JPS5812562A - 永久磁石付き回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型回転電機に使用され円周方向にＮＩ＠８極
と交互に着磁された永久磁石を備える永久磁石付き回転
子に関し、その用途にはステップモータ、無整流子電動
機、車両用発電機等がある。

回転電機を小型高出力化するために、回転子に永久磁石
をもつものは、その永久磁石を高性能化するために開発
力が注がれてきた。そして、現在では異方性磁石を使用
する仁とが高出力化に望ましいとされている。そして、
本発明が対象とするように回転子の円周面に沿ってＭＥ
ＪＭＢと交互に着磁され九永久磁石をもつ回転子であっ
て、かつ回転子の半径方向に磁化容易軸をもつ異方性の
リング状磁石の製造方法が、既に確立され、この磁石を
使用したステップモータが市場に出ている。

このステップモータは、りング吠の外径を有しながら半
径方向に磁化容易軸をもつ異方性磁石を使用していると
いう点で優れており、小型高出力化を達成している。し
かし、この磁石の製造方法は結晶方位異方性を有するフ
ェフィト粉末と粘性結合剤とを混練し、との混練物を圧
延してシート粘性結合剤の結合力を利用するため、粘性
結合剤を多量に使用しなければならないため、磁石のエ
ネルギー積（Ｂ　Ｈｗｒｈｘ　）を、通常の非リング状
つまシ棒状ないし四角形状の異方性磁石はども高くでき
ないという問題がある。

しかし、このリング状の磁石を使用したステップモータ
は非異方性のリング状磁石を使用した従そして、このよ
うなステップモータの高出力化を更に進めることが業界
の望みである。

本発明は以上のような背景に鑑み、異方性の磁石を使用
し、磁石の形状がリング状の一体物であるとをに限定し
ないで従来の小型回転電機の小型高出力化を更に進める
ことのできる新規な永久磁石付き回転子の構造を見い出
すことを目的とする。

この丸めに本発明は、回転軸の周囲に放射状に複数個の
永久磁石片を配置し、この永久磁石片は磁化容易軸が前
記回転軸に対してラジアル方向であり、かつラジアル方
向に着磁されておシ、永久磁石片の外周は円形でその円
周面に沿ってＮ極Ｓ極と交互に着磁されており、永久磁
石片相互間には合成樹脂部でモールド成形され、少なく
とも合成樹脂部と永久磁石片とで自身の中央が回転軸に
連結された円盤を成した永久磁石付き回転子を構成した
ものである。

そして、前記側々の永久磁石片は前述のリング状磁石の
ように多量の粘性結合剤を使用して製造する必要がない
ので、そのエネルギー積が非常に大きい磁石を使用する
ことが可能となった。

つまシ本発明は円周方向にＨａと着磁された磁石を一体
のリング状のものとしないで個々に分解し、これらを集
合して全体形状を円盤状になし、かつその構造を強固と
したものである。よって使用する磁石の自由度が増し、
より高性能な異方性磁石の採用を可能にしたものである
。

これらの磁石Ｆｉ種々のものを使用できるが残留磁束密
度が大きく、かっ抗磁力が大きくエネルギー積の大きな
ものが望ましい。

１’に前述のようにシートを渦巻き状に巻きとる異方性
リング磁石では、その厚みを大きくすることが製造技術
上不可能であるが、本発明では個々の磁石に分解してい
るので円盤状に集合させたときの円盤半径方向の磁石寸
法を大きくすることができ、これＫよシ残留磁束密度が
大きく、かつ減磁しにくい磁石をもつ回転子としている
。

すなわち、従来のものでは残留磁束密度を大きくすると
抗磁力が小さくなって減磁され易くなり抗磁力を大とす
れば残留磁束密度が小さくなるというジレンマがあった
が、本発明の一実施例では個々の磁石の形状を円盤半径
方向に長くし、（具体的に祉磁極の円周に沿う長さの２
倍以上の半径方向長さを有する）磁化容易軸ならびに着
磁方向を円盤半径方向とすることによって、すなわち磁
石の形状を棒駄の長いものとすることにより抗磁力の不
足をカバーし、全体として減磁されにくく残留磁束密度
も大きくしたのである。

又、本発明は個々の永久磁石片を円盤状に一体化するた
めに合成樹脂を使用している。

この点に関し従来の考え方では寸法精度が要求され、高
い温度にさらされ、かつ耐遠心性を有し機械的強度が強
いことが要求される回転子の磁石保持部材に合成樹脂を
採用することは一般的ではなかったが、近年の整流子の
製造技術に見られるようなモールド成形技術およびフェ
ノ−１ｖ樹脂の如き耐熱性樹脂の出現により永久磁石片
を保持することは充分に可能となった。

このように本発明は磁石の製造技術の問題から回転子の
構造を追求し、もって従来より小型高出力の回転電機の
出現を可能とするものである。

以下本発明の詳細な説明する。

第１寮施例を示す第１図および第２図において、回転軸
１の周囲に放射状に複数個（本！ｉ！施例では合計１　
ｇ個）の永久磁石片２を配置し、この永久磁石片３は磁
化容易軸が回転軸ｌに対してフジアル方向であり、かつ
ラジアル方向に着磁されている。

この実旅例では永久磁石片は異方性ヌトロンチウムフエ
フイト磁石を使用しているが、アルニコ磁石等その他の
材質の磁石を使用することはさしつかえない。そして、
永久磁石片２としては最大エネルギー積（Ｂ　Ｈ）　ｗ
ａｘが大きく、かつ残留磁束密度Ｂｒ（ガウヌ〕の大き
いものが好しい。

一般Ｋ、抗磁力Ｈｏ［Ｏｅ）の大きい磁石を選択すると
残留磁束密度Ｂｒが少なくなることがさけられず、残留
磁束密度Ｂｒが大きい磁石を選択すると、抗磁力Ｈａが
小さくなる。

又、回転軸の半径方向に沿う磁石の厚さが薄いものでは
高抗磁力のものを選定しないと減磁されて特性が落ちる
。

現在は特殊鋼やフェライト磁石のような高抗磁力磁石の
出現で半径方向の厚さの薄い板状磁石を使うことが、モ
ータ等において普通になっている。

しかし、これでは最大磁束密度Ｂｒが少なくなる。

本発明では磁石の半径方向の長さが充分に長くなるよう
に、また異方性であり、強力な界磁のもとで着磁できる
ように個々に分解された磁石片を使用している。

又、残留磁束密度の方を大きくして抗磁力を少なめにし
ても減磁されにくくするために永久磁石片３０回転軸半
径方向の長さく第８図の端部８から４１での長さ）が磁
極の円弧長さｌの３倍以上であることが望ましい。

永久磁石片２の外周は円形でその円周面に沿ってＮ極Ｓ
極と交互に着磁されており、永久磁石片２相互間には特
にフェノ−μ樹脂からなる合成樹脂部すがモールド成形
され、少なくとも合成樹脂部すと永久磁石片２とで自身
の中央が回転軸ｌに連結された円盤６を成している。

永久磁石片２は円盤６の中心部に向かう程、幅の狭くな
つ九扇形であシ、磁極の円周方向のｆｌｌＡｌが広くな
るようにしである。

永久磁石片２と回転軸１間に円盤６の一部を成すリング
状の高透磁率、部材テが設けられておシ永久磁石片８相
互間の磁束通路をなしている。

こ 亀の場合の高透磁率部材フは鋼管の周囲を３カ所リング
状に切削して瞭閲をなす溝８を形成しぇ本のである。こ
れにより、合成樹脂部５が溝８の中にもまわシ込む。又
、永久磁石片２には凹部９が般けであるため、との凹部
９によって合成樹脂部５と永久磁石片２とが保合する。

つまシ、リング状の高透磁率部材７には合威樹胴部５と
保合する保合部８が形成されて訃り、永久磁石片８にも
合成樹脂部５に保合する凹部９（又祉凸部でもよい）が
成形されておシ、永久磁石片２と高透磁率部材７とは合
成樹脂部すを介して一体的に強固に連結されている。

又、回転子に対応する固定子１０はくし歯状の磁極片１
１が交互にリング状に配置されたフンデルホーμ型であ
り、全体としてステップモータを形成している。

次に、第８図と第４図に示す第ｇ′４Ｉ！施例について
説明する、永久磁石片２０回転軸１側に突出部１８があ
シ、この突部１８が回転軸１周シの合成樹脂部５と係合
するようになっている。このため磁石片３が軸方向に抜
は出ることがない。

なお、永久磁石片２と回転軸ｌとの間にリング状合成樹
脂部６１が般けられておシ、このリング状合成樹脂部６
ｍは放射状に配設された永久磁石片２相互間の合成樹脂
部５と一体的にモールド成形されており、相互に連結さ
れている。

又、リング状合成樹脂部ｂ＆に高透磁率の磁性粉体を混
入してモールド成形し、その上に磁性粉体を含まない永
久磁石片相互間の合成樹脂部５を成型し両者を接着して
もよい。

次に、第６図ないし第７図に示す第８寮箆例を説明する
。これには、円盤６と略同じ直径を有し回転軸ｌの軸方
向に多数のスリブ）１５を有する合成樹脂製のりすカゴ
状スペーサ１６を有し、このスペーサ１６の前記スリッ
ト１５の中に前記永久磁石片１が挿入され位置決めされ
ている。

また、永久磁石片２の軸方向両側には凹凸の係合部９が
設叶られ、この係合部９を合成樹脂部６がモールドして
いる。

次に、第８図、第９図に示す第４実施例において、７は
リング状の高透磁率部材であり、軸方向に長いスリット
を多数有するシすカゴ状の筒からなシ、永久磁石片２が
スリット？内に挿入されている。又、永久磁石片諺は回
転輪ｌに近付くにつれて軸方内の長さが長くなるように
側面に傾斜部１８を有している。

そして、この傾斜部１８によ〕永久磁石片２が遠心力で
半径方向に抜けないようになっている。

又、合成樹脂部６が傾斜面１８をモールドしている。

次に第１０図と第１１図に示す第５５ｊ！施例において
は、回転軸ｌと永久磁石片２との間に、両端に放射状に
開いた舌片２０を複数個有し、かつ自身の胴部２１に回
転軸ｌが挿入されるスリーブＳＳを有し、このスリーブ
３２の前記舌片！０相互間に永久磁石片８を挾持してい
る。

がシ、合成樹脂部す内にくい込んでいる。１１４はリン
グ状のスペーサであシ、スリーブ２！と永久磁石片８０
間Ｋｌ１間をつくり、合成樹脂部５が永久磁石片８の底
Ｋまわシ込むようにしている。又２６はレーザ光線（又
は電子ブーム）によるスポラ）溶接部であシ磁石と舌片
を固着しているが、これを省略しても良い。

次に、第１１図と第１８図に示す第６実施例において、
リング状の高透磁率部材フの外周に多数の突起８フが成
形されており、この突起２フ相互間で永久磁石片倉を挾
持し位置決めしている。

９は永久磁石片８に設けられた凹部（溝）であり、左右
３カ所に設けられ合成樹脂部５がくい込んで係合する。

このような溝９は超音波加工機で形成できる。又、２１
はスリーブであり、その舌片２０の先端のπ２８が合成
樹脂部６の中にアンカー状にくい込んでいる。これによ
シ永久磁石片３と合成樹脂部すと高透磁率部材７とが強
固に一体になっている。

次に第７実施例を示す第１４図において、高透磁率部材
フと永久磁石片２との関８０が電子ビーム又はレーザー
によりスポラＦ溶接されている。

なお、この溶接部８０はなくても良く、リング状の高透
磁率部材７の外周ＫＩＭ＠Ｃ）磁石片雪を治具を使用し
て固定し、永久磁石片２相互間と永久磁石片２の左右両
側および回転軸ｌの周囲にフェノール樹脂がまわシこむ
ように射出成型されて合成樹脂部すが形成されている。

次に、第１６図第１６図に示す第８実施例においてりン
グ状の高透磁率部材７には多数の孔３ｇ（又はスリット
でもよい）が形成されておシ永久磁石片窓相互間の合成
樹脂部すが孔８思（又はスリット）内に挿入されている
。これによ〕、合成樹脂部６が介在物となって磁石片２
と高透磁部材フと嘉強固に一体化される。

次に第１７図、第１８図に示す第９５１！施例において
は、回転軸ＩＫ挿入され自身外周の爪８４が合成樹脂部
す内にくい込む一対の挟持板８６を有し、この挟持板３
６間に永久磁石片２と高透磁率部材フが位置する。なお
、実施例中の特徴的項目を列記すると次の如くである。

１１　）前記リング状の高透磁率部材には前記合成樹脂
部と保合する保合部が形成されており、前記永久磁石片
にも前記合成樹脂部に保合する凹部又は凸部が成形され
ておシ前記永久磁石片と前記高透磁率部材とは前記合成
樹脂部を介して一体的に連結されている第８項に記載の
回転子。

１２）前記永久磁石片は前記回転軸に近付くにつれて軸
方向寸法が大きくなるように両側面部に係合部となる傾
斜面を有し、前記合成樹脂部が前記傾斜面をモールドし
ていることを特徴とする第１項ないし第８項のうちいず
れかに記載の回転子。

１８）前記リング状の高透磁率部材には多数の孔又はス
リットが形成されており前記永久磁石片相互間の合成樹
脂部が前記孔又はスリット内に挿入されて前記永久磁石
片と前記リング状の高透磁率部を介して一体化されてい
る第３項に記載の回転子。

１４）前記リング状の高透磁率部材は軸方向に長いスリ
ットを多数有するシすカゴ状の筒からな）、前記永久磁
石片が前記スリット内に挿入されている第８項に記載の
回転子。

１５　）前記円盤と略同じ直径を有し前記回転軸の軸方
向に多数のスリットを有する合成樹脂製のシすカゴ状ス
ペーサを有し、このスペーサの前記スリットの中に前記
永久磁石片が挿入され位置決めされている第１項ないし
第８項のうちいずれかに記載の回転子。

１６　）前記回転軸と前記高透磁率部材との開に、両端
に放射状に開いた舌片を複数個持ち、かつ自身Ｏ胴部に
前記回転軸が挿入されるスリーブを有し、このスリーブ
の前記舌片先端が前記合成樹脂部の中にくい込んでいる
第１項ないし第８項に記載の回転子。

１？　）前記回転軸に挿入され自身外周の爪が前記合成
樹脂部内Ｋ〈い込む一対の挟持板を有し、この挟持板間
に前記永久磁石片と前記高透磁率部材が位置する第８項
に記載の回転子。

なお、上記各実施例においては１２等分に磁極を分割し
九がこれに限るものではない。又、−磁極を１個の永久
磁石片で構成したが、ｆつ以上の永久磁石片を重ねて１
つの磁極（例えばＮ極）を構成してもよい。

又、ステップモータのみでなく、無整流子電動機、交流
発電機略としても使用できる。更に永久磁石片は扁形で
なくても良く、まっすぐなものを使用しても良い。

又、図中同一符号は同−又は均等物を示している。又、
本発明にいうスペーサは、隙間をつくるために隙間中に
例えば挿入される介在物をいう。

以上述べたように本発明においては、異方性で回転軸の
半径方向に磁化容易軸をもつ永久磁石が個々に分割され
ているから、この磁石片の半径方向の長さを充分に長く
することができ、かつ高性能磁石の使用が可能になるか
ら残留磁束密度を太きくしながら減磁されにくい回転子
を得ることができる。

これによシ、小型回転電機特に、ステップモータの性能
を格段に向上させることが可能になる。

又、合成樹脂部は磁石片を強固に結合できるゎりには軽
Ｉであるため、全体として小型高出力堅固な回転子であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回転子を用いたステ
ップモータの一部断面図、第２図は第１図の矢視ムーム
に沿う回転子の断面図、第８図および第４図は第ｓｕｍ
例を示す一部断面図および回転子の一部断面図、第６図
は第３実施例を示す一部断面図、第６図および第７図は
第５図の回転子０外形図および右側面図、第８図および
第９図は第４実施例を示す一部断面図および矢視Ｂ−Ｂ
線に沿う回転子の断面図、ｊｌ！１０図および第１１図
は第５実施例を示す一部断面図および矢印ａ方向から見
た回転子の側面図、第１ｇ図および第１３図は第６実施
例を示す一部断面図および矢視Ｄ−Ｄ線に沿う回転子の
一部断面図、第１４図は第７実施例を示す回転子を用い
た回転電機の断面図、第１３図および第１６図は第８実
旅例を示す断面図および高透磁率部材の外形図、第１１
図および第１８図は第９実施例を示す断面図および矢印
１方向から見た回転子の一部破砕伺１面図である。 ｌ・・・回転軸、２・・・永久磁石片、５−合成樹脂部
、６・・・円盤、フ・・高透磁率部材、８・−隙間、２
４・・スペーサ、ｚ７・・・突起、９−凹部、２ｚ・−
スリーブ、ｓＯ・・・舌片、１８・・・傾斜面、３ｚ・
・・多数の孔、１６・・・りすカゴ状スペーサ、８４・
−爪、３６・・・挾持板。 代理人弁理士　間部　　隆 第　１−コ 第２図 第３じ 第４区 ぺ 第５図 ３￥　１２　　図 第１３　図 第１４図 、１ ５″ 第１７図 第１８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）回転軸の周囲に放射状に複数個の永久磁石片を配置
   し、この永久磁石片は磁化容易軸が前記回転軸に対して
   ラジアル方向であり、かつラジアル方向に着磁されてお
   り、前記永久磁石片の外周は円形でその円周面に沿って
   Ｍ極Ｓ極と交互に着磁されており、前記永久磁石片相互
   間には合成樹脂部でモールド成形され、少なくとも前記
   合成樹脂部と永久磁石片とで自身の中央が前記回転軸に
   連結された円盤を成した永久磁石付き回転子。 る特許請求の範囲第１項に記載の永久磁石付き回転子。 Ｓ）前記永久磁石片と前記回転軸間に前−円盤の一部を
   成すリング状の高透磁率部材が設けられており前記永久
   磁石片相互間の磁束通路をなしていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又社第２項に記載の永久磁石付き
   回転子。 ４）前記永久磁石片と前記高透磁率部材との間に隙間が
   形成され、とＯＩＩ関の中に合成樹脂部の一部が流れ込
   んでいることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載
   の永久磁石付き回転子。 ６）前記隙間は前記高透磁率部材の外周に設けられた溝
   、孔、凹部のいずれかであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項、に記載の永久磁石付き回転子。 ６）前記隙間は前記高透磁率部材を取シ巻くスペーサに
   よ多形成されている仁とを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項に記載の永久磁石付き回転子。 ７）前記永久磁石片の回転軸半径方向の長さが、この永
   久磁石片の外周面における磁極の円弧長さの３倍以上で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８
   項のうちいずれかに記載の永久磁石付回転子。 ８）前記リング状の高透磁率部材の外周に多数の突起が
   成形されておシ、この突起相互間で前記永久磁石片を挾
   持し位置決めしていることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項に記載の永久磁石付き回転子。 ９）前記永久磁石片の側部に前記永久磁石片相互間の合
   成樹脂部と保合する凹部又は凸部が成形されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項のうち
   いずれかに記載の永久磁石付き回転子。 ｌＯ）前記回転軸と前記永久磁石片との間に、両端に放
   射状に開いた舌片を複警個持ち、かつ自身の胴部に前記
   回転軸が挿入されるスリーブを有し、このスリーブの前
   記舌片相互間に前記永久磁石片を挾持していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項のうちいず
   れかに記載の永久磁石付き回転子。