JP5441838B2

JP5441838B2 - 回転電機

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Publication number: JP5441838B2
Application number: JP2010150973A
Authority: JP
Inventors: 友輔森田; 晃裕大穀; 隆一瀧口; 勇二滝澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-07-01
Also published as: JP2012016182A

Description

この発明は、回転電機に関し、特に回転電機の固定子構造に関するものである。

永久磁石が円筒状のヨークの内周面に周方向に複数配置された従来の回転電機では、複数の永久磁石により構成される磁極の間に設けた隙間部分に隣接するヨークの肉厚を厚くして、磁極の間の隙間部分に隣接するヨークの部分での磁気飽和を緩和し、トルク特性を向上させていた（例えば、特許文献１参照）。

しかし、特許文献１に記載された従来の回転電機では、ヨークの肉厚部が円筒状のヨークの外側に配置されているので、回転電機の寸法が大きくなってしまうという不具合があった。

このような状況を鑑み、周方向中央において円筒状のヨークと当接し、周方向の端部において円筒状のヨークと離間させる切り欠き部を形成した永久磁石を、互いに周方向に隙間をあけて円筒状のヨークの内周面に複数配設し、隣り合う永久磁石の向かい合う切り欠き部をつなぐように、補助ヨークを円筒状のヨークと切り欠き部との間に配設してなる従来の回転電機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２に記載された従来の回転電機では、磁極の間の隙間部分に隣接するヨークの部分の内周に補助ヨークが配設されているので、回転電機の寸法の増大を抑えて、磁気飽和を緩和することができる。

特開２００７−２８８９０３号公報特開２００９−３０３３６２号公報

しかし、特許文献２に記載された従来の回転電機では、樹脂などの非磁性の弾性体で作製された磁石ホルダの柱状部分を隣り合う永久磁石間に圧入し、永久磁石および補助ヨークを円筒状のヨーク内に保持している。そこで、永久磁石間の柱状部分は周方向に関して均等に弾性変形しにくく、永久磁石の周方向の位置を精度よく確保できない。したがって、向かい合う切り欠き部をつなぐように配設されている補助ヨークの周方向の位置も精度よく確保できない。このように、永久磁石および補助ヨークの周方向位置が正確にならないので、コギングトルクが発生するという不具合がある。

また、補助ヨークの周方向の両端部は、永久磁石に形成された切り欠き部と円筒状のヨークとの間のスペースに挿入されているので、永久磁石および補助ヨークの寸法公差により、径方向に関して、永久磁石とヨークとの間、或いは補助ヨークと永久磁石との間に隙間が形成される。つまり、永久磁石および補助ヨークの寸法公差により、切り欠き部と円筒状のヨークとの間のスペースに挿入された補助ヨークの部分が永久磁石とヨークとに接すると、永久磁石とヨークとの間に隙間が生じる。一方、永久磁石がヨークに接すると、補助ヨークは柱状部材の復元力によりヨークに当接し、補助ヨークと永久磁石との間に隙間が生じる。したがって、隣り合う永久磁石の間の磁気抵抗が大きくなり、トルク特性が低下するという不具合があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、磁石ホルダに装着された補助ヨークおよび永久磁石をヨークの円筒部に圧入する際に、補助ヨークおよび永久磁石を径方向内方に移動させつつ径方向外方に押圧する反力を発生するように磁石ホルダを構成し、補助ヨークおよび永久磁石の周方向位置を正確に確保し、かつ永久磁石を補助ヨークを介して円筒部に押圧させ、コギングトルクの発生、およびトルク特性の低下を抑制できる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、円筒部、および底部とからなる有底円筒状のヨークと、それぞれ断面円弧形の短冊状に作製され、上記円筒部の内周面に接して、かつ互いに離間して周方向に配列された複数の補助ヨークと、それぞれ断面円弧形の短冊状に作製され、上記補助ヨークの内周面に接して、かつ互いに離間して周方向の等角ピッチで配列された複数の永久磁石と、非磁性材料で作製され、上記円筒部内に軸心方向に離間して配置された一対のエンドリング、両端を上記一対のエンドリングに固定されて、周方向に隣り合う上記補助ヨーク間のそれぞれに位置するように配置され、該補助ヨークの周方向の移動を規制するとともに、該補助ヨークに径方向外方への押力を作用させて該補助ヨークを上記円筒部の内周面に当接させる複数の補助ヨーク保持部材、および非磁性材料で作製され、両端を上記一対のエンドリングに固定されて、周方向に隣り合う上記永久磁石間のそれぞれに位置するように配置され、該永久磁石の周方向の移動を規制するとともに、該永久磁石に径方向外方への押力を作用させて該永久磁石を上記補助ヨークの内周面に当接させる複数の永久磁石保持部材を有する磁石ホルダと、からなる固定子を備えている。

この発明によれば、補助ヨークが周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材により周方向の移動を規制され、永久磁石が周方向に隣り合う永久磁石保持部材により周方向の移動を規制されている。そこで、補助ヨーク保持部材間および永久磁石保持部材間に装着された補助ヨークおよび永久磁石をヨークの円筒部に圧入する際に、補助ヨークおよび永久磁石は、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材に案内されて径方向内方に移動し、径方向外方の反力を受ける。そして、補助ヨークは径方向外方に押圧されて円筒部の内周面に当接され、永久磁石は径方向外方に押圧されて補助ヨークに当接し、磁石ホルダとともに円筒部に保持される。これにより、補助ヨークおよび永久磁石の周方向位置が正確に確保され、コギングトルクの発生が抑制される。さらに、永久磁石および補助ヨークの寸法公差に拘らず、補助ヨークと円筒部とが接し、かつ永久磁石と補助ヨークとが接するので、隣り合う永久磁石間の磁気抵抗が小さくなり、トルク特性の低下が抑制される。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子を示す横断面図である。図２の要部拡大断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される磁石ホルダを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における補助ヨークの配列状態を説明する斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における永久磁石の配列状態を説明する斜視図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機に適用される固定子を示す横断面図である。この発明の実施の形態３に係る回転電機に適用される固定子を示す要部拡大断面図である。この発明の実施の形態４に係る回転電機に適用される固定子を示す要部拡大断面図である。この発明の実施の形態５に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。この発明の実施の形態６に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。この発明の実施の形態７に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。この発明の実施の形態８に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。この発明の実施の形態９に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。

以下、本発明による回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される固定子を示す横断面図、図３は図２の要部拡大断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される磁石ホルダを示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における補助ヨークの配列状態を説明する斜視図、図６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における永久磁石の配列状態を説明する斜視図である。なお、縦断面図とは軸心を含む面における断面を示し、横断面図とは軸心と直交する面における断面を示す。

図１乃至図３において、回転電機１は、例えば鉄、鉄合金などの磁性材料からなる均一な厚みを有する板材の絞り加工により、円筒部２ａと底部２ｂとからなる有底円筒状に作製され、固定子２０の一部を構成する有底円筒状のヨーク２と、ヨーク２の円筒部２ａに内嵌状態に嵌着保持された補助ヨーク２１および永久磁石２２を有する固定子２０と、ヨーク２の開口側を塞口する椀状のフレーム３とヨーク２の底部２ｂとに軸受４を介して支持されて固定子２０の内周側に回転可能に配設された回転子５と、外部電源(図示せず)から回転子５に電力を供給するブラシ１０と、を備えている。

回転子５は、回転子鉄心６と、回転子鉄心６の軸心位置に挿通されて回転子鉄心６に固定された回転軸７と、回転子鉄心６に設けられたスロット（図示せず）に装着された電機子巻線８と、回転軸７の回転子鉄心６からの延出端に装着された整流子９と、を備えている。
固定子２０は、ヨーク２と、図５に示されるように、ヨーク２の円筒部２ａの内周に、周方向に等角ピッチで配列された４つの補助ヨーク２１と、図６に示されるように、補助ヨーク２１の内周に、周方向に等角ピッチで配列された４つの永久磁石２２と、補助ヨーク２１と永久磁石２２を保持する磁石ホルダ２４と、を備えている。

補助ヨーク２１のそれぞれは、例えば鉄、鉄合金などの磁性材料からなる均一な厚みを有する矩形平板をプレス加工により断面円弧形の短冊状に曲げ成形されている。永久磁石２２のそれぞれは、例えば異方性焼結希土類磁石が用いられ、断面円弧形の短冊状に作製され、着磁されている。保護カバー２３は、非磁性のステンレスなどの薄板をプレス加工して作製され、組立治具の永久磁石２２への直接的な衝突による損傷発生を抑制するために、永久磁石２２の内周面を覆うように装着されている。なお、断面円弧形とは、外径側の円弧の弦と内径側の円弧の弦とが平行で、かつ外径側の円弧の弦の長さＬoutが内径側の円弧の弦の長さＬinより長い、一部を切り欠いた扇形を意味する。

磁石ホルダ２４は、図４に示されるように、それぞれリング状平板に作製され、軸心方向に離間して同軸に配置される一対のエンドリング２５と、それぞれ断面矩形の柱状体に作製され、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の外周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向を軸心方向に平行として、周方向に等角ピッチで配列された４本の補助ヨーク保持部材２６と、それぞれ断面矩形の柱状体に作製され、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の内周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向を軸心方向に平行として、周方向に等角ピッチで配列された４本の永久磁石保持部材２７と、を備え、非磁性のステンレスで作製されている。補助ヨーク保持部材２６と永久磁石保持部材２７とは、互いに周方向に半ピッチずれて、径方向に２列となって周方向に配列されている。

ここで、エンドリング２５はヨーク２の円筒部２ａの内径より僅かに小径に作製されている。補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７は、エンドリング２５から外径側および内径側に延出しないように、かつ補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７の内周面の周方向の中央に接する内接面の中心がエンドリング２５の軸心に一致するように、エンドリング２５に固着されている。さらに、補助ヨーク保持部材２６の内周面の周方向の中央に接する内接円と永久磁石保持部材２７の外周面の周方向の中央に接する外接面との間に隙間が形成されている。

つぎに、永久磁石２２および補助ヨーク２１の磁石ホルダ２４への装着方法について説明する。
まず、４本の永久磁石保持部材２７が両端をエンドリング２５に固定されて一対のエンドリング２５に組み付けられる。そして、永久磁石２２が、保護カバー２３を装着され、外径側から永久磁石保持部材２７間のそれぞれに挿入されて、磁石ホルダ２４に装着される。永久磁石２２は、周方向に交互に異なる極性となるように、例えば永久磁石２２の内周面側が周方向にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、およびＮ極となるように配置されている。
ついで、４本の補助ヨーク保持部材２６が両端をエンドリング２５に固定されて一対のエンドリング２５に組み付けられる。そして、補助ヨーク２１が、外径側から補助ヨーク保持部材２６間のそれぞれに挿入されて、磁石ホルダ２４に装着される。これにより、永久磁石２２および補助ヨーク２１を磁石ホルダ２４に装着した複合体が組立てられる。

この複合体においては、永久磁石２２の周方向の移動が周方向に隣り合う永久磁石保持部材２７により規制され、補助ヨーク２１の周方向の移動が周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材２６により規制され、永久磁石２２と補助ヨーク２１との間に微小な隙間が形成されている。さらに、磁石ホルダ２４に装着された補助ヨーク２１の外径が、ヨーク２の円筒部２ａの内径より大径となるように、補助ヨーク２１の周方向長さが設定されている。なお、磁石ホルダ２４に装着された補助ヨーク２１の外径とヨーク２の円筒部２ａの内径との差は、永久磁石２２と補助ヨーク２１との間の隙間より僅かに大きくなるように設定されている。また、補助ヨーク２１および永久磁石２２の周方向の両側面は、補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７の周方向の向かい合う側面に適合する平面に作製されている。

このように組立てられた複合体がヨーク２の円筒部２ａに圧入され、円筒部２ａに内嵌状態に嵌着保持され、固定子２０が組立てられる。複合体は、エンドリング２５がヨーク２の底部２ｂに当接するまで挿入され、軸方向に位置決めされる。

磁石ホルダ２４に装着された補助ヨーク２１は、補助ヨーク保持部材２６により周方向の移動が規制され、かつその外径がヨーク２の円筒部２ａの内径より大きいので、複合体の円筒部２ａへの圧入により、補助ヨーク２１は、周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材２６の相対する周方向の側面に沿って内径側に移動する。そして、磁石ホルダ２４に装着された補助ヨーク２１の外径とヨーク２の円筒部２ａの内径との差が、磁石ホルダ２４に装着された永久磁石２２と補助ヨーク２１との間の隙間より僅かに大きいので、複合体の円筒部２ａへの圧入時、内径側に移動する補助ヨーク２１は永久磁石２２を押圧し、永久磁石２２が保護カバー２３とともに周方向に隣り合う永久磁石保持部材２７の相対する周方向の側面に沿って内径側に移動する。

ここで、補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７が断面矩形に作製されているので、周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材２６間および永久磁石保持部材２７間の外径端部間の距離が内径端部間の距離より長い。そこで、補助ヨーク２１および永久磁石２２を径方向外方に押し返す反力が補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７から補助ヨーク２１および永久磁石２２に作用する。そして、補助ヨーク２１および永久磁石２２を径方向外方に押し返す反力がヨーク２の円筒部２ａで受けられ、補助ヨーク２１および永久磁石２２を磁石ホルダ２４に装着して構成される複合体がヨーク２に強固に保持される。

このように構成された回転電機１は、ブラシ１０が整流子９に摺接するように配設されており、電流が外部電源からブラシ１０および整流子９を介して電機子巻線８に流れる。この電流と永久磁石２２の作る磁界との相互作用により回転子５にトルクが発生し、モータとして動作する。そして、永久磁石２２による磁束は、補助ヨーク２１およびヨーク２の円筒部２ａを通って周方向の隣の永久磁石２２に流れる。

この実施の形態１よれば、周方向に隣り合う永久磁石２２間、つまり磁極の間の隙間部分に隣接する円筒部２ａの部分の内周に補助ヨーク２１が配設されているので、回転電機１の寸法の増大を抑えて、磁気飽和を緩和することができ、トルク特性の低下を抑制できる。

また、補助ヨーク２１および永久磁石２２を保持する磁石ホルダ２４がステンレスで作製されているので、磁石ホルダ２４の剛性が高められる。これにより、複合体のヨーク２の円筒部２ａ内への圧入時における補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７の周方向および径方向の位置が一対のエンドリング２５により確保される。さらに、エンドリング２５、補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７の寸法精度、および組み立て精度を高めることで、補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７の周方向および径方向の位置精度を高めることができる。そこで、複合体のヨーク２の円筒部２ａ内への圧入時、補助ヨーク２１および永久磁石２２は、周方向の移動を規制され、径方向外方の反力を受けつつ径方向内方に移動するので、補助ヨーク２１および永久磁石２２の周方向の位置が正確に確保され、コギングトルクの発生が抑えられる。

また、複合体のヨーク２の円筒部２ａ内への圧入により、補助ヨーク２１が、周方向の移動を規制されて径方向内方に移動し、永久磁石２２が、周方向の移動を規制され、補助ヨーク２１に押圧されて径方向内方に移動する。このとき、補助ヨーク保持部材２６および永久磁石保持部材２７から補助ヨーク２１および永久磁石２２を径方向外方に押し返す反力が発生し、該径方向外方に押し返す反力が補助ヨーク２１および永久磁石２２を介してヨーク２の円筒部２ａで受けられ、複合体が円筒部２ａに保持される。そこで、補助ヨーク２１および永久磁石２２の寸法公差に拘らず、補助ヨーク２１と円筒部２ａとが隙間なく接し、かつ補助ヨーク２１と永久磁石２２とが隙間なく接する。また、永久磁石２２間の円筒部２ａ側に補助ヨーク２１が存在する。これにより、隣り合う永久磁石２２間の円筒部２ａ側の磁路の磁気抵抗の増大が抑えられ、トルク特性が向上される。

また、複合体がエンドリング２５をヨーク２の底部２ｂに当接するように円筒部２ａに圧入されているので、ヨーク２およびエンドリング２５の寸法精度を高めるだけで、補助ヨーク２１および永久磁石２２を軸方向に位置決めでき、組立性が高められる。
また、保護カバー２３が永久磁石２２の内周面を覆うように装着されているので、組立時に、治具などが永久磁石２２に当たり、永久磁石２２を損傷させることが抑えられる。
また、磁石ホルダ２４が金属製であるので、永久磁石２２の熱はエンドリング２５を介してヨーク２に伝達され、ヨーク２の表面から放熱される。これにより、永久磁石２２の温度上昇が抑えられ、永久磁石２２の熱減磁が防止される。
また、エンドリング２５および永久磁石保持部材２７が非磁性材料で作製されているので、エンドリング２５および永久磁石保持部材２７を介しての永久磁石２２の磁束の漏洩がなくなり、トルクの低下が抑えられる。

なお、上記実施の形態１では、補助ヨークが１枚の磁性材料からなる所定厚みの板で作製されているものとしているが、磁性材料からなる薄板を複数枚積層して補助ヨークを作製してもよい。
また、上記実施の形態１では、ヨークが絞り加工により作製されているものとしているが、ヨークの加工方法は絞り加工に限定されるものではなく、例えば削り出し加工でもよい。

また、上記実施の形態１では、エンドリング、および永久磁石保持部材を非磁性のステンレスで作製するものとしているが、エンドリング、および永久磁石保持部材の材料は非磁性のステンレスに限定されず、例えば銅、アルミニウム、樹脂などの非磁性材料でもよい。また、補助ヨーク保持部材を非磁性のステンレスで作製するものとしているが、補助ヨーク保持部材の材料は銅、アルミニウム、樹脂などの非磁性材料や鉄、鉄合金などの磁性材料でもよい。また、エンドリング、永久磁石保持部材、補助ヨーク保持部材の材料として、銅、アルミニウム、樹脂などの非磁性材料を用いることができるが、剛性の観点から、銅、アルミニウムなどの金属材料が好ましい。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る回転電機に適用される固定子を示す横断面図である。

図７において、補助ヨーク保持部材２６Ａは、例えば鉄、鉄合金などの磁性材料で断面矩形の柱状体に作製されている。磁石ホルダ２４Ａは、補助ヨーク保持部材２６Ａと永久磁石保持部材２７とが、長さ方向を軸心方向に平行として、互いに周方向位置を一致させて、径方向に２列となって周方向に等角ピッチで４本ずつ配列されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２においても、周方向に隣り合う永久磁石２２間、つまり磁極の間の隙間部分に隣接する円筒部２ａの部分の内周に磁性材料からなる補助ヨーク保持部材２６Ａが配設されているので、回転電機１の寸法の増大を抑えて、磁気飽和を緩和することができ、トルク特性の低下を抑制できる。

また、磁石ホルダ２４Ａがステンレスおよび鉄で作製されているので、磁石ホルダ２４Ａの剛性が高められる。さらに、エンドリング２５、補助ヨーク保持部材２６Ａおよび永久磁石保持部材２７の寸法精度、および組み立て精度を高めることで、補助ヨーク保持部材２６Ａおよび永久磁石保持部材２７の周方向および径方向の位置精度を高めることができる。そこで、補助ヨーク２１と永久磁石２２が磁石ホルダ２４Ａに装着されてなる複合体のヨーク２の円筒部２ａ内への圧入時、補助ヨーク２１および永久磁石２２は、周方向の移動を規制され、径方向内方に移動する。これにより、補助ヨーク２１および永久磁石２２の周方向の位置が正確に確保され、コギングトルクの発生が抑えられる。さらに、補助ヨーク保持部材２６Ａおよび永久磁石保持部材２７から補助ヨーク２１および永久磁石２２を径方向外方に押し返す反力が発生し、該径方向外方に押し返す反力がヨーク２の円筒部２ａに受けられるので、補助ヨーク２１と円筒部２ａとの間、および補助ヨーク２１と永久磁石２２との間が隙間なく接する。これにより、隣り合う永久磁石２２の間の磁気抵抗の増大が抑えられ、トルク特性が向上される。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る回転電機に適用される固定子を示す要部拡大断面図である。

図８において、補助ヨーク保持部材２６Ｂが、非磁性のステンレスで断面等脚台形の柱状体に作製され、断面等脚台形の上底を内径側に位置するように配設されている。補助ヨーク２１Ａの周方向の側面が補助ヨーク保持部材２６Ｂの周方向に向かい合う側面に適合する平面に作製されている。ここで、等脚台形の上底とは、平行な２本の対辺のうちの短辺である。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

磁石ホルダ２４Ｂでは、断面等脚台形の補助ヨーク保持部材２６Ｂを用いているので、断面矩形の補助ヨーク保持部材２６を用いている磁石ホルダ２４に比べて、周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材２６Ｂ間の外径端部間の距離と内径端部間の距離との差が少ない。そこで、永久磁石２２および補助ヨーク２１Ａを磁石ホルダ２４Ｂに装着した複合体をヨーク２の円筒部２ａに圧入したときに、補助ヨーク２１Ａが補助ヨーク保持部材２６Ｂの周方向の側面に沿って内径側にスムーズに移動する。そして、補助ヨーク２１Ａは、永久磁石２２に接して永久磁石２２とともに内径側に移動し、補助ヨーク保持部材２６Ｂおよび永久磁石保持部材２７から補助ヨーク２１Ａおよび永久磁石２２に作用する径方向外方に押し返す反力により、ヨーク２の円筒部２ａに嵌着保持される。

したがって、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
この実施の形態３によれば、永久磁石２２および補助ヨーク２１Ａを磁石ホルダ２４Ｂに装着した複合体をヨーク２の円筒部２ａに圧入したときに、補助ヨーク２１Ａが補助ヨーク保持部材２６Ｂの周方向の側面に沿って内径側にスムーズに移動するので、複合体の円筒部２ａへの組み付けが容易となるとともに、円筒部２ａと補助ヨーク２１Ａとの密着性、および補助ヨーク２１Ａと永久磁石２２との密着性が高められる。

ここで、補助ヨーク保持部材２６Ｂは、補助ヨーク２１Ａの周方向の位置決めを行うこと、および圧入時に補助ヨーク２１Ａに径方向外方に押し返す反力を作用させることから、周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材２６Ｂ間の外径端部間の距離が周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材２６Ｂ間の内径端部間の距離より長くなる等脚台形の断面形状とすることが好ましい。
また、補助ヨーク保持部材２６Ｂが断面等脚台形の上底を内径側に位置するように配設されているものとしているが、断面等脚台形の上底を外径側に位置するように配設されてもよい。この場合においても、補助ヨーク保持部材２６Ｂは、補助ヨーク２１Ａの周方向の位置決めを行うことができ、補助ヨーク２１Ａに径方向外方に押し返す反力を作用させることができる。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４に係る回転電機に適用される固定子を示す要部拡大断面図である。

図９において、永久磁石保持部材２７Ｂが、非磁性のステンレスで断面等脚台形の柱状体に作製され、断面等脚台形の上底を内径側に位置するように配設されている。永久磁石２２Ａの周方向の側面が永久磁石保持部材２７Ｂの周方向に向かい合う側面に適合する平面に作製されている。
なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。

磁石ホルダ２４Ｃでは、断面等脚台形の永久磁石保持部材２７Ｂを用いているので、断面矩形の永久磁石保持部材２７を用いている磁石ホルダ２４に比べて、周方向に隣り合う永久磁石保持部材２７Ｂ間の外径端部間の距離と内径端部間の距離との差が少ない。そこで、永久磁石２２Ａおよび補助ヨーク２１Ａを磁石ホルダ２４Ｃに装着した複合体をヨーク２の円筒部２ａに圧入したときに、補助ヨーク２１Ａが補助ヨーク保持部材２６Ｂの周方向の側面に沿って内径側にスムーズに移動し永久磁石２２Ａに接する。そして、永久磁石２２Ａが、補助ヨーク２１Ａとともに、永久磁石保持部材２７Ｂの周方向の側面に沿って内径側にスムーズに移動し、補助ヨーク保持部材２６Ｂおよび永久磁石保持部材２７Ｂから補助ヨーク２１Ａおよび永久磁石２２Ａに作用する径方向外方に押し返す反力により、ヨーク２の円筒部２ａに嵌着保持される。

したがって、この実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様の効果を奏する。
この実施の形態４によれば、永久磁石２２Ａおよび補助ヨーク２１Ａを磁石ホルダ２４Ｃに装着した複合体をヨーク２の円筒部２ａに圧入したときに、永久磁石２２Ａが永久磁石保持部材２７Ｂの周方向の側面に沿って内径側にスムーズに移動するので、複合体の円筒部２ａへの組み付けが容易となるとともに、円筒部２ａと補助ヨーク２１Ａとの密着性、および補助ヨーク２１Ａと永久磁石２２Ａとの密着性が高められる。さらに、永久磁石２２Ａを周方向に隣り合う永久磁石保持部材２７Ｂ間に圧入する際に、永久磁石保持部材２７Ｂから永久磁石２２Ａに作用する応力が小さくなり、永久磁石２２Ａの損傷の発生が抑えられる。

ここで、永久磁石保持部材２７Ｂは、永久磁石２２Ａの周方向の位置決めを行うこと、および圧入時に永久磁石２２Ａに径方向外方の反力を作用させることから、周方向に隣り合う永久磁石保持部材２７Ｂ間の外径端部間の距離が周方向に隣り合う永久磁石保持部材２７Ｂ間の内径端部間の距離より長くなる等脚台形の断面形状とすることが好ましい。
また、永久磁石保持部材２７Ｂが断面等脚台形の上底を内径側に位置するように配設されているものとしているが、断面等脚台形の上底を外径側に位置するように配設されてもよい。この場合においても、永久磁石保持部材２７Ｂは、永久磁石２２Ａの周方向の位置決めを行うことができ、永久磁石２２Ａに径方向外方に押し返す反力を作用させることができる。

実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。

図１０において、磁石ホルダ２４Ｄは、軸心方向に離間して同軸に配置される一対のエンドリング２５と、それぞれ断面矩形の柱状体に作製され、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の外周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリング２５の軸心方向に対して所定角度傾けて、周方向に等角ピッチで配列された４本の補助ヨーク保持部材２８と、それぞれ断面矩形の柱状体に作製され、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の内周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリング２５の軸心方向に対して所定角度傾けて、周方向に等角ピッチで配列された４本の永久磁石保持部材２９と、を備え、非磁性のステンレスで作製されている。補助ヨーク保持部材２８と永久磁石保持部材２９とは、互いに周方向に半ピッチずれて、径方向に２列となって周方向に配列されている。

補助ヨーク３０のそれぞれは、例えば鉄、鉄合金などの磁性材料からなる均一な厚みを有する平行四辺形平板をプレス加工により断面円弧形の短冊状に曲げ成形されている。永久磁石３１のそれぞれは、内周面および外周面の面形状を平行四辺形とする、断面円弧形の短冊状に作製された異方性焼結希土類磁石が用いられ、極間が斜めになるように着磁されている。

永久磁石３１が、保護カバー（図示せず）を装着され、永久磁石保持部材２９間のそれぞれに挿入されて、磁石ホルダ２４Ｄに装着される。永久磁石３１は、永久磁石３１の内周面側が周方向にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、およびＮ極となるように配置されている。さらに、補助ヨーク３０が、補助ヨーク保持部材２８間のそれぞれに挿入されて、磁石ホルダ２４Ｄに装着される。これにより、永久磁石３１および補助ヨーク３０を磁石ホルダ２４Ｄに装着した複合体が組立てられる。

このように組立てられた複合体は、上記実施の形態１と同様に、ヨーク２の円筒部２ａ内に圧入される。このとき、磁石ホルダ２４Ｄに装着された補助ヨーク３０は、補助ヨーク保持部材２８により周方向の移動が規制され、周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材２８の相対する周方向の側面に沿って内径側に移動する。永久磁石３１は、内径側に移動する補助ヨーク３０に押圧され、保護カバーとともに周方向に隣り合う永久磁石保持部材２９の相対する周方向の側面に沿って内径側に移動する。そして、補助ヨーク保持部材２８および永久磁石保持部材２９から補助ヨーク３０および永久磁石３１に作用する径方向外方に押し返す反力がヨーク２の円筒部２ａで受けられ、補助ヨーク３０および永久磁石３１を磁石ホルダ２４Ｄに装着した複合体がヨーク２に強固に保持される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

したがって、この実施の形態５においても、補助ヨーク３０および永久磁石３１の周方向の位置が正確に確保され、補助ヨーク３０および永久磁石３１の寸法公差に拘らず、補助ヨーク３０と円筒部２ａとの間、および補助ヨーク３０と永久磁石３１との間が隙間なく接するので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
また、この実施の形態５によれば、補助ヨーク３０および永久磁石３１が斜めスキューされているので、トルクリップルやコギングトルクを低減できる。

実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。

図１１において、磁石ホルダ２４Ｅは、軸心方向に離間して同軸に配置される一対のエンドリング２５と、それぞれ長さ方向中央部で幅方向に幅の半分シフトした断面矩形の段付き柱状体に作製され、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の外周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリングの２５の軸心方向に平行として、周方向に等角ピッチで配列された４本の補助ヨーク保持部材３２と、それぞれ長さ方向中央部で幅方向に幅の半分シフトした断面矩形の段付き柱状体に作製され、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の内周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリング２５の軸心方向と平行として、周方向に等角ピッチで配列された４本の永久磁石保持部材３３と、を備え、非磁性のステンレスで作製されている。補助ヨーク保持部材３２と永久磁石保持部材３３とは、互いに周方向に半ピッチずれて、径方向に２列となって周方向に配列されている。

補助ヨーク３４のそれぞれは、例えば鉄、鉄合金などの磁性材料からなる均一な厚みを有する平板をプレス加工により、補助ヨーク保持部材３２間に圧入可能な断面円弧形の短冊状に曲げ成形されている。永久磁石３５のそれぞれは、永久磁石保持部材３３間に圧入可能な断面円弧形の短冊状に作製された異方性焼結希土類磁石が用いられ、着磁されている。

永久磁石３５が、保護カバー（図示せず）を装着され、永久磁石保持部材３３間のそれぞれに挿入されて、磁石ホルダ２４Ｅに装着される。永久磁石３５は、永久磁石３５の内周面側が周方向にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、およびＮ極となるように配置されている。さらに、補助ヨーク３４が、補助ヨーク保持部材３２間のそれぞれに挿入されて、磁石ホルダ２４Ｅに装着される。これにより、永久磁石３５および補助ヨーク３４を磁石ホルダ２４Ｅに装着した複合体が組立てられる。

このように組立てられた複合体は、上記実施の形態１と同様に、ヨーク２の円筒部２ａ内に圧入される。このとき、磁石ホルダ２４Ｅに装着された補助ヨーク３４は、補助ヨーク保持部材３２により周方向の移動が規制され、周方向に隣り合う補助ヨーク保持部材３２の相対する周方向の側面に沿って内径側に移動する。永久磁石３５は、内径側に移動する補助ヨーク３４に押圧され、保護カバーとともに周方向に隣り合う永久磁石保持部材３３の相対する周方向の側面に沿って内径側に移動する。そして、補助ヨーク保持部材３２および永久磁石保持部材３３から補助ヨーク３４および永久磁石３５に作用する径方向外方に押し返す反力がヨーク２の円筒部２ａで受けられ、補助ヨーク３４および永久磁石３５を磁石ホルダ２４Ｅに装着した複合体がヨーク２に強固に保持される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

したがって、この実施の形態６においても、補助ヨーク３４および永久磁石３５の周方向の位置が正確に確保され、補助ヨーク３４および永久磁石３５の寸法公差に拘らず、補助ヨーク３４と円筒部２ａとの間、および補助ヨーク３４と永久磁石３５との間が隙間なく接するので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
また、この実施の形態６によれば、補助ヨーク３４および永久磁石３５が段スキューされているので、トルクリップルやコギングトルクを低減できる。

なお、上記実施の形態６では、１枚の補助ヨークと永久磁石を隣り合う補助ヨーク保持部材間および隣り合う永久磁石保持部材間のそれぞれに装着するものとしているが、補助ヨークと永久磁石は、段の境界付近で軸心方向に分割されてもよい。
また、上記実施の形態６では、補助ヨークおよび永久磁石が２段にスキューされているものとしているが、３段以上にスキューされてもよい。

実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。

図１２において、補助ヨーク２１ａ、永久磁石２２ａ、補助ヨーク保持部材２６ａ、永久磁石保持部材２７ａは、それぞれ長さが略半分である点を除いて補助ヨーク２１、永久磁石２２、補助ヨーク保持部材２６、永久磁石保持部材２７と同様に作製されている。

磁石ホルダ２４Ｆは、４本の補助ヨーク保持部材２６ａが、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の外周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリングの２５の軸心方向に平行として、周方向に等角ピッチで配列され、４本の永久磁石保持部材２７ａが、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の内周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリング２５の軸心方向と平行として、周方向に等角ピッチで配列されて構成されている。補助ヨーク保持部材２６ａと永久磁石保持部材２７ａとは、互いに周方向に半ピッチずれて、径方向に２列となって周方向に配列されている。

永久磁石２２ａが、保護カバー（図示せず）を装着され、永久磁石保持部材２７ａ間のそれぞれに挿入され、さらに補助ヨーク２１ａが、補助ヨーク保持部材２６ａ間のそれぞれに挿入されて、永久磁石２２ａおよび補助ヨーク２１ａを磁石ホルダ２４Ｆに装着した複合体が組立てられる。
このように組立てられた複合体は、補助ヨーク保持部材２６ａおよび永久磁石保持部材２７ａの周方向位置が一致するように軸心方向に２段に連ねられてヨーク２の円筒部２ａ内に圧入される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態７においても、補助ヨーク２１ａおよび永久磁石２２ａの周方向の位置が正確に確保され、補助ヨーク２１ａと円筒部２ａとの間、および補助ヨーク２１ａと永久磁石２２ａとの間が隙間なく接するので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態８．
図１３はこの発明の実施の形態８に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。

図１３において、補助ヨーク３０ａ、永久磁石３１ａ、補助ヨーク保持部材２８ａ、永久磁石保持部材２９ａは、それぞれ長さが略半分である点を除いて補助ヨーク３０、永久磁石３１、補助ヨーク保持部材２８、永久磁石保持部材２９と同様に作製されている。

磁石ホルダ２４Ｇは、４本の補助ヨーク保持部材２８ａが、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の外周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリングの２５の軸心方向に対して所定角度傾けて、周方向に等角ピッチで配列され、４本の永久磁石保持部材２９ａが、両端を一対のエンドリング２５の相対する面の内周側にねじ（図示せず）により締着固定されて、一対のエンドリング２５間に、長さ方向をエンドリング２５の軸心方向に対して所定角度傾けて、周方向に等角ピッチで配列されて構成されている。補助ヨーク保持部材２８ａと永久磁石保持部材２９ａとは、互いに周方向に半ピッチずれて、径方向に２列となって周方向に配列されている。

永久磁石３１ａが、保護カバー（図示せず）を装着され、永久磁石保持部材２９ａ間のそれぞれに挿入され、さらに補助ヨーク３０ａが、補助ヨーク保持部材２８ａ間のそれぞれに挿入されて、永久磁石３１ａおよび補助ヨーク３０ａを磁石ホルダ２４Ｇに装着した複合体が組立てられる。
このように組立てられた複合体は、補助ヨーク保持部材２８ａおよび永久磁石保持部材２９ａの長さ方向が一致するように周方向にずらして軸心方向に２段に連ねられてヨーク２の円筒部２ａ内に圧入される。
なお、他の構成は上記実施の形態５と同様に構成されている。

この実施の形態８では、永久磁石３１ａおよび補助ヨーク３０ａを磁石ホルダ２４Ｇに装着した複合体が、補助ヨーク保持部材２８ａおよび永久磁石保持部材２９ａの長さ方向が一致するように周方向にずらして軸心方向に２段に重ねられてヨーク２の円筒部２ａ内に圧入されるので、固定子は、上記実施の形態５における固定子と等価の構造となる。また、補助ヨーク３０ａおよび永久磁石３１ａの周方向の位置が正確に確保され、補助ヨーク３０ａと円筒部２ａとの間、および補助ヨーク３０ａと永久磁石３１ａとの間が隙間なく接する。
したがって、この実施の形態８においても、上記実施の形態５と同様の効果を奏する。

実施の形態９．
図１４はこの発明の実施の形態９に係る回転電機に適用される補助ヨークと永久磁石の複合体を示す斜視図である。

図１４において、永久磁石２２ａが、保護カバー（図示せず）を装着され、永久磁石保持部材２７ａ間のそれぞれに挿入され、さらに補助ヨーク２１ａが、補助ヨーク保持部材２６ａ間のそれぞれに挿入されて、永久磁石２２ａおよび補助ヨーク２１ａを磁石ホルダ２４Ｆに装着した複合体が組立てられる。
このように組立てられた複合体は、補助ヨーク保持部材２６ａおよび永久磁石保持部材２７ａの周方向位置を、補助ヨーク保持部材２６ａおよび永久磁石保持部材２７ａの幅の半分だけ周方向にずらして軸心方向に２段に連ねられてヨーク２の円筒部２ａ内に圧入される。
なお、他の構成は上記実施の形態７と同様に構成されている。

この実施の形態９では、永久磁石２２ａおよび補助ヨーク２１ａを磁石ホルダ２４Ｆに装着した複合体が、補助ヨーク保持部材２６ａおよび永久磁石保持部材２７ａの周方向位置を、補助ヨーク保持部材２６ａおよび永久磁石保持部材２７ａの幅の半分だけ周方向にずらして軸心方向に２段に重ねられてヨーク２の円筒部２ａ内に圧入されるので、固定子は、上記実施の形態６における固定子と等価の構造となる。また、補助ヨーク２１ａおよび永久磁石２２ａの周方向の位置が正確に確保され、補助ヨーク２１ａと円筒部２ａとの間、および補助ヨーク２１ａと永久磁石２２ａとの間が隙間なく接する。
したがって、この実施の形態９においても、上記実施の形態７と同様の効果を奏する。

なお、上記実施の形態９では、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材の周方向位置を、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材の幅の半分だけ周方向にずらすものとしているが、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材が軸方向に重なっていれば、それらの周方向のずれ量は、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材の幅の半分に限定されない。
また、上記実施の形態７〜９では、永久磁石と補助ヨークとを装着した磁石ホルダが軸心方向に２段に連ねられてヨークの円筒部内に圧入されているものとしているが、永久磁石と補助ヨークとを装着した磁石ホルダが軸心方向に連なる段数は３段以上でもよい。

なお、上記各実施の形態では、４個の永久磁石を用いた４極の回転電機について説明しているが、永久磁石の個数、即ち回転電機の極数は４極に限定されるものではなく、２極以上であればよい。また、永久磁石は、それぞれ同一形状に作製され、等角ピッチに配列される。そして、永久磁石を永久磁石保持部材間に外径側から圧入した際に、径方向外方に押し返す反力を永久磁石保持部材から受けるためには、断面円弧形の外径側の円弧の弦の長さが内径側の円弧の弦の長さより長いことが必要となる。また、断面円弧形の内径側の円弧の弦の長さが零となると、回転子と永久磁石との間の磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、トルクが低下する。そこで、永久磁石は、図３に示されるように、断面円弧形の外径側の円弧の弦の長さをＬout、内径側の円弧の弦の長さをＬinとしたときに、１＞（Ｌin／Lout）＞０を満足するように作製することが好ましい。

また、上記各実施の形態では、永久磁石として異方性焼結希土類磁石を用いるものとしているが、永久磁石は異方性磁石に限定されるものではなく、例えば等方性磁石でもよい。また、永久磁石は焼結希土類磁石に限定されるものではなく、例えばフェライト磁石、ボンド磁石でもよい。
また、上記各実施の形態では、補助ヨークの個数が永久磁石の個数と同じ場合について説明しているが、補助ヨークの個数は必ずしも永久磁石の個数と同じにする必要はなく、２個以上であればよい。また、各補助ヨークの周方向長さを必ずしも同じにする必要もない。

また、上記各実施の形態では、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材の内周面および外周面が平坦面に形成されているものとしているが、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材の内周面および外周面は必ずしも平坦面に形成される必要はなく、例えばエンドリングの軸心を曲率中心とする曲面に形成されてもよい。
また、上記各実施の形態では、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材がねじによりエンドリングに締着固定されているものとしているが、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材のエンドリングへの固定方法は、永久磁石および補助ヨークが装着できれば、これに限定されるものではない。例えば、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材の一端を一方のエンドリングに溶接により固定し、補助ヨーク保持部材および永久磁石保持部材の他端をねじにより他方のエンドリングに締着固定してもよい。

１回転電機、２ヨーク、２ａ円筒部、２ｂ底部、２０固定子、２１，２１ａ，２１ａ，３０，３０ａ，３４補助ヨーク、２２，２２Ａ，２２ａ，３１，３１Ａ，３５永久磁石、２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆ，２４Ｇ磁石ホルダ、２５エンドリング、２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６ａ，２８，２８ａ，３２補助ヨーク保持部材、２７，２７Ｂ，２７ａ，２９，２９ａ，３３永久磁石保持部材。

Claims

円筒部、および底部とからなる有底円筒状のヨークと、
それぞれ断面円弧形の短冊状に作製され、上記円筒部の内周面に接して、かつ互いに離間して周方向に配列された複数の補助ヨークと、
それぞれ断面円弧形の短冊状に作製され、上記補助ヨークの内周面に接して、かつ互いに離間して周方向の等角ピッチで配列された複数の永久磁石と、
非磁性材料で作製され、上記円筒部内に軸心方向に離間して配置された一対のエンドリング、両端を上記一対のエンドリングに固定されて、周方向に隣り合う上記補助ヨーク間のそれぞれに位置するように配置され、該補助ヨークの周方向の移動を規制するとともに、該補助ヨークに径方向外方への押力を作用させて該補助ヨークを上記円筒部の内周面に当接させる複数の補助ヨーク保持部材、および非磁性材料で作製され、両端を上記一対のエンドリングに固定されて、周方向に隣り合う上記永久磁石間のそれぞれに位置するように配置され、該永久磁石の周方向の移動を規制するとともに、該永久磁石に径方向外方への押力を作用させて該永久磁石を上記補助ヨークの内周面に当接させる複数の永久磁石保持部材を有する磁石ホルダと、からなる固定子を備えたことを特徴とする回転電機。
上記補助ヨーク保持部材と上記永久磁石保持部材とが、互いに径方向に重ならないように周方向に配列されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
上記補助ヨーク保持部材は、断面等脚台形の柱状体に作製され、断面等脚台形の上底を内周側に向けて配列され、周方向に隣り合う上記補助ヨーク保持部材の外径端部間の距離が内径端部間の距離より長くなっていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
上記永久磁石保持部材は、断面等脚台形の柱状体に作製され、断面等脚台形の上底を内周側に向けて配列され、周方向に隣り合う上記永久磁石保持部材の外径端部間の距離が内径端部間の距離より長くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
上記補助ヨークおよび上記永久磁石は、斜めスキュー、若しくは段スキューされていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
上記磁石ホルダは軸方向に複数段に連ねられて上記円筒部内に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
上記磁石ホルダは上記ヨークの底部に当接するように上記円筒部内に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。