(57)【要約】  【課題】永久磁石の減磁などを防いで、回転子コアに永久磁石を保持して確実に固定しておくことができる簡単な構造をした埋込式永久磁石同期モータを提供する。  【解決手段】永久磁石１８を回転子コア１７の回転軸方向に突出させ、回転子コア１７の回転軸方向の両端部に第１端板１９ａ、１９ｂと第２端板２０ａ、２０ｂを各々配置し、第１端板１９ａ、１９ｂで、前記回転出力軸と直交する平面内での永久磁石１８の移動を抑制すると共に、第２端板２０ａ、２０ｂで永久磁石１８の回転軸方向への移動を抑制するようにした。【選択図】図５
2016226103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を格納するための格納孔を備えた回転子コアと、同回転子コアの中央部に設けられる回転出力軸と、
前記回転子コアから回転軸方向に突出した状態で格納孔に配置させる永久磁石と、
前記回転軸方向に突出した永久磁石を挿入して、前記回転出力軸と直交する平面内での前記永久磁石の移動を抑制する第１の保持板と、
前記永久磁石の回転軸方向への移動を抑制するために回転子コアの両端部に配置される第２の保持板とを備え、前記保持板を非磁性体としたことを特徴とする埋込式永久磁石同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は埋込式永久磁石同期モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子コアに永久磁石を所定間隔で埋め込んで形成した埋込式永久磁石同期モータは知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
埋込式永久磁石同期モータは、組立工程において、回転子コアに永久磁石を埋め込む場合、回転子コアに埋め込んだ段階での永久磁石は未だ着磁が済んでいない。そのため、回転子コアの格納孔内で永久磁石が動き、位置が定まらないという問題がある。そこで、着磁をする前に、永久磁石が格納孔の内部で動かないようにする手段が施されている。
【０００４】
特許文献１には、ロータコアの一部で磁石の側面（磁石の磁化方向と平行な磁石表面）の一部を押さえて移動を抑制する構造が開示されている。また、特許文献２には、回転子コアの一端面と対向して配置される端板に、その端板の一面から回転子コアの一端面に向かって大きく延びる部材を設け、その部材を回転子コアの格納孔内に挿入して永久磁石を固定する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５４７９８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２６８８２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、特許文献１に開示される構造のように、ロータコアの一部で磁石の側面（磁石の磁化方向と平行な磁石表面）の一部を押さえて移動を抑制する突起を設ける場合、ロータコアと当接する磁石の側面の一部に磁束が集中することで、減磁耐力の低下を招くおそれがある。また、磁石の周方向幅を変更する場合、突起の位置を変えたロータコアを新たに作製しなければならないという問題があった。また、特許文献２に開示される構造のように、端板の一面に、回転子コアに向かって大きく延びる部材を設けることは、加工が面倒で加工コストの大幅な上昇につながる問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、永久磁石の減磁などを防いで、回転子コアに永久磁石を保持して確実に固定しておくことができる埋込式永久磁石同期モータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため、本発明の埋込式永久磁石同期モータは、永久磁石を格納するための格納孔を備えた回転子コアと、同回転子コアの中央部に設けられる回転出力軸と、前記回転子コアから回転軸方向に突出した状態で格納孔に配置させる永久磁石と、前記回転軸方向に突出した永久磁石を挿入して前記回転出力軸と直交する平面内での前記永久磁石の移動を抑制する第１の保持板と、前記永久磁石の回転軸方向への移動を抑制するために回転子コアの両端部に配置される第２の保持板とを備え、前記保持板を非磁性体で構成した。
【０００９】
この構成によれば、永久磁石の格納孔内での、前記回転出力軸と直交する平面内での移動は、回転子コアの外側に突出した永久磁石と当接する第１の保持板で抑制し、永久磁石の前記回転軸方向への移動は、回転子コアの両端部に配置される第２の保持板で抑制される。これら第１の保持板及び第２の保持板は、何れも非磁性体であるので、永久磁石の減磁を防止できる。また、永久磁石の断面形状に変更があっても格納孔の形状に変更がなければ、第１の保持板を変更するだけで永久磁石の保持が可能となるため、回転子コアや第２の保持板を永久磁石の形状が異なるモータに使用することが可能であり、部品の共通化を図ることも可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転子コアの外側において永久磁石の移動を抑制するので、永久磁石の減磁を防止できる。また、永久磁石の形状に変更があっても格納孔の形状に変更がなければ、回転子コアや第２の保持板をそれぞれ永久磁石の形状が異なるモータに使用することも可能であるので、部品の共通化が図り易く、コストの低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る埋込式永久磁石同期モータの側面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ位置で切断した同上モータの断面図である。
【図３】同上モータの回転子の側面図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ位置で切断した同上モータの断面図である。
【図５】同上回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図６】同上回転子コアの正面図である。
【図７】同上回転子における第１の保持板の正面図である。
【図８】同上回転子における第２の保持板の正面図である。
【図９】同上回転子における第１の保持板の一変形例を説明する斜視図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ位置で切断した回転方向端板の断面図である。
【図１１】同上回転子における第１の保持板の他の実施形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態の埋込式永久磁石同期モータについて、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１及び図２は本発明に係る埋込式永久磁石同期モータ（以下、単に「モータ」という）の一実施例を示すものであり、図１はそのモータの外観側面図、図２は図１中のＡ−Ａ位置で切断したそのモータの断面図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施例のモータ１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１の内壁面に固定された略円筒状の固定子１２と、その固定子１２内に回転可能に配設された回転子１３を備える。その回転子１３には回転出力軸１４が一体に固定され、その回転出力軸１４がケーシング１１の一端から外部に突出された構造になっている。なお、図中の符号Ｏは、回転軸中心を示し、回転子１３は回転軸中心Ｏを中心として回転する。
【００１５】
固定子１２は、複数枚の電磁鋼板を回転出力軸１４と平行な軸方向Ｐ（以下、端に回転軸方向と呼ぶ）に積層して一体化した略円筒状の固定子コア１５と、その固定子コア１５に巻回された固定子巻線１６ａからなる固定子巻線部１６とを有している。そして、固定子巻線部１６は、例えば固定子巻線１６ａに３相交流電圧を印加することにより、固定子１２が回転磁界を発生するようになされている。なお、図２では、固定子巻線部１６は簡略化して示している。
【００１６】
回転子１３は、図２、図３、図４、図５に示すように、複数枚の電磁鋼板を回転軸方向に積層した略円柱状の回転子コア１７と、この回転子コア１７内に埋め込まれた平板状の６つの永久磁石１８とを有する。回転子コア１７の回転軸方向の両端部には、図３及び図４に示すように、回転子コア１７の両端面１７１、１７２とそれぞれ対向させて配置した円板状の１対の第１の保持板としての第１端板１９ａ、１９ｂと、この第１端板１９ａ、１９ｂとそれぞれ対向させて配置された同じく円板状の第２の保持板としての第２端板２０ａ、２０ｂとが、３本の締結リベット２１により一体に接合されている。図３及び図４は、その締結リベット２１により、回転子コア１７と永久磁石１８と第１端板１９ａ、１９ｂと第２端板２０ａ、２０ｂとが、締結リベット２１により一体に接合された後の状態を示している。
【００１７】
更に詳述すると、図２、図５、図６に示すように、回転子コア１７には、その軸心部に回転子１３の回転軸方向に貫通する軸挿入孔２２が形成されており、この軸挿入孔２２に回転出力軸１４が圧入されて固定されている。
【００１８】
また、回転子コア１７には、回転軸方向に貫通して、かつ断面形状が半径方向と直交する方向に延びる矩形状の６つの格納孔２３が、軸挿入孔２２の周りで六角形の各辺部をなすように配置されて形成されている。その各格納孔２３には、それぞれ永久磁石１８が埋め込まれて、回転軸中心Ｏの回りに環状に配置される。さらに、回転子コア１７には、該回転子コア１７を回転軸方向に貫通し、かつ各格納孔２３の両端部からそれぞれ半径方向外方に向かって延びる、スリット状のフラックスバリア部２４が各格納孔２３と連通して設けられている。この各フラックスバリア部２４は、回転子コア１７における磁束の短絡を防止する機能（磁束短絡防止機能）を有する。また、各回転子コア１７には、回転軸方向に貫通する、円形をなす３つのリベット挿入孔２５が、軸挿入孔２２と前記格納孔２３との間で六角形の角部の内側に一つ置きに形成されている。そのリベット挿入孔２５には、前記締結リベット２１が挿通される。なお、永久磁石１８の枚数やリベット２１やリベット挿入孔２５の数は本実施例に限定されない。
【００１９】
永久磁石１８は、図５に示すように、回転軸方向の長さＬ１が回転子コア１７の回転軸方向の長さＬ２よりも大きく、第１端板１９ａ、１９ｂの回転軸方向の各厚み（板厚）ｔの分、すなわち略Ｌ１＝（Ｌ２＋２ｔ）の長さで形成されている。なお、前記一対の第１端板１９ａ、１９ｂのうち、第１端板１９ｂは省略され、一方の第１端板１９ａを設けた構造にすることも可能である。その第１端板１９ｂが省略された場合には、永久磁石１８の回転軸方向の長さＬ１は略（Ｌ２＋ｔ）で形成される。また、永久磁石１８の回転軸方向の長さＬ１を回転子コア１７の回転軸方向の長さＬ２よりも小さくする場合には、永久磁石１８を、第１端板１９ａを設けた方向に配置するようにする。
【００２０】
前記第１端板１９ａは、非磁性体であり、図７の（ａ）に詳細に示す。その第１端板１９ａは、回転子コア１７と略同じ外径を有する円板状に形成されており、回転子コア１７の６つの格納孔２３とそれぞれ対応して回転軸方向に貫通して設けられた矩形状の６つの孔２６（以下、これを「回転規制部２６」）と、回転子コア１７の３つのリベット挿入孔２５とそれぞれ対応して回転軸方向に貫通して設けられた３つのリベット挿入孔２７と、中心部に前記回転出力軸１４が貫通する軸挿入孔２８が形成されている。その回転規制部２６内には、図４に示すように、回転子コア１７の格納孔２３内から回転軸方向に突出している永久磁石１８の突出部１８１がそれぞれ受け入れられる。したがって、回転規制部２６の孔の大きさは、図６に示す回転子コア１７の格納孔２３の幅Ｗｃ１（回転子１３の周方向の幅）及び高さＷｃ２（回転子１３のラジアル方向）を越えない範囲内において、永久磁石１８の突出部１８１を受け入れることが可能な大きさ（本実施例では、図７に示す回転規制部２６の幅Ｗｄ１及び高さＷｄ２が、図５に示すところの永久磁石１８の幅Ｗｅ１及び厚みＷｅ２と略同じ大きさ）で形成される。回転規制部２６に挿入された永久磁石１８は、前記回転出力軸１４と直交する平面内での移動、すなわち、モータ１０をＡ−Ａ位置で切断した断面図（図２）における永久磁石１８の格納孔２３内での移動を抑制できるようになっている。また、各リベット挿入孔２７には前記締結リベット２１が挿通される。
【００２１】
第１端板１９ｂは、非磁性体であり、図７の（ｂ）に詳細に示す。第１端板１９ｂは、第１端板１９ａと同じ構造であり同様に作用する。
【００２２】
第２の保持板である第２端板２０ａは、図８の（ａ）に詳細に示す。その第２端板２０ａは、回転子コア１７と略同じ外径を有する円板状に形成されており、回転子コア１７の３つのリベット挿入孔２５とそれぞれ対応して回転軸方向に貫通して設けられた円形をなす３つのリベット挿入孔２９と、中心部に回転出力軸１４が貫通する軸挿入孔３０が形成されている。
【００２３】
第２の保持板である第２端板２０ｂは、図８の（ｂ）に詳細に示す。その第２端板２０ｂは、第２端板２０ａと同じ構造である。
【００２４】
そして、この回転子１３の組立は、例えば次の（１）〜（５）の順で行う。
（１）  まず、回転子コア１７の各格納孔２３内にそれぞれ永久磁石１８を挿入する。ここでの永久磁石１８は、回転子コア１７の回転軸方向の長さＬ２よりも大きい（Ｌ２＋２ｔ）の長さで形成されているので、永久磁石１８は回転子コア１７の回転軸方向の両端部から外側に、それぞれ第１端板１９ａ、１９ａの略板厚ｔだけ突き出した状態で、各格納孔２３内に配置される。
（２）  次に、回転子コア１７の回転軸方向両端部の端面１７１、１７２にそれぞれ、格納孔２３に回転規制部２６を対応させて、第１端板１９ａ、１９ｂを、回転子コア１７の端面１７１、１７２と面で当接された状態にして配置する。これにより、回転子コア１７の回転軸方向両端部から外側にそれぞれ突出している永久磁石１８の突出部１８１、１８２が、第１端板１９ａ、１９ｂの回転規制部２６内に挿入され、第１端板１９ａ、１９ｂにより回転出力軸１４と直交する平面内での永久磁石１８の移動が抑制される。
（３）  次いで、第１端板１９ａ、１９ｂの外側から、回転子コア１７の回転軸方向の両端部側からそれぞれ第２端板２０ａ、２０ｂを、第１端板１９ａ、１９ｂに当接させて配置する。
（４）  続いて、回転子コア１７の各リベット挿入孔２５と、第１端板１９ａ、１９ｂの各リベット挿入孔２７と、第２端板２０ａ、２０ｂの各リベット挿入孔２９をそれぞれ対応させて、第２端板２０ａ、第１端板１９ａ、回転子コア１７、第１端板１９ｂ、第２端板２０ｂの順に、各リベット挿入孔２５、２７、２９に締結リベット２１を挿入し、その締結リベット２１の両端部を第２端板２０ａ、２０ｂの外側で各々加締めて固定する。これにより、図３及び図４に示す、回転子コア１７と永久磁石１８と第１端板１９ａ、１９ｂと第２端板２０ａ、２０ｂとが、締結リベット２１により一体に接合された回転子１３が組み立てられる。また、この状態では、回転子コア１７の格納孔２３内に格納された永久磁石１８の回転出力軸１４と直交する平面内での移動は、永久磁石１８の突出部１８１、１８２が第１端板１９ａ、１９ｂの回転規制部２６内に挿入されていることによって抑制され、回転軸方向の移動は、第１端板１９ａ、１９ｂの外側に配置されている第２端板２０ａ、２０ｂに永久磁石１８の回転軸方向の両端部１８１１、１８１２がそれぞれ対向することによって抑制される。
（５）  その後、第２端板２０ａ、２０ｂの軸挿入孔３０、第１端板１９ａ、１９ｂの軸挿入孔２８を各々通って、回転子コア１７の軸挿入孔２２に回転出力軸１４を圧入して取り付け、更に永久磁石１８に図示しない着磁器で着磁すると、回転子１３の組立が完了する。
【００２５】
したがって、この実施例の埋込式永久磁石同期モータ１０では、回転子１３は、永久磁石１８が着磁される前の段階では、回転子コア１７の格納孔２３内に格納された永久磁石１８は、その永久磁石１８の突出部１８１、１８２がそれぞれ回転子コア１７の外側に突出し、その突出された永久磁石１８の両端部が回転子コア１７の外側に配置されている第１の保持板である第１端板１９ａ、１９ｂの回転規制部２６内に挿入係合されていることにより、その第１端板１９ａ、１９ｂで回転出力軸１４と直交する平面内での移動が抑制される。また、回転軸方向の移動は、第１端板１９ａ、１９ｂの外側、すなわち回転子コア１７の外側に第２の保持板としての第２端板２０ａ、２０ｂが配置されていることにより、その第２端板２０ａ、２０ｂに永久磁石１８の回転軸方向両端面がそれぞれ対向することにより抑制される。これにより、簡単な構成であるにも拘わらず、永久磁石１８を回転子コア１７に対して固定することができる。そして、回転子コア１７の一部で磁石の側面を抑えずに、着磁前における回転子コア１７と永久磁石１８との位置ずれを無くすことができるので、永久磁石１８の減磁を防止できる。
【００２６】
また、永久磁石１８の形状が異なっても、第１端板１９ａ、１９ｂの形状のみを変えることで、回転子コアや第２端板２０ａ、２０ｂをモータ共通の部品として使用することができるので、部品の共通使用化が図れ、コスト低減に寄与する。例えば、永久磁石１８の幅Ｗｅ１を小さくして出力の異なるモータを製作する場合、第１端板として、図１１に示すように、回転規制部２６の幅をＷｄ１‘（＜Ｗｄ１）としたものを用いることで、回転子コアや第２端板２０ａ、２０ｂなどの他部品の共通使用が可能となる。
【００２７】
なお、上記実施例では、第１端板１９ａ、１９ｂに設けた回転規制部２６は、単に、矩形状に打ち抜いた貫通孔として形成した構造を開示したが、例えば第９図、第１０図に示すように形成してもよい。すなわち、第９図、第１０図は、第１端板１９ａ、１９ｂの回転規制部２６における変形例を示すもので、図９はその回転規制部２６の斜視図で、図１０は図９のＣ−Ｃ位置で切断した断面図である。
【００２８】
図９及び図１０に示す回転規制部２６では、貫通孔として打ち抜かずに、フラックスバリア部側の両側辺にそれぞれ舌状片３１ａ、３１ｂを形成し、その舌状片３１ａ、３１ｂを、永久磁石１８が挿入されて来る側に向けて各々断面半月状に屈曲形成したものである。その舌状片３１ａ、３１ｂ間の距離Ｌ３は、永久磁石１８の幅Ｗｅ１と略等しいか、若干小さく形成される。そして、舌状片３１ａ、３１ｂは回転規制部２６内に永久磁石１８が挿入されたとき、その永久磁石１８の幅方向の側面１８３、１８４と当接して、回転出力軸１４と直交する平面内での永久磁石１８の移動を抑制できるようになっている。また、舌状片３１ａ、３１ｂを屈曲させる向きは、永久磁石１８が挿入されて来る側と反対側に向けて断面半月状に屈曲形成してもよい。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれものである。例えば、本実施形態では、第１端板１９ａ、１９ｂは、回転子コア１７と略同じ外径を有する円板状に形成されているが、永久磁石１８を周方向に保持できる形状であればよく、また回転子コア１７よりも小さい外径を有する円板状であってもよい。また、本実施形態では、第１端板１９ａ、１９ｂは回転子コア１７の回転軸方向の両端部に設けられているが、第１端板１９ａ、１９ｂを回転子コア１７の回転軸方向の中央部に設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０      埋込式永久磁石同期モータ
１１      ケーシング
１２      固定子
１３      回転子
１４      回転出力軸
１５      固定子コア
１６      固定子巻線部
１６ａ    固定子巻線
１７      回転子コア
１８      永久磁石
１９ａ、１９ｂ    第１端板（第１の保持板）
２０ａ、２０ｂ    第２端板（第２の保持板）
２１      締結リベット
２２      軸挿入孔
２３      格納孔
２４      フラックスバリア部
２５      リベット挿入孔
２６      回転規制部
２７      リベット挿入孔
２８      軸挿入孔
２９      リベット挿入孔
３０      軸挿入孔
３１ａ、３１ｂ  舌状片
１７１    端面
１７２    端面
Ｏ        回転軸中心
Ｐ        軸方向（回転軸方向）
Ｌ１      永久磁石の長さ
Ｌ２      回転子コアの長さ
ｔ        第１の端板の厚み
【図１】
2016226103.tif 000003
【図２】
2016226103.tif 000004
【図３】
2016226103.tif 000005
【図４】
2016226103.tif 000006
【図５】
2016226103.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016226103.tif 000009
【図８】
2016226103.tif 000010
【図９】
2016226103.tif 000011
【図１０】
2016226103.tif 000012
【図１１】
2016226103.tif 000013