(57)【要約】【課題】安価な構成で磁極間の漏洩磁束を効果的に抑制でき、コギングトルクとトルクリップルが小さく制御性のよい磁石埋設型ロータおよびモータを提供する。【解決手段】等間隔に永久磁石１２を配置するための埋設孔部１３を有するロータ鉄心１１を積層したロータと、埋設孔部１３に挿入する平板状の永久磁石１２とを備え、埋設孔部１３の鉄心外周側の中央部に磁気抵抗増大部１４を形成し、永久磁石１２は、略外周方向に２極着磁され、隣り合う埋設孔部間が同極で、かつ磁極境界を磁気抵抗増大部１４中心に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
等間隔に永久磁石を配置するための埋設孔部を有する鉄心を積層したロータと、前記ロータの各埋設孔部に挿入する平板状の永久磁石とを備え、前記埋設孔部の鉄心外周側の中央部に磁気抵抗増大部を形成し、前記永久磁石は、略外周方向に２極着磁され、隣り合う埋設孔部間が同極で、かつ磁極境界を磁気抵抗増大部中心に設定したことを特徴とする永久磁石埋設型ロータ。
【請求項２】
磁気抵抗増大部が埋設孔部からロータ外周に連絡したスリットである請求項１に記載の永久磁石埋設型ロータ。
【請求項３】
全１０個の埋設孔部に１０個の永久磁石を備えた請求項１に記載の永久磁石埋設型ロータと、１２個の突極鉄心に３相集中巻線を施したステータとを組み合わせた永久磁石埋設型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石埋設型ロータの磁気回路構成に関し、磁極間で発生する漏洩磁束を抑制するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石埋設型ロータについて、図を参照して説明する。図３において、３１は埋設磁石型モータのロータ鉄心、３２はロータ鉄心内部に挿入された永久磁石、３３はスロット、３４は埋設孔部である。ロータ鉄心３１は、磁極間の漏洩磁束を低減するために、磁極間にスロット３３を設けることが一般的に実施されている。
【０００３】
一方、モータの大容量化、高速化、高性能化（高応答性、高トルク）及び低コスト化に対応するため、回転子鉄心の磁極を構成する頭部から円筒部に移行する継鉄部が頭部の中心に位置するように構成するとともに、この継鉄部の左右に２個の永久磁石を配設し、さらに頭部に対称な２個の長孔部を形成した磁石埋め込みタイプの永久磁石同期電動機形サーボモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２５２８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、永久磁石埋設型ロータの磁極間で発生する漏洩磁束であり、マグネットトルクを有効に活用するためには、磁極間をできるだけ縮めて、なおかつ、漏洩磁束がないことが理想である。しかしながら、磁極間の漏洩磁束を低減するために磁極間を切り取れば、ロータ鉄心が内外に切り離されて（分割されて）、ロータ鉄心として成立しなくなる。
【０００５】
一方、永久磁石埋設型ロータは、リラクタンストルクによる電流の追従性遅れから制御性に課題があった。また、ステータ鉄心との間で発生するコギングトルクも、ロータ表面に永久磁石を設けたＳＰＭ型ロータに比べて大きかった。
【０００６】
さらに、特許文献１に記載の永久磁石埋設型ロータでは、永久磁石を２分割する必要があるため、永久磁石の製作および埋設孔部に装着固定のための工数が増加してコストアップとなる。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、安価な構成で磁極間の漏洩磁束を効果的に抑制でき、コギングトルクとリラクタンストルクが小さく制御性のよい磁石埋設型ロータおよびモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、等間隔に永久磁石を配置するための埋設孔部を有する鉄心を積層したロータと、前記ロータの各埋設孔部に挿入する平板状の永久磁石とを備え、前記埋設孔部の鉄心外周側の中央部に磁気抵抗増大部を形成し、前記永久磁石は、略外周方向に２極着磁され、隣り合う埋設孔部間が同極で、かつ磁極境界を磁気抵抗増大部中心に設定することで、安価な構成で磁極間の漏洩磁束を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の永久磁石埋設型ロータによれば、１つの永久磁石を２極着磁して、磁極境界の外側に磁気抵抗増大部を形成したので漏洩磁束を効果的に抑制できる。また、磁気抵抗増
大部をスリットにすることで、漏洩磁束をさらに低減できる。
【００１０】
また、従来のように１つの鉄心頭部内に１極着磁の平板状の永久磁石を配設したものに比べて、コギングトルクおよびリラクタンストルクを抑制できるため、制御性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、１０極の磁石埋設型ロータと、１２個の突極鉄心に３相集中巻線を施したステータとを組み合わせることで、安価な構成で磁極間の漏洩磁束を抑制でき、さらにコギングトルクとトルクリップルが小さく制御性のよい永久磁石埋設型モータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
等間隔に永久磁石を配置するための埋設孔部を有する鉄心を積層したロータと、前記ロータの各埋設孔部に挿入する平板状の永久磁石とを備え、前記埋設孔部の鉄心外周側の中央部に磁気抵抗増大部を形成し、前記永久磁石は、略外周方向に２極着磁され、隣り合う埋設孔部間が同極で、かつ磁極境界を磁気抵抗増大部中心に設定する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の永久磁石埋設型ロータは、１つの埋設孔部に装着する１つの永久磁石を２極着磁して、埋設孔部の鉄心外周側に磁気抵抗増大部を設けたもので、磁気回路構成に特徴がある。
【００１４】
以下、図を参照しながら説明する。図１において、１１はロータ鉄心、１２は永久磁石、１３は埋設孔部、１４は磁気抵抗増大部、１５は回転軸である。
【００１５】
ロータ鉄心１１は、永久磁石２を収納するための長方形の埋設孔部１３を等間隔に８個備え、さらに埋設孔部１３の外周側中央部に磁気抵抗増大部１４を設けて所定数量を積層している。また、隣り合う磁気抵抗増大部１４間の鉄心頭部を略円弧状に設定している。
【００１６】
一方、１つの永久磁石１２は、幅方向中心を境にして２極着磁され、隣り合う埋設孔部１３間の内外が同極になるよう埋設孔部１３に装着し、接着剤で固定する。この後、ロータ鉄心１２の中央孔に回転軸１５が装着され、永久磁石埋設型ロータとなる。
【００１７】
これにより、２極着磁した永久磁石１２の磁極境界と磁気抵抗増大部１４の中心が一致するため、磁極間で磁束が漏洩するのを抑制できる。
【００１８】
また、特許文献１のように１極分の永久磁石を分割する必要がなく、従来と同様８個でよく、安価に構成できる。また、特許文献１のように埋設孔の片端が開放していないため装着作業が容易にできる。
【００１９】
さらに、１極分の永久磁石は、１つの鉄心頭部内で２分割されて屈曲するため、従来のように１つの鉄心頭部内に１極着磁の平板状の永久磁石を配設したものに比べて、コギングトルクおよびリラクタンストルクを抑制できる。
【００２０】
実施例１の磁気抵抗増大部４は、プレス加工により形成した薄肉部を形成して容易に磁気飽和するように設定したもので、ロータ鉄心の機械的強度が得られるため、１つの永久磁石が大きく高速回転によって大きな遠心力が作用する大出力（径大）モータに適している。
【００２１】
一方、磁気抵抗増大部を薄肉部に替えて鉄心外周と連絡したスリットにしてもよく、さらに漏洩磁束を抑制できる。この場合、鉄心頭部は埋設孔部間のみで保持することになる
ため、永久磁石を装着する時に注意が必要である。
【００２２】
また、サーボモータなどに用いる永久磁石は焼結磁石が多く、割れ欠けし易いため角部に小さな面取りなどを設けるため、埋設孔部にも同様に面取りあるいはｒを施す。埋設孔部の面取りあるいはｒを施すことで、埋設孔部間も補強され鉄心強度が向上する。
【００２３】
なお、永久磁石埋設型ロータの一方の最外端面だけ永久磁石の挿入孔部をなくしたロータ鉄心を配置してもよく、永久磁石の軸方向端面を当接させて固着するだけで軸方向の位置規制が簡単にできる。また、8極ロータで説明したがこれに限定するものではない。さらに、ロータ鉄心の花びら形状は、できるだけ永久磁石がロータ外周に近づくような円弧あるいは滑らかな曲線によって設定する。
【実施例２】
【００２４】
実施例２は、本発明の永久磁石埋設型ロータを用いた永久磁石埋設型モータである。
【００２５】
実施例２の永久磁石埋設型ロータは、全１０個の埋設孔部に１０個の永久磁石を備えている。実施例１における磁気抵抗増大部を薄肉部からスリットにした点、埋設孔部および永久磁石の個数を８個から１０個にした点を除き、磁気回路構成および効果は同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２６】
以下、１２個の突極鉄心に３相集中巻線を施したステータ（１２スロット）とを組み合わせた永久磁石埋設型モータについて図を参照しながら説明する。
【００２７】
図２において、２１は永久磁石埋設型ロータ、２２はステータである。ステータ２２は、１２個の突極鉄心２３に巻線２４を集中巻回したもので、１０極ロータと組み合わせるため、隣り合う同相巻線の電流方向は逆向き、隣り合う異相巻線の電流方向は同じになるように巻回して３相Ｙ結線している。それ以外は、従来のインナーロータ型モータの構成と同等であり、ステータ２２の内側に永久磁石埋設型ロータ２１を配置して、回転軸を回転自在に支承すればよい。
【００２８】
８極ロータと１２スロットステータを組み合わせた場合のコギングトルク発生次数が２４であるのに対して、実施例２の組み合わせのモータでは、コギングトルク発生次数は６０と大幅に高くなり、コギングトルクリップルは大幅に低減する。
【００２９】
実施例１と同様に、永久磁石を埋設孔部に装着しながら漏洩磁束を抑制でき、コギングトルクとリラクタンストルクを抑制することができる。このため、高速回転域での永久磁石の飛散などの心配がなく信頼性が高く、高出力化が可能となる。加えて、実施例２では、コギングトルクをさらに抑制できるため、さらに制御性のよい永久磁石埋設型モータとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の永久磁石埋設型ロータおよびモータは、高速化、大出力化に最適であり、制御性が重要なサーボモータなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１における永久磁石埋設型ロータの断面図
【図２】本発明の実施例２における永久磁石埋設型モータの要部断面図
【図３】従来例における永久磁石埋設型ロータの断面図
【符号の説明】
【００３２】
１１  ロータ鉄心
１２  永久磁石
１３  埋設孔部
１４  磁気抵抗増大部（薄肉部、スリット）
１５  回転軸
２１  永久磁石埋設型ロータ
２２  ステータ
２３  突極鉄心
２４  巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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