(57)【要約】【課題】  回転子磁極１３を構成する永久磁石１４の発生する磁束の漏れを減少させて有効磁束を増やすことにより、永久磁石モータ１の出力を増大させることを目的とする。【解決手段】  永久磁石モータ１は、永久磁石１４を回転子磁極１３とし、固定子３の作る回転磁界に同期して回動するものであって、回転子磁極１３の各磁極を、複数の永久磁石片１４を回転軸１０方向へ向けて配列して構成すると共に、回転軸１０方向の両端に位置する永久磁石片１４の発生する磁力線１５の方向を、それぞれ回転子磁極１３の中心側へ傾斜するように永久磁石片１４を磁化したものである。このため、回転子磁極１４の漏れ磁束が減少して有効磁束が増加し、永久磁石モータ１の出力を増大させることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を回転子磁極とし、固定子の作る回転磁界に同期して回動する永久磁石モータにおいて、複数の永久磁石片を回転軸方向へ向けて配列して上記回転子磁極の各磁極を構成し、かつ、両端の上記永久磁石片の発生する磁力線の方向が、それぞれ上記回転子磁極の中心側へ傾斜するように上記永久磁石片を磁化したことを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項２】
回転子磁極の各磁極を、二分割された永久磁石片が回転軸方向へ向けて配列されたものとし、かつ、上記永久磁石片の発生する磁力線の方向が、互に対向して上記磁極の中心側へ傾斜するように上記永久磁石片を磁化したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータ。
【請求項３】
回転子磁極の各磁極を、三分割された永久磁石片が回転軸方向へ向けて配列されたものとし、かつ、両端の上記永久磁石片の発生する磁力線の方向が、それぞれ上記磁極の中心側へ傾斜し、内側の上記永久磁石片の発生する磁力線の方向が、上記磁極の外周面に垂直となるように上記永久磁石片を磁化したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータ。
【請求項４】
回転子磁極の各磁極を、四分割された永久磁石片が回転軸方向へ向けて配列されたものとし、かつ、各永久磁石片の発生する磁力線の方向が、上記磁極の中心側へ傾斜すると共に、両端の上記永久磁石片の上記磁力線の傾斜角を、内側の上記永久磁石片の上記磁力線の傾斜角よりも大きくなるように上記永久磁石片を磁化した請求項１に記載の永久磁石モータ。
【請求項５】
両端の永久磁石片の回転軸方向の寸法を、内側の永久磁石片の上記回転軸方向の寸法よりも短くしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の永久磁石モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石が取り付けられた回転子が、固定子によって作られる回転磁界に同期して回動する永久磁石モータに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
固定子巻線の回転磁界により回転子が回動する永久磁石モータにおいては、固定子巻線は、インバータ等を介して供給される電源によって付勢される。このため、電源には高調波が含まれており、回転子の永久磁石に渦電流が発生する。
そこで、従来の永久磁石モータは、永久磁石片を回転軸方向へ積層し、磁性材のバックヨーク材に積層断面を露出させて固着させていた（例えば、特許文献１参照）。
また、各回転子磁極を軸方向に複数配列して、所定の形状を得やすくしたり、大型化を可能にしていた（例えば、特許文献２参照）。
更にまた、磁極が周方向に配列された複数の永久磁石片で構成して、大きな磁極を構成するようにしていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２２０８４７号公報
【特許文献２】特開平６−７０５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の永久磁石モータは、上記のとおり、永久磁石片を回転軸方向へ積層して渦電流の発生を阻止するようにしたものであり、永久磁石の発生する磁束を有効に利用することを目的としたものではなかった。
また、回転子磁極を構成する永久磁石片を軸方向又は周方向に配列したものも、所定の形状を得易くしたり、大型化に対応するようにしたものであって、永久磁石の発生する磁束を有効に利用することを目的としたものではなかった。
【０００５】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、永久磁石の発生する磁束の漏れを減少させて有効磁束を増やすことにより、永久磁石モータの出力を増大させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る永久磁石モータは、永久磁石を回転子磁極とし、固定子の作る回転磁界に同期して回動するものであって、上記回転子磁極の各磁極を、複数の永久磁石片を回転軸方向へ向けて配列して構成すると共に、軸方向の両端に位置する永久磁石片の発生する磁力線の方向を、それぞれ磁極の中心側へ傾斜するように永久磁石片を磁化したものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る永久磁石モータは、上記のとおり、回転子磁極の各磁極を、複数の永久磁石片を回転軸方向へ向けて配列して構成すると共に、軸方向の両端に位置する永久磁石片の発生する磁力線の方向を、それぞれ磁極の中心側へ傾斜するように永久磁石片を磁化したので、回転子磁極の漏れ磁束を減少させることができる。このため、有効磁束が増加して永久磁石モータの出力を増大させることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一符号を付し、説明の重複を省いた。
実施の形態１．
図１から図３は、この発明の実施の形態１を示す。図１は、回転軸に直交する断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面を矢視した断面図である。
永久磁石モータ１の固定子３は、固定子ヨーク２に取り付けられており、固定子鉄心４と、この固定子鉄心４に巻き掛けられた固定巻線５からなっている。回転子１１は、回転子ヨーク１２と、この回転子ヨーク１２に取り付けられた回転子磁極１３からなっている。回転子磁極１３は永久磁石で構成されており、固定子３の作る回転磁界に同期して回動して回転軸１０を駆動する。
【０００９】
回転子磁極１３の各磁極は、二等分に分割された永久磁石片１４−１及び１４−２が同じ極を径方向へ向けて、即ち、回転子磁極１３がＮ極の場合は、Ｎ極を固定子３側へ向けて回転軸１０の延設方向に配列されて回転子ヨーク１２に取り付けられている。
ここで、永久磁石片１４−１は、図２に示したとおり、回転子磁極１３の中心側へ傾斜角αだけ傾斜した方向へ磁力線１５−１を発生するように磁化されている。
同様に、永久磁石片１４−２も、回転子磁極１３の中心側へ傾斜角αだけ傾斜した方向へ磁力線１５−２を発生している。
つまり、各永久磁石片１４−１、１４−２の発生する磁力線の方向は、互に対向して回転子磁極１３の中心側へ傾斜している。
図３は、磁力線１５の傾斜角αと有効磁束Φの関係を、特性曲線Φ２によって示す。傾斜角αを、α＝０から増大することによって漏れ磁束が減少する。このため、有効磁束Φは徐々に増加し、傾斜角α＝α１のときに最大になる。更に傾斜角αを増大させると、磁気抵抗の増大により有効磁束Φは徐々に減少する。
なお、図３には、永久磁石片を三分割した場合の有効磁束Φと傾斜角αの関係も特性曲線Φ３によって同時に図示した。三分割については、実施の形態２で述べる。
【００１０】
上記実施の形態１によれば、各永久磁石片１４−１、１４−２の発生する磁力線１５−１、１５−２の方向を、回転子磁極１３の中心側へ傾斜させたので、各永久磁石片１４−１、１４−２の両端部における漏れ磁束が減少して有効磁束Φを増加させることができる。この有効磁束Φの増加によって永久磁石モータ１の出力を増大させることができる。
【００１１】
実施の形態２．
図４及び図５は、この発明の実施の形態２を示す。図４は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面相当部位を矢視した断面図である。
この実施の形態２は、回転子２０が、回転子ヨーク１２と、この回転子ヨーク１２に取り付けられた回転子磁極２１からなっている。回転子磁極２１の各磁極を、三分割された永久磁石片２２−１、２２−２及び２２−３で構成したものである。そして、各永久磁石片２２−１、２２−２及び２２−３は、同じ極を径方向へ向けて、即ち、回転子磁極２１がＮ極の場合は、Ｎ極を固定子３側へ向けて回転軸１０の延設方向に配列され、回転子ヨーク１２に取り付けられている。しかも、両端の永久磁石片２２−１、２２−３の軸方向の寸法は、いずれもｄ１であり、内側の永久磁石片２２−２の軸方向の寸法はｄ２であって、寸法ｄ２は寸法ｄ１よりも長くなっている。
ここで、両端の永久磁石片２２−１、２２−３は、実施の形態１と同様に、回転子磁極１３の中心側へ傾斜角αだけ傾斜した方向へ磁力線２３−１、２３−３を発生するように磁化されている。内側の永久磁石片２２−２は、回転子磁極２１の外周面から垂直に磁力線２３−２を発生するように磁化されている。
【００１２】
図５は、磁力線２３の傾斜角αと有効磁束Φの関係を、特性曲線Φ３１、Φ３２、Φ３３によって示す。傾斜角αを、α＝０から増大することによって漏れ磁束が減少して有効磁束Φは徐々に増加する。
ここで、内側の永久磁石片２２−２の寸法ｄ２を、両端の永久磁石片２２−１、２２−３の寸法ｄ１よりも長くした場合の有効磁束Φは、特性曲線Φ３１で示したように、傾斜角αによって最も顕著に増加する。これは、漏れ磁束は両端部分で発生するものとして、その減少を図るようにしたものである。従って、漏れ磁束に関係しない内側の永久磁石片２２−２は、垂直に磁力線２３−２を発生するようにして空隙部分の磁気抵抗の増加を避け、有効磁束Φに寄与するようにした。このため、有効磁束Φが最も顕著に増加する。
【００１３】
永久磁石片２２−１、２２−２、２２−３が三等分された場合の有効磁束Φは、特性曲線Φ３２で示したように、漏れ磁束の減少によって有効磁束Φは増大するものの、磁力線２３−１、２３−３の傾斜による磁気抵抗の増大によって、有効磁束Φの増分は、特性曲線Φ３１よりも少ない。
両端の永久磁石片２２−１、２２−３の寸法ｄ１を、内側の永久磁石片２２−２の寸法ｄ２よりも長くした場合の有効磁束Φは、特性曲線Φ３３で示したように、両端の永久磁石片２２−１、２２−３による影響が更に増大して有効磁束Φの増分は、特性曲線Φ３２よりも更に少なくなる。
【００１４】
上記実施の形態２によれば、両端の永久磁石片２２−１、２２−３の発生する磁力線２３−１、２３−３の方向を、回転子磁極１３の中心側へ傾斜させたので、両端部における漏れ磁束が減少して有効磁束Φを増加させることができる。この有効磁束Φの増加によって永久磁石モータ１の出力を増大させることができる。
特に、漏れ磁束に関係しない内側の永久磁石片２２−２は、磁力線２３−２を垂直に発生させて空隙部分の磁気抵抗の増加を避けると共に、寸法ｄ２を寸法ｄ１よりも長くして有効磁束Φに寄与させるようにした。このため、両端の永久磁石片２２−１、２２−３の傾斜と相俟って、有効磁束Φを増大させることができる。
即ち、永久磁石片２２−１、２２−２、２２−３が取り付けられる部位に応じて、磁化の特性を変化させたので、有効磁束Φが増加し、永久磁石モータ１の出力を増大させることができる。
【００１５】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３を示す。図６は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面相当部位を矢視した断面図である。
この実施の形態３は、回転子２４が、回転子ヨーク１２と、この回転子ヨーク１２に取り付けられた回転子磁極２５からなっている。回転子磁極２５の各磁極を、四分割された永久磁石片２６−１、２６−２、２６−３及び２６−４で構成したものである。そして、各永久磁石片２６−１、２６−２、２６−３及び２６−４は、同じ極を径方向へ向けて、即ち、回転子磁極２５がＮ極の場合は、Ｎ極を固定子３側へ向けて回転軸１０の延設方向に配列され、回転子ヨーク１２に取り付けられている。しかも、両端の永久磁石片２６−１、２６−４の回転軸１０方向の寸法は、いずれもｄ３であり、内側の永久磁石片２６−２、２６−３の回転軸１０方向の寸法は、いずれもｄ４であって、寸法ｄ４は寸法ｄ３よりも長くなっている。
【００１６】
ここで、内側の永久磁石片２６−２、２６−３の磁力線２７−２、２７−３は、傾斜角βでそれぞれ回転子磁極２５の中心側へ傾斜している。また、両端の永久磁石片２６−１、２６−４の磁力線２７−１、２７−４は、内側の磁力線２７−２、２７−３の傾斜角βよりも大きい傾斜角αで回転子磁極２５の中心側へ傾斜している。
【００１７】
上記実施の形態３によっても、両端の永久磁石片２６−１、２６−４の発生する磁力線２７−１、２７−４の方向を、回転子磁極２５の中心側へ傾斜させたので、両端部における漏れ磁束が減少して有効磁束Φを増加させることができる。この有効磁束Φの増加によって永久磁石モータ１の出力を増大させることができる。
また、内側の永久磁石片２６−２、２６−３の回転軸１０方向の寸法ｄ４は、両端の永久磁石片２６−１、２６−４の回転軸１０方向の寸法ｄ３よりも長い。しかも、磁力線２７−２、２７−３の傾斜角βは、両端の磁力線２７−１、２７−４の傾斜角αよりも小さくて垂直に近いので、永久磁石片２６−２、２６−３は、有効磁束Φの増加に寄与する。
更に、四分割にしたので、渦電流損の低減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１における永久磁石モータの回転軸に直交する断面図。
【図２】この発明の実施の形態１における永久磁石モータの図１のＩＩ−ＩＩ線断面を矢視した断面図。
【図３】この発明の実施の形態１における磁力線１５の傾斜角αと有効磁束Φの関係を示す図。
【図４】この発明の実施の形態２における永久磁石モータの図１のＩＩ−ＩＩ線断面を矢視した断面図。
【図５】この発明の実施の形態２における磁力線２３の傾斜角αと有効磁束Φの関係を示す。
【図６】この発明の実施の形態２における永久磁石モータの図１のＩＩ−ＩＩ線断面を矢視した断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１  永久磁石モータ、  ２  固定ヨーク、  ３  固定子、  ４  固定子鉄心、  ５  固定子巻線、  １０  回転軸、  １１  回転子、  １２  回転子ヨーク、  １３  回転子磁極、  １４  永久磁石片、  １５  磁力線、  ２０  回転子、  ２１  回転子磁極、  ２２  永久磁石片、  ２３  磁力線、  ２４  回転子、  ２５  回転子磁極、  ２６  永久磁石片、  ２７  磁力線。
【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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