(57)【要約】【課題】遠心力によるロータ（回転子）を構成する突極部や磁石体の飛散を防ぎながら、磁石体側端からの漏れ磁束を非常に小さくできるようにして効率の低下を防止した磁石埋め込み型ロータと該ロータを用いた回転電機を提供することが課題である。【解決手段】芯体部周囲に磁性体よりなる積層体に形成した突極部と、該突極部と前記芯体部間に形成されたスロットに埋め込まれた磁石体とで構成され、前記隣接する突極部間を空隙とした回転電機における磁石埋め込み型ロータにおいて、磁性体よりなる積層体の適宜間隔毎に中間板を介装し、前記ロータにおける回転軸方向両端部に固定板を設けて前記突極部と中間板とを突極部固定手段で固定した。【選択図】  図１
2008099479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体よりなる積層体で形成されて芯体部周囲に設けられた突極部と、該突極部と前記芯体部間に形成されたスロットに埋め込まれた磁石体とで構成され、隣接する前記突極部間を空隙とした磁石埋め込み型ロータであって、
前記磁性体よりなる積層体の適宜間隔毎に中間板を介装し、前記ロータにおける回転軸方向両端部に固定板を設けて前記突極部を中間板と突極部固定手段とで固定したことを特徴とする回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項２】
前記突極部固定手段が前記突極部と中間板とを貫通して前記固定板に固定された軸体であることを特徴とする請求項１に記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項３】
前記突極部固定手段が前記突極部と中間板、及び固定板とを一体とする溶接または接着であることを特徴とする請求項１に記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項４】
前記磁性体よりなる積層体に、前記芯体部における空隙部より放射状に延在させて前記突極部間を結合する支持部を設け、前記芯体部と突極部とを一体として形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項５】
前記芯体部と前記突極部とを別体で構成し、前記磁石体を埋め込むスロットを前記突極部の芯体部側と芯体部の突極部側とで形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項６】
前記中間板をリング状に形成し、前記磁石体を埋め込むスロットを中間板内周に形成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項７】
前記隣接する突極部間の空隙に樹脂を充填したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項８】
前記ロータ外周を非磁性シートで覆ったことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項９】
前記磁石が希土類永久磁石であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載した回転電機における磁石埋め込み型ロータ。
【請求項１０】
周方向に配置された複数のティースに巻線が巻回されたステータと、該ステータ内に回転可能に収容され、磁性体よりなる積層体で形成された芯体部周囲に設けられた突極部と、該突極部と前記芯体部間に形成されたスロットに埋め込まれた磁石体とで構成され、隣接する前記突極部間を空隙としたロータとよりなる回転電機であって、
前記ロータは、前記磁性体よりなる積層体の適宜間隔毎に中間板を介装し、前記ロータにおける回転軸方向両端部に固定板を設けて前記突極部を中間板と突極部固定手段とで固定したことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機における磁石埋め込み型ロータ（回転子）と該ロータを用いた回転電機に係り、特に、ロータに埋め込まれた磁石に対応して設けられた突極部の遠心力による破損を防ぎながら、磁石側端からの漏れ磁束を小さくすることができるようにした、回転電機における磁石埋め込み型ロータと該ロータを用いた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータに磁石を用いたモータには、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モータと呼ばれてロータ表面に磁石を貼り付けたモータと、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モータと呼ばれて電磁鋼板を積層してなるロータコアにスロットを形成し、そのスロット内に磁石を埋設した磁石埋め込み型モータとがある。なお、これらロータに磁石を用いたモータは、ロータを何らかの力で回転させることで、発電機として用いることもできる。
【０００３】
このうち、従来型のサーボモータとして用いられているＳＰＭモータは、高速回転時に磁石が遠心力で飛散しないようにステンレス管を被せたりしていたため、この部分での鉄損が効率を低下させていた。それに対し、磁石埋め込み型のＩＰＭモータは磁石がロータの回転軸側に埋め込まれているため、遠心力による飛散の心配がないからステンレス管を被せる等のことが不要であり、効率が改善されると共に、マグネットトルク（コイルと磁石の吸引／反発力）に加えてリラクタンストルク（コイルが鉄を引きつける力）も利用できるため、高トルクと低発熱（効率化）を実現することができる。
【０００４】
しかしながらこのＩＰＭモータにおいても、ロータに埋め込まれた磁石のそれぞれに対応して設けられた外周側部分と外周側部分（以下、この磁石のそれぞれに対応して設けられた外周側部分を突極部と称する）との間に鋼板が存在すると、漏れ磁束が生じて運転効率が低下する。一方、高速回転する際には、ロータのラジアル方向に生じる遠心力に抗してこの突極部と磁石自身とを支持するための構造が必要であるが、この磁石と突極部とを支持する構造を、積層する電磁鋼板の磁石を埋め込むスロットの突極部の端部側における側壁で構成すると、磁石の側端部に鋼板が存在することになって漏れ磁束が生じ、運転効率が低下してしまう。この運転効率低下を防ぐためには、この鋼板における磁石側端部を薄くすればよいが、そうすると磁石と突極部とを支持するための強度が不足し、ロータを高速回転させた場合に遠心力で突極部が飛散してしまうおそれがある。
【０００５】
そのため例えば特許文献１には、ロータ鉄心の遠心力に対する強度を維持しつつ運転効率を向上させるため、図５に示したように、電磁鋼板に磁性体を配設するスロット５１を設けた突極部５２、このスロット５１の回転軸側にカシメ用リベットのための孔５３、そして中心部に回転軸用の孔５４などを打ち抜きで形成したロータ鉄心５０を、外径Ｄが４０ｍｍ〜７０ｍｍ、磁石と突極部とを支持するためにスロット５１の長手方向端部に設けた側壁の厚さｄを０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ未満とし、孔５３にリベットを通してカシメ、漏れ磁束を最小にするようにした磁石埋め込み型モータが示されている。
【０００６】
また、特許文献２には図６（Ａ）に示したように、電磁鋼板を打ち抜き、１極を構成する２個（一対）の磁石を、それぞれ外周面側に向かうほど互いに離間するＶ字状となるように収容する収容孔６１を設けた一体コアシート６０と、図６（Ｂ）に示したように、外側コア片７２と内側コア片７３とからなる分割コアシート７０とを用意し、一体コアシート６０で分割コアシート７０を挟んでロータを構成することで、異なる磁極の磁石間の磁気特性は、一体コアシート６０による磁性部分６２の磁気特性と、分割コアシート７０により磁性体が存在しない非磁性部分７４の磁気特性の間の磁気特性となり、磁石の能力を落とすことなく、特別な部材を用いることなく、磁石間の漏れ磁束を低減させた磁石埋め込み型ロータコアを有する回転電機が開示されている。
【０００７】
またＩＰＭモータは、前記したようにマグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できるから、高トルクと低発熱（効率化）を実現することができ、そのため、圧縮、膨張機若しくは流体ポンプなどの回転流体機械に連結軸を介してロータを直結することで、これらの回転流体機械を小型に、高効率に構成することができ、更に用いる磁石も、フェライト磁石に代わって希土類磁石、特にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ希土類磁石が用いられている。
【０００８】
すなわち希土類磁石は、希土類コバルト磁石に較べて主要元素であるＮｄがＳｍより豊富に存在すること、Ｃｏを多量に使用しないことから原材料費が安価であり、磁気特性も希土類コバルト磁石をはるかに凌ぐことから、ハードフェライトが使われていた分野でも広く利用されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２６４７８５号公報
【特許文献２】特開２００６−１５８００８号公報
【特許文献３】特開平６−９０５４３号公報
【特許文献４】特開平６−１５３４４１号公報
【特許文献５】特開２０００−８８３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示された磁石埋め込み型モータのロータは、その外径Ｄが４０ｍｍ〜７０ｍｍであって大型のモータを作ることができず、また、スロット５１における側壁の厚さｄを０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ未満としてはいるが、このような厚さであっても側壁によって磁束の漏洩が生じて効率が悪化する。また、突極部５２と磁石とをロータの回転によって生じる遠心力に抗して支持するためには、この側壁の厚さｄを回転速度に応じた厚さとするか回転速度を制限する必要があり、高速回転させる場合はそれだけ側壁の厚さを厚くしなければならないから磁束の漏洩が大きくなり、逆に磁束の漏洩を少なくするためには、高速回転させることができなくなる。
【００１１】
また、特許文献２に示された回転電機は異なる磁極の磁石間の磁気特性を、一体コアシート６０による磁性部分６２の磁気特性と、分割コアシート７０により磁性体が存在しない非磁性部分７４との磁気特性の間の磁気特性として、磁石の能力を落とすことなく、特別な部材を用いることなく、磁石間の漏れ磁束を低減させる、としているが、ロータコアを全て一体コアシート６０で構成した場合より漏れ磁束を少なくしているだけであり、無くなっているわけではないのでやはり効率は低下している。
【００１２】
そのため本発明においては、遠心力によるロータ（回転子）を構成する突極部や磁石の飛散を防ぎながら、磁石側端からの漏れ磁束を非常に小さくできるようにして効率の低下を防止した、回転電機における磁石埋め込み型ロータと該ロータを用いた回転電機を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明における回転電機における磁石埋め込み型ロータは、
磁性体よりなる積層体で形成されて芯体部周囲に設けられた突極部と、該突極部と前記芯体部間に形成されたスロットに埋め込まれた磁石体とで構成され、隣接する前記突極部間を空隙とした磁石埋め込み型ロータであって、
前記磁性体よりなる積層体の適宜間隔毎に中間板を介装し、前記ロータにおける回転軸方向両端部に固定板を設けて前記突極部を中間板と突極部固定手段とで固定したことを特徴とする。
【００１４】
また、このロータを組み込んだ回転電機は、
周方向に配置された複数のティースに巻線が巻回されたステータと、該ステータ内に回転可能に収容され、磁性体よりなる積層体で形成された芯体部周囲に設けられた突極部と、該突極部と前記芯体部間に形成されたスロットに埋め込まれた磁石体とで構成され、隣接する前記突極部間を空隙としたロータとよりなる回転電機であって、
前記ロータは、前記磁性体よりなる積層体の適宜間隔毎に中間板を介装し、前記ロータにおける回転軸方向両端部に固定板を設けて前記突極部を中間板と突極部固定手段とで固定したことを特徴とする。
【００１５】
このように磁性体よりなる積層体の適宜間隔毎に中間板を介装し、突極部固定手段で固定することで、高速回転したときに生じる遠心力が突極部と磁石体とに加わっても、その力は突極部固定手段から中間板と固定板に伝わり、この中間板と固定板とが突極部と磁石体とを飛散しないようにしっかり押さえてロータの破損を防止することができる。そのため、突極部を支持するための特別な構造を積層磁性体の空隙部に必要としないから、回転電機の大きさを制限したりロータの回転速度を制限する必要が無く、ロータ形状の設計自由度が増して磁束漏れ対策が容易になる。
【００１６】
そして、前記突極部固定手段が前記突極部と中間板とを貫通して前記固定板に固定された軸体とするか、前記突極部固定手段が前記突極部と中間板、及び固定板とを一体とする溶接または接着とすることが本発明の好適な実施形態である。
【００１７】
さらに、前記磁性体よりなる積層体に、前記芯体部における空隙部より放射状に延在させて前記突極部間を結合する支持部を設け、前記芯体部と突極部とを一体として形成することで、磁石体の空隙側に積層体が存在することになるが、例えばこれを突極部と突極部の略中心から延在させることで支持部が磁石体から遠くなり、磁束漏れはそれほど大きな影響を及ぼさなくなると共に、ロータ組み立てにおける作業性が良くなる。
【００１８】
そして、前記芯体と前記突極部とを別体で構成し、前記磁石体を埋め込むスロットを前記突極部の芯体部側と芯体部の突極部側とで形成したり、前記中間板をリング状に形成し、前記磁石体を埋め込むスロットを中間板内周に形成することで、芯体部と突極部とを一体とする構造を空隙部に設ける必要が無くなり、磁束漏れが少ない構造とすることができると共に、例えば突極部と芯体部とを別の材料で形成したり、突極部は磁性体よりなる積層体で、芯体部は一体物や中間板を介装する間隔の厚さとして構成することもでき、その分ロータの組み立て性が良くなる。
【００１９】
さらに、前記隣接する突極部間の空隙に樹脂を充填したり、前記ロータ外周を非磁性シートで覆うことで、ロータ外周を略円形とすると、空隙によってロータの回転に際して生じる抵抗や騒音を防ぐことができ、また、気密性とすれば、前記特許文献３や特許文献４に示された化学活性の高い気体や潤滑油、あるいはそれらの混合系内で使用することのできる回転電機におけるロータとすることもできる。
【００２０】
また、前記磁石が希土類永久磁石とすることで、原材料費が安価となり、磁気特性も希土類コバルト磁石をはるかに凌ぐから、小型で安価な磁石埋め込み型ロータと回転電機を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上記載のごとく本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータと該ロータを用いた回転電機は、遠心力によるロータ（回転子）を構成する突極部や磁石体の飛散を防ぎながら、磁石体側端からの漏れ磁束を非常に小さくでき、効率が良くできる回転電機とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
［実施例１］
【００２３】
図１は、本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータと該ロータを用いた回転電機の実施例１の構成概略を説明するための図であり、（Ａ）はモータまたは発電機を構成するステータ１とロータ２を回転軸３方向から見た図、（Ｂ）はロータ２における積層体を構成する電磁鋼板で形成されたロータ用鋼板２３の平面図、（Ｃ）はこの（Ｂ）に○で囲んでａの符号を付して示した部分の拡大図、（Ｄ）はロータ２の回転軸方向両端部に設けられる固定板の平面図、（Ｅ）は積層されるロータ用鋼板２３の間に介装される中間板の平面図、（Ｆ）はロータ２の側面図である。
【００２４】
本発明になる磁石埋め込み型ロータ２を有した回転電機は、図１（Ａ）に示したように、リング状に形成され、その内周側の周方向に配置された複数のティース１１にスロット１２を通して巻回された巻線を有するステータ１と、珪素鋼板などの電磁鋼板で形成したロータ用鋼板２３により積層体が形成され、例えばフェライトや好ましくは希土類を用いた磁石体２１が埋め込まれてその外周側に突極部２２が設けられ、ロータ回転軸３によってステータ１に対して回転可能に支持されたロータ２とで構成されている。なお、以下の説明では、本発明を磁石埋め込み型モータとして説明するが、前記したように本発明の磁石埋め込み型モータは、ロータ２を例えば風力などを利用して回転させることで発電機としても用いることができる。また、本発明の磁石埋め込み型モータを回転させるための制御回路は、前記特許文献１に開示されている制御回路と同様なので説明は省略する。
【００２５】
ロータ２は、図１（Ｆ）の側面図に示したように、積層された複数のロータ用鋼板２３の適宜間隔毎に中間板２４が介装されて、回転軸方向両端部には固定板２５が設けられている。そして、回転軸方向一端側の固定板２５１から他端側の固定板２５２の間には、後記するように突極部２２に設けられた突極部固定用孔２２１、中間板２４に設けられた突極部固定用孔２４１を貫通して、好ましくは磁性体を用いたボルトやリベット、あるいはピンなどによる突極部固定手段２６が固定板２５１、２５２に固定され、突極部２２と突極部２２との間は、空隙２３６（図１（Ｃ）参照）となっている。なお、この突極部固定手段２６は、こういったボルトやリベット、あるいはピンなど以外に、各ロータ用鋼板２３、中間板２４、固定板２５を溶接、もしくは接着することで突極部を固定するようにしても良い。また、２７で示したロータ２とステータ１との間に設けた空隙は、ロータ２やステータ１の加熱を冷却するための冷媒を通す冷媒通路である。
【００２６】
このようにして突極部２２を固定することにより、ロータ２の回転で生じる遠心力が突極部２２に加わっても、その遠心力は突極部固定手段２６を介して介装された中間板２４に伝わり、さらに固定板２５１、２５２にも伝わって遠心力に抗して突極部２２が飛散するのを防ぐ。そのため、前記特許文献１に示されたような回転電機の大きさを制限したりロータの回転速度を制限する必要が無く、ロータ形状の設計自由度が増し、磁束漏れ対策が容易になって磁束漏れの少ない、効率の良い回転電機とすることができる。
【００２７】
そしてロータ２におけるロータ用鋼板２３は図１（Ｂ）に、固定板２５は図１（Ｄ）に、中間板２４は図１（Ｅ）にそれぞれ平面図とした詳細が示されている。なお、図１（Ｆ）の側面図では、中間板２４の間のロータ用鋼板２３は分離して示されていないが、それぞれの中間板２４の間に例えば２０枚程度積層されていて、この枚数は、ロータ２の外径と回転数による遠心力の強さに応じて増減させる。
【００２８】
図１（Ｂ）に示したロータ用鋼板２３は、例えば０．３５〜０．５ｍｍ程度の珪素鋼板などの電磁鋼板をプレスして形成され、図示の例では、中心部（芯体部）２３１を略六角形状に、その外周側の六角形を形成する各辺に磁石体２１が配されるスロット２３３と突極部２２が設けられている。そして、中心部（芯体部）２３１にはロータ２の回転軸用孔２３５と、各スロット２３３に対応して中心部固定用孔２３２が設けられている。また、スロット２３３の外周側に設けられた突極部２２には、前記した突極部固定手段２６が軸体の場合、それを貫通させる突極部固定用孔２２１が突極部における両側部側に設けられている。
【００２９】
そしてこの実施例１の回転電機では、ロータ用鋼板２３におけるそれぞれの突極部２２と突極部２２との間は、図１（Ｂ）にａの符号を付した○部分を拡大して示した図１（Ｃ）に示したように、突極部２２と中心部２３１とを結び、中心部２３１における隣接する突極部２２間の略中央を足部として外周側に放射状に延在させ、突極部２２間及び中心部２３１を結合する図示の例では略Ｙ字状とした支持部２３４が形成され、さらにその支持部２３４の外周側は前記した冷媒通路２７となっている。なお、この支持部２３４は、図１（Ｃ）では太めに示しているが、例えば０．５ｍｍ程度とし、ロータ用鋼板２３をプレスで形成する際に可能な細さとすることが好ましく、また図示の例ではこの支持部２３４を略Ｙ字状としたが、略Ｔ字状としてもよい。
【００３０】
そのため、この図１（Ｃ）のスロット２３３に点線で示したように磁石体２１を配したとき、磁石体２１における突極部２２の側部側には離れた位置に支持部２３４を構成する足部が存在するが、特許文献１のように磁石体２１に接する電磁鋼板が存在せずに空隙２３６となっているから、その分、漏れる磁束が少なくなって効率が良くなる。
【００３１】
図１（Ｄ）に示した固定板２５は、図１（Ｂ）に示したロータ用鋼板２３における空隙２３６に対応する空隙は設けられず、外周側に前記した冷媒通路２７となる凹部が設けられて最外周がロータ用鋼板２３と同じ形状に形成され、前記したようにロータ２における軸方向両端部に位置して前記した突極部固定手段２６がボルトなどの軸体の場合、それを固定すると共に、ロータ２内の空隙２３６やスロット２３３に油や削れた鉄粉などのゴミが進入するのを防ぐ役目を持っている。そして、ロータ用鋼板２３における突極部２２に設けた突極部固定用孔２２１と同じ位置に突極部固定用孔２５１が、突極部２２の中心側には中心部固定用孔２５２が、そして中心部に回転軸用孔２５５が設けられ、非磁性体を用いて例えば０．５〜２．０ｍｍ程度の厚さで作成する。
【００３２】
そしてこの固定板２５は、この図１（Ｄ）に２５８を付した部分の剛性を、ロータ用鋼板２３の対応する部分、すなわち突極部２２が形成されている部分より遠心力などの力に対して強い構造としてあるので、突極部２２にロータ２の回転によって加わる遠心力に抗し、しっかりと突極部２２を支持することができる。
【００３３】
図１（Ｅ）に示した中間板２４は、図１（Ｄ）に示した固定板２５と同様、ロータ用鋼板２３における空隙２３６に対応する空隙が設けられずに前記した冷媒通路２７となる凹部が設けられ、最外周がロータ用鋼板２３と同じ形状に形成されている。そして、磁石体２１を位置決め支持するためのスロット２４３、前記した突極部固定手段２６がボルトなどの軸体の場合、それを貫通させるため、突極部２２に設けた突極部固定用孔２２１と同じ位置に突極部固定用孔２４１が、突極部２２の中心側には中心部固定用孔２４２が、そして中心部に回転軸用孔２４５が設けられ、好ましくは非磁性体を用いて例えば１．０ｍｍ程度の厚さで作成する。なお、この中間板２４の厚さも、ロータ２の大きさと回転数により決定する。
【００３４】
そしてこの中間板２４は、この図１（Ｅ）に２４８を付した部分がロータ用鋼板２３における空隙２３６が形成されている部分となるが、この部分も一体で形成されていることにより、突極部２２にロータ２の回転によって加わる遠心力に抗し、しっかりと突極部２２を支持することができる。
【００３５】
以上が本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータと該ロータを用いた回転電機の構成であるが、以上の説明からもわかるとおり、本発明になる回転電機用ロータ２は、磁石体２１の側端から距離を置いて支持部２３４の足部が存在するから、遠心力による突極部２２や磁石体２１の飛散を防ぎながら、磁石体２１の側端からの漏れ磁束を非常に小さくできて効率の低下を防止することができる。
【００３６】
なお、この図１に示したロータ２の突極部２２の数を６として示したが、この数は６に限定されず、８極や１０極、またはそれ以上であっても、６極以下であっても良いことは勿論であり、以下に説明する実施例においても同様である。
［実施例２］
【００３７】
図２は、本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータの実施例２の構成概略を説明するための図であり、（Ａ）は前記図１（Ｆ）に示したロータ２の側面図にＡ−Ａ’で示した位置の断面図、（Ｂ）はこの（Ａ）に○で囲んでｂの符号を付して示した部分の拡大図、（Ｃ）は積層されるロータ用鋼板２３の間に介装される中間板の平面図、（Ｄ）はロータ２の回転軸方向両端部に設けられる固定板の平面図である。図中、図１と同様な構成要素には同一番号を付してあるが、２２１は突極部、２３１はロータ用鋼板、２４１は中間板、２５１は固定板であり、２３１１は中心部、２３５１、２４５１、２５５１は回転軸用孔、２３４１は支持部、２３６１は空隙である。なお、この実施例２においては実施例１と異なり、冷媒通路２７を設けない構成として中間板２４１と固定板２５１は、外形が略円となるようにしている。
【００３８】
前記図１に示した実施例１では、ロータ用鋼板２３における突極部２２と中心部２３１とを結ぶ支持部２３４を、中心部２３１における隣接する突極部２２間の略中央を足部として外周側に放射状に延在させ、略Ｙ字状、またはＴ字状にして突極部２２間及び中心部２１を結合すると共に、Ｙ字状にした場合は冷媒通路２７を形成するよう構成していた。しかしこの図２に示した実施例２では、図２（Ｂ）に示したように、この支持部２３４に相当する支持部を全く設けず、磁石体２１を収容するスロットの空隙２３６１側も空隙２３３１として、突極部２２１と中心部２３１１とを別体としたものである。それ以外の部分は前記実施例１の場合と同様、突極部固定手段２６、あるいは溶接や接着などによって突極部２２１が固定されていることは同じである。なお、この図２（Ａ）、（Ｂ）に示した実施例２における空隙部２３６１には外周線が示されているが、これは中間板２４１の外周である。
【００３９】
このように支持部を無くし、磁石体２１の空隙２３６１側も空隙２３３１とすることで、磁石体２１の空隙２３６１側からの磁束漏れは少なくなる。しかしながら、ロータ用鋼板２３１自体に突極部２２１と磁石体２１３とを結ぶ支持部も無くなるが、図１に示した支持部２３４は、単にロータ用鋼板２３によって中心部２３１と突極部２２とを一体としてプレスするのが目的であり、突極部２２１と磁石体２１３とは、中間板２４１、固定板２５１、突極部固定手段２６などによってしっかり飛散しないよう支持されている。また、突極部２２１と中心部２３１１とを別体としたことにより、例えば中心部２３１１の中心軸方向厚さを、ロータ用鋼板２３１の間に介装する中間板２４１と中間板２４１との間の厚さとして構成することが可能となり、その分、ロータの組み立て性が良くなり、また、中心部２３１１と突極部２２１とを別の材料で構成することも可能となる。
［実施例３］
【００４０】
図３は、本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータの実施例３の構成概略を説明するための図であり、（Ａ）は前記図１（Ｆ）に示したロータ２の側面図にＡ−Ａ’で示した位置の断面図、（Ｂ）はこの（Ａ）に○で囲んでｃの符号を付して示した部分の拡大図、（Ｃ）は積層されるロータ用鋼板２３の間に介装される中間板の平面図、（Ｄ）はロータ２の回転軸方向両端部に設けられる固定板の平面図である。図中、図１と同様な構成要素には同一番号を付してあるが、２２２は突極部、２３２はロータ用鋼板、２４２は中間板、２５２は固定板であり、２３１２は中心部、２３５２、２５５２は回転軸用孔、２３６２は空隙、２４３１は中間板２４２の内周側に設けた磁石体２１を収容するための中間板側スロット、２４３２は中心部２３１２の外周側に設けた磁石体２１を収容するための中心部側スロットである。なお、この実施例３においても実施例１で設けた冷媒通路２７を設けず、中間板２４２と固定板２５２は外形が円となるようにしている。
【００４１】
前記図２に示した実施例２では、ロータ用鋼板２３における突極部２２と中心部２３１とを結ぶ支持部を設けずに、別体で構成すると共に、中間板２４１における突極部と中心部に対応する部分を一体としていたが、この図３に示した実施例３では、中間板２４２を図３（Ｃ）のようにリング状に構成し、中間板２４２の内周側に磁石体２１を収容するための中間板側スロット２４３１を設け、中心部２３１１の外周側には、磁石体２１を収容するための中心部側スロット２３１１が設けてある。そのため、実施例２と同様、磁石体２１の空隙２３６２側には何も存在せず、磁束漏れは少なくなる。
【００４２】
従って、図２に示した実施例２と同様、突極部２２２と中心部２３１１とを別の材料で形成したり、突極部２２２は磁性体よりなる積層体で、中心部２３１１は一体物として構成することもでき、その分ロータの組み立て性が良くなる。それ以外の部分は前記実施例１、実施例２の場合と同様、突極部固定手段２６、あるいは溶接や接着などによって突極部２２が固定されていることは同じである。なお、この図３（Ａ）、（Ｂ）に示した実施例３における空隙部２３６２には外周線が示されているが、これは中間板２４２の外周である。
［他の実施例］
【００４３】
図４（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、それぞれ本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータの他の実施例の構成概略を説明するための図である。これら図４（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、前記図１（Ｆ）に示したロータ２の側面図にＡ−Ａ’で示した位置におけるロータ用鋼板２３部の断面図であり、（Ｂ）はこの（Ａ）に○で囲んでｄの符号を付して示した部分の拡大図である。図中、図１と同様な構成要素には同一番号を付してあるが、２２３、２２４、２２５は突極部、２３３、２３４、２３５はロータ用鋼板、２３５３、２３５４、２３５５は回転軸用孔、２３６３、２３６５は空隙、２３８は樹脂、２３９はファイバーグラスなどの非磁性シートである。
【００４４】
まず図４（Ａ）は、前記図１に示した実施例１と同様図４（Ｂ）に拡大図を示したように、突極部２２３と中心部２３１３とを結び、中心部２３１３における隣接する突極部２２３間の略中央を足部として外周側に放射状に延在させ、突極部２２間及び中心部２１を結合する支持部２３４３がＴ字状に形成されている。この支持部２３４３は、前期実施例１の場合と同様例えば０．５ｍｍ程度とし、ロータ用鋼板２３をプレスで形成する際に可能な細さとすることが好ましい。
【００４５】
この支持部２３４３は、図１（Ｃ）の場合と異なり、外周側には冷媒通路２７が形成されていない。そのため、ロータ２の周囲は前記図１に示した実施例１に比較して略円に近くなるが、それによってロータ２が回転する際、空隙２３６による摩擦抵抗や騒音が減り、それだけ回転電機の効率を上げることができる。
【００４６】
次に図４（Ｃ）は、前記図２（Ａ）、または図３（Ａ）に示した実施例２、実施例３と同様、空隙２３６４内には支持部２３４を設けず、その代わりに樹脂２３８を充填したものである。このようにすると、ロータ２の外周は略円に近くなり、図４（Ａ）に示した実施例と同様、ロータ２が回転する際に空隙２３６による摩擦抵抗や騒音が減り、それだけ回転電機の効率を上げることができる。
【００４７】
図４（Ｄ）は、ロータ２の全周を例えばグラスファイバーなどの非磁性シート２３９で覆ったものである。このようにすると、ロータ２の外周が略円形となり、空隙２３６５によってロータ２の回転により生じる抵抗や騒音を防ぐことができ、また、気密性とすることで、前記特許文献３や特許文献４に示された化学活性の高い気体や潤滑油、あるいはそれらの混合系内で使用することのできる回転電機におけるロータとすることもできる。
【００４８】
このように本発明の回転電機における磁石埋め込み型ロータは、種々のバリエーションが考えられるが、基本的に磁性体よりなる積層体の適宜間隔毎に中間板２４を介装し、突極部固定手段２６で固定することで、高速回転したときに生じる遠心力が突極部２２と磁石体２１に加わっても、その力は突極部固定手段２６から中間板２４と固定板２５に伝わり、この中間板２４と固定板２５とが突極部２２と磁石体２１とを飛散しないようにしっかり押さえてロータ２の破損を防止することができる。そのため、突極部２２を支持するための特別な構造を必要としないから、回転電機の大きさを制限したりロータ２の回転速度を制限する必要が無く、ロータ形状の設計自由度が増して磁束漏れ対策が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータは、遠心力によるロータを構成する突極部や磁石体の飛散を防ぎながら、磁石体の側端からの漏れ磁束を非常に小さくでき、効率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータと該ロータを用いた回転電機の構成概略を説明するための図であり、（Ａ）はモータまたは発電機を構成するステータ１とロータ２を回転軸３方向から見た図、（Ｂ）はロータ２を構成する電磁鋼板で形成されたロータ用鋼板２３の平面図、（Ｃ）はこの（Ｂ）にａの○で囲んだ部分の拡大図、（Ｄ）はロータ２の回転軸方向両端部に設けられる固定板の平面図、（Ｅ）は積層されるロータ用鋼板２３の間に介装される中間板の平面図、（Ｆ）は、ロータ２の側面図である。
【図２】本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータの実施例２の構成概略を説明するための図であり、（Ａ）は前記図１におけるロータ２の側面図（Ｆ）にＡ−Ａ‘で示した位置の断面図、（Ｂ）はこの（Ａ）に○で囲んでｂの符号を付して示した部分の拡大図、（Ｃ）は積層されるロータ用鋼板２３の間に介装される中間板の平面図、（Ｄ）はロータ２の回転軸方向両端部に設けられる固定板の平面図である。
【図３】本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータの実施例３の構成概略を説明するための図であり、（Ａ）は前記図１におけるロータ２の側面図（Ｆ）にＡ−Ａ’で示した位置の断面図、（Ｂ）はこの（Ａ）に○で囲んでｃの符号を付して示した部分の拡大図、（Ｃ）は積層されるロータ用鋼板２３の間に介装される中間板の平面図、（Ｄ）はロータ２の回転軸方向両端部に設けられる固定板の平面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、それぞれ本発明になる回転電機における磁石埋め込み型ロータの他の実施例の構成概略を説明するための図であり、（Ｂ）は（Ａ）に○で囲んでｄの符号を付して示した部分の拡大図である。
【図５】従来のロータを構成するロータ鉄心の例である。
【図６】従来のロータを構成するコアシートの他の例である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ステータ
２  ロータ
３  ロータ回転軸
１１  ティース
１２  スロット
２１  磁石体
２２  突極部
２２１  突極部固定用孔
２３  ロータ用鋼板
２３１  中心部
２３２  中心部固定用孔
２３３  磁石体用スロット
２３４  支持部
２３５  回転軸用孔
２３６  空隙
２３８  樹脂
２３９  非磁性シート
２４  中間板
２４１  突極部固定用孔
２４２  中心部固定用孔
２４３  磁石体用スロット
２４５  回転軸用孔
２４７  中心部用孔
２４８  剛性部分
２５  固定板
２５１  突極部固定用孔
２５２  中心部固定用孔
２５５  回転軸用孔
２５８  剛性部分
２６  ボルト（突極部固定手段）
２７  冷媒通路
【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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