(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板の打ち抜きにより、中心にシャフト用打ち抜き穴と前記シャフト用打ち抜き穴を中心として同心状に配置された複数の永久磁石用打ち抜き穴を設けたロータコアシートを、前記シャフト用打ち抜き穴および前記永久磁石用打ち抜き穴がそれぞれ隣接するロータコアシート間で連続して連なるように積層して形成した略円筒形状のロータコアを有し、さらに前記永久磁石用打ち抜き穴が連続して連なることにより形成された永久磁石用穴に挿入して埋設した永久磁石が、前記ロータコアから脱落するのを防止する脱落防止手段を備えた永久磁石ロータであり、前記積層するロータコアシートのうちには前記永久磁石用打ち抜き穴の内側に前記永久磁石と前記永久磁石用穴の最大隙間以上の長さ寸法で突出する突出部を設け、この突出部を設けたロータコアシートに隣接して積層した突出部のないロータコアシートには、前記突出部に対応する位置に、突出部の幅と同等以上の幅を有する切り欠きを設けたことを特徴とする永久磁石ロータ。
【請求項２】
ロータコアの永久磁石用穴と永久磁石との最大隙をＤとし、ロータコアシート１枚の板厚をＴとしたとき、ロータコアシートの永久磁石用打ち抜き穴の内側に設けた突出部の突出長さＰを前記Ｄ以上とし、前記突出部を設けたロータコアシートの永久磁石挿入方向に接する前記切り欠きを設けたロータコアシートが、Ｐ／Ｔ以上の枚数を続けて積層したことを特徴とする請求項１記載の永久磁石ロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁鋼板からなるロータコアシートを積層したロータコアに、永久磁石を埋設した構造の永久磁石ロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫，自動販売機，空気調和機器等に使用される圧縮機用電動機は消費電力が大きく、かつ常時運転される機器が多いため高効率化による消費電力の低減が強く求められている。
【０００３】
このような要求に対応するために従来より、電磁鋼板からなるロータコアシートを多数積層したロータコアに永久磁石を埋設した永久磁石ロータが知られている。
【０００４】
この永久磁石ロータを使用したモータは前記した構成により、マグネットトルクにあわせてリラクタンストルクをも有効に利用することができ、更に永久磁石がロータの表面に露出しないため非磁性金属で作られた永久磁石飛散防止管でロータの外周を覆う必要がなく、したがって従来永久磁石飛散防止管に過電流が流れることにより発生していた過電流損失を無くすことができるといった利点を有し高効率を実現することができる。すなわち、図１０にそのリラクタンストルクを有効に利用した例の永久磁石モータのロータを示す。
【０００５】
図１０に示すロータは積層された電磁鋼板からなるロータコア５０に一極あたり二層の永久磁石５１，５２をロータコアシートの積層方向に埋設し、二層の永久磁石間に高透磁率の電磁鋼板部を磁路５３として設けることにより、リラクタンストルクを有効に利用する構造としている。永久磁石５１，５２は、挿入時の破壊や変形等を防止するため、永久磁石用穴５４との間に隙間５４ａをもって埋設している。そしてロータコアシート積層方向の両端には、真鍮等の非磁性体の金属からなる端板５５ａ，５５ｂが設けられ、穴５６，５７に貫通するリベットピン（図示せず）により固定している。
【０００６】
上記構成においては、永久磁石５１，５２とロータコアの永久磁石用穴５４との間に隙間５４ａがあるため、永久磁石がロータコア５０の内部で振動し、輸送中、またはモータ運転中に永久磁石の割れ，欠けが発生し、特性が低下したり、割れた永久磁石の粉がロータコア５０の隙間から表面に出てステータとロータの間のエアギャップに詰まる等の問題があった。そのため、永久磁石をロータコア内に固定させる必要があった。
【０００７】
そこで、図１１，図１２に示すように、特開平７−３２２５３８号公報にはロータコアシート５８の永久磁石用打ち抜き穴５９の縁に沿った細長い穴６０を開設し、この細長い穴６０と永久磁石用打ち抜き穴５９の間に、永久磁石を固定する押圧部６１を形成している。押圧部６１は、永久磁石用打ち抜き穴５９に挿入される永久磁石の外周面に対して凸状に形成される凸部分６１ａと、凹状に形成する凹部分６１ｂとからなっている。永久磁石を永久磁石用穴５４に挿入したとき、凸状に形成される凸部分６１ａが細長い穴６０の存在により柔軟に変形して永久磁石を固定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記ロータコアにおいては、永久磁石挿入時に押圧部６１を破壊する可能性があり、また、細長い穴６０は、ロータ内の磁路を妨げるものであり、リラクタンストルクを効果的に利用するという観点から、好ましくない。
【０００９】
特に、図１０に示すように、一極あたり半径方向に２層以上の永久磁石を埋設してなる永久磁石ロータの場合、ロータ外周側に位置する永久磁石用打ち抜き穴５９においては、ロータ外周側に細長い穴６０を設けることは、永久磁石挿入時の変形により、エアギャップ不同を発生するおそれがある。また、永久磁石用穴打ち抜き穴のロータ内周側に細長い穴６０を設けた場合、磁路５３を妨げることになり、リラクタンスを効果的に利用する観点から好ましくない。
【００１０】
本発明はこのような先行技術の問題点を解消し、エアギャップ不同の発生がなく、磁路の妨げとならない永久磁石の固定手段を設けた永久磁石ロータを実現することを課題としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、電磁鋼板の打ち抜きにより、中心にシャフト用打ち抜き穴と前記シャフト用打ち抜き穴を中心として同心状に配置された複数の永久磁石用打ち抜き穴を設けたロータコアシートを、前記シャフト用打ち抜き穴および前記永久磁石用打ち抜き穴がそれぞれ隣接するロータコアシート間で連続して連なるように積層して形成した略円筒形状のロータコアを有し、さらに前記永久磁石用打ち抜き穴が連続して連なることにより形成された永久磁石用穴に挿入して埋設した永久磁石が、前記ロータコアから脱落するのを防止する脱落防止手段を備えた永久磁石ロータであり、前記積層するロータコアシートのうちには前記永久磁石用打ち抜き穴の内側に前記永久磁石と前記永久磁石用穴の最大隙間以上の長さ寸法で突出する突出部を設け、この突出部を設けたロータコアシートに隣接して積層した突出部のないロータコアシートには、前記突出部に対応する位置に、突出部の幅と同等以上の幅を有する切り欠きを設けている。
【００１２】
また、ロータコアの永久磁石用穴と永久磁石との最大隙をＤとし、ロータコアシート１枚の板厚をＴとしたとき、ロータコアシートの永久磁石用打ち抜き穴の内側に設けた突出部の突出長さＰを前記Ｄ以上とし、前記突出部を設けたロータコアシートの永久磁石挿入方向に接する前記切り欠きを設けたロータコアシートが、Ｐ／Ｔ以上の枚数を続けて積層している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、電磁鋼板の打ち抜きにより、中心にシャフト用打ち抜き穴と前記シャフト用打ち抜き穴を中心として同心状に配置された複数の永久磁石用打ち抜き穴を有するロータコアシートを、前記シャフト用打ち抜き穴および前記永久磁石用打ち抜き穴がそれぞれ隣接するロータコアシート間で連続して連なるように積層して形成した略円筒形状のロータコアにおいて、前記永久磁石用打ち抜き穴が連続して連なることにより形成された永久磁石用穴に挿入して埋設した永久磁石が、前記ロータコアから脱落するのを防止する脱落防止手段を備えた永久磁石ロータであって、前記積層するロータコアシートのうちには前記永久磁石用打ち抜き穴の内側に前記永久磁石と前記永久磁石用穴の最大隙間以上の長さ寸法で突出する突出部を設けて実施することにより、永久磁石を挿入した際、永久磁石がその突出部を挿入方向に押し曲げ、従って永久磁石は固定されることになる。
【００１４】
また本発明は、ロータコアの永久磁石用穴及び前記永久磁石用穴に埋設した永久磁石が、ロータの径方向に２層以上となるように配置することにより、リラクタンストルクを効果的に利用するための２層以上の永久磁石の間に磁路を設け、かつ、磁路を妨げることなく永久磁石を固定することができる。
【００１５】
また本発明は、永久磁石用打ち抜き穴の内側に突出した突出部を設けたロータコアシートに隣接して積層した突出部のないロータコアシートには、前記ロータコアシートの突出部に対応する位置に、突出部の幅と同等以上の幅を有する切り欠きを設けることにより、永久磁石挿入により前記突出部がロータコアの変形なく小さな力で押し曲げられ、永久磁石や突出部を除く部分のロータコアを変形させまたは破損させることなく、永久磁石を固定することができる。
【００１６】
また、本発明は、ロータコアの永久磁石用穴と永久磁石との最大隙間をＤ、電磁鋼板からなるロータコアシート１枚の板厚をＴとしたとき、ロータコアの永久磁石用打ち抜き穴の内側に設けた突出部の突出長さＰをＤ以上とし、かつ、隣接するロータコアシートの永久磁石用打ち抜き穴の内側に設けた切り欠きの深さＣをＴ−Ｄ以上とし、前記突出部を設けたロータコアの、永久磁石挿入方向に接する前記切り欠きを設けたロータコアシートが、それぞれＰ／Ｔ以上の枚数を続けて積層することにより、確実に前記突出部が永久磁石により押し曲げられ、かつ、前記突出部が柔軟に曲げられることにより、永久磁石や突出部を除く部分のロータコアを変形させまたは破損させることなく、永久磁石を固定することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明における実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１〜６は、本発明における実施例１におけるロータコアを示す図である。
【００１９】
図において、電磁鋼板からなるロータコアシートを積層したロータコア１に、永久磁石２，３を埋設し、両側に端板４ａ，４ｂを配し、穴５，６にリベットピン（図示せず）を通し、固定している。図５において、ロータは、ステータコア７に施された巻線群８に流れる電流により発生する回転磁界により、シャフト用穴９に挿入されたシャフト（図示せず）を中心に回転する。
【００２０】
図２は図１の部分拡大図である。図６は、図２のＡ−Ａ断面図である。
本構成をもつ永久磁石ロータにおいて、少なくとも、一枚以上のロータコアシートが図３に示すように永久磁石用打ち抜き穴１０の内側に突出した突出部である爪１１を有し、図６に示すように、永久磁石を挿入した際、爪１１が永久磁石挿入方向に押し曲げられ、永久磁石を固定する。固定された永久磁石はロータコア内で安定し、輸送やモータ運転等の外力により永久磁石穴内で振動することがない。図３に示す爪の長さＰは、永久磁石挿入時に、永久磁石を固定できる長さが必要であり、図６に示す永久磁石用穴と前記穴に挿入される永久磁石との最大隙間Ｄ以上である必要がある。また、図３に示す爪１１の幅Ｗ１は、柔軟に押し曲げられる程度の幅である必要がある。爪１１のあるロータコアシート１２は、永久磁石挿入方向に対して少なくとも上部に一枚と、最下部より数枚上部に一枚設け、それ以外を図４に示す爪のないロータコアシート１３とすることにより、効果的に永久磁石を固定することができる。矢印の方向に永久磁石を挿入した際、爪１１は永久磁石挿入方向に押し曲げられ、永久磁石２，３を固定している。
【００２１】
一極あたり半径方向に少なくとも２層以上の永久磁石をロータコア積層方向に埋設してなるロータにおいては、永久磁石用打ち抜き穴のロータ内周側に爪がある場合、ロータ内周側の永久磁石２を先に挿入することにより、永久磁石３の挿入時に他の永久磁石２の永久磁石用打ち抜き穴の変形を防ぐことができる。
【００２２】
（実施例２）
図７〜９に、本発明における実施例２におけるロータコアを示す。
【００２３】
前記実施例１における構造をもつ永久磁石ロータにおいて、一部のロータコアシートの永久磁石用打ち抜き穴１０の内側に突出した爪１１を設け、爪１１のあるロータコアシート１２に対して、永久磁石挿入時に爪１１が押し曲げられる方向に隣接する少なくとも一枚のロータコアシートに、爪１１に対応する位置に切り欠き１４がある。切り欠き１４の幅Ｗ２は、少なくとも爪１１の幅Ｗ１と同じかそれ以上である必要がある。図９に、図７のＡ−Ａ断面図を示す。ロータコア１に永久磁石２が矢印の方向に挿入される際、爪１１は永久磁石により永久磁石挿入方向に押し曲げられる。爪１１は、挿入方向に隣接する切り欠きのあるロータコアシート１５に切り欠き１４があるため、永久磁石により柔軟に押し曲げられる。この際、爪１１の長さＰは少なくともロータコアシートの永久磁石用打ち抜き穴と永久磁石との最大隙間Ｄより大きいことが必要である。また切り欠きのあるロータコアシート１５の枚数は、爪１１のある一群のロータコアシート１２につき、Ｐ／Ｔ（小数点以下繰り上げ）枚以上が望ましい。
【００２４】
本実施例２において、爪１１のあるロータコアシート１２以外全てを切り欠き１４のあるロータコアシート１５とすることにより、図３におけるロータコアシート打ち抜き金型に、必要に応じて爪１１を打ち抜き、図７に示す切り欠きのあるロータコアシート１５にする工程を加えることで、金型の種類を最小限にすることができ、生産性も向上する。
【００２５】
尚、本発明は、上記実施例１，２に限定されず、永久磁石の形状や数、爪や切り欠きの数や位置、形状、また、爪や切り欠きを有するロータコアの枚数等は、本発明の趣旨に応じて種類の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、モータ特性を低下させることなく、また、ロータコアの変形が少なく、効果的に永久磁石をロータコア内に固定することができ、輸送やモータ運転等による外力により永久磁石が永久磁石挿入用打ち抜き穴内で振動せず、永久磁石の割れ、欠けを防止することができる。すなわち、モータ特性を維持しつつ、信頼性の高い永久磁石ロータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における永久磁石ロータの分解斜視図
【図２】  図１の部分拡大図
【図３】  同爪のあるロータコアシートの平面図
【図４】  同爪のないロータコアシートの平面図
【図５】  同永久磁石ロータの平面断面図
【図６】  同永久磁石ロータの部分断面図
【図７】  同実施例２における部分拡大図
【図８】  同切り欠きのあるロータコアシートの平面図
【図９】  同永久磁石ロータの部分断面図
【図１０】  従来の永久磁石ロータの構成を示す分解斜視図
【図１１】  同ロータコアシートの一部を示す平面図
【図１２】  同部分拡大図
【符号の説明】
１  ロータコア
２，３  永久磁石
４ａ，４ｂ  端板
５，６  穴
９  シャフト用穴
１０  永久磁石用打ち抜き穴
１１  爪（突出部）
１２  爪のあるロータコアシート
１３  爪のないロータコアシート
１４  切り欠き
１５  切り欠きのあるロータコアシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003675037.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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