JP4391886B2

JP4391886B2 - 回転電機の回転子

Info

Publication number: JP4391886B2
Application number: JP2004157002A
Authority: JP
Inventors: 諭山代; 昭橋本; 学小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP2005341707A

Description

この発明は、回転電機の回転子に関し、特に、磁石を回転子鉄心に固定するための回転子構造に関するものである。

従来、磁石を回転子鉄心表面に保持する構成の回転子において、当該磁石の剥離を防ぐために、例えば、接着剤を用いて回転子鉄心表面に接着しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−７８２５７号公報

上述した従来の回転電機の回転子では、接着剤を用いて回転子鉄心に接着していたので、磁石取り付けの際には接着剤の塗布量を調整する必要があり、また磁石取替えの際には磁石を剥がす必要があったので、作業性が悪く、生産性が良くないという問題点があった。

また、使用する接着剤の種類により、回転子の使用環境が制限されるという問題点もあった。

更に、磁石が外部から保護されていないため、回転子を固定子に組み込む際等に、回転子に衝撃が加わり、磁石剥離や欠け・割れが生じるという問題もあった。

この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、回転子鉄心と磁石により構成されるモータ等の回転子構造において、接着剤を使用せずに磁石を回転子鉄心に取り付けると共に、磁石の剥離の防止を容易かつ安価な手段で達成することを目的とする。

また、磁石を外部から保護することにより、回転子を固定子に組み込む際に、回転子に衝撃が加わったり、磁石剥離や欠け・割れが発生するのを防止することを目的とする。

この発明に係る回転電機の回転子は、回転子軸の周りに配設された回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周表面に設けられた複数の磁石設置部に配設される複数の磁石と、磁石を磁石設置部に固定する磁石固定部材とを備え、
回転子鉄心は、回転子軸と磁石設置部との間に回転子軸方向に貫通する穴を複数有し、
磁石固定部材は、その軸方向の端が各磁石および回転子鉄心に接し、各磁石の外周面側と各穴との間を締め付けて回転子鉄心に各磁石を固定しているものである。

また、この発明に係る回転電機の回転子は、回転子軸の周りに配設されたリング状の回転子鉄心と、この回転子鉄心の内周表面に設けられた複数の磁石設置部に配設される複数の磁石と、磁石を磁石設置部に固定する磁石固定部材とを備え、
回転子鉄心は、磁石設置部と外周との間に回転子軸方向に貫通する穴を複数有し、
磁石固定部材は、その軸方向の端が各磁石および回転子鉄心に接し、各磁石の内周面側と各穴との間を締め付けて回転子鉄心に各磁石を固定しているものである。

この発明に係る回転電機の回転子によれば、ワイヤ、固定板、ピン等の磁石固定部材を回転子鉄心及び磁石に係合することにより磁石を固定するようにしたので、永久磁石のずれや剥離を容易かつ安価に防止することができる。

また、永久磁石の固定に接着剤を使用しないので、切削油、溶剤や水等の環境に影響されない効果がある。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転子を備えた回転電機を示す平面図、図２は図１の回転子のＡ−Ａ線断面を示す図、図３は図１の回転子を示す拡大平面図である。

図１〜図３に示すように、回転電機は、リング状の固定子鉄心３を有する固定子１と、固定子１の内周に固定子鉄心３の内周面と所定のギャップを介して配設された円筒状の回転子鉄心６を有する回転子２とを備えている。

固定子１において、固定子鉄心３の内周側に複数のスロット４が形成され、各スロット４内に駆動コイル５が巻回されている。

回転子２において、回転子鉄心６の回転子軸８は、図示しない軸受に回転可能に支持されている。また、回転子鉄心６の外周面に複数の永久磁石７が等間隔でかつＮ極とＳ極が交互に並ぶように配置されている。

図４は、本実施の形態による永久磁石の回転子鉄心への取付を示す拡大平面図である。回転子鉄心６の外周には、周方向に等間隔に渡って永久磁石７を配置する磁石設置部６００と、この磁石設置部６００に隣接する突起部６０１とを備えている。また、回転子鉄心６には、磁石設置部６００の内周側であって、その周方向中央位置に穴６０２が設けられている。

図５は、図４の永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大斜視図である。図に示すように、磁石設置部６００に永久磁石７を設置した後、突起部６０１と穴６０２に係合し、かつ永久磁石７の外周両端部に当接するようにワイヤ９００を軸方向に渡って巻き締める。このワイヤ９００の巻き締めにより、永久磁石７は回転子鉄心６に確実に固定され、永久磁石７のずれや剥がれを防止することができる。また、上記穴６０２は、回転駆動に関係しない固定子１で発生する余分な磁路を分断して、磁気特性を良好にする役割を果たす。

以上のように本実施の形態によれば、回転子鉄心６に設けられた突起部６０１と穴６０２に係合し、かつ永久磁石７に当接するようにワイヤ９００を巻き締めるようにしたので、永久磁石７のずれや剥離を容易かつ安価に防止することができる。

また、永久磁石７の固定に接着剤を使用しないので、切削油、溶剤や水等の環境に影響されない効果がある。

更に、穴６０２を磁石設置部６００の周方向中央部に対応する位置に設けるようにしたので、固定子１で発生する余分な磁路を分断して磁気特性を良好にする効果がある。

実施の形態２．
上記実施の形態１では磁石を固定するためにワイヤを使用したが、本実施の形態では磁石を固定するために固定板を使用する。

図６はこの発明の実施の形態２による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。

図６に示すように、磁石設置部６００の内周側の周方向中央位置に設けられた穴６０２と、磁石設置部６００に配置された永久磁石７とを、幅の狭い固定板９０１により軸方向に渡って締め付け、永久磁石７を固定保持している。この固定板９０１は、非磁性材料から構成され、ＳＵＳ等が使用される。この固定板９０１の締め付けにより、永久磁石７は回転子鉄心６に確実に固定され、永久磁石７のずれや剥がれを防止することができる。

また、図７（ａ）は実施の形態２による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線側面図である。

図７に示すように、穴６０２に平坦な引っ掛け部６０３を設け、固定板９０２の爪部９０２ａをこの引っ掛け部６０３に引っ掛けて固定しても良い。この場合、固体板９０２を穴６０２の軸方向全長に渡って締め付ける必要がないので、永久磁石７の固定の際の作業性が良くなる。

以上のように本実施の形態によれば、回転子鉄心６に設けられた穴６０２と、永久磁石７とを、固定板９０１又は９０２により締め付けるようにしたので、永久磁石７のずれや剥離を容易かつ安価に防止することができる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。

図８に示すように、回転子鉄心６の外周には、周方向に等間隔に渡って永久磁石７を配置する磁石設置部６００と、この磁石設置部６００に隣接する突起部６０１とを備えている。また、突起部６０１には、固定板９０３の爪部９０３ａが引っ掛けられる引っ掛け部６０４が設けられている。

上記磁石設置部６００に永久磁石７を設置した後、固定板９０３の爪部９０３ａを上記引っ掛け部６０４に引っ掛けて固定する。この場合、固定板９０３にバネ性を持たせることにより永久磁石７を回転子鉄心６に押し付けることができ、より強固に固定できる。固定板９０３は、非磁性材料（ＳＵＳ等）から構成され、軸方向全域にわたって永久磁石７を保持しても良いし、部分的に保持しても良い。

図９は本実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図である。

図９に示すように、回転子鉄心６に設けられた突起部６０１において、その径方向への突出量を小さくすることも可能である。この場合、突起部先端からの漏れ磁束が小さくなり、磁気特性が良くなる。

図１０は本実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図である。

図１０に示すように、突起部６０１に凹凸のあるカシメ部６０５を設け、バネ性を持たせた固定板９０４をカシメ部６０５の凹凸に嵌め込んだ後、カシメて固定してもいい。

図１１は本実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図である。

図１１に示すように、固定板９０３を永久磁石７の外周部に当接し、ワイヤ９００を、上記固定板９０３と上記穴６０２とに係合するように軸方向に渡って巻き締めて固定しても良い。

以上のように本実施の形態によれば、固定板９０３、９０４を回転子鉄心６と永久磁石７外周に係合することにより固定したので、永久磁石７のずれや剥離を容易かつ安価に防止することができる。

実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。

図１２に示すように、磁石設置部６００に隣接する突起部６０１に、ピン嵌合用の溝６１０が設けられている。そして、磁石設置部６００に永久磁石７を設置した後、ピン９０５を永久磁石７の外周両端部に当接させた状態で、上記溝６１０に嵌合する。ピン９０５は、非磁性材料（ＳＵＳ等）から構成され、軸方向全域にわたって永久磁石７を保持しても良いし、部分的に保持しても良い。また、上記の実施の形態で説明した固定板をピンを用いて固定することもできる。

以上のように本実施の形態によれば、ピン９０５を回転子鉄心６と永久磁石７外周に係合することにより固定したので、永久磁石７のずれや剥離を容易かつ安価に防止することができる。

実施の形態５．
図１３又は図１４はこの発明の実施の形態５による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。

図１３に示すように、回転子鉄心６の突起部６０１と永久磁石７を溶接１０を用いて固定する。また、図１４に示すように、永久磁石７の外周に固定板９０３を当接させ、固定板９０３と回転子鉄心６の突起部６０１を溶接１０により固定しても良い。また、図１５に示すように、回転子鉄心６の突起部６０１の径方向への突出量を小さくして、この突起部６０１と永久磁石７を溶接１０を用いて固定しても良いし、図１６に示すように、回転子鉄心６の突起部６０１の径方向への突出量を小さくして、永久磁石７の外周に当接した固定板９０３と当該突起部６０１を溶接１０により固定しても良い。突起部６０１の径方向への突出量を小さくすることにより、突起部先端からの漏れ磁束が小さくなり、磁気特性が良くなる。

実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、外側に駆動コイルを巻回した固定子を、内側に磁石を配置した回転子を配置した、いわゆるインナーロータ型の回転子構造について説明したが、内側に駆動コイルを巻回した固定子を、外側に磁石を配置した回転子を配置した、いわゆるアウターロータ型の回転子構造にも適用できる。

図１７（ａ）はこの発明の実施の形態６によるアウターロータ型の回転子構造を示す平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。

図において、アウターロータ型の回転子２は、円筒状の固定子（図示せず）の外周に所定のギャップを介して配設され、リング状の回転子鉄心６と、この回転子鉄心６の内周面に等間隔でかつＮ極とＳ極が交互に並ぶ複数の永久磁石７を備えている。

図１７（ｂ）に示すように、回転子鉄心６の内周には、周方向に等間隔に渡って永久磁石７を配置する磁石設置部６００と、この磁石設置部６００に隣接する突起部６０１とを備えている。また、回転子鉄心６には、磁石設置部６００の外周側であって、その周方向中央位置に穴６０２が設けられている。

そして、磁石設置部６００に永久磁石７を設置した後、突起部６０１と穴６０２に係合し、かつ永久磁石７の内周表面の両端部に当接するようにワイヤ９００を軸方向に渡って巻き締める。このワイヤ９００の巻き締めにより、永久磁石７は回転子鉄心６に確実に固定され、永久磁石７のずれや剥がれを防止することができる。また、上記穴６０２は、回転駆動に関係しない固定子で発生する余分な磁路を分断して、磁気特性を良好にする役割を果たす。

本実施の形態では、アウターロータ型の回転子構造において、上記実施の形態１と同様の永久磁石の取付態様を適用したが、上記実施の形態２〜５で説明した永久磁石の取付態様を適用しても同様の効果が得られる。

実施の形態７．
上記実施の形態１〜６において、磁石固定部材であるワイヤ、固定板、突起部を永久磁石の最外周部を結んだ包絡線より突出させることにより、回転子を回転電機に組み込む際などに、永久磁石を保護することができる。

この発明に係る回転電機の回転子は、例えば工作機械の回転テーブルの駆動用に用いることができる。

この発明の実施の形態１による回転電機を示す平面図である。この発明の実施の形態１による回転子（図１）のＡ−Ａ線断面を示す図である。この発明の実施の形態１による回転子（図１）を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態１による永久磁石の回転子鉄心への取付を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態１による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大斜視図である。この発明の実施の形態２による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態２による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図、及び側面図である。この発明の実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態３による永久磁石の回転子鉄心への取付態様の他の例を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態４による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態５による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態５による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態５による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態５による永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。この発明の実施の形態６によるアウターロータ型の回転子構造を示す平面図、及び永久磁石の回転子鉄心への取付態様を示す拡大平面図である。

符号の説明

１固定子、２回転子、３固定子鉄心、４スロット、５駆動コイル、
６回転子鉄心、７磁石、８回転子軸、１０溶接、６００磁石設置部、
６０１突起部、６０２穴、６０３，６０４引っ掛け部、９００ワイヤ、
９０１，９０２，９０３，９０４固定板、９０２ａ，９０３ａ爪部、
９０５ピン。

Claims

回転子軸の周りに配設された回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周表面に設けられた複数の磁石設置部に配設される複数の磁石と、上記磁石を上記磁石設置部に固定する磁石固定部材とを備え、
上記回転子鉄心は、上記回転子軸と上記磁石設置部との間に回転子軸方向に貫通する穴を複数有し、
上記磁石固定部材は、その軸方向の端が上記各磁石および上記回転子鉄心に接し、上記各磁石の外周面側と上記各穴との間を締め付けて上記回転子鉄心に上記各磁石を固定していることを特徴とする回転電機の回転子。
回転子軸の周りに配設されたリング状の回転子鉄心と、この回転子鉄心の内周表面に設けられた複数の磁石設置部に配設される複数の磁石と、上記磁石を上記磁石設置部に固定する磁石固定部材とを備え、
上記回転子鉄心は、上記磁石設置部と外周との間に回転子軸方向に貫通する穴を複数有し、
上記磁石固定部材は、その軸方向の端が上記各磁石および上記回転子鉄心に接し、上記各磁石の内周面側と上記各穴との間を締め付けて上記回転子鉄心に上記各磁石を固定していることを特徴とする回転電機の回転子。
上記磁石固定部材は、上記磁石と上記穴との間を回転子軸方向に渡って巻き締めるワイヤから構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機の回転子。
上記磁石固定部材は、上記回転子鉄心に設けられた穴と係合する固定板から構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機の回転子。
上記各穴は、上記磁石設置部の周方向中央部に対応する磁石の位置ごとに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。