(57)【要約】【課題】永久磁石埋設ロータにスキューを設けることができ、出力トルクの低下がなくコギングトルクを抑制して振動騒音の良好な永久磁石型モータを提供する。【解決手段】複数相のステータ巻線を有するステータ１８と、その内側に所定の空隙を介して配置された永久磁石埋設ロータ１０とを備え、永久磁石埋設ロータ１０は、電磁鋼鈑からなる略円形ロータコアシートを積層してなるロータコア１１に埋設用孔部１３を８個設け、埋設用孔部１３および埋設する永久磁石１２の内外径の中心を回転軸心上に設定して、埋設用孔部１３にスキューを設け、永久磁石１２の軸方向投影形状を直方形状にする。【選択図】図１
2007110868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアに複数相の巻線を有するステータと、前記ステータの内側に所定の空隙を介して配置された永久磁石埋設ロータとを備え、前記永久磁石埋設ロータは、電磁鋼鈑からなる略円形ロータコアシートを積層してなるロータコアに埋設用孔部を複数備え、前記埋設用孔部と埋設する永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定したことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項２】
積層したロータコアの埋設用孔部にスキューを持たせた請求項１に記載の永久磁石型モータ。
【請求項３】
軸方向に形成された埋設用孔部に永久磁石を多段に埋設した請求項１または請求項２に記載の永久磁石型モータ。
【請求項４】
埋設用孔部に永久磁石を多段に埋設し、各段の永久磁石間に所定の角度差を設けてスキューを確保した請求項３に記載の永久磁石型モータ。
【請求項５】
埋設する永久磁石の軸方向投影形状が直方形状である請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコア内部に焼結磁石を埋設した永久磁石型モータの、特に永久磁石埋設ロータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石埋設ロータは、埋設用孔部を有する同一形状のロータコアシートを同一方向に積層して、その埋設用孔部に直方体（平板状）の永久磁石を埋設したものが一般的である。以下、従来の永久磁石型モータについて、図４を参照して説明する。
【０００３】
図４において、ステータ４８のステータコア４７は、ティース４５とスロット４６を有し、スロット４６には図示しない複数相の巻線を有して回転磁界をロータ４０に与える。ロータコア４１は打ち抜かれた電磁鋼鈑を積層してなり、ロータ４０の磁路を構成すると共に永久磁石４２をその埋設用孔部４３に保持する。永久磁石４２はステータ４７の極数と関連した複数の磁極に交互に磁化されている。
【０００４】
このように構成された永久磁石型モータにおいて、例えばステータ４８にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相巻線がなされ、所定の位相差で通電がなされるとステータコア４７には回転磁界が発生し、磁化されたロータ４０の永久磁石４２との間にトルクが発生してロータ４０が同期速度で回転するように構成されている。
【０００５】
また、騒音振動を低減するため、永久磁石埋設用孔部の形状は同一で、永久磁石の端面、正極面の端部、あるいは負極面の端部に接するように設けられた長穴部の形状を変化させるものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２０００−６９６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
平板状の永久磁石を埋設したロータにおいては、永久磁石の磁極の各部分においてパーミアンス係数（Ｂｄ／Ｈｄ）が異なり、磁石の起磁力が回転方向に不均一となり、その結果、ステータコアのティース先端のアーク長との関係でロータにはコギングトルクが発生する。
【０００７】
一般的にコギングトルクを低減する方法としてスキューを設けることが多い。しかしながら、従来の永久磁石埋設ロータにおいては、コギングトルクの抑制に効果的なスキューを得ることが極めて困難であった。特に、平板状の燒結磁石をロータコアに埋設する場合、埋設用孔部を大きくする以外にスキューを設けることは不可能であり、埋設用孔部を大きくすると、永久磁石の磁極面とロータコアの間にエアギャップが発生するため、パーミアンス係数が低下して効率が低下する。
【０００８】
本発明は従来の課題を解決するものであり、永久磁石埋設ロータにスキューを設けることができ、出力トルクの低下がなくコギングトルクを抑制して振動騒音の良好な永久磁石型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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、ステータコアに複数相の巻線を有するステータと、前記ステータの内側に所定の空隙を介して配置された永久磁石埋設ロータとを備え、前記永久磁石埋設ロータは、電磁鋼鈑からなる略円形ロータコアシートを積層してなるロー
タコアに埋設用孔部を複数備え、前記埋設用孔部と埋設する永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定することで、コギングトルクを抑制できる。
【００１０】
また、埋設する永久磁石の軸方向投影形状を直方形状にして、積層したロータコアの埋設用孔部にスキューを持たせてもよい。さらに、軸方向に形成された埋設用孔部に永久磁石を多段に埋設して、各段の永久磁石間に所定の角度差を設けてスキューを確保してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の永久磁石型モータによれば、永久磁石を埋設する埋設用孔部と永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定しているので、永久磁石は同一円周面上でスキューが可能となり、ステータコアとの間で発生するコギングトルクを抑制することができる。
【００１２】
また、埋設する永久磁石の投影形状を直方形状にすることで、スキューを有する埋設用孔部に対して上下２方向から装着できるため、コギングトルクを抑制しながら出力トルクの低下を防止することができる。
【００１３】
また、永久磁石を多段に埋設して、永久磁石間に所定の角度差を設ける階段状の擬似スキューによっても、コギングトルクを抑制しながら出力トルクの低下も防止できる。
【００１４】
さらに、埋設する永久磁石の軸方向投影形状を直方形状にすることで標準化が図れ、製造コストの低減が図れる。
【００１５】
このように、安価な構成で永久磁石埋設ロータにスキューを設けてコギングトルクを抑制でき、出力トルクの低下がなく振動騒音の良好なモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ステータコアに複数相の巻線を有するステータと、前記ステータの内側に所定の空隙を介して配置された永久磁石埋設ロータとを備え、前記永久磁石埋設ロータは、電磁鋼鈑からなる略円形ロータコアシートを積層してなるロータコアに埋設用孔部を複数備え、前記埋設用孔部と埋設する永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定し、埋設用孔部にスキューを持たせ、永久磁石の軸方向投影形状を直方形状にして、上下２方向から各埋設用孔部に装着する。
【実施例１】
【００１７】
実施例１の永久磁石型モータは、永久磁石を埋設する埋設用孔部と永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定した永久磁石埋設ロータを用いたものである。
【００１８】
図１において、ステータ１８のステータコア１７は、１２個のティース１５とスロット１６を有し、絶縁処理を施した各ティース１５には、３相巻線（図示せず）を集中巻回して結線処理され、所定の位相差で通電することにより、回転磁界を永久磁石埋設ロータ１０に与える。
【００１９】
永久磁石埋設ロータ１０は、等間隔に８個の埋設用孔部１３を有する積層したロータコア１１の１つの埋設用孔部１３に対して１つの永久磁石１２を埋設し、周方向には交互に異磁極に埋設固着する。
【００２０】
この永久磁石１２と埋設用孔部１３は、コギングトルクを抑制するため内外径が同心形状でその中心を回転軸心上に設定する。また、隣り合う埋設用孔部１３間には、空隙部１４を設けて磁束の漏れを防止するとともに、この空隙部１４の外側の肉厚は埋設用孔部１
３の外側の肉厚と同等に設定し、永久磁石１２はできるだけロータコア１１の外周近くに配置する。
【００２１】
本発明の永久磁石埋設ロータ１０は、コギングトルクを効果的に抑制するためロータコアシート（電磁鋼鈑）を軸方向に積層し、ロータコア１１の埋設用孔部１３に所定角度のスキューを設けている。
【００２２】
このスキューを設けた埋設用孔部１３に、１つの永久磁石１２を埋設するには、軸方向投影形状を直方形状にする必要がある。すなわち、スキュー幅の２倍以上（上下両端におけるスキュー幅）、永久磁石１２の幅を狭めた直方形状にすることで、燒結磁石であっても埋設することができる。
【００２３】
この構成は、スキュー幅が小さいロータ（例えば、永久磁石の磁極数の大きなロータ）、積層寸法の小さいロータに適しており、永久磁石と埋設用孔部の内外径が同心形状でその中心を回転軸心上に設定しているため、永久磁石１２とステータコア１７によって発生するコギングトルクを効果的に抑制できる。
【００２４】
このように、埋設用孔部にスキューを設けても永久磁石を装着できるためコギングトルクを抑制でき、振動騒音を低減した永久磁石型モータを得ることができる。
【００２５】
なお、実施例１では、８極（ロータ）、１２スロット（ステータ）の構成モータについて説明したが、この構成に限定するものではない。
【実施例２】
【００２６】
実施例１において、スキュー幅が同じでも積層寸法が大きい場合、あるいは、積層寸法が同じでもスキュー幅が大きい場合に、埋設用孔部のスキュー部における直方形状の永久磁石との隙間（容積）が大きくなり、出力トルクの低下につながる。
【００２７】
これに対して実施例２は、出力トルクの低下を防止しながらコギングトルクを抑制するもので、永久磁石の軸方向寸法をロータコアの積層寸法の半分に設定して、上下２方向から埋設用孔部に埋設する。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００２８】
図２において、スキューを設けたロータコア２１の埋設用孔部２３に、上下２方向から永久磁石２２を埋設して、永久磁石埋設ロータ２０を構成する。上下２つの永久磁石２２は、同一円周面上で階段状のスキューを得ることができ、ステータコアとの間で発生するコギングトルクを抑制できる。さらに、２つの永久磁石２２とスキュー部の隙間を小さくできるため出力トルクの低下を防止できる。
【００２９】
また、永久磁石２２の軸方向投影形状を直方形状に設定することで、後述する籍層した埋設用孔部にスキューを設けない永久磁石埋設ロータにも採用でき、スキュー着磁をする必要がなく標準化ができるので製造コストの低減が図れる。
【実施例３】
【００３０】
実施例１の永久磁石埋設ロータは、埋設用孔部にスキューを設けるため、比較的スキュー幅の小さい永久磁石埋設ロータに適していた。一方、実施例２の永久磁石埋設ロータは、上下２方向からしか永久磁石を装着できなかった。
【００３１】
これに対して、実施例３の永久磁石埋設ロータは、埋設用孔部でスキューを設けることなく、埋設用孔部に永久磁石を埋設したブロックを多段に積み重ねて、各段の永久磁石間に所定の角度差を設けて階段状の擬似スキューを確保するもので、ロータコアは実施例１
と同様、埋設用孔部および埋設する永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定する。
【００３２】
実施例１とは積層した埋設用孔部にスキューを設けない点、複数段にブロック化したロータコアと、埋設する永久磁石の軸方向寸法が異なる。以下、相違点を中心に説明する。
【００３３】
図３において、永久磁石埋設ロータ３０は、積層方向に３分割したロータコア３１の埋設用孔部３３にスキューを設けずに永久磁石３２を埋設したブロックを、それぞれ所定の角度だけずらして３段に積み重ねて構成したものである。
【００３４】
実施例１と同様に埋設用孔部および埋設する永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定しているので、埋設された３段の永久磁石３２は、同一円周面上で階段状の擬似スキューが得られ、コギングトルクを抑制できる。また、埋設用孔部にスキューを設けないため永久磁石との隙間は基本的になく、出力トルクの低下を防止できる。
【００３５】
なお、３段重ねの構成について説明したが、それ以外の２段を含む多段においても同様に実施できる。また、実施例２と実施例３を組み合わせ、スキューを設けたブロックを多段に積み重ねて永久磁石埋設ロータとしてもよい。
【００３６】
上記の実施例から明らかなように、永久磁石を埋設する埋設用孔部と永久磁石の内外径の中心を回転軸心上に設定することで、安価な構成で永久磁石埋設ロータにスキューを設けることができ、コギングトルクを抑制できるため、振動騒音の良好なモータが得られる。
【００３７】
また、埋設する永久磁石を軸方向に分割することで、コギングトルクを抑制し、出力トルクの低下を防止した振動騒音の良好なモータが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の永久磁石型モータは、リラクタンストルクが小さいため制御性がよく高速領域まで高い信頼性を必要とするサーボモータなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１における永久磁石モータの要部断面図
【図２】本発明の実施例２における永久磁石埋設ロータの斜視図
【図３】本発明の実施例３における永久磁石埋設ロータの説明図
【図４】従来の永久磁石型モータの要部断面図
【符号の説明】
【００４０】
１０，２０，３０  永久磁石埋設ロータ
１１，２１，３１  ロータコア
１２，２２，３２  永久磁石
１３，２３，３３  埋設用孔部
１５  ティース
１６  スロット
１７  ステータコア
１８  ステータ
【図１】
2007110868.tif 000003
【図２】
2007110868.tif 000004
【図３】
2007110868.tif 000005
【図４】
2007110868.tif 000006