JP6087584B2 - 表面磁石貼付型回転電機の回転子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表面磁石貼付型回転電機の回転子およびその製造方法に関する。

例えばエレベータの巻上機に用いられる回転電機は、従来ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）方式が主に用いられている。このＩＰＭ方式の回転電機は、内部磁石埋込型回転電機と称され、ロータ（回転子）の内部に永久磁石を埋め込んだ回転電機である。しかしながら、発明者らによりＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）方式を採用することが検討されている。

ＳＰＭ方式の回転電機は、表面磁石貼付型回転電機と称され、回転子の表面に永久磁石を貼り付けた回転電機を示す。例えば、停電などの緊急時等には、エレベータ巻上機の固定子巻線を短絡することで回転子の回転に応じた制動力を発生させダイナミックブレーキを動作させる。回転子に配設される永久磁石はＩＰＭ方式に比較するとＳＰＭ方式の方が固定子の内端に近接して配設されるため、ダイナミックブレーキトルクをより大きく生じさせ易くなるという利点がある。

従来、ＳＰＭ方式においては、ロータ外形に沿う永久磁石を必要とするが例えば円弧形状、所謂かまぼこ形状に成型された永久磁石を用いた技術が供されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、ＩＰＭ方式に用いられる平板状磁石に比較して型が複雑になり使用する磁石粉量も多くなってしまうため平板永久磁石を用いると良い。

永久磁石貼付型の回転電機では、回転子は回転子主部の外周面に永久磁石を貼付して製造される。しかし、高速回転時の遠心力、接着剤の劣化等によって吸着力を保証できない場合には、永久磁石の一部が離脱してしまう虞もある。

このような技術課題を解消するため、永久磁石を回転子鉄心の周表面に安定して固定する方法が種々提案されている。例えば、プリプレグテープ、熱収縮チューブを外周に巻回する技術が提供されている。また、平板磁石を溝内に接着する技術も提供されている。しかしながら、プリプレグテープ、熱収縮チューブにより被覆する手法を採用すると、年数経過に伴い信頼性を十分に確保できないという問題がある。

特開２００２−７８２５７号公報 特開２０１２−１２５０７６号公報

回転子主部の外周に平板永久磁石を長期間安定して固定できるようにして信頼性を十分に確保できるようにした表面磁石貼付型回転電機の回転子を提供する。

一実施形態の表面磁石貼付型回転電機の回転子は、円筒状に形成され回転軸に固定される回転子主部、及び、回転子主部の筒表面において回転軸の軸周方向に極数分設けられると共に当該回転子主部の筒表面に裏面が貼付された複数の平板永久磁石、をブロック毎の回転子ブロックに備え、平板永久磁石の配設中心を回転軸の軸周方向にブロック毎に段階的にずらして形成された状態で前記回転子ブロックが前記回転軸に複数固定して構成される複数段スキュー型の回転子本体を備える。また、複数の回転子ブロックにそれぞれ回転軸の軸方向片側から装着され、それぞれ、回転軸の軸方向片側に複数の平板永久磁石の側面を押える非磁性円環状の側面押え部を備えると共に、当該側面押え部に連設して構成され複数の平板永久磁石の表面を回転軸の軸中心方向に押える表面押え部を具備した押え板を備える。また、全回転子ブロックのうち少なくとも両端の２つの回転子ブロックに装着される押え板は、これらの押え板の側面押え部が回転軸の軸方向外方から対向して装着されることにより、当該側面押え部とこの側面押え部に連設する表面押え部との連設部が、全回転子ブロックの端部に位置する平板永久磁石の最表側端を被覆する。

第１実施形態について回転子の構造を示す斜視図 第１実施形態についてエレベータ用巻上機の構成を概略的に示す断面図 第１実施形態について回転子本体の基本構成を示す斜視図 第１実施形態について１つの回転子ブロックを示す斜視図 第１実施形態について１ブロック分の押え板を示す斜視図 第１実施形態について押え板の装着時の一部を示す拡大斜視図 第１実施形態について示す、複数の回転子ブロックと当該ブロックに装着される押え板の分解斜視図 第１実施形態について回転子の一製造段階を示す斜視図（その１） 第１実施形態について回転子の一製造段階を示す斜視図（その２） 第１実施形態について回転子の一製造段階を示す斜視図（その３） 第１実施形態について回転子の一製造段階を示す斜視図（その４） 第２実施形態について押え板の態様を示す斜視図 第３実施形態について表面押え部と永久磁石との間にシート材を介在した態様を示す回転子ブロックの斜視図 第３実施形態について示す図１３の分解斜視図 第３実施形態について示す回転子ブロックの一部拡大図 第４実施形態について押え板の構造を示す斜視図 第５実施形態について示す図２相当図 第５実施形態について示す図７相当図 第６実施形態について絞り成形前の円環板の構造を示す斜視図 第６実施形態について押え板を単体で示す斜視図 第６実施形態について示すトルクの測定結果

以下、表面磁石貼付型の回転子を具備する回転電機について、エレベータ巻上機に用いられる電動機に適用した複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する複数の実施形態間では同一又は類似の構成部分には同一又は類似の符号を付し、特に重複する部分の説明を必要に応じて省略し、互いに異なる部分を中心に説明する。

（第１実施形態）
図１乃至図１１は第１実施形態を示す。図２に示すように、エレベータ用巻上機１は、エレベータのかご（図示せず）の昇降に使用され、電動機（回転電機）２、巻上機用負荷３などを備える。電動機２は永久磁石形同期電動機により構成されインバータ制御される。この電動機２は固定子４と回転子５とを備える。固定子４は、多数の鋼板を積層して構成された固定子鉄心６と、この固定子鉄心６に巻回された巻線７と、を備える。

回転子５は、固定子４の内周側に隙間を介して配置された多数の鋼板を備える回転子鉄心（回転子主部に相当）８と、この回転子鉄心８の外周面に併設されその裏面が貼付された永久磁石（平板永久磁石に相当）９と、この回転子鉄心８の中心孔に挿入固定された回転軸１０とを主に備える。

固定子４は、円筒状の胴部１１の内周面に嵌め込み固定され、当該胴部１１の両端に軸受ブラケット１２、１３がそれぞれ配設されている。軸受ブラケット１３は胴部１１の巻上機用負荷３側に位置し、軸受ブラケット１２は胴部１１を挟んで軸受ブラケット１３の反対側に位置するよう配設されている。

軸受ブラケット１２、１３にはそれぞれ軸受１４、１５が固定され、これらの軸受１４、１５に回転子５の回転軸１０が支承されている。軸受１４、１５にはそれぞれベアリングが用いられる。回転軸１０の端部１０ａには巻上機用負荷３としてのシーブが連結される。

回転軸１０の負荷側の端部１０ａに連結された巻上機用負荷３の外周には溝１６が形成されており、この溝１６にはエレベータのかごを吊るすためのロープ１７が掛けられる。また、巻上機用負荷３から胴部１１を挟んで反対側に配置された軸受ブラケット１２には、回転子５に摩擦力によって制動を加えるディスクブレーキ１８が取付けられる。

このディスクブレーキ１８は、内部構成は図示しないが、アマチャが回転軸の反負荷側の端部に固定されたディスクに当接して制動力を加え、電磁石装置が通電されると、アマチャが電磁石装置に吸引されてディスクから離間し、回転軸１０が回転可能な状態（制動解除状態）になる。

本実施形態のエレベータ用巻上機１は、所謂ギアレス巻上機用であり、例えば回転速度は３００［ｒｐｍ］程度であり、電動機２はその固定子４が３６スロットであり回転子５は２８極となっている。

さて、図３は回転子５の基本構成となる回転子本体１９の構成を示す。回転軸１０は、回転子鉄心８の軸孔８ａ（図４参照）に対し回転軸１０が圧入、嵌合、又は挿入され回転子鉄心８に固定されている。なお、回転軸１０は軸方向に沿って軸中心部を中空に形成しても良い。図３に示すように、回転子本体１９は回転子ブロック２０を複数ブロック分、回転軸１０の軸方向に積層した構造を基本構成としているが、実際には回転子５はこれらの回転子ブロック２０の各々に押え板２１を装着した構造を備える。

図４に１つの回転子ブロック２０を斜視図で示す。前述したように回転子鉄心８には軸孔８ａが設けられている。この軸孔８ａは回転子鉄心８の中心側に形成されている。この軸孔８ａは回転軸１０が回転したときに回転子ブロック２０を当該回転方向に規制するための軸溝８ｂを含む。

この軸溝８ｂは回転軸１０の軸方向に沿って形成され、回転軸１０の外周を嵌合するものであり、この軸溝８ｂが回転軸１０の外周面に係合することで回転軸１０が回転したときに回転子ブロック２０も一体に回転する。また、回転子鉄心８は、その外周面にガイド８ｃが軸周方向に所定間隔で形成されており、これにより永久磁石９の設置スペースが確保されている。

これらのガイド８ｃは、円筒状の回転子鉄心８の円周方向に互いに等間隔で離間して回転軸１０の軸方向に沿って形成されている。このガイド８ｃは回転子鉄心８の円筒径外方に突設して設けられる。各ガイド８ｃ間の間隔は軸周方向（回転子鉄心８の円周方向）に永久磁石９の幅と同等の間隔であり、ガイド８ｃの個数は永久磁石９の数と同数であり、そして各ガイド８ｃ間における回転子鉄心８の円筒状外表面に永久磁石９が貼付される。これにより、永久磁石９の両脇下側端にガイド８ｃを設けることができ、回転軸１０の軸周方向に永久磁石９を移動規制できる。

永久磁石９として極力強力な磁石を用いるときには、例えばネオジム、鉄、ホウ素などを主成分としネオジムの一部をディスプロシウムで置き換えた耐熱型ネオジム磁石を用いる。例えば近年の希土類元素の高騰の影響を受けて永久磁石の使用量を削減することが望まれている。また、この種の永久磁石９は、通常、磁石粉を圧縮成形後に焼結するため成型時には型を必要とする。本実施形態では、型の製造上の容易さを優先し、永久磁石９は３次元的に平板に形成されている。

永久磁石９は接着剤を用いて回転子鉄心８の筒表面に着磁前に仮固定される。本実施形態では、回転軸１０の軸周方向両脇に永久磁石９のガイド８ｃを設けているため、永久磁石９の位置ずれを極力防止して接着剤により容易に仮固定できる。本実施形態では、ガイド８ｃを設けることで永久磁石９の位置ずれを極力防止できる。

また、本実施形態では、永久磁石９は、回転子鉄心８の外周面に２８個併設されており、隣接する永久磁石９の磁極が異なるように配置され、これにより２８極を構成する。なお、永久磁石９の数すなわち磁極の数は一例であり、これに限定されるものではない。これによりＳＰＭ型の回転電機の回転子ブロック２０が構成される。

図１及び図２に示すように、それぞれの回転子ブロック２０の軸方向片側には押え板２１が設けられる。また、全ブロック分の回転子ブロック２０の軸方向両端には端板２２が設けられる。この端板２２は、その中央に回転軸１０の外径に合わせた孔が成形されている。端板２２は、この中央孔に回転軸１０が挿通されることにより全ブロックの回転子ブロック２０を軸方向両端から挟持できる。

図５に１ブロック分の回転子ブロック２０と押え板２１とを分解斜視図で示す。押え板２１は例えばステンレス鋼などを用いた非磁性材料で成形され永久磁石９の離脱を防止するための係止具となる。

図５に示すように、押え板２１は、中央に回転軸１０を挿通するための内孔２１ｇを備える。この内孔２１ｇは円板中央に形成される。押え板２１は、概ね円環状に成形されその外周に絞り成形を施すことによってフランジが設けられる。押え板２１は、その外周縁に位置して永久磁石９の片側面側を押える側面押え部２１ａと、円環の径方向外縁部に設けられ永久磁石９の表面を押える表面押え部２１ｂとを備える。

側面押え部２１ａは、円環状平坦面の外周縁に位置して平坦面に成形される部分であり、表面押え部２１ｂはこの側面押え部２１ａの外周縁に連設される部分となっている。この表面押え部２１ｂは前記円環状平坦面の外縁が絞り成形されることで構成される。

押え板２１の表面押え部２１ｂは、各永久磁石９の表側端から表面中央に向かう突設片２１ｄにより構成されている。この突設片２１ｄは永久磁石９の表面上に沿って突設され軸方向片側から永久磁石９の片側表面の一部又は表面全部が覆われるように設置される。本実施形態において、この突設片１２ｄは回転軸１０の軸周方向に渡り連設されている。

図６は押え板２１の装着時の一部拡大図を示す。表面押え部２１ｂは、各永久磁石９の表面に接触する領域が平板状になっている。この表面押え部２１ｂは、隣接する永久磁石９間で屈曲し（屈曲部２１ｃ参照）、さらに隣接する永久磁石９の表面上においても平板状になっている。

この表面押え部２１ｂは、回転子鉄心８の外周面に併設された各永久磁石９の表面に渡って連接する。すなわち、本実施形態では、押え板２１は、この表面押え部２１ｂの軸横断面において多角形（本実施形態では２８角形）に成形される。

回転軸１０の軸周方向に併設される永久磁石９は、回転軸１０の軸方向には押え板２１の側面押え部２１ａに移動規制されると共に、遠心力がかかる回転軸１０の径外方の表面側から押え板２１の表面押え部２１ｂにより押えられる。

前述したように、各永久磁石９の軸周方向両脇の下側端にはガイド８ｃが設けられるため、これにより、永久磁石９の表面、回転軸１０の軸周方向側面にも移動規制でき、各永久磁石９をそれぞれ固定できる。

図１に示すように、これらの回転子ブロック２０及び押え板２１は、回転軸１０の軸方向に複数ブロック分積層されている。全ての回転子ブロック２０には、それぞれ永久磁石９がそれぞれの回転子鉄心８の外周面に極数分だけ並べられているが、これらの全ての回転子ブロック２０に搭載される永久磁石９の相対的な固定位置は、回転軸１０の軸周方向に段階的にずれている。これにより段階的なスキューが形成されている。

図７に複数の回転子ブロック２０と押え板２１との関係を分解斜視図で示し、図２にその断面を示しているが、押え板２１の表面押え部２１ｂ（突設片２１ｄ）はその軸方向の先端２１ｅが隣接する２つの回転子ブロック２０間で近接するよう配置されている。

また、全ての回転子ブロック２０は、その軸方向側面が回転軸１０の軸方向に近接してほぼ密着して設置される。したがって、軸方向両端に位置する２つの回転子ブロック２０の軸方向両側面だけ外方に露出する。

そこで、両端の回転子ブロック２０の押え板２１は、その円環平板面が当該全回転子ブロック２０の軸方向外側面を被覆するように設置されている。すなわち、全ブロックの両端に位置する２つの回転子ブロック２０の押え板２１の側面押え部２１ａは当該２つの回転子ブロック２０の軸方向外側から対向して永久磁石９を押さえる。

これらの対向する２つの回転子ブロック２０の押え板２１は、側面押え部２１ａと表面押え部２１ｂとの連設部２１ｆが軸方向両端の回転子ブロック２０の永久磁石９の最表側端９ａを被覆するように設けられる。

製造者は、押え板２１を装着した回転子ブロック２０を全て回転軸１０に挿入した後、この構成部品を固定子４の内側に配置させるが、固定子４の内端と永久磁石９の表面との距離を近接させるため、当該固定子４の内端と永久磁石９の表面との距離は極力近接させることが望ましい。

製造者は、回転子５を固定子４の内側に配置させるため、回転軸１０の軸方向に沿って回転子５を固定子４の内側に挿入する。このとき治具（後述の挿入スライド台２３参照）を用いて回転子５を挿入するものの、挿入するときには軸受１４及び１５に設置するため軸が僅かにずれることがあり、回転子本体１９の自重等の影響により、永久磁石９が他の箇所（例えば固定子４の内端など）と接触し割れてしまう虞がある。

そこで、各押え板２１が全回転子ブロック２０の両端の軸方向外側面を被覆すると共に、全永久磁石９の表面を被覆するよう設けられている。すると、回転子５の自重の影響により固定子４の内端と接触したとしても、固定子４の内端が永久磁石９に接触することを防止でき当該永久磁石９を外傷から保護できる。

回転子５の製造方法を説明する。まず、図８に示すように、回転子鉄心８をブロック毎に鋼板により成形する。このとき、回転子鉄心８の中央に軸孔８ａを軸溝８ｂと共に設け、回転子鉄心８の外周面に極数分だけガイド８ｃを設けそれらのガイド８ｃ間を平坦面に成形する。これにより、平坦面の軸周方向両脇にガイド８ｃを形成できる。

次に、隣接するガイド８ｃ間に永久磁石９を仮貼付する。仮貼付時には接着剤などを用いると良い。この永久磁石９は後に着磁される。すると、図４に示す回転子ブロック２０を製造できる。

次に、非磁性円環平板を打ち抜き、当該円環平板の外周縁を絞り成形することで表面押え部２１ｂ、連設部２１ｆ、側面押え部２１ａを加工する。次に、回転子ブロック２０の軸方向側面の片側外周から押え板２１を嵌合する（図５及び図６参照）。このとき、永久磁石９の軸方向片側面を押え板２１の側面押え部２１ａで押圧できると共に、永久磁石９の表面を押え板２１の表面押え部２１ｂで押圧できる。

なお、これらの永久磁石９の貼付工程と押え板２１の装着工程は入れ替えても良い。この場合、図９に示すように、押え板２１の円環平板面上に回転子鉄心８の側面を載置した後、押え板２１と回転子鉄心８の間に永久磁石９を嵌込む。

このとき、押え板２１と中心軸を合わせて回転子鉄心８を載置すると、押え板２１の円環平板面の設置側とは反対側の回転子鉄心８の側面側に位置して、永久磁石９を嵌込むための開口を設けることができる。

すると、回転子鉄心８の外面（平坦面）と押え板２１の内面（表面押え部２１ｂ相当）との間に永久磁石９を嵌込むことができる。永久磁石９を嵌込むときには、回転子鉄心８の側面側の開口から永久磁石９をガイド８ｃに沿って嵌込むこことで、永久磁石９を押え板２１の側面押え部２１ａに当接させるようにすると良い。この方法を採用すると永久磁石９を組付けし易い。

このような工程を採用すると、永久磁石９を嵌込んだ後、例えば工程変更に伴い製造場所を移動させるため回転子鉄心８及び押え板２１を持ち運ぶときには、押え板２１の円環平板面を下にすることで、永久磁石９の自重により円環平板面上（側面押え部２１ａ上）に永久磁石９を保持できる。したがって、たとえ永久磁石９を接着剤などで仮固定しなくても、永久磁石９を安定して保持でき仮固定作業を不要にできる。その後、永久磁石９を着磁すると良い。

次に、片側の円環状の端板２２（図２の断面図参照）を回転軸１０に挿入し、図１０に示すように、押え板２１を装着した回転子ブロック２０を回転軸１０に挿入する。このとき、回転子鉄心８の軸溝８ｂを回転軸１０に嵌合し軸周方向に位置ずれしないよう固定する。これらの回転子ブロック２０の嵌合処理を全ブロック分繰り返す。なお、回転子ブロック２０の側面が隣接する回転子ブロック２０の側面に順次密着するため、各回転子ブロック２０の押え板２１は、互いに押え付けられることで固定される。

これらの工程を全ブロック分繰り返した後、他側の円環状の端板２２を回転軸１０に挿入することで、回転軸１０の軸方向両外側から２つの端板２２により挟持する。これにより図１に示す構造を製造でき、全ての回転子ブロック２０及び押え板２１を回転軸１０の軸方向に動じないように固定できる。このようにして回転子５は製造される。

その後、回転子５を固定子４の内側に挿入する。このとき図１１に示す挿入スライド台２３を用いて固定子４の内側に回転子５を挿入する。挿入スライド台２３は、回転軸１０の例えば軸端１０ｂを支持する支持部２４と、回転軸１０の軸方向に沿って支持部２４をリニアにスライドさせるスライド部２５とを備える。スライド部２５は、外部固定された複数の支持台２６の上面を回転軸１０の軸方向に摺動可能になっている。

固定子４は、回転子５の筒外方を覆うように配置されるため、挿入スライド台２３の支持部２４は回転軸１０の軸方向両端を支持するように配置される。回転子５はその全体重量が例えば百ｋｇ〜二百ｋｇ程度となるため、回転子５は自重で撓む虞があり、回転子５を固定子４の内側に挿入するときには注意を要する。

ここで万が一、回転子本体１９が固定子４に衝突しても良いように、回転子本体１９の両端に位置する回転子ブロック２０の最外側面を被覆するよう押え板２１を設けている。したがって、押え板２１を用いて永久磁石９を外傷から保護できる。なお、エレベータ用巻上機１を構成する他の構成（例えばディスクブレーキ１８等）は従来構成と同様であるためその説明を省略する。

このような固定子４および回転子５を備えたエレベータ用巻上機１は、図示しない駆動回路から駆動信号が各相の巻線７に供給される。すると、回転力が回転子５に働くことで回転子５が回転し、回転軸１０に連設された巻上機用負荷３（シーブ）に動力が伝達される。

すると、ロープ１７を動作させることでエレベータのかごを上下動させることができる。このとき、図２に示すように、固定子４と回転子５の永久磁石９とを近接させることができるため、例えば、停電などの緊急時等には、ダイナミックブレーキトルクを大きく生じさせ易くなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、各回転子ブロック２０にそれぞれ軸方向片側から押え板２１を設置して永久磁石９の表面を押えているため、回転子５に遠心力が加わったとしても永久磁石９の離脱を防止できる。

例えば、回転軸１０の軸方向の回転子鉄心８の積層厚を薄くすると、磁石、鉄心材の量、及びコイル長も削減でき経済性を向上できるが性能的にはトルクリップルが増加する。すると、固定子４のスロット数と回転子５の磁極数を増加したり回転子５に多段スキューをかけたりすることでトルクリップルを抑制することが望まれる。回転子５の極数とスキュー段数を増加すると永久磁石９の個数も増加する。本実施形態によれば、回転子ブロック２０毎に押え板２１を設けているため、磁極数を増加したりスキューを多段にしたりして永久磁石９の個数が増したとしても、これらの全ての永久磁石９の離脱を防止できる。

エレベータ用巻上機１に表面磁石貼付型の回転子５を用いることができるためダイナミックブレーキトルクを増加できる。本実施形態におけるギアレスタイプのエレベータの巻上機１は、３６スロット、２８極、６段スキュー、回転速度を３００［ｒｐｍ］のものを用いているが、従来のＩＰＭ方式（埋込磁石内蔵型）の回転電機を適用した場合と比較すると、軸方向長さ及び磁石量を３０％以上削減できることが確認されている。設置スペース、特に軸方向の長さを短縮でき、小型化の要望を満たすことができる。

（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態を示すものであり、前述実施形態と異なるところは、押え板の表面押え部が円環端部（周縁部）に位置して個々の平板永久磁石毎に分離して当該平板永久磁石の表面に弾性接触して構成されているところにある。

図１２に示すように、押え板２７は、例えばステンレス鋼が概ね円環状に成型されており、その円環外周縁から径外方に放射状に突出した部分片２７ｄ（突設片２１ｄ相当）を一体に設け当該部分片２７ｄが円環平坦面に対して例えばほぼ直角（僅かに９０度未満）に屈曲されることにより形成される。

本実施形態の構成を採用すると、この屈曲角度は各部分片２７ｄ毎に調整可能となり、各部分片２７ｄはそれぞれ弾性変形可能となる。これらの部分片２７ｄは軸周方向に互いに等間隔のスペースを設けて極数分（１つの回転子ブロック２０の永久磁石９の周方向設置個数分）設けられ、各部分片２７ｄは表面押え部相当となる。

これらの部分片２７ｄは所謂バネ性を備えるもので、個々の永久磁石９の表面上に弾性接触するよう設置される。すると、それぞれの部分片２７ｄが個々の永久磁石９の表面上を自由に押えることになる。個々の部分片２７ｄは永久磁石９の表面から裏面方向にそれぞれ押圧するため、前述実施形態の構成に比較すると、それぞれの部分片２７ｄにより個々の永久磁石９を確実に押えることができる。

このような本実施形態においても前述実施形態と同様に永久磁石９を固定できるが、特に永久磁石９の表面を個別にしかも確実に押えることができる。
（第３実施形態）
図１３乃至図１５は第３実施形態を示す。この第３実施形態が前述実施形態と異なるところは、押え板の表面押え部が円環端部に位置して個々の平板永久磁石毎に分離して構成されているところにある。また、シート材が、分離して構成された押え板の表面押え部と個々の平板永久磁石の表面との間に介在して構成されているところにある。さらに、シート材が回転子ブロックに貼付された複数の平板永久磁石の表面を渡り円筒状に被覆するように構成されているところにある。また各永久磁石の側面押え部が当該永久磁石の側面間を渡っているところにある。

図１３に示すように、シート材２８が前述実施形態の部分片２７ｄの内側と永久磁石９の表面との間に介在して設けられる。このシート材２８は例えばＰＥＴ又はマイカなどの材料を用いて構成され、図１４に分解斜視図を示すように、シート材２８がほぼ円筒状に成型されると共に、個々の永久磁石９の表面及びその表面間を渡って設けられる。

図１５に一部拡大図を示すように、永久磁石９の表面は押え板２７の部分片２７ｄの内側により押えられるが、シート材２８を設けなければ部分片２７ｄの内側面から永久磁石９の表面の角部９ｂが露出する。永久磁石９の角部９ｂが露出すると角部９ｂが欠けやすい。そのため、永久磁石９と部分片２７ｄとの間に介在するシート材２８は、永久磁石９の角部９ｂを覆うように設けられているため永久磁石９の角部９ｂを保護できる。

各永久磁石９の側面間には押え板２７の側面押え部２７ａが渡っている。この側面押え部２７ａの渡り領域２７ｃは、複数の回転子ブロック２０にそれぞれ設けられる。このため、例えば図２に概略断面を示すように、側面押え部２７ａの渡り領域２７ｃが例えば２ブロック毎に対向すると、各永久磁石９間の離間スペースは当該２ブロック毎に隔離される。すると、万が一、永久磁石９の角部９ｂが欠けて飛散したとしても隣り合う永久磁石９間の隔離スペース内に収容されることになり当該切欠片がその他の機能部分に悪影響を及ぼす虞を極力抑制できる。

なお、後述の第５実施形態では、側面押え部２７ａの渡り領域２７ｃが１ブロック毎に対向するため隔離スペースも本実施形態より縮小される。このため切欠片による悪影響がさらに軽減される。

（第４実施形態）
図１６は、本発明の第４実施形態を示すものであり、前述実施形態と異なるところは、押え板が複数の平板永久磁石間にガイドを備えているところにある。図１６に示すように押え板２９は例えば熱可塑性樹脂により成型される。押え板２９を樹脂で成型すれば渦電流損をなくすことができる。

この押え板２９はほぼ円環状に成型され当該円環の外周縁に位置して軸方向に円筒状に屈曲して成型されている。この円筒部２９ｂが表面押え部を構成する。
また押え板２９は、円筒状に屈曲した円筒部２９ｂの内側に対し軸径内方に突出したガイド２９ｃを備える。このガイド２９ｃは回転軸１０の軸周方向に各永久磁石９の幅だけ離間して複数設けられ、それぞれ軸方向に沿って円筒部２９ｂに一体成型される。

したがって、この押え板２９が回転子ブロック２０に装着されると、ガイド２９ｃが各永久磁石９の表側部間に嵌合する。本実施形態によれば、ガイド２９ｃが押え板２９に一体に設けられているため、回転子鉄心８のガイド８ｃと共に永久磁石９を軸周方向に移動規制できる。

（第５実施形態）
図１７及び図１８は、第５実施形態を示すものであり、前述実施形態と異なるところは、回転子の外周に設置された固定子の内側に回転子を装着するときの回転軸の軸方向に沿う装着方向を第１方向とすると共にその逆方向を第２方向とし、押え板の連設部が、各平板永久磁石の中心から第１方向に位置する当該平板永久磁石の表側端を被覆し、表面押え部が当該連設部から第２方向に沿って延伸しているところにある。

図１７は図２相当の模式的断面図を示し、図１８は図７相当の分解斜視図を示す。本実施形態においても同様であるが、図１７に示すように各回転子ブロック２０にはそれぞれ押え板２１が設置されている。図１７および図１８に示すように、これらの押え板２１は、回転子５の装着方向（第１方向）の側面側に円環状の板面を備え、この板面周縁が永久磁石９の側面押え部２１ａになっている。

側面押え部２１ａと表面押え部２１ｂとの連設部２１ｆは、永久磁石９の表側端を被覆する。したがって、回転子５が、挿入スライド台２３を使用して固定子４の内側に設置されるときには、押え板２１の円環状板面が先に固定子４の内側に挿入される。

したがって、回転子５が自重により撓み、回転子本体１９が固定子４に接触する虞があったとしても、押え板２１が先に固定子４の内側に挿入されるため、固定子４に永久磁石９が直接接触することを防止できる。これにより、前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏すると共に、永久磁石９の欠損、脱落を防止できる。

（第６実施形態）
図１９及び図２０は第６実施形態を示しており、特徴点は押え板の比透磁率μrにある。押え板２１は絞り加工により成型されるが、この押え板２１はその材料としてステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４（μr＝１．１〜１．１５）、ＳＵＳ３１６（μr＝１．０〜１．０３）等）が用いられる。

図１９は押え板の絞り成形前の円環板３０を示し、図２０は絞り成形加工後の押え板２１を示す。
円環板３０を絞り加工すると比透磁率μrが高くなる。発明者らは、アステック株式会社製ポータブル型低透磁率計（μメータ）を用いて比透磁率μrを測定した。例えば、絞り加工前のＳＵＳ３０４のブランク材（円環板３０）はμr＝１．１〜１．１５程度であり、これを絞り加工した後には、当該加工面に近接したストレート面でμr＝１．５〜１．７、絞り加工のＲ面でμr＝２．０〜２．５と得られた。

この点でＳＵＳ３１６を用いて絞り加工すると、前記と同様の部分でμr＝１．０〜１．０３と得られた。押え板２１の比透磁率μrが高くなれば非磁性特性とは言えず、永久磁石９の特性を生かしきれず回転子５の特性が劣るものとなる。

図２１は、これらのＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼を用いて押え板２１を構成し、この押え板２１を回転子ブロック２０に設置してトルクを測定した結果を示す。この図２１において、縦軸は、押え板２１を設けずに回転子５を構成した場合を１００［％］としたときのトルク影響率［％］を示し、横軸は比透磁率を示す。

図２１中、特性Ａａは最大トルク特性［％］を示し、特性Ａｂはダイナミックブレーキトルク特性［％］を示す。この図２１を参酌すれば、最大トルク特性、ダイナミックブレーキトルク特性共に、押え板２１を設けることでトルクへの影響率が大きくなり、特に比透磁率μrが大きくなればなるほどトルク影響率が大きくなることがわかる。

トルク影響率を小さくするには、押え板２１の比透磁率μrを抑制することが望ましい。発明者らによれば、ＳＵＳ３１６を絞り加工して押え板２１を形成することで例えば比透磁率μrを１．１５以下に抑制できることが確認されているため、ＳＵＳ３１６を用いることが望ましい。特に押え板２１の比透磁率μrを１．１５以下又は未満にすることで最大トルクやダイナミックブレーキトルクの変動率を１％以内に抑制できるようになり、回転子５の特性を良好にできる。

「非磁性円環状」の押え板としては比透磁率μrがログスケールで１に近接する数値を有する材質のものを指す。エレベータの巻上機１に適用した例を示したが、その他の数百回転の回転数程度で用いられる産業機器に適用できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１はエレベータ用巻上機、２は電動機、５は回転子（表面磁石貼付型回転電機の回転子）、８は回転子鉄心（回転子主部）、８ｃはガイド、９は永久磁石（平板永久磁石）、９ａは最表側端、１０は回転軸、１９は回転子本体、２０は回転子ブロック、２１は押え板、２１ａは側面押え部、２１ｂは表面押え部、２１ｆは連設部、２７は押え板、２７ａは側面押え部、２７ｂは表面押え部、２８はシート材、を示す。

Claims (10)

1. 円筒状に形成され回転軸に固定される回転子主部、及び、回転子主部の筒表面において回転軸の軸周方向に極数分設けられると共に当該回転子主部の筒表面に裏面が貼付された複数の平板永久磁石、をブロック毎の回転子ブロックに備え、平板永久磁石の配設中心を回転軸の軸周方向にブロック毎に段階的にずらして形成された状態で前記回転子ブロックが前記回転軸に複数固定して構成される複数段スキュー型の回転子本体と、
   複数の回転子ブロックにそれぞれ回転軸の軸方向片側から装着され、それぞれ、回転軸の軸方向片側に複数の平板永久磁石の側面を押える非磁性円環状の側面押え部を備えると共に、当該側面押え部に連設して構成され複数の平板永久磁石の表面を回転軸の軸中心方向に押える表面押え部を具備した押え板と、を備え、
   全回転子ブロックのうち少なくとも両端の２つの回転子ブロックに装着される押え板は、これらの押え板の側面押え部が回転軸の軸方向外方から対向して装着されることにより、当該側面押え部とこの側面押え部に連設する表面押え部との連設部が、全回転子ブロックの端部に位置する平板永久磁石の最表側端を被覆することを特徴とする表面磁石貼付型回転電機の回転子。
2. 表面押え部は、回転軸の軸周方向に沿って平板永久磁石の全表面に密着することを特徴とする請求項１記載の表面磁石貼付型回転電機の回転子。
3. 複数の回転子ブロックの押え板の表面押え部は、それぞれ、
   押え板の円環端部に位置して個々の平板永久磁石毎に分離して当該平板永久磁石の表面に弾性接触するように構成されることを特徴とする請求項１または２記載の表面磁石貼付型回転電機の回転子。
4. 前記分離して構成された押え板の表面押え部と個々の平板永久磁石の表面との間に介在して構成され、回転子ブロックに貼付された複数の平板永久磁石の表面を渡り円筒状に被覆するシート材を備え、押え板の側面押え部が隣り合う平板永久磁石の側面間を渡って構成されることを特徴とする請求項３記載の表面磁石貼付型回転電機の回転子。
5. 複数の回転子ブロックにそれぞれ設けられる押え板の表面押え部は、その軸方向の先端が隣接する２つの回転子ブロック間で近接するよう配置され、側面押え部は隣接する２つの回転子ブロックの軸方向外側から対向して装着されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の表面磁石貼付型回転電機の回転子。
6. 押え板は、回転子主部に貼付された複数の平板永久磁石間にガイドを備えることを特徴とする請求項１または５記載の表面磁石貼付型回転電機の回転子。
7. 押え板は、ＳＵＳ３１６を用いて構成されることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の表面磁石貼付型回転電機の回転子。
8. 請求項１記載の回転子の製造方法であって、
   表面押え部および側面押え部を連設する連設部についてステンレス鋼に絞り加工を用いて加工する工程を備えることを特徴とする表面磁石貼付型回転電機の回転子の製造方法。
9. 請求項１記載の回転子の製造方法であって、
   円筒外周面の円周方向に互いに等間隔で離間すると共に回転軸の軸方向に沿って円筒面から円筒径外方に突設したガイドを設けた回転子主部を用意する第１工程と、
   側面押え部および当該側面押え部に連設した表面押え部を備えた非磁性円環状の押え板の円環面に回転子主部の側面を接触させると共に表面押え部の内側に回転子主部を配置する第２工程と、
   回転子主部の隣接するガイド間に、押え板の設置側面とは反対側面から平板永久磁石を回転子主部の円筒面と押え板の表面押え部との間に嵌合し当該平板永久磁石の側面を側面押え部に当接させる第３工程と、
   平板永久磁石に着磁し押え板を回転子主部の片側に装着した回転子ブロックを構成する第４工程と、
   回転子主部毎に平板永久磁石の中心を互いにずらした状態で複数の回転子ブロックを回転軸に固着する第５工程と、
   を備えることを特徴とする表面磁石貼付型回転電機の回転子の製造方法。
10. 請求項１記載の回転子と回転子の外周に固定子を備えた回転電機の製造方法であって、
    固定子の内方に対し、回転軸に固着した複数の回転子ブロックを当該固定子の脇に配置される軸受により保持して挿入方向となる第１方向に向けて挿入する挿入工程と、
    回転子ブロックの平板永久磁石の中心から第１方向に位置する当該平板永久磁石の表側端を連設部により被覆するように回転子ブロックに対し挿入工程の前に予め押え板を装着する装着工程と、
    を備えることを特徴とする表面磁石貼付型回転電機の製造方法。

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