(57)【要約】【課題】ロータに設けられた永久磁石からバランサー側へ磁束が漏れるのを抑制することができる回転電機を得る。【解決手段】バランサー３４の磁石対向面３６には、境界段差部３８を介してロータから離間する凹部４０が設けられている。さらに、この凹部４０の深さは２ｍｍ以上とされている。このように、バランサー３４の磁石対向面３６に永久磁石から離れる方向に凹んで凹部を設けることで、凹部４０を設けない場合と比較して、ロータに設けられた永久磁石からバランサー３４側へ磁束が漏れるのを抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持される回転軸部材と、
前記回転軸部材に固定され、前記回転軸部材の軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されたロータコアと、前記ロータコアの前記収容孔に収納される埋込磁石と、を備えたロータと、
前記ロータコアと前記回転軸部材の軸方向に並んで前記回転軸部材に固定され、前記ロータの前記埋込磁石と対向する磁石対向面を備えると共に、前記回転軸部材の回転変動を抑制するバランサーと、
を備え、
前記バランサーの前記磁石対向面には、前記ロータから離間する方向に凹んで凹部が設けられ、
前記埋込磁石の露出面が前記凹部と対向する面積は、前記埋込磁石の露出面が前記磁石対向面と対向する面積に対して同等又はそれよりも大きいことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記ロータコアに設けられた前記収納孔の形状は矩形とされ、前記埋込磁石は板状であり、隣り合う前記収納孔は、径方向内側に凸となるＶ字形状に配置されることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記磁石対向面と前記凹部の境界段差部はＶ字形状を描き、前記埋込磁石の中心線を通ることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記磁石対向面と前記凹部の境界段差部はＶ字形状を描き、前記埋込磁石の中心線より、前記埋込磁石の露出面が前記凹部と対向する面積が大きくなる方向に設けられることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記凹部における前記バランサーの外周面側は開放されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記凹部の深さは２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５何れか１項に記載された回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転変動を抑制するバランサーを備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機などに用いられる回転電機には、圧縮機の回転変動を打ち消すため回転電機の回転軸部材にバランサーを設ける場合がある。
【０００３】
特許文献１には、回転変動を抑制するバランサーとロータが、回転軸方向に隣接して配置されている。このように、回転軸方向にバランサーとロータを隣接して配置することで装置本体の大型化を抑制することができるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３３６８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バランサーとロータを隣接して配置すると、ロータに設けられた永久磁石からバランサー側へ磁束が漏れてしまい、回転電機の回転特性が低下することがある。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、ロータに設けられた永久磁石からバランサー側へ磁束が漏れるのを抑制することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る回転電機は、回転可能に支持される回転軸部材と、前記回転軸部材に固定され、前記回転軸部材の軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されたロータコアと、前記ロータコアの前記収容孔に収納される埋込磁石と、を備えたロータと、前記ロータコアと前記回転軸部材の軸方向に並んで前記回転軸部材に固定され、前記ロータの前記埋込磁石と対向する磁石対向面を備えると共に、前記回転軸部材の回転変動を抑制するバランサーと、を備え、前記バランサーの前記磁石対向面には、前記ロータから離間する方向に凹んで凹部が設けられ、前記埋込磁石の露出面が前記凹部と対向する面積は、前記埋込磁石の露出面が前記磁石対向面と対向する面積に対して同等又はそれよりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、回転軸部材に固定されたロータコアには、軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されている。そして、埋込磁石がこの収容孔内に収納されている。
【０００８】
さらに、回転軸部材の回転変動を抑制するバランサーが、ロータコアと回転軸部材の軸方向に並んで回転軸部材に固定支持されている。また、このバランサーには、ロータの埋込磁石と対向する磁石対向面が設けられ、この磁石対向面には、ロータから離間する方向に凹んで凹部が設けられている。
【０００９】
ここで、埋込磁石の露出面が凹部と対向する面積は、埋込磁石の露出面が磁石対向面と対向する面積に対して同等又はそれよりも大きくされている。
【００１０】
このように、バランサーの磁石対向面に埋込磁石から離れる方向に凹んで凹部を設け、さらに、埋込磁石の露出面が凹部と対向する面積を大きくすることで、凹部を設けない場合と比較して、ロータに設けられた埋込磁石からバランサー側へ磁束が漏れるのを抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る回転電機は、請求項１に記載において、前記ロータコアに設けられた前記収納孔の形状は矩形とされ、前記埋込磁石は板状であり、隣り合う前記収納孔は、径方向内側に凸となるＶ字形状に配置されることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、ロータコアに設けられた収納孔の形状は矩形とされ、埋込磁石は板状とされている。さらに、隣り合う収納孔は、径方向内側に凸となるＶ字形状に配置されている。つまり、隣り合う板状の埋込磁石も径方向内側に凸となるＶ字形状に配置されている。
【００１３】
このように、埋込磁石をＶ字状に配置した場合でも、バランサーの磁石対向面に凹部を設けることで、ロータに設けられた埋込磁石からバランサー側へ磁束が漏れるのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係る回転電機は、請求項２に記載において、前記磁石対向面と前記凹部の境界段差部はＶ字形状を描き、前記埋込磁石の中心線を通ることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、磁石対向面と凹部の境界段差部はＶ字形状を描き、埋込磁石の中心線を通るように設けられている。
【００１６】
このように、埋込磁石の中心線を通るように境界段差部を設けることで、バランスよく磁石対向面が埋込磁石を支持することができる。
【００１７】
本発明の請求項４に係る回転電機は、請求項２に記載において、前記磁石対向面と前記凹部の境界段差部はＶ字形状を描き、前記埋込磁石の中心線より、前記埋込磁石の露出面が前記凹部と対向する面積が大きくなる方向に設けられることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、磁石対向面と凹部の境界段差部はＶ字形状を描き、埋込磁石の中心線より、埋込磁石の露出面が凹部と対向する面積が大きくなる方向に設けられている。
【００１９】
このように、埋込磁石の露出面が凹部と対向する面積が大きくなる方向に境界段差を設けることで、ロータの埋込磁石からバランサー側へ磁束が漏れるのを効果的に抑制することができる。
【００２０】
本発明の請求項５に係る回転電機は、請求項１〜４何れか１項に記載において、前記凹部における前記バランサーの外周面側は開放されていることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、凹部におけるバランサーの外周面側は開放されている。
【００２２】
このように、凹部のバランサーの外周面側を開放させることで、ロータの径方向外側からバランサー側へ磁束が漏れるのを効果的に抑制することができる。
【００２３】
本発明の請求項６に係る回転電機は、請求項１〜５何れか１項に記載において、前記凹部の深さは２ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、凹部の深さは２ｍｍ以上であるため、深さが２ｍｍより浅い場合と比較して、ロータに設けられた埋込磁石からバランサー側へ磁束が漏れるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本実施の第１実施形態に係る回転電機としてのモータ１０について図１〜図１０に従って説明する。
（全体構成）
図９に示されるように、モータ１０は、ステータ１２とロータ１４とを備えている。
【００２６】
ステータ１２は、全体的に略円筒状に形成され、外形を形成する円筒部１６の内周面から周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティース１８を有したステータコア２０が設けられている。さらに、ティース１８には、インシュレータ（図示略）を介して巻線２２が巻回されている。なお、本実施の形態では、ティース１８は、１２個形成されている。
【００２７】
一方、回転軸２４に固定されるロータ１４は、ロータコア２６と、Ｖ字に配置された複数個の埋込磁石としての永久磁石２８と、被収容部材としての第１エンドプレート３０と第２エンドプレート３２（図１０参照）を含んで構成されている。
【００２８】
なお、本実施の形態では、Ｖ字状に永久磁石２８が８組設けられている。また、本実施の形態の回転軸２４は、例えばカムなどを介することで周期的に変動する負荷が連結されるものである。ロータコア２６は、板材が軸方向に積層されることで略円筒状に形成され、その中心孔に回転軸２４が固定されている。
【００２９】
詳細には、ステータ１２の内側に回転可能に支持されるロータコア２６には、軸方向に貫通し、径方向内側に凸の略Ｖ字状に配置される矩形状の収容孔２６Ａが周方向に８対並んで形成されている。本実施形態の収容孔２６Ａは、全て同じ形状であって、且つ周方向に等角度間隔で形成されている。
【００３０】
そして、各収容孔２６Ａには板状の永久磁石２８が収容保持されている。永久磁石２８は、直方体の全て同じ形状の永久磁石２８が各収容孔２６Ａに嵌入されて収容保持されることで径方向内側に凸の略Ｖ字形状（図９参照）に配置される構成となっている。
【００３１】
なお、径方向内側に凸となるＶ字状に配置される永久磁石２８は、同一極性とされ、周方向にその磁極（その向き）が交互になるように（逆となるように）配置されている。
【００３２】
また、図１０に示されるように、収容孔２６Ａ（図９参照）における軸方向両端部には、永久磁石２８の軸方向の移動を防止するための第１エンドプレート３０と第２エンドプレート３２が保持されている。
【００３３】
詳細には、本実施の形態の第１エンドプレート３０と第２エンドプレート３２は、ステンレス鋼より形成され、同じ円形状とされている。
（要部構成）
図１０に示されるように、回転軸２４には、回転軸２４の回転変動を抑制するバランサー３４が固定（本実施形態では一体成形）され、ロータコア２６と回転軸２４の軸方向に並んで配置されている。
【００３４】
図１に示されるように、回転軸２４の軸方向に直交するバランサー３４の断面は、半円状とされ、バランサー３４の中央部が回転軸２４に固定されている。さらに、バランサー３４には、ロータ１４の永久磁石２８と第１エンドプレート３０（図１０参照）を挟んで対向する磁石対向面３６が設けられている。なお、本実施形態では、バランサー３４の半径は、ロータコア２６の半径より若干小さくされている。
【００３５】
また、図１、図３、図４に示されるように、この磁石対向面３６には、境界段差部３８を介してロータ１４から離間する方向へ凹んで凹部４０が設けられている。さらに、この凹部４０の深さは２ｍｍ以上とされている。
【００３６】
図２に示されるように、境界段差部３８は、回転軸２４の軸方向から見て、回転軸２４に向って凸となるＶ字状を描いており、さらに、永久磁石２８の中心線を通るように設けられている。さらに、境界段差部３８が描くＶ字の端部は、バランサー３４の外周面に達している。つまり、凹部４０におけるバランサー３４の外周面側は開放される構成となっている。
【００３７】
なお、図２については、境界段差部３８と永久磁石２８の位置関係を容易に理解するため、ロータコア２６等を省略して記載する。
（作用・効果）
ここで、本願発明者は、モータ１０の磁束密度分布についてＦＥＭにより解析を行った。
【００３８】
図７には、凹部を有さない従来のバランサーを使用したモータの磁束密度がベクトルにより表されており、図６には、凹部４０を有するバランサー３４を使用したモータ１０の磁束密度がベクトルにより表されている。ベクトルが長くて太い程、磁束密度が高いことを示している。
【００３９】
図７に示されるように、凹部を有さない従来のバランサーを使用した場合は、多くの磁束がロータからバランサー側へ漏れているのが分かる。さらに、この漏れた磁束がバランサー内でＵターンし、バランサーの外周部近傍で、バランサー側からロータ側へ入射しているのが分かる。このように、バランサーの外周部近傍で、磁束の行き来が多いことが分かる。
【００４０】
一方、図６に示されるように、凹部４０を備えたバランサー３４を使用した場合は、磁束の漏れが少なくなっていることが分かる。そして、漏れが少なくなくなることで、磁界が小さくなっていることが分かる。
【００４１】
さらに、本願発明者は、凹部４０の深さと漏れ磁束の関係について調査した。
【００４２】
図８に示すグラフの縦軸は漏れ磁束を示し、横軸は凹部４０の深さを示す。また、グラフの実線が、凹部４０の深さと漏れ磁束の関係を示し、点線がバランサーを備えないモータの漏れ磁束を示す。つまり、仮に、バランサー３４をモータ１０から取り除いたとしても、漏れ磁束は生じることが分かる。図８に示されるように、凹部４０の深さが深いほど漏れ磁束が少なくなることが分かるが、深さ２ｍｍ以上になると、凹部４０の深さが変化しても漏れ磁束は一定であることが分かる。
【００４３】
このように、本願発明者の解析等からも分かるように、バランサー３４の磁石対向面３６に凹部４０を設けることで、凹部４０を設けない構成と比較して、ロータ１４に設けられた永久磁石２８からバランサー３４側へ磁束が漏れるのを抑制することができる。
【００４４】
また、永久磁石２８からバランサー３４側へ磁束が漏れるのを抑制することで、モータ１０の回転特性が低下するのを抑制することができる。
【００４５】
また、永久磁石２８をＶ字状に配置した場合でも、バランサー３４の磁石対向面３６に凹部４０を設けることで、永久磁石２８からバランサー３４側へ磁束が漏れるのを抑制することができる。
【００４６】
また、永久磁石２８の中心線を通るように境界段差部３８を設けることで、バランスよく磁石対向面３６が永久磁石２８を支持することができる。
【００４７】
また、凹部４０におけるバランサー３４の外周面側を開放させることで、ロータ１４の径方向外側からバランサー３４側へ磁束が漏れたり、バランサー３４の径方向外側からロータ１４へ磁束が入射したりするのを効果的に抑制することができる。
【００４８】
また、凹部４０の深さを２ｍｍ以上にすることで、深さが２ｍｍより浅い場合と比較して、ロータ１４に設けられた永久磁石２８からバランサー３４側へ磁束が漏れるのを抑制することができる。
【００４９】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、永久磁石２８をＶ字状に配置したが、特にＶ字状でなくてもよく、他の配置形態であってもよい。
【００５０】
次に本発明のモータ５０の第２実施形態を図１１に従って説明する。
【００５１】
なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
図１１で示されるように、この実施形態では第１実施形態とは違い、磁石対向面３６と凹部４０の境界段差部６０は、永久磁石２８の中心線より、永久磁石２８の露出面が凹部４０と対向する面積が大きくなる方向に設けられている。つまり、凹部４０を挟んで向かい合う境界段差部６０は、第１実施形態に対して互いに離間する方向に設けられている。
【００５３】
なお、図１１については、境界段差部６０と永久磁石２８の位置関係を容易に理解するため、ロータコア２６等を省略して記載する。
【００５４】
このように、永久磁石２８の露出面と凹部４０の対向面積が、大きくなる方向に境界段差部６０を設けることで、永久磁石２８からバランサー３４側へ磁束が漏れるのを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたバランサー等を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたバランサーの磁石対向面及びロータコアに設けられた永久磁石等を示した正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたバランサー及びロータ等を示した側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたバランサー及びロータ等を示した図３におけるＦ−Ｆ断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたロータ及びロータに設けられた永久磁石等を示した斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るモータにおいて、ロータとバランサー間の磁束密度をベクトルで示した図面である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るモータのロータとバランサー間の磁束密度の比較として、ロータと従来のバランサー間の磁束密度をベクトルで示した図面である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るモータにおいて、凹部の深さと漏れ磁束の関係を示した図面である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたロータ及びステータ等を示した正面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたロータ及びステータ等を示した側面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係るモータに採用されたバランサーの磁石対向面及びロータコアに設けられた永久磁石等を示した正面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・モータ（回転電機）、１４・・・ロータ、２４・・・回転軸（回転軸部材）、２６・・・ロータコア、２６Ａ・・・収容孔、２８・・・永久磁石（埋込磁石）、３４・・・バランサー、３６・・・磁石対向面、３８・・・境界段差部、４０・・・凹部、５０・・・モータ（回転電機）、６０・・・境界段差部
【図１】
2009159706.tif 000003
【図２】
2009159706.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009159706.tif 000007
【図６】
2009159706.tif 000008
【図７】
2009159706.tif 000009
【図８】
2009159706.tif 000010
【図９】
2009159706.tif 000011
【図１０】
2009159706.tif 000012
【図１１】
2009159706.tif 000013