JP2010074951A

JP2010074951A - アウタロータ型回転電機回転子

Info

Publication number: JP2010074951A
Application number: JP2008239639A
Authority: JP
Inventors: Masami Miyata; 正美宮田; Hideaki Egashira; 英明江頭
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: JP5341444B2

Abstract

【課題】永久磁石式のアウタロータ型回転電機の回転子を高速で回転させる。
【解決手段】アウタロータ型回転電機回転子は、回転軸周りを回転可能でこの回転軸方向に延びて略円筒状の固定子４０を取り囲むように構成された略円環状のロータリム１と、複数の台座列２６と、複数の永久磁石列２２とを有する。複数の台座列２６それぞれは、複数の台座片２５を回転軸方向に配列されてなり、ロータリム１の内周面の周方向に互いに間隔をあけて配置されている。複数の永久磁石列２２は、各台座片２１それぞれの回転軸寄りの面に接着された複数の永久磁石片２１により構成される。各台座列２６および永久磁石列２２の回転軸方向両端には、押え板１１、１２が配置される。ロータリム１に固定されるとともに押え板１１、１２を互いに向かい合う方向に締め付けることによって台座列２６および永久磁石列２２を回転軸方向に締め付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石式のアウタロータ型回転電機回転子に関する。

永久磁石式回転電機には、回転子に永久磁石を固定するものがある。永久磁石式回転電機のうちでインナロータ型では、例えば特許文献１に開示されているように、回転子に永久磁石の外形とほぼ相似形状で、且つ回転子鉄心外周面が開口したマグネットカバーを永久磁石に被せて永久磁石全体を覆い、このマグネットカバーとともに永久磁石を回転子鉄心外周面に固定しているものが知られている。

これに対して、アウタロータ型の回転電機は、回転子の内周面に永久磁石が取り付けられている。永久磁石に作用する遠心力は、永久磁石の取付け部に対して永久磁石を固定する方向に作用するため、永久磁石の飛散を抑制することが可能になる。アウタロータ型の永久磁石式の回転電機では、永久磁石を回転子鉄心に固定する方法として、特許文献２に開示されているようなものが知られている。

アウタロータ型回転電機の回転子は、一般に、回転軸方向に延びる円環状のロータリムと、このロータリムの内周面に取り付けられて軸方向断面がダブテール状のキーと、このキーを嵌め込めることができるダブテール形状の溝が形成された台座と、この台座の回転軸側の面に接着された永久磁石を有する。

ロータリムの内周面には、キーを取り付けるためのボルト穴が形成されている。キーには半径方向にボルト取付け用貫通孔が形成されており、これらによって、キーをロータリム内周面に取り付けている。台座に形成された溝にキーを嵌め込むことによって、台座は、ロータリム内周面に固定されている。

また、永久磁石は製造上の制限により回転軸方向に複数の永久磁石片に分割されている。永久磁石を回転軸方向から固定する手段は、永久磁石の回転軸方向両外側に配置された押え板のみである。このため、回転軸方向に隣り合う永久磁石片の間には、隙間が形成されている。
特開２００５−１６０２７２号公報特開２００３−０３２９２９号公報

ところが、回転子が回転すると、キーを取り付けるために形成したボルト穴等の切り欠き部には、回転子の回転によるフープ応力が発生し応力集中等による高い応力が作用する。このため、高速回転運転を行うことができない場合があった。

また、永久磁石を回転軸方向外側から締め付けるように固定する手段がないため、回転子が高速回転すると、隣り合う永久磁石片同士の間の隙間を永久磁石片が移動して互いに衝突し、振動が発生する等の問題があった。

本発明は上述した課題を解決するものであり、その目的は、永久磁石式のアウタロータ型回転電機の回転子を高速で回転することを可能にすることである。

上記目的を達成するための本発明に係るアウタロータ型回転電機回転子は、回転軸周りを回転可能でこの回転軸方向に延びて、略円筒状の固定子を取り囲むように構成された略円環状のロータリムと、それぞれが複数の台座片を前記回転軸方向に配列してなる複数の台座列であって、前記ロータリムの内周面の周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の台座列と、前記各台座片それぞれの前記回転軸寄りに接着された複数の永久磁石片からなる複数の永久磁石列と、前記各台座列および永久磁石列の前記回転軸方向両端に配置された押え板と、前記ロータリムに固定されるとともに、前記押え板を互いに向かい合う方向に締め付けることによって前記台座列および永久磁石列を前記回転軸方向に締め付ける永久磁石固定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、永久磁石式のアウタロータ型回転電機の回転子を高速で回転させることが可能になる。

以下、本発明に係るアウタロータ型回転電機回転子の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態のアウタロータ型回転電機回転子の概略部分斜視図である。

図２は、図１のII-II矢視部分縦断面図である。図３は、図２のIII-III矢視部分側断面図である。図４は、図２のIV-IV矢視部分側面図である。

本実施形態のアウタロータ型回転電機回転子は、ロータリム１と、このロータリム１の内周面に取り付けられて回転軸方向に延びる複数の台座列２６と、これらの台座列２６それぞれに取り付けられた永久磁石列２２を有する。台座列２６および永久磁石列２２は、周方向に互いに間隔をあけて、例えば１８列が配置されている。

ロータリム１は、回転軸（図示せず）周りを回転可能で、この回転軸方向に延びて中空部を有する略円環状で、略円筒状の固定子４０を取り囲むように構成されている。なお、図１および図２では、固定子４０の図示を省略している。

ロータリム１の一方の回転軸方向端面の各台座列２６の回転軸方向端部位置には、回転軸方向に延びた２個の第１突出部２が周方向に互いに間隔をあけて形成されている。

図２に示すように、これら隣接する２個の第１突出部２を１つの第１突出部対３としている。よって、本実施形態では合計１８個の第１突出部対３が形成されている。

これらの第１突出部対３それぞれには、１枚ずつ第１押え板１１が、回転軸側から半径方向外側に向かって取り付けられている。すなわち、２枚の第１突出部２それぞれに１枚の第１押え板１１が取り付けられている。したがって、本実施形態では合計１８枚の第１押え板１１が取り付けられている。

これらの第１押え板１１それぞれには、半径方向に径方向貫通孔（図示せず）が形成されており、この径方向貫通孔に締付ボルト３６等を挿入して、２つの第１突出部２それぞれの内側の面に固定されている。

複数の第１突出部対３が形成された端面から回転軸方向に離れた位置のロータリム１内周面には、半径方向内側に突出した複数の第２突出部４が形成されている。これらの第２突出部４は、複数の第１押え板１１それぞれと回転軸方向に対向する位置に形成されている。

第２突出部４それぞれの回転軸方向端面のうち第１押え板１１側の端面には、第２押え板１２が少なくとも１枚ずつ取り付けられている。これらの第２押え板１２それぞれは、複数の第１押え板１１それぞれに対向する位置に配置されている。

１つの第１押え板１１とこれに対向する位置に接地された第２押え板１２との間には、１つの台座列２６が取り付けられている。１つの台座列２６は、６個の台座片２５が回転軸方向に互いに接しながら配列されて構成されている。

各台座片２５それぞれの回転軸側の面には、各台座片２５それぞれに対して１つずつ永久磁石片２１が接着により取り付けられている。すなわち、１つの台座列２６には、６つの永久磁石片２１が取り付けられている。これらの６つの永久磁石片２１等により永久磁石列２２が構成されている。

６つの台座片２５、第１押え板１１、第２押え板１２、第２突出部４それぞれには、回転軸方向に軸方向貫通孔３１が形成されている。この軸方向貫通孔３１には回転軸方向に延びたスタッドボルト３２が、第１押え板１１、６つの各台座片２５、第２押え板１２、および第２突出部４を貫通するように挿入されている。すなわち、スタッドボルト３２は、第１押え板１１および第２突出部４それぞれの回転軸方向外側に飛び出した状態で配置されている。

このスタッドボルト３２を第１押え板１１および第２突出部４それぞれの回転軸方向外側からナット３３等で回転軸方向内側に締め付けている。これにより、各台座片２５および各永久磁石片２１を回転軸方向から締め付けている。

上記のように構成することによって、ロータリム１の内周側に台座片２５等を取り付けるためのボルト穴等を設ける必要がないため、ロータリム１が高速回転しているときに、フープ応力により応力集中を低減することが可能になる。第１突出部２には、第１押え板１１をロータリム１に固定するため、締付ボルト３６を挿入する穴が形成されている。しかし、締付ボルト３６が挿入される穴は、第１突出部２に形成されているため、ロータリム１に作用するフープ応力には影響しない。

また、永久磁石列２２を回転軸方向外側から締め付けるように固定しているため、回転軸方向に隣り合う永久磁石片２１同士が押し付けあうような力が作用する。このため隣り合う永久磁石片２１同士の間に隙間が形成されることを抑制できる。このため、ロータリム１が高速回転しているときに、隙間を永久磁石片２１が移動して互いに衝突して振動を発生させることを抑制することが可能になる。

以上の説明から分かるように、本実施形態によれば、永久磁石式のアウタロータ型回転電機の回転子を高速で回転させることが可能になる。

本実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、２つの第１突出部２で１つの第１突出部対３を構成しているが、これに限らない。１つの第１突出部対３を１つの第１突出部２で構成してもよい。

また、本実施形態では、台座列２６および永久磁石列２２は、それぞれ１８個としているが、これに限らない。台座列２６および永久磁石列２２それぞれの配置数は、設計に応じて決めればよい。

本実施形態のアウタロータ型回転電機回転子の概略部分斜視図である。図１のII-II矢視部分縦断面図である。図２のIII-III矢視部分側断面図である。図２のIV-IV矢視部分側面図である。

符号の説明

１…ロータリム、２…第１突出部、３…第１突出部対、４…第２突出部、１１…第１押え板、１２…第２押え板、２１…永久磁石片、２２…永久磁石列、２５…台座片、２６…台座列、３１…軸方向貫通孔、３２…スタッドボルト、３３…ナット、３６…締付ボルト、４０…固定子

Claims

回転軸周りを回転可能でこの回転軸方向に延びて、略円筒状の固定子を取り囲むように構成された略円環状のロータリムと、
それぞれが複数の台座片を前記回転軸方向に配列してなる複数の台座列であって、前記ロータリムの内周面の周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の台座列と、
前記各台座片それぞれの前記回転軸寄りに接着された複数の永久磁石片からなる複数の永久磁石列と、
前記各台座列および永久磁石列の前記回転軸方向両端に配置された押え板と、
前記ロータリムに固定されるとともに、前記押え板を互いに向かい合う方向に締め付けることによって前記台座列および永久磁石列を前記回転軸方向に締め付ける永久磁石固定手段と、
を有することを特徴とするアウタロータ型回転電機回転子。
前記各台座片および押え板には、前記回転軸方向に貫通孔が形成されて、
前記永久磁石固定手段は、
前記貫通孔に挿入されたボルトと、
前記台座列および永久磁石列を前記回転軸方向両側から押さえつけるように、前記ボルトに螺合されたナットと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のアウタロータ型回転電機回転子。
前記ロータリムの前記回転軸方向に垂直な端面には、前記回転軸方向に延びた複数の突出部を有し、
前記回転軸方向の少なくとも一方端に配置された前記押え板は、前記突出部に前記回転軸側から半径方向外側に向かって取り付けられた状態を保持しながら、前記台座列および永久磁石列を前記回転軸方向に押さえつけるように構成されていること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のアウタロータ型回転電機回転子。