JPH04285445A - 永久磁石回転子 - Google Patents
永久磁石回転子Info
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- JPH04285445A JPH04285445A JP3048026A JP4802691A JPH04285445A JP H04285445 A JPH04285445 A JP H04285445A JP 3048026 A JP3048026 A JP 3048026A JP 4802691 A JP4802691 A JP 4802691A JP H04285445 A JPH04285445 A JP H04285445A
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- permanent magnet
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- hub
- magnet rotor
- rotor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転子界磁でかつ界磁
用に永久磁石を用いた永久磁石回転子に関する。
用に永久磁石を用いた永久磁石回転子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の永久磁石回転子は、図２に示すよ
うにバックヨーク２は直接シャフト３に圧入されていた
。バックヨークの外周には永久磁石１が固着され、永久
磁石の磁束はバックヨークを通って隣の極から出る構造
が一般的であった。バックヨークは、鉄損の低減と製造
を容易にする目的から、積層珪素鋼板が用いいられるこ
とが多かった。
うにバックヨーク２は直接シャフト３に圧入されていた
。バックヨークの外周には永久磁石１が固着され、永久
磁石の磁束はバックヨークを通って隣の極から出る構造
が一般的であった。バックヨークは、鉄損の低減と製造
を容易にする目的から、積層珪素鋼板が用いいられるこ
とが多かった。
【０００３】また、永久磁石回転子の冷却方法には、シ
ャフトに固着されたファン等が用いられ、ファンの風に
依る回転子の直接冷却、あるいは回転子の熱をシャフト
、ファンの経路で伝え、空気中に拡散するという方法で
永久磁石回転子の加熱を防止していた。
ャフトに固着されたファン等が用いられ、ファンの風に
依る回転子の直接冷却、あるいは回転子の熱をシャフト
、ファンの経路で伝え、空気中に拡散するという方法で
永久磁石回転子の加熱を防止していた。
【０００４】永久磁石に関しては、近年希土類−鉄−ボ
ロン系の磁石が永久磁石回転子に用いられ、従来の磁石
に比して極めて高いエネルギー積により高効率で小型軽
量の電動機が実現されている。
ロン系の磁石が永久磁石回転子に用いられ、従来の磁石
に比して極めて高いエネルギー積により高効率で小型軽
量の電動機が実現されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バック
ヨークが直接シャフトに圧入されていた従来の永久磁石
回転子は、磁路断面積が大きいためバックヨーク内の磁
束密度が低く、従って電機子反作用による影響で磁束が
変動しやすく、バックヨーク内での鉄損を引き起こし電
動機の効率を低下させ、かつ永久磁石回転子の温度上昇
を招くという問題があった。
ヨークが直接シャフトに圧入されていた従来の永久磁石
回転子は、磁路断面積が大きいためバックヨーク内の磁
束密度が低く、従って電機子反作用による影響で磁束が
変動しやすく、バックヨーク内での鉄損を引き起こし電
動機の効率を低下させ、かつ永久磁石回転子の温度上昇
を招くという問題があった。
【０００６】さらに、永久磁石回転子の中心まで珪素鋼
板で構成された従来の永久磁石回転子では、熱が磁石あ
るいはバックヨーク内で生じた場合、バックヨーク自体
の熱伝導率が小さいため、冷却が不十分で回転子が過熱
し永久磁石を熱減磁させるという問題点を有していた。
板で構成された従来の永久磁石回転子では、熱が磁石あ
るいはバックヨーク内で生じた場合、バックヨーク自体
の熱伝導率が小さいため、冷却が不十分で回転子が過熱
し永久磁石を熱減磁させるという問題点を有していた。
【０００７】これらの問題点は、電動機の負荷能力の減
少に直接つながり、電動機の大型化を招くという２重の
問題点にもなっていた。
少に直接つながり、電動機の大型化を招くという２重の
問題点にもなっていた。
【０００８】また珪素鋼板の比重は、鉄に近いため永久
磁石回転子の質量が重くなり、電動機の応答特性が悪化
すると共に、電動機の質量が増加するという問題点を有
していた。
磁石回転子の質量が重くなり、電動機の応答特性が悪化
すると共に、電動機の質量が増加するという問題点を有
していた。
【０００９】本発明は、従来のこのような課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、バ
ックヨークでの発熱を低下させ、さらに永久磁石回転子
からシャフトへの熱伝導率を向上させ冷却能力を向上さ
せることにより小型、軽量、高効率の電動機が構成可能
になる永久磁石回転子を提供することにある。
るためになされたもので、その目的とするところは、バ
ックヨークでの発熱を低下させ、さらに永久磁石回転子
からシャフトへの熱伝導率を向上させ冷却能力を向上さ
せることにより小型、軽量、高効率の電動機が構成可能
になる永久磁石回転子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために永久磁石回転子において、外周に磁石が固着
されたバックヨークとシャフトとの間に、磁極中心部に
対応した部分に凸極を持つ、非磁性体で構成されるハブ
を配したことを特徴とする。また前記ハブは珪素鋼板よ
り比重が軽くかつ熱伝導率が大きい材料で構成されたこ
とを特徴とする。さらに前記永久磁石は希土類磁石であ
ることを特徴とする。
するために永久磁石回転子において、外周に磁石が固着
されたバックヨークとシャフトとの間に、磁極中心部に
対応した部分に凸極を持つ、非磁性体で構成されるハブ
を配したことを特徴とする。また前記ハブは珪素鋼板よ
り比重が軽くかつ熱伝導率が大きい材料で構成されたこ
とを特徴とする。さらに前記永久磁石は希土類磁石であ
ることを特徴とする。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の永久磁石回転子の断面図であ
る。図１において磁石１は４個が９０。間隔でＮ極とＳ
極が交互にバックヨーク２の外周に固着され４極の永久
磁石回転子を構成している。
る。図１において磁石１は４個が９０。間隔でＮ極とＳ
極が交互にバックヨーク２の外周に固着され４極の永久
磁石回転子を構成している。
【００１２】バックヨークは内周が略正方形に打ち抜か
れた珪素鋼板が積層されている。バックヨーク内側には
外周がバックヨーク内周と同形状の４個の凸極を持つ、
すなわち略正方形に形成された非磁性ステンレス鋼製の
ハブ４が固着されている。バックヨークとハブの組立は
バックヨークの型内で打ち抜きと同時に順次１枚づつ積
層し積層終了後ハブの端部をカシメることにより簡単に
量産性を損なうことなくおこなえる。この方法で製造さ
れる場合は従来一般的に用いられていた積層のための半
抜きカシメが不要になるため積層鋼板の絶縁を損なうこ
とが無く、渦電流損失を減少させることが出来る。
れた珪素鋼板が積層されている。バックヨーク内側には
外周がバックヨーク内周と同形状の４個の凸極を持つ、
すなわち略正方形に形成された非磁性ステンレス鋼製の
ハブ４が固着されている。バックヨークとハブの組立は
バックヨークの型内で打ち抜きと同時に順次１枚づつ積
層し積層終了後ハブの端部をカシメることにより簡単に
量産性を損なうことなくおこなえる。この方法で製造さ
れる場合は従来一般的に用いられていた積層のための半
抜きカシメが不要になるため積層鋼板の絶縁を損なうこ
とが無く、渦電流損失を減少させることが出来る。
【００１３】ハブの中心のシャフト３とのはめあい穴は
ハブ、バックヨーク、磁石が組み合わせられた後に磁石
の外周案内で開けられシャフトが圧入される。したがっ
て磁石外周とシャフトとの同軸度の精度は、打ち抜き穴
にそのままシャフトを圧入していた従来の永久磁石回転
子と比較して極めて高いものとなっている。
ハブ、バックヨーク、磁石が組み合わせられた後に磁石
の外周案内で開けられシャフトが圧入される。したがっ
て磁石外周とシャフトとの同軸度の精度は、打ち抜き穴
にそのままシャフトを圧入していた従来の永久磁石回転
子と比較して極めて高いものとなっている。
【００１４】図３は本発明の永久磁石回転子内部の磁束
の説明図である。ギャップ表面から入った磁束は、ハブ
の凸極部すなわち略正方形の隅部を境に２分されそれぞ
れ両側の逆極の磁石に向かう。この経路においてバック
ヨーク内では磁路断面積が狭められるため、磁束密度が
磁石の表面磁束密度に比較し高くなっている。
の説明図である。ギャップ表面から入った磁束は、ハブ
の凸極部すなわち略正方形の隅部を境に２分されそれぞ
れ両側の逆極の磁石に向かう。この経路においてバック
ヨーク内では磁路断面積が狭められるため、磁束密度が
磁石の表面磁束密度に比較し高くなっている。
【００１５】通常バックヨークに用いられる珪素鋼板は
飽和磁束密度が１．５〜１．８テスラでありバックヨー
ク内の磁束密度が飽和した状態、もしくはそれに近い状
態に磁路断面積を定めることで、起磁力に対する磁束密
度変化が小さくなるため、外部磁場が変動した場合のバ
ックヨーク内での磁束密度変化が極めて小さくなる。そ
の結果としてバックヨークでの鉄損が小さくなり効率の
向上をもたらすことが可能になる。
飽和磁束密度が１．５〜１．８テスラでありバックヨー
ク内の磁束密度が飽和した状態、もしくはそれに近い状
態に磁路断面積を定めることで、起磁力に対する磁束密
度変化が小さくなるため、外部磁場が変動した場合のバ
ックヨーク内での磁束密度変化が極めて小さくなる。そ
の結果としてバックヨークでの鉄損が小さくなり効率の
向上をもたらすことが可能になる。
【００１６】本実施例では凸極形状として略正方形を用
いたが磁石と珪素鋼板の組合せによって、正方形の辺を
外周側あるいは内周側へ変形させ、凸極付円あるいは糸
巻形等の形状を用いてもよい。また磁極数に応じて６角
形や８角形等を基本とした形状を用いることが可能であ
る。
いたが磁石と珪素鋼板の組合せによって、正方形の辺を
外周側あるいは内周側へ変形させ、凸極付円あるいは糸
巻形等の形状を用いてもよい。また磁極数に応じて６角
形や８角形等を基本とした形状を用いることが可能であ
る。
【００１７】さらに永久磁石回転子内部は熱伝導率の極
めて劣る積層珪素鋼板に替わって塊状のステンレス鋼と
なっているため、ハブの軸方向端面にファンを形成ある
いは固着することで直接、効率的に空気中に熱を放散す
ることができ、電動機の耐負荷能力の向上をもたらすこ
とが出来る。
めて劣る積層珪素鋼板に替わって塊状のステンレス鋼と
なっているため、ハブの軸方向端面にファンを形成ある
いは固着することで直接、効率的に空気中に熱を放散す
ることができ、電動機の耐負荷能力の向上をもたらすこ
とが出来る。
【００１８】次に本発明のハブにアルミニウム合金等の
軽量で、熱伝導率の大きい材料を用いた場合は、冷却面
でさらに効果が上がると共に、回転子の軽量化によって
電動機の入力に対する応答性を向上することが出来ると
共に、電動機全体の軽量化にも寄与することができる。
軽量で、熱伝導率の大きい材料を用いた場合は、冷却面
でさらに効果が上がると共に、回転子の軽量化によって
電動機の入力に対する応答性を向上することが出来ると
共に、電動機全体の軽量化にも寄与することができる。
【００１９】また永久磁石に希土類磁石を用いた場合、
希土類磁石の表面磁束密度が０．６〜１．０テスラの極
めて高い値で用いられるのが一般的なため、バックヨー
クの内周およびハブの外周を直線的に形成した図１のよ
うな加工が容易な単純な形状でもバックヨーク内部の磁
束密度を飽和させることが出来、本発明の永久磁石回転
子の製造行程の簡略化が可能になる。
希土類磁石の表面磁束密度が０．６〜１．０テスラの極
めて高い値で用いられるのが一般的なため、バックヨー
クの内周およびハブの外周を直線的に形成した図１のよ
うな加工が容易な単純な形状でもバックヨーク内部の磁
束密度を飽和させることが出来、本発明の永久磁石回転
子の製造行程の簡略化が可能になる。
【００２０】一方、希土類磁石の中でもとくにエネルギ
ー積の大きい希土類−鉄−ボロン系の磁石は負の温度係
数が大きいため、従来の永久磁石回転子の構造では温度
上昇が磁束密度の減少をもたらしその結果として電動機
の効率の低下を生じるという問題があったが、本発明に
おいては、バックヨークの発熱が減少しかつ冷却効率が
向上しているため、磁石の性能を損なうこと無く、高性
能の電動機を構成することが出来る。
ー積の大きい希土類−鉄−ボロン系の磁石は負の温度係
数が大きいため、従来の永久磁石回転子の構造では温度
上昇が磁束密度の減少をもたらしその結果として電動機
の効率の低下を生じるという問題があったが、本発明に
おいては、バックヨークの発熱が減少しかつ冷却効率が
向上しているため、磁石の性能を損なうこと無く、高性
能の電動機を構成することが出来る。
【００２１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、磁極中心
部に凸極を持つ非磁性のハブをシャフトとバックヨーク
の間に配することで、磁束密度の変動に起因する鉄損を
減少させ電動機の効率の向上と発熱の減少をもたらすと
共に、冷却効果を向上させ、電動機の耐負荷能力を上げ
るという効果があり、さらにアルミニウムハブを用いた
場合には軽量化をも可能としている。
部に凸極を持つ非磁性のハブをシャフトとバックヨーク
の間に配することで、磁束密度の変動に起因する鉄損を
減少させ電動機の効率の向上と発熱の減少をもたらすと
共に、冷却効果を向上させ、電動機の耐負荷能力を上げ
るという効果があり、さらにアルミニウムハブを用いた
場合には軽量化をも可能としている。
【００２２】希土類磁石を用いた場合は、本発明の形状
を簡略化するとともに、希土類磁石の使用温度を下げる
ことでさらに高性能化が可能になる。
を簡略化するとともに、希土類磁石の使用温度を下げる
ことでさらに高性能化が可能になる。
【００２３】また別の効果として、ハブ端部をカシメる
ことで積層鋼板成形時の半抜きカシメを不要として渦電
流損失を減少させるとともに、シャフト穴を組立後に開
けることでシャフト穴と永久磁石回転子外径との同軸度
が向上し精度の高い、振動が少ない電動機の構成を可能
にする効果もある。
ことで積層鋼板成形時の半抜きカシメを不要として渦電
流損失を減少させるとともに、シャフト穴を組立後に開
けることでシャフト穴と永久磁石回転子外径との同軸度
が向上し精度の高い、振動が少ない電動機の構成を可能
にする効果もある。
【００２４】さらに、従来の永久磁石回転子はバックヨ
ークからシャフトへ磁束の漏れが生じやすく、軸受け等
に鉄粉が付着して寿命に悪影響を与えるという問題も有
していたが本発明は非磁性体部がバックヨークとシャフ
トの間にあるため磁気漏れを防止するという効果がある
。
ークからシャフトへ磁束の漏れが生じやすく、軸受け等
に鉄粉が付着して寿命に悪影響を与えるという問題も有
していたが本発明は非磁性体部がバックヨークとシャフ
トの間にあるため磁気漏れを防止するという効果がある
。
【図１】本発明の永久磁石回転子の断面図である。
【図２】従来の永久磁石回転子の断面図である。
【図３】本発明の永久磁石回転子内部の磁束の説明図で
ある。
ある。
１ 永久磁石
２ バックヨーク
３ シャフト
４ ハブ
Claims (3)
- 【請求項１】永久磁石を用いた電動機の回転子において
、外周に磁石が固着されたバックヨークとシャフトとの
間に、磁極中心部に対応した部分に凸極を持つ、非磁性
体で構成されるハブを配したことを特徴とする永久磁石
回転子。 - 【請求項２】前記ハブは珪素鋼板より比重が軽くかつ熱
伝導率が大きい材料で構成されたことを特徴とした請求
項１記載の永久磁石回転子。 - 【請求項３】前記永久磁石は希土類磁石であることを特
徴とする請求項１記載の永久磁石回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3048026A JPH04285445A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 永久磁石回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3048026A JPH04285445A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 永久磁石回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285445A true JPH04285445A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=12791799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3048026A Pending JPH04285445A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 永久磁石回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04285445A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10271727A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Toshiba Corp | 永久磁石式回転電機 |
| US6927519B2 (en) * | 2002-11-15 | 2005-08-09 | Minebea Co., Ltd. | Rotor assembly for an electrical machine and permanent magnet motor comprising such a rotor assembly |
| US7309938B1 (en) * | 2006-05-31 | 2007-12-18 | Smith Kelly S | Rotary power converter |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP3048026A patent/JPH04285445A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10271727A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Toshiba Corp | 永久磁石式回転電機 |
| US6927519B2 (en) * | 2002-11-15 | 2005-08-09 | Minebea Co., Ltd. | Rotor assembly for an electrical machine and permanent magnet motor comprising such a rotor assembly |
| US7309938B1 (en) * | 2006-05-31 | 2007-12-18 | Smith Kelly S | Rotary power converter |
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