(57)【要約】【課題】高いエネルギー密度を有する鋳造または焼結磁石を用いると、ロータの表面磁束密度の低下や永久磁石の減磁を抑制することはできるが、高価になるという課題がある。一方、希土類メタルより安価なボンド磁石では、ロータの表面磁束密度の低下や永久磁石の減磁を抑制するために、永久磁石の厚みを厚くすることが必要となり、電動機の体格が大きくなるという課題がある。【解決手段】複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、ロータコアを貫通するように設けられた複数の磁石挿入穴と、磁石挿入穴に充填されるボンド磁石を備え、磁石挿入穴は回転軸側に凸となる形状であり、ボンド磁石は保磁力と残留磁束密度がそれぞれ異なる２種類のボンド磁石で構成する。【選択図】図１
2016077106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、
前記ロータコアを貫通するように設けられた複数の磁石挿入穴と、
前記磁石挿入穴に充填されるボンド磁石を備え、
前記磁石挿入穴は回転軸側に凸となる形状であり、
前記ボンド磁石は保磁力と残留磁束密度がそれぞれ異なる２種類のボンド磁石で構成されている埋め込み磁石型ロータ。
【請求項２】
前記２種類のボンド磁石は、保磁力がＨ１で残留磁束密度がＢ１のボンド磁石Ａと、保磁力がＨ２で残留磁束密度がＢ２のボンド磁石Ｂで、Ｈ１＞Ｈ２かつＢ１＜Ｂ２の関係を有し、
前記磁石挿入穴の前記ロータコアの外周側近傍にはボンド磁石Ａを、
前記磁石挿入穴の磁極中央近傍にはボンド磁石Ｂを
充填したことを特徴とする請求項１に記載の埋め込み磁石型ロータ。
【請求項３】
前記ボンド磁石Ａと前記ボンド磁石Ｂは、互いに密着していることを特徴とする請求項１または２に記載の埋め込み磁石型ロータ。
【請求項４】
請求項１〜３にいずれか１項に記載の埋め込み磁石型ロータを備えたことを特徴とする電動機。
【請求項５】
請求項４の電動機を備えたことを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコアに複数の永久磁石を所定間隔毎に埋め込んで構成される、埋め込み磁石型ロータに関する。
【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と、ステータ内周側にギャップを介して配置され、永久磁石により磁極を形成したロータと、ロータ内周側に設けられたシャフトからなり、そのシャフトを中心にロータが回転する構成が一般的である。
【０００３】
また、ロータは、高速回転する際に加わる遠心力に対する強度確保のためや、また永久磁石の配置により突極性を持たせてリラクタンストルクを発生させるために、ロータコアに設けた磁石挿入穴に永久磁石を挿入して構成される磁石埋め込み型ロータが広く使用されている。
【０００４】
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、ロータコアに設けた磁石挿入穴は、セグメント磁石外形よりも少し大きい形状で構成させるため、ロータコアと永久磁石との間にある隙間によるロータ表面磁束密度の低下、また、セグメント磁石が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。
【０００５】
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、高いエネルギー密度を有する鋳造または焼結磁石の小片を入れた後、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。
【０００６】
樹脂材料を混合したボンド磁石は、鋳造または焼結磁石よりもエネルギー密度が低くなるため、磁石挿入穴に、エネルギー密度の高い鋳造または焼結磁石小片を入れた後、ボンド磁石を充填、硬化させることにより、ロータの表面磁束密度の低下や永久磁石の減磁を抑制させている。
【０００７】
また、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、セグメント磁石を用いた場合より、磁石挿入穴との隙間によるロータの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】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、磁石挿入穴に、高いエネルギー密度を有する鋳造または焼結磁石の小片を入れた後、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の場合、ロータの表面磁束密度の低下や永久磁石の減磁を抑制することはできるが、高いエネルギー密度の鋳造または焼結磁石は、希土類メタルを使用して構成されているため、埋め込み磁石型ロータは高価になってしまうという課題がある。
【００１０】
一方、希土類メタルより安価なボンド磁石を用いる場合、高残留磁束密度のボンド磁石
では、永久磁石が減磁する可能性があり、高保磁力のボンド磁石では、ロータの表面磁束密度が低下する可能性がある。これは、永久磁石の特性として、高残留磁束密度と高保磁力の両立が困難なためである。このため、ロータの表面磁束密度低下の抑制と永久磁石の減磁の抑制を両立させるには永久磁石の厚みを厚くすることが必要となり、電動機の体格が大きくなるという課題がある。
【００１１】
本発明は、以上のような問題を解決するものであり、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できる永久磁石埋め込み磁石型ロータおよびそれを備えた電動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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、ロータコアを貫通するように設けられた複数の磁石挿入穴と、磁石挿入穴に充填されるボンド磁石を備え、磁石挿入穴は回転軸側に凸となる形状であり、ボンド磁石は保磁力と残留磁束密度がそれぞれ異なる２種類のボンド磁石で構成されている埋め込み磁石型ロータである。
【００１３】
また本発明はその埋め込み磁石型ロータを備えた電動機である。また本発明はその電動機を備えた電気機器である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動機の断面概略図
【図２】本発明の実施の形態１に係る電動機を備えたエアコン室内機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における磁石埋め込み型ロータおよび電動機について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の回転軸の軸方向に直交する面での断面図である。
【００１８】
電動機は、ティース１Ａに巻線（図示せず）が巻回されたステータ１と、ステータ１の内側に微小隙間を介して配置された磁石埋め込み型ロータ３と、磁石埋め込み型ロータ３の中心に機械的に保持された回転軸２を備えている。
【００１９】
磁石埋め込み型ロータ３は、複数の打ち抜き鋼板が回転軸２の軸方向に積層されたロータコア４と、ロータコア４を軸方向に貫通する磁石挿入穴６に充填されたボンド磁石５から構成されている。
【００２０】
磁石挿入穴６は、回転軸側に向けて凸となるようなＣ字状あるいはコの字状となっている。磁石挿入穴６のロータコア外周側近傍には、ボンド磁石５Ａが充填され、磁石挿入穴６の磁極中央近傍んは、ボンド磁石５Ｂが充填され、ボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂは互いに密着している。
【００２１】
ここで、ボンド磁石５Ａの保磁力をＨ１、残留磁束密度をＢ１、ボンド磁石５Ｂの保磁力Ｈ２、残留磁束密度をＢ２とすると、Ｈ１＞Ｈ２かつＢ１＜Ｂ２となる関係を有している。
【００２２】
このように構成された磁石埋め込み型ロータ３において、ステータ１に巻回されている巻線に通電すると、電流による磁束が生じ、これとボンド磁石から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力が埋め込み磁石型ロータを回転させるトルクとなり、電動機が駆動することとなる。
【００２３】
このとき、磁石挿入穴６のロータコア外周側近傍では磁石への反磁界が加わるので、永久磁石（ボンド磁石）が減磁する可能性があるため、その部分には保磁力が高いボンド磁石５Ａを充填することで、永久磁石の減磁を抑制することができる。
【００２４】
そして、磁石挿入穴６の中央近傍には、残留磁束密度が高いボンド磁石５Ｂを充填することで、所定の磁束量を確保することができるので、表面磁束密度の低減を抑制することができる。
【００２５】
また、ボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂを互いに密着させることで、両磁石間の隙間を無くすことができるため、隙間(空気)による磁気抵抗の増加が無く、表面磁束密度の低減を抑制することができる。
【００２６】
以上のことから、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できる。
【００２７】
なお、図１においては、磁石埋め込み型ロータの極数は「６」（磁石挿入穴６の数が６）の場合を示したが、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。
【００２８】
また、ボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂは、どちらを先に充填してもかまわない。そしてボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂの境界位置をどこにするかは特に限定されるものではなく、要求される性能に応じて適宜決定すればよい。
【００２９】
また、磁石挿入穴もＣ字またはコの字状の場合を示したが、これに限定されるものではなく、円弧状や、Ｖ字状、２つ以上の異なる曲率の円弧からなる曲線状など、任意の磁石挿入穴形状についても適用できる。
【００３０】
（実施の形態２）
本発明にかかる電気機器の例として、エアコン室内機の構成を実施の形態２として、詳細に説明する。
【００３１】
図２において、エアコン室内機２０の筐体２１内には電動機２２が搭載されている。その電動機２２の回転軸にはクロスフローファン２３が取り付けられている。電動機２２は電動機駆動装置２４によって駆動される。電動機駆動装置２４からの通電により、電動機２２が回転し、それに伴いクロスフローファン２３が回転する。
【００３２】
そのクロスフローファン２３の回転により、室内機用熱交換器（図示せず）によって空気調和された空気を室内に送風する。ここで、電動機２２は、例えば、上記実施の形態１の電動機が適用できる。
【００３３】
なお、電気機器としては、これに限定されるものではなく、エアコン室外機や給湯器、
空気清浄機など各種電気機器に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明の電動機によれば、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できるので、特に用途を限定されることなく、エアコンなどの家電機器やロボットなどの産業機器など、各種電気機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ステータ
２  回転軸
３  磁石埋め込み型ロータ
４  ロータコア
５、５Ａ、５Ｂ  ボンド磁石
６  磁石挿入穴
２０  エアコン室内機
２２  電動機
【図１】
2016077106.tif 000003
【図２】
2016077106.tif 000004