(57)【要約】【課題】埋め込み磁石型ロータにおいては、隣り合う異極磁石が存在する付近のロータコア外周側に打ち抜き鋼板で構成されたブリッジ部が存在するため、ブリッジ部を介する漏れ磁束が発生し、ロータの表面磁束密度が低下してしまうという課題がある。【解決手段】回転軸と、複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、前記ロータコアの内部に設けられたボンド磁石を備えた埋め込み磁石型ロータにおいて、前記ロータコアの回転中心と前記ボンド磁石の磁極中心とを結ぶ直線をｄ軸とし、前記回転中心と、隣り合う前記ボンド磁石の中間点とを結ぶ直線をｑ軸としたとき、ｄ軸における前記ロータコアの外周近傍の占積率Ａを、ｑ軸における外周近傍の占積率Ｂより大きくした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、前記ロータコアの内部に設けられたボンド磁石を備え、
前記ロータコアの回転中心と前記ボンド磁石の磁極中心とを結ぶ直線をｄ軸とし、前記回転中心と、隣り合う前記ボンド磁石の中間点とを結ぶ直線をｑ軸としたとき、
ｄ軸における前記ロータコアの外周近傍の占積率Ａは、ｑ軸における外周近傍の占積率Ｂより大きいことを特徴とした埋め込み磁石型ロータ。
【請求項２】
ｄ軸における、前記打ち抜き鋼板の外周近傍の板厚ｔ１は、ｑ軸における外周近傍の板厚ｔ２より大きいことを特徴とした請求項１に記載の埋め込み磁石型ロータ。
【請求項３】
ｄ軸における、前記打ち抜き鋼板の外周近傍の積層枚数Ｚ１は、ｑ軸における積層枚数Ｚ２より大きいことを特徴とした請求項１または２に記載の埋め込み磁石型ロータ。
【請求項４】
前記打ち抜き鋼板の軸方向の隙間に、前記ボンド磁石が形成されていることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の埋め込み磁石型ロータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の埋め込み磁石型ロータを備えた電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコアの内部に複数の永久磁石を埋め込んだ埋め込み磁石型ロータと、それを備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石型電動機は、回転磁界を発生する略円筒状のステータの内周側に、永久磁石により磁極を形成したロータがギャップを介して配置される。そして、ロータはロータ内周側に設けられたシャフトを中心に回転する。ロータは、ロータコアに設けた磁石挿入穴に永久磁石を挿入した磁石埋め込み型ロータが広く使用されている。
【０００３】
ところで、永久磁石は、鋳造、焼結などにより形成されたセグメント磁石を使用することが多いが、ロータ組立時の作業性向上のために、磁石挿入穴はセグメント磁石の外形よりも少し大きい形状で構成されるため、ロータコアとセグメント磁石との隙間によりロータ表面磁束密度が低下する。また、セグメント磁石は硬く脆い性質であるために磁石形状を複雑にできないという課題を有している。
【０００４】
この課題解決のため、特許文献１に開示されるように、磁石挿入穴に、樹脂材料を混合したボンド磁石を充填、硬化させて構成される埋め込み磁石型ロータが考案されている。ボンド磁石はロータコアに設けた磁石挿入穴の形状にあわせて隙間なく形成されるため、磁石挿入穴との隙間によるロータ表面磁束密度の低下を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ボンド磁石は、鋳造または焼結磁石よりもエネルギー密度が低いため、鋳造または焼結磁石の小片をボンド磁石内に混ぜることで、エネルギー密度の向上を図ることができるが、鋳造または焼結磁石の小片は、希土類メタルを使用すると、高価になってしまうという課題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題を解決するものであり、コストをかけずに、ロータの表面磁束密度の低減を抑制できる永久磁石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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の埋め込み磁石型ロータ（以下、単にロータという）は、回転軸と、複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、前記ロータコアの内部に設けられたボンド磁石を備える。
【０００９】
前記ロータコアの回転中心と前記ボンド磁石の磁極中心とを結ぶ直線をｄ軸とし、前記回転中心と、隣り合う前記ボンド磁石の中間点とを結ぶ直線をｑ軸としたとき、ｄ軸における前記ロータコアの外周近傍の占積率Ａは、ｑ軸における外周近傍の占積率Ｂより大きいことを特徴とする。
【００１０】
これによりブリッジ部の漏れ磁束を低減することができ、ロータ表面磁束密度を増加させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロータ表面磁束密度を増加し、永久磁石埋め込み型ロータを用いた永久磁石型電動機の高性能化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１の形態に係る電動機の概略断面図
【図２】本発明の実施形態１の形態に係る埋め込み磁石型ロータの部分断面図
【図３】本発明の実施形態２の形態に係る埋め込み磁石型ロータの断面図
【図４】本発明の実施形態２の形態に係る埋め込み磁石型ロータの部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の概略図である。電動機はロータ１０とステータ２０を備えている。ステータ２０のティース２１に巻線（図示せず）が巻回されている。ロータ１０は、打ち抜き鋼板を複数枚積層したロータコア１１と、ロータコア１１の内部に設けられた複数のボンド磁石１４と、ロータコア１１の中心に設けられた回転軸１２を備えている。ボンド磁石１４は、ロータコア１１の磁石挿入穴１３に樹脂材料を混合したボンド磁石流動体を充填し、硬化させて形成されている。
【００１５】
ボンド磁石１４の形状は、ロータ外周側の円弧状の外縁１４ａと、回転軸側の円弧状の内縁１４ｂと、それらをつなぐ２つの端部１４ｃで構成されており、断面が略円弧状となっている。なお、ボンド磁石１４は略円弧形状に限らず、略長方形状、略Ｖ字形状などであっても良い。
【００１６】
ここで、回転軸１２の回転中心Ｏからボンド磁石１４の磁極中心とを結ぶ直線をｄ軸、回転中心Ｏから、隣り合うボンド磁石１４の中間点とを結ぶ直線をｑ軸と呼ぶ。
【００１７】
図２はロータ１０の部分断面図（回転軸は省略）であり、（ａ）は図１のｄ軸上のＡＡ断面、（ｂ）は図１のｑ軸上のＢＢ断面である。図２（ａ）において、ロータコア１１は、板厚ｔ１の打ち抜き鋼板１６が回転軸の軸方向にほぼ隙間なく積層されている。一方、図２（ｂ）においては、板厚ｔ１の打ち抜き鋼板１６の外周近傍は、プレス等が施されて、板厚はｔ２（ただし、ｔ１＞ｔ２）となっている。
【００１８】
この板厚ｔ２の範囲は、少なくともボンド磁石１４の端部とロータコア１１の外周面との間のブリッジ部１５（図１参照）を含み、さらに隣り合うボンド磁石１４の間の隙間部分を含んでも良い。この範囲を総括して、ブリッジ部近傍と呼ぶ。
【００１９】
すなわち、打ち抜き鋼板１６を複数積層されたロータコア１１のブリッジ部近傍の回転軸方向には、隙間ができる構成となっている。この隙間や、複数の打抜き鋼板を積層する際に生じる組立上の隙間を含めた隙間を除いた、実際に鋼板が存在する割合を示す占積率で言うと、ｄ軸付近の占積率をＡ、ｑ軸付近の占積率をＢとすると、Ａ＞Ｂなる関係となっている。
【００２０】
一般的に、一つのボンド磁石１４の内縁１４ｂからブリッジ部１５を通り、そのボンド磁石１４の端部１４ｃに到達する漏れ磁束、もしくはその反対方向の漏れ磁束が生じ、ロータの表面磁束密度が低下してしまう。
【００２１】
しかし、本実施形態では、ブリッジ部近傍は打ち抜き鋼板１６の板厚がｔ２（ただし、ｔ１＞ｔ２）と薄く構成されることとなり、ブリッジ部１５の一部は空気層１７で構成されるので、その部分の透磁率は低下し、全体として、漏れ磁束を低減させることができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係るロータ１０の回転軸に垂直な面に沿った断面図である。図３（ａ）は実施形態１の打抜き鋼板と同じであるが、図３（ｂ）は図３（ａ）のｑ軸部近傍のブリッジ部１５を除外した打抜き鋼板を示している。
【００２３】
本実施の形態のロータコア１１は、図３（ａ）に示す形態の打ち抜き鋼板１６ａと、図３（ｂ）に示す形態の打ち抜き鋼板１６ｂを、回転軸方向に所定枚数毎に交互に積層されている。なお、ロータコア１１の軸方向の両端は、図３（ａ）に示す形態の打ち抜き鋼板１６ａとしている。打ち抜き鋼板１６ｂは、ブリッジ部１５が存在しないため、前述した漏れ磁束は発生しないため、ロータ表面磁束密度の低下を抑えることが可能となる。
【００２４】
なお打ち抜き鋼板１６ｂは、図示の通り、１６ｃ、１６ｄの複数個の部分に分割された形態であるが、打ち抜き鋼板１６ａを所定間隔毎に配置することにより、プレス等の打ち抜き金型内において、一体化されたロータコア１１として構成することが可能である。
【００２５】
図４は、図３（ａ）のＣＣ断面である。ボンド磁石１４は、ロータコア１１に設けた磁石挿入穴１３に充填、硬化させて構成されるため、打ち抜き鋼板１６ｂのブリッジ部１５が存在しない空間にもボンド磁石１４が充填される。このボンド磁石１４は、漏れ磁束ではなく、ロータ表面磁束密度として直接寄与するため、ロータ表面磁束密度は一般的な埋め込み磁石型ロータよりも増加させることが可能となる。
【００２６】
なお、上記実施形態１および２では、ロータ１０の極数は「６」（磁石挿入穴１３の数が６）としたが、これに限定されるものではなく、２ｎ倍（ｎは自然数）であれば適用できる。また、実施の形態１で示した空気層１７にボンド磁石１４を充填する構成であっても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかる埋め込み磁石型ロータおよびそれを備えた電動機は、表面磁束密度を増加させ高性能化をはかることができるので、各種家庭用電気機器あるいは産業用機器など広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ロータ
１１  ロータコア
１２  回転軸
１３  磁石挿入穴
１４  ボンド磁石
１５  ブリッジ部
１６、１６ａ、１６ｂ  打ち抜き鋼板
１７  空気層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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