(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの円周方向における複数箇所に永久磁石が配設されたロータと、該ロータと所定の間隔を置いて配設されたステータと、該ステータに巻装されたコイルとを備えた電動機において、前記永久磁石の両端を押さえた状態で固定し、かつ、ロータ及び永久磁石の端面を覆うエンドプレートを有するとともに、該エンドプレートは、前記端面と軸方向において反対側の部分に形成された段部を備え、前記端面を覆わない部分の外周縁とコイルの内周縁との間のエアギャップが大きくされ、前記端面を覆う部分の外周縁が前記端面を覆わない部分の外周縁よりコイルエンドと近接させて配設されることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機は、ロータ、及び該ロータの周囲に配設されたステータを有し、該ステータは、ステータコア、及び該ステータコアに巻装されたステータコイルから成る。そして、該ステータコイルに電流を供給し、回転磁界が形成されると、ロータが回転するようになっている。
【０００３】
また、ロータに永久磁石を配設することによって磁極が形成された同期式の電動機においては、電磁鋼板を積層して形成されたコアの複数箇所に永久磁石を配設するようになっている。
図２は従来の同期式の電動機の要部断面図である。
図において、１４はモータケースであり、該モータケース１４内に同期式の電動機１５が収容される。前記モータケース１４は、円筒状部分１４ａ、及び該円筒状部分１４ａの一端を閉鎖して、密閉されたモータ収容室１８を形成する蓋（ふた）部分１４ｂから成る。また、前記円筒状部分１４ａの外周面には複数のフィン２４が形成される。
【０００４】
そして、前記円筒状部分１４ａの底部の中央、及び蓋部分１４ｂの中央にはそれぞれ穴が形成され、該穴を貫通させてモータシャフト２７が配設され、該モータシャフト２７はベアリング２９、３０によって回転自在に支持される。また、前記蓋部分１４ｂの穴に隣接させて凹部１４ｃが形成され、該凹部１４ｃを蓋部材３３によって閉鎖することによりセンサ室３４が形成される。
【０００５】
そして、該センサ室３４にはレゾルバ３５が配設され、該レゾルバ３５は、前記モータシャフト２７の回転に基づいて電動機１５の磁極の位置を検出する。
前記電動機１５は、前記モータシャフト２７の軸方向におけるほぼ中央に取り付けられ、該モータシャフト２７と共に回転させられるロータ３７、及び前記円筒状部分１４ａの円筒部の内周面において前記ロータ３７と対向させて固定されたステータ３８を有し、該ステータ３８はステータコア３８ａ、及び該ステータコア３８ａに巻装された３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のコイル３９から成る。
【０００６】
したがって、該各コイル３９に図示しないインバータにおいて発生させられた３相の交流電流を供給することによって、ロータ３７を回転させることができる。
該ロータ３７は、複数の電磁鋼板を積層して形成されたコア１７、及び該コア１７の複数箇所に配設された永久磁石５５を有し、前記コア１７の外周部分に、円周方向における複数箇所に等ピッチで前記永久磁石５５が配設される。該永久磁石５５は、両端に配設されたエンドプレート５６、５７によって押さえられた状態で固定され、電動機１５の磁極を形成する。そのために、前記モータシャフト２７の外周面にスプライン２７ａが、ロータ３７の内周面にスプライン３７ａが、エンドプレート５６、５７の内周面にスプライン５６ａ、５７ａがそれぞれ形成され、前記モータシャフト２７とロータ３７及びエンドプレート５６、５７とをスプライン係合させることができるようになっている。
【０００７】
また、前記モータシャフト２７の外周面には、前記ベアリング３０に隣接させて係止凸部２７ｂが形成される。したがって、該係止凸部２７ｂにエンドプレート５７を押し付けて前記エンドプレート５７、ロータ３７及びエンドプレート５６を順にモータシャフト２７にセットし、止めナット１６をモータシャフト２７の所定箇所に螺（ら）合させることによって、ロータ３７をモータシャフト２７に対して位置決めし、かつ、固定することができる。
【０００８】
前記エンドプレート５６、５７は、ロータ３７に対応する環状の形状を有し、かつ、外周縁がロータ３７の外周縁よりわずかに内方になるような径方向寸法を有する。したがって、前記エンドプレート５６、５７によってロータ３７及び永久磁石５５の端面を押さえるとともに、覆うことができるので、前記ロータ３７が軸方向に移動するのを防止することができるとともに、永久磁石５５が破損したときに磁石片が周囲に飛散するのを防止することができる。
【０００９】
一方、ロータとしてかご形回転子を使用する誘導式の電動機においては、ロータの円周方向における複数箇所に配設された銅製の棒の両端を短絡環によって連結するようにしている。
図３は従来の誘導式の電動機のロータの概略図である。
図において、１０１はロータ、１０２はモータシャフト、１０３は前記ロータ１０１の外周部分において、円周方向における複数箇所に等ピッチで配設された銅製の棒、１０４は該各棒１０３の両端を連結するアルミニウム製の短絡環である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動機においては、同期式の電動機１５（図２）の場合、前記エンドプレート５６、５７によってロータ３７及び永久磁石５５の端面を覆うために、エンドプレート５６、５７は、外周縁がロータ３７の外周縁よりわずかに内方になるような径方向寸法を有するので、エンドプレート５６、５７の外周縁が前記コイル３９のコイルエンドに近接してしまう。
【００１１】
また、前記エンドプレート５６、５７は、通常、非磁性の金属によって形成される。したがって、前記コイル３９に交流電流を供給すると、該交流電流に含まれる高周波成分によって、又は交流電流に伴って発生する誘導起電力によって、エンドプレート５６、５７に渦電流が発生し、電動機１５の効率を低くしてしまう。
【００１２】
そして、誘導式の電動機の場合、ロータ１０１における棒１０３の両端部分に短絡環１０４が配設され、該短絡環１０４は、通常、非磁性の金属によって形成されるので、ロータ１０１の回転に伴って短絡環１０４に渦電流が発生し、電動機の効率を低くしてしまう。
本発明は、前記従来の電動機の問題点を解決して、渦電流が発生するのを抑制し、効率を高くすることができる電動機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の電動機においては、コアの円周方向における複数箇所に永久磁石が配設されたロータと、該ロータと所定の間隔を置いて配設されたステータと、該ステータに巻装されたコイルとを備える。
そして、前記永久磁石の両端を押さえた状態で固定し、かつ、ロータ及び永久磁石の端面を覆うエンドプレートを有する。
【００１４】
また、該エンドプレートは、前記端面と軸方向において反対側の部分に形成された段部を備え、前記端面を覆わない部分の外周縁とコイルの内周縁との間のエアギャップが大きくされ、前記端面を覆う部分の外周縁が前記端面を覆わない部分の外周縁よりコイルエンドと近接させて配設される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における同期式の電動機の要部断面図である。
図において、１４はモータケースであり、該モータケース内に同期式の電動機１５が収容される。前記モータケース１４は、円筒状部分１４ａ、及び該円筒状部分１４ａの一端を閉鎖して、密閉されたモータ収容室１８を形成する蓋部分１４ｂから成る。また、前記円筒状部分１４ａの外周面には複数のフィン２４が形成される。
【００１８】
そして、前記円筒状部分１４ａの底部の中央、及び蓋部分１４ｂの中央にはそれぞれ穴が形成され、該穴を貫通させてモータシャフト２７が配設され、該モータシャフト２７はベアリング２９、３０によって回転自在に支持される。また、前記蓋部分１４ｂの穴に隣接させて凹部１４ｃが形成され、該凹部１４ｃを蓋部材３３によって閉鎖することによりセンサ室３４が形成される。
【００１９】
そして、該センサ室３４にはレゾルバ３５が配設され、該レゾルバ３５は、前記モータシャフト２７の回転に基づいて電動機１５の磁極の位置を検出する。
前記電動機１５は、前記モータシャフト２７の軸方向におけるほぼ中央に取り付けられ、該モータシャフト２７と共に回転させられるロータ３７、及び前記円筒状部分１４ａの円筒部の内周面において前記ロータ３７と対向させて、かつ、ロータ３７との間に所定の間隔を置いて配設されたステータ３８を有し、該ステータ３８はステータコア３８ａ、及び該ステータコア３８ａに巻装された３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のコイル１３９から成る。
【００２０】
したがって、該各コイル１３９に図示しないインバータにおいて発生させられた３相の交流電流を供給することによって、ロータ３７を回転させることができる。
該ロータ３７は、複数の電磁鋼板を積層して形成されたコア１７、及び該コア１７の複数箇所に配設された永久磁石５５を有し、前記コア１７の外周部分に、円周方向における複数箇所に等ピッチで前記永久磁石５５が配設される。該永久磁石５５は、両端に配設された端部部材としてのエンドプレート１５６、１５７によって押さえられた状態で固定され、電動機１５の磁極を形成する。そのために、前記モータシャフト２７の外周面にスプライン２７ａが、ロータ３７の内周面にスプライン３７ａが、エンドプレート１５６、１５７の内周面にスプライン５６ａ、５７ａがそれぞれ形成され、前記モータシャフト２７とロータ３７及びエンドプレート１５６、１５７とをスプライン係合させることができるようになっている。
【００２１】
また、前記モータシャフト２７の外周面には、前記ベアリング３０に隣接させて係止凸部２７ｂが形成される。したがって、該係止凸部２７ｂにエンドプレート１５７を押し付けて前記エンドプレート１５７、ロータ３７及びエンドプレート１５６を順にモータシャフト２７にセットし、止めナット１６をモータシャフト２７の所定箇所に螺合させることによって、ロータ３７をモータシャフト２７に対して位置決めし、かつ、固定することができる。
【００２２】
前記エンドプレート１５６、１５７は、ロータ３７に対応する環状の形状を有し、かつ、外周縁がロータ３７の外周縁よりわずかに内方になるような径方向寸法を有する。したがって、前記エンドプレート１５６、１５７によってロータ３７及び永久磁石５５の端面を押さえるとともに、覆うことができるので、前記ロータ３７が軸方向に移動するのを防止することができるとともに、永久磁石５５が破損したときに磁石片が周囲に飛散するのを防止することができる。
【００２３】
ところで、前記エンドプレート１５６、１５７によってロータ３７及び永久磁石５５の端面を覆うために、前記エンドプレート１５６、１５７は、外周縁がロータ３７の外周縁よりわずかに内方になるような径方向寸法を有するので、エンドプレート１５６、１５７の外周縁が前記コイル１３９のコイルエンドに近接してしまう。そして、前記エンドプレート１５６、１５７は、通常、非磁性の金属によって形成される。
【００２４】
したがって、前記コイル１３９に交流電流を供給すると、該交流電流に含まれる高周波成分によって、又は交流電流に伴って発生する誘導起電力によって、エンドプレート１５６、１５７に渦電流が発生し、電動機１５の効率を低くしてしまう。
そこで、前記エンドプレート１５６、１５７に渦電流が発生するのを抑制するために、前記エンドプレート１５６、１５７に渦電流発生抑制部としての環状の段部１５８、１５９が形成される。また、前記渦電流発生抑制部としてのコイルエンド１６１、１６２が径方向外方に折り曲げられる。
【００２５】
したがって、前記エンドプレート１５６、１５７の外周縁とコイル１３９の内周縁との間のエアギャップが大きくなるので、エンドプレート１５６、１５７を鎖交する磁束数をその分少なくすることができる。その結果、前記エンドプレート１５６、１５７に渦電流が発生するのを抑制することができるので、電動機１５の効率を高くすることができる。
【００２６】
また、段部１５８、１５９が形成される分だけロータ３７を軽量化することができる。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図４は本発明の第２の実施の形態における同期式の電動機の要部断面図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００２７】
この場合、端部部材としてのエンドプレート２５６、２５７に渦電流が発生するのを抑制するために、前記エンドプレート２５６、２５７に渦電流発生抑制部としての環状のテーパ面２５８、２５９が形成される。また、前記渦電流発生抑制部としてのコイルエンド１６１、１６２が径方向外方に折り曲げられる。
したがって、前記エンドプレート２５６、２５７の外周縁とコイル１３９の内周縁との間のエアギャップが大きくなるので、エンドプレート２５６、２５７を鎖交する磁束数をその分少なくすることができる。その結果、前記エンドプレート２５６、２５７に渦電流が発生するのを抑制することができるので、電動機１５の効率を高くすることができる。
【００２８】
また、テーパ面２５８、２５９が形成される分だけロータ３７を軽量化することができる。
なお、第１、第２の実施の形態においては、エンドプレート１５６、１５７、２５６、２５７はいずれも環状の形状を有するが、永久磁石５５の端面を覆う部分だけ径方向外方に突出させ、その他の部分を削り込んで、放射状の形状にすることもできる。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図５は本発明の第３の実施の形態における誘導式の電動機のロータの概略図、図６は本発明の第３の実施の形態における誘導式の電動機のロータの側面図である。
図において、２０１はロータ、２０２はモータシャフト、２０３は前記ロータ２０１の外周部分において、円周方向における複数箇所に等ピッチで配設された銅製の棒、２０４は該各棒２０３の両端を連結する端部部材としてのアルミニウム製の短絡環である。
【００３０】
この場合、該短絡環２０４に渦電流が発生するのを抑制するために、前記短絡環２０４に渦電流発生抑制部としての環状の段部２０５が形成される。
したがって、前記短絡環２０４の外周縁と図示しないコイルの内周縁との間のエアギャップが大きくなるので、短絡環２０４を鎖交する磁束数をその分少なくすることができる。その結果、前記短絡環２０４に渦電流が発生するのを抑制することができるので、電動機の効率を高くすることができる。
【００３１】
また、段部２０５が形成される分だけロータ２０１を軽量化することができる。
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図７は本発明の第４の実施の形態における誘導式の電動機のロータの概略図である。
【００３２】
図において、３０１はロータ、３０２はモータシャフト、３０３は銅製の棒、３０４は端部部材としての短絡環である。
この場合、該短絡環３０４に渦電流が発生するのを抑制するために、前記短絡環３０４に渦電流発生抑制部としての環状のテーパ面３０５が形成される。
したがって、前記短絡環３０４の外周縁と図示しないコイルの内周縁との間のエアギャップが大きくなるので、短絡環３０４を鎖交する磁束数をその分少なくすることができる。その結果、前記短絡環３０４に渦電流が発生するのを抑制することができるので、電動機の効率を高くすることができる。
【００３３】
また、テーパ面３０５が形成される分だけロータ３０１を軽量化することができる。
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
図８は本発明の第５の実施の形態における誘導式の電動機のロータの概略図である。
【００３４】
図において、４０１はロータ、４０２はモータシャフト、４０３は銅製の棒、４０４は端部部材としての短絡環である。
この場合、該短絡環４０４及び棒４０３に渦電流が発生するのを抑制するために、前記短絡環４０４及び棒４０３の両端に渦電流発生抑制部としての環状のテーパ面４０５が形成される。
【００３５】
したがって、前記短絡環４０４の外周縁と図示しないコイルの内周縁との間のエアギャップが大きくなるので、短絡環４０４を鎖交する磁束数をその分少なくすることができる。その結果、前記短絡環４０４に渦電流が発生するのを抑制することができるので、電動機の効率を高くすることができる。
また、テーパ面４０５が形成される分だけロータ４０１を軽量化することができる。
【００３６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動機においては、コアの円周方向における複数箇所に永久磁石が配設されたロータと、該ロータと所定の間隔を置いて配設されたステータと、該ステータに巻装されたコイルとを備える。
そして、前記永久磁石の両端を押さえた状態で固定し、かつ、ロータ及び永久磁石の端面を覆うエンドプレートを有する。
また、該エンドプレートは、前記端面と軸方向において反対側の部分に形成された段部を備え、前記端面を覆わない部分の外周縁とコイルの内周縁との間のエアギャップが大きくされ、前記端面を覆う部分の外周縁が前記端面を覆わない部分の外周縁よりコイルエンドと近接させて配設される。
【００３８】
この場合、エンドプレートは、前記ロータ及び永久磁石の端面を覆わない部分の外周縁とコイルの内周縁との間のエアギャップが大きくされるので、エンドプレートを鎖交する磁束数をその分少なくすることができる。その結果、前記エンドプレートに渦電流が発生するのを抑制することができるので、電動機の効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における同期式の電動機の要部断面図である。
【図２】従来の同期式の電動機の要部断面図である。
【図３】従来の誘導式の電動機のロータの概略図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における同期式の電動機の要部断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における誘導式の電動機のロータの概略図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における誘導式の電動機のロータの側面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態における誘導式の電動機のロータの概略図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態における誘導式の電動機のロータの概略図である。
【符号の説明】
１５    電動機
１７    コア
３７、２０１、３０１、４０１    ロータ
３８    ステータ
５５    永久磁石
１３９    コイル
１５６、１５７、２５６、２５７    エンドプレート
１５８、１５９、２０５    段部
１６１、１６２    コイルエンド
２０３、３０３、４０３    棒
２０４、３０４、４０４    短絡環
２５８、２５９、３０５、４０５    テーパ面
【図１】
0003633232.tif 000002
【図２】
0003633232.tif 000003
【図３】
0003633232.tif 000004
【図４】
0003633232.tif 000005
【図５】
0003633232.tif 000006
【図６】
0003633232.tif 000007
【図７】
0003633232.tif 000008
【図８】
0003633232.tif 000009