(57)【要約】【課題】本発明は、端板に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、ローターコア１４の端部に配置された端板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
2012235652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁鋼板が積層されて形成され、一端部から他端部まで貫通する複数の磁石用孔を有し、回転軸を軸として回転するローターコアと、
前記ローターコアの磁石用孔のそれぞれに埋設された磁石と、
前記ローターコアの両端部にそれぞれ配置され、磁石用孔に埋設された磁石の一磁極側のみを覆う端板と、
を備えた回転子。
【請求項２】
前記端板が磁性体で形成された請求項１の回転子。
【請求項３】
前記端板はローターコアにおける内側に配置された磁極または外側に配置された磁極の少なくとも一部を覆う請求項１または２の回転子。
【請求項４】
前記端板は、外形がほぼ正多角形または円形であり、ローターコアにおける内側に配置された磁極を覆う請求項１から３のいずれかの回転子。
【請求項５】
前記複数の電磁鋼板を固定するためのカシメを有し、該カシメが磁石に対して端板が設けられる側の反対側に配置された請求項１から４のいずれかの回転子。
【請求項６】
前記端板に、磁石用孔に入り込み磁石を押さえる爪部を設けた請求項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８）。
【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が磁石用孔２４から飛び出すのを防止している。
【０００４】
しかし、磁石１８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の材料に渦電流が大きくなる磁性体が使用できず、非磁性体を使用すると磁性体に比べて高価になる。
【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、端板に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、複数の電磁鋼板が積層されて形成され、一端部から他端部まで貫通する複数の磁石用孔を有し、回転軸を軸として回転するローターコアと、前記ローターコアの磁石用孔のそれぞれに埋設された磁石と、前記ローターコアの両端部にそれぞれ配置された端板とを備える。
【０００８】
前記端板はローターコアにおける内側に配置された磁極または外側に配置された磁極の少なくとも一部を覆う。前記端板は磁性体で形成される。
【０００９】
前記端板は、外形がほぼ正ｎ角形または円形であり、ローターコアにおける内側に配置された磁極を覆う。
【００１０】
前記複数の電磁鋼板を固定するためのカシメを有し、該カシメが磁石に対して端板が設けられる側の反対側に配置される。
【００１１】
前記端板に、磁石用孔に入り込み磁石を押さえる爪部を設けても良い。
【００１２】
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固定子とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、１つの磁石に対して内側または外側の一磁極だけを端板が覆っているため、磁石のＮ極からＳ極に漏れる磁束が端板を通過しない。渦電流が発生せず、渦電流損が生じない。端板を磁性体で構成することができ、従来の磁性体の端板に比べて安価になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の回転子の構成を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図２】磁石の一磁極の一部を６角形の端板で覆う構成を示す図である。
【図３】磁石の一磁極の一部を円形の端板で覆う構成を示す図である。
【図４】Ｖ字に並べた磁石の一磁極の一部を６角形の端板で覆う構成を示す図である。
【図５】磁石の一磁極の一部をリング状の端板で覆う構成を示す図であり、（ａ）は内周形状を円形にした図であり、（ｂ）は四角形にした図である。
【図６】端板の端部に爪を設けた図である。
【図７】本発明の回転電機の構成を示す図である。
【図８】従来の固定子の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の回転子およびその回転子を用いた回転電機について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
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、ローターコア１４の端部に配置された端板２０を備える。
【００１７】
電磁鋼板１２はほぼ円盤形状であり、ローターコア１４は電磁鋼板１２が積層されてほぼ円柱形状になる。電磁鋼板１２は軟磁性体から構成される。積層は、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が設けられる。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を有し、磁石用孔２４に磁石１８が埋設される。
【００１８】
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２６が設けられる。フラックスバリア２６は磁石用孔２４に連結され、磁石用孔２４からローターコア１４の外方に向いている。フラックスバリア２６は、電磁鋼板１４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。
【００１９】
１枚の磁石１８が１つの磁石用孔２４に埋設される。複数の磁石１８は、周方向に隣り合う磁極が異なるように並べられる。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。
【００２０】
端板２０は、ローターコア１４の両端部に配置される。端板２０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の一磁極を覆うようにする。端板２０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。そのため、端板２０で覆われるのは、磁石１８の内側の半分以下となる。磁石１８と磁石用孔２４との間に極わずかの隙間ができる場合があるが、この隙間を超えて覆うようにする。端板２０によって磁石用孔２４の開口が磁石１８よりも狭くなるため、磁石１８が飛び出すことはない。例えば、６枚の磁石１８が周方向に並べられることによって磁石１８が六角形に配置されている。そのため、端板２０の形状も六角形になっている。
【００２１】
磁石１８の数によって端板２０の形状も異なる。端板２０の形状は、正ｎ角形（正多角形）であり、ｎはローターコア１４における磁石１８の極数または極数の約数である。例えば、磁石１８が４枚であれば、端板２０は正方形になる。ｎが３，４，６の場合、１枚の板体から複数の端板２０を製造するときに、不要な部分を出さずに端板２０を取り出すことが容易である。なお、端板２０の厚みは、ローターコア１４が電磁鋼板１２の積層により構成される場合、電磁鋼板１２の厚みより十分厚くすることが望ましい。
【００２２】
図１では、端板２０の内方は回転軸１６に接しているが、磁石１８の一磁極を覆うのであれば、回転軸１６に接する必要はない。
【００２３】
１つの磁石１８において、Ｎ極からＳ極に漏れる磁束が端板２０を通過することはない。その磁束によって端板２０に渦電流が発生しない。そのため、端板２０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端板２０となる。
【００２４】
端板２０をローターコア１４の端部に取り付けるために、固定部材２８が用いられる。固定部材２８としては、リベットやボルトとナットのような軸部と頭部を備えた物である。ローターコア１４や端板２０は軸部用孔が備えられている。軸部が軸部用孔に通され、頭部が端板２０におけるローターコア１４の反対側に配置される。頭部の一部が磁石１８を覆う位置に配置されることによって、磁石１８の飛び出しを強固に押さえることができる。また、２枚の磁石１８を同時に覆う位置に頭部の一部を配置しても良い。固定箇所の低減によって、組み立てが容易になり安価になる。
【００２５】
電磁鋼板１２同士を固定するために、カシメ（カラマセ）３０も用いられる。このカシメ３０は、磁石１８に対して端板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２８とカシメ３０が配置される。この固定部材２８とカシメ３０によって電磁鋼板１４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３０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。
【００２６】
以上のように、１つの磁石１８から漏れた磁束によって端板２０に渦電流が発生せず、渦電流損が生じない。端板２０が円形で容易に精度良く加工できるとともに、端板２０を磁性体で構成することができるため、従来の非磁性体の端板よりも安価に製造することができる。
【実施例２】
【００２７】
実施例１では、端板２０で磁石１８の一磁極全体を覆ったが、磁石１８の一磁極の一部であっても良い。図２の回転子１０ｂでは、６角形の端板２０ｂの角が磁石１８の一磁極の一部を覆っている。端板２０ｂによって磁石用孔２４の一部を塞いでおり、磁石１８が飛び出さない。また、図３の回転子１０ｃのように、円形の端板２０ｃで一磁極の一部を覆っても良い。
【００２８】
図４の回転子１０ｄのように、２枚の磁石１８でＶ字形状を形成しながら、磁石１８を周方向に並べる配置であってもよい。そのために、Ｖ字形状の磁石用孔２４を設けた電磁鋼板１２ｄを積層して、ローターコア１４ｄを形成する。磁石１８は周方向に磁極が交互に並んでいる。Ｖ字形状の谷になった箇所で２枚の磁石１８の端部にある一磁極を端板２０ｄで覆うことにより、磁石１８の飛び出しを防止できる。
【実施例３】
【００２９】
実施例１などの端板２０は、ローターコア１４の内方に配置されて磁極を覆ったが、外方の磁極を覆っても良い。図５（ａ）の回転子１０ｅのように、円形リングの端板２０ｅを使用する。端板２０ｅの内周部分の一部が外方の磁極を覆う。円形リングであるため、一磁極の両端部分が端板２０ｅで覆われる。その円形リングの外周部分は、ローターコア１４の外周形状と同一か多少小さくなっている。
【００３０】
また、ローターコア１４の外方の磁極の一部ではなく磁極全体を覆っても良い。図５（ｂ）の回転子１０ｆのように磁石１８が４枚であれば、磁石１８の配置は四角形になっている。端板２０ｆの内周形状は磁石１８の配置に合わせて四角形にする。外方にある磁極全体が端板２０ｆで覆われる。内周形状は、磁石１８の配置形状に合わせて変更する。
【実施例４】
【００３１】
ローターコア１４の回転軸方向の長さは磁石１８の回転軸方向の長さよりも長い場合、磁石用孔２４の中で磁石１８の位置が定まらない。そこで、図６の回転子１０ｇのように、端板２０ｇの端部を磁石１８の方向に折り曲げて爪部２１を形成しても良い。爪部２１が弾性を有し、磁石用孔２４に入って磁石１８を押さえる。磁石用孔２４の中で磁石１８の位置が固定される。図６では、爪部２１を設けた端板２０ｇをローターコア１４の一端部に配置し、他端部に上記の実施例の端板２０を配置している。なお、ローターコア１４の両端部に爪部２１を設けた端板２０ｇを配置しても良い。
【００３２】
さらに、磁石１８の数は偶数であり、１枚おきに磁石１８の一磁極を爪部２１で押さえても良い。すなわち、Ｓ極またはＮ極の一方が爪部２１で押さえられる。ローターコア１４の両端部で同じ磁極を押さえる。同じ端板２０ｇを準備することができ、製造が容易になる。
【実施例５】
【００３３】
上記各実施例で説明した回転子１０は、回転電機５０に使用される（図７）。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７では、実施例１の回転子１０を示しているが、他の実施例の回転子であっても良い。
【００３４】
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。
【００３５】
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。コイル６０は回転電機５０の外部に設けられた任意の回路と接続される。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。
【００３６】
ステータコア６４の外周は円筒形のケース６６などに固定されて回転電機５０として種々の製品に適用される。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。
【００３７】
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、実施例を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ：回転子
１２，１２ｄ：電磁鋼板
１４，１４ｄ：ローターコア
１６：回転軸
１８：磁石
２０，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ：端板
２１：爪部
２２：回転軸を取り付けるための穴
２４：磁石用孔
２６：フラックスバリア
２８：固定部材
３０：カシメ
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】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012235652.tif 000008
【図７】
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【図８】
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