JP2004120984A

JP2004120984A - 電動機

Info

Publication number: JP2004120984A
Application number: JP2002285169A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kikuchi; 菊地　祐介
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】回転子鉄心の積層鋼板の加工が容易であり、積層された鋼板のみでバランサを構成した場合でも、回転子鉄心の側面からバランサの積層部分に向かって漏洩磁束が発生せず、効率のよい回転子を備えた電動機を提供する。
【解決手段】回転子１を、中心に配設された回転軸２と、円柱形の３つの永久磁石３と、積層された鋼板からなる４つの突極鉄心４とで構成する。突極鉄心４には、円形の鋼板の外周より放射状に突出形成した２つの突極４ａが設けられており、この突極４ａが回転軸２を中心として対象に配設されている。また、この突極鉄心４で永久磁石３を左右から挟持し、それぞれの突極鉄心４が回転軸２を中心として互いに電気角で１８０度ずれるように配設する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石型電動機に係わり、より詳細には固定子の内側で回転する回転子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機は、例えば図３の断面図に示す構造となっている。
固定子８１は、固定子鉄心の継鉄部の内周に複数の歯部を備えており、この歯部の両側にスロットを形成して巻線８２を巻装する。一方、回転子８３は、回転子鉄心の内部に永久磁石８５を備えており、回転子８３の中心に回転軸８４を備えている。また回転軸８４に向かった歯部の先端面と、永久磁石の外周面とを隙間を隔てて相対向させ、回転子８３の回転軸８４を軸受８７によって軸支する。この軸受８７を固定したブラケット８８が固定子８１を両側から保持する構造となっている。
【０００３】
図２（Ａ）は従来の電動機に使用される固定子と回転子との正面の断面図であり、また、図２（Ｂ）は、固定子と回転子との側面の要部断面図である。なお、固定子鉄心８１ａの歯部８１ｂには巻線８２が巻装されているが、図２（Ａ）においては図示しない。
電動機の回転子８３は図２（Ａ）に示すように、回転子鉄心８３ａの内部に１極当たり１つの断面バスタブ曲面形状の永久磁石８３ｂの底部（凸部）を回転軸８４に向けて配置し、さらに、この永久磁石８３ｂを円周方向に４つ埋設し、かつ、隣接する極の永久磁石８３ｂを異極に埋設している（例えば、特許文献１参照。）。
また、回転子８３にバランサを備えた例として、図２（Ｂ）に示すように、回転子鉄心８３ａの片側面にアンバランス用の打ち抜き部８３ｃを設け、積層された鋼板のみでバランサを構成したものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかしながら、図２（Ａ）の構造では、隣接する永久磁石８３ｂの漏洩磁束を減少させるためには、固定子８１と対向する永久磁石８３ｂの端部をできるだけ固定子８１の歯部８１ｂに近づける必要があるが、そのためには永久磁石８３ｂの端部と固定子８１の歯部８１ｂとの間の回転子鉄心８３ａの幅を狭くしなければならない。これは回転子鉄心８３ａの強度を弱めることであり、最悪の場合は回転子８３の遠心力により永久磁石８３ｂが飛び出す恐れがあり、さらに、回転子鉄心８３ａは鋼板の打ち抜きで作成されるため、永久磁石８３ｂが挿入される孔の高度な加工精度が必要であり、加工経費のコストアップとなっていた。
また、このような回転子８３に、積層された鋼板のみでバランサを構成した場合、回転子鉄心８３ａの側面からバランサの積層部分に向かって漏洩磁束が発生し、電動機の効率を下げるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２８５１８５号公報　（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１−１５２９３５号公報　（第２頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上述べた問題点を解決し、回転子鉄心の積層鋼板の加工が容易であり、積層された鋼板のみでバランサを構成した場合でも、回転子鉄心の側面からバランサの積層部分に向かって漏洩磁束が発生せず、効率のよい回転子を備えた電動機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するため、固定子鉄心の継鉄部の内周に設けた複数の歯部の両側に形成したスロットに巻線を巻装した固定子と、円形の継鉄の外周に少なくとも一対の突極を備えて電気角で１８０度ずらして配設された２つの突極鉄心の間に挟持された円柱形の永久磁石と同永久磁石および前記突極鉄心との中心に固定された回転軸とからなる回転子と、同回転子の前記回転軸を軸支する軸受を備え、前記固定子の外周を覆うブラケットとを備える。
【０００８】
また、前記回転軸方向に前記突極鉄心と前記永久磁石とを交互に複数配設し、隣接する前記突極鉄心を円周方向に電気角で１８０度ずらして配設する。
【０００９】
また、前記突極鉄心で挟持された前記永久磁石の構成を１組とし、少なくとも２組以上で前記回転子を構成し、隣接する組を電磁的に遮蔽するとともに円周方向にずらして配設することにより、スキューを設ける。
【００１０】
さらに、前記回転子の側面側の前記突極鉄心側面に回転のアンバランス量に相当する溝を前記鋼板を切り欠いて形成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明による電動機の回転子を詳細に説明する。なお固定子や軸受、ブラケットは従来例と同じ構成のため説明を省略する。また、本願では回転子の構造に特徴があるため、固定子や軸受、ブラケットの構造を特に規定するものではない。
図１は本発明による電動機の回転子の一実施例を示す（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面の断面図である。
この回転子１は、中心に配設された回転軸２と、円柱形の３つの永久磁石３と、積層された鋼板からなる４つの突極鉄心４とで構成されており、回転軸２の方向に突極鉄心４と永久磁石３とが交互に配設され、隣接する突極鉄心４が円周方向に９０度ずらして配設されるとともに、突極鉄心４と永久磁石３とが回転軸２に固定されている。この構造により、必要な電動機のトルクを突極鉄心と永久磁石との組合せだけで容易に設定できる。つまり、一種類の突極鉄心４と永久磁石３とを用意しておくだけで色々なトルク仕様の電動機に対応できるため、部材の管理や製造が容易となる。
なお、この例では磁極が４極の場合を説明しているため、隣接する突極鉄心４の機械的なずれは９０度であるが、本願はこれに限るものではなく、固定子と対応して他の極数で使用する場合は、突極鉄心を電気角で１８０度と対応する機械的な角度に配設する。
【００１２】
突極鉄心４は、回転の中心となる回転軸に嵌合され、積層された円形の鋼板からなる継鉄の外周に突極４ａを放射状、この例では２カ所であるため一対として対称に突出して形成されている。そして、この２つの突極鉄心４を回転軸２に同心円状に配置するとともに９０度ずらして配設している。さらに、この突極鉄心４は永久磁石３を左右から挟持する構造となっている。
なお、この例では磁極を４極で構成するため、１つの突極鉄心４では２つの突極４ａを配設しているが、本願はこれに限るものではなく、固定子の極数に対応して１つの突極鉄心に複数の突極を設けてもよい。
【００１３】
そして、この回転子１は、突極鉄心４で挟持された永久磁石３の構成を１組として２組で構成されており、隣接する組は図１（Ａ）で示すように同じ極性を持つ突極４ａが重なるように配設されている。
この配置から、隣接する組を円周方向にずらして配設、例えば角度を５度ずらして配設し、さらに隣接する組で挟持された永久磁石３の代わりに空間を設けるなどして隣接する組の間を電磁的に遮蔽することにより、スキューの機能を持たせてコギングトルクを低減させ、振動音を低減させることができる。
【００１４】
以上の構成において、つぎにその動作を説明する。
前述のように永久磁石３は円柱形をしており、回転軸２の方向に磁極のＳとＮが発生する。従って隣接する突極鉄心４は、この磁力を受けてそれぞれ、Ｓ極とＮ極とに磁化される。つまり、永久磁石３の一方の面の突極鉄心４の２つの突極４ａはＳ極に、他方の面の突極鉄心４の２つの突極４ａはＮ極になり、それそれの突極鉄心４が９０度ずれて配置されているため、図１（Ａ）で示すように円周方向に磁極がＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓと配置されることになる。
この磁極の配置は従来例での図２（Ａ）の回転子と同じ配置であり、公知の動作原理により回転子を回転させることができる。
【００１５】
このような構造により、従来の構造に比べ、永久磁石を回転子鉄心の中に配置する必要がないため、回転子鉄心を構成する鋼板の打ち抜き作業が容易となり、また、回転子鉄心に永久磁石を挿入する工数も不要となる。さらに、回転子鉄心の中に永久磁石用の孔が不要となり強度が向上するため、高回転に耐える回転子を作成することが容易となる。
また、この実施例では突極鉄心が４枚、永久磁石が３枚の例を説明しているが、本願はこれに限るものではなく、突極鉄心が２枚、永久磁石が１枚以上であれば、必要に応じて追加できる。
【００１６】
次にこの回転子に備えられているバランサについて説明する。
図１に示すように、回転子１の側面側の突極鉄心側面には、回転のアンバランス量に相当する溝４ｂを積層された鋼板を切り欠いて形成している。この溝４ｂは突極４ａも含め突極鉄心４のほぼ半分の面積の内周部分を占めており、残り半分の鋼板を切り欠いていない部分とで重量のアンバランスを形成し、結果的にバランサとして機能する構造となっている。
このように１つの極性を持った突極鉄心４にバランサを設けることにより、従来例よりも漏洩磁束を低減させ、電動機の効率を向上させることができる。また、この実施例では溝を回転子の一方の側面側にのみ設けた例を説明しているが、本願はこれに限るものではなく、他方の側面に設けてもよいし、両側面に設けてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電動機によれば、請求項１に係わる発明は、円形の継鉄の外周に少なくとも一対の突極を備えて電気角で１８０度ずらして配設された２つの突極鉄心の間に挟持された円柱形の永久磁石と同永久磁石および突極鉄心との中心に固定された回転軸とからなる回転子を用いることにより、従来の構造に比べ、永久磁石を回転子鉄心の中に配置する必要がないため、回転子鉄心を構成する鋼板の打ち抜き作業が容易となり、また、積層された回転子鉄心に永久磁石を挿入する工数も不要となる。さらに、回転子鉄心の中に永久磁石用の孔が不要となり強度が向上するため、高回転に耐える回転子を作成することが容易となる。
【００１８】
また、請求項２に係わる発明は、回転軸方向に突極鉄心と永久磁石とを交互に複数配設し、隣接する突極鉄心を円周方向に電気角で１８０度ずらして配設することにより、必要な電動機のトルクを突極鉄心と永久磁石との組合せだけで容易に設定できる。
【００１９】
また、請求項３に係わる発明は、突極鉄心で挟持された永久磁石の構成を１組とし、少なくとも２組以上で回転子を構成し、隣接する組を電磁的に遮蔽するとともに円周方向にずらして配設することにより、スキューの機能を持たせてコギングトルクを低減させ、振動音を低減することができる。
【００２０】
また、請求項４に係わる発明は、回転子の側面側の突極鉄心側面に回転のアンバランス量に相当する溝を鋼板を切り欠いて形成することにより、１つの極性を持った突極鉄心にバランサを設けることになり、従来例より漏洩磁束を低減させ、電動機の効率を向上させることができる。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動機の回転子の一実施例を示す（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面の断面図である。
【図２】従来の電動機に使用される（Ａ）は固定子と回転子との正面の断面図、（Ｂ）は固定子と回転子との側面の要部断面図である。
【図３】従来の電動機を示す断面図である。
【符号の説明】
１　回転子
２　回転軸
３　永久磁石
４　突極鉄心
４ａ　突極
４ｂ　溝

Claims

固定子鉄心の継鉄部の内周に設けた複数の歯部の両側に形成したスロットに巻線を巻装した固定子と、円形の継鉄の外周に少なくとも一対の突極を備えて電気角で１８０度ずらして配設された２つの突極鉄心の間に挟持された円柱形の永久磁石と同永久磁石および前記突極鉄心との中心に固定された回転軸とからなる回転子と、同回転子の前記回転軸を軸支する軸受を備え、前記固定子の外周を覆うブラケットとを備えてなることを特徴とする電動機。
前記回転軸方向に前記突極鉄心と前記永久磁石とを交互に複数配設し、隣接する前記突極鉄心を円周方向に電気角で１８０度ずらして配設してなることを特徴とする請求項１記載の電動機。
前記突極鉄心で挟持された前記永久磁石の構成を１組とし、少なくとも２組以上で前記回転子を構成し、隣接する組を電磁的に遮蔽するとともに円周方向にずらして配設することにより、スキューを設けてなることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記回転子の側面側の前記突極鉄心側面に回転のアンバランス量に相当する溝を前記鋼板を切り欠いて形成してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動機。