JP2005094860A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの磁石割れを防止しつつ磁石を適切に固定可能とした電動機を提供すること。
【解決手段】磁石２の外周側に第一テーパ部材６を設け、その第一テーパ部材６の外周全面に軸方向に向けて先細り状となる第一テーパ面６ａを形成する。また、第一テーパ部材６の外周側に第二テーパ部材７を設け、その内周に第一テーパ面６ａと同一角度で傾斜する第二テーパ面７ａを形成する。そして、第二テーパ部材７の外周側に固定部材８を配置し、固定部材８と第一テーパ部材６の間に第二テーパ部材７を圧入し、その圧入により磁石２の固定を行う。これにより、磁石２の割れなどの発生を防止しつつ適切に磁石２の固定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータに磁石を取り付けた電動機に関するものである。

従来、磁石を取り付けたロータを備える電動機として、特開平９−５６０９５号公報に記載されるように、コア部の外周に配置された複数の磁石をバインドで圧接して固定するロータを備えたものが知られている。この電動機は、ロータのバインドとして周方向に複数分割された分割バインドを用い、その分割バインドの端部に傾斜部を設け、その傾斜部にキャップ状のプレートをはめ込んでバインドで磁石を圧接固定する。このように磁石をロータに固定することにより、焼き嵌めや圧入などを行わずに磁石の固定を行うことが可能となる。
特開平９−５６０９５号公報

上述した電動機にあっては、ロータの磁石を強く圧接固定しようとすると、磁石の端部に強い圧力が加わりその応力集中によって、磁石が変形し又は磁石が割れるなどの不具合を生ずるおそれがある。

そこで本発明は、このような不具合に鑑みてなされたものであって、ロータの磁石割れを防止しつつ磁石の適切な固定を可能とする電動機を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る電動機は、磁石を取り付けてなるロータを備えた電動機において、ロータは、回転軸と一体に回転する磁石の外周側に設けられ外周全面に回転軸の軸方向に向けて先細り状となる第一テーパ面が形成される第一テーパ部材と、第一テーパ部材の外周側に設けられ内周に第一テーパ面と同一角度で傾斜する第二テーパ面が形成される第二テーパ部材と、第二テーパ部材の外周側に配置される筒状の部材であって第二テーパ面を第一テーパ面に対面させた状態で第二テーパ部材を軸方向に移動させて第一テーパ部材との間に圧入しその圧入により磁石の固定を行う固定部材とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、磁石の外周側に設けられる第一テーパ部材の外周に第一テーパ面が形成され第二テーパ部材の内周に第二テーパ面が形成されているので、第一テーパ部材と固定部材の間に第二テーパ部材を容易に圧入することができ、固定部材、第一テーパ部材及び第二テーパ部材を精密に加工する必要がない。また、固定部材により第二テーパ部材を軸方向に移動させることにより、第二テーパ部材を固定部材と第一テーパ部材の間に圧入して磁石の固定が行える。その際、第一テーパ面が第一テーパ部材の外周全面に形成されているので、磁石の外周全体を一様に押し付けて固定することが可能である。従って、磁石の割れなどの発生を防止しつつ適切に磁石の固定が行える。

また本発明に係る電動機は、前述の固定部材が、内周面に第一ネジ部が形成され、その第一ネジ部を第二テーパ部材の外周に形成される第二ネジ部と螺合させた状態で回転することにより第二テーパ部材を軸方向に移動させて第一テーパ部材との間に圧入させることを特徴とする。

この発明によれば、固定部材を回転させることにより、固定部材と第一テーパ部材の間に第二テーパ部材を圧入させて第一テーパ部材を介して磁石を押圧して固定させることができる。このため、ロータの組み立てに際し、固定部材の回転の締め付けトルクを管理することにより、第二テーパ部材の圧入程度及び磁石の押圧力を容易に調整でき、磁石の固定が適切かつ容易に行える。

また本発明に係る電動機において、前述の第一テーパ部材が磁石の外周部分に磁石と一体に形成されていることが好ましい。また、ターボエンジンのターボモータとして用いられることが好ましい。

これらの発明によれば、第一テーパ部材を磁石の外周部分に一体的に形成して磁石の外周をテーパ状にすることにより、軸方向に磁石の磁力の差を生じさせることができる。このため、磁力によって電動機の回転軸に軸方向への力を作用させることができる。電動機をターボモータとして用いる場合、回転軸にタービン側からスラスト力を受けるが、磁石の外周をテーパ状として磁力による軸方向の力を与えることにより、ターボのスラスト力を相殺することができる。これにより、電動機を円滑に駆動させることができる。

本発明によれば、ロータの磁石割れを防止しつつ磁石を適切に固定可能とした電動機を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１は、本実施形態に係る電動機の断面図である。

図１に示すように、電動機１は、磁石２を取り付けてなるロータ３を備えている。ロータ３は、回転軸４と一体に回転する回転子である。ロータ３は、ケーシング１０内に収容されている。ロータ３の周囲には、ステータ１１が配置されている。ステータ１１はケーシング１０の内周に取り付けられている。

ロータ３の磁石２は、回転軸４と一体に回転するように取り付けられ、例えば回転軸４に固定されるコア部５の外周に取り付けられる。この磁石２は、周方向に沿って異なる磁極が交互に配されるように設けられ、例えば、複数の磁石を周方向に並べて構成される。

磁石２の外周側には第一テーパ部材６が設けられている。第一テーパ部材６は、磁石２と同心状に配置される筒状部材である。この第一テーパ部材６は、磁石２の外周全体を覆うように、軸方向に磁石２と同じ長さに形成することが好ましい。第一テーパ部材６の外周には、第一テーパ面６ａが形成されている。第一テーパ面６ａは、第一テーパ部材６の外周全面に形成され、回転軸４の軸方向に向けて先細り状になっている。

また、第一テーパ部材６は、軸方向に沿って筋状に切り欠いてなる切欠部を形成することが好ましい。例えば、周方向に所定間隔で複数の切欠部を形成する。このような切欠部を形成することにより、放熱面積が増加し、ロータ３の冷却効果の向上が図れる。

第一テーパ部材６の外周側には、第二テーパ部材７が設けられている。第二テーパ部材７は、第一テーパ部材６と同心状に配置される筒状部材である。この第二テーパ部材７の内周には、第二テーパ面７ａが形成されている。第二テーパ面７ａは、第一テーパ面６ａと同一角度に傾斜させて形成されている。

このため、第二テーパ部材７を第一テーパ部材６の外周に配置すると、第一テーパ面６ａに第二テーパ面７ａが対面した状態となる。その際、第二テーパ部材７は、第二テーパ面７ａが第一テーパ面６ａと平行になるように配置される。

第二テーパ部材７の外周側には、固定部材８が設けられている。固定部材８は、第一テーパ部材６との間に第二テーパ部材７を圧入させて、その圧入により磁石２の固定を行う筒状の部材であり、磁石２と同心状に配置される。固定部材８の内周面には、第一ネジ部８ａが形成されている。第一ネジ部８ａは、固定部材８の周方向に向けて螺旋状に形成されている。

第二テーパ部材７の外周面には、第二ネジ部７ｂが形成されている。第二ネジ部７ｂは、固定部材８の第一ネジ部８ａに螺合するネジである。この第二ネジ部７ｂに第一ネジ部８ａを螺合させた状態で固定部材８を回転させることにより、第二テーパ部材７が軸方向に移動し、第一テーパ部材６と固定部材８との間に圧入される。

また、固定部材８の端部には、掛止部８ｂが形成されている。掛止部８ｂは、固定部材８の端部を内側へ伸ばして形成される。掛止部８ｂは、その内面が少なくとも第一テーパ部材６の端部に当接するように形成され、例えば、その内面が第一テーパ部材６の端部及び磁石２の端部に当接するように形成される。

次に本実施形態に係る電動機１の製造方法について説明する。

まず、電動機１のロータ３の組み付けについて説明する。図１において、回転軸４にコア部５が取り付けられる。そのコア部５の外周に磁石２が配置され、その磁石２の外周に第一テーパ部材６が配置される。

そして、第一テーパ部材６の外周に第二テーパ部材７が配置される。この配置は、第一テーパ面６ａに第二テーパ面７ａが対面するように行われる。このとき、第一テーパ面６ａと第二テーパ面７ａが同一角度に傾斜しているので、第二テーパ面７ａを第一テーパ面６ａに密着させて第二テーパ部材７を第一テーパ部材６の外周に容易に嵌め付けることができる。

そして、第二テーパ部材７の外周に固定部材８が配置される。固定部材８は、第二テーパ部材７の内径の大きい端部の方から装着される。そして、固定部材８を回転させ、第一ネジ部８ａを第二テーパ部材７の第二ネジ部７ｂに螺合させる。これにより、固定部材８が回転しながら軸方向に移動し、掛止部８ｂが第一テーパ部材６の端部に当接するまで移動する。

そして、掛止部８ｂが第一テーパ部材６の端部に当接した後、さらに固定部材８を回転させて締め付けると、第一ネジ部８ａと第二ネジ部７ｂの螺合により、第二テーパ部材７が固定部材８側へ引き寄せられるように軸方向に移動する。この移動によって、第二テーパ部材７が固定部材８と第一テーパ部材６の間に圧入される。

そして、固定部材８と第一テーパ部材６の間への第二テーパ部材７の圧入により、第一テーパ部材６が磁石２側に強く押圧される。これにより、磁石２が強く押さえ付けられて固定される。

その際、第一テーパ面７ａが第一テーパ部材７の外周全面に形成されているので、磁石２の外周全体を一様に押し付けて固定することができる。従って、磁石２の割れなどの発生を防止しつつ適切に磁石２の固定が行える。

この固定部材８を締め付けて磁石２を固定することにより、ロータ３が組み上がる。そして、このロータ３は、ステータ１１を取り付けたケーシング１０内に設置される。そして、電動機１の製造が完了する。

以上のように、本実施形態に係る電動機１によれば、第一テーパ部材６の外周に第一テーパ面６ａを形成し第二テーパ部材７の内周に第二テーパ面７ａを形成したことにより、固定部材８、第一テーパ部材６及び第二テーパ部材７を精密に加工することなく、第一テーパ部材６と固定部材８の間に第二テーパ部材７を容易に圧入することができる。そして、これら固定部材８などによって磁石２を確実に固定させることができる。

また、第一テーパ面６ａを第一テーパ部材６の外周全面に形成することにより、固定部材８により第二テーパ部材７を軸方向に移動させて固定部材８と第一テーパ部材６の間に圧入する際、磁石２の外周全体を一様に押し付けて固定することができる。従って、磁石２の割れなどの発生を防止しつつ適切に磁石２の固定が行える。

また、固定部材８を回転させることにより、固定部材８と第一テーパ部材６の間に第二テーパ部材７を圧入して、第一テーパ部材６を介し磁石２を押圧して固定することができる。このため、ロータ３の組み立てに際し、固定部材８の回転の締め付けトルクを管理することにより、第二テーパ部材７の圧入程度及び磁石２の押圧力を容易に調整でき、磁石２の固定が適切かつ容易に行える。従って、ロータ３及び電動機１の製造効率の向上が図れ、量産性に優れたものとすることができる。

また、固定部材８の第一ネジ部８ａと第二テーパ部材７の第二ネジ部７ｂとは、ロータ３が回転する方向へ第二テーパ部材７に回転力が作用したときに、第一ネジ部８ａ及び第二ネジ部７ｂが締まるように螺合させることが好ましい。この場合、電動機１を高回転で駆動しても、固定部材８が締め付けるように作用するため、磁石２の固定が確実に維持でき、磁石２の固定の信頼性が向上する。
（第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る電動機について説明する。

第一実施形態に係る電動機１では、第一テーパ部材６が磁石２と別部材により構成されているが、本実施形態に係る電動機は、磁石２の外周面をテーパ状にすることにより、第一テーパ部材６を磁石２の外周部分に一体的に形成したものである。

図２に本実施形態に係る電動機の断面図を示す。図２に示すように、本実施形態に係る電動機１ａは、外周面をテーパ状とした磁石２ａを取り付けたロータ３を備えている。磁石２ａは、外周に軸方向へ先細りとなる第一テーパ面２１を形成している。この磁石２ａは、第一実施形態に係る電動機の磁石２と第一テーパ部材６の双方の機能を備えるものである。また、磁石２ａの第一テーパ面２１は、第一実施形態の第一テーパ面６ａと同様に機能する。

すなわち、ロータ３の組み付けの際、磁石２ａの外周に第二テーパ部材７が配置されると、第一テーパ面２１と第二テーパ面７ａが同一角度に傾斜していることにより、第二テーパ面７ａを第一テーパ面２１に密着させて第二テーパ部材７を磁石２ａの外周に容易に嵌め付けることができる。

そして、第二テーパ部材７の外周に固定部材８が配置され、その固定部材８を回転させることにより、第一ネジ部８ａが第二テーパ部材７の第二ネジ部７ｂに螺合し、第二テーパ部材７が固定部材８と磁石２ａの間に圧入され、磁石２ａの固定が行える。

このように、本実施形態に係る電動機１ａにあっても、第一実施形態に係る電動機１と同様に、固定部材８及び第二テーパ部材７を精密に加工することなく、磁石２ａと固定部材８の間に第二テーパ部材７を容易に圧入することができる。そして、これら固定部材８などによって磁石２ａを確実に固定させることができる。

また、第一テーパ面２１を磁石２ａの外周全面に形成することにより、固定部材８により第二テーパ部材７を軸方向に移動させて固定部材８と磁石２ａの間に圧入する際、磁石２ａの外周全体を一様に押し付けて固定することができる。従って、磁石２ａの割れなどの発生を防止しつつ適切に磁石２ａの固定が行える。

また、ロータ３の組み立てに際し、固定部材８の回転の締め付けトルクを管理することにより、第二テーパ部材７の圧入程度及び磁石２ａの押圧力を容易に調整でき、磁石２ａの固定が適切かつ容易に行える。従って、ロータ３及び電動機１ａの製造効率の向上が図れ、量産性に優れたものとすることができる。

更に、磁石２ａの外周をテーパ状にすることにより、軸方向に磁石２ａの磁力の差を生じさせることができる。このため、磁力によって電動機１ａの回転軸４に軸方向への力を作用させることができる。電動機１ａを車両のターボ用のモータとして用いる場合、回転軸４にタービン側からスラスト力を受けるが、磁石２ａの外周をテーパ状として磁力による軸方向の力を与えることにより、ターボのスラスト力を相殺することができ、電動機１ａを円滑に駆動させることできるという効果が得られる。

また、磁石２ａの外周をテーパ状にすることにより、磁石２ａの肉厚の大きい端部側には、軸方向により多くの漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束に反応する回転センサを磁石２ａの肉厚の大きい端部近傍に設置することで、ロータ３の回転を検出することが可能となる。従来は、漏れ磁束を生じさせるために、磁石を長手方向に延長させていたが、本実施形態ではその必要がない。

本発明の第一実施形態に係る電動機の断面図である。 第二実施形態に係る電動機の断面図である。

符号の説明

１…電動機、２…磁石、３…ロータ、４…回転軸、５…コア部、６…第一テーパ部材、６ａ…第一テーパ面、７…第二テーパ部材、７ａ…第二テーパ面、７ｂ…第二ネジ部、８…固定部材、８ａ…第一ネジ部、８ｂ…掛止部、１０…ケーシング、１１…ステータ。

Claims (4)

1. 磁石を取り付けてなるロータを備えた電動機において、
   前記ロータは、
   回転軸と一体に回転する磁石の外周側に設けられ、外周全面に前記回転軸の軸方向に向けて先細り状となる第一テーパ面が形成される第一テーパ部材と、
   前記第一テーパ部材の外周側に設けられ、内周に前記第一テーパ面と同一角度で傾斜する第二テーパ面が形成される第二テーパ部材と、
   前記第二テーパ部材の外周側に配置される筒状の部材であって、前記第二テーパ面を前記第一テーパ面に対面させた状態で前記第二テーパ部材を前記軸方向に移動させて前記第一テーパ部材との間に圧入し、その圧入により前記磁石の固定を行う固定部材と、
   を備えたこと、
   を特徴とする電動機。
2. 前記固定部材は、内周面に第一ネジ部が形成され、その第一ネジ部を前記第二テーパ部材の外周に形成される第二ネジ部と螺合させた状態で回転することにより前記第二テーパ部材を前記軸方向に移動させて前記第一テーパ部材との間に圧入させること、
   を特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記第一テーパ部材は、前記磁石の外周部分に前記磁石と一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機。
4. ターボエンジンのターボモータとして用いられることを特徴とする請求項３に記載の電動機。

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