JP2014220968A - 永久磁石式電動機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】組立精度及び組立作業性を損なうことなく、回転子鉄心の構造簡易化及び共通化を図ることができる永久磁石式電動機の回転子を提供する。【解決手段】永久磁石式電動機の回転子において、固定子により生成される回転磁界によって回転軸を中心として回転可能な回転子鉄心３１と、磁性体からなり、前記回転子鉄心の外周面に、前記回転子鉄心の径方向に沿って着脱可能に取り付けられた複数の保持部材４０と、前記複数の保持部材のそれぞれに設けられ、前記回転子鉄心とは接触しないように配置された永久磁石３２と、を備える。【選択図】図２

Description

この発明は、永久磁石式電動機の回転子に関するものである。

従来における永久磁石式電動機の回転子においては、回転子鉄心の外周面に周方向に巻き付けられるとともに貫通された複数の第１の孔を有する非磁性の巻き付け板部材と、第１の孔に嵌め込まれるとともに回転子鉄心の外周面に固着された永久磁石と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１０１４９１号公報 特開２００５−０２０８９２号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来における永久磁石式電動機の回転子においては、巻き付け板部材は薄い板形状であるため変形しやすく、組立精度や組保作業性が悪くなってしまう。また、巻き付け板部材に設けられた磁石の位置決め用の孔（第１の孔）の深さが、磁石の厚みに対して十分ではないため、磁石の位置決めの際に位置がずれやすく、磁石を取り付けた後の固定性も不足しがちである。さらに、磁石を回転子鉄心の外周面に接着等して固定するため、磁石の交換や配置の変更は困難である。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、組立精度及び組立作業性を損なうことなく、回転子鉄心の構造簡易化及び共通化を図ることができる永久磁石式電動機の回転子を得るものである。

この発明に係る永久磁石式電動機の回転子においては、固定子により生成される回転磁界によって回転軸を中心として回転可能な回転子鉄心と、磁性体からなり、前記回転子鉄心の外周面に、前記回転子鉄心の径方向に沿って着脱可能に取り付けられた複数の保持部材と、前記複数の保持部材のそれぞれに設けられ、前記回転子鉄心とは接触しないように配置された永久磁石と、を備えた構成とする。

この発明に係る永久磁石式電動機の回転子においては、組立精度及び組立作業性を損なうことなく、回転子鉄心の構造簡易化及び共通化を図ることができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る永久磁石式電動機の要部断面図である。 この発明の実施の形態１に係る永久磁石式電動機の回転子の正面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転子の図２中の矢印Ａの示す方向から見た矢視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転子の図３中の断面Ｂ−Ｂにおける部分断面図である。 この発明の実施の形態２に係る回転子の正面図である。 この発明の実施の形態２に係る回転子が備える保持部材の斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る回転子の図３に相当する図である。 この発明の実施の形態３に係る回転子が備える保持部材の斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る回転子の図３に相当する図である。 この発明の実施の形態４に係る回転子が備える保持部材の斜視図である。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１から図４は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は永久磁石式電動機の要部断面図、図２は永久磁石式電動機の回転子の正面図、図３は回転子の図２中の矢印Ａの示す方向から見た矢視図、図４は回転子の図３中の断面Ｂにおける部分断面図である。

図１に示すように、永久磁石式電動機１は、フレーム１０と、このフレーム１０内に設けられた固定子２０及び回転子３０とを備えている。固定子２０は、永久磁石式電動機１のフレーム１０の内周面に、環状に配置されて取り付けられている。固定子２０は、複数の固定子鉄心２１それぞれの周囲に固定子コイル２２が巻き回されることにより構成されている。

環状に配置された固定子２０の内側には、回転子３０が設けられている。回転子３０は、略円柱状を呈する回転子鉄心３１と、回転子鉄心３１の外周に配置された永久磁石３２とを備えている。回転子鉄心３１は、回転軸３３を中心として回転可能に取り付けられる。回転子鉄心３１と回転軸３３とはボス３４を介して固定されている。

固定子２０の固定子コイル２２に電流が流されることにより、固定子２０は電磁石となり磁界が生成される。永久磁石式電動機１の回転駆動時には、固定子コイル２２に流す電流を制御することで、固定子２０によりフレーム１０内に回転磁界が生成される。すると、回転子３０は、固定子２０により生成された回転磁界の作用によって、環状の固定子２０の内側において回転軸３３を中心として回転する。

次に、回転子３０の構成について、図２から図４を参照しながら説明する。回転子鉄心３１の外周面には、複数の保持部材４０が取り付けられている。これらの保持部材４０は、磁性体からなる。これらの保持部材４０のそれぞれは、回転子鉄心３１の外周面に対して、回転子鉄心３１の径方向に沿って着脱可能に取り付けられている。複数の保持部材４０は、回転子鉄心３１の外周面に、周方向に整列されて配置される。

回転子鉄心３１の外周面に取り付けられた複数の保持部材４０のそれぞれに、永久磁石３２が取り付けられる。各保持部材４０の外周側の面には、溝部４１が設けられている。溝部４１は、保持部材４０の外周側の面から内周側へと凹んだ形状を呈する。この際、溝部４１は、保持部材４０の内周側の面にまで貫通しないように形成される。永久磁石３２は、溝部４１に係合されることにより、各保持部材４０の外面に保持される。こうして取り付けられた永久磁石３２と、回転子鉄心３１の外周面との間には、必ず保持部材４０が存在する。したがって、永久磁石３２は、回転子鉄心３１とは接触しないように配置される。

このように構成された永久磁石式電動機１の回転子３０は、固定子２０により生成される回転磁界によって回転軸３３を中心として回転可能な回転子鉄心３１と、磁性体からなり、回転子鉄心３１の外周面に、回転子鉄心３１の径方向に沿って着脱可能に取り付けられた複数の保持部材４０と、複数の保持部材のそれぞれに設けられ、回転子鉄心３１とは接触しないように配置された永久磁石３２と、を備えている。

ここで、一般に、永久磁石式電動機においては、回転子の外周面に設けられる永久磁石の配置（磁石の形状、数量、配置方法（スキューの有無、スキュー角度）等）が、その負荷特性に応じて異なることが通常である。

このような事情において、この発明の実施の形態１に係る永久磁石式電動機１の回転子３０は、上述したような構成を備えているため、保持部材４０の形状を変えることで、回転子鉄心３１自体の形状を変えることなく、様々な永久磁石３２の配置に対応することができる。したがって、電動機の負荷特性毎に回転子鉄心の形状・構造を変える必要が無く、回転子鉄心３１の構造簡易化及び共通化が可能となる。

また、この際、それぞれの保持部材４０は、他の保持部材４０に影響を与えることも、また逆に他の保持部材４０から影響を受けることもなく、回転子鉄心３１に対して回転子鉄心３１の外周側から単独で着脱することができる。このため、回転子鉄心３１に対して容易に永久磁石３２の取り付け、取り外し、あるいは、永久磁石３２の配置変更等を行うことが可能であって、組立作業性を良好なものとすることができる。

さらに、また、保持部材４０及び永久磁石３２の回転子鉄心３１への取り付け工程において、保持部材４０の変形を伴わないため、部材の変形による組立精度の悪化を回避できる。加えて、取付用の溝部４１の深さを、永久磁石３２の厚みに合わせて十分に確保することができるため、保持部材４０への永久磁石３２の取付作業時における位置決めが容易であり、作業性を損ねることがない。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る永久磁石式電動機１の回転子３０によれば、組立精度及び作業性を損なうことなく、回転子鉄心３１の構造簡易化及び共通化を図ることが可能である。

実施の形態２．
図５及び図６は、この発明の実施の形態２に係るもので、図５は回転子の正面図、図６は回転子が備える保持部材の斜視図である。
この実施の形態２においては、図５に示すように、前述した実施の形態１と同様に、回転子鉄心３１の外周面には、複数の保持部材４０が周方向に整列されて取り付けられている。この実施の形態２における保持部材４０の構成を、図６を参照しながら説明する。

この図６に示すように、保持部材４０の外周側の面には、永久磁石３２が係合されて固定される溝部４１が設けられている。さらに、保持部材４０における回転子鉄心３１の回転軸３３に沿った方向の両端部には、係止部４２がそれぞれ設けられている。これらの係止部４２は、保持部材４０の両端部において、内周側へと突出して設けられた板状の部材からなる。

保持部材４０の回転軸３３に沿った方向の長さは、回転子鉄心３１の回転軸３３に沿った方向の長さと比較して、係止部４２の厚みの分だけ大きい。このため、保持部材４０を回転子鉄心３１の外周面に配置すると、保持部材４０の係止部４２は、それぞれが回転子鉄心３１の両端面にあてがわれる。

それぞれの係止部４２における略中央には、第１のボルト孔４３ａが穿設されている。回転子３０の組み立ての際には、保持部材４０の係止部４２が回転子鉄心３１の両端面にそれぞれあてがわれた状態で、第１のボルト孔４３ａにはボルト４４が挿通される。そして、このボルト４４を締結することで、保持部材４０は、係止部４２において回転子鉄心３１の両端面にそれぞれ係止される。

このようにして、各保持部材４０は、回転軸３３に沿った方向の両端部にそれぞれ設けられた係止部４２において回転子鉄心３１の両端面にそれぞれ係止されることにより、回転子鉄心３１に取り付けられる。なお、図５中の矢印Ｃに示す方向からの矢視図は、実施の形態１で示した図３と全く同じものとなる。
他の構成については実施の形態１と同様であって、その詳細説明は省略する。

以上のように構成された永久磁石式電動機１の回転子３０においても、前述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
図７及び図８は、この発明の実施の形態３に係るもので、図７は回転子の図３に相当する図、図８は回転子が備える保持部材の斜視図である。
この実施の形態３においては、図７に示すように、前述した実施の形態１と同様に、回転子鉄心３１の外周面には、複数の保持部材４０が周方向に整列されて取り付けられている。この実施の形態３における保持部材４０の構成を、図８を参照しながら説明する。

この図８に示すように、保持部材４０の外周側の面には、永久磁石３２が係合されて固定される溝部４１が設けられている。さらに、保持部材４０における溝部４１の両側部には、外周側から内周側へと貫通する第２のボルト孔４３ｂが複数設けられている。回転子３０の組み立ての際には、まず、保持部材４０が回転子鉄心３１の外周面に並べられて配置される。次に、この状態で、第２のボルト孔４３ｂにはボルト４４が挿通される。そして、ボルト４４を締結することで、保持部材４０は、回転子鉄心３１の外周面に係止されて、回転子鉄心３１に取り付けられる。

ここで、保持部材４０は外周側から挿通されたボルト４４により回転子鉄心３１に取り付けられるため、保持部材４０を回転子鉄心３１の回転軸３３に沿った方向に複数並べることができる。したがって、図７に示すように、回転軸３３に沿った方向において、保持部材４０を徐々に周方向にずらして配置することで、容易にスキューを付けた状態を実現することができる。

なお、図７中の矢印Ｄに示す方向からの矢視図は、実施の形態１で示した図２と全く同じものとなる。また、図７中の断面Ｅにおける断面図は、実施の形態１で示した図４と全く同じである。
他の構成については実施の形態１と同様であって、その詳細説明は省略する。

以上のように構成された永久磁石式電動機１の回転子３０においても、前述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態４．
図９及び図１０は、この発明の実施の形態４に係るもので、図９は回転子の図３に相当する図、図１０は回転子が備える保持部材の斜視図である。
この実施の形態４においては、図９に示すように、前述した実施の形態１と同様に、回転子鉄心３１の外周面には、複数の保持部材４０が周方向に整列されて取り付けられている。この実施の形態３における保持部材４０の構成を、図１０を参照しながら説明する。

この図１０に示すように、保持部材４０の外周側の面には、永久磁石３２が係合されて固定される溝部４１が設けられている。さらに、保持部材４０における回転子鉄心３１の回転軸３３に沿った方向の一端部には、係止部４２が設けられている。この係止部４２は、保持部材４０の一端部において、内周側へと突出して設けられた板状の部材からなる。

係止部４２の略中央には、第１のボルト孔４３ａが穿設されている。また、保持部材４０における溝部４１の両側部には、外周側から内周側へと貫通する第２のボルト孔４３ｂが設けられている。第２のボルト孔４３ｂは、保持部材４０における係止部４２が設けられた側とは反対側寄りに配置されている。

回転子３０の組み立ての際には、保持部材４０の係止部４２が回転子鉄心３１の両端面の一方にあてがわれた状態で、第１のボルト孔４３ａにはボルト４４が挿通される。また、回転子鉄心３１の外周面に配置された保持部材４０の第２のボルト孔４３ｂにも、ボルト４４が挿通される。そして、これらボルト４４を締結することで、保持部材４０は、係止部４２において回転子鉄心３１の両端面の一方に係止されるとともに、回転子鉄心３１の外周面にも係止される。

このようにして、保持部材４０は、回転軸３３に沿った方向の一端部に設けられた係止部４２において回転子鉄心３１の両端面の一方に係止され、かつ、回転子鉄心３１の外周面に係止されることにより、回転子鉄心３１に取り付けられる。

この際、係止部４２において回転子鉄心３１の両端面の一方に係止するため、このような構成の保持部材４０のみを用いた場合、保持部材４０を回転子鉄心３１の回転軸３３に沿った方向に２つ並べることができる。

また、さらに、保持部材４０を回転子鉄心３１の回転軸３３に沿った方向に３つ以上並べたい場合には、図１０に示すように、回転軸３３に沿った方向の両端に保持部材４０を配置し、その中間に配置されるものについては、実施の形態３で説明した構成を備えた中間部用保持部材４０’を用いるようにすればよい。すなわち、中間部用保持部材４０’には、係止部４２は設けられず、第２のボルト孔４３ｂのみが設けられる。

なお、図９中の矢印Ｆに示す方向からの矢視図は、実施の形態２で示した図５と全く同じものとなる。また、図９中の断面Ｇにおける断面図は、実施の形態１で示した図４と全く同じである。
他の構成については実施の形態１と同様であって、その詳細説明は省略する。

以上のように構成された永久磁石式電動機１の回転子３０においても、前述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、実施の形態３と同様、回転軸３３に沿った方向に保持部材４０を複数並べることができ、容易にスキューを付けた状態を実現することが可能である。

１ 永久磁石式電動機、 １０ フレーム、 ２０ 固定子、 ２１ 固定子鉄心、 ２２ 固定子コイル、 ３０ 回転子、 ３１ 回転子鉄心、 ３２ 永久磁石、 ３３ 回転軸、 ３４ ボス、 ４０ 保持部材、 ４０’ 中間部用保持部材、 ４１ 溝部、 ４２ 係止部、 ４３ａ 第１のボルト孔、 ４３ｂ 第２のボルト孔、 ４４ ボルト

Claims (5)

1. 固定子により生成される回転磁界によって回転軸を中心として回転可能な回転子鉄心と、
   磁性体からなり、前記回転子鉄心の外周面に、前記回転子鉄心の径方向に沿って着脱可能に取り付けられた複数の保持部材と、
   前記複数の保持部材のそれぞれに設けられ、前記回転子鉄心とは接触しないように配置された永久磁石と、を備えたことを特徴とする永久磁石式電動機の回転子。
2. 前記保持部材は、前記回転軸に沿った方向の両端部にそれぞれ設けられた係止部において前記回転子鉄心の両端面にそれぞれ係止されることにより、前記回転子鉄心に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式電動機の回転子。
3. 前記保持部材は、前記回転子鉄心の外周面に係止されることにより、前記回転子鉄心に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式電動機の回転子。
4. 前記保持部材は、前記回転軸に沿った方向の一端部に設けられた係止部において前記回転子鉄心の両端面の一方に係止され、かつ、前記回転子鉄心の外周面に係止されることにより、前記回転子鉄心に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式電動機の回転子。
5. 前記永久磁石は、前記保持部材の外周側に設けられた溝部に係合されることによって当該保持部材に保持されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の永久磁石式電動機の回転子。

Images