(57)【要約】【課題】本発明は、渦電流を生じさせず、安価な回転電機の回転子およびその回転子を用いた回転電機を提供することを目的とする。【解決手段】回転子１０は、複数の電磁鋼板１２を積層したローターコア１４、ローターコア１４の中心に取り付けられた回転軸１６、ローターコア１４に埋設された複数の永久磁石１８、電磁鋼板１２を固定しながら磁石１８の一部を覆う固定部材２０を備える。回転電機５０は、上記の回転子１０と、回転子１０の側方を囲む固定子５２とから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形の軟磁性体からなり、一端部から他端部まで貫通する複数の磁石用孔および複数の軸部用孔を有し、回転するローターコアと、
前記ローターコアの磁石用孔に埋設された磁石と、
頭部および軸部を有し、前記ローターコアの軸部用孔に軸部が配置され、頭部がローターコアの端部に配置されて複数の電磁鋼板を固定し、頭部が磁石の一部を覆う固定部材と、
を備えた回転子。
【請求項２】
前記頭部は、磁石の厚みの半分以下を覆う請求項１の回転子。
【請求項３】
前記固定部材が、磁性体で形成された請求項１または２の回転子。
【請求項４】
２枚の前記磁石が１個の頭部で覆われる請求項１から３のいずれかの回転子。
【請求項５】
前記磁石用孔と軸部用孔とが一体になった請求項４の回転子。
【請求項６】
前記ローターコアの両端部に、ローターコアの回転ブレを押さえるバランスウェイトを備え、前記固定部材がバランスウェイトの無い位置に配置される請求項１から５のいずれかの回転子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの回転子と、
前記回転子の側方を囲むように配置された固定子と、
を備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機などに使用される回転電機の回転子およびその回転子を用いた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部磁石埋込型（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）の回転電機が開発および開示されている（特許文献１など）。回転電機には、固定子と回転子が備えられる。固定子は環状であり、固定子の内方に回転子が配置される。回転子１００は、円盤形状の電磁鋼板１２を積層したローターコア１４、ローターコア１４の中心に取り付けられた回転軸１６、ローターコア１４に形成された磁石用孔２４に埋設された永久磁石１８、ローターコア１４の両端に配置された端板１０２を備える（図１１）。
【０００３】
端板１０２は、電磁鋼板１２の形状とほぼ同形状であり、磁石用孔２４の開口部分を全て覆っている。また、特許文献１の図７Ｂ〜Ｄには、磁石の一磁極面から他磁極面までまたがる端板が開示されている。端板１０２によって、磁石１８が溝から飛び出すのを防止している。
【０００４】
しかし、磁石の一磁極面から他磁極面まで漏れる磁束が端板１０２を通過する。磁束によって渦電流が発生し、渦電流損が生じる。そのため、端板１０２の材料を非磁性体にする必要があり、磁性体に比べて高価になる。また、端板１０２が金属である限り、端板１０２に漏れる磁束によって渦電流が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０４１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、渦電流を生じさせず、安価な回転電機の回転子およびその回転子を用いた回転電機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】
【０００７】
本発明の回転子は、略円筒形の軟磁性体からなり、一端部から他端部まで貫通する複数の磁石用孔および複数の軸部用孔を有し、回転するローターコアと、前記ローターコアの磁石用孔に埋設された磁石と、頭部および軸部を有し、前記ローターコアの軸部用孔に軸部が配置され、頭部がローターコアの端部に配置されて複数の電磁鋼板を固定し、頭部が磁石の一部を覆う固定部材とを備える。
【０００８】
前記頭部は、磁石の厚みの半分以下を覆う。前記固定部材が、磁性体で形成されている。２枚の前記磁石が１個の頭部で覆われる。前記磁石用孔と軸部用孔とが一体になっている。
【０００９】
前記ローターコアの回転のブレをおさえるためにローターコアの両端部に配置されたバランスウェイトを備え、前記固定部材がバランスウェイトの無い位置に配置される。
【００１０】
本発明の回転電機は、上記の回転子と、前記回転子の側方を囲むように配置された固定子とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、端板を省略しているため、従来有った端板を通る磁束が無く、磁束による渦電流損を生じさせない。磁石が磁石用孔から飛び出すのを防止する固定部材は、磁石の一磁極の一部のみを覆うため、磁性体で構成でき、安価な固定部材となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の回転子の構造を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図２】固定部材の頭部で磁石を覆う箇所の拡大図である。
【図３】磁石の外側の磁極の一部を固定部材で覆った図である。
【図４】２枚の磁石を１つの固定部材で覆った図である。
【図５】磁石をＶ字状に並べた図であり、（ａ）は２枚の磁石を１つの固定部材で覆った図であり、（ｂ）は電磁鋼板を示す図である。
【図６】磁石をＶ字状に並べた場合に、磁石の外側であり、かつＶ字の谷の磁極を覆った図である。
【図７】磁石をＶ字状に並べた場合に、Ｖ字の先端の磁極を覆った図である。
【図８】図６と図７の構成を組み合わせた回転子の図である。
【図９】回転子にバランスウェイトを設けた場合の構成を示す図である。
【図１０】回転電機の構成を示す図である。
【図１１】従来の回転子の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の回転子および回転電機について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１の回転子１０は、複数の電磁鋼板１２を積層したローターコア１４、ローターコア１４の中心に取り付けられた回転軸１６、ローターコア１４に埋設された複数の永久磁石１８、電磁鋼板１２を固定しながら磁石１８の一部を覆う固定部材２０を備える。
【００１５】
電磁鋼板１２はほぼ円盤形状である。電磁鋼板１２は軟磁性体から構成される。ローターコア１４は電磁鋼板１２が積層されて構成される。積層は、電磁鋼板１２表面にあらかじめ形成された絶縁層（図示せず）を介しておこなわれる。ローターコア１４（電磁鋼板１２）の中心に回転軸１６を取り付けるための円形の穴２２が設けられており、電磁鋼板１２が積層されたときにローターコア１４はほぼ円筒形状になっている。
【００１６】
また、ローターコア１４の一端部から他端部まで貫通する磁石用孔２４および軸部用孔２６を有する。さらに、ローターコア１４の一端部から他端部まで貫通する孔であるフラックスバリア２８が設けられる。フラックスバリア２８は磁石用孔２４の端部に連結されており、磁石用孔２４の端部からローターコア１４の外周方向を向いている。フラックスバリア２８は、電磁鋼板１２に磁束を通過させにくくすることで、磁石１８の磁束がローターコア１４内部で短絡するのを防止する。
【００１７】
磁石１８は磁石用孔２４に埋設される。複数の磁石１８は、ローターコア１４の周方向に隣り合う磁極が異なるように並べられる。ローターコア１４の周方向にＮ極とＳ極が交互に配置される。周方向に並ぶ磁石１８の数は偶数であり、回転軸１６を中心にして対象な位置に配置される。
【００１８】
固定部材２０は、頭部３０および軸部３２を有する。頭部３０は平面を備えている。その平面の中央に軸部３２が取り付けられており、その平面に対して軸部３２が垂直方向を向いている。固定部材２０は、リベット、カシメピン、ボルトとナットなどである。軸部３２が軸部用孔２６に配置され、頭部３０がローターコア１４の端部に配置される。頭部３０の一部がローターコア１４の端部に接する。頭部３０とローターコア１４の端部との間にワッシャー（座金）を使用する場合、本発明ではそのワッシャーを頭部３０の一部とする。
【００１９】
図２に示すように、頭部３０の一部は磁石用孔２４の開口の一部を塞ぐことによって、各磁石１８の一磁極の一部を覆うようにする。頭部３０は、ある磁石１８においてＮ極またはＳ極を覆うと、反対の磁極は覆わない。頭部３０で覆われるのは、磁石１８における回転軸１６側の半分以下の部分である。磁石１８と磁石用孔２４との間に極わずかの隙間ができるが、この隙間を超えて覆うようにする。磁石用孔２４の開口の一部が塞がれてことによって、磁石１８よりも磁石用孔２４の開口が狭くなり、磁石１８が飛び出すことはない。
【００２０】
例えば、図１のように６枚の磁石１８が周方向に並べられることによって６角形を形成している。１つの頭部３０が１枚の磁石１８の一部を覆うように構成している。磁石１８の枚数によって固定部材２０の数も変更される。また、図１に示した頭部３０の形状も円形であるが、多角形であっても良い。
【００２１】
従来、磁石１８から漏れる磁束が端板を通過するため、渦電流の発生が問題になったが、本発明は端板が無いため、そのような渦電流が問題になることはない。
【００２２】
固定部材２０の頭部３０は、１つの磁石１８の一磁極から他磁極にまたがることはない。１つの磁石において、Ｎ極からＳ極に漏れる磁束が頭部３０を通過することはない。その磁束によって頭部３０に渦電流が発生しない。そのため、固定部材２０の頭部３０を鉄などの磁性体で構成することができる。非磁性体で構成するよりも安価な固定部材２０となる。
【００２３】
固定部材２０であるカシメピンやボルトを軸部用孔２６に挿入した後、頭部３０の配置された反対側から磁石１８を磁石用孔２４に挿入する。カシメピンの頭部３０をつぶしたりナットで締結することによって電磁鋼板１２を固定する。
【００２４】
電磁鋼板１２同士を固定するために、カシメ（カラマセ）３４も用いられる。このカシメ３４は、磁石１８に対して固定部材２０の反対側に配置される。ローターコア１４における磁石１８の内方と外方で、固定部材２０とカシメ３４によって電磁鋼板１２同士を固定するため、固定するための力の釣り合いが取れる。カシメ３４とは、ポンチにより電磁鋼板１２の一部をダイス内に押し込んで電磁鋼板１２の一部にカシメ用の凹凸部を形成し、回転軸方向に隣接するカシメ用の凹凸部とはまり込んで、摩擦により保持するものである。
【００２５】
以上のように、従来の回転子に備えられていた端板が無いため、端板に生じていた渦電流による渦電流損が生じない。端板を省略することによって、製造が容易になり、歩留まりの改善と低価格化が可能になる。固定部材２０を磁性体で構成することができるため、さらに安価に製造することができる。
【実施例２】
【００２６】
実施例１では、磁石１８におけるローターコア１４の回転軸１６側に固定部材２０が配置されたが、図３の回転子１０ｂのように、磁石１８におけるローターコア１４の外周側に固定部材２０を配置しても良い。頭部３０の一部が磁石１８の一部を覆うことによって、磁石１８の飛び出しを防止する。カシメ３４は、磁石１８に対してローターコア１４の内方に設けられる。また、永久磁石およびフラックスバリア２８が露出しているため、後述するような空気調和機用の圧縮機のように、回転電機の軸方向に流体が流れるような用途においては、永久磁石の冷却が効率よくおこなえるため、減磁を防止する効果も有する。
【実施例３】
【００２７】
実施例１と２では１枚の磁石１８に対して１つの頭部３０で覆ったが、図４の回転子１０ｃのように、２枚の磁石１８に対して１つの頭部３０で覆っても良い。図４のように磁石１８が６枚の場合、磁石１８によって６角形に並べられている。６角形の角に頭部３０が配置されるようにする。頭部３０が２枚の磁石１８の端部を同時に覆っている。実施例１から３の頭部３０の数をまとめると、磁石１８の数と同一か半数である。
【実施例４】
【００２８】
図５（ａ）の回転子１０ｄのように、磁石１８をローターコア１４の周方向に並べながら、Ｖ字形状を並べた配置であってもよい。磁石１８は周方向に磁極１８が交互に並んでいる。この場合、電磁鋼板１２は、磁石用孔２４と軸部用孔２６が一体となっている（図５（ｂ））。頭部３０がＶ字形状の谷になった箇所の２枚の磁石１８の一部を同時に覆うことにより、２枚の磁石１８の飛び出しを同時に防止できる。
【００２９】
図５（ａ）では、回転軸１６側にある磁極を固定部材２０の頭部３０で覆ったが、図６の回転子１０ｅのように、ローターコア１４の外周側の磁極を固定部材２０の頭部３０で覆っても良い。また、図７の回転子１０ｆのように、隣り合うＶ字形状の先端部分の磁極を１個の固定部材２０の頭部３０で覆うようにしても良い。さらに、図８の回転子１０ｇのように、図６と図７の回転子１０ｅ、１０ｆを組み合わせた構成であっても良い。磁石１８の両端を固定部材２０の頭部３０でそれぞれ覆っている。図８の回転子１０ｇは図６と図７の回転子１０ｅ、１０ｆを組み合わせであったが、図５と図７の回転子１０ｄ、１０ｆの組み合わせであっても良い。
【実施例５】
【００３０】
図９の回転子１０ｈのように、ローターコア１４の回転のブレをおさえるためにローターコア１４の両端部にバランスウェイト４０が配置される場合がある。バランスウェイト４０によって磁石用孔２４が塞がれ、磁石１８の飛び出しが防止できる。そのため、バランスウェイト４０の無い箇所にのみ、固定部材２０の頭部３０の一部が磁石１８の一部を覆うようにする。また、バランスウェイト４０には軸部用孔２６'が設けられており、ローターコア１４の軸部用孔２６とバランスウェイト４０の軸部用孔２６'に同時に軸部３２が通される。ローターコア１４とバランスウェイト４０が同時に固定部材２０によって固定される。
【実施例６】
【００３１】
上記各実施例で説明した回転子１０は、回転電機に使用される。回転電機５０は、上記の回転子１０と、回転子１０の側方を囲む固定子５２とから構成される（図１０）。図１０では図１の回転子１０を図示しているが、図３以降の回転子１０ｂなどであっても良い。
【００３２】
固定子５２は、環状のバックヨーク５４、バックヨーク５４から環状の中心へ向いた複数のティース５６、隣り合うティース５６同士の間に形成されたスロット５８、スロット５８に配置されるコイル６０、バックヨーク５４およびティース５６に対してコイル６０を絶縁するスロットセル６２を備える。
【００３３】
バックヨーク５４およびティース５６は一体であり、それらによってステータコア６４を構成している。ステータコア６４は軟磁性体からなる複数の電磁鋼板が絶縁層を介して積層されたものである。ティース５６は等間隔に配置される。スロット５８はティース５６同士の間の空間であり、この空間にコイル６０が配置される。スロットセル６２は絶縁性のフィルムであり、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムが挙げられる。ステータコア６４とコイル６０との間にスロットセル６２を配置し、ステータコア６４とコイル６０との絶縁を確保する。
【００３４】
ステータコア６４の外周はケース６６などに固定され、種々の回転電機５０に適用される。ケース６６への固定方法は、焼き嵌めや溶接が挙げられる。回転電機５０としては、空気調和機の圧縮機に使用されるモータを始め、種々のモータや発電機に適用できる。
【００３５】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。各実施例は独立的または排他的なものではなく、適宜組み合わせて実施しても良い。例えば、ローターコアの片側の端には端板を設け、他の端において、本発明を適用しても良い。またローターコアは、飽和磁束密度が高く、ヒステリシス損が小さいことで優れている電磁鋼板が積層されてなる例を挙げたが、他の方法により形成された軟磁性体、例えば、圧粉磁心等であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ：回転子
１２：電磁鋼板
１４：ローターコア
１６：回転軸
１８：磁石
２０：固定部材
２２：回転軸を取り付けるための穴
２４：磁石用孔
２６：軸部用孔
２８：フラックスバリア
３０：頭部
３２：軸部
３４：カシメ
４０：バランスウェイト
５０：回転電機
５２：固定子
５４：バックヨーク
５６：ティース
５８：スロット
６０：コイル
６２：スロットセル
６４：ステータコア
６６：ケース
【図１】
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【図２】
2012244649.tif 000004
【図３】
2012244649.tif 000005
【図４】
2012244649.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012244649.tif 000008
【図７】
2012244649.tif 000009
【図８】
2012244649.tif 000010
【図９】
2012244649.tif 000011
【図１０】
2012244649.tif 000012
【図１１】
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