(57)【要約】【課題】ロータ−ステータ間の磁気抵抗を減少させることができる電動機のロータ構造を提供すること。【解決手段】電動機のロータ構造は、円筒磁石の外周、または、磁石が設けられたロータコアの外周を、非磁性体からなる強化層によって覆うとともに、強化層に磁性体を混合した。【選択図】図１
2020043680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒磁石の外周、または、磁石が設けられたロータコアの外周を、非磁性体からなる強化層によって覆うとともに、前記強化層に磁性体を混合したことを特徴とする電動機のロータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機のロータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転部材であるシャフトに設けられた円筒磁石の破損や飛散を防止するために、円筒磁石の外周を繊維強化プラスチックで覆って強化した電動機のロータ構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、繊維強化プラスチックは非磁性体であるため、円筒磁石の外周を繊維強化プラスチックによって覆うと、磁気的なロータ−ステータ間のギャップが大きくなってしまい、電動機の出力効率が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ロータ−ステータ間の磁気抵抗を減少させることができる電動機のロータ構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動機のロータ構造は、円筒磁石の外周、または、磁石が設けられたロータコアの外周を、非磁性体からなる強化層によって覆うとともに、前記強化層に磁性体を混合したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電動機のロータ構造は、円筒磁石またはロータコアの外周を覆う非磁性体からなる強化層に磁性体を混合したことによって、磁気的なロータ−ステータ間のギャップが大きくなるのを抑えられ、ロータ−ステータ間の磁気抵抗を減少させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態１に係る電動機のロータ構造を示した図である。
【図２】図２は、実施形態２に係る電動機のロータ構造を示した図である。
【図３】図３は、実施形態３に係る電動機のロータ構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る電動機のロータ構造の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。また、本実施形態に係る電動機としては、例えば、回転部材であるシャフトに設けられた回転子であるロータの周囲を取り囲むように、固定子であるステータが所定間隔をあけて配置されたインナーロータ側の回転電機を用いることができる。
【００１０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電動機のロータ構造を示した図である。ロータ１は、シャフト２、円筒磁石３、及び、強化層４を備えている。円筒磁石３は、円筒状の形状を有し、シャフト２の周囲を取り囲むように設けられている。円筒磁石３は、半円筒状の第１磁石部３Ａと、半円筒状の第２磁石部３Ｂとからなり、第１磁石部３Ａの外周側がＮ極に磁化され、第２磁石部３Ｂの外周側がＳ極に磁化されている。
【００１１】
強化層４は、円筒状の形状を有し、円筒磁石３の外周を覆うように設けられており、遠心力による円筒磁石３の破損や飛散を防止する。強化層４は、非磁性体である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）によって形成されており、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＡＰ）を用いることができる。なお、強化層４の材料としては、炭素繊維強化プラスチック以外の各種の繊維強化プラスチックを用いても構わない。
【００１２】
また、強化層４は、繊維強化プラスチックに磁性材が混合された磁性強化層部４ａと、繊維強化プラスチックに磁性材が混在されていない非磁性強化層部４ｂとを有している。非磁性強化層部４ｂは、円筒磁石３の周方向において、磁束が短絡しやすい箇所である第１磁石部３ＡのＮ極と第２磁石部３ＢのＳ極との境界部分に設けられている。一方、磁性強化層部４ａは、円筒磁石３の周方向において、磁束が短絡しにくい箇所（前記境界部分以外）に設けられている。
【００１３】
実施形態１に係る電動機のロータ構造においては、円筒磁石３の外周に強化層４の磁性強化層部４ａを設けることによって、磁気的なロータ−ステータ間のギャップが大きくなるのを抑えられ、ロータ−ステータ間の磁気抵抗を減少させることができる。また、実施形態１に係る電動機のロータ構造においては、円筒磁石３の前記境界部分に強化層４の非磁性強化層部４ｂを設けることによって、図１中に破線矢印で示すような短絡磁束が生じるのを抑制することができる。
【００１４】
よって、実施形態１に係る電動機のロータ構造では、強化層４によって遠心力による円筒磁石３の破損や飛散を防止しつつ、電動機の出力効率（トルク効率）が低下するのを抑制することができる。
【００１５】
（実施形態２）
図２は、実施形態２に係る電動機のロータ構造を示した図である。ロータ１１は、シャフト１２、ロータコア１３、強化層１４、及び、複数の永久磁石１５ａ，１５ｂ、複数の磁石収容孔１６などを有している。ロータコア１３は、複数枚の円環状の電磁鋼板などのコア部材をロータ軸線方向に積層して構成されている。永久磁石１５ａ，１５ｂは、ロータコア１３の外周部に設けられた複数の磁石収容孔１６に収容されている。永久磁石１５ａ，１５ｂは、それぞれ２個で１つの磁極を構成しており、ロータ径方向外側に開いたＶ字形に配置されている。永久磁石１５ａ，１５ｂの形状は直方体であり、ロータ軸線方向と直交する断面は長方形となる。また、図２に示すように、永久磁石１５ａは、ロータ径方向外側がＮ極に磁化されており、ロータ径方向内側がＳ極に磁化されている。一方、永久磁石１５ｂは、ロータ径方向外側がＳ極に磁化されており、ロータ径方向内側がＮ極に磁化されている。そして、永久磁石１５aの対と永久磁石１５ｂの対とが、交互にロータコア１３の周方向に配列されている。複数の磁石収容孔１６には、永久磁石１５ａ，１５ｂが磁石収容孔１６に配置された際に、樹脂を充填して永久磁石１５ａ，１５ｂを固定するための空隙が形成されている。
【００１６】
強化層１４は、円筒状の形状を有し、ロータコア１３の外周を覆うように設けられており、遠心力による永久磁石１５ａ，１５ｂの破損や飛散を防止する。強化層１４は、非磁性体である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）によって形成されており、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＡＰ）を用いることができる。なお、強化層１４の材料としては、炭素繊維強化プラスチック以外の各種の繊維強化プラスチックを用いても構わない。
【００１７】
また、強化層１４は、繊維強化プラスチックに磁性材が混合された磁性強化層部１４ａと、繊維強化プラスチックに磁性材が混在されていない非磁性強化層部１４ｂとを有している。非磁性強化層部１４ｂは、図２に示すように、ロータコア１３の周方向において、磁束が短絡しやすい箇所である永久磁石１５ａ，１５ｂのそれぞれのロータ径方向外側におけるＮ極とＳ極との境界部分に設けられている。一方、磁性強化層部１４ａは、図２に示すように、ロータコア１３の周方向において、磁束が短絡しにくい箇所（前記境界部分以外）に設けられている。
【００１８】
実施形態２に係る電動機のロータ構造においては、永久磁石１５ａ，１５ｂが外周縁部に埋設されたロータコア１３の外周に、ロータコア１３の外周に強化層１４の磁性強化層部１４ａを設けたことによって、磁気的なロータ−ステータ間のギャップが大きくなるのを抑えられ、ロータ−ステータ間の磁気抵抗を減少させることができる。また、実施形態２に係る電動機のロータ構造においては、ロータコア１３の前記境界部分に強化層１４の非磁性強化層部１４ｂを設けたことによって、図２中に破線矢印で示すような短絡磁束が生じるのを抑制することができる。
【００１９】
よって、実施形態２に係る電動機のロータ構造では、強化層１４によって遠心力による永久磁石１５ａ，１５ｂの破損や飛散を防止しつつ、電動機の出力効率（トルク効率）が低下するのを抑制することができる。
【００２０】
（実施形態３）
図３は、実施形態３に係る電動機のロータ構造を示した図である。ロータ２１は、シャフト２２、ロータコア２３、強化層２４、及び、複数の永久磁石２５ａ，２５ｂ、複数の磁石収容孔２６などを有している。ロータコア２３は、複数枚の円環状の電磁鋼板などのコア部材をロータ軸線方向に積層して構成されている。永久磁石２５ａ，２５ｂは、ロータコア２３の外周縁部に設けられた複数の磁石収容孔２６に収容されている。永久磁石２５ａ，２５ｂは、それぞれ２個で１つの磁極を構成しており、ロータ径方向外側に開いたＶ字形に配置されている。永久磁石２５ａ，２５ｂの形状は直方体であり、ロータ軸線方向と直交する断面は長方形となる。また、図２に示すように、永久磁石２５ａは、ロータ径方向外側がＮ極に磁化されており、ロータ径方向内側がＳ極に磁化されている。一方、永久磁石２５ｂは、ロータ径方向外側がＳ極に磁化されており、ロータ径方向内側がＮ極に磁化されている。そして、永久磁石２５aの対と永久磁石２５ｂの対とが、交互にロータコア２３の周方向に配列されている。複数の磁石収容孔２６には、永久磁石２５ａ，２５ｂが磁石収容孔２６に配置された際に、樹脂を充填して永久磁石２５ａ，２５ｂを固定するための空隙が形成されている。
【００２１】
ロータコア２３は、永久磁石２５ａの対と、永久磁石１５ｂの対とに対して、外周ブリッジ２７と、１つの中間ブリッジ２８とがそれぞれ形成されている。２つの外周ブリッジ２７は、磁石収容孔２６のロータ径方向外側端部とロータコア２３の外周面との間に形成された幅小磁束通路である。中間ブリッジ２８は、２つの磁石収容孔２６の互いに対向するロータ周方向端部の間に形成された幅小磁束通路である。
【００２２】
強化層２４は、円筒状の形状を有し、ロータコア２３の外周を覆うように設けられており、遠心力による永久磁石２５ａ，２５ｂの破損や飛散を防止する。強化層２４は、非磁性体である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）によって形成されており、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＡＰ）を用いることができる。なお、強化層２４の材料としては、炭素繊維強化プラスチック以外の各種の繊維強化プラスチックを用いても構わない。
【００２３】
また、強化層２４は、繊維強化プラスチックに磁性材が混合された磁性強化層部２４ａと、繊維強化プラスチックに磁性材が混在されていない非磁性強化層部２４ｂとを有している。非磁性強化層部２４ｂは、図３に示すように、ロータコア２３の周方向において、磁束が短絡しやすい箇所である外周ブリッジ２７に対応させて設けられている。一方、磁性強化層部２４ａは、図３に示すように、ロータコア２３の周方向において、磁束が短絡しにくい箇所（外周ブリッジ２７以外）に設けられている。
【００２４】
実施形態３に係る電動機のロータ構造においては、永久磁石２５ａ，２５ｂが外周縁部に埋設されたロータコア２３の外周に、強化層２４の磁性強化層部２４ａを設けることによって、磁気的なロータ−ステータ間のギャップが大きくなるのを抑えられ、ロータ−ステータ間の磁気抵抗を減少させることができる。また、実施形態３に係る電動機のロータ構造においては、ロータコア２３の外周ブリッジ２７に対応させて強化層２４の非磁性強化層部２４ｂを設けたことによって、図３中に破線矢印で示すような短絡磁束が生じるのを抑制することができる。
【００２５】
よって、実施形態３に係る電動機のロータ構造では、強化層２４によって遠心力による永久磁石２５ａ，２５ｂの破損や飛散を防止しつつ、電動機の出力効率（トルク効率）が低下するのを抑制することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１，１１，２１  ロータ
２，１２，２２  シャフト
３  円筒磁石
３Ａ  第１磁石部
３Ｂ  第２磁石部
４，１４，２４  強化層
４ａ，１４ａ，２４ａ  磁性強化層部
４ｂ，１４ｂ，２４ｂ  非磁性強化層部
１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ  永久磁石
１６，２６  磁石収容孔
【図１】
2020043680.tif 000003
【図２】
2020043680.tif 000004
【図３】
2020043680.tif 000005