(57)【要約】【課題】永久磁石を埋め込むために設けた回転子の外周形状を、異なる外接円の組み合わせによって形成し、さらに、回転子内スリットの端部に穴部を設け、当該穴部を非磁性体によって貫通し、回転子の固定手段とすることで、コギングトルク、逆起電力歪率が低減でき、振動、騒音などを小さくできる永久磁石埋込型モータを得る。【解決手段】複数のスリット２０を有する回転子１１内部に永久磁石１２を埋め込んだ回転子１１を有する永久磁石埋込型モータにおいて、回転子１極分の形状が、スリット領域の外接円半径と、スリット領域端部近傍の外接円半径で異なる円弧にて形成され、さらに、スリット領域の隣接部に穴部を形成し、これを貫通する非磁性体によって回転子片を固定することを特徴とする永久磁石埋込型モータ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスリットを有する回転子内部に永久磁石を埋め込んだ回転子と、
複数のスロットを有する鉄心に巻き線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石埋込型モータにおいて、
前記回転子１極分の形状は、前記永久磁石を埋込む為のスリット領域が設けられ、前記スリット領域の外接円半径と、
前記スリット領域端部近傍の外接円半径が異なる円弧によって形成されていると共に、
前記スリットが隣接する位置で、前記スリットの長手方向の延長線上近傍に位置し、回転子の回転軸方向に開通する穴部を形成し、
前記穴部を貫通する非磁性体からなる回転子片固定手段を備えてなることを特徴とする永久磁石埋込型モータ。
【請求項２】
前記スリット領域の外接円半径は、前記スリット領域端部近傍の外接円半径より大きいことを特徴とした請求項１記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項３】
前記回転子片固定手段は、ピンまたはネジであることを特徴とする請求項１記載の永久磁石埋込型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスリットを有する回転子内部に永久磁石を埋め込んだ回転子と、複数のスロットを有する鉄心に巻き線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石埋込型モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石埋込型モータは、回転子を高速回転させる用途において多用されるモータである。このように永久磁石を回転子に埋め込む構造を有するモータにおいては、最低１対の永久磁石を回転子の中心から対称に配置する。一般に多く用いられる構造としては、２対の永久磁石を、磁極が交互に反転する位置関係において、埋め込むものである。
【０００３】
このように、永久磁石を２対埋め込む構造のものにおいては、埋め込んだ後の隣接する永久磁石の間隔が少ないと、隣接する磁極同士による磁束の短絡等により、回転子内部の磁束の流れに乱れが生じてしまい、モータの回転に必要なトルクを、固定子との相互作用において発生する為の磁力が減衰してしまう。これによってコギングトルクが発生し、ひいてはモータの回転効率低下に結びつくことが課題となっている。
【０００４】
上記の課題を解消するために、すでにいくつかの発明が成されている。例えば、回転子鉄心の磁束変化が少ない位置に穴を形成し、この穴に積層構造の回転子鉄心を強固に一体化するピンまたはボルトを挿通する。これによって、回転子鉄心磁束の乱れが低減し、モータの回転効率を高めることができる。（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２３６６８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発明は永久磁石埋込型モータにおいて、磁束変化が少ない位置に穴を形成したとしても、ピンやボルトの固定鉄心を一体化する部材を磁性体にした場合には、鉄損（ヒステリシス損＋渦電流損）が全く発生しないわけではなく、損失により回転効率が低下する。また、回転子の磁束分布の極性が反転する近傍の形状における改善と、回転子外周形状の工夫を施さないと、コギングトルクや逆起電力歪率が大きくなり、騒音や振動を小さくするには不十分である。
【０００７】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、
複数のスリットを有する回転子内部に永久磁石を埋め込んだ回転子１極分の形状が、永久磁石を埋込む為に設けられたスリット領域の外接円半径と、スリット領域端部近傍の外接円半径は異なる円弧で形成されていると共に、前記スリットが隣接する位置で、スリットの長手方向の延長線上近傍に位置する穴部を設け、この穴部を貫通する非磁性体によって回転子片を固定することで回転子を形成し、また、非磁性体を固定手段に用いることで、鉄損の発生を防ぎ、モータの回転効率を高めることができる永久磁石埋込型モータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数のスリットを有する回転子内部に永久磁石を埋め込んだ回転子と、複数のスロットを有する鉄心に巻き線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石埋込型モータにおいて、前記回転子１極分の形状は、前記永久磁石を埋込む為のスリット領域が設けられ、前記スリット領域の外接円半径と、前記スリット領域端部近傍の外接円半径が異なる円弧によって形成されていると共に、前記スリットが隣接する位置で、前記スリットの長手方向の延長線上近傍に位置し、回転子の回転軸方向に開通する穴部を形成し、前記穴部を貫通する非磁性体からなる回転子片固定手段を備える構成を特徴とする。
【０００９】
これによって、鉄損（ヒステリシス損＋渦電流損）の発生を防ぎ、また、コギングトルクや逆起電力歪率を低減することが可能になる、また、モータの回転効率を高めることができ、かつ、モータの回転による振動や騒音を低減することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、永久磁石を埋込むスリット領域の外接円半径は、スリット領域端部近傍の外接円半径より大きいことを特徴とする。これによって、コギングトルクや逆起電力歪率を低減できるので、モータの回転を滑らかにすることが可能となる
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載または請求項２記載の発明において、固定手段が、ピンまたはネジであることを特徴とする。これによって、ヒステリシス損の発生を防ぎ、モータの回転効率を高めることができる可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる永久磁石埋込型モータの実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明における永久磁石埋込型モータに用いる回転子の基本構造を示す断面図である。
永久磁石埋込型モータの回転子１１は、鋼板材からプレス機などで打ち抜かれた回転子片を積層することによって形成されている。この固定子片の外周形状は、これに外接する円とは曲率の異なる複数の円弧によって形成されている。具体的には、上記外接円の半径よりも短い半径Ｒの四つの円弧をつなぐことによって構成されている。
【００１４】
先に、回転子片の外周形状の詳細について、図４を用いて説明する。
図４において、永久磁石１２を埋込んだスリット領域２０の外接円半径Ｒと、スリット領域端部近傍の外接円半径Ｒ１はＲ＞Ｒ１の関係が成り立つよう形成されている。
【００１５】
図１に戻り、本発明における永久磁石埋込型モータに用いる回転子の基本構造の説明を続ける。回転子１１の内部には少なくとも１対（図に示した実施例においては２対）の永久磁石１２を埋設するためのスリット２０が回転子１１の半径方向と直行する方向に形成されている。そして、スリット２０の両端の外側に、穴部１３が回転子片を貫通する方向に形成されている。
【００１６】
穴部１３はスリット２０の長手方向で、回転子の外周に至るまでの間に位置し、スリット２０の延長線上付近に形成する。
【００１７】
次に、図２ａによって回転子片１１ａを積層することで形成される回転子の構造を説明する。図２ａは回転子を回転軸と直交する方向より見た側面図である。スリット２０に永久磁石１２を埋設したのち、積層した回転子片１１ａの上端部断面と下端部断面に側板を設置し、穴部１３を貫通する固定材１５を用いて、積層した回転子片１１ａを固定した状態を示している。図２ａにおいて、穴部１３を貫通し、側板１４を挟み込むことで回転子全体を固定する。ここで、側板１４の固定に用いる固定部材としてのネジ１５ａとナット１５ｂは共に非磁性体からなる。また、図１に示した視点と同じ視点で図２ａを見た場合を、図２ｂに示す。図２ｂにおいて、側板を固定する為のネジ１５ａのネジ頭が示されている。
尚、固定部材はネジとナットに限らず、非磁性体からなる固定部材であれば良い。
【００１８】
図３ａ〜図３ｆは回転子１１に形成する穴部１３の形状の別の実施形態である。図３ａは穴部１３を円形に形成したモノを示している。また、穴部１３は図３ｂに示すように四角形であっても良いし、図３ｃに示すように多角形であっても良い。
【００１９】
また、図３ｄ、図３ｅ、図３ｆに示すように、穴部１３の回転子の回転方向の両側面に空隙部１３ｄを設けても良い。空隙部１３ｄを設けることによって、コギングトルク、逆起電力歪率をより低減することが可能となる。また、空隙部１３ｄは図３ｆのように、穴部１３に対して左右対象でなくて良い。この場合、回転方向は１方向に限られる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、複数のスリットを有する回転子内部に永久磁石を埋め込んだ回転子と、複数のスロットを有する鉄心に巻き線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石埋込型モータにおいて、上記回転子１極分の形状が、前記永久磁石を埋込んだ領域の外接円半径と、前記永久磁石の端部近傍の外接円半径とが異なって形成されていると共に、前記永久磁石が互いに隣接する端部の間であって、前記永久磁石の位置より径方向の外側に位置し、回転子の回転軸方向に開通する穴部を形成し、この穴部を貫通する非磁性体からなる前記回転子固定手段を備えてなることを特徴とすることで、コギングトルクや逆起電力歪率を低減することができ、また、鉄損の発生を防ぐことにより、モータの回転効率を向上させることが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる永久磁石埋込型モータの回転子の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる永久磁石埋込型モータの回転子の側面図と、側板を用いて固定した正面図である。
【図３】本発明にかかる永久磁石埋込型モータの回転子の穴部の別の実施形態である。
【図４】本発明にかかる永久磁石埋込型モータの回転子の外周形を示す拡大図である。
【符号の説明】
１１  回転子
１２  永久磁石
１３  穴部
１４  側板
２０  スリット領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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