(57)【要約】  コストの抑制を図りつつ、磁石磁束を有効に活用しながらモータ特性のより細かい変更に対応可能な電動機の回転子を得ることを目的とする。電動機５０の回転子３０は、円筒形状を呈する回転子コア２を備え、回転子コア２の端面２ａには、中心軸Ｓと平行な方向に延びる複数の貫通穴５が周方向に沿って並べて形成され、貫通穴５には、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４とが挿入される。例えば、貫通穴５の内部において、ネオジウム焼結磁石３および鉄心４の一方が中心軸Ｓ側に配置され、他方が外周側に配置される。
2014064787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状を呈する回転子コアを備え、
前記回転子コアの端面には、中心軸と平行な方向に延びる複数の穴が周方向に沿って並べて形成され、
前記穴には、磁石と鉄心とが挿入されることを特徴とする電動機の回転子。
【請求項２】
前記穴の内部において、前記磁石および前記鉄心の一方が前記中心軸側に配置され、他方が外周側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項３】
前記穴の内部において、前記磁石および前記鉄心の一方が周方向に沿った両端側に配置され、他方がその間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項４】
前記磁石および前記鉄心の一方には、前記中心軸側となる一面に前記中心軸に沿って延びる凹部が形成され、
前記磁石および前記鉄心の他方は、前記凹部に嵌め込まれることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項５】
前記磁石は、前記中心軸に沿って見た断面形状が方形形状を呈することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項６】
前記磁石と前記鉄心との接面は、前記中心軸に沿って見た場合に複数の直線を結んだ線となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項７】
前記磁石と前記鉄心との接面は、前記中心軸に沿って見た場合に曲線となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項８】
前記回転子コアと前記鉄心は、ケイ素を含有する鉄で構成され、
前記回転子コアと前記鉄心とでケイ素の含有率が異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の回転子と、
前記回転子の周囲に設けられた固定子と、を備えることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の回転子および電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒形状を呈して中心軸まわりに回転可能とされた回転子と、その周囲に設けられた固定子とを備える電動機が用いられている。例えば、特許文献１，２には、円筒形状を呈して端面に複数の穴が形成された回転子コアと、回転子コアの穴に磁石が挿入された電動機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１５３９５号公報
【特許文献２】特開２０１１−９１９１７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、上記従来の技術では、穴の内部で磁石と回転子コアとの間に空気層が形成される場合がある。磁石磁束は金属よりも空気層を通過しにくいという特性があるため、磁石磁束を有効に活用できていないという問題があった。また、コストを抑えながらモータの特性をより細かく変更したいという要求もある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストの抑制を図りつつ、磁石磁束を有効に活用しながらモータ特性のより細かい変更に対応可能な電動機の回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動機の回転子は、円筒形状を呈する回転子コアを備え、回転子コアの端面には、中心軸と平行な方向に延びる複数の穴が周方向に沿って並べて形成され、穴には、磁石と鉄心とが挿入されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる電動機の回転子は、コストの抑制を図りつつ、磁石磁束を有効に活用しながらモータ特性のより細かい変更に対応可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる電動機が備える回転子および固定子を中心軸に沿って見た断面図である。
【図２】図２は、変形例１にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図３】図３は、変形例２にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図４】図４は、変形例３にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図５】図５は、変形例４にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図６】図６は、変形例５にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図７】図７は、変形例６にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図８】図８は、変形例７にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図９】図９は、変形例８にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【図１０】図１０は、変形例９にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電動機の回転子および電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電動機が備える回転子および固定子を中心軸に沿って見た断面図である。電動機５０は、回転子３０と固定子４０とを備える。回転子３０と固定子４０は、円筒形状を呈している。回転子３０と固定子４０は、互いに中心軸Ｓが同軸となるように、かつ固定子４０の内側に回転子３０が位置するように配置される。
【００１１】
回転子３０には、その中心に回転軸１が挿入される。回転子３０と回転軸１とは固定されており、中心軸Ｓを中心に同期して回転可能とされる。回転子３０は、回転子コア２、ネオジウム焼結磁石（磁石）３、鉄心４を備える。
【００１２】
回転子コア２は、例えば円筒形状を呈する鉄製の薄板を中心軸方向に積層させて形成される。回転子コア２の端面２ａには、中心軸Ｓと平行な方向に延びる複数の貫通穴（穴）５が形成される。複数の貫通穴５は、周方向に沿って一定の間隔で並べて形成されている。本実施の形態１では、５個の貫通穴５が形成された例を示しているが、その数は３個以下であってもよいし、６個以上であってもよい。貫通穴５は、中心軸Ｓに沿って見た断面形状において、外周側の一辺が円弧形状を呈し、中心軸Ｓ側の一辺が直線形状を呈する。
【００１３】
ネオジウム焼結磁石３および鉄心４は複数の貫通穴５のそれぞれに挿入される。本実施の形態１では、ネオジウム焼結磁石３が中心軸Ｓ側に挿入され、鉄心４が外周側に挿入される。ネオジウム焼結磁石３は、中心軸Ｓに沿って見た断面形状が方形形状を呈し、全体としては直方体形状を呈する。鉄心４は、中心軸Ｓに沿って見た断面形状において、外周側が円弧形状を呈する。貫通穴５の内部において、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４とは互いに接している。ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に１つの直線となる。
【００１４】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００１５】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００１６】
また、曲線または曲面を有する形状への加工は、ネオジウム焼結磁石３のほうが鉄心４よりも手間がかかり、コストの増加を招きやすい。ここで、本実施の形態１では、ネオジウム焼結磁石３は断面形状が方形形状を呈し、全体として直方体形状を呈しているため、曲線または曲面を有する形状への加工が不要となるため、製造コストの抑制を図ることができる。
【００１７】
図２は、変形例１にかかる回転子３０の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例１では、鉄心４が中心軸Ｓ側に挿入され、ネオジウム焼結磁石３が外周側に挿入される。鉄心４は、中心軸Ｓに沿って見た断面形状が方形形状を呈し、全体としては直方体形状を呈する。ネオジウム焼結磁石３は、中心軸Ｓに沿って見た断面形状において、外周側が円弧形状を呈する。貫通穴５の内部において、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４とは互いに接している。ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に１つの直線となる。
【００１８】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００１９】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００２０】
図３は、変形例２にかかる回転子３０の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例２では、貫通穴５の内部において、周方向に沿った両端側に鉄心４が配置され、その間にネオジウム焼結磁石３が配置される。貫通穴５の内部において、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４とは互いに接している。ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に１つの直線となる。
【００２１】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００２２】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００２３】
図４は、変形例３にかかる回転子３０の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例３では、貫通穴５の内部において、周方向に沿った両端側にネオジウム焼結磁石３が配置され、その間に鉄心４が配置される。貫通穴５の内部において、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４とは互いに接している。ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に１つの直線となる。
【００２４】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００２５】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００２６】
図５は、変形例４にかかる回転子３０の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例４では、鉄心４のうち中心軸Ｓ側となる一面に中心軸Ｓに沿って延びる凹部４ａが形成される。ネオジウム焼結磁石３は、凹部４ａに嵌め込まれる。ネオジウム焼結磁石３は、全体として直方体形状を呈する。
【００２７】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００２８】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００２９】
また、本変形例４では、ネオジウム焼結磁石３は、全体として直方体形状を呈しているため、曲線または曲面を有する形状への加工が不要となるため、製造コストの抑制を図ることができる。
【００３０】
図６は、変形例５にかかる回転子３０の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例５では、ネオジウム焼結磁石３のうち中心軸Ｓ側となる一面に中心軸Ｓに沿って延びる凹部３ａが形成される。鉄心４は、凹部３ａに嵌め込まれる。鉄心４は、全体として直方体形状を呈する。
【００３１】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００３２】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００３３】
図７は、変形例６にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例６では、図１に示した例と同様に、ネオジウム焼結磁石３が中心軸Ｓ側に挿入され、鉄心４が外周側に挿入される。しかし、鉄心４のうち中心軸Ｓ側となる面が凸となる点、すなわち、ネオジウム焼結磁石３のうち外周側となる面が凹となる点が図１に示す場合と異なっている。そして、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に複数の直線、具体的には２つの直線を結んだ線となっている。
【００３４】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００３５】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００３６】
図８は、変形例７にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例７では、変形例１で示した例と同様に、鉄心４が中心軸Ｓ側に挿入され、ネオジウム焼結磁石３が外周側に挿入される。しかし、ネオジウム焼結磁石３のうち中心軸Ｓ側となる面が凸となる点、すなわち、鉄心４のうち外周側となる面が凹となる点が変形例１に示す場合と異なっている。そして、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に複数の直線、具体的には２つの直線を結んだ線となっている。
【００３７】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００３８】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００３９】
図９は、変形例８にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例８では、図１に示した例と同様に、ネオジウム焼結磁石３が中心軸Ｓ側に挿入され、鉄心４が外周側に挿入される。しかし、鉄心４のうち中心軸Ｓ側となる面が凸となる点、すなわち、ネオジウム焼結磁石３のうち外周側となる面が凹となる点が図１に示す場合と異なっている。そして、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に曲線となっている。
【００４０】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００４１】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００４２】
図１０は、変形例９にかかる回転子の部分拡大断面図であって、図１に示すＡ部分に相当する図である。本変形例９では、変形例１で示した例と同様に、鉄心４が中心軸Ｓ側に挿入され、ネオジウム焼結磁石３が外周側に挿入される。しかし、ネオジウム焼結磁石３のうち中心軸Ｓ側となる面が凸となる点、すなわち、鉄心４のうち外周側となる面が凹となる点が変形例１に示す場合と異なっている。そして、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面は、中心軸Ｓに沿って見た場合に曲線となっている。
【００４３】
このように、ネオジウム焼結磁石３に加えて鉄心４を貫通穴５に挿入することで、ネオジウム焼結磁石３と回転子コア２との間の空隙をなくす、もしくは小さくすることができる。これにより、鉄製の回転子コア２や鉄心４に直接磁束を通過させることができるので、空隙を通過させる場合よりも磁束を有効に活用させることができる。
【００４４】
また、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４の大きさを変更することで、モータ特性の細かな調整が可能となる。したがって、回転子コア２や固定子４０の形状を変えずにモータ特性の細かな調整ができるので、回転子コア２や固定子４０の共通化を図ることができ、製造コストの抑制を図ることができる。
【００４５】
なお、ネオジウム焼結磁石３と鉄心４との接面を、中心軸Ｓに沿って見た場合に曲線にしたり複数の直線を結んだ線にしたりする構成は、変形例２〜５すなわち図３〜６で示した構成に適用してもよい。また、回転子コア２と鉄心４とで異なる材料を用いることで、モータ特性の調整を行ってもよい。例えば、回転子コア２と鉄心４とで、ケイ素の含有量が異なる鉄を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる電動機の回転子に磁石が挿入された埋込磁石型モータに有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１  回転軸、２  回転子コア、２ａ  端面、３  ネオジウム焼結磁石（磁石）、３ａ  凹部、４  鉄心、４ａ  凹部、５  貫通穴、３０  回転子、４０  固定子、５０  電動機、Ｓ  中心軸。
【図１】
2014064787.tif 000003
【図２】
2014064787.tif 000004
【図３】
2014064787.tif 000005
【図４】
2014064787.tif 000006
【図５】
2014064787.tif 000007
【図６】
2014064787.tif 000008
【図７】
2014064787.tif 000009
【図８】
2014064787.tif 000010
【図９】
2014064787.tif 000011
【図１０】
2014064787.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月22日(2013.3.22)
【手続補正１】
【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】
円筒形状を呈するとともに積層鋼板からなる回転子コアを備え、
前記回転子コアの端面には、中心軸と平行な方向に延びる複数の穴が周方向に沿って並べて形成され、
前記穴には、磁石と、積層鋼板からなる鉄心とが挿入されることを特徴とする電動機の回転子。
【請求項２】
前記穴の内部において、前記磁石および前記鉄心の一方が前記中心軸側に配置され、他方が外周側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項３】
前記穴の内部において、前記磁石および前記鉄心の一方が周方向に沿った両端側に配置され、他方がその間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項４】
前記磁石および前記鉄心の一方には、前記中心軸側となる一面に前記中心軸に沿って延びる凹部が形成され、
前記磁石および前記鉄心の他方は、前記凹部に嵌め込まれることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項５】
前記磁石は、前記中心軸に沿って見た断面形状が方形形状を呈することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項６】
前記磁石と前記鉄心との接面は、前記中心軸に沿って見た場合に複数の直線を結んだ線となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項７】
前記磁石と前記鉄心との接面は、前記中心軸に沿って見た場合に曲線となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項８】
前記回転子コアと前記鉄心は、ケイ素を含有する鉄で構成され、
前記回転子コアと前記鉄心とでケイ素の含有率が異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電動機の回転子。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の回転子と、
前記回転子の周囲に設けられた固定子と、を備えることを特徴とする電動機。
【国際調査報告】
2014064787.tif 000013
2014064787.tif 000014
2014064787.tif 000015
2014064787.tif 000016