JP2006136068A - 永久磁石形同期モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】モータ長を長くする場合であっても、ロータコアの外周面に貼着される永久磁石が破損しにくく、ロータに回転ムラが発生しにくい永久磁石形同期モータを提供する。
【解決手段】回転界磁を発生させるステータと、磁極が固定されたロータとを備えた回転界磁型のモータである。ロータは、その軸芯方向に分割された第１及び第２のロータユニット２１Ａ、２１Ｂを備えており、第１及び第２のロータユニット２１Ａ、２１Ｂは、相互に嵌合可能なロータコア２２Ａ、２２Ｂと、ロータコア２２Ａ、２２Ｂの外周面に貼着される永久磁石片２８Ａ、２４Ｂとから構成されている。ロータコア２２Ａ、２２Ｂにはピン挿入孔２６Ａｂ、２３Ｂｂが形成されており、ロータコア２２Ａ、２２Ｂをボルト２９ａによって連結する際、ピン挿入孔２６Ａｂ、２３Ｂｂにガイドピン２９ｂを挿入することで、ロータユニット２１Ａ、２１Ｂが周方向に位置決めされる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、ロータに永久磁石を用いた永久磁石形同期モータに関する。
永久磁石形同期モータは、界磁(ステータ)に交流を流して作られる回転磁界によって、ロータに固定された磁極に回転力を加えることにより、ロータを回転させるものであり、ロータコアの外周面に極性の異なる細長い板状の永久磁石が交互に貼着されたロータが使用される。
従って、磁性体であるロータコアの外周面に永久磁石を貼着する際は、永久磁石の磁気吸引力を受けることになるので、永久磁石を把持した治具を、ロータコアの外周面にゆっくりと近づけながら貼着することになる。
特開２０００−３０８２８６号公報
ところで、こういった永久磁石形同期モータにおいて、トルクを大きくするには、モータ径を大きくするか、モータ長を長くする必要があるが、モータ長を長くする場合は、ロータコアの外周面に貼着する永久磁石も長くなるので、永久磁石をロータコアに貼着する際に、ロータコアに対する永久磁石の貼付精度が低下し、ロータに回転ムラが発生しやすくなるといった問題がある。
従って、従来、永久磁石形同期モータのトルクを大きくしたいが、モータ径が制限されている場合は、複数の永久磁石形同期モータを、その軸芯方向に接続していたが、各永久磁石形同期モータのコイルエンド部分には必ずロータのない領域が存在しているので、複数の永久磁石形同期モータを接続すると、永久磁石形同期モータの接続部分には、トルクの増大に寄与しない隙間が形成されることになるので、モータ長を長くすることによってトルクを増大させる場合に比べて、モータ自体が大型化すると共に、モータの制御が難しくなるといった問題がある。
そこで、この発明の課題は、モータ長を長くする場合であっても、ロータコアの外周面に貼着される永久磁石が破損しにくく、ロータに回転ムラが発生しにくい永久磁石形同期モータを提供することにある。
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、ロータコアの外周面に、極性が異なる２種類の永久磁石を交互に貼り付けたロータを備えた永久磁石形同期モータにおいて、前記ロータが、その軸芯方向に分割された複数のロータユニットと、複数の前記ロータユニットを軸芯方向に相互に連結する連結手段と、軸芯方向に隣接する前記ロータユニットにおける同一極性の前記永久磁石同士が位置ズレしないように、隣接する前記ロータユニットを、その周方向に位置決めする位置決め手段とを備えていることを特徴とする永久磁石形同期モータを提供するものである。
以上のように、請求項１にかかる発明の永久磁石形同期モータでは、ロータが、その軸芯方向に分割された複数のロータユニットによって形成されているので、各ロータユニットを製造する際に使用される永久磁石の長さが短くなり、各ロータユニットにおけるロータコアに対する永久磁石の十分な貼付精度を確保することができる。
しかも、連結手段を用いて、各ロータユニットを連結する際は、軸芯方向に隣接するロータユニットにおける同一極性の永久磁石同士が位置ズレしないように、位置決め手段を用いて、隣接するロータユニットを、その周方向に位置決めするようにしているので、ロータに回転ムラが発生することがない。
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１はこの発明にかかる永久磁石形同期モータを示している。この永久磁石形同期モータ１は、同図に示すように、回転界磁を発生させる円筒状のステータ１０と、磁極が固定されたロータ２０とを備えた回転界磁型のモータであり、ステータ１０に三相交流を流すことで発生する回転磁界によって、ロータ２０に固定された磁極に回転力を加えることにより、ステータ１０内に挿入されたロータ２０を回転させるようになっている。
前記ステータ１０は、図２（ａ）に示すように、界磁巻線１１を鉄心１２に巻き付けた状態で樹脂モールドした円筒状のものであり、このステータ１０は、図１に示すように、螺旋状の放熱溝が形成された円筒状の外装ケース３０内に嵌入された状態で、その外装ケース３０に固定されている。
前記ロータ２０は、図１に示すように、その一端側が、ベアリング４１及び環状部材４２、４３を介して、外装ケース３０の一端側に回転可能に支持されており、ステータ１０の他端側から突出しているロータ２０の他端側に連結された図示しない連結部材が、外装ケース３０の他端側に接続された図示しない接続部材に対して、ベアリングを介して、回転可能に支持されている。
このロータ２０は、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、その軸芯方向に分割された第１のロータユニット２１Ａと第２のロータユニット２１Ｂとを備えており、第１及び第２のロータユニット２１Ａ、２１Ｂは、相互に嵌合可能なロータコア２２Ａ、２２Ｂと、それぞれのロータコア２２Ａ、２２Ｂの外周面に貼着される、細長い薄肉状の永久磁石片２８Ａ、２４Ｂとから構成されている。
第１のロータユニット２１Ａのロータコア２２Ａは、外周面に極性の異なる二種類の永久磁石片２８Ａが交互に貼着される多角筒状の本体部２３Ａと、この本体部２３Ａの一端側に連設された、第２のロータユニット２１Ｂが装着される小径の被装着部２４Ａと、本体部２３Ａの他端側に連設された小径の突出部２７Ａとを備えており、小径の被装着部２４Ａに第２のロータユニット２１Ｂのロータコア２２Ｂが装着された状態で、そのロータコア２２Ｂから突出する被装着部２４Ａの先端部分にベアリング４１の内輪側が固着されている（図１参照）。
第２のロータユニット２１Ｂのロータコア２２Ｂは、第１のロータユニット２１Ａのロータコア２２Ａの本体部２３Ａと同一の外形寸法を有する多角筒体であり、その外周面には、全長にわたって、極性の異なる二種類の永久磁石片２４Ｂが交互に貼着されている。
ロータコア２２Ａの被装着部２４Ａには、その基端部に、第２のロータユニット２１Ｂのロータコア２２Ｂが締まり嵌めされる嵌合部２５Ａが形成されており、軸芯方向の中間部には、ロータコア２２Ｂにおける他端側の内フランジ部２３Ｂが当接する、径方向外側に張り出した段部２６Ａが形成されている。
ロータコア２２Ａの被装着部２４Ａにおける段部２６Ａには、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、１０本のボルト２９ａがそれぞれねじ込まれるねじ孔２６Ａａと、位置決め用の２本のガイドピン２９ｂがそれぞれ挿入されるピン挿入孔２６Ａｂが形成されており、ロータコア２２Ｂの内フランジ部２３Ｂには、同図（ａ）、（ｃ）に示すように、ロータコア２２Ａの段部２６Ａに形成された各ねじ孔２６Ａａ及び各ピン挿入孔２６Ａｂに対応するように、１０本のボルト２９ａがそれぞれ挿通されるボルト挿通孔２３Ｂａ及び２本のガイドピン２９ｂがそれぞれ挿入されるピン挿入孔２３Ｂｂが形成されている。
従って、第１のロータユニット２１Ａのロータコア２２Ａに形成されたピン挿入孔２６Ａｂと、第２のロータユニット２１Ｂのロータコア２２Ｂに形成されたピン挿入孔２３Ｂｂの双方に、ガイドピン２９ｂを同時に挿入しながら、第１のロータユニット２１Ａのロータコア２２Ａにおける被装着部２４Ａに第２のロータユニット２１Ｂのロータコア２２Ｂを嵌入し、ロータコア２２Ｂに形成された各ボルト挿通孔２３Ｂａにそれぞれ挿通した１０本のボルト２９ａを、ロータコア２２Ａに形成されたねじ孔２６Ａａにねじ込んで締め付けると、第２のロータユニット２１Ｂのロータコア２２Ｂが、第１のロータユニット２１Ａのロータコア２２Ａにおける被装着部２４Ａの嵌合部２５Ａに締まり嵌めされ、軸芯方向に隣接する第１のロータユニット２１Ａの永久磁石片２８Ａと第２のロータユニット２１Ｂの永久磁石片２４Ｂの極性が一致した状態で、周方向に位置ズレすることなく、第１のロータユニット２１Ａと第２のロータユニット２１Ｂとが一体化され、ロータ２０が出来上がる。
以上のように、この永久磁石形同期モータ１は、ロータ２０が、その軸芯方向に分割された第１のロータユニット２１Ａ及び第２のロータユニット２１Ｂによって形成されているので、各ロータユニット２１Ａ、２１Ｂを製造する際に使用される永久磁石片２８Ａ、２４Ｂの長さが短くなり、各ロータユニット２１Ａ、２１Ｂのロータコア２２Ａ、２２Ｂの外周面に対して永久磁石片２８Ａ、２４Ｂを精度良く貼着することができる。
しかも、第１のロータユニット２１Ａと第２のロータユニット２１Ｂとを一体化する際は、双方のロータコア２２Ａ、２２Ｂに形成されたピン挿入孔２６Ａｂ、２３Ｂｂにガイドピン２９ｂを挿入することによって、ロータユニット２１Ａ、２１Ｂを、その周方向に位置決めするようにしているので、ロータユニット２１Ａ、２１Ｂにおける同一極性の永久磁石片２８Ａ、２４Ｂ同士が位置ズレすることがなく、ロータに回転ムラが発生することがない。
従って、ロータコアを軸芯方向に分割することなく、長い永久磁石片を単一のロータコアの外周面に貼着することによって形成されたロータを使用する永久磁石形同期モータに比べて、永久磁石片の貼付精度が向上し、回転ムラの少ない高性能の永久磁石形同期モータを実現することができると共に、複数の永久磁石形同期モータを、その軸芯方向に接続する場合のように、モータ自体が大型化したり、モータの制御が難しくなったりすることもない。
なお、上述した実施形態では、分割されたロータコア２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ形成されたピン挿入孔２６Ａｂ、２３Ｂｂにガイドピン２９ｂを挿入することによって、ロータコア２２Ａ、２２Ｂを、その周方向に位置決めするようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、双方のロータコアに形成したキー溝にキーを差し込むことによって、ロータコアを周方向に位置決めすることも可能である。
また、上述した実施形態では、ロータコアを２分割した永久磁石形同期モータについて説明したが、これに限定されるものではなく、３以上に分割したロータユニットを相互に連結することによって、ロータを形成するようにしてもよい。
この発明にかかる永久磁石形同期モータの一実施形態を示す断面図である。 （ａ）は同上の永久磁石形同期モータを構成しているステータを示す断面図、（ｂ）は同上の永久磁石形同期モータを構成しているロータを示す断面図である。 （ａ）は同上のロータを示す分解断面図、（ｂ）は同上のロータを構成している第１のロータユニットを示す端面図、（ｃ）は同上のロータを構成している第２のロータユニットを示す端面図である。
符号の説明
１ 永久磁石形同期モータ
１０ ステータ
１１ 界磁巻線
１２ 鉄心
２０ ロータ
２１Ａ 第１のロータユニット
２１Ｂ 第２のロータユニット
２２Ａ、２２Ｂ ロータコア
２３Ａ 本体部
２３Ｂ 内フランジ部
２３Ｂａ ボルト挿通孔（連結手段）
２３Ｂｂ ピン挿入孔（位置決め手段）
２４Ａ 被装着部
２４Ｂ 永久磁石片
２５Ａ 嵌合部
２６Ａ 段部
２６Ａａ ねじ孔（連結手段）
２６Ａｂ ピン挿入孔（位置決め手段）
２７Ａ 突出部
２８Ａ 永久磁石片
２９ａ ボルト（連結手段）
２９ｂ ガイドピン（位置決め手段）
３０ 外装ケース
４１ ベアリング
４２、４３ 環状部材

Claims (1)

  1. ロータコアの外周面に、極性が異なる２種類の永久磁石を交互に貼り付けたロータを備えた永久磁石形同期モータにおいて、
    前記ロータは、
    その軸芯方向に分割された複数のロータユニットと、
    複数の前記ロータユニットを軸芯方向に相互に連結する連結手段と、
    軸芯方向に隣接する前記ロータユニットにおける同一極性の前記永久磁石同士が位置ズレしないように、隣接する前記ロータユニットを、その周方向に位置決めする位置決め手段と
    を備えていることを特徴とする永久磁石形同期モータ。
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