JP2008141799A - Rotor for rotary electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、中心部にシャフトが貫通する貫通孔が設けられた略円筒状の積層鉄心を備え、この積層鉄心の外周部の周方向に沿って略円弧状の磁石が複数配設されてなる回転電機用回転子に関する。 The present invention includes a substantially cylindrical laminated iron core provided with a through-hole through which a shaft passes at the center, and a plurality of substantially arc-shaped magnets are arranged along the circumferential direction of the outer circumference of the laminated iron core. The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine.
従来、この種の回転電機用回転子において、回転子鉄心の外周部に沿って略円弧状の磁石を複数配設する場合、回転子鉄心の表面と磁石の接合部に接着剤を塗布することで磁石を固定している。しかし、磁石を固定するための接着剤は製造上の管理が難しく、例えば、回転子鉄心として略円板状の鋼板を積層した積層鉄心を用いる場合は、接着剤の塗布前に鉄心表面を十分に洗浄しても、接着材の硬化を阻害する油性分などの硬化阻害物質が鉄心すきまに残存し易く、これが接着剤塗布後に積層隙間の奥から染み出てきて接着硬化を阻害し、回転電機の回転中に磁石が剥がれるといった問題を生じる。 Conventionally, in this type of rotor for a rotating electrical machine, when a plurality of substantially arc-shaped magnets are disposed along the outer periphery of the rotor core, an adhesive is applied to the surface of the rotor core and the joint between the magnets. The magnet is fixed with. However, it is difficult to manage the adhesive for fixing the magnet. For example, when using a laminated core in which approximately disc-shaped steel plates are laminated as the rotor core, the surface of the iron core should be adequate before applying the adhesive. Even if it is cleaned, hardening-inhibiting substances such as oily components that hinder the hardening of the adhesive are likely to remain in the iron core gap. This causes a problem that the magnet is peeled off during rotation.
そこで、この問題に対処するため、従来技術では、回転子鉄心の固定子との対向面に薄肉部を残して磁石を装着する磁石装着穴を設け、この磁石装着穴に磁石を軸方向から挿入して固定したものが提供されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to deal with this problem, in the prior art, a magnet mounting hole for mounting a magnet is provided on the surface facing the stator of the rotor core, leaving a thin portion, and the magnet is inserted into the magnet mounting hole from the axial direction. The thing fixed by doing is provided (for example, refer patent document 1).
また、他の従来技術では、回転子鉄心の外周部から突出する突起部を設け、磁石を軸方向からこれらの突起部間に挿入して磁石を固定している(例えば、特許文献2参照)。 Moreover, in another prior art, the protrusion part which protrudes from the outer peripheral part of a rotor core is provided, and the magnet is inserted between these protrusion parts from the axial direction, and the magnet is fixed (for example, refer patent document 2). .
しかし、特許文献1のものでは、磁石を覆う薄肉部が磁石から発生した磁束の経路に位置しているため、固定子との対向面の距離(エアーギャップ)が増大し、エアーギャップに生じる磁束が低下することから、磁石のもつ磁力特性を十分に発揮させることができない問題が生じる。また、薄肉部を薄くする場合でも、板厚以下の厚さにすることは鉄心プレスを用いる製法においては非常に難しい問題がある。
However, in the thing of
また、特許文献2においては、磁石表面に磁石から発生する磁束の経路を阻害する部分がないものの、突起部間に磁石を軸方向から挿入するために必要な僅かな隙間を確保する必要がある。このため、磁石挿入後は、その隙間により磁石が振動して破損することを防ぐために、磁石と回転子鉄心との間に樹脂部材を挿入して隙間を充填する必要が生じる。このため、製造工程が複雑になるとともに、部材が増えてコストが増大するばかりでなく、樹脂部材は磁石のバックヨーク側の磁路中に存在することになるため、樹脂部材の厚さ分により、磁石の特性を十分発揮できない問題があった。
Moreover, in
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、磁石の特性を十分に発揮することができ、また、簡易な製造工程によって磁石を確実に固定することができ、しかも安価な回転電機用回転子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and can fully exhibit the characteristics of the magnet. Moreover, the magnet can be securely fixed by a simple manufacturing process, and inexpensive rotation can be achieved. It aims at providing the rotor for electric machines.
上記の目的を達成するために、本発明は、中心部にシャフトが貫通する貫通孔が設けられた略円筒状の積層鉄心を備え、この積層鉄心の外周部には周方向に沿って略円弧状の磁石が複数配設された回転電機用回転子において、次の構成を採用している。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a substantially cylindrical laminated iron core provided with a through-hole through which a shaft passes at the center, and the outer circumference of the laminated iron core is substantially circular along the circumferential direction. A rotating electrical machine rotor in which a plurality of arc-shaped magnets are arranged employs the following configuration.
すなわち、本発明では、上記積層鉄心は、その中心部に上記シャフトの挿通穴が形成された略円板状の鋼板を多数積層して構成されており、これらの各鋼板の内には、周方向において互いに隣接する磁石間に位置してその両側の磁石に当接する磁石係止用の爪状突起部が外周部の一箇所にのみ形成されてなる突起部形成鋼板が含まれており、互いに隣接する磁石間に上記爪状突起部が少なくとも一箇所介在されるように上記突起部形成鋼板がいずれかの層に設けられていることを特徴としている。 That is, in the present invention, the laminated iron core is configured by laminating a large number of substantially disc-shaped steel plates in which the shaft insertion hole is formed at the center thereof. Includes protrusion-formed steel plates in which claw-like protrusions for magnet locking that are located between magnets adjacent to each other in the direction and abut against the magnets on both sides thereof are formed only at one location on the outer periphery, The protrusion-formed steel sheet is provided in any layer so that at least one nail-like protrusion is interposed between adjacent magnets.
本発明によれば、シャフトを積層鉄心の貫通孔に圧入するだけで、各磁石を積層鉄心の外周部に確実に固定することができる。このため、従来のように接着剤を用いたり、磁石を覆う薄肉部を設けたりする必要がない。また、爪状突起部間に磁石を軸方向から挿入することなく磁石を固定できるため、爪状突起部間に磁石を挿入するための余分な隙間を必要とせず、隙間を充填するための樹脂部材や接着剤を別途必要としない。そのため、磁石の特性を十分に発揮しつつ、長期にわって確実に磁石5を積層鉄心1に固定でき、しかも、簡易な製造工程によって磁石の固定ができるので、安価な回転電機用回転子を提供することが可能となる。
According to the present invention, each magnet can be securely fixed to the outer peripheral portion of the laminated core simply by press-fitting the shaft into the through hole of the laminated core. For this reason, it is not necessary to use an adhesive agent as in the prior art or to provide a thin portion covering the magnet. In addition, since the magnet can be fixed without inserting the magnet between the claw-shaped projections from the axial direction, an extra gap for inserting the magnet between the claw-shaped projections is not required, and the resin for filling the gap There is no need for a separate member or adhesive. Therefore, the
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における回転電機用回転子の全体を示す斜視図、図2は同回転子を軸方向から見た平面図、図3は同回転子の積層鉄心の1層分の鋼板を示す平面図、図4は積層鉄心を各層ごと分解した状態を示す斜視図、図5は積層鉄心に磁石を固定した状態を周方向に沿って展開した状態を示す図である。
1 is a perspective view showing the entire rotor for a rotating electrical machine according to
この実施の形態1の回転電機用回転子は、略円筒状の積層鉄心1を備え、この積層鉄心1の中心部に設けられた貫通孔2にシャフト3が挿通されている。また、積層鉄心1の外周部には周方向に沿う複数箇所(本例では10箇所)に略円弧状の磁石5が等間隔に配置され、各磁石5が後述する爪状突起部13によって固定されている。
The rotor for a rotating electrical machine according to the first embodiment includes a substantially cylindrical laminated
上記の積層鉄心1は、ケイ素鋼板等からなる略円板状の鋼板11を軸方向に沿って多数積層して構成されている。そして、各層の鋼板11には、その中央部にシャフト3の挿通穴12が形成されている。また、本例では、各磁石5の厚さ方向の底面が平面状に形成されているため、各層の鋼板11の外周部は、10箇所が直線状に切り欠かれて全体が正10角形状になっており、その外周部の一つの角部には互いに隣接する磁石5間に位置してその両側の磁石5に同時に当接する磁石係止用の爪状突起部13が設けられている。
The laminated
さらに、各層の鋼板11は、挿通穴12を中心として周方向に沿って36度毎に順次位相がずれた状態で配置されている。これにより、本例では、周方向に互いに位相をずらせて配置された10層分の鋼板11を1単位として、これが積層方向に同じ状態で繰り返される。したがって、図5に示すように、爪状突起部13の位置に着目すると、互いに隣接する磁石5間には10層分につき一つの爪状突起部13が配置され、また、周方向に沿って見た場合、爪状突起部13は36度毎に一層分ずつ軸方向にずれながら螺旋状に配置されていることになる。このように、この実施の形態1では、各鋼板11に爪状突起部13が形成されているので、全ての鋼板11が特許請求の範囲における突起部形成鋼板となっている。
Furthermore, the
ここで、図6(a)に示すように、積層鉄心1は各層の鋼板11の爪状突起部13をそれぞれ貫通孔2の中心から離れる方向に引き出すことで、各層の爪状突起部13間の磁石配置空間を広げることができる。したがって、図6(b)に示すように、この状態で磁石5を外周から貫通孔2の中心に向かう方向に挿入することができる。
Here, as shown in FIG. 6 (a), the laminated
次に、上記構成の回転電機用回転子において、積層鉄心1に磁石5を固定する手順について、図7を参照して説明する。
Next, a procedure for fixing the
まず、積層鉄心1の各鋼板11の爪状突起部13を貫通孔2の中心から離れる方向に引き出す。これにより、互いに隣接する爪状突起部13間の隙間を広げることができるので、このように広げられた爪状突起部13間の空間に磁石5を配置する(同図(a),(b)参照)。
First, the claw-
次に、磁石5を貫通孔2の中心に押し付けながら、同時に引き出した爪状突起部13も貫通孔2の中心方向に押し戻すことで、各磁石5が隣接する爪状突起部13間に隙間なく位置決めされる(同図(c)参照)。続いて、貫通孔2内にシャフト3を圧入することで、各鋼板11が一体化されて積層鉄心1として構成されると同時に、各磁石5が爪状突起部13により積層鉄心1の表面に押し付けられて固定される(同図(d)参照)。
Next, while pressing the
このように、この実施形態1によれば、シャフト3を貫通孔2に圧入するだけで、各磁石5を積層鉄心1の外周部に確実に固定することができる。このため、従来のように接着剤を用いたり、磁石5を覆う薄肉部を設けたりする必要がない。また、爪状突起部13間に磁石を軸方向から挿入することなく磁石を固定できるため、爪状突起部13間に磁石を挿入するための余分な隙間を必要とせず、隙間を充填するための樹脂部材や接着剤を別途必要としない。そのため、磁石5の特性を十分に発揮しつつ、長期にわって確実に磁石5を積層鉄心1に固定でき、しかも、簡易な製造工程によって磁石5の固定ができるので、安価な回転電機用回転子を提供することが可能となる。
Thus, according to this
なお、この実施の形態1では、各層の全ての鋼板に爪状突起部13を形成して突起部形成鋼板11とし、各層の突起部形成鋼板11を周方向に沿って順次36度毎に位相をずらして規則正しく配置したが、爪状突起部13は磁石5を安定して固定できる数だけ各磁石5間に介在されるようにすればよいので、各層全てを突起部形成鋼板11とする必然性はなく、互いに隣接する磁石5間に少なくとも一つの爪状突起部13が介在されるように、例えば、回転子を周方向に沿って展開した図8に示すように、爪状突起部13を形成しない突起部非形成鋼板41が複数層積層された間に、爪状突起部13を形成した突起部形成鋼板11を適宜に挿入配置した構成とすることも可能である。
In the first embodiment, the claw-
実施の形態2.
図9は回転電機用回転子の積層鉄心の1層分の鋼板を示す平面図、図10は積層鉄心を各層ごと分解した状態を示す斜視図、図11は同回転子を軸方向から見た平面図であり、図1ないし図7に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
9 is a plan view showing a steel plate for one layer of a laminated core of a rotor for a rotating electrical machine, FIG. 10 is a perspective view showing a state in which the laminated core is disassembled for each layer, and FIG. 11 shows the rotor viewed from the axial direction. It is a top view, and the same code | symbol is attached | subjected to the component corresponding or equivalent to
図9および図10に示すように、積層鉄心を構成する各層の鋼板11は、その中央部にシャフト3の挿通穴12が形成され、また、外周部の2箇所には爪状突起部13が形成されている。この場合の2つの爪状突起部13は、その間隔が各磁石5の周方向の幅よりも僅かに大きくなるように設定されている。しかも、図11に示すように、両爪状突起部13間に配置される磁石5に関しては、その磁石5を直接固定することができず、両爪状突起部13のそれぞれ外側に位置する磁石5の側面部に各爪状突起部13が当接して磁石5を固定する役目を果たすようになっている。
As shown in FIG. 9 and FIG. 10, the
例えば、図10において、上から2層目の鋼板11の2つの爪状突起部13間に位置することとなる磁石は、その左側面に1層目の鋼板11の右側の爪状突起部13が当接し、また、その右側面に3層目の鋼板11の左側の爪状突起部13が当接することにより固定される。
For example, in FIG. 10, the magnet that is positioned between the two claw-shaped
このように、各層の各鋼板11を磁石5の位相角度(この場合36度)分ずつ周方向に沿ってずらして配置することで、爪状突起部13は積層鉄心1の円周表面に螺旋状に配置されることになり、実施の形態1と同様にシャフト3を圧入することで磁石5が固定される。
In this way, by disposing the
すなわち、積層鉄心1に磁石5を固定するには、図12に示すように、まず、積層鉄心1の各鋼板11の爪状突起部13を貫通孔2の中心から離れる方向に引き出して互いに隣接する爪状突起部13間の隙間を広げた上で(同図(a)参照)、爪状突起部13間の空間に磁石5を配置する(同図(b)参照)。
That is, in order to fix the
次に、磁石5を貫通孔2の中心に押し付けながら、同時に引き出した爪状突起部13も貫通孔2の中心方向に押し戻すことで、各磁石5が隣接する爪状突起部13間に隙間なく位置決めされる(同図(c)参照)。続いて、貫通孔2内にシャフト3を圧入することで、各鋼板11が一体化されて積層鉄心1として構成されると同時に、各磁石5が爪状突起部13により積層鉄心1の表面に押し付けられて固定される。
Next, while pressing the
このように、上記の実施形態2においても、実施の形態1と同様、シャフト3を貫通孔2に圧入するだけで、各磁石5を積層鉄心1の外周部に確実に固定することができるため、接着剤を用いることが不要である。また、爪状突起部13間に磁石5を軸方向から挿入することなく磁石5を配置することができるため、爪状突起部13間に磁石5を挿入するための隙間は不要であり、隙間を埋めるための樹脂材や接着剤を別途必要としない。そのため、簡易な製造工程によって磁石5を固定できるので、安価な回転電機用回転子を提供することができる。
As described above, in the second embodiment as well, similarly to the first embodiment, each
実施の形態3.
図13は本発明の実施の形態3における回転電機用回転子の積層鉄心の1層分の鋼板を示す平面図、図14は図13のA−A線およびB−B線に沿った断面図、図15は積層鉄心を各層ごと分解した状態を示す斜視図であり、図1ないし図7に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
FIG. 13 is a plan view showing a steel plate for one layer of the laminated core of the rotor for a rotating electric machine according to
この実施の形態3の特徴は、積層鉄心1を構成する各鋼板11同士を一体的に連結するために、各鋼板11の挿通穴12の周縁部に、半抜き状にかしめて平面視円形に形成された凸部15、およびこの凸部15よりも口幅が大きくかつ上記挿通穴12の周縁部に沿った形状の長穴16がそれぞれ2箇所形成されている。そして、凸部15と長穴16とは、磁石5の周方向の配置角度θ(本例では36度)と同じ角度θだけ周方向に沿って位置をずらせて設けられ、また、凸部15同士および長穴16同士は、挿通穴12の中心Oに対して互いに対向配置されている。
その他の構成は実施の形態1の場合と同様である。
The feature of this third embodiment is that, in order to integrally connect the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
各層の鋼板11を、挿通穴12を中心として周方向に沿って36度毎に位相がずれた状態で配置してこれらの鋼板11を積層すると、図15および図16(a1),(a2)に示すように、上側の鋼板11の凸部15が下側の鋼板11の長穴16(破線で示す)に嵌合される。また、下側の鋼板11の凸部15はさらに一層下の鋼板11の長穴16に嵌合される。このようにして、各層の上下間の鋼板11同士が凸部15と長穴16とによって互いに連結されて、積層鉄心1全体が一体化される。
When the
したがって、積層鉄心1に磁石5を取り付ける際に、図16(b1),(b2)に示すように、積層鉄心1の各鋼板11の爪状突起部13を挿通穴12の中心から離れる方向に引き出すと、各凸部15が長穴16の形状に沿って移動するので、各層の鋼板11を互いに連結した状態に保ちながら互いに隣接する爪状突起部13間の隙間を広げて磁石5を装着することができる。
Therefore, when the
このように、この実施の形態2では、凸部15が長穴16に沿って移動できるので、爪状突起部13間の磁石配置空間の広狭の調整を容易に行える。また、鉄心金型で製造された積層鉄心1をプレス工程で製作すると、以降は一体化した状態で扱うことができるので、ばらばらの鋼板を取り扱うよりも鋼板11の扱いが容易となり、生産性が向上する。
As described above, in the second embodiment, since the
実施の形態4.
図17は本発明の実施の形態4における回転電機用回転子の積層鉄心の1層分の鋼板を示す平面図であり、図1ないし図7に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 17 is a plan view showing a steel plate for one layer of the laminated core of the rotor for a rotating electrical machine according to the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to or corresponds to the first embodiment shown in FIGS. Parts are denoted by the same reference numerals.
この実施の形態4の特徴は、実施の形態1と同様に、各層の鋼板11に一つの爪状突起部13が設けられているが、爪状突起部13の根元において鋼板11の一部をU字状に切り欠いて薄肉部18が形成されており、これによって爪状突起部13が弾性をもつように構成されていることである。また、図示のように、爪状突起部13自体もU字状に一部切り欠すれば、周方向に対してさらに弾性を持たせることができる。
その他の構成は実施の形態1と同様である。
The feature of the fourth embodiment is that, as in the first embodiment, one claw-
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
周方向の2つの爪状突起部13の間に確保される磁石設置空間に対して、磁石5の厚さや幅方向寸法が大きくばらついた場合、磁石5のまわりに隙間が空いたり、また、磁石5の周辺部において、爪状突起部13との接触具合によって応力が集中する場合があり、最悪、磁石5の一部が破損して脱落する恐れがある。
When the thickness of the
これに対して、この実施の形態4のように、爪状突起部13の根元を一部切り欠いて薄肉部18を形成すると、磁石5に対して爪状突起部13を弾性的に接触させることができるため、常に隙間のない状態で磁石5を固定することができ、磁石5を応力集中のない状態で確実に固定することが可能となる。
On the other hand, when the thin-
なお、図17に示した構成に限らず、例えば図18に示すように、爪状突起部13の根元において鋼板11を円弧状に一部切り欠いて薄肉部18を形成することも可能であり、同様な作用効果を奏することができる。さらに、図19に示すように、鋼板11の外周部に2つの爪状突起部13が形成されている場合にも、これらの爪状突起部13の根元において鋼板11を円弧状に一部切り欠いて薄肉部18を形成することも可能であり、同様な作用効果を奏することができる。
In addition to the configuration illustrated in FIG. 17, for example, as illustrated in FIG. 18, it is also possible to partially cut the
実施の形態5.
図20は本発明の実施の形態5における回転電機用回転子の全体を示す斜視図、図21は同回転子を軸方向から見た平面図であり、図1ないし図7に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
20 is a perspective view showing the entire rotor for a rotating electrical machine according to
この実施の形態5の特徴は、積層鉄心1の軸方向の上下端に各磁石5の軸方向端面に当接するスラスト規制部材としての鋼板21がそれぞれ設けられていることである。すなわち、上下の各鋼板21は、その外周部に各磁石5の軸方向の端面に当接する突起22が形成されている。これにより、各磁石5は周方向の移動のみならず軸方向への移動も規制されるため、積層鉄心1に対して各磁石5をより一層確実に固定することが可能となる。
その他の構成は、実施の形態1の場合と同様である。
A feature of the fifth embodiment is that
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
なお、この実施の形態5ではスラスト規制部材として突起22を有する鋼板21を設けているが、スラスト規制部材を各磁石5の軸方向端面に当接する単純な円板や正多角形板で構成することも可能である。
In the fifth embodiment, the
本発明は上記の各実施の形態1〜5の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の変形を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態1〜5では、積層鉄心1に10個の磁石5を配置しているが、本発明はこのような磁石5の数に限定されるものではなく、複数個の磁石5を配置したものに適用することが可能である。また、実施の形態1〜5の構成を適宜組み合わることも可能である。
The present invention is not limited to the configurations of the above-described first to fifth embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first to fifth embodiments described above, ten
1 積層鉄心、2 貫通孔、3 シャフト、5 磁石、
11 鋼板(突起部形成鋼板)、12 挿通穴、13 爪状突起部、15 凸部、
16 長穴、18 薄肉部、21 鋼板(スラスト規制部材)。
1 laminated iron core, 2 through hole, 3 shaft, 5 magnet,
11 steel plate (projection forming steel plate), 12 insertion hole, 13 claw-like projection, 15 convex,
16 long hole, 18 thin part, 21 steel plate (thrust restricting member).
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