JPH0956092A - 永久磁石ロータ - Google Patents
永久磁石ロータInfo
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- JPH0956092A JPH0956092A JP7225905A JP22590595A JPH0956092A JP H0956092 A JPH0956092 A JP H0956092A JP 7225905 A JP7225905 A JP 7225905A JP 22590595 A JP22590595 A JP 22590595A JP H0956092 A JPH0956092 A JP H0956092A
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- adhesive
- yoke
- rotor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接着剤の固着力を向上させた永久磁石ロータ
とする。 【解決手段】 永久磁石３ｄを、外周を真円に、かつ円
形の内周面に磁極ピッチに合わせて鋭角が発生しないよ
うに円弧状に凹ませて加工し、形成される厚肉部３ｇと
薄肉部３ｆの肉部の肉厚差寸法ｔ２は永久磁石３ｄの内
周面とヨーク３ｂ間に形成される隙間ｔ１に対して大き
くなるように設定されている。ヨーク３ｂの外周面は前
記永久磁石３ｄの内周面形状に一定寸法ｔ１の隙間を保
って同一形状に加工される。永久磁石３ｄの内周面とヨ
ーク３ｂ間に形成される隙間ｔ１には接着剤３ｃが充填
されてそれらを固着する。ロータ３が回転する際、永久
磁石３ｄがヨーク３ｂに対して回転しようとして隙間ｔ
１が変形し、接着剤３ｃがくさびとして機能し接着力に
摩擦力が加わって永久磁石を支持する。これによりロー
タの出し得るトルクが向上し、接着剤が剥がれても駆動
が続けられる。
とする。 【解決手段】 永久磁石３ｄを、外周を真円に、かつ円
形の内周面に磁極ピッチに合わせて鋭角が発生しないよ
うに円弧状に凹ませて加工し、形成される厚肉部３ｇと
薄肉部３ｆの肉部の肉厚差寸法ｔ２は永久磁石３ｄの内
周面とヨーク３ｂ間に形成される隙間ｔ１に対して大き
くなるように設定されている。ヨーク３ｂの外周面は前
記永久磁石３ｄの内周面形状に一定寸法ｔ１の隙間を保
って同一形状に加工される。永久磁石３ｄの内周面とヨ
ーク３ｂ間に形成される隙間ｔ１には接着剤３ｃが充填
されてそれらを固着する。ロータ３が回転する際、永久
磁石３ｄがヨーク３ｂに対して回転しようとして隙間ｔ
１が変形し、接着剤３ｃがくさびとして機能し接着力に
摩擦力が加わって永久磁石を支持する。これによりロー
タの出し得るトルクが向上し、接着剤が剥がれても駆動
が続けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、永久磁石ロータ
の構造に関し、とくに円筒状の永久磁石を用いたロータ
における永久磁石の固定連結に関するものである。
の構造に関し、とくに円筒状の永久磁石を用いたロータ
における永久磁石の固定連結に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の円筒状永久磁石を用いたロータと
しては、例えば図１０の断面図に示されるようなものが
ある。ヨーク１００に回転軸１０１が貫通され、キー１
０２によって固着されている。径方向にＳ極、Ｎ極を有
し、かつ円周方向にＳ極、Ｎ極を交互に着磁された円筒
状の永久磁石１０３がヨーク１００の外周に配設され、
その対向周面に接着剤１０４が充填されてそれらを固定
している。
しては、例えば図１０の断面図に示されるようなものが
ある。ヨーク１００に回転軸１０１が貫通され、キー１
０２によって固着されている。径方向にＳ極、Ｎ極を有
し、かつ円周方向にＳ極、Ｎ極を交互に着磁された円筒
状の永久磁石１０３がヨーク１００の外周に配設され、
その対向周面に接着剤１０４が充填されてそれらを固定
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の永久磁石ロータにあっては、永久磁石が円筒形状の
ため回転軸１０１へのトルク伝達は接着剤１０４の接着
力およびせん断強度に頼って行なわれることになる。接
着剤は機械強度が弱いうえ、温度の上昇にしたがって接
着力が低下する特性を有する。このためロータの発熱や
急加減速時の慣性力などにより接着剤が剥がれ、永久磁
石とヨークの間に相対運動が生じ、永久磁石の位置情報
を必要とする回転制御ができなくなるうえ、回転軸に出
力トルクが伝えられなくなる恐れがあるという問題点が
あった。
来の永久磁石ロータにあっては、永久磁石が円筒形状の
ため回転軸１０１へのトルク伝達は接着剤１０４の接着
力およびせん断強度に頼って行なわれることになる。接
着剤は機械強度が弱いうえ、温度の上昇にしたがって接
着力が低下する特性を有する。このためロータの発熱や
急加減速時の慣性力などにより接着剤が剥がれ、永久磁
石とヨークの間に相対運動が生じ、永久磁石の位置情報
を必要とする回転制御ができなくなるうえ、回転軸に出
力トルクが伝えられなくなる恐れがあるという問題点が
あった。
【０００４】一方、同じ円筒状で円周方向に分割された
永久磁石の固定としては、例えば図１１に示されるよう
に、円周方向に６つに分割されたセグメント永久磁石２
０３の内周側に外周にいくにしたがって幅広となるテー
パ状溝２０４を設け、その溝にヨーク２０６に設けられ
た同形状の突起２０５を軸方向から噛み合わせることに
よりセグメント磁石２０３をヨーク２０６に固設するよ
うになっている。（特願平２−１１９５４５号公報参
照）
永久磁石の固定としては、例えば図１１に示されるよう
に、円周方向に６つに分割されたセグメント永久磁石２
０３の内周側に外周にいくにしたがって幅広となるテー
パ状溝２０４を設け、その溝にヨーク２０６に設けられ
た同形状の突起２０５を軸方向から噛み合わせることに
よりセグメント磁石２０３をヨーク２０６に固設するよ
うになっている。（特願平２−１１９５４５号公報参
照）
【０００５】しかし、ここでは永久磁石は６つのセグメ
ント磁石となっており、磁石にかける遠心力をセグメン
ト磁石２０３の２箇所のアゴ部２０７で受ける構造にな
っているため、鋭角となる角部に応力集中が発生し、ア
ゴ部にせん断力が作用することになる。これに耐えるた
めには永久磁石厚みｔ３に対するアゴ部厚みｔ４を十分
厚くとる必要がある。この結果、磁極部位の磁束強度は
大きく歪んでしまう。
ント磁石となっており、磁石にかける遠心力をセグメン
ト磁石２０３の２箇所のアゴ部２０７で受ける構造にな
っているため、鋭角となる角部に応力集中が発生し、ア
ゴ部にせん断力が作用することになる。これに耐えるた
めには永久磁石厚みｔ３に対するアゴ部厚みｔ４を十分
厚くとる必要がある。この結果、磁極部位の磁束強度は
大きく歪んでしまう。
【０００６】図１２は永久磁石を直線に展開したときの
磁束分布を示す図である。図によれば、各磁極部にその
厚さの減少により磁束強度が減少し、磁石表面の磁束分
布はサイン波形を描かず磁極位置で沈んだ波形となる。
これにより出力トルクが低下するとともに回転時にトル
ク変動などの不具合が発生するという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点に鑑み、永久磁石を接
着剤で固着し、かつ接着剤が剥離されても駆動が続けら
れる永久磁石ロータを提供することを目的としている。
磁束分布を示す図である。図によれば、各磁極部にその
厚さの減少により磁束強度が減少し、磁石表面の磁束分
布はサイン波形を描かず磁極位置で沈んだ波形となる。
これにより出力トルクが低下するとともに回転時にトル
ク変動などの不具合が発生するという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点に鑑み、永久磁石を接
着剤で固着し、かつ接着剤が剥離されても駆動が続けら
れる永久磁石ロータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
回転軸に固設されたヨークの外周部に同じく円筒状の径
方向にＮ、Ｓ極を有し、円周方向に磁極を交互に着磁さ
れた永久磁石を配してなる永久磁石ロータにおいて、前
記永久磁石の外周面を真円に、円周方向に磁石厚みを変
化させるとともに前記ヨークの外形形状を磁石内周形状
にそって一定の隙間を保つように形成し、前記隙間に接
着剤を充填してなるものとした。
回転軸に固設されたヨークの外周部に同じく円筒状の径
方向にＮ、Ｓ極を有し、円周方向に磁極を交互に着磁さ
れた永久磁石を配してなる永久磁石ロータにおいて、前
記永久磁石の外周面を真円に、円周方向に磁石厚みを変
化させるとともに前記ヨークの外形形状を磁石内周形状
にそって一定の隙間を保つように形成し、前記隙間に接
着剤を充填してなるものとした。
【０００８】前記永久磁石の厚みの変化周期が磁極数と
一致し、かつ磁極中心部が厚肉、極間部が薄肉であるよ
うに構成されることができる。前記永久磁石の厚肉部と
薄肉部の肉厚差寸法が、前記永久磁石と前記ヨーク間に
形成される隙間に対して大きくなるように設定されるこ
とができる。永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり部
形状が、鋭角のないウェーブ形状で構成されることがで
きる。永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり部形状
が、鈍角で形成される台形形状で構成されることができ
る。
一致し、かつ磁極中心部が厚肉、極間部が薄肉であるよ
うに構成されることができる。前記永久磁石の厚肉部と
薄肉部の肉厚差寸法が、前記永久磁石と前記ヨーク間に
形成される隙間に対して大きくなるように設定されるこ
とができる。永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり部
形状が、鋭角のないウェーブ形状で構成されることがで
きる。永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり部形状
が、鈍角で形成される台形形状で構成されることができ
る。
【０００９】前記永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わ
り部のみに接着剤を充填することができる。前記台形形
状部の傾斜角を、前記永久磁石ロータの最高使用回転数
時に前記永久磁石内に発生する遠心応力と前記傾斜角に
よりトルクから発生する半径方向分力が起因する前記永
久磁石内のせん断力との合応力が前記永久磁石の許容応
力を上回らないよう設定することができる。
り部のみに接着剤を充填することができる。前記台形形
状部の傾斜角を、前記永久磁石ロータの最高使用回転数
時に前記永久磁石内に発生する遠心応力と前記傾斜角に
よりトルクから発生する半径方向分力が起因する前記永
久磁石内のせん断力との合応力が前記永久磁石の許容応
力を上回らないよう設定することができる。
【００１０】
【作用】本発明によれば、永久磁石に駆動トルクが作用
する場合、永久磁石がヨークに対して回転しようとして
隙間が変形し、接着剤がくさびとして機能し接着力に摩
擦力が加わって永久磁石を支持する。これにより永久磁
石ロータの出し得るトルクが向上し、接着剤が剥がれて
も駆動が続けられる。
する場合、永久磁石がヨークに対して回転しようとして
隙間が変形し、接着剤がくさびとして機能し接着力に摩
擦力が加わって永久磁石を支持する。これにより永久磁
石ロータの出し得るトルクが向上し、接着剤が剥がれて
も駆動が続けられる。
【００１１】そして、前記永久磁石の厚みの変化周期は
磁極数と一致し、かつ磁極中心部が厚肉、極間部が薄肉
であるように構成するときには、永久磁石に発生する磁
束が円周面にサイン波形を描き、円滑な駆動ができる。
また、前記永久磁石の厚肉部と薄肉部の肉厚差寸法が前
記永久磁石と前記ヨーク間に形成される隙間に対して大
きくなるように設定されるときに永久磁石の厚肉部がヨ
ークの薄肉部に入り噛み合うような状態になり、接着剤
のせん断破壊が防がれ、より高いトルクを伝達すること
ができる。
磁極数と一致し、かつ磁極中心部が厚肉、極間部が薄肉
であるように構成するときには、永久磁石に発生する磁
束が円周面にサイン波形を描き、円滑な駆動ができる。
また、前記永久磁石の厚肉部と薄肉部の肉厚差寸法が前
記永久磁石と前記ヨーク間に形成される隙間に対して大
きくなるように設定されるときに永久磁石の厚肉部がヨ
ークの薄肉部に入り噛み合うような状態になり、接着剤
のせん断破壊が防がれ、より高いトルクを伝達すること
ができる。
【００１２】さらに、永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り
替わり部形状が鋭角のないウェーブ形状で形成されると
きには、永久磁石およびヨークに応力集中が防がれる。
なお、永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり部形状が
鈍角で形成される台形形状で形成されるときには、永久
磁石内の応力分布が簡単に求められ、設計が容易にな
る。
替わり部形状が鋭角のないウェーブ形状で形成されると
きには、永久磁石およびヨークに応力集中が防がれる。
なお、永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり部形状が
鈍角で形成される台形形状で形成されるときには、永久
磁石内の応力分布が簡単に求められ、設計が容易にな
る。
【００１３】なおまた、前記永久磁石の厚肉部と薄肉部
の切り替わり部のみに接着剤を充填すると、温度変化に
より磁石内周とヨーク外周間の隙間が変化しても、磁石
の変形を小さく押さえることができ、熱膨脹による破損
が防止される。さらにまた、前記台形形状部の傾斜角
が、前記永久磁石ロータの最高使用回転数時に前記永久
磁石内に発生する遠心応力と前記傾斜角によりトルクか
ら発生する半径方向分力が起因する前記永久磁石内のせ
ん断力との合応力が前記永久磁石の許容応力を上回らな
いよう設定されると、永久磁石が破壊されずにトルクを
発生することができる。
の切り替わり部のみに接着剤を充填すると、温度変化に
より磁石内周とヨーク外周間の隙間が変化しても、磁石
の変形を小さく押さえることができ、熱膨脹による破損
が防止される。さらにまた、前記台形形状部の傾斜角
が、前記永久磁石ロータの最高使用回転数時に前記永久
磁石内に発生する遠心応力と前記傾斜角によりトルクか
ら発生する半径方向分力が起因する前記永久磁石内のせ
ん断力との合応力が前記永久磁石の許容応力を上回らな
いよう設定されると、永久磁石が破壊されずにトルクを
発生することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて発明の実施の
形態を実施例により説明する。図１は、本発明の第１の
実施例を示す。ステータ１は電磁鋼板を軸方向に積層し
固着したステータコア１ａと、ステータコア１ａの軸方
向に形成される複数のスロット内に導線を巻き付けてな
る電気コイル１ｂで構成されている。
形態を実施例により説明する。図１は、本発明の第１の
実施例を示す。ステータ１は電磁鋼板を軸方向に積層し
固着したステータコア１ａと、ステータコア１ａの軸方
向に形成される複数のスロット内に導線を巻き付けてな
る電気コイル１ｂで構成されている。
【００１５】ロータ３は、回転軸３ａと、それに挿入さ
れキー３ｅによって固定されるヨーク３ｂと、ヨーク３
ｂの外周に接着剤３ｃで固着された永久磁石３ｄで構成
されている。回転軸３ａは軸受け４ａ、４ｂを介してケ
ース２およびカバー５により回転可能に支持される。回
転軸３ａにはエンコーダ６が取り付けられている。
れキー３ｅによって固定されるヨーク３ｂと、ヨーク３
ｂの外周に接着剤３ｃで固着された永久磁石３ｄで構成
されている。回転軸３ａは軸受け４ａ、４ｂを介してケ
ース２およびカバー５により回転可能に支持される。回
転軸３ａにはエンコーダ６が取り付けられている。
【００１６】電気コイル１ｂは、図２に示すように３６
個のスロットに電気角１２０度で卷装され、スター結線
で結ばれたＵ、Ｖ、Ｗの３相の励磁コイルからなり、そ
れらに３相交流を通電することによってステータコア１
ａに６極の回転磁界を形成するように３相６極の励磁コ
イルとして構成されている。
個のスロットに電気角１２０度で卷装され、スター結線
で結ばれたＵ、Ｖ、Ｗの３相の励磁コイルからなり、そ
れらに３相交流を通電することによってステータコア１
ａに６極の回転磁界を形成するように３相６極の励磁コ
イルとして構成されている。
【００１７】図３は図１におけるロータおよび軸受けを
取り出して示す図である。図４は図３におけるロータの
Ａ−Ａ断面を示す図である。図４において、永久磁石３
ｄは外周を真円に、かつ基本形状が円形の内周面を磁極
ピッチに合わせて鋭角が発生しないように円弧状に凹ま
せて加工してある。さらに薄肉部３ｆが極間、厚肉部３
ｇの中心が磁極中心となるように位置を合わせて着磁さ
れている。永久磁石３ｄの厚肉部３ｇと薄肉部３ｆの肉
部の肉厚差寸法ｔ２は永久磁石３ｄの内周面とヨーク３
ｂ間に形成される隙間ｔ１に対して大きくなるように設
定されている。
取り出して示す図である。図４は図３におけるロータの
Ａ−Ａ断面を示す図である。図４において、永久磁石３
ｄは外周を真円に、かつ基本形状が円形の内周面を磁極
ピッチに合わせて鋭角が発生しないように円弧状に凹ま
せて加工してある。さらに薄肉部３ｆが極間、厚肉部３
ｇの中心が磁極中心となるように位置を合わせて着磁さ
れている。永久磁石３ｄの厚肉部３ｇと薄肉部３ｆの肉
部の肉厚差寸法ｔ２は永久磁石３ｄの内周面とヨーク３
ｂ間に形成される隙間ｔ１に対して大きくなるように設
定されている。
【００１８】ヨーク３ｂの外周面は前記永久磁石３ｄの
内周面形状に一定寸法ｔ１の隙間を保って同一形状に加
工されている。永久磁石３ｄの内周面とヨーク３ｂ間に
形成される隙間ｔ１には接着剤３ｃが充填されてそれら
を固着する。接着剤は延びの大きい、つまり変形追充性
のよいシリコン系接着剤が用いられている。
内周面形状に一定寸法ｔ１の隙間を保って同一形状に加
工されている。永久磁石３ｄの内周面とヨーク３ｂ間に
形成される隙間ｔ１には接着剤３ｃが充填されてそれら
を固着する。接着剤は延びの大きい、つまり変形追充性
のよいシリコン系接着剤が用いられている。
【００１９】次に作用を説明する。電気コイル１ｂに３
相交流電力を供給すると、ステータコア１ａ部に回転磁
界が発生し、ロータ３の永久磁石との間で吸引ないし反
発力が働いてロータ３が回される。エンコーダ６はロー
タ３の回転数、角速度、位相差等の情報を図示していな
いコントローラへ出力することによって電気コイル１ｂ
に適切な給電が行なわれ、ロータ３の回転数、回転トル
クの制御が行なわれる。
相交流電力を供給すると、ステータコア１ａ部に回転磁
界が発生し、ロータ３の永久磁石との間で吸引ないし反
発力が働いてロータ３が回される。エンコーダ６はロー
タ３の回転数、角速度、位相差等の情報を図示していな
いコントローラへ出力することによって電気コイル１ｂ
に適切な給電が行なわれ、ロータ３の回転数、回転トル
クの制御が行なわれる。
【００２０】永久磁石３ｄとヨーク３ｂの間に伝える回
転トルクは永久磁石内周面とヨーク間に形成される隙間
ｔ１に充填された接着剤３ｃの接着力により伝達される
とともに、永久磁石３ｄがヨーク３ｂに対して回転しよ
うとして隙間が変形し厚肉部と薄肉部間の切り替わり部
に充填された接着剤がくさびとして機能し永久磁石３ｄ
をヨーク３ｂに支持する。そしてこの働きは接着剤の接
着力が完全に失われても続くため、温度の上昇や接着の
不良などにより接着面が剥離された場合でも、永久磁石
がヨークに対し相対運動を起こさず回転が継続される。
転トルクは永久磁石内周面とヨーク間に形成される隙間
ｔ１に充填された接着剤３ｃの接着力により伝達される
とともに、永久磁石３ｄがヨーク３ｂに対して回転しよ
うとして隙間が変形し厚肉部と薄肉部間の切り替わり部
に充填された接着剤がくさびとして機能し永久磁石３ｄ
をヨーク３ｂに支持する。そしてこの働きは接着剤の接
着力が完全に失われても続くため、温度の上昇や接着の
不良などにより接着面が剥離された場合でも、永久磁石
がヨークに対し相対運動を起こさず回転が継続される。
【００２１】図５は永久磁石３ｄを直線に展開したとき
の永久磁石上の磁束分布を示す図である。図によれば、
永久磁石の径方向の厚さが磁極を形成する周方向の中央
部分で大きくなっているので、磁束はサイン波形を描く
ように円周に分布している。本実施例は以上のように構
成され、接着剤がその接着力で働くのみでなく、くさび
としての機能を持つため、接着力の弱い接着剤でも大回
転トルクを伝達することができる。かつ永久磁石は円周
方向に磁束の分布がサイン波形を形成しているので、ロ
ータが滑らかな回転を行なうことができる。さらに肉厚
差の寸法は隙間より大きくなっているから、永久磁石と
ヨークが噛み合う状態にあり接着剤がせん断されること
なくトルク伝達が行なえる。ちなみに、円筒磁石の内周
面に凹凸を設ける方法として、一般的な機械加工のほか
にホットプレスによる成型加工を用いると製造コストが
安くなる。
の永久磁石上の磁束分布を示す図である。図によれば、
永久磁石の径方向の厚さが磁極を形成する周方向の中央
部分で大きくなっているので、磁束はサイン波形を描く
ように円周に分布している。本実施例は以上のように構
成され、接着剤がその接着力で働くのみでなく、くさび
としての機能を持つため、接着力の弱い接着剤でも大回
転トルクを伝達することができる。かつ永久磁石は円周
方向に磁束の分布がサイン波形を形成しているので、ロ
ータが滑らかな回転を行なうことができる。さらに肉厚
差の寸法は隙間より大きくなっているから、永久磁石と
ヨークが噛み合う状態にあり接着剤がせん断されること
なくトルク伝達が行なえる。ちなみに、円筒磁石の内周
面に凹凸を設ける方法として、一般的な機械加工のほか
にホットプレスによる成型加工を用いると製造コストが
安くなる。
【００２２】図６は、本発明の第２の実施例としてヨー
クと永久磁石の変形例を示す。この実施例は、基本的に
図４に示した第１の実施例と同様な構成で、ロータ３’
は永久磁石３ｄ’の薄肉部３ｆ’およびヨーク３ｂ’の
対応部位の形状が鈍角でできた台形で形成される点が異
なる。図７は図６における薄肉部３ｆ’の台形形状部を
取り出して拡大した図である。台形形状はその傾斜面法
線と半径のなす角度θが、ロータ３’が最高回転時に永
久磁石３ｄ’内に作用する遠心力に傾斜面により駆動力
Ｆ１から発生する半径方向分力Ｆ３を加味した応力が円
筒磁石の許容応力を上回らないように設定される。これ
により、第１の実施例と同様の効果が得られるほかに、
駆動トルク伝達時における円筒磁石の強度保証が行なえ
る。
クと永久磁石の変形例を示す。この実施例は、基本的に
図４に示した第１の実施例と同様な構成で、ロータ３’
は永久磁石３ｄ’の薄肉部３ｆ’およびヨーク３ｂ’の
対応部位の形状が鈍角でできた台形で形成される点が異
なる。図７は図６における薄肉部３ｆ’の台形形状部を
取り出して拡大した図である。台形形状はその傾斜面法
線と半径のなす角度θが、ロータ３’が最高回転時に永
久磁石３ｄ’内に作用する遠心力に傾斜面により駆動力
Ｆ１から発生する半径方向分力Ｆ３を加味した応力が円
筒磁石の許容応力を上回らないように設定される。これ
により、第１の実施例と同様の効果が得られるほかに、
駆動トルク伝達時における円筒磁石の強度保証が行なえ
る。
【００２３】図８は、本発明の第３の実施例として、熱
による永久磁石の破壊防止対策を施した接着剤の配置の
変形例を示す。この実施例では、接着剤３ｃ”を厚肉部
と薄肉部の切り替わり部（傾斜面）のみに限定して配置
してある。このほかは第２の実施例と同様である。ロー
タ３”の温度が変化すると、永久磁石３ｄ’とヨーク３
ｂ’の熱膨脹差により、隙間ｔ１がそれにしたがって変
化する。切り替わり部（傾斜面）の隙間ｔ１も同じく熱
膨脹により変化するが、テーパ状のため斜めにずれる形
になり、半径方向に比べて寸法変化が少ない。したがっ
て接着剤３ｃ”は圧縮変形が少なく、せん断方向の変形
となるので、比較的体積変化を伴なわず、変形しやすく
なる。図９には熱変化時の隙間ｔ１および接着剤３ｃ”
の変化様子を示している。（ａ）は常温時、（ｂ）は高
温時、（ｃ）は低温時の様子である。これにより、上記
第１および第２の実施例と同様な効果を有するほか、熱
対策を施したので、広範囲な温度環境で永久磁石の破損
を防ぐことが可能となる。
による永久磁石の破壊防止対策を施した接着剤の配置の
変形例を示す。この実施例では、接着剤３ｃ”を厚肉部
と薄肉部の切り替わり部（傾斜面）のみに限定して配置
してある。このほかは第２の実施例と同様である。ロー
タ３”の温度が変化すると、永久磁石３ｄ’とヨーク３
ｂ’の熱膨脹差により、隙間ｔ１がそれにしたがって変
化する。切り替わり部（傾斜面）の隙間ｔ１も同じく熱
膨脹により変化するが、テーパ状のため斜めにずれる形
になり、半径方向に比べて寸法変化が少ない。したがっ
て接着剤３ｃ”は圧縮変形が少なく、せん断方向の変形
となるので、比較的体積変化を伴なわず、変形しやすく
なる。図９には熱変化時の隙間ｔ１および接着剤３ｃ”
の変化様子を示している。（ａ）は常温時、（ｂ）は高
温時、（ｃ）は低温時の様子である。これにより、上記
第１および第２の実施例と同様な効果を有するほか、熱
対策を施したので、広範囲な温度環境で永久磁石の破損
を防ぐことが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、永久磁石に駆動トルクが作用する場合、永久磁石が
ヨークに対して回転しようとして隙間が変形し、接着剤
がくさびとして機能し接着力に摩擦力が加わって永久磁
石を支持するから、永久磁石ロータの出し得るトルクが
向上し、接着剤が剥がれても駆動が続けられる効果が得
られる。
ば、永久磁石に駆動トルクが作用する場合、永久磁石が
ヨークに対して回転しようとして隙間が変形し、接着剤
がくさびとして機能し接着力に摩擦力が加わって永久磁
石を支持するから、永久磁石ロータの出し得るトルクが
向上し、接着剤が剥がれても駆動が続けられる効果が得
られる。
【００２５】そして、前記永久磁石の厚みの変化周期は
磁極数と一致し、かつ磁極中心部が厚肉、極間部が薄肉
であるように構成すると、永久磁石に発生する磁束が円
周面にサイン波形を描き、円滑な駆動ができる。また、
前記永久磁石の厚肉部と薄肉部の肉厚差寸法が前記永久
磁石と前記ヨーク間に形成される隙間に対して大きくな
るように設定されると、永久磁石の厚肉部がヨークの薄
肉部に入り噛み合うような状態になり、接着剤のせん断
破壊が防がれ、より高いトルクを伝達することができ
る。
磁極数と一致し、かつ磁極中心部が厚肉、極間部が薄肉
であるように構成すると、永久磁石に発生する磁束が円
周面にサイン波形を描き、円滑な駆動ができる。また、
前記永久磁石の厚肉部と薄肉部の肉厚差寸法が前記永久
磁石と前記ヨーク間に形成される隙間に対して大きくな
るように設定されると、永久磁石の厚肉部がヨークの薄
肉部に入り噛み合うような状態になり、接着剤のせん断
破壊が防がれ、より高いトルクを伝達することができ
る。
【００２６】さらに、永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り
替わり部形状が鋭角のないウェーブ形状で形成される
と、永久磁石およびヨークに応力集中が防がれる。ロー
タが頑丈なものとなる。なお、永久磁石の厚肉部と薄肉
部の切り替わり部形状が鈍角で形成される台形形状で形
成されると、永久磁石内の応力分布が簡単に求められ、
設計が容易になる。
替わり部形状が鋭角のないウェーブ形状で形成される
と、永久磁石およびヨークに応力集中が防がれる。ロー
タが頑丈なものとなる。なお、永久磁石の厚肉部と薄肉
部の切り替わり部形状が鈍角で形成される台形形状で形
成されると、永久磁石内の応力分布が簡単に求められ、
設計が容易になる。
【００２７】なおまた、前記永久磁石の厚肉部と薄肉部
の切り替わり部のみに接着剤を充填すると、温度変化に
より磁石内周とヨーク外周間の隙間が変化しても、磁石
の変形を小さく押さえることができ、熱膨脹による破損
を防止される。苛酷な使用に耐えられる効果が得られる
さらにまた、前記台形形状部の傾斜角が、前記永久磁石
ロータの最高使用回転数時に前記永久磁石内に発生する
遠心応力と前記傾斜角によりトルクから発生する半径方
向分力が起因する前記永久磁石内のせん断力との合応力
が前記永久磁石の許容応力を上回らないよう設定される
と、永久磁石が破壊されずにトルクを発生することがで
き、安定した運転効果が得られる。
の切り替わり部のみに接着剤を充填すると、温度変化に
より磁石内周とヨーク外周間の隙間が変化しても、磁石
の変形を小さく押さえることができ、熱膨脹による破損
を防止される。苛酷な使用に耐えられる効果が得られる
さらにまた、前記台形形状部の傾斜角が、前記永久磁石
ロータの最高使用回転数時に前記永久磁石内に発生する
遠心応力と前記傾斜角によりトルクから発生する半径方
向分力が起因する前記永久磁石内のせん断力との合応力
が前記永久磁石の許容応力を上回らないよう設定される
と、永久磁石が破壊されずにトルクを発生することがで
き、安定した運転効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】電気コイルの卷装工程を示す図である。
【図３】ロータおよび軸受を取り出して示す図である
【図４】ロータの断面図である。
【図５】永久磁石の磁束分布を示す図である。
【図６】第２の実施例を示す図である。
【図７】台形形状と力分布の説明図である。
【図８】第３の実施例を示す図である。
【図９】温度による隙間の変化および接着剤形状の変化
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】従来例を示す図である。
【図１１】ほかの従来例を示す図である。
【図１２】永久磁石の磁束分布を示す図である。
【符号の説明】 １ ステータ １ａ ステータコア １ｂ 電気コイル ２ ケース ３、３’、３” ロータ ３ａ、１０１ 回転軸 ３ｂ、３ｂ’、３ｂ”、２０６ ヨーク ３ｃ、３ｃ’、３ｃ”、１０４ 接着剤 ３ｄ、３ｄ’、３ｄ” 永久磁石 ３ｅ、１０２ キー ３ｆ、３ｆ’ 薄肉部 ３ｇ 厚肉部 ４ａ、４ｂ 軸受け ５ カバー １０３ 円筒状永久磁石 ２０３ セグメント永久磁石 ２０４ テーパ状溝 ２０５ 突起 ２０７ アゴ部 ｔ１ 隙間 ｔ２ 肉厚差 ｔ３ 永久磁石厚み ｔ４ アゴ部厚み
フロントページの続き (72)発明者 平野 弘之 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 木下 繁則 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 遠藤 研二 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 常盤 信行 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 回転軸に固設されたヨークの外周部に径
方向にＮ、Ｓ極を有し、かつ円周方向に磁極を交互に着
磁された永久磁石を配してなる永久磁石ロータにおい
て、前記永久磁石の外周面を真円に、円周方向に磁石の
厚みを変化させるとともに前記ヨークの外周形状を前記
永久磁石の内周形状にそって一定の隙間を保つように形
成し、前記隙間に接着剤を充填してなることを特徴とす
る永久磁石ロータ。 - 【請求項２】 前記永久磁石の厚みの変化周期は磁極数
と一致し、かつ磁極中心部が厚肉、極間部が薄肉である
ように構成されたことを特徴とする請求項１記載の永久
磁石ロータ。 - 【請求項３】 前記永久磁石の厚肉部と薄肉部の肉厚差
寸法は前記永久磁石と前記ヨーク間に形成される隙間に
対して大きくなるように設定されたことを特徴とする請
求項１または２記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項４】 永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり
部形状が、鋭角のないウェーブ形状とされたことを特徴
とする請求項１、２または３記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項５】 永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替わり
部形状が、鈍角で形成される台形形状とされたことを特
徴とする請求項１、２または３記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項６】 前記永久磁石の厚肉部と薄肉部の切り替
わり部のみに接着剤を充填したことを特徴とする請求項
１、２、３、４または５記載の永久磁石ロータ。 - 【請求項７】 前記台形形状部の傾斜角が、前記永久磁
石ロータの最高使用回転数時に前記永久磁石内に発生す
る遠心応力と前記傾斜角によりトルクから発生する半径
方向分力が起因する前記永久磁石内のせん断応力との合
応力が前記永久磁石の許容応力を上回らないよう設定さ
れたことを特徴とする請求項５または６記載永久磁石ロ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7225905A JPH0956092A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 永久磁石ロータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7225905A JPH0956092A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 永久磁石ロータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0956092A true JPH0956092A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16836732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7225905A Withdrawn JPH0956092A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 永久磁石ロータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0956092A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10234148A (ja) * | 1997-02-20 | 1998-09-02 | Toshiba Corp | 永久磁石形モータ |
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-
1995
- 1995-08-10 JP JP7225905A patent/JPH0956092A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |