JP2011172359A - 分割型回転子及び電動機 - Google Patents
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Abstract
【課題】永久磁石からの漏れ磁束が発生することを抑制することと、外周側鉄心片と回転軸側鉄心片とを容易に且つ確実に結合できるようにすることとの双方を実現できるようにする。
【解決手段】相対的に分割型回転子１２０の外周側に位置する外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄと、相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片１２２とに回転子の鉄心を分割し、それら外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄに形成された貫通孔１２５に鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄを挿入し、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄの両端を、端板１５０ａ、１５０ｂに固定する。
【選択図】図２
【解決手段】相対的に分割型回転子１２０の外周側に位置する外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄと、相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片１２２とに回転子の鉄心を分割し、それら外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄに形成された貫通孔１２５に鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄを挿入し、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄの両端を、端板１５０ａ、１５０ｂに固定する。
【選択図】図２
Description
本発明は、分割型回転子及び電動機に関し、特に、永久磁石を内蔵する回転子として用いて好適なものである。
従来から、電気自動車等では、高い効率と高い耐久性とを有するＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータが用いられている。このＩＰＭモータでは、永久磁石を内蔵した回転子を用いている。
本発明者は、このようなＩＰＭモータにおける永久磁石からの漏れ磁束を抑制する技術として、特願２００９−３７０４５号に記載されている技術を提案している。この技術では、回転子として、複数の鉄心片を組み合わせて構成される分割型回転子を採用する。この分割型回転子は、相対的に当該分割型回転子の外周側に配置された複数の外周側鉄心片と、相対的に分割型回転子の回転軸側に配置された回転軸側鉄心片とのそれぞれの間に、分割型回転子の外周方向で間隔を有して２つの永久磁石を配置すると共に、外周側鉄心片と回転軸側鉄心片との間の磁路を遮断するように外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片に非磁性体の鉄心片結合部材を嵌め合わせるようにする。
このようにすることにより、永久磁石からの漏れ磁束が発生することを従来よりも抑制することができる。
本発明者は、このようなＩＰＭモータにおける永久磁石からの漏れ磁束を抑制する技術として、特願２００９−３７０４５号に記載されている技術を提案している。この技術では、回転子として、複数の鉄心片を組み合わせて構成される分割型回転子を採用する。この分割型回転子は、相対的に当該分割型回転子の外周側に配置された複数の外周側鉄心片と、相対的に分割型回転子の回転軸側に配置された回転軸側鉄心片とのそれぞれの間に、分割型回転子の外周方向で間隔を有して２つの永久磁石を配置すると共に、外周側鉄心片と回転軸側鉄心片との間の磁路を遮断するように外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片に非磁性体の鉄心片結合部材を嵌め合わせるようにする。
このようにすることにより、永久磁石からの漏れ磁束が発生することを従来よりも抑制することができる。
しかしながら、前述した技術では、外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片に嵌め合わせることができるように鉄心片結合部材の形状を決定しなければならない。このため、鉄心片結合部材の形状が複雑になることにより、その加工が難しくなる。また、外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片に嵌め合わされた際に、鉄心片結合部材にガタが生じないようにする必要がある。このため、外周側鉄心片、回転軸側鉄心片、及び鉄心片結合部材を高い寸法精度で製造する必要がある。さらに、鉄心片結合部材は、外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片に嵌め合わさることにより、それら外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片を留めているので、鉄心片結合部材には高い強度が要求される。特に、モータの回転速度が大きくなると、外周側鉄心片に作用する遠心力が大きくなり、この遠心力に対抗するために、特殊な高強度の材料を鉄心片結合部材に用いる必要がある。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、永久磁石からの漏れ磁束が発生することを抑制することと、外周側鉄心片と回転軸側鉄心片とを容易に且つ確実に結合できるようにすることとの双方を実現できるようにすることを目的とする。
本発明の分割型回転子は、相対的に外周側に配置された外周側鉄心片と、相対的に回転軸側に配置された回転軸側鉄心片と、前記外周側鉄心片と前記回転軸側鉄心片との間において、周方向で間隔を有して配置された複数の永久磁石と、前記回転軸方向における両端に配置された２つの端板と、を有し、前記外周側鉄心片に、回転軸方向の貫通孔が形成されている分割型回転子であって、前記貫通孔に挿入され、両端が前記端板に固定された鉄心片結合部材を有し、前記永久磁石の、前記分割型回転子における外周側の端面よりも当該外周側の領域における透磁率が、前記外周側鉄心片及び前記回転軸側鉄心片の透磁率よりも低いことを特徴とする。
本発明の電動機は、前記分割型回転子と、内周が前記分割型回転子の外周と間隔を有して相互に対向するように配置された固定子とを有することを特徴とする。
本発明の電動機は、前記分割型回転子と、内周が前記分割型回転子の外周と間隔を有して相互に対向するように配置された固定子とを有することを特徴とする。
本発明によれば、相対的に分割型回転子の外周側に位置する外周側鉄心片と、相対的に分割型回転子の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片とに回転子の鉄心を分割し、外周側鉄心片に形成された貫通孔に鉄心片結合部材を挿入し、鉄心片結合部材の両端を、端板に固定するようにした。したがって、外周側鉄心片と回転軸側鉄心片とに鉄心片結合部材を嵌め合わせるようにする場合よりも、それらの構成を簡単にすることができ、外周側鉄心片と回転軸側鉄心片とを容易に且つ確実に結合することができる。また、永久磁石の、分割型回転子における外周側の端面よりも当該外周側の領域における透磁率を、外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片の透磁率よりも低くしたので、永久磁石からの漏れ磁束が発生することを抑制することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、分割型回転子の適用例であるＩＰＭモータの回転軸に垂直な方向からＩＰＭモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図２は、ＩＰＭモータの回転軸に沿ってＩＰＭモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図２は、図１のＡ−Ａ´方向から見た分割型回転子の断面図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分の概略だけを示している。
図１、図２において、ＩＰＭモータ１００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）１２０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、分割型回転子の適用例であるＩＰＭモータの回転軸に垂直な方向からＩＰＭモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図２は、ＩＰＭモータの回転軸に沿ってＩＰＭモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図２は、図１のＡ−Ａ´方向から見た分割型回転子の断面図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分の概略だけを示している。
図１、図２において、ＩＰＭモータ１００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）１２０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
固定子１１０は、周方向に延在するヨークと、ヨークの内周側から軸心方向に延在する複数のティースとを有している。複数のティースは、周方向において略等間隔で設けられている（図１に示す例では、１２個のティースが設けられている）。尚、ティースには、図示しない巻線が巻き回されている。
ケース１３０は、焼き嵌め等が行われることにより、固定子１１０の周囲（外周）から固定子１１０に密接して、固定子１１０を固定する。ケース１３０は、例えば、鉄等の磁性体あるいはアルミニウム等の非磁性体により構成される。
ケース１３０は、焼き嵌め等が行われることにより、固定子１１０の周囲（外周）から固定子１１０に密接して、固定子１１０を固定する。ケース１３０は、例えば、鉄等の磁性体あるいはアルミニウム等の非磁性体により構成される。
分割型回転子１２０は、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄと、回転軸側鉄心片１２２と、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄと、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈとを有し、これらを組み合わせることにより形成される。
永久磁石１２４ａ〜１２４ｈは、直方体形状を有している。図１に示すように、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈは、分割型回転子１２０の周方向において、相互に間隔を有して配設されている。また、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈにおける、分割型回転子１２０の周方向における両端面のうち、一端面が相対的に分割型回転子１２０の外周側に位置し、他端面が相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置するようにする。このとき、分割型回転子１２０の周方向において、相対的に分割型回転子１２０の外周側に位置している端面同士が相互に間隔を有して隣接し、相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置している端面同士が相互に間隔を有して隣接するように、それぞれの永久磁石１２４ａ〜１２４ｈが、分割型回転子１２０の周方向において、相互に間隔を有して配置されるようにする。
永久磁石１２４ａ〜１２４ｈは、直方体形状を有している。図１に示すように、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈは、分割型回転子１２０の周方向において、相互に間隔を有して配設されている。また、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈにおける、分割型回転子１２０の周方向における両端面のうち、一端面が相対的に分割型回転子１２０の外周側に位置し、他端面が相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置するようにする。このとき、分割型回転子１２０の周方向において、相対的に分割型回転子１２０の外周側に位置している端面同士が相互に間隔を有して隣接し、相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置している端面同士が相互に間隔を有して隣接するように、それぞれの永久磁石１２４ａ〜１２４ｈが、分割型回転子１２０の周方向において、相互に間隔を有して配置されるようにする。
このようにして配設されている永久磁石１２４ａ〜１２４ｈのうち、相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置している端面同士が相互に間隔を有して隣接している２つの永久磁石（例えば永久磁石１２４ａ、１２４ｂ）により分割型回転子１２０の１つのポール（極）を形成するようにしている。そして、分割型回転子１２０の周方向において、異なる極が交互に存在するようにしている。
尚、以下の説明において、外周、回転軸と称した場合には、特に断らない限り、それぞれ分割型回転子１１の外周、回転軸を示すものとする。
尚、以下の説明において、外周、回転軸と称した場合には、特に断らない限り、それぞれ分割型回転子１１の外周、回転軸を示すものとする。
外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄは、相対的に分割型回転子１２０の外周側に配置される鉄心片である。図１に示すように、本実施形態では、分割型回転子１２０の極毎に外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄが個別に設けられている。
図３は、外周側鉄心片１２１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図３（ａ）は、図１に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た外周側鉄心片１２１ａの外観図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片１２１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片１２１ａ以外の外周側鉄心片１２１ｂ〜１２１ｄは、外周側鉄心片１２１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
図３は、外周側鉄心片１２１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図３（ａ）は、図１に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た外周側鉄心片１２１ａの外観図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片１２１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片１２１ａ以外の外周側鉄心片１２１ｂ〜１２１ｄは、外周側鉄心片１２１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片１２１ａは、図３（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図３（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。ただし、電磁鋼板以外の磁性体板を用いて外周側鉄心片１２１ａを形成するようにしてもよい。
図３に示すように、外周側鉄心片１２１ａの周方向における中央の回転軸側の領域（外周側鉄心片１２１ａの外周側よりも回転軸側に近い領域であって、出来るだけ回転軸側に近い領域）には、後述する鉄心片結合部材１２３ａを挿入するための貫通孔１２５が形成されている。
図３に示すように、外周側鉄心片１２１ａの周方向における中央の回転軸側の領域（外周側鉄心片１２１ａの外周側よりも回転軸側に近い領域であって、出来るだけ回転軸側に近い領域）には、後述する鉄心片結合部材１２３ａを挿入するための貫通孔１２５が形成されている。
回転軸側鉄心片１２２は、相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に配置される鉄心片である。図１に示すように、本実施形態では、単一の回転軸側鉄心片１２２が設けられている。
図４は、回転軸側鉄心片１２２の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図４（ａ）は、図１に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た回転軸側鉄心片１２２の外観図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た回転軸側鉄心片１２２の断面図である。
図４に示すように、回転軸側鉄心片１２２の中心の領域には、回転軸１４０を挿入するための貫通孔１２６が形成されている。
回転軸側鉄心片１２２は、図４（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図４（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。
そして、図１に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄの周方向の端面の間に、隙間１２７ａ〜１２７ｄが形成されるようにしている。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間１２７ａ〜１２７ｄができるようにしている。よって、当該外周側の領域（隙間１２７ａ〜１２７ｄ）の透磁率は、外周側鉄心片１２１及び回転軸側鉄心片１２２の透磁率よりも低くなる。
図４は、回転軸側鉄心片１２２の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図４（ａ）は、図１に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た回転軸側鉄心片１２２の外観図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た回転軸側鉄心片１２２の断面図である。
図４に示すように、回転軸側鉄心片１２２の中心の領域には、回転軸１４０を挿入するための貫通孔１２６が形成されている。
回転軸側鉄心片１２２は、図４（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図４（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。
そして、図１に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄの周方向の端面の間に、隙間１２７ａ〜１２７ｄが形成されるようにしている。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間１２７ａ〜１２７ｄができるようにしている。よって、当該外周側の領域（隙間１２７ａ〜１２７ｄ）の透磁率は、外周側鉄心片１２１及び回転軸側鉄心片１２２の透磁率よりも低くなる。
尚、本実施形態では、複数の電磁鋼板を積み重ねることにより回転軸側鉄心片１２２を形成するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図４に示したものと同じ外形を有する磁性体（鉄等）を用いて回転軸側鉄心片を一体で形成するようにしてもよい。分割型回転子１２０の回転軸側には、直流の磁束は発生するが高周波の磁束が発生しないため、このようにしても分割型回転子１２０の性能に大きな影響を与えないからである。
鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄの（加工前の）形状は、図３に示した貫通孔１２５に合わせた形状（直方体形状）であり、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄに形成されている貫通孔１２５に挿入される。その後、図２に示すように、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄの一端側と他端側とのそれぞれにハトメ等を使用して加工が施され、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄの一端と他端が、それぞれ端板１５０ａ、１５０ｂに固定される。端板１５０ａ、１５０ｂは、分割型回転子１１０の回転軸方向における両端に配置され、分割型回転子１１０をとめるためのものである。端板１５０ａ、１５０ｂは、非磁性体（又は透磁率の低い磁性体）で形成される。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈに近い領域だけを非磁性体とし、その他の領域を磁性体とする端板を採用してもよい。
本実施形態では、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄを磁性体により（一体で）形成するようにしている。ただし、鉄心片結合部材１２３を非磁性体（又は外周側鉄心片１２１及び回転軸側鉄心片１２２よりも透磁率が低い磁性体）で形成するようにしてもよい。
前述したように、貫通孔１２５は、外周側鉄心片１２１ａの回転軸側（外周側鉄心片１２１ａの外周面から遠い位置）に形成されている。したがって、鉄心片結合部材１２３、端板１５０、外周側鉄心片１２１により閉回路（電気回路）が構成されるようにしても、固定子１１０からの交流磁界が、この閉回路に錯交することによる誘導起電力（誘導電流）の発生を低減できる。
また、鉄心片結合部材１２３は、分割型回転子１２０の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
前述したように、貫通孔１２５は、外周側鉄心片１２１ａの回転軸側（外周側鉄心片１２１ａの外周面から遠い位置）に形成されている。したがって、鉄心片結合部材１２３、端板１５０、外周側鉄心片１２１により閉回路（電気回路）が構成されるようにしても、固定子１１０からの交流磁界が、この閉回路に錯交することによる誘導起電力（誘導電流）の発生を低減できる。
また、鉄心片結合部材１２３は、分割型回転子１２０の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
本実施形態では、以上のようにすることによって、分割型回転子１２０が回転しても、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄが、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄを介して端板１５０ａ、１５０ｂに固定されるようにすることができる。これにより、分割型回転子１２０が回転することによる遠心力が発生しても、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄ、回転軸側鉄心片１２２、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄ、及び永久磁石１２４ａ〜１２４ｈが相互に分離しないようにすることができる。
以上のように本実施形態では、相対的に分割型回転子１２０の外周側に位置する外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄと、相対的に分割型回転子１２０の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片１２２とに回転子の鉄心を分割し、それら外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄに形成された貫通孔１２５に鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄを挿入し、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄの両端を、端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにした。したがって、鉄心片結合部材を、外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片の双方に嵌め合わせるようにしなくても、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄと、回転軸側鉄心片１２２とを従来よりも確実に結合させることができる。
また、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間１２７ａ〜１２７ｄができるようにしたので、当該外周側の領域を介して、永久磁石１２４ａ〜１２４ｄの外周側の端面と回転軸側の端面との間で漏れ磁束が生じることを従来よりも抑制することができ、この漏れ磁束によって鉄心が飽和することを従来よりも抑制することができる。したがって、固定子１１０等で発生した磁束が永久磁石１２４ａ〜１２４ｄに進入することを可及的に防止することができ、永久磁石１２４ａ〜１２４ｄの温度が上昇し、永久磁石１２４ａ〜１２４ｄの磁石としての機能が低下してしまうことを従来よりも抑制することができる。これにより、例えば、永久磁石１２４ａ〜１２４ｄとして、耐熱性を高めたネオジウム−鉄−ボロン（Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ）のような特定の材料を用いなくてもよくなる。
また、永久磁石１２４ａ〜１２４ｄの外周側の端面と回転軸側の端面との間で漏れ磁束が生じることを従来よりも抑制することができるようにしたことにより、永久磁石１２４ａ〜１２４ｄから固定子１１０の方向に伝わる磁束を増加させることもでき、ＩＭＰモータのトルクが低下することを抑制することができる。
以上のように、本実施形態では、従来よりも高性能且つ高強度のＩＰＭモータを容易に形成することができる。
以上のように、本実施形態では、従来よりも高性能且つ高強度のＩＰＭモータを容易に形成することができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、外周側鉄心片１２１の周方向における中央の回転軸側の領域に、１つの鉄心片結合部材１２３を挿入し、鉄心片結合部材１２３を端板１５０ａ、１５０ｂに固定する場合について説明した。これに対し、本実施形態では、２つの鉄心片結合部材を外周側鉄心片に挿入し、これら２つの鉄心片結合部材を端板に固定する場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、外周側鉄心片と鉄心片結合部材に係る構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、外周側鉄心片１２１の周方向における中央の回転軸側の領域に、１つの鉄心片結合部材１２３を挿入し、鉄心片結合部材１２３を端板１５０ａ、１５０ｂに固定する場合について説明した。これに対し、本実施形態では、２つの鉄心片結合部材を外周側鉄心片に挿入し、これら２つの鉄心片結合部材を端板に固定する場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、外周側鉄心片と鉄心片結合部材に係る構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図５は、分割型回転子の適用例であるＩＰＭモータの回転軸に垂直な方向からＩＰＭモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図６は、ＩＰＭモータの回転軸に沿ってＩＰＭモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図６は、図５のＡ−Ａ´方向から見た分割型回転子の断面図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分の概略だけを示している。
図５、図６において、ＩＰＭモータ２００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）２１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
図５、図６において、ＩＰＭモータ２００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）２１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
分割型回転子２１０は、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄと、回転軸側鉄心片２１２と、鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈと、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈとを有し、これらを組み合わせることにより形成される。
外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄは、相対的に分割型回転子２１０の外周側に配置される鉄心片である。図５に示すように、本実施形態では、分割型回転子２１０の極毎に外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄが個別に設けられている。
図７は、外周側鉄心片２１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図７（ａ）は、図５に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た外周側鉄心片２１１ａの外観図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片２１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片２１１ａ以外の外周側鉄心片２１１ｂ〜２１１ｄは、外周側鉄心片２１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片２１１ａは、図７（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図７（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。ただし、電磁鋼板以外の磁性体板を用いて外周側鉄心片２１１ａを形成するようにしてもよい。
図７に示すように、外周側鉄心片２１１ａの周方向における両側の領域には、それぞれ後述する鉄心片結合部材２１３ａ、２１３ｂを挿入するための貫通孔２１４ａ、２１４ｂが形成されている。尚、図５、図７では、表記の都合上、鉄心片結合部材２１３ａ、２１３ｂの外周側の端面からの距離と、回転軸側の端面からの距離とが略同じとなる位置に貫通孔２１４ａ、２１４ｂを形成しているが、第１の実施形態で説明したように、固定子１１０からの交流磁界による影響が低減されるように、出来るだけ回転軸側に貫通孔２１４ａ、２１４ｂを形成するのが好ましい。
外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄは、相対的に分割型回転子２１０の外周側に配置される鉄心片である。図５に示すように、本実施形態では、分割型回転子２１０の極毎に外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄが個別に設けられている。
図７は、外周側鉄心片２１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図７（ａ）は、図５に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た外周側鉄心片２１１ａの外観図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片２１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片２１１ａ以外の外周側鉄心片２１１ｂ〜２１１ｄは、外周側鉄心片２１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片２１１ａは、図７（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図７（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。ただし、電磁鋼板以外の磁性体板を用いて外周側鉄心片２１１ａを形成するようにしてもよい。
図７に示すように、外周側鉄心片２１１ａの周方向における両側の領域には、それぞれ後述する鉄心片結合部材２１３ａ、２１３ｂを挿入するための貫通孔２１４ａ、２１４ｂが形成されている。尚、図５、図７では、表記の都合上、鉄心片結合部材２１３ａ、２１３ｂの外周側の端面からの距離と、回転軸側の端面からの距離とが略同じとなる位置に貫通孔２１４ａ、２１４ｂを形成しているが、第１の実施形態で説明したように、固定子１１０からの交流磁界による影響が低減されるように、出来るだけ回転軸側に貫通孔２１４ａ、２１４ｂを形成するのが好ましい。
回転軸側鉄心片２１２は、相対的に分割型回転子２１０の回転軸側に配置される鉄心片である。図５に示すように、本実施形態では、単一の回転軸側鉄心片２１２が設けられている。
図８は、回転軸側鉄心片２１２の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図８（ａ）は、図５に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た回転軸側鉄心片２１２の外観図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た回転軸側鉄心片２１２の断面図である。
図８に示すように、回転軸側鉄心片２１２の中心の領域には、回転軸１４０を挿入するための貫通孔２１５が形成されている。
図８は、回転軸側鉄心片２１２の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図８（ａ）は、図５に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た回転軸側鉄心片２１２の外観図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た回転軸側鉄心片２１２の断面図である。
図８に示すように、回転軸側鉄心片２１２の中心の領域には、回転軸１４０を挿入するための貫通孔２１５が形成されている。
回転軸側鉄心片２１２は、図８（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図８（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。
そして、図５に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄの周方向の端面の間に、隙間２１６ａ〜２１６ｄが形成されるようにしている。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間２１６ａ〜２１６ｄができるようにしている。よって、当該外周側の領域（隙間２１６ａ〜２１６ｄ）の透磁率は、外周側鉄心片２１１及び回転軸側鉄心片２１２の透磁率よりも低くなる。
尚、本実施形態では、複数の電磁鋼板を積み重ねることにより回転軸側鉄心片２１２を形成するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図８に示したものと同じ外形を有する磁性体（鉄等）を用いて回転軸側鉄心片を一体で形成するようにしてもよい。
そして、図５に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄの周方向の端面の間に、隙間２１６ａ〜２１６ｄが形成されるようにしている。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間２１６ａ〜２１６ｄができるようにしている。よって、当該外周側の領域（隙間２１６ａ〜２１６ｄ）の透磁率は、外周側鉄心片２１１及び回転軸側鉄心片２１２の透磁率よりも低くなる。
尚、本実施形態では、複数の電磁鋼板を積み重ねることにより回転軸側鉄心片２１２を形成するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図８に示したものと同じ外形を有する磁性体（鉄等）を用いて回転軸側鉄心片を一体で形成するようにしてもよい。
鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈの（加工前の）形状は、図７に示した貫通孔２１４に合わせた形状（円柱形状）であり、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄに形成されている貫通孔２１４に挿入される。その後、図６に示すように、鉄心片結合部材２１３の一端側と他端側とのそれぞれに加工が施され、鉄心片結合部材２１３の一端と他端が、それぞれ端板１５０ａ、１５０ｂに固定される。
本実施形態では、鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈを磁性体により（一体で）形成するようにしている。また、鉄心片結合部材２１３は、分割型回転子２１０の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
本実施形態では、鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈを磁性体により（一体で）形成するようにしている。また、鉄心片結合部材２１３は、分割型回転子２１０の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
本実施形態では、このようにすることによって、分割型回転子２１０が回転しても、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄが、鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈを介して端板１５０ａ、１５０ｂに固定されるようにすることができる。これにより、分割型回転子２１０が回転することによる遠心力が発生しても、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄ、回転軸側鉄心片２１２、鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈ、及び永久磁石１２４ａ〜１２４ｈが相互に分離しないようにすることができる。
以上のように本実施形態では、相対的に分割型回転子２１０の外周側に位置する外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄと、相対的に分割型回転子２１０の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片２１２とに回転子の鉄心を分割し、それら外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄのそれぞれに２つずつ形成された貫通孔２１４に鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈを個別に挿入し、鉄心片結合部材２１３ａ〜２１３ｈの両端を、端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにした。このように外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄを２箇所で端板１５０ａ、１５０ｂに固定することができるので、外周側鉄心片１２１ａ〜１２１ｄと、回転軸側鉄心片１２２とを、第１の実施形態よりも、より確実に結合させることができる。
尚、本実施形態では、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄを２箇所で端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにしたが、外周側鉄心片を３箇所以上で端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにしてもよい。
尚、本実施形態では、外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄを２箇所で端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにしたが、外周側鉄心片を３箇所以上で端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにしてもよい。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、前述した第２の実施形態の鉄心片結合部材を他の部材と電気的に絶縁した状態で取り付けるようにした場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１、第２の実施形態とは、鉄心片結合部材を電気的に絶縁した状態にすることによる構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１、第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図８に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、前述した第２の実施形態の鉄心片結合部材を他の部材と電気的に絶縁した状態で取り付けるようにした場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１、第２の実施形態とは、鉄心片結合部材を電気的に絶縁した状態にすることによる構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１、第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図８に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図９は、分割型回転子の適用例であるＩＰＭモータの回転軸に垂直な方向からＩＰＭモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図１０は、ＩＰＭモータの回転軸に沿ってＩＰＭモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図１０は、図９のＡ−Ａ´方向から見た分割型回転子の断面図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分の概略だけを示している。
図９、図１０において、ＩＰＭモータ３００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）３１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
図９、図１０において、ＩＰＭモータ３００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）３１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
分割型回転子３１０は、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄと、回転軸側鉄心片３１２と、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈと、絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈと、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈとを有し、これらを組み合わせることにより形成される。
外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄは、相対的に分割型回転子３１０の外周側に配置される鉄心片である。図９に示すように、本実施形態では、分割型回転子３１０の極毎に外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄが個別に設けられている。
図１１は、外周側鉄心片３１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１１（ａ）は、図９に示した方向（分割型回転子３１０の回転軸に沿った方向）から見た外周側鉄心片３１１ａの外観図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片３１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片３１１ａ以外の外周側鉄心片３１１ｂ〜３１１ｄは、外周側鉄心片３１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄは、相対的に分割型回転子３１０の外周側に配置される鉄心片である。図９に示すように、本実施形態では、分割型回転子３１０の極毎に外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄが個別に設けられている。
図１１は、外周側鉄心片３１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１１（ａ）は、図９に示した方向（分割型回転子３１０の回転軸に沿った方向）から見た外周側鉄心片３１１ａの外観図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片３１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片３１１ａ以外の外周側鉄心片３１１ｂ〜３１１ｄは、外周側鉄心片３１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片３１１ａは、図１１（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図１１（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。ただし、電磁鋼板以外の磁性体板を用いて外周側鉄心片３１１ａを形成するようにしてもよい。
図１１に示すように、外周側鉄心片３１１ａの周方向における両側の領域には、それぞれ後述する鉄心片結合部材３１３ａ、３１３ｂ、及び絶縁部材３１４ａ、３１４ｂを挿入するための貫通孔３１５ａ、３１５ｂが形成されている。
図１１に示すように、外周側鉄心片３１１ａの周方向における両側の領域には、それぞれ後述する鉄心片結合部材３１３ａ、３１３ｂ、及び絶縁部材３１４ａ、３１４ｂを挿入するための貫通孔３１５ａ、３１５ｂが形成されている。
回転軸側鉄心片３１２は、相対的に分割型回転子３１０の回転軸側に配置される鉄心片である。図９に示すように、本実施形態では、単一の回転軸側鉄心片３１２が設けられている。
図１２は、回転軸側鉄心片３１２の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１２（ａ）は、図９に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た回転軸側鉄心片３１２の外観図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た回転軸側鉄心片３１２の断面図である。
図１２に示すように、回転軸側鉄心片３１２の中心の領域には、回転軸１４０を挿入するための貫通孔３１６が形成されている。
図１２は、回転軸側鉄心片３１２の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１２（ａ）は、図９に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た回転軸側鉄心片３１２の外観図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た回転軸側鉄心片３１２の断面図である。
図１２に示すように、回転軸側鉄心片３１２の中心の領域には、回転軸１４０を挿入するための貫通孔３１６が形成されている。
回転軸側鉄心片３１２は、図１２（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図１２（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。
そして、図９に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄの外周方向の端面と、回転軸側鉄心片３１２の端面のうち、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈよりも外周側に突出した端面と、の間に隙間３１７ａ〜３１７ｈができるように、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄ、回転軸側鉄心片３１２、及び永久磁石１２４ａ〜１２４ｈを構成している。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの外周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間３１７ａ〜３１７ｈができるようにしている。よって、当該外周側の領域（隙間３１７ａ〜３１７ｈ）の透磁率は、外周側鉄心片３１１及び回転軸側鉄心片３１２の透磁率よりも低くなる。
尚、本実施形態では、複数の電磁鋼板を積み重ねることにより回転軸側鉄心片３１２を形成するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図１２に示したものと同じ外形を有する磁性体（鉄等）を用いて回転軸側鉄心片を一体で形成するようにしてもよい。
そして、図９に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄの外周方向の端面と、回転軸側鉄心片３１２の端面のうち、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈよりも外周側に突出した端面と、の間に隙間３１７ａ〜３１７ｈができるように、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄ、回転軸側鉄心片３１２、及び永久磁石１２４ａ〜１２４ｈを構成している。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの外周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間３１７ａ〜３１７ｈができるようにしている。よって、当該外周側の領域（隙間３１７ａ〜３１７ｈ）の透磁率は、外周側鉄心片３１１及び回転軸側鉄心片３１２の透磁率よりも低くなる。
尚、本実施形態では、複数の電磁鋼板を積み重ねることにより回転軸側鉄心片３１２を形成するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図１２に示したものと同じ外形を有する磁性体（鉄等）を用いて回転軸側鉄心片を一体で形成するようにしてもよい。
鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈは、図１１に示した貫通孔３１５に合わせたボルト形状（螺子形状）を有する。また、絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈは、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが貫通孔３１５に挿入された際に生じる「鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈと、端板１５０ａ、及び外周側鉄心片３１１との間の形状」に合わせて加工された絶縁材料により（一体で）形成されている。図９、図１０に示すように、絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈは貫通孔３１５に挿入され、貫通孔３１５に挿入された絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈに鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが挿入される。尚、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが挿入された状態で、絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈを貫通孔３１５に挿入するようにしてもよい。
本実施形態では、このようにして鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈを貫通孔３１５に挿入する際に、図１０に示すように、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈの先端（螺子山のある側の先端）と端板１５０ｂとの接合点で回転軸１４０に沿う方向に、端板１５０ｂを加圧することにより、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１４ｈを端板１５０ａ、１５０ｂに固定する。
本実施形態では、このようにして鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈを貫通孔３１５に挿入する際に、図１０に示すように、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈの先端（螺子山のある側の先端）と端板１５０ｂとの接合点で回転軸１４０に沿う方向に、端板１５０ｂを加圧することにより、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１４ｈを端板１５０ａ、１５０ｂに固定する。
また、本実施形態では、絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈにより、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈと、端板１５０ａ及び外周側鉄心片３１１とが電気的に絶縁されているので、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈ及び外周側鉄心片３１１による閉回路（電気回路）や、鉄心片結合部材３１３、外周側鉄心片３１１、及び端板１５０による閉回路（電気回路）が形成されることはない。よって、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈは磁性体により（一体で）形成しても非磁性体（又は外周側鉄心片３１１及び回転軸側鉄心片３１２よりも透磁率が低い磁性体）により（一体で）形成してもよい。また、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈは、分割型回転子２１０の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
本実施形態では、このようにすることによって、分割型回転子３１０が回転しても、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄが、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈを介して端板１５０ａ、１５０ｂに固定されるようにすることができる。これにより、分割型回転子３１０が回転することによる遠心力が発生しても、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄ、回転軸側鉄心片３１２、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈ、及び永久磁石３２４ａ〜３２４ｈが相互に分離しないようにすることができる。
以上のように本実施形態では、相対的に分割型回転子３１０の外周側に位置する外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄと、相対的に分割型回転子３１０の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片３１２とに回転子の鉄心を分割し、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが、絶縁部材３１４ａによって、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄ及び端板１５０ａと電気的に絶縁されるように、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈを貫通孔３１５に個別に挿入し、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈの両端を、端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにした。したがって、鉄心片結合部材３１３、外周側鉄心片３１１、端板１５０による閉回路が形成されることを防止することができ、図９に示すように、固定子１１０からの交流磁界が回転軸側鉄心片３１２を通るように、回転軸側鉄心片３１２を永久磁石１２４ａ〜１２４ｈよりも外周側に突出させても、分割型回転子３１０の鉄損が増加することを防止することができる。
尚、本実施形態では、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄ及び端板１５０ａと電気的に絶縁されるようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄ及び端板１５０ｂと電気的に絶縁されるようにしてもよいし、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが、外周側鉄心片３１１ａ〜３１１ｄ及び端板１５０ａ、１５０ｂと電気的に絶縁されるようにしてもよい。すなわち、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈを一部に含む（電気的な）閉回路が形成されないように、鉄心片結合部材３１３ａ〜３１３ｈが他の部材と電気的に絶縁されるようにしていればよい。
また、絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈは一体加工された絶縁材料としたが、複数個の加工された絶縁材料の組み合わせで形成されても、鉄心結合部材３１３ａ〜３１３ｈと貫通孔３１５との間にモールドして形成された樹脂等の絶縁材料であっても、鉄心結合部材３１３ａ〜３１３ｈに予め密着被覆された絶縁材料であっても、貫通孔３１５の壁面に予め密着被覆された絶縁材料であってもよい。
また、外周側鉄心片を３箇所以上で端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにしてもよい。
また、第１の実施形態で説明した鉄心片結合部材１２３に対して、本実施形態のように絶縁部材を適用するようにしてもよい。
また、絶縁部材３１４ａ〜３１４ｈは一体加工された絶縁材料としたが、複数個の加工された絶縁材料の組み合わせで形成されても、鉄心結合部材３１３ａ〜３１３ｈと貫通孔３１５との間にモールドして形成された樹脂等の絶縁材料であっても、鉄心結合部材３１３ａ〜３１３ｈに予め密着被覆された絶縁材料であっても、貫通孔３１５の壁面に予め密着被覆された絶縁材料であってもよい。
また、外周側鉄心片を３箇所以上で端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにしてもよい。
また、第１の実施形態で説明した鉄心片結合部材１２３に対して、本実施形態のように絶縁部材を適用するようにしてもよい。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、鉄心片結合部材により磁束の流れる方向を制御するようにする場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１〜第３の実施形態とは、鉄心片結合部材により磁束の流れる方向を制御することによる構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第３の実施形態と同一の部分については、図１〜図１５に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、鉄心片結合部材により磁束の流れる方向を制御するようにする場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１〜第３の実施形態とは、鉄心片結合部材により磁束の流れる方向を制御することによる構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第３の実施形態と同一の部分については、図１〜図１５に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図１３は、分割型回転子の適用例であるＩＰＭモータの回転軸に垂直な方向からＩＰＭモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図１４は、ＩＰＭモータの回転軸に沿ってＩＰＭモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図１４は、図１３のＡ−Ａ´方向から見た分割型回転子の断面図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分の概略だけを示している。
図１３、図１４において、ＩＰＭモータ４００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）４１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
図１３、図１４において、ＩＰＭモータ４００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）４１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
分割型回転子４１０は、外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄと、回転軸側鉄心片１２２と、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｔと、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈとを有し、これらを組み合わせることにより形成される。
外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄは、相対的に分割型回転子４１０の外周側に配置される鉄心片である。図１３に示すように、本実施形態では、分割型回転子４１０の極毎に外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄが個別に設けられている。
図１５は、外周側鉄心片４１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１５（ａ）は、図１３に示した方向（分割型回転子４１０の回転軸に沿った方向）から見た外周側鉄心片４１１ａの外観図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片４１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片４１１ａ以外の外周側鉄心片４１１ｂ〜４１１ｄは、外周側鉄心片４１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄは、相対的に分割型回転子４１０の外周側に配置される鉄心片である。図１３に示すように、本実施形態では、分割型回転子４１０の極毎に外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄが個別に設けられている。
図１５は、外周側鉄心片４１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１５（ａ）は、図１３に示した方向（分割型回転子４１０の回転軸に沿った方向）から見た外周側鉄心片４１１ａの外観図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片４１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片４１１ａ以外の外周側鉄心片４１１ｂ〜４１１ｄは、外周側鉄心片４１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片４１１ａは、図１５（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図１５（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。ただし、電磁鋼板以外の磁性体板を用いて外周側鉄心片４１１ａを形成するようにしてもよい。
図１５に示すように、外周側鉄心片４１１ａの周方向には、それぞれ後述する鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｅを挿入するための貫通孔４１４ａ〜４１４ｅが間隔を有して形成されている。本実施形態では、貫通孔４１４ａ〜４１４ｅの間の「外周側鉄心片４１１ａの回転軸側（図１５（ａ）の下側）から外周側鉄心片４１１ａの外周側（図１５（ａ）の上側）に向かう経路」が、外周側鉄心片４１１ａの周方向における中央部に向かうように、貫通孔４１４ａ〜４１４ｅが形成されている。
図１５に示すように、外周側鉄心片４１１ａの周方向には、それぞれ後述する鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｅを挿入するための貫通孔４１４ａ〜４１４ｅが間隔を有して形成されている。本実施形態では、貫通孔４１４ａ〜４１４ｅの間の「外周側鉄心片４１１ａの回転軸側（図１５（ａ）の下側）から外周側鉄心片４１１ａの外周側（図１５（ａ）の上側）に向かう経路」が、外周側鉄心片４１１ａの周方向における中央部に向かうように、貫通孔４１４ａ〜４１４ｅが形成されている。
また、本実施形態では、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｔは、非磁性体（又は外周側鉄心片４１１及び回転軸側鉄心片１２２よりも透磁率が低い磁性体）で形成される。また、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｔの（加工前の）形状は、第１の実施形態で説明したように直方体形状であり、外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄに形成されている貫通孔４１４ａ〜４１４ｔに挿入される。その後、図１４に示すように、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｔの一端側と他端側とのそれぞれにハトメ等を使用して加工が施され、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｔの一端と他端が、それぞれ端板１５０ａ、１５０ｂに固定される。
図１６は、鉄心片結合部材４１３ａが貫通孔４１４ａに挿入されたときの様子の一例を示す図（図１３の鉄心片結合部材４１３ａの部分の拡大図）である。尚、鉄心片結合部材４１３ａ以外の他の鉄心片結合部材４１３ｂ〜４１３ｔが貫通孔４１４ｂ〜４１４ｔに挿入されたときの様子は、鉄心片結合部材４１３ａが貫通孔４１４ａに挿入されたときの様子と同じであるので、それらの図示を省略する。
図１６は、鉄心片結合部材４１３ａが貫通孔４１４ａに挿入されたときの様子の一例を示す図（図１３の鉄心片結合部材４１３ａの部分の拡大図）である。尚、鉄心片結合部材４１３ａ以外の他の鉄心片結合部材４１３ｂ〜４１３ｔが貫通孔４１４ｂ〜４１４ｔに挿入されたときの様子は、鉄心片結合部材４１３ａが貫通孔４１４ａに挿入されたときの様子と同じであるので、それらの図示を省略する。
図１６に示すように、本実施形態では、分割型回転子４１０の径方向（図１６のａ方向）については、鉄心片結合部材４１３ａの長さと貫通孔４１４ａの長さとを略同じにしているが、周方向（図１６のｂ方向）については、鉄心片結合部材４１３ａの長さよりも貫通孔４１４ａの長さを大きくし、鉄心片結合部材４１３ａと外周側鉄心片４１１ａとの間に隙間を設けるようにしている。このような隙間を形成することによって、鉄心片結合部材４１３ａの周方向へ交流磁束が流れる（固定子１１０からの交流磁束が鉄心片結合部材４１３ａに流れる）のを防止することができる。
本実施形態では、このようにすることによって、分割型回転子４１０が回転しても、外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄが、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｒを介して端板１５０ａ、１５０ｂに固定されるようにすることができる。これにより、分割型回転子４１０が回転することによる遠心力が発生しても、外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄ、回転軸側鉄心片１２２、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｒ、及び永久磁石１２４ａ〜１２４ｈが相互に分離しないようにすることができる。尚、図１３に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄの周方向の端面の間に、隙間４１５ａ〜４１５ｄが形成されるようにしている。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間４１５ａ〜４１５ｄができるようにしている。よって、当該外周側の領域（隙間４１５ａ〜４１５ｄ）の透磁率は、外周側鉄心片４１１及び回転軸側鉄心片１２２の透磁率よりも低くなる。
以上のように本実施形態では、相対的に分割型回転子４１０の外周側に位置する外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄと、相対的に分割型回転子４１０の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片１２２とに回転子の鉄心を分割する。そして、それら外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄのそれぞれに、外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄの外周面の周方向における中央部の方向を向く貫通孔４１４を、当該周方向で間隔を空けて５つ形成し、それら５つの貫通孔４１４に鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｒを個別に挿入し、鉄心片結合部材４１３ａ〜４１３ｒの両端を、端板１５０ａ、１５０ｂに固定するようにした。したがって、外周側鉄心片４２１ａ〜４２１ｄと回転軸側鉄心片１２２とを確実に結合させることに加え、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈからの直流磁界を、外周側鉄心片４１１ａ〜４１１ｄの外周面の周方向における中央部に集めることができ、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈで発生する直流磁界を効率よく伝達させることができる。
また、周方向については、鉄心片結合部材４１３と外周側鉄心片４１１との間に隙間を設けるようにしたので、固定子１１０からの交流磁束が鉄心片結合部材４１３ａに流れるのを低減することができる。
また、周方向については、鉄心片結合部材４１３と外周側鉄心片４１１との間に隙間を設けるようにしたので、固定子１１０からの交流磁束が鉄心片結合部材４１３ａに流れるのを低減することができる。
尚、１つの外周側鉄心片４２１ａ〜４２１ｄに形成する貫通孔４１４の数は、５つに限定されず、２つ以上であれば幾つであってもよい。
また、本実施形態の鉄心片結合部材４１３に対して、第３の実施形態のように絶縁部材を適用するようにしてもよい。
また、第１〜第３の実施形態においても、本実施形態のように、鉄心片結合部材と外周側鉄心片との間に隙間を形成するようにしてもよい。
また、前述した各実施形態において、鉄心片結合部材１２３、２１３、３１３、４１３の形状は、前述したものに限定されるものではない。例えば、第３の実施形態で説明した鉄心片結合部材３１３の代わりに、第２の実施形態で説明した鉄心片結合部材２１３を用いてもよいし、第１の実施形態で説明した鉄心片結合部材１２３の代わりに、第２の実施形態で説明した鉄心片結合部材２１３を用いてもよい。
また、本実施形態の鉄心片結合部材４１３に対して、第３の実施形態のように絶縁部材を適用するようにしてもよい。
また、第１〜第３の実施形態においても、本実施形態のように、鉄心片結合部材と外周側鉄心片との間に隙間を形成するようにしてもよい。
また、前述した各実施形態において、鉄心片結合部材１２３、２１３、３１３、４１３の形状は、前述したものに限定されるものではない。例えば、第３の実施形態で説明した鉄心片結合部材３１３の代わりに、第２の実施形態で説明した鉄心片結合部材２１３を用いてもよいし、第１の実施形態で説明した鉄心片結合部材１２３の代わりに、第２の実施形態で説明した鉄心片結合部材２１３を用いてもよい。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態に対し、周方向で相互に隣り合う外周側鉄心片を繋ぐ第２の鉄心片結合部材を設けるようにする場合について説明する。このように本実施形態と第１の実施形態とは、第２の鉄心片結合部材を設けることによる構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態に対し、周方向で相互に隣り合う外周側鉄心片を繋ぐ第２の鉄心片結合部材を設けるようにする場合について説明する。このように本実施形態と第１の実施形態とは、第２の鉄心片結合部材を設けることによる構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図１７は、分割型回転子の適用例であるＩＰＭモータの回転軸に垂直な方向からＩＰＭモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図１８は、ＩＰＭモータの回転軸に沿ってＩＰＭモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図１８は、図１７のＡ−Ａ´方向から見た分割型回転子の断面図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分の概略だけを示している。
図１７、図１８において、ＩＰＭモータ５００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）５１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
図１７、図１８において、ＩＰＭモータ５００は、固定子（ステータ）１１０と、分割型回転子（ロータ）５１０と、ケース１３０と、回転軸１４０と、端板１５０と、を有している。
分割型回転子５１０は、外周側鉄心片５１１ａ〜５１１ｄと、回転軸側鉄心片１２２と、鉄心片結合部材１２３ａ〜１２３ｄと、第２の鉄心片結合部材５１２ａ〜５１２ｄと、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈとを有し、これらを組み合わせることにより形成される。
外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄは、相対的に分割型回転子２１０の外周側に配置される鉄心片である。図５に示すように、本実施形態では、分割型回転子２１０の極毎に外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄが個別に設けられている。
図１９は、外周側鉄心片５１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１９（ａ）は、図１７に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た外周側鉄心片５１１ａの外観図であり、図１９（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片５１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片５１１ａ以外の外周側鉄心片５１１ｂ〜５１１ｄは、外周側鉄心片５１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄは、相対的に分割型回転子２１０の外周側に配置される鉄心片である。図５に示すように、本実施形態では、分割型回転子２１０の極毎に外周側鉄心片２１１ａ〜２１１ｄが個別に設けられている。
図１９は、外周側鉄心片５１１ａの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図１９（ａ）は、図１７に示した方向（回転軸１４０に沿った方向）から見た外周側鉄心片５１１ａの外観図であり、図１９（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た外周側鉄心片５１１ａの断面図である。尚、外周側鉄心片５１１ａ以外の外周側鉄心片５１１ｂ〜５１１ｄは、外周側鉄心片５１１ａと同じ構成を有するので、それらの図示を省略する。
外周側鉄心片５１１ａは、図１９（ａ）に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図１９（ｂ）に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。ただし、電磁鋼板以外の磁性体板を用いて外周側鉄心片５１１ａを形成するようにしてもよい。
図１９に示すように、外周側鉄心片５１１ａの周方向における中央の回転軸側の領域には、鉄心片結合部材１２３ａを挿入するための貫通孔５１４が形成されている。この貫通孔５１４は、第１の実施形態で説明したものと同じである（図３の貫通孔１２５を参照）。また、外周側鉄心片５１１ａの周方向の両端には、後述する第２の鉄心片結合部材５１２ａ、５１２ｄを嵌め合わせるための孔５１３ａ、５１３ｂが形成されている。
図１９に示すように、外周側鉄心片５１１ａの周方向における中央の回転軸側の領域には、鉄心片結合部材１２３ａを挿入するための貫通孔５１４が形成されている。この貫通孔５１４は、第１の実施形態で説明したものと同じである（図３の貫通孔１２５を参照）。また、外周側鉄心片５１１ａの周方向の両端には、後述する第２の鉄心片結合部材５１２ａ、５１２ｄを嵌め合わせるための孔５１３ａ、５１３ｂが形成されている。
第２の鉄心片結合部材５１は、直方体形状を有する非磁性体（又は外周側鉄心片５１１及び回転軸側鉄心片１２２よりも透磁率が低い磁性体）により形成されるものであり、周方向で相互に隣接する外周側鉄心片５１１（例えば、外周側鉄心片５１１ａ、５１１ｂ）の周方向の端部に形成された孔５１３に嵌め合わされる。第２の鉄心片結合部材５１１の周方向における長さは、周方向で相互に隣接する外周側鉄心片５１１の周方向の端部に形成された２つの孔５１３の底部の間の長さと略同じ長さを有している。このようにすることによって、第２の鉄心片結合部材５１１が孔５１３に嵌め合わさると、周方向で相互に隣接する外周側鉄心片５１１が周方向に動くことを可及的に防止することができる。
このように本実施形態では、例えば、分割型回転子５１０（外周側鉄心片５１１）の周方向における動きを、主として第２の鉄心片結合部材５１１により防止し、径方向における動きを、主として鉄心片結合部材５１１により防止することにより、外周側鉄心片５１１と、回転軸側鉄心片１２２とをより確実に結合させることができる。また、第２の鉄心片結合部材５１１は直方体形状であるので、各部材の加工にそれほど高い精度は要求されない。
このように本実施形態では、例えば、分割型回転子５１０（外周側鉄心片５１１）の周方向における動きを、主として第２の鉄心片結合部材５１１により防止し、径方向における動きを、主として鉄心片結合部材５１１により防止することにより、外周側鉄心片５１１と、回転軸側鉄心片１２２とをより確実に結合させることができる。また、第２の鉄心片結合部材５１１は直方体形状であるので、各部材の加工にそれほど高い精度は要求されない。
尚、永久磁石１２４ａ〜１２４ｈの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域であって、周方向で相互に隣接する２つの外周側鉄心片５１１（例えば、外周側鉄心片５１１ａ、５１１ｂ）の間の領域全体に第２の鉄心片結合部材を配置するようにしてもよい。
また、第２〜第４の実施形態で説明した分割型回転子２１０〜４１０に対して、本実施形態のように第２の鉄心片結合部材を適用するようにしてもよい。
また、周方向で相互に隣接する外周側鉄心片５１１に嵌め合わせることができれば、第２の鉄心片結合部材の形状は、直方体形状に限定されるものではない。ただし、第２の鉄心片結合部材の形状は、各部材の加工の精度を考慮すると、できるだけ単純な形状であることが望ましい。
また、第２〜第４の実施形態で説明した分割型回転子２１０〜４１０に対して、本実施形態のように第２の鉄心片結合部材を適用するようにしてもよい。
また、周方向で相互に隣接する外周側鉄心片５１１に嵌め合わせることができれば、第２の鉄心片結合部材の形状は、直方体形状に限定されるものではない。ただし、第２の鉄心片結合部材の形状は、各部材の加工の精度を考慮すると、できるだけ単純な形状であることが望ましい。
尚、前述した各実施形態では、電動機としてＩＰＭモータを例に挙げて説明したが、ＩＰＭモータ以外の電動機又は発電機であっても前述した各実施形態を適用することが可能である。
また、前述した各実施形態では、分割型回転子の外周方向に複数の外周側鉄心片を、永久磁石により形成されるポール（極）毎に１つの割合で間隔を有して配置する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、永久磁石の外周方向における端面の側方を通ろうとする磁路を隙間や非磁性体等によって遮断する構成を採っていれば、外周側鉄心片は永久磁石により形成されるポール（極）毎に複数あってもよい。
また、前述した各実施形態では、分割型回転子の外周方向に複数の外周側鉄心片を、永久磁石により形成されるポール（極）毎に１つの割合で間隔を有して配置する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、永久磁石の外周方向における端面の側方を通ろうとする磁路を隙間や非磁性体等によって遮断する構成を採っていれば、外周側鉄心片は永久磁石により形成されるポール（極）毎に複数あってもよい。
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１００、２００、３００、４００、５００ ＩＰＭモータ
１１０ 固定子（ステータ）
１２０、２１０、３１０、４１０、５１０ 分割型回転子（ロータ）
１２１、２１１、３１１、４１１、５１１ 外周側鉄心片
１２２、２１２、３１２ 回転軸側鉄心片
１２３、２１３、３１３、４１３ 鉄心片結合部材
１２４ 永久磁石
１３０ ケース
１４０ 回転軸
１５０ 端板
３１４ 絶縁部材
５１２ 第２の鉄心片結合部材
１１０ 固定子（ステータ）
１２０、２１０、３１０、４１０、５１０ 分割型回転子（ロータ）
１２１、２１１、３１１、４１１、５１１ 外周側鉄心片
１２２、２１２、３１２ 回転軸側鉄心片
１２３、２１３、３１３、４１３ 鉄心片結合部材
１２４ 永久磁石
１３０ ケース
１４０ 回転軸
１５０ 端板
３１４ 絶縁部材
５１２ 第２の鉄心片結合部材
Claims (7)
- 相対的に外周側に配置された外周側鉄心片と、
相対的に回転軸側に配置された回転軸側鉄心片と、
前記外周側鉄心片と前記回転軸側鉄心片との間において、周方向で間隔を有して配置された複数の永久磁石と、
前記回転軸方向における両端に配置された２つの端板と、を有し、
前記外周側鉄心片に、回転軸方向の貫通孔が形成されている分割型回転子であって、
前記貫通孔に挿入され、両端が前記端板に固定された鉄心片結合部材を有し、
前記永久磁石の、前記分割型回転子における外周側の端面よりも当該外周側の領域における透磁率が、前記外周側鉄心片及び前記回転軸側鉄心片の透磁率よりも低いことを特徴とする分割型回転子。 - 前記貫通孔は、前記外周側鉄心片の外周側よりも、前記外周側鉄心片の回転軸側に近い位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の分割型回転子。
- 前記貫通孔に挿入された鉄心片結合部材と、前記２つの端板の少なくとも何れか一方、及び前記外周側鉄心片との間に配置された絶縁部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の分割型回転子。
- 前記貫通孔は、前記外周側鉄心片に複数形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の分割型回転子。
- 前記鉄心片結合部材の透磁率は、前記外周側鉄心片及び前記回転軸側鉄心片の透磁率よりも低く、
前記複数の貫通孔は、前記外周側鉄心片の周方向に間隔を有して配置され、
前記複数の貫通孔の間の領域が、前記外周側鉄心片の回転軸側から、前記外周側鉄心片の周方向における中央部に向かうように、前記複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の分割型回転子。 - 前記分割型回転子の周方向で、前記外周側鉄心片と前記鉄心片結合部材との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の分割型回転子。
- 請求項１〜６の何れか１項に記載の分割型回転子と、
内周が前記分割型回転子の外周と間隔を有して相互に対向するように配置された固定子とを有することを特徴とする電動機。
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