(57)【要約】【課題】埋込磁石型モータに適用されるロータにおいて、減磁耐力を向上させつつ、永久磁石の配設ミスを回避又は抑制できる技術を提供する。【解決手段】ロータコア１２ｂの内部に回転軸９０と平行な方向に沿って永久磁石群を埋設する際に、一対の第１永久磁石１４ｂは、その間に埋設される第２永久磁石１６ｂと比して、保磁力が大きくかつ残留磁束密度が小さい材質で形成され、一対の第１永久磁石１４ｂと第２永久磁石１６ｂとが近接する面が、回転軸９０と平行な方向に対して傾斜する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコア（１２，１２ａ）の内部に前記ロータコアの回転軸（９０）と平行な方向に沿って永久磁石群が埋設されるロータ（１０，１０ａ）であって、
前記永久磁石群は、一対の第１永久磁石（１４，１４ａ）と、前記一対の前記第１永久磁石の間で延在する第２永久磁石（１６，１６ａ）とを備え、
前記一対の前記第１永久磁石の何れもが、前記第２永久磁石と比して保磁力が大きく、かつ残留磁束密度が小さい材質で形成され、
前記第２永久磁石が延在する方向における長さは、前記一対の前記第１永久磁石の何れよりも前記第２永久磁石の方が長く、
前記第２永久磁石が延在する方向に直交する方向の長さは、前記一対の前記第１永久磁石の何れもが、前記第２永久磁石よりも長く、
前記一対の前記第１永久磁石とこれらの間で延在する前記第２永久磁石とは、前記第２永久磁石が延在する方向に直交する方向において同じ極性の磁極を呈する、ロータ。
【請求項２】
請求項１記載のロータ（１０ａ）であって、
前記一対の前記第１永久磁石（１４ａ）と前記第２永久磁石（１６ａ）とは、予め定められた空隙（２０）を介して近接する、ロータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のロータ（１０ａ）であって、
前記第１永久磁石（１４ａ）が前記ロータコア（１２ａ）の外部側に呈する磁極面が延在する面と、前記第２永久磁石（１６ａ）が前記ロータコアの外部側に呈する磁極面が延在する面とは、平行でかつ段差（２１）を形成する、ロータ。
【請求項４】
ロータコア（１２ｂ，１２ｃ）の内部に前記ロータコアの回転軸（９０）と平行な方向に沿って永久磁石群が埋設されるロータ（１０ｂ，１０ｃ）であって、
前記永久磁石群は、一対の第１永久磁石（１４ｂ，１４ｃ）と、前記一対の前記第１永久磁石の間で延在する第２永久磁石（１６ｂ，１６ｃ）と
を備え、
前記一対の前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とが近接する面は、前記回転軸と平行な方向に対して傾斜している、ロータ。
【請求項５】
請求項４記載のロータ（１０ｃ）であって、
前記一対の前記第１永久磁石（１４ｃ）は、前記第２永久磁石（１６ｃ）の磁極面のうち前記ロータコア（１２ｃ）の内部側の磁極面（１７ｃ）と隣接する側の磁極面（１５ｃ）において、予め定められた幅の磁極面を有し、
前記第２永久磁石の磁極面のうち前記ロータコアの内部側の磁極面は、外部側の磁極面よりも広く、
前記一対の前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とが近接する面は、前記一対の前記第１永久磁石の前記磁極面に垂直な面又は前記第２永久磁石の前記磁極面に垂直な面の何れかに対して傾斜している、ロータ。
【請求項６】
ロータコア（１２ｄ〜１２ｇ）の内部に前記ロータコアの回転軸（９０）と平行な方向に沿って永久磁石群が埋設されるロータ（１０ｄ〜１０ｇ）であって、
前記永久磁石群は、一対の第１永久磁石（１４ｄ〜１４ｇ）と、前記一対の前記第１永久磁石の間で延在する第２永久磁石（１６ｄ〜１６ｇ）と、
前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石を前記回転軸の方向の端部で保持する保持部を備える、ロータ。
【請求項７】
請求項６記載のロータ（１０ｄ）であって、
前記保持部は、前記一対の前記第１永久磁石（１４ｄ）及び前記第２永久磁石（１６ｄ）が配設される孔の内壁に設けられる凸条部（２２ｄ）であり、
前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、前記凸条部を介して互いに近接する、ロータ。
【請求項８】
請求項７記載のロータ（１０ｄ）であって、
前記凸条部（２２ｄ）は、前記第２永久磁石（１６ｄ）の磁極面のうち前記ロータコアの内部側の磁極面（１７ｄ）側に設けられる、ロータ。
【請求項９】
請求項６記載のロータ（１０ｅ）であって、
前記ロータコア（１２ｅ）の前記回転軸（９０）と平行な方向の端面に配設される端板（３２ｅ）を更に備え、
前記一対の前記第１永久磁石（１４ｅ）と前記第２永久磁石（１６ｅ）との間には、所定の空隙が設けられ、
前記保持部は、前記端板で前記所定の空隙に嵌挿される突部（２２ｅ）である、ロータ。
【請求項１０】
請求項９記載のロータ（１０ｅ）であって、
前記突部（２２ｅ）は、前記第２永久磁石（１６ｅ）に接して、前記回転軸（９０）に平行な方向に対してバネ状に形成される、ロータ。
【請求項１１】
請求項６記載のロータ（１０ｆ）であって、
前記ロータコア（１２ｆ）の前記回転軸（９０）と平行な方向の端面に配設される端板（３２ｆ）を更に備え、
前記一対の前記第１永久磁石（１４ｆ）及び前記第２永久磁石（１６ｆ）のうち何れか一方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さよりも長く形成され、
前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石のうち他方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さ以下の長さに形成され、
前記保持部は、前記端板で前記ロータコアから突出する前記一対の前記第１永久磁石又は前記第２永久磁石を収容する凹部（２２ｆ）である、ロータ。
【請求項１２】
請求項６記載のロータ（１０ｇ）であって、
前記ロータコア（１２ｇ）の前記回転軸（９０）と平行な方向の端面に配設される一対の第１端板（３４ｇ）と、
一の前記第１端面（３４ｇａ）の前記回転軸と平行な方向の端面のうち、前記ロータコアと接していない側の端面に配設される第２端板（３６ｇ）と
を更に備え、
前記一対の前記第１永久磁石（１４ｇ）及び前記第２永久磁石（１６ｇ）のうち何れか一方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さよりも、前記一の前記第１端板（３４ｇ）の前記回転軸と平行な方向の厚みと同程度長く形成され、
前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石のうち他方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さ以下に形成され、
前記保持部は、
前記一の前記第１端板が有する、前記ロータコアから突出する前記一対の前記第１永久磁石又は前記第２永久磁石の何れかを収容する孔部（２２ｇ）と、前記第２端板とが協働して形成する、ロータ。
【請求項１３】
前記ロータ（１０，１０ａ〜１０ｇ）と、前記回転軸（９０）と平行な方向で所定の空隙を介して対向するコイル（４２）と
を備える埋込磁石型モータ（１００）であって、
前記コイルの巻線方式は集中巻方式が採用されている、埋込磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄芯の内部に永久磁石を埋め込んだロータ及びそれを用いた埋込磁石型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動機に使用されるロータには、鉄等の高透磁率材料からなるロータ本体に、永久磁石を埋設した埋込磁石型モータが知られている。埋込磁石型モータは、埋設された永久磁石の両端部、すなわち、磁極の境界付近がロータ表面に近接している形態においては、電機子から磁石の両端部にかかる減磁界が他の部分に比して大きくなるという問題がある。この問題は、電機子巻線の巻線方式として分布巻方式よりも集中巻方式を採用する場合に顕著である。
【０００３】
したがって、埋設される永久磁石の選定は、最も減磁界が大きい部分を考慮して、保磁力の高い材料を選ぶことが望ましい。
【０００４】
しかし、保磁力が高い永久磁石は、残留磁束密度が低いという他の問題がある。つまり、保磁力が高い永久磁石を選定すると、同じ磁石量であっても、残留磁束密度が低い分だけ、磁束量を増やすことができないという問題がある。
【０００５】
これを受けて、例えば、特許文献１〜３に開示されているように、保磁力の異なる永久磁石を組み合わせてロータ本体に埋設する技術が知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３５５９８５号公報
【特許文献２】特開平１０−２７１７２２号公報
【特許文献３】特開２００２−０８４７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示されている技術は、減磁耐力の向上のみを図る技術であり、磁石全体の使用量抑制というような観点からはなされていない。したがって、磁石の全使用量が増加しており、非効率的であるという問題がある。
【０００８】
また、永久磁石の材質の違いは、一見して容易に見分けられるものではなく、仮に異なる保磁力を有する永久磁石を取り違えて配設してしまうと、減磁するおそれのあるモータとなったり、磁束密度の低いモータになり得るという問題がある。そして上記特許文献１〜３に開示されている技術では、上述のような永久磁石の配設ミスを十分に防止できなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、埋込磁石型モータに適用されるロータにおいて、減磁耐力を向上させつつ、磁石の全使用量を抑制できる技術を提供し、さらに、磁石の配設ミスを回避又は抑制できる技術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】
【００１０】
上記課題を解決すべく、第１の発明は、ロータコア（１２，１２ａ）の内部に前記ロータコアの回転軸（９０）と平行な方向に沿って永久磁石群が埋設されるロータ（１０，１０ａ）であって、前記永久磁石群は、一対の第１永久磁石（１４，１４ａ）と、前記一対の前記第１永久磁石の間で延在する第２永久磁石（１６，１６ａ）とを備え、前記一対の前記第１永久磁石の何れもが、前記第２永久磁石と比して保磁力が大きく、かつ残留磁束密度が小さい材質で形成され、前記第２永久磁石が延在する方向における長さは、前記一対の前記第１永久磁石の何れよりも前記第２永久磁石の方が長く、前記第２永久磁石が延在する方向に直交する方向の長さは、前記一対の前記第１永久磁石の何れもが、前記第２永久磁石よりも長く、前記一対の前記第１永久磁石とこれらの間で延在する前記第２永久磁石とは、前記第２永久磁石が延在する方向に直交する方向において同じ極性の磁極を呈する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明であって、前記一対の前記第１永久磁石（１４ａ）と前記第２永久磁石（１６ａ）とは、予め定められた空隙（２０）を介して近接する。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明であって、前記第１永久磁石（１４ａ）が前記ロータコア（１２ａ）の外部側に呈する磁極面が延在する面と、前記第２永久磁石（１６ａ）が前記ロータコアの外部側に呈する磁極面が延在する面とは、平行でかつ段差（２１）を形成する。
【００１３】
第４の発明は、ロータコア（１２ｂ，１２ｃ）の内部に前記ロータコアの回転軸（９０）と平行な方向に沿って永久磁石群が埋設されるロータ（１０ｂ，１０ｃ）であって、前記永久磁石群は、一対の第１永久磁石（１４ｂ，１４ｃ）と、前記一対の前記第１永久磁石の間で延在する第２永久磁石（１６ｂ，１６ｃ）とを備え、前記一対の前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とが近接する面は、前記回転軸と平行な方向に対して傾斜している。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明であって、前記一対の前記第１永久磁石（１４ｃ）は、前記第２永久磁石（１６ｃ）の磁極面のうち前記ロータコア（１２ｃ）の内部側の磁極面（１７ｃ）と隣接する側の磁極面（１５ｃ）において、予め定められた幅の磁極面を有し、前記第２永久磁石の磁極面のうち前記ロータコアの内部側の磁極面は、外部側の磁極面よりも広く、前記一対の前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とが近接する面は、前記一対の前記第１永久磁石の前記磁極面に垂直な面又は前記第２永久磁石の前記磁極面に垂直な面の何れかに対して傾斜している。
【００１５】
第６の発明は、ロータコア（１２ｄ〜１２ｇ）の内部に前記ロータコアの回転軸（９０）と平行な方向に沿って永久磁石群が埋設されるロータ（１０ｄ〜１０ｇ）であって、前記永久磁石群は、一対の第１永久磁石（１４ｄ〜１４ｇ）と、前記一対の前記第１永久磁石の間で延在する第２永久磁石（１６ｄ〜１６ｇ）と、前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石を前記回転軸の方向の端部で保持する保持部を備える。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明であって、前記保持部は、前記一対の前記第１永久磁石（１４ｄ）及び前記第２永久磁石（１６ｄ）が配設される孔の内壁に設けられる凸条部（２２ｄ）であり、前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、前記凸条部を介して互いに近接する。
【００１７】
第８の発明は、第７の発明であって、前記凸条部（２２ｄ）は、前記第２永久磁石（１６ｄ）の磁極面のうち前記ロータコアの内部側の磁極面（１７ｄ）側に設けられる。
【００１８】
第９の発明は、第６の発明であって、前記ロータコア（１２ｅ）の前記回転軸（９０）と平行な方向の端面に配設される端板（３２ｅ）を更に備え、前記一対の前記第１永久磁石（１４ｅ）と前記第２永久磁石（１６ｅ）との間には、所定の空隙が設けられ、前記保持部は、前記端板で前記所定の空隙に嵌挿される突部（２２ｅ）である。
【００１９】
第１０の発明は、第９の発明であって、前記突部（２２ｅ）は、前記第２永久磁石（１６ｅ）に接して、前記回転軸（９０）に平行な方向に対してバネ状に形成される。
【００２０】
第１１の発明は、第６の発明であって、前記ロータコア（１２ｆ）の前記回転軸（９０）と平行な方向の端面に配設される端板（３２ｆ）を更に備え、前記一対の前記第１永久磁石（１４ｆ）及び前記第２永久磁石（１６ｆ）のうち何れか一方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さよりも長く形成され、前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石のうち他方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さ以下の長さに形成され、前記保持部は、前記端板で前記ロータコアから突出する前記一対の前記第１永久磁石又は前記第２永久磁石を収容する凹部（２２ｆ）である。
【００２１】
第１２の発明は、第６の発明であって、前記ロータコア（１２ｇ）の前記回転軸（９０）と平行な方向の端面に配設される一対の第１端板（３４ｇ）と、一の前記第１端面（３４ｇａ）の前記回転軸と平行な方向の端面のうち、前記ロータコアと接していない側の端面に配設される第２端板（３６ｇ）とを更に備え、前記一対の前記第１永久磁石（１４ｇ）及び前記第２永久磁石（１６ｇ）のうち何れか一方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さよりも、前記一の前記第１端板（３４ｇ）の前記回転軸と平行な方向の厚みと同程度長く形成され、前記一対の前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石のうち他方は、前記ロータコアの前記回転軸と平行な方向の長さ以下に形成され、前記保持部は、前記一の前記第１端板が有する、前記ロータコアから突出する前記一対の前記第１永久磁石又は前記第２永久磁石の何れかを収容する孔部（２２ｇ）と、前記第２端板とが協働して形成する。
【００２２】
第１３の発明は、前記ロータ（１０，１０ａ〜１０ｇ）と、前記回転軸（９０）と平行な方向で所定の空隙を介して対向するコイル（４２）とを備える埋込磁石型モータ（１００）であって、前記コイルの巻線方式は集中巻方式が採用されている。
【発明の効果】
【００２３】
第１の発明によれば、径方向に直交する方向の端部での減磁耐力を向上させつつ、永久磁石全体の使用量を抑制できる。
【００２４】
第２の発明によれば、径方向に直交する方向の端部での減磁耐力を向上させつつ、渦電流損を低減できる。
【００２５】
第３の発明によれば、径方向に直交する方向の端部での減磁耐力を向上させつつ、永久磁石群の配設ミスを回避できる。
【００２６】
第４の発明によれば、永久磁石群の配設ミスを回避できる。
【００２７】
第５の発明によれば、永久磁石群の配設ミスを回避しつつ、ロータコアの内部側の磁極面の端部における減磁耐力を向上できる。
【００２８】
第６の発明によれば、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。また、永久磁石群を埋設する孔を簡単に形成できる。
【００２９】
第７の発明によれば、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。また、第１永久磁石と第２永久磁石との間に空隙が生じるので、渦電流損を低減できる。
【００３０】
第８の発明によれば、減磁耐力が向上する。
【００３１】
第９の発明によれば、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。
【００３２】
第１０の発明によれば、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制でき、第２永久磁石の寸法公差を吸収して確実に固定できる。
【００３３】
第１１の発明によれば、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。
【００３４】
第１２の発明によれば、永久磁石の配設ミスを回避又は抑制できる。
【００３５】
第１３の発明によれば、磁束量が多く、かつ減磁耐力が高いモータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。
【００３７】
〈第１実施形態〉
図１は、本発明の第１実施形態に係るロータ１０の斜視図であり、図２は、本発明のロータ１０を適用した埋込磁石型モータ１００の構成を示す回転軸９０に垂直な断面図である。
【００３８】
図１に示すように、本発明のロータ１０は、ロータコア１２と、ロータコア１２の内部にロータコア１２の回転軸９０と平行な方向に沿って永久磁石群が埋設されている。また、図２に示すように、埋込磁石型モータ１００は、ロータ１０と、回転軸９０を中心とする径方向でロータ１０と所定の空隙を介して対向するティースに巻回された電機子巻線４２とを備え、電機子巻線４２の巻線方式は集中巻が採用されている。なお、電機子巻線４２の巻線方式は分布巻方式であっても構わない。
【００３９】
永久磁石群は、一対の第１永久磁石１４と、一対の永久磁石１４の間で延在する第２永久磁石１６とを備える。一対の第１永久磁石１４の何れもが、第２永久磁石１６と比して保磁力が大きく、かつ残留磁束密度が小さい材質で形成される。具体的には、いずれも焼結の希土類磁石である場合、添加する元素によって、より保磁力を大きくすることができるが、その場合、残留磁束密度は低下する。したがって、一対の第１永久磁石１４と、第２永久磁石１６とは、同じ焼結の希土類磁石であって、添加元素の違い（又は添加量の違い）により、保磁力と残留磁束密度を異ならせたものである。
【００４０】
第２永久磁石１６が延在する方向（以下、説明を簡単にするために「幅方向」とも称する）における長さ（以下、「幅」とも称する）は、一対の第１永久磁石１４の何れよりも第２永久磁石１６の方が長い。第２永久磁石１６が延在する方向に直交する方向（以下、「厚さ方向」とも称する）の長さ（以下、「厚さ」とも称する）は、一対の第１永久磁石１４の何れもが、第２永久磁石１６よりも長い。一対の第１永久磁石１４とこれらの間で延在する第２永久磁石１６とは、第２永久磁石１６が延在する方向に直交する方向において同じ極性の磁極を呈する。
【００４１】
具体的には、ロータコア１２は略円筒形に形成され、その内周で回転軸９０に沿って配設されるシャフト（図示省略）に連結される連結部１１を有している。そして、連結部１１と外周とに囲まれる領域において、例えば、外周に略内接する正方形（極数がｎ極の場合は、正ｎ角形）の各辺の中央部に相当する位置で回転軸９０と平行な方向に沿って埋設孔１３が形成される。この埋設孔１３に、永久磁石群（一対の第１永久磁石１４及び第２永久磁石１６）がそれぞれ埋設されている。埋設孔１３の、ロータコア１２の外周側の端部は、外周側へと屈曲した空隙が設けられた態様が例示されている。これはロータコア１２の回転軸９０に垂直な断面において、永久磁石群が発生する磁束がステータ４０に施された電機子巻線４２に鎖交せずに短絡的に流れる磁路の磁気抵抗を高める観点で望ましい。
【００４２】
上述のように、一対の第１永久磁石１４の幅は、第２永久磁石１６の幅よりも短く、一対の第１永久磁石１４の厚さは、第２永久磁石１６の厚さよりも厚い。すなわち、図２に示すように、ロータ１０とステータ４０とを、所定の空隙を介して対向配置させた場合に、ロータコア１２の外周に近い側に位置する一対の第１永久磁石１４は、ステータ４０が有する電機子巻線４２によって減磁界として大きく作用する磁束８０の通りやすさを低下させる空隙部（埋設孔）の長さを大きく採ることができる。このように、第２永久磁石１６の厚さよりも厚い一対の第１永久磁石１４を採用して、幅を第２永久磁石１６よりも短くすることができるので、永久磁石全体の使用量を抑制できる。また、永久磁石の幅及び厚みの違いに応じた埋設孔形状とすることにより第１永久磁石１４と第２永久磁石１６とを取り違えて配設してしまうというミスも回避又は抑制できる。
【００４３】
〈第１実施形態の変形例〉
図３は、他の態様のロータ１０ａの平面図及び斜視図である。本実施形態の更なる態様としては、例えば、図３に示すように、一対の第１永久磁石１４と略同等の機能を有する一対の第１永久磁石１４ａと、第２永久磁石１６と略同等の機能を有する第２永久磁石１６ａとは、予め定められた空隙２０を介して近接する程度で、両者の接触を避けるようにしても良い。この空隙２０により、両者が接触した場合に比べ、永久磁石群の内部で発生する渦電流損を低減できる。特に、焼結のネオジウム系の希土類磁石の場合、導電率が高いため、上記効果が顕著となる。
【００４４】
また、ロータコア１２と略同等の機能を有するロータコア１２ａにおいて、第１永久磁石１４ａがロータコア１２ａの外部側に呈する磁極面１８ａが延在する面と、第２永久磁石１６ａがロータコア１２ａの外部側に呈する磁極面１９ａが延在する面とは、平行でかつ段差２１を形成するようにしても良い。このとき、一対の第１永久磁石１４ａと第２永久磁石１６ａとが、ロータコア１２ａ内部に配設されたときに両者が接触しないようにしても良い。すなわち、空隙２０を有してかつ段差２１を形成していても良い。この段差２１により、永久磁石群の配設ミスを回避できる。
【００４５】
〈第１実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の発明によれば、幅方向の端部での減磁耐力を向上させつつ、永久磁石全体の使用量を抑制できる。また、一対の第１永久磁石１４ａと第２永久磁石１６ａとを所定の空隙２０を介して近接させることにより、減磁耐力を向上させつつ、渦電流損を低減できる。さらに、一対の第１永久磁石１４ａの磁極面１８ａと第２永久磁石１６ａの磁極面１９ａとが段差２１を形成することにより、減磁耐力を向上させつつ、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。
【００４６】
〈第２実施形態〉
上記第１実施形態では、一対の第１永久磁石１４，１４ａが、第２永久磁石１６，１６ａと比して保磁力が大きく、かつ残留磁束密度が小さい材質で形成され、一対の第１永久磁石１４，１４ａの方が、減磁界として作用する磁束８０を遮る断面積が大きい態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、上記実施形態で示した技術を踏まえた更なる態様としての本発明の第２実施形態として、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制し得る技術について重点的に、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の説明において、特に断りのない限り、上記第１実施形態と同様の機能を有する要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
図４は、本発明の第２実施形態に係るロータ１０ｂの分解斜視図である。図４に示すように、ロータ１０ｂは、ロータコア１２ｂと、永久磁石群を構成する一対の第１永久磁石１４ｂ及び第２永久磁石１６ｂとを備えている。
【００４８】
ロータコア１２ｂは、上記第１実施形態で示したロータコア１２と略同一の構成を有しており、略円筒形に形成され、その内周で回転軸９０に沿って配設されるシャフト（図示省略）に連結される連結部１１を有している。そして、連結部１１と外周とに囲まれる領域において、例えば、外周に内接する四角形の各辺の中央部に相当する位置で回転軸９０と平行な方向に沿って埋設孔１３ｂが形成される。
【００４９】
この埋設孔１３ｂに、永久磁石群（一対の第１永久磁石１４ｂと、一対の第１永久磁石１４ｂの間で延在する第２永久磁石１６ｂ）がそれぞれ埋設されている。そして、一対の第１永久磁石１４ｂと第２永久磁石１６ｂとが近接する面は、回転軸９０と平行な方向に対して傾斜している。
【００５０】
具体例を挙げれば、図４に示すように、第２永久磁石１６ｂの幅が、回転軸９０に沿った方向（以下、「長さ方向」とも称する）の一端と他端とで異なる形状に形成されている。すなわち、第２永久磁石１６ｂは、ロータコア１２ｂの内部側に呈する磁極面１７ｂとロータコア１２ｂの外部側に呈する磁極面１９ｂとが共に略台形状に形成されている。また、一対の第１永久磁石１４ｂは、第２永久磁石１６ｂと近接した状態で略四角柱を呈するように形成されている。すなわち、一対の第１永久磁石１４ｂは、ロータコア１２ｂの内部側に呈する磁極面１５ｂとロータコア１２ｂの外部側に呈する磁極面とが共に略台形状に形成されており、第２永久磁石１６ｂの磁極面１７ｂと一対の第１永久磁石１４ｂの磁極面１５ｂとが近接した状態、及び第２永久磁石１６ｂの磁極面１９ｂと一対の第１永久磁石１４ｂの磁極面１８ｂとが近接した状態で、それぞれの磁極面が略方形を呈する。換言すれば、一対の第１永久磁石１４ｂの長さ方向の端部の幅は、第２永久磁石１６ｂの長さ方向の端部の幅が長い側では短く、第２永久磁石１６ｂの長さ方向の端部の幅が短い側では長い。
【００５１】
ここで、上述のように形成された永久磁石群のロータコア１２ｂ内部での配設位置としては、ロータ１０ｂに対する冷却効果の観点から以下のように配設することが望ましい。すなわち、ロータ１０ｂを適用した埋込磁石型モータにおいて、空気や冷媒等の流体が一方向に流れる場合には、その流れる方向に基づいて、第２永久磁石１６ｂの幅は、流体の上流側で長く、流体の下流側で短くなるように配設する。
【００５２】
なお、流体が一方向に流れる場合とは、ロータ１０ｂを適用したモータが密閉型圧縮機駆動用モータであって高圧ドームを適用した場合においては、圧縮機構部の吐出ポート側が上流側となり、低圧ドームを適用した場合においては、吸入管側が上流側となる。また、ロータ１０ｂを適用したモータが自己冷却ファンであれば、風上側が上流側となる。冷却効果が高ければ、保磁力も高くなるため、比較的保磁力の低い材質が一対の第１永久磁石１４ｂに近付いても、減磁する可能性は減少する。
【００５３】
または、長さ方向に磁束密度のアンバランスが生じることが懸念される場合には、第２永久磁石１６ｂの幅の長短が周方向に交番するように、上下逆に埋設するようにしても良い。つまり、本実施形態に照らしていえば、ロータコア１２ｂに埋設される４つの永久磁石群のうち、回転軸９０を挟んで互いに対向する一の一対の永久磁石群は、第２永久磁石１６ｂの長さ方向の端部の幅が長い方を図中の上方向になるように埋設し、他の一対の永久磁石群は、第２永久磁石１６ｂの長さ方向の端部の幅が短い方を図中の上方向になるように埋設するようにしても良い。なお、本明細書でいう「上方向」とは、説明の便宜上、図面に即して用いているに過ぎず、実際の製品に組込まれたときの上下を反映するものではない。
【００５４】
また、上述のように形成された永久磁石群のロータコア１２ｂ内部への配設順序としては、配設工程の簡便性の観点から以下のような順序で配設することが望ましい。すなわち、第２永久磁石１６ｂの長さ方向の端部の幅が、上方向で長く、下方向で短い場合には、まず、一対の第１永久磁石１４ｂを埋設孔１３ｂに埋設し、次に第２永久磁石１６ｂを埋設孔１３ｂ内の一対の第１永久磁石１４ｂの間に挿入する。又は、一対の第１永久磁石１４ｂと第２永久磁石１６ｂとを予め接合した状態で埋設孔１３ｂに挿入しても良い。
【００５５】
〈第２実施形態の変形例〉
図５及び図６は、他の態様のロータ１０ｂ，１０ｃの斜視図である。本実施形態の更なる態様としては、例えば、図５に示すように、一対の第１永久磁石１４ｂと近接する第２永久磁石１６ｂの面を、長さ方向に対して傾斜させて、かつ面同士を互いに平行に形成し、一対の第１永久磁石１４ｂは、第２永久磁石１６ｂと近接した状態で略直方体を呈するように形成しても良い。ただし、一対の第１永久磁石１４ｂは、永久磁石群の長さ方向全体に亘って所定の幅を有していることが必要である。
【００５６】
又は、例えば、図６に示すように、ロータ１０ｃの埋設孔１３ｃに埋設される一対の第１永久磁石１４ｃは、第２永久磁石１６ｃの磁極面のうちロータコア１２ｃの内部側の磁極面１７ｃと隣接する側の磁極面１５ｃにおいて、長さ方向全体に亘って予め定められた幅を有し、第２永久磁石１６ｃの磁極面１７ｃは、ロータコア１２ｃの外部側の磁極面１９ｃよりも広く、一対の第１永久磁石１４ｃと第２永久磁石１６ｃとが近接する面は、一対の第１永久磁石１４ｃの磁極面１５ｃに垂直な面又は第２永久磁石１６ｃの磁極面１７ｃに垂直な面の何れかに対して傾斜していても良い。つまり、一対の第１永久磁石１４ｃと第２永久磁石１６ｃとが近接する面は、厚さ方向に対しても傾斜しており、一対の第１永久磁石１４ｃの磁極面のうち、磁極面１９ｃと隣接する磁極面１８ｃは、磁極面１５ｃよりも広い。これにより、減磁界として大きく作用する磁束８０（図２参照）を遮る断面積を大きく採ることができる。
【００５７】
〈第２実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の発明によれば、一対の第１永久磁石１４ｂ，１４ｃと第２永久磁石１６ｂ，１６ｃとが近接する面が長さ方向に対して傾斜しているので、永久磁石群の配設ミスを回避できる。また、一対の第１永久磁石１４ｃの磁極面１７ｃは、磁極面１５ｃよりも広く形成されているので、ロータコア１２ｃの内部側の磁極面１５ｃの端部における減磁耐力を向上できる。
【００５８】
〈第３実施形態〉
上記第２実施形態では、永久磁石群を構成する各永久磁石の形状を異ならせることによって、配設ミスを回避又は抑制し得る態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第３実施形態として、永久磁石群を構成する各永久磁石を長さ方向の端部で保持する保持部を備える態様について、図面を参照しながら説明する。
【００５９】
図７は、本発明の第３実施形態に係るロータ１０ｄの分解斜視図である。図７に示すように、ロータ１０ｄは、ロータコア１２ｄと、永久磁石群を構成する一対の第１永久磁石１４ｄ及び第２永久磁石１６ｄとを備えている。
【００６０】
ロータコア１２ｄは、略円筒形に形成され、その内周で回転軸９０に沿って配設されるシャフト（図示省略）に連結される連結部１１を有している。そして、連結部１１と外周とに囲まれる領域において、例えば、外周に内接する四角形の各辺の中央部に相当する位置で回転軸９０と平行な方向に沿って埋設孔１３ｄが形成される。埋設孔１３ｄの内壁には、凸条部２２ｄが形成されており、この凸条部２２ｄが永久磁石群を保持する保持部として機能する。つまり、埋設孔１３ｄは、永久磁石群の幅に２つの凸条部２２ｄの幅を加えた長さの幅をもって形成される。
【００６１】
一対の第１永久磁石１４ｄ及び第２永久磁石１６ｄは、この凸条部２２ｄを介して互いに近接する。つまり、本実施形態においては、一対の第１永久磁石１４ｄと第２永久磁石１６ｄとは互いに凸条部２２ｄの幅に等しい距離だけ離れて配設される。一対の第１永久磁石１４ｄと第２永久磁石１６ｄとの間に空隙ができることにより、永久磁石群の内部で生じる渦電流損を低減できる。
【００６２】
ここで、凸条部２２ｄは、埋設孔１３ｄの内壁で、必ずしも長さ方向全体に亘って形成される必要はなく、一対の第１永久磁石１４ｄと第２永久磁石１６ｄとの間で、少なくとも２箇所設けられていれば良い。また、凸条部２２ｄは、減磁耐力を高める観点から、第２永久磁石１６ｄの磁極面のうちロータコア１２ｄの内部側の磁極面１７ｄ側に形成することが望ましい。これは、凸条部２２ｄから僅かながら漏れ磁束が発生するためである。
【００６３】
〈第３実施形態の変形例〉
図８及び図９は、他の態様のロータ１０ｅの分解斜視図である。本実施形態の更なる態様としては、例えば、ロータ１０ｅを図８に示すような構成としても良い。すなわち、ロータコア１２ｅの回転軸９０と平行な方向の両端面に配設される端板３２ｅを更に備え、一対の第１永久磁石１４ｅと第２永久磁石１６ｅとの間には、所定の空隙が設けられ、端板３２ｅで該空隙に対応する位置に突部２２ｅを形成しても良い。この突部２２ｅが、該空隙に嵌挿されることにより、保持部として機能する。つまり、埋設孔１３ｅは、永久磁石群の幅に２つの突部２２ｅの幅を加えた長さの幅をもって形成される。
【００６４】
ここで、突部２２ｅは、例えば、端板３２ｅの一部を切り起こして形成する。また、端板３２ｅ及び突部２２ｅを非磁性体で形成することにより、漏れ磁束を抑えることができる。
【００６５】
また、本発明の更なる態様として、図９に示すように、突部２２ｅは、第２永久磁石１６ｅに接して、回転軸９０に平行な方向に対してバネ状に形成されていても良い。一方の端板３２ｅに設けられた突部２２ｅが他方の端板３２ｅ（あるいは中でも突部２２ｅ）と共に、長さ方向において第２永久磁石１６ｅを保持する。突部２２ｅがバネ性を有するには、端板３２ｅの一部を切り起こすことで実現できる。ただし、端板３２ｅの材質が弾性を有していることが必要である。なお、図９では、突部２２ｅが端板３２ｅから鋭角に切り起こされている態様を示しているが、これは製造工程での便宜を考慮した態様であり、切り起こしの角度が直角でなければ、鈍角に切り起こされていても良い。
【００６６】
〈第３実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の発明によれば、一対の第１永久磁石１４ｄ，１４ｅ及び第２永久磁石１６ｄ，１６ｅを長さ方向の端部で保持する保持部（凸条部２２ｄ，突部２２ｅ）を備えるので、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。また、永久磁石群を埋設する埋設孔１３ｅを簡単に形成できる。また、埋設孔１３ｄの内壁に凸条部２２ｄを設けることにより、一対の第１永久磁石１４ｄと第２永久磁石１６ｄとの間に空隙が生じるので、渦電流損を低減できる。さらに、凸条部２２ｄを埋設孔１３ｄのうちロータコア１２ｄの内部側に設けることにより、減磁耐力が向上する。
【００６７】
また、端板３２ｅを更に備えて、端板３２ｅに突部２２ｅを形成し、突部２２ｅが、一対の第１永久磁石１４ｅと第２永久磁石１６ｅとの間に嵌挿するので、埋設孔１３ｅを簡単に形成でき、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。さらに、突部２２ｅがバネ性を有していれば、第２永久磁石１６ｅの寸法公差を吸収して確実に固定できる。
【００６８】
〈第４実施形態〉
上記第３実施形態の変形例では、端板３２ｅの一部を切り起こして突部２２ｅを形成する態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第４実施形態として、端板３２ｆの一部に凹部２２ｆを形成して永久磁石群を保持する態様について、図面を参照しながら説明する。
【００６９】
図１０は、本発明の第４実施形態に係るロータ１０ｆの分解斜視図である。図１０に示すように、ロータ１０ｆは、ロータコア１２ｆと、永久磁石群を構成する一対の第１永久磁石１４ｆ及び第２永久磁石１６ｆと、ロータコア１２ｆの連結部１１と略同位置かつ同サイズの孔を有してロータコア１２ｆの長さ方向の端面と略同一サイズの略環状に形成される端板（本実施形態においては、ロータコア１２ｆの端面に一対で配設される端板）３２ｆとを備えている。ロータコア１２ｆは、上記実施形態で示したロータコア１２ｅと略同様の構成を有しており、埋設孔１３ｆは、永久磁石群の幅と略等しい幅をもって形成されている。
【００７０】
一対の第１永久磁石１４ｆ及び第２永久磁石１６ｆのうち何れか一方は、ロータコア１２ｆの長さよりも所定の長さだけ長く形成され、一対の第１永久磁石１４ｆ及び第２永久磁石１６ｆのうち他方は、ロータコア１２ｆの長さよりも所定の長さだけ短く形成されている。具体例を挙げれば、図１０に示すように、一対の第１永久磁石１４ｆは、ロータコア１２ｆの長さよりも長く形成され、第２永久磁石１６ｆの長さは、ロータコア１２ｆの長さと同じかそれ以下に形成されている。
【００７１】
そして、一対の端板３２ｆは、一対の第１永久磁石１４ｆ及び第２永久磁石１６ｆのうち長い方の永久磁石（本実施形態においては、一対の第１永久磁石１４ｆ）が埋設孔１３ｆに埋設したときにロータコア１２ｆから突出する永久磁石を収容する凹部２２ｆを有している。なお、凹部２２ｆは、必ずしも一対の端板３２ｆのそれぞれに形成されている必要はなく、一方にのみ形成されていても良い。何れにしても、一対の端板３２ｆをロータコア１２ｆの端面に配したときに、一対の第１永久磁石１４ｆを保持できれば良い。
【００７２】
〈第４実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の発明によれば、一対の第１永久磁石１４ｆ及び第２永久磁石１６ｆのうち何れか一方がロータコア１２ｆの長さよりも長く形成され、永久磁石群を埋設孔１３ｆに埋設したときに突出する永久磁石を収容する凹部を有する一対の端板３２ｆを備えるので、永久磁石群の配設ミスを回避又は抑制できる。
【００７３】
〈第５実施形態〉
上記第４実施形態では、一対の第１永久磁石１４ｆ及び第２永久磁石１６ｆのうち何れか一方がロータコア１２ｆの長さよりも長く形成され、一対の端板３２ｆが有する凹部２２ｆが、ロータコア１２ｆから突出する永久磁石を収容することによって永久磁石群を保持する態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第５実施形態として、更に他の端板を備える態様について、図面を参照しながら説明する。
【００７４】
図１１は、本発明の第５実施形態に係るロータ１０ｇの分解斜視図である。図１１に示すように、ロータ１０ｇは、ロータコア１２ｇと、永久磁石群を構成する一対の第１永久磁石１４ｇ及び第２永久磁石１６ｇと、一対の第１端板３４ｇと、第２端板３６ｇとを備えている。
【００７５】
ロータコア１２ｇは、上記第４実施形態で示したロータコア１２ｆと略同様の構成を有している。また、一対の第１永久磁石１４ｇ及び第２永久磁石１６ｇのうち何れか一方は、ロータコア１２ｇの長さよりも所定の長さだけ長く形成され、一対の第１永久磁石１４ｇ及び第２永久磁石１６ｇのうち他方は、ロータコア１２ｇの長さよりも所定の長さだけ短く形成されている。具体例を挙げれば、図１１に示すように、一対の第１永久磁石１４ｇは、ロータコア１２ｇの長さよりも長く形成され、第２永久磁石１６ｇの長さは、ロータコア１２ｇの長さと同じかそれ以下に形成されている。
【００７６】
一対の第１端板３４ｇは、ロータコア１２ｇの連結部１１と略同位置かつ同サイズの孔を有してロータコア１２ｇの長さ方向の端面と略同一サイズの略環状に形成されている。また、一対の第１端板３４ｇは、一対の第１永久磁石１４ｇ及び第２永久磁石１６ｇのうち長い方の永久磁石（本実施形態においては、一対の第１永久磁石１４ｇ）が埋設孔１３ｇに埋設したときにロータコア１２ｇから突出する永久磁石の長さと略同じ長さに形成され、ロータコア１２ｇの回転軸９０と平行な方向の端面に配設される。また、一対の第１端板３４ｇは、ロータコア１２ｇから突出する永久磁石を収容する孔部２２ｇを有している。なお、孔部２２ｇは、必ずしも一対の第１端板３４ｇのそれぞれに形成されている必要はなく、図１１に示すように、一方の第１端板３４ｇａにのみ形成されていても良い。
【００７７】
第２端板３６ｇもまた、ロータコア１２ｇの連結部１１と略同位置かつ同サイズの孔を有してロータコア１２ｇの長さ方向の端面と略同一サイズの略環状に形成されている。そして、第２端板３６ｇは、一の第１端板３４ｇａの回転軸９０を法線とする端面のうち、ロータコア１２ｇと接していない側の端面に配設される。第２端板３６ｇが一の第１端板３４ｇａに形成される孔部２２ｇを塞ぐことにより、保持部として機能する。つまり、一の第１端板３４ｇａが有する、ロータコア１２ｇから突出する一対の第１永久磁石１４ｇを収容する孔部２２ｇと、第２端板３６ｇとが協働して保持部を形成する。
【００７８】
ここで、第２端板３６ｇは、ロータ１０ｇにより駆動される負荷の回転中心のズレ（偏芯）を補正するバランサを適用しても良い。この場合、バランサの形状によっては、一の第１端板３４ｇａの孔部２２ｇ全体を塞ぐことはできないが、少なくとも一部を塞ぐ形状となっていれば、一対の第１永久磁石１４ｇを保持することが可能である。ここで、ロータ１０ｇにより駆動される負荷の回転中心のズレを有する例として、偏芯したピストンによりシリンダ内部の容積を変化させることにより冷媒を圧縮するロータリ圧縮機が挙げられる。
【００７９】
〈第５実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の発明によれば、一の第１端板３４ｇａの孔部２２ｇと第２端板３６ｇとが協働して一対の第１永久磁石１４ｇを保持するので、永久磁石の配設ミスを回避又は抑制できる。
【００８０】
〈変形例〉
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述の実施形態を適宜組み合わせても構わないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロータの斜視図である。
【図２】本発明のロータを適用した埋込磁石型モータの構成を示す断面図である。
【図３】他の態様のロータの平面図及び斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るロータの分解斜視図である。
【図５】他の態様のロータの分解斜視図である。
【図６】他の態様のロータの分解斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るロータの分解斜視図である。
【図８】他の態様のロータの分解斜視図である。
【図９】他の態様のロータの分解斜視図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るロータの分解斜視図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るロータの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  埋込磁石型モータ
１０，１０ａ〜１０ｇ  ロータ
１２，１２ａ〜１２ｇ  ロータコア
１４，１４ａ〜１４ｇ  第１永久磁石
１５ｂ，１５ｃ  磁極面
１６，１６ａ〜１６ｇ  第２永久磁石
１７ｂ，１７ｃ  磁極面
２０  空隙
２１  段差
２２ｄ  凸条部
２２ｅ  突部
２２ｆ  凹部
２２ｇ  孔部
３２ｅ，３２ｆ  端板
３４ｇ  第１端板
３６ｇ  第２端板
４２  電機子巻線
９０  回転軸
【図１】
2009038930.tif 000003
【図２】
2009038930.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009038930.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009038930.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2009038930.tif 000013