JP6947585B2 - 回転子及び回転電機 - Google Patents
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Description
本発明は、分割した複数の永久磁石をスキュー配置した構成において、被覆筒の強度が低下することを抑制できる回転子及び回転電機を提供することを目的とする。
本明細書等において、形状、幾何学的条件、これらの程度を特定する用語、例えば「平行」、「方向」等の用語については、その用語の厳密な意味に加えて、ほぼ平行とみなせる程度の範囲、概ねその方向とみなせる範囲を含む。
まず、第1実施形態の回転子30を備えた、回転電機としての電動機1について説明する。本実施形態で説明する電動機1の構成は、後述する他の実施形態に共通する。
図1は、第1本実施形態における電動機1の構成を示す断面図である。なお、図1に示す電動機1の構成は一例であり、第1実施形態の回転子30を適用可能であれば、どのような構成であってもよい。
フレーム10は、電動機1の外装部材であり、フレーム本体11と、軸穴12と、を備える。
軸穴12は、回転軸35(後述)が貫通する穴である。
図2は、回転子30の分解斜視図である。図3は、永久磁石32が配置された回転子30を示す側面図である。図4は、被覆筒33が装着された回転子30を示す側面図である。図3及び図4は、いずれも回転子30が回転軸35(図1参照)に嵌合される前の状態を示している。
スリーブ31は、複数の永久磁石32が取り付けられる略円筒形状の部材であり、回転軸35の外周側に設けられている。スリーブ31は、例えば、炭素鋼等の磁性材料により形成される。内周側にスリーブ31を有する回転子30は、回転軸35の外周に、締まり嵌めにより嵌合される。
次に、第2実施形態における被覆筒33の構成について説明する。
図5Aは、第2実施形態における被覆筒部33aの第1の構成を示す断面図である。図5A及び後述する図5B、図5Cは、被覆筒部33aの回転軸線Sに沿った断面を示している。なお、第2実施形態では、被覆筒部の構成として、被覆筒部33aを例として説明するが、本実施形態の構成は、被覆筒部33b,33cにも適用できる。
図5Bに示すように、第2の構成の被覆筒部33aは、X方向の一方の側における内周面の端部から、他方の側における内周面の端部までの間にテーパー部T2を有する。テーパー部T2は、X方向の一方の側における内周面の端部から、他方の側における内周面の端部までの間において、周方向に沿って設けられている。第2の構成の被覆筒部33aにおいて、テーパー部T2の内径が最大となる側は、被覆筒部33aを回転子30(図4参照)に装着する際の進行(挿入)方向となる。
図5Cに示すように、第3の構成の被覆筒部33aは、X方向の一方の端部から他方の端部に向けて徐々に内径が大きくなると共に外径も大きくなるように、構成されている。第3の構成の被覆筒部33aにおいて、X方向の一方の端部から他方の端部までの間には、テーパー部T3が形成されている。テーパー部T3は、X方向の一方の側における内周面の端部から、他方の側における内周面の端部までの間において、周方向に沿って設けられている。被覆筒部33aにおいて、テーパー部T3は、X方向の一方の端部から他方の端部にかけて厚さが均等となるように形成されている。なお、第3の構成の被覆筒部33aにおいて、テーパー部T3の内径が最大となる側は、被覆筒部33aを回転子30(図2参照)に装着する際の進行(挿入)方向となる。
次に、第3実施形態の回転子30Aの構成について説明する。
図6は、第3実施形態の永久磁石32が配置された回転子30Aを示す側面図である。図7は、被覆筒33が装着された回転子30Aを示す側面図である。図6及び図7は、いずれも回転子30Aが回転軸35(図1参照)に嵌合される前の状態を示している。なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。
次に、第4実施形態の回転子30Bの構成について説明する。
図8は、第4実施形態の永久磁石32が配置された回転子30Bを示す側面図である。図9は、被覆筒33が装着された回転子30Bを示す側面図である。図8及び図9は、いずれも回転子30Bが回転軸35(図1参照)に嵌合される前の状態を示している。なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。
すなわち、各永久磁石32は、スリーブ31の回転軸方向Xに対しては配列方向S1に沿って配列され、周方向においては、回転軸方向Xと略直交する方向S2に沿って平行に且つ長辺同士が連続するように配置されている。
図10は、第5実施形態における被覆筒33Cの構成を示す断面図である。図10は、回転子30Cの回転軸線Sに沿った断面を示している。
第5実施形態の説明及び図面において、第1実施形態と同等の部材等には、第1実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を適宜に省略する。
また、第5実施形態の構成によれば、永久磁石32が回転子30Cの外側に露出しないため、回転子30Cの回転により生じる遠心力により、永久磁石312が半径方向の外側へ脱落することを抑制できる。
次に、第6実施形態における被覆筒33の構成について説明する。
図11Aは、第6実施形態の永久磁石32が配置された回転子30Dの第1の構成を示す側面図である。図11Bは、第6実施形態の永久磁石32が配置された回転子30Dの第2の構成を示す側面図である。図11A及び図11Bは、いずれも回転子30Dが回転軸35(図1参照)に嵌合される前の状態を示している。以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。また、図11A及び図11Bでは、本実施形態の説明に不要な回転軸線S、配列方向S1等の図示を省略する。
第6実施形態では、永久磁石32の配置として、第1実施形態(図3参照)を例として説明するが、永久磁石32の配置は、例えば、第3実施形態(図6参照)と同じであってもよい。
図12は、変形形態の永久磁石32が配置された回転子30Eの構成を示す側面図である。図12は、回転子30Eが回転軸35(図1参照)に嵌合される前の状態を示している。以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。
なお、本変形形態の回転子30Eには、被覆筒部33a〜33cの構成として、第2実施形態の構成(図5A、図5B、図5C参照)を適用できる。
実施形態では、各列の永久磁石32を、回転軸方向Xに沿って3分割する例を示したが、これに限定されない。永久磁石32は、回転子30の回転軸方向Xに沿って2分割されていてもよいし、4分割又は5分割以上の分割数で分割されていてもよい。
実施形態では、被覆筒33を炭素繊維強化プラスチック(CFRP)により形成した例について説明したが、これに限定されない。被覆筒33は、先に例示した繊維強化プラスチック(FRP)により形成してもよいし、繊維強化プラスチックを主材とする複合部材により形成してもよい。
Claims (5)
- 1つの回転部材と、
前記回転部材の周方向に沿って互いに間隔を空けて複数列が配置されると共に、前記回転部材の回転軸方向において複数に分割される永久磁石と、
前記回転部材の回転軸方向において複数に分割され、前記永久磁石の外周面側を被覆する、繊維強化プラスチックにより形成される被覆筒と、を備え、
各列における複数の前記永久磁石は、前記回転部材の回転軸方向に対して斜め方向に配列され、且つ、配列方向に隣接する前記永久磁石は、周方向にずれて配置され、前記回転部材の回転軸方向における一方の側の辺、これと反対側となる他方の側の辺及びこれら二辺と直交する二辺の四辺にそれぞれ前記被覆筒の内周面に対して斜めに接触するテーパー部を有する、
回転子。 - 分割される前記被覆筒は、内周面において、前記回転部材の回転軸方向の一方の端部に、テーパー部を有する、
請求項1に記載の回転子。 - 分割される前記被覆筒は、内周面において、前記回転部材の回転軸方向の一方の端部から反対側の他方の端部までの間に、テーパー部を有する、
請求項1に記載の回転子。 - 前記被覆筒の前記回転軸方向における少なくとも一方の端部は、前記永久磁石の前記回転軸方向における一方の端部よりも外側に突出する、
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の回転子。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の回転子と、
前記回転子の外周側に設けられる固定子と、
を備える回転電機。
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