(57)【要約】【課題】  ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が小さくても、永久磁石の使用量に見合うトルク向上が得られる埋込磁石型モータを提供できるようにする。【解決手段】  各極の中央に扇形のポールシューとその両側に永久磁石を有する埋込磁石型モータにおいて、前記ポールシューを挟む両側の永久磁石の着磁方向を、永久磁石の磁極面に対し垂直でなく、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、４５±２０度内の、斜めに着磁する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、前記固定子に径方向のギャップを介して対向する回転子を有し、前記回転子の各極の中央に扇形のポールシューとその両側に永久磁石を有する埋込磁石型モータにおいて、
前記ポールシューを挟む両側の永久磁石の着磁方向を、永久磁石の磁極面に対し垂直でなく、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、４５±２０度内の、斜めに着磁したことを特徴とする埋込磁石型モータ。
【請求項２】
前記斜めに着磁した永久磁石が、各極に２個、略Ｖ字形に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項３】
前記斜めに着磁した永久磁石が、ポールシューを挟む両側に、他の永久磁石とともに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と、前記固定子に径方向のギャップを介して対向する回転子を有し、前記回転子の各極の中央に扇形のポールシューとその両側に永久磁石を有する埋込磁石型モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、固定子と、前記固定子に径方向の空隙を介して対向する回転子を有し、前記回転子の各極の中央に扇形のポールシューとその両側に永久磁石を有する埋込磁石型モータは、一般的に永久磁石の磁極面に対し垂直に着磁された永久磁石を用いる（例えば、特許文献１参照）。
図１１は、前記埋込磁石型モータの形状例であり、特許文献１における図４に示されているものである。
図１１において、回転子鉄心１５には磁極毎に２つ永久磁石２２と２３が設けられている。回転子の磁極を形成する永久磁石は、おのおのの磁極面に対し、垂直に着磁されている。なお、図において、２は固定子、５ａはコイル巻装部、５ｂはティース先端部、１１はコイル、１４は回転子である。
【０００３】
また、図４は、図１１に示したような前記回転子の各極の中央に扇形のポールシューとその両側に永久磁石を有する埋込磁石型モータの、永久磁石を備えた回転子鉄心説明図である。
図１４において、回転子鉄心１０４には磁極毎に２つ永久磁石１０３が設けられている。各極の中央に扇形のポールシューの両側の永久磁石は、ポールシューにＮ極を互いに向かい合わせ、その隣の極ではＳ極を向かい合わせるように装着されている。そのため、永久磁石のＮ極が向かい合ったポールシューの外周面はＮ極となり、永久磁石のＳ極が向かい合ったポールシューの外周面はＳ極となる。
このように、従来の埋込磁石型モータは、永久磁石の磁極面に対し垂直に着磁された永久磁石を用い回転子の各極を構成している。
【特許文献１】特開２００３−０９２８６３号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来技術においては、次のような問題があった。
すなわち、図１１に示した従来の埋込磁石型モータでは、ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が大きいため、永久磁石の磁極面に対し垂直に着磁された永久磁石の磁束は、磁石同士で弱めあうことなしに外周面に到達して問題ないが、図４に示したようなポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が小さい場合には、永久磁石の磁束が対抗する方向に近づくため、磁石同士で磁束を弱めあい、有効に外周面に到達しない。そのため、負荷電流に対するトルクが、永久磁石を多量に用いる割には向上しないという問題があった。
本発明は，このような問題を解決するためになされたもので、ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が小さくても、永久磁石の使用量に見合うトルク向上が得られる埋込磁石型モータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、固定子と、前記固定子に径方向のギャップを介して対向する回転子を有し、前記回転子の各極の中央に扇形のポールシューとその両側に永久磁石を有する埋込磁石型モータにおいて、前記ポールシューを挟む両側の永久磁石の着磁方向を、永久磁石の磁極面に対し垂直でなく、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、４５±２０度内の、斜めに着磁したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記斜めに着磁した永久磁石が、各極に２個、略Ｖ字形に設けられていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記斜めに着磁した永久磁石が、ポールシューを挟む両側に、他の永久磁石とともに設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１に記載の発明によると、ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が小さくしても、永久磁石の使用量に見合うトルク向上が得られる埋込磁石型モータを提供することができる。
請求項２に記載の発明によると、最小個数の永久磁石である程度のトルク向上が得られるため、ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が小さくしても、永久磁石の使用量に見合うトルク向上が得られる埋込磁石型モータを提供することができる。
請求項３に記載の発明によると、多数の永久磁石で大きなトルク向上が得られるため、ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が小さくしても、永久磁石の使用量に見合うトルク向上が得られる埋込磁石型モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の第１実施例を示す埋込磁石型モータの径方向の断面を示す正断面図である。
図１において、本発明の第１実施例を示す埋込磁石型モータ１００は、固定子１０１と、前記固定子に径方向のギャップ１１０を介して対向する回転子１０２を有し、前記回転子の各極の中央に扇形の回転子鉄心のポールシュー１１１とその両側に永久磁石１１２を有する。
【０００９】
図２は、図１における回転子鉄心の説明のための斜視図である。
図２において、回転子鉄心１１４には、各極に２個、略Ｖ字形に永久磁石１１２が設けられている。各極の中央に扇形の回転子鉄心のポールシュー１１１とその両側の永久磁石１１２は、ポールシューにＮ極を互いに向かい合わせ、その隣の極ではＳ極を向かい合わせるように装着されている。そのため、永久磁石のＮ極が向かい合ったポールシューの外周面はＮ極となり、永久磁石のＳ極が向かい合ったポールシューの外周面はＳ極となる。
【００１０】
図３は、図２における永久磁石を備えた回転子鉄心の正断面図である。
図３において、前記回転子鉄心のポールシュー１１１を挟む両側の永久磁石１１２の着磁方向を、永久磁石の磁極面に対し垂直でなく、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、４５±２０度内である５５度斜めに着磁している。そのため、ポールシューにＮ極を互いに向かい合わせた極においては、図４に示した永久磁石の磁束が磁極面に対し垂直に着磁した場合に比べ、磁束を外周に向かわせる効果があり、ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角を小さくしても、永久磁石の使用量に見合うトルク向上が得られる。
【００１１】
図５および図６は、図４に示した永久磁石の磁束が磁極面に対し垂直に着磁した場合と、図３に示した、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、５５度斜めに着磁した場合の、同じロータ回転位置における無負荷状態の磁界解析による磁束線図である。
図５および図６において、２つの違いが見られる。
１つには、図６に示すポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、５５度斜めに着磁した永久磁石内を通過する磁束の長さは、図５に示す永久磁石の磁束が磁極面に対し垂直に着磁した永久磁石内を通過する磁束の長さに対し長くなっている。このことは、磁極面に対し垂直に着磁したより厚い永久磁石を用いたと同様になり、電機子反作用に対し、より大きな耐性を得られることが予想される。
もう１つには、図５においてポールシューを挟む両側の永久磁石１０３の内周側の磁束対抗部の磁束の多くが、より内周側への洩れ磁束となっているのに対し、図６おける永久磁石１１２の内周側の磁束対抗部の磁束のいくらかは、外周へ向かう有効磁束に変じていることである。このことは、磁極面に対し垂直に着磁した永久磁石に比べ、斜めに着磁したことにより減じた永久磁石の磁極面での磁束密度を補う効果となる。
【００１２】
図７は、図４に示した永久磁石の磁束が磁極面に対し垂直に着磁した場合と、図３に示した、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、５５度斜めに着磁した場合の、負荷電流の定格電流比に対する、発生するトルクを単位面積当たりの接線力で比較したロータ表面接線力比較図である。
図７において、従来技術の垂直に着磁した場合に対し、本発明の実施例１の５５度斜めに着磁した場合の方が、より大きなトルクが得られることが分かる。
【００１３】
この第１実施例が特許文献１と異なる部分は、ポールシューを挟む両側の永久磁石の着磁方向を、永久磁石の磁極面に対し垂直でなく、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、４５±２０度内の、斜めに着磁したことを特徴とする埋込磁石型モータとした部分である。
【実施例２】
【００１４】
図８は本発明の第２実施例を示す埋込磁石型モータの、永久磁石を備えた回転子鉄心の径方向の断面を示す正断面図である。
図８において、前記回転子鉄心のポールシュー１１７を挟む両側の第１の永久磁石１１５の着磁方向を、永久磁石の磁極面に対し垂直でなく、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、４５±２０度内である３０度斜めに着磁している。
そのため、ポールシューにＮ極を互いに向かい合わせた極においては、図４に示した永久磁石の磁束が磁極面に対し垂直に着磁した場合に比べ、磁束を外周に向かわせる効果があり、ポールシューを挟む両側の永久磁石の挟角が小さくしても、永久磁石の使用量に見合うトルク向上が得られる。
また、前記斜めに着磁された２つの第１の永久磁石１１５に挟まれて、永久磁石の磁極面に対し垂直に着磁された第２の永久磁石１１６を設けている。
つまり、前記斜めに着磁した第１の永久磁石１１５が、ポールシューを挟む両側に、他の永久磁石である第２の永久磁石１１６とともに設けられている。そのため、第２の永久磁石１１６の内周側の磁束に至るまで、第１の永久磁石１１５により、有効に外周面に導かれている。
【００１５】
図９は、図８に示した第２実施例の無負荷状態の磁界解析による磁束線図である。
図９において、永久磁石内を通過する磁束の長さは、図５に示した永久磁石の磁束が磁極面に対し垂直に着磁した永久磁石内を通過する磁束の長さや、図６に示した磁極面に対し斜めに着磁した永久磁石内を通過する磁束の長さ以上に長くなっている。このことは、磁極面に対し垂直に着磁したより厚い永久磁石を用いたと同様になり、電機子反作用に対し、より大きな耐性を得られることが予想される。
【００１６】
図１０は、図４に示した永久磁石の磁束が磁極面に対し垂直に着磁した場合と、図３に示した第１実施例の、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、５５度斜めに着磁した場合、及び図８に示した第２実施例の、負荷電流の定格電流比に対する、発生するトルクを単位面積当たりの接線力で比較したロータ表面接線力比較図である。
図１０において、従来技術の垂直に着磁した場合や、図３に示した第１実施例の、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、５５度斜めに着磁した場合より、図８に示した第２実施例の、前記斜めに着磁された２つの第１の永久磁石１１５に挟まれて、永久磁石の磁極面に対し垂直に着磁された第２の永久磁石１１６を設けた場合の方が、より大きなトルクが得られることが分かる。
【００１７】
この第２実施例が特許文献１と異なる部分は、ポールシューを挟む両側の永久磁石の着磁方向を、永久磁石の磁極面に対し垂直でなく、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、４５±２０度内の、斜めに着磁したことを特徴とする埋込磁石型モータとした部分であり、また、前記斜めに着磁された２つの第１の永久磁石に挟まれて、永久磁石の磁極面に対し垂直に着磁された第２の永久磁石を設けた部分である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例を示す埋込磁石型モータの正断面図である。
【図２】図１における回転子鉄心の説明のための斜視図である。
【図３】図２における永久磁石を備えた回転子鉄心の正断面図である。
【図４】従来技術における図３相当図である。
【図５】図４に示した永久磁石を、磁極面に対し垂直に着磁した回転子の場合の磁界解析による磁束線図である。
【図６】図３に示した永久磁石を、ポールシューの外周面に合成される磁束の半径方向の向きに対し、５５度斜めに着磁した場合の磁界解析による磁束線図である。
【図７】本発明の第１実施例と従来技術とのロータ表面接線力を比較する図である。
【図８】本発明の第２実施例における図３相当図である。
【図９】本発明の第２実施例における図６相当図である。
【図１０】本発明の第１実施例および第２実施例と従来技術とのロータ表面接線力を比較する図である。
【図１１】従来技術における埋込磁石型モータの形状例を示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１００  埋込磁石型モータ
１０１  固定子
１０２  回転子
１０３，１１２  永久磁石
１０４，１１１，１１７  回転子鉄心のポールシュー
１１０  ギャップ
１１３  シャフト
１１４  回転子鉄心
１１５  第１の永久磁石
１１６  第２の永久磁石
【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】
2008067574.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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