JP2001069699A - 永久磁石型回転電機用ロータ - Google Patents
永久磁石型回転電機用ロータInfo
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- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
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- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重量および軸方向長さが小さく、製造コスト
が低い永久磁石型回転電機用ロータを提供する。 【解決手段】 回転軸と一体に回転する円筒状の永久磁
石片集合体のセクタである複数の永久磁石片１３の各々
はロータ軸方向における中央領域の外周に凹部１４を有
しており、永久磁石片集合体を回転軸と一体回転するよ
うに保持するために永久磁石片集合体の外周に非磁性の
筒状保持部材片１９、２０が圧入されている。筒状保持
部材片１９、２０の内周面と各永久磁石片１３の凹部１
４の底面との間の締め代は、筒状保持部材片１９、２０
の内周面と各永久磁石片１３のロータ軸方向両端部１
５、１６の外周との間の締め代よりも小さく設定されて
いる。
が低い永久磁石型回転電機用ロータを提供する。 【解決手段】 回転軸と一体に回転する円筒状の永久磁
石片集合体のセクタである複数の永久磁石片１３の各々
はロータ軸方向における中央領域の外周に凹部１４を有
しており、永久磁石片集合体を回転軸と一体回転するよ
うに保持するために永久磁石片集合体の外周に非磁性の
筒状保持部材片１９、２０が圧入されている。筒状保持
部材片１９、２０の内周面と各永久磁石片１３の凹部１
４の底面との間の締め代は、筒状保持部材片１９、２０
の内周面と各永久磁石片１３のロータ軸方向両端部１
５、１６の外周との間の締め代よりも小さく設定されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、高速回転
する電動機又は発電機として使用される永久磁石型回転
電機に関し、特に各々の横断面がロータ横断面において
円弧状を呈し、円筒状の永久磁石片集合体を構成するよ
うに並べられる複数の永久磁石片を備えた永久磁石型回
転電機用ロータの改良に関するものである。
する電動機又は発電機として使用される永久磁石型回転
電機に関し、特に各々の横断面がロータ横断面において
円弧状を呈し、円筒状の永久磁石片集合体を構成するよ
うに並べられる複数の永久磁石片を備えた永久磁石型回
転電機用ロータの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の永久磁石型回転電機用ロータと
して、米国特許４４３３２６１号（特開昭５８−１６３
２５５号）に記載され、この出願の図５に示すものがあ
る。図５に示すロータ６１においては、各々の横断面が
ロータ横断面において円弧状を呈する複数の永久磁石片
６２が回転軸６３の外周に円筒状の永久磁石片集合体を
構成するように配置されて回転軸６３に接着剤にて接着
され、複数の永久磁石片６２は永久磁石片６２の外周お
よび永久磁石片６２の両端に隣接配置された非磁性のエ
ンドプレート６５、６６の外周を取巻く非磁性の筒状保
持部材６４により回転軸６３に固定されている。
して、米国特許４４３３２６１号（特開昭５８−１６３
２５５号）に記載され、この出願の図５に示すものがあ
る。図５に示すロータ６１においては、各々の横断面が
ロータ横断面において円弧状を呈する複数の永久磁石片
６２が回転軸６３の外周に円筒状の永久磁石片集合体を
構成するように配置されて回転軸６３に接着剤にて接着
され、複数の永久磁石片６２は永久磁石片６２の外周お
よび永久磁石片６２の両端に隣接配置された非磁性のエ
ンドプレート６５、６６の外周を取巻く非磁性の筒状保
持部材６４により回転軸６３に固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エンドプレート６５、
６６は、筒状保持部材６４と共同して永久磁石６２を保
持する重要な役目をすると共に、筒状保持部材６４の軸
方向への位置ずれを防止する。ロータ構成部材６２〜６
６の何れの位置ずれもロータ６１の回転バランスを悪化
させて大きな振動を生起する。図５のロータ６１は、２
つのエンドプレート６５、６６を有することにより、次
の（ａ）〜（ｃ）の問題がある。
６６は、筒状保持部材６４と共同して永久磁石６２を保
持する重要な役目をすると共に、筒状保持部材６４の軸
方向への位置ずれを防止する。ロータ構成部材６２〜６
６の何れの位置ずれもロータ６１の回転バランスを悪化
させて大きな振動を生起する。図５のロータ６１は、２
つのエンドプレート６５、６６を有することにより、次
の（ａ）〜（ｃ）の問題がある。
【０００４】（ａ）エンドプレート６５、６６によりロ
ータ６１の重量および軸方向長さが大きくなる。このこ
とは、回転バランスのために良くはない。
ータ６１の重量および軸方向長さが大きくなる。このこ
とは、回転バランスのために良くはない。
【０００５】（ｂ）回転軸６３とエンドプレート６５、
６６との間の締代を正確に調整してエンドプレート６
５、６６と筒状保持部材６４との間に隙間ができないよ
うにしなければならず、ロータ６１の製造コストが高く
なる。
６６との間の締代を正確に調整してエンドプレート６
５、６６と筒状保持部材６４との間に隙間ができないよ
うにしなければならず、ロータ６１の製造コストが高く
なる。
【０００６】（ｃ）エンドプレート６５、６６における
渦電流損失が発生し、電機の効率が低下する。
渦電流損失が発生し、電機の効率が低下する。
【０００７】この出願の発明は、エンドプレートが廃止
され、従って上記問題が解消された永久磁石型回転電機
用ロータを提供することを目的とする。
され、従って上記問題が解消された永久磁石型回転電機
用ロータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、永久磁石型回転電機用ロータであって、各々の横
断面がロータ横断面において円弧状を呈し、円筒状の永
久磁石片集合体を構成するように配置される複数の永久
磁石片を備えた永久磁石型回転電機用ロータにおいて、
回転軸と一体に回転する円筒状の外周面を有したヨーク
の外周面上に前記複数の永久磁石片が配置されて前記永
久磁石片集合体を構成しており、前記複数の永久磁石片
の各々はロータ軸方向における中央領域の外周に凹部を
有しており、前記永久磁石片集合体を前記ヨーク上に保
持するために前記永久磁石片集合体の外周に非磁性の筒
状保持部材が圧入されており、前記筒状保持部材の内周
面と前記各永久磁石片の前記凹部の底面との間の締め代
が、前記筒状保持部材の内周面と前記各永久磁石片のロ
ータ軸方向両端部の外周との間の締め代よりも小さく設
定されていることを特徴とする永久磁石型回転電機用ロ
ータである。
明は、永久磁石型回転電機用ロータであって、各々の横
断面がロータ横断面において円弧状を呈し、円筒状の永
久磁石片集合体を構成するように配置される複数の永久
磁石片を備えた永久磁石型回転電機用ロータにおいて、
回転軸と一体に回転する円筒状の外周面を有したヨーク
の外周面上に前記複数の永久磁石片が配置されて前記永
久磁石片集合体を構成しており、前記複数の永久磁石片
の各々はロータ軸方向における中央領域の外周に凹部を
有しており、前記永久磁石片集合体を前記ヨーク上に保
持するために前記永久磁石片集合体の外周に非磁性の筒
状保持部材が圧入されており、前記筒状保持部材の内周
面と前記各永久磁石片の前記凹部の底面との間の締め代
が、前記筒状保持部材の内周面と前記各永久磁石片のロ
ータ軸方向両端部の外周との間の締め代よりも小さく設
定されていることを特徴とする永久磁石型回転電機用ロ
ータである。
【０００９】この出願の請求項２の発明は、請求項１に
記載の永久磁石型回転電機用ロータであって、前記各永
久磁石片の前記凹部の底面と前記ロータ軸方向両端部の
外周面とが移行斜面により連続されていることを特徴と
する永久磁石型回転電機用ロータである。
記載の永久磁石型回転電機用ロータであって、前記各永
久磁石片の前記凹部の底面と前記ロータ軸方向両端部の
外周面とが移行斜面により連続されていることを特徴と
する永久磁石型回転電機用ロータである。
【００１０】この出願の請求項３の発明は、請求項１又
は請求項２に記載の永久磁石型回転電機用ロータであっ
て、前記筒状保持部材が軸方向に２分割されていること
を特徴とする永久磁石型回転電機用ロータである。
は請求項２に記載の永久磁石型回転電機用ロータであっ
て、前記筒状保持部材が軸方向に２分割されていること
を特徴とする永久磁石型回転電機用ロータである。
【００１１】この出願の請求項４の発明は、請求項１〜
請求項３の何れか１つに記載の永久磁石型回転電機用ロ
ータであって、前記各永久磁石片の前記凹部が周方向に
互いに連なって前記永久磁石片集合体の外周の環状凹部
を構成していることを特徴とする永久磁石型回転電機用
ロータである。
請求項３の何れか１つに記載の永久磁石型回転電機用ロ
ータであって、前記各永久磁石片の前記凹部が周方向に
互いに連なって前記永久磁石片集合体の外周の環状凹部
を構成していることを特徴とする永久磁石型回転電機用
ロータである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１はこの出願の発明に係る永久
磁石型電機用ロータの回転軸を除いた概略構成を示す縦
断面図、図２は図１の拡大部分図、図３は永久磁石片の
内周面での軸方向における面圧分布を示す図、図４は回
転時の永久磁石片の変形を示す永久磁石片の縦断面図で
ある。
磁石型電機用ロータの回転軸を除いた概略構成を示す縦
断面図、図２は図１の拡大部分図、図３は永久磁石片の
内周面での軸方向における面圧分布を示す図、図４は回
転時の永久磁石片の変形を示す永久磁石片の縦断面図で
ある。
【００１３】図１に示すように、永久磁石型回転電機用
ロータ１０は、磁性材料からなる円筒状のヨーク１１を
備える。このヨーク１１の中心孔１２には回転軸（図示
省略）が圧入され、ヨ―ク１１と回転軸が一体化され
る。複数の永久磁石片１３は、各々円筒のセクターであ
って、ロータ横断面において各々円弧状を呈しており、
ヨーク１１の円筒状の外周面上に円筒状の永久磁石片集
合体を構成するように配置される。複数の永久磁石片１
３は、外周および内周にＮ極およびＳ極がそれぞれ着磁
されたものと、外周および内周にＳ極およびＮ極がそれ
ぞれ着磁されたものとがあり、電機の極数が４極の場
合、外周および内周にＮ極およびＳ極がそれぞれ着磁さ
れた２つの永久磁石片１３と外周および内周にＳ極およ
びＮ極がそれぞれ着磁された２つの永久磁石片１３の合
計４つの永久磁石片１３がヨーク１１の外周に、周方向
にて、Ｎ極とＳ極が交互に位置するように配置される。
永久磁石片１３の数は、電機の極の数に依存する。
ロータ１０は、磁性材料からなる円筒状のヨーク１１を
備える。このヨーク１１の中心孔１２には回転軸（図示
省略）が圧入され、ヨ―ク１１と回転軸が一体化され
る。複数の永久磁石片１３は、各々円筒のセクターであ
って、ロータ横断面において各々円弧状を呈しており、
ヨーク１１の円筒状の外周面上に円筒状の永久磁石片集
合体を構成するように配置される。複数の永久磁石片１
３は、外周および内周にＮ極およびＳ極がそれぞれ着磁
されたものと、外周および内周にＳ極およびＮ極がそれ
ぞれ着磁されたものとがあり、電機の極数が４極の場
合、外周および内周にＮ極およびＳ極がそれぞれ着磁さ
れた２つの永久磁石片１３と外周および内周にＳ極およ
びＮ極がそれぞれ着磁された２つの永久磁石片１３の合
計４つの永久磁石片１３がヨーク１１の外周に、周方向
にて、Ｎ極とＳ極が交互に位置するように配置される。
永久磁石片１３の数は、電機の極の数に依存する。
【００１４】図２に示すように、各永久磁石片１３のロ
ータ軸方向中央領域の外周には浅い凹部１４が形成され
ている。ヨーク１１の外周に並べられた各永久磁石片１
３の凹部１４は、ロータ周方向にて相互に連なって、円
筒状の永久磁石片集合体の外周の環状凹部を構成する。
しかしながら、凹部１４を各永久磁石片１３の外周の独
立した凹部とし、ロータ１０が組立られた時、永久磁石
片集合体の外周に浅いディンプル状凹部の環状整列が構
成されるようにしてもよい。
ータ軸方向中央領域の外周には浅い凹部１４が形成され
ている。ヨーク１１の外周に並べられた各永久磁石片１
３の凹部１４は、ロータ周方向にて相互に連なって、円
筒状の永久磁石片集合体の外周の環状凹部を構成する。
しかしながら、凹部１４を各永久磁石片１３の外周の独
立した凹部とし、ロータ１０が組立られた時、永久磁石
片集合体の外周に浅いディンプル状凹部の環状整列が構
成されるようにしてもよい。
【００１５】各永久磁石片１３の凹部１４の底面と各永
久磁石片１３のロータ軸方向両端部１５、１６の外周と
は移行斜面１７、１８により滑らかに連続されている。
カーボン繊維製の非磁性の２つの筒状保持部材片１９、
２０からなる筒状保持部材が永久磁石集合体の外周に圧
入されている。筒状保持部材は軸方向に２分割されてい
る。各永久磁石片１３の凹部１４の底面と筒状保持部材
片１９、２０の内周面との間の締め代は、各永久磁石片
１３の端部１５、１６の外周面と筒状保持部材片１９、
２０の内周面との間の締め代よりも小さく設定されてい
る。このように異なった締め代が付与されていることに
より、各永久磁石片１３のヨーク１１の外周面と接する
内周面の面圧は図３にて実線で示すようになる。図３に
て実線で示すように、各永久磁石片１３の内周の面圧
は、端部１５の移行斜面１７側の端部分で最も高くな
り、凹部１４の移行斜面１７側の端部分で最も低くなる
（図示されていないが、各永久磁石片１３の内周の面圧
は、端部１６の移行斜面１８側の端部分で最も高くな
り、凹部１４の移行斜面１８側の端部分で最も低くな
る）。図３における破線は、外周面中央部に凹部を設け
ていない各永久磁石片と保持筒部材との間の締め代を軸
方向にて均一にした従来ロータにおける各永久磁石片の
内周面の面圧分布を示している。
久磁石片１３のロータ軸方向両端部１５、１６の外周と
は移行斜面１７、１８により滑らかに連続されている。
カーボン繊維製の非磁性の２つの筒状保持部材片１９、
２０からなる筒状保持部材が永久磁石集合体の外周に圧
入されている。筒状保持部材は軸方向に２分割されてい
る。各永久磁石片１３の凹部１４の底面と筒状保持部材
片１９、２０の内周面との間の締め代は、各永久磁石片
１３の端部１５、１６の外周面と筒状保持部材片１９、
２０の内周面との間の締め代よりも小さく設定されてい
る。このように異なった締め代が付与されていることに
より、各永久磁石片１３のヨーク１１の外周面と接する
内周面の面圧は図３にて実線で示すようになる。図３に
て実線で示すように、各永久磁石片１３の内周の面圧
は、端部１５の移行斜面１７側の端部分で最も高くな
り、凹部１４の移行斜面１７側の端部分で最も低くなる
（図示されていないが、各永久磁石片１３の内周の面圧
は、端部１６の移行斜面１８側の端部分で最も高くな
り、凹部１４の移行斜面１８側の端部分で最も低くな
る）。図３における破線は、外周面中央部に凹部を設け
ていない各永久磁石片と保持筒部材との間の締め代を軸
方向にて均一にした従来ロータにおける各永久磁石片の
内周面の面圧分布を示している。
【００１６】永久磁石片１３の内周面の面圧分布が図３
にて実線で示すようであることにより、各永久磁石片１
３に働く遠心力による永久磁石片端部１５、１６の半径
方向外方への変形量が図４に実線で示すように低減す
る。図４の破線は従来ロータの永久磁石片を示してお
り、変形量の低減の程度は、従来ロータに比べて約１２
％である。この変形はロータの動的バランスにとって好
ましくないものであることから、ロータの動的バランス
に関して有利となる。
にて実線で示すようであることにより、各永久磁石片１
３に働く遠心力による永久磁石片端部１５、１６の半径
方向外方への変形量が図４に実線で示すように低減す
る。図４の破線は従来ロータの永久磁石片を示してお
り、変形量の低減の程度は、従来ロータに比べて約１２
％である。この変形はロータの動的バランスにとって好
ましくないものであることから、ロータの動的バランス
に関して有利となる。
【００１７】筒状保持部材片１９、２０と各永久磁石片
１３との間の面圧分布も図３に示すパターンとなること
から、筒状保持部材片１９、２０が各永久磁石片１３に
対して軸方向へ抜けることに対してセルフロック作用が
生じ、筒状保持部材片１９、２０が軸方向へ抜けること
が防止される。そのため、従来ロータのエンドプレート
は不要であり、エンドプレートの不使用によりロータの
重量および軸方向長さが低減し、ロータの製造コストが
低減する。
１３との間の面圧分布も図３に示すパターンとなること
から、筒状保持部材片１９、２０が各永久磁石片１３に
対して軸方向へ抜けることに対してセルフロック作用が
生じ、筒状保持部材片１９、２０が軸方向へ抜けること
が防止される。そのため、従来ロータのエンドプレート
は不要であり、エンドプレートの不使用によりロータの
重量および軸方向長さが低減し、ロータの製造コストが
低減する。
【００１８】筒状保持部材片１９、２０と各永久磁石片
１３との間の面圧分布も図３に示すパターンとなること
から、筒状保持部材片１９、２０の応力が最も高くなる
位置は軸方向の端から、永久磁石片１３長さの四分の一
ほど離れた位置となり、高速回転時（例えば１２０００
０ｒｐｍ）に筒状保持部材片１９、２０に発生する最大
応力は、最大応力が軸方向中央区域となる従来ロータに
比べて低減し、耐久性が向上する。
１３との間の面圧分布も図３に示すパターンとなること
から、筒状保持部材片１９、２０の応力が最も高くなる
位置は軸方向の端から、永久磁石片１３長さの四分の一
ほど離れた位置となり、高速回転時（例えば１２０００
０ｒｐｍ）に筒状保持部材片１９、２０に発生する最大
応力は、最大応力が軸方向中央区域となる従来ロータに
比べて低減し、耐久性が向上する。
【００１９】尚、斜面１７、１８の軸方向長さは、筒状
保持部材片１９、２０の内周での応力集中を避けるため
に大きい方がよい。また、ヨーク１１は回転軸と一体物
としてもよい。
保持部材片１９、２０の内周での応力集中を避けるため
に大きい方がよい。また、ヨーク１１は回転軸と一体物
としてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように、この出願の発明
によれば、エンドプレートが省略され、重量および軸方
向長さが小さく、製造コストが低い永久磁石型回転電機
用ロータを提供することができる。
によれば、エンドプレートが省略され、重量および軸方
向長さが小さく、製造コストが低い永久磁石型回転電機
用ロータを提供することができる。
【図１】この出願の発明に係る永久磁石型電機用ロータ
の回転軸を除いた概略構成を示す縦断面図である。
の回転軸を除いた概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の拡大部分図である。
【図３】永久磁石片の内周面での軸方向における面圧分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図４】回転時の永久磁石片の変形を示す永久磁石片の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図５】従来の永久磁石型電機用ロータの縦断面図であ
る。
る。
１０・・・永久磁石型電機用ロータ １１・・・ヨーク １３・・・永久磁石片 １４・・・凹部 １５、１６…永久磁石片の端部 １９、２０…筒状保持部材片
Claims (4)
- 【請求項１】 永久磁石型回転電機用ロータであって、
各々の横断面がロータ横断面において円弧状を呈し、円
筒状の永久磁石片集合体を構成するように配置される複
数の永久磁石片を備えた永久磁石型回転電機用ロータに
おいて、回転軸と一体に回転する円筒状の外周面を有し
たヨークの外周面上に前記複数の永久磁石片が配置され
て前記永久磁石片集合体を構成しており、前記複数の永
久磁石片の各々はロータ軸方向における中央領域の外周
に凹部を有しており、前記永久磁石片集合体を前記ヨー
ク上に保持するために前記永久磁石片集合体の外周に非
磁性の筒状保持部材が圧入されており、前記筒状保持部
材の内周面と前記各永久磁石片の前記凹部の底面との間
の締め代が、前記筒状保持部材の内周面と前記各永久磁
石片のロータ軸方向両端部の外周との間の締め代よりも
小さく設定されていることを特徴とする永久磁石型回転
電機用ロータ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の永久磁石型回転電機用
ロータであって、前記各永久磁石片の前記凹部の底面と
前記ロータ軸方向両端部の外周面とが移行斜面により連
続されていることを特徴とする永久磁石型回転電機用ロ
ータ。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の永久磁石
型回転電機用ロータであって、前記筒状保持部材が軸方
向に２分割されていることを特徴とする永久磁石型回転
電機用ロータ。 - 【請求項４】 請求項１〜請求項３の何れか１つに記載
の永久磁石型回転電機用ロータであって、前記各永久磁
石片の前記凹部が周方向に互いに連なって前記永久磁石
片集合体の外周の環状凹部を構成していることを特徴と
する永久磁石型回転電機用ロータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9920321A GB2353902A (en) | 1999-08-28 | 1999-08-28 | Canned magnet structure for motor |
| GB9920321.8 | 1999-08-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001069699A true JP2001069699A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=10859924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000196035A Pending JP2001069699A (ja) | 1999-08-28 | 2000-06-29 | 永久磁石型回転電機用ロータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001069699A (ja) |
| GB (1) | GB2353902A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008029153A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Toyota Motor Corp | 高回転モータ用ロータ |
| JP2018085864A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ロータ |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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