JP4214662B2 - 永久磁石回転機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石を界磁源とする回転機の磁石固定技術に関し、特に、永久磁石表面張り付け型モータ（以下、ＳＰＭモータと呼ぶ）など、回転子鉄心の表面に永久磁石を張り付けて磁極を形成する永久磁石回転機に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＰＭモータなど、円柱状の回転子鉄心の表面に永久磁石を張り付けて磁極を形成する永久磁石回転機においては、回転子の周方向長さが長くなって、幅が広い永久磁石が必要になった場合、永久磁石を周方向に分割して構成している。言い換えれば、同極の永久磁石を複数個周方向に並べて１つの磁極を形成している。これは、現状の永久磁石作製技術では、作製可能な永久磁石の寸法に限界があるため、あまり大きなものが作製できないからである。
【０００３】
即ち、図６（ａ）に示すように、回転子鉄心１の表面に張り付ける１極分の永久磁石は、周方向に例えば２分割した永久磁石２、３で形成される。これらの永久磁石２、３は相対向して直接当接され、１つの磁極を形成すると共に、回転子鉄芯１の表面に設けた永久磁石用溝６内に挿入される。他の磁極についても同様である。図６（ａ）中、７は回転軸（図示省略）を嵌入するための孔である。図６（ｂ）は永久磁石２の形状例を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来技術においては、複数の永久磁石２、３を回転子鉄心１の表面に並べて組み立てるとき、図６（ａ）に矢印１１で示すように、周方向に隣接する永久磁石２、３どうしが同極反発するため、組立が困難である。即ち、永久磁石２、３を回転子鉄心１の表面に並べて組み立てるとき、永久磁石同志が反発力１１で離れようとするため、磁石の張り付け作業はこれらの永久磁石２、３を回転子鉄心１に強制的に押しつけながら行わねばならず、面倒である。また、磁石押しつけのための部品や、装置が別途必要になる場合もある。
【０００５】
本発明の課題は、複数に分割した永久磁石で１極分の磁極を形成する場合、永久磁石どうしの反発を防ぎ、磁石張り付け作業を簡単化することができる永久磁石回転機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、回転子鉄心の表面に周方向に並べて張り付けた複数の同極の永久磁石を有する永久磁石回転機において、磁性体で形成され、軸方向に沿って前記回転子鉄心の外周面から半径方向に突出するとともに少なくとも永久磁石に対向する部分の周方向の幅が一定であるスペーサ（以下、マグネットスペーサと呼ぶ）を有し、前記マグネットスペーサの周方向両面に、周方向に隣接する同極の永久磁石が相対向してそれぞれの磁力により吸着していることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記マグネットスペーサは前記回転子鉄心とは別々に形成したものであることを特徴とし、
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記マグネットスペーサは、前記回転子鉄心に軸方向に形成したスペーサ用溝に挿入されていることを特徴とし、
請求項４に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記マグネットスペーサは下部に形成した周方向に突出する爪を有し、前記回転子鉄心に軸方向に形成したスペーサ用溝内に前記爪が挿入されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記マグネットスペーサは前記回転子鉄心と一体に形成したものであることを特徴とし、
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、前記マグネットスペーサは、前記回転子鉄心の永久磁石用溝内に残された、前記回転子鉄心の一部分であることを特徴とし、
請求項７に係る発明は、請求項５に係る発明において、前記マグネットスペーサは、前記回転子鉄心から径方向に突出した部分であることを特徴とする。
【０００９】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７いずれかに係る発明において、前記回転子鉄心を無垢材料か、軸方向に積層した鋼板のいずれかで形成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して、本発明の実施形態例を説明する。本実施形態例では、その回転子の構造に特徴があるので、回転子部分のみを抽出して説明する。また、本実施形態例における回転子は、円柱状の回転子鉄心の周方向に関する複数個所で、鉄心外周面に、周方向に関して複数分割した同極の永久磁石を配置したものであり、磁性体で形成したマグネットスペーサを有する点を共通の特徴とするものである。マグネットスペーサは、回転子鉄心にその軸方向に沿って、鉄心外周面から半径方向に突出するように備えられる。
【００１１】
以下では、簡単のため、極数が２で、永久磁石の周方向分割数が２の場合ついて説明するが、極数、分割数はこれらに限定されるものではない。
【００１２】
［第１実施例］ 本発明に係る永久磁石回転機の第１実施例を、図１により説明する。図1(a)は回転子の斜視図、図1(b)はその一部の拡大図、図1(c)はマグネットスペーサの外観図である。
【００１３】
図１に示す本例では、回転子鉄心１は無垢材料で作製したものであり、マグネットスペーサ４は磁性体の板であって、回転子鉄心１とは別々に形成したものである。
【００１４】
回転子鉄心１の表面には、機械加工により、磁極毎に永久磁石用溝６が軸方向に沿って形成されている。また、回転子鉄心１の中心に、機械加工により、回転軸嵌入用孔７が軸方向に沿って形成されている。各磁極の永久磁石はそれぞれ周方向に２分割され、２つの同極の永久磁石２、３が１つの磁極を形成する。永久磁石用溝６の周方向長さは、２つの永久磁石２、３の周方向総長さとマグネットスペーサ４の幅との和にしてある。マグネットスペーサ４の高さは、永久磁石２、３と同じになるようにしてある。
【００１５】
マグネットスペーサ４は永久磁石用溝６内の中央にて、軸方向に沿って位置し、このマグネットスペーサ４の周方向両面に、周方向に隣接する同極の永久磁石２、３が相対向してそれぞれの磁力により矢印５のように吸着している。これらの永久磁石２、３は吸着力５によりマグネットスペーサ４に吸着した状態で、溝６内に周方向に並んで張り付けられている。
【００１６】
このように、磁性体でできたマグネットスペーサ４を永久磁石２、３間に挟むことにより、吸着力５が生じて磁石反発力を防ぎ、磁石の張り付け作業を簡単にすることができる。
【００１７】
例えば、マグネットスペーサ４の周方向両面に永久磁石２、３を吸着させた状態で、溝６内にこれら全体を挿入して、適宜な手段により張り付ける。
あるいは、溝６内に一方の永久磁石２のみ挿入して張り付け、次いで、マグネットスペーサ４を溝６内に挿入して永久磁石２に吸着させると共に張り付け、その後、残りの永久磁石３をマグネットスペーサ４に吸着させながら溝６内に挿入し挿入し張り付ける。
【００１８】
図１に示した上記例では、回転子鉄心１を無垢材料で作製したが、回転子鉄心１を、溝６相当の凹部と孔７相当の孔部を有する積層鋼板で作製した場合でも、同様の作用・効果を得ることができる。
【００１９】
［第２実施例］ 本発明に係る永久磁石回転機の第２実施例を、図２により説明する。図2(a)は回転子の斜視図、図2(b)はその一部の拡大図、図2(c)はマグネットスペーサの外観図、図2(d)はスペーサ用溝を示す図である。
【００２０】
図２に示す本例でも、回転子鉄心１は無垢材料で作製したものであり、マグネットスペーサ４は磁性体の板であって、回転子鉄心１とは別々に形成したものである。
【００２１】
回転子鉄心１の表面には、磁極毎にスペーサ用溝８を、機械加工により軸方向に沿って形成してある。溝８の幅は、マグネットスペーサ４を丁度挿入できるようにしてある。各磁極の永久磁石はそれぞれ周方向に２分割され、２つの同極の永久磁石２、３が１つの磁極を形成する。永久磁石用溝は用いていない。７は回転軸嵌入用孔である。マグネットスペーサ４の高さと溝８の深さとの関係は、マグネットスペーサ４を溝８に挿入した状態で、永久磁石２、３とマグネットスペーサ４が同じ高さになるようにしてある。
【００２２】
マグネットスペーサ４は回転子鉄心１に形成したスペーサ用溝８に挿入されており、このマグネットスペーサ４の周方向両面に、周方向に隣接する同極の永久磁石２、３が相対向してそれぞれの磁力により吸着している。これらの永久磁石２、３はマグネットスペーサ４に吸着した状態で周方向に並んで張り付けられている。
【００２３】
このように、回転子鉄心１にスペーサ用溝８を形成し、これにマグネットスペーサ４を挿入して永久磁石２、３間に挟むことにより、磁石反発力を防いで磁石の張り付け作業を簡単にすることができるとともに、永久磁石２、３の位置決め及びトルク方向に対する永久磁石２、３の固定を行うことができる（マグネットスペーサ４の溝８への挿入による）。
【００２４】
例えば、溝８内にマグネットスペーサ４を挿入し、その周方向両側に永久磁石２、３を吸着させ、適宜な手段により張り付ける。
あるいは、マグネットスペーサ４の周方向両面に永久磁石２、３を吸着させた状態で、溝８内にマグネットスペーサ４を挿入して、張り付ける。
【００２５】
図２に示した上記例では、回転子鉄心１を無垢材料で作製したが、回転子鉄心１を、溝８相当の凹部と孔７相当の孔部を有する積層鋼板で作製した場合でも、同様の作用・効果を得ることができる。
【００２６】
［第３実施例］ 本発明に係る永久磁石回転機の第３実施例を、図３により説明する。図3(a)は回転子の斜視図、図3(b)はマグネットスペーサの外観図、図3(c)はその爪部の詳細図、図3(d)は爪がスペーサ用溝内に入っている様子を示す図である。
【００２７】
図３に示す本例でも、回転子鉄心１は無垢材料で作製したものであり、マグネットスペーサ４は磁性体の板であって、回転子鉄心１とは別々に形成したものである。
【００２８】
このマグネットスペーサ４はその下部に形成した周方向に突出する爪１０を有している。本例では、爪１０を周方向両側に突出させている。
【００２９】
回転子鉄心１の表面には、磁極毎にスペーサ用溝９を、機械加工により軸方向に沿って形成してある。溝９の幅は、マグネットスペーサ４の爪１０を弾性変形させて縮めたときに、マグネットスペーサ４が丁度挿入できるようにしてある。各磁極の永久磁石はそれぞれ周方向に２分割され、２つの同極の永久磁石２、３が１つの磁極を形成する。永久磁石用溝は用いていない。７は回転軸嵌入用孔である。マグネットスペーサ４の爪１０の位置と溝９の深さとの関係は、マグネットスペーサ４を溝９に挿入した状態で、爪１０が全て溝９内に入るようにしてある。マグネットスペーサ４の高さと溝９の深さとの関係は、マグネットスペーサ４を溝９に挿入した状態で、永久磁石２、３とマグネットスペーサ４が同じ高さになるようにしてある。
【００３０】
マグネットスペーサ４は回転子鉄心１に形成したスペーサ用溝９に挿入されており、このマグネットスペーサ４の周方向両面に、周方向に隣接する同極の永久磁石２、３が相対向してそれぞれの磁力により吸着している。マグネットスペーサ４の爪１０は永久磁石２、３の下方に位置し、吸着の妨げにならない。これらの永久磁石２、３はマグネットスペーサ４に吸着した状態で周方向に並んで張り付けられている。
【００３１】
このように、マグネットスペーサ４に爪１０を設け、回転子鉄心１の溝９にマグネットスペーサ４を挿入して永久磁石２、３間に挟むことにより、磁石反発力を防いで磁石の張り付け作業を簡単にすることができるとともに、永久磁石２、３の位置決め及びトルク方向に対する永久磁石２、３の固定を行うことができる。また、回転子鉄心１の回転時の遠心力によりマグネットスペーサ４が固定子側へ飛び出そうとするのを、爪１０が防止する。
【００３２】
例えば、溝９内にマグネットスペーサ４とその爪１０を挿入し、その周方向両側に永久磁石２、３を吸着させ、適宜な手段により張り付ける。
あるいは、マグネットスペーサ４の周方向両面に永久磁石２、３を吸着させた状態で、溝９内にマグネットスペーサ４とその爪１０を挿入して、張り付ける。
【００３３】
図３に示した上記例では、回転子鉄心１を無垢材料で作製したが、回転子鉄心１を、溝９相当の凹部と孔７相当の孔部を有する積層鋼板で作製した場合でも、同様の作用・効果を得ることができる。
【００３４】
［第４実施例］ 本発明に係る永久磁石回転機の第４実施例を、図４により説明する。図4(a)は回転子の斜視図、図4(b)はその一部の拡大図、図4(c)はマグネットスペーサを示す図である。
【００３５】
図４に示す本例では、回転子鉄心１は無垢材料で作製したものであり、マグネットスペーサ４は回転子鉄心１と一体に形成したものである。
【００３６】
具体的には、回転子鉄心１の表面に磁極毎に永久磁石用溝６を軸方向に沿って形成する際、溝６中央の一部４を残して、機械加工を行っている。この溝６内に残った部分４がマグネットスペーサである。各磁極の永久磁石はそれぞれ周方向に２分割され、２つの同極の永久磁石２、３が１つの磁極を形成する。７は回転軸嵌入用孔である。
【００３７】
永久磁石用溝６のマグネットスペーサ４を除く周方向長さは、２つの永久磁石２、３の周方向総長さと同じにしてある。マグネットスペーサ４の高さは、永久磁石２、３と同じになるようにしてある。
【００３８】
このマグネットスペーサ４の周方向両面に、周方向に隣接する同極の永久磁石２、３が相対向してそれぞれの磁力により吸着している。これらの永久磁石２、３はマグネットスペーサ４に吸着した状態で、溝６内に周方向に並んで張り付けられている。
【００３９】
このように、回転子鉄心１と一体のマグネットスペーサ４を永久磁石２、３間に挟むことにより、磁石反発力を防ぎ、磁石の張り付け作業を簡単にすることができるとともに、永久磁石２、３の位置決め及びトルク方向に対する永久磁石２、３の固定を行うことができる。また、マグネットスペーサ４が固定子側へ飛び出すことはない。
【００４０】
図４に示した上記例では、回転子鉄心１を無垢材料で作製したが、回転子鉄心１を、溝６相当の凹部と、マグネットスペーサ４相当の凹部内の凸部と、孔７相当の孔部を有する積層鋼板で作製した場合でも、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４１】
［第５実施例］ 本発明に係る永久磁石回転機の第５実施例を、図５により説明する。図5(a)は回転子の斜視図、図5(b)は積層鋼板の正面図である。
【００４２】
図５に示す本例では、回転子鉄心１は鋼板を軸方向に積層して作製したものであり、マグネットスペーサ４は回転子鉄心１と一体に形成したものである。
【００４３】
具体的には、回転子鉄心１を構成する各積層鋼板１ａの形状を、径方向に突出した部分４ａを残して形成してある。この突出部４ａが、積層鋼板１ａの積層により、回転子鉄心１に突出するマグネットスペーサ４となる。各磁極の永久磁石はそれぞれ周方向に２分割され、２つの同極の永久磁石２、３が１つの磁極を形成する。７は回転軸嵌入用孔である。
【００４４】
マグネットスペーサ４の高さは、永久磁石２、３と同じになるようにしてある。
【００４５】
このマグネットスペーサ４の周方向両面に、周方向に隣接する同極の永久磁石２、３が相対向してそれぞれの磁力により吸着している。これらの永久磁石２、３はマグネットスペーサ４に吸着した状態で、周方向に並んで張り付けられている。
【００４６】
このように、回転子鉄心１と一体のマグネットスペーサ４を永久磁石２、３間に挟むことにより、磁石反発力を防ぎ、磁石の張り付け作業を簡単にすることができるとともに、永久磁石２、３の位置決め及びトルク方向に対する永久磁石２、３の固定を行うことができる。また、マグネットスペーサ４が固定子側へ飛び出すことはない。
【００４７】
図５に示した上記例では、回転子鉄心１を積層鋼板１ａで作製したが、回転子鉄心１を、マグネットスペーサ４相当の凸部と、孔７を有する無垢材料で作製した場合でも、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜８に係る各本発明によれば、周方向に分割した永久磁石をその磁力により、磁性体で形成され、軸方向に沿って前記回転子鉄心の外周面から半径方向に突出するとともに少なくとも永久磁石に対向する部分の周方向の幅が一定であるマグネットスペーサに吸着するようにしたので、永久磁石どうしの反発を抑えることができ、回転子鉄心表面に対する磁石張り付け固定作業を簡単に行うことができる。
【００４９】
更に、マグネットスペーサが前記回転子鉄心とは別々に形成したものである場合は、請求項３に係る発明のように前記回転子鉄心に形成したスペーサ用溝にマグネットスペーサを挿入することにより、永久磁石の位置決め及びトルク方向に対する永久磁石の固定を行うことができる。また、請求項４に係る発明のようにスペーサ用溝に入る部分にてマグネットスペーサに爪を形成しておくことにより、マグネットスペーサが固定子側へ飛び出すことを防止できる。
【００５０】
また、請求項６に係る発明のようにマグネットスペーサが永久磁石用溝内に残された回転子鉄心の一部分である場合、請求項７に係る発明のようにマグネットスペーサが回転子鉄心から径方向に突出した部分である場合等、マグネットスペーサが回転子鉄心と一体に形成したものである場合は、マグネットスペーサが固定子側へ飛び出すことはない。
【００５１】
更に、回転子鉄心を無垢材料により作製した場合でも、積層鋼板で作製した場合でも、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る永久磁石回転機の回転子を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその一部の拡大図、（ｃ）はマグネットスペーサの外観図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る永久磁石回転機の回転子を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその一部の拡大図、（ｃ）はマグネットスペーサの外観図、（ｄ）はスペーサ用溝を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る永久磁石回転機の回転子を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はマグネットスペーサの外観図、（ｃ）はその爪部の詳細図、（ｄ）は爪がスペーサ用溝内に入っている様子を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る永久磁石回転機の回転子を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその一部の拡大図、（ｃ）はマグネットスペーサを示す図である。
【図５】本発明の第５実施例に係る永久磁石回転機の回転子を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は積層鋼板の正面図である。
【図６】従来の技術に係る永久磁石回転機の回転子を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は分割した永久磁石の形状例を示す外観図である。
【符号の説明】
１ 回転子鉄心
１ａ 積層鋼板
２、３ 同極の永久磁石
４ マグネットスペーサ
４ａ 積層鋼板の突出部（マグネットスペーサ）
５ 吸着力
６ 永久磁石用溝
７ 回転軸嵌入用孔
８、９ スペーサ用溝
１０ 爪
１１ 反発力

Claims (8)

1. 回転子鉄心の表面に周方向に並べて張り付けた複数の同極の永久磁石を有する永久磁石回転機において、
   磁性体で形成され、軸方向に沿って前記回転子鉄心の外周面から半径方向に突出するとともに少なくとも永久磁石に対向する部分の周方向の幅が一定であるスペーサ（以下、マグネットスペーサと呼ぶ）を有し、前記マグネットスペーサの周方向両面に、周方向に隣接する同極の永久磁石が相対向してそれぞれの磁力により吸着していることを特徴とする永久磁石回転機。
2. 請求項１に記載の永久磁石回転機において、前記マグネットスペーサは前記回転子鉄心とは別々に形成したものであることを特徴とする永久磁石回転機。
3. 請求項２に記載の永久磁石回転機において、前記マグネットスペーサは、前記回転子鉄心に軸方向に形成したスペーサ用溝に挿入されていることを特徴とする永久磁石回転機。
4. 請求項２に記載の永久磁石回転機において、前記マグネットスペーサは下部に形成した周方向に突出する爪を有し、前記回転子鉄心に軸方向に形成したスペーサ用溝内に前記爪が挿入されていることを特徴とする永久磁石回転機。
5. 請求項１に記載の永久磁石回転機において、前記マグネットスペーサは前記回転子鉄心と一体に形成したものであることを特徴とする永久磁石回転機。
6. 請求項５に記載の永久磁石回転機において、前記マグネットスペーサは、前記回転子鉄心の永久磁石用溝内に残された、前記回転子鉄心の一部分であることを特徴とする永久磁石回転機。
7. 請求項５に記載の永久磁石回転機において、前記マグネットスペーサは、前記回転子鉄心から径方向に突出した部分であることを特徴とする永久磁石回転機。
8. 請求項１から７いずれかに記載の永久磁石回転機において、前記回転子鉄心を無垢材料か、軸方向に積層した鋼板のいずれかで形成したことを特徴とする永久磁石回転機。

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