JP2007037322A - 永久磁石式回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転子鉄心の理想位置に永久磁石を配置でき、且つ、永久磁石の位置決め精度を容易に確保することができる永久磁石式回転子を提供する。
【解決手段】 回転子鉄心の外周面に、円周方向に一定間隔で複数個の永久磁石を装着して構成される永久磁石式回転子において、上記回転子鉄心１１の外周面に、円周方向に一定間隔で所定角度の角部１１ａを設け、かつ該角部１１ａを構成する両壁面を対称な斜面１１ｂ，１１ｃに形成し、上記回転子鉄心１１の外周面の角部１１ａに合致する角部１２ａを設け、かつ上記斜面１１ｂ，１１ｃに接する対称な斜面１２ｂ，１２ｃを有する永久磁石１２を、上記回転子鉄心１１の角部１１ａに上記永久磁石１２の角部１２ａを合致させて上記回転子鉄心１１の外周面に装着した永久磁石式回転子。
【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式回転子に関する。

従来、この種の永久磁石式回転子としては、たとえば、図５に示すようなものがある。
図５で、５１は永久磁石式回転子の回転子鉄心、５２は永久磁石、５３は回転子突起を示す。
従来、回転子鉄心５１と永久磁石５２は、回転子鉄心５１の回転子突起５３間に挟まれた平面と永久磁石５２平面との接着で結合されている。この構造においては、永久磁石５２を１平面の接着で拘束している為、永久磁石５２が回転子鉄心５１の接線方向に自由度を有している。この自由度を回転子突起５３で抑えている。
実開平６−５７０５５

しかしながら、通常、永久磁石の結合の際には、永久磁石は着磁された状態で実施される。その為、回転子鉄心中心軸と永久磁石中心軸が一致し難いという問題が生じる。このような従来の永久磁石式回転子にあっては、永久磁石材料の強度が低いことから回転子鉄心５１への圧入は行われない為、回転子鉄心５１と永久磁石５２との間には結合時に必ず若干の隙間が生じる構造となっていた。その結果、回転子鉄心中心軸と永久磁石中心軸には図６に示すように理想位置からのズレｇが生じることによりコギングトルクや回転ムラの要因となっていたという課題があった。

本発明は、上記課題を解決し、回転子鉄心の理想位置に永久磁石を配置でき、且つ、永久磁石の位置決め精度を容易に確保することができる永久磁石式回転子を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、回転子鉄心の外周面に、円周方向に一定間隔で複数個の永久磁石を装着して構成される永久磁石式回転子において、上記回転子鉄心の外周面に、円周方向に一定間隔で所定角度の角部を設け、かつ該角部を構成する両壁面を対称な斜面に形成し、上記回転子鉄心の外周面の角部に合致する角部を設け、かつ上記斜面に接する対称な斜面を有する永久磁石を、上記回転子鉄心の角部に上記永久磁石の角部を合致させて上記回転子鉄心の外周面に装着したことにある。
また、本発明は、上記回転子鉄心の斜面を、斜面の途中から逆向きの斜面に形成するとともに、上記永久磁石の斜面を、上記回転子鉄心の斜面に合致する斜面に形成したことにある。
さらに、本発明は、上記回転子鉄心の角部に軸方向の溝を形成したことにある。
またさらに、本発明は、上記回転子鉄心の斜面に接着剤注入用溝を形成したことにある。

本発明は、回転子鉄心に永久磁石を装着する際、回転子鉄心の外周面の角部に永久磁石の角部を合致させることにより、中心位置が決まり位置精度を容易に得ることができる。また、回転子鉄心に突起部がないので、永久磁石サイズを最大限にすることが出来る。さらに、接着剤塗布溝により回転子鉄心と永久磁石の間の隙間を無くすことが出来る。

以下図示の実施の形態を、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は永久磁石式回転子を示したもので、回転子１は、ヨークとなる回転子鉄心１１と、円周方向に一定間隔で装着された複数個の永久磁石１２で構成されている。回転子鉄心１１は、ヨークとなる薄板状の鉄板を複数枚積層して形成、或いは塊状鉄で形成されている。この回転子鉄心１１は、外周面に、円周方向に一定間隔で所定角度の角部１１ａを設け、かつ該角部１１ａを構成する両壁面を対称な斜面１１ｂ，１１ｃに形成している。図１の例では、角部１１ａには、軸方向に沿って溝１１ｄが形成されている。一方、永久磁石１２は回転子鉄心１１の角部１１ａに合致する角部１２ａを設け、かつ回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃに接する斜面１２ｂ，１２ｃが形成されている。

回転子鉄心１１と永久磁石１２は、図１に示すようなＶ字型構造を有する。本構造により永久磁石１２は、回転子鉄心１１の対称な斜面１１ｂ，１１ｃからなる２平面で拘束されている。角部１１ａの角度θ１は、図２に示すように、鈍角に構成されており、この角度θ１に合わせて永久磁石１２の角部１２ａの角度θ２も形成されている。この場合、角度θ１＝角度θ２となる。

上記永久磁石１２は、外径側の外面を円弧状に形成され、かつ内径側の面に、角部１１ａの角度θ１に合わせた角度θ２の角部１２ａが形成された扇形に形成されている。永久磁石１２の角部１２ａの両側には、回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃよりは短い、同一長さで同一角度の対称な斜面１２ｂ，１２ｃが形成されている。

上記構成のよる永久磁石式回転子の組付け手順を説明する。
ヨークとなる薄板状の鉄板を複数枚積層して回転子鉄心１１を形成する。次に、回転子鉄心１１の周面に形成された角部１１ａに永久磁石１２の角部１２ａを合わせ、永久磁石１２を押し込む。

こうして、永久磁石１２は回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃに沿って押し込まれ、回転子鉄心１１の角部１１ａに、永久磁石１２の角部１２ａが貼り付けられる。
永久磁石１２は回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃに沿って押し込まれるので、機械的な精度によって容易に位置精度を得ることができる。特殊な治具による永久磁石１２の位置決めを実施する必要がない。

通常、永久磁石１２の結合の際には、永久磁石１２は着磁された状態で実施される。その為、従来形状においては図５のような回転子鉄心１１中心軸と永久磁石１２中心軸が一致し難いという問題が生じる。そこで、回転子鉄心１１と永久磁石１２との間に、Ｖ字構造を有することにより、結合の際に永久磁石１２を回転子鉄心１１に貼り付け後、全ての永久磁石１２の外周を回転子鉄心１１中心方向に押すことで、回転子鉄心１１中心軸と永久磁石１２中心軸を一致させることができる。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、回転子鉄心１１と永久磁石１２の変形例を示したものである。
図３Ａは上記実施の形態と同一形状の組み合わせ例を示したもので、角部１１ａの角度θ１は、鈍角に構成されている。この場合、溝１１ｄは形成されていない。
図３Ｂは、回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃの途中から斜面の途中から逆向きの斜面に形成して角部１１ｅを逆方向に突出させたものである。一方、永久磁石１２は、角部１１ｅに合致する三角形状の凹部１２ｅを形成している。
こうして、永久磁石１２を回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃに沿って押し込むことにより、永久磁石１２の凹部１２ｅは、角部１１ｅに合致して位置決めが図られる。

また、図３Ｃは、回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃ全体の向きを遠心方向に突出するように、角部１１ｆの角度θ３を１８０度以上に設定し、永久磁石１２の凹部１２ｆを角度θ３に合致するように形成している。
この場合も、永久磁石１２を回転子鉄心１１の斜面１１ｂ，１１ｃに沿って押し込むことにより、永久磁石１２の凹部１２ｆは、角部１１ｆに合致して位置決めが図られる。

図３Ｂおよび図３Ｃは、図３Ａに対して逆Ｖ字型構造を有しており、この逆Ｖ字型構造においても、図３ＡのＶ字型構造と同様に、永久磁石の結合時の位置決めを容易に行うことが可能である。
また、このＶ字角度θは、回転子外径、永久磁石数、永久磁石厚さ、固定子内径等によって複合的に決定され、０度超え〜３６０度未満までの範囲で設定が可能である。

図４は、本発明の回転子における他の実施の形態で、基本構成は、図１および図３Ａに示したＶ字構造を有した回転子鉄心の例と同様である。
この場合、上記回転子鉄心２１の外周面に形成した角部２１ａに溝２１ｄを形成し、回転子鉄心２１の外周面に形成した角部２１ａの両側の壁面を構成する斜面２１ｂ，２１ｃに接着剤注入用溝２１ｇを形成したものである。一方、永久磁石２２の角部２２ａの両側には、前記実施の形態と同様に、回転子鉄心２１の斜面２１ｂ，２１ｃに合致する対称な斜面２２ｂ，２２ｃが形成されている。
上記溝２１ｄ形状により、部品公差によって永久磁石２２が回転子鉄心２１とＶ字形状の２平面２１ｂ，２１ｃに密着できずに浮くことを防止している。また、接着剤注入用溝２１ｇは回転子鉄心２１と永久磁石２２を締結する接着剤を注入するスペースであり、この接着剤注入用溝２１ｇを有することで、従来、回転子鉄心と永久磁石との接着剤によって生じてしまうギャップを無くすことが可能となる。
この実施の形態においても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

上記実施の形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
永久磁石式回転子において、回転子鉄心に対する永久磁石の位置精度を容易に確保でき、コギングトルクや回転ムラの改善が可能となる。また、従来、永久磁石拘束用の回転子突起によって制限されていた永久磁石サイズを限界まで大きくすることが可能である。その上、永久磁石下面を図３Ａ、図３Ｂに示すようなＶ字形状にすることによりラジアル方向に永久磁石厚さを増すことができる。これらの結果、回転子の高出力化を図ることが可能である。

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、図４に示した接着剤注入用溝２１ｅの数は任意に設定することができる。等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で、適宜、変更して実施し得ることは言うまでもない。

本発明の実施の形態による永久磁石式回転子を示す概念図である。 図１の部分拡大図である。 回転子及び永久磁石構造の変形例を示す概念図である。 回転子及び永久磁石構造の変形例を示す概念図である。 回転子及び永久磁石構造の変形例を示す概念図である。 本発明の他の実施の形態による永久磁石式回転子を示す概念図である。 従来の永久磁石式回転子を示す概念図である。 図５の部分拡大図である。

符号の説明

１ 回転子
１１，２１ 回転子鉄心
１１ａ，１１ｅ，１１ｆ，２１ａ 角部
１１ｂ，１１ｃ，２１ｂ，２１ｃ 回転子鉄心の斜面
１２ｂ，１２ｃ，２２ｂ，２２ｃ 永久磁石の斜面
１１ｄ，２１ｄ 溝
１２，２２ 永久磁石
１２ａ，２２ａ 角部
１２ｅ 凹部
２１ｇ 接着剤注入用溝

Claims (4)

1. 回転子鉄心の外周面に、円周方向に一定間隔で複数個の永久磁石を装着して構成される永久磁石式回転子において、上記回転子鉄心の外周面に、円周方向に一定間隔で所定角度の角部を設け、かつ該角部を構成する両壁面を対称な斜面に形成し、上記回転子鉄心の外周面の角部に合致する角部を設け、かつ上記斜面に接する対称な斜面を有する永久磁石を、上記回転子鉄心の角部に上記永久磁石の角部を合致させて上記回転子鉄心の外周面に装着したことを特徴とする永久磁石式回転子。
2. 上記回転子鉄心の斜面を、斜面の途中から逆向きの斜面に形成するとともに、上記永久磁石の斜面を、上記回転子鉄心の斜面に合致する斜面に形成したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転子。
3. 上記回転子鉄心の角部に軸方向の溝を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石式回転子。
4. 上記回転子鉄心の斜面に接着剤注入用溝を形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の永久磁石式回転子。

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