JP5315364B2 - Permanent magnet type rotating electrical machine rotor - Google Patents
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本発明は、永久磁石を用いたモータや発電機等の永久磁石式回転電機の回転子に関する。 The present invention relates to a rotor of a permanent magnet type rotating electrical machine such as a motor or a generator using a permanent magnet.
直流機、同期機や誘導機などの回転電機は、固定子と回転子を備え、電磁誘導の原理を利用して電気エネルギーと機械エネルギーとを相互に変換する機能を有する。回転電機の回転子は磁界を発生させ、その磁界が固定子に備えられた巻線と鎖交することによる電磁誘導によって固定子巻線に電圧が発生する。この現象を利用したものが発電機である。 A rotating electrical machine such as a DC machine, a synchronous machine, or an induction machine includes a stator and a rotor, and has a function of mutually converting electrical energy and mechanical energy using the principle of electromagnetic induction. The rotor of the rotating electrical machine generates a magnetic field, and a voltage is generated in the stator winding by electromagnetic induction caused by the magnetic field interlinking with the winding provided in the stator. A generator using this phenomenon is a generator.
また、発電機とは逆に固定子巻線に電流を流すことで磁界を発生させ、この磁界が回転子に作用することで回転子に回転力が生じる。この現象を利用したものが電動機である。 In contrast to the generator, a magnetic field is generated by passing a current through the stator winding, and a rotational force is generated in the rotor by the magnetic field acting on the rotor. An electric motor uses this phenomenon.
回転子における磁界の発生方法としては、回転子に巻線を設け、その巻線に電流を流す方法のほかに、永久磁石によって磁界を発生させる方法がある。後者は永久磁石式と呼ばれる。 As a method for generating a magnetic field in the rotor, there is a method in which a magnetic field is generated by a permanent magnet in addition to a method in which a winding is provided in the rotor and a current is passed through the winding. The latter is called a permanent magnet type.
永久磁石式回転電機の回転子は、回転子軸と、その回転子軸の外周に配置される複数の永久磁石と、前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う円筒状の保持環と、を備えている。保持環は、高速回転時における永久磁石の飛散を防止するために永久磁石を保持可能に形成されている。 The rotor of the permanent magnet type rotating electrical machine includes a rotor shaft, a plurality of permanent magnets disposed on the outer periphery of the rotor shaft, and a cylindrical shape that is fitted on the outer periphery of the rotor shaft and covers the permanent magnet. A retaining ring. The holding ring is formed so as to be able to hold the permanent magnets in order to prevent the permanent magnets from scattering during high-speed rotation.
永久磁石は、回転子軸の外周側に固定される。なお、このような永久磁石の固定としては、保持環を回転子軸に焼き嵌めしてその保持環で永久磁石を締め付けて固定する構成、回転子軸を冷して保持環に冷し嵌めを行い、その後回転子軸の膨張で永久磁石を締め付けて固定する構成、又は、焼き嵌めと冷し嵌めを併用する構成が知られている。 The permanent magnet is fixed to the outer peripheral side of the rotor shaft. Such permanent magnets can be fixed by shrink-fitting the retaining ring to the rotor shaft and tightening the permanent magnet with the retaining ring, and cooling the rotor shaft to the retaining ring. A configuration in which the permanent magnet is tightened and fixed by expansion of the rotor shaft after that, or a configuration in which shrink fitting and cold fitting are used in combination is known.
また、保持環で締め付けて固定する構成以外にも、金属線やカーボンファイバー製の糸で永久磁石を回転子軸に締め付けるように巻き付けて固定する構成も知られている。 In addition to a configuration in which a permanent ring is fastened and fixed, a configuration in which a permanent magnet is wound around and fixed to a rotor shaft with a metal wire or carbon fiber thread is also known.
これら永久磁石を締め付けて固定する構成は、回転電機の運転中に回転子軸から永久磁石が浮き上がらないように、運転中に発生する遠心力および運転中の温度上昇を考慮した永久磁石の締め付け力を定める必要がある。 These permanent magnets are clamped and fixed in order to prevent the permanent magnets from floating from the rotor shaft during the operation of the rotating electrical machine. It is necessary to determine.
特に、回転速度が速く、回転電機の遠心力が大きい回転電機や、温度上昇の大きな回転電機では、永久磁石の締め付け力をより大きなものとする必要がある。 In particular, in a rotating electrical machine having a high rotational speed and a large centrifugal force of the rotating electrical machine or a rotating electrical machine having a large temperature rise, it is necessary to increase the clamping force of the permanent magnet.
また、永久磁石を接着剤で固定する構成も知られている。以下、従来の技術に係る接着剤で永久磁石112を固定する回転子100の構成を図12乃至図16を参照して説明する。
A configuration in which a permanent magnet is fixed with an adhesive is also known. Hereinafter, the configuration of the
図12乃至図14に示すように、回転子100は、回転子軸110と、この回転子軸110の外周を覆う円筒状の保持環111と、回転子軸110と保持環111との間の隙間内に回転子軸110の周方向に沿って環状に複数配置された永久磁石112と、を備えている。
As shown in FIGS. 12 to 14, the
図15に示すように、回転子軸110は、軸部116と、磁石装着部117と、第1嵌合部118と、を備えている。磁石装着部117は、軸部116の軸方向の一部の全周であって、軸部116に一体に形成され、その外周に複数の永久磁石112が固定される。第1嵌合部118は、磁石装着部117の一端側に設けられ、軸部116に一体に形成される。
As shown in FIG. 15, the
図15に示すように、保持環111は、その一端側に、その内径が他端側の内径よりも小さく形成された第2嵌合部121が形成されている。回転子軸110は、第1嵌合部118の外周に保持環111の第2嵌合部121が嵌合される。
As shown in FIG. 15, the
図16に示すように、永久磁石112は、回転子100の組立時に保持環111の内周面と回転子軸110の磁石装着部117の外周面との間に配置される。図14に示すように、回転子軸110と保持環111との間隔Tは永久磁石112の厚みTmよりも広く形成されている。また、間隔T及び厚みTmは、回転子軸110と永久磁石112との間に隙間d(d=T−Tm)が確保可能に形成されている。
As shown in FIG. 16, the
永久磁石112は、回転子軸110又は保持環111に固定されている。具体的には、永久磁石112は、主面の一方、図14中では上面に、接着剤を塗布する塗布面112aが形成される。
The
永久磁石112は、塗布面112aに塗布された接着剤により、保持環111に固定される。なお、塗布面112aを図14中下面に設け、永久磁石112を回転子軸110に固定させる構成であってもよい。
The
このように、永久磁石112は、永久磁石112と保持環111の間に接着剤を介在させ、当該接着剤の接着力により、保持環111の内周面に接着固定される。
As described above, the
回転電機が発電機又は電動機として運転されるときには、図14に示すように永久磁石112に回転トルクMが作用する。当該回転トルクMは、接着面を介して回転子軸110又は保持環111に伝達されることとなる。このようにして、回転子100は、その運転中に永久磁石112にかかる遠心力を保持環111の内周面で受け止め可能に形成される。
When the rotating electrical machine is operated as a generator or an electric motor, rotational torque M acts on the
さらに、永久磁石を締め付けて固定する構成や接着剤により固定する構成以外の構成として、永久磁石式回転電機の回転子において、回転子軸と永久磁石に凹部を設け、その凹部にキー等のトルク伝達部を設ける構成も知られている(例えば、特許文献1参照)。 Further, as a configuration other than a configuration in which the permanent magnet is tightened and fixed, or a configuration in which the permanent magnet is fixed with an adhesive, in the rotor of the permanent magnet type rotating electrical machine, a recess is provided in the rotor shaft and the permanent magnet, and torque such as a key is provided in the recess. The structure which provides a transmission part is also known (for example, refer patent document 1).
上述した永久磁石式回転電機の回転子では、次のような問題があった。永久磁石を保持環などにより締め付けて固定する構成においては、その締め付け力を適正に管理する必要がある。即ち、締め付け力が過大となり、永久磁石に許容応力を超える過大な応力が発生すると、回転子の製造中や運転中に永久磁石が破損する虞がある。 The rotor of the permanent magnet type rotating electrical machine described above has the following problems. In a configuration in which the permanent magnet is fastened and fixed by a retaining ring or the like, it is necessary to appropriately manage the fastening force. That is, if the tightening force becomes excessive and excessive stress exceeding the allowable stress is generated in the permanent magnet, the permanent magnet may be damaged during manufacture or operation of the rotor.
また、接着剤により永久磁石を固定する構成においては、回転電機の運転中の温度変化によって接着剤が劣化する虞がある。接着剤が劣化すると、その接着力が低下し、永久磁石に作用する回転トルクで永久磁石が保持環に固定されなくなる虞もある。 Moreover, in the structure which fixes a permanent magnet with an adhesive agent, there exists a possibility that an adhesive agent may deteriorate by the temperature change during operation | movement of a rotary electric machine. When the adhesive is deteriorated, the adhesive force is reduced, and the permanent magnet may not be fixed to the holding ring by the rotational torque acting on the permanent magnet.
これらのように、永久磁石の破損や、永久磁石が回転子軸に固定されない状態での回転電機の駆動では、回転電機を適切に運転することができなくなる。そこで、確実に適切な運転ができる、高い信頼性の回転子が求められている。 As described above, when the rotating electric machine is driven in a state where the permanent magnet is damaged or the permanent magnet is not fixed to the rotor shaft, the rotating electric machine cannot be operated appropriately. Therefore, there is a demand for a highly reliable rotor that can reliably operate properly.
また、特許文献1に開示された構成では、トルク伝達部を介して回転トルクの伝達が達成されるため、永久磁石を保持環や回転子軸に固定する必要がない。しかし、回転子の組立を可能にするために、回転子軸と保持環との間の間隔は、永久磁石の厚みよりも大きく形成される。このため、回転電機の運転時に永久磁石が回転子軸の径方向に移動する虞がある。 Further, in the configuration disclosed in Patent Document 1, since transmission of rotational torque is achieved via the torque transmission unit, it is not necessary to fix the permanent magnet to the holding ring or the rotor shaft. However, in order to enable assembly of the rotor, the distance between the rotor shaft and the retaining ring is formed larger than the thickness of the permanent magnet. For this reason, there exists a possibility that a permanent magnet may move to the radial direction of a rotor axis | shaft at the time of a driving | operation of a rotary electric machine.
換言すると、永久磁石は、固定されていないため、運転中に遠心力によって保持環側に移動する虞がある。運転中に永久磁石が移動すると、回転子の回転釣り合いが変化し、回転動作が不安定となって振動や騒音の原因となる。 In other words, since the permanent magnet is not fixed, it may move to the holding ring side by centrifugal force during operation. If the permanent magnet moves during operation, the rotation balance of the rotor changes, and the rotation operation becomes unstable, causing vibration and noise.
そこで本発明は、永久磁石を固定可能、且つ、信頼性の高い永久磁石式回転電機の回転子を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rotor of a permanent magnet type rotating electrical machine that can fix a permanent magnet and has high reliability.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の永久磁石式回転電機の回転子は、次のように構成されている。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the rotor of the permanent magnet type rotating electric machine of the present invention is configured as follows.
本発明の一態様として、その軸方向に沿って延びる第1溝部がその外周に複数形成された回転子軸と、その内面に前記第1溝部のうち隣り合う2つとそれぞれ対向する2つの第2溝部が形成され、前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置される永久磁石と、前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、前記第1溝部と前記第2溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第1溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記永久磁石の前記第2溝部の一方を案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、前記楔部材を挿入する。 As one aspect of the present invention, a rotor shaft in which a plurality of first groove portions extending along the axial direction are formed on the outer periphery, and two second surfaces respectively opposed to two adjacent ones of the first groove portions on the inner surface thereof. A groove is formed, and a plurality of permanent magnets arranged annularly along the circumferential direction of the rotor shaft on the outer periphery of the rotor shaft, and a holder fitted to the outer periphery of the rotor shaft to cover the permanent magnet A wedge member that is inserted into every other space formed by the ring, the first groove portion and the second groove portion facing each other, and fixes the permanent magnet in contact with the inner peripheral surface of the holding ring; After the rotor shaft and the retaining ring are fitted, guide rails having substantially the same shape as the space are inserted into the first groove portions, and the second permanent magnets are inserted into the guide rails. Guide one side of the groove between the rotor shaft and the retaining ring After inserting a permanent magnet, inserting the wedge member.
本発明の一態様として、その軸方向に沿って延びる第1溝部がその外周に複数形成された回転子軸と、前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置される永久磁石と、前記永久磁石の内面の中央側、及び、隣り合って配置された前記永久磁石の隣接する端部間の内面にそれぞれ形成された、前記第1溝部と対向する第2溝部と、前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、前記第1溝部と前記第2溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第1溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記第2溝部を一つ置きに案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、前記楔部材を挿入する。 As one aspect of the present invention, a plurality of first groove portions extending along the axial direction are formed on the outer periphery of the rotor shaft, and the outer periphery of the rotor shaft is annularly formed along the circumferential direction of the rotor shaft. a permanent magnet that will be more disposed, the center side of the inner surface of the permanent magnet, and, respectively formed on the inner surface between adjacent ends of said permanent magnets arranged adjacent, facing the first groove The second groove part, the retaining ring that is fitted to the outer periphery of the rotor shaft and covers the permanent magnet, and the space formed by the first groove part and the second groove part facing each other are inserted every other. And a wedge member that contacts and fixes the permanent magnet to the inner peripheral surface of the holding ring, and after the rotor shaft and the holding ring are fitted, the space is alternately placed in the first groove portion. first and insert the guide rails of substantially the same shape, the second groove before SL on the guide rail After the permanent magnet by guided between the holding ring and the rotor shaft every insertion, to insert the wedge member.
本発明によれば、永久磁石を固定可能、且つ、信頼性の高い永久磁石式回転電機の回転子を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the rotor of a permanent magnet type rotary electric machine which can fix a permanent magnet and has high reliability.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1乃至図8を用いて説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は本発明の第1の実施形態に係る永久磁石式回転電機に用いられる回転子1の構成を示す斜視図、図2は回転子1の構成を図1中矢視IIで示す平面図、図3は回転子1の構成を、図2中III−III断面で示す断面図、図4は回転子1の要部構成、特に、回転子軸10、保持環11及び永久磁石12の構成を拡大して示す平面図、図5は回転子1に用いられる回転子軸10の構成を示す斜視図、図6は保持環11の構成を示す斜視図、図7は回転子1に用いられる永久磁石12の構成を示す斜視図、図8は回転子1の製造工程の一を示す平面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a rotor 1 used in the permanent magnet type rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the rotor 1 as indicated by an arrow II in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor 1, taken along the line III-III in FIG. 2, and FIG. 4 is the main configuration of the rotor 1. FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the
回転子1は、発電機や電動機等の永久磁石式回転電機に用いられる。図1に示すように、回転子1は、回転子軸10と、保持環11と、永久磁石12と、楔部材13と、を備えている。
The rotor 1 is used in a permanent magnet type rotating electrical machine such as a generator or an electric motor. As shown in FIG. 1, the rotor 1 includes a
図1乃至図7に示すように、回転子軸10は、軸部16と、磁石装着部17と、第1嵌合部18と、を備えている。軸部16は、永久磁石式回転電機の回転軸を形成する。
As shown in FIGS. 1 to 7, the
磁石装着部17は、その外周に複数の永久磁石12が固定される。磁石装着部17は、軸部16に一体に形成されている。磁石装着部17は、軸部16の軸方向の一部の全周に設けられる。磁石装着部17は、その外周に複数の第1溝部19が形成されている。
The
第1溝部19は、回転子軸10の軸方向に沿って磁石装着部17に延設されている。第1溝部19は、磁石装着部17の周方向に均等に配置されている。なお、第1溝部19は、磁石装着部17に固定される永久磁石12一つに対して二つ設けられる。
The
第1嵌合部18は、磁石装着部17の一端側に設けられ、軸部16に一体に形成される。第1嵌合部18は、その外径が磁石装着部17の外径よりも大径に形成されている。
The first
保持環11は、円筒状に形成され、回転子軸10を挿入可能な内径に形成されている。保持環11は、その一端側に、その内径が他端側の内径よりも小さく形成された第2嵌合部21を備えている。保持環11は、回転子軸10の挿入時に、第2嵌合部21が回転子軸10の第1嵌合部18と嵌合可能に形成されている。即ち、保持環11は、その第2嵌合部21が第1嵌合部18と嵌合することで、その内部に回転子軸10を固定可能に形成されている。
The holding
なお、保持環11に回転子軸10を挿入した場合に、回転子軸10の磁石装着部17の外周面と、保持環11の内周面との間の隙間の間隔寸法は永久磁石12の厚さよりも若干大きい寸法となるように、磁石装着部17の外径及び/又は保持環11の内径が形成されている。
When the
図7に示すように、永久磁石12は、その外面及び内面が湾曲することで、その端面が扇状に形成された短冊状に形成されている。永久磁石12は、その内面に第2溝部23が2つ形成されている。
As shown in FIG. 7, the
永久磁石12は、回転子軸10の磁石装着部17の外周面と保持環11の内周面との間に形成される隙間内に、回転子軸10の周方向に沿って環状に並ぶように複数配置される。なお、永久磁石12は、磁石装着部17及び保持環11の隙間に配置させる場合には、回転子軸10及び保持環11の第1、第2嵌合部18,21による嵌合部とは反対側から挿入される。
The
第2溝部23は、その断面が矩形状であって、永久磁石12の長手方向に沿って連続して形成される。第2溝部23は、永久磁石12が回転子軸10に複数環状に配置された場合に、回転子軸10の磁石装着部17の第1溝部19とそれぞれ対向可能に永久磁石12の内面に設けられている。
The
なお、一つの永久磁石12に設けられる第2溝部23,23は、それぞれ第1溝部19,19と対向することで、楔部材13、及び、後述する後述する永久磁石12の組み立てにおいて永久磁石12の位置決めを行う位置決めレール50がそれぞれ挿入される空間を形成する。ここで、第1溝部19,19及び第2溝部23,23により形成される空間は、同一形状に形成された空間であるが、説明の便宜上、楔部材13が挿入される空間を空間部31とし、位置決めレール50が挿入される空間を空間部32として、以下説明する。
In addition, the
楔部材13は、永久磁石12を固定可能に形成されている。楔部材13は、第1の楔材26と、第2の楔材27と、固定部28と、を備えている。第1の楔材26及び第2の楔材27は、略同一角度の傾斜を有する楔であって、その幅が第1溝部19及び第2溝部23と略同一幅に形成されている。
The
第1の楔材26及び第2の楔材27は、組み合わさることで、永久磁石12が保持環11の内周面に接するときに磁石装着部17の第1溝部19と永久磁石12の第2溝部23で形成される空間部31と略同一形状の矩形板状に形成される。このような第1の楔材26及び第2の楔材27は、当該空間部31に挿入可能に形成されている。
By combining the
第1の楔材26及び第2の楔材27は、図4に示すように、組み合わさることで、その高さ寸法Hが第1、第2溝部19,23により形成される空間部31の高さ寸法Hsと略同一寸法に形成される。
As shown in FIG. 4, the
固定部28は、空間部31に挿入された一対の第1、第2楔材26,27が互いに動かないように固定可能に形成されている。例えば、固定部28は、第1、第2楔材26,27が互いに動かないように溶接した溶接部である。
The fixing
次に、このように構成された永久磁石式回転電機の回転子1の製造方法の一である、回転子1の組み立て方法について説明する。
先ず、回転子軸10を保持環11に挿入し、第1嵌合部18及び第2嵌合部21を嵌合させて、回転子軸10及び保持環11を固定させる。次に、回転子軸10に設けられた磁石装着部17の第1溝部19に一つ置きに、位置決めレール50を挿入する。
Next, a method for assembling the rotor 1, which is one method for manufacturing the rotor 1 of the permanent magnet type rotating electrical machine configured as described above, will be described.
First, the
なお、図8に示すように、位置決めレール50は、その高さHRが、第1溝部19の高さをHx、第2溝部23の高さをHy及び磁石装着部17の外周面と永久磁石12の内周面との隙間をSとした場合に、HR=Hx+Hy+Sとなる。
As shown in FIG. 8, the
即ち、位置決めレール50の高さHRは、第1溝部19,23により形成される空間部32の高さHsと略同一寸法に形成される。また、位置決めレール50は、その長さが、第1溝部19,23の長さ寸法と略同一に形成されている。
That is, the height HR of the
位置決めレール50を第1溝部19に一つ置きに配置後、永久磁石12を磁石装着部17に配置させる。具体的には、永久磁石12に設けられた二つの第2溝部23のうち空間部32を形成する一方の第2溝部23を位置決めレール50に案内させながら、磁石装着部17及び保持環11の隙間に永久磁石12を挿入させる。このように、永久磁石12の一方の第2溝部23を位置決めレール50に案内させて永久磁石12の位置決めを行いながら、複数の永久磁石12を回転子軸10の周方向に沿って環状に配置させる。
After the positioning rails 50 are arranged in the
回転子軸10の全周に永久磁石12を配置後、位置決めレール50が挿入されていない他方の第1溝部19,23により形成された空間部31に楔部材13を打ち込む。
After the
先ず、空間部31の第1溝部19側に第1の楔材26が挿入され、挿入された第1の楔材26上に第2の楔材27が挿入される。なお、第2の楔材27は、各永久磁石12が保持環11の内周面に密着するまで圧入される。即ち、第1、第2の楔材26,27は、互いに対向する面が傾斜して形成されるため、第2の楔材27が圧入されると、第2の楔材27は、圧入方向だけでなく回転子軸10の径方向に移動することとなる。このため、第2の楔材27の径方向の移動により、永久磁石12が保持環11の内周面に密着する方向に移動させることが可能となる。
First, the
永久磁石12を保持環11に密着させた後、組み合わされた第1の楔材26と第2の楔材27とが互いに軸方向にずれ動かないように、溶接により固定部28で第1の楔材26及び第2の楔材27を固定させる。このようにして、回転子1が製造されることとなる。
After the
このように構成された永久磁石式回転電機の回転子1によれば、永久磁石12は、保持環11に接する程度に永久磁石12が楔部材13により押し付けられて固定されており、締め付けによって永久磁石を固定する従来の構成とは異なり、永久磁石12に過大な応力が印可することを防止できる。このため、回転子1は、永久磁石12の破損を防止することができる。
According to the rotor 1 of the permanent magnet type rotating electrical machine configured as described above, the
また、永久磁石12は、楔部材13により保持環11の内面に密着する構成であり、このため、回転子軸10と永久磁石12との間には僅かな隙間が生ずることとなる。しかし、運転中に永久磁石12に発生する回転トルクMは、永久磁石12の第2溝部23と回転子軸10の第1溝部19とに跨って配置された楔部材13を介して回転子軸10に伝達される。これにより、回転子1が用いられた永久磁石式回転電機の駆動時に、永久磁石12と回転子軸10のとの間で空転が生じることがない。
Further, the
また、楔部材13を構成する一対の第1、第2の楔材26,27は固定部28によって軸方向の動きが規制されているため、互いにずれ動くことがない。このため、永久磁石式回転電機の駆動時に、楔部材13の高さが変化することがなく、結果、永久磁石12は、保持環11の内周面に向かって第2の楔材27により常時押圧されることとなり、径方向及び回転子軸10の軸方向に移動することがない。
Further, since the pair of first and
即ち、永久磁石式回転電機の運転と停止を繰り返しても永久磁石12の移動は発生せず、回転子1の回転釣り合いが変化するようなことがない。このため、回転子1は、回転動作が常に安定することとなり、回転子1の回転による振動や騒音の発生を防止することができる。
That is, even if the operation and stop of the permanent magnet type rotating electric machine are repeated, the
このように、回転子軸10及び保持環11の間の間隔が、永久磁石12の厚みよりも大きい構造を回転子1が有していても、楔材13により永久磁石12を確実に固定することで、永久磁石12の破損を防止し、且つ、回転動作を安定して行うことで、信頼性の高い回転子1を提供することが可能となる。
Thus, even if the rotor 1 has a structure in which the distance between the
また、永久磁石12を回転子軸10の磁石装着部17に装着させる場合には、永久磁石12の一方の第1溝部19を位置決めレール50に案内させながら磁石装着部17及び保持環11の隙間に挿入すれば、永久磁石12の装着と共に、永久磁石12の位置合わせが可能となる。
Further, when the
即ち、永久磁石12の第2溝部23の一方に対応する磁石装着部17の第1溝部19に位置決めレール50を予め挿入することで、永久磁石12と磁石装着部17との位置合わせが可能、且つ、永久磁石12の移動を防止可能となり、楔部材13の組み立てが容易となる。このため、回転子1の製造を容易とすることが可能となる。
That is, the positioning of the
上述したように、本実施の形態の永久磁石式回転電機の回転子1によれば、永久磁石12を位置決めレール50で位置合わせ後、楔部材13で保持環11の内面に密着するように磁石装着部17に装着させることで、その製造が容易となるとともに、永久磁石12の固定を確実に行うことが可能、且つ、信頼性の向上が可能となる。
As described above, according to the rotor 1 of the permanent magnet type rotating electrical machine of the present embodiment, after the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子1Aについて、図9及び図10を参照して説明する。図9は本発明の第2の実施形態に係る永久磁石式回転電機の回転子1Aの構成を示す断面図、図10は回転子1Aに用いられる回転子軸10Aの構成を示す斜視図である。なお、第2の実施形態に係る回転子1Aのうち、上述した第1の実施形態に係る回転子1と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a
図9に示すように、回転子1Aは、回転子軸10Aと、保持環11と、永久磁石12と、楔部材13Aと、を備えている。図9及び図10に示すように、回転子軸10Aは、軸部16と、磁石装着部17Aと、第1嵌合部18と、を備えている。磁石装着部17Aは、その外周に複数の永久磁石12が固定される。
As shown in FIG. 9, the
磁石装着部17Aは、軸部16に一体に形成されている。磁石装着部17Aは、軸部16の軸方向の一部であって、回転子軸10Aの全周に設けられ、その外周に複数の第1溝部19Aが形成されている。
The
第1溝部19Aは、回転子軸10Aの軸方向に沿って磁石装着部17Aに延設されている。第1溝部19Aは、磁石装着部17Aの周方向に均等に配置されている。なお、第1溝部19Aは、磁石装着部17Aに固定される永久磁石12一つに対して二つ設けられる。
The
このような第1溝部19Aは、その底面が回転子軸10Aの軸方向に沿って傾斜して形成される。第1溝部19Aは、その傾斜が、第1嵌合部18側に向ってその深さが漸次浅くなる形状に形成される。第1溝部19Aは、永久磁石12の第2溝部23と空間を形成する。
Such a
楔部材13Aは、永久磁石12を固定可能に形成されている。楔部材13Aは、第2の楔材27と、固定部28と、を備えている。第2の楔材27は、第1溝部19Aと第2溝部23で形成される空間と略同一形状に形成される。第2の楔材27は、当該空間に挿入され、第1溝部19Aの傾斜と組み合わさることで、永久磁石12を保持環11の内周面に接する方向に押圧可能に形成されている。なお、第2の楔材27は、その一の面である傾斜面が、第1溝部19Aの底面の傾斜と同じ角度で傾斜する。
The
固定部28は、組み合わされた第1溝部19Aと第2の楔材27が互いに動かないように固定可能に形成されている。例えば、固定部28は、第1溝部19A及び第2の楔材27を、互いに動かないように溶接した溶接部である。
The fixing
このように構成された回転子1Aは、その製造方法として、まず、第1嵌合部18及び第2嵌合部21を嵌合させて、回転子軸10A及び保持環11を固定させる。次に、回転子軸10Aに設けられた磁石装着部17の第1溝部19Aに一つ置きに、位置決めレール50Aを挿入する。
As a manufacturing method of the
なお、位置決めレール50Aは、例えば、第1溝部19Aに当接する面が傾斜することで、その高さHRが、第1溝部19Aの傾斜に併せて漸次低くなる形状である。なお、一つ置きの第1溝部19A、即ち永久磁石12の位置決めを行うための第1溝部19Aを、上述した底面に傾斜を有さない第1溝部19とし、当該第1溝部19に上述した位置決めレール50を挿入させる構成であってもよい。
The positioning rail 50A has, for example, a shape in which the height HR gradually decreases in accordance with the inclination of the
位置決めレール50Aを、第1溝部19Aに一つ置きに配置後、永久磁石12の一方の第2溝部23を位置決めレール50Aにより案内させながら、磁石装着部17A及び保持環11の隙間に永久磁石12を挿入させ、複数の永久磁石12を回転子軸10Aの周方向に沿って環状に配置させる。永久磁石12配置後、位置決めレール50Aが挿入されていない他方の第1溝部19A、23により形成された空間に、第2の楔材27を打ち込む。
After the positioning rails 50A are alternately arranged in the
このとき、各永久磁石12が保持環11の内周面に密着するまで第2の楔材27が圧入される。即ち、第1溝部19Aの底面及び第2の楔材27は、互いに対向する面が傾斜して形成されるため、第2の楔材27が圧入されると、第2の楔材27は圧入方向だけでなく回転子軸10Aの径方向に移動することとなる。このため、第2の楔材27の径方向の移動により、永久磁石12が保持環11の内周面に密着する方向に移動させることが可能となる。
At this time, the
永久磁石12を保持環11に密着させた後、第2の楔材27が軸方向にずれ動かないように、溶接により固定部28で第1溝部19A及び第2の楔材27を固定させることで、第2の楔材27が回転子軸10A、保持環11又はこれら双方に固定される。このようにして、回転子1Aが組み立てられ、製造されることとなる。
After the
このように構成された回転子1Aによれば、上述した第1の実施形態の回転子1と同様に、永久磁石12を位置決めレール50Aで位置合わせ後、楔部材13Aで保持環11の内面に密着するように磁石装着部17Aに永久磁石12を装着させる。このように楔部材13A及び第1溝部19Aにより永久磁石12を装着させることで、回転子1Aは、製造が容易、且つ、永久磁石12の固定を確実に行うことが可能となる。このため、回転子1Aは、高い信頼性を有することとなる。
According to the
また、回転子1Aは、永久磁石12の固定に第2の楔材27を挿入する構成であり、このため、第2の楔材27の保管管理、取り扱い及び組み立て作業が、上述した第1、第2の楔材26,27により永久磁石12を固定させる回転子1に比べ容易となる。即ち、回転子1Aは、製造時間の短縮及び製造コストの低減が可能となる。
Further, the
上述したように第2の実施形態に係る回転子1Aによれば、その製造が容易であって、且つ、永久磁石12の固定を確実に行い、信頼性を向上させるとともに、製造時間の短縮及び製造コストの低減が可能となる。
As described above, according to the
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、固定部28は、溶接により第1、第2の楔材26,27、又は、第1溝部19A及び第2の楔材27を固定する溶接部として説明をしたがこれに限定されない。例えば、固定部28は、第1、第2の楔材26,27又は第1溝部19A及び第2の楔材27を固定可能であればよく、固定螺子と固定片とで第1、第2の楔材26,27又は第1溝部19A及び第2の楔材27を一体固定する構成であってもよい。また、固定部28は、リング状の嵌合環等を回転子軸10,10Aに嵌合させて、第1、第2楔材26,27又は第1溝部19A及び第2の楔材27の移動を規制する構成であってもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above. In the above-described example, the fixing
また、上述した例では、永久磁石12の内面に2つの第2溝部23,23を形成し、当該第2溝部23,23と磁石装着部17の第1溝部19,19(19A,19A)で形成される空間のうち、一方の空間に位置決めレール50(50A)を挿入して永久磁石12の位置決めを行い、他方の空間に楔部材13(13A)を設ける構成を説明したがこれに限定されない。
In the example described above, two
以下、図11を用いて、本発明の変形例に係る回転子1Bについて説明する。なお、上述した回転子1、1Aと同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Hereinafter, a
回転子1Bは、回転子軸10と、保持環11と、永久磁石12Bと、楔部材13と、を備えている。例えば、図11に示すように、永久磁石12Bは、その内面の略中央に一つ設けられた第2溝部23と、その内面の両端側にそれぞれ設けられた切欠部23Bと、を備えている。切欠部23Bは、隣り合って配置される永久磁石12Bの切欠部23Bと組み合わさることで、第2溝部23を形成する。
The
このような回転子1Bは、第1嵌合部18及び第2嵌合部21を嵌合させて、回転子軸10及び保持環11を固定後、回転子軸10に設けられた磁石装着部17の第1溝部19に一つ置きに、位置決めレール50を挿入する。
In such a
その後、永久磁石12Bの第2溝部23を位置決めレール50に嵌合させて永久磁石12Bの位置決めを行いながら、複数の永久磁石12Bを回転子軸10の周方向に沿って環状に配置させる。永久磁石12Bの配置後、隣り合う永久磁石12Bの切欠部23Bにより形成された第2溝部23と第1溝部19とにより形成された空間に、楔部材13を打ち込む。
Thereafter, the
このとき、第2の楔材27の径方向の移動により、永久磁石12Bが保持環11の内周面に密着させる。永久磁石12Bを保持環11に密着させた後、第1の楔材26及び第2の楔材27を固定部28で固定させることで、回転子1Bが組み立てられ、製造されることとなる。このような回転子1Bは、上述した回転子1と同様の効果を得ることが可能となる。
At this time, the
なお、本変形例においては、回転子1Bは、回転子軸10及び楔部材13を用いる構成を説明したが、これに限定されない。例えば、回転子軸10及び楔部材13ではなく、上述した回転子軸10A及び楔部材13Aを用い、第1の楔材26を用いない構成としてもよい。このような構成とすることで、上述した回転子1Aと同様の効果を得ることが可能となる。この他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
In addition, in this modification, although the
1,1A,1B…回転子、10,10A…回転子軸、11…保持環、12,12B…永久磁石、13,13A…楔部材、16…軸部、17,17A…磁石装着部、18…第1嵌合部、19,19A…第1溝部、21…第2嵌合部、23…第2溝部、23B…切欠部、26…第1の楔材、27…第2の楔材、28…固定部、31,32…空間部、50,50A…位置決めレール、100…回転子、110…回転子軸、111…保持環、112…永久磁石、112a…塗布面、116…軸部、117…磁石装着部、118…嵌合部、121…嵌合部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
その内面に前記第1溝部のうち隣り合う2つとそれぞれ対向する2つの第2溝部が形成され、前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置される永久磁石と、
前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、
前記第1溝部と前記第2溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、
前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第1溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記永久磁石の前記第2溝部の一方を案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、前記楔部材を挿入することを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。 A rotor shaft in which a plurality of first groove portions extending along the axial direction are formed on the outer periphery;
Two second groove portions that are opposed to two adjacent ones of the first groove portions are formed on the inner surface, and a plurality of permanent grooves are annularly arranged on the outer periphery of the rotor shaft along the circumferential direction of the rotor shaft. A magnet,
A retaining ring that is fitted to the outer periphery of the rotor shaft and covers the permanent magnet;
A wedge member that is inserted into every other space formed by the first groove portion and the second groove portion facing each other and that fixes the permanent magnet in contact with the inner peripheral surface of the retaining ring. ,
After fitting the rotor shaft and the retaining ring, a guide rail having substantially the same shape as the space is inserted into the first groove portion, and one of the second groove portions of the permanent magnet is inserted into the guide rail. A rotor of a permanent magnet type rotating electrical machine, wherein the wedge member is inserted after the permanent magnet is inserted between the rotor shaft and the holding ring.
前記楔部材は、前記空間へ挿入される1本の楔材と、前記楔材を前記底面が傾斜する前記第1溝部に挿入後に前記楔材及び前記楔材が挿入された前記溝部の前記底面とを固定する固定部を具備することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石式回転電機の回転子。 The first groove portion into which the wedge member is inserted is formed such that a bottom surface thereof is inclined with respect to the rotor shaft,
The wedge member includes a wedge material inserted into the space, and the bottom surface of the groove portion into which the wedge material and the wedge material are inserted after the wedge material is inserted into the first groove portion where the bottom surface is inclined. The rotor of the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 1, further comprising: a fixing portion that fixes
前記回転子軸の外周に、前記回転子軸の周方向に沿って環状に複数配置される永久磁石と、
前記永久磁石の内面の中央側、及び、隣り合って配置された前記永久磁石の隣接する端部間の内面にそれぞれ形成された、前記第1溝部と対向する第2溝部と、
前記回転子軸の外周に嵌合されて前記永久磁石を覆う保持環と、
前記第1溝部と前記第2溝部が対向することで形成される空間に一つ置きにそれぞれ挿入され、前記永久磁石を前記保持環の内周面に接触させて固定する楔部材と、を備え、
前記回転子軸と前記保持環を嵌合後に、前記第1溝部に一つ置きに前記空間と略同一形状の案内レールを挿入し、前記案内レールに前記第2溝部を一つ置きに案内させて前記回転子軸と前記保持環の間に前記永久磁石を挿入後、前記楔部材を挿入することを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。 A rotor shaft in which a plurality of first groove portions extending along the axial direction are formed on the outer periphery;
The outer periphery of the rotor shaft, a plurality placed Ru permanent magnet annularly in the circumferential direction of the rotor shaft,
A second groove portion facing the first groove portion, formed on the center side of the inner surface of the permanent magnet and on the inner surface between adjacent end portions of the permanent magnets arranged adjacent to each other;
A retaining ring that is fitted to the outer periphery of the rotor shaft and covers the permanent magnet;
A wedge member that is inserted into every other space formed by the first groove portion and the second groove portion facing each other and that fixes the permanent magnet in contact with the inner peripheral surface of the retaining ring. ,
After fitting the retaining ring and the rotor shaft, the said insert space and guide rails of substantially the same shape in every other in the first groove, guide every other previous SL second groove in the guide rail after inserting the permanent magnet between the retaining ring and the rotor shaft by the rotor of a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that to insert the wedge member.
前記楔部材は、前記空間へ挿入される1本の楔材と、前記楔材を前記底面が傾斜する前記第1溝部に挿入後に前記楔材及び前記楔材が挿入された前記溝部の前記底面とを固定する固定部を具備することを特徴とする請求項4に記載の永久磁石式回転電機の回転子。 The first groove portion into which the wedge member is inserted is formed such that a bottom surface thereof is inclined with respect to the rotor shaft,
The wedge member includes a wedge material inserted into the space, and the bottom surface of the groove portion into which the wedge material and the wedge material are inserted after the wedge material is inserted into the first groove portion where the bottom surface is inclined. The rotor of the permanent magnet type rotating electrical machine according to claim 4, further comprising a fixing portion that fixes
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