(57)【要約】      （修正有）【課題】端板への非磁性体の使用量を減らしつつ、端板の材料歩留りを向上することができる回転子およびその回転子を用いた永久磁石電動機を提供する。【解決手段】回転子鉄心１０と、回転子鉄心１０の回転軸方向の上端面１２０と下端面１３０に配置される複数の非磁性体の端板片２０とを備え、回転子鉄心１０の回転軸方向に延びる複数の磁石埋込孔１００にそれぞれ永久磁石４０が埋設されている回転子１であり、端板片２０は、磁石埋込孔１００に埋設された永久磁石４０の抜け落ちを防止する磁石抜け落ち防止部２００を有し、磁石抜け落ち防止部２００は、磁石埋込孔１００の隣り合う角部１０１をそれぞれ覆うように回転子鉄心１０に当接される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と、同回転子鉄心の回転軸方向の端面に配置される複数の非磁性体の端板片とを備え、前記回転子鉄心の回転軸方向に延びる複数の磁石埋込孔にそれぞれ永久磁石が埋設されている回転子であって、
前記端板片は、前記磁石埋込孔に埋設された前記永久磁石の抜け落ちを防止する磁石抜け落ち防止部を有し、
前記磁石抜け落ち防止部は、前記磁石埋込孔の隣り合う角部をそれぞれ覆うように前記回転子鉄心に当接されることを特徴する回転子。
【請求項２】
前記複数の端板片は、それぞれ連結部を有し、環状に折り曲げ可能に互いに連結されていることを特徴とする請求項１記載の回転子。
【請求項３】
隣り合う前記連結部間には、薄肉状の折曲部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の回転子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転子と、同回転子の外径側に所定の間隔をもって対向するように配置される固定子とを備えることを特徴とする永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子およびその回転子を用いた永久磁石電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮機などに搭載する永久磁石電動機は、円筒状の固定子と、固定子の内径側に所定の間隔をもって対向するように配置される円柱状の回転子とを備え、回転子には回転子鉄心の内部に周方向に所定の間隔で複数形成された回転軸方向に延びる磁石埋込孔に永久磁石がそれぞれ埋設されている。永久磁石は、回転子鉄心の回転軸方向の両端面にそれぞれ配置される電磁鋼板などの磁性体からなる円環状の端板によって、回転子鉄心の磁石埋込孔から回転軸方向に抜け落ちないようになっている。端板は、全ての磁石埋込孔の開口を覆うように回転子鉄心に当接しているため、回転子鉄心の回転時に回転軸方向に移動した永久磁石が端板に当接した際、隣接する永久磁石の異なる磁極間に漏れる磁束が端板を通過し、この漏れ磁束が原因で端板には渦電流が発生し渦電流損を生じることになる。端板に渦電流が発生すると、端板が発熱し、その熱エネルギーが損失となってモータ効率が低下する。
【０００３】
このような渦電流が端板に発生するという課題を解決した回転子として、磁性体の端板に替えて非磁性体の端板が回転子鉄心の回転軸方向の両端面にそれぞれ配置されたものがある。これにより、端板が非磁性体であるため、端板に漏れ磁束が通過せず渦電流を発生し難くすることができるが、非磁性体の材料としては、従来の磁性体の材料である電磁鋼板に比べて電気伝導率が低く（渦電流が発生し難く）、強度をもった硬い、例えば、ステンレスが使用されるが製造コストがかかり高価なものになるという問題点がある。
【０００４】
このような非磁性体の端板を用いても安価なものにすることができる回転子として、回転子鉄心の両端面にそれぞれ配置される端板を、回転子鉄心の外径側および永久磁石を覆うように回転子鉄心に当接する非磁性体からなる円環状の第１端板と、回転子鉄心の内径側および第１端板の内周側を覆うように回転子鉄心に当接する磁性体からなる円環状の第２端板とから構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この回転子の端板は、回転子鉄心の外径側と内径側に分割した２枚の第１端板および第２端板から構成し、渦電流が発生する原因となる漏れ磁束が少ない回転子鉄心の内径側に当接する第２端板には、非磁性体を使用しないことによって、端板への非磁性体の使用量を減らして製造コストを抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、非磁性体からなる第１端板は、回転子鉄心の外径側を覆うように円環状に形成されているため、打ち抜き加工により第１端板を板取りした時に廃棄される端材が多く、材料歩留りが悪くなるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０４１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、端板への非磁性体の使用量を減らしつつ、端板の材料歩留りを向上することができる回転子およびその回転子を用いた永久磁石電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の回転子は、回転子鉄心と、回転子鉄心の回転軸方向の端面に配置される複数の非磁性体の端板片とを備え、回転子鉄心の回転軸方向に延びる複数の磁石埋込孔にそれぞれ永久磁石が埋設されているものであって、端板片は、磁石埋込孔に埋設された永久磁石の抜け落ちを防止する磁石抜け落ち防止部を有し、磁石抜け落ち防止部は、磁石埋込孔の隣り合う角部をそれぞれ覆うように回転子鉄心に当接されている。
【０００９】
また、本発明の永久磁石電動機は、上述の回転子と、この回転子の外径側に所定の間隔をもって対向するように配置される固定子とを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回転子およびその回転子を用いた永久磁石電動機によれば、非磁性体の端板片に有する磁石抜け落ち防止部は、磁石埋込孔の隣り合う角部をそれぞれ覆うように回転子鉄心に当接されているため、端板として使用する非磁性体の使用量を減らしつつ、端板の材料歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の回転子を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の回転子を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の回転子を用いた永久磁石電動機を示す上面図である。
【図４】本発明の回転子に備えた端板片の第２の実施形態を示す説明図で、（ａ）は端板片の上面図、（ｂ）は（ａ）の端板片が回転子鉄心に配置された回転子の上面図、（ｃ）は（ａ）の端板片を打ち抜き加工する際の板取りを示す説明図である。
【図５】本発明の回転子に備えた端板片の第３の実施形態を示す説明図で、（ａ）は端板片の上面図、（ｂ）は（ａ）の端板片が回転子鉄心に配置された回転子の上面図、（ｃ）は（ａ）の端板片を打ち抜き加工する際の板取りを示す説明図である。
【図６】本発明の回転子に備えた端板片の第４の実施形態を示す説明図で、（ａ）は端板片の上面図、（ｂ）は（ａ）の端板片が回転子鉄心に配置された回転子の上面図、（ｃ）は（ａ）の端板片を打ち抜き加工する際の板取りを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１乃至図６は、本実施形態における回転子およびこの回転子を用いた圧縮機などに搭載される永久磁石電動機を説明する図である。図１および図２に示すように、回転子１は、回転子鉄心１０と端板片２０とリベット３０と永久磁石４０とを備えている。回転子鉄心１０は、磁性体の薄い鋼板を複数積層して円柱状に形成され、その中心には回転軸（図示省略）が挿入され固定されている。回転子鉄心１０には、回転軸を中心とする６角形の各辺をなすように、長方形状の６つの磁石埋込孔１００が所定の間隔で環状に形成され、この磁石埋込孔１００よりも内周寄りに、円形状の６つの貫通孔１１０が所定の間隔で環状に形成されている。
【００１３】
磁石埋込孔１００は、回転子鉄心１０の径方向に延びる辺よりも周方向に延びる辺が長く、かつ、回転軸方向に延びる貫通孔であり、回転軸方向に延びる板状の６つの永久磁石４０がそれぞれ埋め込まれている。磁石埋込孔１００に埋め込まれた６つの永久磁石４０は、隣接する磁極が互いに相違するように着磁されている。貫通孔１１０は、隣接する磁石埋込孔１００間に形成された回転軸方向に延びる孔であり、そのうちの３つに、炭素鋼で形成された回転軸方向に延びる棒状のリベット３０がそれぞれ挿入される。他の３つの貫通孔１１０は、例えば、回転子鉄心１０を着磁するための着磁治具（図示省略）に回転子鉄心１０の位置を固定する際に利用される。
【００１４】
端板片２０は、非磁性体の薄い板金、例えば、板厚１ｍｍのステンレス製板金を打ち抜き加工して円形状に形成され、回転子鉄心１０の回転軸方向の端面である上端面１２０と下端面１３０にそれぞれ３つずつ配置されている。それぞれの端板片２０は、同じ構造になっており、磁石抜け落ち防止部２００を備えている。
【００１５】
磁石抜け落ち防止部２００は、回転子鉄心１０の回転軸方向の上端面１２０と下端面１３０に設けられた磁石埋込孔１００の開口１０１の角部１０２を覆うように回転子鉄心１０に当接する。磁石抜け落ち防止部２００は、回転子鉄心１０の磁石埋込孔１００から永久磁石４０が回転軸方向に抜け落ちないようにしている。磁石抜け落ち防止部２００には、円形状の貫通孔（リベット貫通孔２０１）が形成されている。
【００１６】
このように構成された回転子１を図２に示すように組立てる手順を図１を用いて説明する。図１に示すように、着磁前の永久磁石４０を挿入した回転子鉄心１０の上端面１２０から見える貫通孔１１０と、回転子鉄心１０の下端面１３０から見える貫通孔１１０に、それぞれの端板片２０の磁石抜け落ち防止部２００に形成されたリベット貫通孔２０１を位置合わせする。その後、回転子鉄心１０の下端面１３０に配置された３つの端板片２０のリベット貫通孔２０１から３本のリベット３０をそれぞれ挿入する。次に、それぞれのリベット３０を回転子鉄心１０の貫通孔１１０を介して、回転子鉄心１０の上端面１２０に配置された３つの端板片２０のリベット貫通孔２０１からそれぞれのリベット３０の先端部３００を突出させる。
【００１７】
次に、リベット３０の先端部３００をカシメ機のヘッドピン（図示省略）が加圧と回転を繰り返すことにより、リベット３０の先端部３００がカシメられて塑性変形される（潰される）。この結果、図２に示すように、回転子鉄心１０の上端面１２０と下端面１３０に３つずつ端板片２０が固定された回転子１が組立てられる。貫通孔１１０が隣接する磁石埋込孔１００の間に設けられるため、磁石抜け落ち防止部２００は、隣接する磁石埋込孔１００の両方の角部１０２をそれぞれ覆った状態となる。
【００１８】
図３に示すように、永久磁石電動機Ｍは、上述の回転子１と固定子５とを備えている。固定子５は、固定子鉄心５０とインシュレータ６０と固定子巻線７０とを備えている。固定子鉄心５０は、薄い鋼板を複数積層して円筒上に形成され、環状のバックヨーク部５００とバックヨーク部５００から内径側に延びる複数のティース部５１０とを備えている。この固定子鉄心５０には、モールド成形によりインシュレータ６０を一体的に形成し、インシュレータ６０を介してティース部５１０に固定子巻線７０が巻回されている。このように構成された固定子５は、ティース部５１０の先端面が回転子１の外径側に所定の間隔（いわゆるエアギャップ）をもって対向するように配置される。
【００１９】
以上説明してきた実施形態による回転子１およびこの回転子１を用いた永久磁石電動機Ｍによれば、非磁性体の端板片２０に有する磁石抜け落ち防止部２００は、磁石埋込孔１００の隣り合う角部１０２をそれぞれ覆うように回転子鉄心１０に当接されている。これにより、背景技術に示すように、回転子鉄心１０の外径側の全域を覆うように円環状に形成された１枚の非磁性体の端板よりも、非磁性体の使用量を大幅に減らしコストを抑えることができ、材料歩留りを向上することができる。さらに、永久磁石４０の端板片２０との接触面積が小さいので、端板片２０への渦電流の発生を低減することができる。
【００２０】
次に、第２の実施形態による端板片８０について図１と図４を併用して説明する。なお、前述の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。図１および図４に示すように、端板片８０は磁石抜け落ち防止部８００と連結部８１０と折曲部８２０とを備えている。磁石抜け落ち防止部８００は、回転子鉄心１０の回転軸方向の上端面１２０と下端面１３０に設けられた磁石埋込孔１００の開口１０１の角部１０２を覆うように回転子鉄心１０に当接する。磁石抜け落ち防止部８００は、回転子鉄心１０の磁石埋込孔１００から永久磁石４０が回転軸方向に抜け落ちないようにしている。磁石抜け落ち防止部８００には、円形状のリベット貫通孔８０１が形成されている。
【００２１】
複数（本実施形態では３つ）の端板片８０は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、連結部８１０により環状に折り曲げ可能に互いに連結され、連結部８１０は、磁石抜け落ち防止部８００から回転子鉄心１０の径方向に延びる第１連結部８１１と第１連結部８１１から回転子鉄心１０の周方向に延びる第２連結部８１２からなっている。隣り合う連結部８１０間には、図４（ｃ）に示すように、連結部８１０のうちの第２連結部８１２同士を繋ぐ薄肉状の折曲部８２０が形成されて環状に折り曲げ可能になっている。３つの端板片８０は、横並びに繋がるように長方形状のステンレス製板金Ｓを打ち抜き加工することで一体的に形成されている。連結部８１０間の折曲部８２０で環状に折り曲げられて１つの部品となった３つの端板片８０は、磁石抜け落ち防止部８００のリベット貫通孔８０１にリベット３０が通って、各端板片８０が固定子鉄心１０に固定されている。
【００２２】
これにより、第２の実施形態による端板片８０によれば、前述の実施形態と同様に、端板として使用する非磁性体の使用量を大幅に減らしコストを抑えることができ、かつ、打ち抜き加工により３つの端板片８０を横並びにして長方形状のステンレス製板金Ｓから板取りするため、廃棄される端材が少なく、材料歩留りを向上することができる。さらに、前述の第１の実施形態による３つの端板片２０は別部品となっているのに対して、第２の実施形態による３つの端板片８０は連結部８１０や折曲部８２０で連結されているので、３つの端板片８０を固定子鉄心１０に固定する際の作業性を改善することができる。
【００２３】
次に、第３の実施形態による端板片９０について図１と図５を併用して説明する。なお、前述の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。図１および図５に示すように、端板片９０は磁石抜け落ち防止部９００と連結部９１０と折曲部９２０とを備え、連結部９１０と折曲部９２０とにより環状に折り曲げ可能に互いに連結されている。磁石抜け落ち防止部９００は、回転子鉄心１０の回転軸方向の上端面１２０と下端面１３０に設けられた磁石埋込孔１００の開口１０１の角部１０２を覆うように回転子鉄心１０に当接する。磁石抜け落ち防止部９００は、回転子鉄心１０の磁石埋込孔１００から永久磁石４０が回転軸方向に抜け落ちないようにしている。磁石抜け落ち防止部９００には、円形状のリベット貫通孔９０１が形成されている。
【００２４】
複数（本実施形態では６つ）の端板片９０は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、連結部９１０により環状に折り曲げ可能に互いに連結され、連結部９１０は、磁石抜け落ち防止部９００から回転子鉄心１０の径方向に延びる第１連結部９１１と第１連結部９１１から回転子鉄心１０の周方向に延びる第２連結部９１２からなっている。隣り合う連結部９１０間には、図５（ｃ）に示すように、連結部９１０のうちの第２連結部９１２同士を繋ぐ薄肉状の折曲部９２０が形成されて環状に折り曲げ可能になっている。６つの端板片９０は、横並びに繋がるように長方形状のステンレス製板金Ｓを打ち抜き加工することで一体的に形成されている。連結部９１０間の折曲部９２０で環状に折り曲げられて１つの部品となった６つの端板片９０は、３つの端板片９０の磁石抜け落ち防止部９００のリベット貫通孔９０１にリベット３０が通って、各端板片９０が固定子鉄心１０に固定されている。
【００２５】
これにより、第３の実施形態による端板片９０によれば、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。また、第２の実施形態のように、３つの端板片８０が１つの部品となっているものと比べて、６つの端板片９０が連結部９１０や折曲部９２０で連結されているので、１つの磁石抜け落ち防止部９００に加わる力を小さく（分散）し、磁石埋込孔１００の一方の角部１０２のみに過度に力が加わらず、各端板片９０を固定子鉄心１０に安定した状態で固定することができる。
【００２６】
次に、第４の実施形態による端板片９０について図１と図６を併用して説明する。なお、前述の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。図１および図６に示すように、端板片９０は磁石抜け落ち防止部９００と連結部９３０と折曲部９４０とを備えている。磁石抜け落ち防止部９００は、回転子鉄心１０の回転軸方向の上端面１２０と下端面１３０に設けられた磁石埋込孔１００の開口１０１の角部１０２を覆うように回転子鉄心１０に当接する。磁石抜け落ち防止部９００は、回転子鉄心１０の磁石埋込孔１００から永久磁石４０が回転軸方向に抜け落ちないようにしている。磁石抜け落ち防止部９００には、円形状のリベット貫通孔９０１が形成されている。
【００２７】
複数（本実施形態では６つ）の端板片９０は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、連結部９３０により環状に折り曲げ可能に互いに連結され、連結部９３０は、磁石抜け落ち防止部９００の両側から回転子鉄心１０の周方向に延びている。隣り合う連結部９３０間には、図６（ｃ）に示すように、連結部９３０同士を繋ぐ薄肉状の折曲部９４０が形成されて環状に折り曲げ可能になっている。６つの端板片９０は、横並びに繋がるように長方形状のステンレス製板金Ｓを打ち抜き加工することで一体的に形成されている。連結部９３０間の折曲部９４０で環状に折り曲げられて１つの部品となった６つの端板片９０は、３つの端板片９０の磁石抜け落ち防止部９００のリベット貫通孔９０１にリベット３０が通って、各端板片９０が固定子鉄心１０に固定されている。
【００２８】
これにより、第４の実施形態による端板片９０によれば、第３の実施形態と同様な効果を得ることができる。また、第３の実施形態のように、６つの端板片９０の磁石抜け落ち防止部９００から回転子鉄心１０の径方向に延びる第１連結部９１１が形成されていないので、非磁性体の使用量をさらに減らしてコストを抑えることができる。さらに、第３の実施形態のように、リベット３０で固定されていない３つの端板片９０には、回転子鉄心１０の径方向に延びる第１連結部９１１が形成されていないので、回転子１の回転時の遠心力の働きにより、リベット３０で固定されていない３つの端板片９０の連結部９３０に過度に力が加わり難く、端板片９０の連結部９３０が変形するおそれがない。
【符号の説明】
【００２９】
１  回転子
１０  回転子鉄心
１００  磁石埋込孔
１０１  開口
１０２  角部
１１０  貫通孔
１２０  上端面
１３０  下端面
２０、８０、９０  端板片
２００、８００、９００  磁石抜け落ち防止部
２０１、８０１、９０１  リベット貫通孔
８１０、９１０、９３０  連結部
８１１、９１１  第１連結部
８１２、９１２  第２連結部
８２０、９２０、９４０  折曲部
３０  リベット
３００  先端部
４０  永久磁石
５  固定子
５０  固定子鉄心
５００  バックヨーク部
５１０  ティース部
６０  インシュレータ
７０  固定子巻線
Ｍ  永久磁石電動機
Ｓ  ステンレス製板金
【図１】
2014187750.tif 000003
【図２】
2014187750.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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