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1. (WO2015140941) 永久磁石型電動機の回転子
Document

明 細 書

発明の名称 永久磁石型電動機の回転子

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008  

課題を解決するための手段

0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043  

符号の説明

0044  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

明 細 書

発明の名称 : 永久磁石型電動機の回転子

技術分野

[0001]
 本発明は、永久磁石型電動機の回転子に関する。

背景技術

[0002]
 従来、軸方向に着磁された環形状の永久磁石により、第1のクローポール磁性体と第2のクローポール磁性体の表面にNとSの磁極を発生させるクローポール型モータの回転子が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
[0003]
 また、従来、軸方向に着磁された円筒状の永久磁石と、該永久磁石の軸方向の両側に、鋼板を積層して形成され、該永久磁石を挟持するように固着された2個の回転子磁性体と、それらを貫通した軸とにより構成されるハイブリッド型ステッピングモータの回転子が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
[0004]
 また、従来、2Z個のスロット間の永久磁石を軸方向に磁化することにより、永久磁石間の磁性体の表面にNとSの磁極を発生させる永久磁石型電動機の回転子が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
[0005]
 上記特許文献1~3に開示された技術は、全て、永久磁石による磁束を軸方向から流し込んで回転子磁性体の表面にN、S磁極を発生させる回転子構造となっており、この構造により、固定子の磁束は、永久磁石ではなく、磁気抵抗の小さい回転子磁性体内部を流れるので、永久磁石への逆磁界が低減され、永久磁石の減磁を防ぎ、減磁耐力を向上させることができる。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特開2010-213455号公報(図2)
特許文献2 : 特開平10-243623号公報(図7)
特許文献3 : 特開平07-154935号公報(図8)

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 上記特許文献1~3に開示された従来の技術によれば、永久磁石による磁束を軸方向から流し込んで回転子磁性体の表面にN、S磁極を発生させることにより、永久磁石の減磁を防ぎ、減磁耐力を向上させることができる。しかしながら、回転子磁性体表面の周方向に、交互にN、S磁極を発生させるための磁性体の構造が複雑であり、製造が難しい、という問題がある。
[0008]
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、永久磁石への逆磁界が低減され、永久磁石の減磁を防ぎ、減磁耐力を向上させ、且つ、構造を簡素化した永久磁石型電動機の回転子を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009]
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円環状に形成された磁性体からなる磁極部と、前記磁極部に軸方向に隣接して配置され、円環状に形成された多極構造の永久磁石、又は円環状に形成された複数の単極構造の永久磁石と磁性体からなり、前記永久磁石による磁束を軸方向に流し込み、前記磁極部の外周面に磁極を発生させる界磁部と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

[0010]
 本発明に係る永久磁石型電動機の回転子は、固定子から発生し回転子へ流れ込んだ磁束が、永久磁石ではなく磁気抵抗の小さい回転子の磁性体内部を流れるため、永久磁石への逆磁界が低減され、永久磁石の減磁を防ぐことができる。また、界磁部が全体として多極構造であるため、回転子の磁性体表面の周方向に、交互にN、S磁極を発生させるための磁性体の構造を簡素化することができる、という効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 図1は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態1を示す斜視図である。
[図2] 図2は、実施の形態1の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。
[図3] 図3は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態2を示す斜視図である。
[図4] 図4は、実施の形態2の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。
[図5] 図5は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態3を示す斜視図である。
[図6] 図6は、実施の形態3の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。
[図7] 図7は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態4を示す斜視図である。
[図8] 図8は、実施の形態4の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。
[図9] 図9は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態5を示す斜視図である。
[図10] 図10は、実施の形態5の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。
[図11] 図11は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態6を示す部分斜視図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下に、本発明にかかる永久磁石型電動機の回転子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
[0013]
実施の形態1.
 図1は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態1を示す斜視図であり、図2は、実施の形態1の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。図1及び図2に示すように、実施の形態1の永久磁石型電動機の回転子91は、円環状に形成され、軸方向両端部及び中央部に配置された三つの界磁部10と、界磁部10と同一内外径の円環状に形成され、界磁部10の間に配置された二つの磁極部11と、を備えている。界磁部10と磁極部11とは、軸方向に互いに隣接して配置されている。
[0014]
 界磁部10は、同一周方向に着磁され、周方向に等間隔に配置された扇形の四つの永久磁石10aと、永久磁石10aの周方向両端部に配置された八つの扇形の磁性体10bと、を有している。周方向に隣接する二つの磁性体10bの間には、軸方向の界磁部スリット10cが形成されている。実施の形態1の界磁部10は、円環状に形成された複数の単極構造の永久磁石10aと磁性体10bからなる界磁部である。
[0015]
 磁極部11は、周方向に等間隔に配置された八つの扇形の磁性体11aを有している。周方向に隣接する二つの磁性体11aの間には、軸方向の磁極部スリット11b、11cが形成されている。磁極部スリット11cは、隣接する二つの磁性体10bの間の界磁部スリット10cと同一位相となっている。
[0016]
 界磁部10で発生した磁束は、軸方向に磁極部11へ流れ込み、扇形の磁性体11aの外周面に、周方向に交互にS、N磁極を発生させる。
[0017]
 図示はしないが、磁極部スリット11bに、永久磁石10aと同一周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置し、磁極部スリット11cに、永久磁石10aと周方向反対向きに着磁された平板状の永久磁石を配置するとよい。すなわち、磁極部スリット11b、11c内に、N磁極が発生する磁性体11aを向くように周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置する。磁極部スリット11b、11c内に永久磁石を配置すれば、いっそう強いS、N磁極を発生させることができる。
[0018]
実施の形態2.
 図3は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態2を示す斜視図であり、図4は、実施の形態2の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。図3及び図4に示すように、実施の形態2の永久磁石型電動機の回転子92は、円環状に形成され、軸方向両端部及び中央部に配置された三つの界磁部20と、界磁部20と同一内外径の円環状に形成され、界磁部20の間に配置された二つの磁極部21と、を備えている。界磁部20と磁極部21とは、軸方向に互いに隣接して配置されている。
[0019]
 界磁部20は、着磁方向が交互に対向するように周方向に着磁され、周方向に等間隔に配置され、周方向両端部が楔形の扇形の合計八つの永久磁石20a,20bと、永久磁石20a,20bの周方向両端部に配置された三角柱状の合計十六の磁性体20cと、を有している。実施の形態2の界磁部20は、円環状に形成された多極構造の永久磁石20a,20bからなる界磁部である。
[0020]
 磁極部21は、周方向に等間隔に配置された八つの扇形の磁性体21aを有している。隣接する磁性体21aの間には、軸方向の磁極部スリット21bが形成されている。磁極部スリット21bは、永久磁石20a、20bの周方向中央部に配置されている。
[0021]
 界磁部20で発生した磁束は、軸方向に磁極部21へ流れ込み、扇形の磁性体21aの外周面に、周方向に交互にS、N磁極を発生させる。
[0022]
 図示はしないが、磁極部スリット21b内に、夫々同一位相の永久磁石20a,20bと夫々同一周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置するとよい。すなわち、磁極部スリット21b内に、N磁極が発生する磁性体21aを向くように周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置する。磁極部スリット21bに永久磁石を配置すれば、いっそう強いS、N磁極を発生させることができる。
[0023]
実施の形態3.
 図5は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態3を示す斜視図であり、図6は、実施の形態3の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。図5及び図6に示すように、実施の形態3の永久磁石型電動機の回転子93は、円環状に形成され、軸方向両端部及び中央部に配置された三つの界磁部30と、界磁部30と同一内外径の円環状に形成され、界磁部30の間に配置された二つの磁極部31と、を備えている。界磁部30と磁極部31とは、軸方向に互いに隣接して配置されている。
[0024]
 界磁部30は、着磁方向が交互に異なるように軸方向に着磁され、周方向に隙間なく等間隔に配置された扇形の合計八つの永久磁石30a、30bを有している。軸方向両端部に配置された同一位相の二つの永久磁石30a同士は、軸方向一方向きに着磁され、軸方向中央部に配置された同一位相の一つの永久磁石30bは、軸方向他方向きに着磁されている。前記の軸方向両端部に配置された同一位相の二つの永久磁石30aの隣に配置された同一位相の二つの永久磁石30bは、軸方向他方向きに着磁され、軸方向中央部に配置された同一位相の一つの永久磁石30aは、軸方向一方向きに着磁されている。実施の形態3の界磁部30は、円環状に形成された多極構造の永久磁石30a,30bからなる界磁部である。
[0025]
 磁極部31は、周方向に等間隔に配置された八つの円弧状の磁性体31aを有している。周方向に隣接する磁性体31aの間には、軸方向の磁極部スリット31bが形成されている。磁極部スリット31bは、永久磁石30a,30bの周方向端部に配置されている。
[0026]
 界磁部30で発生した磁束は、軸方向に磁極部31へ流れ、磁性体31aの外周面に、周方向に交互にS、N磁極が発生する。二つの磁極部31において、同一位相の二つの磁性体31aのS、N磁極は異なるものとなる。
[0027]
 図示はしないが、磁極部スリット31b内に、磁極部31のN磁極が発生する磁性体31aを向くように周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置するとよい。磁極部スリット31b内に永久磁石を配置すれば、いっそう強いS、N磁極を発生させることができる。
[0028]
実施の形態4.
 図7は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態4を示す斜視図であり、図8は、実施の形態4の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。図7及び図8に示すように、実施の形態4の永久磁石型電動機の回転子94は、円環状に形成され、軸方向両端部に配置された二つの界磁部40と、軸方向中央部に配置された一つの界磁部40xと、界磁部40,40xと同一内外径の円環状に形成され、界磁部40,40xの間に配置された二つの磁極部41と、を備えている。界磁部40,40xと磁極部41とは、軸方向に互いに隣接して配置されている。
[0029]
 界磁部40は、着磁方向が交互に異なるように軸方向斜め一方向きに着磁され、周方向に隙間なく等間隔に配置された扇形の八つの永久磁石40a,40bを有している。界磁部40xは、着磁方向が交互に異なるように軸方向斜め他方向きに着磁され、周方向に隙間なく等間隔に配置された扇形の八つの永久磁石40c,40dを有している。実施の形態4の永久磁石40a,40b,40c,40dは、軸方向一側と他側の位相が半ピッチずれるように傾斜した形状に形成されている。実施の形態4の界磁部40,40xは、円環状に形成された多極構造の永久磁石40a,40b,40c,40dからなる界磁部である。
[0030]
 磁極部41は、周方向に等間隔に配置された八つの扇形の磁性体41aを有している。周方向に隣接する扇形の磁性体41aの間には、軸方向の磁極部スリット41bが形成されている。磁極部スリット41bは、永久磁石40a,40b,40c,40dの周方向端部に位置するように配置されている。二つの磁極部41は、磁性体41aの位相が半ピッチずれている。
[0031]
 界磁部40,40xで発生した磁束は、軸方向に磁極部41へ流れ、磁性体41aの外周面に、周方向に交互にS、N磁極が発生する。二つの磁極部41において、半ピッチずれた位相の二つの磁性体41aのS、N磁極は異なるものとなる。
[0032]
 図示はしないが、磁極部スリット41bに、磁極部41のN磁極が発生する磁性体41aを向くように周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置するとよい。磁極部スリット41bに永久磁石を配置すれば、いっそう強いS、N磁極を発生させることができる。
[0033]
実施の形態5.
 図9は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態5を示す斜視図であり、図10は、実施の形態5の永久磁石型電動機の回転子の外周部の展開図である。図9及び図10に示すように、実施の形態5の永久磁石型電動機の回転子95は、円環状に形成され、軸方向両端部に配置された第1の界磁部50と、軸方向中央部に配置された第2の界磁部50xと、第1及び第2の界磁部50,50xと同一内外径の円環状に形成され、第1及び第2の界磁部50,50xの間に配置された二つの磁極部51と、を備えている。第1及び第2の界磁部50,50xと磁極部51とは、軸方向に互いに隣接して配置されている。
[0034]
 第1の界磁部50は、着磁方向が交互に逆向きになるように軸方向に着磁され、周方向に隙間なく等間隔に配置された扇形の合計八つの永久磁石50a、50bを有している。永久磁石50aは、軸方向一方向きに着磁され、永久磁石50bは、軸方向他方向きに着磁されている。永久磁石50a、50bの軸方向外側には、円環状の磁性体50cが配置されている。円環状の磁性体50c及び永久磁石50a、50bは、第1の界磁部50を構成している。実施の形態5の界磁部50,50xは、円環状に形成された多極構造の永久磁石50a,50bからなる界磁部である。
[0035]
 軸方向中央部(二つの磁極部51の間)に配置された第2の界磁部50xは、円環状の磁性体50cと、磁性体50cの両側に隣接して配置され、着磁方向が交互に逆向きになるように軸方向に着磁され、周方向に隙間なく等間隔に配置された扇形の合計十六の永久磁石50a、50bを有している。一つの同一位相において、軸方向一端から他端まで、永久磁石が、50a,50b,50a,50bの順で配列されていると、隣の同一位相においては、軸方向一端から他端まで、永久磁石が、50b,50a,50b,50aの順で配列される。円環状の磁性体50cは、永久磁石50a、50bから発生した磁束を通すためのものである。
[0036]
 磁極部51は、周方向に等間隔に配置された八つの扇形の磁性体51aを有している。周方向に隣接する磁性体51aの間には、軸方向の磁極部スリット51bが形成されている。磁極部スリット51bは、永久磁石50a,50bの周方向端部に配置されている。
[0037]
 第1及び第2の界磁部50,50xで発生した磁束は、軸方向に磁極部51へ流れ、磁性体51aの外周面に、周方向に交互にS、N磁極が発生する。二つの磁極部51において、同一位相の二つの磁性体51aのS、N磁極は同一となる。
[0038]
 図示はしないが、磁極部スリット51b内に、磁極部51のN磁極が発生する磁性体51aを向く周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置するとよい。スリット51bに永久磁石を配置すれば、いっそう強いS、N磁極を発生させることができる。
[0039]
実施の形態6.
 図11は、本発明に係る永久磁石型電動機の回転子の実施の形態6を示す部分斜視図であり、軸方向一端の界磁部を取り外した状態を示している。図11に示すように、実施の形態6の永久磁石型電動機の回転子96は、実施の形態1~5の永久磁石型電動機の回転子91~95の外周面を複数の円弧板状の磁性体61で覆ったものである。
[0040]
 磁極部11,21,31,41,51、及び、図11には図示されていない界磁部10,20,30,40,40x,50,50xの外周面には、磁極部スリット11b,21b,31b,41b,51bと同一ピッチの外周部スリット61bを隔てて円環状に配置された円弧板状の磁性体61が固着されている。
[0041]
 磁極部スリット11b,21b,31b,41b,51bと外周部スリット61bとは、位相をずらして配置され、円弧板状の磁性体61は、大部分が一つの扇形の磁性体11a,21a,31a,41a,51aの外周面に固着され、一部分が隣の扇形の磁性体11a,21a,31a,41a,51aの外周面の一部に固着されている。
[0042]
 円弧板状の磁性体61は、磁性体11a,11a同士、磁性体21a,21a同士、磁性体31a,31a同士、磁性体41a,41a同士、磁性体51a,51a同士を接続して、回転子91,92,93,94,95を夫々一体化すると共に、界磁部10,20,30,40,40x,50,50xで発生した磁束を、軸方向に磁極部11,21,31,41,51へ流す機能も有している。
[0043]
 以上説明したように、実施の形態1~6の永久磁石型電動機の回転子91~95は、固定子から発生し回転子91~95へ流れ込んだ磁束が、永久磁石10a~50bではなく磁気抵抗の小さい回転子91~95の磁性体11a~51a内部を流れるため、永久磁石10a~50bへの逆磁界が低減され、永久磁石10a~50bの減磁を防ぐことができる。また、界磁部10~50xが全体として多極構造であるため、回転子91~95の磁性体11a~51a表面の周方向に、交互にN、S磁極を発生させるための磁性体11a~51aの構造を簡素化することができる、という効果を奏する。

符号の説明

[0044]
 10,20,30,40,40x,50,50x 界磁部、10a,20a,20b,30a,30b,40a,40b,40c,40d,50a,50b 永久磁石、10b,20c 磁性体、10c 界磁部スリット、50c 磁性体、11,21,31,41,51 磁極部、11a,21a,31a,41a,51a 磁性体、11b,11c,21b,31b,41b,51b 磁極部スリット、61 円弧板状の磁性体、61b 外周部スリット、91,92,93,94,95,96 永久磁石型電動機の回転子。

請求の範囲

[請求項1]
 円環状に形成された磁性体からなる磁極部と、
 前記磁極部に軸方向に隣接して配置され、円環状に形成された多極構造の永久磁石、又は円環状に形成された複数の単極構造の永久磁石と磁性体からなり、前記永久磁石による磁束を軸方向に流し込み、前記磁極部の外周面に磁極を発生させる界磁部と、
 を備えることを特徴とする永久磁石型電動機の回転子。
[請求項2]
 前記界磁部は、周方向両端部を磁性体で挟まれ、同一周方向に着磁された複数の扇形の永久磁石を、界磁部スリットを隔てて円環状に配置したものであることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項3]
 前記界磁部は、周方向に着磁された複数の扇形の永久磁石を、着磁方向が交互に対向するように、磁性体を挟んで円環状に配置したものであることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項4]
 前記界磁部は、軸方向に着磁された多極構造の永久磁石を、円環状に形成したものであることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項5]
 前記界磁部は、軸方向に対して傾斜して着磁された多極構造の永久磁石を、円環状に形成したものであることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項6]
 前記界磁部は、
 軸方向端部に配置された円環状の磁性体及び該磁性体の軸方向内側に隣接して配置され着磁方向が交互に逆向きになるように軸方向に着磁された多極構造の円環状の永久磁石を有する第1の界磁部と、
 二つの前記磁極部の間に配置され、円環状の磁性体及び該磁性体の両側に隣接して配置され着磁方向が交互に逆向きになるように軸方向に着磁された多極構造の円環状の一対の永久磁石を有する第2の界磁部と、
 を備えることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項7]
 前記磁極部は、複数の扇形の磁性体を、磁極部スリットを隔てて円環状に配置したものであることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項8]
 前記磁極部スリット内に、N磁極が発生する磁性体を向くように周方向に着磁された平板状の永久磁石を配置したことを特徴とする請求項7に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項9]
 前記磁極部及び界磁部の外周面には、前記磁極部スリットと同一ピッチの外周部スリットを隔てて円環状に配置された円弧板状の磁性体が固着されていることを特徴とする請求項7に記載の永久磁石型電動機の回転子。
[請求項10]
 前記磁極部スリットと外周部スリットとは、位相をずらして配置され、前記円弧板状の磁性体は、大部分が一つの扇形の磁性体の外周面に固着され、一部分が隣の扇形の磁性体の外周面の一部に固着されていることを特徴とする請求項9に記載の永久磁石型電動機の回転子。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]