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

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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