JP3681944B2

JP3681944B2 - 回転電機機器

Info

Publication number: JP3681944B2
Application number: JP2000006825A
Authority: JP
Inventors: 和久高島; 京平山本; 桂一上原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: JP2001197690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は回転電機機器に関し、特に界磁として永久磁石を使用する固定子の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、例えば特開平９−３２２４４３号公報に記載された「回転電機の界磁装置」における固定子の分解斜視図である。固定子を構成する合成樹脂からなるマグネットホルダ３は、一対のリング部１０、１１間に所定間隔、例えば９０度間隔で連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを立設してリング部１０，１１と一体化し、カゴ型構造とする。また、各連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂには各円周面において長手方向に向けて３つ突起部からなら突起群１４が所定間隔で形成されている。
【０００３】
更に、マグネットホルダ３には、各連結部１２ａ−１３ａ，１３ａ−１２ｂ，１２ｂ−１３ｂ，１３ｂ−１２ａ間にマグネットカバー４を介してその面が鞍状に湾曲したマグネット２が嵌入される。このように４枚のマグネット２が嵌入されたマグネットホルダ３は円筒状のヨーク１に圧入される。尚、各マグネット２は図示しないモータ軸方向に対向している。
【０００４】
以上のように構成された固定子構造においては、マグネットホルダ部３の圧入力は、ヨーク１の内径Ｄ１と、図１４に示すようにマグネット２をマグネットカバー４を介してマグネットホルダ３に組み込んだ時の外径Ｄ２により決まる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機の固定子において、ヨーク１の内径Ｄ１は筒体の内径のみにより決まる。だが、マグネットホルダ３の外径Ｄ２は、マグネット２、マグネットホルダ３、マグネットカバー４の寸法により決まるため、外径のバラツキ要因及びバラツキ幅が大きくなる。
【０００６】
このためヨーク１内にマグネットホルダ３を圧入する力（圧入力）のバラツキも大きくなり、圧入力が大きくなるとマグネット２に過大な力がかかるため割れ等が発生する。
また、逆に圧入力が小さくなるとマグネット２の保持力が弱くなり、モータ回転時にマグネット２が振動し易くなり、性能に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００７】
また、各連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの突起群１４は全て同一配置で同一形状のため、突起に当接するマグネット２の円周方向の端面にかかる応力が大きくなり、マグネット２の割れや変形等が発生するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、マグネットの圧入力のバラツキを小さくし、マグネットの割れや保持力低下を低減することができる回転電機機器を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機機器は、磁性体からなる中空円筒状のヨークと、このヨークの内周面に沿って周方向に所定間隔で固定される複数個の永久磁石と、これら永久磁石を長手方向の両端から挟持する二つの環状部材、前記各永久磁石の間の周方向の所定間隔を埋めて立設され、前記各環状部材を連結する複数本の連結部材から構成され、前記挟持された永久磁石を前記ヨーク内周面に当接させて保持する非磁性体の磁石保持部材とを設けた回転電機機器であって、前記複数の連結部材の内、少なくとも半径方向に対向する一対の連結部材の周面に長手方向に溝部を設け、前記連結部材は前記永久磁石との各当接面に突起部を設け、左右の当接面の突起部の配列が非対称である。
【００１０】
この発明に係る回転電機機器は、前記溝部を前記連結部材の外周面に長手方向に向けて形成したものである。
【００１１】
この発明に係る回転電機機器は、前記溝部を前記連結部材の内周面に長手方向に向けて形成したものである。
【００１３】
この発明に係る回転電機機器は、前記突起部は、複数個ずつ一群とした突起群に分け、隣接する突起群間とで突起の高さを異ならせたものである。
【００１４】
この発明に係る回転電機機器は、前記突起部の先端部分を非平坦面にしたものである。
【００１６】
この発明に係る回転電機機器は、半径方向に対向して立設された各連結部材間において前記突起部の配列を同一とし、かつ、隣接する各連結部材間において前記突起部の配列を異ならせたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を各添付図面について説明する。図１は本実施の形態に係る回転電機機器を構成する固定子の分解斜視図である。図２は固定子を組み立て後の横断面図である。尚、図中、図１３，１４と同一符号は同一または相当部分を示す。図１，２に示すように、マグネットホルダ３Ａを構成する対向した一組の連結部１２ａ，１２ｂの外周側には長手方向にモータの軸に対向して長さＬの溝穴２０ａ，２０ｂが形成されている。他の対向する一組の連結部１３ａ，１３ｂには溝穴は形成されていない。
【００１８】
また、全ての連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの円周方向における両端面には突起群２１ａ，２１ｂが形成されおり、図３に示すように、中央にある５個の突起部からなる突起群２１ａの高さは、この突起群２１ａの両端に２個の突起部からなる突起群２１ｂの高さより△ｈ高くなっている。
【００１９】
マグネットホルダ３Ａによって保持されたマグネット２の外周面をヨーク１の内周面に密着させ、回転電機機器の回転時にマグネット２が振動するのを防止するために、各マグネット２をマグネットホルダ３Ａに支持させた後に、マグネットホルダ３Ａをヨーク１内に挿入し、マグネットホルダ３Ａ内に円筒状の可撓性のマグネットカバー４を挿入する。さらに、マグネット２の内周面にマグネットカバー４を密着させるために、マグネットカバー４をゴムなどの弾性体でヨーク内周面に拡管させて固定する。
【００２０】
以上の様に構成された固定子においては、マグネット２をマグネットホルダ３Ａに組込みヨーク１内に圧入すると、マグネット２の外周面はヨーク１の内周面に押される。この結果、マグネットホルダ３Ａに形成された突起群２１ａ，２１ｂは、マグネット２の周方向の両端面２４，２５で圧縮されて変形する。
【００２１】
この結果、連結部１２ａ，１２ｂの溝穴外周のＵ字形状部２６が図４に示すようにに幅が狭くなる方向に変形する。この時の変形力Ｐ１は、図５のように溝穴２０ａ，２０ｂが無い時の変形力Ｐ２と比較するとＰ１<Ｐ２となる。また、溝穴のある連結部１２ａ，１２ｂの中央部の突起群２１ａは、両端部の突起群２１ｂより△ｈ高いため、図６のように、マグネット圧入の際、まず連結部１２ａ，１２ｂの中央部が撓み、その後、両端部が撓む。中央部の突起群１２ａを変形させる力Ｐ３、両端部の突起群１２ｂを変形させる力Ｐ４とすると、Ｐ３≒Ｐ４となるように△ｈが決められている。
【００２２】
以上の構造では、圧入力と締め代（ヨーク１の内径とマグネット２を保持した場合のマグネットホルダ３Ａの外径との偏差）の関係は図７の様になる。図７は締め代が大きい程、即ちマグネット２を保持した場合のマグネットホルダ３Ａの外径がヨーク１の内径に対して大きい程、圧入力（マグネットホルダ３Ａをヨーク１内に押し入れる力）が大きくなることを示す。
【００２３】
図７でａは従来のマグネットホルダ３の構造における圧入力勾配（締め代の変化に対する圧入力の変化特性）であり、△ｄａ，△ｄａ１，△ｄａ２はそれぞれ従来のマグネットホルダ３の構造における締め代の中央値、最大値、最小値であり、Ｐａ，Ｐａ１，Ｐａ２はそれぞれの締め代のときの圧入力である。
この変化特性図から明らかなように、締め代がΔｄａ２からΔｄａ１と大きくなる程、大きな圧入力が必要とされる。
【００２４】
一方、ｂは本実施の形態のマグネットホルダ３Ａの構造における圧入力勾配であり、△ｄｂ，△ｄｂ１，△ｄｂ２それぞれ本実施の形態におけるマグネットホルダ３Ａの構造における締め代の中央値、最大値、最小値である。Ｐｂ，Ｐｂ１，Ｐｂ２は各締め代における圧入力である。
【００２５】
圧入力の中央値（Ｐａ＝Ｐｂ）を従来と本実施の形態におけるマグネットホルダ３，３Ａの場合と同様とし、且つ、従来の締め代のバラツキを中央値Δｄａを中心としたΔｄａ２，Δｄａ１としたのと同様に、本実施の形態においてもバラツキを中央値Δｄｂを中心としたΔｄｂ２，Δｄｂ１とし、各中央値Δｄａ，Δｄｂを中心としたバラツキ幅を同じ、即ち（△ｄａ１一△ｄａ２＝△ｄｂ１一△ｄｂ２）とすれば、圧入力勾配ｂは圧入力勾配ａに対して勾配が小さいため、圧入力のバラツキは、Ｐａ１−Ｐａ２＞Ｐｂ１−Ｐｂ２となる。
従って、締め代を大きくとれば（△ｄａ＜△ｄｂ）、従来構造のマグネットホルダ３と同等の圧入力が得られ、かつ圧入力バラツキを小さくすることができる。
【００２６】
連結部１２ａ或いは１２ｂにおける中央部の突起群２１ａの高さを両端の突起群２１ｂより高くすることにより、各突起部２１ａ，２１ｂがマグネット２から受ける圧縮力を均等に近づけることができ、マグネット２の保持力が安定する。
【００２７】
また、連結部１２ａ，１２ｂの溝穴２０ａ，２０ｂについては、一組の対向する連結部に設けてマグネットホルダ３Ａを成形するため、金型のスライド方向は２方向でよく金型構造は従来のマグネットホルダを成形する金型と同等となる。
【００２８】
実施の形態２．
図８は本実施の形態に係るマグネットホルダの斜視図である。本実施の形態に係るマグネットホルダ３Ｂは、溝穴２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは全ての連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの内側に図示しない回転子の方向に設けられている。このように全ての連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂに溝穴２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが設けられているため、マグネットホルダ３Ｂにマグネット２を保持させてヨーク１に圧入すると、全ての連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂが撓むことでマグネット２にかかる力を均等にすることができるため、ヨーク１に圧入した際のマグネット２の内径寸法精度が向上する。
【００２９】
このように全ての連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂに溝穴２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを設けることで、連結部１個当たりの変形量が小さくて済むため撓み量を小さくできると共に、溝穴２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの幅及び深さも小さくでき、且つ、連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの剛性、熱、振動等による耐久性が向上する。
【００３０】
実施の形態３．
図９は本実施の形態に係るマグネットホルダにおける連結部である。本実施の形態に係る連結部は、円周方向における各端面に設けた突起群の先端形状が球３０又は鋭角（エッジ）３１となっている。このため、マグネット２の周方向の両端面が球３０又はエッジ３１を押して変形させる時の変形力は、突起群からの抗力が小さいため従来の台形形状と比較して小さい力で済むので、締め代を大きくとれば実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３１】
実施の形態４．
図１０は実施の形態４に係るマグネットホルダの斜視図である。本実施の形態におけるマグネットホルダ３Ｃの連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂに設けた突起部は、連結部本体を介して左右に非対称に形成されている。このように形成された連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂによれば、マグネット２の周方向の両端面にある突起部３２，３３，３４を圧縮すると、図１１に示すように突起部３２，３３を支点として突起部３４を圧縮することとなる。この圧縮力が全ての突起部にかかるため、連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは波打ち状態に変形する。このため、突起部が左右非対称形状ものは左右対称形状のものと比較してマグネット２にかかる応力を分散でき、マグネット割れを低減できる。
【００３２】
実施の形態５．
図１２は実施の形態５におけるマグネットホルダ３Ｄの展開図であり、特に連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを強調して図示してある。本実施の形態では、対向する連結部、例えば、連結部１２ａと１２ｂの突起部３６−３５，３７−３４は同一配置となっており、対向しない連結部、例えば１２ａと１３ａの突起部は同一円周面上にない。
【００３３】
この連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの構造では、同一円周面Ｃ上における突起部は３４，３５，３６，３７の４個しかないため、従来のマグネットホルダ３と比較して突起のある円周面におけるマグネット２にかかる力を小さくでき、また、実施例５と同様にマグネット割れを低減できると共に圧入力のバラツキを小さくできる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によれば、磁性体からなる中空円筒状のヨークと、このヨークの内周面に沿って周方向に所定間隔で固定される複数個の永久磁石と、これら永久磁石を長手方向の両端から挟持する二つの環状部材、前記各永久磁石の間の周方向の所定間隔を埋めて立設され、前記各環状部材を連結する複数本の連結部材から構成され、前記挟持された永久磁石を前記ヨーク内周面に当接させて保持する非磁性体の磁石保持部材とを設けた回転電機機器であって、前記複数の連結部材の内、少なくとも半径方向に対向する一対の連結部材の周面に長手方向に溝部を設け、前記連結部材は前記永久磁石との各当接面に突起部を設け、左右の当接面の突起部の配列が非対称であるので、突起部により永久磁石と保持部材との接触面積を小さくでき、また、溝部と突起部とにより永久磁石圧入力時のバラツキを小さくすることができるという効果があり、さらに、連結部材の各円周端面に形成された左右の突起部の配列を非対称とすることで、永久磁石にかかる応力を分散でき、永久磁石の割れを低減できるという効果がある。
【００３５】
この発明によれば、溝部を連結部材の外周面に長手方向に向けて形成したので、永久磁石圧入力時のバラツキを小さくすることができるという効果がある。
【００３６】
この発明によれば、溝部を連結部材の内周面に長手方向に向けて形成したので、永久磁石圧入力時のバラツキを小さくすることができるという効果がある。
【００３８】
この発明によれば、前記突起部は、複数個ずつ一群とした突起群に分け、隣接する突起群間とで突起の高さを異ならせたので、保持部材における永久磁石の保持力を安定させることができるという効果がある。
【００３９】
この発明によれば、前記突起部の先端部分を非平坦面にしたので、永久磁石をヨーク内に圧入した時に突起が圧縮変形しやすくなり、圧入力のバラツキを小さくできるという効果がある。
【００４１】
この発明によれば、半径方向に対向して立設された各連結部材間において前記突起部の配列を同一とし、かつ、隣接する各連結部材間において前記突起部の配列を異ならせたので、永久磁石にかかる応力を分散でき、永久磁石の割れを低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機機器における固定子の分解斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる固定子の横断面図である。
【図３】実施の形態１に係る連結部の拡大図である。
【図４】実施の形態１に係る連結部の一部拡大図である。
【図５】従来の固定子に係る連結部の一部拡大図である。
【図６】実施の形態１に係る連結部の撓みの様子を説明する図である。
【図７】圧入力と締め代との関係を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る固定子におけるマグネットホルダの斜視図である。
【図９】実施の形態３に係る連結部の拡大図である。
【図１０】実施の形態４に係る固定子におけるマグネットホルダの斜視図である。
【図１１】実施の形態４に係る連結部の拡大図である。
【図１２】実施の形態５に係る連結部の拡大図である。
【図１３】従来の回転電機機器における固定子の分解斜視図である。
【図１４】従来の回転電機機器における固定子の横断面図である。
【符号の説明】
１ヨーク、２マグネット、３Ａ，３Ｂ，３Ｃマグネットホルダ、１０，１１リング、１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ連結部、２０ａ，２０ｂ，２７ａ〜２７ｄ溝穴、２１ａ，２１ｂ突起群、３０〜３７突起部。

Claims

磁性体からなる中空円筒状のヨークと、
このヨークの内周面に沿って周方向に所定間隔で固定される複数個の永久磁石と、
これら永久磁石を長手方向の両端から挟持する二つの環状部材、前記各永久磁石の間の周方向の所定間隔を埋めて立設され、前記各環状部材を連結する複数本の連結部材から構成され、前記挟持された永久磁石を前記ヨーク内周面に当接させて保持する非磁性体の磁石保持部材とを設けた回転電機機器であって、
前記複数の連結部材の内、少なくとも半径方向に対向する一対の連結部材の周面に長手方向に溝部を設け、
前記連結部材は前記永久磁石との各当接面に突起部を設け、左右の当接面の突起部の配列が非対称である
ことを特徴とする回転電機機器。
前記溝部を前記連結部材の外周面に長手方向に向けて形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機機器。
前記溝部を前記連結部材の内周面に長手方向に向けて形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機機器。
前記突起部は、複数個ずつ一群とした突起群に分け、隣接する突起群間とで突起の高さを異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機機器。
前記突起部の先端部分を非平坦面にしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回転電機機器。
半径方向に対向して立設された各連結部材間において前記突起部の配列を同一とし、かつ、隣接する各連結部材間において前記突起部の配列を異ならせたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の回転電機機器。