JPH06225486A - 同期電動機のロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期電動機のロータにおいて、永久磁石がロ
ータ最大円周面に近接して配置される場合にも、永久磁
石貫通孔群を円板部材に正確にプレス成形でき、しかも
ロータ回転時のロータコアの変位を防止できるようにす
る。 【構成】 このロータは、回転軸１０の周囲に周方向へ
等間隔に配置される複数のロータコア１２と、隣接する
ロータコア間に支持されて軸線方向へ延びる複数の永久
磁石１４と、ロータコア１２の積層構造間の所定位置に
配置され、回転軸１０が貫通する中心孔及び複数の永久
磁石が貫通する係止孔を有する２つの円板部材２６とを
備える。円板部材２６はその外周縁に、係止孔の各々に
隣接して半径方向外方へ延長されるとともに、隣接する
一対のロータコア１２の外周面に一部が接触するように
折曲される複数の延長部３４を備える。延長部３４は、
円板部材２６のプレス成形時に周縁部を補強し、かつロ
ータコア１２を支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は同期電動機のロータに関
し、特に、回転軸と、磁性薄板を軸線方向へ積層して形
成され、回転軸の周囲に周方向へ等間隔に配置される複
数のロータコアと、隣接するロータコア間に支持されて
軸線方向へ延び、周方向へ着磁される複数の永久磁石
と、ロータコアの積層構造間に配置され、回転軸及び各
永久磁石が貫通する複数の孔を有する円板部材とを具備
した同期電動機のロータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】略扇形の磁性薄板を軸線方向へ積層して
形成され、それぞれの弧面を外周に向けて回転軸の周囲
に周方向へ等間隔に配置される複数のロータコアと、隣
接するロータコア間に支持されて軸線方向へ延び、周方
向へ着磁される複数の永久磁石とを備えた同期電動機の
ロータは既に知られている。一般にこの種のロータにお
いて、各永久磁石は、隣接するロータコア側面の外周部
及び内周部にそれぞれ突設した外フック及び内フックに
より、半径方向へ位置決めかつ固定される。他方、各ロ
ータコアは、それらを軸線方向へ貫通するタイロッドを
介して、各ロータコアの軸線方向両端で回転軸に固定さ
れた環状の端板に支持される。

【０００３】このような構造のロータでは、特に、高速
回転電動機や高トルク電動機の場合に、遠心力や駆動反
作用による曲げトルクによって、回転軸やタイロッドが
半径方向外方へ撓み、ロータバランスが悪化するばかり
か、ロータコアの外周面とロータを囲繞するステータの
内周面との間隙寸法が変動して回転むらを生じることに
なる。また、極数が少ない場合や永久磁石が肉薄の場合
に、ロータコア外周面の弧形状を理想形状にすると、弧
の末端が隣接する永久磁石の外周面を被覆できず、した
がって外フックの形成が困難となる場合がある。その場
合、半径方向外方への外力に対して複数の永久磁石を固
定保持する他の手段が必要となる。そこで、本願出願人
は本願に先立ち、ロータコアの積層構造間に、回転軸、
複数のタイロッド、及び複数の永久磁石が貫通する孔群
を備えた円板部材を配置し、回転時のロータの変形防止
及び永久磁石の支持補強を可能とした同期電動機のロー
タを提案している（特願平４−４２５２３号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の円板部材は、安
価かつ大量に生産するため一般にプレス成形によって形
成される。このとき、例えば永久磁石の周方向の厚みが
比較的厚い場合等に、ロータ内での複数の永久磁石の配
置が、ロータ最大円周面すなわち各ロータコア外周の頂
点を結ぶ円周面に接近すると、円板部材の外径寸法はロ
ータ最大円周面において制限されるので、円板部材に形
成される永久磁石貫通孔群と円板部材の外周縁との間隔
が狭くなる。プレス成形による永久磁石貫通孔群の形成
時に、このような狭細な周縁部は『めくれ』等の変形を
生じ易く、円板部材の正確な加工が極めて困難となる。
仮に変形を生じずに加工できても、狭細な周縁部は強度
上の課題を有する。

【０００５】また、上記の円板部材は、永久磁石とロッ
ド部材とを回転軸に対して固定的に支持することができ
るが、ロータコアは、その略中心を貫通するロッド部材
によってのみ支持される。したがって、永久磁石とロー
タコアとの寸法交差が比較的大きく、永久磁石の外周面
及び内周面とロータコアの外フック及び内フックとの間
に隙間があるような場合には、ロータ回転時に、ロータ
コアがロッド部材を中心に微小な回転運動を生じ、それ
によりロータとステータとの間隙寸法が変動して回転む
らを生じる危惧がある。

【０００６】本発明は、上記の従来技術における各課題
を解決するために鋭意、工夫改善を施したものであり、
その目的は、永久磁石がロータ最大円周面に近接して配
置される場合にも、永久磁石貫通孔群を円板部材に正確
にプレス成形でき、しかもロータ回転時にロッド部材の
周りでのロータコアの変位を防止でき、以て安価に製造
可能でかつ優れた作動信頼性を有する同期電動機のロー
タを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、回転軸と、磁性薄板を軸線方向へ積層し
て形成され、回転軸の周囲に周方向へ等間隔に配置され
る複数のロータコアと、隣接するロータコア間に支持さ
れて軸線方向へ延びる複数の永久磁石と、ロータコア及
び永久磁石の軸線方向両端で回転軸に固定される一対の
端板と、ロータコアの各々を軸線方向へ貫通して端板に
固定される複数のロッド部材と、ロータコアの積層構造
間の所定位置に配置され、回転軸が貫通する中心孔、複
数の永久磁石が貫通する第１の孔群、及び複数のロッド
部材が貫通する第２の孔群を有する少なくとも１つの円
板部材とを具備した同期電動機のロータにおいて、円板
部材はその外周縁に、第１の孔群の各々に隣接して半径
方向外方へ延長されるとともに、ロータコア内に円板部
材を配置したときに、隣接する一対のロータコアの外周
面に一部が接触するように折曲される複数の延長部を備
えることを特徴とする同期電動機のロータを提供する。

【０００８】

【作用】円板部材の外周縁に、第１の孔群の各々に隣接
して半径方向外方へ形成される延長部は、第１の孔群と
円板部材の外周縁との間に充分な幅の部材部分を形成す
る。したがって、永久磁石がロータ最大円周面に近接し
て配置される場合にも、狭細な周縁部分を形成すること
なく、永久磁石用の第１の孔群を円板部材に正確にプレ
ス成形することができる。また、延長部の各々を隣接す
る一対のロータコアの外周面にその一部が接触するよう
に折曲することにより、ステータとの接触が回避される
のみならず、ロータ回転時にロッド部材の周りで回転し
ようとするロータコアを、円板部材の延長部によって固
定支持することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明をその実
施例に基づきさらに詳細に説明する。図１〜図４は本発
明の第１実施例によるロータを、図５及び図６は本発明
の第２実施例によるロータを、図７及び図８は本発明の
第３実施例によるロータを、図９は本発明の第４実施例
によるロータを示す。全図において、同一の構成要素に
は同じ参照番号を付す。

【００１０】図１及び図２を参照すると、本発明の第１
実施例による同期電動機のロータは、回転軸１０と、回
転軸１０の周囲に周方向へ等間隔に配置される複数（図
示の例では６個）のロータコア１２と、回転軸１０の周
囲で隣接するロータコア１２間に支持される複数（図示
の例では６個）の永久磁石１４とを備える。ロータコア
１２は、珪素鋼板等の略扇形の磁性薄板を軸線方向へ積
層して形成され、それぞれの弧面１２ａを外周に向けて
回転軸１０の周囲に配置される。永久磁石１４は、略矩
形断面を有し、ロータコア１２の略全長に亙って軸線方
向へ延びる連続体として構成される。永久磁石１４は、
図２に示す如く周方向へ比較的大きな厚みを有し、周方
向へ着磁されて隣接する各ロータコア１２を交互的に磁
化する。各ロータコア１２の側面と隣接する永久磁石１
４の側面とは、相互に密に接触する。また、ロータコア
１２の内周部には両側面に内フック１６が周方向へ突設
され、ロータコア１２の外周部すなわち弧面１２ａには
両側面に外フック１８が周方向へ突設される。

【００１１】ロータコア１２及び永久磁石１４の軸線方
向両端には、環状の端板２０がそれぞれ配置される。各
端板２０は、回転軸１０に焼嵌めにより固定される。各
ロータコア１２は、それぞれの略中心部に軸線方向へ貫
通する１つの貫通孔２２（図２参照）を備え、この貫通
孔２２内にそれぞれタイロッド２４が挿入される。各タ
イロッド２４はその両端で、各貫通孔２２に整合する位
置に各端板２０に設けられた孔（図示せず）を貫通して
各端板２０に固定される。

【００１２】図１に示すように、各ロータコア１２の積
層構造の軸線方向略中間位置に、２つの円板部材２６が
重層して配置される。円板部材２６の各々は、ステンレ
ス等の非磁性材料からなる薄板部材であり、図３に示す
ように、中心部に回転軸１０を挿嵌するための挿嵌孔２
８を備える。挿嵌孔２８の内径は回転軸１０の外径に実
質的に等しく、したがって両円板部材２６は、ロータコ
ア１２の積層構造間で回転軸１０によって半径方向へ固
定される。

【００１３】さらに各円板部材２６は、挿嵌孔２８の周
囲に、挿嵌孔２８と同心の一円周上で周方向へ等間隔に
配設された６個の係止孔３０を備える。係止孔３０は、
永久磁石１４の断面と略同一形状の矩形周縁部を有し、
かつ６個の永久磁石１４の配置と実質的に整合する位置
にそれぞれ形成される。したがって各永久磁石１４は、
ロータコア１２の積層構造間に挿設された両円板部材２
６の各係止孔３０をそれぞれに貫通し、第１の孔群を構
成する係止孔３０によって半径方向の所定位置に固定的
に支持される。さらに、隣接する各係止孔３０の間に
は、タイロッド２４を挿通可能な６個のロッド孔３２が
各タイロッド２４との整合位置に形成される。したがっ
て各タイロッド２４は、両円板部材２６の第２の孔群を
構成する各ロッド孔３２によって、固定的に支持され
る。

【００１４】上記のロータにおいて、永久磁石１４は前
述のように周方向へ比較的大きな厚みを有し、ロータ最
大円周面すなわち各ロータコア１２の弧面１２ａの頂点
を結ぶ円周面に接近して配置されるので、円板部材２６
が従来のように同一円周上に外周縁を有するとプレス成
形時に係止孔３０と外周縁との間隔が狭くなり、変形し
たり剛性が低下したりする課題が生じる。そこで上記ロ
ータでは、図４に示すように、円板部材２６の外周縁
に、係止孔３０の各々に隣接して半径方向外方へ延長さ
れる複数の延長部３４を形成する。係止孔３０は、円板
部材２６の外周縁と同時又はその後に打抜き形成される
が、そのとき延長部３４の作用により、係止孔３０の半
径方向外方の周縁部が補強され、変形の生じない正確な
プレス成形が可能となる。その後、同じプレス成形ライ
ンで、延長部３４を略直角に折曲し、図３に示す形状に
加工する。

【００１５】図１に示すように、２つの円板部材２６
は、それらの折曲された各延長部３４が逆方向へ突出す
るように、相互に裏返して重層される。その状態でロー
タコア１２内に両円板部材２６を配置すると、それぞれ
の各延長部３４はその両側縁で、周方向へ隣接する一対
のロータコア１２の弧面１２ａに接触する（図２参
照）。それにより、各延長部３４とロータを囲繞するス
テータ（図示せず）との接触が回避されるのみならず、
ロータ回転時にタイロッド２４の周りで回転しようとす
る各ロータコア１２を、両円板部材２６の各延長部３４
によって固定支持することが可能となる。

【００１６】円板部材２６の外径は、ステータに接触し
ない寸法であることが肝要であるが、延長部３４の幅が
永久磁石１４の厚みよりも不必要に大きくなると、折曲
された延長部３４の両側縁がロータコア１２の弧面１２
ａの頂点付近に当接して円板部材２６の最外径を拡大
し、ステータとの接触の危惧を誘発することになる。そ
こで本実施例では、係止孔３０の半径方向外方位置で、
まず永久磁石１４の厚みを越える範囲に亙って半径方向
へ僅かに延出する第１延長部３４ａを形成し、次いで第
１延長部３４ａから外方へ延出して永久磁石１４の厚み
に略等しい幅の第２延長部３４ｂを形成する。そして第
２延長部３４ｂのみを折曲すれば、図２に示すように、
第２延長部３４ｂがロータ最大円周面より外方へ大きく
はみ出すことは避けられる。この場合、第１延長部３４
ａのみでは、係止孔３０の外方周縁部の補強効果が乏し
いことは明らかである。

【００１７】図５を参照すると、本発明の第２実施例に
よるロータは、第１実施例によるロータの２つの円板部
材２６の代わりに、１つの円板部材３６を備える。図６
に示すように円板部材３６は、円板部材２６と同様に挿
嵌孔３８、係止孔４０、及びロッド孔４２を備え、各係
止孔４０の半径方向外方に、交互に反対方向へ折曲され
る延長部４４を備える。この円板部材３６においても、
やはり延長部４４の作用により、係止孔４０の半径方向
外方の周縁部が補強され、変形の生じない正確なプレス
成形が可能となる。しかしながら図５から分かるよう
に、ロータコア１２の保持効果は図１の円板部材２６よ
り劣る。

【００１８】図７を参照すると、本発明の第３実施例に
よるロータは、第１実施例によるロータの２つの円板部
材２６の代わりに、相互に重層される２つの円板部材４
６を備える。各円板部材４６は、円板部材２６と同様に
挿嵌孔２８、係止孔３０、及びロッド孔３２を備え、各
係止孔３０の半径方向外方に同一方向へ折曲される延長
部４８を備える。図８に示すように各延長部４８は、一
方向へ折曲された後、精密打抜き等の高精度のプレス工
程によって、ロータコア１２の弧面１２ａから永久磁石
１４の外表面側に絞り込んだ形状に加工される。これに
より、第１実施例の円板部材２６に比べて、延長部４８
の幅をやや大きく取ることが可能となり、しかもロータ
コア１２の保持効果を向上させることができる。この円
板部材４６においても、やはり延長部４８の作用によ
り、係止孔３０の半径方向外方の周縁部が補強され、変
形の生じない正確なプレス成形が可能となる。

【００１９】図９を参照すると、本発明の第４実施例に
よるロータは、第１実施例によるロータの２つの端板２
０の代わりに、同様に回転軸１０に固定される２つの端
板５０を備える。各端板５０はその外周縁に、第１実施
例の円板部材２６の複数の延長部３４に対応する位置
で、ロータコア１２上へ折曲される同様の延長部５２を
備える。端板５０は、円板部材２６と同じ材料からな
り、同様にプレス加工によって成形される。各端板５０
の複数の延長部５２は、円板部材２６の延長部３４によ
るロータコア１２の保持作用を補助し、ロータの作動信
頼性をさらに向上させる。なお、このような端板５０
を、前述の第２及び第３実施例によるロータの端板２０
と入れ換えることができるのは言うまでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ロータコアの積層構造間の所定位置に挿設される少
なくとも１つの円板部材の周縁部に、永久磁石が貫通す
る第１の孔群に隣接して半径方向外方へ延長される複数
の延長部を設け、それら延長部を、隣接する一対のロー
タコアの外周面に一部が接触するように折曲する構成と
したから、永久磁石がロータ最大円周面に近接して配置
される場合にも、第１の孔群を円板部材に正確にプレス
成形することができ、しかも第１の孔群の外方の周縁部
が強化され、円板部材の剛性が向上する。さらに、折曲
された延長部がロートコアに当接して、ロータ回転時の
ロッド部材の周りでのロータコアの回転を防止すること
ができる。したがって、安価に製造可能でかつ優れた作
動信頼性を有する同期電動機のロータが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるロータの側面図であ
る。

【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。

【図３】図１のロータの円板部材の図で、（ａ）平面
図、（ｂ）線 III−III に沿った断面図、である。

【図４】図３の円板部材の半完成品の図で、（ａ）平面
図、（ｂ）線IV−IVに沿った断面図、である。

【図５】本発明の第２実施例によるロータの側面図であ
る。

【図６】図５のロータの円板部材の図で、（ａ）平面
図、（ｂ）線VI−VIに沿った断面図、である。

【図７】本発明の第３実施例によるロータの側面図であ
る。

【図８】図７の線VIII−VIIIに沿った断面図である。

【図９】本発明の第４実施例によるロータの側面図であ
る。

【符号の説明】

１０…回転軸 １２…永久磁石 １４…ロータコア ２０，５０…端板 ２４…タイロッド ２６，３６，４６…円板部材 ２８，３８…挿嵌孔 ３０，４０…係止孔 ３２，４２…ロッド孔 ３４，４４，４８，５２…延長部

フロントページの続き (72)発明者 相羽 英明 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 植松 秀俊 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、磁性薄板を軸線方向へ積層し
   て形成され、該回転軸の周囲に周方向へ等間隔に配置さ
   れる複数のロータコアと、隣接する該ロータコア間に支
   持されて軸線方向へ延びる複数の永久磁石と、該ロータ
   コア及び該永久磁石の軸線方向両端で該回転軸に固定さ
   れる一対の端板と、該ロータコアの各々を軸線方向へ貫
   通して該端板に固定される複数のロッド部材と、該ロー
   タコアの積層構造間の所定位置に配置され、該回転軸が
   貫通する中心孔、複数の該永久磁石が貫通する第１の孔
   群、及び複数の該ロッド部材が貫通する第２の孔群を有
   する少なくとも１つの円板部材とを具備した同期電動機
   のロータにおいて、 前記円板部材はその外周縁に、前記第１の孔群の各々に
   隣接して半径方向外方へ延長されるとともに、前記ロー
   タコア内に該円板部材を配置したときに、隣接する一対
   の該ロータコアの外周面に一部が接触するように折曲さ
   れる複数の延長部を備えることを特徴とする同期電動機
   のロータ。