(57)【要約】【課題】磁気濃度が低く、モータの出力密度が低くなるという欠点を改善した永久磁石ロータを提供する。【解決手段】永久磁石ロータが、シャフトと、このシャフトに固定されたロータコアと、複数の磁石の組とを含む。ロータコアは、磁石の組を受け入れるための複数の溝の組を有する。各溝の組は、ロータコアの第１の部分により隔てられた２つの溝を有する。第１の部分は、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に減少する幅を有する。各溝は、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に増加する幅を有する。各磁石の組は、それぞれの溝の組の溝内にそれぞれ受け入れられた２つの磁石を含む。磁石の組の磁石は同じ方向に磁化され、全ての２つの隣接する磁石の組は逆向きに磁化されて複数の磁極を生成する。磁極の数は、磁石の組の数に等しい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトに固定されたロータコアと、
前記ロータコアに埋め込まれた複数の磁石の組と、
を含み、各磁石の組が２つの磁石を含み、各磁石の、前記ロータの円周方向に測定した幅が、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に増加し、前記磁石の組の２つの磁石が、これらの間に位置する前記ロータコアの第１の部分で隔てられ、前記ロータコアの前記第１の部分の、前記ロータの円周方向に測定した幅が、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に減少し、各２つの隣接する磁石の組が、これらの間に位置する前記ロータコアの第２の部分で隔てられ、前記磁石の、前記ロータコアの前記第１の部分の２つの側面に位置する対向する面の極性が逆であり、前記磁石の、前記ロータコアの前記第２の部分の２つの側面に位置する対向する面の極性が同じであり、これにより前記ロータが、前記磁石の組の数と等しい数の複数の磁極を有するようになる、
ことを特徴とする永久磁石ロータ。
【請求項２】
前記ロータコアが、複数の溝の組を定め、各溝の組が、前記ロータコアの第１の部分によって隔てられた２つの溝を含み、各溝が、前記磁石に対応する形状を有し、前記磁石の組の各磁石が、前記対応する溝の組のそれぞれの溝内に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
各２つの隣接する溝の組が、これらの間に位置する前記ロータコアの第２の部分で隔てられ、該第２の部分の、前記ロータコアの円周方向に測定した幅が、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に増加する、
ことを特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記ロータコアの前記第２の部分の最小幅が１ミリメートル以下である、
ことを特徴とする請求項３に記載のロータ。
【請求項５】
前記ロータコアの前記第１の部分の最小幅が１ミリメートル以下である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項６】
前記磁石の組の数が８組であり、前記磁石の組が８つのロータ極を形成する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項７】
ステータと、
請求項１から６のいずれか１項に記載のロータと、
を含むことを特徴とする電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石ロータに関し、具体的には、磁気濃度の高い永久磁石ロータ及びこの永久磁石ロータを有する電気モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
巻線形ステータ及び永久磁石ロータを有する電気モータでは、ステータ巻線に通電を行うと回転磁場が生じ、これによりロータが回転する。いわゆるＩＰＭ（内部永久磁石）ロータでは、ロータコアに複数の永久磁石が埋め込まれている。これらの永久磁石は独立して、各々がロータのＮ極又はＳ極を形成し、ロータコアの円周方向にＮ極磁石及びＳ極磁石が交互に配置される。しかしながら、この種のロータは磁気濃度が低く、結果的にモータの出力密度が低くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、上述した欠点を克服する改善された永久磁石ロータが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って本発明は、その１つの態様では、シャフトと、このシャフトに固定されたロータコアと、このロータコアに埋め込まれた複数の磁石の組とを含む永久磁石ロータを提供し、各磁石の組が２つの磁石を含み、各磁石の、ロータの円周方向に測定した幅が、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に増加し、磁石の組の２つの磁石が、これらの間に位置するロータコアの第１の部分で隔てられ、ロータコアの第１の部分の、ロータの円周方向に測定した幅が、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に減少し、各２つの隣接する磁石の組が、これらの間に位置するロータコアの第２の部分で隔てられ、磁石の、ロータコアの第１の部分の２つの側面に位置する対向する面の極性が逆であり、磁石の、ロータコアの第２の部分の２つの側面に位置する対向する面の極性が同じであり、これによりロータが、磁石の組の数と等しい数の複数の磁極を有するようになる。
【０００５】
好ましくは、ロータコアは、複数の溝の組を定め、各溝の組が、ロータコアの第１の部分によって隔てられた２つの溝を含み、各溝は、磁石に対応する形状を有し、磁石の組の各磁石は、対応する溝の組のそれぞれの溝内に配置される。
【０００６】
好ましくは、各２つの隣接する溝の組は、これらの間に位置するロータコアの第２の部分で隔てられ、この第２の部分の、ロータコアの円周方向に測定した幅は、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に増加する。
【０００７】
好ましくは、ロータコアの第２の部分の最小幅は１ミリメートル以下である。
【０００８】
好ましくは、ロータコアの第１の部分の最小幅は１ミリメートル以下である。
【０００９】
好ましくは、磁石の組の数は８組であり、これらの磁石の組は８つのロータ極を形成する。
【００１０】
別の態様によれば、本発明は、ステータと、上述したロータとを含む電気モータを提供する。
【００１１】
ここで、添付図面の図を参照しながら本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図中、複数の図に現れる同一の構造、要素又は部品については、これらが現れる全ての図において一般に同じ参照番号を付けている。図示の構成要素及び特徴部の寸法は、説明の便宜及び明確さを図って選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。以下に図を一覧で示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい実施形態による電気モータの等角図である。
【図２】図１のモータの分解図である。
【図３】図１のモータを下から見た分解図である。
【図４】図１の電気モータのロータの、バランスプレートを取り除いた平面図である。
【図５】図４のロータのロータコアの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図３には、本発明の好ましい実施形態によるモータ１０を例示として示している。このモータは、洗濯機又は回転式乾燥機で使用することができる。モータ１０は、ステータ３０、ロータ４０及び２つの端部キャップ２１、２２を含む。ロータ４０は、ステータ３０内に回転自在に配置され、ステータ３０のそれぞれの軸端に端部キャップ２１、２２が固定され、ベアリング１２を介してロータ４０を支持する。ロータ４０はシャフト４１を含み、シャフト４１の軸端は、端部キャップ２１、２２内に装着されたベアリング１２により、ロータがステータに対して回転できるように支持される。
【００１４】
ステータ３０は、ステータコア３１及びこの上に巻かれた巻線３４を含む。ステータコア３１は、ヨーク３２及びここから内向きに延びる複数の歯３３を含む。巻線３４は、歯の周囲に巻かれた複数のコイルにより形成される。この実施形態では、ステータ３０が、１２個の歯３３及びこの上にそれぞれ巻かれた１２個のコイルを含み、１２個のステータ極を形成する。この巻線は、一般に集中巻きとして知られている種類の、１つの歯に１つのコイルが伴い、１つのコイルに１つの歯が伴うものである。
【００１５】
図４及び図５も参照すると分かるように、ロータ４０は、好ましくは圧入処理によってシャフト４１に装着されたロータコア４２も含む。ロータコア４２には、複数の永久磁石の組４５が埋め込まれる。シャフト４１には２つのバランスプレート４３が装着されて、ロータコア４２のそれぞれの軸端に配置される。
【００１６】
この実施形態では、ロータコア４２は、嵌合又は溶接などの好適な手段によって結合できる複数の積層物を打ち抜き積み重ねることにより形成される。ロータコア４２は実質的に円筒形であり、その中心領域には固定穴４６が定められて、シャフト４１が圧入されるように構成される。ロータコア４２は、固定穴４６の周囲に、磁石の組４５を受け入れるための複数の溝の組４７をさらに定める。これらの溝の組４７は、ロータコア４２の円周方向にほぼ等間隔に配置される。各溝の組４７は、互いに隣接して位置する２つの独立した溝４８を含む。各溝４８は、ロータコア４２を貫いて軸方向に延びる穴であり、その形状はロータコア４２の横断面においてほぼ台形であり、ロータコア４２の円周方向に測定した幅は、径方向内側端部４９から径方向外側端部５０に向けて徐々に増加する。溝４８の径方向内側端部４９は、固定穴４６から間隔を空け、溝４８の径方向外側端部５０は、ロータコア４２の径方向外面から間隔を空けている。従って、ロータコア４２の横断面において、溝４８の端部は密閉される。
【００１７】
各溝の組４７の溝４８は、これらの間に位置するロータコア４２の第１の部分５１で隔てられる。各第１の部分５１の、ロータコア４２の円周方向に測定した幅は、溝４８の径方向内側端部４９に対応する径方向内側端部から、溝４８の径方向外側端部５０に対応する径方向外側端部に向けて徐々に減少する。第１の部分５１の幅は、径方向内側端部において最大になってロータコア４２の機械的強度を高め、ロータ４０の磁束漏れに対してマイナスの影響をほとんど与えないと考えられる。第１の部分５１の幅は、径方向外側端部において最小になり、これによりロータ４０の磁束漏れを大幅に減少させることができる。第１の部分５１の最小幅は１ミリメートル以下であることが好ましく、この実施形態では０．６ミリメートルである。
【００１８】
溝の組４７は、各２つの隣接する溝の組４７間に位置するロータコア４２の第２の部分５２で隔てられる。各第２の部分５２の、ロータコア４２の円周方向に測定した幅は、溝４８の径方向内側端部４９に対応する径方向内側端部から、溝４８の径方向外側端部５０に対応する径方向外側端部に向けて徐々に増加する。従って、第２の部分５２の幅は、径方向内側端部において最小になる。第２の部分５２の最小幅は１ミリメートル以下であることが好ましく、この実施形態では０．７ミリメートルである。
【００１９】
磁石の組４５の各々は、対応する溝の組４７の２つの溝４８に磁石４４それぞれ受け入れられる２つの磁石４４を含む。各磁石４４は、それぞれの溝４８に一致する形状及びサイズを有し、従って各磁石４４の形状はロータ４０の横断面において台形になる。各磁石４４の、ロータコア４０の円周方向に測定した厚みは、径方向内側端部から径方向外側端部に向けて徐々に増加する。この実施形態では、ロータ４０が、８つの磁石の組４５及びこれに対応してこれらの磁石の組４５を受け入れるための８つの溝の組４７を含む。
【００２０】
各磁石４４は、厚さ方向、すなわちロータ４０の円周方向に磁化される。磁石の組４５の２つの磁石４４の磁化方向は同じであり、従って２つの磁石４４の互いに対向する面、すなわちロータコア４２の第１の部分５１の２つの側面に位置する磁石４４の面の極性は逆になる。２つの隣接する磁石の組４５の磁化方向は全て互いに逆になり、従って図４に示すように、ロータコア４２の第２の部分５２の２つの側面に位置する磁石４４の面の極性は同じになり、すなわちＮで示すようにこれらが全てＮ極となってロータ４０のＮ極を形成する場合もあれば、又はＳで示すようにこれらが全てＳ極となってロータ４０のＳ極を形成する場合もある。従って、ロータ４０は、ロータ４０の円周方向に交互に配置された４つのＮ極及び４つのＳ極からなる８つの磁極を有する。
【００２１】
磁石の組４５の各々は、同じ方向に磁化された２つの独立した磁石４４を含むので、ロータの磁気濃度が高まるとともに磁束漏れが減少する。
【００２２】
１又はそれ以上の好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明したが、当業者であれば、様々な修正が可能であると理解するはずである。従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照して決定すべきである。
【００２３】
本出願の明細書及び特許請求の範囲では、記載した項目の存在を、追加項目の存在を除外することなく特定するために、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｎｔａｉｎ）」、及び「有する（ｈａｖｅ）」という動詞の各々及びこれらの変形を包括的意味で使用している。
【符号の説明】
【００２４】
４０  ロータ
４１  シャフト
４４  磁石
４５  磁石の組
４８  溝
５１  第１の部分
５２  第２の部分
【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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【外国語明細書】
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