JP2004096875A

JP2004096875A - 永久磁石形回転電機

Info

Publication number: JP2004096875A
Application number: JP2002253459A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takeda; 武田　勇
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】低コストで回転子の慣性の低減を図ることができる永久磁石形サーボモータ等の永久磁石形回転電機を提供する。
【解決手段】回転軸２２にラジアル方向の貫通穴２５を形成し、且つ、この貫通穴２５の端部２５ａにリベット２６を打ち込んで（埋め込んで）前記端部２５ａを塞ぐことにより前記端部２５ａに磁路を確保する構成とする。また、貫通穴２５は回転軸２２（磁石固定軸部２２Ｂ）の外周面の磁石固定部分に形成し、貫通穴２５の端部２２ａが永久磁石の裏側に位置する構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石形回転電機に関し、永久磁石形サーボモータなどに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄心外表面に永久磁石を固定する方式（ＳＰＭ）の永久磁石形サーボモータであって、且つ、パワーレイトの高い永久磁石形サーボモータの回転子では、下記の▲１▼〜▲３▼のような理由から、積層鉄心（コア）を使用せず、直接、回転軸の外周面に永久磁石が固定されている。即ち、回転軸が鉄心も兼ねて磁路を構成する。
【０００３】
（１）慣性（イナーシャ）を小さくするため、回転子の外径を小さくする。
（２）トルクを大きくするため、出力軸を太くする。
（３）永久磁石の磁束は直流であり、回転子側では前記磁束による鉄損がないため、積層鉄心を用いる必要がない。
【０００４】
かかる永久磁石形サーボモータの具体例を図３及び図４に基づいて説明する。図３は従来の永久磁石形サーボモータの回転子の側面図、図４は図３のＡ方向矢視図である。
【０００５】
図３及び図４に示すように永久磁石形サーボモータの回転子１は回転軸２と、この回転軸２の外周面に直接（積層鉄心を使用ぜすに）固定された複数の永久磁石４とを備えた構成となっている。回転軸２は鋼材などの磁性材からなり、軸受３を介して図示しないフレームなどの支持部に回転可能に支持されている。また、回転軸２の一端側は出力軸部２Ａとなっており、この出力軸部２Ａはトルクを大きくするために比較的太くなっている。
【０００６】
そして、永久磁石４は、回転軸２の出力軸部２Ａよりも更に少し太くなった磁石固定軸部２Ｂの外周面に接着剤で貼り付けて固定されている。即ち、回転軸２（磁石固定軸部２Ｂ）が鉄心も兼ねて磁路を構成している。また、磁石固定軸部２Ｂの外周面には、回転軸周方向の幅が回転軸径方向の外側に向かうにしたがって回転軸周方向に広がる形状の位置決め用突起２Ｂ−１を、回転軸周方向に沿って複数形成し、回転軸周方向の幅が回転軸径方向の内側に向かうにしたがって回転軸周方向に広がる形状の永久磁石４を、回転軸周方向において隣り合う位置決め用突起２Ｂ−１の間に嵌合することによって、永久磁石４を位置決めしている。
【０００７】
なお、図示例は８極の場合であり、８個の永久磁石４が磁石固定軸部２Ｂに固定されている。また、回転子１の周囲には図示しない固定子が、回転子１との間にギャップを隔てて配置されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような永久磁石形サーボモータにおける回転子１の慣性は、回転子１の径、永久磁石４の厚さ、回転子１の軸方向長さでほぼ決定する。この慣性を更に低減させるには、図５に示すように回転軸２を中空軸とする方法がある。しかし、この方法では次のような問題点がある。
【０００９】
即ち、中空の回転軸２にエンコーダを取り付ける場合、回転軸２の端面に蓋５を設けて中空部２ａの端を塞ぎ、この蓋５にエンコーダ６を取り付ける必要がある。このため、蓋５が必要となり、且つ、蓋５の取付タップ、インロの加工等が必要となるため、コストが高くなってしまう。また、中空の回転軸２は、それ自体のコストも高い。
【００１０】
従って本発明は上記の事情に鑑み、低コストで回転子の慣性の低減を図ることができる永久磁石形サーボモータ等の永久磁石形回転電機を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明の永久磁石形回転電機は、磁性材からなる回転軸の外周面に複数の永久磁石を固定してなる回転子を有する永久磁石形回転電機において、
前記回転軸にラジアル方向の貫通穴又は貫通していない穴を形成し、且つ、この貫通穴又は貫通していない穴の端部に磁性材からなる部材を埋め込んで前記端部を塞ぐことにより前記端部に磁路を確保する構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、第２発明の永久磁石形回転電機は、第１発明の永久磁石形回転電機において、
前記貫通穴又は貫通していない穴は前記回転軸の外周面の磁石固定部分に形成し、前記貫通穴又は貫通していない穴の端部が前記永久磁石の裏側に位置することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る永久磁石形サーボモータの回転子を一部破断して示す側面図、図２は図１のＢ−Ｂ線矢視断面である。
【００１５】
＜構成＞
図１及び図２に示すように永久磁石形サーボモータ（ＳＰＭサーボモータ）の回転子２１は回転軸２２と、この回転軸２２の外周面に直接（積層鉄心を使用ぜすに）固定された複数の永久磁石２４とを備えた構成となっている。回転軸２２は鋼材などの磁性材からなり、軸受２３を介して図示しないフレームなどの支持部に回転可能に支持されている。また、回転軸２２の一端側は出力軸部２２Ａとなっており、この出力軸部２２Ａはトルクを大きくするために比較的太くなっている。
【００１６】
永久磁石２４は、回転軸２２の出力軸部２２Ａよりも更に少し太くなった磁石固定軸部２２Ｂの外周面に接着剤で貼り付けて固定されている。即ち、回転軸２２（磁石固定軸部２２Ｂ）が鉄心も兼ねて磁路を構成している。また、磁石固定軸部２２Ｂの外周面には、回転軸周方向の幅が回転軸径方向の外側に向かうにしたがって回転軸周方向に広がる形状の位置決め用突起２２Ｂ−１を、回転軸周方向に沿って複数形成し、回転軸周方向の幅が回転軸径方向の内側に向かうにしたがって回転軸周方向に広がる形状の永久磁石２４を、回転軸周方向において隣り合う位置決め用突起２２Ｂ−１の間に嵌合することによって、永久磁石２４を位置決めしている。
【００１７】
なお、図示例は８極の場合であり、８個の永久磁石２４が磁石固定軸部２２Ｂに固定されている。また、回転子２１の周囲には図示しない固定子が、回転子２１との間にギャップを隔てて配置されている。
【００１８】
そして、本実施の形態では穴あけ加工によって回転軸２２の磁石固定軸部２２Ｂにラジアル方向（回転軸径方向）の貫通穴（キリ穴）２５が複数形成されている。即ち、何れの貫通穴２５も回転軸２２の横断面中心部（図２参照）を通って貫通している。また、各貫通穴２５は端部２５ａにリベット２６が打ち込まれて端部２５ａが塞がれている。リベット２６は鋼材などの磁性材からなる部材であるため、このリベット２６によって前記端部２５ａに磁路が確保される。
【００１９】
しかも、各貫通穴２５は回転軸２２の外周面の磁石固定部分に形成され、各貫通穴２５の端部２５ａが、永久磁石２４の裏側に位置するようになっている。即ち、永久磁石２４の端部２５ａ（リベット２６）は永久磁石２４の裏に隠れて表からは見えないようになっている。
【００２０】
＜作用・効果＞
本実施の形態の永久磁石形サーボモータ２１によれば、回転軸２２にラジアル方向の貫通穴２５を形成し、且つ、この貫通穴２５の端部２５ａにリベット２６を打ち込んで（埋め込んで）前記端部２５ａを塞ぐことにより前記端部２５ａに磁路を確保する構成としたため、回転子２１の慣性（イナーシャ）を例えば１０％以上低減することができる。しかも、加工が単純で精度が不要であるため、僅かなコストアップで慣性の低減を実現することができる。また、トルクは従来と同一のトルクを維持することができる。
【００２１】
また、貫通穴２５は回転軸２２（磁石固定軸部２２Ｂ）の外周面の磁石固定部分に形成し、貫通穴２５の端部２２ａが永久磁石の裏側に位置する構成であるため、極数（永久磁石の数）が多くて、回転軸周方向に隣り合う永久磁石の間隔が狭い場合でも、回転軸２２（磁石固定軸部２２Ｂ）に貫通穴２５を形成することができる。また、永久磁石２４がリベット２６の抜け出しを防止する機能も果たすことになり、更には永久磁石２４の裏に貫通穴２５の端部２５ａ（リベット２６）が隠れるため見栄えもよい。
【００２２】
なお、上記では回転軸２２（磁石固定軸部２２Ｂ）に貫通穴２５を形成しているが、必ずしもこれに限定するものではなく、回転軸２２（磁石固定軸部２２Ｂ）にラジアル方向の貫通していない穴を形成し、この穴の端部を磁性材からなる部材（リベット）で塞いで前記端部に磁路を確保するようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１発明の永久磁石形回転電機によれば、磁性材からなる回転軸の外周面に複数の永久磁石を固定してなる回転子を有する永久磁石形回転電機において、前記回転軸にラジアル方向の貫通穴又は貫通していない穴を形成し、且つ、この貫通穴又は貫通していない穴の端部に磁性材からなる部材を埋め込んで前記端部を塞ぐことにより前記端部に磁路を確保する構成としたため、回転子の慣性（イナーシャ）を低減することができる。しかも、加工が単純で精度が不要であるため、僅かなコストアップで慣性の低減を実現することができる。また、トルクは従来と同一のトルクを維持することができる。
【００２４】
また、第２発明の永久磁石形回転電機によれば、第１発明の永久磁石形回転電機において、前記貫通穴又は貫通していない穴は前記回転軸の外周面の磁石固定部分に形成し、前記貫通穴又は貫通していない穴の端部が前記永久磁石の裏側に位置する構成であるため、極数（永久磁石の数）が多くて、回転軸周方向に隣り合う永久磁石の間隔が狭い場合でも、回転軸（磁石固定軸部）に貫通穴を形成することができる。また、永久磁石が磁性材からなる部材の抜け出しを防止する機能も果たすことになり、更には永久磁石の裏に貫通穴又は貫通していない穴の端部（磁性材からなる部材）が隠れるため見栄えもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る永久磁石形サーボモータの回転子を一部破断して示す側面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線矢視断面である。
【図３】従来の永久磁石形サーボモータの回転子の側面図である。
【図４】図３のＡ方向矢視図である。
【図５】永久磁石形サーボモータの回転軸を中空とした場合の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２１　永久磁石形サーボモータ
２２　回転軸
２２Ａ　出力軸部
２２Ｂ　磁石固定軸部
２２Ｂ−１　位置決め用突起
２３　軸受
２４　永久磁石
２５　貫通穴
２５ａ　端部
２６　リベット

Claims

磁性材からなる回転軸の外周面に複数の永久磁石を固定してなる回転子を有する永久磁石形回転電機において、
前記回転軸にラジアル方向の貫通穴又は貫通していない穴を形成し、且つ、この貫通穴又は貫通していない穴の端部に磁性材からなる部材を埋め込んで前記端部を塞ぐことにより前記端部に磁路を確保する構成したことを特徴とする永久磁石形回転電機。
請求項１に記載の永久磁石形回転電機において、
前記貫通穴又は貫通していない穴は前記回転軸の外周面の磁石固定部分に形成し、前記貫通穴又は貫通していない穴の端部が前記永久磁石の裏側に位置することを特徴とする永久磁石形回転電機。