(57)【要約】【課題】回転子コアに形成されたスロット内での永久磁石のがたつきを抑制して騒音などの発生を防止することのできる永久磁石式回転機を提供する。【解決手段】回転子コア１２の内部に永久磁石１５を埋め込むための複数のスロット１３ａ〜１３ｈを１磁極当りのスロット数が２以上となるように回転子コア１２に形成し、永久磁石１５をスロット１３ａ〜１３ｈ内に１個ずつ設けるとともに、回転子コア１２の径方向に突出して永久磁石１５の端面１５ａに係合する突起１７をスロット１３ａ〜１３ｈの両端部に設けた。【選択図】図１
2010081754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子コアの内部に複数の永久磁石を有する永久磁石式回転機において、
前記永久磁石を前記回転子コアの内部に埋め込むための複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２以上となるように前記回転子コアに形成し、前記永久磁石を前記スロット内に１個ずつ設けるとともに、前記回転子コアの径方向に突出して前記永久磁石の端面に係合する突起を前記スロットの両端部に設けたことを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項２】
請求項１記載の永久磁石式回転機において、前記永久磁石を前記回転子コアの内部に埋め込むための複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２個となるように前記回転子コアに形成したことを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項３】
請求項１記載の永久磁石式回転機において、前記複数のスロットのうち互いに隣り合う二つのスロットが前記回転子コアの中心部に向けて略Ｖ字形状をなすように前記スロットが前記回転子コアに形成されていることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項４】
請求項３記載の永久磁石式回転機において、前記永久磁石を前記回転子コアの内部に埋め込むための複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２個となるように前記回転子コアに形成したことを特徴とする永久磁石式回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石式回転機に関し、特に、回転子コアの内部に複数の永久磁石を有する永久磁石式回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転機には回転子コアの外周面に永久磁石を配設したものと回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだものとがあり、後者の永久磁石式回転機は、従来、図１９に示すような構造の回転子１１を備えて構成されている。
図１９に示される回転子１１は例えば透磁率の高い複数の鋼板を積層してなる回転子コア１２を有しており、この回転子コア１２の外周部には、ほぼ長方形状をなす複数のスロット１３が回転子コア１２の中心部に設けられた回転子軸１４を取り囲むように形成されている。これらのスロット１３は例えば回転子コア１２を形成する鋼板を所定の形状に打ち抜いて形成されており、各スロット１３内には、それぞれ永久磁石１５が磁極を回転子コア１２の径方向に向けて設けられている。
【０００３】
このような回転子１１を備えた永久磁石式回転機は、永久磁石１５で発生した磁束が固定子の励磁コイル（図示せず）と鎖交する磁束量に応じて発生するマグネットトルクに加え、回転子コア１２の磁気抵抗を利用したリラクタンストルクを利用できるため、小型で高出力の回転機として広く用いられている。しかし、回転子１１の内部温度が過負荷などによって高くなると、スロット１３と永久磁石１５との間に充填された非磁性の接着剤が溶解し、接着剤による永久磁石１５の固定が不十分となるため、スロット１３内で永久磁石１５ががたつくことによって騒音などが発生するという問題が生じる。
【０００４】
また、回転子外周面１１ａと永久磁石１５との間の回転子コア外周部は、スロット１３の両端部と回転子外周面１１ａとの間に形成された二つの薄肉鉄心部１６（図１９参照）によって支えられているため、回転子１１の高速回転時に大きな遠心力が回転子コア外周部に作用すると、薄肉鉄心部１６が破損して永久磁石１５がスロット１３内から飛び出てしまうという問題もある。
【０００５】
そこで、かかる問題を解決するため、回転子コアに形成されたスロットの両端部に突起片を設け、これらの突起片を永久磁石側に折り曲げて永久磁石をスロット内に固定する技術や、スロットを永久磁石が挿入される磁石挿入部と該磁石挿入部の両端部に薄肉鉄心部を介して形成される二つの空隙部とで形成することによって、永久磁石をスロット内に堅固に固定すると共に薄肉鉄心部の破損を防ぐ技術などが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２５８１８７号公報（００２４〜００２７、図３、図４）
【特許文献２】特開２００７−１８１２５４号公報（００２８〜００３０、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術のように、スロットの両端部に設けた突起片を折り曲げて永久磁石をスロット内に固定すると、突起片の付け根部分にひずみが生じ、回転子コアの機械的強度が弱くなる。このため、突起片に大きな応力が高速回転時などに加わると、突起片が破損してしまい、永久磁石をスロット内に強固に固定して騒音などの発生を防止することができなくなるおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された技術では、薄肉鉄心部の数が増加することによって薄肉鉄心部を通過する漏れ磁束量が増大し、励磁コイルと鎖交する磁束量が減少するため、マグネットトルクの減少を招いてしまうという問題があった。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、回転子コアに形成されたスロット内での永久磁石のがたつきを抑制して騒音などの発生を防止することのできる永久磁石式回転機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明に係る永久磁石式回転機は、回転子コアの内部に複数の永久磁石を有する永久磁石式回転機において、前記永久磁石を前記回転子コアの内部に埋め込むための複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２以上となるように前記回転子コアに形成し、前記永久磁石を前記スロット内に１個ずつ設けるとともに、前記回転子コアの径方向に突出して前記永久磁石の端面に係合する突起を前記スロットの両端部に設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明に係る永久磁石式回転機は、請求項１記載の永久磁石式回転機において、前記永久磁石を前記回転子コアの内部に埋め込むための複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２個となるように前記回転子コアに形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明に係る永久磁石式回転機は、請求項１記載の永久磁石式回転機において、前記複数のスロットのうち互いに隣り合う二つのスロットが前記回転子コアの中心部に向けて略Ｖ字形状をなすように前記スロットが前記回転子コアに形成されていることを特徴ものである。
請求項４記載の発明に係る永久磁石式回転機は、請求項３記載の永久磁石式回転機において、前記永久磁石を前記回転子コアの内部に埋め込むための複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２個となるように前記回転子コアに形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明に係る永久磁石式回転機によると、回転子コアの径方向に突出して永久磁石の端面に係合する突起をスロットの両端部に設けたことで、スロット内での永久磁石のがたつきが突起によって抑制される。これにより、回転子の内部温度が過負荷などによって高くなっても永久磁石がスロット内でがたつくことがないので、騒音などの発生を防止することができる。
【００１１】
また、スロットの両端部に設けた突起を磁石側に折り曲げる必要がなく、これにより、突起の付け根部分にひずみが生じることもないので、回転子コアの機械的強度が低下することを防止することができる。
さらに、１磁極当りのスロット数が２以上となるように複数のスロットを回転子コアに形成したことで、回転子外周面とスロットとの間の回転子コア外周部を支える薄肉鉄心部の数が増加し、これにより、回転子の高速回転時に大きな遠心力が回転子コア外周部に作用しても薄肉鉄心部が破損し難くなるので、回転子の高速回転時に薄肉鉄心部が破損して永久磁石がスロット内から飛び出てしまうことを防止することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る永久磁石式回転機によると、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込むための複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２個となるように回転子コアに形成したことで、スロットを永久磁石が挿入される磁石挿入部と該磁石挿入部の両端部に薄肉鉄心部を介して形成される二つの空隙部とで形成した場合のように、薄肉鉄心部を通過する漏れ磁束量によって固定子の励磁コイルと鎖交する磁束量が大きく減少することがないので、漏れ磁束量の増大によるマグネットトルクの減少を抑制することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明に係る永久磁石式回転機によると、１磁極当りのスロット数が２以上のスロットを回転子軸に向けて略Ｖ字形状をなすように回転子コアに形成したことで、回転子コアの磁気抵抗差が大きくなり、これにより、リラクタンストルクが増大するとともに、磁束の流れを整流してトルクリプルの減少を図ることができる。
請求項４記載の発明に係る永久磁石式回転機によると、スロットを永久磁石が挿入される磁石挿入部と該磁石挿入部の両端部に薄肉鉄心部を介して形成される二つの空隙部とで形成した場合のように、薄肉鉄心部を通過する漏れ磁束量によって固定子の励磁コイルと鎖交する磁束量が大きく減少することがないので、漏れ磁束量の増大によるマグネットトルクの減少を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子を示す断面図である。図１に示されるように、第１実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子１１は、例えば透磁率の高い複数の鋼板を積層してなる回転子コア１２を有しており、この回転子コア１２の外周部には、ほぼ長方形状をなす複数のスロット１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈが回転子コア１２の中心部に設けられた回転子軸１４を取り囲むように形成されている。
【００１５】
スロット１３ａ〜１３ｈは回転子外周面１１ａとの間に薄肉鉄心部１６が形成されるように回転子コア１２に形成されており、各スロット１３ａ〜１３ｈ内には、平板形状をなす永久磁石１５が磁極を回転子コア１２の径方向に向けて１個ずつ設けられている。また、スロット１３ａ〜１３ｈは１磁極当りのスロット数が２個となるように回転子コア１２に形成されており、これらのスロット１３ａ〜１３ｈのうち互いに隣り合う二つのスロット間（例えばスロット１３ａ，１３ｂ間、スロット１３ｃ，１３ｄ間、スロット１３ｅ，１３ｆ間、スロット１３ｇ，１３ｈ間）には、それぞれ薄肉鉄心部１６が形成されている。
【００１６】
永久磁石１５はスロット１３ａ〜１３ｈの両端側に端面１５ａを有しており、これらの永久磁石１５が挿入されるスロット１３ａ〜１３ｈの両端部には、突起１７がそれぞれ設けられている。これらの突起１７は回転子コア１２の外径方向に突出しており、各突起１７は永久磁石１５の端面１５ａと係合している。
上述のように、回転子コア１２の外径方向に突出して永久磁石１５の端面１５ａと係合する突起１７をスロット１３ａ〜１３ｈの両端部に設けると、スロット１３ａ〜１３ｈ内での永久磁石１５のがたつきが突起１７によって抑制される。これにより、回転子１１の内部温度が過負荷などによって高くなっても永久磁石１５がスロット１３ａ〜１３ｈ内でがたつくことがないので、騒音などの発生を防止することができる。
【００１７】
また、スロット１３ａ〜１３ｈの両端部に設けた突起１７を磁石側に折り曲げる必要がなく、これにより、突起１７の付け根部分にひずみが生じることもないので、回転子コア１２の機械的強度が低下することを防止することができる。
さらに、１磁極当りのスロット数が２個となるようにスロット１３ａ〜１３ｈを回転子コア１２に形成したことで、回転子外周面１１ａとスロット１３ａ〜１３ｈとの間の回転子コア外周部を支える薄肉鉄心部１６の数が増加する。これにより、回転子１１の高速回転時に大きな遠心力が回転子コア外周部に作用しても薄肉鉄心部１６が破損し難くなるので、回転子１１の高速回転時に薄肉鉄心部１６が破損して永久磁石１５がスロット１３ａ〜１３ｈ内から飛び出てしまうことを防止することができる。
【００１８】
また、スロットを永久磁石が挿入される磁石挿入部と該磁石挿入部の両端部に薄肉鉄心部を介して形成される二つの空隙部とで形成した場合のように、薄肉鉄心部１６を通過する漏れ磁束量によって固定子の励磁コイルと鎖交する磁束量が大きく減少することがないので、漏れ磁束量の増大によるマグネットトルクの減少を抑制することができる。
図１に示した第１実施形態では、回転子の回転子コアとして透磁率の高い複数の鋼板を積層してなるものを例示したが、これに限られるものではなく、回転子コアは例えば磁性鉄粉を所定の形状に成形してなるものであってもよい。
【００１９】
また、図１に示した第１実施形態では、複数のスロットを１磁極当りのスロット数が２個となるように回転子コアに形成したが、これに限られるものではなく、１磁極当りのスロット数が２個以上となるように複数のスロットを回転子コアに形成してもよい。
さらに、図１に示した第１実施形態では、スロットの両端部に設けられる突起として回転子コアの外径方向に突出するものを例示したが、これに限られるものではない。例えば、図２に示す第２実施形態や図４に示す第４実施形態のように、各スロットの両端部に設けられる二つの突起１７のうち一方の突起１７を回転子コア１２の外径方向に突出させ、他方の突起１７を回転子コア１２の内径方向に突出させてもよいし、あるいは図３に示す第３実施形態のように、回転子コア１２の内径方向に突出する突起１７を各スロットの両端部に設けてもよい。
【００２０】
図１〜図４に示した各実施形態では、回転子コアの径方向に突出する突起を各スロットの両端部に１個ずつ設けたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、図５〜図８に示す第５乃至第８の実施形態のように、各スロットの両端部に設けられる突起１７の数は３個であってもよいし、あるいは図９に示す第９実施形態のように、各スロット１３の両端部に突起１７を２個ずつ設けてもよい。
【００２１】
図１０は本発明の第１０実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子を示す断面図であり、この第１０実施形態が第１実施形態と異なる点は、スロット１３ａ〜１３ｈのうち薄肉鉄心部１６を介して隣り合う二つのスロット（例えば、スロット１３ａとスロット１３ｂ、スロット１３ｃとスロット１３ｄ、スロット１３ｅとスロット１３ｆ、スロット１３ｇとスロット１３ｈ）が回転子コア１２の中心部に向けて略Ｖ字形状をなすように、スロット１３ａ〜１３ｈを回転子コア１２に形成した点である。
【００２２】
このように、薄肉鉄心部１６を介して隣り合う二つのスロットが回転子コア１２の中心部に向けて略Ｖ字形状をなすように、複数のスロット１３ａ〜１３ｈを回転子コア１２に形成すると、回転子コア１２の磁気抵抗差が大きくなる。これにより、リラクタンストルクが増大するとともに、磁束の流れを整流してトルクリプルの減少を図ることができる。
【００２３】
図１０に示した第１０実施形態では、スロットの両端部に設けられる突起として回転子コアの外径方向に突出するものを例示したが、これに限られるものではない。例えば、図１１に示す第１１実施形態や図１３に示す第１３実施形態のように、各スロットの両端部に設けられる二つの突起１７のうち一方の突起１７を回転子コア１２の外径方向に突出させ、他方の突起１７を回転子コア１２の内径方向に突出させてもよいし、あるいは図１２に示す第１２実施形態のように、回転子コア１２の内径方向に突出する突起１７を各スロットの両端部に設けてもよい。
【００２４】
図１０〜図１３に示した各実施形態では、回転子コアの径方向に突出する突起を各スロットの両端部に１個ずつ設けたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、図１４〜図１７に示す第１４乃至第１７の実施形態のように、各スロットの両端部に設けられる突起１７の数は３個であってもよいし、あるいは図１８に示す第１８実施形態のように、各スロットの両端部に突起１７を２個ずつ設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図９】本発明の第９実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１０実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１１実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１２実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１３】本発明の第１３実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１４】本発明の第１４実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１５】本発明の第１５実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１６実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１７】本発明の第１７実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１８】本発明の第１８実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図１９】従来の永久磁石式回転機の回転子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  回転子
１２  回転子コア
１３，１３ａ〜１３ｈ  スロット
１４  回転子軸
１５  永久磁石
１６  薄肉鉄心部
１７  突起
【図１】
2010081754.tif 000003
【図２】
2010081754.tif 000004
【図３】
2010081754.tif 000005
【図４】
2010081754.tif 000006
【図５】
2010081754.tif 000007
【図６】
2010081754.tif 000008
【図７】
2010081754.tif 000009
【図８】
2010081754.tif 000010
【図９】
2010081754.tif 000011
【図１０】
2010081754.tif 000012
【図１１】
2010081754.tif 000013
【図１２】
2010081754.tif 000014
【図１３】
2010081754.tif 000015
【図１４】
2010081754.tif 000016
【図１５】
2010081754.tif 000017
【図１６】
2010081754.tif 000018
【図１７】
2010081754.tif 000019
【図１８】
2010081754.tif 000020
【図１９】
2010081754.tif 000021