JP2012050226A - 永久磁石形回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】従来構造の非磁性端板を省略して部品の種類を削減し、その代わりに回転子コアのネジ締結体を利用して埋め込み磁石を抜け止め保持できるようにた永久磁石形回転電機の回転子組立構造を提供する。
【解決手段】コアプレート２の積層ブロックになる回転子コア１の周域に沿って各極の永久磁石３を埋め込み、かつ前記積層ブロックをボルト締結した上で、回転子軸８にマウントした構成になる永久磁石形回転機の回転子であって、その回転子コアには磁石挿入穴、回転子軸穴、およびボルト挿通穴を軸方向に打ち抜き形成したものにおいて、永久磁石３の各極と個々に対応してその磁石挿入穴の近接位置に締結ボルト５を挿通した上で、該ボルトを両端から締め付けるボルト頭部５ａ，ナット６の周縁部が磁石挿入穴の端面に懸かるように迫り出して永久磁石３を軸方向に抜け止め保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石形回転電機の回転子構造に関する。

永久磁石形回転電機の回転子として、コアプレート（電磁鋼板）の積層体になる回転子コアに永久磁石を埋め込み、その両端に端板を重ねて一体にボルト締結した上で、回転子コアの組立体を回転子軸にマウントした磁石埋め込み型の回転子構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

次に、磁極数が６極の磁石埋め込み型回転子を例に、従来の組立構造を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。図において、１は円盤状のコアプレート２を軸方向に積層した積層ブロック１Ａと１Ｂからなる回転子コア、３は積層ブロック１Ａ，１Ｂの周域に沿って各ブロックに埋め込んだ永久磁石、４は回転子コア１の両端に重ねて永久磁石３を抜け止め保持する端板、５は回転子コア１と端板４を一体に締結するボルト、５ａはボルト頭部、６はナット、７はナット６と端板４の間に介挿した座金（スプリングワッシャー）、８は回転子軸、８ａはキーである。なお、図示例の回転子では、コギングトルク対策として、軸方向に並ぶ積層ブロック１Ａと１Ｂとの間にスキュー角θ＝２．５°を設定している。

ここで、回転子コア１の軸中心を基準として、電磁鋼板のコアプレート２には磁極数（６極）に対応する磁石挿入穴（長方形の角穴）、締結ボルト５（４本）の挿通穴、回転子軸８を嵌め込む回転子軸穴、および回転子軸穴の周上に外接するキー溝２ａが打ち抜き形成されている。なお、磁石挿入穴については、永久磁石３の外形に対応する長方形の穴が正六角形の各辺を形成するようにコアプレート２の外周に沿って割り付け、その内周側でボルト通し穴が９０°間隔で４箇所に穿孔されている。

一方、コア積層ブロック１の両端に配して磁石挿入穴の端面を塞ぐ磁石抜け止め用の端板４は、永久磁石３の漏れ磁束を防ぐために、真鍮，銅，ステンレスなどの非磁性材製として端板４自身が漏れ磁束の磁路を形成しないようにしている。

特開２００２−３５４７２２号公報（図３、図４）

前記した従来の回転子構造では、永久磁石３の抜け防止用としてコア積層ブロック１の両端に配した端板４は、永久磁石の漏れ磁束を防ぐようにステンレスなどの非磁性材で構成している。このために、回転子の構成部品の種類が増え、端板４の製作費，組立工数も加わって製造コストがアップする。

なお、先記の特許文献１には、非磁性材の端板を用いる代わりに、回転子コア全体を樹脂モールドして永久磁石を抜け止め保持するようにした構成が開示されているが、組立ラインに樹脂モールド設備を要するなど、製造コストの低減化が困難である。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、製造コストの低減化を狙いに先記した従来構造（図７参照）の非磁性端板を省略して部品の種類を削減し、その代わりに回転子コアのネジ締結体を利用して埋め込み磁石を抜け止め保持できるようにした永久磁石形回転電機の回転子組立構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、コアプレートの積層ブロックになる回転子コアの周域に沿って各極の永久磁石を埋め込み、かつ前記積層ブロックをボルト締結した上で、回転子軸にマウントした構成になる永久磁石形回転機の回転子であって、その回転子コアには磁石挿入穴、回転子軸穴、およびボルト挿通穴を軸方向に打ち抜き形成したものにおいて、
前記永久磁石の各極と個々に対応してその磁石挿入穴の近接位置に締結ボルトを挿通した上で、該ボルトを両端から締め付ける締結部品をその周縁一部が磁石挿入穴の端面に懸かるように迫り出して永久磁石を抜け止め保持するものとし（請求項１）、具体的にはボルト挿通穴を磁石挿入穴の中央内周縁に近接して穿設し（請求項２）、ここに挿通した締結ボルトのボルト頭部，ナット、ないしボルト頭部，ナットに組合せた座金を締結部品としてその周縁一部が磁石挿入穴に懸かるようにして回転子コアをボルト締結する（請求項３）。

また、永久磁石の漏洩磁束を抑制するために、前記ボルト，およびその締結部品を非磁性材製とする（請求項４）。

上記の構成によれば、従来構造のように回転子コアの両端に永久磁石の抜け止め用の非磁性端板を省略した端板レス構造で、回転子コアのコアプレートを軸方向に締結するボルト締結体を利用して回転子コアに埋め込んだ永久磁石を抜け止め保持することができ、これにより部品の種類を減らして製作コストの低減化が図れる。

また、経年変化で磁気特性が劣化した永久磁石を取り替える場合でも、前記ボルト締結体を外すことで、回転子から埋め込み磁石を簡単に取り外して新品と交換することが可能である。さらに、ボルト締結体を非磁性材製とすることで、永久磁石の漏れ磁束を従来の非磁性端板と同等に抑制できる。

本発明の実施例による回転子の構造図であって、（ａ）は縦断側面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）図の左，右側から見た端面図である。 図１（ａ）のＰ部拡大図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ断面図，および端面図である。 本発明の応用実施例１による回転子構造の縦断側面図である。 本発明の応用実施例２による回転子構造の縦断側面図である。 本発明の応用実施例３による回転子構造の縦断側面図である。 本発明の応用実施例４による回転子構造の縦断側面図である。 埋め込み磁石形回転子の従来構造図であって、（ａ）は縦断側面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）図の矢視Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図７に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
まず、本発明の基本的な実施例を図１，図２で説明する。図示実施例の回転子構造は、図７に示した従来の組立構造から端板４を省略した端板レス構造であり、端板を用いずに回転子コア１に埋め込んだ永久磁石３が軸方向に抜け出るのを防ぐために、締結ボルト５を次記のように配置し、その締結ボルト５のボルト頭部５ａ，およびナット６を利用して永久磁石３を抜け止め保持するようにしている。

すなわち、図７の従来構造では、磁極数が６極である回転子コア１に対して締結ボルト５は９０°間隔で永久磁石３の内周側に４本配置しているのに対し、図示実施例の構造では、締結ボルト５の本数を永久磁石３の磁極数と同じ６本とした上で、各本の締結ボルト５が各極の永久磁石３と個々に対応してその中央の内周側寄りに近接して回転子コア１に嵌挿し、この嵌挿位置でボルト頭部５ａと、反対側からボルト５のねじ軸部に螺合して締め付けたナット６とで回転子コア１を締結している。そして、このボルト締結状態でボルト頭部５ａ，およびナット６は、その周縁一部が回転子コア１に穿設した永久磁石挿入穴の端面に懸かるように迫り出して永久磁石３の両端を軸方向に抜け止め保持している（図２（ａ），（ｂ）参照）。

上記の回転子組立構造によれば、従来構造の端板４（図７参照）を用いずに、永久磁石挿入穴の端面に迫り出した締結ボルト５のボルト頭部５ａ，およびナット６の周縁が回転子コア１に埋め込んだ永久磁石３の抜け出しを防ぐガードの役目を果たして各極の永久磁石３を所定位置に保持しており、これにより回転子の組立部品の種類を減らして製作コストの低減化が図れる。また、永久磁石３に対して締結ボルト５を磁石挿入穴の略中央位置でその内周縁寄りに挿通することで、偏荷重なしに永久磁石３を安定よく抜け止め保持できる。

なお、上記の構造で回転子コア１の永久磁石挿入穴に迫り出して永久磁石３の端面に対峙するボルト頭部５ａ，ナット６の面積は小面積であり、永久磁石の漏れ磁束に及ぼす影響も小さいが、締結ボルト５，ナット６（ボルト５の締結部品）を非磁性材製とすれば漏れ磁束の影響が皆無となるので、従来の非磁性端板を用いた回転子構造と同等な磁気特性を確保できる。

次に、図１に示した実施例の変形例として、ボルト締結体の組合せを一部変更した応用実施例１〜４の構造を図３〜図６に示す。

応用実施例１

図３は図１のボルト締結構造に対して、ボルト頭部５ａ，ナット６の内側に座金７を組合せ、この座金７の周縁一部を永久磁石挿入穴の端面に迫り出して永久磁石３を抜け止め保持するようにしている。この構造では、座金７の外径サイズをボルト頭部５ａ，ナット６の外径サイズより一回り大きいサイズに選定することで、永久磁石３の端面に対峙する抜け止めガード幅が拡大する。

応用実施例２

図４は、図３に示した座金７をナット６にのみ組合せ、ボルト頭部５ａは座金を介さずに永久磁石挿入穴に懸かるようにしており、その他は図３の応用実施例１と同様である。

応用実施例３

図５は、回転子コア１の締結ボルトとして、ボルトの両端にねじ部９ａ切った両ねじボルト９を用い、そのボルト９の両端ねじ部９ａに螺合して締め付けたナット６の周縁部で永久磁石３抜け止め保持するようにしている。

応用実施例４

図６は、図５におけるナット６の内側に座金７を組合せ、この座金７で永久磁石３を抜け止め保持するようにしている。

１ 回転子コア
２ コアプレート（電磁鋼板）
３ 永久磁石
５ 締結ボルト
５ａ ボルト頭部
６ ナット
７ 座金
８ 回転軸
９ 両ねじボルト

Claims (4)

1. コアプレートの積層ブロックになる回転子コアの周域に沿って各極の永久磁石を埋め込み、かつ前記積層ブロックをボルト締結した上で、回転子軸にマウントした構成になる永久磁石形回転機の回転子であって、その回転子コアには磁石挿入穴、回転子軸穴、およびボルト挿通穴を軸方向に打ち抜き形成したものにおいて、
   前記永久磁石の各極と個々に対応してその磁石挿入穴の近接位置に締結ボルトを挿通した上で、該ボルトを両端から締め付ける締結部品の周縁一部が磁石挿入穴の端面に懸かるように迫り出して永久磁石を軸方向に抜け止め保持することを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。
2. 請求項１に記載の回転子において、ボルト挿通穴を磁石挿入穴の中央内周縁に近接して穿設したことを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。
3. 請求項１または２に記載の回転子において、締結ボルトのボルト頭部，ナット、ないしボルト頭部，ナットに組合せた座金を締結部品として、その締結部品の周縁一部が磁石挿入穴に懸かるようにして回転子コアをボルト締結したことを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。
4. 請求項１ないし３に記載の回転子において、締結ボルト，およびその締結部品が非磁性材であることを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。