JP2005318672A - Magnet motor - Google Patents

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Shinya Tamura
真也 田村
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Panasonic Holdings Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnet motor which prevents a neodymium ring magnet from cracking is reduced in vibration caused by the unbalance of a rotor, small in torque ripple, high in performance and high in reliability. <P>SOLUTION: A ring-like elastic element 3 is interposed in a gap between the ring magnet 1 and a rotary shaft 2 of a yoke, and fixed with an adhesive to constitute an inner rotor. As the ring-like elastic element 3, a specially manufactured O ring, a rubber band, etc. may be used. A groove is formed on the rotary shaft 2 by considering the gap and the sectional shape of the elastic element 3. The ring magnet is in a relatively contraction direction due to the difference of thermal expansion coefficients, and a gap between the ring magnet 1 and the rotary shaft 2 becomes small. However, an initial gap is averaged by providing the elastic element 3. Stress applied to the ring magnet 1 is dispersed to suppress the crack of the magnet. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、産業機器や家電製品などに使用されるネオジ系リングマグネットを使用したマグネットモータの回転子の新規な固着構成に関する。   The present invention relates to a novel fixing configuration of a rotor of a magnet motor using a neodymium ring magnet used for industrial equipment, home appliances, and the like.

従来、産業用との電動機には小型高出力が要求されており、回転子にネオジ系焼結マグネットなどの強力なセグメントマグネットが使用されている。また、マグネット回転型のインナーロータモータの場合、回転子としてはベアリングに支えられた磁性体の回転軸の円周にマグネットを装着することが一般的である。   Conventionally, industrial motors are required to have a small size and high output, and powerful segment magnets such as neodymium sintered magnets are used for rotors. In the case of a magnet rotation type inner rotor motor, a magnet is generally mounted on the circumference of a rotating shaft of a magnetic material supported by a bearing as a rotor.

このマグネットモータの回転子は、セグメントマグネットを回転軸の外周上に等間隔配置して接着剤で固着する工法をとっており、セグメントマグネットと回転軸および固定子とで磁路を形成している。   The rotor of this magnet motor employs a construction method in which segment magnets are arranged at equal intervals on the outer periphery of the rotating shaft and fixed with an adhesive, and a magnetic path is formed by the segment magnet, the rotating shaft and the stator. .

一方、リング状のネオジ系焼結マグネットを使用するケースも多く、この場合は回転軸のマグネット接着面はリングマグネットの内径の形状に合わせるのが通例である(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−274588号公報
On the other hand, there are many cases in which a ring-shaped neodymium sintered magnet is used. In this case, the magnet adhesion surface of the rotating shaft is usually matched to the shape of the inner diameter of the ring magnet (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-274588 A

解決しようとする課題は、マグネットモータの回転子が、周囲の温度変化で熱収縮や熱膨張によって、リングマグネットの割れにつながることである。   The problem to be solved is that the rotor of the magnet motor leads to cracking of the ring magnet due to thermal contraction and thermal expansion due to a change in ambient temperature.

セグメントマグネットと回転軸との接着では、セグメントマグネットの剥離による飛散が問題であったが、ネオジ系焼結のリングマグネットと鉄系の回転軸との接着では、熱膨張係数の違いにより高温時にリングマグネットと回転軸との隙間が狭くなり、最悪の場合にはリングマグネットが割れて飛散する可能性があった。   In the adhesion between the segment magnet and the rotating shaft, scattering due to peeling of the segment magnet was a problem, but in the adhesion between the neodymium sintered ring magnet and the iron-based rotating shaft, the ring at a high temperature due to the difference in thermal expansion coefficient. The gap between the magnet and the rotating shaft was narrowed, and in the worst case, the ring magnet could be broken and scattered.

特に、ネオジ系焼結マグネットの場合には熱膨張係数が負になるため、高温下で発生する応力が大きくなる。リングマグネットと回転軸との隙間に不均一があると、隙間の狭い部分の応力が集中し、リングマグネットの割れを加速する。   In particular, in the case of neodymium sintered magnets, the coefficient of thermal expansion becomes negative, so the stress generated at high temperatures increases. If the gap between the ring magnet and the rotating shaft is non-uniform, the stress in the narrow gap will concentrate and accelerate the cracking of the ring magnet.

これに対して、初期の隙間設定を大きくすると、回転軸に対してリングマグネットが偏心して取り付けられ易くなり、アンバランス量が大きくなり振動が発生する。同様に偏心によって、コギングトルクやトルクリップルが大きくなる問題があった。   On the other hand, when the initial gap setting is increased, the ring magnet is easily eccentric with respect to the rotating shaft, and the unbalance amount increases and vibration is generated. Similarly, there has been a problem that cogging torque and torque ripple become large due to eccentricity.

本発明は上記の課題を解決するものであり、ネオジ系リングマグネットの割れを防止するとともに、ロータのアンバランスによる振動が小さく、トルクリップルの小さい高性能で信頼性の高いマグネットモータを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a high-performance and highly reliable magnet motor that prevents cracking of a neodymium ring magnet, reduces vibration due to rotor unbalance, and has low torque ripple. With the goal.

上記課題を解決するために本発明は、ヨークの外周面にネオジ系焼結リングマグネットを装着した回転子を有するモータにおいて、前記ヨークとリングマグネットとの隙間に弾性体を介在させて接着固定したインナーロータを有するマグネットモータであり、リングマグネットとヨークとの隙間に弾性体を介在させることで、接着層を均一化できるため、応力集中によるリングマグネットの割れを防止できる。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a motor having a rotor having a neodymium sintered ring magnet mounted on the outer peripheral surface of a yoke, and is bonded and fixed with an elastic body interposed between the yoke and the ring magnet. This is a magnet motor having an inner rotor, and since the adhesive layer can be made uniform by interposing an elastic body in the gap between the ring magnet and the yoke, cracking of the ring magnet due to stress concentration can be prevented.

本発明のマグネットモータによれば、ヨークとリングマグネットとの隙間が均一化できるため、応力集中によるリングマグネットの割れを防止できる。   According to the magnet motor of the present invention, since the gap between the yoke and the ring magnet can be made uniform, the ring magnet can be prevented from cracking due to stress concentration.

また、隙間に介在させた弾性体によりリングマグネットは、ヨークに対する偏心量が小さくなる。これにより、アンバランス量が小さくなり振動が抑制されるとともに、コギングトルクおよびトルクリップルの小さい高性能で信頼性の高いマグネットモータが得られる。   Moreover, the amount of eccentricity of the ring magnet with respect to the yoke is reduced by the elastic body interposed in the gap. As a result, an unbalance amount is reduced and vibration is suppressed, and a high-performance and highly reliable magnet motor with small cogging torque and torque ripple is obtained.

図1において、ネオジ系焼結リングマグネット1(以下、リングマグネットと称す。)と、ヨークである回転軸2の隙間(0.1mm程度)に、リング状の弾性体3を介在させ、接着剤で固着してインナーロータを構成している。インナーロータ以外の構成は一般的なマグネットモータであり、全体構成図およびその説明を省略する。   In FIG. 1, a ring-shaped elastic body 3 is interposed in a gap (about 0.1 mm) between a neodymium sintered ring magnet 1 (hereinafter referred to as a ring magnet) and a rotary shaft 2 that is a yoke, and an adhesive. The inner rotor is configured by fixing with The configuration other than the inner rotor is a general magnet motor, and the overall configuration diagram and description thereof are omitted.

このリング状の弾性体3には、特製のOリングや輪ゴムなどを用いればよく、小さな隙間および弾性体3の断面形状を考慮して回転軸2に溝部を設けている。リングマグネット1を回転軸2に装着するとき、弾性体3はこの溝部によって軸方向の動きが規制される。   A special O-ring, rubber band or the like may be used for the ring-shaped elastic body 3, and a groove portion is provided on the rotating shaft 2 in consideration of a small gap and a cross-sectional shape of the elastic body 3. When the ring magnet 1 is mounted on the rotary shaft 2, the movement of the elastic body 3 in the axial direction is restricted by this groove.

駆動などでマグネットモータが高温になると、インナーロータを構成するリングマグネット1および回転軸2も同様に高温になる。両者の熱膨張係数の差から相対的にリングマグネットが収縮方向となり、リングマグネット1と回転軸2の隙間が小さくなる。ところが、初期隙間は弾性体3を設けたことで均一化されており、リングマグネット1にかかる応力が分散され、マグネット割れが抑制される。   When the magnet motor becomes hot due to driving or the like, the ring magnet 1 and the rotary shaft 2 constituting the inner rotor also become hot. The ring magnet is relatively contracted in the contraction direction due to the difference in thermal expansion coefficient between them, and the gap between the ring magnet 1 and the rotating shaft 2 is reduced. However, the initial gap is made uniform by providing the elastic body 3, the stress applied to the ring magnet 1 is dispersed, and the cracking of the magnet is suppressed.

また、回転軸2とリングマグネット1との固着に際して隙間が均一化されたということは、回転軸2に対するリングマグネット1の偏心量が抑制されたことと等しく、アンバランス量が小さくなり、モータ回転時の振動が抑制される。同様に、固定子との隙間も均一化されるので、鉄心を備えた固定子では、コギングトルクとトルクリップが抑制され、回転精度のよいマグネットモータとなる。また、コアレスタイプの固定子であっても偏心量が小さくなるためトルクリップルの小さいマグネットモータとなる。   Also, the fact that the gap is made uniform when the rotating shaft 2 and the ring magnet 1 are fixed is equivalent to the fact that the eccentric amount of the ring magnet 1 with respect to the rotating shaft 2 is suppressed, and the unbalance amount becomes small, and the motor rotation. Vibration at the time is suppressed. Similarly, since the gap between the stator and the stator is made uniform, the cogging torque and torque clip are suppressed in the stator having the iron core, and the magnet motor has a high rotational accuracy. Further, even a coreless type stator has a small eccentricity and therefore a magnet motor with a small torque ripple.

従来の接着剤のみの接着工法では、リングマグネット1と回転軸2との隙間をコントロールすることができず、リングマグネット1と回転軸2との隙間は不均一となる。すなわち、接着剤の硬化中に回転軸2を水平に保持すると、重力によってリングマグネット1の上側の隙間が狭くなり、下側の隙間が広くなる。また、回転軸2の垂直を保持しても、リングマグネット1の端面と内径の円筒度によって、両端面の円周上の隙間は不均一となり、隙間の狭い部分に応力が集中してマグネット割れにつながっていた。   In the conventional bonding method using only an adhesive, the gap between the ring magnet 1 and the rotary shaft 2 cannot be controlled, and the gap between the ring magnet 1 and the rotary shaft 2 becomes uneven. That is, when the rotating shaft 2 is held horizontally during the curing of the adhesive, the upper gap of the ring magnet 1 is reduced by gravity and the lower gap is increased. Even if the rotation axis 2 is kept vertical, the circumferential gap between the end faces of the ring magnet 1 becomes uneven due to the cylindricity of the end face and the inner diameter, and stress concentrates on the narrow part of the gap, causing magnet cracks. It was connected to.

実施例1では、リングマグネットと回転軸との隙間にリング状の弾性体を介在させることで、従来に比べて隙間の不均一を解消できるため、応力が分散されてリングマグネットが割れる可能性は大幅に低減する。   In Example 1, since the non-uniformity of the gap can be eliminated by interposing a ring-shaped elastic body in the gap between the ring magnet and the rotating shaft, the possibility that the ring magnet breaks due to the stress being dispersed is not possible. Reduce significantly.

なお、回転軸上に積層鉄心を圧入したロータヨークであっても、回転軸と積層鉄心の熱膨張係数が近いため、同様に実施できる。   Even a rotor yoke in which a laminated iron core is press-fitted on the rotating shaft can be similarly implemented because the thermal expansion coefficients of the rotating shaft and the laminated iron core are close.

実施例2は、実施例1のリング状の弾性体からテープ状の弾性体に置き換えたもので、ネオジ系焼結リングマグネットは同じものであり、弾性体を中心に説明する。   In the second embodiment, the ring-shaped elastic body of the first embodiment is replaced with a tape-shaped elastic body. The neodymium sintered ring magnet is the same, and the elastic body will be mainly described.

図2において、テープ状の弾性体23は、フェルト製やスポンジ製などで構成し、片側面に接着剤を設けてテープ状にする。これにより、回転軸22上に簡単に取り付けることができるとともに、弾性体23の移動を防止できる。   In FIG. 2, the tape-like elastic body 23 is made of felt, sponge, or the like, and is provided with an adhesive on one side to form a tape. Thereby, it can attach easily on the rotating shaft 22, and the movement of the elastic body 23 can be prevented.

弾性体23は、回転軸22上のリングマグネット21が配置される両端付近の円周上に配置することで、隙間の不均一を最小にすることができる。また、弾性体23の間に接着剤を塗布してリングマグネット21を固着するが、弾性体23は接着剤が漏れ出るのを防止する役目もする。また、弾性体23の厚みによっては回転軸22に溝部を設けて隙間に対応させてもよい。   By disposing the elastic body 23 on the circumference in the vicinity of both ends where the ring magnet 21 on the rotating shaft 22 is disposed, the unevenness of the gap can be minimized. Further, an adhesive is applied between the elastic bodies 23 to fix the ring magnet 21. The elastic body 23 also serves to prevent the adhesive from leaking out. Further, depending on the thickness of the elastic body 23, a groove portion may be provided on the rotating shaft 22 to correspond to the gap.

このように、固着後のリングマグネットと回転軸との隙間は、少なくともテープ状の弾性体23の厚み分は確保されるため、偏心が抑制されるため応力集中によるリングマグネットの割れを抑制できる。同時に、偏心量も抑制されるため振動とトルクリップルの小さいマグネットモータとなる。   As described above, since the gap between the ring magnet and the rotating shaft after being secured is at least as much as the thickness of the tape-like elastic body 23, eccentricity is suppressed, so that cracking of the ring magnet due to stress concentration can be suppressed. At the same time, since the amount of eccentricity is also suppressed, the magnet motor is reduced in vibration and torque ripple.

実施例3は、弾性体を糸状にしたものであり、図3において、弾性体33を回転軸32の円周上にせん状に巻かれており、回転軸31上に接着剤が塗布されたあとマグネット31を弾性体33の上に装着する。   In Example 3, the elastic body is formed into a thread shape. In FIG. 3, the elastic body 33 is spirally wound on the circumference of the rotating shaft 32, and an adhesive is applied on the rotating shaft 31. After that, the magnet 31 is mounted on the elastic body 33.

糸状の弾性体33によって、リングマグネット31と回転軸32の隙間は弾性体33の糸の太さ分は確保されるため、リングマグネット31が割れる可能性は低くなる。上記の実施例と同様、振動とトルクリップルも抑制できる。   Since the thread-like elastic body 33 secures the gap between the ring magnet 31 and the rotary shaft 32 by the thickness of the thread of the elastic body 33, the possibility of the ring magnet 31 breaking is reduced. As in the above embodiment, vibration and torque ripple can be suppressed.

本発明のマグネットモータは、高温環境下、高速回転で使用される産業用途のサーボモータなどに最適である。   The magnet motor of the present invention is most suitable for industrial-use servomotors that are used at high speeds in a high temperature environment.

本発明の実施例1における回転子の断面図Sectional drawing of the rotor in Example 1 of this invention 本発明の実施例2における回転子の断面図Sectional drawing of the rotor in Example 2 of this invention 本発明の実施例3における回転子の断面図Sectional drawing of the rotor in Example 3 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1,21,31 リングマグネット
2,22,32 回転軸(ヨーク)
3,23,33 弾性体
1,21,31 Ring magnet 2,22,32 Rotating shaft (yoke)
3,23,33 Elastic body

Claims (3)

ヨークの外周面にネオジ系焼結リングマグネットを装着した回転子を有するモータにおいて、前記ヨークとリングマグネットとの隙間に弾性体を介在させて接着固定したインナーロータを有するマグネットモータ。 A motor having a rotor having a neodymium sintered ring magnet mounted on an outer peripheral surface of a yoke, and having an inner rotor bonded and fixed with an elastic body interposed between the yoke and the ring magnet. ヨーク上のリングマグネットが固着される両端近傍に、テープ状の弾性体を配置した請求項1に記載のマグネットモータ。 The magnet motor according to claim 1, wherein a tape-like elastic body is disposed in the vicinity of both ends to which the ring magnet on the yoke is fixed. ヨーク上のリングマグネットが固着される軸方向の間に、糸状の弾性体をらせん状に配置した請求項1に記載のマグネットモータ。 2. The magnet motor according to claim 1, wherein a thread-like elastic body is spirally arranged between the axial directions to which the ring magnet on the yoke is fixed.
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