(57)【要約】【課題】回転子鉄心への永久磁石の挿入を容易にする。【解決手段】永久磁石３を挿入する回転子鉄心１の溝６を仕切壁７により幅方向に２つに分割し、この溝５の仕切壁７と反対側の側面を回転子鉄心１の外周面に貫通させて開口８を形成する。そして、永久磁石３を溝６に合わせて幅方向に２つに分割し、この永久磁石４を開口８から幅方向に別々に挿入する。更に、互いに隣接する２つの極の永久磁石３に跨らせて非磁性材からなる磁石押え１１を配置し、この磁石押え１１をボルト１２とナット１４により回転子鉄心１に締め付けて永久磁石３を固定する。永久磁石３を幅方向に挿入できるので移動量が小さくなり、挿入途中で引っかかることがない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心の溝に永久磁石が挿入される永久磁石埋込型同期モータの回転子において、各極の前記溝を仕切壁により幅方向に２つに分割し、この溝の前記仕切壁と反対側の側面を前記回転子鉄心の外周面に貫通させて開口を形成する一方、前記永久磁石を前記溝に合わせて幅方向に２つに分割し、この永久磁石を前記開口から幅方向に別々に挿入するとともに、互いに隣接する２つの極の前記永久磁石に跨らせて非磁性材からなる磁石押えを配置し、この磁石押えを前記回転子鉄心に締め付けて前記永久磁石を固定するようにしたことを特徴とする永久磁石埋込型同期モータの回転子。
【請求項２】
幅方向に分割した前記永久磁石を軸方向に複数の磁石片に分割したことを特徴とする請求項１記載の永久磁石埋込型同期モータの回転子。
【請求項３】
前記磁石押えを前記磁石片に合わせて複数の押え片に分割し、前記回転子鉄心を前記磁石片ごとに順次スキューさせたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石埋込型同期モータの回転子。
【請求項４】
前記押え片の端部に前記磁石片の端面を係止する爪を設けたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石埋込型同期モータの回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転子鉄心に永久磁石が埋め込まれる永久磁石埋込型同期モータの回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を用いた同期モータとして、永久磁石を回転子鉄心に埋め込んだ永久磁石埋込型同期モータが知られており、例えば特許文献１に記載されている。図７はこの種のモータの回転子を示す半径縦断面図、図８は図７の横断面図である。図７及び図８において、回転子は積層鉄心からなる回転子鉄心１と回転子軸２とを備え、回転子鉄心１には永久磁石３が埋め込まれている。図示は６極回転子で、６個の永久磁石３が磁極Ｎ，Ｓの向きが交互に反転するように正六角形状に埋め込まれ、永久磁石３は回転子鉄心１の図示しない溝（スロット）に軸方向から挿入されている。回転子鉄心１はプレスリング４により両端から挟まれ、通しボルト５で締め付けられることにより積層鉄心の一体化が図られている。なお、通しボルト５は用いず、回転子鉄心１及びプレスリング４と回転子軸２との締めしろにより一体化を図るものもある。
【特許文献１】特開２０００−１７５３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した永久磁石埋込型同期モータの回転子において、永久磁石は未着磁のままで回転子鉄心に挿入する方法と着磁済みの状態で挿入する方法とがある。未着磁永久磁石を使用して回転子鉄心を積層した場合、回転子軸の焼ばめ後に永久磁石を着磁する。この場合は永久磁石を回転子に埋め込んだ状態で着磁するため、着磁装置の容量から製造可能な回転子の大きさが制限される問題がある。これに対して、着磁済み永久磁石を使用して回転子鉄心を積層した場合、回転子軸に焼ばめするために鉄心を加熱すると、永久磁石が減磁する危険がある。そのために、鉄心を加熱しないで回転子軸を圧入することが多いが、その場合には積層鉄心に圧入する回転子軸と積層鉄心との間の締めしろが圧入機の能力から制限を受けるという問題がある。
【０００４】
従って、回転子軸を積層鉄心に焼ばめした後に、着磁済みの永久磁石を埋め込むことができれば、鉄心の加熱により永久磁石が減磁する心配がなく、また着磁装置の容量や圧入能力の制限も受けず最も好都合である。ところが、従来、回転子鉄心を積層した後の永久磁石の挿入は軸方向から行っており、これには以下のような問題がある。まず、鉄心の溝内での磁石の軸方向移動量が大きいため、挿入途中で磁石が引っかかる危険がある。そのため、鉄心鋼板の抜き・積み工程で高い精度が要求される。次に、積層鉄心を挟んでいるプレスリングに磁石挿入用の開口を設けなければならないため、プレスリングの構造が複雑化する。更に、回転子にスキューを設けることができない。
【０００５】
一方、図８において、遠心力に対して回転子鉄心の強度を確保するためには、極間部分の図示厚さ寸法ｔをある程度大きくする必要がある。ところが厚さ寸法ｔを厚くすると極間での漏れ磁束が増え、トルクが小さくなるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、上記のような問題を生じさせることなく、永久磁石を積層鉄心に挿入できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は、回転子鉄心の溝に永久磁石が挿入される永久磁石埋込型同期モータの回転子において、各極の前記溝を仕切壁により幅方向に２つに分割し、この溝の前記仕切壁と反対側の側面を前記回転子鉄心の外周面に貫通させて開口を形成する一方、前記永久磁石を前記溝に合わせて幅方向に２つに分割し、この永久磁石を前記開口から幅方向に別々に挿入するとともに、互いに隣接する２つの極の前記永久磁石に跨らせて非磁性材からなる磁石押えを配置し、この磁石押えを前記回転子鉄心に締め付けて前記永久磁石を固定するようにするものとする（請求項１）。
【０００８】
請求項１の発明によれば、永久磁石を回転子鉄心の外周面開口から幅方向に挿入できるので溝内での移動量が小さくなり、かつ挿入方向が鉄心鋼板の板面と平行になるので、挿入途中で磁石が引っかかることがない。また、積層鉄心を挟んでいるプレスリングに磁石挿入用の開口を設ける必要がなく、プレスリングの構造が簡単になる。更に、埋込磁石を固定する極間の磁石押えを鉄心とは別材の非磁性材で構成することにより、極間での漏れ磁束を減少させ、かつ磁石押えの肉厚を大きくとって遠心力に対する強度を十分に高めることが可能になる。
【０００９】
請求項１の発明において、前記永久磁石を軸方向に複数の磁石片に分割するのがよい（請求項２）。請求項２の発明によれば、永久磁石を複数の磁石片に分割することにより、磁石の着磁や回転子鉄心への挿入などの作業が容易になる。
【００１０】
請求項２の発明において、前記磁石押えを前記磁石片に合わせて複数の押え片に分割し、前記回転子鉄心を前記磁石片ごとに順次スキューさせるのがよい（請求項３）。請求項３の発明によれば、磁石片を単位として回転子鉄心をスキューさせることにより、永久磁石埋込型の同期モータにおいても回転子側でのスキューが可能になり固定子側でのスキューが不要になる。
【００１１】
請求項２の発明において、前記押え片の端部に前記磁石片の端面を係止する爪を設けるとよい（請求項４）。複数の磁石片を順次鉄心の溝に挿入する場合、先に挿入した磁石片と後から挿入する磁石片との間には、同一磁極間での反発力が生じる。そこで、押え片に磁石片の端面を係止する爪を設け、この爪で磁石片を動かないように係止しながら一つずつ固定することにより、磁石の挿入作業が容易になる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、永久磁石を回転子鉄心の外周面開口から幅方向に挿入できるので、挿入途中で磁石が引っかかることがなく、またプレスリングに磁石挿入用の開口を設ける必要がないので、プレスリングの構造が簡単になる。更に、非磁性材の磁石押えで永久磁石を固定することにより、極間での漏れ磁束が減少してトルク性能が向上し、かつ遠心力に対する回転子強度も大きくなる。また、その場合、永久磁石及び磁石押えを軸方向に複数に分割することにより、回転子鉄心のスキューが可能になるとともに、永久磁石の挿入作業が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１〜図６に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。
【実施例１】
【００１４】
図１はこの発明の実施例１を示す永久磁石埋込型同期モータの回転子のプレスリングを省略した状態の正面図、図２は図１の一部拡大図、図３は図２における回転子鉄心を示す図、図４は同じく磁石押えの斜視図である。図示回転子は６極回転子で、図１に示すように６個の永久磁石３が正六角形状に埋め込まれ、永久磁石３は回転子鉄心１に打ち抜き形成された溝６（図３）に挿入されている。なお、この実施例１では６極回転子の例を示しているが、この発明は６極以外の回転子にも適用できる。
【００１５】
ここで、図３に示すように、各極の溝６は仕切壁７により幅方向（矢印方向）に、６ａと６ｂの２つに分割されるとともに、溝６の仕切壁７と反対側の側面は回転子鉄心１の外周面に貫通して開口８を形成している。図示の場合、隣接極の溝６は山形に交差し、各々の開口８は互いに重なっている。そして、互いに重なる開口部分から半径方向に、凸形の溝９が打ち抜き形成されている。また、上記開口部分の両側には、帯状の凹部１０が形成されている。
【００１６】
一方、着磁済みの永久磁石３は、溝６に合わせて幅方向に２つに分割され、また図示の場合は回転子鉄心１の軸方向に複数の磁石片３ａに分割されている。この磁石片３ａは、図３に示すように、溝６の開口８から幅方向に挿入され、図２に示すように、ステンレスあるいはアルミなどの非磁性材からなる磁石押え１１により固定されている。磁石押え１１は回転子鉄心１の軸方向に長尺一体でもよいが、図示の場合は磁石片３ａの長さに応じて軸方向に複数の押え片１１ａに分割されている。押え片１１ａは図４に示すように、互いに交差する溝６，６の開口部分及びその両側の帯状凹部１０に嵌合する皿状断面に形成され、底板部分にはボルト１２（図２）を通す丸穴１３があけられている。
【００１７】
押え片１１ａは、図２に示すように、互いに隣接する２つの極の永久磁石３に跨るように配置され、ボルト１２及びナット１４により回転子鉄心１に締め付けられる。その際、ボルト１２は押え片１１ａの丸穴１３を通して凸溝９に挿入され、凸溝９に予め保持されたナット１４にねじ込まれる。なお、実施例１では１つの押え片１１ａに丸穴１３を１つあけ、１本のボルト１２で締め付ける例を示したが、複数の丸穴１３を設けて複数本のボルト１２で締め付けるようにしてもよい。また、ナット１４は板材にねじ穴を設けたものでもよく、その場合、板材は長尺一体でもよいし、押え片１１ａに応じて適宜に分割してもよい。
【００１８】
ここで、積層鉄心からなる回転子鉄心１は、磁石片３ａの長さを単位として周方向に順次位置をずらし、スキューをつけることが可能である。磁石片３ａは、このスキュー単位ごとに順次挿入される。その場合、軸方向に隣接する磁石片３ａ間には同一極性の磁極に基づく反発力が作用するが、スキューを設けた場合には回転子鉄心１のスキュー単位間に段差が生じるので、各磁石片３ａはこの段差で係止され反発力による位置ずれが押えられる。
【００１９】
図示実施例１の回転子には、次の利点がある。まず、永久磁石３は回転子鉄心１の外周面開口８から幅方向に挿入できるので溝６内での移動量が小さくなり、かつ挿入方向が積層鋼板の板面と平行になるので、挿入途中で引っかかることがない。次に、積層鉄心を挟んでいる図示しないプレスリングに、磁石を通す開口を設ける必要がないので、プレスリングの構造が簡単になる。また、永久磁石３は非磁性材の磁石押え１１で固定されるので極間での漏れ磁束が減少し、モータの発生トルクが大きくなる。同時に、非磁性材の磁石押え１１は肉厚を大きくとっても漏れ磁束が増えることがないので、遠心力に対する強度を肉厚の制限を受けることなく十分に大きくとることができる。
【実施例２】
【００２０】
図５及び図６はこの発明の実施例２を示すもので、図５は押え片の斜視図、図６は図５の押え片で磁石片を固定した回転子の要部横断面図である。図５においては、押え片１１ａの端部に磁石片３ａの端面を係止する爪１５が設けられている。爪１５は鋳造などにより押え片１１ａと一体に形成されるか、別部品として溶接などにより結合される。複数の磁石片３ａを順次溝６に挿入する場合、先に挿入した磁石片３ａと後から挿入する磁石片３ａとの間には、同一磁極間での反発力が生じる。そこで、図５に示すように押え片１１ａに爪１５を設け、図６に示すように爪１５で磁石片３ａを動かないように係止しながら一つずつ固定することにより、磁石３の挿入作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施例１を示す回転子の正面図である。
【図２】図２の要部拡大図である。
【図３】図２における回転子鉄心の正面図である。
【図４】図２における押え片の斜視図である。
【図５】この発明の実施例２を示す押え片の斜視図である。
【図６】図５の押え片を磁石片を固定した回転子の要部正面図である。
【図７】従来例を示す回転子の半径縦断面図である。
【図８】図７の横断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    回転子鉄心
２    回転子軸
３    永久磁石
３ａ  磁石片
６    溝
７    仕切壁
８    開口
１１    磁石押え
１１ａ  押え片
１５    爪
【図１】
2005318756.tif 000003
【図２】
2005318756.tif 000004
【図３】
2005318756.tif 000005
【図４】
2005318756.tif 000006
【図５】
2005318756.tif 000007
【図６】
2005318756.tif 000008
【図７】
2005318756.tif 000009
【図８】
2005318756.tif 000010