(57)【要約】【課題】トルク変動の少ない改良された永久磁石埋め込み型モータを提供する。【解決手段】  本発明は、永久磁石埋め込み型モータ１０であり、ハウジング２０と、ステータ３０と、ロータ４０とを備えている。ロータ４０は、周方向に交互に極性が異なるように配置された複数の永久磁石７０と、この永久磁石７０間に磁気抵抗となる径方向に貫通する隙間（板厚減少部４２ｂ）を有するコアシート４１を軸方向に沿って積層したロータコア４７と、から構成されている。ステータ３０はロータ４０の永久磁石７０の角度よりも小さい先端角度をもつティース３１を備えている。そして、永久磁石７０の外周部分の非隙間部４５の周方向角度をα°、ティース３１の先端角度をβ°としたとき、α°≧β°とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に交互に極性が異なるように配置された複数の永久磁石と、該永久磁石間に磁気抵抗となる径方向に貫通する隙間部を有するコアシートを軸方向に沿って積層したロータコアとからなる埋め込み磁石型ロータと、該ロータの永久磁石の角度よりも小さい先端角度をもつティースを備えたステータからなる永久磁石埋め込み型モータであって、
前記永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°としたとき、α°≧β°としたことを特徴とする永久磁石埋め込み型モータ。
【請求項２】
前記隙間部は、板厚減少部によって形成することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋め込み型モータ。
【請求項３】
前記請求項１に記載の永久磁石埋め込み型モータであって、
前記永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、
β°≦α°≦β°＋２．５γ°としたことを特徴とする永久磁石埋め込み型モータ。
【請求項４】
前記請求項１に記載の永久磁石埋め込み型モータであって、
永久磁石外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、
β°＋０．７５γ°≦α°≦β°＋１．５γ°としたことを特徴とする永久磁石埋め込み型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は永久磁石埋め込み型モータ（Ｉｎｔｅｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｒｔｏｒ）に係り、特にトルク変動の少ない永久磁石埋め込み型モータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石埋め込み型モータにおいて、隣り合う極性の異なる磁石の間で、有効磁束の一部の磁束が通過してしまい、本来、駆動に使用される有効磁束を十分に利用できないという問題があった。
そこで、本出願人は、隣り合う極性の異なる磁石間のコア鉄心部分に、磁気抵抗となる径方向に貫通する隙間（分離）を持つコアシートを軸方向に沿って複数設けた技術を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５８００８号公報（段落０００６、０００７、００４９、００５０、図１４、１５、１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この技術では、図９（Ａ）或いは図１０（Ａ）で示す積層コアを構成するときに、図９（Ｂ）で示す一体コアシート及び図９（Ｃ）で示す分割コアシート、図１０（Ｂ）で示す一体コアシート及び図１０（Ｃ）で示す分割コアシートを積層して、永久磁石ＭＧ間で少なくとも一部で分離するだけの簡単な構成として、永久磁石の能力を落とすことなく、特別な部材を用いることなく簡単な構成でしかも永久磁石間の漏れ磁束を低減させることができるようにしたものである。
【０００５】
ところが、その磁気抵抗となる隙間（分離部）とそれ以外の非隙間部（非分離部）のコア部分とが、周方向において、どのような関係であれば、より性能の良いモータが得られるか、より具体的で且つ明確化されていないという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、永久磁石埋め込み型モータにおいて、トルク変動の少ない改良された永久磁石埋め込み型モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明の永久磁石埋め込み型モータによれば、周方向に交互に極性が異なるように配置された複数の永久磁石と、該永久磁石間に磁気抵抗となる径方向に貫通する隙間部を有するコアシートを軸方向に沿って積層したロータコアとからなる埋め込み磁石型ロータと、該ロータの永久磁石の角度よりも小さい先端角度をもつティースを備えたステータからなる永久磁石埋め込み型モータであって、前記永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°としたとき、α°≧β°としたこと、により解決される。
【０００８】
このように、永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°としたとき、α°≧β°として、磁気抵抗となる径方向に貫通する隙間部の範囲を非隙間部の周方向角度とティース先端角度で特定したので、トルク変動率の下降が飽和しトルク変動が低い値となる範囲とすることができる。これにより、永久磁石埋め込み型モータにおいて、トルク変動の増大を防止することが可能となる。
【０００９】
このとき、前記隙間部は、板厚減少部によって形成すると好適である。このように板厚減少部とすることにより、隙間部を形成するためのコアシートを用いる必要がなく、つまり複数の異なるコアシートを用いずに、同じコアシートを用いてロータコアを構成した永久磁石埋め込み型モータを得ることが可能となる。
【００１０】
また、前記課題は、前記請求項１に記載の永久磁石埋め込み型モータであって、前記永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、β°≦α°≦β°＋２．５γ°としたこと、により解決される。
【００１１】
このように、永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、β°≦α°≦β°＋２．５γ°として隙間部の範囲を非隙間部の周方向角度とティース先端角度と転流角度との関係で特定したので、トルク変動率の下降が飽和し、トルク変動が低い値とした永久磁石埋め込み型モータを得ることが可能となる。
【００１２】
さらに、前記課題は、前記請求項１に記載の永久磁石埋め込み型モータであって、永久磁石外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、β°＋０．７５γ°≦α°≦β°＋１．５γ°としたこと、により解決される。
【００１３】
このように非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、β°＋０．７５γ°≦α°≦β°＋１．５γ°として、隙間部の範囲を非隙間部の周方向角度とティース先端角度と転流角度との関係で特定したので、トルク変動率の下降が飽和しトルク変動が最も低い値の永久磁石埋め込み型モータを得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、トルク変動が低い値となり、振動の要因を少なくした永久磁石埋め込み型モータを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】永久磁石埋め込み型モータの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】ステータとコアを示す斜視図である。
【図３】コアシートの部分拡大図である。
【図４】ロータコアを構成するコアシートを示す斜視図である。
【図５】転流角度を示すグラフ図である。
【図６】トルク変動におけるステータコアティースに対向するロータコアとの位置関係の説明図である。
【図７】トルク変動率と非隙間角との関係を示すグラフ図である。
【図８】他の例を示すロータコアを構成するコアシートを示す斜視図である。
【図９】従来技術を示す説明図である。
【図１０】従来技術を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する構成、手順等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００１７】
図１〜図８は本発明の実施形態に係るものであり、図１は永久磁石埋め込み型モータの概略構成を示す縦断面図、図２はステータとコアを示す斜視図、図３はコアシートの部分拡大図、図４はロータコアを構成するコアシートを示す斜視図、図５は転流角度を示すグラフ図、図６はトルク変動におけるステータコアティースに対向するロータコアとの位置関係の説明図、図７はトルク変動率と非隙間角との関係を示すグラフ図、図８は他の例を示すロータコアを構成するコアシートを示す斜視図である。
【００１８】
以下に、本発明に係る永久磁石埋め込み型モータの第１実施形態について説明する。
本実施形態の永久磁石埋め込み型モータ１０は、図１で示されるように、ハウジング２０と、ステータ３０と、ロータ４０とを備えており、ステータ３０は複数のティース３１に巻線３６が巻回され、ハウジング２０内に配置固定されており、ロータ４０はハウジング２０に対して回転可能に支持されて、ステータ３０の内側に配置されている。
本実施形態の永久磁石埋め込み型モータ１０は、マグネットトルクとリラクタンストルクを回転トルクとする内転型モータである。
【００１９】
ハウジング２０は、有底筒状のケース２０ａと、同ケース２０ａの開口部を閉塞する蓋体２０ｂとを備えており、ステータ３０は、ケース２０ａの内周面に固定されている。ロータ４０は、回転軸５０が、ケース２０ａ、蓋体２０ｂにそれぞれ設けられた軸受６０に回転可能に支持されることで、ステータ３０の内側で回転可能に収容されている。
【００２０】
本実施形態のステータ３０は、図２で示されるように、１２個のティースを有する１２スロットルのステータである。そして、本実施形態のステータ３０は、円筒状に形成され、コア３２と巻線３６とを有している。コア３２は周方向に等角度で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティース３１を有する（図２及び図３参照）。本実施形態のティース３１は、後述するロータ４０を構成する非隙間角度よりも小さい先端角度をもっている。
巻線３６は、各ティース３１にインシュレータを介して集中巻にて巻回されて構成されている。なお、インシュレータ及び巻線３６については公知技術であるので詳細は省略している。
【００２１】
ロータ４０は、図１乃至図４に示すように、回転軸５０と、ロータコア（鉄心）４７と、複数の永久磁石７０とを有しており、本実施形態では、複数の永久磁石７０は周方向に交互に極性が異なるように等間隔で配置されている１０極のロータとなっている。ロータコア４７は、図４で示されるように、円盤状のコアシート４１を複数積層して形成した積層コアである。
【００２２】
ロータコア４７を構成するコアシート４１は、図４で示されるように、所定の板厚の円形コアシートであり、外周側の内側に所定数（本実施形態では１０個）の永久磁石７０を挿入するための挿入穴４４が形成されている。そして、隣接する挿入穴４４の間で、ロータコア４７の外周面側の端部である非隙間部４５は、所定の間隔をもって離間し、その端部間がブリッジ部４２として形成されている。
また、ロータコア４７の軸中心には、回転軸５０が嵌着される軸孔４３が軸方向に形成されている。本実施形態の軸孔４３は、等間隔で中心軸側に突起した突起部を有しており、回転軸の圧入を容易にしている。
【００２３】
本実施形態のブリッジ部４２は、図２及び図４で示すように、コアシート４１と同じ板厚とした中央部４２ａと、この中央部４２ａの両側に板厚減少部４２ｂが形成されている。この板厚減少部４２ｂは、コアシート４１を形成するときに板金技術により潰して形成する。このためブリッジ部４２には、コアシート４１を積層したときに隙間（板厚減少部４２ｂ）が形成されることになる。
【００２４】
そして、中央部４２ａおよび板厚減少部４２ｂを除いた非隙間部４５となっている部分の回転軸中心からの角度α°（非隙間角）、換言すれば、永久磁石７０の外周部分の非隙間部４５の周方向角度をα°とし、回転軸中心からのティース３１の先端角度をβ°としたとき、α°≧β°の関係としている。このように、ブリッジ部４２の中央部４２ａおよび板厚減少部４２ｂが形成されていることにより、トルクの変動増大を防ぎ、且つ、漏れ磁束を低減できる。なお図２中、Ｎ，Ｓの記号はティース３１側に面した極を表示しているものである。
【００２５】
図５は、１０極１２スロットにおける転流角度を示すグラフ図であり、転流角度＝γ°とし、γ°＝電気角１０°の場合、１０極のときは、機械角＝３６０°／１０極×１０／１８０＝２°となり、１４極のときは、機械角＝３６０°／１４極×１０／１８０＝１．４°となる。
【００２６】
要するに、本実施形態では、非隙間部４５を形成した後の開角度≧ティース３１の先端角度＋転流角度となるように、板厚減少部（つぶし部）４２ｂを設けている。
好ましくは、「非隙間角（α°）＝ティースの先端角度（β°）＋転流角度（γ°）」とする事で、コア３２のティース３１に対向するロータコア４７の板厚変化を転流中に起こさせないで、転流中、最もインダクタンス変化をなくし、トルク変動の増大を防ぐことが可能となる。
【００２７】
そして、コアシート４１を積層し、永久磁石７０を挿入穴４４に配置する。隣り合う挿入穴４４に配置される永久磁石７０は、外周（つまりティース３１側）に向けて、異なる磁極になるように挿着される。このとき、図３で示されるように、ロータ４０の永久磁石７０側からの非隙間角度は、ティース３１の先端角度よりも大きく形成される。なお、本実施形態では、非隙間角度が、ティース３１の先端角度よりも大きく形成された例を示しているが、非隙間角度とティース３１の先端角度とを同じにしてもよい。
例えば図６で示すように、トルク変動が小さい場合の図６（Ａ）（Ｂ）には、転流終了のときに、ロータ側の非隙間角（α°）と、ティース３１の先端角度（β°）とがバランスを保っているが、トルク変動が大きい場合の図６（Ｃ）（Ｄ）には、転流終了のときに、ロータ側の非隙間角（α°）と、ティース３１の先端角度（β°）とでアンバランスが生じ、図６（Ｄ）の右側の板厚減少部にティース３１の先端側がかかってしまい、磁束が左側に集中して、振動の要因となってしまう。なお、符号４８は、コアシートを積層した後で、不図示のリベット等で一体にするための貫通孔である。
【００２８】
図７はトルク変動率と非隙間角との関係を示すグラフ図であり、横軸に非隙間角−（ティース先端角度＋転流角度）、縦軸にトルク変動率(％)をとったトルク変動データである。図７中、黒丸（●）は変極点を示す。
この図７で示されるように、永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°としたとき、α°≧β°とすると、グラフエリアＷＯで示されるように、トルク変動率の下降が飽和しトルク変動が低い値となる。
また、永久磁石の外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、β°≦α°≦β°＋２．５γ°とすると、グラフエリアＷ１で示されるように、トルク変動率の下降が飽和しトルク変動が低い値となる。
さらに、永久磁石外周部分の非隙間部の周方向角度をα°、ティース先端角度をβ°、転流角度をγ°としたとき、β°＋０．７５γ°≦α°≦β°＋１．５γ°とすると、グラフエリアＷ２で示されるように、トルク変動率の下降が飽和しトルク変動が最も低い値となる。
【００２９】
図８は、他の例を示すロータコアを構成するコアシートを示す斜視図であり、前記実施形態と異なる部分を説明し、前記実施態様と同様構成には、同一符号を付してその説明を省略する。
前記実施形態のブリッジ部４２は、図２及び図４で示すように、コアシート４１と同じ板厚とした中央部４２ａと、この中央部４２ａの両側に板厚減少部４２ｂが形成されているが、本実施形態では、ブリッジ部４２に中央部４２ａを端部まで延長せずに、略挿入穴４４の位置まで形成し、外周部を全て板厚減少部４２ｂとしたものである。本実施形態のように構成しても、前記実施形態と同様な作用効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  永久磁石埋め込み型モータ、２０  ハウジング、２０ａ  ケース、２０ｂ  蓋体、３０  ステータ、３１  ティース、３２  コア、３６  巻線、４０  ロータ、４１  コアシート、４２  ブリッジ部、４２ａ  中央部、４２ｂ  板厚減少部、４３  軸孔、４４  挿入穴、４５  非隙間部、４７  ロータコア、４８  貫通孔、５０  回転軸、６０  軸受、７０  永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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