(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化を推進しながら、回転子側面からの洩れ磁束を低減することで高効率化をも推進できる埋込磁石形回転電機を提供すること。【解決手段】固定子鉄心１３と固定子コイル１４を設置した固定子と、永久磁石２２が設置され回転自在に支持された概円筒形の回転子を備えた埋込み磁石形回転電機において、磁極を構成する永久磁石２２とは別に、回転子側面に軸方向に磁化された永久磁石２８，２９を磁極毎に設置したことを特徴とする埋込み磁石形回転電機。【選択図】図１
2012231578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、回転自在に支持された概円筒形の回転子を備えた埋込み磁石形回転電機において、磁極を構成する永久磁石とは別に、回転子側面に軸方向に磁化された永久磁石を磁極毎に設置したことを特徴とする埋込み磁石形回転電機。
【請求項２】
前記側面に設置された永久磁石は、回転子鉄心の１つの磁極を構成する永久磁石に囲まれた範囲を覆う形状に設置したことを特徴とする請求項１記載の埋込み磁石形回転電機。
【請求項３】
前記側面に設置された永久磁石は、Ｎ極の磁極に対してはＮ極を、Ｓ極の磁極に対してはＳ極を軸方向内側に向けて、設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の埋込み磁石形回転電機。
【請求項４】
前記側面に設置された永久磁石は、非磁性材よりなる側板に保持されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の埋込み磁石形回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋込磁石形回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の埋込磁石形回転電機には、概円筒形の回転子の外円筒面上に磁極を構成するにも拘わらず、回転子側面に永久磁石を装着するものがある。（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の図１には、回転子側面に永久磁石を装着する埋込磁石形回転電機が示されている。この永久磁石は、回転子の外円筒面上に磁極を構成するために用いられている。
従来の別の埋込磁石形回転電機には、回転子鉄心に設置された永久磁石より発する磁束を集中し、高性能化を図るものがある。（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２の図２には、回転子鉄心に磁極毎に略Ｖ字状に対向する２つの永久磁石を備えた回転子の構造が示されている。永久磁石は同じ磁極を向え合わせに装着されているため、対向する２つの永久磁石の磁束が回転子鉄心の磁極部表面に集中され、ギャップの磁束密度を増大させ、埋込磁石形回転電機の小型高性能化を推進している。
このように、従来の埋込磁石形回転電機に用いられる永久磁石は、回転子の磁極を構成するために用いられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０２９１３０号公報
【特許文献１】特開２０１０−０７４９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の埋込磁石形回転電機の回転子に装着された永久磁石には、回転子側面からの洩れ磁束が近接するブラケットに誘発する渦電流損の低減を意図し、装着されたものはなかった。
【０００５】
産業用モータやＥＶモータ等に用いられる埋込磁石形回転電機は、今後さらに小型化や高効率化が望まれる。小型化を推進する手段として、特許文献２に示した磁束集中形の埋込磁石形回転電機が多用され、また回転子とブラケット間の空隙が縮小されることが想定される。磁束集中により回転子側面からの洩れ磁束が増大するとともに、近接するブラケットに誘発する渦電流損が増大する。高効率化を推進するためには、前記渦電流損の低減が必要になる。
【０００６】
そこで、本発明は、小型化を推進しながら、回転子側面からの洩れ磁束を低減することで高効率化をも推進できる埋込磁石形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】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、固定子と、回転自在に支持された概円筒形の回転子を備えた埋込み磁石形回転電機において、磁極を構成する永久磁石とは別に、回転子側面に軸方向に磁化された永久磁石を磁極毎に設置したことを特徴とする埋込み磁石形回転電機が適用される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型化を推進しながら、回転子側面からの洩れ磁束を低減することで高効率化をも推進できる埋込磁石形回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る埋込磁石形回転電機の軸方向断面図である。
【図２】同実施形態に係る埋込磁石形回転電機の径方向断面図である。
【図３】前記回転子の軸方向断面図である。
【図４】前記回転子の部品構成説明図である。
【図５】本実施形態の無負荷トルク試験結果説明図である。
【図６】その他の埋込磁石の配置形態説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、同一の構成については同一の符号を付することにより、重複説明を適宜省略する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る埋込磁石形回転電機の構成について説明する。図１は、サーボモータに供する、本発明の第１実施形態に係る埋込磁石形回転電機の軸方向断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る埋込磁石形回転電機は、固定子鉄心１３と固定子コイル１４を設置した固定子と、永久磁石２２が設置され回転自在に支持された概円筒形の回転子２０と、前記回転子の回転位置を検出するエンコーダ部１７とを有する。
回転子２０は、回転子側面からの洩れ磁束を遮蔽する目的で、回転子側面に負荷側永久磁石２８と反負荷側永久磁石２９を備える。負荷側永久磁石２８と反負荷側永久磁石２９は、それぞれ非磁性材よりなる負荷側側板２６と反負荷側側板２７に保持されている。
回転子２０は、負荷側軸受１８と反負荷側軸受１９を介して、負荷側ブラケット１１と反負荷側ブラケット１２に回転自在に保持されている。
反負荷側ブラケット１２は、フレーム１０とともに、図示しないボルトで、負荷側ブラケット１１に締結されている。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る埋込磁石形回転電機の径方向断面図である。
図２に示すように、固定子は１２個に分割された固定子鉄心１３の各々に固定子コイル１４を装着して構成されている。固定子コイル１４は、モールド樹脂１５をもって、固定子鉄心１３や負荷側ブラケット１１と絶縁されている。
回転子２０は、永久磁石装着孔２３b に磁極毎に略Ｖ字状に対向する２つの永久磁石２２を装着した回転子鉄心２３を有し、１０極の磁極を構成している。対向する２つの永久磁石２２の磁束が回転子表面に集中されるため、ギャップの磁束密度を増大させ、固定子鉄心へ向かう有効な磁束Ｆを増大することで回転電機の小型高性能化を推進している。
【００１４】
回転子鉄心２３は、永久磁石２２や回転子鉄心の磁極部２３a を、遠心力に対し支持するとともに、凹凸による契合部を持ってシャフトに契合固定されているため、強大なトルクにも耐え得る。
【００１５】
図３は、前記回転子の軸方向断面図である。
図において、永久磁石２２装着した回転子鉄心２３の側面には、負荷側永久磁石２８と反負荷側永久磁石２９を装着した負荷側側板２６と反負荷側側板２７が装着される。
本実施形態のように、磁束集中した埋込磁石形回転子では、固定子鉄心へ向かう有効な磁束Ｆに対し、回転子側面からの洩れ磁束Ｆｌが増大する。
この洩れ磁束によって、例えば図１に示した負荷側ブラケット１１の回転子近接部１１aでは、回転子の回転に伴い交番する洩れ磁束による有害な渦電流損を誘発する。従来は回転子側面とブラケット壁面との空隙距離を大きくすることで渦電流損の発生を低減したが、従来の方法では回転電機の小型化が推進できない。
【００１６】
回転子側面からの洩れ磁束Ｆｌを減衰させるために、回転子側面に磁束を対向させるように負荷側永久磁石２８と反負荷側永久磁石２９を設ける。側面の永久磁石による磁束Ｆｃにより、回転子側面からの洩れ磁束Ｆｌを減衰させることができる。負荷側永久磁石２８と反負荷側永久磁石２９の厚みは、使用量に対し洩れ磁束Ｆｌが効果的に減衰するよう磁界解析により決定されている。
【００１７】
図４は、前記回転子の部品構成説明図である。
図において、永久磁石２２を装着した回転子鉄心２３と負荷側永久磁石２８を装着した負荷側側板２６をシャフト２１に装着したのち、反負荷側永久磁石２９を装着した反負荷側側板２７をシャフトに嵌合し、回転子が完成する。
【００１８】
反負荷側側板２７には、反負荷側永久磁石２９を装着するための窪みがあり、回転子鉄心の磁極部２３a に対向するようにＮ極とＳ極が交互に設置されている。負荷側側板２６も同様である。
負荷側側板２６と反負荷側側板２７は非磁性のステンレス製であり、Ｎ極とＳ極の磁束を側板で短絡させることはない。
【００１９】
図５は、本実施形態の回転電機を外部より駆動し、回転速度に対して要するトルクを比較で測定した無負荷トルク試験結果説明図である。
図において、本実施形態Ｃの無負荷トルクは十分に小さいが、負荷側と反負荷側の永久磁石装着なしＡでは、無負荷トルクは２倍程度に増加する。回転子側面からの洩れ磁束Ｆｌによって、図１に示した負荷側ブラケットの回転子近接部１１a等に有害な渦電流損を誘発したためである。この損失増加は回転電機の効率を低下させる。従来の手法にもとづき空隙を大きくとる方法として、前記回転子近接部１１aを除去Ｂした場合でも、本実施形態より無負荷トルクは増加する。
つまり、磁極を構成する永久磁石２２とは別に、本実施形態の回転子側面の永久磁石２８，２９を設置することで、磁束集中により埋込磁石形回転電機の小型化を推進しながら、回転子の軸方向の洩れ磁束を低減することで高効率化をも推進できる結果を得た。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態に係る埋込磁石形回転電機は、磁極を構成する永久磁石２２とは別に、回転子側面の永久磁石２８，２９を設置することにより、磁束集中により小型化を推進しながら、回転子側面からの洩れ磁束を低減することで高効率化をも推進できる埋込磁石形回転電機を提供することができる。
【００２１】
以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態から適宜変更が可能であり、また、上記実施形態と変更例による手法を適宜組み合わせて利用することも可能である。すなわち、このような変更等が施された技術であっても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２２】
例えば、上記実施形態では、磁極を構成する永久磁石は略Ｖ字状に配置したが、図６に示す、その他の埋込磁石の配置形態説明図のように、放射状に永久磁石３２を装着（Ａ）してもよく、放射状の永久磁石４２b の内周側にさらに円周状に永久磁石４２aを装着（Ｂ）してもよい。つまり、本発明の洩れ磁束の遮蔽板は、永久磁石に囲まれる大きな磁極部２３a ，３３a ，４３a を有し、該磁極部が磁束の洩れる大きな側面となる埋込磁石の配置構造に対し同様な効果を有する。
【００２３】
本発明の埋込磁石形回転電機は、小型高効率化が可能となるため、電動機に限らず発電機を含めた広範囲な回転電機用途に適用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１０    フレーム                
１１    負荷側ブラケット
１１a   回転子近接部
１２    反負荷側ブラケット      
１３    固定子鉄心
１４    固定子コイル            
１５    モールド樹脂
１６    結線部                  
１７    エンコーダ部
１８    負荷側軸受              
１９    反負荷側軸受
２０    回転子                  
２１    シャフト
２２    永久磁石                
２３    回転子鉄心
２６    負荷側側板              
２７    反負荷側側板  
２８    負荷側永久磁石          
２９    反負荷側永久磁石
Ｆ      磁束                    
Ｆｌ    洩れ磁束
Ｆｃ    側面の永久磁石による磁束
【図１】
2012231578.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012231578.tif 000006
【図５】
2012231578.tif 000007
【図６】
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