JP5730045B2 - 永久磁石回転子 - Google Patents

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Description

本発明は、内部固定子を有する種類のブラシレスＤＣ電気モータのための永久磁石回転子に係る。
より詳細には、本発明に係る回転子は、中心にシャフトが接続された本質的に円板状の部分を含む成形プラスチックのキャリア構造体を有し、円板状部分の周囲は、シャフトの周りに同軸的に延びる本質的に円筒状のケージ部分に接合され、そこには、導磁性材料で作られてリングセグメントの形状にされ、全体として本質的に円筒状の壁を形成する複数のヨークと、同様にリングセグメントの形状にされ、一対の隣接ヨークの接合部にまたがって各々配置された複数の永久磁石とが装着される。
本発明の目的は、この種類の回転子であって、製造が簡単且つ安価で、軽量で、磁気的効率が改善され、且つ製造公差が緩和された回転子を提供することである。
従って、本発明は、その１つの態様において、内部固定子を有する種類のブラシレス電気モータのための永久磁石回転子であって、中心にシャフトが接続された本質的に円板状の部分を含む成形プラスチックで作られた支持構造体を備え、円板状部分の周囲は、シャフトの周りに同軸的に延びる本質的に円筒状のケージ部分に接合され、そこには、導磁性材料で作られてリングセグメントの形状にされ、全体として本質的に円筒状の壁を形成する複数のヨークと、同様にリングセグメントの形状にされ、一対の隣接ヨークの接合部にまたがって各々配置された複数の永久磁石とが配置されている永久磁石回転子において、各ヨークは、その寸法が周囲方向端部から周囲方向中間部に向かって増加し、それに対応して半径方向平面におけるヨークの断面積がその端部からその中間部に向かって増加するようにした永久磁石回転子を提供する。
好ましくは、各ヨークは、本質的に一定の厚みを有する。
好ましくは、各ヨークは、その一端からその他端に向かって延びる方向（Ａ）に沿って冷間圧延することにより平坦なブランクから得られる。
或いは又、各ヨークは、その半径方向厚みが周囲方向にその端部からその中間部に向かって増加する。
好ましくは、支持構造体は、中心シャフト及び前記ヨークにオーバーモールドされるプラスチックで作られる。
好ましくは、各ヨークは、その中間部において、前記支持構造体の前記円板状部分にオーバーモールドすることにより合体された屈曲付随部を有する。
好ましくは、前記支持構造体のケージ部分は、回転子の軸に本質的に平行であって且つ本質的にヨークの中間部において半径方向内方に突出する複数の支柱を形成し、各対の隣接する支柱間には、対応する永久磁石のための座部が画成される。
本発明は、その第２の態様によれば、上述した回転子を合体したブラシレス電気モータを提供する。
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも一定の縮尺率で描かれていない。
本発明による部分的に完成した永久磁石回転子を示す図である。 図１の永久磁石回転子の概略断面図である。 図２の回転子のヨークにおける磁束強度の曲線を質的に示すグラフである。 本発明による回転子のためのヨークをその後に形成するところの半完成部品の斜視図である。 図１の回転子のヨークを示す斜視図である。
図１及び２において、１は、内部固定子（図示せず）を有する種類のブラシレスＤＣ電気モータのための永久磁石回転子を一般的に示している。図１において、永久磁石回転子の永久磁石は、回転子の構造を示すために省かれている。
特に、図１を参照すれば、回転子１は、成形プラスチックで作られたキャリア構造体２を備えている。この構造体２は、本質的に円板状の部分３を含む。キャリア構造体２は、円板状部分３から同軸的に延びる中心シャフト５にオーバーモールドされる。円板状部分３の周囲は、シャフト５の周りで同軸的に延びる本質的に円筒状のケージ部分６に接合される。
ここに示す実施形態では、キャリア構造体２のケージ部分６は、本質的に、円板状部分３の周囲に接続された第１リング７と、回転子の軸Ｏ−Ｏに本質的に平行な複数の支柱９によりリング７に接続された第２リング８とを備えている。
キャリア構造体２のケージ部分６に包囲されているのは、リングセグメントの形状にされた導磁性材料、好ましくは珪素鋼の複数のヨーク１０である。これらヨークは、それらが一緒に本質的に円筒状の壁（図２を参照）を形成するように並置される。
又、回転子１は、これもリングセグメントの形状にされ且つ回転子１の軸Ｏ−Ｏに垂直の方向に磁化される複数の永久磁石１１（図２）も備えている。図２におけるこれら磁石の極性は、固定子を向いた磁石の面に極性を示すためにＳ（南）及びＮ（北）とマークされる。永久磁石１１は、キャリア構造体２のケージ部分６において２つの連続する支柱９間に各々装着され、各磁石が２つの隣接ヨーク１０間の接合部をまたぐようにされる。
図２を参照すれば、上述した構成のために、各ヨーク１０により磁束路が形成される。磁束は、永久磁石の半分から到来して、次の永久磁石の隣接する半分に向かって流れる。又、周囲方向の中間部において各ヨーク１０の半径方向断面に磁束が実質的に集中するようにも構成される。
図３は、縦軸に示された磁束φと、横軸上の角度α（図２も参照）との曲線を質的に示し、磁束φは、ヨークの中間（α１）において最大となる。
ヨーク１０は、本質的に一定の厚みであるのが好ましい。更に、特に、図１及び５に見られるように、各ヨーク１０は、回転子１の軸Ｏ−Ｏに平行な寸法（高さ）がその端部からその中間部に向かって増加し、それに対応して、半径方向平面におけるヨークの断面積がその端部から前記中間部に向かって周囲方向に増加するようにされる。
各ヨーク１０は、図４に破線矢印Ａで示すように、その一端から他端に向かう方向に沿って冷間圧延することにより、図４にこれも１０で示す平らなブランクから得られる。これは、ヨーク１０におけるロスが著しく減少されるように、ヨークにおける磁気ドメインを適切に「整形」できるという効果がある。プラスチックをオーバーモールドすることにより回転子のキャリア構造体２にヨーク１０を合体することで、ヨークの位置付けに高い精度を得、機械的にアッセンブルされるヨークの製造に典型的に生じるアッセンブルエラーを回避することができる。
図４及び５を参照すれば、必ずしもそうでないが、好ましくは、各ヨーク１０は、その中間部において、横方向に曲げられた付随部１０ａがあり、これは、キャリア構造体２の円板状部分３にオーバーモールドすることにより合体される（図１も参照）。
図示されていない別の実施形態では、各ヨーク１０は、その半径方向厚みがその端部からその中間部に向かって増加する。
別の実施形態（図示せず）では、各ヨークは、高さ及び厚みの両方がその周囲方向端部からその中間部に向かって増加する。
本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。
本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。
１：回転子
２：キャリア構造体
３：円板状部分
５：シャフト
６：ケージ部分
７：第１リング
８：第２リング
９：支柱
１０：ヨーク
１０ａ：付随部
１１：永久磁石

Claims (10)

  1. 内部固定子を有する種類のブラシレス電気モータのための永久磁石回転子であって、中心にシャフトが接続された本質的に円板状の部分を含む成形プラスチックで作られた支持構造体を備え、円板状部分の周囲は、シャフトの周りに同軸的に延びる本質的に円筒状のケージ部分に接合され、そこには、導磁性材料で作られてリングセグメントの形状にされ、全体として本質的に円筒状の壁を形成する複数のヨークと、同様にリングセグメントの形状にされ、一対の隣接ヨークの接合部にまたがって各々配置された複数の永久磁石とが配置されている永久磁石回転子において、
    回転子の軸を含み半径方向に延びる半径方向平面における各ヨークの断面積は、ヨークの周囲方向端部から中間部に向かって増加する、永久磁石回転子。
  2. 各ヨークは、本質的に一定の厚みを有する、請求項１に記載の永久磁石回転子。
  3. 各ヨークは、一方の周囲方向端部から他方の周囲方向端部に向かって延びる方向（Ａ）に沿って冷間圧延することにより平坦なブランクから得られる、請求項２に記載の永久磁石回転子。
  4. 各ヨークは、その半径方向厚みが周囲方向にその端部からその中間部に向かって増加する、請求項１に記載の永久磁石回転子。
  5. 前記支持構造体は、中心シャフト及び前記ヨークにオーバーモールドされるプラスチックで作られる、請求項１から４のいずれかに記載の永久磁石回転子。
  6. 各ヨークは、その中間部において、前記支持構造体の前記円板状部分にオーバーモールドすることにより合体された屈曲付随部を有する、請求項５に記載の永久磁石回転子。
  7. 前記支持構造体のケージ部分は、回転子の軸に本質的に平行な複数の支柱であって、ヨークの中間部において回転子の軸に平行な方向に且つ半径方向内方に突出する複数の支柱を形成し、各対の隣接する支柱間には、対応する永久磁石のための座部が画成される、請求項１から６のいずれかに記載の永久磁石回転子。
  8. 請求項１から７のいずれかに記載の回転子を合体したブラシレス電気モータ。
  9. 各ヨークは、回転子の軸に平行な方向において、周囲方向端部から中間部に向かって増加する寸法を有する、請求項１に記載の永久磁石回転子。
  10. 各ヨークは、周囲方向端部から中間部に向かって増加する軸方向高さ及び半径方向厚さの両方を有する、請求項１に記載の永久磁石回転子。
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