JPH07264818A - 同期機の回転子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】標準化された永久磁石を用いて、多くの機種の
同期電動機に対応する回転子を構成する。 【構成】 円筒状のヨーク１６ａ，１６ｂのキー溝１６
０に基づいて決められる所定の位置に、予め着磁された
永久磁石１４ａ〜１４ｄ，１４ｅ〜１４ｈを接着し、ロ
ータ２０ａ，２０ｂを製造する。ロータシャフト１０の
ヨーク配設部分１０４にロータ２０ａ，２０ｂを、キー
溝１０６，１６０を合わせてはめ込み、キー１８をキー
溝１０６，１６０により生じた空間に挿入して、ロータ
２０ａ，２０ｂとロータシャフト１０との相対的な回転
を止める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は同期機、すなわち同期電
動機、および、同期発電機の回転子およびその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８および図９を参照して従来の同期電
動機の回転子を説明する。図８は、従来の同期電動機の
回転子８の構成を示す斜視図である。図９は、従来の同
期電動機の回転子８の構成を示す図であって、（Ａ）
は、回転子８の側面図を示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示す
Ｘの側から見た回転子８の正面図を示す。図８、およ
び、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、例えば直流（Ａ
Ｃ）同期電動機に用いられる従来の回転子８は、ロータ
シャフト８０の表面の所定の位置に永久磁石８２ａ〜８
２ｄが適切な接着材により直接に貼りつけられて構成さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
同期電動機の回転子８に用いる永久磁石８２の長さは、
ロータシャフト８０の長さに適合したものが必要とな
る。すなわち、回転子８を用いる同期電動機の機種に対
応してロータシャフト８０の長さを変更するたびに、永
久磁石８２の長さも変更する必要がある。従って、同期
電動機の機種対応に種々の長さの永久磁石８２を用意し
ておかなければならないという問題があった。また、ロ
ータシャフト８０の表面に永久磁石８２を直接に貼付け
て永久磁石８２に着磁する場合、永久磁石８２の大きさ
に対応した着磁ヨーク、および、着磁電源が必要とな
る。すなわち、出力が大きい同期電動機の回転子８を製
造する場合、大きい着磁ヨーク、および、大容量の着磁
電源を用意しなければならないという問題があった。

【０００４】本発明の同期電動機の回転子およびその製
造方法は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされた
ものであり、少ない種類の標準化された永久磁石を用い
て、多くの機種の同期電動機に対応する回転子を構成す
ることができ、大型の着磁ヨーク、および、着磁電源を
用いずに、出力が大きい同期電動機に対応する大型の回
転子を構成、および、製造することが可能な同期電動機
の回転子およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の同期電動機の回転子は、実質的に断面が一
様な柱状の部分を有するロータシャフトと、内側が前記
ロータシャフトの柱状の部分に適合する所定の長さの筒
状に形成されており、該柱状の部分の長さに対応する数
だけ該柱状の部分にはめ込まれて固定される単位ロータ
とを有する。また好適には、前記ロータシャフトは、該
ロータシャフトの柱状の部分に設けられた第１の回転防
止手段と、該柱状の部分の一端に設けられ、該ロータシ
ャフトにはめ込まれた前記単位ロータの端部と当接して
該単位ロータの長手方向の移動を止める凸部と、該柱状
の部分の他端に配設され、前記凸部との間に該単位ロー
タを押しつけて固定する第１の固定手段とを有し、前記
単位ロータは、内側が前記ロータシャフトの柱状の部分
に沿う筒状に形成されたヨークと、該ヨークの外側の所
定の位置に配設された永久磁石と、該単位ロータの前記
第１の回転防止手段に対応する位置に設けられ、該第１
の回転防止手段と結合して該ロータシャフトと該単位ロ
ータとの相対的な回転を止める第２の回転防止手段とを
有する。

【０００６】また好適には、前記ロータシャフトは、該
ロータシャフトの柱状の部分の所定の範囲にネジ溝を有
しており、前記固定手段は、前記ネジ溝に適合するロッ
クナットであって、該ネジ溝にねじ込まれて前記凸部と
の間に前記単位ロータを押しつけて固定する。また好適
には、前記ヨークの内側には、前記第２の回転防止手段
として長手方向にキー溝が形成されており、前記永久磁
石は、該キー溝との関係で定まる所定の位置に配設さ
れ、前記ロータシャフトの表面には、前記第１の回転防
止手段として前記ヨークのキー溝に対応する位置にキー
溝が形成されており、前記単位ロータと前記ロータシャ
フトとを前記キー溝を合わせてはめ込み、これらのキー
溝が合わされて生じた空間には、該空間に適合するキー
が挿入されてこれらのキー溝を結合し、該ヨークの回転
方向のずれを防止する。

【０００７】本発明の同期機の回転子の製造方法は、実
質的に同一径の柱状の部分を有するロータシャフトに、
内側が該ロータシャフトの柱状の部分に沿う筒状に形成
された所定の長さの単位ロータを、該ロータシャフトの
柱状の部分の長さに対応する数だけ該柱状の部分にはめ
込んで固定する。

【０００８】

【作用】本発明の同期電動機の回転子のロータシャフト
において、所定の長さのヨークが配設される部分は、断
面が一様な柱状、具体的には同一径の円柱状に形成され
ており、同一形状の筒状のヨークを必要な数だけはめ込
んで配設することが可能である。ロータシャフトの柱状
の部分の一端には、凸部として段差が設けられ、柱状の
部分の他端にはロータシャフトの周囲にネジ溝が形成さ
れている。ヨークは必要数だけ柱状の部分の他端からロ
ータシャフトの柱状の部分にはめ込まれ、ロータシャフ
トのネジ溝に固定手段としてねじ込まれるロックナット
と凸部との間に固定される。

【０００９】ロータシャフトの表面、および、ヨークの
内側には、対応するキー溝が回転防止手段として形成さ
れており、ヨークは、これらのキー溝が合うようにロー
タシャフトにはめ込まれ、キー溝が合わされて形成され
る空間に、適合するキーが挿入されてロータシャフトと
ヨークとの相対的な回転が防止される。ヨークの表面に
は、キー溝に対して規定される所定の位置に所定の極性
の永久磁石が配設され、これらがロータを構成するる。
従って、キー溝は、永久磁石の極性を合わせるためにも
用いられる。

【００１０】ヨークを必要な数だけロータシャフトに挿
入することにより、種々の長さのロータシャフトに永久
磁石を配設することができる。従って、ロータシャフト
の柱状の部分がヨークの長さの整数倍である場合には、
同一のヨークを対応する個数だけはめ込むことにより回
転子を構成することができる。従って、所定の標準化さ
れたヨーク、および、ヨークに配設する永久磁石を用意
することにより、任意の長さのロータシャフトに永久磁
石を配設することができる。また、ロータシャフトの柱
状の部分の長さの整数分の１の長さの永久磁石を用意す
ることにより回転子を構成することができる。従って、
従来よりも小型の着磁ヨーク、および、着磁電源を用い
て大型の同期電動機の回転子を製造することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図１〜図７を参照して本発明の実施例
を説明する。まず、図１、および、図２を参照して本発
明の回転子１の全体構成を説明する。図１は、本発明の
同期電動機の回転子１の構成を示す斜視図である。図２
は、本発明の同期電動機の回転子１の構成を示す図であ
って、（Ａ）は回転子１の側面図であり、（Ｂ）は回転
子１を（Ａ）に示すＸ側から見た正面図である。本発明
の回転子１は、例えば出力１１ＫＷ以上の直流同期電動
機（ＡＣサーボモータ）の回転子として用いられるもの
である。この直流同期電動機は、例えば製紙機械の紙切
断機といった用途に用いられる。

【００１２】図１、および、図２において、ロータシャ
フト１０は、図１および図２に示すような形状に形成さ
れており、同期電動機（図示せず）に組み込まれて図中
に示すＸ−Ｘ’軸を中心として回転する。ロータシャフ
ト１０のヨークが配設されるヨーク配設部分１０４の一
端には段差１０８が設けられており、ロータシャフト１
０にはめ込まれた所定数（本実施例においては２個）の
ヨーク１６ａ，１６ｂの内のヨーク１６ｂの端部は段差
１０８に突き当たる。従って、ヨーク１６ａ，１６ｂ
は、ロータシャフト１０の段差１０８から先のＸ’方向
に移動しない。

【００１３】また、ロータシャフト１０のヨーク１６
ａ，１６ｂが配設されるヨーク配設部分１０４の他端に
はネジ溝１０２が形成されており、ヨーク１６ａ，１６
ｂがロータシャフト１０に２個はめ込まれた後、ロータ
シャフト１０とネジ溝１０２とに適合したロックナット
１２がネジ溝１０２にねじ込まれ、ロックナット１２が
段差１０８に２個のヨーク１６ａ，１６ｂを押しつけて
固定する。さらに、ロータシャフト１０のヨーク１６
ａ，１６ｂが配設されるヨーク配設部分１０４、およ
び、ヨーク１６ａ，１６ｂの対応する部分には、図３、
図４、および、図５を参照して後述するようにそれぞれ
キー溝１０６，１６０が形成される。ロータシャフト１
０とヨーク１６ａ，１６ｂとは、キー溝１０６，１６０
を合わせ、キー溝１０６，１６０により生じた空間にキ
ー１８が挿入されて相対的に回転しない状態で固定され
る。２個のヨーク１６ａ，１６ｂの外側には、それぞれ
キー溝１６０を基準として決められる位置に、予め着磁
された所定の極性を有するフェライト永久磁石１４ａ〜
１４ｄ，１４ｅ〜１４ｈが耐熱性を有する適切な接着剤
により接着されて配設されており、これらが、ロータ２
０ａ，２０ｂを構成する。ロータ２０ａ，２０ｂは面１
４０で接している。

【００１４】以下、図３〜図５を参照して、本発明の同
期電動機の回転子１のヨーク１６ａ，１６ｂ、ロータ２
０ａ，２０ｂの構成、および、ロータシャフト１０の構
成を説明する。図３は、図１に示したヨーク１６ａ，１
６ｂの構成を示す図であって、（Ａ）はヨーク１６ａ，
１６ｂの側面図を示し、（Ｂ）はヨーク１６ａ，１６ｂ
の正面図を示す。なお、ヨーク１６ａ，１６ｂは同一の
構成なので、図３にはそれぞれ１個について示してあ
る。図３に示すように、ヨーク１６は、内側がロータシ
ャフト１０のヨーク配設部分１０４の表面に沿う円筒形
に形成されており、内側にキー溝１６０が形成されてい
る。なお、キー溝１０６，１６０の形状は、ＪＩＳ標準
に準拠する。

【００１５】図４は、図１に示したロータ２０ａ，２０
ｂの構成を示す図であって、（Ａ）はロータ２０ａ，２
０ｂの側面図を示し、（Ｂ）はロータ２０ａ，２０ｂの
正面図を示す。なお、ロータ２０ａ，２０ｂは同一の構
成なので、図４には１個について示してある。ロータ２
０ａ，２０ｂは、それぞれ図３に示したヨーク１６ａ，
１６ｂの表面のキー溝１６０を基準として決められる位
置に、予め着磁された永久磁石１４ａ〜１４ｄ，１４ｅ
〜１４ｈがそれぞれ上述のように接着されて構成され
る。ロータ２０ａ，２０ｂの最大直径は例えばφ１８０
であり、長さは例えば１１６ｍｍである。

【００１６】図５は、図１に示したロータシャフト１０
の構成を例示する図であって、（Ａ）はロータシャフト
１０の側面図を示し、（Ｂ）はロータシャフト１０の
（Ａ）に示したＸ側から見た正面図を示す。ロータシャ
フト１０は、例えば図５に示すように、回転子１が用い
られる同期電動機の筐体の穴に挿入されて回転子１を支
持する支持部分１００，１１０、両端にネジ溝１０２、
および、段差１０８を有し、ヨーク１６ａ，１６ｂ（ロ
ータ２０ａ，２０ｂ）がはめ込まれて配設されるヨーク
配設部分１０４、および、ヨーク１６ａ，１６ｂの固定
に用いられる段差１０８が設けられた場所によって太さ
が異なる円柱形に形成されている。ロータシャフトの支
持部分１００，１１０の直径は例えばφ５５であり、支
持部分１００の端から支持部分１１０の端までの長さは
例えば５６９ｍｍである。なお、ロータシャフト１０が
本発明に係るロータシャフトに相当し、段差１０８が本
発明に係る凸部、ロックナット１２が本発明に係る固定
手段に相当し、キー溝１０６，１６０が本発明に係る回
転防止手段に相当し、ヨーク１６が本発明に係るヨーク
に相当し、永久磁石１４が本発明に係る永久磁石に相当
し、ロータ２０が本発明に係る単位ロータに相当する。

【００１７】以下、上述の各図を参照して本発明の同期
電動機の回転子１の製造方法を説明する。まず、ヨーク
１６ａ，１６ｂの上述の位置に、予め着磁された永久磁
石１４ａ〜１４ｄ，１４ｅ〜１４ｈを接着し、ロータ２
０ａ，２０ｂを製造する。次に、ロータシャフト１０の
ヨーク配設部分１０４にロータ２０ａ，２０ｂを、キー
溝１０６，１６０を合わせてはめ込み、キー１８をキー
溝１０６，１６０により生じた空間に挿入して、ロータ
２０ａ，２０ｂとロータシャフト１０との相対的な回転
を止める。さらに、ネジ溝１０２にロックナット１２を
ねじ込み、ロータ２０ａ，２０ｂをロックナット１２が
段差１０８に押しつけて固定する。

【００１８】以上のように本発明の回転子１を構成する
ことにより、標準化された長さの永久磁石１４ａ〜１４
ｈ、および、ヨーク１６ａ，１６ｂを用いて回転子１を
構成することができる。すなわち、直流同期電動機は、
ロータシャフト１０の長さを変更して出力を変えるの
で、回転子１の長さをより長くする場合には３個以上の
ロータ２０を用いることにより、あるいは、ロータシャ
フト１０の長さをより短くする場合には１個のロータ２
０を用いることにより回転子１を構成することができ
る。また、実施例においては、本発明の回転子１を同期
電動機に用いるものとして説明を行ったが、同期発電機
の回転子として用いることも可能である。

【００１９】また、永久磁石１４は、ヨーク１６の外径
ごとに用意すればいいので、長さの異なる永久磁石１４
を同期電動機の機種変更のたびに用意する必要がない。
また、キー溝１０６，１６０によりロータシャフト１０
とロータ２０との相対的な回転を止めるとともに、回転
方向の位置決めを行うので、キー溝１６０を基準として
定まる位置に配設された永久磁石１４の極性を誤ってず
らして取り付けてしまうという事態を防止することがで
きる。また、永久磁石１４それぞれの長さが短くなるの
で、出力の大きな同期電動機用の回転子を製造する場合
にも、永久磁石１４に着磁するために必要な着磁ヨー
ク、および、着磁電源は小型のもので済む。

【００２０】なお、上述した実施例においては、図６に
示すような形状のＣ形の永久磁石１４ａ〜１４ｈを用い
たが、例えば図７に示すような形状のＯ形の永久磁石１
４４を用い、ヨーク１６に配設してロータとして用いて
もよい。また、実施例においては、ロータシャフト１０
のヨーク配設部分１０４、および、ヨーク１６の形状が
それぞれ円柱形、および、円筒形である場合について説
明したが、これらの形状は、例えば断面が多角形であっ
てもよい。すなわち、回転子１の回転を妨げない形状で
あって、ヨーク配設部分１０４の断面が一様であって、
ヨーク配設部分１０４の形状とヨーク１６の内側の形状
が実質的に同一であればよい。また、永久磁石１４はフ
ェライト磁石に限らず、例えば、永久磁石１４として希
土類磁石を用いてもよい。

【００２１】また、上述のように永久磁石１４を予め着
磁してからヨーク１６に取り付ける他、例えばロータ２
０を組み立ててから、あるいは、ロータ２０をロータシ
ャフト１０に取り付けてから永久磁石１４に着磁を行う
ように製造してもよい。また、上述した回転子１の製造
の順序は例示であって、場合により適宜順序をかえても
よい。以上述べた実施例に示した他、本発明の同期電動
機の回転子およびその製造方法は、例えばこれらの変形
例に示したように、種々の構成をとることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の同期電動機
の回転子およびその製造方法によれば、少ない種類の標
準化された永久磁石を用いて、多くの機種の同期電動機
に対応する回転子を構成することができる。また、大型
の着磁ヨーク、および、着磁電源を用いずに、出力が大
きい同期電動機に対応する大型の回転子を構成、およ
び、製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の同期電動機の回転子の構成を示す斜視
図である。

【図２】本発明の同期電動機の回転子の構成を示す図で
あって、（Ａ）は回転子の側面図であり、（Ｂ）は回転
子を（Ａ）に示すＸ側から見た正面図である。

【図３】図１に示したヨークの構成を示す図であって、
（Ａ）はヨークの側面図を示し、（Ｂ）はヨークの正面
図を示す。

【図４】図１に示したロータの構成を示す図であって、
（Ａ）はロータの側面図を示し、（Ｂ）はロータの正面
図を示す。

【図５】図１に示したロータシャフトの構成を例示する
図であって、（Ａ）はロータシャフトの側面図を示し、
（Ｂ）はロータシャフトの（Ａ）に示したＸ側から見た
正面図を示す。

【図６】図１に示した永久磁石として用いられるＣ形の
永久磁石を示す図であって、（Ａ）はＣ形の永久磁石の
正面図を示し、（Ｂ）はＣ形の永久磁石の側面図を示
す。

【図７】図１に示した永久磁石の変形例を示す図であっ
て、（Ａ）はＯ形の永久磁石の正面図を示し、（Ｂ）は
Ｏ形の永久磁石の側面図を示す。

【図８】従来の同期電動機の回転子の構成を示す斜視図
である。

【図９】従来の同期電動機の回転子の構成を示す図であ
って、（Ａ）は、回転子の側面図を示し、（Ｂ）は、
（Ａ）に示すＸの側から見た回転子の正面図を示す。

【符号の説明】

１…回転子、１０…ロータシャフト、１００，１１０…
支持部分、１０２…ネジ溝、１０４…ヨーク配設部分、
１０６，１６０…キー溝、１２…ロックナット、１４，
１４４…永久磁石、１６…ヨーク、１８…キー、２０…
ロータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に断面が一様な柱状の部分を有する
   ロータシャフトと、 内側が前記ロータシャフトの柱状の部分に適合する所定
   の長さの筒状に形成されており、該柱状の部分の長さに
   対応する数だけ該柱状の部分にはめ込まれて固定される
   単位ロータとを有する同期機の回転子。
2. 【請求項２】前記ロータシャフトは、該ロータシャフト
   の柱状の部分に設けられた第１の回転防止手段と、該柱
   状の部分の一端に設けられ、該ロータシャフトにはめ込
   まれた前記単位ロータの端部と当接して該単位ロータの
   長手方向の移動を止める凸部と、該柱状の部分の他端に
   配設され、前記凸部との間に該単位ロータを押しつけて
   固定する第１の固定手段とを有し、 前記単位ロータは、内側が前記ロータシャフトの柱状の
   部分に沿う筒状に形成されたヨークと、該ヨークの外側
   の所定の位置に配設された永久磁石と、該単位ロータの
   前記第１の回転防止手段に対応する位置に設けられ、該
   第１の回転防止手段と結合して該ロータシャフトと該単
   位ロータとの相対的な回転を止める第２の回転防止手段
   とを有する請求項１に記載の同期機の回転子。
3. 【請求項３】前記ロータシャフトは、該ロータシャフト
   の柱状の部分の所定の範囲にネジ溝を有しており、 前記固定手段は、前記ネジ溝に適合するロックナットで
   あって、該ネジ溝にねじ込まれて前記凸部との間に前記
   単位ロータを押しつけて固定する請求項２に記載の同期
   機の回転子。
4. 【請求項４】前記ヨークの内側には、前記第２の回転防
   止手段として長手方向にキー溝が形成されており、前記
   永久磁石は、該キー溝との関係で定まる所定の位置に配
   設され、 前記ロータシャフトの表面には、前記第１の回転防止手
   段として前記ヨークのキー溝に対応する位置にキー溝が
   形成されており、 前記単位ロータと前記ロータシャフトとを前記キー溝を
   合わせてはめ込み、これらのキー溝が合わされて生じた
   空間には、該空間に適合するキーが挿入されてこれらの
   キー溝を結合し、該ヨークの回転方向のずれを防止する
   請求項２または３に記載の同期機の回転子。
5. 【請求項５】実質的に同一径の柱状の部分を有するロー
   タシャフトに、内側が該ロータシャフトの柱状の部分に
   沿う筒状に形成された所定の長さの単位ロータを、該ロ
   ータシャフトの柱状の部分の長さに対応する数だけ該柱
   状の部分にはめ込んで固定する同期機の回転子の製造方
   法。