(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に複数の電機子を配列したステータと、前記ステータに空隙を介して対向させたロータとを備え、前記ロータが円筒状のロータ鉄心と、前記ロータ鉄心の表面近くに回転方向に沿って設け、かつ軸方向に伸びる複数の装着穴と、隣合う前記装着穴の間に設けた漏洩磁束防止用穴と、前記装着穴に装着した永久磁石とを有する内磁形同期モータにおいて、
前記ロータ鉄心の前記永久磁石を挟んで外周側に形成した突極部と中心側に形成したヨーク部とを結合するダンパーバーを備え、
前記装着穴は、前記ロータ鉄心の表面近くに回転方向に沿い、かつ軸方向に伸びる周方向穴と、前記周方向穴の中央部から前記永久磁石の磁束軸方向に沿って、中心に向かう方向と表面に向かう方向の両方に伸びる径方向穴と、前記径方向穴の両端に設けた広がり部とからなり、
前記永久磁石は、前記周方向穴の両側に前記径方向穴を挟んで設けた二つの永久磁石からなり、
前記ダンパーバーは、前記径方向穴と前記広がり部とに充填した直線部と、前記ロータ鉄心の両端面に設けて前記直線部に結合され、かつ軸方向端部にバランスウエイトを装着する短絡環部とからなることを特徴とする内磁形同期モータ。
【請求項２】
前記短絡環部に、バランスウエイトを装着するための複数のタップ穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内磁形同期モータ。
【請求項３】
前記短絡環部に、円周方向に等間隔に複数の長溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内磁形同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータに永久磁石を設けた内磁形同期モータに関し、とくに、永久磁石をロータ鉄心の内部に埋め込んだロータを有する内磁形同期モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、永久磁石をロータ鉄心の内部に埋め込んだロータ、すなわち内磁形のロータを備えた内磁形同期モータは、例えば図７に示すように、円周方向に複数の電機子を配列したステータ１を備え、ステータ１の内側には、内磁形のロータ２を空隙を介して対向させたものが開示されている（例えば、特開平５−７６１４６号公報、特開平７−２００５００号公報）。
この内磁形のロータ２は、例えば図８に示すように、ロータ鉄心２１の表面近くに回転方向に沿い、かつ軸方向に伸びる複数の装着穴２２を設け、その装着穴２２の中に永久磁石３を装着し、隣り合う永久磁石３が径方向に互いに逆極性になるように着磁されている。さらに、隣り合う装着穴２２の間に漏洩磁束防止のための扇形穴２３を設けている。したがって、永久磁石３の外周側には突極部２４が形成され、突極部２４と永久磁石３の中心側に形成されたヨーク部２５とは、扇形穴２３とその両側の装着穴２２との間に形成された細い繋ぎ部２６によって繋がれている。
また、内磁形同期モータのロータで、磁束軸（ｄ軸）方向のインダクタンスＬd が、ｄ軸と磁気的に直交する軸（ｑ軸）方向のインダクタンスＬq より小さくなるようにロータ鉄心に溝を設けて、出力トルクが増加するようにしたものが開示されている（例えば、特開平７−３９０９１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記前者の従来技術では、永久磁石３を、ロータ鉄心２１に設けた装着穴２２に装着しているため、ロータ２が回転すると、永久磁石３に加わる遠心力が装着穴２２の間の繋ぎ部２６に集中し、とくに高速回転になると、断面積が小さい繋ぎ部２４が遠心力に耐えられずに破壊するという問題があり、機械的強度からモータの最高回転数が制限されるという問題があった。
また、上記後者の従来技術では、出力トルクは増加するが、永久磁石がロータの外周に接着などによって固定されているため、高速回転になると、接着剤の接着力が永久磁石の遠心力に耐えられず、永久磁石がロータから剥離してしまうという問題があった。
さらに、これらの内磁形同期モータでは、磁極の位置を検出する磁極センサからの位置信号のフィードバックによりステータの励磁を制御するクローズトループで駆動する場合は問題は少ないが、磁極センサからの位置信号のフィードバックなしのオープンループで駆動する場合は、外乱（瞬間的に加わる異常なトルク）が加わると、ロータとステータとの間の同期状態が崩れ、乱調を起こすという問題があった。
本発明は、高速回転が可能で、かつオープンループ駆動でも乱調が抑制される内磁形同期モータを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、次のようにしたものである、
請求項１の発明は、円周方向に複数の電機子を配列したステータと、前記ステータに空隙を介して対向させたロータとを備え、前記ロータが円筒状のロータ鉄心と、前記ロータ鉄心の表面近くに回転方向に沿って設け、かつ軸方向に伸びる複数の装着穴と、隣合う前記装着穴の間に設けた漏洩磁束防止用穴と、前記装着穴に装着した永久磁石とを有する内磁形同期モータにおいて、前記ロータ鉄心の前記永久磁石を挟んで外周側に形成した突極部と中心側に形成したヨーク部とを結合するダンパーバーを備え、前記装着穴は、前記ロータ鉄心の表面近くに回転方向に沿い、かつ軸方向に伸びる周方向穴と、前記周方向穴の中央部から前記永久磁石の磁束軸方向に沿って、中心に向かう方向と表面に向かう方向の両方に伸びる径方向穴と、前記径方向穴の両端に設けた広がり部とからなり、前記永久磁石は、前記周方向穴の両側に前記径方向穴を挟んで設けた二つの永久磁石からなり、前記ダンパーバーは、前記径方向穴と前記広がり部とに充填した直線部と、前記ロータ鉄心の両端面に設けて前記直線部に結合され、かつ軸方向端部にバランスウエイトを装着する短絡環部とからなることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、前記短絡環部に、バランスウエイトを装着するための複数のタップ穴を設けたことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、前記短絡環部に、円周方向に等間隔に複数の長溝を設けたことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の第１の実施例のロータを示す正断面図、図２は内磁形同期モータを示す側断面図である。
図において、１は円周方向に複数の電機子を配列したステータ、２はステータ１の内側に空隙を介して対向させた内磁形のロータである。
ロータ２はロータ鉄心２１と永久磁石３からなり、ロータ鉄心２１は、図３に示すように、外周表面近くに回転方向に沿い、かつ軸方向に伸びる周方向穴２２ａと、周方向穴２２ａの中央部からｄ軸方向に沿って、中心に向かう方向と表面に向かう方向の両方に伸びる径方向穴２２ｂからなる複数の装着穴２２を設けてある。径方向穴２２ｂの両端には楔形の広がり部２２ｃが形成されている。また、隣り合う装着穴２２の間に漏洩磁束防止のための扇形穴２３を設けてある。
したがって、装着穴２２の外周側には径方向穴２２ｂによってほぼ２分割された突極部２４が形成され、突極部２４と永久磁石３の中心側に形成されたヨーク部２５とは、扇形穴２３とその両側の装着穴２２との間に形成された細い繋ぎ部２６によって繋がれている。
【０００６】
永久磁石３は、図１に示すように、装着穴２２の両端に形成された周方向穴２２ａの中に径方向穴２２ｂの間隔を開けて２個装着されており、隣り合う装着穴２２に装着された永久磁石３が径方向に互いに逆極性になるように着磁されている。
４はダンパーバーで、二つの永久磁石３の間に形成された径方向穴２２ｂに、例えばアルミダイカストなどの方法により充填された軸方向に伸びる直線部４１と、ロータ鉄心２１の両端面で直線部４１と結合された短絡環部４２とから構成されている。
短絡環部４２には、図４に示すように、同心円状に等間隔に配列された位置にタップ穴４３を設け、バランスウエイト５を取りつけるようにしてある。
なお、ダンパーバー４の材質は銅、アルミニウム、ステンレス鋼など非磁性の良電導体からなるバーとリングを結合して形成してもよい。
したがって、直線部４１は径方向穴２２ｂの両端の楔形に形成された広がり部２２ｃにも埋め込まれるので、突極部２４とヨーク部２５とを広がり部２２ｃの楔効果により結合することになる。
【０００７】
このような構成により、突極部２４はダンパーバー４の直線部４１によってヨーク部２５と結合されるので、高速回転の場合に永久磁石の遠心力が大きくなっても、繋ぎ部２４が破壊することがなくなる。さらに、繋ぎ部２６の断面を小さくすることができ、漏洩磁束を少なくし、出力が増加する。
また、ダンパーバー４のダンパー効果により、外乱が加わっても乱調を抑制することができる。
なお、突極部２４を分割する径方向穴２２ｂを設けてあるので、ｄ軸方向のインダクタンスＬd が、ｄ軸と電気的に直交するｑ軸方向のインダクタンスＬq より小さくなる。
【０００８】
図５は本発明の第２の実施例のロータを示す正断面図、図６はその正面図である。
第１の実施例と異なる点は、径方向穴２２ｂの両端に楔形の広がり部２２ｃを形成する代わりに、径方向穴２２ｂの両端に径方向穴２２ｂの中央部分の幅より大きい直径の円弧状の広がり部２２ｃを形成するとともに、短絡環部４２に円周方向に等間隔に長溝４４を設け、パテ状のバランスウエイト５を接着などにより固定するようにした点である。
これにより、径方向穴２２ｂにダンパーバー４の直線部４１を装着したときに、広がり部２２ｃに鋭角の部分がないので、突極部２４およびヨーク部２５に応力の集中を起こさずに突極部２４とヨーク部２５を直線部４１によって結合させることができる。
また、短絡環部４２に長溝４４を設けてあるので、長溝４４の中に、他の部品と干渉することなく、簡単にバランスウエイト５を接着などにより取りつけることができる。
なお、上記実施例では、径方向穴２２ｂの両端に楔形あるいは円弧状の広がり部２２ｃを持つ係合部を設けた例について説明したが、広がり部２２ｃの形状は、直線部４１が装着されたときに楔効果を生じるものであれば、楔形あるいは円弧状に限るものではない。
【０００９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果がある。
（１）ロータ鉄心の中に永久磁石とダンパーバーを装着し、かつダンパーバーの直線部によってロータ鉄心の突極部とヨーク部とを結合するようにしてをあるので、外乱が加わっても乱調を抑制することができると共に、高速回転で運転しても永久磁石の遠心力によって突極部の繋ぎ部が破損することがなくなる。したがって、高速回転が可能で特性の安定した内磁形同期モータを提供できる。
（２）ダンパーバーで短絡環部を構成しているので、前記短絡環部にバランスウエイトを取りつけることができる。
（３）前記短絡環部に、バランスウエイトを装着するための複数のタップ穴を設けているので、ネジで構成されるバランスウエイトを前記タップ穴に簡単にネジ締め固定できる。
（４）短絡環部に長溝を設けてあるので、長溝の中に、他の部品と干渉することなく、簡単にバランスウエイトを接着などにより取りつけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例の拡大したロータを示す正断面図である。
【図２】  本発明の第１の実施例を示す側断面図である。
【図３】  本発明の第１の実施例の拡大したロータ鉄心（永久磁石およびダンパーバーを装着する前の状態）を示す正面図である。
【図４】  本発明の第１の実施例の拡大したロータを示す正面図である。
【図５】  本発明の第２の実施例の拡大したロータを示す正断面図である。
【図６】  本発明の第２の実施例の拡大したロータを示す正面図である。
【図７】  従来例を示す側断面図である。
【図８】  従来例の拡大したロータを示す正断面図である。
【符号の説明】
１：ステータ、２：ロータ、２１：ロータ鉄心、２２：装着穴、２２ａ：周方向穴、２２ｂ：径方向穴、２２ｃ：広がり部、２３：扇形穴、２４：突極部、２５：ヨーク部、２６：繋ぎ部、３：永久磁石、４：ダンパーバー、４１：直線部、４２：短絡環部、４３：タップ穴、４４：長溝、５：バランスウエイト
【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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