JP3688475B2 - 永久磁石式同期機およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用として使用される小型、高出力を可能にする永久磁石式同期機に係わり、特に回転子を構成する回転軸、永久磁石、磁性金属リングの加工精度、位置決め精度を大幅に向上させた永久磁石式同期機およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
主に産業用として使用される小型で高出力を可能にする永久磁石式同期機の1つとして、従来、図4に示すものが知られている。
【0003】
この図に示す永久磁石式同期機101は、筒状に形成され、回転機フレーム102に嵌め込まれて固定される固定子103と、筒状に形成される永久磁石104、筒状に形成される磁性金属リング109、棒状に形成される回転軸110を持ち、図5に示すように、固定子103の内面と、僅かな隙間108を形成するように配置される回転子105とを備えており、固定子102の内面に一定間隔で形成された各スロット106内の各コイル17が順次励磁されて、回転磁界が生成されたとき、この回転磁界と、回転子105の永久磁石104、磁性金属リング109によって生成される磁界との相互作用により、回転子105を回転させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の永久磁石式同期機101では、回転子105を製造する際、図6に示すように、回転軸110に対し、縦割りにされた複数の永久磁石104を取り付けた後、これら回転軸110、各永久磁石104を所定温度、例えば“−100℃”以下に冷やして、径を小さくするとともに、筒状に形成された磁性金属リング109を所定温度、例えば“300℃”以上にして、径を大きくした状態で、磁性リング109の内側に、回転軸110とともに各永久磁石104を嵌め込み、この後これら回転軸110、各永久磁石104、磁性金属リング109を常温に戻し、このとき生じる磁性リング109の収縮力を利用して、各永久磁石104、回転軸110をしまりばめするという方法で、回転子105を製造している。
【0005】
このため、回転子105を製造するとき、回転軸110、各永久磁石104、磁性金属リング109の熱伸縮による工作誤差、位置合わせ誤差が生じ易く、製造上、要求される工作精度、位置合わせ精度を確保するのが難しいことから、生産性を高くすることができないという問題があった。
【0006】
本発明は上記の事情に鑑み、製造工程を簡素化しながら、回転子に対して要求される工作精度、位置合わせ精度を確保することができ、これによって回転子を製造する際の生産性を飛躍的に向上させることができ、かつ回転子に要求される電気的特性、および磁気特性を確保することができ、回転子が高速回転されたときにも、十分な機械的強度を確保することができる永久磁石式同期機およびその製造方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1では、筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される2つの磁性金属リングとを備え、前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と、前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成され、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴としている。
【0009】
請求項2では、筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される2つの磁性金属リングとを備えた永久磁石式同期機の製造方法であって、前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成される小径の磁性金属リングであり、この小径の磁性リングとこの磁性リングよりも大径の磁性金属リングとの間に前記永久磁石を挟み込んだ後、前記小径の磁性金属リングの内側に回転軸を圧入して、これら回転軸、永久磁石、および各磁性金属リングを一体化することにより、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴としている。
【0010】
上記構成によれば、回転子に要求される、電気的特性、磁気特性を確保できるとともに、回転軸を永久磁石側に圧入するとき、機械的強度の弱い永久磁石に対する機械的な悪影響を緩和でき、回転子が高速回転されたときにも、十分な機械的強度を確保できる。
【0012】
上記構成によれば、小径の磁性リングとこの磁性リングよりも大径の磁性金属リングとの間に永久磁石を挟み込んだ後、小径の磁性金属リングの内側に回転軸を圧入して、これら回転軸、永久磁石、および各磁性金属リングを一体化することにより、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにするとともに、製造工程を簡素化しつつ、回転子に対して要求される工作精度、位置合わせ精度を確保でき、これによって回転子を製造する際の生産性を飛躍的に向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明による永久磁石式同期機の実施の形態を示す分解斜視図である。
【0014】
この図に示す永久磁石式同期機1は、筒状に形成され、回転機フレーム2に嵌め込まれて固定される固定子3と、この固定子3内に回転自在に挿入される回転子4とを備えおり、固定子3によって回転磁界が生成されているとき、この回転磁界に応じて回転子4を回転させて、回転子4に連結されている各種機器(図示は省略する)を駆動させる。
【0015】
固定子3は、図2に示すように、筒状に形成され、その内面側に所定間隔でスロット5が形成された固定子本体6と、この固定子本体6の各スロット5内に挿入されて固定される複数のコイル7とを備えており、回転機フレーム2に嵌め込まれた状態で、固定され、励磁回路(図示は省略する)から駆動電流が出力されたとき、各コイル7を順次励磁して回転磁界を生成する。
【0016】
また、回転子4は、固定子3の内径よりも、少し小さい外径を持つように形成される筒状の磁性金属リング8と、この磁性金属リング8の内径よりも、所定径だけ小さな外径を持つように形成されて磁性金属リング8の内側に配置される筒状の磁性金属リング9と、各磁性金属リング8、9の間に形成された隙間10に挿入される複数の永久磁石11と、図3に示すように、テーパ部12を有する棒体によって構成され、プレス処理で、磁性金属リング8、各永久磁石11と一体化された磁性金属リング9内に圧入される回転軸13とを備えており、固定子本体6の内面に一定間隔で配置された各コイル7が順次励磁されて、回転磁界が生成されたとき、この回転磁界と、各永久磁石11、各磁性金属リング8、9によって生じる磁界との相互作用により、これら各永久磁石11、各磁性金属リング8、9、回転軸13が回転駆動される。
【0017】
この場合、磁性金属リング9は、回転軸13を各永久磁石11側に圧入するとき、各永久磁石11に対する機械的な悪影響を緩和するように、ある程度の弾力性を持ち、かつ磁気解析処理などにより、回転子4の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、形状に形成される。
【0018】
このように、この実施の形態では、回転軸13と、各永久磁石11、各磁性金属リング8、9とを一体化させるとき、プレス処理による圧入加工で、回転軸13を永久磁石11側に圧入するようにしているので、回転子5を製造する工程で、これら回転軸13、各永久磁石11、各磁性金属リング8、9に対する熱処理を不要にすることができ、これによってこれら回転軸13、各永久磁石11、各磁性金属リング8、9の工作誤差、位置合わせ誤差が発生しないようにして、製造上、要求される工作精度、位置合わせ精度を確保することができる。
【0019】
これによって、回転子4を製造する際の歩留まりを向上させて、生産性を飛躍的に向上させることができる。
【0020】
また、この実施の形態では、回転軸13と、各永久磁石11、各磁性金属リング8、9とを一体化させるとき、回転軸13と、各永久磁石11との間に介在させた磁性金属リング9によって各永久磁石11に対する機械的な悪影響、磁気的な悪影響を緩和させながら、回転軸13によって各永久磁石11をしまりばめ固定するようにしているので、回転子4に要求される、電気的特性、磁気特性を確保しながら、十分な機械的強度を確保することができる。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、製造工程を簡素化しながら、回転子に対して要求される工作精度、位置合わせ精度を確保することができ、これによって回転子を製造する際の生産性を飛躍的に向上させることができる。
【0022】
また、回転子に要求される、電気的特性、磁気特性を確保することができるとともに、回転子が高速回転されたときにも、十分な機械的強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による永久磁石式同期機の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図2】図1に示す回転子、固定子の詳細な構成を示す部分断面図である。
【図3】図1に示す回転子の製造工程を示す説明図である。
【図4】従来から知られている永久磁石式同期機の一例を示す分解斜視図である。
【図5】図4に示す回転子、固定子の詳細な構成を示す部分断面図である。
【図6】図4に示す回転子の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
1…永久磁石式同期機
2…回転機フレーム
3…固定子
4…回転子
5…スロット
6…固定子本体
7…コイル
8、9…磁性金属リング
10…隙間
11…永久磁石
12…テーパ部
13…回転軸
Claims (2)
- 筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、
その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、
異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される2つの磁性金属リングとを備え、
前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と、前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成され、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴とする永久磁石式同期機。 - 筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される2つの磁性金属リングとを備えた永久磁石式同期機の製造方法であって、
前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成される小径の磁性金属リングであり、この小径の磁性リングとこの磁性リングよりも大径の磁性金属リングとの間に前記永久磁石を挟み込んだ後、
前記小径の磁性金属リングの内側に回転軸を圧入して、これら回転軸、永久磁石、および各磁性金属リングを一体化することにより、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴とする永久磁石式同期機の製造方法。
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- 1998-09-09 JP JP25559598A patent/JP3688475B2/ja not_active Expired - Fee Related
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