JP2018182968A - ロータおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアに設けられた永久磁石の磁束漏れを抑制することができるロータおよび回転電機を提供する。
【解決手段】ロータ１４は、回転軸Ｏ方向から見たときに、略長方形に形成され、Ｖ字状に配置された第１スロット４０および第２スロット４２と、回転軸Ｏ方向から見たときに、略長方形に形成され、第１スロット４０に挿入された第１永久磁石５０と、回転軸Ｏ方向から見たときに、略長方形に形成され、第２スロット４２に挿入された第２永久磁石５２と、回転軸Ｏ方向から見たときに、第１スロット４０および第２スロット４２の内周側の短辺の端点であって、互いに近い側の端点Ｐ１、Ｐ１を結ぶとともに、互いに遠い側の端点Ｐ２、Ｐ２を結ぶようにして形成される連通部４４と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、埋込磁石型のロータ、および、埋込磁石型のロータを有する回転電機に関する。

下記特許文献１には、対称軸に対して線対称であって、ロータシャフト側の根本部分が対称軸に達し、先端部分が対称軸から離れるように、ロータコアに形成された空隙のそれぞれに永久磁石が挿入されたものが開示されている。空隙の根元部分には、永久磁石の側面を対称軸から離す当接面が設けられている。

国際公開第２０１０／０１４８３４号

上記特許文献１では、空隙の根元部分において、永久磁石が当接面に当接しているため、この当接面からロータシャフト側に磁束が漏れてしまう問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ロータコアに設けられた永久磁石の磁束漏れを抑制することができるロータおよび回転電機を提供することを目的とする。

本発明の態様は、ロータは、ロータシャフトと一体に回転するロータコアと、前記ロータコアを回転軸方向に貫通し、前記ロータコアの回転軸方向から見たときに、略長方形に形成され、外周側が互いに離間するとともに内周側が互いに接近するＶ字状に配置された第１スロットおよび第２スロットと、前記ロータコアの回転軸方向から見たときに、略長方形に形成され、前記第１スロットに挿入された第１永久磁石および第２スロットに挿入された第２永久磁石と、前記ロータコアを回転軸方向に貫通し、前記ロータコアの回転軸方向から見たときに、前記第１スロットおよび前記第２スロットの内周側の短辺の端点であって、互いに近い側の端点を結ぶとともに、互いに遠い側の端点を結ぶようにして形成される連通部と、を有する。

本発明によれば、永久磁石の磁束漏れを抑制することができる。

回転電機の構成を示す模式図である。 図１の四角Ａ部分の拡大図である。 図１の四角Ａ部分の拡大図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

〔第１の実施の形態〕
［回転電機の構成］
図１は、回転電機１０の構成を示す模式図である。図２は、図１の四角Ａ部分の拡大図である。回転電機１０は、ステータ１２とロータ１４とを有している。ステータ１２は、鉄系金属により形成された略円筒状のステータコア２０を有している。ステータコア２０は、内周側に突出するティース２２を周方向に複数有しており、各ティース２２にはコイル２４が巻回されている。

ロータ１４は、薄い鋼板を回転軸Ｏ方向に積層した積層鋼板により形成された略円筒形のロータコア３０を有している。ロータコア３０は、回転軸Ｏ上を貫通するシャフト挿入孔３２が形成されている。シャフト挿入孔３２には、ロータシャフト３４が焼嵌めにより挿入されている。これにより、ロータコア３０は、ロータシャフト３４と一体に回転する。ロータコア３０には、回転軸Ｏ方向に貫通するスロット３６を周方向に複数有している。

スロット３６は、第１スロット４０、第２スロット４２および連通部４４を有している。第１スロット４０および第２スロット４２は、ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに略長方形に形成されている。第１スロット４０および第２スロット４２は、ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、外周側が互いに離間するとともに、内周側が互いに接近するＶ字状に配置されている。

第１スロット４０および第２スロット４２の内周側には、連通部４４が形成されている。連通部４４は、ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、第１スロット４０および第２スロット４２の内周側の短辺の端点であって、互いに近い側の端点Ｐ１、Ｐ１を結ぶとともに、互いに遠い側の端点Ｐ２、Ｐ２を結ぶようにして、略等脚台形に形成されている。

第１スロット４０には第１永久磁石５０が挿入され、第２スロット４２には第２永久磁石５２が挿入されている。これにより、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２は、Ｖ字状に配置される。このとき、第１永久磁石５０の内側の極と、第２永久磁石５２の内側の極とが同極となるように配置されている。

第１永久磁石５０および第２永久磁石５２は、ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、略長方形に形成されており、第１スロット４０および第２スロット４２に挿入可能な程度に、第１スロット４０および第２スロット４２よりも若干小さく形成されている。第１永久磁石５０および第２永久磁石５２は、連通部４４の端点Ｐ２に当接し、第１スロット４０および第２スロット４２に対する位置決めが成される。この状態で、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２の内周側の短辺５０ａ、５２ａは、第１スロット４０および第２スロット４２の内周側の短辺と一致する。第１スロット４０、第２スロット４２および連通部４４には、樹脂が挿入され、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２は、第１スロット４０および第２スロット４２内で固定される。

ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、連通部４４の端点Ｐ１、Ｐ１を結ぶ側面４４ａ、端点Ｐ２、Ｐ２を結ぶ側面４４ｂ、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２の内周側の短辺５０ａ、５２ａにより、略等脚台形となる空間が形成される。ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、側面４４ａおよび側面４４ｂは直線状であってもよいし、回転軸Ｏを中心とする円弧状であってもよい。

［作用効果］
回転電機１０のトルクを確保するために、ロータコア３０の周方向における第１永久磁石５０および第２永久磁石５２の表面積をできるだけ大きく取る必要がある。一方、ロータコア３０の径をできるだけ小さくしつつ、ロータシャフト３４をロータコア３０に焼嵌めする焼嵌め代を確保する必要がある。そのため、本実施の形態の回転電機１０では、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２をＶ字状に配置している。

このとき、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２の内周側の短辺５０ａ、５２ａと、ロータコア３０との接触面積が大きいほど、第１永久磁石５０と第２永久磁石５２との間で磁束が流れ、磁束漏れが大きくなり、回転電機１０のトルクが低下する。

そこで本実施の形態では、ロータコア３０の回転軸方向から見たときに、第１永久磁石５０が挿入される第１スロット４０、および、第２永久磁石５２が挿入される第２スロット４２の内周側の短辺の端点であって、互いに近い側の端点Ｐ１、Ｐ１を結ぶとともに、互いに遠い側の端点Ｐ２、Ｐ２を結ぶように形成された連通部４４を設けた。これにより、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２の内周側の側面が全面に渡ってロータコア３０と当接しない構造とすることができ、磁束漏れを低減することができる。

また本実施の形態では、ロータコア３０の回転軸Ｏ方向から見たときに、連通部４４の形状が略等脚台形となるように形成した。ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、連通部４４の側面４４ａは直線状または回転軸Ｏを中心とする円弧状に形成され、側面４４ａはシャフト挿入孔３２の内周面と略平行となる。これにより、ロータコア３０において、ロータシャフト３４の焼嵌め代を確保することができる。

また本実施の形態では、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２の内周側の短辺５０ａ、５２ａが、第１スロット４０および第２スロット４２の内周側の短辺と一致するようにした。これにより、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２は、第１スロット４０および第２スロット４２の端点Ｐ１に当接し、第１スロット４０および第２スロット４２に対する位置決めをすることができる。また、スロット３６のロータコア３０の径方向の長さを短縮化することができ、ロータコア３０の径を小さくすることができる。

また本実施の形態では、第１スロット４０、第２スロット４２および連通部４４に、樹脂を充填するようにした。これにより、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２を、第１スロット４０および第２スロット４２に対して固定することができる。

〔他の実施の形態〕
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、第１の実施の形態では、第１スロット４０および第２スロット４２は端点Ｐ１、Ｐ１において離間していたが、第１スロット４０および第２スロット４２は端点Ｐ１、Ｐ１において接していてもよい。図３は、図１の四角Ａ部分の拡大図である。図３に示すように、連通部４４は、ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、略二等辺三角形に形成されている。このとき、ロータコア３０を回転軸Ｏ方向から見たときに、連通部４４の端点Ｐ２、Ｐ２を結ぶ側面４４ｂ、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２の内周側の短辺５０ａ、５２ａにより、略二等辺三角形となる空間が形成される。

また、第１の実施の形態では、ロータコア３０の回転軸方向から見たときに、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２は、第１スロット４０および第２スロット４２の長さとほぼ同じ長さに形成されているが、第１永久磁石５０および第２永久磁石５２を、第１スロット４０および第２スロット４２の長さよりも短く形成するようにしてもよい。

〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

ロータ（１４）は、ロータシャフト（３４）と一体に回転するロータコア（３０）と、ロータコア（３０）を回転軸（Ｏ）方向に貫通し、ロータコア（３０）の回転軸（Ｏ）方向から見たときに、略長方形に形成され、外周側が互いに離間するとともに内周側が互いに接近するＶ字状に配置された第１スロット（４０）および第２スロット（４２）と、ロータコア（３０）の回転軸（Ｏ）方向から見たときに、略長方形に形成され、第１スロット（４０）に挿入された第１永久磁石（５０）および第２スロット（４２）に挿入された第２永久磁石（５２）と、ロータコア（３０）を回転軸（Ｏ）方向に貫通し、ロータコア（３０）の回転軸（Ｏ）方向から見たときに、第１スロット（４０）および第２スロット（４２）の内周側の短辺の端点であって、互いに近い側の端点（Ｐ１、Ｐ１）を結ぶとともに、互いに遠い側の端点（Ｐ２、Ｐ２）を結ぶようにして形成される連通部（４４）と、を有する。これにより、第１永久磁石（５０）および第２永久磁石（５２）の内周側の側面が全面に渡ってロータコア（３０）と当接しない構造とすることができ、磁束漏れを低減することができる。

上記ロータ（１４）において、連通部（４４）は、ロータコア（３０）の回転軸（Ｏ）方向から見たときに、略三角形または略台形の形状であってもよい。これにより、ロータコア（３０）において、ロータシャフト（３４）の焼嵌め代を確保することができる。

上記ロータ（１４）において、第１永久磁石（５０）は、内周側の短辺（５０ａ）が、第１スロット（４０）の内周側の短辺と一致するように配置され、第２永久磁石（５２）は、内周側の短辺（５２ａ）が、第２スロット（４２）の内周側の短辺と一致するように配置されてもよい。これにより、第１永久磁石（５０）および第２永久磁石（５２）は、第１スロット（４０）および第２スロット（４２）の端点（Ｐ１）に当接し、第１スロット（４０）および第２スロット（４２）に対する位置決めをすることができる。また、スロット（３６）のロータコア（３０）の径方向の長さを短縮化することができ、ロータコア（３０）の径を小さくすることができる。

上記ロータ（１４）において、連通部（４４）には、樹脂が充填されていてもよい。これにより、第１永久磁石（５０）および第２永久磁石（５２）を、第１スロット（４０）および第２スロット（４２）に対して固定することができる。

回転電機（１０）は、上記ロータ（１４）を有する。これにより、回転電機（１０）のトルクの低下を抑制することができる。

１０…回転電機 １４…ロータ
３０…ロータコア ３４…ロータシャフト
４０…第１スロット ４２…第２スロット
４４…連通部 ５０…第１永久磁石
５０ａ、５２ａ…短辺 ５２…第２永久磁石
Ｏ…回転軸 Ｐ１、Ｐ２…端点

国際公開第２０１２／０１４８３４号

Claims (5)

1. ロータシャフトと一体に回転するロータコアと、
   前記ロータコアを回転軸方向に貫通し、前記ロータコアの回転軸方向から見たときに、略長方形に形成され、外周側が互いに離間するとともに内周側が互いに接近するＶ字状に配置された第１スロットおよび第２スロットと、
   前記ロータコアの回転軸方向から見たときに、略長方形に形成され、前記第１スロットに挿入された第１永久磁石および第２スロットに挿入された第２永久磁石と、
   前記ロータコアを回転軸方向に貫通し、前記ロータコアの回転軸方向から見たときに、前記第１スロットおよび前記第２スロットの内周側の短辺の端点であって、互いに近い側の端点を結ぶとともに、互いに遠い側の端点を結ぶようにして形成される連通部と、
   を有するロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記連通部は、前記ロータコアの回転軸方向から見たときに、略三角形または略台形の形状である、ロータ。
3. 請求項１または２に記載のロータにおいて、
   前記第１永久磁石は、内周側の短辺が、前記第１スロットの内周側の短辺と一致するように配置され、
   前記第２永久磁石は、内周側の短辺が、前記第２スロットの内周側の短辺と一致するように配置される、ロータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記連通部には、樹脂が充填されている、ロータ。
5. 請求項１または２に記載のロータを有する、回転電機。

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