JP2005354768A

JP2005354768A - 表面磁石型界磁ロータ及びそれを利用したモータ

Info

Publication number: JP2005354768A
Application number: JP2004170694A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kotani; 毅小谷
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】磁気回路特性などを悪化させることなく、磁石表面に傷等の損傷を与えずに容易に製造可能な表面磁石型界磁ロータ及びそれを利用したモータを提供する。
【解決手段】周壁面に張出部を有する溝３８を備えたロータコア３２と、ロータコア３２の周壁面に固着された複数の永久磁石３４と、を備え、突出方向に沿ってスリットが設けられると共に突出方向に略直角に外側に張り出した張出部を有する固定部を有する樹脂成形部材３６を用いて、固定部の張出部とロータコア３２の溝３８に設けられた張出部とを係合させることによって永久磁石３４をロータコア３２の周壁面に圧接させた表面磁石型界磁ロータによって上記課題を解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数個の永久磁石をロータコアの外周面の所定位置に貼付け固定した表面磁石型界磁ロータ及びそれを利用したモータに関する。

同期電動機等のモータでは、所定の形状に成形された複数個の未着磁磁石片を、軟磁性材からなる軸もしくはロータコアの外周表面に接着等の方法により所定の位置に貼付け固定された表面磁石型界磁ロータが利用されている。

従来の表面磁石型界磁ロータは、図９のように、軸１０、軸１０に固定されたロータコア１２、永久磁石１４、永久磁石１４を周方向に所定の間隔で位置決めするために設けられた凸部２０、隣り合う凸部２０に挟まれた永久磁石１４の幅より所定の隙間分だけ広い溝２２を有する構成である。なお、図９は、４極の表面磁石型界磁ロータの例を示している。永久磁石１４は、その底面部に接着剤を塗布して溝２２に接着固定される。永久磁石１４の側面２４と、凸部２０の側壁面２６が９０度より小さな同じ傾斜角を有する。なお、ロータコア１２の外周に凸部２０を設けずに、専用治具を用いて永久磁石１４の周方向位置決めを行いロータコア１２に接着固定する場合もある。

上述のいずれかの方法で組立てられた表面磁石型界磁ロータは、別に設けた着磁装置により強制的に起磁力が加えられ、磁石としての性能を持たせた後、ステータ（図示せず）に差し込まれモータとして製造される。

特開平９−１９０９１号公報実開平３−５４３３８号公報実開平４−３５６４２号公報

着磁が完了した表面磁石型界磁ロータをステータに差し込む場合、永久磁石１４の表面が電磁鋼板等の薄板を積層して成形されたステータ内周と接触したり、擦れたりして、永久磁石１４の表面のメッキや塗装などの表面処理が剥がれることが考えられる。希土類磁石は非常に錆びやすく、錆が進行すると磁石としての特性が劣化し、強いてはモータの特性が低下する問題を生じる。

また、永久磁石１４の表面を保護するために、非磁性材料の管材や樹脂製のチューブ等で被う方法を用いることも考えられるが、取り付け専用設備が必要となる上、工程が増加してしまう。また、特開平９−１９０９１号公報には、瓦形状の永久磁石１４を接着剤等の接着手段でロータコア１２に固定した後、樹脂成形型内にロータコア１２を配置し、溶融した樹脂材料を流し込む方法が示されているが、樹脂成形のための金型を含む専用設備が必要となる。

凸部２０の突き出し量を永久磁石１４の外径寸法より大きくすることで、永久磁石１４の表面がステータ内径と接触することを避ける方法も考えられるが、凸部２０への洩れ磁束や凸部２０によるリラクタンス力を考慮する必要が生じる。リラクタンス力は、トルクリップルを増大させてしまう恐れがあり、モータの特性を落としてしまう。また、ロータコア１２とステータは共に薄板を積層して成形されており、一般的に薄板同士の結合にはカシメを用いているので、擦れると薄板が剥がれてしまうという問題も発生する。

また、前述のいずれの構成であっても、接着剤が硬化するまで永久磁石１４をロータコア１２に押し付ける必要がある。特に加熱硬化型の接着剤を用いる場合は、加熱により接着剤の粘度が低下してしまうため、押し付け等の手立てを施さない場合は、永久磁石１４がその位置に留まることが出来ない。

紫外線硬化型の接着剤を用いて永久磁石１４の周囲にはみ出した接着剤に紫外線を照射して仮止めすることも考えられるが、紫外線照射のための設備が必要となる。また、一般的に紫外線硬化型の接着剤は嫌気性硬化型接着剤に比べ高価である。

本発明は上記した事情を鑑みてなされたものであり、磁気回路特性などを悪化させることなく、磁石表面に傷等の損傷を与えずに容易に製造可能な表面磁石型界磁ロータ及びそれを利用したモータを提供することを目的とする。

本発明は、周壁面に張出部を有する溝、を備えた円柱状の軟磁性体からなるロータコアと、前記ロータコアの周壁面における所定位置に固着された複数の永久磁石と、を備える表面磁石型界磁ロータにおいて、突出方向に沿ってスリットが設けられると共に突出方向に略直角に外側に張り出した張出部を有する固定部、を有する樹脂成形部材、を用いて、前記固定部の張出部と前記ロータコアの溝に設けられた張出部とを係合させることによって前記永久磁石を前記ロータコアの周壁面に圧接させた構造であることを特徴とする。

また、本発明は、周壁面に張出部を有する溝、を備えた円柱状の軟磁性体からなるロータコア、前記ロータコアの周壁面における所定位置に固着された複数の永久磁石、を含む表面磁石型界磁ロータと、前記表面磁石型界磁ロータを内蔵し、外部磁界を発生させることによって前記表面磁石型界磁ロータを回転させるステータと、を備えるモータにおいて、突出方向に沿ってスリットが設けられると共に突出方向に略直角に外側に張り出した張出部を有する固定部、を有する樹脂成形部材、を用いて、前記固定部の張出部と前記ロータコアの溝に設けられた張出部とを係合させることによって前記永久磁石を前記ロータコアの周壁面に圧接させた構造であることを特徴とする。

ここで、前記ロータコアの中心軸から前記樹脂成形部材の最外辺までの外径が、前記ロータコアの中心軸から前記永久磁石の最外辺までの外径よりも大きくすることが好適である。

本発明によれば、樹脂成形部材を用いてロータを組立てることで、表面磁石型界磁ロータを容易にステータへ挿入することが可能となり、磁石表面に損傷のない表面磁石型界磁ロータ及びそれを利用したモータを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。本発明の実施の形態における表面磁石型界磁ロータは、図１の断面図及び図２の要部拡大図に示すように、軸３０、軸３０に回転可能に設置されたロータコア３２、永久磁石３４、樹脂成形部材３６、ロータコア３２に設けられた溝３８を有する。

ロータコア３２は、中心軸を回転軸とする円柱形状を有する。ロータコア３２は、渦電流や磁束漏れによる損失を防ぐために軟磁性体の鋼板を積層して構成することが好適である。図１では、その円周の表面に４つの永久磁石３４を固定した一例を示している。ロータコア３２の周囲には、永久磁石３４を固定するために用いられる樹脂成形部材３６を取り付けるために所定の角度毎に溝３８が設けられている。溝３８は、図３に示すように、開口部４０を狭める方向に張り出した張出部４２を有し、その断面が逆Ｔ字となる形状を有する。

樹脂成形部材３６は、図４の斜視図に示すように、略Ｔ字型の断面形状を有する樹脂部材である。樹脂成形部材３６の頭部４４から突出した固定部４６には、突出方向に沿ってスリット４８が設けられると共に、突出方向に対して略直角に外部に向かって張り出した張出部５０が設けられる。樹脂成形部材３６をロータコア３２の溝３８に装着する際に、固定部４６の可塑性とスリット４８の間隙との関係によって、固定部４６の張出部５０の幅が溝３８の張出部４２間の幅よりも狭まり、溝３８の張出部４２間を通過させることが可能となる。そして、通過後は固定部４６の張出部５０が元の幅に復元することによって、固定部４６の張出部５０と溝３８の張出部４２とが係合する。このようにして、樹脂成形部材３６はロータコア３２の溝３８に固定される。

また、図５に示すように、ロータコア３２の溝３８に固着された場合に、樹脂成形部材３６の頭部４４は、ロータコア３２の周壁面との接線方向に対して略所定の角度αの隙間５２を持つように成形されることが好適である。ここで、角度αは９０°よりも小さい角度とすることが好ましい。一方、永久磁石３４の端部５４は、樹脂成形部材３６の頭部４４とロータコア３２の周壁面との成す角度αに嵌め合う程度の角度βを有するように成形されることが好適である。このような構成において、図６に示すように、最初に樹脂成形部材３６−１を、永久磁石３４−１の端部５４−１ａ及び永久磁石３４−４の端部５４−４ｂと隙間５２−１ａ及び隙間５２−１ｂとをそれぞれ嵌め合うようにロータコア３２の溝３８−１に取り付ける。これによって、永久磁石３４−１，３４−４の周方向の位置が決定される。続いて、取り付けられた永久磁石３４−１に隣接して配置する２つ目の永久磁石３４−２を樹脂成形部材３６−２によって固定する。このとき、永久磁石３４−１の端部５４−１ｂ及び永久磁石３４−２の端部５４−２ａと隙間５２−１ｂと隙間５２−１ａとがそれぞれ嵌め合うようにロータコア３２の溝３８−２に取り付ける。以降は同様に、この作業を繰り返すことによって、ロータコア３２の周壁面に永久磁石３４−１〜３４−４を位置を規定させつつ固着させることができる。

このとき、樹脂成形部材３６による圧着と共に、接着剤等を用いて永久磁石３４をロータコア３２の周壁面に接着しても良い。このとき、永久磁石３４は樹脂成形部材３６によってロータコア３２の周壁面に圧接されるので、接着剤が硬化するまで特別な治具等で固定する必要がなくなる。このようにして構成されたロータは、円筒状のステータ（図示しない）の内部に格納されて、ステータから発生する外部磁界による電磁力によって中心軸を中心に回転する。

さらに、図７に示すように、ロータコア３２の中心軸から樹脂成形部材３６の頭頂部４９までの外径寸法Ｒを、ロータコア３２の中心軸から永久磁石３４の頭頂部までの外径寸法ｒより大きくしておくことによって、例えばエアーバランサー等で表面磁石型界磁ロータを吊り下げた状態でステータに差し込んだ場合でも、樹脂成形部材３６の頭頂部４９がステータ内周と接触するだけで、永久磁石３４の表面に傷等の損傷を発生させることなく装着することが可能となる。

なお、樹脂成形部材３６の張出部５０は、図８に示すように、テーパー形状ではなく、円弧状の突起等とすることも好適である。

以上のように、本実施の形態によれば、樹脂成形部材を用いてロータを組立てることで、専用治具等を用いることなく表面磁石型界磁ロータを容易に形成することが可能となる。また、ステータへ挿入する際に、磁石表面に損傷を起こすことがなくなり、信頼性の高い表面磁石型界磁ロータ及びそれを利用したモータを提供することができる。

本発明の実施の形態における表面磁石型界磁ロータの構成を示す断面図である。本発明の実施の形態における表面磁石型界磁ロータの構成を示す断面の拡大図である。本発明の実施の形態における表面磁石型界磁ロータの構成を示す断面の拡大図である。本発明の実施の形態における樹脂成形部材の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態における樹脂成形部材、永久磁石及びロータコアの関係を説明する図である。本発明の実施の形態における表面磁石型界磁ロータの組み立て方法を説明する図である。本発明の実施の形態における樹脂成形部材及び永久磁石の外形寸法を示す図である。本発明の実施の形態における樹脂成形部材の別例の構成を示す斜視図である。従来の表面磁石型界磁ロータの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０軸、１２ロータコア、１４永久磁石、２０凸部、２２溝、２４側面、２６側壁面、３０軸、３２ロータコア、３４永久磁石、３６樹脂成形部材、３８溝、４０開口部、４２張出部、４４頭部、４６固定部、４８スリット、４９頭頂部、５０張出部、５２隙間、５４端部。

Claims

周壁面に張出部を有する溝、を備えた円柱状の軟磁性体からなるロータコアと、
前記ロータコアの周壁面における所定位置に固着された複数の永久磁石と、を備える表面磁石型界磁ロータにおいて、
突出方向に沿ってスリットが設けられると共に突出方向に略直角に外側に張り出した張出部を有する固定部、を有する樹脂成形部材、を用いて、
前記固定部の張出部と前記ロータコアの溝に設けられた張出部とを係合させることによって前記永久磁石を前記ロータコアの周壁面に圧接させた構造であることを特徴とする表面磁石型界磁ロータ。
請求項１に記載の表面磁石型界磁ロータにおいて、
前記ロータコアの中心軸から前記樹脂成形部材の最外辺までの外径が、前記ロータコアの中心軸から前記永久磁石の最外辺までの外径よりも大きいことを特徴とする表面磁石型界磁ロータ。
周壁面に張出部を有する溝、を備えた円柱状の軟磁性体からなるロータコア、
前記ロータコアの周壁面における所定位置に固着された複数の永久磁石、
を含む表面磁石型界磁ロータと、
前記表面磁石型界磁ロータを内蔵し、外部磁界を発生させることによって前記表面磁石型界磁ロータを回転させるステータと、
を備えるモータにおいて、
突出方向に沿ってスリットが設けられると共に突出方向に略直角に外側に張り出した張出部を有する固定部、を有する樹脂成形部材、を用いて、
前記固定部の張出部と前記ロータコアの溝に設けられた張出部とを係合させることによって前記永久磁石を前記ロータコアの周壁面に圧接させた構造であることを特徴とするモータ。