JPH0711859U - 永久磁石形同期電動機のロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ロータコアの強度を維持し、ギャップを保つた
めの、永久磁石形同期電動機のロータを提供する。 【構成】積層電磁鋼板よりなるコアに設けたステータス
ロット２内に多相・多極の巻線２１を設けた電機子１の
内径に、空隙を介し、積層電磁鋼板よりなるロータコア
３１に、両翼部に漏洩磁束を防止するための法線方向の
溝３３を設け、スロット内に矩形の界磁永久磁石を嵌合
し、界磁永久磁石の上面に突極部３４を形成した永久磁
石形同期電動機のロータにおいて、スロツトを、中央部
で左右に、３２ａ、３２ｂに２分割し、前記突極部３４
とロータコア３１をブリッジするブリッジ３５を設け、
前記界磁永久磁石を４ａ、４ｂに２分割し，スロット３
２ａ、３２ｂに嵌合する。または、スロットの中央部・
上下にダブテール溝を設け、溝間を非磁性のダブテール
キーでブリッジする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】

本考案は、永久磁石形同期電動機のロータ構造に関し、特に、高速回転に耐え るロータ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の永久磁石形同期電動機のロータとして，図５に示すように、積層電磁鋼 板よりなるコアに設けたステータスロット２内に多相・多極の巻線２１を設けた 電機子１の内径に、空隙を介し、積層電磁鋼板よりなるロータコア３１に、両翼 部に漏洩磁束を防止するための法線方向の溝３３を設け、ロータコア３１の法線 方向と直交させて極ピッチより僅かに狭い幅の矩形のスロット３２を設け、スロ ット３２内に一体の矩形の界磁永久磁石４を嵌合し、界磁永久磁石４の上面を突 極部３４にしたものがある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが，従来技術では，外径側は隣同士の突極部３４は溝３３の頂部に切り 残したロータコアの残部のみで継がっているため、強度上およびギャップ変化の 問題があった。 図６は，従来のロータの遠心力に対する変形量と応力をＦＥＭ（有限要素法） で解析した例で，ロータが高速で回転した場合，突極部の外径は、突極部自身の 重量により、外側に最大３３ミクロン膨れ上がり、溝３３の頂部近傍に応力が集 中し、３７ＫＧｆ／ｍｍ² となる。すなはち、高速回転時、ロータコアの強度お よびギャップの変化双方に問題があった。 本考案は、高速回転時、ロータコアの強度を維持し、ギャップを保つための、 永久磁石形同期電動機のロータを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために，積層電磁鋼板よりなるコアに設けたステータスロ ット２内に多相・多極の巻線２１を設けた電機子１の内径に、空隙を介し、積層 電磁鋼板よりなるロータコア３１に、両翼部に漏洩磁束を防止するための法線方 向の溝３３を設け、ロータコア３１の法線方向と直交させて極ピッチより僅かに 狭い幅の矩形のスロット３２を設け、スロット３２内に矩形の界磁永久磁石を嵌 合し、界磁永久磁石４の上面に突極部３４を形成した永久磁石形同期電動機のロ ータにおいて、 前記スロツトを、中央部で左右に、３２ａ、３２ｂに２分割し、前記突極部３ ４とロータコア３１をブリッジするブリッジ３５を設け、前記界磁永久磁石を４ ａ、４ｂに２分割し，界磁永久磁石を４ａ、４ｂおのおのをスロット３２ａ、３ ２ｂに嵌合する。 あるいは、スロット３２の中央部・上下にダブテール溝５１、５１を設け、上 下のダブテール溝５１、５１間を非磁性のダブテールキー５でブリッジする。

【０００５】

【作用】

突極部３４がロータコア３１と中央部でブリッジされる。

【０００６】

【実施例】

以下，本考案の第１の実施例を図に基づいて説明する。図１は本考案の実施例 を示す断面図である。 積層電磁鋼板よりなるコアに設けたステータスロット２内に多相・多極の巻線 ２１を設け、従来と同じ電機子１を構成する。 電機子１の内径に、空隙を介し、積層電磁鋼板よりなるロータコア３１に、法 線方向と直交させて、極ピッチの半分より僅かに狭い幅の矩形のスロット３２ａ 、３２ｂを設けてある。スロット３２ａ、３２ｂ間には、ロータコア３１を法線 方向に幅ｔ切り残したブリッジ３５を形成し、スロット３２ａ、３２ｂの極ピッ チ端部には、ロータコア３１を法線方向にｔ／２切り残した、漏洩磁束を防止す るための溝３３を設けてある。 ロータコア３１は，突極部３４とロータコア３１がａ，ｂ，ｃ部でつながれて 一体となっており，フリッジ３５の幅ｔは，機械的な強度を保ち，且つ電磁気的 に磁路が飽和するような値にしてある。 スロット３２ａ、３２ｂ内には、スロット３２ａ、３２ｂの厚さと幅が等しい 、おのおのが同極となるように半径方向に着磁した界磁永久磁石４ａ、４ｂを嵌 合してある。

【０００７】 図２に本考案を適用した場合の、変形量と応力のＦＥＭ解析の一例を示す、計 算の前提は、図６に示す従来例と同一にしてある。 従来、突極部外径の最大変形量が３３ミクロンであったものが、本考案を適用 することにより、８ミクロンに減少するとともに、溝の頂部近傍の応力も３７Ｋ Ｇｆ／ｍｍ² であったものが２１ＫＧｆ／ｍｍ² に減少する。

【０００８】 図３は，第２の実施例を示す断面図である。 スロット３２を従来と同じように設け、スロット３２の中央部・上下にダブテ ール溝５１を設ける。ダブテール溝５１には、上下端にダブテールを設けた非磁 性体のダブテールキー５を嵌合して、突極部３４とロータコア３１をブリッジし てある。

【０００９】 図４は，第３の実施例を示す斜視図である。 実施例のロータコア３１を軸方向に、ＡからＤの４ブロックに分割してある。 各ブロックのスロット３２Ａａ、３２Ａｂ、３２Ｂａ、３２Ｂｂ、３２Ｃａ、３ ２Ｃｂ、３２Ｄａ、３２Ｄｂ内には、各ブッロックの長さに等しい長さの界磁永 久磁石４Ａａ、４Ａｂ、４Ｂａ、４Ｂｂ、４Ｃａ、４Ｃｂ、４Ｄａ、４Ｄｂを嵌 合してあり、各ブロックのスロット中心を角度αずつ順次位相をずらして軸方向 に積層してある。このようにすることによりステツプ状のロータスキューが施さ れる。

【００１０】

【考案の効果】

以上述べたように，本考案によれば，突極部をロータコア中央部でブリッジす ることにより，遠心力による応力集中と変形を緩和し，ロータ強度が向上し，高 速回転に耐える永久磁石形同期電動機のロータを実現することができる。 また，第２の実施例では，ブリッジを非磁性材のキーにすることにより，漏れ 磁束を少なくすることができ，モータ効率と遠心力強度性能を同時に向上させる こともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す断面図

【図２】本考案でのロータ変形量，応力のＦＥＭ計算結
果

【図３】本考案の第２の実施例を示す断面図

【図４】本考案の第３の実施例を示す斜視図

【図５】従来の技術を示す断面図

【図６】従来の技術におけるロータ変形量，応力のＦＥ
Ｍ計算結果

【符号の説明】

１ 電機子、２ ステータスロット、２１ 巻線、３
ロータ、３１ ロータコア、３２、３２ａ、３２ｂ、３
２Ａａ、３２Ａｂ、３２Ｂａ、３２Ｂｂ、３２Ｃａ、３
２Ｃｂ、３２Ｄａ、３２Ｄｂ スロット、３３ 溝、３
４ 突極部、３５ ブリッジ、４、４ａ、４ｂ、４Ａ
ａ、４Ａｂ、４Ｂａ、４Ｂｂ、４Ｃａ、４Ｃｂ、４Ｄ
ａ、４Ｄｂ 界磁永久磁石、５ ダブテールキー、５１
ダブテール溝

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層電磁鋼板よりなるコアに設けたステ
   ータスロット（２）内に多相・多極の巻線（２１）を設
   けた電機子（１）の内径に、空隙を介し、積層電磁鋼板
   よりなるロータコア（３１）に、両翼部に漏洩磁束を防
   止するための法線方向の溝（３３）を設け、ロータコア
   （３１）の法線方向と直交させて極ピッチより僅かに狭
   い幅の矩形のスロット（３２）を極数個設け、スロット
   （３２）内に矩形の界磁永久磁石（４）を嵌合し、界磁
   永久磁石（４）の上面に突極部（３４）を形成した永久
   磁石形同期電動機のロータにおいて、 前記スロットを中央部で左右に２分割したスロツト（３
   ２ａ、３２ｂ）と、前記突極部（３４）とロータコア
   （３１）をブリッジするブリッジと、前記界磁永久磁石
   を２分割した界磁永久磁石（４ａ、４ｂ）を備えたこと
   を特徴とする永久磁石形同期電動機のロータ。
2. 【請求項２】 前記ブリッジを前記スロツト（３２）の
   中央部に切り残したロータコアで形成する請求項１記載
   の永久磁石形同期電動機のロータ。
3. 【請求項３】 前記ブリッジを前記スロツト（３２）の
   中央部に設けたダブテール溝（５１）と、このダブテー
   ル溝（５１）に嵌合する非磁性体のダブテールキー
   （５）で形成した請求項１記載の永久磁石形同期電動機
   のロータ。
4. 【請求項４】 前記ロータコア（３１）を軸方向に、複
   数ブロックに分割し、各ブロックのスロット内に、各ブ
   ッロックの長さに等しい長さの界磁永久磁石を嵌合し、
   各ブロックのスロット中心を所定角度ずつ順次位相をず
   らして軸方向に積層しロータスキューを施した請求項１
   ないし３いずれか１項に記載の永久磁石形同期電動機の
   ロータ。