JP2012165552A - 永久磁石式回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石を固定可能、且つ、信頼性の高い永久磁石式回転電機の回転子を提供すること。
【解決手段】永久磁石式回転電機の回転子１は、その軸方向に沿って延びる第１溝部１９が外周に沿って複数の形成された回転子軸１０と、その内面に第１溝部１９の２つとそれぞれ対向する２つの第２溝部２３が形成され、回転子軸１０の外周に、回転子軸１０の周方向に沿って環状に複数配置される永久磁石１２と、回転子軸１０の外周に嵌合されて永久磁石１２を覆う保持環１１と、第１溝部１９と第２溝部２３が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、永久磁石１２を保持環１１の内周面に接触させて固定する楔部材１３と、を備え、回転子軸１０と保持環１１を嵌合後に、第１溝部１９に一つ置きに空間と略同一形状の案内レール５０を挿入し、案内レール５０に永久磁石１２の第２溝部２３の一方を案内させて回転子軸１０と保持環１１の間に永久磁石１２を挿入後、楔部材１３を挿入させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、永久磁石を用いたモータや発電機等の永久磁石式回転電機の回転子に関する。

直流機、同期機や誘導機などの回転電機は、固定子と回転子を備え、電磁誘導の原理を利用して電気エネルギーと機械エネルギーとを相互に変換する機能を有する。回転電機の回転子は磁界を発生させ、その磁界が固定子に備えられた巻線と鎖交することによる電磁誘導によって固定子巻線に電圧が発生する。この現象を利用したものが発電機である。

また、発電機とは逆に固定子巻線に電流を流すことで磁界を発生させ、この磁界が回転子に作用することで回転子に回転力が生じる。この現象を利用したものが電動機である。

回転子における磁界の発生方法としては、回転子に巻線を設け、その巻線に電流を流す方法のほかに、永久磁石によって磁界を発生させる方法がある。後者は永久磁石式と呼ばれる。

永久磁石式回転電機の回転子は、回転子軸と、その回転子軸の外周に配置される複数の永久磁石と、前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う円筒状の保持環と、を備えている。保持環は、高速回転時における永久磁石の飛散を防止するために永久磁石を保持可能に形成されている。

永久磁石は、回転子軸の外周側に固定される。なお、このような永久磁石の固定としては、保持環を回転子軸に焼き嵌めしてその保持環で永久磁石を締め付けて固定する構成、回転子軸を冷して保持環に冷し嵌めを行い、その後回転子軸の膨張で永久磁石を締め付けて固定する構成、又は、焼き嵌めと冷し嵌めを併用する構成が知られている。

また、保持環で締め付けて固定する構成以外にも、金属線やカーボンファイバー製の糸で永久磁石を回転子軸に締め付けるように巻き付けて固定する構成も知られている。

これら永久磁石を締め付けて固定する構成は、回転電機の運転中に回転子軸から永久磁石が浮き上がらないように、運転中に発生する遠心力および運転中の温度上昇を考慮した永久磁石の締め付け力を定める必要がある。

特に、回転速度が速く、回転電機の遠心力が大きい回転電機や、温度上昇の大きな回転電機では、永久磁石の締め付け力をより大きなものとする必要がある。

また、永久磁石を接着剤で固定する構成も知られている。以下、従来の技術に係る接着剤で永久磁石１１２を固定する回転子１００の構成を図１２乃至図１６を参照して説明する。

図１２乃至図１４に示すように、回転子１００は、回転子軸１１０と、この回転子軸１１０の外周を覆う円筒状の保持環１１１と、回転子軸１１０と保持環１１１との間の隙間内に回転子軸１１０の周方向に沿って環状に複数配置された永久磁石１１２と、を備えている。

図１５に示すように、回転子軸１１０は、軸部１１６と、磁石装着部１１７と、第１嵌合部１１８と、を備えている。磁石装着部１１７は、軸部１１６の軸方向の一部の全周であって、軸部１１６に一体に形成され、その外周に複数の永久磁石１１２が固定される。第１嵌合部１１８は、磁石装着部１１７の一端側に設けられ、軸部１１６に一体に形成される。

図１５に示すように、保持環１１１は、その一端側に、その内径が他端側の内径よりも小さく形成された第２嵌合部１２１が形成されている。回転子軸１１０は、第１嵌合部１１８の外周に保持環１１１の第２嵌合部１２１が嵌合される。

図１６に示すように、永久磁石１１２は、回転子１００の組立時に保持環１１１の内周面と回転子軸１１０の磁石装着部１１７の外周面との間に配置される。図１４に示すように、回転子軸１１０と保持環１１１との間隔Ｔは永久磁石１１２の厚みＴｍよりも広く形成されている。また、間隔Ｔ及び厚みＴｍは、回転子軸１１０と永久磁石１１２との間に隙間ｄ（ｄ＝Ｔ−Ｔｍ）が確保可能に形成されている。

永久磁石１１２は、回転子軸１１０又は保持環１１１に固定されている。具体的には、永久磁石１１２は、主面の一方、図１４中では上面に、接着剤を塗布する塗布面１１２ａが形成される。

永久磁石１１２は、塗布面１１２ａに塗布された接着剤により、保持環１１１に固定される。なお、塗布面１１２ａを図１４中下面に設け、永久磁石１１２を回転子軸１１０に固定させる構成であってもよい。

このように、永久磁石１１２は、永久磁石１１２と保持環１１１の間に接着剤を介在させ、当該接着剤の接着力により、保持環１１１の内周面に接着固定される。

回転電機が発電機又は電動機として運転されるときには、図１４に示すように永久磁石１１２に回転トルクＭが作用する。当該回転トルクＭは、接着面を介して回転子軸１１０又は保持環１１１に伝達されることとなる。このようにして、回転子１００は、その運転中に永久磁石１１２にかかる遠心力を保持環１１１の内周面で受け止め可能に形成される。

さらに、永久磁石を締め付けて固定する構成や接着剤により固定する構成以外の構成として、永久磁石式回転電機の回転子において、回転子軸と永久磁石に凹部を設け、その凹部にキー等のトルク伝達部を設ける構成も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１７３３４１号公報

上述した永久磁石式回転電機の回転子では、次のような問題があった。永久磁石を保持環などにより締め付けて固定する構成においては、その締め付け力を適正に管理する必要がある。即ち、締め付け力が過大となり、永久磁石に許容応力を超える過大な応力が発生すると、回転子の製造中や運転中に永久磁石が破損する虞がある。

また、接着剤により永久磁石を固定する構成においては、回転電機の運転中の温度変化によって接着剤が劣化する虞がある。接着剤が劣化すると、その接着力が低下し、永久磁石に作用する回転トルクで永久磁石が保持環に固定されなくなる虞もある。

これらのように、永久磁石の破損や、永久磁石が回転子軸に固定されない状態での回転電機の駆動では、回転電機を適切に運転することができなくなる。そこで、確実に適切な運転ができる、高い信頼性の回転子が求められている。

また、特許文献１に開示された構成では、トルク伝達部を介して回転トルクの伝達が達成されるため、永久磁石を保持環や回転子軸に固定する必要がない。しかし、回転子の組立を可能にするために、回転子軸と保持環との間の間隔は、永久磁石の厚みよりも大きく形成される。このため、回転電機の運転時に永久磁石が回転子軸の径方向に移動する虞がある。

換言すると、永久磁石は、固定されていないため、運転中に遠心力によって保持環側に移動する虞がある。運転中に永久磁石が移動すると、回転子の回転釣り合いが変化し、回転動作が不安定となって振動や騒音の原因となる。

そこで本発明は、永久磁石を固定可能、且つ、信頼性の高い永久磁石式回転電機の回転子を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の永久磁石式回転電機の回転子は、次のように構成されている。

本発明の一態様として、その軸方向に沿って延びる第１溝部がその外周に複数形成された回転子軸と、その内面に前記第１溝部のうち隣り合う２つとそれぞれ対向する２つの第２溝部が形成され、前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置される永久磁石と、前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、前記第１溝部と前記第２溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第１溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記永久磁石の前記第２溝部の一方を案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、前記楔部材を挿入する。

本発明の一態様として、その軸方向に沿って延びる第１溝部がその外周に複数形成された回転子軸と、その内面の中央側に形成された前記第１溝部のいずれかと対向する第２溝部、及び、前記内面の両端にそれぞれ形成され前記第２溝部と対向する前記第１溝部に隣接する前記第１溝部と対向する切欠部を具備し、前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置されるとともに、当該複数配置されることで前記切欠部が隣接する他の前記切欠部と前記第２溝部を構成する永久磁石と、前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、前記第１溝部と前記第２溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第１溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記永久磁石により形成される前記第２溝部を一つ置きに案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、楔部材を前記挿入する。

本発明によれば、永久磁石を固定可能、且つ、信頼性の高い永久磁石式回転電機の回転子を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子の構成を示す斜視図。 同回転子の構成を示す平面図。 同回転子の構成を示す断面図。 同回転子の要部構成を拡大して示す平面図。 同回転子に用いられる回転子軸の構成を示す斜視図。 同回転子に用いられる保持環の構成を示す斜視図。 同回転子に用いられる永久磁石の構成を示す斜視図。 同回転子の製造工程の一を示す平面図。 本発明の第２の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子の構成を示す断面図。 同回転子に用いられる回転子軸の構成を示す斜視図。 本発明の変形例に係る永久磁石式回転電機の回転子の要部構成を拡大して示す平面図。 従来の技術に係る永久磁石式回転電機の回転子の構成を示す斜視図。 同回転子の構成を示す平面図。 同回転子の要部構成を拡大して示す平面図。 同回転子に用いられる回転子軸及び保持環の構成を示す斜視図。 同回転子に用いられる永久磁石の構成を示す斜視図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図８を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転電機に用いられる回転子１の構成を示す斜視図、図２は回転子１の構成を図１中矢視ＩＩで示す平面図、図３は回転子１の構成を、図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面で示す断面図、図４は回転子１の要部構成、特に、回転子軸１０、保持環１１及び永久磁石１２の構成を拡大して示す平面図、図５は回転子１に用いられる回転子軸１０の構成を示す斜視図、図６は保持環１１の構成を示す斜視図、図７は回転子１に用いられる永久磁石１２の構成を示す斜視図、図８は回転子１の製造工程の一を示す平面図である。

回転子１は、発電機や電動機等の永久磁石式回転電機に用いられる。図１に示すように、回転子１は、回転子軸１０と、保持環１１と、永久磁石１２と、楔部材１３と、を備えている。

図１乃至図７に示すように、回転子軸１０は、軸部１６と、磁石装着部１７と、第１嵌合部１８と、を備えている。軸部１６は、永久磁石式回転電機の回転軸を形成する。

磁石装着部１７は、その外周に複数の永久磁石１２が固定される。磁石装着部１７は、軸部１６に一体に形成されている。磁石装着部１７は、軸部１６の軸方向の一部の全周に設けられる。磁石装着部１７は、その外周に複数の第１溝部１９が形成されている。

第１溝部１９は、回転子軸１０の軸方向に沿って磁石装着部１７に延設されている。第１溝部１９は、磁石装着部１７の周方向に均等に配置されている。なお、第１溝部１９は、磁石装着部１７に固定される永久磁石１２一つに対して二つ設けられる。

第１嵌合部１８は、磁石装着部１７の一端側に設けられ、軸部１６に一体に形成される。第１嵌合部１８は、その外径が磁石装着部１７の外径よりも大径に形成されている。

保持環１１は、円筒状に形成され、回転子軸１０を挿入可能な内径に形成されている。保持環１１は、その一端側に、その内径が他端側の内径よりも小さく形成された第２嵌合部２１を備えている。保持環１１は、回転子軸１０の挿入時に、第２嵌合部２１が回転子軸１０の第１嵌合部１８と嵌合可能に形成されている。即ち、保持環１１は、その第２嵌合部２１が第１嵌合部１８と嵌合することで、その内部に回転子軸１０を固定可能に形成されている。

なお、保持環１１に回転子軸１０を挿入した場合に、回転子軸１０の磁石装着部１７の外周面と、保持環１１の内周面との間の隙間の間隔寸法は永久磁石１２の厚さよりも若干大きい寸法となるように、磁石装着部１７の外径及び／又は保持環１１の内径が形成されている。

図７に示すように、永久磁石１２は、その外面及び内面が湾曲することで、その端面が扇状に形成された短冊状に形成されている。永久磁石１２は、その内面に第２溝部２３が２つ形成されている。

永久磁石１２は、回転子軸１０の磁石装着部１７の外周面と保持環１１の内周面との間に形成される隙間内に、回転子軸１０の周方向に沿って環状に並ぶように複数配置される。なお、永久磁石１２は、磁石装着部１７及び保持環１１の隙間に配置させる場合には、回転子軸１０及び保持環１１の第１、第２嵌合部１８，２１による嵌合部とは反対側から挿入される。

第２溝部２３は、その断面が矩形状であって、永久磁石１２の長手方向に沿って連続して形成される。第２溝部２３は、永久磁石１２が回転子軸１０に複数環状に配置された場合に、回転子軸１０の磁石装着部１７の第１溝部１９とそれぞれ対向可能に永久磁石１２の内面に設けられている。

なお、一つの永久磁石１２に設けられる第２溝部２３，２３は、それぞれ第１溝部１９，１９と対向することで、楔部材１３、及び、後述する後述する永久磁石１２の組み立てにおいて永久磁石１２の位置決めを行う位置決めレール５０がそれぞれ挿入される空間を形成する。ここで、第１溝部１９，１９及び第２溝部２３，２３により形成される空間は、同一形状に形成された空間であるが、説明の便宜上、楔部材１３が挿入される空間を空間部３１とし、位置決めレール５０が挿入される空間を空間部３２として、以下説明する。

楔部材１３は、永久磁石１２を固定可能に形成されている。楔部材１３は、第１の楔材２６と、第２の楔材２７と、固定部２８と、を備えている。第１の楔材２６及び第２の楔材２７は、略同一角度の傾斜を有する楔であって、その幅が第１溝部１９及び第２溝部２３と略同一幅に形成されている。

第１の楔材２６及び第２の楔材２７は、組み合わさることで、永久磁石１２が保持環１１の内周面に接するときに磁石装着部１７の第１溝部１９と永久磁石１２の第２溝部２３で形成される空間部３１と略同一形状の矩形板状に形成される。このような第１の楔材２６及び第２の楔材２７は、当該空間部３１に挿入可能に形成されている。

第１の楔材２６及び第２の楔材２７は、図４に示すように、組み合わさることで、その高さ寸法Ｈが第１、第２溝部１９，２３により形成される空間部３１の高さ寸法Ｈｓと略同一寸法に形成される。

固定部２８は、空間部３１に挿入された一対の第１、第２楔材２６，２７が互いに動かないように固定可能に形成されている。例えば、固定部２８は、第１、第２楔材２６，２７が互いに動かないように溶接した溶接部である。

次に、このように構成された永久磁石式回転電機の回転子１の製造方法の一である、回転子１の組み立て方法について説明する。
先ず、回転子軸１０を保持環１１に挿入し、第１嵌合部１８及び第２嵌合部２１を嵌合させて、回転子軸１０及び保持環１１を固定させる。次に、回転子軸１０に設けられた磁石装着部１７の第１溝部１９に一つ置きに、位置決めレール５０を挿入する。

なお、図８に示すように、位置決めレール５０は、その高さＨＲが、第１溝部１９の高さをＨｘ、第２溝部２３の高さをＨｙ及び磁石装着部１７の外周面と永久磁石１２の内周面との隙間をＳとした場合に、ＨＲ＝Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｓとなる。

即ち、位置決めレール５０の高さＨＲは、第１溝部１９，２３により形成される空間部３２の高さＨｓと略同一寸法に形成される。また、位置決めレール５０は、その長さが、第１溝部１９，２３の長さ寸法と略同一に形成されている。

位置決めレール５０を第１溝部１９に一つ置きに配置後、永久磁石１２を磁石装着部１７に配置させる。具体的には、永久磁石１２に設けられた二つの第２溝部２３のうち空間部３２を形成する一方の第２溝部２３を位置決めレール５０に案内させながら、磁石装着部１７及び保持環１１の隙間に永久磁石１２を挿入させる。このように、永久磁石１２の一方の第２溝部２３を位置決めレール５０に案内させて永久磁石１２の位置決めを行いながら、複数の永久磁石１２を回転子軸１０の周方向に沿って環状に配置させる。

回転子軸１０の全周に永久磁石１２を配置後、位置決めレール５０が挿入されていない他方の第１溝部１９，２３により形成された空間部３１に楔部材１３を打ち込む。

先ず、空間部３１の第１溝部１９側に第１の楔材２６が挿入され、挿入された第１の楔材２６上に第２の楔材２７が挿入される。なお、第２の楔材２７は、各永久磁石１２が保持環１１の内周面に密着するまで圧入される。即ち、第１、第２の楔材２６，２７は、互いに対向する面が傾斜して形成されるため、第２の楔材２７が圧入されると、第２の楔材２７は、圧入方向だけでなく回転子軸１０の径方向に移動することとなる。このため、第２の楔材２７の径方向の移動により、永久磁石１２が保持環１１の内周面に密着する方向に移動させることが可能となる。

永久磁石１２を保持環１１に密着させた後、組み合わされた第１の楔材２６と第２の楔材２７とが互いに軸方向にずれ動かないように、溶接により固定部２８で第１の楔材２６及び第２の楔材２７を固定させる。このようにして、回転子１が製造されることとなる。

このように構成された永久磁石式回転電機の回転子１によれば、永久磁石１２は、保持環１１に接する程度に永久磁石１２が楔部材１３により押し付けられて固定されており、締め付けによって永久磁石を固定する従来の構成とは異なり、永久磁石１２に過大な応力が印可することを防止できる。このため、回転子１は、永久磁石１２の破損を防止することができる。

また、永久磁石１２は、楔部材１３により保持環１１の内面に密着する構成であり、このため、回転子軸１０と永久磁石１２との間には僅かな隙間が生ずることとなる。しかし、運転中に永久磁石１２に発生する回転トルクＭは、永久磁石１２の第２溝部２３と回転子軸１０の第１溝部１９とに跨って配置された楔部材１３を介して回転子軸１０に伝達される。これにより、回転子１が用いられた永久磁石式回転電機の駆動時に、永久磁石１２と回転子軸１０のとの間で空転が生じることがない。

また、楔部材１３を構成する一対の第１、第２の楔材２６，２７は固定部２８によって軸方向の動きが規制されているため、互いにずれ動くことがない。このため、永久磁石式回転電機の駆動時に、楔部材１３の高さが変化することがなく、結果、永久磁石１２は、保持環１１の内周面に向かって第２の楔材２７により常時押圧されることとなり、径方向及び回転子軸１０の軸方向に移動することがない。

即ち、永久磁石式回転電機の運転と停止を繰り返しても永久磁石１２の移動は発生せず、回転子１の回転釣り合いが変化するようなことがない。このため、回転子１は、回転動作が常に安定することとなり、回転子１の回転による振動や騒音の発生を防止することができる。

このように、回転子軸１０及び保持環１１の間の間隔が、永久磁石１２の厚みよりも大きい構造を回転子１が有していても、楔材１３により永久磁石１２を確実に固定することで、永久磁石１２の破損を防止し、且つ、回転動作を安定して行うことで、信頼性の高い回転子１を提供することが可能となる。

また、永久磁石１２を回転子軸１０の磁石装着部１７に装着させる場合には、永久磁石１２の一方の第１溝部１９を位置決めレール５０に案内させながら磁石装着部１７及び保持環１１の隙間に挿入すれば、永久磁石１２の装着と共に、永久磁石１２の位置合わせが可能となる。

即ち、永久磁石１２の第２溝部２３の一方に対応する磁石装着部１７の第１溝部１９に位置決めレール５０を予め挿入することで、永久磁石１２と磁石装着部１７との位置合わせが可能、且つ、永久磁石１２の移動を防止可能となり、楔部材１３の組み立てが容易となる。このため、回転子１の製造を容易とすることが可能となる。

上述したように、本実施の形態の永久磁石式回転電機の回転子１によれば、永久磁石１２を位置決めレール５０で位置合わせ後、楔部材１３で保持環１１の内面に密着するように磁石装着部１７に装着させることで、その製造が容易となるとともに、永久磁石１２の固定を確実に行うことが可能、且つ、信頼性の向上が可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子１Ａについて、図９及び図１０を参照して説明する。図９は本発明の第２の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子１Ａの構成を示す断面図、図１０は回転子１Ａに用いられる回転子軸１０Ａの構成を示す斜視図である。なお、第２の実施形態に係る回転子１Ａのうち、上述した第１の実施形態に係る回転子１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図９に示すように、回転子１Ａは、回転子軸１０Ａと、保持環１１と、永久磁石１２と、楔部材１３Ａと、を備えている。図９及び図１０に示すように、回転子軸１０Ａは、軸部１６と、磁石装着部１７Ａと、第１嵌合部１８と、を備えている。磁石装着部１７Ａは、その外周に複数の永久磁石１２が固定される。

磁石装着部１７Ａは、軸部１６に一体に形成されている。磁石装着部１７Ａは、軸部１６の軸方向の一部であって、回転子軸１０Ａの全周に設けられ、その外周に複数の第１溝部１９Ａが形成されている。

第１溝部１９Ａは、回転子軸１０Ａの軸方向に沿って磁石装着部１７Ａに延設されている。第１溝部１９Ａは、磁石装着部１７Ａの周方向に均等に配置されている。なお、第１溝部１９Ａは、磁石装着部１７Ａに固定される永久磁石１２一つに対して二つ設けられる。

このような第１溝部１９Ａは、その底面が回転子軸１０Ａの軸方向に沿って傾斜して形成される。第１溝部１９Ａは、その傾斜が、第１嵌合部１８側に向ってその深さが漸次浅くなる形状に形成される。第１溝部１９Ａは、永久磁石１２の第２溝部２３と空間を形成する。

楔部材１３Ａは、永久磁石１２を固定可能に形成されている。楔部材１３Ａは、第２の楔材２７と、固定部２８と、を備えている。第２の楔材２７は、第１溝部１９Ａと第２溝部２３で形成される空間と略同一形状に形成される。第２の楔材２７は、当該空間に挿入され、第１溝部１９Ａの傾斜と組み合わさることで、永久磁石１２を保持環１１の内周面に接する方向に押圧可能に形成されている。なお、第２の楔材２７は、その一の面である傾斜面が、第１溝部１９Ａの底面の傾斜と同じ角度で傾斜する。

固定部２８は、組み合わされた第１溝部１９Ａと第２の楔材２７が互いに動かないように固定可能に形成されている。例えば、固定部２８は、第１溝部１９Ａ及び第２の楔材２７を、互いに動かないように溶接した溶接部である。

このように構成された回転子１Ａは、その製造方法として、まず、第１嵌合部１８及び第２嵌合部２１を嵌合させて、回転子軸１０Ａ及び保持環１１を固定させる。次に、回転子軸１０Ａに設けられた磁石装着部１７の第１溝部１９Ａに一つ置きに、位置決めレール５０Ａを挿入する。

なお、位置決めレール５０Ａは、例えば、第１溝部１９Ａに当接する面が傾斜することで、その高さＨＲが、第１溝部１９Ａの傾斜に併せて漸次低くなる形状である。なお、一つ置きの第１溝部１９Ａ、即ち永久磁石１２の位置決めを行うための第１溝部１９Ａを、上述した底面に傾斜を有さない第１溝部１９とし、当該第１溝部１９に上述した位置決めレール５０を挿入させる構成であってもよい。

位置決めレール５０Ａを、第１溝部１９Ａに一つ置きに配置後、永久磁石１２の一方の第２溝部２３を位置決めレール５０Ａにより案内させながら、磁石装着部１７Ａ及び保持環１１の隙間に永久磁石１２を挿入させ、複数の永久磁石１２を回転子軸１０Ａの周方向に沿って環状に配置させる。永久磁石１２配置後、位置決めレール５０Ａが挿入されていない他方の第１溝部１９Ａ、２３により形成された空間に、第２の楔材２７を打ち込む。

このとき、各永久磁石１２が保持環１１の内周面に密着するまで第２の楔材２７が圧入される。即ち、第１溝部１９Ａの底面及び第２の楔材２７は、互いに対向する面が傾斜して形成されるため、第２の楔材２７が圧入されると、第２の楔材２７は圧入方向だけでなく回転子軸１０Ａの径方向に移動することとなる。このため、第２の楔材２７の径方向の移動により、永久磁石１２が保持環１１の内周面に密着する方向に移動させることが可能となる。

永久磁石１２を保持環１１に密着させた後、第２の楔材２７が軸方向にずれ動かないように、溶接により固定部２８で第１溝部１９Ａ及び第２の楔材２７を固定させることで、第２の楔材２７が回転子軸１０Ａ、保持環１１又はこれら双方に固定される。このようにして、回転子１Ａが組み立てられ、製造されることとなる。

このように構成された回転子１Ａによれば、上述した第１の実施形態の回転子１と同様に、永久磁石１２を位置決めレール５０Ａで位置合わせ後、楔部材１３Ａで保持環１１の内面に密着するように磁石装着部１７Ａに永久磁石１２を装着させる。このように楔部材１３Ａ及び第１溝部１９Ａにより永久磁石１２を装着させることで、回転子１Ａは、製造が容易、且つ、永久磁石１２の固定を確実に行うことが可能となる。このため、回転子１Ａは、高い信頼性を有することとなる。

また、回転子１Ａは、永久磁石１２の固定に第２の楔材２７を挿入する構成であり、このため、第２の楔材２７の保管管理、取り扱い及び組み立て作業が、上述した第１、第２の楔材２６，２７により永久磁石１２を固定させる回転子１に比べ容易となる。即ち、回転子１Ａは、製造時間の短縮及び製造コストの低減が可能となる。

上述したように第２の実施形態に係る回転子１Ａによれば、その製造が容易であって、且つ、永久磁石１２の固定を確実に行い、信頼性を向上させるとともに、製造時間の短縮及び製造コストの低減が可能となる。

なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、固定部２８は、溶接により第１、第２の楔材２６，２７、又は、第１溝部１９Ａ及び第２の楔材２７を固定する溶接部として説明をしたがこれに限定されない。例えば、固定部２８は、第１、第２の楔材２６，２７又は第１溝部１９Ａ及び第２の楔材２７を固定可能であればよく、固定螺子と固定片とで第１、第２の楔材２６，２７又は第１溝部１９Ａ及び第２の楔材２７を一体固定する構成であってもよい。また、固定部２８は、リング状の嵌合環等を回転子軸１０，１０Ａに嵌合させて、第１、第２楔材２６，２７又は第１溝部１９Ａ及び第２の楔材２７の移動を規制する構成であってもよい。

また、上述した例では、永久磁石１２の内面に２つの第２溝部２３，２３を形成し、当該第２溝部２３，２３と磁石装着部１７の第１溝部１９，１９（１９Ａ，１９Ａ）で形成される空間のうち、一方の空間に位置決めレール５０（５０Ａ）を挿入して永久磁石１２の位置決めを行い、他方の空間に楔部材１３（１３Ａ）を設ける構成を説明したがこれに限定されない。

以下、図１１を用いて、本発明の変形例に係る回転子１Ｂについて説明する。なお、上述した回転子１、１Ａと同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

回転子１Ｂは、回転子軸１０と、保持環１１と、永久磁石１２Ｂと、楔部材１３と、を備えている。例えば、図１１に示すように、永久磁石１２Ｂは、その内面の略中央に一つ設けられた第２溝部２３と、その内面の両端側にそれぞれ設けられた切欠部２３Ｂと、を備えている。切欠部２３Ｂは、隣り合って配置される永久磁石１２Ｂの切欠部２３Ｂと組み合わさることで、第２溝部２３を形成する。

このような回転子１Ｂは、第１嵌合部１８及び第２嵌合部２１を嵌合させて、回転子軸１０及び保持環１１を固定後、回転子軸１０に設けられた磁石装着部１７の第１溝部１９に一つ置きに、位置決めレール５０を挿入する。

その後、永久磁石１２Ｂの第２溝部２３を位置決めレール５０に嵌合させて永久磁石１２Ｂの位置決めを行いながら、複数の永久磁石１２Ｂを回転子軸１０の周方向に沿って環状に配置させる。永久磁石１２Ｂの配置後、隣り合う永久磁石１２Ｂの切欠部２３Ｂにより形成された第２溝部２３と第１溝部１９とにより形成された空間に、楔部材１３を打ち込む。

このとき、第２の楔材２７の径方向の移動により、永久磁石１２Ｂが保持環１１の内周面に密着させる。永久磁石１２Ｂを保持環１１に密着させた後、第１の楔材２６及び第２の楔材２７を固定部２８で固定させることで、回転子１Ｂが組み立てられ、製造されることとなる。このような回転子１Ｂは、上述した回転子１と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、本変形例においては、回転子１Ｂは、回転子軸１０及び楔部材１３を用いる構成を説明したが、これに限定されない。例えば、回転子軸１０及び楔部材１３ではなく、上述した回転子軸１０Ａ及び楔部材１３Ａを用い、第１の楔材２６を用いない構成としてもよい。このような構成とすることで、上述した回転子１Ａと同様の効果を得ることが可能となる。この他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１，１Ａ，１Ｂ…回転子、１０，１０Ａ…回転子軸、１１…保持環、１２，１２Ｂ…永久磁石、１３，１３Ａ…楔部材、１６…軸部、１７，１７Ａ…磁石装着部、１８…第１嵌合部、１９，１９Ａ…第１溝部、２１…第２嵌合部、２３…第２溝部、２３Ｂ…切欠部、２６…第１の楔材、２７…第２の楔材、２８…固定部、３１，３２…空間部、５０，５０Ａ…位置決めレール、１００…回転子、１１０…回転子軸、１１１…保持環、１１２…永久磁石、１１２ａ…塗布面、１１６…軸部、１１７…磁石装着部、１１８…嵌合部、１２１…嵌合部。

Claims (6)

1. その軸方向に沿って延びる第１溝部がその外周に複数形成された回転子軸と、
   その内面に前記第１溝部のうち隣り合う２つとそれぞれ対向する２つの第２溝部が形成され、前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置される永久磁石と、
   前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、
   前記第１溝部と前記第２溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、
   前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第１溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記永久磁石の前記第２溝部の一方を案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、前記楔部材を挿入することを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。
2. 前記楔部材は、前記空間へ挿入される一対の楔材と、前記一対の楔材を前記空間へ挿入後に前記一対の楔材を固定する固定部と、を備えること特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
3. 前記楔部材が挿入される前記第１溝部は、その底面が前記回転子軸に対して傾斜して形成され、
   前記楔部材は、前記空間部へ挿入される１本の楔材と、前記楔材を前記底面が傾斜する前記第１溝部に挿入後に前記楔材及び前記楔材が挿入された前記溝部の前記底面とを固定する固定部を具備することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
4. その軸方向に沿って延びる第１溝部がその外周に複数形成された回転子軸と、
   その内面の中央側に形成された前記第１溝部のいずれかと対向する第２溝部、及び、前記内面の両端にそれぞれ形成され前記第２溝部と対向する前記第１溝部に隣接する前記第１溝部と対向する切欠部を具備し、前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置されるとともに、当該複数配置されることで前記切欠部が隣接する他の前記切欠部と前記第２溝部を構成する永久磁石と、
   前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、
   前記第１溝部と前記第２溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、
   前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第１溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記永久磁石により形成される前記第２溝部を一つ置きに案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、楔部材を前記挿入することを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。
5. 前記楔部材は、前記空間へ挿入される一対の楔材と、前記一対の楔材を前記空間へ挿入後に前記一対の楔材を固定する固定部と、を備えること特徴とする請求項４に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
6. 前記楔部材が挿入される前記第１溝部は、その底面が前記回転子軸に対して傾斜して形成され、
   前記楔部材は、前記空間部へ挿入される１本の楔材と、前記楔材を前記底面が傾斜する前記第１溝部に挿入後に前記楔材及び前記楔材が挿入された前記溝部の前記底面とを固定する固定部を具備することを特徴とする請求項４に記載の永久磁石式回転電機の回転子。

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