(57)【要約】【課題】振動、騒音を小さくすることができ、高出力が得られる電動機を安価に提供することを目的とする。【解決手段】固定子鉄心３に電機子巻線５を巻装した固定子２と、この固定子２に対向してエアギャップ９を介して１つのセグメント磁石６に２極以上のラジアル配向の多極着磁を施された複数のセグメント磁石６が回転子鉄心７の表面に配置された回転子８が、回転自在に構成された電動機とし、少数のセグメント磁石で多極化することができるため、アンバランス量が小さくでき、磁極間隔のバラツキも低減でき、振動、騒音の小さい高出力化した電動機を得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定子と、この固定子に対向してエアギャップを介して回転自在に配置された回転子を有する電動機であって、前記回転子は複数のセグメント磁石が回転子鉄心の表面に配置されるとともに、１つの前記セグメント磁石に２極以上の多極着磁を施したことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記セグメント磁石はラジアル配向としたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記セグメント磁石の極間部の肉厚を極中心部に対して薄くしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電動機。
【請求項４】
前記セグメント磁石にスキュー着磁をしたことを特徴とした請求項１または２のいずれかに記載の電動機。
【請求項５】
前記固定子鉄心のティースと、このティースに対向する前記回転子とのエアギャップは前記ティース中心から前記ティース端部に向かうにつれて大きくしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電動機。
【請求項６】
前記ティースはスキューされたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電動機。
【請求項７】
前記セグメント磁石は、フェライト焼結磁石としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電動機。
【請求項８】
前記セグメント磁石は、希土類ボンド磁石としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電動機。
【請求項９】
前記回転子鉄心の前記１つのセグメント磁石における極間部にはスリットを設けたことを特徴とする請求項８記載の電動機。
【請求項１０】
前記スリットの幅は、外径側より内径側を狭くしたことを特徴とする請求項９記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に永久磁石を有する電動機に係り、さらに詳細には、高出力、高効率、低騒音を実現する電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機には小型化、高出力化した上で、静音化、高効率化を実現することが求められており、そのために、磁極の極数は増加する傾向にある。
【０００３】
従来、この種の電動機は、特許文献１に開示された構成のものが知られている。
【０００４】
以下、その電動機について図７を参照しながら説明する。
【０００５】
図に示すように、回転子１０１はロータコア１０２の表面付近に交互に極性が異なる磁極を有する永久磁石１０３備え、永久磁石１０３の個数は極数と同数であるとともに、極性の異なる永久磁石１０３の間には隙間を設けた電動機の構成としている。
【０００６】
また、この種の電動機は、特許文献２に開示された構成のものが知られている。
【０００７】
以下、その電動機について図８を参照しながら説明する。
【０００８】
図に示すように、シャフト１０４と多極に着磁されたリング状の永久磁石１０５からなる回転子１０６を配し、リング状の永久磁石１０５は磁極毎に異方性を有し、隣接する磁極間における厚さが磁極中心と比して小さいことを特徴とする電動機の構成としている。
【特許文献１】特開２００２−２８１７２１号公報
【特許文献２】特開２００６−３１１７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の電動機では、永久磁石の加工精度から隣り合う永久磁石１０３の間には隙間が必要であるため、その隙間を均一にすることは非常に困難であることから、回転子のアンバランス量が不均一な隙間によって大きくなり、電動機の振動が大きくなるという課題があり、アンバランス量を低減することが要求されている。
【００１０】
また、磁極間隔のバラツキも大きくなり、電動機の振動、騒音も大きくなるという課題があり、磁極間隔のバラツキを小さくすることが要求されている。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、アンバランス量を低減することができ、磁極間隔のバラツキも低減でき、振動、騒音を小さくすることのできる電動機を提供することを目的としている。
【００１２】
そして、リング状の永久磁石においては、表面磁束密度が高くできず、高出力が得られないという課題があり、表面磁束密度を大きくすることが要求されている。
【００１３】
また、磁極毎に異方性を有する極異方性リングの永久磁石は、磁性粉の密度が極間部は低く、極ピーク部は高いため、極間部での機械的強度が低くなり、使用環境温度変化の大きな環境での使用においては、収縮応力によって割れやすいという課題があり、使用環境温度変化の大きな環境で使用しても、割れ難く、高品質を確保することが要求されている。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、表面磁束密度を大きくすることができ、収縮応力の影響を受けることなく割れ難い高品質化することのできる電動機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の電動機は上記目的を達成するために、固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定子と、この固定子に対向してエアギャップを介して回転自在に配置された回転子を有する電動機であって、前記回転子は複数のセグメント磁石が回転子鉄心の表面に配置されるとともに、１つの前記セグメント磁石に２極以上の多極着磁を施したことを特徴とする電動機としたものである。
【００１６】
この手段により少数のセグメント磁石で多極化することができるため、アンバランス量が小さくなるとともに、磁極間隔のバラツキも低減でき、振動、騒音を小さくすることができるとともに、セグメント磁石の位置による磁性粉の密度に差異がないことから、使用環境温度変化が大きい環境などで使用しても収縮応力の影響がなく、割れ難い高品質の電動機が得られる。
【００１７】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記セグメント磁石はラジアル配向としたことを特徴とする電動機としたものである。
【００１８】
この手段により、磁石の磁束密度を大きくできることから、高出力化した電動機が得られる。
【００１９】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記セグメント磁石の極間部の肉厚を極中心部に対して薄くしたことを特徴とする電動機としたものである。
【００２０】
この手段により、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を抑制した電動機が得られる。
【００２１】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記セグメント磁石にスキュー着磁をしたことを特徴とする電動機としたものである。
【００２２】
この手段により、電機子巻線に誘起される誘起電圧に含まれる高調波成分を減少でき、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を抑制した電動機が得られる。
【００２３】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記固定子鉄心のティースと、このティースに対向する前記回転子とのエアギャップは前記ティース中心から前記ティース端部に向かうにつれて大きくしたことを特徴とする電動機としたものである。
【００２４】
この手段により、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を抑制した電動機が得られる。
【００２５】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記ティースがスキューされたことを特徴とする電動機としたものである。
【００２６】
この手段により、電機子巻線に誘起される誘起電圧に含まれる高調波成分を減少でき、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を抑制した電動機が得られる。
【００２７】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記セグメント磁石をフェライト焼結磁石としたことを特徴とする電動機としたものである。
【００２８】
この手段により、安価に電機子巻線に誘起される誘起電圧を高くできるため、コストパフォーマンスの高い高出力化を実現した電動機が得られる。
【００２９】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記セグメント磁石を希土類ボンド磁石としたことを特徴とする電動機としたものである。
【００３０】
この手段により、セグメント磁石の厚みを薄くできることから、各セグメント磁石の重量差が小さくなり、アンバランス量が小さくなるため、騒音、振動を小さくすることができる電動機が得られる。
【００３１】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記回転子鉄心の前記１つのセグメント磁石における極間部に、スリットを設けたことを特徴とする電動機としたものである。
【００３２】
この手段により、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生をより一層抑制した電動機が得られる。
【００３３】
また、本発明の電動機は上記目的を達成するために、前記スリットの幅は、外径側より内径側を狭くしたことを特徴とする電動機としたものである。
【００３４】
この手段により、電機子巻線に誘起される誘起電圧はより正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を更に抑制した電動機が得られる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば回転子のアンバランス量が小さくなるとともに、磁極間隔のバラツキも低減でき、振動騒音を小さくすることできるという効果のある電動機を提供できる。
【００３６】
また、磁束密度が大きくできることから、高出力化した電動機を得ることできる。
【００３７】
また、本発明によればトルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくすることができ、騒音・振動の発生を抑制できる効果のある電動機を提供できる。
【００３８】
また、磁石が収縮応力などの影響を受けることがなく、割れ難く、高品質を確保できる効果のある電動機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の請求項１記載の発明は、固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定子と、この固定子に対向してエアギャップを介して回転自在に配置された回転子を有する電動機であって、前記回転子は複数のセグメント磁石が回転子鉄心の表面に配置されるとともに、１つの前記セグメント磁石に２極以上の多極着磁を施したことを特徴とする電動機としたものであり、少数のセグメント磁石で多極化することができるため、アンバランス量が小さくなるとともに、磁極間隔のバラツキも低減でき、磁石の位置による磁性粉の密度に差異がないことから、使用環境温度変化が大きい環境などで使用しても収縮応力の影響がないという作用を有する。
【００４０】
また、前記セグメント磁石はラジアル配向としたことを特徴とする電動機としたものであり、磁石の磁束密度を高くできることから、電動機を高出力化することができるという作用を有する。
【００４１】
また、前記セグメント磁石の極間部の肉厚を極中心部に対して薄くしたことを特徴とする電動機としたものであり、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくできるという作用を有する。
【００４２】
また、前記セグメント磁石にスキュー着磁をしたことを特徴とする電動機としたものであり、電機子巻線に誘起される誘起電圧に含まれる高調波成分を減少でき、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくできるという作用を有する。
【００４３】
また、前記固定子鉄心のティースと、このティースに対向する前記回転子とのエアギャップは前記ティース中心から前記ティース端部に向かうにつれて大きくしたことを特徴とする電動機としたものであり、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくできるという作用を有する。
【００４４】
また、前記ティースはスキューされたことを特徴とする電動機としたものであり、電機子巻線に誘起される誘起電圧に含まれる高調波成分を減少でき、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくできるという作用を有する。
【００４５】
また、前記セグメント磁石は、フェライト焼結磁石としたことを特徴とする電動機としたものであり、安価に電機子巻線に誘起される誘起電圧を高くできるという作用を有する。
【００４６】
また、前記セグメント磁石は、希土類ボンド磁石としたことを特徴とする電動機としたものであり、セグメント磁石の厚みを薄くできることから、各セグメント磁石の重量差が小さくなり、アンバランス量を小さくできるという作用を有する。
【００４７】
また、前記回転子鉄心の前記１つのセグメント磁石における極間部にはスリットを設けたことを特徴とする電動機としたものであり、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくできるという作用を有する。
【００４８】
また、前記スリットの幅は、外径側より内径側を狭くしたことを特徴とする電動機としたものであり、電機子巻線に誘起される誘起電圧はより正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくできるという作用を有する。
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５０】
（実施の形態１）
図１および図２に示すように、１は電動機で、２は複数のスロットを有する固定子鉄心３に絶縁材にて形成されたインシュレータ４を介して電機子巻線５を巻装した固定子である。回転子Ａ８は、複数のセグメント磁石Ａ６を回転子鉄心７の表面に配置したものである。このセグメント磁石Ａ６は、１つに２極以上の多極着磁を施されている。回転子Ａ８は、固定子２に対向してエアギャップ９を介して回転自在に配置されている。
【００５１】
また、複数のセグメント磁石Ａ６にはラジアル配向の着磁が施されており、このセグメント磁石Ａ６の極間部Ａ１０は、極中心部１１に対して厚みを薄くして構成されている。
【００５２】
また、このセグメント磁石Ａ６はフェライト焼結磁石で構成されている。
【００５３】
上記構成において、電動機は少数のセグメント磁石で多極化することができるため、アンバランス量が小さくなるとともに、磁極間隔のバラツキも低減でき、振動、騒音を小さくすることが可能となるとともに、セグメント磁石の位置による磁性粉の密度に差異がないことから、使用環境温度変化が大きい環境などで使用しても収縮応力の影響がなく、機械的強度を高くできるので、磁石が割れ難く、高品質を確保することが可能となる。
【００５４】
また、セグメント磁石をラジアル配向としたため、磁石の磁束密度を大きくできることから、電動機の高出力化が可能となる。
【００５５】
また、セグメント磁石の極間部の肉厚を極中心部に対して薄くしたことにより、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を抑制した電動機の提供が可能となる。
【００５６】
また、セグメント磁石をフェライト焼結磁石としたことにより、安価に電機子巻線に誘起される誘起電圧を高くできるため、コストパフォーマンスの高い高出力化を実現した電動機の提供が可能となる。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、電機子巻線に誘起される誘起電圧を正弦波状の誘起電圧波形にするため、セグメント磁石の極間部の肉厚を極中心部に対して薄くした構成としたが、図３に示すように、固定子鉄心３のティース１２と、このティース１２に対向する回転子Ａ８とのエアギャップ９をティース中心１３からティース端部１４に向かうにつれて大きくした電動機の構成であっても、電機子巻線に誘起される誘起電圧は正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくでき、騒音・振動の発生を抑制した電動機を得られることに差異は生じない。
【００５８】
（実施の形態２）
図４に示すように、スキュー着磁１５が施された複数のセグメント磁石Ｂ１６が回転子鉄心７の表面に配置されて回転子Ｂ１７を構成し、その他の電動機としての構成は実施の形態１と同一であり、詳細な説明は省略する。
【００５９】
上記構成において、電動機はセグメント磁石にスキュー着磁をしたことにより、電機子巻線に誘起される誘起電圧に含まれる高調波成分を減少でき、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を抑制した電動機の提供が可能となる。
【００６０】
なお、本実施の形態２では、電機子巻線に誘起される誘起電圧に含まれる高調波成分を減少するため、セグメント磁石Ｂ１６にスキュー着磁１５を施した構成としたが、図５に示すように、固定子鉄心３のティース１２をスキューした構成であっても、電機子巻線に誘起される誘起電圧に含まれる高調波成分を減少でき、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくでき、騒音・振動の発生を抑制した電動機を得られることに差異は生じない。
【００６１】
（実施の形態３）
図６に示すように、希土類ボンド磁石にて形成されたセグメント磁石Ｃ１８の極間部Ｂ１９にはスリット２０が設けられており、このスリット２０の幅は、スリットの外径側の幅ｋ１よりスリットの内径側の幅ｋ２が狭くなるように構成し、その他の電動機としての構成は実施の形態１と同一であり、詳細な説明は省略する。
【００６２】
上記構成において、電動機は電機子巻線に誘起される誘起電圧はより正弦波状の誘起電圧波形となるため、トルクリプルが小さくなるとともに、瞬時トルクのトルク変化率も小さくなるので、騒音・振動の発生を抑制した電動機の提供が可能となる。
【００６３】
また、希土類ボンド磁石としたことにより、セグメント磁石の厚みを薄くできることから、各セグメント磁石の重量差が小さくなり、アンバランス量を小さくでき、騒音、振動を小さくすることができる電動機の提供が可能となる。
【００６４】
なお、本実施の形態３では単純なスリットとしたが、曲率を有する溝としても良く、その作用効果に差異を生じない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明にかかる電動機においては、小型で大きな出力が得られ、騒音、振動を小さくすることができ、磁石は収縮応力の影響を受けないため、使用環境温度変化に関係なく、従来に増して広範囲な電機機器への搭載が有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１から３の電動機を示す断面図
【図２】同実施の形態１および３の電動機における回転子構造を部分的に示す断面図
【図３】同実施の形態１の電動機における固定子と回転子構造を部分的に示す断面図
【図４】本発明の実施の形態２の電動機における回転子の平面図
【図５】同実施の形態２の電動機における固定子鉄心のティースを部分的に示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態３の電動機における回転子構造を部分的に示す断面図
【図７】従来の電動機を示す断面図
【図８】同他の電動機を示す断面図
【符号の説明】
【００６７】
１    電動機
２    固定子
３    固定子鉄心
４    インシュレータ
５    電機子巻線
６    セグメント磁石Ａ
７    回転子鉄心
８    回転子Ａ
９    エアギャップ
１０  極間部Ａ
１１  極中心部
１２  ティース
１３  ティース中心
１４  ティース端部
１５  スキュー着磁
１６  セグメント磁石Ｂ
１７  回転子Ｂ
１８  セグメント磁石Ｃ
１９  極間部Ｂ
２０  スリット
ｋ１  スリットの外径側の幅
ｋ２  スリットの内径側の幅
【図１】
2010057313.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010057313.tif 000007
【図６】
2010057313.tif 000008
【図７】
2010057313.tif 000009
【図８】
2010057313.tif 000010