(57)【要約】  本発明に係る永久磁石式同期機は、複数の分割コアブロックが回転子の回転方向に連なって構成された固定子を備え、複数の分割コアブロックは、永久磁石と、回転方向において、永久磁石を挟むように永久磁石の両端に配置された一対のティースと、永久磁石が挟まれた一対のティースに対して、軸方向端部に設けられ、一対のティースを連結させる連結用ティースとを備えて構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割コアブロックが回転子の回転方向に連なって構成された固定子を備える永久磁石式同期機であって、
前記複数の分割コアブロックは、
永久磁石と、
前記回転方向において、前記永久磁石を挟むように前記永久磁石の両端に配置された一対のティースと、
前記永久磁石が挟まれた前記一対のティースに対して、軸方向端部に設けられ、前記一対のティースを連結させる連結用ティースと
を備えて構成される永久磁石式同期機。
【請求項２】
前記連結用ティースは、軸方向の両端部に設けられている
請求項１に記載の永久磁石式同期機。
【請求項３】
前記一対のティースは、軸方向の長さが、前記永久磁石の軸方向の長さよりも長く形成されている
請求項１または２に記載の永久磁石式同期機。
【請求項４】
前記固定子の前記回転子に対するギャップ面に垂直な方向で、軸方向端部以外の場所に設けられた第２の連結用ティースをさらに備える
請求項１から３のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項５】
前記連結用ティースは、前記固定子の前記回転子に対するギャップ面、およびコアバック側の外周面の少なくともいずれか一方に、前記永久磁石が前記一対のティースに挟まれた状態から径方向にずれることを防止する飛び出し防止部を有する
請求項１から４のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項６】
前記連結用ティースは、前記固定子に対して巻線を施す部分の前記回転方向の幅が、前記永久磁石を挟み込んだ状態での前記一対のティースの前記回転方向の幅よりも大きく形成されている
請求項１から５のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項７】
前記連結用ティースは、前記回転方向の中央部に空隙を有することで前記回転方向における左右両側を連結するブリッジ部が構成されており、
前記ブリッジ部の前記回転方向の幅が、前記永久磁石の配向方向の幅よりも大きい
請求項１から６のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項８】
前記ブリッジ部は、前記固定子に対して巻線を施す部分に設けられている
請求項７に記載の永久磁石式同期機。
【請求項９】
前記ブリッジ部は、前記固定子の前記回転子に対するギャップ面以外の部分に設けられている
請求項７または８に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１０】
前記一対のティースが電磁鋼板を積層して形成されている場合において、
前記ブリッジ部は、径方向の厚みが、前記電磁鋼板の厚み以上として形成される
請求項７から９のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１１】
前記連結用ティースは、空隙を有することなく構成されている
請求項１から１０のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１２】
前記連結用ティースは、前記一対のティースと同じ材料である
請求項１から１１のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１３】
前記連結用ティースは、非磁性材である
請求項１から１２のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１４】
前記複数の分割コアブロックの構成を、リニアモータの可動子の構造に適用した
請求項１から１３のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機の固定子の製造方法であって、
前記一対のティースを電磁鋼板を積層して形成する際に、それぞれの前記電磁鋼板を積層した後、金型によりカシメを有するように成形することで、それぞれの前記電磁鋼板を連結させるステップ
を有する永久磁石式同期機の固定子の製造方法。
【請求項１６】
前記連結用ティースと前記一対のティースを同じ金型を用いて製作し、前記カシメにより前記連結用ティースと前記一対のティースを連結するステップをさらに有する
請求項１５に記載の永久磁石式同期機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク密度の向上によるモータの小型化を実現する永久磁石式同期機および永久磁石式同期機の固定子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用モータ、車載用モータ等の回転機においては、小型化、高速化、使用回転数範囲の広範囲化が求められている。これらの要求に応える回転機としては、回転子構造をシンプルでかつ堅牢なモータ構造とし、固定子側に電機子巻線と永久磁石を用いた構造とする回転機が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９９６７９号公報
【特許文献２】特表２０１０−５０４０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の例えば、特許文献１の構成では、固定子ティース中央部に永久磁石を埋設した構造となっており、コアバック部付近では永久磁石を埋設していない。このため、永久磁石の径方向の反回転子側、すなわち、回転子と反対側において磁束が短絡し、トルク密度が低下する問題があった。【０００５】
また、一体物の固定子コアでは、磁石をティース中央部に埋め込んだ後に巻線作業を行う必要がある。この結果、高密度に巻線を施すことが困難な構造となっている。【０００６】
また、特許文献２は、１つのティースで構成することで巻線を高密度に施すことが可能となる。しかしながら、分割されたティース間に磁石を埋め込んでいる。従って、巻線抵抗を低くするために巻線を高い占積率で施す場合には、巻線にテンションをかける必要がある。この結果、２つの分割されたティース間の磁石は、巻線の巻締りにより、割れや欠けが発生してしまうおそれがある。【０００７】
さらに、特許文献２は、磁石粉末を使用している。このため、粉末がティースからこぼれおちることを防止するために、磁石を挟み込むコアは、軸方向に全て接触している箇所を設けなくてはならない。【０００８】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、巻線を施した際に、分割されたティース間の磁石に加わる力を抑制して、磁石の割れや欠けを防止することのできる永久磁石式同期機および永久磁石式同期機の固定子の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る永久磁石式回転電機は、複数の分割コアブロックが回転子の回転方向に連なって構成された固定子を備える永久磁石式同期機であって、複数の分割コアブロックは、永久磁石と、回転方向において、永久磁石を挟むように永久磁石の両端に配置された一対のティースと、永久磁石が挟まれた一対のティースに対して、軸方向端部に設けられ、一対のティースを連結させる連結用ティースとを備えて構成されるものである。【００１０】
また、本発明に係る永久磁石式回転電機の固定子の製造方法は、一対のティースを電磁鋼板を積層して形成する際に、それぞれの電磁鋼板を積層した後、金型によりカシメを有するように成形することで、それぞれの電磁鋼板を連結させるステップを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁石を挟み込むティースは、磁石の磁束方向に対して垂直に分割されているため、漏れ磁束が少なく、モータのトルク密度が高い構造を実現できる。さらに、軸方向の一部には、磁石をまたがる形で連結された別構造のティースを有する。この結果、巻線を施した際に、分割されたティース間の磁石に加わる力を抑制して、磁石の割れや欠けを防止することのできる永久磁石式同期機および永久磁石式同期機の固定子の製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における永久磁石式同期機の回転方式における断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における永久磁石式同期機の分割コアブロックの構成を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１における分割コアブロックに含まれるティース部分の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１における分割コアブロックに含まれるティースを組み立てる際の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２における永久磁石式同期機の軸方向の両端部に設けられるティースの構成を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態３における永久磁石式同期機のリニア方式における断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４における分割コアブロックのティース構造を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態５における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックの構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態５における分割コアブロックの、軸方向端部に配置されるティース構造を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における分割コアブロックの、軸方向端部に配置される、図１０とは異なるティース構造を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における分割コアブロックの、軸方向端部に配置される、図１０、図１１とは異なるティース構造を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態６における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックの構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態７における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックの構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態７における分割コアブロックに含まれるティースを組み立てる際の説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態８における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックの構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態８における分割コアブロックの、軸方向端部に配置されるティース構造を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施の形態９における分割コアブロックのティース構造を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施の形態１０における永久磁石式同期機の回転方式のティースの構成を示した図である。
【図２０】本発明の実施の形態１０における分割コアブロックに含まれるティース部分の構成図である。
【図２１】本発明の実施の形態１１における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックの構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態１１における分割コアブロックの、永久磁石の両側に配置されるティース、および軸方向端部に配置されるティースの構造を説明するための図である。
【図２３】本発明の実施の形態１１において、図２２で打ち抜きにより製作したティースに対して、磁石を挿入する説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態１２における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックを構成しているティースと磁石を示す説明図である。
【図２５】本発明の実施の形態１２の図２４におけるＡ−Ａ’の軸方向を上側から見た図である。
【図２６】本発明の実施の形態１３における分割コアブロックの、軸方向端部に配置されるティース構造を説明するための図である。
【図２７】本発明の実施の形態１４における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックの構成を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態１４における分割コアブロックに含まれるティースを組み立てる際の説明図である。
【図２９】本発明の実施の形態１５における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロックを、ギャップ面側からみた斜傾図である。
【図３０】本発明の実施の形態１５における分割コアブロックに含まれるティースを組み立てる際の説明構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の永久磁石式同期機および永久磁石式同期機の固定子の製造方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
本発明は、いわゆる永久磁石式同期機において、磁石が埋め込まれたステータに巻線が施されており、磁石を埋め込む部分のティースは、磁石を挟んで隣合うティース同士は連結されておらず、軸方向に磁石をまたがるように連結された別形状のティース部をもち、巻線が施されている点を技術的特徴とするものである。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における永久磁石式同期機の回転方式における断面図である。図１において、奥行き方向を軸方向とし、回転子の中心から外側に広がる方向を径方向とする。この図１に示した本発明の永久磁石式同期機は、ステータコア１、巻線２、永久磁石３、およびロータコア４を有して構成されている。なお、図１では、回転子突極数が１０、固定子ティース数および磁石数が１２の回転電機を例示している。そして、図１に示したステータコア１は、複数の分割コアブロック１０を備えて構成されている。
【００１５】
また、図２は、本発明の実施の形態１における永久磁石式同期機の分割コアブロック１０の構成を示した図である。分割コアブロック１０は、永久磁石３が挟み込まれたティースに対して巻線２が施されている。
【００１６】
次に、図３、図４を用いて、ティースの構成について、詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態１における分割コアブロック１０に含まれるティース部分の構成図である。
【００１７】
図３に示すように、１つの分割コアブロック１０を構成するティースは、回転方向に対して垂直方向に、ティース１１ａとティース１１ｂに２分割されている、さらに、分割されたティース間に、永久磁石３を挟み込む構造となっている。
【００１８】
ここで、ティース１１ａとティース１１ｂは、積層鋼鈑で構成されており、薄い鋼鈑を積み上げて構成されている。永久磁石３は、ティースに対し、ティース１１ａ、１１ｂの中央部または中心位置に配置され、図３に示す方向に着磁されるとともに、周方向に隣接する永久磁石の着磁方向、すなわち配向方法が、互いに周方向逆向きとなるように設置されている。つまり、Ｎ極同士が対向し、Ｓ極同士が対向する配置となっている。
【００１９】
また、図３において、回転子と固定子のギャップ面から径方向におけるティース１１ａ、１１ｂのＬ１と、永久磁石３の長さＬ２は、Ｌ１＝Ｌ２となっている。この結果、磁石磁束をより多く得ることが可能となり、出力を増加させることが可能となる。
【００２０】
次に、図４は、本発明の実施の形態１における分割コアブロック１０に含まれるティースを組み立てる際の説明図である。図３に示したティース部分の軸方向の両端部に、形状が異なる連結用ティース２１を設ける構造となっている。図４に示すように、異なる形状を有する連結用ティース２１は、漏れ磁束を防止するために、連結部分３１が薄肉で構成されている。連結部分３１の厚みが大きい場合には、漏れ磁束が増大し、トルクが低下してしまう。また、図４において、連結用ティース２１は、軸方向の両端部に設けている。なお、図４において、連結用ティース２１は、軸方向の両端に設けた構造としているが、特にこの構造に限定されるものではない。
【００２１】
分割されたティース１１ａ、１１ｂの間に永久磁石３を挟みこみ、巻線２を施した場合には、巻線２をより多く巻くために、テンションをかけて巻線２を施すこととなる。このため、ティース１１ａとティース１１ｂに挟み込まれた永久磁石３は、応力を受けて、欠けや割れが発生してしまう。永久磁石３に欠けや割れが発生し、同期機から欠けや割れた部分が外れると、永久磁石３からの磁束が低減してしまい、出力が低減してしまう結果となる。
【００２２】
このため、本実施の形態１では、軸方向の両端部にティース２１の部材を取付けて巻線を施している。このような構造とすることで、ティース２１の薄肉に連結された部分であるブリッジ３１が、巻線２による巻締りを防止して、永久磁石３にかかる応力を低減することが可能となる。
【００２３】
また、ティース２１は、ティース１１ａ、１１ｂと同じ電磁鋼鈑で構成することで、材料費を低く抑えることが可能となる。また、強度が必要な場合には、ティース２１のみ薄板の電磁鋼鈑ではなく、板厚の異なるＳＰＣＣ（Ｓｔｅｅｌ  Ｐｌａｔｅ  Ｃｏｌｄ  Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ：冷間圧延鋼板）などで構成してもよい。
【００２４】
また、漏れ磁束を低減するために、ティース２１のみ非磁性の材料で構成することで、出力を高めることが可能となる。
【００２５】
以上のように、実施の形態１によれば、永久磁石を挟み込んでいるコアの一部がブリッジにより連結されている構成を備えている。この結果、永久磁石を挟み込むコアに対して巻線を施した際に、ギャップ面に対して垂直方向に加わる巻締りの力を、ブリッジ部分で受け止め、磁石に加わる力を抑制することができ、磁石の欠けや割れを防止できる。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２における永久磁石式同期機の軸方向の両端部に設けられるティース２２の構成を示した図である。先の実施の形態１では、ティース２１における薄肉部分のブリッジ３１は、図４に示したように３箇所であった。
【００２７】
これに対して、本実施の形態２におけるティース２２は、図５に示すように、空隙３２を３箇所に設けることで、４箇所のブリッジ３１を有している。このように、ブリッジ部分を多くすることで、巻線の巻締りに対する強度を増すことが可能となる。なお、図５においてブリッジ部分を４箇所としているが、このような数に限定されるものではない。
【００２８】
以上のように、実施の形態２によれば、用途に応じて、ブリッジ数を適切に設計することで、巻線の巻締りに対して所望の強度を有するティース構造を実現できる。
【００２９】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３における永久磁石式同期機のリニア方式における断面図である。リニア方式では、固定子側が、図６に示すように、横方向を進行方向として、直線運動を行うことになる。巻線２を施したティースの構成などは、先の実施の形態１と同様となっている。通常のリニアモータでは、固定子６側に永久磁石を用いる。このため、可動子５の移動距離に伴い磁石が必要となり、固定子に使われている磁石が多く必要となり、高コストとなる。
【００３０】
これに対して、図６に示したように、本発明による永久磁石を備えたティース構造を、リニアモータの可動子５側に適用することで、固定子６側は、永久磁石を用いることなく、薄板の電磁鋼鈑などで構成することができる。この結果、リニアモータの低コスト化を図ることができる。
【００３１】
以上のように、実施の形態３によれば、本発明によるティース構造をリニアモータに適用することで、駆動側にのみ永久磁石を持つ構成とすることができる。このため、固定子側に永久磁石をもつリニアモータに比べ、動距離が長くなった場合に、永久磁石の数を低減することができるため、コスト低減を図ることができる。
【００３２】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０の構成を示す図である。また、図８は、本発明の実施の形態４における分割コアブロック１０のティース構造を説明するための図である。より具体的には、図８（ａ）は、軸方向の端部分に設けられるティース２３の形状を示した図となっている。また、図８（ｂ）は、図７を構成している２分割されたティース１１ａ、１１ｂで永久磁石３を挟み込んだ状態を示した図となっている。
【００３３】
図８において、ティース２３におけるブリッジ３１の部分に相当する幅Ｗ１と、永久磁石３の磁石幅Ｗ２の関係は、Ｗ１＞Ｗ２となっている。
【００３４】
このような関係を有することで、図８（ａ）の電磁鋼鈑などの部材と磁石とが接している面積を抑えることが可能となり、ティース２３のブリッジ３１の部分での漏れ磁束を低減することが可能となり、出力低下を抑えることが可能となる。また、ティース２３は、先の実施の形態１と同様に、永久磁石３を挟み込んでいるティース１１ａ、１１ｂと同じ電磁鋼鈑で構成することで、材料費を低く抑えることが可能となる。
【００３５】
また、強度が必要な場合には、ティース２３のみ薄板の電磁鋼鈑ではなく、板厚の異なるＳＰＣＣなどで構成してもよい。また、漏れ磁束を低減するために、ティース２３のみ非磁性の材料で構成することで、出力を高めることが可能となる。
【００３６】
以上のように、実施の形態４によれば、ブリッジ部分の幅が永久磁石の配向方向の幅よりも大きい構成を備えている。この結果、漏れ磁束が低減でき、出力の低下を抑制することが可能となる。
【００３７】
実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０の構成を示す図である。また、図１０は、本発明の実施の形態５における分割コアブロック１０の、軸方向端部に配置されるティース構造を説明するための図である。
【００３８】
図１０に示すように、本実施の形態５における軸方向端部に設けられるティース２４は、薄肉のブリッジ３１の部分を２箇所として、先の実施の形態１よりもブリッジ部分を減らしている。また、ブリッジ３１を、巻線２を施す部分であるＬ３部分に配置することで、巻線２の巻締りに対する磁石の強度を高めることが可能となる。
【００３９】
また、ティース２４は、ティース先端部分が別れている。ティース先端部の漏れ磁束は、空隙磁束密度の低下につながる。このため、ティース先端部を別けることで、漏れ磁束を低減することが可能となり、出力を向上させることが可能となる。
【００４０】
また、図１１は、本発明の実施の形態５における分割コアブロック１０の、軸方向端部に配置される、図１０とは異なるティース構造を説明するための図である。より具体的には、この図１１に示したティース２４ａは、薄肉連結のブリッジ３１を、コアバック部分の端部と巻線を施す部分に設けたものとなっている。
【００４１】
また、図１２は、本発明の実施の形態５における分割コアブロック１０の、軸方向端部に配置される、図１０、図１１とは異なるティース構造を説明するための図である。より具体的には、この図１２に示したティース２４ｂは、図１１の巻線を施す部分に薄肉連結部であるブリッジ３１を２か所設けたものとなっている。
【００４２】
以上のように、実施の形態５によれば、必要な強度によりブリッジ部の数を変えることで、巻線による巻締りによる磁石の割れ等を防ぐことが可能となる。
【００４３】
実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０の構成を示す図である。図１３の構成は、先の実施の形態３における図８で説明した、ブリッジ３１のＷ１と磁石幅Ｗ２の関係が、Ｗ１＞Ｗ２となっているとともに、先の実施の形態５で説明したように、巻線２を施す部分にブリッジ３１を設けたティース２５を用いるものとなっている。
【００４４】
以上のように、実施の形態６によれば、ブリッジ部分の漏れ磁束を低減することが可能となり、出力を向上することが可能となる。
【００４５】
実施の形態７．
図１４は、本発明の実施の形態７における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０の構成を示す図である。また、図１５は、本発明の実施の形態７における分割コアブロック１０に含まれるティースを組み立てる際の説明図である。
【００４６】
図１４、図１５に示すように、本実施の形態７におけるティース構造は、先の実施の形態１におけるティース２１を軸方向の両端部だけでなく、複数個所に設けている構造となっている。このように、ティース２１を複数個所に設けることにより、永久磁石３は、分割されることとなる。この結果、渦電流が低下するとともに、薄肉の連結をもつティース２１が増えることで、強度も増加する。
【００４７】
以上のように、実施の形態７によれば、ブリッジを有するティースを、軸方向の両端部以外にも設け、永久磁石を分割した構造を備えている。この結果、渦電流を低下させることができるとともに、ティースの強度も増加させることが可能となる。
【００４８】
実施の形態８．
図１６は、本発明の実施の形態８における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０の構成を示す図である。また、図１７は、本発明の実施の形態８における分割コアブロック１０の、軸方向端部に配置されるティース構造を説明するための図である。
【００４９】
図１７に示すように、本実施の形態８における軸方向端部に設けられるティース２６は、飛び出し防止部３３を備えている。このように、図１７に示すように、飛び出し防止部３３の機構を設けたものを金型などで製作し、飛び出し防止部３３の機構を折り曲げるものとなっている。一部分を折り曲げる構造である飛び出し防止部３３を軸方向の両端部に用いることで、永久磁石３の径方向への飛び出しを防止することが可能となる。
【００５０】
なお、図１６においては、外径側、すなわち、コアバックの外周面側に飛び出し防止部３３を設けた構造としたが、回転子の外周面に対向する固定子のギャップ面側に設けることでギャップ面側への飛び出し防止にもなる。また、外径側とギャップ面側の両側に設けることで、両側からの飛び出しを防止することが可能となる。
【００５１】
以上のように、実施の形態８によれば、軸方向端部に設けられるティースが、飛び出し防止部を備えている。この結果、磁石のコアバック側またはギャップ面側への飛び出しを防止することが可能となる。
【００５２】
実施の形態９．
図１８は、本発明の実施の形態９における分割コアブロック１０のティース構造を説明するための図である。図１８に示すように、軸方向の端部分に配置するティース２１におけるティースの幅をＷ３として、分割されたティース１１ａ、１１ｂと、永久磁石３を組み合わせたものの幅をＷ４とした場合、Ｗ３≧Ｗ４の関係を有している。
【００５３】
すなわち、図１８に示したティース２１は、巻線を施す部分の回転方向の幅Ｗ３が、永久磁石３を挟み込んだ状態での一対のティース１１ａ、１１ｂの回転方向の幅Ｗ４よりも大きく形成されている。
【００５４】
Ｗ３≧Ｗ４とすることで、巻線２からの巻締りによる力を、ティース１１ａ、１１ｂに加えることなく、巻線２を施すことが可能となる。
【００５５】
以上のように、実施の形態９によれば、Ｗ３≧Ｗ４となるティースを軸方向端部に用いることで、巻線からの巻締りによる力が永久磁石にはかからないようにすることができる。この結果、磁石の割れや欠けを防ぐことが可能となる。
【００５６】
実施の形態１０．
図１９は、本発明の実施の形態１０における永久磁石式同期機のティース１２ａの構成を示した図である。より具体的には、本実施の形態１０におけるティース１２ａは、カシメ３４が設けられている。
【００５７】
金型で打ち抜きを行い、プレスすることで、カシメ部分で軸方向の把持力を持たせることができる。この結果、製作の際に、１ティースによる取り扱いが容易となる。
【００５８】
また、図２０は、本発明の実施の形態１０における分割コアブロック１０に含まれるティース部分の構成図である。図２０に示したティース１２ｂは、ティース１２ａを裏返した構造であり、これら２つのティース１２ａ、１２ｂを組み合わせて用いる構造としている。このようにしてティース１２ａ、１２ｂを用いることで、金型のサイズが小さくなり、金型の費用が低減できる。
【００５９】
なお、図１９では、カシメ３４を２か所設けているが、２か所に限定するものではなく、把持力を増すために、カシメ３４を３か所以上設けてもよい。
【００６０】
また、本実施の形態１０のカシメ３４の代わりに、接着やボルト等の軸方向固定手段でティースを軸方向に固定してもよい。
【００６１】
以上のように、実施の形態１０によれば、永久磁石を挟み込む一対のティースに関して、軸方向に積層される鋼板を固定できる手段を備えている。この結果、軸方向の把持力を持たせることができる。
【００６２】
実施の形態１１．
図２１は、本発明の実施の形態１１における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０の構成を示す図である。本実施の形態１１においては、軸方向の端部に配置されるティース２７にも、カシメ３４が設けられている。
【００６３】
また、図２２は、本発明の実施の形態１１における分割コアブロック１０の、永久磁石の両側に配置されるティース１３ａ、１３ｂ、および軸方向端部に配置されるティース２７の構造を説明するための図である。連結されているティース２７を打ち抜き、さらにティース１３ａ、１３ｂを金型で打ち抜き、カシメ３４で軸方向を把持していき、最後に、ティース２７を取り付けることで構成されている。
【００６４】
また、図２３は、本発明の実施の形態１１において、図２２で打ち抜きにより製作したティースに対して、磁石を挿入する説明図である。図２２に示すように、金型でティースを製作するため、ティース１３ａ、１３ｂと、ティース２７を打ち抜く金型を、同じ金型で製作することができる。この結果、順送プレスでティース１３ａ、１３ｂ、ティース２７を同一作業で積み上げることが可能となり、製作する時間が短縮できる。また、軸方向もカシメにより把持することができるため、製作性が向上する。
【００６５】
なお、図２２に示したティース１３ａ、１３ｂには、カシメ３４を２か所に設けているが、２か所に限定するものではなく、把持力をますために、カシメ３４を３か所以上設けてもよい。
【００６６】
また、図２３では、磁石をコアバック側から挿入しているが、特に限定するものではなく、磁石を内側から挿入しても問題ない。
【００６７】
以上のように、実施の形態１１によれば、永久磁石を挟み込むティースと、軸方向端部に設けられるティースを、同じ金型で製作することにより、製作の時間が短縮することが可能となる。さらに、軸方向のティースの止めをカシメにより連結することが可能となる。
【００６８】
実施の形態１２．
図２４は、本発明の実施の形態１２における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０を構成しているティースと磁石を示す説明図である。また、図２５は、本発明の実施の形態１２の図２４におけるＡ−Ａ’の軸方向を上側から見た図である。
【００６９】
ティース１４ａ、１４ｂの軸方向の長さをＬ４として、永久磁石３の軸方向の長さをＬ５とした場合、Ｌ４≧Ｌ５の関係を有している。このような関係を有することで、軸方向への巻締りによる巻線２の力を、永久磁石３に伝えることなく、保護することが可能となる。
【００７０】
以上のように、実施の形態１２によれば、Ｌ４≧Ｌ５となるティースを磁石の両側に用いることで、巻線からの巻締りによる力が永久磁石にはかからないようにすることができる。この結果、磁石の割れや欠けを防ぐことが可能となる。
【００７１】
実施の形態１３．
図２６は、本発明の実施の形態１３における分割コアブロック１０の、軸方向端部に配置されるティース構造を説明するための図である。電磁鋼鈑を用いて、実施の形態１０で説明を行った図１９の形状を有するティース１２ａを製作した場合、電磁鋼鈑の厚みをｔとすると、ティース２１の薄肉に連結されているブリッジ３１の部分の厚みｔ１は、打ち抜きの金型の制約から、ｔ１≧ｔとしている。
【００７２】
ｔ１が細いほど、漏れ磁束は低減できるが、薄すぎる場合には、金型の打ち抜き時にｔ１部分に歪みや曲げなどが生じて、強度が低下してしまう。この結果、先の実施の形態１におけるティース１１ａ、１１ｂと、永久磁石３とを組み合わせて、１ティースとして構成して巻線２を施した際に、薄肉部の強度不足により巻締りが発生して、永久磁石３の割れや欠けが発生する可能性がある。これに対して、ｔ１≧ｔとすることで、薄肉部の強度不足を解消することができる。
【００７３】
以上のように、実施の形態１３によれば、ブリッジ部の厚みを適切に設定することで、巻線を施した際に、分割されたティース間の磁石に加わる力を抑制して、磁石の割れや欠けを防止することができる。
【００７４】
実施の形態１４．
図２７は、本発明の実施の形態１４における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０の構成を示す図である。また、図２８は、本発明の実施の形態１４における分割コアブロック１０に含まれるティースを組み立てる際の説明図である。
【００７５】
本実施の形態１４における軸方向の端部分のティース２８は、ブリッジ３１で連結される構造でなく、空隙となる部分がないものとなっている。このようにすることで、さらに強度を増すことが可能となる。
【００７６】
また、さらに望ましくは、軸方向の端部分のティースが非磁性の材料であれば、端部の漏れ磁束を防ぐことができる。
【００７７】
以上のように、実施の形態１４によれば、空隙となる部分のないティースを軸方向端部に用いることで、ブリッジ部による構造と比較した、ティース強度をさらに増すことができる。
【００７８】
実施の形態１５．
図２９は、本発明の実施の形態１５における永久磁石式同期機の回転方式の分割コアブロック１０を、ギャップ面側からみた斜傾図である。また、図３０は、本発明の実施の形態１５における分割コアブロック１０に含まれるティースを組み立てる際の説明図である。
【００７９】
図２９に示すように、本実施の形態１５におけるティース２９ｂは、ギャップ面の軸方向の一部に薄肉部分のブリッジ３１を設けた構成となっている。一方、ティース２９ａは、固定子のギャップ面側と、コアバックの外周面側にブリッジ３１が設けられている。
【００８０】
このように、ギャップ面の軸方向の一部に薄肉部分のブリッジ３１を設けたティース２９ｂを採用することで、ギャップ側への磁石の飛び出し防止を防ぐことが可能となる。また、図３０のように組み立てることで、１ティースのコア部分をまず組立て、その後、先の図２３で説明したように、コアバック側から永久磁石３を挿入することで、組立を用意にすることが可能となる。
【００８１】
また、ギャップ面の一部に薄肉部分のブリッジを設けているため、先の図３におけるギャップ面からコアバック部分における磁石とコアの長さ関係は、Ｌ１＞Ｌ２となる。
【００８２】
なお、図３０ではカシメ部分を記載していないが、先の図２３のように、カシメ３４を設けることで組立を用意にすることが可能となる。金型の一部を切り替えることで、図３０における全ての部材を製作することが可能となり、同じ金型で連続してプレスを行いながら組立を行うことで、製作を行う時間を短くすることが可能となる。
【００８３】
また、同一金型で製作を行うことが可能となるため、金型コストも低減することが可能となる。なお、図３０において、軸方向のギャップ面の一部に薄肉部分のブリッジを設けているが、特に数を規定するものではない。
【００８４】
以上のように、実施の形態１５によれば、軸方向の端部以外に設けるティース形状を、ギャップ面側だけにブリッジを有するようにしている。この結果、組立の容易化を実現できる。
【符号の説明】
【００８５】
１  ステータコア、２  巻線、３  永久磁石、４  ロータコア、５  可動子、６  固定子、１０  分割コアブロック、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ  ティース（一対のティース）、２１、２２、２３、２４、２４ａ、２４ｂ、２５、２６、２７、２８、２９ａ、２９ｂ  ティース（連結用ティース）、３１  ブリッジ、３２  空隙、３３  防止部、３４  カシメ。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月23日(2017.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る永久磁石式回転電機は、複数の分割コアブロックが回転子の回転方向に連なって構成された固定子を備える永久磁石式同期機であって、複数の分割コアブロックは、永久磁石と、回転方向において、永久磁石を挟むように永久磁石の両端に配置された一対のティースと、永久磁石が挟まれた一対のティースに対して、軸方向端部に設けられ、一対のティースを連結させる連結用ティースとを備えて構成され、連結用ティースは、回転方向の中央部に空隙を有することで回転方向における左右両側を連結する複数のブリッジ部が構成されており、複数のブリッジ部のそれぞれにおける回転方向の幅が、永久磁石の配向方向の幅よりも大きいものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割コアブロックが回転子の回転方向に連なって構成された固定子を備える永久磁石式同期機であって、
前記複数の分割コアブロックは、
永久磁石と、
前記回転方向において、前記永久磁石を挟むように前記永久磁石の両端に配置された一対のティースと、
前記永久磁石が挟まれた前記一対のティースに対して、軸方向端部に設けられ、前記一対のティースを連結させる連結用ティースと
を備えて構成され、
前記連結用ティースは、前記回転方向の中央部に空隙を有することで前記回転方向における左右両側を連結する複数のブリッジ部が構成されており、
前記複数のブリッジ部のそれぞれにおける前記回転方向の幅が、前記永久磁石の配向方向の幅よりも大きい
永久磁石式同期機。
【請求項２】
前記連結用ティースは、軸方向の両端部に設けられている
請求項１に記載の永久磁石式同期機。
【請求項３】
前記一対のティースは、軸方向の長さが、前記永久磁石の軸方向の長さよりも長く形成されている
請求項１または２に記載の永久磁石式同期機。
【請求項４】
前記固定子の前記回転子に対するギャップ面に垂直な方向で、軸方向端部以外の場所に設けられた第２の連結用ティースをさらに備える
請求項１から３のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項５】
前記連結用ティースは、前記固定子の前記回転子に対するギャップ面、およびコアバック側の外周面の少なくともいずれか一方に、前記永久磁石が前記一対のティースに挟まれた状態から径方向にずれることを防止する飛び出し防止部を有する
請求項１から４のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項６】
前記連結用ティースは、前記固定子に対して巻線を施す部分の前記回転方向の幅が、前記永久磁石を挟み込んだ状態での前記一対のティースの前記回転方向の幅よりも大きく形成されている
請求項１から５のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項７】
前記複数のブリッジ部のそれぞれは、前記固定子に対して巻線を施す部分に設けられている
請求項１に記載の永久磁石式同期機。
【請求項８】
前記複数のブリッジ部のそれぞれは、前記固定子の前記回転子に対するギャップ面以外の部分に設けられている
請求項１から７のいずれか1項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項９】
前記一対のティースが電磁鋼板を積層して形成されている場合において、
前記複数のブリッジ部のそれぞれは、径方向の厚みが、前記電磁鋼板の厚み以上として形成される
請求項１から８のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１０】
複数の分割コアブロックが回転子の回転方向に連なって構成された固定子を備える永久磁石式同期機であって、
前記複数の分割コアブロックは、
永久磁石と、
前記回転方向において、前記永久磁石を挟むように前記永久磁石の両端に配置された一対のティースと、
前記永久磁石が挟まれた前記一対のティースに対して、軸方向端部に設けられ、前記一対のティースを連結させる連結用ティースと
を備えて構成され、
前記連結用ティースは、径方向に占める全ての範囲において空隙を有することなく構成されている
永久磁石式同期機。
【請求項１１】
前記連結用ティースは、前記一対のティースと同じ材料である
請求項１から１０のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１２】
前記連結用ティースは、非磁性材である
請求項１から１１のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１３】
前記複数の分割コアブロックの構成を、リニアモータの可動子の構造に適用した
請求項１から１２のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の永久磁石式同期機の固定子の製造方法であって、
前記一対のティースを電磁鋼板を積層して形成する際に、それぞれの前記電磁鋼板を積層した後、金型によりカシメを有するように成形することで、それぞれの前記電磁鋼板を連結させるステップ
を有する永久磁石式同期機の固定子の製造方法。
【請求項１５】
前記連結用ティースと前記一対のティースを同じ金型を用いて製作し、前記カシメにより前記連結用ティースと前記一対のティースを連結するステップをさらに有する
請求項１４に記載の永久磁石式同期機の固定子の製造方法。
【国際調査報告】
2017216995.tif 000033
2017216995.tif 000034
2017216995.tif 000035