KR101674232B1 - 영구 자석 회전기용 회전반 및 영구 자석 회전기의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 축 방향 갭형 영구 자석 회전기에 채용 가능한 로터의 조립 방법을 제공한다. 또한 본 발명은 회전기 회전축과 상기 회전기 회전축에 결합하여 영구 자석이 부착된 원반상 구조물이 상기 회전기 회전축의 축 방향으로 배치된 적어도 2매의 로터와, 상기 회전기 회전축과는 분리되어 상기 로터가 형성되는 갭에 구리선을 감아 스테이터 코일을 갖는 원반상 구조물인 스테이터를 구비하는 영구 자석 회전기에서, 우선 2매의 로터를 소정의 갭을 형성하도록 조립하고, 이어서 그 상태로 자석을 외경측으로부터 회전 중심을 향하여 직경 방향으로 넣어 조립하는 것을 특징으로 하는 영구 자석 회전기 로터 조립 방법을 제공한다.

Description

영구 자석 회전기용 회전반 및 영구 자석 회전기의 제조 방법 {TURNTABLE FOR PERMANENT MAGNET ROTATING MACHINE AND PERMANENT MAGNET ROTATING MACHINE FABRICATION METHOD}

본 발명은 모터나 발전기에 이용 가능한 영구 자석 회전기에 관한 것으로, 로터와 스테이터가 회전축 방향으로 대향한 축 방향 갭형 영구 자석 회전기에 관한 것이다.

모터나 발전기에 사용되는 회전기에는 몇가지 종류가 있고, 자계용으로 영구 자석을 이용하는 타입이나 코일을 이용하는 타입이 있다. 각각에 일장일단이 있지만, 발전 효율을 중시한 경우, 영구 자석을 자계로 이용한 영구 자석 회전기가 이용된다. 이는 동일한 체격으로 비교한 경우에, 코일 자계의 회전기를 이용한 발전기보다도 보다 강자장을 발생시킬 수 있을 뿐 아니라, 전기자 코일에 쇄교하는 자속량이 많아져 유기 전압을 높일 수 있기 때문이다.

또한 영구 자석 회전기에 대해서도, 구조 상의 분류로서 방사상 갭형과 축 방향 갭형이 있다. 방사상 갭형은 원통상의 로터의 주위 방향에 직경 방향의 자화 방향을 갖는 복수의 자석이 배치되고, 로터의 외주 또는 내주측에 설치된 원통상의 스테이터에 영구 자석에 대향하도록 코일이 배치되어 있다. 이 로터의 원주면만이 자극 발생면이 되기 때문에, 로터 내부는 전기적으로 아무것도 이용할 수 없는 공간이 되어 버린다.

한편, 축 방향 갭형은 회전축에 원반상의 로터가 부착되고, 스테이터가 회전축 방향에 대향하여 설치된 구조로 되어 있다. 로터에는 영구 자석이 복수 부착되고, 그것에 대향하도록 스테이터측에 코일이 복수 부착되어 있다. 로터 2매로 스테이터를 끼우도록 구성함으로써 자기 효율이 양호해지고, 또한 최근 영구 자석의 성능 향상에 의해 코일 내의 철심을 설치하지 않아도 출력을 확보할 수 있게 되었다. 물론 코일에 철심을 설치한 경우에는 출력을 더욱 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 축 방향형은 자속 발생면을 원반면으로 하기 때문에, 이 원반을 중첩하는 구성을 채용함으로써, 공간 내에 많은 자속 발생면을 형성하고, 로터의 원통 표면밖에 이용할 수 없는 방사상 갭형에 비하여 부피당 출력을 향상시킬 수 있다.

그러나, 현실은 방사상 갭형이 일반적이다. 그 이유 중 하나로, 구조가 복잡하고 조립이 어려운 것이 지적되어 있다.

로터 원반에 대한 자석의 조립 방법으로는, 도 10에 나타낸 바와 같이 로터 원반 (103)에 수직으로 가이드핀 (113)을 세우고, 상기 가이드핀 (113)을 통과시켜 자석 (104)를 로터 원반 (103) 위로부터 근접시켜, 상기 원반에 접착 또는 나사 고정 등의 방법으로 고정하게 된다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제2009-33946호 공보에서는, 개략도면에서, 자석을 회전반의 위로부터 조립하도록 기재되어 있다. 작은 자석이면, 흡인력은 그다지 크지 않지만, 큰 회전기로 하면 자석도 대형이 되어 흡인력도 커진다.

또한 도 11에 나타낸 바와 같이 로터 원반 (103)에 자석 (104)를 조립한 로터끼리 스페이서 (105) 등을 통해 대향시켜 조합하여, 그 중에 스테이터 코일을 넣기 위한 갭을 형성시키는 것이 필요해지지만, 로터간의 자기 흡인력은 강력한 것이 되어, 대형 축 방향 갭형 회전기의 제작을 곤란하게 하는 원인이 되고 있다.

일본 특허 공개 제2009-33946호 공보

본 발명은 상기 현실을 감안하여, 축 방향 갭형 회전기의 로터의 조립에 사용 가능한 회전반, 조립에 필요한 힘을 감소시킬 수 있는 로터의 조립 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이다. 즉, 본 발명에 따른 영구 자석 회전기용 회전반은, 원반상에서 중심에 회전축을 삽입하는 관통 구멍을 갖고, 상기 원반의 반면(盤面)에 있어서 적어도 영구 자석이 배치되는 영역에, 상기 관통 구멍을 중심으로 하여 방사상으로 외주 단부면까지 도달하는 홈을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 축 방향 갭형 영구 자석 회전기는, 회전축과, 상기 회전반 및 상기 회전반의 홈을 형성한 면에 영구 자석을 구비한 로터로서, 상기 회전축의 축방향을 따라, 상기 홈을 형성한 면이 간격을 두고 대향하도록 배치되어, 상기 회전축과 일체로 회전 가능한 적어도 2매의 로터와, 상기 적어도 2매의 로터 사이의 공극을 유지하기 위한 스페이서와, 고정반 및 상기 고정반에 지지된 코일을 구비한 스테이터로서, 상기 적어도 2매의 로터가 형성하는 공극에 배치되고, 상기 회전축으로부터 분리된 스테이터를 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 제조 방법은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 상기 적어도 2매의 로터의 회전반을 소정의 갭을 형성하도록 조립하는 공정과, 착자한 자석을 회전반의 직경 방향 회전 중심을 향하여 삽입하고, 로터를 조립하는 공정을 포함한다.

본 발명에 따르면, 로터 조립시에 종래만큼 큰 힘을 요하지 않고, 로터간의 갭 치수를 고정밀도로 유지한 영구 자석 회전기를 제조할 수 있다. 또한 종래보다도 대형으로 고출력의 영구 자석 회전기를, 보다 작은 힘으로 조립할 수 있다.

[도 1] 본 발명에 따른 회전반 또는 영구 자석 회전기의 제조 방법을 적용한 축 방향형 영구 자석 회전기를 축 방향으로부터 본 평면도(a), 로터 외주측면으로부터 본 평면도(b), 및 평면도(a)에서의 A-A 단면도(c)이다.
[도 2] 도 1의 영구 자석 회전기의 구성 요소를 분해한 모식도이다.
[도 3] 로터 사이에 스테이터를 조립한 본 발명에 따른 영구 자석 회전기의 한 양태를 나타내는 모식도이다.
[도 4] 본 발명에 따른 영구 자석 회전기용 회전반의 한 양태를 나타내는 모식도이다.
[도 5] 본 발명에 따른 영구 자석 회전기의 제조 방법, 특히 회전반에의 자석의 장전 방법의 한 양태를 나타내는 모식도이다.
[도 6] 본 발명에 따른 영구 자석 회전기 회전기용 회전반에의 삽입에 적합한 영구 자석과 플레이트와의 조합 양태를 나타내는 모식도이다.
[도 7] 본 발명에 따른 영구 자석 회전기의 제조 방법, 특히 회전반에의 자석의 장전 방법의 한 양태를 나타내는 모식도이다.
[도 8] 본 발명에 따른 영구 자석 회전기의 제조 방법으로, 조립하고자 하는 자석과 이미 부착된 자석 사이에 작용하는 힘을 나타내는 모식도이다.
[도 9] 본 발명에 따른 영구 자석 회전기의 제조 방법으로, 이미 옆에 동극의 자석이 있는 상태에서 외주측으로부터 회전 중심을 향하여 자석을 원반 상에서 미끄러뜨려 조립할 때에 자석에 기능하는 힘의 변화를 나타내는 그래프이다.
[도 10] 종래의 회전반에 대한 자석의 조립 방법을 나타내는 모식도이다.
[도 11] 자석을 조립한 회전반끼리 가까이하는 종래의 로터의 조립 방법을 나타내는 모식도이다.
[도 12] 종래의 자석 조립 방법으로, 위로부터 조립하고자 하는 자석과 이미 부착된 동극의 자석 사이에 작용하는 힘을 나타내는 모식도이다.
[도 13] 종래의 자석 부착 방법으로, 이미 옆에 동극의 자석이 있는 상태에서 위로부터 자석을 내려놓을 때에 자석에 기능하는 힘의 변화를 나타내는 그래프이다.
<부호의 설명>
1 영구 자석 회전기
2 회전축
3 회전반
4 자석
5 스페이서
6 고정반
7 코일
8 홈
9 가이드
10 가이드 홈
11 자성 플레이트
12 나사 구멍
13 옆으로 어긋난 규제 가이드
14 압입 막대
103 로터 원반
104 자석
111 자성 플레이트
113 지주

본 발명은 축 방향 갭형의 영구 자석 회전기의 제조 방법에 있어서, 영구 자석의 부착이 용이하고, 종래보다도 대형인 것을, 보다 작은 힘으로 조립하는 것이 가능한 영구 자석 회전기용 회전반 및 조립 방법을 제공하는 데에 있다.

축 방향 갭형 영구 자석 회전기가 대형이 됨에 따라, 사용하는 자석이 많고, 자석이 대형이 된다.

자석의 로터에의 부착 방법으로서, 예를 들면 도 10에 나타낸 바와 같이, 회전반의 위로부터, 즉 회전반의 반면을 향해서 수직으로 자석을 가까이 하는 방법으로는, 자석의 하면과 회전반 상면을 평행하게 유지한 상태에서 가까이 할 필요가 있다. 자극이 대형이 되면, 하나의 자극을 복수의 자석으로 구성하고, 분할하여 조립하게 된다. 이 경우, 먼저 조립한 자석으로부터의 자장에 의해, 조립하는 위치에 따라, 가로의 자석으로부터의 흡인력이나 반발력이 작용하여, 자석의 자세를 회전반에 평행하게 유지하는 것이 어려워진다. 왜냐하면 거리에 따라 옆의 자석으로부터 흡인되거나 반발되어 복잡한 힘을 받기 때문이다.

예를 들면, 자극 치수가 1600×400×50 mm인 대형 회전기의 경우, 이것만의 크기의 자극은 분할하여 조립할 수밖에 없다. 따라서, 400×400×50 mm의 자석으로서 착자하고, 회전반에 조립하는 것을 고려한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 자석 (104)에는, 자성체 플레이트 (111)을 접착하고, 자성체 플레이트에는 구멍을 설치한다. 회전반에 가이드핀 (113)을 세우고, 그것에 자성체 플레이트의 구멍을 통과시켜, 크레인 등으로 천천히 내려놓는다. 그렇게 하면 최초 1매째의 자석은, 단순히 회전반에 자기 흡인될 뿐이기 때문에 문제없이 조립할 수 있다. 그러나, 다음 자석은 앞서 말한 바와 같이, 이미 조립되어 있는 자석으로부터의 흡인과 반발력을 받게 된다. 즉, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 회전반과의 거리에 따라, 위로부터 내려놓으면, 최초 이미 조립되어 있는 옆의 자석에 흡인되지만, 어느 정도까지 내려놓으면(도 13의 100 mm 이하인 정도) 상하 방향으로 반발력이 생기고, 그대로 내려놓는 것만으로는 조립할 수 없게 된다. 또한 내려놓으면, 이번에는 가로 방향으로도 반발력을 받게 된다. 이와 같이 가로 방향, 세로 방향 모두 흡인으로부터 반발로 변화하기 때문에, 자석의 자세 조절이 어렵다.

또한, 이 자석 부착 방법에서는, 회전반 상면을 개방할 필요가 있기 때문에, 도 11에 나타낸 바와 같이 자석 조립 후의 로터를 대향시켜 소정의 갭을 형성할 때까지 가까이 할 필요가 있다. 이 경우, 로터 사이에는 자기 흡인력이 작용하는데, 이것도 로터가 대형화함에 따라, 흡인력이 증대되고, 조립에 필요한 설비가 대규모가 된다는 문제가 있었다.

따라서, 발명자들은 착자한 자석을 부착하지 않은 적어도 2매의 회전반을 먼저 스페이서를 통해 대향하여 결합하고 갭을 형성하여, 그로부터 자석을 부착하는 방법을 고안하였다. 이 방법에 따르면, 조립시에 로터간의 흡인력에 대응하는 설비가 불필요해진다. 조립에 필요한 힘은, 개개의 자석을 회전반에 부착하기 위한 힘일 뿐이고, 이는 자석을 부착한 로터끼리 대향 배치할 때에 로터간에 발생하는 흡인력보다는 훨씬 작게 할 수 있다.

상기 착자 후 자석의 부착 방법으로는, 예를 들면 외경측으로부터 회전반 위를 미끄러뜨려 직경 방향 회전 중심을 향하여 삽입하는 방법을 채용할 수 있다. 이 방법의 채용에 의해, 로터의 회전반을 미리 회전축에 통과시켜 조립한 상태로 자석의 부착이 가능해진다. 회전반은 일반적으로 자성체이고, 착자한 자석은 회전반에 흡인된다. 이 경우, 자석의 자세는 강성의 회전반에 의해서 유지된다.

이 경우도 당연하지만 옆의 극성이 역방향인 자석으로부터의 흡인력, 또한 분할하여 조립하는 경우에는 이미 조립한 극성이 동일한 자석과의 반발력 등이 발생한다.

우선 자석의 자세에 대해서는, 회전반에 자석이 흡인됨으로써 자석의 자세가 유지된다.

이어서 이미 조립되어 있는 옆의 극성이 상이한 자석으로부터의 흡인력에 대한 것인데, 이는 자석을 회전반의 외주측으로부터 직경 방향으로 조립할 때에, 위치를 어긋나게 하는 원인이 되어 바람직하지 않다. 따라서, 소정의 위치까지의 가이드를 회전반 상에 설치하여, 옆의 자석으로부터의 흡인력에 의한 위치 어긋남을 규제하면서, 외경측으로부터 가압하면 된다. 상기 방법에 따르면, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 상하 방향은 거의 흡인력이 그대로이고, 자석은 회전반에 흡착된 상태로 있게 된다. 또한, 조립 방향에 대해서는, 최초 흡인에서 최후 반발이 된다. 이랑상(ridge-like) 가이드 (13)으로 가로 방향의 움직임을 규제해 주면, 조립에 필요한 힘은 조립 방향의 힘뿐이므로, 이는 잭 볼트 등으로 제어해 주면, 자석의 조립이 용이해진다.

자석 삽입시 가이드의 한 실시 양태로는, 우선 회전반에 외주측으로 개방한 형상의 홈을 설치할 수 있다. 이 홈은 방사상으로 외주 단부면까지 도달하였기 때문에, 홈을 자석의 폭 상당으로 하면, 외주측으로부터 이 홈을 따라 자석이 미끄러져 들어가게 함으로써, 자석의 조립이 용이해진다. 하나의 실시 양태에서, 홈부는 회전반에서, 예를 들면 상기한 바와 같이 자석폭으로, 방사상으로 직경 방향으로 형성할 수 있다(로터 내에 홈부를 설치하는 실시 양태 및 회전반 상에 다른 자성체에 의해 홈부를 형성시킴).

자석 삽입시 가이드의 다른 실시 양태로는, 홈부의 폭은 자석폭보다 작을 수도 있고, 이러한 경우, 자석 자체 또는 후술하는 바와 같이 자석을 회전반에 고정시키는 플레이트 등의 고정 부재에 홈부와 적합한 돌기를 설치하여 외주 단부면으로부터 해당 돌기부(이랑부)를 홈을 따라 미끄러져 들어가게 할 수 있다. 이에 따라, 회전반에 형성된 홈을 따라 자석을 조립할 수 있다.

자석의 회전반으로의 고정 방법은, 접착제를 자석에 도포하여 고정하는 방법, 및 자석을 회전반 내에 설치한 후에 비자성체 또는 자성체(바람직하게는 비자성체)로 뚜껑을 덮어 볼트 등으로 고정시키는 방법이 있다. 자석을 회전반에 직접 접착하는 경우에는, 접착제를 미리 홈 내부에 도포하고, 경화하기 전의 접착제를 윤활재로서 자석을 홈 중에 조립하고, 경화시켜 고정한다. 그 후, 홈폭 상당의 폭으로 자석의 높이 상당의 높이를 갖는 금속을 회전반의 홈의 외주측으로부터 조립하고, 그 금속을 회전반에 고정시켜 홈에 뚜껑을 덮음으로써, 로터 회전 중에 자석이 받는 원심력에 의해 외주측이 받는 힘을 금속의 덮개로 수용할 수 있다. 또한, 자석을 플레이트에 접착하여 조립하는 경우에는, 플레이트에 설치한 나사 구멍을 이용하여 회전반에 볼트로 체결하여 고정시킬 수 있다.

상술한 자석 삽입 방법에 따르면, 회전기가 대형화하여 자석도 대형화하여도, 자석을 분할하여 조립하는 등의 방법으로 대응할 수 있다. 로터간의 흡인력은, 갭의 자속 밀도와 자석의 면적에 따라 다르지만, 대형화하면 자석의 면적이 커지고 흡인력은 더 커진다. 그러나, 본 발명에 따르면, 외경 방향으로부터 넣은 자석에 가해진 힘은 회전반과 개별적인 자석과의 흡인력과, 동일한 극의 자석을 분할하여 넣은 경우의 자석간의 반발력일 뿐이고, 이는 취급하는 자석의 크기로 결정된다. 조립하는 자석을 분할하여 넣어 주면, 각각의 힘도 작기 때문에, 본 발명에서는 회전기가 대형화되어도 설비쪽은 그다지 대형화되지 않는다.

회전반에 형성하는 홈의 갯수는 특별히 한정되지 않지만, 자석 또는 자극 1개당 1개 설치할 수도 있고, 자석 또는 자극의 개수의 배수개 설치할 수도 있다.

또한, 자석을 삽입할 때에는, 회전반과 자석 사이, 또는 회전반과 자성체 플레이트 사이에 그리스 등의 윤활제를 도포하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 마찰력을 1자릿수 정도 낮출 수 있다.

또한, 상기 자성 부재의 부착 방법 중 다른 양태로서, 로터 전체에 자계 인가 가능한 큰 착자 설비가 있는 경우에는, 동일한 자화 방향을 갖게 되는 자석을 미착자 상태 그대로 조립된 회전반에 조립하고, 로터 전체에 자계를 인가하여 착자하고, 그 후 반대 방향의 자화 방향을 갖는 자석을 착자하여 외경 방향으로부터 조립함으로써, 조립 시간을 생략하는 것도 가능하다.

로터 전체에 자계를 인가하기 위한 설비로는, 초전도 코일을 이용한 내경 700 mm의 착자 장치도 이미 실용화되어 있다.

또한, 스테이터는, 스페이서의 외경보다 큰 직경의 구멍을 설치해 놓고, 회전축을 상기 구멍에 삽입한 후에, 회전반 및 스페이서를 삽입할 수도 있고, 외부에서 삽입하기 위한 회전축의 직경보다 큰 절취부를 설치해 놓고, 미리 회전반을 회전축에 통과시켜 외주 단부로부터 자석을 삽입해 둔 로터 사이에 조립시킬 수도 있다.

구체적으로는, 회전기의 하우징은 단부와 본체부로 분할되도록 하고, 또한 본체부는 적어도 2개 이상으로 분할되도록 한다. 또한, 코일을 조립한 스테이터도 본체부와 동일하게 분할되도록 한다. 우선 하우징 단부의 베어링부에 회전축과 로터를 조립한다. 이어서, 분할된 하우징의 본체부의 내측에 역시 분할된 스테이터를 부착하고, 스테이터가 로터간의 갭에 들어가도록 하우징 본체부를 조합하여 회전기를 완성시킨다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 영구 자석 회전기의 제조 방법은, 출력이 2 kw 이상, 보다 바람직하게는 10 kW 이상의 발전기 또는 모터의 제조에 특히 바람직하게 채용할 수 있다. 또한 회전반 사이에 확보되는 갭은, 필요로 하는 자석 사이에 발생하는 자속량에 의해서 결정된다. 회전반간 갭에서, 중요한 자석간 갭의 기준은, 회전반 상의 자극 형상에서, 짧은 변 이하의 치수가 바람직하다. 예를 들면, 회전반 상에 삽입되는 자극의 형상이 직방체이고 그 치수가, 직경 방향 길이 70 mm, 두께 5 mm, 폭 20 mm이면, 자석간 갭은 바람직하게는 20 mm 이하, 보다 바람직하게는 10 mm 이하로 할 수 있고, 이러한 출력을 갖는 발전기 또는 모터의 회전반의 직경은, 바람직하게는 300 mm 이상, 보다 바람직하게는 500 mm 이상이 된다.

본 발명에서 채용되는 영구 자석의 재료로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 페라이트 자석, 알니코 자석, 희토류 자석 등을 채용할 수 있지만, 보다 소형이고 고출력의 회전기에는 에너지적(積)이 높은 네오디뮴 자석을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명 중 하나의 실시 형태를 도면에 나타내었다.

도 1은, 본 발명에 따른 회전반 (3) 또는 본 발명에 따른 영구 자석 회전기의 제조 방법이 적용 가능한 축 방향형 영구 자석 회전기 (1)의 구성을 나타낸 것이다. 이 회전기 (1)에서는, 회전축 (2)와, 상기 회전축 (2)를 삽입하는 관통 구멍을 설치한 회전반 (3) 및 영구 자석 (4)를 구비한 로터와, 상기 로터간의 공극을 유지하기 위한 스페이서 (5)와, 고정반 (6) 및 상기 고정반 (6)에 지지된 코일 (7)을 구비한 스테이터를 구비하고 있다. 로터는, 상기 회전축 (2)의 축방향을 따라, 상기 홈을 형성한 면이 간격을 두고 대향하도록 배치되고, 상기 회전축과 일체로 회전 가능해지고 있다. 스테이터는, 상기 적어도 2매의 로터가 형성하는 공극에 배치되고, 상기 회전축의 회전 운동으로부터 분리되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 회전반 (3)의 바깥 둘레에는 자석 (4)가 N극과 S극이 교대로 되도록 방사상으로 나열되고, 다른 하나의 회전반에도 역시 동일하게 자석이 배치되며, 한쪽 로터의 갭측에 N극이 나와 있는 것과 다른 한쪽 로터의 S극이 대응하는 형태로 로터간의 위치 관계가 결정된다. 이 로터 사이에 코일 (7)을 배치한 스테이터가 들어가고, 코일 (7)에는 로터의 회전 운동에 수반하여, 자석 (4)로부터의 자속이 교번 자계로서 쇄교하도록 되어 있다.

도 3은, 본 발명을 적용한 예의 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 예이고, 로터 사이에는 갭 치수를 규정하기 위한 스페이서 (5)가 설치되며, 그의 회전반 (3)의 바깥 둘레에 자극으로서 영구 자석이 배치되어 있다.

도 4에서는, 회전반 (3)에는 방사상으로 외주 단부면까지 연장되는 홈 (8)이 자석의 수와 동일한 갯수 설치되어 있다.

도 5는, 대향시킨 회전반 (3)에 자석을 조립한 상태를 나타내고 있다. 회전반 (3)에 방사상으로 설치되어 있는 외주 단부면까지 도달하는 홈 (8)에, 상기 홈 (8)을 연장하는 가이드 홈 (10)을 구비한 가이드 레일 (9)를 부착하고, 자석 (4)를 그 옆에 붙여 외경측으로부터 잭 볼트(도시하지 않음) 등을 이용하여 직경 방향으로 압입하여 조립한다. 이 양태에서는, 도 2와 마찬가지로, 회전반 (3) 사이에는 도시하지 않은 스페이서에 의해서 갭이 규정되어 있고, 이는 그대로 사용하고 있다. 그의 조립된 상태에서, 자석을 회전반의 외주 단부로부터 소정의 위치까지 압입하는 장치를 나타내고 있다. 옆의 자석으로부터의 흡인력에 의해 자석이 압입하는 방향이 틀어지지 않도록, 이 경우에는 회전반 (3)에 홈 (8)을 설치함으로써, 자석의 움직임을 규제할 수 있다. 이를 레일로서 이용함으로써, 자석의 자세 제어를 용이하게 하고 있다.

회전반 (3)의 외경측에는, 홈을 연장하는 형태로 가이드(비자성체)를 설치하고, 최초 이 가이드에 자석을 놓고 회전반에 미끄러져 들어가게 한다.

또한, 자석에는 도 6과 같은 홈과 맞는 돌기를 설치한 플레이트를 미리 접착해 놓고, 그의 돌기와 홈을 합쳐서 가이드 레일로 하고 자석을 조립하는 것도 가능하다.

도 7에 나타내는 양태에서는, 자석 (4)에는 자성체의 플레이트 (11)을 접착제로 첩부하고 있고, 상기 자성체 플레이트 (11)의 상기 회전반 (3)과 접촉하는 측에는, 회전반 (3)에 제거 가능한 자석의 폭 상당의 간극을 형성할 수 있는 돌기상의 옆으로 어긋난 규제 가이드 (13)을 2개 가설한다. 이 돌기상 가이드 레일은, 회전반에 미리 설치해 둔 나사 구멍(도시하지 않음)으로 고정한다. 그리고, 자성체 플레이트에 접착되어 착자된 자석은, 이 돌기상 가이드 레일을 따르도록 하여 자석이 옆으로 어긋나는 것을 규제하면서 압입 막대 (14)를 이용하여 자석을 외주측으로부터 회전 중심을 향하여 삽입하고, 소정의 위치에서 고정한다. 자석 (4)의 회전반 (3)에의 고정은, 이 자성체 플레이트 (11)에 설치된 나사 구멍 (12)를 통해 행한다.

이 방법으로 한쪽의 회전반에 자석을 조립하면, 스페이서를 통해 반대측의 회전반에도 자석을 조립한다.

이 방법에 필요한 힘은, 자석을 외경측으로부터 조립하는 힘이다. 이는 로터와의 자기 흡인력에 의한 마찰력이 중심이 되지만, 예를 들면 2 kw 클래스의 발전기에서는 그 크기는 약 80 N이다. 마찰력은 그리스 등으로 윤활해 주면, 1자릿수 정도 낮출 수 있기 때문에, 그다지 큰 힘을 요하지 않고 조립이 가능해진다.

한편, 종래의 로터의 위로부터 자석을 부착하는 방법으로 조립한 경우, 가장 큰 힘이 필요해지는 것은, 로터끼리 대향시켜 소정의 갭 7 mm까지 근접시킬 때이다. 2 kw 클래스의 발전기로는, 그의 흡인력은 7600 N이고, 본 발명을 사용한 경우 2자릿수 이상 큰 값이 된다. 이 경우, 본 발명보다도 대규모의 설비가 필요해진다.

따라서, 이상과 같은 비교 설명으로부터도 본 발명에 따른 회전반, 및 영구 자석 회전기의 제조 방법의 우위성이 나타난다고 할 수 있다.

Claims (8)

1. 회전축과,
   원반상에서 중심에 상기 회전축을 삽입하는 관통 구멍을 갖고, 상기 원반의 반면(盤面)에 있어서 적어도 영구 자석이 배치되는 영역에, 상기 관통 구멍을 중심으로 하여 방사상으로 외주 단부면까지 도달하는 홈을 구비한 회전반 및 상기 회전반의 홈을 형성한 면에 영구 자석을 구비하고, 상기 회전축의 축방향을 따라, 상기 홈을 형성한 면이 간격을 두고 대향하도록 배치되며, 상기 회전축과 일체로 회전 가능한 적어도 2매의 로터와,
   상기 적어도 2매의 로터간의 공극을 유지하기 위한 스페이서와,
   상기 적어도 2매의 로터가 형성하는 공극의 각각에 배치되고, 고정반 및 상기 고정반에 지지된 코일을 구비하며, 상기 회전축으로부터 분리된 스테이터를 구비한 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 제조 방법이며,
   상기 스페이서를 통해, 상기 적어도 2매의 로터의 회전반을 대향시켜 상기 회전반 사이에 공극을 형성하는 공정과,
   상기 적어도 2매의 로터의 회전반을 대향시킨 후에, 상기 영구 자석을 회전반의 외주 단부면의 홈으로부터 회전 중심을 향하여 삽입하여 회전반에 고정시킴으로써 로터를 조립하는 공정을 포함하고,
   상기 영구 자석 중 동일한 자화 방향으로 착자되어야 하는 절반의 자석을 미착자 상태로 조립하고, 로터를 포함해서 일괄로 착자하고, 그 후에 나머지 절반의 역방향의 자화 방향으로 착자한 자석을 조립한 것을 특징으로 하는 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전반에 설치된 홈의 폭이 상기 영구 자석의 폭에 상당하고, 상기 영구 자석의 홈에의 삽입에 의하여, 상기 영구 자석의 적어도 일부가 홈에 끼워진 상태로 상기 회전반에 고정되는, 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 영구 자석이, 자성체의 플레이트를 통해 홈에 삽입되고, 상기 플레이트의 상기 회전반과 접촉하는 측에는 돌기가 형성되어 있으며, 상기 돌기가 상기 회전반에 형성된 홈과 감합하여 상기 회전반에 고정되는, 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 제조 방법.
4. 회전축과,
   상기 회전축을 삽입하는 관통 구멍을 갖고, 상기 관통 구멍으로부터 방사상으로 간격을 두고 복수개의 구멍을 설치한 회전반 및 상기 회전반 상에 영구 자석을 구비한 로터로서, 상기 회전축의 축방향을 따라, 자석이 부착된 면이 간격을 두고 대향하도록 배치되어, 상기 회전축과 일체로 회전 가능한 적어도 2매의 로터와,
   상기 적어도 2매의 로터간의 공극을 유지하기 위한 스페이서와,
   고정반 및 상기 고정반에 지지된 코일을 구비한 스테이터로서, 상기 적어도 2매의 로터가 형성하는 공극의 각각에 배치되고, 상기 회전축으로부터 분리된 스테이터를 구비한 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 제조 방법이며,
   상기 스페이서를 통해, 상기 적어도 2매의 로터의 회전반을 대향시켜 상기 회전반 사이에 공극을 형성하는 공정과,
   상기 회전반의 자석이 부착되는 면에, 회전 중심으로부터 외주측을 향하는 제거 가능한 돌기상의 가이드를 가설하는 공정과,
   상기 영구 자석을 자성체의 플레이트에 접착하여 고정하는 공정으로서, 상기 플레이트에는 나사 구멍이 설치되어 있는 공정과,
   상기 적어도 2매의 로터의 회전반을 대향시킨 후에, 상기 회전반의 외주 단부면으로부터 회전 중심을 향하여 상기 영구 자석과 상기 플레이트를 접착한 것을 돌기상의 가이드를 따라 삽입하고, 상기 나사 구멍을 통해 회전반에 고정하는 공정을 포함하고,
   상기 영구 자석과 상기 플레이트를 접착한 것 중, 동일한 자화 방향으로 착자되어야 하는 절반의 영구 자석 및 플레이트를 미착자 상태로 조립하고, 로터를 포함해서 일괄적으로 착자하고, 그 후에 나머지 절반의 역방향의 자화 방향으로 착자한 영구 자석 및 플레이트를 조립하는 것을 특징으로 하는 축 방향 갭형 영구 자석 회전기의 제조 방법.
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