JPH1198732A

JPH1198732A - 永久磁石式モータ

Info

Publication number: JPH1198732A
Application number: JP9276599A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yamaguchi; 康夫山口; Masahiro Hasebe; 正広長谷部
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子鉄心の磁石嵌合部での磁石の浮動を防
ぐ。【解決手段】永久磁石式モータの回転子鉄心１に形成
された磁石嵌合部１０に永久磁石２が嵌合されている。
永久磁石２は、その周面２０と磁石嵌合部１０を囲む周
面１１との間の微小なクリアランスを局部的に埋める押
圧手段３により磁石嵌合部１０の周面１１の反対側に当
接し、永久磁石２と回転子鉄心１の磁石嵌合部１０との
間のクリアランス分の位置ずれを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式モータ
に関し、特に、回転子鉄心へ永久磁石を固定する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石式モータは、回転子鉄心に永久
磁石を取り付けることを必須とするため、回転子鉄心に
形成した溝又は窓孔からなる磁石嵌合部に永久磁石を嵌
合する構成となる。したがって、磁石嵌合部において、
回転子鉄心と磁石との間に所定のクリアランスが形成さ
れるのを避けられない。このクリアランスは、磁束上の
エアギャップとなり、モータ性能を低下させる要素とな
るため、可能な限り小さいことが望ましい。しかしなが
ら、嵌め込み構成を採る以上、クリアランスの形成は避
けられないものであり、それにより磁石嵌合部に対して
磁石がクリアランス分だけ浮動することになるが、こう
した浮動は、最終的にロータの回転バランス修正を行な
う際の修正を困難にする。また、モータとしての作動時
には、制御のためのホール素子やレゾルバによる磁極位
置の検出精度を落とす原因となる。

【０００３】こうしたことから、従来、磁石と鉄心との
間に形成される不可避のクリアランスによる磁石の浮動
を防止するのに、例えば、不定形樹脂の詰物をする、あ
るいは、特開平９−１６３６４９号公報に開示のよう
に、テープ状樹脂をあらかじめ磁石に巻き付けて鉄心に
挿入する方法等が採られている。他方、こうした詰物を
用いない方法として、回転子鉄心の端面に通常当て付け
られるエンドプレートから切り起こした弾性片部を鉄心
と磁石の間に挿入することで、バネ弾性で磁石を窓孔の
一方側に押し付けて、磁石の浮動を防止する提案も成さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、不定形樹脂
をクリアランスに詰める方法では、樹脂を注入する方式
あるいは吸引により流入する方式の何れを採るとして
も、そのための設備が必要であり、また、クリアランス
部以外の部位に樹脂が付着するのを防ぐ対策も必要とな
る。したがって、この方法は、コストアップにつなが
る。また、この方法では、製品の不良を防ぐ意味で、目
標部位に巣等の発生がなく、均一に樹脂が注入されたこ
とを検査する工程管理も必要となり、技術的にも困難を
伴うものである。

【０００５】他方、テープ状樹脂を用いる方法では、組
み付けクリアランスをテープ厚分だけ増加させる必要が
あり、前記エアギャップの増加により、モータ性能が低
下することを避けがたい。したがって、この方法は、エ
アギャップを最小限に抑えた嵌め合いを用いるもので
は、採用できない。

【０００６】更に、エンドプレートを用いる方法では、
回転子鉄心の窓孔周面の一部に、弾性片の挿入のための
大きな切り欠きを形成する必要があり、この場合もエア
ギャップの増加によるモータ性能の低下は避けられな
い。このように、モータ性能維持のために、極限された
クリアランスを広げることなく、磁石の回転子鉄心に対
する浮動を防ぐことは困難な問題である。

【０００７】本発明は、こうした事情に鑑み案出された
ものであり、実質上嵌合のためのクリアランスを広げる
必要のない固定手段で、回転子鉄心の磁石嵌合部での磁
石の浮動を防ぐことを第１の目的とする。

【０００８】ところで、モータに用いられる磁石は、通
常、材質的に脆い焼結物である。したがって、固定によ
り磁石にかかる応力は、極力小さいことが望ましい。そ
こで、本発明は、固定手段により回転子鉄心の磁石嵌合
部での磁石の浮動を防ぎながら、モータとしての作動時
に固定により磁石にかかる応力を軽減することを第２の
目的とする。

【０００９】更に本発明は、固定手段により回転子鉄心
の磁石嵌合部での磁石の浮動を防ぎながら、固定により
磁石にかかる曲げ応力を極力低減することを第３の目的
とする。

【００１０】ところで、モータに用いられるＮｄ−Ｆｅ
−Ｂ系希土類磁石は、材質的に脆い焼結であり、防錆の
ために表面をニッケルメッキ等でコーティングされてい
る。このコーティング材としてのニッケル表皮は、回転
子鉄心に比して硬度が低い。したがって、回転子鉄心へ
の磁石の固定手段は、磁石のコーティング材を傷つける
ものであってはならない。そこで、本発明は、磁石のコ
ーティングを傷めることのない固定手段を提供すること
を第４の目的とする。

【００１１】他方、上記固定手段は、固定のための格別
の部材を用いないものとすることができれば、部品加工
上も製品組み立て上でも、コストダウンの点で有利であ
る。また、磁石の固定手段は、少なくとも磁石のコーテ
ィング面と摺動しないものとすれば、コーティングを傷
めることはなく、必ずしも回転子鉄心より軟質材である
必要はない。そこで、本発明は、別体の固定手段を用い
ない回転子鉄心への磁石の固定を実現することを第５の
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明は、回転子鉄心と永久磁石とからなる回
転子を備え、回転子鉄心に形成された磁石嵌合部に永久
磁石が嵌合された永久磁石式モータにおいて、前記永久
磁石は、該永久磁石の周面と磁石嵌合部を囲む周面との
間の微小なクリアランスを局部的に埋める押圧手段によ
り磁石嵌合部の周面の反対側に当接し、永久磁石と回転
子鉄心の磁石嵌合部との間のクリアランス分の位置ずれ
を阻止されたことを特徴とする。

【００１３】次に、第２の目的を達成するため、前記押
圧手段は、回転子鉄心の中心からみて永久磁石に対して
外径側に配設された構成が採られる。

【００１４】更に、第３の目的を達成するため、前記押
圧手段は、回転子鉄心の中心からみて永久磁石に対して
両側部の近傍に配設された構成が採られる。

【００１５】次に、第４の目的を達成するため、前記回
転子鉄心は、磁石嵌合部の周面を横断する条溝を有し、
押圧手段は、前記条溝に打ち込まれた樹脂くさびとされ
た構成が採られる。

【００１６】更に、第５の目的を達成するため、前記押
圧手段は、回転子鉄心の磁石嵌合部の周面近傍の点状の
かしめにより生じる周面の局部的変形により構成され
る。

【００１７】

【発明の作用及び効果】上記の構成を採る請求項１記載
の永久磁石式モータでは、永久磁石の周面と磁石嵌合部
を囲む周面との間のクリアランスを局部的に埋める押圧
手段により磁石嵌合部の周面の反対側に当接して不動に
位置決めされるため、押圧手段を磁石嵌合部の周面と永
久磁石の周面との間に挿入するための実質的なクリアラ
ンスの拡大を必要とせずに、永久磁石と回転子鉄心の磁
石嵌合部との間のクリアランス分の位置ずれを、樹脂の
注入やエンドプレートを用いることなく阻止することが
できる。

【００１８】次に、請求項２記載の構成では、押圧手段
により磁石にかかる応力と、回転子の回転時の遠心力の
作用方向とが相殺する関係となるため、磁石にかかる応
力をモータ作動時に軽減することができる。

【００１９】更に、請求項３記載の構成では、押圧手段
による押圧位置と、それにより磁石が当接する周面位置
が、径方向にみて隣接した位置となるため、磁石にかか
る曲げ応力を極めて小さくすることができる。

【００２０】次に、請求項４記載の構成では、押圧手段
を樹脂くさびとしているので、上記の効果に加えて、押
圧手段を打ち込みによっても永久磁石のコーティングを
傷めることのないものとすることができる。

【００２１】更に、請求項５に記載の構成では、前記の
効果を別体の押圧部材を用いずに得ることができ、それ
により部品点数の削減によるコストダウンが可能とな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿い、本発明の永久
磁石式モータの実施形態について説明する。図１及び図
２は第１実施形態を示す。これらの図に示すように、回
転子Ｒは、回転子鉄心１と、永久磁石２と、回転子鉄心
１の中心に嵌められた回転子軸５と、回転子鉄心１の両
端を抑えるべく軸に嵌められ、回転子軸５の鍔とロック
ナットにより回転子鉄心１に押圧された一対のエンドプ
レート６とからなり、回転子鉄心１に形成された磁石嵌
合部１０に永久磁石２が嵌合されている。そして、永久
磁石２は、その周面２０と磁石嵌合部１０を囲む周面１
１との間の微小なクリアランスを局部的に埋める押圧手
段３により磁石嵌合部１０の周面１１の反対側に当接
し、永久磁石２と回転子鉄心１の磁石嵌合部１０との間
のクリアランス分の位置ずれを阻止されている。

【００２３】図２に断面形状を示すように、回転子鉄心
１の磁石嵌合部１０は、回転子鉄心１の径方向外側で鉄
心を板厚方向に貫通する、磁極数（本形態において６
極）に応じた数の窓孔とされており、図１に示すよう
に、窓孔１０の径方向内側の底面１１は平坦とされ、径
方向外側の上面１２は円筒形とされ、底面１１の両側か
ら平行に延びる側面１３，１３と円筒状上面１２との間
は、傾斜面１４，１４で連結されている。

【００２４】上記窓孔１０に嵌合される磁石２も実質的
に窓孔１０と相補する断面形状とされ、同様に平坦な底
面２１と、円筒形の上面２２と、底面２１の両側から平
行に延びる側面２３，２３と、側面２３，２３と円筒状
上面２２とつなぐ傾斜面２４，２４とを有する棒状のも
のとされている。したがって、永久磁石２は、窓孔１０
内において、相互の底面１１，２１同士が当接し、相互
の傾斜面１４，２４同士が当接する範囲で径方向及び周
方向に微小なクリアランス分の浮動が許容されることに
なる。しかしながら、この微小なクリアランス部に有効
な押圧手段を挿入することが事実上不可能である。

【００２５】そこで、本発明に従い、この実施形態で
は、窓孔１０の底面１１に条溝１５が形成されている。
この条溝１５の形状は任意であるが、この形態では、断
面半円形とされている。この条溝１５に打ち込まれるく
さび３は、図３に太さを誇張して斜視図で示すように、
合成樹脂からなる細い、本形態において円錐形の釘状の
ものとされている。

【００２６】この固定手段では、図２に示すように、多
数積層した回転子鉄心１の位置合わせした窓孔１０に棒
状の永久磁石２を挿入し、条溝１５にくさび３を打ち込
むことで固定される。すなわち、くさび３の打ち込み
で、上記の微小なクリアランス部を局部的に埋める押圧
手段が形成され、永久磁石２は径方向に外方に押され、
その両傾斜面２４，２４を窓孔１０の傾斜面１４，１４
に押し付けられて不動に位置決め固定される。その際、
永久磁石２の傾斜面２４，２４は、回転子鉄心１の傾斜
面１４，１４に圧接されることになるが、樹脂くさび３
の柔軟性で過剰な圧接力が当接面に作用しないようにす
ることができる。なお、打ち込んだくさび３の余剰分は
回転子鉄心１の端面位置で切除される。

【００２７】特に、この形態の固定方法によれば、上記
のように、永久磁石２の両傾斜面２４，２４は、窓孔１
０の傾斜面１４，１４に押し付けられて不動に位置決め
固定されることになるので、窓孔１０の傾斜面１４，１
４を位置を精度よく加工しておくことで、格別の位置決
めを行なうことなく、磁極位置精度を高精度に出すこと
ができる利点も得られる。

【００２８】この形態において、樹脂くさび３の材質と
しては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れでもよい
が、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂が好
適である。また、アクリル樹脂のように５０°Ｃ程度の
温度にガラス転移点を持つ樹脂を用いる場合、加熱した
柔軟な状態で打ち込みを行い、打ち込み後の常温で自然
固化させる方法を採ることもできる。

【００２９】なお、本形態では、回転子鉄心１上の位置
でみて、くさび３を永久磁石２の径方向内側すなわち底
面２１側に打ち込み、径方向外側に押し付ける構成を採
ったが、永久磁石２の上面２２側又は傾斜面２４側にく
さび３を打ち込んで、底面２１側を窓孔１０の底面１１
に押し付ける方法を採ることもできる。更に、くさび３
は、打ち込み位置によっては、複数本とすることもでき
る。図４はくさびを２本とした場合の変形形態を示す。
この形態の各部の構成は、実質上、前記形態と同様とな
るので、相当する各部に同様の符号を付して各部の説明
に代える。

【００３０】次に、図５は第２実施形態を示す。この形
態では、前形態の樹脂くさび３からなる押圧手段に代え
て、かしめ４が用いられている。この形態においても、
窓孔１０の形状、磁石２の形状ともに、前形態を同様と
されている。この形態では、前記変形形態においてくさ
び３を打ち込んだのとほぼ同様の位置、すなわち図の中
央に示す磁石２に対する位置を、ポンチ等で押圧するこ
とにより、窓孔１０の底面１１の一部を押し出し変形さ
せるかしめ４でくさび３と同様の固定効果を得ている。

【００３１】図５には、それぞれかしめ位置を相違させ
て３種類の固定方法が示されている。これらかしめ位置
のうち、特に図の上側に示すように、外周側をかしめる
構成のものでは、かしめ４により磁石２にかかる応力
と、ロータ回転時の遠心力の作用方向とが相殺する関係
となるため、磁石２にかかる応力の面では有利となる。
また、図の下側に示すかしめ位置の場合、かしめ４によ
る押圧位置と、それにより永久磁石２が当接する窓孔１
０の周面位置が、径方向にみてほぼ同位置となっている
ため、永久磁石２にかかる曲げ応力を極めて小さくする
ことができる。このことは、図の上側に示すかしめ位置
についてもいえる。なお、この第２実施形態において
は、鉄心１により磁石２を押圧することになるが、変形
時に磁石２と鉄心１との相対的摺動は生じないので、圧
接力を過剰とならない範囲で設定することで、コーティ
ングの損傷は生じないようにすることができる。

【００３２】以上、本発明を２つの実施形態を基とし
て、各部ごとに変形形態を含めて詳説したが、本発明は
上記実施形態の開示内容のみに限定されることなく、特
許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体
的構成を変更して実施可能なものであることはいうまで
もない。特に、磁石嵌合部は、実施形態の窓孔に限らず
外周側が開いた溝でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る永久磁石式モータ
の回転子の部分断面側面図である。

【図２】上記回転子の断面図である。

【図３】上記回転子の樹脂くさびの斜視図である。

【図４】本発明の第１実施形態の変形形態に係る回転子
鉄心の半截側面図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る回転子鉄心の各部
分側面図である。

【符号の説明】

Ｒ回転子１回転子鉄心２永久磁石３樹脂くさび（押圧手段）４かしめ１０窓孔（磁石嵌合部）１１周面１５条溝２０周面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子鉄心と永久磁石とからなる回転子
を備え、回転子鉄心に形成された磁石嵌合部に永久磁石
が嵌合された永久磁石式モータにおいて、前記永久磁石は、該永久磁石の周面と磁石嵌合部を囲む
周面との間の微小なクリアランスを局部的に埋める押圧
手段により磁石嵌合部の周面の反対側に当接し、永久磁
石と回転子鉄心の磁石嵌合部との間のクリアランス分の
位置ずれを阻止されたことを特徴とする、永久磁石式モ
ータ。
【請求項２】前記押圧手段は、回転子鉄心の中心から
みて永久磁石に対して外径側に配設された、請求項１記
載の永久磁石式モータ。
【請求項３】前記押圧手段は、回転子鉄心の中心から
みて永久磁石に対して両側部の近傍に配設された、請求
項１記載の永久磁石式モータ。
【請求項４】前記回転子鉄心は、磁石嵌合部の周面を
横断する条溝を有し、押圧手段は、前記条溝に打ち込ま
れた樹脂くさびとされた、請求項１、２又は３記載の永
久磁石式モータ。
【請求項５】前記押圧手段は、回転子鉄心の磁石嵌合
部の周面近傍の点状のかしめにより生じる周面の局部的
変形により構成された、請求項１、２又は３記載の永久
磁石式モータ。