JP2013005595A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータコア8は、周方向に互いに離間して環状に配列された磁極用コア体20を有し、永久磁石10が、断面長方形の長辺方向を径方向に向けて、かつ隣り合う永久磁石10の着磁方向が逆向きとなるように、隣り合う磁極用コア体20間に挟持されてロータコア8に保持されている。ロータコア8は、異なる極性を有する磁極用コア体20が互いに磁気的に非短絡状態となるようにシャフト9に保持されている。
【選択図】図2
Description
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転電機のロータを示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1に係る回転電機のロータの構成を説明する分解斜視図、図4はこの発明の実施の形態1に係る回転電機のロータを示す端面図、図5は図4のV−V矢視断面図、図6は図4のVI−VI矢視断面図、図7は図4のVII−VII矢視断面図である。なお、縦断面図とはシャフトの軸心を含む平面における断面図である。図1では、シャフトの軸心の上側のみを示している。図3では、便宜上、永久磁石および取付ボルトはそれぞれ1つのみを示している。
フレーム3は、軸方向両側から一対のブラケット2に挟持されて一対のブラケット2に保持される。ステータ11は、ステータコア12をフレーム3に内嵌状態に保持されて、ロータコア8を囲繞するように配設される。
そして、第1端部材25Aと第2端部材25Bとを周方向に90°ずらして、第1端部材25Aと第2端部材25Bの厚み方向の両側の面が面一となるように同軸に重ね合わせると、第1端部材25Aと第2端部材25Bとは非接触状態となる。すなわち、第1支持部27Aと第2支持部27Bとが互いに所定の隙間を確保して周方向に交互に配列され、第1ボス部26Aと第2ボス部26Bとが軸方向に所定の隙間を確保して相対して第1支持部27Aと第2支持部27Bとの軸心位置に配置される。
永久磁石10が予め着磁されているので、磁極用コア体20と永久磁石10とを永久磁石10の磁力により連結でき、ロータ7の組立性が向上する。
フランジ部22,29aが磁石収納溝21,28の外周部に周方向に突設されているので、永久磁石10の径方向外方への移動がフランジ部22,29aにより阻止され、耐遠心力性が高められる。
一方、第1乃至第4端部材25A〜25Dが非磁性材料で作製されている場合、磁極用コア体20から軸方向両側に延出する永久磁石10の部位で発生する磁束は利用されず、永久磁石10で発生する磁束の利用効率が低減する。
また、上記実施の形態1では、第3および第4支持部27C,27Dに雌ねじ部31を形成しているが、雌ねじ部を貫通穴とし、取付ボルトを貫通穴から延出させ、ナットを取付ボルトの延出部に締着するようにしてもよい。
図8乃至図10はそれぞれこの発明の実施の形態2に係る回転電機のロータを示す縦断面図である。なお、図8乃至図10はロータの図5乃至図7に相当する断面図である。
図11はこの発明の実施の形態3に係る回転電機のロータを示す斜視図、図12はこの発明の実施の形態3に係る回転電機のロータを示す端面図、図13は図12のXIII−XIII矢視断面図である。
なお、実施の形態3では、第1乃至第4端部材37A〜37Dを用いている点を除いて、上記実施の形態1と同様に構成されている。
したがって、この実施の形態3においても、永久磁石10で発生した磁束の漏れ経路が遮断され、回転電機の高出力化および低コスト化が実現される。
したがって、シャフト9の圧入に先だって、永久磁石10の軸方向の端面を基準として4つの磁極用コア体20の軸方向の位置決めが可能となり、組立性が向上される。
図14はこの発明の実施の形態4に係る回転電機のロータを示す縦断面図である。
なお、実施の形態4の他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
したがって、この実施の形態4においても、永久磁石10で発生した磁束の漏れ経路が遮断され、回転電機の高出力化および低コスト化が実現される。
図15はこの発明の実施の形態5に係る回転電機のロータを示す縦断面図である。
なお、実施の形態5の他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
したがって、この実施の形態5においても、永久磁石10で発生した磁束の漏れ経路が遮断され、回転電機の高出力化および低コスト化が実現される。
図16はこの発明の実施の形態6に係る回転電機のロータを示す斜視図、図17はこの発明の実施の形態6に係る回転電機のロータの構成を説明する分解斜視図、図18はこの発明の実施の形態6に係る回転電機のロータを示す端面図、図19は図18のXIX−XIX矢視断面図、図20は図18のXX−XX矢視断面図である。なお、図17では、便宜上、永久磁石および取付ボルトを一部省略して示している。
まず、4つの磁極用コア体20を磁石収納溝21間に永久磁石10を位置させて環状に配列する。このとき、永久磁石10は、同じ極性が向き合うように周方向に配置される。そして、4つの磁極用コア体20と永久磁石10との組立体は、永久磁石10の磁力により連結される。
したがって、この実施の形態6においても、永久磁石10で発生した磁束の漏れ経路が遮断され、回転電機1の高出力化および低コスト化が図られる。
この実施の形態6によれば、第5および第6端部材42A,42Bを用いて同一極性磁極用コア体20を一体化しているので、部品点数が削減され、ロータ7Eの組立性が向上される。
また、この実施の形態6では、第5端部材42Aおよび第6端部材42Bが第7支持部43Cおよび第8支持部43Dを有しているが、第7支持部43Cおよび第8支持部43Dは省略されてもよい。
図21はこの発明の実施の形態7に係る回転電機のロータを示す縦断面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態6と同様に構成されている。
したがって、この実施の形態7においても、永久磁石10で発生した磁束の漏れ経路が遮断され、回転電機の高出力化および低コスト化が図られる。また、第5および第6端部材45A,45Bを用いて磁極用コア体20を一体化しているので、部品点数が削減され、ロータ7Eの組立性が向上される。
この実施の形態7によれば、第5および第6支持部43A,43Bの肉厚を厚くすることができるので、ロータ7Fの剛性が高められ、耐遠心力性が向上する。また、ナット34が不要となり、部品点数が削減され、組立作業性が向上する。
図22はこの発明の実施の形態8に係る回転電機のロータを示す縦断面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態7と同様に構成されている。
したがって、この実施の形態8においても、永久磁石10で発生した磁束の漏れ経路が遮断され、回転電機の高出力化および低コスト化が図られる。また、第5および第6端部材45A,45Bを用いて磁極用コア体20を一体化しているので、部品点数が削減され、ロータ7Eの組立性が向上される。第5および第6支持部43A,43Bの肉厚を厚くすることができるので、ロータ7Gの剛性が高められ、耐遠心力性が向上する。また、ナット34が不要となり、部品点数が削減され、組立作業性が向上する。
図23はこの発明の実施の形態9に係る回転電機のロータを示す縦断面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
したがって、この実施の形態9においても、永久磁石10で発生した磁束の漏れ経路が遮断され、回転電機の高出力化および低コスト化が図られる。
また、上記各実施の形態では、電磁鋼板を積層して磁極用コア体を作製するものとしているが、磁極用コア体は電磁鋼板の積層体に限定されず、例えば圧粉鉄心で作製してもよい。
また、上記各実施の形態では、端部材が鉄などの磁性材料の塊状体を用いるものとしているが、端部材は磁性材料の塊状体に限定されず、例えば電磁鋼板を積層して作製してもよい。
Claims (12)
- シャフトに保持されて回転可能に配設されるロータコア、およびそれぞれ断面長方形の柱状体に作製され、着磁方向が断面長方形の短辺方向と平行となるように着磁配向され、上記ロータコアの内部に組み込まれる複数の永久磁石を有するロータと、
上記ロータコアを囲繞するように配設されるステータと、を備えた回転電機において、
上記ロータコアは、周方向に互いに離間して環状に配列された複数の磁極用コア体を有し、
上記複数の永久磁石は、それぞれ断面長方形の長辺方向を径方向に向けて、かつ隣り合う永久磁石の着磁方向が逆向きとなるように、隣り合う上記磁極用コア体間に挟持されて上記ロータコアに保持され、
上記ロータコアは、上記複数の磁極用コア体の異なる極性を有する磁極用コア体が互いに磁気的に非短絡状態となるように上記シャフトに保持されて構成されていることを特徴とする回転電機。 - 上記ロータコアは、
それぞれ第1の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向一側に、当該磁極用コア体に接して配置される第1支持部、および該第1支持部を連結一体化する第1連結部を有し、磁性材料で作製された第1端部材と、
それぞれ第1の極性と異なる第2の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向一側に、当該磁極用コア体に接して配置される第2支持部、および該第2支持部を連結一体化する第2連結部を有し、磁性材料で作製された第2端部材と、
それぞれ第1の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向他側に、当該磁極用コア体に接して配置される第3支持部、および該第3支持部を連結一体化する第3連結部を有し、磁性材料で作製された第3端部材と、
それぞれ第2の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向他側に、当該磁極用コア体に接して配置される第4支持部、および該第4支持部を連結一体化する第4連結部を有し、磁性材料で作製された第4端部材と、
それぞれ軸方向に配列する第1の極性を有する上記磁極用コア体、上記第1支持部、および上記第3支持部を締着固定して、第1の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化するとともに、それぞれ軸方向に配列する第2の極性を有する上記磁極用コア体、上記第2支持部、および上記第4支持部を締着固定して、第2の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化する締着手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。 - 上記永久磁石は、隣り合う上記磁極用コア体間から軸方向両側に延出するように配設され、隣り合う上記磁極用コア体間から軸方向一側に延出する該永久磁石の延出部の周方向の両側面が上記第1支持部および上記第2支持部に接し、隣り合う上記磁極用コア体間から軸方向他側に延出する該永久磁石の延出部の周方向の両側面が上記第3支持部および上記第4支持部に接していることを特徴とする請求項2記載の回転電機。
- 上記シャフトは、非磁性材料で作製され、
上記第1連結部と上記第2連結部は、周方向に配列された上記複数の磁極用コア体の軸方向一側の軸心位置に、軸方向に互いに離間して相対して配置されるように形成され、
上記第3連結部と上記第4連結部は、周方向に配列された上記複数の磁極用コア体の軸方向他側の軸心位置に、軸方向に互いに離間して相対して配置されるように形成され、
上記ロータコアは、上記第1連結部、上記第2連結部、上記第3連結部、および上記第4連結部がその軸心位置に挿通された上記シャフトに固着されて該シャフトに保持されていることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の回転電機。 - 非磁性の隙間確保部材が、上記第1連結部と上記第2連結部との間、および上記第3連結部と上記第4連結部との間にそれぞれ介装されていることを特徴とする請求項4記載の回転電機。
- 補助磁石が、上記第1連結部と上記第2連結部との間、および上記第3連結部と上記第4連結部との間のそれぞれに、着磁方向を軸方向とし、かつ相対する該第1連結部、該第2連結部、該第3連結部、および該第4連結部の極性と異なる極性となるように、介装されていることを特徴とする請求項4記載の回転電機。
- 上記ロータコアは、
それぞれ第1の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向一側に、当該磁極用コア体に接して配置される第5支持部、および該第5支持部を連結一体化する第5連結部を有し、磁性材料で作製された第5端部材と、
それぞれ第1の極性と異なる第2の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向他側に、当該磁極用コア体に接して配置される第6支持部、および該第6支持部を連結一体化する第6連結部を有し、磁性材料で作製された第6端部材と、
それぞれ軸方向に配列する第1の極性を有する上記磁極用コア体、および上記第5支持部を締着固定して、第1の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化するとともに、それぞれ軸方向に配列する第2の極性を有する上記磁極用コア体、および上記第6支持部を締着固定して、第2の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化する締着手段と、を備えていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。 - 上記ロータコアは、
それぞれ第1の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向一側に、当該磁極用コア体に接して配置される第5支持部、それぞれ第1の極性と異なる第2の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向一側に、当該磁極用コア体と離間して配置される第7支持部、および該第5支持部および該第7支持部を連結一体化する第5連結部を有し、磁性材料で作製された第5端部材と、
それぞれ第2の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向他側に、当該磁極用コア体に接して配置される第6支持部、それぞれ第1の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向他側に、当該磁極用コア体と離間して配置される第8支持部、および該第6支持部および該第8支持部を連結一体化する第6連結部を有し、磁性材料で作製された第6端部材と、
上記第7支持部と第2の極性を有する上記磁極用コア体との間、および上記第8支持部と第1の極性を有する上記磁極用コア体との間のそれぞれに介装される非磁性の隙間確保部材と、
それぞれ軸方向に配列する上記第5支持部、第1の極性を有する上記磁極用コア体、上記隙間確保部材、および上記第8支持部を締着固定して、第1の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化するとともに、それぞれ軸方向に配列する上記第7支持部、上記隙間確保部材、第2の極性を有する上記磁極用コア体、および上記第6支持部を締着固定して、第2の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化する非磁性の締着手段と、を備えていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。 - 上記ロータコアは、
それぞれ第1の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向一側に、当該磁極用コア体に接して配置される第5支持部、それぞれ第1の極性と異なる第2の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向一側に、当該磁極用コア体と離間して配置される第7支持部、および該第5支持部および該第7支持部を連結一体化する第5連結部を有し、磁性材料で作製された第5端部材と、
それぞれ第2の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向他側に、当該磁極用コア体に接して配置される第6支持部、それぞれ第1の極性を有する上記磁極用コア体のそれぞれの軸方向他側に、当該磁極用コア体と離間して配置される第8支持部、および該第6支持部および該第8支持部を連結一体化する第6連結部を有し、磁性材料で作製された第6端部材と、
上記第7支持部と第2の極性を有する上記磁極用コア体との間、および上記第8支持部と第1の極性を有する上記磁極用コア体との間のそれぞれに、着磁方向を軸方向とし、かつ相対する該第7支持部、該第8支持部、および該磁極用コア体の極性と異なる極性となるように、介装される補助磁石と、
それぞれ軸方向に配列する上記第5支持部、第1の極性を有する上記磁極用コア体、上記補助磁石、および上記第8支持部を締着固定して、第1の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化するとともに、それぞれ軸方向に配列する上記第7支持部、上記補助磁石、第2の極性を有する上記磁極用コア体、および上記第6支持部を締着固定して、第2の極性を有する上記磁極用コア体の群を一体化する非磁性の締着手段と、を備えていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。 - 上記永久磁石は、隣り合う上記磁極用コア体間から軸方向両側に延出するように配設され、隣り合う上記磁極用コア体間から軸方向一側に延出する該永久磁石の延出部の周方向の側面が上記第5支持部に接し、隣り合う上記磁極用コア体間から軸方向他側に延出する該永久磁石の延出部の周方向の側面が上記第6支持部に接していることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記シャフトは、非磁性材料で作製され、
上記第5連結部は、周方向に配列された上記複数の磁極用コア体の軸方向一側の軸心位置に配置されるように形成され、
上記第6連結部は、周方向に配列された上記複数の磁極用コア体の軸方向他側の軸心位置に配置されるように形成され、
上記ロータコアは、上記第5連結部、および上記第6連結部がその軸心位置に挿通された上記シャフトに固着されて該シャフトに保持されていることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載の回転電機。 - 上記シャフトは、非磁性材料で作製され、
上記ロータコアは、周方向に配列された上記複数の磁極用コア体がその軸心位置に挿通された上記シャフトに固着されて該シャフトに保持されていることを特徴とする請求項2、請求項3、請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載の回転電機。
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