JP2001510008A - 電動機用のコイル式回転子カバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転子が、回転子コア（２０）と、コアの周りに設けられた磁石（３０）と、磁石（３０）の外側円筒表面（３１）上に繊維束をコイル状に巻き付けたカバー（１０）とを含む電動機用のコイル式回転子カバーであって、磁石（３０）の外側円筒表面（３１）に対して径方向に後退した環状支持面（３２、４１）上に納められると共に、隣接する磁石（３０）の端面（３２）上に着座して、磁石の端面における外側から内側への径方向伸長部分を少なくとも部分的に覆う、少なくとも一つの周囲端部（１１）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 電動機用のコイル式回転子カバー 発明の分野 本発明は、回転子が永久磁石を有する、電動機用のコイル式回転子カバーに関 する。 発明の背景 永久磁石を有する回転子は、普通は積層板または塊状の鉄であって周りに普通 アーチ板の形の複数の磁石が着座した円筒形コア、ならびに前記磁石の外側に配 置された回転子カバーから構成され、回転子カバーの目的は、磁石が、これらの 磁石を回転子コアから引き離そうとする遠心力と、回転子コアの周りで前記磁石 の周方向変位を引き起こすモーメント（せん断）力と、熱を原因とする張力とを 受けるときに、前記磁石を前記コアに密着保持して、電動機の運転中にこれらの 部分の間の周方向変位を防止することである。これらの力があるために、磁石を 回転子に保持しておくことが、電動機の効率を決定するために非 常に重要となる。 磁石を回転子コアに密着させて保持する機能の他に、上述のように、カバーも 、磁石の上に存在する力の結果引き起こされる磁石破片の離解と放出を防止する 。 ある知られている解決策では、回転子カバーは、磁石／コア組立品を取り囲む 金属管の形状を呈している。しかしそれでも、磁石を前記コアの上に保持するこ とはできるが、普通は鉄、鋼、真ちゅう、銅、アルミニウムなどの薄い材料で作 られたこのようなカバーの使用は、誘導電流の発生を引き起こすという不都合性 を有し、電気損したがって電動機の効率損失が生ずるという結果になる。 この誘導電流の影響を減らす一つの解決策は、薄い鋼板から得られた薄いカバ ーを使用することである。しかしながら、前記カバーが重大な電気損を示さない ために必要な厚さの減少は、カバーの構造的機能を低下させる他に、製造工程中 におけるカバーの取り扱いを困難にする。さらにまた、回転子が取り付けられて いる装置の運転管理によって温度と回転の連続的で長期の変化を受けると、前記 カバーは不可逆変形を受けることがある。 ケブラー繊維（ファイバ）、ガラス繊維、カーボン繊維、および接着剤などの 材料を使用した、プレテンション有りあるいは無しの磁石／回転子コア組立品の 巻付け（コイリング）によって前記カバーを形成するなどの、他のカバー解決策 も知られている。 これらの材料によるコイルカバーを使用することの一つの利点は、前記カバー をこの製造工程の結果生ずる磁石の寸法変化に適応できることである。それにも かかわらず、これらの解決策が磁石をコアに保持する問題と、磁石の寸法変化の 問題とを解決するが、この技術分野で知られている材料でできたカバーは、主と してその端部の完全性を維持することに関し、構造的にもろく壊れやすい。 知られている技法によれば、電動機のためのコイル式回転子カバーは、普通は 樹脂によって含浸した繊維材料の条片（ストラップ）または束を、磁石／回転子 カバー組立品の周りに巻付け（あるいはコイル状に巻付け）、その後条片または 束はある一定の時間と温度で硬化され、回転子カバーに必要な剛性を達成するこ とによって得られる。こうして得られたカバーは普通、前記巻付けを開始するた めに巻き付けられる繊維材料の束の第 一端を保持すること、および硬化段階中および回転子の有効寿命全体にわたって 、前記材料の条片の端部を保持することに関連するいくつかの不都合がある。 ある知られている解決策では、条片の端部を保持する問題は、コイル複合材料の 層数を増加することによって、また磁石／回転子コア組立品の端部から距離を置 いたこの組立品の部分に沿って前記材料のコイリングを開始し終了することによ って、最小になる。しかしながら、この解決策はカバーを形成する材料の端部の 保持に関する問題、および磁石／回転子コア組立品の端部領域における中断ある いは妨害の問題も最小にするが、このカバーの厚さの増加は、電動機効率を低下 させるエアギャップを増加させる。 発明の開示 したがって本発明の目的は、繊維束が巻かれていると共に、前記カバーのあら ゆる製造工程または回転子の動作中において条片の端部が離れるという問題を最 小限にすることに加え、電動機におけるエアギャップを小さくして回転子の信頼 性を向上させる最小厚さを有するカバーを得ることを可能にする、回転 子カバーを提供することである。 より明確な目的は、磁石／回転子コア組立品の周りにコイル状に巻き付けられ た材料の単一層によって得られる上述の特性をカバーに与えることである。 これらの目的およびその他の目的は、回転子が、回転子コアと、コアの周りに 設けられた磁石と、磁石の外側円筒表面上に繊維束をコイル状に巻き付けたカバ ーとを含む、電動機用のコイル式回転子カバーであって、カバーは、磁石の外側 円筒表面に対して径方向に後退した環状支持部上に納められると共に、隣接する 磁石の端面上に着座して該磁石の端面における外側から内側への径方向伸長部分 を少なくとも部分的に覆う、少なくとも一つの周囲端部を有するコイル式回転子 カバーによって達成される。 図面の簡単な説明 本発明を、下記の図面を参照して説明する。 第１図は、電動機の回転子コア／磁石／回転子カバー組立品の概略断面図であ る。 第２図は、本発明の構造形態にしたがって得られるカバーに よって囲まれた、磁石／回転子コア組立品の長手方向の概略部分断面図である。 第３図は、本発明の別の構造形態にしたがって得られるカバーによって囲まれ た、磁石／回転子コア組立品の長手方向の概略部分断面図である。 第４図は、本発明の変形構造形態にしたがって得られるカバーによって囲まれ た、磁石／回転子コア組立品の一部の長手方向の概略部分断面図である。 第５図は、本発明の別の変形構造形態にしたがって得られるカバーによって囲 まれた、磁石／回転子コア組立品の一部の長手方向の概略部分断面図である。 本発明の最良の実施方法 本発明は、回転子軸の少なくとも一部を囲んで取り付けられる回転子コア２０ を有する形式の電動機回転子のための回転子カバー１０であって、回転子コア２ ０の周りには普通アーチ磁石板の形状を呈する磁石３０が着座あるいは載ってお り、磁石３０は、好ましくは回転子コア２０の表面に接触して互いに周方向に離 間して長手方向に突出する二つの整列にしたがって、 回転子コア２０の外側円筒表面２１に対して支持され、前記磁石３０は回転子カ バー１０の作用によって回転子コア２０に対して保持される、回転子カバー１０ を対象とする。 本発明によれば、回転子カバー１０は、硬化段階中にこのカバーの硬化を可能 にするために、磁石３０の外側円筒表面３１の周りに樹脂によって集められた、 例えばケブラー、カーボン繊維、またはガラス繊維などの複合物質の繊維束を連 続的にらせん状（コイル状）に巻き付けることによって得られる。繊維束による 巻付けは、複合材料（製造中または巻付け工程中に事前に含浸された繊維）で、 または樹脂による繊維束の事後含浸を伴う乾燥材料によって、達成できることを 理解されたい。 本発明によって、磁石３０を囲む最少数の複合材料繊維束層によって形成され た側壁（横壁）を有する回転子カバー１０を得ることができ、前記側壁は、前記 層によって生じるエアギャップが電動機の効率にほとんど影響を与えないように 、複合材料繊維束の単一層によって形成されることが好ましい。 本発明による回転子カバー１０の側厚（横方向厚さ）を、カバーの端部の分離 や弱化の危険性を全く伴わずに最小にするために、複合材料繊維束の前記端部の 各々が、回転子カバー１０ のそれぞれの周囲端部１１で結び止められる。複合材料繊維束の両端をカバーの 周囲部で結び止めるというこの構造は好ましいが、前記側壁がこの形成物の複数 の複合材料層を、電動機効率の重大な変化が規定される一定の厚さ限界に達する まで、巻き付けることによって得られるときは、前記両端の一つをカバー側壁に 沿って結び止めるという別の解決策が可能である。 各周囲端部１１は、磁石３０の周りに繊維束をコイル状に巻き付ける間に、磁 石３０の隣接端面３２の外側から内側への径方向伸長部分全体を覆うことか好ま しい、磁石３０の外側円筒部分３１に対して径方向に後退して規定される環状支 持面の上に、前記繊維束を納めるあるいは載せることによって得られる。 カバー１０の周囲端部１１は、その設計上、隣接する磁石３０の端面３２の外側 から内側への径方向伸長部分を部分的に覆うだけである。 各周囲端部１１は、一方の側では磁石３０の隣接端面３２の輪郭によって、ま た他の側では好ましい構造としては仕上げ端面キャップによって規定される成形 部品４０によって規定される輪郭を有する。 本発明によれば、環状支持面は、回転子コアの隣接端面２２ を含む平面の両側の一つから軸方向かつ選択的に突き出ており、前記の環状支持 面は、これが磁石／回転子コア組立品に向かって突き出るときには、磁石３０の 端面３２によって形成され、またこれが回転子コア２０からそれ自体軸方向に離 間して突き出るときには、成形部品４０の隣接周端縁部４１によって形成される 。図示されてはいないが、環状支持面は、前記平面の両側に向かって同時に軸方 向に突き出ることができる。 第２図に示す構造形態では、環状支持面は成形部品４０の周端縁部４１と一致 しており、この周端縁部は傾斜して、軸方向にそれ自体回転子コア２０から離間 していることが好ましい。 第３図に示す構造では、環状支持面は磁石３０の隣接端面３２と一致しており 、この端面を全体的に面取りすることが好ましいが、単に部分的にのみ面取りし てもよい。 第４図に示す構造形態によれば、矩形断面を有する環状支持面を規定するため に、成形部品４０は、この部品の中心部の平面とははっきり異なる平面の中に、 例えば、回転子コア２０のそれぞれの端に隣接する前記中心部の平面を超えて規 定される平面の中に規定される周端縁部を有する。第５図に示す変形構造では、 平坦な成形部品４０を有する同様な輪郭の環状支持面 が得られるが、この場合、磁石３０は回転子コア２０の長手方向伸長部分よりも 短い長手方向伸長部分を有し、したがって、環状支持面の前記形状は、磁石３０ の端面の少なくとも一つに隣接して得られる。 図示されていない他の構造形態では、磁石３０の隣接端面は、成形部品４０の 周端縁部４１によって示される輪郭と同様にすることができる矩形または湾曲し た輪郭を有する。 可能性のある一構造では、成形部品４０が仕上げキャップの形状をとると、仕 上げキャップは回転子カバー１０の隣接周囲端部１１によって支えられ、回転子 カバー１０は、カバーを形成する複合材料条片をコイル状に巻き付ける前に、仕 上げキャップが磁石３０／回転子コア２０組立品のそれぞれの端部に隣接して置 かれると、回転子カバー製造工程の硬化段階中に、前記隣接周囲端部によって担 持される。この構造では、各仕上げキャップは、回転子コア２０の隣接端部に接 触しており、固定が回転子コア２０に対するキャップについてのみ行われる適切 な固定部品４２、例えばリベットまたはボルトによって回転子コア２０に取り付 けられ、または、それ自体がコアの完全性を維持する役目を果たす固定物である 。 仕上げ端キャップは、衝撃およびそれ自体の重量作用がキャップにかかり、薄 い上、繊維が非常に硬くて普通破損しやすいので衝撃に対して脆い回転子カバー １０にはかからず、回転子カバー１０に、組立て、運搬、保管の間および後の安 定性をもたらす。 本発明の解決策の一つでは、各仕上げキャップ４０は、前記カバーの製造中に カバー形成材料の繊維束の隣接端部を保持して、この端部が離れるのを防ぐよう に規定される。 別の構造では、端部仕上げキャップは、回転子カバー１０に複合材料繊維束を コイル状に巻き付けて硬化させた後に、回転子カバー１０に取り付ける。 説明した各構造では、周囲端部は、回転子コアの外側円筒表面から径方向に増 加する厚さを有するが、一定の厚さを持った周囲端部１１を有する構造など、別 の構造形態もここに示した概念の範囲内で可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年５月２０日（１９９８．５．２０） 【補正内容】 これらの目的およびその他の目的は、回転子が、回転子コアと、コアの周りに 設けられた磁石と、磁石の外側円筒表面上に繊維束をコイル状に巻き付けたカバ ーとを含む、電動機用のコイル式回転子カバーであって、カバーは、磁石の外側 円筒表面に対して径方向内側に向かって伸びる環状支持部上に納められると共に 、隣接する磁石の端面上に着座して、磁石の端面における外側から内側への径方 向伸長部分を少なくとも部分的に覆う、繊維束の端部を含む少なくとも一つの周 囲端部を有するコイル式回転子カバーによって達成される。 図面の簡単な説明 本発明を、下記の図面を参照して説明する。 第１図は、電動機の回転子コア／磁石／回転子カバー組立品の概略断面図であ る。 第２図は、本発明の構造形態にしたがって得られるカバーによって囲まれた、 磁石／回転子コア組立品の長手方向の概略部分断面図である。 第３図は、本発明の別の構造形態にしたがって得られるカバーによって囲まれ た、磁石／回転子コア組立品の長手方向の概 略部分断面図である。 第４図は、本発明の変形構造形態にしたがって得られるカバーによって囲まれ た、磁石／回転子コア組立品の一部の長手方向の概略部分断面図である。 第５図は、本発明の別の変形構造形態にしたがって得られるカバーによって囲 まれた、磁石／回転子コア組立品の一部の長手方向の概略部分断面図である。 本発明の最良の実施方法 本発明は、回転子軸の少なくとも一部を囲んで取り付けられる回転子コア２０ を有する形式の電動機回転子のための回転子カバー１０であって、回転子コア２ ０の周りには普通アーチ磁石板の形状を呈する磁石３０が着座あるいは載ってお り、磁石３０は、好ましくは回転子コア２０の表面に接触して互いに周方向に離 間して長手方向に突出する二つの整列にしたがって、回転子コア２０の外側円筒 表面２１に対して支持され、前記磁石３０は回転子カバー１０の作用によって回 転子コア２０に対して保持される、回転子カバー１０を対象とする。 本発明によれば、回転子カバー１０は、硬化段階中にこのカ バーの硬化を可能にするために、磁石３０の外側円筒表面３１の周りに樹脂によ って集められた、例えばケブラー、カーボン繊維、またはガラス繊維などの複合 物質の繊維束を連続的にらせん状（コイル状）に巻き付けることによって得られ る。繊維束による巻付けは、複合材料（製造中または巻付け工程中に事前に含浸 された繊維）で、または樹脂による繊維束の事後含浸を伴う乾燥材料によって、 達成できることを理解されたい。 本発明によって、磁石３０を囲む最少数の複合材料繊維束層によって形成され た側壁（横壁）を有する回転子カバー１０を得ることができ、前記側壁は、前記 層によって生じるエアギャップが電動機の効率にほとんど影響を与えないように 、複合材料繊維束の単一層によって形成されることが好ましい。 本発明による回転子カバー１０の側厚（横方向厚さ）を、カバーの端部の分離 や弱化の危険性を全く伴わずに最小にするために、複合材料繊維束の端部の各々 が、これらの端部を保持するために複数回巻いた後、回転子カバー１０のそれぞ れの周囲端部１１で結び止められる。複合材料繊維束の両端をカバーの周囲部で 結び止めるというこの構造は好ましいが、前記側壁がこの形成物の複数の複合材 料層を、電動機効率の重大な変化が 規定される一定の厚さ限界に達するまで、巻き付けることによって得られるとき は、前記両端の一つをカバー側壁に沿って結び止めるという別の解決策が可能で ある。 各周囲端部１１は、磁石３０の周りに繊維束をコイル状に巻き付ける間に、磁 石３０の隣接端面３２の外側から内側への径方向伸長部分全体を覆うことが好ま しい、磁石３０の外側円筒部分３１に対して径方向内側に伸びて規定される環状 支持面の上に、前記繊維束を納めるあるいは載せることによって得られる。カバ ー１０の周囲端部１１は、その設計上、隣接する磁石３０の端面３２の外側から 内側への径方向伸長部分を部分的に覆うだけである。 各周囲端部１１は、一方の側では磁石３０の隣接端面３２の輪郭によって、ま た他の側では好ましい構造としては仕上げ端面キャップによって規定される成形 部品４０によって規定される輪郭を有する。 本発明によれば、環状支持面は、回転子コアの隣接端面２２を含む平面の両側 の一つから軸方向かつ選択的に突き出ており、前記の環状支持面は、これが磁石 ／回転子コア組立品に向かって突き出るときには、磁石３０の端面３２によって 形成され、 またこれが回転子コア２０からそれ自体軸方向に離間して突き出るときには、成 形部品４０の隣接周端縁部４１によって形成される。図示されてはいないが、環 状支持面は、前記平面の両側から同時に軸方向に離間することができる。 第２図に示す構造形態では、環状支持面は成形部品４０の周端縁部４１と一致 しており、この周端縁部は傾斜して、軸方向にそれ自体回転子コア２０から離間 していることが好ましい。 第３図に示す構造では、環状支持面は磁石３０の隣接端面３２と一致しており 、この端面を全体的に面取りすることが好ましいが、単に部分的にのみ面取りし てもよい。 第４図に示す構造形態によれば、矩形断面を有する環状支持面を規定するため に、成形部品４０は、この部品の中心部の平面とははっきり異なる平面の中に、 例えば、回転子コア２０のそれぞれの端に隣接する前記中心部の平面を超えて規 定される平面の中に規定される周端縁部を有する。第５図に示す変形構造では、 平坦な成形部品４０を有する同様な輪郭の環状支持面が得られるが、この場合、 磁石３０は回転子コア２０の長手方向伸長部分よりも短い長手方向伸長部分を有 し、したがって、環状支持面の前記形状は、磁石３０の端面の少なくとも一つに 隣接して得られる。 図示されていない他の構造形態では、磁石３０の隣接端面は、成形部品４０の 周端縁部４１によって示される輪郭と同様にすることかてきる矩形または湾曲し た輪郭を有する。 可能性のある一構造では、成形部品４０が仕上げキャップの形状をとると、仕 上げキャップは回転子カバー１０の隣接周囲端部１１によって支えられ、回転子 カバー１０は、カバーを形成する複合材料条片をコイル状に巻き付ける前に、仕 上げキャップが磁石３０／回転子コア２０組立品のそれぞれの端部に隣接して置 かれると、回転子カバー製造工程の硬化段階中に、前記隣接周囲端部によって担 持される。この構造では、各仕上げキャップは、回転子コア２０の隣接端部に接 触しており、固定が回転子コア２０に対するキャップについてのみ行われる適切 な固定部品４２、例えばリベットまたはボルトによって回転子コア２０に取り付 けられ、または、それ自体がコアの完全性を維持する役目を果たす固定物である 。 仕上げ端キャップは、衝撃およびそれ自体の重量作用がキャップにかかり、薄 い上、繊維が非常に硬くて普通破損しやすいので衝撃に対して脆い回転子カバー １０にはかからず、回転子 カバー１０に、組立て、運搬、保管の間および後の安定性をもたらす。 本発明の解決策の一つでは、各仕上げキャップ４０は、前記カバーの製造中に カバー形成材料の繊維束の隣接端部を保持して、この端部が離れるのを防ぐよう に規定される。 別の構造では、端部仕上げキャップは、回転子カバー１０に複合材料繊維束を コイル状に巻き付けて硬化させた後に、回転子カバー１０に取り付ける。 説明した各構造では、周囲端部は、回転子コアの外側円筒表面から径方向に増 加する厚さを有するが、一定の厚さを持った周囲端部１１を有する構造など、別 の構造形態もここに示した概念の範囲内で可能である。 請求の範囲 １．回転子が、回転子コア（２０）と、該コアの周りに設けられた磁石（３０） と、磁石（３０）の外側円筒表面（３１）上に繊維束をコイル状に巻き付けたカ バー（１０）とを含む電動機用のコイル式回転子カバーであって、磁石（３０） の外側円筒表面（３１）に対して径方向内側に向かって伸びる環状支持面（３２ 、４１）上に納められると共に、隣接する磁石（３０）の端面（３２）上に着座 して、該磁石の端面における外側から内側への径方向伸長部分を少なくとも部分 的に覆う、繊維束の端部を含む少なくとも一つの周囲端部（１１）を有すること を特徴とするコイル式回転子カバー。 ２．環状支持面（３２、４１）が、回転子コア（２０）の隣接端面（２１）を含 む平面の少なくとも一つの側から軸方向に離間していることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載のコイル式回転子カバー。 ３．環状支持面（３２、４１）が、磁石（３０）の隣接端面（３２）と端部成形 部品（４０）の隣接周端縁部（４１）とからなることを特徴とする請求の範囲第 ２項に記載のコイル式回 転子カバー。 ４．磁石（３０）の端面（３２）か少なくとも部分的に面取りされていることを 特徴とする詰求の範囲第３項に記載のコイル式回転子カバー。 ５．各端部成形部品（４０）の隣接周端縁部（４１）が傾斜して回転子コアから 軸方向に離間していることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のコイル式回転 子カバー。 ６．成形部品（４０）が、カバーの隣接周端縁部によって担持された仕上げ端キ ャップによって規定されることを特徴とする詰求の範囲第３項に記載のコイル式 回転子カバー。 ７．前記仕上げ端キャップが、磁石（３０）の周りに条片をコイル状に巻き付け る間、該条片の隣接端を保持するための溝を有することを特徴とする請求の範囲 第６項に記載のコイル式回転子カバー。 ８．前記環状支持面が矩形断面を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記 載のコイル式回転子カバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転子が、回転子コア（２０）と、該コアの周りに設けられた磁石（３０） と、磁石（３０）の外側円筒表面（３１）上に繊維束をコイル状に巻き付けたカ バー（１０）とを含む電動機用のコイル式回転子カバーであって、磁石（３０） の外側円筒表面（３１）に対して径方向に後退した環状支持面（３２、４１）上 に納められると共に、隣接する磁石（３０）の端面（３２）上に着座して、該磁 石の端面における外側から内側への径方向伸長部分を少なくとも部分的に覆う、 少なくとも一つの周囲端部（１１）を有していることを特徴とするコイル式回転 子カバー。 ２．環状支持面（３２、４１）が、回転子コア（２０）の隣接端面（２１）を含 む平面の少なくとも一つの側に向かって軸方向に突き出ていることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載のコイル式回転子カバー。 ３．環状支持面（３２、４１）が、磁石（３０）の隣接端面（３２）と端部成形 部品（４０）の隣接周端縁部（４１）とによって規定される部分の少なくとも一 つからなることを特徴と する請求の範囲第２項に記載のコイル式回転子カバー。 ４．磁石（３０）の端面（３２）が少なくとも部分的に面取りされていることを 特徴とする請求の範囲第３項に記載のコイル式回転子カバー。 ５．各端部成形部品（４０）の隣接周端縁部（４１）が傾斜して回転子コアから 軸方向に離間していることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のコイル式回転 子カバー。 ６．成形部品（４０）が、カバーの隣接周端縁部によって担持された仕上げ端キ ャップによって規定されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のコイル式 回転子カバー。 ７．前記仕上げ端キャップが、磁石（３０）の周りに条片をコイル状に巻き付け る間、該条片の隣接端を保持するための溝を有することを特徴とする請求の範囲 第６項に記載のコイル式回転子カバー。 ８．前記環状支持面が矩形断面を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記 載のコイル式回転子カバー。