JPH07163071A - 永久磁石ロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気モータ用の新規な永久磁石ロータを提供
する。 【構成】 電気モータの永久磁石ロータ(20)は、シャフ
ト(30)と、該シャフトに取り付けられたカプラー(40)
と、該カプラーに取り付けられリング磁石(60)内に配置
される磁束リング(50)とを備えている。この磁束リング
は、公称外径が磁石の内径よりも大きく、カプラーにキ
ー固定されるスプリット型リングである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気モータに係り、より
詳細には、電気モータ用の永久磁石ロータに係る。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石ロータは、公知であり、例え
ば、ブラシレスＤＣモータ及び同期モータに使用されて
いる。磁石をロータに取り付けるために種々の方法が試
みられている。共通の構造は、遠心力を克服するために
個々のバー磁石ではなくてリング磁石を使用することで
ある。これらは、正確な直径を与えるように研磨された
内面及び外面を有する簡単なリングとして形成された焼
結磁石である。

【０００３】ロータにおける磁界の戻り路は、鉄のチュ
ーブから作られた磁束リング、スチール積層の型抜きス
タック又は固体リングによって形成される。磁束リング
は、これに磁石が圧ばめされるときに磁石の内径に一致
するように非常に正確な外径をもつことが要求される。
干渉があまりに大きいと、磁石にクラックが生じる。干
渉が小さ過ぎると、磁石が磁束リングにおいて緩んで、
負荷のもとでスリップを生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】磁束リングをモータシ
ャフトに接続するためにプラスチック材料のカプラーを
使用することが知られている。このカプラーは、通常、
固体スリーブの形態である。この場合も、磁石とシャフ
トをうまく嵌合してそれらの間にトルクを確実に伝える
ためにカプラーの外径が正確であることが要求される。
これは、モータが広い温度範囲にわたって動作するよう
に設計されているか又はそれが要求されるときには、種
々の部品の熱膨張差のために特に問題となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この問題は、本発明にお
いて、公称外径が磁石の内径よりも大きなスプリット型
磁束リングを設け、そして該磁束リングとカプラーとの
間に止め手段を設けることによって解消される。このよ
うに、磁束リングは、磁石の内側に嵌合するように圧縮
され、その弾力性によって、磁石の内径の適度な変化を
許容できるバネ干渉嵌合を与える一方、磁石とシャフト
との間に確実にトルクを伝えるに充分な摩擦を与える。
止め手段は、磁束リングをカプラーに位置設定すると共
に、磁石の製造裕度や直径の変化による磁束リングの直
径の変化をカプラーが許容できるようにする一方、磁石
とシャフトとの間で確実にトルクを伝達することができ
るようにする。

【０００６】従って、本発明は、リング磁石と、該磁石
内に配置されたスプリット型磁束リングと、ロータのシ
ャフトと、磁束リングをシャフトに接続するカプラー
と、磁束リングをカプラーに対して位置設定する止め手
段とを備えた電気モータ用永久磁石ロータを提供する。

【０００７】磁束リングは、スプリット型ロール状スチ
ールリングであるのが好ましい。というのは、これは、
磁界に対して良好な磁束戻り路を与え、磁石の内径の変
化を受け入れるための良好な弾力性を有する一方、製造
が容易だからである。

【０００８】カプラーは、製造し易く且つ成形構成が好
まれることから、プラスチック材料であるのが好ましい
が、型抜きされたスチール積層体も使用できる。

【０００９】カプラーは、シャフトに嵌合される中央の
ボスと、半径方向に延びるウェブによってこのボスに同
軸的に接続される外側の環状スリーブとを有するのが好
ましい。この構造は、軽量で且つあまり材料を使用しな
いだけではなく、ウェブがロータ軸に垂直に延びないよ
うにウェブをスイープする（ずらす）ことにより改善さ
れるある程度の圧縮性能をカプラーに与える。

【００１０】更に、磁束リングを受け入れるためにスリ
ーブの外面に沿ってリブが形成される。これらリブは、
隣接するウェブ間の中央で周囲位置に配置される。これ
は、ウェブ間でのスリーブの撓みを利用することにより
カプラーに相当の弾力性を与える。

【００１１】好ましくは、止め手段は、カプラー上の突
起より成り、これは、磁束リング上の欠切部分と共働す
る。これは、カプラーが成形される場合には特に製造が
簡単であり、そして欠切部が磁束リングのスプリット部
分に沿って形成される場合には特に組み立てが容易とな
る。この突起は、欠切部分に係合して、リングをカプラ
ーに位置設定し、そして磁束リングとカプラーとの間の
摩擦だけでは不充分な場合に磁束リングとカプラーとの
間にトルクを伝達する助けをする。磁束リングがカプラ
ーに対して動きはじめると、突起が欠切部の縁に支持さ
れ、相対的な移動を防止する。

【００１２】通常は、突起の高さは、磁束リングの厚み
に等しいか又はそれより小さい。磁石の内面が突起を受
け入れるための適当なくぼみを有する場合には、突起が
高くてもよい。

【００１３】磁石と磁束リングとの間の摩擦は、通常
は、磁束リングに磁石を保持するに充分であるが、磁石
を磁束リングに軸方向に配置するために磁束リングの軸
方向端にタブが設けられる。高いトルクが要求される場
合には、これらタブが磁石に形成されたくぼみに配置さ
れ、スリップを防止する助けとなる。

【００１４】又、本発明は、上記した永久磁石ロータを
組み込んだ電気モータにも係る。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい
実施例を詳細に説明する。図１はブラスレス直流モータ
のようなモータ１０を示しており、これは、図２に断面
図で示す永久磁石ロータ２０を組み込んでいる。このロ
ータ２０は、シャフト３０と、磁石ホルダ即ちカプラー
４０と、磁束リング５０と、リング磁石６０とを備えて
いる。

【００１６】シャフト３０には、シャフトとカプラー４
０との間の接着を助けるために、ぎざぎざ部３１が設け
られている。

【００１７】カプラー４０の機能は、磁石及び／又は磁
束リングをロータの回転軸及びシャフトと同軸的に支持
すると共に、磁石（又は磁束リング）からシャフトへト
ルクを伝達することである。カプラー４０は、シャフト
３０に取り付けられる中央ボス４１を有する単一部片の
成形プラスチック材料部品である。中央ボスの周りに外
側の環状スリーブ４２がある。半径方向に延びるウェブ
４３がスリーブをボス４１に接続する。ウェブ４３は、
ロータの軸に垂直に延びないようにスイープされ（ずら
され）るか又はそのような形状にされる。これは、磁石
及び磁束リングがカプラー４０に嵌合されるときに生じ
るような半径方向の圧縮力によってスリーブが変形され
たときにウェブ４３が弾力で曲がり得るようにする。ウ
ェブ４３の曲がりは、圧縮力を吸収する助けとなる。

【００１８】スリーブ４２の外面には突起４４が形成さ
れる。この突起は、磁束リング５０をカプラー４０に対
して位置設定する止め手段の部分を形成する。その機能
について、以下に詳細に述べる。好ましい実施例におい
て、突起の高さは、磁束リングの厚みと同じであるが若
干小さい。

【００１９】磁束リング５０は、スリーブ４２の外面に
直接支持されてもよいが、磁束リングは、スリーブの外
面に沿って形成されたリブ４５に支持されるのが好まし
い。これらのリブは、図４に示すように、隣接するウェ
ブ４３間の中間でスリーブ４２の周囲方向に離間されて
いる。

【００２０】磁束リング５０は、図５に最も明瞭に示す
ように、スチールシートから型抜きされ、そして長手方
向のスプリット部分（割れ部分）５１をもつリングへと
巻かれる。このスプリット部に沿った中間に欠切部分５
２があり、リングに穴を形成している。この欠切部は、
磁束リングをカプラーに対して位置設定する止め手段の
一部を形成する。欠切部５２は、スリーブ４２の突起４
４と共働して、磁束リング５０とカプラー４０との間の
相対的な移動を防止する。突起４４は、欠切部分５２に
よって形成された穴内に配置され、磁束リングがカプラ
ーに対して動こうとしたときに、この突起が欠切部分の
縁に当接し、その相対的な移動を防止する。

【００２１】磁束リングは、磁石６０に磁気吸引され、
これは、磁石を磁束リングに対して固定保持するよう助
ける。又、磁束リングは、平らなシートを、長手方向ス
リットをもつリングへと巻くことによって形成される。
リングは、これが磁石によって圧縮されるように磁石の
内径よりも大きい固有又は公称外径で作られる。固有の
弾力性、即ちリングがその元の直径へと戻ろうとする性
質が、磁石と磁束リングとの間に更に摩擦を形成する。

【００２２】ある用途においては、磁石６０を磁束リン
グ／カプラーに対して軸方向に位置設定する手段を設け
ることが効果的である。このため、磁束リングの軸方向
端にタブ５３が設けられる。これらのタブは、磁石を軸
方向に位置設定するように磁石の端を支持する。これら
タブを受け入れるように磁石にくぼみ（図示せず）を設
けてもよい。タブとくぼみとの共働により、磁石と磁束
リングとの間の相対的な移動に対する付加的な抵抗を与
えることができ、これは、通常より強いトルク条件のも
とで必要とされる。

【００２３】タブ５３は、磁束リングの軸方向端におい
て欠切部分の角を変形することによって形成される。リ
ングの各端に２つの欠切部が図５に示されている。一方
の欠切部５４は、スプリット部５１に沿って形成され、
比較的小さなものである。他方の欠切部５５は、スプリ
ット部に直径方向に対向して形成され、第１の欠切部５
４より大きくて、リングのバランスを保つようにスプリ
ット部及び上記欠切部５２を補償する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるモータを示す図である。

【図２】本発明によるロータの長手断面図である。

【図３】図２のロータの端面図である。

【図４】図２のロータの一部分を形成するカプラーの端
面図である。

【図５】図２のロータの一部分を形成する磁束リングを
示す図である。

【符号の説明】

１０ モータ ２０ 永久磁石ロータ ３０ シャフト ４０ カプラー ４１ ボス ４２ 環状スリーブ ４３ 半径方向に延びるウェブ ４４ 突起 ４５ リブ ５０ 磁束リング ５２ 欠切部 ５３ タブ ６０ リング磁石

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気モータ用の永久磁石ロータにおい
   て、 内径を有するリング磁石と、 上記磁石内に配置され、上記リング磁石の内径よりも大
   きな公称外径を有するスプリット型磁束リングと、 ロータ用のシャフトと、 上記磁束リングをシャフトに接続するカプラーと、 上記カプラーに対して磁束リングを位置設定する止め手
   段とを備えたことを特徴とする永久磁石ロータ。
2. 【請求項２】 上記磁束リングは、スプリット型のロー
   ル状スチールリングである請求項１に記載のロータ。
3. 【請求項３】 上記止め手段は、磁束リングの欠切部分
   と共働するようにカプラーに形成された突起より成る請
   求項１又は２に記載のロータ。
4. 【請求項４】 上記カプラーは、プラスチック材料のも
   ので、シャフトに取り付けられる中央ボスと、半径方向
   に延びるウェブによってボスに接続される外側の環状ス
   リーブとを有する請求項１ないし３のいずれかに記載の
   ロータ。
5. 【請求項５】 上記半径方向に延びるウェブは、シャフ
   トに対して垂直には延びない請求項４に記載のロータ。
6. 【請求項６】 上記スリーブの外面にはリブが形成さ
   れ、これらのリブは、隣接するウェブ間の中間で周囲方
   向に離間されている請求項４又は５に記載のロータ。
7. 【請求項７】 リング磁石を磁束リングに対して軸方向
   に位置設定するように磁束リングの各軸方向端にタブが
   形成される請求項１ないし６のいずれかに記載のロー
   タ。
8. 【請求項８】 電気モータ用の永久磁石ロータにおい
   て、 上記ロータの回転軸に沿って延びる細長いシャフトと、 上記シャフトに取り付けられるプラスチック材料のカプ
   ラーであって、中央のボスと、半径方向に延びるスイー
   プされたウェブによって上記中央ボスに接続された外側
   の環状スリーブと、隣接するウェブの中間の周囲方向に
   離間された位置において上記スリーブの外面に沿って延
   びるリブと、上記スリーブの外面に形成された突起とを
   有しているカプラーと、 上記カプラーに取り付けられるロール状スチールの磁束
   リングであって、長手方向のスプリット部分と、公称外
   径と、リングに穴を形成し上記カプラーの突起と共働し
   て磁束リングをカプラーに対して位置設定する欠切部分
   と、上記磁束リングの軸方向端において欠切部の角を変
   形することによって形成されたタブとを有している磁束
   リングと、 上記磁束リングに取り付けられる焼結したリング磁石で
   あって、上記磁束リングを圧縮させるように上記磁束リ
   ングの公称外径よりも小さな内径を有し、上記タブによ
   って磁束リングに位置設定されるリング磁石とを備えた
   ことを特徴とする永久磁石ロータ。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の永
   久磁石ロータを組み込んだ電気モータ。