JP5691544B2 - Axial gap type rotating machine - Google Patents

Axial gap type rotating machine Download PDF

Info

Publication number
JP5691544B2
JP5691544B2 JP2011008886A JP2011008886A JP5691544B2 JP 5691544 B2 JP5691544 B2 JP 5691544B2 JP 2011008886 A JP2011008886 A JP 2011008886A JP 2011008886 A JP2011008886 A JP 2011008886A JP 5691544 B2 JP5691544 B2 JP 5691544B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
rotation axis
magnet unit
radial direction
holding surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011008886A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012152020A (en
Inventor
康弘 荒田
康弘 荒田
典久 半田
典久 半田
山崎 秀作
秀作 山崎
友哉 大田
友哉 大田
中島 隆
中島  隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2011008886A priority Critical patent/JP5691544B2/en
Publication of JP2012152020A publication Critical patent/JP2012152020A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5691544B2 publication Critical patent/JP5691544B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Description

本発明は、ロータ及びステータが回転軸に沿う回転軸方向で対向配置されるアキシャルギャップ型回転機(電動機や発電機)に関するものである。   The present invention relates to an axial gap type rotating machine (an electric motor or a generator) in which a rotor and a stator are arranged to face each other in a rotating shaft direction along a rotating shaft.

下記特許文献1には、アキシャルギャップ型回転機のロータ構造が開示されている。このロータ構造は、複数の永久磁石を円板状部材の周方向に設けた複数の穴に挿通させ、周方向で隣接する永久磁石の間に複数対の磁束透過部を軸方向外側から接合して設け、半径方向で永久磁石よりも内側に一対のシャフト固定部を軸方向外側から接合して設け、半径方向で永久磁石よりも外側に一対の外環を軸方向外側から接合する構成となっている。   Patent Document 1 below discloses a rotor structure of an axial gap type rotating machine. In this rotor structure, a plurality of permanent magnets are inserted through a plurality of holes provided in the circumferential direction of the disk-shaped member, and a plurality of pairs of magnetic flux transmitting portions are joined from the axially outer side between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction. A pair of shaft fixing parts are joined from the outside in the axial direction inside the permanent magnet in the radial direction, and a pair of outer rings are joined from the outside in the radial direction outside the permanent magnet. ing.

特開2006−304532号公報JP 2006-304532 A

ところで、従来では、上記ロータ構造のように、永久磁石を予め組み込んでから、回転軸にロータを取り付けることがなされている。
しかしながら、例えば、低回転且つ大トルクのアキシャルギャップ型回転機においては、1個当りの永久磁石の磁力が大きく、それらを予めロータに組み込んでしまうと、モータ組立の際に、ステータに設けられた鉄心等に対して大きな磁力(例えば、直径1m規模のロータにネオジム磁石を設けた場合は約十数トン)が作用してしまい、ロータの取り付けが容易でないという問題がある。また、永久磁石は、脆性材料であるため、何らかの理由で割れや破損等が生じた場合は、交換のためにロータを回転軸から取り外さなければならない。したがって、上記の大きな吸引力に抗してロータを取り外さなければならず、永久磁石の交換作業性が悪いという問題がある。
By the way, conventionally, as in the rotor structure described above, a permanent magnet is previously incorporated, and then the rotor is attached to the rotating shaft.
However, for example, in a low-rotation and large-torque axial gap type rotating machine, the magnetic force of each permanent magnet is large, and if they are incorporated in the rotor in advance, they are provided on the stator during motor assembly. A large magnetic force (for example, about a dozen tons when a neodymium magnet is provided on a 1 m diameter rotor) acts on an iron core or the like, and there is a problem that the mounting of the rotor is not easy. Further, since the permanent magnet is a brittle material, the rotor must be removed from the rotating shaft for replacement if it is cracked or broken for some reason. Therefore, the rotor must be removed against the large attractive force described above, and there is a problem that the replacement workability of the permanent magnet is poor.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロータの取り付け及び永久磁石の交換が容易となるアキシャルギャップ型回転機の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an axial gap type rotating machine that facilitates attachment of a rotor and replacement of a permanent magnet.

上記の課題を解決するために、本発明は、ロータ及びステータが回転軸に沿う回転軸方向で対向配置されるアキシャルギャップ型回転機であって、上記ロータは、上記回転軸周りの周方向に配設された複数の永久磁石を有しており、上記複数の永久磁石を個別に上記回転軸と直交する半径方向に着脱自在とさせる着脱機構を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、回転軸にロータを取り付けた状態で、半径方向から個別に1個ずつ永久磁石を着脱することが可能となる。したがって、ロータの取り付け前に予め永久磁石を組み込む必要はなく、また、永久磁石の交換時においてもロータを回転軸から取り外す必要はなくなるので、ロータの取り付け及び永久磁石の交換の作業性を向上させることができる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an axial gap type rotating machine in which a rotor and a stator are arranged to face each other in a rotation axis direction along the rotation axis, and the rotor is arranged in a circumferential direction around the rotation axis. A configuration is adopted in which a plurality of permanent magnets are provided, and an attachment / detachment mechanism is provided that allows the plurality of permanent magnets to be individually attached / detached in a radial direction perpendicular to the rotation axis.
By adopting this configuration, in the present invention, it is possible to attach and detach the permanent magnets one by one from the radial direction with the rotor attached to the rotating shaft. Therefore, it is not necessary to incorporate a permanent magnet in advance before mounting the rotor, and it is not necessary to remove the rotor from the rotating shaft even when replacing the permanent magnet, so that the workability of mounting the rotor and replacing the permanent magnet is improved. be able to.

また、本発明においては、上記着脱機構は、上記永久磁石の周りをフレームで枠状に囲った磁石ユニットと、上記ステータと対向する回転軸方向一方側に、上記半径方向に沿って上記磁石ユニットを保持する保持面を有すると共に、上記回転軸方向一方側と逆側の回転軸方向他方側から上記磁石ユニットを上記保持面に締結固定自在なロータディスクと、を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロータディスクの保持面を半径方向に沿って形成することで、永久磁石を枠フレームと共に半径方向に保持面に沿って移動させることができる。また、ロータディスクのステータと対向する面側においては、回転軸方向におけるステータとロータとの隙間が狭く、磁石ユニットを締結固定するためのスペースが確保できないので、ロータディスクに貫通孔等を設け、磁石ユニットの保持面側に対してスペースが確保できる逆側から磁石ユニットを保持面に締結固定自在とさせることで、作業性を向上させる。
In the present invention, the attachment / detachment mechanism includes the magnet unit surrounded by a frame around the permanent magnet, and the magnet unit along the radial direction on one side in the rotation axis direction facing the stator. And a rotor disk capable of fastening and fixing the magnet unit to the holding surface from the other side of the rotation axis direction opposite to the one side of the rotation axis direction.
By adopting this configuration, in the present invention, the permanent magnet can be moved along with the frame frame along the holding surface in the radial direction by forming the holding surface of the rotor disk along the radial direction. In addition, on the surface side of the rotor disk facing the stator, the gap between the stator and the rotor in the direction of the rotation axis is narrow, and a space for fastening and fixing the magnet unit cannot be secured. Workability is improved by allowing the magnet unit to be fastened and fixed to the holding surface from the opposite side where a space can be secured with respect to the holding surface side of the magnet unit.

また、本発明においては、上記着脱機構は、上記ロータディスクの外周側において、上記保持面に対して上記回転軸方向一方側に突出し上記磁石ユニットと上記半径方向で対向可能な対向位置と、上記対向位置から退避する退避位置との間で上記回転軸方向に移動自在なアウターホルダを有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、アウターホルダが対向位置に位置するとき磁石ユニットにかかる半径方向の遠心力を受けさせることができ、また、アウターホルダが退避位置に位置するとき、磁石ユニットを保持面に沿って半径方向に移動させて着脱させることができる。
Further, in the present invention, the attachment / detachment mechanism is provided on the outer peripheral side of the rotor disk so as to protrude to one side in the rotational axis direction with respect to the holding surface and to be opposed to the magnet unit in the radial direction, A configuration is adopted in which an outer holder that is movable in the direction of the rotation axis is provided between a retracted position that retracts from the facing position.
By adopting this configuration, in the present invention, it is possible to receive a radial centrifugal force applied to the magnet unit when the outer holder is located at the opposing position, and when the outer holder is located at the retracted position, the magnet The unit can be attached and detached by moving in the radial direction along the holding surface.

また、本発明においては、上記着脱機構は、上記ロータディスクの半径方向中心側において、上記保持面に対して上記回転軸方向一方側に突出し上記磁石ユニットと上記半径方向で対向可能な突出部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、磁石ユニットをロータディスクの中心側に向けて保持面に沿って半径方向に移動させたときに突出部に係止させて半径方向の挿入位置の位置決めをさせることができる。
In the present invention, the attachment / detachment mechanism may have a protrusion that protrudes to the one side of the rotation axis with respect to the holding surface and faces the magnet unit in the radial direction on the radial center side of the rotor disk. The structure of having is adopted.
By adopting this configuration, in the present invention, when the magnet unit is moved in the radial direction along the holding surface toward the center side of the rotor disk, the radial insertion position is determined by being locked to the protruding portion. Can be made.

また、本発明においては、上記保持面に形成された溝と、上記保持面に保持される第1の磁石ユニットと、該第1の磁石ユニットと上記周方向で隣り合って保持される第2の磁石ユニットと、で形成される隙間に半径方向に挿入し該隙間を充填するキー部材を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、半径方向からキー部材を挿入することで、第1の磁石ユニットとそれと隣り合う第2の磁石ユニットとの間のガタツキをなくし、また、トルクをロータディスクに伝達させることができる。
In the present invention, the groove formed on the holding surface, the first magnet unit held on the holding surface, and the second magnet held adjacent to the first magnet unit in the circumferential direction. And a magnet member that includes a key member that is inserted in a radial direction into a gap formed by the magnet unit and fills the gap.
By adopting this configuration, in the present invention, by inserting the key member from the radial direction, the backlash between the first magnet unit and the second magnet unit adjacent to the first magnet unit is eliminated, and torque is transmitted to the rotor. Can be transmitted to the disc.

本発明によれば、ロータ及びステータが回転軸に沿う回転軸方向で対向配置されるアキシャルギャップ型回転機であって、上記ロータは、上記回転軸周りの周方向に配設された複数の永久磁石を有しており、上記複数の永久磁石を個別に上記回転軸と直交する半径方向に着脱自在とさせる着脱機構を有するという構成を採用することによって、回転軸にロータを取り付けた状態で、半径方向から個別に1個ずつ永久磁石を着脱することが可能となる。したがって、ロータの取り付け前に予め永久磁石を組み込む必要はなく、また、永久磁石の交換時においてもロータを回転軸から取り外す必要はなくなるので、ロータの取り付け及び永久磁石の交換の作業性を向上させることができる。
したがって、本発明では、ロータの取り付け及び永久磁石の交換が容易となるアキシャルギャップ型回転機が得られる。
According to the present invention, there is provided an axial gap type rotating machine in which a rotor and a stator are arranged to face each other in a rotation axis direction along the rotation axis, and the rotor is a plurality of permanent magnets arranged in a circumferential direction around the rotation axis. In a state where the rotor is attached to the rotating shaft by adopting a configuration having a magnet and having an attaching / detaching mechanism that individually attaches and detaches the plurality of permanent magnets in a radial direction perpendicular to the rotating shaft, It becomes possible to attach and detach the permanent magnets one by one from the radial direction. Therefore, it is not necessary to incorporate a permanent magnet in advance before installing the rotor, and it is not necessary to remove the rotor from the rotating shaft even when the permanent magnet is replaced. be able to.
Therefore, according to the present invention, an axial gap type rotating machine can be obtained in which the attachment of the rotor and the replacement of the permanent magnet are facilitated.

本発明の実施形態における超電導モータを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the superconducting motor in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるロータの構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the rotor in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるロータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the rotor in embodiment of this invention. 図2におけるA−A断面で視たロータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotor seen in the AA cross section in FIG. 本発明の実施形態におけるロータの構成を示す背面図である。It is a rear view which shows the structure of the rotor in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本実施形態では、アキシャルギャップ型回転機として、アキシャルギャップ型の超電導モータを例示する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings used for the following description, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
In the present embodiment, an axial gap type superconducting motor is exemplified as the axial gap type rotating machine.

図1は、本発明の実施形態における超電導モータ1を示す概略構成図である。
超電導モータ1は、図1に示すように、モータフレーム10と、回転軸20と、ロータ30と、ステータ40と、を有している。本実施形態の超電導モータ1は、船舶等に用いられる大型(例えばロータ30の直径が1m規模)の超電導モータであり、低回転且つ大トルクを得る構成となっている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a superconducting motor 1 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the superconducting motor 1 includes a motor frame 10, a rotating shaft 20, a rotor 30, and a stator 40. The superconducting motor 1 of the present embodiment is a large superconducting motor (for example, the diameter of the rotor 30 is 1 m) used for ships and the like, and is configured to obtain low rotation and large torque.

モータフレーム10は、回転軸20を軸支する固定側軸受11及び自由側軸受12を有する。固定側軸受11は、回転軸20に沿う方向(以下、回転軸方向と称する)に働く力を受け止めるスラスト軸受(例えば、円錐ころ軸受)から構成される。一方、自由側軸受12は、回転軸方向に働く力を逃がすラジアル軸受(例えば、円筒ころ軸受)から構成される。   The motor frame 10 includes a fixed side bearing 11 and a free side bearing 12 that support the rotating shaft 20. The fixed-side bearing 11 is composed of a thrust bearing (for example, a tapered roller bearing) that receives a force acting in a direction along the rotating shaft 20 (hereinafter referred to as a rotating shaft direction). On the other hand, the free-side bearing 12 is composed of a radial bearing (for example, a cylindrical roller bearing) that releases a force acting in the rotation axis direction.

回転軸20は、固定側軸受11と、自由側軸受12とに軸支され、モータフレーム10を貫通して回転自在に設けられている。そして、回転軸20の固定側軸受11によって軸支されてモータフレーム10から外部に延びる側(図1において紙面左側)が、出力側となっている。   The rotary shaft 20 is pivotally supported by the fixed side bearing 11 and the free side bearing 12, and is rotatably provided through the motor frame 10. The side that is supported by the fixed side bearing 11 of the rotating shaft 20 and extends to the outside from the motor frame 10 (the left side in FIG. 1) is the output side.

モータフレーム10の内側には、ロータ30と、ステータ40とが配置されている。
ロータ30は、回転軸20にその回転軸方向に間をあけて、ステータ40を回転軸方向で挟み込むようにして一対で設けられている。ロータ30は、回転軸20と接続され、回転軸20と一体的に回転する。
A rotor 30 and a stator 40 are disposed inside the motor frame 10.
The rotor 30 is provided in a pair so as to sandwich the stator 40 in the rotation axis direction with a gap in the rotation axis direction with respect to the rotation shaft 20. The rotor 30 is connected to the rotating shaft 20 and rotates integrally with the rotating shaft 20.

ロータ30には、ステータ40が設けられる側に永久磁石31が設けられ、さらに、永久磁石31の背面の磁路としてバックヨーク32が設けられている。   In the rotor 30, a permanent magnet 31 is provided on the side where the stator 40 is provided, and a back yoke 32 is provided as a magnetic path on the back surface of the permanent magnet 31.

ステータ40は、モータフレーム10に対して固定されている。ステータ40は、電機子コア41を回転軸方向に貫通して配置する孔部42を有する断熱冷媒容器(電機子コイル容器)43を有する。断熱冷媒容器43の中心部には、回転軸20が挿通する孔部44が形成されている。   The stator 40 is fixed with respect to the motor frame 10. The stator 40 includes an adiabatic refrigerant container (armature coil container) 43 having a hole 42 that penetrates the armature core 41 in the rotation axis direction. A hole 44 through which the rotary shaft 20 is inserted is formed at the center of the heat insulating refrigerant container 43.

断熱冷媒容器43は、超電導コイル45を内部に収容すると共に極低温に保持する電機子用断熱冷媒容器であって、内部に液体窒素、液体ヘリウム、液体ネオン等の冷媒を収容する構成となっている。本実施形態の断熱冷媒容器43は、GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)材料から形成されている。   The adiabatic refrigerant container 43 is an armature adiabatic refrigerant container that accommodates the superconducting coil 45 and keeps it at an extremely low temperature, and contains a refrigerant such as liquid nitrogen, liquid helium, or liquid neon. Yes. The heat insulating refrigerant container 43 of the present embodiment is formed from a GFRP (glass fiber reinforced plastic) material.

超電導コイル45は、ビスマス系やイットリウム系等の超電導材から形成されるテープ状のものを孔部42周りに巻回したコイルユニットを、回転軸方向に複数配設して構成されている。断熱冷媒容器43には、回転軸20周りの周方向に等間隔で6つの孔部42が設けられており、それぞれの周りに超電導コイル45が設けられている。   The superconducting coil 45 is configured by arranging a plurality of coil units in the direction of the rotation axis, each of which is formed by winding a tape-shaped member formed of a bismuth-based or yttrium-based superconducting material around the hole 42. The heat insulating refrigerant container 43 is provided with six holes 42 at equal intervals in the circumferential direction around the rotary shaft 20, and a superconducting coil 45 is provided around each of them.

電機子コア41は、超電導コイル45がつくる磁束を増幅させると共に、該磁束を集めるように機能する(FLC:フラックスコレクタ)。本実施形態の電機子コア41は、積層鋼板から構成されている。電機子コア41は、超電導コイル45が周囲に配置された孔部42のそれぞれに回転軸方向に挿通して配置され、電機子プレート46,47によって保持されている。   The armature core 41 functions to amplify the magnetic flux generated by the superconducting coil 45 and collect the magnetic flux (FLC: flux collector). The armature core 41 of this embodiment is composed of laminated steel plates. The armature core 41 is disposed by being inserted in the direction of the rotation axis in each of the hole portions 42 around which the superconducting coil 45 is disposed, and is held by armature plates 46 and 47.

上記構成の超電導モータ1は、外部から超電導コイル45に交流電流を供給することにより、該交流周期に応じて電機子コア41の回転軸方向両端にN極、S極を交互に出現させ、その回転磁界によりロータ30の永久磁石31との間で、吸引力・反発力を作用させることによって、ロータ30を回転させる。そして、ロータ30と一体的に接続された回転軸20を軸周りに回転させることで、超電導モータ1は、低回転且つ大トルクの回転駆動力を得る。   The superconducting motor 1 having the above-described configuration causes the N pole and the S pole to alternately appear at both ends of the armature core 41 in the rotation axis direction according to the AC cycle by supplying an AC current to the superconducting coil 45 from the outside. The rotor 30 is rotated by applying an attractive force / repulsive force to the permanent magnet 31 of the rotor 30 by the rotating magnetic field. Then, by rotating the rotary shaft 20 integrally connected to the rotor 30 around the axis, the superconducting motor 1 obtains a rotational driving force with low rotation and large torque.

上記のとおり、この大トルクの回転駆動力は、ステータ40において超電導現象により超電導コイル45に大電流を流し電機子コア41を磁化して発生させた強磁界と、ロータ30に設けた永久磁石31の強磁界の周方向の磁力により発生するが、それと同時に電機子コア41と永久磁石31の間には、回転軸方向にも強大な磁力が作用する。この超電導モータ1では、回転軸方向においてステータ40を挟んだ位置に一対でロータ30を設け、この回転軸方向の磁力を相殺させる構成となっている。   As described above, this large torque rotational driving force is generated by the strong magnetic field generated by flowing a large current through the superconducting coil 45 by the superconducting phenomenon in the stator 40 and magnetizing the armature core 41, and the permanent magnet 31 provided in the rotor 30. However, at the same time, a strong magnetic force acts between the armature core 41 and the permanent magnet 31 in the direction of the rotation axis. In this superconducting motor 1, a pair of rotors 30 are provided at positions sandwiching the stator 40 in the direction of the rotation axis, and the magnetic force in the direction of the rotation axis is offset.

上記構成の超電導モータ1におけるロータ30は、複数の永久磁石31を個別に回転軸20と直交する半径方向に着脱自在とさせる着脱機構を有する。
以下、この着脱機構について図2〜図5を参照しつつ詳しく説明する。
The rotor 30 in the superconducting motor 1 having the above-described configuration has an attachment / detachment mechanism that allows the plurality of permanent magnets 31 to be attached / detached in the radial direction perpendicular to the rotation shaft 20 individually.
Hereinafter, this attachment / detachment mechanism will be described in detail with reference to FIGS.

図2は、本発明の実施形態におけるロータ30の構成を示す正面図である。図3は、本発明の実施形態におけるロータ30の構成を示す斜視図である。なお、図3においては、後述するアウターホルダ70やネジ穴等の図示を省略している。図4は、図2におけるA−A断面で視たロータ30の構成を示す図である。図5は、本発明の実施形態におけるロータ30の構成を示す背面図である。   FIG. 2 is a front view showing the configuration of the rotor 30 in the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the rotor 30 in the embodiment of the present invention. In addition, in FIG. 3, illustration of the outer holder 70 mentioned later, a screw hole, etc. is abbreviate | omitted. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the rotor 30 as viewed in the AA cross section in FIG. 2. FIG. 5 is a rear view showing the configuration of the rotor 30 in the embodiment of the present invention.

永久磁石31は、略扇形状となっている(図2及び図3参照)。永久磁石31は、磁石フレーム50によって枠状に囲まれて個別にユニット化された磁石ユニット60となっている。磁石フレーム50は、永久磁石31の一対の直線辺に沿って設けられる直線辺フレーム51,52と、永久磁石31の内径側の円弧辺と外径側の円弧辺に沿って設けられる円弧辺フレーム53,54とを、枠状に締結固定して形成されている。   The permanent magnet 31 has a substantially fan shape (see FIGS. 2 and 3). The permanent magnet 31 is a magnet unit 60 that is surrounded by a magnet frame 50 in a frame shape and individually unitized. The magnet frame 50 includes linear side frames 51 and 52 provided along a pair of linear sides of the permanent magnet 31, and an arc side frame provided along the arc side on the inner diameter side and the arc side on the outer diameter side of the permanent magnet 31. 53 and 54 are fastened and fixed in a frame shape.

直線辺フレーム51,52は、永久磁石31を厚み方向(回転軸方向)で挟み込む挟持部55を有する(図3参照)。円弧辺フレーム53,54には、厚み方向(回転軸方向)にネジ孔56が形成されている(図2参照)。   The straight side frames 51 and 52 have a sandwiching portion 55 that sandwiches the permanent magnet 31 in the thickness direction (rotational axis direction) (see FIG. 3). Screw holes 56 are formed in the arc-side frames 53 and 54 in the thickness direction (rotational axis direction) (see FIG. 2).

円弧辺フレーム54の中央部の絶縁材54aは、ネジ部材54b(図2参照)の螺入により半径方向で永久磁石31と接触する。また、永久磁石31の一対の直線辺の少なくとも一部は、直線辺フレーム51,52に接触する構成となっている。これにより、永久磁石31と磁石フレーム50とを少なくとも3点接触させ、半径方向及び周方向のガタツキをなくしている。また、永久磁石31と磁石フレーム50との隙間の適所は、不図示の接着剤により充填されている。   The insulating material 54a at the center of the arc-side frame 54 comes into contact with the permanent magnet 31 in the radial direction by screwing a screw member 54b (see FIG. 2). Further, at least a part of the pair of straight sides of the permanent magnet 31 is configured to contact the straight side frames 51 and 52. As a result, the permanent magnet 31 and the magnet frame 50 are brought into contact with each other at least three points, thereby eliminating backlash in the radial direction and the circumferential direction. Further, an appropriate portion of the gap between the permanent magnet 31 and the magnet frame 50 is filled with an adhesive (not shown).

上記構成の磁石ユニット60は、ロータディスク61の保持面61aに締結固定自在とされている。ロータディスク61の中心部には、回転軸20を嵌め込む孔部62が形成されている。ロータディスク61のステータ40と対向する回転軸方向一方側(図4において紙面左側)に、半径方向に沿って磁石ユニット60を保持する保持面61aが形成されている。   The magnet unit 60 having the above configuration can be fastened and fixed to the holding surface 61 a of the rotor disk 61. A hole 62 into which the rotary shaft 20 is fitted is formed at the center of the rotor disk 61. A holding surface 61 a that holds the magnet unit 60 along the radial direction is formed on one side of the rotor disk 61 facing the stator 40 in the rotation axis direction (left side in FIG. 4).

ロータディスク61の回転軸方向一方側には、図3に示すように、バックヨーク32が埋設されている。バックヨーク32は、ロータディスク61内に環状に設けられている。   As shown in FIG. 3, a back yoke 32 is embedded on one side of the rotor disk 61 in the rotation axis direction. The back yoke 32 is annularly provided in the rotor disk 61.

ロータディスク61の中心側には、保持面61aに対して回転軸方向一方側に突出し、磁石ユニット60と半径方向で対向可能な突出部66が設けられている。突出部66には、磁石ユニット60の先端部を嵌め込んで位置決めする溝66aが複数(本実施形態では1ロータあたり8個)形成されている。   On the center side of the rotor disk 61, a protrusion 66 is provided that protrudes to one side in the rotation axis direction with respect to the holding surface 61a and can face the magnet unit 60 in the radial direction. The protrusion 66 is formed with a plurality of grooves 66a (eight per rotor in this embodiment) for fitting and positioning the tip of the magnet unit 60.

ロータディスク61の内環部63及び外環部64には、溝66aにより位置決めされた磁石ユニット60を、回転軸方向一方側と逆側の回転軸方向他方側(図4において紙面右側)から保持面61aに締結固定自在とさせる孔部67が形成されている。孔部67は、ネジ孔56と回転軸方向で一致する位置に形成されている。   In the inner ring portion 63 and the outer ring portion 64 of the rotor disk 61, the magnet unit 60 positioned by the groove 66a is held from the other side in the rotation axis direction opposite to the one side in the rotation axis direction (the right side in FIG. 4). A hole 67 is formed on the surface 61a to be fastened and fixed. The hole 67 is formed at a position that coincides with the screw hole 56 in the rotation axis direction.

図3に示すように、外環部64の保持面61aには、キー溝(溝)68が形成されている。キー溝68は、保持面61aに保持されるある特定の磁石ユニット60A(第1の磁石ユニット)と、周方向で隣り合って保持される磁石ユニット60B(第2の磁石ユニット)との隙間に対応する位置に形成されている。そして、キー溝68と、磁石ユニット60Aと、磁石ユニット60Bと、で形成される隙間には、半径方向にキー部材69が挿入される構成となっている。   As shown in FIG. 3, a key groove (groove) 68 is formed on the holding surface 61 a of the outer ring portion 64. The keyway 68 is formed in a gap between a specific magnet unit 60A (first magnet unit) held on the holding surface 61a and a magnet unit 60B (second magnet unit) held adjacent to each other in the circumferential direction. It is formed in the corresponding position. A key member 69 is inserted in a radial direction into a gap formed by the key groove 68, the magnet unit 60A, and the magnet unit 60B.

ロータディスク61の外周側には、保持面61aに対して回転軸方向一方側に突出し、磁石ユニット60と半径方向で対向可能な対向位置(図4において実線で示す)と、当該対向位置から退避する退避位置(図4において2点鎖線で示す)との間で回転軸方向に移動自在なアウターホルダ70が設けられている。   On the outer peripheral side of the rotor disk 61, it protrudes to one side in the rotational axis direction with respect to the holding surface 61a, and can be opposed to the magnet unit 60 in the radial direction (indicated by a solid line in FIG. 4), and retracted from the opposite position. An outer holder 70 is provided that is movable in the direction of the rotation axis between the retracted position (indicated by a two-dot chain line in FIG. 4).

アウターホルダ70は、環状に形成されており、半径方向においてネジ部材の螺入により磁石ユニット60を固定する固定部71が複数設けられている(図2及び図4参照)。アウターホルダ70は、ロータディスク61の回転軸方向他方側に設けられたネジ部材72の螺入解除により、ロータディスク61の外周に沿って、回転軸方向に移動自在となる構成となっている。また、アウターホルダ70は、回転軸方向他方側から磁石ユニット60を締結固定する外環部64側のネジ部材73の螺入を阻害しないように切り欠き部70aが形成されている(図5参照)。   The outer holder 70 is formed in an annular shape, and is provided with a plurality of fixing portions 71 for fixing the magnet unit 60 by screwing screw members in the radial direction (see FIGS. 2 and 4). The outer holder 70 is configured to be movable in the direction of the rotation axis along the outer periphery of the rotor disk 61 by releasing the screw member 72 provided on the other side of the rotor disk 61 in the rotation axis direction. Further, the outer holder 70 is formed with a notch 70a so as not to hinder the screw member 73 on the outer ring portion 64 side that fastens and fixes the magnet unit 60 from the other side in the rotation axis direction (see FIG. 5). ).

続いて、上記構成の超電導モータ1におけるロータ30の取り付け及び永久磁石31の交換作業について説明する。   Subsequently, the attachment of the rotor 30 and the replacement work of the permanent magnet 31 in the superconducting motor 1 having the above configuration will be described.

ロータ30を回転軸20に取り付ける場合は、先ず、磁石ユニット60を取り外した状態でロータディスク61のみを回転軸20に取り付ける。具体的には、孔部62に回転軸20を挿通させて、回転軸方向にロータディスク61を移動させ、図1に示すような位置で固定する。このように磁石のない状態でモータの基本構造を組立てることにより、組立時の磁力作用を排除し、安全かつ精度良く組立作業をおこなうことができる。   When attaching the rotor 30 to the rotating shaft 20, first, only the rotor disk 61 is attached to the rotating shaft 20 with the magnet unit 60 removed. Specifically, the rotary shaft 20 is inserted through the hole 62, and the rotor disk 61 is moved in the direction of the rotary shaft and fixed at a position as shown in FIG. By assembling the basic structure of the motor without a magnet in this way, it is possible to eliminate the magnetic effect during assembly and perform the assembly work safely and accurately.

ロータディスク61を回転軸20に取り付けたら、ネジ部材72の螺入解除を行い、アウターホルダ70を退避位置に移動させる。そして、磁石ユニット60を半径方向から1個ずつ保持面61aに沿って挿入する(図2において矢印で示す)。このように、磁石ユニット60を個別に取り付けることで、磁力の影響を低減させ、作業性を向上させることができる。また、半径方向から磁石ユニット60を挿入することで、ロータディスク61の取り付け後であっても、ロータ30とステータ40との狭い隙間で永久磁石31の組み付けが可能となる。   When the rotor disk 61 is attached to the rotary shaft 20, the screw member 72 is unscrewed and the outer holder 70 is moved to the retracted position. Then, the magnet units 60 are inserted one by one from the radial direction along the holding surface 61a (indicated by arrows in FIG. 2). Thus, by attaching the magnet unit 60 individually, the influence of magnetic force can be reduced and workability | operativity can be improved. Further, by inserting the magnet unit 60 from the radial direction, the permanent magnet 31 can be assembled in a narrow gap between the rotor 30 and the stator 40 even after the rotor disk 61 is attached.

磁石ユニット60をロータディスク61の中心側に向けて保持面61aに沿って半径方向に移動させ、磁石ユニット60の先端部を突出部66の溝66aに嵌め込ませ位置決めする。   The magnet unit 60 is moved in the radial direction along the holding surface 61 a toward the center side of the rotor disk 61, and the tip of the magnet unit 60 is fitted into the groove 66 a of the protrusion 66 to be positioned.

次に、回転軸方向他方側(図4において紙面右側)から孔部67にネジ部材73を挿入し、その先端部をネジ孔56に螺入して、磁石ユニット60を保持面61aに締結固定する。このように、スペースを確保できる回転軸方向他方側から磁石ユニット60を保持面61aに締結固定自在とさせることで、作業性を向上させることができる。   Next, the screw member 73 is inserted into the hole 67 from the other side in the rotation axis direction (the right side of the drawing in FIG. 4), and the tip portion is screwed into the screw hole 56, and the magnet unit 60 is fastened and fixed to the holding surface 61a. To do. In this way, workability can be improved by allowing the magnet unit 60 to be fastened and fixed to the holding surface 61a from the other side in the rotation axis direction in which a space can be secured.

磁石ユニット60を個別に保持面61aに締結固定したら、次に、隣り合う磁石ユニット60A,60Bとキー溝68との隙間に、キー部材69を半径方向から挿入する(図3参照)。このように、半径方向からキー部材69を挿入し、当該隙間を充填することで、第1の磁石ユニット60Aとそれと隣り合う第2の磁石ユニット60Bとの間のガタツキをなくし、また、トルクをロータディスク61に伝達させることができる。   After the magnet unit 60 is individually fastened and fixed to the holding surface 61a, the key member 69 is then inserted into the gap between the adjacent magnet units 60A and 60B and the key groove 68 from the radial direction (see FIG. 3). In this way, by inserting the key member 69 from the radial direction and filling the gap, the backlash between the first magnet unit 60A and the second magnet unit 60B adjacent to the first magnet unit 60A is eliminated, and the torque is reduced. It can be transmitted to the rotor disk 61.

キー部材69を挿入したら、最後に、アウターホルダ70を対向位置に移動させ、ネジ部材を半径方向に螺入して固定部71で磁石ユニット60Aを半径方向で固定する。これにより、磁石ユニット60にかかる半径方向の遠心力をアウターホルダ70に受けさせることができる。
以上により、ロータ30の取り付け作業が終了する。
When the key member 69 is inserted, finally, the outer holder 70 is moved to the opposite position, the screw member is screwed in in the radial direction, and the magnet unit 60A is fixed in the radial direction by the fixing portion 71. Thereby, the outer holder 70 can receive the radial centrifugal force applied to the magnet unit 60.
Thus, the mounting operation of the rotor 30 is completed.

一方、永久磁石31を交換する場合には、先ず、固定部71における固定解除を行い、ネジ部材72を螺入解除する。そして、アウターホルダ70を対向位置から退避位置に移動させる。次に、キー部材69を半径方向に引き抜き、回転軸方向他方側(図4において紙面右側)からネジ部材73の螺入解除を行い、磁石ユニット60の保持面61aに対する締結固定を解除し、治具等を用いて交換するべき磁石ユニット60を保持面61aに沿って半径方向に取り外す。
そして、上記と逆の手順を踏んで、新たな磁石ユニット60をロータディスク61に取り付けることとなる。
以上により、永久磁石31の交換作業が終了する。
On the other hand, when replacing the permanent magnet 31, first, the fixing portion 71 is released and the screw member 72 is released. Then, the outer holder 70 is moved from the facing position to the retracted position. Next, the key member 69 is pulled out in the radial direction, the screw member 73 is unscrewed from the other side in the rotation axis direction (the right side in FIG. 4), and the fastening and fixing to the holding surface 61a of the magnet unit 60 is released. Using a tool or the like, the magnet unit 60 to be replaced is removed in the radial direction along the holding surface 61a.
Then, a new magnet unit 60 is attached to the rotor disk 61 by following the reverse procedure.
Thus, the replacement work of the permanent magnet 31 is completed.

したがって、上述の本実施形態によれば、ロータ30及びステータ40が回転軸20に沿う回転軸方向で対向配置される超電導モータ1であって、ロータ30は、回転軸20周りの周方向に配設された複数の永久磁石31を有しており、上記複数の永久磁石31を個別に上記回転軸20と直交する半径方向に着脱自在とさせる着脱機構を有するという構成を採用することによって、回転軸20にロータ30を取り付けた状態で、半径方向から個別に1個ずつ永久磁石31を着脱することが可能となる。したがって、ロータ30の取り付け前に予め永久磁石31を組み込む必要はなく、また、永久磁石31の交換時においてもロータ30を回転軸20から取り外す必要はなくなるので、ロータ30の取り付け及び永久磁石31の交換の作業性を向上させることができる。
したがって、本発明では、ロータ30の取り付け及び永久磁石31の交換が容易となる超電導モータ1が得られる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the superconducting motor 1 in which the rotor 30 and the stator 40 are disposed to face each other in the rotation axis direction along the rotation shaft 20, and the rotor 30 is arranged in the circumferential direction around the rotation shaft 20. By adopting a configuration in which a plurality of permanent magnets 31 are provided, and a plurality of permanent magnets 31 are individually detachable in a radial direction orthogonal to the rotation shaft 20, the rotation is achieved. With the rotor 30 attached to the shaft 20, the permanent magnets 31 can be attached and detached individually one by one from the radial direction. Therefore, it is not necessary to incorporate the permanent magnet 31 in advance before the attachment of the rotor 30, and it is not necessary to remove the rotor 30 from the rotating shaft 20 when replacing the permanent magnet 31. The workability of exchange can be improved.
Therefore, in the present invention, the superconducting motor 1 in which the attachment of the rotor 30 and the replacement of the permanent magnet 31 can be easily obtained.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、アキシャルギャップ型回転機として超電導モータを採用したが、他の構成の電動機、あるいは、発電機であっても、本発明を適用することができる。   For example, in the above embodiment, a superconducting motor is employed as the axial gap type rotating machine, but the present invention can be applied to an electric motor or a generator having another configuration.

1…超電導モータ(アキシャルギャップ型回転機)、20…回転軸、30…ロータ、31…永久磁石、40…ステータ、50…磁石フレーム(フレーム)、60(60A,60B)…磁石ユニット(第1の磁石ユニット、第2の磁石ユニット)、61…ロータディスク、61a…保持面、66…突出部、68…キー溝(溝)、69…キー部材、70…アウターホルダ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Superconducting motor (axial gap type rotary machine), 20 ... Rotating shaft, 30 ... Rotor, 31 ... Permanent magnet, 40 ... Stator, 50 ... Magnet frame (frame), 60 (60A, 60B) ... Magnet unit (first Magnet unit, second magnet unit), 61 ... rotor disk, 61a ... holding surface, 66 ... protrusion, 68 ... key groove (groove), 69 ... key member, 70 ... outer holder

Claims (3)

ロータ及びステータが回転軸に沿う回転軸方向で対向配置されるアキシャルギャップ型回転機であって、
前記ロータは、前記回転軸周りの周方向に配設された複数の永久磁石を有しており、
前記複数の永久磁石を個別に前記回転軸と直交する半径方向に着脱自在とさせる着脱機構を有し、
前記着脱機構は、
前記永久磁石の周りをフレームで枠状に囲った磁石ユニットと、
前記ステータと対向する回転軸方向一方側に、前記半径方向に沿って前記磁石ユニットを保持する保持面を有すると共に、前記回転軸方向一方側と逆側の回転軸方向他方側から前記磁石ユニットを前記保持面に締結固定自在なロータディスクと、
前記ロータディスクの外周側において、前記保持面に対して前記回転軸方向一方側に突出し前記磁石ユニットと前記半径方向で対向可能な対向位置と、前記対向位置から退避する退避位置との間で前記回転軸方向に移動自在なアウターホルダと、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転機。
An axial gap type rotating machine in which a rotor and a stator are arranged to face each other in a rotating shaft direction along the rotating shaft,
The rotor has a plurality of permanent magnets arranged in a circumferential direction around the rotation axis,
Have a detachable mechanism for detachably said plurality of permanent magnets in the radial direction orthogonal to the rotation axis separately,
The attachment / detachment mechanism is
A magnet unit surrounded by a frame around the permanent magnet;
A holding surface for holding the magnet unit along the radial direction is provided on one side of the rotation axis direction facing the stator, and the magnet unit is mounted from the other side of the rotation axis direction opposite to the one side of the rotation axis direction. A rotor disk that can be fastened and fixed to the holding surface;
On the outer peripheral side of the rotor disk, between the facing position that protrudes to the one side in the rotation axis direction with respect to the holding surface and can face the magnet unit in the radial direction, and the retreat position that retreats from the facing position An axial gap type rotating machine comprising: an outer holder that is movable in a rotation axis direction .
前記着脱機構は、前記ロータディスクの半径方向中心側において、前記保持面に対して前記回転軸方向一方側に突出し前記磁石ユニットと前記半径方向で対向可能な突出部を有することを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転機。 The detachable mechanism in the radial direction center side of the rotor disc, wherein, characterized in that it comprises a counter capable protrusions in the radial direction and protruding the magnet unit to the rotation axis direction one side with respect to the holding surface Item 2. An axial gap type rotating machine according to Item 1 . 前記保持面に形成された溝と、前記保持面に保持される第1の磁石ユニットと、該第1の磁石ユニットと前記周方向で隣り合って保持される第2の磁石ユニットと、で形成される隙間に半径方向に挿入し該隙間を充填するキー部材を有することを特徴とする請求項1または2に記載のアキシャルギャップ型回転機。 Formed by a groove formed on the holding surface, a first magnet unit held on the holding surface, and a second magnet unit held next to the first magnet unit in the circumferential direction. The axial gap type rotating machine according to claim 1, further comprising a key member that is inserted in a gap in a radial direction and fills the gap.
JP2011008886A 2011-01-19 2011-01-19 Axial gap type rotating machine Active JP5691544B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011008886A JP5691544B2 (en) 2011-01-19 2011-01-19 Axial gap type rotating machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011008886A JP5691544B2 (en) 2011-01-19 2011-01-19 Axial gap type rotating machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012152020A JP2012152020A (en) 2012-08-09
JP5691544B2 true JP5691544B2 (en) 2015-04-01

Family

ID=46793746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011008886A Active JP5691544B2 (en) 2011-01-19 2011-01-19 Axial gap type rotating machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5691544B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5960068B2 (en) * 2013-01-17 2016-08-02 東芝三菱電機産業システム株式会社 Rotating electrical machine system
JP6593881B2 (en) * 2016-06-15 2019-10-23 株式会社神戸製鋼所 Manufacturing method of axial gap type rotating electrical machine
JP2019161723A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 株式会社日立産機システム Axial gap type rotary electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012152020A (en) 2012-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4882211B2 (en) Axial gap motor structure
CN109713819B (en) High-strength Halbach permanent magnet array rotor structure
WO2006068042A1 (en) Axial gap motor
TWI571033B (en) Rotor for rotary electric machine and method for manufacture thereof
JP2010239800A (en) Rotor of rotary electric machine and method of manufacturing the same
JP2006353078A (en) Axial-gap rotary electric machine
JP7045143B2 (en) Rotors, rotor manufacturing methods, and motors
US10978924B2 (en) Rotor of electrical rotating machine
WO2013187050A1 (en) Rotary electric machine
JP2006174554A (en) Rotor structure for axial gap type dynamo-electric machine
CN109309413B (en) Rotor, rotating electric machine, and method for manufacturing rotor
JP5691544B2 (en) Axial gap type rotating machine
JP4397466B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine
JP2636430B2 (en) Rotor with permanent magnet and method of manufacturing the same
JP4678321B2 (en) Rotor manufacturing method and electric power steering motor
JP5995057B2 (en) Rotor of embedded magnet permanent magnet rotating electric machine and method of assembling the same
WO2014192609A1 (en) Inner rotor brushless motor
JP2001119878A (en) Rotor for rotating electric machine
KR101995849B1 (en) Coolant supplying and collecting apparatus and motor comprising thr same
JP2012152019A (en) Axial gap type rotating machine
JPH10225032A (en) Rotor for permanent magnet type dynamo-electric machine and its manufacture
JPH08116635A (en) Rotor for multipole cylindrical synchronous machine and its assembling method
JP2010093988A (en) Permanent magnet type rotating machine
JP2014131424A (en) Rotor and dynamo-electric machine including the same
JP2018107999A (en) Assembly method for reluctance rotary electric machine and reluctance rotary electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140930

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150119

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5691544

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250