JPH0919091A - 同期電動機のロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外力に抗して複数の永久磁石をロータコア表
面に強固に固定保持できる容易に形成可能な磁石固定構
造を備えた同期電動機のロータを提供する。 【構成】 ロータ１０は、軸１２に固定されるロータコ
ア１４と、ロータコア１４の筒状表面１６に固定される
複数の永久磁石１８とを備える。隣合う永久磁石１８の
間には隙間２６が画成され、ロータコア１４の筒状表面
１６には、各隙間２６に対応する各位置に鳩尾状断面の
溝２８がそれぞれ設けられる。各隙間２６及びそれに対
応する各溝２８には、樹脂材料を充填して成形された成
形樹脂部材３０がそれぞれ配置される。これら複数の成
形樹脂部材３０は、隙間２６内で永久磁石１８の側面２
４の傾斜面部分２４ａに係合するとともに、ロータコア
１４の溝２８内で傾斜側壁２８ａに係合して、複数の永
久磁石１８をロータコア１４の筒状表面１６上の所定位
置で半径方向及び周方向に固定保持する。

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に関し、特
に、ロータコアの筒状表面に複数の永久磁石を固定して
なる同期電動機のロータに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記種類の同期電動機のロータにおい
て、従来一般に各永久磁石は、接着剤等の接着手段によ
ってロータコアの筒状表面に固定されていた。或いは、
非磁性金属材料からなる管でロータの全永久磁石の外周
面を覆ったり、非磁性金属材料からなるワイヤを全永久
磁石に亙って巻き付けたりして、複数の永久磁石をロー
タコアに固定する構成も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】複数の永久磁石を接着
剤等の接着手段によってロータコアに固定するロータ構
造では、複数の永久磁石に対して一様な接着力を生じる
ように接着手段を適用することが、作業の熟練を要し、
作業時間を消費する課題を有する。また、特に高トルク
電動機や毎分数万回転に達する高速電動機にこのロータ
構造を適用した場合、ロータ回転時に永久磁石に作用す
る磁気吸引力や遠心力等の半径方向外力が接着力を超え
たときに接着界面に剥離を生じ、永久磁石が脱落、飛散
する危惧がある。さらに、接着剤の経時変性で接着界面
に剥離を生じる恐れもある。

【０００４】これに対し、非磁性金属材料の管を用いれ
ば、管の寸法や材料特性に依存するものの一般に接着手
段よりは強固な磁石固定力を得ることができる。しかし
ながらこの場合、複数の永久磁石をロータコアに確実に
固定するためには、ロータ外径に略等しい内径を有した
管を成形して締り嵌めにより管を全永久磁石の外周面に
密着させる必要があり、成形及び取付工程が煩雑とな
る。

【０００５】また、非磁性金属材料のワイヤを用いる場
合は、手作業でワイヤを全永久磁石に亙って巻き付ける
ので、ロータとステータとの間の空隙寸法からはみ出さ
ないように巻き付けることが困難であるとともに、多数
のロータに対して同一の磁石固定力を付与し得るだけの
再現性に欠け、一様な品質のロータを製造することが困
難となる。

【０００６】本発明の目的は、ロータ回転時に永久磁石
に作用する磁気吸引力や遠心力等の外力に抗して、複数
の永久磁石をロータコア表面に確実かつ強固に固定保持
でき、しかも充分な再現性のもとに容易に形成できる磁
石固定構造を備え、高い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】上記目的を達成するため
に、本願の第１の発明は、ロータコアの筒状表面に複数
の永久磁石を周方向離間配置で固定してなる同期電動機
のロータにおいて、ロータコアの筒状表面の、隣合う永
久磁石間の各隙間に対応する各位置に、筒状表面におけ
る開口より大きな周方向幅を画成する内壁部分を備えて
軸方向へ延びる溝がそれぞれ形成され、永久磁石間の各
隙間及び対応するロータコアの各溝に、樹脂材料から一
体成形された成形樹脂部材が充填配置され、該成形樹脂
部材が、各永久磁石の半径方向外向き表面の少なくとも
一部分に係合するとともに各溝の内壁部分に係合して、
複数の永久磁石をロータコアの筒状表面上所定位置に固
定保持することを特徴とする同期電動機のロータを提供
する。

【０００８】第２の発明によれば、上記ロータにおい
て、成形樹脂部材が、全ての永久磁石の外周面に密接す
る環状部分を有する同期電動機のロータが提供される。

【０００９】

【作用】第１の発明では、成形樹脂部材は、複数の永久
磁石の半径方向外向き表面の少なくとも一部分に係合す
るとともにロータコアに設けた各溝の内壁部分に係合
し、磁気吸引力や遠心力等の半径方向外方への外力に抗
して、複数の永久磁石をロータコアの筒状表面上所定位
置に確実かつ強固に固定保持する。さらに成形樹脂部材
は、永久磁石間の隙間及び対応するロータコアの各溝に
充填されるので、複数の永久磁石をロータコアの筒状表
面上所定位置で周方向へも固定保持する。このような成
形樹脂部材は、射出成形等の周知の成形工程によって充
分な再現性のもとに容易に形成できる。

【００１０】第２の発明では、成形樹脂部材は環状部分
によって全ての永久磁石の外周面に係合し、複数の永久
磁石を半径方向外方への外力に抗して一層強固に固定保
持する。

【００１１】

【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。各図面において、
同一又は類似の構成要素には、共通の参照符号を付す。
図１及び図２は、本発明の実施例による同期電動機のロ
ータ１０を示す。ロータ１０は、軸１２に例えば焼嵌め
によって固定される略円筒状のロータコア１４と、ロー
タコア１４の筒状表面１６に固定される複数（図示実施
例では４個）の永久磁石１８とから形成される。各永久
磁石１８は、いずれも略同一の瓦形状を有し、ロータコ
ア１４の筒状表面１６に密接する内周面２０と、内周面
２０に略平行に延びてステータ（図示せず）に対向する
外周面２２と、内周面２０と外周面２２とを連結する一
対の側面２４とを備える。

【００１２】ロータ１０では、周方向へ隣合う永久磁石
１８の間に、各永久磁石１８の側面２４によって隙間２
６が画成される。また全ての永久磁石１８は、隣合う永
久磁石１８の間に同一形状の隙間２６を介して、ロータ
コア１４の筒状表面１６の所定位置に配置される。隙間
２６を画成する各永久磁石１８の側面２４は、外周面２
２に対し鈍角を成して延びる半径方向外向きの傾斜面部
分２４ａを少なくとも有する。傾斜面部分２４ａはま
た、軸心と永久磁石１８の重心とを結ぶ面Ｐに近づくよ
うに半径方向外方へ延びる。このような永久磁石１８の
側面形状は、後述する成形樹脂部材により永久磁石１８
を半径方向外方への外力に抗して掛止するためのもので
ある。

【００１３】他方、ロータコア１４の筒状表面１６に
は、隣合う永久磁石１８の間の各隙間２６に対応する各
位置に、軸方向へ延びる鳩尾状断面の溝２８がそれぞれ
設けられる。溝２８は、隙間２６を画成する各永久磁石
１８の側面２４の傾斜面部分２４ａに対してそれぞれ逆
方向に傾斜する一対の傾斜側壁２８ａを有する。傾斜側
壁２８ａは、筒状表面１６における溝２８の開口より大
きな周方向幅を溝２８内に画成する内壁部分を構成す
る。溝２８は、例えば切削等の機械加工やワイヤカット
放電加工等の特殊加工により、永久磁石１８を取付ける
前段階で筒状表面１６に形成できる。しかしながら、特
にロータコア１４が珪素鋼板等の磁性薄板の積層体から
なる場合は、各磁性薄板をプレス加工により打抜き成形
する際に溝２８に対応する切欠きを同時に成形し、積層
によって溝２８を形成する方法が最も好ましく、安価で
かつ量産に適している。

【００１４】ロータ１０においては、永久磁石間の各隙
間２６及びそれに対応して設けられたロータコア表面の
各溝２８に、樹脂材料を充填して成形された成形樹脂部
材３０がそれぞれ配置される。各成形樹脂部材３０は、
隙間２６及び対応する溝２８に満遍なく充填されて一体
的に成形され、永久磁石１８の外周面２２と略同一の円
筒面上に配置される外面３０ａを付与される。これら複
数の成形樹脂部材３０は、隙間２６内で永久磁石１８の
側面２４の傾斜面部分２４ａに係合するとともに、ロー
タコア１４の溝２８内で傾斜側壁２８ａに係合して、複
数の永久磁石１８をロータコア１４の筒状表面１６上の
所定位置で半径方向及び周方向に固定保持する。

【００１５】成形樹脂部材３０を成形する際には、図３
に示すように、まずロータコア１４の筒状表面１６に、
溝２８に対応して所定形状の隙間２６が画成されるよう
に、接着剤等の接着手段により複数の永久磁石１８を固
定し、このロータコア１４を、ロータ外径に略等しい内
径を有する型３２の成形空洞３４内に配置する。次い
で、隙間２６及び溝２８によって成形空洞３４内に画成
される各空間に、溶融した樹脂材料を例えば加圧下で注
入し、固化させる。これにより、隙間２６及び対応する
溝２８内で成形樹脂部材３０が密に成形される。

【００１６】なお、好ましくは成形樹脂部材３０は、ポ
リアミド樹脂（例えばナイロン６（商標名）、ナイロン
６６（商標名））、ポリブチレンテレフタレート樹脂
（例えばバロックス（商品名））、ポリエチレンテレフ
タレート樹脂（例えばライナイト（商品名））、ポリエ
ーテルイミド樹脂（例えばウルテム（商品名））、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂（例えばサスティール（商
品名））、ポリアミドイミド樹脂（例えばトーロン（商
品名））、等の強靱なエンジニアリングプラスチックか
ら成形される。これらのうち、各ナイロン（商標名）
は、流動性が良好で溝２８の隅々まで充填され易く、ロ
ータコア１４や型３２を予備加熱することなく、成形樹
脂部材３０を溝２８内で密に成形することができる点で
有利である。また、ウルテム（商品名）、サスティール
（商品名）、トーロン（商品名）等は、スーパーエンジ
ニアリングプラスチックと称し、特に機械的強度に優れ
る利点がある。

【００１７】このような構成によれば、複数の永久磁石
１８は複数の成形樹脂部材３０によってロータコア１４
の筒状表面１６の所定位置に機械的に固定される。成形
樹脂部材３０による磁石固定力は、ロータ回転時の磁気
吸引力や遠心力等の半径方向外方への外力に抗して複数
の永久磁石１８をロータコア１４の筒状表面１６に確実
かつ強固に固定保持するに充分なものであり、接着手段
のみによる従来の磁石固定構造のように接着界面に剥離
を生じて永久磁石が脱落、飛散するような危惧はない。
また、射出成形等の周知の成形方法によって成形樹脂部
材３０を形成できるので、非磁性金属材料の管やワイヤ
を用いる場合に比べて磁石固定作業が極めて容易になる
とともに、多数のロータに対して同一の磁石固定力を付
与するに充分な再現性のもとにロータを製造できる。

【００１８】成形樹脂部材３０の成形段階では、複数の
永久磁石１８をロータコア１４の筒状表面１６に必ずし
も接着手段を用いて接着しなくてもよい。すなわちロー
タ１０における磁石固定構造は、磁石固定力に関しては
接着手段による接着力を必要としない。しかしながらこ
の場合、成形樹脂部材３０の成形段階において樹脂材料
が固化するまでの間、複数の永久磁石１８を所定位置に
保持しなければならないので、例えば図４に示すよう
に、成形樹脂部材３０を成形するための型３２に、各永
久磁石１８を所定位置に仮保持するための突起３６を設
ける等の工夫を施すことが好ましい。このような構成に
よれば、永久磁石１８の接着段階が省略され、ロータの
製造に要する作業時間が短縮される。

【００１９】成形樹脂部材３０による磁石固定力は、図
５に示すように、全永久磁石１８（及びロータコア１
４）の軸方向両端に、複数の成形樹脂部材３０を相互に
連結する環状の連結板３８をそれぞれ配置することによ
って、さらに向上させることができる。連結板３８は、
成形樹脂部材３０の成形時に樹脂材料を全永久磁石１８
の軸方向両端面に沿って回り込ませ、そこで固化させる
ことにより成形できる。

【００２０】図６及び図７は、本発明の他の実施例によ
る同期電動機のロータ４０を示す。ロータ４０は、図１
のロータ１０と同様に、軸１２に固定されるロータコア
１４と、ロータコア１４の筒状表面１６に固定される複
数の永久磁石１８とから形成される。また、周方向へ隣
合う永久磁石１８の間には、各永久磁石１８の側面２４
によって隙間２６がそれぞれ画成され、ロータコア１４
の筒状表面１６には、各隙間２６に対応する位置に鳩尾
状断面の溝２８がそれぞれ設けられる。

【００２１】ロータ４０においては、永久磁石間の各隙
間２６及びそれに対応して設けられたロータコア表面の
各溝２８に、樹脂材料を充填して成形された成形樹脂部
材４２の複数の帯状部分４４がそれぞれ配置される。さ
らに成形樹脂部材４２は、軸方向の所定位置で全ての永
久磁石１８の外周面２２に密接する環状部分４６を備え
て成形される。成形樹脂部材４２の帯状部分４４と環状
部分４６とは、成形型のそれらに対応する輪郭を有した
成形空洞内で樹脂材料から一体成形される。それにより
環状部分４６は、永久磁石１８の外周面２２と略同心の
円筒面上に配置される外面４６ａを付与される。

【００２２】このようにして成形樹脂部材４２は、隙間
２６内で永久磁石１８の側面２４の傾斜面部分２４ａに
係合し、ロータコア１４の溝２８内で傾斜側壁２８ａに
係合し、さらに永久磁石１８の外周面２２に係合して、
複数の永久磁石１８をロータコア１４の筒状表面１６上
の所定位置で半径方向及び周方向に固定保持する。

【００２３】成形樹脂部材４２による磁石固定力は、ロ
ータ回転時の磁気吸引力や遠心力等の半径方向外方への
外力に抗して複数の永久磁石１８をロータコア１４の筒
状表面１６に確実かつ強固に固定保持するに充分なもの
であり、環状部分４６を備えたことにより、図１のロー
タ１０における複数の成形樹脂部材３０による磁石固定
力よりもさらに大きなものとなる。また、ロータ４０に
おける磁石固定構造も、磁石固定力に関しては接着手段
による接着力を必要としない。

【００２４】成形樹脂部材４２の環状部分４６の個数及
び寸法は、ロータ４０に必要とされる磁石固定力に対応
して決められる。しかしながら、ロータ４０とステータ
（図示せず）との間の空隙寸法を考慮して、環状部分４
６の厚みを設定する必要がある。また、ロータ４０の回
転時の平衡を悪化させないように、環状部分４６を配置
することが肝要である。この場合、図８に示すように、
全永久磁石１８の外周面を軸方向全長に亙って被覆する
ように環状部分４６を形成すれば、ロータの平衡を悪化
させることなく、かつ成形樹脂部材４２による磁石固定
力を向上させることができる。さらに、図８に示すよう
に、全永久磁石１８（及びロータコア）の軸方向両端
に、成形樹脂部材４２の複数の帯状部分４４を相互に連
結する環状の連結板４８をそれぞれ配置することによっ
て、成形樹脂部材４２による磁石固定力を一層向上させ
ることができる。

【００２５】図６〜図８に示す実施例においては、成形
樹脂部材４２の環状部分４６が全永久磁石１８の外周面
２２に密接することにより、磁気吸引力や遠心力等の半
径方向外方への外力に抗して複数の永久磁石１８を固定
保持する。すなわち、成形樹脂部材４２の帯状部分４４
は、半径方向外力に抗する磁石固定機能を有しなくても
よいので、図９に示すように、内周面２０及び外周面２
２に略直交する側面５０を有した永久磁石５２を用いる
こともできる。また図９に示すように、前述の溝２８と
は異なる断面形状を有した溝５４をロータコア１４に設
けることもできる。溝５４は、ロータコア１４の筒状表
面１６における開口より大きな周方向幅を画成する内壁
部分５４ａを備える。このような場合にも、各永久磁石
５２は、成形樹脂部材４２の各帯状部分４４がロータコ
ア１４の各溝５４に係合することにより、接着剤等の接
着手段を用いることなくロータコア１４の筒状表面１６
上で周方向へ固定される。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、複数の永久磁石の半径方向外向き表面の少なくとも
一部分に係合するとともに永久磁石間の隙間に対応して
ロータコアに形成された各溝の内壁部分に係合する成形
樹脂部材により、各永久磁石をロータコアの筒状表面上
所定位置に固定保持する構成としたので、ロータ回転時
に永久磁石に作用する磁気吸引力や遠心力等の半径方向
外方への外力に抗して、接着手段を用いることなく複数
の永久磁石をロータコア表面に確実かつ強固に固定保持
できる。成形樹脂部材は、周知の成形工程によって充分
な再現性のもとに容易に形成できる。したがって本発明
によれば、製造が容易で高い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】本発明の実施例による同期電動機のロータの正
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のロータにおける成形樹脂部材の成形段階
を、成形型と共に示す断面図である。

【図４】図３の成形型の変形例の部分拡大断面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例による同期電動機のロータ
の正面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例による同期電動機の
ロータの正面図である。

【図７】図６の線ＶII−ＶIIに沿った断面図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例による同期電動機の
ロータの正面図である。

【図９】本発明のさらに他の実施例による同期電動機の
ロータの断面図である。

【符号の説明】

１２…軸 １４…ロータコア １６…筒状表面 １８、５２…永久磁石 ２６…隙間 ２８、５４…溝 ３０、４２…成形樹脂部材 ３８、４８…連結板 ４４…帯状部分 ４６…環状部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータコアの筒状表面に複数の永久磁石
   を周方向離間配置で固定してなる同期電動機のロータに
   おいて、 ロータコアの筒状表面の、隣合う永久磁石間の各隙間に
   対応する各位置に、筒状表面における開口より大きな周
   方向幅を画成する内壁部分を備えて軸方向へ延びる溝が
   それぞれ形成され、 永久磁石間の各隙間及び対応するロータコアの各溝に、
   樹脂材料から一体成形された成形樹脂部材が充填配置さ
   れ、該成形樹脂部材が、各永久磁石の半径方向外向き表
   面の少なくとも一部分に係合するとともに各溝の内壁部
   分に係合して、複数の永久磁石をロータコアの筒状表面
   上所定位置に固定保持することを特徴とする同期電動機
   のロータ。
2. 【請求項２】 成形樹脂部材は、全ての永久磁石の外周
   面に密接する環状部分を有する請求項１に記載の同期電
   動機のロータ。