(57)【要約】【課題】従来では、永久磁石をスリット孔に固定するための接着剤を使用しているため、回転子の製造に接着工程が必要となり、生産性が低下するという問題があった。【解決手段】本発明における永久磁石式同期モータ用回転子は、軸挿入孔、及び略径方向に窪んだ凹部が形成されているとともに軸方向に延びる磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に埋設され、前記凹部に向かって突起する突起部が形成されているとともに軸方向に延びる永久磁石と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、特別な固定具を用いることなく、永久磁石が回転子鉄心から抜けることを防止することができる。【選択図】          図１
2011229254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸挿入孔、及び略径方向に窪んだ凹部が形成されているとともに軸方向に延びる磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に埋設され、前記凹部に向かって突起する突起部が形成されているとともに軸方向に延びる永久磁石と、
を備えたことを特徴とする永久磁石式同期モータ用回転子。
【請求項２】
前記回転子鉄心は、軸方向に連なって当接する複数の回転子鉄心ブロックから構成され、
前記凹部は、前記回転子鉄心ブロック同士が当接することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の永久磁石式同期モータ用回転子。
【請求項３】
前記永久磁石は、軸方向に連なって当接する複数の永久磁石ブロックから構成され、
前記突起部は、前記永久磁石ブロック同士が当接することにより形成されるとともに、軸方向に互いに対向しかつ軸方向に対して傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請求項１記載の永久磁石式同期モータ用回転子。
【請求項４】
軸挿入孔、及び両端が塞がれているとともに軸方向に延びる磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に埋設され、軸方向に延びる永久磁石と、
を備えたことを特徴とする永久磁石式同期モータ用回転子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の回転子と、
前記回転子の前記軸挿入孔に挿入された軸と、
前記回転子の周囲に配置された固定子と、
を備えたことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
【請求項６】
軸挿入孔、及び第１の端面から少なくとも第２の端面の付近まで軸方向に延びる磁石挿入孔を有する２つの回転子鉄心ブロックを製造するブロック製造ステップと、
永久磁石を前記各磁石挿入孔に埋設するように、前記各第１の端面にて前記回転子鉄心ブロック同士を当接させるブロック当接ステップと、
を備えたことを特徴とする永久磁石式同期モータ用回転子の製造方法。
【請求項７】
長手方向と略直交する方向に突起する突起部を有する永久磁石を製造する磁石製造ステップと、を備え、
前記ブロック製造ステップは、前記２つの回転子鉄心ブロックのうち少なくとも一方の前記磁石挿入孔を、前記第１の端面において径方向に大きくなった形状に形成し、
前記ブロック当接ステップは、前記２つの回転子鉄心ブロック同士を前記各第１の端面にて当接させて前記磁石挿入孔に凹部を形成するとともに、前記凹部に対して前記突起部が突起するように、前記永久磁石を前記各磁石挿入孔に埋設する
ことを特徴とする請求項６記載の永久磁石式同期モータ用回転子の製造方法。
【請求項８】
長手方向と略直交する方向に突起する突起部を有する永久磁石を製造する磁石製造ステップと、
複数の電磁鋼板に前記突起部の径方向の大きさ以下の大きさの開口部を形成する鋼板形成ステップと、
前記電磁鋼板の前記開口部に前記永久磁石を、前記永久磁石の長手方向の第１の端部から通す第１積層ステップと、
前記電磁鋼板の前記開口部に前記永久磁石を、前記永久磁石の長手方向の第２の端部から通す第２の積層ステップと、
を備えたことを特徴とする永久磁石式同期モータ用回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子鉄心の内部に永久磁石が軸方向に埋設された永久磁石式同期モータ、永久磁石式同期モータ用回転子、及び永久磁石同期モータ用回転子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石式同期モータとして、永久磁石と永久磁石を挿入するためのスリット孔との間に隙間を設け、この隙間に接着剤を充填することにより、永久磁石をスリット孔に固定するものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、従来の永久磁石式同期モータとして、回転子鉄心の軸方向の両端面に、永久磁石埋め込み用穴を塞ぐための非磁性体の端板を設けることにより、永久磁石が永久磁石埋め込み用穴から抜けることを防止するものがある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２８９６３号公報（例えば、段落００２９）
【特許文献２】特開２００１−３７１１９号公報（例えば、段落００１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、永久磁石をスリット孔に固定するための接着剤を使用しているため、回転子の製造に接着工程が必要となり、生産性が低下するという問題があった。また、永久磁石とスリット孔との間に接着剤を充填するための隙間を設ける必要があるため、モータの磁気特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２では、永久磁石埋め込み用穴を塞ぐための非磁性体の端板を使用しているため、非磁性体の端板が高価であるとともに、回転子が大型化することにより回転子のイナーシャが大きくなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における永久磁石式同期モータ用回転子は、軸挿入孔、及び略径方向に窪んだ凹部が形成されているとともに軸方向に延びる磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に埋設され、前記凹部に向かって突起する突起部が形成されているとともに軸方向に延びる永久磁石と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明における永久磁石式同期モータ用回転子は、軸挿入孔、及び両端が塞がれているとともに軸方向に延びる磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に埋設され、軸方向に延びる永久磁石と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明における永久磁石式同期モータは、上記記載の回転子と、前記回転子の前記軸挿入孔に挿入された軸と、前記回転子の周囲に配置された固定子と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における永久磁石式同期モータ用回転子の製造方法は、軸挿入孔、及び第１の端面から少なくとも第２の端面の付近まで軸方向に延びる磁石挿入孔を有する２つの回転子鉄心ブロックを製造するブロック製造ステップと、永久磁石を前記各磁石挿入孔に埋設するように、前記各第１の端面にて前記回転子鉄心ブロック同士を当接させるブロック当接ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における永久磁石式同期モータ用回転子の製造方法は、長手方向と略直交する方向に突起する突起部を有する永久磁石を製造する磁石製造ステップと、複数の電磁鋼板に前記突起部の径方向の大きさ以下の大きさの開口部を形成する鋼板形成ステップと、前記電磁鋼板の前記開口部に前記永久磁石を、前記永久磁石の長手方向の第１の端部から通す第１積層ステップと、前記電磁鋼板の前記開口部に前記永久磁石を、前記永久磁石の長手方向の第２の端部から通す第２の積層ステップと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、特別な固定具を用いることなく、永久磁石が回転子鉄心から抜けることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における永久磁石式同期モータの回転子の構造を示す図である。
【図２】実施の形態１における永久磁石式同期モータの製造方法を説明するための図である。
【図３】実施の形態１の第１の展開例を説明するための図である。
【図４】実施の形態１の第２の展開例を説明するための図である。
【図５】実施の形態１の第３の展開例を説明するための図である。
【図６】実施の形態１の第４の展開例を説明するための図である。
【図７】実施の形態２における永久磁石式同期モータの回転子の構造を示す図である。
【図８】実施の形態３における永久磁石式同期モータの回転子の構造を示す図である。
【図９】実施の形態４における永久磁石式同期モータの回転子の構造を示す図である。
【図１０】実施の形態５における永久磁石式同期モータの回転子の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態１を説明する。
【００１５】
図１は、実施の形態１における永久磁石式同期モータの回転子の構造を説明するための図である。図１（ａ）は実施の形態１における永久磁石式同期モータの回転子１１の軸方向の断面図である。図１（ｂ）と図１（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）の電磁鋼板１４の正面図である。図１（ａ）〜（ｃ）では、回転子１１を軸方向に切断したときの一方のみを示しているが、他方も同様な構造である。本実施の形態における永久磁石式同期モータは、軸と、軸周りに固定される回転子１１と、回転子１１の周囲に配置される図示しない固定子とを有する。回転子１１は、回転子鉄心１５と、回転子鉄心１５に埋設された８つの永久磁石１３とから構成されている。
【００１６】
回転子鉄心１５は、軸方向に連なって当接する２つの回転子鉄心ブロック１２からなる。回転子鉄心ブロック１２は、複数の円盤形状の電磁鋼板１４を軸方向に積層して形成される、円柱形状の積層鉄心である。電磁鋼板１４は、例えばけい素鋼板である。各回転子鉄心ブロック１２を構成する複数の電磁鋼板１４は、回転子１１の製造工程にて一体性を保持し得る程度に、接着剤、カシメ、又は溶接等により互いに固定されている。回転子鉄心ブロック１２は、図１（ｂ）に示す電磁鋼板１４が軸方向に積層されたブロック（実施の形態１において、「第１のブロック」と呼ぶ。）と、図１（ｃ）に示す電磁鋼板１４が軸方向に積層されたブロック（実施の形態１において、「第２のブロック」と呼ぶ）とを、軸方向に連ねた形状からなる。図１（ｂ）と図１（ｃ）に示す電磁鋼板１４は、中心部に円形状の開口部１４ａが形成され、周縁部に開口部１４ａを囲むように８つの矩形状の開口部１４ｂが等間隔で形成されている。しかし、図１（ｃ）における周縁部にある開口部１４ｂの内径側の面は、図１（ｂ）における周縁部にある開口部１４ｂの内径側の面より、中心部に近い位置にある。すなわち、図１（ｃ）の開口部１４ｂは、図１（ｂ）の開口部１４ｂより広い。
【００１７】
よって、回転子鉄心ブロック１２は、電磁鋼板１４の中心部にある開口部１４ａが軸方向に連なって形成された円柱形状の軸挿入孔１２ａと、電磁鋼板１４の周縁部にある開口部１４ｂが軸方向に連なって形成された８つの略直方体形状の磁石挿入孔１２ｂとを有する。磁石挿入孔１２ｂの内径側の面には、第１のブロックと第２のブロックとの当接位置において、軸に垂直方向（以降、「径方向」と呼ぶ、）の段部１２ｃが形成されている。
【００１８】
２つの回転子鉄心ブロック１２は、２つの段部１２ｃが軸方向に対向するように、第２のブロックが積層された側の端面同士を当接されている。ここで、２つの回転子鉄心ブロック１２は、接着剤等により互いに当接する端面同士を固定される必要はない。これにより、回転子鉄心１５は、２つの軸挿入孔１２ａが連なって形成された円柱形状の軸挿入孔１５aと、１６つの磁石挿入孔１２ｂが２つずつ連なって形成された８つの略直方体形状の磁石挿入孔１５ｂとを有する。磁石挿入孔１５ｂの内径側の面には、軸方向の中間部にて、軸に向かう方向に直方体形状に窪んだ凹部１５ｃが形成されている。
【００１９】
永久磁石１３は、回転子鉄心１５の磁石挿入孔１５ｂと略同じ形状である。すなわち、永久磁石１３は、長手方向の長さが磁石挿入孔１５ｂの軸方向の長さと略同じである直方体形状の板部１３ａと、長手方向の長さが板部１３ａより短く、かつ板部１３ａの長手方向の中間部から突起する直方体形状の突起部１３ｂとからなる。永久磁石１３と回転子鉄心１５とは、接着剤等により固定されていない。
【００２０】
図２は、実施の形態１における永久磁石式同期モータの製造方法を説明するための図である。まず、図２（ａ）に示すように、複数の電磁鋼板１４を積層して製造された１つ目の回転子鉄心ブロック１２を、軸２０周りに固定する。このとき、軸２０が回転子鉄心ブロック１２の軸挿入孔１２ａを通るように、回転子鉄心ブロック１２を軸方向に所定位置まで移動させ、所定位置にて軸挿入孔１２ａと軸２０とを焼きばめ等により固定する。
【００２１】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、８つの永久磁石１３を軸２０に固定した回転子鉄心ブロック１２に挿入する。このとき、永久磁石１３の突起部１３ｂが回転子鉄心ブロック１２の段部１２ｃに当接するまで、永久磁石１３の板部１３ａを回転子鉄心ブロック１２の磁石挿入孔１２ｂに挿入する。
【００２２】
つぎに、図２（ｃ）に示すように、複数の電磁鋼板１４を積層して製造された２つ目の回転子鉄心ブロック１２を、軸２０周りに固定するとともに、８つの永久磁石１３をこの２つ目の回転子鉄心ブロック１２に挿入する。このとき、永久磁石１３の突起部１３ｂが２つめの回転子鉄心ブロック１２の段部１２ｃに当接するまで、永久磁石１３の板部１３ａを２つ目の回転子鉄心ブロック１２の磁石挿入孔１２ｂに挿入しつつ、軸２０が回転子鉄心ブロック１２の軸挿入孔１２ａを通るように、回転子鉄心ブロック１２を軸方向に移動させる。
【００２３】
つぎに、図２（ｄ）に示すように、２つの回転子鉄心ブロック１２が互いに端面同士にて当接し、かつ永久磁石１３が埋設された状態で、２つ目の回転子鉄心ブロック１２の軸挿入孔１２ａと軸２０とを焼きばめ等により固定する。これにより、回転子１１の製造が完了する。
【００２４】
その後、従来の方法により固定子を回転子１１の周囲に設置する等して、永久磁石式同期モータの製造が完了する。
【００２５】
実施の形態１によれば、回転子の軸方向の中間部にて、永久磁石の突起部が回転子鉄心の凹部に当接するようにしたため、接着剤やエンドカバー等の特別な固定具を用いることなく、永久磁石式同期モータの回転中に永久磁石が回転子鉄心から飛び出ることを防止することができる。これにより、永久磁石式同期モータのコストを低減することができる。また、永久磁石式同期モータの製造工程を簡略化することができる。また、永久磁石と回転子鉄心の磁石挿入孔との間に、接着剤を充填するための隙間を設ける必要がないため、永久磁石式同期モータの磁気特性を向上することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、永久磁石１３は、図１（ａ）に示すように回転子鉄心１５の磁石挿入孔１５ｂと略同じ形状であるが、この限りでない。例えば、回転子１１の軸方向の中間部にて永久磁石１３の突起部１３ｂが回転子鉄心１５の凹部１５ｃに当接するような形状である限り、永久磁石１３は、回転子鉄心１５の磁石挿入孔１５ｂとは異なる形状でもよい。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、２つの回転子鉄心ブロック１２の軸方向の長さは同じであるが、異なっていてもよい。また、本実施の形態では、永久磁石１３の長手方向の長さは回転子鉄心１５の軸方向の長さと同じであるが、回転子鉄心１５の軸方向の長さより短くてもよい。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、図１（ｃ）における周縁部にある開口部１４ｂの内径側の面は、図１（ｂ）における周縁部にある開口部１４ｂの内径側の面より、中心部に近い位置にあるが、これに限られない。例えば、図１（ｃ）における周縁部にある開口部１４ｂの外径側の面は、図１（ｂ）における周縁部にある開口部１４ｂの外径側の面より、周縁部に近い位置にあってもよい。このとき、磁石挿入孔１５ｂの外径側の面には、軸方向の中間部にて、軸から離れる方向に直方体形状に窪んだ凹部１５ｃが形成されることになる。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、本実施の形態では、２つの回転子鉄心ブロック１２にそれぞれ段部１２ｃが形成されているが、この限りでない。例えば、図３に示すように、一方の回転子鉄心ブロック１２のみに段部１２ｃが形成され、他方の回転子鉄心ブロック１２に段部１２ｃが形成されないようにしてもよい。この場合、永久磁石１３の突起部１３ｂは、一方の回転子鉄心ブロック１２の段部１２ｃと他方の回転子鉄心ブロック１２の端面とに、当接することになる。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、永久磁石１３が一体形成されているが、この限りでない。例えば、永久磁石１３は、突起部１３ｂのある位置にて径方向に切断して２つに分割されてもよい。この場合の回転子は、図２に示す製造方法と同様の製造方法により製造することができる。この場合、実施の形態１の効果に加え、回転子にスキューを容易に施すことができる。
【００３１】
また、本実施の形態では、２つの回転子鉄心ブロック１２を連ねることにより、所定長さの回転子１１を得るが、図４に示すように３つ以上の回転子鉄心ブロック１２を連ねることにより、さらに長い回転子１１を得るようにしてもよい。図４（ａ）は３つの回転子鉄心ブロック１２を連ねた場合の回転子１１を示す図であり、図４（ｂ）は４つの回転子鉄心ブロック１２を連ねた場合の回転子１１を示す図である。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、本実施の形態では、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、回転子１１の製造と回転子１１の軸２０への固定とを並行して行うことにより永久磁石式同期モータを製造するが、これに限られない。例えば、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、回転子１１の製造を予め行い、その後回転子１１を軸２０へ固定するようにしてもよい。なお、この場合、回転子１１の回転子鉄心１５を構成する２つの回転子鉄心ブロック１２は、接着剤等で互いに当接する端面同士を固定される必要はない。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、複数の回転子鉄心ブロック１２を軸方向に連ねて１つの回転子鉄心１５を得るが、図６に示す製造方法により１つの回転子鉄心ブロック１２から回転子鉄心１５を得ることもできる。以降、図６を参照して永久磁石式同期モータの製造方法を説明する。まず、図６（ａ）に示すように、永久磁石１３と製造用軸３１とを、水平面に置かれた第１の製造用台３０に固定する。ここで、第１の製造用台３０には、８つの永久磁石１３の板部１３ａを挿入するための８つの磁石挿入孔３０ａと、製造用軸３１を挿入するための軸挿入孔３０ｂとが、水平面に対して垂直方向に延びるように形成されている。そして、永久磁石１３の突起部１３ｂが第１の製造用台３０の上面に当接するまで、永久磁石１３の板部１３ａを第１の製造用台３０の磁石挿入孔３０ａに下方向に挿入する。また、製造用軸３１を、第１の製造用台３０の軸挿入孔３０ｂに下方向に挿入する。つぎに、図１（ｃ）の電磁鋼板１４を永久磁石１３の突起部１３ｂと製造用軸３１とを通しながら第１の製造用台３０の上面に積層し、その後、図１（ｂ）の電磁鋼板１４を永久磁石１３の板部１３ａと製造用軸３１とを通しながら、板部１３ａの上端の高さまで積層する。
【００３４】
つぎに、図６（ｂ）に示すように、複数の電磁鋼板１４が積層されたブロックの上面に、第２の製造用台３２を当接させた状態で、第２の製造用台３２を製造用軸３１に固定する。ここで、第２の製造用台３２には、製造用軸３１を通すための軸挿入孔３２ａが、平面に対して垂直方向に延びるように形成されている。そして、第２の製造用台３２の下面が複数の電磁鋼板１４が積層されたブロックの上面に当接するまで、第２の製造用台３２を製造用軸３１を通しながら下方向に挿入し、その後、第２の製造用台３２を製造用軸３１に固定する。
【００３５】
つぎに、図６（ｃ）に示すように、製造用軸３１、永久磁石１３、複数の電磁鋼板１４が積層されたブロック、及び第２の製造用台３２を上下反転させ、第１の製造用台３０を上方向に抜き取る。その後、抜き取られる前の第１の製造用台３０が埋めていた空間を埋めるように、図１（ｂ）の電磁鋼板１４を永久磁石１３の板部１３ａと製造用軸３１とを通しながら、板部１３ａの上端の高さまで積層する。
【００３６】
そして、図６（ｄ）に示すように、複数の電磁鋼板１４を板部１３ａの上端の高さまで積層すると、１つの回転子鉄心ブロック１２に永久磁石１３が埋設された状態で、回転子１１の製造が完了する。なお、回転子鉄心ブロック１２を構成する複数の電磁鋼板１４は、回転子１１を軸２０に固定する際に一体性を保持し得る程度に、接着剤、カシメ、又は溶接等により互いに固定されている。
【００３７】
つぎに、図６（ｅ）に示すように、回転子１１を製造用軸３１から上方向に抜き取り、その後、軸２０が回転子鉄心１５の軸挿入孔１５ａを通るように、回転子１１を所定位置まで軸方向に移動させる。
【００３８】
つぎに、図６（ｆ）に示すように、回転子１１を所定位置まで移動させた状態で、回転子鉄心１５の軸挿入孔１５ａと軸２０とを焼きばめ等により固定する。その後、従来の方法により固定子を回転子１１の周囲に配置する等して、永久磁石式同期モータの製造が完了する。この場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
実施の形態２．
図７を参照して、本発明の実施の形態２を説明する。なお、実施の形態１と異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明を省略する。
【００４０】
図７は、実施の形態２における永久磁石式同期モータの回転子の構造を説明するための図であり、図１に相当する。図７（ａ）は実施の形態２における永久磁石式同期モータの回転子１０１の軸方向の断面図である。図７（ｂ）と図７（ｃ）は、それぞれ図７（ａ）の電磁鋼板１０４の正面図である。図７（ａ）〜（ｃ）では、回転子１０１を軸方向に切断したときの一方のみを示しているが、他方も同様な構造である。本実施の形態における永久磁石式同期モータは、軸と、軸周りに固定される回転子１０１と、回転子１０１の周囲に配置される固定子とを有する。回転子１０１は、回転子鉄心１０５と、回転子鉄心１０５に埋設された８つの永久磁石１０３とから構成されている。
【００４１】
回転子鉄心１０５は、軸方向に連なって当接する２つの回転子鉄心ブロック１０２からなる。回転子鉄心ブロック１０２は、複数の円盤形状の電磁鋼板１０４を積層して形成される、円柱形状の積層鉄心である。電磁鋼板１０４は、例えばけい素鋼板である。各回転子鉄心ブロック１２を構成する複数の電磁鋼板１０４は、回転子１０１の製造工程にて一体性を保持し得る程度に、接着剤、カシメ、又は溶接等により互いに固定されている。各回転子鉄心ブロック１０２は、図７（ｂ）に示す電磁鋼板１０４が軸方向に積層されたブロック（実施の形態２において、「第１のブロック」と呼ぶ。）と、図７（ｃ）に示す電磁鋼板１０４が積層されたブロック（実施の形態２において、「第２のブロック」と呼ぶ。）とを、軸方向に連ねた形状からなる。図７（ｂ）に示す電磁鋼板１０４は、中心部に円形状の開口部１０４ａが形成され、周縁部に開口部１０４ａを囲むように８つの矩形状の開口部１０４ｂが等間隔で形成されている。一方、図７（ｃ）に示す電磁鋼板１０４は、中心部に円形状の開口部１０４ａが形成されている。すなわち、図７（ｃ）の電磁鋼板１０４には、周縁部に開口部１０４ｂが形成されていない。
【００４２】
よって、回転子鉄心ブロック１０２は、電磁鋼板１０４の中心部にある開口部１０４ａが軸方向に連なって形成された円柱形状の軸挿入孔１０２ａと、電磁鋼板１０４の周縁部にある開口部１０４ｂが軸方向に連なって形成され、一端が塞がれた８つの直方体形状の磁石挿入孔１０２ｂとを有する。磁石挿入孔１０２ｂは、回転子鉄心ブロック１０２の一端面から他端面の付近まで軸方向に延在しており、軸方向の長さが回転子鉄心ブロック１０２の軸方向の長さより短い。
【００４３】
２つの回転子鉄心ブロック１０２は、各磁石挿入孔１０２ｂが連なるように端面同士を当接されている。ここで、２つの回転子鉄心ブロック１２は、接着剤等により互いに当接する端面同士を固定される必要はない。これにより、回転子鉄心１０５は、２つの軸挿入孔１０２ａが連なって形成された円柱形状の軸挿入孔１０５ａと、１６つの磁石挿入孔１０２ｂが２つずつ連なって形成された８つの略直方体形状の磁石挿入孔１０５ｂとを有する。また、回転子鉄心１０５は、軸方向の中間部にのみ磁石挿入孔１０５ｂが形成されており、軸方向の両端部には磁石挿入孔１０５ｂが形成されていない。
【００４４】
永久磁石１０３は、回転子鉄心１０５の磁石挿入孔１０５ｂと略同じ形状である。すなわち、永久磁石１０３は、長手方向の長さが磁石挿入孔１０５ｂの軸方向の長さより短い板形状からなる。永久磁石１０３と磁石挿入孔１０５ｂとは、接着剤等により固定されない。
【００４５】
なお、実施の形態２における永久磁石式同期モータは、実施の形態１における図５又は図６に示す製造方法と同様の製造方法により製造することができる。
【００４６】
実施の形態２によれば、回転子鉄心の両端に磁石挿入孔を形成していないため、接着剤やエンドカバー等の特別な固定具を用いることなく、永久磁石式同期モータの回転中に永久磁石が回転子鉄心から飛び出ることを防止することができる。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
実施の形態３．
図８を参照して、本発明の実施の形態３を説明する。なお、実施の形態１と異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明を省略する。
【００４８】
図８は、実施の形態３における永久磁石式同期モータの回転子の構造を説明するための図であり、図１に相当する。図８（ａ）は実施の形態３における永久磁石式同期モータの回転子２０１の軸方向の断面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）の電磁鋼板２０４の正面図である。図８（ａ）〜（ｂ）では、回転子２０１を軸方向に切断したときの一方のみを示しているが、他方も同様な構造である。図８（ｃ）は、図８（ａ）の円で囲った部分の拡大図である。本実施の形態における永久磁石式同期モータは、軸と、軸周りに固定される回転子２０１と、回転子２０１の周囲に配置される固定子とを有する。回転子２０１は、回転子鉄心２０５と、回転子鉄心２０５に埋設された８つの永久磁石２０３とから構成されている。
【００４９】
回転子鉄心２０５は、軸方向に連なって当接する２つの回転子鉄心ブロック２０２からなる。回転子鉄心ブロック２０２は、複数の円盤形状の電磁鋼板２０４を軸方向に積層して形成される、円柱形状の積層鉄心である。電磁鋼板２０４は、例えばけい素鋼板である。各回転子鉄心ブロック２０２を構成する複数の電磁鋼板２０４は、回転子２０１の製造工程にて一体性を保持し得る程度に、接着剤、カシメ、又は溶接等により互いに固定されている。回転子鉄心ブロック２０２は、図８（ｂ）に示す電磁鋼板１０４が軸方向に積層された形状からなる。図８（ｂ）に示す電磁鋼板２０４は、中心部に円形状の開口部２０４ａが形成され、周縁部に開口部２０４ａを囲むように８つの矩形状の開口部２０４ｂが等間隔で形成されている。図８（ｃ）に示すように、回転子鉄心ブロック２０２を構成する各電磁鋼板２０４は、周縁部にある開口部２０４ｂの内径側の面の位置が互いに異なっている。そして、各電磁鋼板２０４は、回転子鉄心２０２の一端から他端に向かって各電磁鋼板２０４の開口部２０４ｂの内径側の面の位置が連続的に中心部に近づくように、軸方向に積層される。
【００５０】
よって、回転子鉄心ブロック２０２は、電磁鋼板２０４の中心部にある開口部２０４ａが軸方向に連なって形成された円柱形状の軸挿入孔２０２ａと、電磁鋼板２０４の周縁部にある開口部２０４ｂが軸方向に連なって形成された８つの略直方体形状の磁石挿入孔２０２ｂとを有する。磁石挿入孔２０２ｂの内径側の面には、軸方向に傾斜する傾斜部２０２ｃが形成されている。
【００５１】
２つの回転子鉄心ブロック２０２は、周縁部にある開口部２０４ｂの内径側の面が中心部に最も近い電磁鋼板２０４が積層された側の端面同士を当接されている。ここで、２つの回転子鉄心ブロック２０２は、接着剤等により互いに固定される必要はない。これにより、回転子鉄心２０５は、２つの軸挿入孔２０２ａが連なって形成された円柱形状の軸挿入孔２０５ａと、１６つの磁石挿入孔２０２ｂが２つずつ連なって形成された８つの略直方体形状の磁石挿入孔２０５ｂとを有する。磁石挿入孔２０５ｂの内径側の面には、軸方向の中間部を頂点として両端部まで軸方向に傾斜し、軸に向かう方向に断面Ｖ字形状に窪んだ凹部２０５ｃが形成されている。
【００５２】
永久磁石２０３は、回転子鉄心２０５の磁石挿入孔２０５ｂと略同じ形状である。すなわち、永久磁石２０３は、長手方向の長さが磁石挿入孔２０５ｂの軸方向の長さと同じであり、中間部を頂点として両端部まで長手方向に傾斜した断面Ｖ字型に突起した突起部２０３ａが形成されている。永久磁石２０３と磁石挿入孔２０５ｂとは、接着剤等により固定されない。
【００５３】
なお、実施の形態３における永久磁石式同期モータは、実施の形態１における図５又は図６に示す製造方法と同様の製造方法により製造することができる。
【００５４】
実施の形態３によれば、回転子の内部にて、永久磁石の突起部が回転子鉄心の凹部に当接するようにしたため、接着剤やエンドカバー等の固定具を用いることなく、永久磁石式同期モータの回転中に永久磁石が回転子鉄心から飛び出ることを防止することができる。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
実施の形態４．
図９を参照して、本発明の実施の形態４を説明する。なお、実施の形態３と異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明を省略する。
【００５６】
図９は、実施の形態４における永久磁石式同期モータの回転子の構造を説明するための図であり、図８に相当する。図９では、実施の形態４における永久磁石式同期モータの回転子３０１の軸方向の断面を示している。実施の形態４は、回転子鉄心の磁石挿入孔に埋設される永久磁石が、長手方向の中間部にて長手方向に対して垂直方向に分割されている点が、実施の形態３と異なる。
【００５７】
永久磁石ブロックとしての永久磁石３０３は、実施の形態３の永久磁石２０３を長手方向の中間部にて長手方向に対して垂直方向に分割した場合の一方に相当する。永久磁石３０３は、回転子鉄心ブロック２０２の磁石挿入孔２０２ｂと略同じ形状である。すなわち、永久磁石３０３は、長手方向の長さが磁石挿入孔２０２ｂの軸方向の長さと同じであり、一端から他端まで長手方向に傾斜した突起部３０３ａが形成されている。また、永久磁石３０３は、突起部３０３ａが形成された側の磁極と、突起部３０３ａと反対側の磁極とが、異なるように形成される。図９の例では、突起部３０３ａが形成された側がＮ極であり、突起部３０３ａと反対側がＳ極である。
【００５８】
回転子鉄心２０５の各磁石挿入孔２０５ｂには、２つの永久磁石３０３が軸方向に連なって埋設される。このとき、２つの永久磁石３０３は、面積が広い側の端面同士を当接された状態で、軸方向に連なって磁石挿入孔２０５ｂに埋設される。永久磁石３０３と磁石挿入孔２０５ｂとは、接着剤等により固定されない。
【００５９】
すると、２つの永久磁石３０３には、互いの当接面にて、図９の白抜き矢印に示すような磁力による反発力が発生する。この反発力は、軸方向の成分と径方向の成分とからなる。径方向の成分は、永久磁石３０３に突起部３０３ａが形成されていることにより発生する。そして、この径方向の成分により、２つの永久磁石３０３が磁石挿入孔２０５ｂに密着される。
【００６０】
なお、実施の形態４における永久磁石式同期モータは、実施の形態１における図５又は図６に示す製造方法と同様の製造方法により製造することができる。
【００６１】
実施の形態４によれば、実施の形態３の効果に加え、回転子鉄心の各磁石挿入孔に２つの永久磁石が軸方向に連なって埋設され、各永久磁石に長手方向に傾斜した突起部が形成されているため、永久磁石を磁石挿入孔に密着させる磁力を発生させることができる。これにより、永久磁石式同期モータの磁気特性を向上することができる。
【００６２】
実施の形態５．
図１０を参照して、本発明の実施の形態５を説明する。なお、実施の形態１と異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明を省略する。
【００６３】
図１０は、実施の形態４における永久磁石式同期モータの回転子の構造を説明するための図であり、図１に相当する。図１０（ａ）は実施の形態１における永久磁石式同期モータの回転子４０１の軸方向の断面図である。図１０（ｂ）と図１０（ｃ）は、それぞれ図１０（ａ）の電磁鋼板４０４の正面図である。図１０（ａ）〜（ｃ）では、回転子４０１を軸方向に切断したときの一方のみを示しているが、他方も同様な構造である。実施の形態５は、回転子鉄心の磁石挿入孔に埋設される永久磁石が、長手方向の中間部にて長手方向に対して垂直方向に分割されている点と、永久磁石の突起部に板部に対して傾斜する傾斜部が形成されている点とが、実施の形態１と異なる。
【００６４】
回転子鉄心４０５は、軸方向に連なって当接する２つの回転子鉄心ブロック４０２からなる。回転子鉄心ブロック４０２は、複数の円盤形状の電磁鋼板４０４を積層して形成される、円柱形状の積層鉄心である。電磁広範４０４は、例えばけい素鋼板である。各回転子鉄心ブロック４０２を構成する複数の電磁鋼板４０４は、回転子４０１の製造工程にて一体性を保持し得る程度に、接着剤、カシメ、又は溶接等により互いに固定されている。回転子鉄心ブロック４０２は、図１０（ｂ）に示す電磁鋼板４０４が軸方向に積層されたブロック（実施の形態４において、「第１のブロック」と呼ぶ。）と、図１０（ｃ）に示す電磁鋼板４０４が軸方向に積層されたブロック（実施の形態４において、「第２のブロック」と呼ぶ。）と、後述する複数の電磁鋼板４０４が軸方向に積層されたブロック（実施の形態４において、「第３のブロック」と呼ぶ。）とを、軸方向に連ねた形状からなる。このとき、第３のブロックは、第１のブロックと第２のブロックとの間に配置される。
【００６５】
図１０（ｂ）と図１０（ｃ）に示す電磁鋼板４０４は、中心部に円形状の開口部４０４ａが形成され、周縁部に開口部４０４ａを囲むように８つの矩形状の開口部４０４ｂが等間隔で形成されている。しかし、図１０（ｃ）における周縁部にある開口部４０４ｂの内径側の面は、図１０（ｂ）における周縁部にある開口部４０４ｂの内径側の面より、中心部に近い位置にある。すなわち、図１０（ｃ）の開口部４０４ｂは、図１０（ｂ）の開口部４０４ｂより広い。
【００６６】
第３のブロックを構成する各電磁鋼板４０４は、図１０（ｂ）と図１０（ｃ）に示す電磁鋼板４０４と同様、中心部に円形状の開口部４０４ａが形成され、周縁部に開口部４０４ａを囲むように８つの矩形状の開口部４０４ｂが等間隔で形成されている。そして、第３のブロックを構成する各電磁鋼板４０４は、周縁部にある開口部４０４ｂの内径側の面の位置が互いに異なっており、第３のブロックの一端から他端に向かって各電磁鋼板４０４の開口部４０４ｂの内径側の面の位置が連続的に中心部に近づくように、軸方向に積層される。ここで、第３のブロックの一端に配置される電磁鋼板４０４は第１のブロックの電磁鋼板４０４と略同じであり、第３のブロックの他端に配置される電磁鋼板４０４は第２のブロックの電磁鋼板４０４と略同じである。
【００６７】
よって、回転子鉄心ブロック４０３は、電磁鋼板４０４の中心部にある開口部４０４ａが軸方向に連なって形成された円柱形状の軸挿入孔４０２ａと、電磁鋼板４０４の周縁部にある開口部４０４ｂが軸方向に連なって形成された８つの略直方体形状の磁石挿入孔４０２ｂとを有する。磁石挿入孔４０２ｂの内径側の面には、第３のブロックにおいて、軸に対して傾斜した段部１２ｃが形成されている。
【００６８】
２つの回転子鉄心ブロック４０２は、２つの段部４０２ｃが軸方向に対向するように、第２のブロックが積層された側の端面同士を当接されている。ここで、２つの回転子鉄心ブロック４０２は、接着剤等により互いに当接する端面同士を固定される必要はない。これにより、回転子鉄心４０５は、２つの軸挿入孔４０２ａが連なって形成された円柱形状の軸挿入孔４０５ａと、１６つの磁石挿入孔４０２ｂが２つずつ連なって形成された８つの略直方体形状の磁石挿入孔４０５ｂとを有する。磁石挿入孔４０５ｂの内径側の面には、軸方向の中間部にて、軸に向かう方向に断面台形形状に窪んだ凹部４０５ｃが形成されている。
【００６９】
永久磁石４０３は、回転子鉄心ブロック４０２の磁石挿入孔４０２ｂと略同じ形状である。すなわち、永久磁石４０３は、長手方向の長さが回転子鉄心ブロック４０２の軸方向の長さと略同じである直方体形状の板部４０３ａと、板部４０３ａの一端部から断面台形形状に突起する突起部４０３ｂとからなる。また、永久磁石４０３は、突起部４０３ａが形成された側の磁極と、突起部４０３ａと反対側の磁極とが、異なるように形成される。図１０の例では、突起部４０３ａが形成された側がＮ極であり、突起部４０３ａと反対側がＳ極である。
【００７０】
回転子鉄心４０５の各磁石挿入孔４０５ｂには、２つの永久磁石４０３が軸方向に連なって埋設される。このとき、２つの永久磁石４０３は、面積が広い側の端面同士を当接された状態で、軸方向に連なって磁石挿入孔４０５ｂに埋設される。永久磁石４０３と磁石挿入孔４０５ｂとは、接着剤等により固定されない。
【００７１】
すると、２つの永久磁石４０３には、互いの当接面にて、図１０の白抜き矢印に示すような磁力による反発力が発生する。この反発力は、軸方向の成分と径方向の成分とからなる。径方向の成分は、永久磁石４０３に突起部４０３ｂが形成されていることにより発生する。そして、この径方向の成分により、２つの永久磁石４０３が磁石挿入孔４０５ｂに密着される。
【００７２】
なお、実施の形態５における永久磁石式同期モータは、実施の形態１における図５又は図６に示す製造方法と同様の製造方法により製造することができる。
【００７３】
実施の形態５によれば、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１５ｃ、２０５ｃ、３０５ｃ、４０５ｃ  凹部
１５ｂ、１０５ｂ、２０５ｂ、４０５ｂ  磁石挿入孔
１５ａ、１０５ａ、２０５ａ、４０５ａ  軸挿入孔
１５、１０５、２０５、４０５  回転子鉄心
１３ｂ、２０３ａ、３０３ａ、４０３ｂ  突起部
１３、１０３、２０３、３０３、４０３  永久磁石
１１、１０１、２０１、３０１、４０１  回転子
１２、１０２、２０２、４０２  回転子鉄心ブロック
２０  軸
【図１】
2011229254.tif 000003
【図２】
2011229254.tif 000004
【図３】
2011229254.tif 000005
【図４】
2011229254.tif 000006
【図５】
2011229254.tif 000007
【図６】
2011229254.tif 000008
【図７】
2011229254.tif 000009
【図８】
2011229254.tif 000010
【図９】
2011229254.tif 000011
【図１０】
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