JPS60113633A - 磁気抵抗ノツチ付回転子およびその製造方法 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 この発明は、概して電動機に関係するものであり、特に
、高エネルギーの希土類磁石を有する電動機の回転子に
関するものである。この発明になる回転子は、コギイン
グ（ｃｏｇｇｉｎｇ　）およびリップトルクを制御する
ものである。さらにこの発明では、磁石の損失を除去し
、巻線型固定子に対してよシたやすく適用することがで
きる回転子に関するものである。

（ロ）従来の技術 １９７６年９月１４日付で発行された米国特許第３９′
７９８２１号「希土類永久磁石回転子の製造方法」には
、組み立て、機械加工および磁化処理加工の工程を経て
形成される希土類磁石Ｂ’に含む回転子があられされて
いる。この米国特許によれば、薄板積層体は、組み立て
られ、未磁化希土類磁石材の断片が、前記積層体に形成
きれている７、ロット内に挿入され、薄板とともに希土
類磁石材がアルミニウムで鋳造される。

この鋳造回転子は、機械加工され、その後希土類磁石材
が磁化処理されるようになっている。

一方、上述する米国特許にあられされているブラシレス
モータは、非常に高い磁力の希土類磁石を含んでいる。

それらは、特に、コギイングトルりの点において好まし
くなかった。コキイングｌ−／レクは、主として回転子
の表面上に集中される磁石位置の単一エツジに対し、固
定子歯の磁気引力によって生じるものである。コキイン
グは、モータトルクおよび速度に変化を起し、正確なサ
ーボ機構等に使用されるモーフの妨げになっている。こ
の情況のための典型的な矯正は、偶数のスロットを有す
る固定子にあっては、固定子をスロットピッチにあわせ
て傾斜させ、奇数のスロットを有する固定子にあっては
、固定子をスロットピッチの半分にあわせて傾斜させる
ことである。しかしながら、多くの場合、上述するよう
な加工は困鄭であり、傾斜されたスロット内に巻線を正
確に挿入することが不可能であるという難点を有してい
た。

電動機におけるコギイングの問題に対する代用的な解決
案としては、１９８２年１１月１１日付で発行された雑
誌「エレクトロニックデザイン」において、「コギイン
グを防ぐためのノツチ付磁石を用いて成るプランレスサ
ーボモータ」と題する論文が発表されている。この代用
的な解決案によれば、■型状のノツチが磁石自体に切り
込まれることが要求されている。しかしながら、この方
法では、磁石自体にノツチ金切り込むことがきわめて困
難であること、すなわち、機械加工中に磁石が砕けてし
まう等の問題点を有していた。したがって、磁石に傾斜
したスロットあるいはノツチが要求されない、コキイン
グ防止用の回転子の開発が要望される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 この発明は、永久磁石回転子と巻線固定子とを有する電
動機にあって、最小限度にコギイング）／レスを減衰制
御するべく構成して成る電動機の回転子を提供すること
にある。

さらに、この発明の他の目的は、固定子のスロットピッ
チを傾斜させずに、かつ、永久磁石にノツチを切り込む
ことなく、コキイングを減衰制御させるようにした電動
機の回転子を提供することにある。

に）問題点を解決するだめの手段 この発明によれば、ブラシレス直流電動機に関連するコ
ギイングトルりは、円筒状の薄板積層体の外周囲に傾斜
した磁気抵抗ノツチを切り込み形成することによって取
９除かれるように構成されている。回転子は、第１およ
び第２の開口群を備えた実質上円形状の薄板を積み重ね
て円筒状に組み立てられた薄板積層体により形成される
。永久希土類磁石４ｊが、円筒状に組み立てられた薄板
積層体における第１の開口群内に配置されていて、非鉄
鋳造材が、第２の開口群内に注入されている。傾斜され
た磁気抵抗ノツチは、その後、円筒状の薄板積層体の軸
に関して比較的に小さい角度をもって切シ込形成される
。磁気抵抗ノツチは、円筒状の薄板積層体の外周囲に切
ｐ込まれ、その後に永久磁石材の磁化処理が行なわれる
。

（７１う　実施例の説明 以下、この発明になる磁気抵抗ノツチ例回転子およびそ
の製造方法について、図面に示す具体的な実施例にもと
づいて詳細に説明する。

第１図は、回転子薄板（ＩＯ）の−例を示すものであｐ
、この回転子薄板α０）Ｉ−１、約０．５７１１１Ｂ　
（０，０２インチ）の厚さを有する電気的特性に優れた
スチールによって形成される。回転子薄板←０）は、後
述する希土類磁石材の断片を受け入れるに適した等角度
間隔をおいて形成される第１の開口群０υを有している
。さらに、前記薄板（１０）は、非鉄鋳造材、好ましく
は溶融アルミニウムを受入れるに適した等角度間隔をお
いて形成される第２の開口群（１ｚを有している。前記
第１の開１０群Ｑｌｌのそれぞれは、希土類磁石材の断
片を保持するに適したリップ部あるいはフランジ部ｕ３
）をイコしている。

これらの円形薄板μ０）は、たとえば約９８　＋＃ｊｌ
ｌ　（４インチ）の寸法に積み重ねられ、モールド加工
処理によって希土類磁石回転子として組み立てられる。

次いで、前記円形薄板の積層によって形成される円筒状
の薄板積層体に対して、その第１の開口群内に希土類磁
石材の断片が軸方向に沿って柱状を形成するように挿入
される。

希土類磁石材の断片は、典型的には、約１２゜７Ｔｌｊ
Ｊｒ　（０，５インチ）、約２０，３７／ｌｆＲ（０，
８インチ）、および約３３１１Ｊ／Ｉ　（１，３インチ
〕の立体寸法を有している。図に示す実施例によれば、
たとえば希土類磁石材の３つの断片が、第１の開口静的
〕の各々を満たすために必要とされる。この希土類磁石
材としては、好ましくは、コバルト−希土類電子化合物
が使用される。この磁石材は、ベンツの米国特許第３６
５５４６３号、同第３６５５４６４号、同第３６９５９
４５−号、およびベンツ等の米国特許第３６８４５９３
′＋ｊにあられされている。この発明に使用される希上
ＪＷｉ磁石材は、「未磁化（ｖｉｒｇｉｎ　）　Ｊ、す
なわち何らの磁界を含むことのないように加工処理して
得られる磁石である。

第２図には、回転子シャフト０復を備えた組立回転子を
、その一部を破断して示しである。円形薄板αＯｊと希
土類磁石材［５１の断片が、モールドにより積み重ね加
工処理された後に、回転子シャツｌ−（１４）は、円筒
状の薄板積層体の軸線中心に位置決めされ、シャフトの
縦軸が円筒状の薄板積層体の縦軸に一致するように取付
けられる。

シャフトｑ力は、鋼のような鉄−製材によシ形成される
。

円形薄板α０）、未磁化希土類磁石の断片［５１、およ
び回転子シャフト■とから成る回転子組立体は、軽量で
あること、安価であること、高い耐久性を有すること、
および高い融点を有すること等を理由として用いられる
アルミニウム材等の非鉄材（ｌｌｌｉ＋によシ鋳造のた
めの準備がなされる。

溶けたアルミニウム材は、円筒状の薄板積層体の中心部
分、および第２の開口群ｕ２１内に流し込まれ、それに
よって剛直な回転子組立体を構成する。第１の開口群圓
内の未磁化希土類磁石材ｕ５１の断片は、回転子組立体
内部に固定され、希土類磁石材Ｕ籾によシ占有される残
留磁電を保持し減衰を防止する。最終的に、電動機構成
体として欠くことができない部分である回転子シャツ）
　［４１が形成される。このようにして回転子が組み立
てられると、希土類磁石材ｕ５１の配設部に連通するよ
うに、回転子薄板積層体の外周囲に軸線に沿った複数の
磁気抵抗ノツチ（１７１が切シ込み形成される。

第３図は、薄板積層体（１０’）に対し磁気抵抗ノツチ
（１７）を切シ込形成して成る回転子を示す。

前記磁気抵抗ノツチ住７）は、約９．５１Ｉｕ１１（０
，３７５インチ）の幅を有していて、円筒状の薄板積層
体（１０’）の軸に関して傾斜形成されている。円筒状
薄板積層体（１０′）の軸は、シャフト０４Ｊの中心線
（１８）に関して相互に一致している。前記磁気抵抗ノ
ツチ（１７）は、前記円筒状の薄板積層体（１０’　）
の軸に関して約１°〜６°の比較的小さい角度をもって
傾斜形成されている。

磁気抵抗ノツチ住力と、未磁化希土類磁石材とを備えた
鋳造回転子は、次工程において磁化処理される。この未
磁化希土類磁石材は、約９０００ガウスと約１２０ｏｏ
ガウスの間の磁界強度を引き出すべく、約１２０００エ
ルステツドと：ＦＪ１８０００エルステツドの間で磁化
処理される。この低い値は、希土類磁石材が未磁化状態
である場合に用いられる。特別の値は、使用される希土
類磁石材のタイプに依存して選択される。

特に、この発明における回転子は、傾斜されたスロワ１
−のない固定子をもつ電動機に対して効果的に用いられ
る。回転子スロットの傾斜角度は、奇数のスロットヲも
つ固定子に対しては固定子のスロットピッチのほぼ半分
に等しく、偶数のスロットヲもつ固定子に対しては固定
子のスロットピッチに等しく形成される。勿論、固定子
が小さい角度で傾斜されていて、回ＩＩ云子スロット傾
斜角度が固定子スロットの傾斜を補償すべく減じられて
いるものであってもよい。

以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施
態様について説明したが、その好ましい実施態様につい
ての構造の詳細についてはこの発明の精神と範囲に反す
ることなしに広範に異なる実施態様を構成することがで
きるものであシ、特許請求の範囲において１限定した以
外はその特定の実施態様に制約されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１および第２の開口群を有する実質上円形
の回転子薄板の例を示す正面図、第２図は、組み立てら
れた回転子全部分的に破断して示す正面図、 第３図は、組み立てられた回転子の側面図である０ （１０）・・・・・円形薄板 （１０’）・・・円筒状積層体 （ＩＩＪ・・・・・第１の開Ｏ＃ σ２・・・・・第２の開口群 （１３）・　・・・・リップ部 Ｏす・・・・・回転子シャフト １５）・・・・・希土類磁石材 ［６１・・・・・非鉄材 ｕ７）・・・・・磁気抵抗ノツチ ｕ８１・・・・・シャフト軸線 特許出願人　コル七−ゲン　テクノロジイズ　コーポレ
イション代理人新実健部 （外１名） 手続補正書 昭和５９年１２月５　日 ２、発明の名称　磁気抵抗ノツチ刊回転子および七の製
造方法３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名（名称）　コルモーゲン　テクノロジイズ　コーポ
レイション４、代　理　人 ６、補正により増加する発明の数 （１）補正明細書　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）（ａ）　実質上円形の鉄製薄板を積み重ねて形成
   される円筒状の薄板積層体であって、前記円筒状の薄板
   積層体は、 （ｉ）　軸方向にのびる第１の開口群と、（１１）＠配
   置筒状の薄板積層体の軸線に関門して傾斜していて、前
   記薄板積層体の外周囲に切シ込形成され、軸方向にのび
   る第１の開口群に連通している複数の磁気抵抗ノツチと
   を備え、 （ｂ）　前記第１の開口群内に配置され、傾斜した磁気
   抵抗ノツチに対し相互に作用する・複数の永久希土類磁
   石とから成る電動機用回転子。 （２）　前記円筒状の薄板積層体が、軸方向にのびる第
   ２の開口群と、前記第２の開口群内に配置される非鉄鋳
   造材とを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項に記載の回転子。 （３）傾斜した磁気抵抗ノツチが、前記円筒状の薄板積
   層体の軸に関して約１０〜６°の角度をもって切シ込ま
   れていて、前記角度は、回転子が奇数のスロットをもつ
   固定子に対して用いられる際、固定子スロットのピッチ
   の半分に近似的に等しいことを特徴とする特許請求の範
   囲第（２＋項に記載の回転子。 （４）傾斜した磁気抵抗ノツチが、前記円筒状の薄板積
   層体の軸に関して約１°〜６°の角度をもって切シ込ま
   れていて、前記角度は、回転子が偶数のスロットをもつ
   固定子に対して用いられる際、固定子スロットのピッチ
   に近似的に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第（
   ２）項に記＋１戊の回転子。 （５）　実質上円形状の鉄製回転子薄板を積み重ねて軸
   方向にのびる第１および第２の開口群を０１うえた円筒
   状の積層体を組み立てる工程と、前記円筒状の薄板積層
   体における前記第１の開口群内に未磁化希土類磁石材の
   断片を挿入する工程と、 ＭｉＪ記円筒状の薄＠積層体における前記第２の開口群
   内に非鉄鋳造材を注入する工程と、＠配置筒状の薄板積
   層体における外周囲に、前記第１の開口群に連通してい
   て、前記円筒状の薄板積層体の軸に関して傾斜している
   複数の磁気抵抗ノツチを切９込む工程と、 前記未磁化希土類磁石材の断片を磁化する工程とから成
   ることを特徴とする希土類永久磁石回転子の製造方法。 （６）前記傾斜した磁気抵抗ノツチが、前記円筒状の薄
   板積層体の軸線に関して約１°〜６°の角度をもって切
   シ込まれていて、前記角度は、回転子が奇数のスロット
   をもつ固定子に対して用いられる際、固定子スロットの
   ピッチの半分に近似的に等しいことを特徴とする特許請
   求の範囲第（５）項に記載の回転子の製造方法。 （７Ｊ　前記傾斜した磁気抵抗ノツチが、前記円筒状の
   薄板積層体の軸線に関して約１°〜６°の角度をもって
   切り込まれていて、前記角度は、回転子が偶数のスロッ
   トをもつ固定子に対して用いられる際、前記固定子スロ
   ットのピッチに近似的に等しいことを特徴とする特許請
   求の範囲第（５）項に記載の回転子の製造方法。 （８）　前記円筒状の薄板積層体に対して回転シャフト
   を取付けるための工程を含み、前記回転シャフトは、前
   記円筒状の積層体の縦軸に一致する縦軸を有し、前記非
   鉄鋳造材の注入工程に先んじて位置決めすることを特徴
   とする特許請求の範囲第（５）項に記載の回転子の製造
   方法。