JP3672343B2

JP3672343B2 - 永久磁石ロータ

Info

Publication number: JP3672343B2
Application number: JP25548694A
Authority: JP
Inventors: シュトローブルゲオルク
Original assignee: ジョンソンエレクトリックソシエテアノニム
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: EP0650241B1; JPH07163071A; CN1065678C; DE69402664D1; GB9321785D0; DE69402664T2; EP0650241A1; CN1115508A; US5528095A; ES2100634T3

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気モータに係り、より詳細には、電気モータ用の永久磁石ロータに係る。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石ロータは、公知であり、例えば、ブラシレスＤＣモータ及び同期モータに使用されている。磁石をロータに取り付けるために種々の方法が試みられている。共通の構造は、遠心力を克服するために個々のバー磁石ではなくてリング磁石を使用することである。これらは、正確な直径を与えるように研磨された内面及び外面を有する簡単なリングとして形成された焼結磁石である。
【０００３】
ロータにおける磁界の戻り路は、鉄のチューブから作られた磁束リング、スチール積層の型抜きスタック又は固体リングによって形成される。磁束リングは、これに磁石が圧ばめされるときに磁石の内径に一致するように非常に正確な外径をもつことが要求される。干渉があまりに大きいと、磁石にクラックが生じる。干渉が小さ過ぎると、磁石が磁束リングにおいて緩んで、負荷のもとでスリップを生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁束リングをモータシャフトに接続するためにプラスチック材料のカプラーを使用することが知られている。このカプラーは、通常、固体スリーブの形態である。この場合も、磁石とシャフトをうまく嵌合してそれらの間にトルクを確実に伝えるためにカプラーの外径が正確であることが要求される。これは、モータが広い温度範囲にわたって動作するように設計されているか又はそれが要求されるときには、種々の部品の熱膨張差のために特に問題となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この問題は、本発明において、公称外径が磁石の内径よりも大きなスプリット型磁束リングを設け、そして該磁束リングとカプラーとの間に止め手段を設けることによって解消される。このように、磁束リングは、磁石の内側に嵌合するように圧縮され、その弾力性によって、磁石の内径の適度な変化を許容できるバネ干渉嵌合を与える一方、磁石とシャフトとの間に確実にトルクを伝えるに充分な摩擦を与える。止め手段は、磁束リングをカプラーに位置設定すると共に、磁石の製造裕度や直径の変化による磁束リングの直径の変化をカプラーが許容できるようにする一方、磁石とシャフトとの間で確実にトルクを伝達することができるようにする。
【０００６】
従って、本発明は、リング磁石と、該磁石内に配置されたスプリット型磁束リングと、ロータのシャフトと、磁束リングをシャフトに接続するカプラーと、磁束リングをカプラーに対して位置設定する止め手段とを備えた電気モータ用永久磁石ロータを提供する。
【０００７】
磁束リングは、スプリット型ロール状スチールリングであるのが好ましい。というのは、これは、磁界に対して良好な磁束戻り路を与え、磁石の内径の変化を受け入れるための良好な弾力性を有する一方、製造が容易だからである。
【０００８】
カプラーは、製造し易く且つ成形構成が好まれることから、プラスチック材料であるのが好ましいが、型抜きされたスチール積層体も使用できる。
【０００９】
カプラーは、シャフトに嵌合される中央のボスと、半径方向に延びるウェブによってこのボスに同軸的に接続される外側の環状スリーブとを有するのが好ましい。この構造は、軽量で且つあまり材料を使用しないだけではなく、ウェブがロータ軸に垂直に延びないようにウェブをスイープする（ずらす）ことにより改善されるある程度の圧縮性能をカプラーに与える。
【００１０】
更に、磁束リングを受け入れるためにスリーブの外面に沿ってリブが形成される。これらリブは、隣接するウェブ間の中央で周囲位置に配置される。これは、ウェブ間でのスリーブの撓みを利用することによりカプラーに相当の弾力性を与える。
【００１１】
好ましくは、止め手段は、カプラー上の突起より成り、これは、磁束リング上の欠切部分と共働する。これは、カプラーが成形される場合には特に製造が簡単であり、そして欠切部が磁束リングのスプリット部分に沿って形成される場合には特に組み立てが容易となる。この突起は、欠切部分に係合して、リングをカプラーに位置設定し、そして磁束リングとカプラーとの間の摩擦だけでは不充分な場合に磁束リングとカプラーとの間にトルクを伝達する助けをする。磁束リングがカプラーに対して動きはじめると、突起が欠切部の縁に支持され、相対的な移動を防止する。
【００１２】
通常は、突起の高さは、磁束リングの厚みに等しいか又はそれより小さい。磁石の内面が突起を受け入れるための適当なくぼみを有する場合には、突起が高くてもよい。
【００１３】
磁石と磁束リングとの間の摩擦は、通常は、磁束リングに磁石を保持するに充分であるが、磁石を磁束リングに軸方向に配置するために磁束リングの軸方向端にタブが設けられる。高いトルクが要求される場合には、これらタブが磁石に形成されたくぼみに配置され、スリップを防止する助けとなる。
【００１４】
又、本発明は、上記した永久磁石ロータを組み込んだ電気モータにも係る。
【００１５】
【実施例】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。図１はブラスレス直流モータのようなモータ１０を示しており、これは、図２に断面図で示す永久磁石ロータ２０を組み込んでいる。このロータ２０は、シャフト３０と、磁石ホルダ即ちカプラー４０と、磁束リング５０と、リング磁石６０とを備えている。
【００１６】
シャフト３０には、シャフトとカプラー４０との間の接着を助けるために、ぎざぎざ部３１が設けられている。
【００１７】
カプラー４０の機能は、磁石及び／又は磁束リングをロータの回転軸及びシャフトと同軸的に支持すると共に、磁石（又は磁束リング）からシャフトへトルクを伝達することである。カプラー４０は、シャフト３０に取り付けられる中央ボス４１を有する単一部片の成形プラスチック材料部品である。中央ボスの周りに外側の環状スリーブ４２がある。半径方向に延びるウェブ４３がスリーブをボス４１に接続する。ウェブ４３は、ロータの軸に垂直に延びないようにスイープされ（ずらされ）るか又はそのような形状にされる。これは、磁石及び磁束リングがカプラー４０に嵌合されるときに生じるような半径方向の圧縮力によってスリーブが変形されたときにウェブ４３が弾力で曲がり得るようにする。ウェブ４３の曲がりは、圧縮力を吸収する助けとなる。
【００１８】
スリーブ４２の外面には突起４４が形成される。この突起は、磁束リング５０をカプラー４０に対して位置設定する止め手段の部分を形成する。その機能について、以下に詳細に述べる。好ましい実施例において、突起の高さは、磁束リングの厚みと同じであるが若干小さい。
【００１９】
磁束リング５０は、スリーブ４２の外面に直接支持されてもよいが、磁束リングは、スリーブの外面に沿って形成されたリブ４５に支持されるのが好ましい。これらのリブは、図４に示すように、隣接するウェブ４３間の中間でスリーブ４２の周囲方向に離間されている。
【００２０】
磁束リング５０は、図５に最も明瞭に示すように、スチールシートから型抜きされ、そして長手方向のスプリット部分（割れ部分）５１をもつリングへと巻かれる。このスプリット部に沿った中間に欠切部分５２があり、リングに穴を形成している。この欠切部は、磁束リングをカプラーに対して位置設定する止め手段の一部を形成する。欠切部５２は、スリーブ４２の突起４４と共働して、磁束リング５０とカプラー４０との間の相対的な移動を防止する。突起４４は、欠切部分５２によって形成された穴内に配置され、磁束リングがカプラーに対して動こうとしたときに、この突起が欠切部分の縁に当接し、その相対的な移動を防止する。
【００２１】
磁束リングは、磁石６０に磁気吸引され、これは、磁石を磁束リングに対して固定保持するよう助ける。又、磁束リングは、平らなシートを、長手方向スリットをもつリングへと巻くことによって形成される。リングは、これが磁石によって圧縮されるように磁石の内径よりも大きい固有又は公称外径で作られる。固有の弾力性、即ちリングがその元の直径へと戻ろうとする性質が、磁石と磁束リングとの間に更に摩擦を形成する。
【００２２】
ある用途においては、磁石６０を磁束リング／カプラーに対して軸方向に位置設定する手段を設けることが効果的である。このため、磁束リングの軸方向端にタブ５３が設けられる。これらのタブは、磁石を軸方向に位置設定するように磁石の端を支持する。これらタブを受け入れるように磁石にくぼみ（図示せず）を設けてもよい。タブとくぼみとの共働により、磁石と磁束リングとの間の相対的な移動に対する付加的な抵抗を与えることができ、これは、通常より強いトルク条件のもとで必要とされる。
【００２３】
タブ５３は、磁束リングの軸方向端において欠切部分の角を変形することによって形成される。リングの各端に２つの欠切部が図５に示されている。一方の欠切部５４は、スプリット部５１に沿って形成され、比較的小さなものである。他方の欠切部５５は、スプリット部に直径方向に対向して形成され、第１の欠切部５４より大きくて、リングのバランスを保つようにスプリット部及び上記欠切部５２を補償する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモータを示す図である。
【図２】本発明によるロータの長手断面図である。
【図３】図２のロータの端面図である。
【図４】図２のロータの一部分を形成するカプラーの端面図である。
【図５】図２のロータの一部分を形成する磁束リングを示す図である。
【符号の説明】
１０モータ
２０永久磁石ロータ
３０シャフト
４０カプラー
４１ボス
４２環状スリーブ
４３半径方向に延びるウェブ
４４突起
４５リブ
５０磁束リング
５２欠切部
５３タブ
６０リング磁石

Claims

電気モータ用の永久磁石ロータにおいて、
内径を有するリング磁石と、
上記磁石内に配置され、上記リング磁石の内径よりも大きな公称外径を有するスプリット型磁束リングと、
ロータ用のシャフトと、
上記磁束リングをシャフトに接続するカプラーと、
上記カプラーに対して磁束リングを位置設定する止め手段とを備えたことを特徴とする永久磁石ロータ。
上記磁束リングは、スプリット型のロール状スチールリングである請求項１に記載のロータ。
上記止め手段は、磁束リングの欠切部分と共働するようにカプラーに形成された突起より成る請求項１又は２に記載のロータ。
上記カプラーは、プラスチック材料のもので、シャフトに取り付けられる中央ボスと、半径方向に延びるウェブによってボスに接続される外側の環状スリーブとを有する請求項１ないし３のいずれかに記載のロータ。
上記半径方向に延びるウェブは、シャフトに対して垂直には延びない請求項４に記載のロータ。
上記スリーブの外面にはリブが形成され、これらのリブは、隣接するウェブ間の中間で周囲方向に離間されている請求項４又は５に記載のロータ。
リング磁石を磁束リングに対して軸方向に位置設定するように磁束リングの各軸方向端にタブが形成される請求項１ないし６のいずれかに記載のロータ。
電気モータ用の永久磁石ロータにおいて、
上記ロータの回転軸に沿って延びる細長いシャフトと、
上記シャフトに取り付けられるプラスチック材料のカプラーであって、中央のボスと、半径方向に延びるスイープされたウェブによって上記中央ボスに接続された外側の環状スリーブと、隣接するウェブの中間の周囲方向に離間された位置において上記スリーブの外面に沿って延びるリブと、上記スリーブの外面に形成された突起とを有しているカプラーと、
上記カプラーに取り付けられるロール状スチールの磁束リングであって、長手方向のスプリット部分と、公称外径と、リングに穴を形成し上記カプラーの突起と共働して磁束リングをカプラーに対して位置設定する欠切部分と、上記磁束リングの軸方向端において欠切部の角を変形することによって形成されたタブとを有している磁束リングと、
上記磁束リングに取り付けられる焼結したリング磁石であって、上記磁束リングを圧縮させるように上記磁束リングの公称外径よりも小さな内径を有し、上記タブによって磁束リングに位置設定されるリング磁石とを備えたことを特徴とする永久磁石ロータ。
請求項１ないし８のいずれかに記載の永久磁石ロータを組み込んだ電気モータ。