JP2004153913A - 永久磁石モータの回転子 - Google Patents

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義照 櫛田
Hideki Mizutani
英樹 水谷
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和彦 河南
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Abstract

【課題】ロータコアの外周面に永久磁石を固着した永久磁石モータの回転子において、永久磁石の剥離を防止するとともに位置決めを容易にする。
【解決手段】ロータコア1をコアプレート5を積層して構成するとともに、永久磁石2の軸方向両端に位置するコアプレート5の外周部にT字状の係止片5aを一体に設け、この係止片5aに永久磁石2の両端を把持させる。これにより、永久磁石2を機械的に拘束し、その剥離・飛散を確実に防止できるとともに、永久磁石2を治具を用いることなく容易・正確に位置決めすることができる。また、その際、永久磁石2の両端のみを係止片5aで把持させることにより、隣接する永久磁石2間で係止片5aを通してリークする磁束を最小限に抑えることができるとともに、係止片5a間への永久磁石2の挿入作業を簡単にすることができる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は永久磁石モータに関し、特にロータコアの外周面に永久磁石が固着された回転子に関する。
【0002】
【従来の技術】
ロータコアの外周面に永久磁石が固着された回転子は、例えば特許文献1にも記載されているが、図4に従来のこの種の回転子の一例を改めて示す。ここで、図4(A)は回転子の正面図、図4(B)はその要部側面図である。図4において、切削加工された鋼材からなるロータコア1の外周面に、複数(図示は8極)の永久磁石2が周方向に均等に極数配分されて固着され、このロータコア1は回転子軸3に図4の左側から挿入されて固定されている。ここで、ロータコア1は、軸方向に2つのブロック1−1及び1−2に分割され、各ブロック1−1,1−2にそれぞれ8個の永久磁石2が固着されるとともに、ブロック1−1とブロック1−2とは互いに周方向に規定の角度(例えば8.5度)のずれ(段スキューと呼ばれる。)を付けて回転子軸3に固定されている。この段スキューは、永久磁石モータのコギングトルクを低減させるためのものである。
【0003】
図示回転子の製作において、永久磁石2は図示の通り互いに異極同士が隣接するように、治具により位置決めしながらロータコア1に接着により貼り付ける。また、ロータコア1も接着により回転子軸3に固定するが、その際、まず接着剤を塗布したブロック1−1を回転子軸3に挿入し、その接着剤が硬化してから、接着剤を塗布したブロック1−2を回転子軸3に挿入する。このブロック1−2はブロック1−1に対して上記した規定のスキュー角度を付けた位置で、ねじ穴4にねじ込んだ図示しない止めねじにより回り止めをして接着剤を硬化させる。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−209349号公報(図14)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の回転子には、次のような問題があった。
(1)接着による永久磁石のロータコアへの固着は、接着品質のバラツキにより永久磁石が回転中に剥離・飛散する危険がある。
(2)永久磁石を正確な位置に貼り付けるには、熟練した技術と多くの作業工数を要する。
そこで、この発明の課題は、永久磁石の剥離を防止するとともに、その取付作業を簡易にすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、ロータコアの外周面に複数の永久磁石が周方向に均等に極数配分されて固着された永久磁石モータの回転子において、前記ロータコアをコアプレートを積層して構成するとともに、前記永久磁石の軸方向両端に位置する前記コアプレートの外周部に、隣接する前記永久磁石の間に突出するT字状の係止片を一体に設け、この係止片に前記永久磁石の両端を把持させるようにするものとする(請求項1)。
【0007】
請求項1の発明によれば、永久磁石の両端をコアプレートと一体の係止片で把持することにより、永久磁石を機械的に拘束し、遠心力による永久磁石の剥離・飛散を確実に防止することができる。また、永久磁石は隣り合う係止片の間に挿入すればよいので、治具を用いることなく容易かつ正確に位置決めすることができる。
【0008】
ここで、ロータコアはすべて係止片付のものを用い、永久磁石を全長に渡って係止片で把持させることも可能である。しかし、この発明では、永久磁石の軸方向両端に位置するコアプレートにのみ係止片を設け、この係止片で永久磁石の両端のみを把持させるようにする。その理由は、T字状の係止片で永久磁石を把持させると、この係止片を介して隣接する永久磁石の異極間で磁束の漏れが生じるが、係止片が永久磁石の全長に渡って存在すると、それだけ漏れ磁束が多くなるからである。
【0009】
そこで、この発明では、この漏れ磁束を最小限に抑えるために、永久磁石の両端のみを係止片で把持させるものである。これにより、コアプレートの係止片で永久磁石を把持させながら、永久磁石を接着剤で貼り付ける場合とほとんど同等の磁気特性が得られる。また、永久磁石は、隣り合う係止片間の空間に軸方向から挿入して取り付けるが、その際に係止片が永久磁石の両端のみであれば、係止片が永久磁石の全長に渡って存在する場合よりも挿入が容易であり、それだけ組立作業が簡単になる。
【0010】
請求項1において、前記ロータコアを軸方向に2つのブロックに分割し、これら各ブロックに前記永久磁石をそれぞれ固着するとともに、前記各ブロックを規定角度の段スキューを付けて回転子軸に固定するのがよく(請求項2)、これによりコギングトルクの低減を図ることができる。
【0011】
また、請求項1において、前記コアプレートの板面に突起を押し出し形成し、積層した前記コアプレート同士を前記突起を噛み合わせて結合するのがよい(請求項3)。これにより、コアプレートを積層と同時に互いに結合し、積層後の周方向の位置ずれを防止することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。図1(A)は回転子の正面図、図1(B)はその要部側面図、図2(A)はロータコアの正面図、図2(B)はその側面図、図3は積層前のコアプレートの半加工状態を示す正面図である。なお、従来例と位置する部分には同一の符号を用いるものとする。まず、図2において、ロータコア1はけい素鋼板からなるコアプレート5の積層により構成され、またロータコア1は軸方向に2つのブロック1−1及び1−2に分割され、各ブロック1−1,1−2間には周方向に規定の段スキューが付けられている。図示の場合、例えばロータコア1の円筒面外径は65mm程度,軸方向長さは60mm程度である。ロータコア1の各ブロック1−1,1−2の外周部には、図1に示すように、それぞれ8個の永久磁石2が固着される。
【0013】
ここで、図2に示すロータコア1の各ブロック1−1,1−2において、永久磁石2(図1)の軸方向両端に位置する各一定枚数のコアプレート5の外周部には、隣接する永久磁石2の間に突出するように係止片5aが設けられ、この係止片5aにより永久磁石2の両端を把持するようになっている。そのため、各ブロック1−1,1−2のコアプレート5は、外周部に係止片5aを有するもの(5A)と、係止片5aがないもの(5B)の2種類が用いられている。図2(A)に示すように、係止片5aはT字状で、コアプレート5Aの外周8箇所に等ピッチで一体に設けられ、隣り合う係止片5a間に永久磁石2を収容する。これに対して、コアプレート5Bは係止片5aを持たず、外周が単に円形のものである。そこで、図2(B)において、各ブロック1−1,1−2の両端はいずれも係止片5aを有するコアプレート5Aが各一定枚数、例えば厚さ2〜3mmになるまで積層され、その中間は係止片5aのないコアプレート5Bが積層されている。
【0014】
一方、コアプレート5A,5Bのいずれにも、中心に回転子軸3と嵌合するシャフト穴5bがあけられ、またその外側の等分4箇所に突起5cが設けられている。突起5cは、コアプレート5A,5Bの板面の一方側から他方側にV字状に押し出し形成され、互いに重なって押圧されることにより変形して噛み合い、コアプレート5A,5B同士を機械的に結合する働きをする。
【0015】
図2のロータコア1は、以下のようにして製作すると効率的である。すなわち、コアプレート5は鋼板の帯材から、順送り型を用いたプレス加工により必要な形状に順次打ち抜くが、その際、例えばまずシャフト穴5bを打ち抜き、次いで突起5cを形成し、次いで図3に示す形状に外周を打ち抜く。図3のコアプレート5は、外周8箇所に各2本の係止片5a(5a1,5a2)を段スキュー角度θ(例えば8.5度)隔てて設けたものである。そこで、次の工程で、まずロータコア1のブロック1−1を構成するために、係止片5a2を切り落とし、係止片5a1を残したロータコア5Aを厚さ2〜3mmになるまで必要な一定枚数積層する。この積層は、抜き型の下方に配置した円筒状のケース内に、抜き落したコアプレート5を積み上げ、かつ押圧することにより行なう。この押圧により重なったV字状突起は押し潰され、コアプレート5同士を結合する。
【0016】
係止片5a1を有するコアプレート5Aが一定枚数に達したら、次は係止片5a1及び5a2を両方切り落とし、単なる円形としたコアプレート5Bを必要高さまで同様に積層する。係止片5a1あるいは5a2の切り落としは、抜き型のパンチを制御することにより行なう。コアプレート5Bの積層が終了したら、再び係止片5a1を有するコアプレート5Aを一定枚数積層する。これでブロック1−1が構成される。次いで、ブロック1−1と一体にブロック1−2を構成する。すなわち、今度は図3のコアプレート5の係止片5a1を切り落とし、係止片5a2を残したロータコア5Aをブロック1−1と同じく必要な一定枚数積層する。次いで、係止片5a1及び5a2を両方切り落としたコアプレート5Bを必要高さまで積層する。最後に、係止片5a2を有するコアプレート5Aを一定枚数積層する。以上でロータコア1が完成するので、円筒状ケースから押し出す。このロータコア1は、図2に示したように、ブロック1−1,1−2間に段スキューが付けられ、かつ全体が突起5cを介して一体的に結合されている。
【0017】
上記の自動積層したロータコア1は、焼ばめにより回転子軸3に固定する。すなわち、ロータコア1を適宜の温度に加熱し、シャフト穴5bに回転子軸3を挿入する。その後、各ブロック1−1,1−2の係止片5a間の空間に接着剤を塗布した永久磁石2を左右から軸方向に挿入し、永久磁石2を係止片5aに把持させるとともに接着固定する。図1はこのように製作された回転子を示している。この回転子において、永久磁石2は接着のみならず、係止片5aで両端が把持されているため機械的に強固に固着され、回転子の回転時に遠心力により剥離・飛散する恐れがない。
【0018】
しかも、係止片5aは永久磁石2の軸方向両端のみで、その中間には存在しないので、係止片5aを通して隣接する永久磁石2の異極(N,S極)間に磁束のリークが生じても、この磁束漏れは最小限に抑えられる。試作機によれば、図1の回転子は、図4の従来例と変らない磁気特性が得られることが確認できた。更に、係止片5aは両端のみにしか存在しないので、係止片5aが永久磁石2の全長に渡って存在する場合に生じ得る挿入途中での引っ掛かりがなく、永久磁石2の取付作業が簡易である。
【0019】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、ロータコアを構成するコアプレートに係止片を一体に設け、この係止片に永久磁石を把持させることにより、永久磁石の剥離・飛散が確実に防止できるとともに、永久磁石の位置決めが容易・正確になる。しかも、係止片を永久磁石の軸方向両端に位置するコアプレートにのみ設けることにより、隣接する永久磁石間で係止片を通してリークする磁束を最小限に抑え、かつ永久磁石の挿入作業を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示し、(A)は回転子の正面図、(B)はその要部側面図である。
【図2】図1におけるロータコアを示すもので、(A)は正面図、(B)はその側面図である。
【図3】図2におけるコアプレートの半加工状態の正面図である。
【図4】従来の回転子を示し、(A)は正面図、(B)はその要部側面図である。
【符号の説明】
1 ロータコア
2 永久磁石
3 回転子軸
5 コアプレート
5a 係止片
5b シャフト穴
5c 突起

Claims (3)

  1. ロータコアの外周面に複数の永久磁石が周方向に均等に極数配分されて固着された永久磁石モータの回転子において、
    前記ロータコアをコアプレートを積層して構成するとともに、前記永久磁石の軸方向両端に位置する前記コアプレートの外周部に、隣接する前記永久磁石の間に突出するT字状の係止片を一体に設け、この係止片に前記永久磁石の両端を把持させるようにしたことを特徴とする永久磁石モータの回転子。
  2. 前記ロータコアを軸方向に2つのブロックに分割し、これら各ブロックに前記永久磁石をそれぞれ固着するとともに、前記各ブロックを規定角度の段スキューを付けて回転子軸に固定したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石モータの回転子。
  3. 前記コアプレートの板面に突起を押し出し形成し、積層した前記コアプレート同士を前記突起を噛み合わせて結合したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石モータの回転子。
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