JP3347939B2 - 永久磁石回転子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばネオジウ
ム−鉄−ボロン系磁石またはプラセオジウム系磁石等の
希土類の永久磁石を、回転子軸の周囲に複数個配置して
構成される回転電機の永久磁石回転子に係り、特に永久
磁石の固着構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の永久磁石回転子の永久磁
石の固着構造としては、図示はしないが例えば、特開昭
６１−３９８３８号公報に示されるように、回転子軸上
に配置された永久磁石の周囲を、樹脂を含浸させたガラ
スクロスで締め付けた後、含浸樹脂を硬化させることに
よって固着する構造、又、特開昭５８−１９５４６０号
公報に示されるように、回転子軸上に永久磁石を接着し
て配置するとともに、その周囲に薄状の金属帯材を巻回
させることによって固着する構造や、特開昭６３−２３
５４３号公報に示されるように、回転子軸上に永久磁石
を接着して配置するとともに、その周囲に薄肉円筒を嵌
合させこの薄肉円筒を永久磁石の外形に沿って塑性変形
させることによって固着する構造等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】永久磁石は、一般的に
希土類の永久磁石が用いられているため硬く脆い性質を
有し、また、熱膨張係数が回転子軸を形成する鉄系の材
料とは異なる。因に、鉄系材料の熱膨張係数が１１×１
０^-6／℃であるのに対し、ネオジウム−鉄−ボロン系磁
石の熱膨張係数は０．７×１０^-6／℃、プラセオジウム
系磁石の熱膨張係数は２〜３×１０^-6／℃である。した
がって、永久磁石の固着を接着により行う場合、回転電
機の温度変化により接着剤に劣化が起こったりクラック
が成長することにより、回転子の寿命が短くなり信頼性
が低下するという問題点があった。

【０００４】また、接着剤の介在する層が磁路を妨げる
ような構成となるために、永久磁石が例えば回転子軸の
表面に直接当接している場合と比較して回転電機の性能
が低下し、さらに、接着力を補うため上記のようにガラ
スクロス、金属帯材、薄肉円筒等の補強部材を用いた場
合は、これらの補強部材が回転子と固定子との間に介在
することになるため、余分なギャップを設けることに等
しくなり、回転電機の性能が低下する等という問題点が
あった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ために成されたもので、磁路を妨げる位置に接着剤の層
が、また、回転子と固定子との間に補強部材が介在する
ことのない構成とすることにより、信頼性および性能の
低下を防止することが可能な永久磁石回転子を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る永久磁石回転子は、軸方向の一部に大径に形成された
段部を有する回転子軸と、段部の外周面に円周方向に所
定のピッチを介して配置され段部と軸方向に同じ長さ寸
法を有する複数の永久磁石と、環状で且つ外周部の各永
久磁石の端面と当接する位置に軸および円周方向に弾性
変形可能な突起状の複数の連結部位がそれぞれ形成され
るとともに、内周部が段部の端面に当接される一対の磁
石固定板とを備え、磁石固定板の内周部を段部の端面
に、外周部の各連結部位をそれぞれ対応する永久磁石の
端面にそれぞれ溶着または接着することにより、各永久
磁石を回転子軸に固定させるようにしたものである。

【０００７】また、この発明の請求項２に係る永久磁石
回転子は、回転子軸と、この回転子軸に嵌合し軸方向所
定の位置に配設される円筒状部材と、この円筒状部材の
外周面に円周方向に所定のピッチを介して配置され円筒
状部材と軸方向に同じ長さ寸法を有する複数の永久磁石
と、環状で且つ外周部の各永久磁石の端面と当接する位
置に軸および円周方向に弾性変形可能な突起状の複数の
連結部位がそれぞれ形成されるとともに、内周部が円筒
状部材の端面に当接される一対の磁石固定板とを備え、
磁石固定板の内周部を円筒状部材の端面に、外周部の各
連結部位をそれぞれ対応する永久磁石の端面にそれぞれ
溶着または接着することにより、各永久磁石を円筒状部
材に固定させるようにしたものである。

【０００８】又、この発明の請求項３に係る永久磁石回
転子は、請求項２において、円筒状部材が複数配設され
たものである。

【０００９】又、この発明の請求項４に係る永久磁石回
転子は、請求項３において、各円筒状部材を永久磁石の
位置同士が円周方向に所定の角度だけ順次ずれるように
回転子軸に嵌合させたものである。

【００１０】又、この発明の請求項５に係る永久磁石回
転子は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、磁石固
定板を、永久磁石と同数のセグメント片と、これら各セ
グメント片同士を連結する薄肉部材とで構成したもので
ある。

【００１１】又、この発明の請求項６に係る永久磁石回
転子は、請求項２において、円筒状部材を軸方向に積層
された複数の板状部材で構成したものである。

【００１２】又、この発明の請求項７に係る永久磁石回
転子は、請求項６において、板状部材は外周側でお互い
に連結される永久磁石と同数のセグメント片で構成さ
れ、各セグメント片の側端同士が当接することにより円
筒状に形成されたものである。

【００１３】又、この発明の請求項８に係る永久磁石回
転子は、請求項６または７において、円筒状部材の両端
に位置する各板状部材で磁石固定板を兼ねるようにした
ものである。

【００１４】又、この発明の請求項９に係る永久磁石回
転子は、請求項１ないし８のいずれかにおいて、連結部
位を櫛歯状に形成したものである。

【００１５】又、この発明の請求項１０に係る永久磁石
回転子は、請求項１ないし８のいずれかにおいて、連結
部位を破断に至らない亀裂が設けられた複数の突起状に
形成したものである。

【００１６】又、この発明の請求項１１に係る永久磁石
回転子は、回転子軸と、この回転子軸にそれぞれ嵌合し
外周部近傍に破断に至らない亀裂が設けられた複数の板
状部材を積層して形成される円筒状部材と、この円筒状
部材の外周面の円周方向に所定のピッチを介して固着、
配置される複数の永久磁石とを備えたものである。

【００１７】又、この発明の請求項１２に係る永久磁石
回転子は、請求項１１において、破断に至らない亀裂を
所望の磁気回路に沿って形成したものである。

【００１８】又、この発明の請求項１３に係る永久磁石
回転子は、請求項１ないし１２のいずれかにおいて、永
久磁石の固着をエネルギビーム溶接で行い且つエネルギ
ビーム溶接のパルス送りピッチがエネルギビーム溶接に
よって形成される溶接ビードの直径の１〜１．５倍の範
囲に設定したものである。

【００１９】又、この発明の請求項１４に係る永久磁石
回転子は、請求項１ないし１３のいずれかにおいて、永
久磁石としてネオジウム−鉄−ボロン系磁石またはプラ
セオジウム系磁石等の希土類の永久磁石を用いるととも
に永久磁石をエネルギビーム溶接により固着するものに
おいて、永久磁石と固着される部材にホウ素化処理、ホ
ウ素拡散メッキまたはニッケルホウ素メッキを施したも
のである。

【００２０】又、この発明の請求項１５に係る永久磁石
回転子は、請求項１ないし１３のいずれかにおいて、永
久磁石としてネオジウム−鉄−ボロン系磁石またはプラ
セオジウム系磁石等の希土類の永久磁石を用いるととも
に永久磁石をエネルギビーム溶接により固着するものに
おいて、永久磁石と固着される部材をホウ素添加物を含
む材料で形成したものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１における
永久磁石回転子の構成を示す図で、（Ａ）は正面図、
（Ｂ）は側断面図である。図２は図１における永久磁石
回転子の要部の構成を示す正面図である。図において、
１は中央部に大径に形成された段部１ａを有する回転子
軸、２はこの回転子軸１の段部１ａの外周面に、円周方
向に所定のピッチを介して配置される例えばネオジウム
−鉄−ボロン系磁石、またはプラセオジウム系磁石等の
希土類でなる複数の永久磁石で、軸方向の長さは段部１
ａの長さと同じ寸法に形成されている。

【００２２】３は回転子軸１の段部１ａおよび各永久磁
石２の両端面に当接するようにそれぞれ配置される環状
の一対の磁石固定板で、外周部の各永久磁石２の端面と
対向する位置には、破断に至らない微少な亀裂が設けら
れた突起状の連結部位３ａが形成されている。そして、
これら両磁石固定板３、３は、その内周部が溶接により
段部１ａの端面に、また、外周部は図２に示すように連
結部位３ａを介して例えばレーザ溶接により各永久磁石
２の端面にそれぞれ固着されることにより、各永久磁石
２は回転子軸１に固定される。

【００２３】次に、上記のように構成された実施の形態
１における磁石回転子の磁石固定板３の連結部位３ａ
に、破断に至らない微少な亀裂を形成する方法を図４に
基づいて説明する。まず、下面の所定の位置に寸法ｈだ
け突出した多数の突起４ａを有する上型４と、この上型
４の下方に配設され上型４の各突起４ａと対応する位置
に、それぞれ各突起４ａと嵌合可能な窪み部５ａとを有
する下型５とでなる第１のプレス金型６間に磁石固定板
３となる板状部材７を挿入する。

【００２４】次いで、上型４を下降させて下面を下型５
の上面に当接させた後、上型４を上昇させて元に戻す
と、図に示すように半抜き部８が形成される。次に、下
面が平坦な上型９と上面が平坦な下型１０とでなる第２
のプレス金型１１間に、板状部材７を挿入するとともに
上型９を下降させ、下面を下型１０の上面に当接させた
後上型９を上昇させて元に戻すと、図３にその詳細を模
式して示すように破断に至らない微少な亀裂１２が形成
される。

【００２５】このように上記実施の形態１によれば、磁
石固定板３の永久磁石２の端面と固着される連結部位３
ａを、破断に至らない亀裂が設けられた複数の突起で形
成して強度を局部的に弱くしているので、回転電機の温
度変化によりそれぞれ熱膨張係数の異なる永久磁石２お
よび磁石固定板３が伸縮しても、連結部位３ａが軸およ
び円周方向に弾性変形して伸縮量の差を吸収するため、
無理な応力が永久磁石２と磁石固定板３との接合面に集
中することもなく良好な接合が達成されるので、回転子
の寿命が長くなり信頼性が向上する。

【００２６】また、永久磁石２の端面側に磁石固定板３
を配置しているので、回転子と固定子との間には何も介
在するものがなくなるため、余分なギャップを設ける必
要もなくなり、さらに、永久磁石２と回転子軸１の外周
面とが直接当接しているので、磁路を妨げる接着剤の層
等の介在もなくなるため、回転電機の性能の向上を図る
ことも可能になる。

【００２７】尚、図１に示した磁石固定板３は、連結部
位３ａを破断に至らない亀裂が設けられた複数の突起状
とすることにより、軸および円周方向に弾性変形可能と
しているが、図５に示すように、磁石固定板１３の外周
部の各永久磁石２の端面と対向する位置を、櫛歯状に加
工して連結部位１３ａを形成し、この連結部位１３ａを
介してレーザ溶接により永久磁石２の端面に固着するよ
うにしても良く、連結部位１３ａは櫛歯状により強度が
局部的に弱くなり、軸および円周方向に弾性変形可能に
なるので、上記と同様の効果を得ることができる。

【００２８】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２における永久磁石回転子の構成を示す図で、（Ａ）
は正面図、（Ｂ）は側断面図、図７および図８は図６に
おける永久磁石回転子の要部の組立工程をそれぞれ示す
図、図９は図６における永久磁石回転子の要部の構成を
示す正面図である。図において、１４は回転子軸、１５
はこの回転子軸１４にそれぞれ嵌合された２個の円筒状
部材、１６は各円筒状部材１５の外周面に、円周方向に
所定のピッチを介してそれぞれ配置される例えばネオジ
ウム−鉄−ボロン系磁石、またはプラセオジウム系磁石
等の希土類でなる複数の永久磁石、１７は円筒状部材１
５および永久磁石１６の両端面に当接するようにそれぞ
れ配置される複数の磁石固定板で、外周部の各永久磁石
１６の端面と対向する位置には、櫛歯状に形成された連
結部位１７ａが設けられている。

【００２９】次に、上記のように構成された実施の形態
２における永久磁石回転子の組立方法を説明する。ま
ず、図７に示すように各円筒状部材１５の両端に一対の
磁石固定板１７を溶接により固定する。次いで、図８に
示すように両磁石固定板１７の連結部位１７ａ間に、永
久磁石１６を挟んで円筒状部材１５の外周面に当接さ
せ、図９に示すように永久磁石１６の端面と磁石固定板
１７の各連結部位１７ａとをレーザ溶接することによ
り、永久磁石１６を円筒状部材１５の外周上に固定す
る。そして最後に、上記のようにして組み立てられた各
ユニットを回転子軸１４上の所定の位置に固定して永久
磁石回転子が得られる。

【００３０】このように上記実施の形態２によれば、回
転子軸１４に円筒状部材１５を嵌合させて一体化してい
るので、回転子軸１４上に上記実施の形態１におけるよ
うな段部をわざわざ設ける必要もなくなり、大径の素材
から削り出して段部を形成する場合と比較して、大幅に
コストを低減することが可能になる。又、磁石固定板１
７の永久磁石１６の端面と固着される連結部位１７ａ
を、櫛歯状に形成して強度を局部的に弱くしているの
で、上記実施の形態１の場合と同様に、回転電機の温度
変化によりそれぞれ熱膨張係数の異なる永久磁石１６お
よび磁石固定板１７が伸縮しても、連結部位１７ａが軸
および円周方向に弾性変形して伸縮量の差を吸収するた
め、無理な応力が永久磁石１６と磁石固定板１７との接
合面に集中することもなく良好な接合が達成されるの
で、回転子の寿命が長くなり信頼性が向上する。

【００３１】また、永久磁石１６の端面側に磁石固定板
１７を配置しているので、回転子と固定子との間には何
も介在するものがなくなるため、余分なギャップを設け
る必要もなくなり、さらに、永久磁石１６と回転子軸１
４の外周面とが直接当接しているので、磁路を妨げる接
着剤の層等の介在もなくなるため、回転電機の性能の向
上を図ることも可能になる。

【００３２】尚、図６に示した磁石固定板１７は、連結
部位１７ａを櫛歯状とすることにより、軸および円周方
向に弾性変形可能としているが、上記実施の形態１にお
いて図１で示したように、連結部位を破断に至らない亀
裂が設けられた複数の突起状としても同様の効果を発揮
し得ることは言うまでもない。

【００３３】又、図６に示す永久磁石回転子の構成で
は、各円筒状部材１５に配設された永久磁石１６の位置
が、軸方向一直線上に重なるようになっているが、図１
０に示すように、各円筒状部材１５に配設される永久磁
石１６の位置が、円周方向に所定の角度だけ順次ずれる
ように、各円筒状部材１５を上記角度だけ順次ずらして
回転子軸１４に嵌合させ固定するようにすれば、回転子
にスキューを設けたと同様な効果が得られ、コギングト
ルク、トルクリップルおよび回転むら等の減少を図るこ
とが可能になる。

【００３４】実施の形態３．図１１はこの発明の実施の
形態３における永久磁石回転子の構成を示す図で、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面図、図１２および図１
３は図１１における永久磁石回転子の要部の組立工程を
それぞれ示す図である。図において、回転子軸１４、円
筒状部材１５および永久磁石１６は図６に示す上記実施
の形態２におけるものと同様である。１８は円筒状部材
１５の外周に配設される永久磁石１６と同数のセグメン
ト片１８ａと、これら各セグメント片１８ａ同士を連結
する薄肉部材１８ｂと、各セグメント片１８ａの永久磁
石１６の端面と対向する位置に櫛歯状に形成された連結
部位１８ｃとで構成される磁石固定板である。

【００３５】次に、上記のように構成された実施の形態
３における永久磁石回転子の組立方法を説明する。ま
ず、図１２に示すように２列に配置された磁石固定板１
８、１８間に、セグメント片１８ａと同ピッチで永久磁
石１６を挿入し、両磁石固定板１８、１８の各連結部位
１８ｃと永久磁石１６の両端面とをレーザ溶接すること
により、各永久磁石１６を両磁石固定板１８、１８間に
固定する。次いで、図１３に示すように各薄肉部材１８
ｂを順次変形させながら、円筒状部材１５の外周に沿っ
て巻き付け、各セグメント片１８ａを円筒状部材１５の
端面に溶接することにより一つのユニットを構成する。
そして最後に、上記のようにして組み立てられた各ユニ
ットを回転子軸１４上の所定の位置に固定して永久磁石
回転子が得られる。

【００３６】このように上記実施の形態３によれば、帯
状に形成された一対の磁石固定板１８、１８間に、各永
久磁石１６を挿入して固定し、磁石固定板１８の各薄肉
部材１８ｂを順次変形させながら、円筒状部材１５の外
周面に巻き付けてユニットを構成するようにしているの
で、組立の作業性が大幅に向上する。又、磁石固定板１
８と永久磁石１６との接合位置を一直線上に配置するこ
とができるので、円筒状部材１５の外周面に永久磁石１
６を１個ずつ配置して接合する場合と比較し、接合位置
の精度を容易に向上させることができ、回転電機として
構成した場合に、高精度の回転子が得られ、ひいてはコ
ギングトルク、トルクリップルおよび回転むら等の減少
を図ることが可能になる。

【００３７】尚、図１１に示した磁石固定板１８は、連
結部位１８ｃを櫛歯状とすることにより、軸および円周
方向に弾性変形可能としているが、上記実施の形態１に
おいて図１で示したように、連結部位を破断に至らない
亀裂が設けられた複数の突起状としても同様の効果を発
揮し得ることは言うまでもない。

【００３８】実施の形態４．図１４はこの発明の実施の
形態４における永久磁石回転子の構成を示す図で、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面図、図１５は図１４に
おける永久磁石回転子の要部の組立工程を示す図であ
る。図において、回転子軸１４および永久磁石１６は図
１１に示す上記実施の形態３におけるものと同様であ
る。１９は軸方向に積層された複数の板状部材で構成さ
れた円筒状部材、２０はこの円筒状部材１９の両端に板
状部材と共に積層され、抜きかしめにより固定され円筒
状部材１９と一体化された磁石固定板で、外周部の各永
久磁石１６の端面と対向する位置には、櫛歯状に形成さ
れた連結部位２０ａが設けられている。

【００３９】次に、上記のように構成された実施の形態
４における永久磁石回転子の組立方法を説明する。ま
ず、図１５に示すように複数の板状部材を積層して円筒
状部材１９を構成するとともに、両端に位置する板状部
材の外周部の各永久磁石１６の端面と対向する位置に、
櫛歯状に形成された連結部位２０ａを設けて磁石固定板
２０とし、順送りプレス内で抜きかしめを行って他の板
状部材と一体に固定する。次いで、各永久磁石１６を連
結部位２０ａと対向する位置に配置して、永久磁石１６
の端面と磁石固定板２０の各連結部位２０ａとをレーザ
溶接することにより、各永久磁石１６を円筒状部材１９
の外周部に固定し一つのユニットを構成する。そして最
後に、上記のようにして組み立てられた各ユニットを、
回転子軸１４上の所定の位置に固定して永久磁石回転子
が得られる。

【００４０】このように上記実施の形態４によれば、円
筒状部材１９を複数の板状部材の積層構造にするととも
に、両端に位置する板状部材に連結部位２０ａを形成し
て磁石固定板２０とし、連結部位２０ａと永久磁石１６
の端面とをレーザ溶接することにより、各永久磁石１６
を円筒状部材１９の外周面に固定するようにしているの
で、上記実施の形態２の場合と同様、回転子の寿命が長
くなり信頼性が向上するとともに、回転電機の性能の向
上を図ることができる。

【００４１】尚、上記実施の形態４では、同時にプレス
加工され円筒状部材１９を構成する複数の板状部材の両
端に位置するものを磁石固定板２０としているが、磁石
固定板２０は別体で打ち抜き、円筒状部材１９の端面に
溶接により固定しても良く、また、連結部位２０ａも上
記各実施の形態の場合と同様に、破断に至らない亀裂が
設けられた複数の突起状としても良いことは言うまでも
ない。

【００４２】実施の形態５．図１６はこの発明の実施の
形態５における永久磁石回転子の構成を示す図で、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面図、図１７および図１
８は図１６における永久磁石回転子の要部の組立工程を
それぞれ示す図である。図において、回転子軸１４およ
び永久磁石１６は上記実施の形態４におけるものと同様
である。２１は図１７に示す形状に形成された永久磁石
１６と同数のセグメント片２１ａと、このセグメント片
２１ａ外周側を連結して一体化する薄肉部材２１ｂとで
なる複数の板状部材を積層し、薄肉部材２１ｂを変形さ
せて巻き込むことにより、各セグメント片２１ａの側端
同士を当接させて構成される円筒状部材、２２はこの円
筒状部材２１の両端に位置する板状部材の外周部の各永
久磁石１６の端面と対向する位置に、櫛歯状に形成され
た連結部位２２ａを設けて構成された磁石固定板であ
る。

【００４３】次に、上記のように構成された実施の形態
５における永久磁石回転子の組立方法を説明する。ま
ず、図１７に示すように円筒状部材２１を構成する板状
部材の外周面の、両磁石固定板２２、２２の各連結部位
２２ａと対応する位置に永久磁石１６をそれぞれ挿入
し、両磁石固定板２２、２２の各連結部位２２ａと永久
磁石１６の両端面とをレーザ溶接することにより、各永
久磁石１６を円筒状部材２１を構成する各板状部材の外
周面上に固定する。次いで、図１８に示すように各薄肉
部材２１ｂを順次変形させながら巻き込み、各セグメン
ト片２１ａの側端面を当接させて固定し円筒状部材２１
を形成することにより一つのユニットを構成する。そし
て最後に、上記のようにして組み立てられた各ユニット
を回転子軸１４上の所定の位置に固定して永久磁石回転
子が得られる。

【００４４】このように上記実施の形態５によれば、図
１７に示すように積層された板状部材の両端に位置する
ものの外周側に連結部位２２ａを設けて磁石固定板２２
を兼ねるとともに、板状部材の外周面の磁石固定板２２
の連結部位２２ａと対応する位置にそれぞれ永久磁石１
６を挿入し、これら永久磁石１６の両端面を連結部位２
２ａにレーザ溶接して一体化し、そして、これらを巻き
込んで円筒状部材２１を形成することによりユニットを
構成するようにしているので、組立の作業性が大幅に向
上する。又、磁石固定板２２と永久磁石１６との接合位
置を一直線上に配置することができるため、接合位置の
精度を容易に向上させることができ、回転電機として構
成した場合に、高精度の回転子が得られ、ひいてはコギ
ングトルク、トルクリップルおよび回転むら等の減少を
図ることが可能になる。

【００４５】実施の形態６．図１９はこの発明の実施の
形態６における永久磁石回転子の構成を示す図で、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面図である。図におい
て、回転子軸１４および永久磁石１６は上記実施の形態
５におけるものと同様である。２３は外周部近傍に破断
に至らない亀裂２３ａが設けられた複数の板状部材、２
４はこれら板状部材２３を積層して抜きかしめることに
より、金型内で一体化された円筒状部材であり、各永久
磁石１６はこの円筒状部材２４の外周面に、円周方向に
所定のピッチを介して配置され、レーザ溶接２５により
固定されている。そして、このようにして構成された各
ユニットを回転子軸１４にそれぞれ嵌合させ、圧入、焼
きばめ、キー、接着または溶接により固着され、永久磁
石回転子が得られる。

【００４６】このように上記実施の形態６によれば、外
周部近傍に破断に至らない亀裂２３ａが設けられた複数
の板状部材２３を積層して円筒状部材２４を構成すると
ともに、この円筒状部材２４の外周面に円周方向に所定
のピッチを介して永久磁石を配置し、レーザ溶接２５に
より固着するようにしているので、回転電機の温度変化
によりそれぞれ熱膨張係数の異なる永久磁石１６および
円筒状部材２４が伸縮しても、円筒状部材２４を構成す
る各板状部材２３の外周部近傍に設けられた破断に至ら
ない亀裂２３ａが、軸および円周方向に弾性変形して伸
縮量の差を吸収するため、無理な応力が永久磁石１６と
円筒状部材２４との接合面に集中することもなく良好な
接合が達成されるので、回転子の寿命が長くなり信頼性
が向上する。

【００４７】また、回転子と固定子との間に何も介在す
るものがなくなるので、余分なギャップを回転子および
固定子の間に設ける必要もなくなり、さらに、永久磁石
１６と円筒状部材２４の外周面とが直接接触しているの
で、磁路を妨げる接着剤の層等の介在もなくなるため、
回転電機の性能の向上を図ることも可能になる。

【００４８】尚、上記のように図１９に示された板状部
材２３は、外周部近傍に破断に至らない亀裂２３ａを設
けることにより、永久磁石１６と円筒状部材２４との伸
縮量の差を吸収するようにしているが、図２０に示すよ
うに、磁気回路に沿って破断に至らない亀裂２６ａが設
けられた板状部材２６を積層して円筒状部材２７を構成
するようにしても良く、この場合、亀裂２６ａ内は歪み
が発生しており、導磁率がかなり低下しているので、こ
れら磁気回路に沿って設けられた亀裂２６ａは磁気的バ
リアの働きをするため、突極比を向上させて高効率の回
転子を容易に得ることが可能になる。

【００４９】又、図２１に示すように一つの円筒状部材
２８の軸方向に、複数の永久磁石１６をレーザ溶接２５
する場合、まず、一方の永久磁石１６の両端をそれぞれ
レーザ溶接２５ａ、２５ｂし、次いで、他方の永久磁石
１６の一端側および両永久磁石１６、１６の外周側当接
部をそれぞれレーザ溶接２５ｃ、２５ｄするようにすれ
ば、各永久磁石１６、１６同士を密着させて配置するこ
とができるため、軸方向の寸法を短縮して回転子、ひい
ては回転電機の小形化が可能になる。

【００５０】実施の形態７．図２２ないし図２５はこの
発明の実施の形態７における発明を説明するための図で
あり、図２２は図９に示した永久磁石１６と磁石固定板
１７の連結部位１７ａとをレーザ溶接した状態を模式し
て示す図、図２３は図１９における永久磁石１６と円筒
状部材２４とをレーザ溶接した状態を模式して示す図、
図２４および図２５は溶接強度とレーザのパルス送りピ
ッチとの関係をそれぞれ示す模式図である。そして、図
２２および図２３におけるｄはレーザ溶接によって形成
される溶接ビードの直径を、また、ｐはレーザ溶接のパ
ルス送りピッチをそれぞれ示す。

【００５１】図２４において、レーザ溶接の１つのビー
ドの溶接状態を観察すると、ビードの周辺部で溶融状態
がみられ、入熱量の中央部においては溶接時の急激な熱
変化による組織の分離がみられ、図から明らかなように
ビード周辺部の強度が最も高く、一つのビードの強度を
断面にして示すと、２つの山ができたようになる。一
方、図２５に示すようにパルス送りピッチｐがビードの
直径より小さくなった場合を観察すると、隣合うビード
の重なり部分において入熱量が大きくなってビード中央
部と同じ状態となり、その部位の強度は低くなる。すな
わち、重ね合わせた強度ではなく、図中破線で示す実際
の強度となる。

【００５２】よって、永久磁石１６と、磁石固定板１７
の連結部位１７ａまたは円筒状部材２４とをレーザ溶接
により固着する場合、レーザ溶接のパルス送りピッチｐ
を、レーザ溶接によってできる溶接ビードの直径ｄの１
〜１．５倍の範囲に設定することにより、効率よく溶接
強度を高く維持することができる。

【００５３】実施の形態８．ネオジウム−鉄−ボロン系
磁石またはプラセオジウム系磁石等の希土類の永久磁石
を用いる場合、例えば、図１に示すように永久磁石２と
接合される磁石固定板３、図１４に示すように永久磁石
１６と接合される磁石固定板２０、および図１９に示す
ように永久磁石１６と接合される円筒状部材２４等の各
接合部位に、ホウ素化処理、ホウ素拡散メッキまたはニ
ッケルホウ素メッキを施して、レーザ溶接等のようなエ
ネルギビーム溶接を行うと、各永久磁石２、１６等に含
まれるホウ素成分と溶融状態で融合するため、溶接合金
層が安定し溶接強度が向上する。

【００５４】実施の形態９．上記実施の形態８の場合と
同様に、ネオジウム−鉄−ボロン系磁石またはプラセオ
ジウム系磁石等の希土類の永久磁石を用いる場合、例え
ば、図１に示すように永久磁石２と接合される磁石固定
板３、図１４に示すように永久磁石１６と接合される磁
石固定板２０、および図１９に示すように永久磁石１６
と接合される円筒状部材２４等を、ホウ素添加物を含む
材料で形成し、レーザ溶接等のようなエネルギビーム溶
接を行うと、各永久磁石２、１６等に含まれるホウ素成
分と溶融状態で融合するため、溶融合金層が安定し溶接
強度が向上する。

【００５５】尚、上記各実施の形態１ないし６では、永
久磁石と磁石固定板との各接合を、レーザ溶接で行う場
合について説明したが、接着剤により接合しても良く、
この場合の接着剤の層は磁路を妨げる位置に介在してい
るわけではないので何ら問題はない。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、軸方向の一部に大径に形成された段部を有する回
転子軸と、段部の外周面に円周方向に所定のピッチを介
して配置され段部と軸方向に同じ長さ寸法を有する複数
の永久磁石と、環状で且つ外周部の各永久磁石の端面と
当接する位置に軸および円周方向に弾性変形可能な突起
状の複数の連結部位がそれぞれ形成されるとともに、内
周部が段部の端面に当接される一対の磁石固定板とを備
え、磁石固定板の内周部を段部の端面に、外周部の各連
結部位をそれぞれ対応する永久磁石の端面にそれぞれ溶
着または接着することにより、各永久磁石を回転子軸に
固定させるようにしたので、信頼性および性能の低下を
防止することが可能な永久磁石回転子を提供することが
できる。

【００５７】又、この発明の請求項２によれば、回転子
軸と、この回転子軸に嵌合し軸方向所定の位置に配設さ
れる円筒状部材と、この円筒状部材の外周面に円周方向
に所定のピッチを介して配置され円筒状部材と軸方向に
同じ長さ寸法を有する複数の永久磁石と、環状で且つ外
周部の各永久磁石の端面と当接する位置に軸および円周
方向に弾性変形可能な突起状の複数の連結部位がそれぞ
れ形成されるとともに、内周部が円筒状部材の端面に当
接される一対の磁石固定板とを備え、磁石固定板の内周
部を円筒状部材の端面に、外周部の各連結部位をそれぞ
れ対応する永久磁石の端面にそれぞれ溶着または接着す
ることにより、各永久磁石を円筒状部材に固定させるよ
うにしたので、信頼性および性能の低下を防止すること
が可能な永久磁石回転子を提供することができる。

【００５８】又、この発明の請求項３によれば、請求項
２において、円筒状部材を複数配設されたので、信頼性
および性能の低下を防止することが可能な永久磁石回転
子を提供することができる。

【００５９】又、この発明の請求項４によれば、請求項
３において、各円筒状部材を永久磁石の位置同士が円周
方向に所定の角度だけ順次ずれるように回転子軸に嵌合
させたので、信頼性および性能の低下の防止は勿論のこ
と、コギングトルク、トルクリップルおよび回転むらの
減少を図ることが可能な永久磁石回転子を提供すること
ができる。

【００６０】又、この発明の請求項５によれば、請求項
１ないし４のいずれかにおいて、磁石固定板を、永久磁
石と同数のセグメント片と、これら各セグメント片同士
を連結する薄肉部材とで構成したので、信頼性および性
能の低下の防止は勿論のこと、組立の作業性を向上させ
ることが可能な永久磁石回転子を提供することができ
る。

【００６１】又、この発明の請求項６によれば、請求項
２において、円筒状部材を軸方向に積層された複数の板
状部材で構成したので、信頼性および性能の低下を防止
することが可能な永久磁石回転子を提供することができ
る。

【００６２】又、この発明の請求項７によれば、請求項
６において、板状部材を外周側でお互いに連結される永
久磁石と同数のセグメント片で構成し、各セグメント片
の側端同士が当接することにより円筒状に形成されるよ
うにしたので、信頼性および性能の低下の防止は勿論の
こと、組立の作業性を向上させることが可能な永久磁石
回転子を提供することができる。

【００６３】又、この発明の請求項８によれば、請求項
６または７において、円筒状部材の両端に位置する各板
状部材で磁石固定板を兼ねるようにしたので、信頼性お
よび性能の低下の防止は勿論のこと、組立の作業性を向
上させることが可能な永久磁石回転子を提供することが
できる。

【００６４】又、この発明の請求項９によれば、請求項
１ないし８のいずれかにおいて、連結部位を櫛歯状に形
成したので、容易に信頼性および性能の低下を防止する
ことが可能な永久磁石回転子を提供することができる。

【００６５】又、この発明の請求項１０によれば、請求
項１ないし８のいずれかにおいて、連結部位を破断に至
らない亀裂が設けられた複数の突起状に形成したので、
容易に信頼性および性能の低下を防止することが可能な
永久磁石回転子を提供することができる。

【００６６】又、この発明の請求項１１によれば、回転
子軸と、この回転子軸にそれぞれ嵌合し外周部近傍に破
断に至らない亀裂が設けられた複数の板状部材を積層し
て形成される円筒状部材と、この円筒状部材の外周面の
円周方向に所定のピッチを介して固着、配置される複数
の永久磁石とを備えたので、信頼性および性能の低下を
防止することが可能な永久磁石回転子を提供することが
できる。

【００６７】又、この発明の請求項１２によれば、請求
項１１において、破断に至らない亀裂を所望の磁気回路
に沿って形成したので、信頼性および性能の低下の防止
は勿論のこと、効率の向上を図ることが可能な永久磁石
回転子を提供することができる。

【００６８】又、この発明の請求項１３によれば、請求
項１ないし１２のいずれかにおいて、永久磁石の固着を
エネルギビーム溶接で行い且つエネルギビーム溶接のパ
ルス送りピッチがエネルギビーム溶接によって形成され
る溶接ビードの直径の１〜１．５倍の範囲に設定したの
で、信頼性および性能の低下の防止は勿論のこと、効率
よく溶接強度を高く維持することが可能な永久磁石回転
子を提供することができる。

【００６９】又、この発明の請求項１４によれば、請求
項１ないし１３のいずれかにおいて、永久磁石としてネ
オジウム−鉄−ボロン系磁石またはプラセオジウム系磁
石等の希土類の永久磁石を用いるとともに永久磁石をエ
ネルギビーム溶接により固着するものにおいて、永久磁
石と固着される部材にホウ素化処理、ホウ素拡散メッキ
またはニッケルホウ素メッキを施したので、信頼性およ
び性能の低下の防止は勿論のこと、効率よく溶接強度を
高く維持することが可能な永久磁石回転子を提供するこ
とができる。

【００７０】又、この発明の請求項１５によれば、請求
項１ないし１３のいずれかにおいて、永久磁石としてネ
オジウム−鉄−ボロン系磁石またはプラセオジウム系磁
石等の希土類の永久磁石を用いるとともに永久磁石をエ
ネルギビーム溶接により固着するものにおいて、永久磁
石と固着される部材をホウ素添加物を含む材料で形成し
たので、信頼性および性能の低下の防止は勿論のこと、
効率よく溶接強度を高く維持することが可能な永久磁石
回転子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における永久磁石回
転子の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面図
である。

【図２】 図１における永久磁石回転子の要部の構成を
示す正面図である。

【図３】 図１における連結部位を形成する亀裂の詳細
を模式して示す図である。

【図４】 図３における連結部位を形成する亀裂を加工
する方法を示す断面図である。

【図５】 亀裂とは異なる櫛歯状に形成された連結部位
を有する磁石固定板が設けられた永久磁石回転子の構成
を示す正面図である。

【図６】 この発明の実施の形態２における永久磁石回
転子の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面図
である。

【図７】 図６における永久磁石回転子の要部の組立工
程の一部を示す図である。

【図８】 図６における永久磁石回転子の要部の組立工
程の図７とは異なる一部を示す図である。

【図９】 図６における永久磁石回転子の要部の構成を
示す正面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態２における永久磁石
回転子の異なる構成を示す側面図である。

【図１１】 この発明の実施の形態３における永久磁石
回転子の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面
図である。

【図１２】 図１１における永久磁石回転子の要部の組
立工程の一部を示す図である。

【図１３】 図１１における永久磁石回転子の要部の組
立工程の図１２とは異なる一部を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態４における永久磁石
回転子の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面
図である。

【図１５】 図１４における永久磁石回転子の組立工程
を示す図である。

【図１６】 この発明の実施の形態５における永久磁石
回転子の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面
図である。

【図１７】 図１６における永久磁石回転子の要部の組
立工程の一部を示す図である。

【図１８】 図１６における永久磁石回転子の要部の組
立工程の図１７とは異なる一部を示す図である。

【図１９】 この発明の実施の形態６における永久磁石
回転子の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面
図である。

【図２０】 この発明の実施の形態６における永久磁石
回転子の異なる構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は
側断面図である。

【図２１】 この発明の実施の形態６における永久磁石
回転子のさらに異なる構成を示す部分断面図である。

【図２２】 図９に示した永久磁石と磁石固定板の連結
部位とをレーザ溶接した状態を模式して示す図である。

【図２３】 図１９における永久磁石と円筒状部材とを
レーザ溶接した状態を模式して示す図である。

【図２４】 レーザのパルス送りピッチがビードの径よ
り大の場合の溶接強度の分布を示す図である。

【図２５】 レーザのパルス送りピッチがビードの径よ
り小の場合の溶接強度の分布を示す図である。

【符号の説明】

１，１４ 回転子軸、２，１６ 永久磁石、３，１３，
１７，１８，２０，２２ 磁石固定板、３ａ，１３ａ，
１７ａ，１８ｃ，２０ａ，２２ａ 連結部位、１８ａ，
２１ａ セグメント片、１８ｂ，２１ｂ 薄肉部材、８
半抜き部、１２，２３ａ，２６ａ 亀裂、１５，１
９，２１，２４，２７，２８ 円筒状部材、２５，２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ レーザ溶接、ｄ 直径、ｐ ピッ
チ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 1/17 H02K 1/27 H02K 15/03

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向の一部に大径に形成された段部を
   有する回転子軸と、上記段部の外周面に円周方向に所定
   のピッチを介して配置され上記段部と軸方向に同じ長さ
   寸法を有する複数の永久磁石と、環状で且つ外周部の上
   記各永久磁石の端面と当接する位置に軸および円周方向
   に弾性変形可能な突起状の複数の連結部位がそれぞれ形
   成されるとともに、内周部が上記段部の端面に当接され
   る一対の磁石固定板とを備え、上記磁石固定板の内周部
   を上記段部の端面に、外周部の各連結部位をそれぞれ対
   応する永久磁石の端面にそれぞれ溶着または接着するこ
   とにより、上記各永久磁石を上記回転子軸に固定させた
   ことを特徴とする永久磁石回転子。
2. 【請求項２】 回転子軸と、この回転子軸に嵌合し軸方
   向所定の位置に配設される円筒状部材と、この円筒状部
   材の外周面に円周方向に所定のピッチを介して配置され
   上記円筒状部材と軸方向に同じ長さ寸法を有する複数の
   永久磁石と、環状で且つ外周部の上記各永久磁石の端面
   と当接する位置に軸および円周方向に弾性変形可能な突
   起状の複数の連結部位がそれぞれ形成されるとともに、
   内周部が上記円筒状部材の端面に当接される一対の磁石
   固定板とを備え、上記磁石固定板の内周部を上記円筒状
   部材の端面に、外周部の各連結部位をそれぞれ対応する
   永久磁石の端面にそれぞれ溶着または接着することによ
   り、上記各永久磁石を上記円筒状部材に固定させたこと
   を特徴とする永久磁石回転子。
3. 【請求項３】 円筒状部材は複数配設されていることを
   特徴とする請求項２記載の永久磁石回転子。
4. 【請求項４】 各円筒状部材は永久磁石の位置同士が円
   周方向に所定の角度だけ順次ずれるように回転子軸に嵌
   合されていることを特徴とする請求項３記載の永久磁石
   回転子。
5. 【請求項５】 磁石固定板は、永久磁石と同数のセグメ
   ント片と、これら各セグメント片同士を連結する薄肉部
   材とで構成されていることを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれかに記載の永久磁石回転子。
6. 【請求項６】 円筒状部材は軸方向に積層された複数の
   板状部材で構成されていることを特徴とする請求項２記
   載の永久磁石回転子。
7. 【請求項７】 板状部材は、外周側でお互いに連結され
   る永久磁石と同数のセグメント片で構成され上記各セグ
   メント片の側端同士が当接することにより円筒状に形成
   されていることを特徴とする請求項６記載の永久磁石回
   転子。
8. 【請求項８】 円筒状部材の両端に位置する各板状部材
   は、磁石固定板を兼ねていることを特徴とする請求項６
   または７記載の永久磁石回転子。
9. 【請求項９】 連結部位は櫛歯状に形成されていること
   を特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の永久
   磁石回転子。
10. 【請求項１０】 連結部位は破断に至らない亀裂が設け
    られた複数の突起状に形成されていることを特徴とする
    請求項１ないし８のいずれかに記載の永久磁石回転子。
11. 【請求項１１】 回転子軸と、この回転子軸にそれぞれ
    嵌合し外周部近傍に破断に至らない亀裂が設けられた複
    数の板状部材を積層して形成される円筒状部材と、この
    円筒状部材の外周面の円周方向に所定のピッチを介して
    固着、配置される複数の永久磁石とを備えたことを特徴
    とする永久磁石回転子。
12. 【請求項１２】 破断に至らない亀裂は、所望の磁気回
    路に沿って形成されていることを特徴とする請求項１１
    記載の永久磁石回転子。
13. 【請求項１３】 永久磁石の固着はエネルギビーム溶接
    で行われ且つ上記エネルギビーム溶接のパルス送りピッ
    チが上記エネルギビーム溶接によって形成される溶接ビ
    ードの直径の１〜１．５倍の範囲に設定されていること
    を特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の永
    久磁石回転子。
14. 【請求項１４】 永久磁石としてネオジウム−鉄−ボロ
    ン系磁石またはプラセオジウム系磁石等の希土類の永久
    磁石を用いるとともに上記永久磁石をエネルギビーム溶
    接により固着するものにおいて、上記永久磁石と固着さ
    れる部材にホウ素化処理、ホウ素拡散メッキまたはニッ
    ケルホウ素メッキを施したことを特徴とする請求項１な
    いし１３のいずれかに記載の永久磁石回転子。
15. 【請求項１５】 永久磁石としてネオジウム−鉄−ボロ
    ン系磁石またはプラセオジウム系磁石等の希土類の永久
    磁石を用いるとともに上記永久磁石をエネルギビーム溶
    接により固着するものにおいて、上記永久磁石と固着さ
    れる部材をホウ素添加物を含む材料で形成したことを特
    徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の永久磁
    石回転子。