特許ウォッチ

公開番号2025010774
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023112977
出願日2023-07-10
発明の名称電動機のロータ構造
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 1/276 20220101AFI20250116BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電動機の製造時においてロータコアにおける磁石埋設孔への磁石の円滑な挿入を確保できることで、製造効率の低下を防止でき、また、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積を低減することで、電動機の作動時における渦電流損を抑制することができる電動機のロータ構造を提供する。
【解決手段】回転軸2の中心を通る軸線Cに沿って貫通した状態で延びる複数の磁石埋設孔8を有するロータコア7と、複数の磁石埋設孔8にそれぞれ挿入された状態で埋設された複数の磁石9と、を備え、各磁石埋設孔8は、磁石8を挟持した状態で保持する第1保持面11及び第2保持面12を有し、第1保持面11及び第2保持面12は、保持した磁石8に対して、軸線Cに直交する任意断面において点接触するとともに、軸線Cに沿って連続するように形成された第1当接部11a及び第2当接部12aをそれぞれ有している。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
回転軸が貫通しかつ当該回転軸に固定されたロータを備えた電動機のロータ構造であって、
前記回転軸の中心を通る軸線に沿って貫通した状態で延びる複数の磁石埋設孔を有するロータコアと、
前記複数の磁石埋設孔にそれぞれ挿入された状態で埋設された複数の磁石と、
を備え、
前記複数の磁石埋設孔の各々は、埋設された前記磁石を間にして互いに対向し、当該磁石を挟持した状態で保持する第１保持面及び第２保持面を有しており、
前記第１保持面及び第２保持面は、保持した前記磁石に対して、前記軸線に直交する任意の断面である任意断面において点接触するとともに、前記軸線に沿って連続するように形成された第１当接部及び第２当接部をそれぞれ有していることを特徴とする電動機のロータ構造。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記第１当接部は、１つ又は複数の第１当接部で構成され、
前記第２当接部は、１つ又は複数の第２当接部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。
【請求項３】
前記第１保持面及び前記第２保持面は、前記任意断面において、前記軸線側である径方向内側、及び前記軸線と反対側である径方向外側の一方に凸に湾曲する円弧状に形成され、その凸方向の外側に位置する凸状外側面、及び凸方向の内側に位置する凸状内側面としてそれぞれ構成されており、
前記磁石は、前記任意断面において、全体が前記一方に凸に湾曲する円弧状に形成されるとともに、前記凸状外側面に対向する外側対向磁石面、及び前記凸状内側面に対向する内側対向磁石面を有しており、
前記凸状外側面は、前記外側対向磁石面よりも曲率半径が大きく設定されることにより、当該凸状外側面の頂部が単一の前記第１当接部として機能し、
前記凸状内側面は、前記内側対向磁石面よりも曲率半径が小さく設定されることにより、当該凸状内側面の頂部が単一の前記第２当接部として機能することを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。
【請求項４】
前記複数の磁石埋設孔の各々は、前記第１保持面と前記第２保持面によって前記磁石を挟持する方向に対してほぼ直交する方向において当該磁石を両側から挟持するように、前記任意断面において点接触するとともに、前記軸線に沿って連続するように形成された２つの係止部を、さらに有していることを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。
【請求項５】
前記複数の磁石埋設孔は、２以上の前記磁石埋設孔を一組として、前記軸線を中心とする所定角度ごとに一組ずつ配置されており、
前記各組の磁石埋設孔は、前記軸線を中心とする周方向、及び／又は前記軸線の径方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。
【請求項６】
前記複数の磁石埋設孔の各々には、１つ又は複数の磁石が埋設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電動機のロータ構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機のロータ構造に関し、特にロータコアに磁石が埋め込まれた埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）に適用されるロータ構造に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種のロータ構造として、例えば特許文献１及び２に記載されたものが知られている。特許文献１のロータ構造では、各々が円環状に形成された薄板状の多数の電磁鋼板を、同心状に積層して構成されたロータコアと、このロータコアに埋設された複数の磁石とを有している。ロータコアには、磁石を埋設するための磁石埋設孔が、ロータコアの軸線方向に貫通して延び、所定形状の横断面を有している。一方、磁石は、ロータコアの軸線方向とほぼ同じ長さを有し、横断面が矩形状に形成されている。
【０００３】
各磁石埋設孔に磁石が埋設されたロータを有するモータにおいて、ロータが高速で回転することにより、ロータの磁石に渦電流が発生しやすくなる。特に、上記のロータ構造では、磁石の表面と、磁石埋設孔の内面とが面接触することで、両者の接触面積が大きくなり、その結果、ロータにおいて大きな渦電流ループが生じ、その渦電流による損失（以下「渦電流損」という）が増大するおそれがある。
【０００４】
一方、特許文献２では、上記のような渦電流損を低減するために、ロータコアを次のように構成している。すなわち、このロータコアは、各々が円環状に形成された薄板状の電磁鋼板から成る複数の第１コア部材及び第２コア部材を積層して構成されている。具体的には、第１コア部材は、磁石の横断面よりも一回り大きい第１磁石孔を有する一方、第２コア部材は、上記の第１磁石孔に対応する位置に設けられ、内方に突出する複数の凸部が形成された第２磁石孔を有している。そして、ロータコアは、例えば、多数の第１コア部材と、ロータコアの軸線方向の中央付近に配置された１枚の第２コア部材とを積層して構成されている。
【０００５】
上記の多数の第１コア部材による第１磁石孔と、上記の１枚の第２コア部材による第２磁石孔とによって、ロータコアに磁石を埋設するための磁石埋設孔が形成され、この磁石埋設孔に磁石が埋設された状態では、第２コア部材における第２磁石孔の複数の凸部のみが磁石に接する。これにより、特許文献２のロータ構造では、特許文献１の場合に比べて、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積が小さくなり、モータ作動時の渦電流損が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１８２３５８号公報
特開２０１３－１１０８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した特許文献２のロータ構造では、モータ製造時において、ロータコアの磁石埋設孔に磁石を挿入して埋設する際に、次のような問題がある。すなわち、磁石埋設孔の一方の開口から磁石の端部を挿入し、その磁石を磁石埋設孔にさらに押し込むと、第２コア部材における第２磁石孔の凸部に当たることで、磁石が磁石埋設孔への挿入途中に引っ掛かってしまうことがある。この場合には、ロータコアの磁石埋設孔への磁石の挿入工程に手間がかかり、モータの製造効率が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、電動機の製造時においてロータコアにおける磁石埋設孔への磁石の円滑な挿入を確保できることで、製造効率の低下を防止でき、また、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積を低減することで、電動機の作動時における渦電流損を抑制することができる電動機のロータ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転軸が貫通しかつ回転軸に固定されたロータを備えた電動機のロータ構造であって、回転軸の中心を通る軸線に沿って貫通した状態で延びる複数の磁石埋設孔を有するロータコアと、複数の磁石埋設孔にそれぞれ挿入された状態で埋設された複数の磁石と、を備え、複数の磁石埋設孔の各々は、埋設された磁石を間にして互いに対向し、磁石を挟持した状態で保持する第１保持面及び第２保持面を有しており、第１保持面及び第２保持面は、保持した磁石に対して、軸線に直交する任意の断面である任意断面において点接触するとともに、軸線に沿って連続するように形成された第１当接部及び第２当接部をそれぞれ有していることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、回転軸に固定されたロータを備えた電動機のロータ構造において、複数の磁石埋設孔を有するロータコアと、それらの磁石埋設孔にそれぞれ挿入されることによって埋設された複数の磁石とを備えている。複数の磁石埋設孔の各々は、回転軸の中心を通る軸線に沿って貫通した状態で延びており、埋設された磁石を間にして互いに対向する第１保持面及び第２保持面を有している。また、これらの第１保持面及び第２保持面は、保持した磁石に対して、上記軸線に直交する任意の断面である任意断面において点接触するとともに、軸線に沿って連続するように形成された第１当接部及び第２当接部をそれぞれ有している。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許