挿入溝2102から斜めに浮き上がったとしても、磁石213が浮き上がった状態のままでモータの回転を維持することができ、モータにより駆動されている設備・機器の停止位置・状態を本来の停止位置・状態にまでもってくることができる。これにより安全性が高まる。
[実施例8]
 上述した実施例1~7における「永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造」の設計手法を、実施例8として、次に説明する。
 SPMモータでは、そのモータに要求されるトルクや回転数などを基に、電気的な設計により、磁石103,113,203,213の半径方向の長さ(厚さ)や、磁石上面103d,113d,203d,213dと固定子104,204の内周面との半径方向の長さ(ギャップ長)を決定する。
 次に、
 長さLa<長さLb・・・(1)
 という式を満たすように、磁石103,113,203,213の磁石側面103a,103b,113a,113b,203a,203b,213a,213bの高さ(長さ)を考慮して、溝側面102a,102b,202a,202bの高さ(長さ)を決定する。このようにして、溝側面102a,102b,202a,202bの高さ(長さ)を決定することにより、回転子鉄心101,201の径が確定する。
 本発明は、エレベータや、遊戯施設や、各種の機械装置の駆動源となるSPMモータに適用することができる。
 101,201 回転子鉄心、 102,202 磁石挿入溝、 102a,102b,202a,202b 溝側面、 102c,202c 溝底面、 103,113,203,213 磁石、 103a,103b,113a,113b,203a,203b,231a,213b 磁石側面、 103c,113c,203c,213c 磁石下面、
 103d,113d,203d,213d 磁石上面、 104,204 固定子、 105 固定子巻線、 106 絶縁紙

Claims (4)

  1.  回転子鉄心の表面に形成された軸方向に伸びた磁石挿入溝に、永久磁石を挿入し接着剤により接着して構成された永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造であって、
     前記磁石挿入溝は、断面形状が矩形になっていると共に、周方向の両側に位置する溝側面と、内周側に位置する溝底面を有しており、
     前記永久磁石は、周方向の両側に位置する互いに平行になっている平面である磁石側面と、内周側に位置する平面である磁石下面と、外周側に位置する磁石上面を有しており、
     前記永久磁石が前記磁石挿入溝から浮き上がって前記磁石上面が固定子の内周面に接触した状態において、各点及び長さを下記のように定義したときに、
     長さLa<長さLb
     となるように前記磁石側面の長さに対して、前記溝側面の長さを規定していることを特徴とする永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造。
    点C:前記磁石上面と前記固定子の内周面との接触点。
    点D:前記磁石側面のうち前記溝側面に接触している面であって、最も外周側に位置している点。
    点E:前記溝側面のうち前記磁石側面に接触している面であって、最も内周側に位置している点。
    長さLa:点Cが位置する半径方向位置と点Dが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
    長さLb:点Cが位置する半径方向位置と点Eが位置する半径方向位置との間の半径方向の長さ。
  2.  請求項1において、
     前記接着剤が経年劣化してその接着力が低下し前記永久磁石が前記磁石挿入溝から浮き上がる際には、前記磁石下面と前記溝底面とが平行になった状態を保持しつつ前記永久磁石が浮き上がるように、前記磁石側面が前記溝側面に密着している構造になっていることを特徴とする永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造。
  3.  請求項1において、
     前記接着剤が経年劣化してその接着力が低下し前記永久磁石が前記磁石挿入溝から浮き上がる際には、前記磁石下面が前記溝底面に対して斜めになって前記永久磁石が斜めに浮き上がるように、前記磁石側面と前記溝側面との間に隙間がある構造になっており、
     前記点D及び点Eは、磁石が浮き上がった側において定義することを特徴とする永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造。
  4.  請求項1乃至請求項3に記載の永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造を設計する設計手法であって、
     先ず、電気的な設計により、前記永久磁石の半径方向の長さと、前記磁石上面と前記固定子の内周面との半径方向の長さを決定し、
     次に、長さLa<長さLbという式を満たすように、前記磁石側面の長さを考慮して、前記溝側面の長さを決定することを特徴とする永久磁石表面貼付形モータの磁石固定構造の設計手法。
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