JP2023093926A - 永久磁石固定構造及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータに設けられる永久磁石の回転中における脱落等を防止する固定構造及び方法を提供する。【解決手段】第１ロータホルダ５と、第２ロータホルダ５Ａと、各第１、第２リブ体４０、４０Ａの第１、第２リブ４０ａ、４０ｂを互いに重合させて形成された空間部と、第１、第２リブ体４０、４０Ａによって保持された板状の永久磁石１２ａと、各回転軸用孔１Ａ、１Ｂを貫通して固定された回転軸１と、を備え、永久磁石１２ａは、空間部によって永久磁石１２ａの周縁が保持され、第１、第２リブ４０ａ、４０ｂによって永久磁石１２ａの軸方向及び周方向における動きを防止する構成と方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石固定構造及び方法に関し、特に、第１、第２ロータホルダの各リブにより形成された空間部を用いて、板状の永久磁石の複数の周縁を保持することにより、永久磁石を周方向及び軸方向に対して動かないように固定するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のアキシャルモータ用のロータにおけるマグネットの取付構造の一例としては、例えば、特許文献１に開示された構成を図７として開示することができる。
すなわち、図７の第１従来構成において、そのロータ１２の磁性体板１２ｂは、磁極境界部に設けられた第２のコア部１２２を内周側で短絡する第３のコア部１２３によりシャフトを保持する。そして、永久磁石１２ａの磁極面を覆う第１のコア部１２１と、第２及び第３のコア部１２２、１２３との間には、それぞれ第１及び第２空隙部１２４ａ、１２４ｂが形成されている。このため、ロータ１２内の永久磁石１２ａを磁性体板１２ｂにより保持しつつ、同じ磁性体板１２ｂによりシャフトも保持することができ、かつ、永久磁石１２ａの磁束の漏洩を防止することもできる。

また、図８及び図９で示される構成は、第２従来構成を示すものであり、図８及び図９において、回転軸用孔１Ａに回転軸１を設けるロータ基部２と一体のロータホルダ基部４には、径方向Ｒに沿って一体形成された複数の支柱３が所定回転角度毎に設けられている。
前記各支柱３の外端３ａには、ロータホルダ５の回転方向Ｒａに沿って設けられた外周壁状のホルダ片６が設けられている。

前記各外端３ａは、前記各ホルダ片６の長さＬの中央位置Ｃの内面６ａに一体接続するように一体成形されており、前記各ホルダ片６は、スリット７を介して互いに独立している。
前記ロータホルダ基部４の外周面４ａと前記各支柱３の支柱面３ｂと各ホルダ片６の内面６ａとによって形成される複数の永久磁石収納枠部８が前記ロータホルダ５に設けられている。

前記ロータホルダ５の各永久磁石収納枠部８内に永久磁石１２ａを嵌合・装着する場合、前記ロータホルダ５の全体構成が樹脂等の絶縁材料で形成されているため、柔軟性を有し、かつ、スリット７を有しているため、永久磁石１２ａの嵌合・装着は好適であった。

特開２００８－２２８４８３号公報

従来の永久磁石固定構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、まず、図７で示される第１従来構成の場合、永久磁石１２ａの磁極面を覆う第１のコア部１２１と、第２及び第３のコア部１２２、１２３との間には、各々第１、第２空隙部１２４ａ、１２４ｂが形成され、永久磁石１２ａは、磁性体板１２ｂにより保持されつつ、同じ磁性体板１２ｂにより、シャフト（図示せず）も保持することができるが、第１、第２空隙部１２４ａ、１２４ｂの溝が小さく、かつ、アキシャルモータ用ロータ１２の構成の総厚が厚くなり、偏平モータをより薄くすることは極めて困難なことであった。

また、前述の第２従来構成においては、ロータホルダ５の一面側に枠状の永久磁石収納枠部８を作り、この永久磁石収納枠部８の厚さよりも永久磁石１２ａの厚さが厚く構成されているため、前記永久磁石１２ａを前記永久磁石収納枠部８内に収納した際、永久磁石１２ａの側面１２ａＡが図８のように支柱面３ｂ、内面６ａ及び外周面４ａから各々突出してしまう。支柱面３ｂ、内面６ａ及び外周面４ａと永久磁石１２ａとを接着剤、溶接等の一体化手段で一体接続しているが、モータに対して、強い遠心力、振動等が加わると、各永久磁石１２ａに対して、左右回転（周縁）方向Ｒａ及び軸方向Ｐの力が主として加えられ、各永久磁石１２ａがロータホルダ５から離脱するもしくは浮く等の現象が発生し、アキシャル型モータにとって致命的な故障又は損傷となることがあった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、第１、第２ロータホルダの各リブにより形成された空間部を用いて、永久磁石の複数の周縁を保持することにより、永久磁石を周方向及び軸方向に対して動かないように固定するようにした永久磁石固定構造及び方法を提供することである。

本発明による永久磁石固定構造及び方法は、半径方向に沿って突出する複数の第１リブ体を一体に有し、軸芯に第１回転軸用孔を有する第１板状体からなる第１ロータホルダと、前記半径方向に突出する複数の第２リブ体を一体に有し、前記軸芯に第２回転軸用孔を有する第２板状体からなる第２ロータホルダと、前記各第１、第２リブ体の第１、第２リブを互いに重合させて形成された空間部と、前記第１、第２リブ体によって保持された板状の永久磁石と、前記各回転軸用孔を貫通して固定された回転軸と、を備え、前記永久磁石は、前記空間部によって前記永久磁石の周縁が保持され、前記第１、第２リブによって永久磁石の軸方向及び周方向における動作を防止する構成と方法である。
また、前記第１、第２リブ体の径方向外側に形成された第１舌片及び第２舌片は、前記永久磁石の周縁が前記空間部内に保持された後に、一体化手段によって、一体状に接続されている構成と方法であり、また、前記一体化手段は、溶接又は接着よりなる構成と方法であり、また、前記第１、第２リブ体の径方向外側に形成された前記第１、第２舌片の外端は、前記各永久磁石の磁石外端よりも径方向外方へ突出している構成と方法である。

本発明による永久磁石固定構造及び方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、半径方向に沿って突出する複数の第１リブ体を一体に有し、軸芯に第１回転軸用孔を有する第１板状体からなる第１ロータホルダと、前記半径方向に突出する複数の第２リブ体を一体に有し、前記軸芯に第２回転軸用孔を有する第２板状体からなる第２ロータホルダと、前記各第１、第２リブ体の第１、第２リブを互いに重合させて形成された空間部と、前記第１、第２リブ体によって保持された板状の永久磁石と、前記各回転軸用孔を貫通して固定された回転軸と、を備え、前記永久磁石は、前記空間部によって前記永久磁石の周縁が保持されているため、この前記第１、第２リブによって永久磁石の軸方向及び周方向における動作を防止でき、激しい動作に対しても、ロータからの離脱、抜け等を防止することができる。
また、前記第１、第２リブ体の径方向外側に形成された第１舌片及び第２舌片は、前記永久磁石の周縁が前記空間部内に保持された後に、一体化手段によって、一体状に接続されていることにより、簡単なロータホルダによって永久磁石を強固にロータに取り付けることができる。
また、前記一体化手段は、溶接又は接着よりなることにより、各舌片の一体化は、ロータの高速時においても、破損することなく、回転することができる。
また、前記第１、第２リブ体の径方向外側に形成された前記第１、第２舌片の外端は、前記各永久磁石の磁石外端よりも径方向外方へ突出していることにより、第１、第２舌片の外端の融着作業が容易となる構成と方法である。

本発明の実施の形態による永久磁石固定構造及び方法を示す分解斜視図である。 図１のロータの組立て後を示す拡大斜視図である。 図２のＢ－Ｂ拡大断面図である。 図２のＡ部の拡大斜視図である。 図４のＢ部の拡大斜視図である。 図４のＣ－Ｃ拡大断面図である。 第１従来構成の永久磁石固定構造を示す斜視図である。 第２従来構成を示す斜視図である。 図８の分解斜視図である。

本発明による永久磁石固定構造及び方法は、第１、第２ロータホルダの各リブにより形成された空間部を用いて、板状の永久磁石の複数の周縁を保持することにより、永久磁石を周方向及び軸方向に対して動作しないように固定することである。

以下、図面と共に本発明による永久磁石固定構造及び方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来構成と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１には、第１ロータホルダ５と複数の偏平な板状の永久磁石１２ａと第２ロータホルダ５Ａと回転軸１とからなるアキシャルモータ用のロータ１２が示されており、前記第１ロータホルダ５は、軸芯Ｐに前記回転軸１を貫通させるための第１回転軸用孔１Ａを備えた第１板状体１Ｅから構成されている。
前記第１板状体１Ｅの外周には、前記第１板状体１Ｅと一体に半径方向Ｒに沿って突出した第１リブ体４０が回転方向Ｒａに沿って回転できるように構成されている。

前記各第１リブ体４０は、前記第１板状体１Ｅと一体状に形成され、前記各第１リブ体４０は、互いに隣接する各第１リブ体４０を一対１ａ～１ｊとして、合計１０個の一対１ａ～１ｊが構成されている。

前記第１リブ体４０の前記各一対１ａ～１ｊにおける各第１リブ４０ａは、図１及び図２の平面で見て、Ｕ字状又はＶ字状に形成され、前記各第１リブ４０ａは、その内側が開放されているＵ字状又はＶ字状の形状に構成されている。

図１の各永久磁石１２ａは、前記第１ロータホルダ５の前記各一対１ａ～１ｊに嵌め込むことができるように構成されている。
図１で見て上側に位置する前記第１ロータホルダ５に設けられた各永久磁石１２ａの下側には、前記第１ロータホルダ５と同一形状の第２ロータホルダ５Ａが設けられ、前記各永久磁石１２ａは、前記第１、第２ロータホルダ５、５Ａによって挟持された状態で保持されている。

前記第２ロータホルダ５Ａの構成は、前記第１ロータホルダ５と同一構成であり、第２ロータホルダ５Ａの第２板状体１Ｅａ、第２リブ体４０Ａ、第２リブ４０ｂ、第２回転軸用孔１Ｂ全てが前記第１ロータホルダ５と同一構成である。
また、前記第１ロータホルダ５と第２ロータホルダ５Ａとを前記永久磁石１２ａを介して重合、すなわち、互いに重ね合わせた状態は、図２及び図３で示される通りである。

図２は、前述の図１の分解斜視図を元の組立てられたアキシャルモータのロータ１２を示している。
図２においては、前記第１、第２ロータホルダ５、５Ａが、前記永久磁石１２ａを挟持した状態で一体状に組立てられ、前記第１、第２リブ体４０、４０Ａの径方向外側には、第１舌片４６及び第２舌片４７が設けられ、前記各舌片４６、４７の外端４５は、前記半径方向Ｒに沿った前記永久磁石１２ａの磁石外端４８よりも径方向外方に突出している。
前記第１、第２ロータホルダ５、５Ａの前記各第１、第２舌片４６、４７は、溶接、接着、ホッチキス等の一体化手段５０によって一体に形成されている。

前記第１、第２ロータホルダ５、５Ａにおける第１、第２リブ体４０、４０Ａの各第１、第２リブ４０ａ、４０ｂにより、図３で示されるように、図１の第１、第２案内用隙間６０、６１を連通する空間部６２が形成されている。
前記第１、第２リブ４０ａ、４０ｂにより形成された前記空間部６２は、図１及び図２で示されるように、平面で見てＵ字形又はＶ字形に構成されている。
前記各永久磁石１２ａは、その周縁１２Ｅが前記空間部６２内に挿入されているため、モータ等に組込まれた場合、ロータ１２の周方向Ｍ及び軸方向Ｖの動きが第１、第２リブ４０ａ、４０ｂによって防止され、高速回転に対する永久磁石１２ａの安定化を得ることができるように構成されている。

図４は、図２のＡ部の拡大図であり、図５は、図４のＢ部の拡大斜視図で、図６は図４のＣ－Ｃ拡大断面図であり、特に、図５及び図６には、第１、第２ロータホルダ５、５Ａの第１、第２リブ４０ａ、４０ｂによって永久磁石１２ａが挟持されていることが具体的に示されている。
尚、図２、図３、図４、図５及び図６においては、前述の図１の構成と同一部分には、同一符号を付し、その説明は省略する。尚、前述の第１、第２ロータホルダ５、５Ａは、アルミニウム、ステンレス等の非磁性金属や樹脂で製作されている。また、プレスや射出成形で形成された空間部６２は袋状に形成されているため、永久磁石１２ａの周縁１２Ｅを完全に保持できる。

本発明による永久磁石固定構造及び方法は、一対のロータホルダの各リブ間の空間部内に永久磁石の周縁を挿入し、永久磁石の周縁が空間部内に挟まれた状態となるため、ロータの高速時に発生する周方向及び軸方向動作に対して永久磁石の十分な固定を確保することができる。

１ 回転軸
１Ａ 第１回転軸用孔
１Ｂ 第２回転軸用孔
１Ｅ 第１板状体
１Ｅａ 第２板状体
１ａ～１ｊ １対
５ 第１ロータホルダ
５Ａ 第２ロータホルダ
１２ ロータ
１２ａ 永久磁石
１２Ｅ 周縁
４０ 第１リブ体
４０Ａ 第２リブ体
４０ａ 第１リブ
４０ｂ 第２リブ
４５ 外端
４６ 第１舌片
４７ 第２舌片
４８ 磁石外端
５０ 一体化手段
６０ 第１案内用隙間
６１ 第２案内用隙間
６２ 空間部
Ｍ 周方向
Ｐ 軸芯
Ｒ 半径方向
Ｒａ 回転方向
Ｖ 軸方向

Claims (8)

1. 半径方向(R)に沿って突出する複数の第１リブ体(40)を一体に有し、軸芯(P)に第１回転軸用孔(1A)を有する第１板状体(1E)からなる第１ロータホルダ(5)と、前記半径方向(R)に突出する複数の第２リブ体(40A)を一体に有し、前記軸芯(P)に第２回転軸用孔(1B)を有する第２板状体(1Ea)からなる第２ロータホルダ(5A)と、前記各第１、第２リブ体(40,40A)の第１、第２リブ(40a,40b)を互いに重合させて形成された空間部(62)と、前記第１、第２リブ体(40,40A)によって保持された板状の永久磁石(12a)と、前記各回転軸用孔(1A,1B)を貫通して固定された回転軸(1)と、を備え、
   前記永久磁石(12a)は、前記空間部(62)によって前記永久磁石(12a)の周縁(12E)が保持され、前記第１、第２リブ(40a,40b)によって永久磁石(12a)の軸方向(V)及び周方向(M)における動作を防止することを特徴とする永久磁石固定構造。
2. 前記第１、第２リブ体(40,40A)の径方向外側に形成された第１舌片(46)及び第２舌片(47)は、前記永久磁石(12a)の周縁(12E)が前記空間部(62)内に保持された後に、一体化手段(50)によって、一体状に接続されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石固定構造。
3. 前記一体化手段(50)は、溶接又は接着よりなることを特徴とする請求項２記載の永久磁石固定構造。
4. 前記第１、第２リブ体(40,40A)の径方向外側に形成された第１、第２舌片(46,47)の外端(45)は、前記各永久磁石(12a)の磁石外端(48)よりも径方向外方へ突出していることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の永久磁石固定構造。
5. 半径方向(R)に沿って突出する複数の第１リブ体(40)を一体に有し、軸芯(P)に第１回転軸用孔(1A)を有する第１板状体(1E)からなる第１ロータホルダ(5)と、前記半径方向(R)に突出する複数の第２リブ体(40A)を一体に有し、前記軸芯(P)に第２回転軸用孔(1B)を有する第２板状体(1Ea)からなる第２ロータホルダ(5A)と、前記各第１、第２リブ体(40,40A)の第１、第２リブ(40a,40b)を互いに重合させて形成された空間部(62)と、前記第１、第２リブ体(40,40A)によって保持された板状の永久磁石(12a)と、前記各回転軸用孔(1A,1B)を貫通して固定された回転軸(1)と、を備え、
   前記永久磁石(12a)は、前記空間部(62)によって前記永久磁石(12a)の周縁(12E)が保持され、前記第１、第２リブ(40a,40b)によって永久磁石(12a)の軸方向(V)及び周方向(M)における動作を防止することを特徴とする永久磁石固定方法。
6. 前記第１、第２リブ体(40,40A)の径方向外側に形成された第１舌片(46)及び第２舌片(47)は、前記永久磁石(12a)の周縁(12E)が前記空間部(62)内に保持された後に、一体化手段(50)によって、一体状に接続されていることを特徴とする請求項５記載の永久磁石固定方法。
7. 前記一体化手段(50)は、溶接又は接着よりなることを特徴とする請求項６記載の永久磁石固定方法。
8. 前記第１、第２リブ体(40,40A)の径方向外側に形成された第１、第２舌片(46,47)の外端(45)は、前記各永久磁石(12a)の磁石外端(48)よりも径方向外方へ突出していることを特徴とする請求項５ないし７の何れか１項に記載の永久磁石固定方法。

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