JP2014018014A

JP2014018014A - 永久磁石モータおよび永久磁石モータの製造方法

Info

Publication number: JP2014018014A
Application number: JP2012155206A
Authority: JP
Inventors: Susumu Oshima; 進大島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-30

Abstract

【課題】磁石発熱による永久磁石の減磁、モータ性能の低下を防止するとともに、さらなる小型化、高回転化を実現する。
【解決手段】ロータ鉄心の外周面に永久磁石（３）が設置されたロータ（１）を有する永久磁石モータにおいて、ロータ外周部の隣接する永久磁石間の少なくとも１箇所以上に形成された送風翼（２）をさらに有する。送風翼（２）は、隣接する永久磁石間において、ロータ鉄心の軸方向の一端から他端に渡って、それぞれの永久磁石から等距離である中心線（Ｃ−Ｃ）に対して傾斜し、かつ、中心線上の一端と他端の中点に対して点対称となる直線形状（または曲線形状）として設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁石発熱による永久磁石の減磁およびモータ性能の低下を防止する永久磁石モータおよび永久磁石モータの製造方法に関する。

近年の永久磁石モータの小型化、高回転化に伴い、発熱密度が増大している。このため、発熱によるモータ構成部品の温度上昇によるモータ特性の低下を防ぐために、モータを冷却する機構が必要とされる。

従来の永久磁石モータにおいては、ロータ内周部に送風翼を形成し、モータの回転に伴うファン効果により、送風ファンによらずに、モータを構成する部品への冷却作用を得るという構成にしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２‐２０５８８９号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
永久磁石モータは、そのロータに永久磁石を有しており、ステータコイルの発熱、永久磁石の渦電流損による発熱により、永久磁石において温度上昇による減磁が起きた際に、モータの出力性能の低下等のモータ特性への悪影響が生じるという問題がある。

このような問題に対して、特許文献１に示したような従来の永久磁石モータの冷却構造では、ロータ内周部やロータの回転軸方向端面に送風翼を形成することで送風作用を得る構成となっており、風路抵抗の大きいステータ−ロータのギャップ間には、直接送風作用を生じさせる構造にはなっていなかった。そのため、永久磁石を始めとするギャップ近傍の部品を十分に冷却することができず、必ずしも効率のよい冷却構造とはなっていなかった。

また、小型化による発熱密度の増大によるモータ構成部品の温度上昇の制限から、さらなるモータの小型化，高回転化が困難となる問題点もあった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、磁石発熱による永久磁石の減磁、モータ性能の低下を防止するとともに、さらなる小型化、高回転化を実現することのできる永久磁石モータおよび永久磁石モータの製造方法を得ることを目的とする。

本発明に係る永久磁石モータは、ロータ鉄心の外周面に永久磁石が設置されたロータを有する永久磁石モータにおいて、ロータ外周部の隣接する永久磁石間の少なくとも１箇所以上に形成された送風翼をさらに有するものである。

また、本発明に係る永久磁石モータの製造方法は、ロータ鉄心の外周面に永久磁石が設置されたロータを有し、ロータ外周部の隣接する永久磁石間の少なくとも１箇所以上に形成された送風翼をさらに有する永久磁石モータの製造方法であって、隣接する永久磁石間において、ロータ鉄心の軸方向の一端から他端に渡って、それぞれの永久磁石から等距離である中心線に対して傾斜し、かつ、中心線上の一端と他端の中点に対して点対称となる直線形状または曲線形状を有するように、送風翼を形成する工程を備えるものである。

本発明に係る永久磁石モータおよび永久磁石モータの製造方法によれば、モータ回転時に送風作用を生じる送風翼をロータ外周部に設けることにより、磁石発熱による永久磁石の減磁、モータ性能の低下を防止するとともに、さらなる小型化、高回転化を実現することのできる永久磁石モータおよび永久磁石モータの製造方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における永久磁石モータの概略構成を示す図である。本発明の実施の形態１における図１の矢視Ａを示す図である。本発明の実施の形態１における図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。本発明の実施の形態１における永久磁石モータ内において、モータ回転時における送風翼による送風作用を示した図である。本発明の実施の形態１における図１の矢視Ａを示す図である。

以下、本発明の永久磁石モータおよび永久磁石モータの製造方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における永久磁石モータの概略構成を示す図である。図１に示す永久磁石モータは、ロータ１、送風翼２、永久磁石３、およびロータシャフト穴４を備えて構成されている。本実施の形態１における永久磁石モータは、ロータ１の外周部に、送風翼２が設けられている点を技術的特徴としている。

図２は、本発明の実施の形態１における図１の矢視Ａを示す図である。また、図３は、本発明の実施の形態１における図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。このように構成された永久磁石モータにおいては、モータの回転（ここで、回転方向は、図２で時計周りあるいは反時計回りを意味し、本例では、時計回りとして説明する）に伴い、送風翼２によって回転軸方向（図２の紙面上下方向を意味し、本例では、下方向として説明する）の送風作用が生じる。

図４は、本発明の実施の形態１における永久磁石モータ内において、モータ回転時における送風翼２による送風作用を示した図である。図４においては、ロータ１、永久磁石３、フレーム５、ステータコイル６、モータのボス７、出力軸８、およびステータ９が示されている。

本実施の形態１における送風翼２は、これまでの送風翼では送風作用を発生させることが困難であったギャップ内に、送風作用（図４の紙面右方向を意味し、図４中に矢印で示す）を発生させ、ステータ−ロータのギャップ内の部品（永久磁石３、ステータコイル６、ステータ９など）に直接風を当てることが可能となる。すなわち、ロータ１の外周部に送風翼２を設けることで、永久磁石３を始めとするギャップ近傍の部品を、効率的に冷却することができる。

ここで、送風翼２は、図２に示すように、隣接する永久磁石３間において、ロータ鉄心の軸方向の一端から他端に渡って、それぞれの永久磁石３から等距離である中心線（図２において、Ｃ−Ｃに相当）に対して傾斜し、かつ、中心線上の一端と他端の中点（図２において、Ｂ−ＢとＣ−Ｃの交点に相当）に対して点対称となる直線形状として設けられている。

そのため、逆方向のモータの回転（図２の反時計回り方向に相当）に対しては、上記とは逆の回転軸方向（図２の紙面上向き、図４の左向きに相当）に同等の送風作用が生じる。従って、モータの回転方向に関わらず、ギャップ近傍を効率的に冷却することができる。

また、図３に示したように、送風翼２は、ロータ鉄心の径方向の高さが、径方向における永久磁石３の高さ以下となっている。このような高さ関係を有することで、送風翼２は、径方向において永久磁石３よりも突出することがなく、他の部品との干渉を防止することができる。

図５は、本発明の実施の形態１における図１の矢視Ａを示す図であり、先の図２とは異なる形状を有する送風翼２を示している。送風翼２の形状は、隣接する永久磁石３間において、ロータ鉄心の軸方向の一端から他端に渡って、それぞれの永久磁石３から等距離である中心線（図５において、Ｅ−Ｅに相当）に対して傾斜し、かつ、中心線上の一端と他端の中点（図５において、Ｄ−ＤとＥ−Ｅの交点に相当）に対して点対称となる形状であれば、先の図２のような直線形状に限らず、この図５に示すように、曲線形状であっても構わない。

なお、図５におけるＤ−Ｄ断面は、先の図３と等しい。そして、図５に示した曲線形状の送風翼２も、図２に示した直線形状の送風翼２と同様に、ロータ鉄心の径方向の高さが、径方向における永久磁石３の高さ以下となっている。

以上のように、実施の形態１によれば、永久磁石モータのロータ外周部に、モータ回転時に送風作用を生じさせる送風翼を設けた構成を備えている。このような送風作用により、ステータ‐ロータのギャップ間に直接風を発生ことができる。この結果、永久磁石の冷却的な能力向上により、磁石発熱による永久磁石の減磁、モータ性能の低下を防止することができる。さらに、モータの自冷能力の向上により、永久磁石モータのさらなる小型化、高回転化が可能となる。

なお、図１においては、隣接する永久磁石３の間の全ての箇所に送風翼２を設ける場合を例示しているが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。少なくとも１箇所以上に送風翼２を設けることで、本発明の効果を得るための送風作用を生じさせることが可能である。

１ロータ、２送風翼、３永久磁石、４ロータシャフト穴、５フレーム、６ステータコイル、７モータのボス、８出力軸、９ステータ。

Claims

ロータ鉄心の外周面に永久磁石が設置されたロータを有する永久磁石モータにおいて、
ロータ外周部の隣接する永久磁石間の少なくとも１箇所以上に形成された送風翼をさらに有する
ことを特徴とする永久磁石モータ。
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、
前記送風翼は、前記隣接する永久磁石間において、前記ロータ鉄心の軸方向の一端から他端に渡って、それぞれの永久磁石から等距離である中心線に対して傾斜し、かつ、前記中心線上の前記一端と前記他端の中点に対して点対称となる直線形状として設けられている
ことを特徴とする永久磁石モータ。
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、
前記送風翼は、前記隣接する永久磁石間において、前記ロータ鉄心の軸方向の一端から他端に渡って、それぞれの永久磁石から等距離である中心線に対して傾斜し、かつ、前記中心線上の前記一端と前記他端の中点に対して点対称となる曲線形状として設けられている
ことを特徴とする永久磁石モータ。
請求項２または３に記載の永久磁石モータにおいて、
前記送風翼は、前記ロータ鉄心の径方向の高さが、前記径方向における前記永久磁石の高さ以下である
ことを特徴とする永久磁石モータ。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の永久磁石モータにおいて、
前記送風翼は、前記隣接する永久磁石間の全てに配置されている
ことを特徴とする永久磁石モータ。
ロータ鉄心の外周面に永久磁石が設置されたロータを有し、ロータ外周部の隣接する永久磁石間の少なくとも１箇所以上に形成された送風翼をさらに有する永久磁石モータの製造方法であって、
前記隣接する永久磁石間において、前記ロータ鉄心の軸方向の一端から他端に渡って、それぞれの永久磁石から等距離である中心線に対して傾斜し、かつ、前記中心線上の前記一端と前記他端の中点に対して点対称となる直線形状または曲線形状を有するように、前記送風翼を形成する工程を備える
ことを特徴とする永久磁石モータの製造方法。