JPH1169676A - 永久磁石形回転電機の回転子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温度においても永久磁石を回転子鉄心に強
固に固定することができること等の特徴を有する永久磁
石形回転電機の回転子構造を提供する。 【解決手段】 半田を付着させた回転子鉄心３２の外周
面に、銅箔３５を挟んで、半田を付着させた永久磁石３
３を接合する。永久磁石の間にはアルミニウム部材をダ
イキャスト成形する。アルミニウム部材の凸部と回転子
鉄心の凹部とが嵌合する状態にする。永久磁石の両端面
は傾斜面とし、この傾斜面に沿ってアルミニウム部材の
両端面も傾斜面とする。アルミニウム部材の外周面には
回転子鉄心周方向の溝を回転子鉄心軸方向に連続的に設
ける。アルミニウムとけい素のアルミニウム合金を付着
させた回転子鉄心の外周面に、半田を付着させた永久磁
石を接合する。回転子鉄心のスロットに永久磁石を設け
てなる回転子構造であって、スロットは回転子鉄心周方
向に沿い且つ各磁極間で磁極分離用空隙を介して連結す
るように形成し、永久磁石は外周面に半田を付着させて
スロット内に設けると共に、磁極分離用空隙にはダイキ
ャストによってアルミニウムを充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石形回転電機
の回転子構造に関し、高速低慣性の電動機等の回転子に
適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機の回転子構造は、ロータバー
とエンドリングとを接合してなるかご形導体と、回転子
鉄心とを一体的に備えてなるものであるが、本構造の回
転子では、出力を大きくしようとすると、導体に流れる
誘導電流が大きくなり、この電流による発熱によって回
転子の温度上昇が大きくなってしまう。このため回転子
に永久磁石を用いた発熱のすくない回転子構造が種々考
えられている。

【０００３】図９は永久磁石形回転電機の全体構成例を
示す縦断面図である。同図に示すように、フレーム１の
内側には、固定子鉄心２と固定子巻線３とを有してなる
固定子９が支持されており、この固定子９の内側には、
回転子鉄心５と回転軸７とを有してなる回転子８が、フ
レーム１の両側のブラケット４に軸受１０を介して回転
可能に設けられている。そして、かかる永久磁石形回転
電機の回転子８の構造には種々のものがある。

【０００４】回転子鉄心５の外周面に接着剤によって永
久磁石を貼付したものや（これが最も一般的に採用され
ている）、非磁性リングを用いて回転子鉄心５に永久磁
石を固定したものや、回転子鉄心５の外周面に設けた永
久磁石に繊維強化複合材を巻付けて永久磁石を固定した
ものや、回転子鉄心５に永久磁石を機械的に拘束したも
のなどがある。

【０００５】図１０、図１１及び図１２には、かかる従
来の永久磁石形回転電機の回転子構造の具体例を示す。
なお、図１０は従来の永久磁石形回転電機の回転子構造
を示す横断面図、図１１は従来の他の永久磁石形回転電
機の回転子構造を示す横断面図、図１２（ａ）は従来の
他の永久磁石形回転電機の回転子構造を示す横断面図、
図１２（ｂ）は前記回転子構造の下半分を省略して示す
縦断面図である。

【０００６】図１０に示す回転子８は、けい素鋼板を積
層してなる回転子鉄心５の外周面に、永久磁石２０を接
着剤により接着してなるものである。

【０００７】図１１に示す回転子８は、けい素鋼板を積
層してなる回転子鉄心５の外周面に永久磁石１１を設
け、これらの永久磁石１１を焼ばめによって装着した非
磁性リング１２で固定してなるものである。

【０００８】また、図１２に示すように、けい素鋼板を
積層してなる回転子鉄心５には、回転子８の磁極毎に回
転子鉄心周方向に等間隔でアルミ導体用スロット５ａが
形成されると共に、回転子８の各磁極間に位置するよう
に磁石用スロット５ｂが形成されている。そして、磁石
用スロット５ｂの外周側５ｃと内周側５ｄは、回転子８
の各磁極間を磁気絶縁するために分離されている。即
ち、図示例の回転子８は４極であり、これに応じて回転
子鉄心５は４分割されている。

【０００９】アルミ導体用スロット５ａにはアルミダイ
キャストによって２次導体であるアルミ導体１３が設け
られており、これらのアルミ導体１３の回転子鉄心軸方
向の両端部にはエンドリング１７が接続されている。即
ち、アルミ導体１３とエンドリング１７とによってかご
形に形成されている。磁石用スロット５ｂには永久磁石
１４が挿入されている。また、回転軸７と回転子鉄心５
の内周部と間には、回転子鉄心５と回転軸７との間を磁
気絶縁するために永久磁石１５が設けられている。

【００１０】そして、回転子鉄心５は上記の如く４分割
されており回転遠心力に対する強度が低いため、回転子
鉄心５の間に挟んだステンレス板１６によって遠心荷重
を支えるように構成されている。このステンレス板１６
は、図１３に示すように、永久磁石１４を挿通する穴１
８等が形成された一体のものである。

【００１１】また、従来の永久磁石はフェライト磁石で
あり、防食のための表面処理は施されていないが、永久
磁石形回転電機にはより高速回転が要求され、且つ磁束
密度の増加が必要になってきたため、磁気エネルギー積
の大きい鉄、ネオジウム、ホウ素を主成分とする希土類
磁石が開発され、回転子の永久磁石として使用されるよ
うになってきた。そして、この希土類磁石は、腐食し易
いため、防食皮膜として樹脂塗膜、アルミニウムスパッ
タ膜或いはニッケルめっき皮膜が施されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の永久磁石形回転電機の回転子構造では、次のような
問題点がある。

【００１３】 接着剤によって永久磁石を貼付したも
のでは、高温度における接着強度が不足する。 永久磁石を固定するために非磁性リングを用いたも
のや、繊維強化複合材を用いたものでは、回転子と固定
子との間のギャップが大きくなり、出力を大きくするこ
とが困難になる。 永久磁石を機械的に拘束したものでは、構造が複雑
になる。

【００１４】 回転電機（発電機や電動機）にはより
高速回転が要求されてきているため、従来のような接着
剤を用いて防食皮膜を施した永久磁石を回転子鉄心に固
定する方法では接着力が弱く高速回転には耐えられな
い。表１にはアルミニウムスパッタ膜を施した場合とニ
ッケルめっき皮膜を施した場合の接着強さを示す。 樹脂塗膜を施した永久磁石には半田を用いて固定す
る方法は適用できない。また、回転子鉄心を構成するけ
い素鋼板は、従来の錫−鉛半田とペースト（フラック
ス）とを用いた方法では半田がぬれない（接合反応が生
じない）。従って、永久磁石を回転子鉄心に半田付けす
ることは困難である。

【００１５】

【表１】

【００１６】 フェライト磁石も希土類磁石も共に粉
末焼結法によって成形されるため、もろくて欠け易い。
このため圧入や焼ばめによる固定が容易ではない。 図１２に示す回転子構造では、アルミニウムの侵入
が不十分な箇所ができてしまう。このため、運転時に永
久磁石に曲げが加わり、永久磁石が割れてしまう。この
ことはフェライト磁石でも希土類磁石でも同様に発生す
る。 また、図１２に示す回転子構造では、回転子鉄心に
ステンレス板を挟み込んでいるために有効鉄心長さが短
くなり、結果として回転電機の体格が大きくなる。

【００１７】従って本発明は上記従来技術に鑑み、高温
度においても永久磁石を回転子鉄心に強固に固定するこ
とができ、しかも回転子と固定子とのギャップが大きく
なったり、構造が複雑になることがなく、また、永久磁
石が希土類磁石でも回転子鉄心に強固に固定することが
でき、更には、永久磁石の固定が容易であり、永久磁石
が割れたり、回転子の体格が大きくなったりすることの
ない永久磁石形回転電機の回転子構造を提供することを
課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の永久磁石形回転電機の回転子構造は、半田を付着
させた回転子鉄心の外周面に、銅箔を挟んで、半田を付
着させた永久磁石を接合してなることを特徴とする。

【００１９】従って、この第１発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、回転子鉄心と永久磁石との接
合層は半田と銅との合金を形成し、半田よりも高い溶融
温度となる。また、接着剤による接着の場合よりも接合
強度が高くなる。

【００２０】また、第２発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造は、第１発明の永久磁石形回転電機の回転子構
造において、前記永久磁石の間には、磁極分離用非磁性
材としてアルミニウム部材をダイキャスト成形したこと
を特徴とする。

【００２１】従って、この第２発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、磁極分離用の非磁性材料をア
ルミニウムダイキャスト成形することにより、仕上げの
機械加工をせずに組立てることができる。

【００２２】また、第３発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造は、第２発明の永久磁石形回転電機の回転子構
造において、前記アルミニウム部材は、前記アルミニウ
ム部材の内周面の凸部と前記回転子鉄心の外周面の凹部
とが、又は前記内周面の凹部と前記外周面の凸部とが嵌
合する状態にして、前記回転子鉄心に固定されるように
したことを特徴とする。

【００２３】従って、この第３発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、凹部と凸部とが嵌合する状態
にしたことにより、アルミニウム部材が回転子鉄心に機
械的に固定される。

【００２４】また、第４発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造は、第２発明の永久磁石形回転電機の回転子構
造において、前記永久磁石の回転子鉄心周方向両端面は
前記永久磁石の外周面から内周面に向かって回転子鉄心
周方向に広がる傾斜面となっており、この傾斜面に沿っ
て前記アルミニウム部材の回転子鉄心周方向両端面も傾
斜していることを特徴とする。

【００２５】従って、この第４発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、凹部と凸部とが嵌合する状態
にすると共に永久磁石の両端面を傾斜させてこの両端面
がアルミニウム部材の両端面に支持される状態にしたこ
とにより、アルミニウム部材が回転子鉄心に機械的に固
定されると共に、永久磁石も支えることができる。

【００２６】また、第５発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造は、第２発明の永久磁石形回転電機の回転子構
造において、前記アルミニウム部材の外周面には、回転
子鉄心周方向に形成した溝を回転子鉄心軸方向に連続的
に設けたことを特徴とする。

【００２７】従って、この第５発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、アルミニウム部材の外周面に
溝を回転子鉄心軸方向に連続的に設けたことにより、回
転子表面を前記軸方向に流れるうず電流に対して大きな
抵抗となるため、うず電流を低減し、うず電流損を低減
させることができる。

【００２８】また、第６発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造は、アルミニウムとけい素のアルミニウム合金
を付着させた回転子鉄心の外周面に、半田を付着させた
永久磁石を接合してなることを特徴とする。

【００２９】従って、この第６発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、アルミニウム合金は融点が低
いことと合わせて、けい素を含むので溶融金属の流動性
がよいために鋼との密着性がよい。そして、このアルミ
ニウム合金を付着させた回転子鉄心の外周面に半田付け
するため、フラックスを用いることなく永久磁石が回転
子鉄心に半田付けされる。しかも、永久磁石と回転子鉄
心との接合部の耐熱性は、アルミニウムと半田との合金
反応によって融点が上昇し、半田のみの接合に比べて高
くなる。更に、回転子鉄心と永久磁石との接合強さが向
上する。

【００３０】また、第７発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造は、第６発明の永久磁石形回転電機の回転子構
造において、前記アルミニウム合金を付着させた回転子
鉄心の外周面にも半田を付着させたことを特徴とする。

【００３１】従って、この第７発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、アルミニウム合金を付着させ
た回転子鉄心の外周面にも半田を付着させたことによ
り、回転子鉄心と永久磁石とが極めて容易に接合され
る。

【００３２】また、第８発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造は、回転子鉄心に形成したスロットに永久磁石
を設けてなる永久磁石形回転電機の回転子構造であっ
て、前記スロットは回転子鉄心周方向に沿い且つ各磁極
間で磁極分離用空隙を介して連結するように形成し、前
記永久磁石は外周面に半田を付着させて前記スロット内
にそれぞれ設けると共に、前記スロットの前記磁極分離
用空隙にはダイキャストによってアルミニウムを充填し
てなることを特徴とする。

【００３３】従って、この第８発明の永久磁石形回転電
機の回転子構造によれば、永久磁石の外周面に付着させ
た半田がダイキャスト時の加熱によって柔らかくなり、
回転子鉄心の凹凸になじむように変形して、永久磁石と
回転子鉄心との片当たりが減少する。このため、運転時
に永久磁石に無理な曲げが加わらなくなる。また、アル
ミニウムと半田との合金反応が生じて、永久磁石が回転
子鉄心のスロット内に強固に固定される。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００３５】＜実施の形態１＞図１（ａ）は本発明の実
施の形態１に係る永久磁石形回転電機の回転子構造を示
す斜視図、図１（ｂ）は前記回転子構造の横断面図、図
１（ｃ）は前記回転子構造の永久磁石を抽出して示す拡
大斜視図である。

【００３６】図１（ａ）、（ｂ）に示すように、回転子
３０は、半田を付着させた回転子鉄心３２の外周面に、
銅箔３５を挟んで、半田を付着させた円弧状の永久磁石
３３を接合（ろう接）してなるものである。また、永久
磁石３３，３３の間には磁極分離用非磁性材としてアル
ミニウム部材３６がダイキャスト成形されている。

【００３７】回転子鉄心３２は、けい素鋼板を積層して
なる積層鉄心であり、回転軸３１に固定されている。ま
た、図１（ｃ）に示すように、永久磁石３３は４片の分
割磁石３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄから構成されて
いる。

【００３８】この回転子３０は次のようにして製造す
る。円弧状の永久磁石３３は大形になると単体のものを
製造するのが困難であるため、図１（ｃ）に示すよう
に、分割磁石３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを貼り合
わせる。

【００３９】ろう接の手順としては、まず、分割磁石３
３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの凹面側（内周面側）に
半田用フラックス（日本アルミット製、商品名ＳＤＧ）
を塗布し、溶融半田に浸漬して溶融半田めっきを施す。

【００４０】次に、回転子鉄心３２の外周面にも溶融半
田めっきを施す。即ち、回転子鉄心３２の外周面にフラ
ックスを塗布し、バーナで加熱しながら棒半田を差し込
んで溶融半田めっきをする。

【００４１】そして、溶融半田めっきを施した回転子鉄
心３２の外周面と、溶融半田めっきを施した分割磁石３
３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ（即ち永久磁石３３）の
内周面との間に厚さ０．０２ｍｍの銅箔３５を挟んで、
回転子３０全体を２４０℃〜３００℃に加熱する。その
結果、永久磁石３３と回転子鉄心３２との接合層には半
田と銅との合金が形成され、半田の溶融温度１８３℃に
対して、前記接合層の溶融温度は２２７℃と高くなる。
図２には銅−錫の二元系状態図を示す。

【００４２】続いて、永久磁石３３，３３の間に、磁極
分離用非磁性材としてアルミニウム部材３６をダイキャ
ストで成形する。このアルミダイキャストの固着は短時
間（０．１５秒）であるため、接合面の耐熱性に特に問
題はない。このようにして回転子３０を構成した後、永
久磁石３３を着磁装置で着磁して回転子３０を完成させ
る。これは、永久磁石３３は組み立てや加工を容易にす
るために、はじめは永久磁石としては極めて弱い磁力に
しているためである。

【００４３】従って、上記構造の回転子３０によれば、
回転子鉄心３２と永久磁石３３との接合層は半田と銅と
の合金を形成し、半田よりも高い溶融温度となる。この
ため、回転子３０の使用温度を高くすることができる。

【００４４】また、回転子鉄心３２と永久磁石３３との
接合強度は４０ＭＰａであり、接着剤による接着の場合
における接合強度２７ＭＰａを越える高い強度となる。
このため、接着剤による接着の場合に比べて、回転数を
１．５倍に上げることができる。

【００４５】また、磁極分離用非磁性材として板素材を
円弧状に形成するのは煩雑であり、回転電機は高価なも
のになるが、上記の回転子３０では磁極分離用非磁性材
としてアルミニウム部材をダイキャスト成形したため、
仕上げの機械加工を行わずに組立てることができ、安価
な回転電機を提供することができる。

【００４６】また、回転子鉄心３２の外周面に永久磁石
３３をろう接するため、回転子３０と固定子とのギャッ
プを小さくすることができて高出力回転電機を実現する
ことができ、しかも構造が簡単である。

【００４７】また、永久磁石３３と回転子鉄心３２との
接合層（ろう接部）の耐熱性を上げたことにより、回転
電機全体の寸法を小さくすることができる。

【００４８】＜実施の形態２＞図３（ａ）は本発明の実
施の形態２に係る永久磁石形回転電機の回転子構造を示
す斜視図、図３（ｂ）は前記回転子構造の横断面拡大図
である。

【００４９】図３に示すように、回転子４０は、半田を
付着させた回転子鉄心４２の外周面に、銅箔４５を挟ん
で、半田を付着させた円弧状の永久磁石４３を接合（ろ
う接）してなるものである。また、永久磁石４３，４３
の間には磁極分離用非磁性材としてアルミニウム部材４
６がダイキャスト成形されている。回転子鉄心４２は、
けい素鋼板を積層してなる積層鉄心であり、回転軸４１
に固定されている。永久磁石４３は、４片の分割磁石
（図示省略、図１（ｃ）参照）から構成されている。

【００５０】そして、回転子鉄心４２の外周面には、永
久磁石４３の回転子鉄心周方向両端面４３ａの近傍に丸
形の凹部（くぼみ）４２ａが形成されており、この凹部
４２ａと、アルミニウム部材４６の内周面の凸部４６ａ
とが嵌合する状態となっている。また、永久磁石４３の
回転子鉄心周方向両端面４３ａは永久磁石４３の外周面
から内周面に向かって回転子鉄心周方向に広がる傾斜面
となっており、この傾斜面（両端面４３ａ）に沿ってア
ルミニウム部材４６の回転子鉄心周方向両端面４６ａも
傾斜している。

【００５１】これらの構造は、両端面４３ａを傾斜させ
た永久磁石４３を回転子鉄心４２にろう接した後、これ
らの永久磁石４３，４３の間にアルミニウム部材４６を
ダイキャスト成形することによって形成される。なお、
その他の製造手順については上記実施の形態１の場合と
同様であるため、ここでの説明は省略する。

【００５２】従って、上記構造の回転子４０によれば、
上記実施の形態１に係る回転子３０と同様の作用・効果
が得られ、更に、回転子鉄心４２の凹部４２ａとアルミ
ニウム部材４６の凸部４６ａとが嵌合する状態になると
共に、永久磁石４３の両端面４３ａがアルミニウム部材
４６の両端面４６ａに支持される状態になって、アルミ
ニウム部材４６が回転子鉄心４２に機械的に固定される
と共に、永久磁石４３も支えることができる。

【００５３】なお、上記では、回転子鉄心４２に凹部４
２ａを形成し、アルミニウム部材４６に凸部４６ａを形
成したが、必ずしもこれに限定するものではなく、回転
子鉄心４２に凸部を形成し、アルミニウム部材４６に凹
部を形成ようにしてもよい。また、これらの凹凸部の形
状は丸形に限定するものではなく、凹部と凸部とが嵌合
する状態となってアルミニウム部材４６を回転子鉄心４
２に機械的に固定することができればよい。

【００５４】＜実施の形態３＞図４（ａ）は本発明の実
施の形態３に係る永久磁石形回転電機の回転子構造を示
す斜視図、図４（ｂ）は前記回転子構造のアルミニウム
部材の一部を抽出して示す拡大斜視図である。

【００５５】図４（ａ）に示すように、回転子５０は、
半田を付着させた回転子鉄心５２の外周面に、銅箔５５
を挟んで、半田を付着させた円弧状の永久磁石５３を接
合（ろう接）してなるものである。また、永久磁石５
３，５３の間には磁極分離用非磁性材としてアルミニウ
ム部材５６がダイキャスト成形されている。回転子鉄心
５２は、けい素鋼板を積層してなる積層鉄心であり、回
転軸５１に固定されている。永久磁石５３は、４片の分
割磁石（図示省略、図１（ｃ）参照）から構成されてい
る。

【００５６】そして、図４（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、アルミニウム部材５６の外周面には、回転子鉄心周
方向に溝５６ａを形成すると共に、この溝５６ａを回転
子鉄心軸方向に連続的に設けることによって、ネジ山状
の凹凸が形成されている。

【００５７】このネジ山状の凹凸は、ダイキャスト成形
によって形成する。なお、その他の製造手順については
上記実施の形態１の場合と同様であるため、ここでの説
明は省略する。

【００５８】従って、上記構造の回転子５０によれば、
上記実施の形態１に係る回転子３０と同様の作用・効果
が得られ、更には、アルミニウム部材５６の外周面にネ
ジ山状の凹凸を形成したことにより、即ち、回転子鉄心
周方向に溝を形成すると共にこの溝を回転子鉄心軸方向
に連続的に設けたことにより、回転子表面を前記軸方向
に流れるうず電流に対して大きな抵抗となるため、うず
電流を低減し、うず電流損を低減させることができる。

【００５９】即ち、アルミニウム部材５６は、回転子鉄
心５２のけい素鋼板に比べて電気抵抗が小さく（約１／
４０）、しかも、積層構造ではなくて一体物であるた
め、うず電流損が大きくなり、回転電機の出力を向上さ
せる上で不利となる。そこで、上記の如くアルミニウム
部材５６の外周面にネジ山状の凹凸を形成してうず電流
に対する抵抗を高めることにより、うず電流を低減する
ことができるようにしている。このうず電流の低減によ
って損失を約２０％低減することができ、回転電機の出
力を高くすることができる。

【００６０】＜実施の形態４＞図５は本発明の実施の形
態４に係る永久磁石形回転電機の回転子構造を示す横断
面図、図６は前記回転子の製造方法（溶射ガンによる溶
射時の状態）を示す説明図である。

【００６１】図５に示すように、回転子６０は、アルミ
ニウムとけい素のアルミニウム合金を付着させた回転子
鉄心６２の外周面に、半田を付着させた４つの永久磁石
６３を接合してなるものである。永久磁石６３は、鉄、
ネオジウム、ホウ素を主成分とする希土類磁石である。
回転子鉄心６２は、けい素鋼板を積層してなる積層鉄心
であり、回転軸６１に固定されている。

【００６２】この回転子６０は次のようにして製造す
る。予め回転子鉄心６２の表面（外周面）に対して脱脂
と磨きとを行っておく。この前処理によって後行程での
溶射アルミニウム合金皮膜の密着性向上と均一な密着力
とが得られる。そして、図６に示すように、回転子鉄心
６２の外周面に、アルミニウムとけい素のアルミニウム
合金を溶射して溶射アルミニウム合金皮膜６７を形成す
る。アルミニウム合金は融点が低いことと合せ、けい素
を含むので溶融金属の流動性がよいために鋼との密着性
が非常によい。

【００６３】続いて、この溶射アルミニウム合金皮膜６
７を施した回転子鉄心６２の外周面に、半田を被覆させ
た永久磁石６３を接合する。

【００６４】アルミニウム合金の組成は８８％アルミニ
ウム−１２％けい素であり、融点は５５０℃である。ま
た、永久磁石６３の半田皮膜の組成は、９０％錫−１０
％亜鉛であり、融点は２００℃である。

【００６５】また、回転子鉄心６２の外周面に形成した
溶射アルミニウム合金皮膜６７の上にも錫−亜鉛半田を
半田コテでのせておくと、回転子鉄心６２と永久磁石６
３とがきわめて容易に接合できるようになる。

【００６６】接合反応は錫−亜鉛半田の融点である２０
０℃から始まる。このように、永久磁石６３の半田と回
転子鉄心６２のアルミニウム合金とは２００℃を越える
温度で合金反応が起こるので、従来の半田付け温度で接
合することができる。そして、回転子鉄心６２のアルミ
ニウム合金と永久磁石６３の半田とが反応すると、溶融
温度が高まり（２００℃から２４０℃に高まる）、より
耐熱性の高い接合となる。

【００６７】従って、上記構造の回転子６０によれば、
フラックスを用いることなく永久磁石６３を回転子鉄心
６２に半田付けすることができる。しかも、回転子鉄心
６２と永久磁石６３との接合部の耐熱性は、アルミニウ
ム合金と半田との合金反応によって融点が上昇すること
により、半田のみの接合に比べて高くなる。更に、回転
子鉄心６２と永久磁石６３との接合強さは４０ＭＰａを
越え、回転電機の高速化が図れる。

【００６８】また、アルミニウム合金を付着させた回転
子鉄心６２の外周面にも半田を付着させたことにより、
回転子鉄心６２と永久磁石６３とが極めて容易に接合さ
れ、回転子鉄心６２と永久磁石６３との接合がより確実
なものとなる。

【００６９】＜実施の形態５＞図７（ａ）は本発明の実
施の形態５に係る永久磁石形回転電機の回転子構造を示
す横断面図、図７（ｂ）は前記回転子構造の下半分を省
略して示す縦断面図である。

【００７０】図７に示すように、回転子鉄心７２は、け
い素鋼板を積層してなる積層鉄心であり、従来のように
分割されておらず、一体的に構成されている。従って、
この回転子鉄心７２には従来のような補強用のステンレ
ス板は挟まれていない。この回転子鉄心７２の外周側に
は、回転子鉄心周方向に等間隔でアルミ導体用スロット
７２ａが形成されており、これらのアルミ導体用スロッ
ト７２ａには、アルミダイキャストによって２次導体で
あるアルミ導体７３が設けられている。また、アルミ導
体７３の両端部は、エンドリング７５にそれぞれ接続さ
れている。

【００７１】そして、アルミ導体用スロット７２ａの内
側（内周側）には、矩形断面の磁石用スロット７２ｂが
回転子鉄心周方向に沿い且つ各磁極間で磁極分離用空隙
７５を介して連結するように形成され、これらの磁石用
スロット７２ｂには半田を付着させた矩形断面の永久磁
石７４がそれぞれ設けられると共に、磁石用スロット７
２ｂの磁極分離用空隙７２ｃにはダイキャストによって
アルミニウムが充填されている。永久磁石７４は、鉄、
ネオジウム、ホウ素を主成分とする希土類磁石であり、
防食皮膜として９０％錫−１０％亜鉛の半田による半田
皮膜が施されている。

【００７２】従って、上記構造の回転子７０によれば、
永久磁石７４の半田（半田皮膜）がダイキャスト時の加
熱によって柔らかくなり、回転子鉄心（積層鉄心）７２
の凹凸になじむように変形して、永久磁石７４と回転子
鉄心７２との片当たりが減少する。その結果、運転時に
永久磁石７４に無理な曲げが加わらなくなって、回転子
鉄心７２内で永久磁石７４が割れるのを防止することが
でき、回転電機の性能低下を避けることができる。

【００７３】また、永久磁石７４は、この永久磁石７４
の半田とアルミニウムとが反応して、磁石用スロット７
２ｂ内に強固に固定される。このため、回転電機の高速
化を図ることができる。図８には永久磁石７４に溶融ア
ルミニウムが接したときの永久磁石７４の表面温度変化
を示す。同図に示すように、永久磁石７４の表面温度が
半田の溶融温度を越え、アルミニウムと半田との合金反
応が生じる。

【００７４】また、半田皮膜の耐食性は十分にあり、腐
食し易い希土類磁石である永久磁石７４であっても、こ
の永久磁石７４が腐食して劣化する心配はない。

【００７５】また、従来のような補強用のステンレス板
がなく、このステンレス板によって有効鉄心長さが短く
なることがないため、回転電機の体格を小さくすること
ができる。

【００７６】なお、上記では永久磁石７４に半田皮膜を
施すために錫−亜鉛半田を用いたが、この他に亜鉛−カ
ドミニウム半田（融点２７０℃）を用いてもよい。この
場合にも上記と同様の効果が得られる。

【００７７】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、第１発明の永久磁石形回転電機の回転
子構造によれば、回転子鉄心と永久磁石との接合層は半
田と銅との合金を形成し、半田よりも高い溶融温度とな
る。このため回転子の使用温度を高くすることができ
る。また、接着剤による接着の場合よりも接合強度が高
くなるため、回転電機の高速化を図ることができる。

【００７８】また、回転子鉄心の外周面に永久磁石をろ
う接するため、回転子と固定子とのギャップを小さくす
ることができて高出力回転電機を実現することができ、
しかも構造が簡単である。更に、永久磁石と回転子鉄心
との接合層（ろう接部）の耐熱性を上げたことにより、
回転電機全体の寸法を小さくすることができる。

【００７９】また、第２発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造によれば、磁極分離用の非磁性材料をアルミダ
イキャスト成形することにより、仕上げの機械加工をせ
ずに組立てることができ、安価な回転電機を提供するこ
とができる。

【００８０】また、第３発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造によれば、凹部と凸部とが嵌合する状態にした
ことにより、アルミニウム部材が回転子鉄心に機械的に
固定される。

【００８１】また、第４発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造によれば、凹部と凸部とが嵌合する状態にする
と共に永久磁石の両端面を傾斜させてこの両端面がアル
ミニウム部材の両端面に支持される状態にしたことによ
り、アルミニウム部材が回転子鉄心に機械的に固定され
ると共に、永久磁石も支えることができる。

【００８２】また、第５発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造によれば、アルミニウム部材の外周面に溝を回
転子鉄心軸方向に連続的に設けたことにより、回転子表
面を前記軸方向に流れるうず電流に対して大きな抵抗と
なるため、うず電流を低減させることができる。このた
め、うず電流損を低減させることができ、回転電機の出
力を高くすることができる。

【００８３】また、第６発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造によれば、アルミニウム合金は融点が低いこと
と合わせて、けい素を含むので溶融金属の流動性がよい
ために鋼との密着性がよい。そして、このアルミニウム
合金を付着させた回転子鉄心の外周面に永久磁石を半田
付けするため、フラックスを用いることなく永久磁石を
回転子鉄心に半田付けすることができる。しかも、永久
磁石と回転子鉄心との接合部の耐熱性は、アルミニウム
と半田との合金反応によって融点が上昇し、半田のみの
接合に比べて高くなる。更に、回転子鉄心と永久磁石と
の接合強さが向上するため、回転電機の高速化が図れ
る。

【００８４】また、第７発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造によれば、アルミニウム合金を付着させた回転
子鉄心の外周面にも半田を付着させたことにより、回転
子鉄心と永久磁石とが極めて容易に接合され、回転子鉄
心と永久磁石との接合がより確実なものとなる。

【００８５】また、第８発明の永久磁石形回転電機の回
転子構造によれば、永久磁石の外周面に付着させた半田
がダイキャスト時の加熱によって柔らかくなり、回転子
鉄心の凹凸になじむように変形して、永久磁石と回転子
鉄心との片当たりが減少する。このため、運転時に永久
磁石に無理な曲げが加わらなくなって、永久磁石が回転
子鉄心内で割れるのを防止することができ、回転電機の
性能低下を避けることができる。また、アルミニウムと
半田との合金反応が生じて、永久磁石が回転子鉄心のス
ロット内に強固に固定され、回転電機の高速化を図るこ
とができる。

【００８６】また、半田皮膜の耐食性は十分にあり、永
久磁石が腐食し易い希土類磁石であっても、この永久磁
石が腐食して劣化する心配はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１に係る永久磁石
形回転電機の回転子構造を示す斜視図、（ｂ）は前記回
転子構造の横断面図、（ｃ）は前記回転子構造の永久磁
石を抽出して示す拡大斜視図であるである。

【図２】銅−錫の二元系状態図である。

【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２に係る永久磁石
形回転電機の回転子構造を示す斜視図、（ｂ）は前記回
転子構造の横断面拡大図である。

【図４】（ａ）は本発明の実施の形態３に係る永久磁石
形回転電機の回転子構造を示す斜視図、（ｂ）は前記回
転子構造のアルミニウム部材の一部を抽出して示す拡大
斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態４に係る永久磁石形回転電
機の回転子構造を示す横断面図である。

【図６】前記回転子の製造方法（溶射ガンによる溶射時
の状態）を示す説明図である。

【図７】（ａ）は本発明の実施の形態５に係る永久磁石
形回転電機の回転子構造を示す横断面図、（ｂ）は前記
回転子構造の下半分を省略して示す縦断面図である。

【図８】永久磁石に溶融アルミニウムが接したときの永
久磁石の表面温度変化を示すグラフである。

【図９】永久磁石形回転電機の全体構成例を示す縦断面
図である。

【図１０】従来の永久磁石形回転電機の回転子構造を示
す横断面図である。

【図１１】従来の他の永久磁石形回転電機の回転子構造
を示す横断面図である。

【図１２】（ａ）は従来の他の永久磁石形回転電機の回
転子構造を示す横断面図、（ｂ）は前記回転子構造の下
半分を省略して示す縦断面図である。

【図１３】ステンレス板の構造図である。

【符号の説明】

３０ 回転子 ３１ 回転軸 ３２ 回転子鉄心 ３３ 永久磁石 ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ 分割磁石 ３５ 銅箔 ３６ アルミニウム部材 ４０ 回転子 ４１ 回転軸 ４２ 回転子鉄心 ４２ａ 凹部 ４３ 永久磁石 ４３ａ 端面 ４５ 銅箔 ４６ アルミニウム部材 ４６ａ 端面 ５０ 回転子 ５１ 回転軸 ５２ 回転子鉄心 ５３ 永久磁石 ５５ 銅箔 ５６ アルミニウム部材 ５６ａ 溝 ６０ 回転子 ６１ 回転軸 ６２ 回転子鉄心 ６３ 永久磁石 ６６ 溶射ガン ６７ 溶射アルミニウム合金皮膜 ７０ 回転子 ７１ 回転軸 ７２ 回転子鉄心 ７２ａ アルミ導体用スロット ７２ｂ 磁石用スロット ７２ｃ 磁極分離用空隙 ７３ アルミ導体 ７４ 永久磁石 ７５ エンドリング

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田を付着させた回転子鉄心の外周面
   に、銅箔を挟んで、半田を付着させた永久磁石を接合し
   てなることを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子構
   造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する永久磁石形回転電機
   の回転子構造において、 前記永久磁石の間には、磁極分離用非磁性材としてアル
   ミニウム部材をダイキャスト成形したことを特徴とする
   永久磁石形回転電機の回転子構造。
3. 【請求項３】 請求項２に記載する永久磁石形回転電機
   の回転子構造において、 前記アルミニウム部材は、前記アルミニウム部材の内周
   面の凸部と前記回転子鉄心の外周面の凹部とが、又は前
   記内周面の凹部と前記外周面の凸部とが嵌合する状態に
   して、前記回転子鉄心に固定されるようにしたことを特
   徴とする永久磁石形回転電機の回転子構造。
4. 【請求項４】 請求項２に記載する永久磁石形回転電機
   の回転子構造において、 前記永久磁石の回転子鉄心周方向両端面は前記永久磁石
   の外周面から内周面に向かって回転子鉄心周方向に広が
   る傾斜面となっており、この傾斜面に沿って前記アルミ
   ニウム部材の回転子鉄心周方向両端面も傾斜しているこ
   とを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子構造。
5. 【請求項５】 請求項２に記載する永久磁石形回転電機
   の回転子構造において、 前記アルミニウム部材の外周面には、回転子鉄心周方向
   に形成した溝を回転子鉄心軸方向に連続的に設けたこと
   を特徴とする永久磁石形回転電機の回転子構造。
6. 【請求項６】 アルミニウムとけい素のアルミニウム合
   金を付着させた回転子鉄心の外周面に、半田を付着させ
   た永久磁石を接合してなることを特徴とする永久磁石形
   回転電機の回転子構造。
7. 【請求項７】 請求項６に記載する永久磁石形回転電機
   の回転子構造において、 前記アルミニウム合金を付着させた回転子鉄心の外周面
   にも半田を付着させたことを特徴とする永久磁石形回転
   電機の回転子構造。
8. 【請求項８】回転子鉄心に形成したスロットに永久磁石
   を設けてなる永久磁石形回転電機の回転子構造であっ
   て、 前記スロットは回転子鉄心周方向に沿い且つ各磁極間で
   磁極分離用空隙を介して連結するように形成し、前記永
   久磁石は外周面に半田を付着させて前記スロット内にそ
   れぞれ設けると共に、前記スロットの前記磁極分離用空
   隙にはダイキャストによってアルミニウムを充填してな
   ることを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子構造。