JP2007037289A

JP2007037289A - 永久磁石形回転電機

Info

Publication number: JP2007037289A
Application number: JP2005216982A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takeda; 勇武田
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】特性を維持しながら、簡素な構成で遠心力やトルクに対して永久磁石の接着の信頼性を確保することができる永久磁石形回転電機を提供する。
【解決手段】回転軸１の表面に複数の永久磁石２を固着する永久磁石形回転電機において、永久磁石２が軸方向に延びる複数の仕切１２をおいて回転軸１の表面に接着固定され、かつ、永久磁石２と仕切１２によってなる空間に仕切１２の径方向の高さとほぼ同じ高さまで接着剤３を充填する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は回転子表面に永久磁石を有する永久磁石形回転電機に関する。

永久磁石形回転電機には、回転子の内部に永久磁石を埋め込む埋込永久磁石（ＩｎｔｅｒｌｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ；ＩＰＭ）形の他に、回転子表面に永久磁石を貼り付ける表面永久磁石（ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ；ＳＰＭ）形がある。例えば表面永久磁石形は、永久磁石が回転軸表面に固定された構成となっており、永久磁石と回転軸との固定は接着により行われ、接着には一般的に接着剤が用いられる。

すなわち、回転軸および磁石の接着面にそれぞれ接着剤を塗布して貼合せた後、真空容器内で一定時間減圧下に放置して接着剤中の気泡を除去するという方法により製造することで、回転軸と磁石との接着強度を向上し、かつ接着強度の品質を維持するとしているものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、回転軸の熱膨張係数を磁石の熱膨張係数よりも大とすると共に、回転軸に接着する磁石に切り欠き部を有する環状の磁石を用いることで、組み立てが容易で、かつ熱応力による磁石の割れの発生を防止し、さらに回転子と固定子との間の熱膨張係数の違いによるギャップを適切に維持するとしているものもある（例えば、特許文献２参照）。

また、複数の極を有し、全ての永久磁石が極の隣り合う永久磁石との間に隙間を有する構成とすることで、回転軸と永久磁石との間に発生する熱応力を抑え、回転軸と永久磁石との剥がれや、永久磁石の割れの発生などを防ぐとしているものもある（例えば、特許文献３参照）。

さらに、電機子の内側で高速回転する回転子においては、永久磁石形回転電機の起動に伴い、空間高調波が大きくなって、磁石表面に渦電流が流れて効率が低下する場合がある。また、表面永久磁石形の場合、永久磁石と回転軸との接合面（接着面）には、回転子の回転に伴って遠心力やトルクが生じると、永久磁石と回転軸とを引き離そうとする応力が発生する。従って、回転軸と永久磁石との接着強度を保持するため、接着剤はこの応力に対して十分な強度を有するものを選定する必要がある。

具体的には、図３に示す回転子１００では、回転軸１０１の外周面に、細分化された永久磁石１０２を軸方向に隙間なく配置して接着固定し、また回転方向には隣り合う永久磁石１０２間にそれぞれ軸方向に延びる隙間を設けている。このように永久磁石１０２を細分化して使用することによって、渦電流の発生による効率の低下を抑制している。

図４に回転軸１０１に永久磁石１０２を接着固定する例の詳細を示す。回転軸１０１の外周面には軸方向に延びる複数個の突出部１１２が設けられており、二つの隣り合う突出部１１２の間はそれぞれ接着溝１１１となっている。すなわち回転軸１０１の外周は、接着溝１１１と突出部１１２が回転方向に交互に設けられた構成となっている。回転軸１０１と永久磁石１０２の接着は、接着溝１１１と、永久磁石１０２の接着面とに接着剤を塗布し、接着溝１１１に永久磁石１０２を並べることにより行う。

さらに、図５に示すように、回転軸１０１に接着した永久磁石１０２の外側に保持カバー１４０を設け、この保持カバー１０４をネジ１０５などで固定する構成、または図６に示すように、回転軸１０１に永久磁石１０２を接着し、互いに隣り合う二つの永久磁石１０２間に保持体１１４を設け、この保持体１１４をネジ１１５などによって固定する構成とすることによって、回転軸１０１の回転に伴って永久磁石１０２と回転軸１０１との接着面に発生する遠心力やトルクに対して接着強度を保持するとしたものもある。

特開平６−２３３５０２号公報特開平７−１８４３３５号公報特開２００２−７８２５７号公報

しかしながら、図３および図４に示した構成とした場合、高速回転用の回転軸１０１では、遠心力が大きく、小さな永久磁石１０２を多数個接着するため、接着の信頼性を確保する必要があるが、永久磁石１０２と回転軸１０１を接着した後、接着面の広さや硬化の度合いなどの接着の信頼性を確認する方法が無いという問題が生じるおそれがある。

また、図５、図６に示したような保持カバー１０４や保持体１１４を用いる構成では、保持カバー１０４などによってトルクが低下して特性の劣化に繋がるなどという問題が生じるおそれがある。また、接着作業の完全自動化には、設備投資が多大で、小ロット機種には適用が困難なため、人手作業が介在することから作業性の向上も求められる。

このようなことから本発明は、特性を維持しながら、簡素な構成で遠心力やトルクに対して永久磁石の接着の信頼性を確保することができる永久磁石形回転電機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の請求項１に係る永久磁石形回転電機は、回転軸の表面に複数の永久磁石を固着する永久磁石形回転電機において、前記永久磁石が軸方向に延びる複数の隙間をおいて前記回転軸の表面に接着固定され、かつ、前記隙間に前記永久磁石の径方向の高さとほぼ同じ高さまで接着剤が充填されたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る永久磁石形回転電機は、請求項１記載の永久磁石形回転電機において、前記回転軸の表面が、半径方向に突出して軸方向に延びる複数の仕切と、二つの隣り合う前記仕切に挟まれて前記永久磁石とほぼ同一の幅を有する複数の接着面とにより形成され、前記永久磁石が前記接着面に接着され、かつ前記永久磁石と前記仕切とにより構成される空間に接着剤が充填されたことを特徴とする。

本発明の請求項３に係る永久磁石形回転電機は、請求項２記載の永久磁石形回転電機において、前記仕切の径方向の高さが、前記永久磁石の径方向の高さとほぼ等しいことを特徴とする。

本発明の請求項３に係る永久磁石形回転電機は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の永久磁石形回転電機において、前記永久磁石は径方向の厚さが円周方向に対して端部側に向かうに従って薄くなることを特徴とする。

上述した本実施例に係る永久磁石形回転電機によれば、回転軸と永久磁石が互いに接着される接着面のみでなく、永久磁石と永久磁石の間および永久磁石上面まで接着剤を充填する構成としたことで、強固に永久磁石を回転軸に固定することが可能となるため、保持カバーなどを設ける必要がなくなり、特性の劣化やコストを抑えることができる。

また、永久磁石表面に施した接着剤により、硬化後の接着剤の状態を確認することができるため、接着品質のチェックが可能となり、接着の信頼性を確保することができる。さらに、回転軸表面に仕切を設ける構成とすれば、より強固に永久磁石を回転軸に固定することが可能であり、また簡単な治具で永久磁石を並べることが可能となるため治具の作製が容易となり、作業性も向上する。

本発明を実施するための最良の形態は、永久磁石形回転電機において、回転軸の外周面に凸形状に突出して軸方向に延びる仕切を等間隔に複数個設け、隣り合う仕切と仕切の間に形成されて凹面となった接着面に永久磁石を並置して接着し、さらに、接着面に接着した永久磁石と仕切とによりなる空間に、仕切の径方向の高さまで接着剤を充填するものである。

上述した構成とすれば、従来に比べて永久磁石が回転軸に強固に固定されることとなり、また接着の信頼性を確認することが可能であり、特性を維持しながら、簡素な構成で遠心力やトルクに対して永久磁石の接着の信頼性を確保することができる。

以下、本発明の一実施例の詳細を説明する。図１に示すように、回転軸１の外周面には、軸方向に延びる複数の接着溝１１と、同じく軸方向に延びる複数の仕切１２がそれぞれ等間隔で交互に形成されている。接着溝１１は永久磁石２の幅とほぼ同じ幅を有し、永久磁石２が接着固定されている。仕切１２は、二つの隣り合う接着溝１１の間に設けられ、接着溝１１と比べて径方向に突出している。また、永久磁石２の板厚は円周方向に対して端部側が薄く、さらに、仕切１２の径方向の高さは永久磁石２の板厚の最も厚い部分の高さとほぼ等しいものとする。

次に、回転軸１に永久磁石２を接着する工程について説明する。図２に示すように、まず、接着溝１１全体に十分に接着剤３を塗布する。次に接着剤３を塗布した接着溝１１に治具を用いて永久磁石２を落とし込む。その後、永久磁石２と仕切１２とにより構成される空間に、仕切１２の高さまで接着剤３を充填する。すなわち、永久磁石２は、回転軸１に面した底面２１だけでなく、表面２２についても接着剤３によって回転軸１に接着固定されることとなる。

上述した本実施例による永久磁石形回転電機によれば、接着剤３が硬化した後、永久磁石２と仕切１２とにより構成される空間に充填した接着剤３が十分に硬化しているかを確認することで、接着品質を確認することが可能となる。さらに、永久磁石２の表面２２と回転軸１とを接着固定しているため、接着強度が増し、保持カバーなどが不要となって特性劣化の抑制に繋がる。さらに、接着面１１の両側に仕切１２を設けたことで、簡単な治具で永久磁石２を回転軸１上に並置する作業を行うことが可能となるため作業性が向上し、また治具の作製が容易になるためコスト低下が可能となる。

なお、充填する接着剤３の量は、それのみで回転軸１の回転に伴う遠心力やトルクから磁石を保持できる量とする。また、仕切１２の形状は図示したものに限らず、また仕切１２の径方向の高さはエアギャップの可能な限り高く設定するとより効果が得られる。さらに、上述した仕切１２は軸方向に加えて円周方向に設けてもよい。

本発明は回転子表面に永久磁石を有する永久磁石形回転電機に利用可能である。

本発明の実施例による永久磁石形回転電機を示す説明図である。本発明の実施例による永久磁石形回転電機を模式的に示す部分拡大図である。従来の永久磁石形回転電機の例を示す斜視図である。従来の永久磁石形回転電機の例を示す拡大図である。従来の永久磁石形回転電機の回転軸表面の例を示す説明図である。従来の永久磁石形回転電機の回転軸表面の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１回転軸
２永久磁石
３接着剤
１１接着溝
１２仕切
２１永久磁石底面
２２永久磁石表面

Claims

回転軸の表面に複数の永久磁石を固着する永久磁石形回転電機において、前記永久磁石が軸方向に延びる複数の隙間をおいて前記回転軸の表面に接着固定され、かつ、前記隙間に前記永久磁石の径方向の高さとほぼ同じ高さまで接着剤が充填されたことを特徴とする永久磁石形回転電機。
請求項１記載の永久磁石形回転電機において、前記回転軸の表面が、半径方向に突出して軸方向に延びる複数の仕切と、二つの隣り合う前記仕切に挟まれて前記永久磁石とほぼ同一の幅を有する複数の接着面とにより形成され、前記永久磁石が前記接着面に接着され、かつ前記永久磁石と前記仕切とにより構成される空間に接着剤が充填されたことを特徴とする永久磁石形回転電機。
請求項２記載の永久磁石形回転電機において、前記仕切の径方向の高さが、前記永久磁石の径方向の高さとほぼ等しいことを特徴とする永久磁石形回転電機。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の永久磁石形回転電機において、前記永久磁石は径方向の厚さが円周方向に対して端部側に向かうに従って薄くなることを特徴とする永久磁石形回転電機。