JP5677622B2 - 永久磁石式回転電機、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による永久磁石式回転電機を示す断面図である。図において、永久磁石式回転電機1(以下、単に「回転電機1」という)は、回転子2と、回転子2の径方向外側に配置され、回転子2の外周を囲む円筒状の固定子3とを有している。
図6は、この発明の実施の形態2による永久磁石式回転電機を示す断面図である。また、図7は、図6のコア本体13を示す断面図である。図において、各ティース11には、永久磁石14に係合して永久磁石14が磁石収容溝23の開放部分から抜けることを防止する一対の突起部(磁石抜け防止部)35が設けられている。各突起部35は、一対の対向壁部21から磁石収容溝23の幅方向内側へ個別に突出し、永久磁石14よりも径方向外側で永久磁石14に係合している。この例では、各突起部35がティース11の径方向外側端部に設けられている。
図9は、この発明の実施の形態3による永久磁石式回転電機のコア本体13、永久磁石14及び固定子コイル15を示す要部斜視図である。図において、固定子コイル15は、非磁性材料(例えば樹脂等)により構成された絶縁性の筒状のコイル枠41に巻かれている。コイル枠41は、ティース11がコイル枠41内に挿入された状態で、ティース11に嵌められて保持されている。固定子コイル15は、コイル枠41に巻かれた状態でコイル枠41を介してティース11に設けられている。
実施の形態1では、各ティース11内に設けられた磁石収容溝23がティース11の径方向外側端部で開放されているが、各ティース11内に設けられた磁石収容溝23がティース11の径方向内側端部で開放されていてもよい。
図13は、この発明の実施の形態5による永久磁石式回転電機を示す断面図である。また、図14は、図13のコア本体13を示す断面図である。図において、各ティース11には、磁石収容溝23内に収容された永久磁石14に係合して永久磁石14が磁石収容溝23の開放部分から抜けることを防止する一対の突起部(磁石抜け防止部)52が設けられている。各突起部52は、一対の対向壁部21から磁石収容溝23の幅方向内側へ個別に突出し、永久磁石14よりも径方向内側で永久磁石14に係合している。この例では、各突起部52がティース11の径方向内側端部に設けられている。これにより、磁石収容溝23の開放部分の幅寸法は、永久磁石14の幅寸法よりも狭くなっている。他の構成は実施の形態4と同様である。
図15は、実施の形態6による永久磁石式回転電機を示す断面図である。また、図16は図15のコアバック16を示す断面図、図17は図15のコア本体13を示す断面図である。図において、軸線方向へ積層されてコア本体13を構成する複数のコア本体断面部材には、コア本体断面部材の積層方向(即ち、軸線方向)について嵌め合わされたかしめ部(凹凸部)61がそれぞれ設けられている。また、軸線方向へ積層されてコアバック16を構成する複数のコアバック断面部材には、コアバック断面部材の積層方向(即ち、軸線方向)について嵌め合わされたかしめ部(凹凸部)61がそれぞれ設けられている。
実施の形態6では、壁連結部22にかしめ部61が設けられているが、ティース間連結部12にかしめ部61を設けてもよい。
図19は、この発明の実施の形態8による永久磁石式回転電機のコア本体を示す断面図である。各コア本体断面部材に設けられたかしめ部61は、各コア本体断面部材における壁連結部断面形成部及びティース間連結部断面形成部のそれぞれに、コア本体断面部材の材料を塑性変形させて形成されている。即ち、壁連結部22及びティース間連結部12のそれぞれには、各コア本体断面部材の材料を塑性変形させて形成されたかしめ部61が設けられている。他の構成は実施の形態6と同様である。
実施の形態6では、ティース11の径方向外側端部で磁石収容溝23が開放されているコア本体13の壁連結部22にかしめ部61が設けられているが、ティース11の径方向内側端部で磁石収容溝23が開放されているコア本体13の壁連結部51にかしめ部61を設けてもよい。
図21は、この発明の実施の形態10による永久磁石式回転電機のコア本体を示す断面図である。各コア本体断面部材に設けられたかしめ部61は、各コア本体断面部材における壁連結部断面形成部及びティース間連結部断面形成部のそれぞれに、コア本体断面部材の材料を塑性変形させて形成されている。即ち、壁連結部51及びティース間連結部12のそれぞれには、各コア本体断面部材の材料を塑性変形させて形成されたかしめ部61が設けられている。他の構成は実施の形態9と同様である。
図22は、この発明の実施の形態11による永久磁石式回転電機のコア本体13を構成するコア本体断面部材を示す要部斜視図である。図において、コア本体13は、互いに異なる第1及び第2のコア本体断面部材65,66が軸線方向へ交互に積層されて構成されている。コア本体13のティース11内に設けられた磁石収容溝23は、ティース11の径方向外側端部で開放されている。
図28は、この発明の実施の形態12による永久磁石式回転電機のコアバック16を示す断面図である。また、図29は、この発明の実施の形態12による永久磁石式回転電機のコア本体13を示す断面図である。コアバック16を構成する複数のコアバック断面部材、及びコア本体13を構成する複数のコア本体断面部材は、所定の厚さ寸法tを持つ磁性板(例えば電磁鋼板等)を打ち抜いて作製されている。
実施の形態13では、モータとして用いられたときの実施の形態1による回転電機1の出力について検討した。図30は、図1の固定子3の要部を示す断面図である。図30では、厚肉部31の厚さ寸法をt0、薄肉部32の厚さ寸法をt1、ティース間連結部12の厚さ寸法をt2、壁連結部22の厚さ寸法をt3として示している。回転電機1の出力は、シミュレーションにより、厚肉部31の厚さ寸法t0に対する薄肉部32の厚さ寸法t1の比t1/t0(以下、「コアバック厚さ比t1/t0」という)を変えながら、求めた。
実施の形態14では、モータとして用いられたときの実施の形態2による回転電機1の出力について検討した。また、実施の形態14では、実施の形態2による2つの構成例である実施例14A及び実施例14Bと、比較例とを比較しながら回転電機の出力について検討した。
Claims (13)
- 回転子、及び
上記回転子の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数のティース及び互いに隣り合う上記ティースの径方向内側端部同士をそれぞれ連結する複数のティース間連結部を含み上記回転子を囲む環状のコア本体と、各上記ティース内にそれぞれ保持された複数の永久磁石と、各上記ティースにそれぞれ設けられた複数の固定子コイルと、上記コア本体と別体とされ、上記コア本体を囲んだ状態で上記コア本体の外周部に嵌められた環状のコアバックとを有する固定子
を備え、
上記ティースには、上記ティースの径方向外側端部で開放され、上記永久磁石を収容する磁石収容溝が設けられていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 回転子、及び
上記回転子の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数のティース及び互いに隣り合う上記ティースの径方向内側端部同士をそれぞれ連結する複数のティース間連結部を含み上記回転子を囲む環状のコア本体と、各上記ティース内にそれぞれ保持された複数の永久磁石と、各上記ティースにそれぞれ設けられた複数の固定子コイルと、上記コア本体と別体とされ、上記コア本体を囲んだ状態で上記コア本体の外周部に嵌められた環状のコアバックとを有する固定子
を備え、
上記ティースには、上記ティースの径方向内側端部及び径方向外側端部のいずれかで開放され、上記永久磁石を収容する磁石収容溝が設けられ、
上記ティースには、上記永久磁石に係合して上記永久磁石が上記磁石収容溝の開放部分から抜けることを防止する磁石抜け防止部が設けられていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 回転子、及び
上記回転子の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数のティース及び互いに隣り合う上記ティースの径方向内側端部同士をそれぞれ連結する複数のティース間連結部を含み上記回転子を囲む環状のコア本体と、各上記ティース内にそれぞれ保持された複数の永久磁石と、各上記ティースにそれぞれ設けられた複数の固定子コイルと、上記コア本体と別体とされ、上記コア本体を囲んだ状態で上記コア本体の外周部に嵌められた環状のコアバックとを有する固定子
を備え、
上記ティースには、上記ティースの径方向内側端部及び径方向外側端部のいずれかで開放され、上記永久磁石を収容する磁石収容溝が設けられ、
上記固定子コイルは、筒状のコイル枠に巻かれた状態で上記コイル枠を介して上記ティースに設けられており、
上記コイル枠には、上記永久磁石に係合して上記永久磁石が上記磁石収容溝の開放部分から抜けることを防止する磁石抜け防止部が設けられていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 回転子、及び
上記回転子の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数のティース及び互いに隣り合う上記ティースの径方向内側端部同士をそれぞれ連結する複数のティース間連結部を含み上記回転子を囲む環状のコア本体と、各上記ティース内にそれぞれ保持された複数の永久磁石と、各上記ティースにそれぞれ設けられた複数の固定子コイルと、上記コア本体と別体とされ、上記コア本体を囲んだ状態で上記コア本体の外周部に嵌められた環状のコアバックとを有する固定子
を備え、
上記ティースには、上記ティースの径方向内側端部及び径方向外側端部のいずれかで開放され、上記永久磁石を収容する磁石収容溝が設けられ、
各上記ティースは、上記磁石収容溝を上記固定子の周方向について両側から挟む一対の対向壁部と、上記ティースの径方向内側端部及び径方向外側端部のうち、上記磁石収容溝の開放部分が設けられた端部と異なる端部で上記一対の対向壁部同士を連結する壁連結部とを有し、
上記コア本体は、複数のコア本体断面部材が軸線方向へ積層されて構成されており、
上記ティース間連結部及び上記壁連結部の少なくともいずれかには、各上記コア本体断面部材の材料を塑性変形させることにより形成されて各上記コア本体断面部材間で嵌め合わされるかしめ部が設けられていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 回転子、及び
上記回転子の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数のティース及び互いに隣り合う上記ティースの径方向内側端部同士をそれぞれ連結する複数のティース間連結部を含み上記回転子を囲む環状のコア本体と、各上記ティース内にそれぞれ保持された複数の永久磁石と、各上記ティースにそれぞれ設けられた複数の固定子コイルと、上記コア本体と別体とされ、上記コア本体を囲んだ状態で上記コア本体の外周部に嵌められた環状のコアバックとを有する固定子
を備え、
上記コアバックは、各上記ティースの径方向外側端部間にそれぞれ配置された複数の厚肉部と、互いに隣り合う厚肉部同士を、上記ティースよりも径方向外側でそれぞれ連結する複数の薄肉部とを有し、かつ、複数のコアバック断面部材が軸線方向へ積層されて構成されており、
複数の上記コアバック断面部材のいずれかは、上記薄肉部の断面を形成する部分を含む第1のコアバック断面部材とされ、
複数の上記コアバック断面部材のいずれかは、上記薄肉部の断面を形成する部分が除かれた第2のコアバック断面部材とされていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 各上記ティースは、上記磁石収容溝を上記固定子の周方向について両側から挟む一対の対向壁部と、上記ティースの径方向内側端部及び径方向外側端部のうち、上記磁石収容溝の開放部分が設けられた端部と異なる端部で上記一対の対向壁部同士を連結する壁連結部とを有し、
上記コア本体は、複数のコア本体断面部材が軸線方向へ積層されて構成されており、
上記ティース間連結部及び上記壁連結部の少なくともいずれかには、各上記コア本体断面部材の材料を塑性変形させることにより形成されて各上記コア本体断面部材間で嵌め合わされるかしめ部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。 - 各上記ティースは、上記磁石収容溝を上記固定子の周方向について両側から挟む一対の対向壁部と、上記ティースの径方向内側端部及び径方向外側端部のうち、上記磁石収容溝の開放部分が設けられた端部と異なる端部で上記一対の対向壁部同士を連結する壁連結部とを有し、
上記コア本体は、複数のコア本体断面部材が軸線方向へ積層されて構成されており、
複数の上記コア本体断面部材のいずれかは、上記ティース間連結部の断面を形成する部分及び上記壁連結部の断面を形成する部分をそれぞれ含む第1のコア本体断面部材とされ、
複数の上記コア本体断面部材のいずれかは、上記ティース間連結部の断面を形成する部分及び上記壁連結部の断面を形成する部分の少なくともいずれかが除かれた第2のコア本体断面部材とされていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。 - 上記コアバックは、各上記ティースの径方向外側端部間にそれぞれ配置された複数の厚肉部と、互いに隣り合う厚肉部同士を、上記ティースよりも径方向外側でそれぞれ連結する複数の薄肉部とを有し、かつ、複数のコアバック断面部材が軸線方向へ積層されて構成されており、
各上記コアバック断面部材における上記薄肉部の断面を形成する部分には、各上記コアバック断面部材の材料を塑性変形させることにより形成されて各上記コアバック断面部材間で嵌め合わされるかしめ部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4、請求項6及び請求項7のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。 - 上記コアバックは、各上記ティースの径方向外側端部間にそれぞれ配置された複数の厚肉部と、互いに隣り合う厚肉部同士を、上記ティースよりも径方向外側でそれぞれ連結する複数の薄肉部とを有し、かつ、複数のコアバック断面部材が軸線方向へ積層されて構成されており、
複数の上記コアバック断面部材のいずれかは、上記薄肉部の断面を形成する部分を含む第1のコアバック断面部材とされ、
複数の上記コアバック断面部材のいずれかは、上記薄肉部の断面を形成する部分が除かれた第2のコアバック断面部材とされていることを特徴とする請求項1〜請求項4、請求項6及び請求項7のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。 - 上記コアバックには、各上記ティースの径方向外側端部がそれぞれ嵌る複数の凹部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。
- 上記コア本体は、複数のコア本体断面部材が軸線方向へ積層されて構成されており、
上記ティース間連結部の厚さ寸法は、上記コア本体断面部材の厚さ寸法以上であることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機を製造する永久磁石式回転電機の製造方法であって、
上記永久磁石を上記ティース内に保持させる永久磁石取付工程、
上記コア本体の径方向外側から上記ティースに上記固定子コイルを装着するコイル装着工程、及び
上記永久磁石取付工程後でかつ上記コイル装着工程後に、上記コアバックの内側に上記コア本体を挿入することにより上記コアバックの内側に上記コア本体を嵌めるコアバック取付工程
を備え、
上記永久磁石取付工程では、上記ティースに設けられた磁石収容溝に上記永久磁石を挿入することにより、上記ティースの磁石抜け防止部を上記永久磁石に係合させることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機を製造する永久磁石式回転電機の製造方法であって、
上記永久磁石を上記ティース内に保持させる永久磁石取付工程、
上記コア本体の径方向外側から上記ティースに上記固定子コイルを装着するコイル装着工程、及び
上記永久磁石取付工程後でかつ上記コイル装着工程後に、上記コアバックの内側に上記コア本体を挿入することにより上記コアバックの内側に上記コア本体を嵌めるコアバック取付工程
を備え、
上記永久磁石取付工程では、上記ティースの径方向外側端部で開放された磁石収容溝の開放部分から上記永久磁石を上記磁石収容溝内に挿入して上記ティース内に上記永久磁石を保持させ、
上記コイル装着工程では、上記永久磁石取付工程後に、上記固定子コイルが巻かれた筒状のコイル枠を上記コア本体の径方向外側から上記ティースに装着することにより、上記コイル枠の磁石抜け防止部を上記永久磁石に係合させることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
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