KR102141793B1 - 영구 자석식 동기기 및 영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 영구 자석식 동기기는, 복수의 분할 코어 블록이 회전자의 회전 방향으로 이어져 구성된 고정자를 구비하고, 복수의 분할 코어 블록은, 영구 자석과, 회전 방향에 있어서, 영구 자석을 사이에 두도록 영구 자석의 양단에 배치된 한쌍의 티스와, 영구 자석이 사이에 두어진 한쌍의 티스에 대하여, 축 방향 단부에 마련되며, 한쌍의 티스를 연결시키는 연결용 티스를 구비하며 구성된다.

Description

영구 자석식 동기기 및 영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법

본 발명은 토크 밀도의 향상에 의한 모터의 소형화를 실현하는 영구 자석식 동기기(同期機) 및 영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법에 관한 것이다.

산업용 모터, 차량용 모터 등의 회전기에 있어서는, 소형화, 고속화, 사용 회전수 범위의 광범위화가 요구되고 있다. 이들 요구에 따르는 회전기로서는, 회전자 구조를 심플하고 또한 견뢰(堅牢)한 모터 구조로 하며, 고정자측에 전기자 권선과 영구 자석을 이용한 구조로 하는 회전기가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

일본 특허 공개 제 2002-199679 호 공보 일본 특허 공표 제 2010-504071 호 공보

그렇지만, 종래 기술에는 이하와 같은 과제가 있다.

종래의 예를 들면, 특허문헌 1의 구성에서는, 고정자 티스 중앙부에 영구 자석을 매설한 구조로 되어 있으며, 코어백부 부근에서는 영구 자석을 매설하고 있지 않다. 이 때문에, 영구 자석의 직경 방향의 반회전자(反回轉子)측, 즉, 회전자와 반대측에 있어서 자속이 단락되어, 토크 밀도가 저하되는 문제가 있었다.

또한, 일체물의 고정자 코어에서는, 자석을 티스 중앙부에 매립한 후에 권선 작업을 실행할 필요가 있다. 그 결과, 고밀도로 권선을 실시하는 것이 곤란한 구조로 되어 있다.

또한, 특허문헌 2는, 1개의 티스로 구성하는 것에 의해 권선을 고밀도로 실시하는 것이 가능해진다. 그렇지만, 분할된 티스 사이에 자석을 매립하고 있다. 따라서, 권선 저항을 낮게 하기 위해 권선을 높은 점적률(占積率)로 실시하는 경우에는, 권선에 텐션을 가할 필요가 있다. 그 결과, 2개의 분할된 티스 사이의 자석은, 권선의 긴밀한 와인딩에 의해, 균열이나 깨짐이 발생해 버릴 우려가 있다.

또한, 특허문헌 2는, 자석 분말을 사용하고 있다. 이 때문에, 분말이 티스로부터 넘쳐 흐르는 것을 방지하기 위해, 자석을 사이에 끼우는 코어는, 축 방향으로 모두 접촉하고 있는 개소를 마련하지 않으면 안된다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 권선을 실시했을 때에, 분할된 티스 사이의 자석에 가해지는 힘을 억제하여, 자석의 균열이나 깨짐을 방지할 수 있는 영구 자석식 동기기 및 영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 영구 자석식 회전 전기(回轉電機)는, 복수의 분할 코어 블록이 회전자의 회전 방향으로 이어져 구성된 고정자를 구비하는 영구 자석식 동기기이며, 복수의 분할 코어 블록은, 영구 자석과, 회전 방향에 있어서, 영구 자석을 사이에 두도록 영구 자석의 양단에 배치된 한쌍의 티스와 영구 자석이 사이에 두어진 한쌍의 티스에 대하여, 축 방향 단부에 마련되며, 한쌍의 티스를 연결시키는 연결용 티스를 구비하여 구성되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 영구 자석식 회전 전기의 고정자의 제조 방법은, 한쌍의 티스를 전자 강판을 적층하여 형성할 때에, 각각의 전자 강판을 적층한 후, 금형에 의해 코킹을 갖도록 성형하는 것에 의해, 각각의 전자 강판을 연결시키는 단계를 갖는 것이다.

본 발명에 의하면, 자석을 사이에 끼우는 티스는, 자석의 자속 방향에 대하여 수직으로 분할되어 있기 때문에, 누설 자속이 적어, 모터의 토크 밀도가 높은 구조를 실현할 수 있다. 또한, 축 방향의 일부에는, 자석을 걸치는 형상으로 연결된 별도 구조의 티스를 갖는다. 그 결과, 권선을 실시했을 때에, 분할된 티스 사이의 자석에 가해지는 힘을 억제하여, 자석의 균열이나 깨짐을 방지할 수 있는 영구 자석식 동기기 및 영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식에 있어서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기기의 분할 코어 블록의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 분할 코어 블록에 포함되는 티스 부분의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 분할 코어 블록에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기기의 축 방향의 양단부에 마련되는 티스의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기기의 리니어 방식에 있어서의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 분할 코어 블록의 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 분할 코어 블록의, 축 방향 단부에 배치되는 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 분할 코어 블록의, 축 방향 단부에 배치되는, 도 10과는 상이한 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 분할 코어 블록의, 축 방향 단부에 배치되는, 도 10 및 도 11과는 상이한 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 6에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록의 구성을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시형태 7에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록의 구성을 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 7에 있어서의 분할 코어 블록에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명도이다.
도 16은 본 발명의 실시형태 8에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록의 구성을 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 8에 있어서의 분할 코어 블록의, 축 방향 단부에 배치되는 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시형태 9에 있어서의 분할 코어 블록의 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시형태 10에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 티스의 구성을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시형태 10에 있어서의 분할 코어 블록에 포함되는 티스 부분의 구성도이다.
도 21은 본 발명의 실시형태 11에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록의 구성을 도시하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시형태 11에 있어서의 분할 코어 블록의, 영구 자석의 양측에 배치되는 티스, 및 축 방향 단부에 배치되는 티스의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시형태 11에 있어서, 도 22에서 펀칭에 의해 제작한 티스에 대하여, 자석을 삽입하는 설명도이다.
도 24는 본 발명의 실시형태 12에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록을 구성하고 있는 티스와 자석을 도시하는 설명도이다.
도 25는 본 발명의 실시형태 12의 도 24에 있어서의 A－A'의 축 방향을 상측에서 본 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시형태 13에 있어서의 분할 코어 블록의, 축 방향 단부에 배치되는 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시형태 14에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록의 구성을 도시하는 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시형태 14에 있어서의 분할 코어 블록에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명도이다.
도 29는 본 발명의 실시형태 15에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록을, 갭면측에서 본 사경도(斜傾圖)이다.
도 30은 본 발명의 실시형태 15에 있어서의 분할 코어 블록에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명 구성도이다.

이하, 본 발명의 영구 자석식 동기기 및 영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 이용하여 설명한다.

본 발명은 이른바 영구 자석식 동기기에 있어서, 자석이 매립된 스테이터에 권선이 실시되어 있으며, 자석을 매립하는 부분의 티스는, 자석을 사이에 두고 인접하는 티스끼리는 연결되어 있지 않으며, 축 방향으로 자석을 걸치도록 연결된 별도 형상의 티스부를 가지며, 권선이 실시되어 있는 점을 기술적 특징으로 하는 것이다.

실시형태 1.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식에 있어서의 단면도이다. 도 1에 있어서, 깊이 방향을 축 방향으로 하고, 회전자의 중심으로부터 외측으로 넓어지는 방향을 직경 방향으로 한다. 이 도 1에 도시한 본 발명의 영구 자석식 동기기는 스테이터 코어(1), 권선(2), 영구 자석(3) 및 로터 코어(4)를 갖고 구성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 회전자 돌극수(突極數)가 10개, 고정자 티스 수 및 자석 수가 12개인 회전 전기를 예시하고 있다. 그리고, 도 1에 도시한 스테이터 코어(1)는, 복수의 분할 코어 블록(10)을 구비하여 구성되어 있다.

또한, 도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 영구 자석식 동기기의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시한 도면이다. 분할 코어 블록(10)은, 영구 자석(3)이 사이에 끼워진 티스에 대하여 권선(2)이 실시되어 있다.

다음에, 도 3 및 도 4를 이용하여, 티스의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 분할 코어 블록(10)에 포함되는 티스 부분의 구성도이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 1개의 분할 코어 블록(10)을 구성하는 티스는, 회전 방향에 대하여 수직 방향으로, 티스(11a)와 티스(11b)로 2분할되어 있다. 또한, 분할된 티스 사이에, 영구 자석(3)을 사이에 끼우는 구조로 되어 있다.

여기서, 티스(11a)와 티스(11b)는, 적층 강판으로 구성되어 있으며, 얇은 강판을 쌓아 올려 구성되어 있다. 영구 자석(3)은 티스에 대하여, 티스(11a, 11b)의 중앙부 또는 중심 위치에 배치되며, 도 3에 도시하는 방향으로 착자되는 동시에, 둘레 방향으로 인접하는 영구 자석의 착자 방향, 즉, 배향 방향이 서로 둘레 방향 역방향이 되도록 설치되어 있다. 즉, N극끼리가 대향하고, S극끼리가 대향하는 배치로 되어 있다.

또한, 도 3에 있어서, 회전자와 고정자의 갭면으로부터 직경 방향에 있어서의 티스(11a, 11b)의 길이(L1)와, 영구 자석(3)의 길이(L2)는, L1=L2로 되어 있다. 그 결과, 자석 자속을 보다 많이 얻는 것이 가능해져, 출력을 증가시키는 것이 가능해진다.

다음에, 도 4는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 분할 코어 블록(10)에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명도이다. 도 3에 도시한 티스 부분의 축 방향의 양단부에, 형상이 상이한 연결용 티스(21)를 마련하는 구조로 되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 상이한 형상을 갖는 연결용 티스(21)는, 누설 자속을 방지하기 위해, 연결 부분(31)이 박육(薄肉)으로 구성되어 있다. 연결 부분(31)의 두께가 두꺼운 경우에는, 누설 자속이 증대하여, 토크가 저하되어 버린다. 또한, 도 4에 있어서, 연결용 티스(21)는 축 방향의 양단부에 마련되어 있다. 또한, 도 4에 있어서, 연결용 티스(21)는 축 방향의 양단에 마련된 구조로 하고 있지만, 특별히 이 구조에 한정하는 것은 아니다.

분할된 티스(11a, 11b) 사이에 영구 자석(3)을 사이에 끼우고, 권선(2)을 실시한 경우에는, 권선(2)을 보다 많이 감기 위해, 텐션을 가하여 권선(2)을 실시하게 된다. 이 때문에, 티스(11a)와 티스(11b) 사이에 끼워진 영구 자석(3)은, 응력을 받아서, 깨짐이나 균열이 발생해 버린다. 영구 자석(3)에 깨짐이나 균열이 발생하여, 동기기로부터 깨짐이나 균열된 부분이 벗어나면, 영구 자석(3)으로부터의 자속이 저감되어 버려, 출력이 저감되어 버리는 결과가 된다.

이 때문에, 본 실시형태 1에서는, 축 방향의 양단부에 티스(21)의 부재를 장착하고 권선을 실시하고 있다. 이와 같은 구조로 함으로써, 티스(21)의 박육으로 연결된 부분인 브릿지(31)가, 권선(2)에 의한 긴밀한 와인딩을 방지하여, 영구 자석(3)에 가해지는 응력을 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 티스(21)는, 티스(11a, 11b)와 동일한 전자 강판으로 구성하는 것에 의해, 재료비를 낮게 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 강도가 필요한 경우에는, 티스(21)만 박판의 전자 강판이 아니라, 판 두께가 상이한 SPCC(Steel Plate Cold Commercial : 냉간 압연 강판) 등으로 구성하여도 좋다.

또한, 누설 자속을 저감하기 위해, 티스(21)만 비자성의 재료로 구성하는 것에 의해, 출력을 높이는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 실시형태 1에 의하면, 영구 자석을 사이에 끼우고 있는 코어의 일부가 브릿지에 의해 연결되어 있는 구성을 구비하고 있다. 그 결과, 영구 자석을 사이에 끼우는 코어에 대하여 권선을 실시했을 때에, 갭면에 대하여 수직 방향으로 가해지는 긴밀한 와인딩의 힘을, 브릿지 부분에서 받아, 자석에 가해지는 힘을 억제할 수 있어서, 자석의 깨짐이나 균열을 방지할 수 있다.

실시형태 2.

도 5는, 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 영구 자석식 동기기의 축 방향의 양단부에 마련되는 티스(22)의 구성을 도시한 도면이다. 앞의 실시형태 1에서는, 티스(21)에 있어서의 박육 부분의 브릿지(31)는, 도 4에 도시한 바와 같이 3개소였다.

이에 대하여, 본 실시형태 2에 있어서의 티스(22)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 공극(32)을 3개소에 마련하는 것에 의해, 4개소의 브릿지(31)를 갖고 있다. 이와 같이, 브릿지 부분을 많게 하는 것에 의해, 권선의 긴밀한 와인딩에 대한 강도를 증가시키는 것이 가능해진다. 또한, 도 5에 있어서 브릿지 부분을 4개소로 하고 있지만, 이와 같은 수에 한정하는 것은 아니다.

이상과 같이, 실시형태 2에 의하면, 용도에 따라서, 브릿지수를 적절히 설계하는 것에 의해, 권선의 긴밀한 와인딩에 대하여 소망의 강도를 갖는 티스 구조를 실현할 수 있다.

실시형태 3.

도 6은, 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 영구 자석식 동기기의 리니어 방식에 있어서의 단면도이다. 리니어 방식에서는, 고정자측이, 도 6에 도시하는 바와 같이, 횡 방향을 진행 방향으로 하여, 직선 운동을 실행하게 된다. 권선(2)을 실시한 티스의 구성 등은, 앞의 실시형태 1과 동일하게 되어 있다. 통상의 리니어 모터에서는, 고정자(6)측에 영구 자석을 이용한다. 이 때문에, 가동자(5)의 이동 거리에 따라서 자석이 필요하며, 고정자에 사용되고 있는 자석이 많이 필요하여, 고비용이 된다.

이에 반하여, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 영구 자석을 구비한 티스 구조를, 리니어 모터의 가동자(5)측에 적용하는 것에 의해, 고정자(6)측은, 영구 자석을 이용하는 일 없이, 박판의 전자 강판 등으로 구성할 수 있다. 그 결과, 리니어 모터의 저비용화를 도모할 수 있다.

이상과 같이, 실시형태 3에 의하면, 본 발명에 의한 티스 구조를 리니어 모터에 적용하는 것에 의해, 구동측에만 영구 자석을 갖는 구성으로 할 수 있다. 이 때문에, 고정자측에 영구 자석을 가지는 리니어 모터에 비하여, 이동 거리가 길어진 경우에, 영구 자석의 수를 저감할 수 있기 때문에, 비용 저감을 도모할 수 있다.

실시형태 4.

도 7은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 8은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 분할 코어 블록(10)의 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 8의 (a)는, 축 방향의 단부 부분에 마련되는 티스(23)의 형상을 도시한 도면으로 되어 있다. 또한, 도 8의 (b)는, 도 7을 구성하고 있는 2분할된 티스(11a, 11b)로 영구 자석(3)을 사이에 끼운 상태를 도시한 도면으로 되어 있다.

도 8에 있어서, 티스(23)에 있어서의 브릿지(31)의 부분에 상당하는 폭(W1)과, 영구 자석(3)의 자석폭(W2)의 관계는, W1＞W2로 되어 있다.

이와 같은 관계를 갖는 것에 의해, 도 8의 (a)의 전자 강판 등의 부재와 자석이 접하고 있는 면적을 억제하는 것이 가능해지고, 티스(23)의 브릿지(31)의 부분에서의 누설 자속을 저감하는 것이 가능해져, 출력 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 티스(23)는, 앞의 실시형태 1과 마찬가지로, 영구 자석(3)을 사이에 끼우고 있는 티스(11a, 11b)와 동일한 전자 강판으로 구성하는 것에 의해, 재료비를 낮게 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 강도가 필요한 경우에는, 티스(23)만 박판의 전자 강판이 아니라, 판 두께가 상이한 SPCC 등으로 구성하여도 좋다. 또한, 누설 자속을 저감하기 위해, 티스(23)만 비자성의 재료로 구성하는 것에 의해, 출력을 높이는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 실시형태 4에 의하면, 브릿지 부분의 폭이 영구 자석의 배향 방향의 폭보다 큰 구성을 구비하고 있다. 그 결과, 누설 자속을 저감할 수 있어서, 출력의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

실시형태 5.

도 9는 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 10은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 분할 코어 블록(10)의, 축 방향 단부에 배치되는 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 5에 있어서의 축 방향 단부에 마련되는 티스(24)는, 박육 브릿지(31)의 부분을 2개소로 하여, 앞의 실시형태 1보다 브릿지 부분을 저감시키고 있다. 또한, 브릿지(31)를, 권선(2)을 실시하는 부분인 L3 부분에 배치하는 것에 의해, 권선(2)의 긴밀한 와인딩에 대한 자석의 강도를 높이는 것이 가능해진다.

또한, 티스(24)는, 티스 선단 부분이 멀어져 있다. 티스 선단부의 누설 자속은, 공극 자속 밀도의 저하로 이어진다. 이 때문에, 티스 선단부를 나누는 것에 의해, 누설 자속을 저감하는 것이 가능해져, 출력을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 도 11은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 분할 코어 블록(10)의, 축 방향 단부에 배치되는, 도 10과는 상이한 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로는, 이 도 11에 도시한 티스(24a)는 박육 연결부인 브릿지(31)를, 코어백 부분의 단부와 권선을 실시하는 부분에 마련한 것으로 되어 있다.

또한, 도 12는 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 분할 코어 블록(10)의, 축 방향 단부에 배치되는, 도 10 및 도 11과는 상이한 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로는, 이 도 12에 도시한 티스(24b)는, 도 11의 권선을 실시하는 부분에 박육 연결부인 브릿지(31)를 2개소 마련한 것으로 되어 있다.

이상과 같이, 실시형태 5에 의하면, 필요한 강도에 의해 브릿지부의 수를 변경하는 것에 의해, 권선에 의한 긴밀한 와인딩에 의한 자석의 균열 등을 방지하는 것이 가능해진다.

실시형태 6.

도 13은 본 발명의 실시형태 6에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 13의 구성은, 앞의 실시형태 3에 있어서의 도 8에서 설명한, 브릿지(31)의 폭(W1)과 자석폭(W2)의 관계가, W1＞W2로 되어 있는 동시에, 앞의 실시형태 5에서 설명한 바와 같이, 권선(2)을 실시하는 부분에 브릿지(31)를 마련한 티스(25)를 이용하는 것으로 되어 있다.

이상과 같이, 실시형태 6에 의하면, 브릿지 부분의 누설 자속을 저감하는 것이 가능해져, 출력을 향상시키는 것이 가능해진다.

실시형태 7.

도 14는 본 발명의 실시형태 7에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 15는, 본 발명의 실시형태 7에 있어서의 분할 코어 블록(10)에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명도이다.

도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 7에 있어서의 티스 구조는, 앞의 실시형태 1에 있어서의 티스(21)를 축 방향의 양단부뿐만이 아니라, 복수 개소에 마련하고 있는 구조로 되어 있다. 이와 같이, 티스(21)를 복수 개소에 마련하는 것에 의해, 영구 자석(3)은 분할되게 된다. 그 결과, 와전류가 저하되는 동시에, 박육 연결부를 갖는 티스(21)가 증가하는 것에 의해, 강도도 증가된다.

이상과 같이, 실시형태 7에 의하면, 브릿지를 갖는 티스를, 축 방향의 양단부 이외에도 마련하고, 영구 자석을 분할한 구조를 구비하고 있다. 그 결과, 와전류를 저하시킬 수 있는 동시에, 티스의 강도도 증가시키는 것이 가능해진다.

실시형태 8.

도 16은 본 발명의 실시형태 8에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 17은, 본 발명의 실시형태 8에 있어서의 분할 코어 블록(10)의, 축 방향 단부에 배치되는 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 17에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 8에 있어서의 축 방향 단부에 마련되는 티스(26)는 돌출 방지부(33)를 구비하고 있다. 이와 같이, 도 17에 도시하는 바와 같이, 돌출 방지부(33)의 기구를 마련한 것을 금형 등으로 제작하고, 돌출 방지부(33)의 기구를 절곡하게 되어 있다. 일 부분을 절곡하는 구조인 돌출 방지부(33)를 축 방향의 양 단부에 이용하는 것에 의해, 영구 자석(3)의 직경 방향으로의 돌출을 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 도 16에 있어서는, 외경측, 즉, 코어백의 외주면측에 돌출 방지부(33)를 마련한 구조로 했지만, 회전자의 외주면에 대향하는 고정자의 갭면측에 마련하는 것에 의해 갭면측으로의 돌출 방지도 된다. 또한, 외경측과 갭면측의 양측에 마련하는 것에 의해, 양측으로부터의 돌출을 방지하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 실시형태 8에 의하면, 축 방향 단부에 마련되는 티스가, 돌출 방지부를 구비하고 있다. 그 결과, 자석의 코어백측 또는 갭면측으로의 돌출을 방지하는 것이 가능해진다.

실시형태 9.

도 18은 본 발명의 실시형태 9에 있어서의 분할 코어 블록(10)의 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 축 방향의 단부 부분에 배치하는 티스(21)에 있어서의 티스의 폭을 W3로 하고, 분할된 티스(11a, 11b)와, 영구 자석(3)을 조합한 것의 폭을 W4로 한 경우, W3≥W4의 관계를 갖고 있다.

즉, 도 18에 도시한 티스(21)는, 권선을 실시하는 부분의 회전 방향의 폭(W3)이, 영구 자석(3)을 사이에 끼운 상태에서의 한쌍의 티스(11a, 11b)의 회전 방향의 폭(W4)보다 크게 형성되어 있다.

W3≥W4로 하는 것에 의해, 권선(2)으로부터의 긴밀한 와인딩에 의한 힘을, 티스(11a, 11b)에 부가하는 일 없이, 권선(2)을 실시하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 실시형태 9에 의하면, W3≥W4가 되는 티스를 축 방향 단부에 이용하는 것에 의해, 권선으로부터의 긴밀한 와인딩에 의한 힘이 영구 자석에는 가해지지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 자석의 균열이나 깨짐을 방지하는 것이 가능해진다.

실시형태 10.

도 19는 본 발명의 실시형태 10에 있어서의 영구 자석식 동기기의 티스(12a)의 구성을 도시한 도면이다. 보다 구체적으로는, 본 실시형태 10에 있어서의 티스(12a)에는, 코킹(34)이 마련되어 있다.

금형으로 펀칭을 실행하고, 프레스 하는 것에 의해, 코킹 부분에서 축 방향의 파지력을 갖게 할 수 있다. 그 결과, 제작 시에, 1 티스에 의한 취급이 용이해진다.

또한, 도 20은 본 발명의 실시형태 10에 있어서의 분할 코어 블록(10)에 포함되는 티스 부분의 구성도이다. 도 20에 도시한 티스(12b)는, 티스(12a)를 뒤집은 구조이며, 이들 2개의 티스(12a, 12b)를 조합하여 이용하는 구조로 하고 있다. 이와 같이 하여 티스(12a, 12b)를 이용하는 것에 의해, 금형의 사이즈가 작아져, 금형의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 도 19에서는, 코킹(34)을 2개소 마련하고 있지만, 2개소에 한정하는 것이 아니며, 파지력을 증가시키기 위해, 코킹(34)을 3개소 이상 마련하여도 좋다.

또한, 본 실시형태 10의 코킹(34) 대신, 접착이나 볼트 등의 축 방향 고정 수단으로 티스를 축 방향으로 고정하여도 좋다.

이상과 같이, 실시형태 10에 의하면, 영구 자석을 사이에 끼우는 한쌍의 티스에 관하여, 축 방향으로 적층되는 강판을 고정할 수 있는 수단을 구비하고 있다. 그 결과, 축 방향의 파지력을 가지게 할 수 있다.

실시형태 11.

도 21은 본 발명의 실시형태 11에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 본 실시형태 11에 있어서는, 축 방향의 단부에 배치되는 티스(27)에도, 코킹(34)이 마련되어 있다.

또한, 도 22는 본 발명의 실시형태 11에 있어서의 분할 코어 블록(10)의, 영구 자석의 양측에 배치되는 티스(13a, 13b), 및 축 방향 단부에 배치되는 티스(27)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 연결되어 있는 티스(27)를 펀칭하고, 추가로 티스(13a, 13b)를 금형으로 펀칭하고, 코킹(34)에서 축 방향을 파지해 나가고, 마지막으로, 티스(27)를 장착하는 것에 의해 구성되어 있다.

또한, 도 23은 본 발명의 실시형태 11에 있어서, 도 22에서 펀칭에 의해 제작한 티스에 대하여, 자석을 삽입하는 설명도이다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 금형으로 티스를 제작하기 위해, 티스(13a, 13b)와, 티스(27)를 펀칭하는 금형을, 동일한 금형으로 제작할 수 있다. 그 결과, 순송(順送) 프레스로 티스(13a, 13b), 티스(27)를 동일 작업으로 쌓아 올리는 것이 가능해져, 제작하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 축 방향도 코킹에 의해 파지할 수 있기 때문에, 제작성이 향상된다.

또한, 도 22에 도시한 티스(13a, 13b)에는, 코킹(34)을 2개소에 마련하고 있지만, 2개소에 한정하는 것이 아니라, 파지력을 증가시키기 위해, 코킹(34)을 3개소나 3개소 이상 마련하여도 좋다.

또한, 도 23에서는, 자석을 코어백측으로부터 삽입하고 있지만, 특별히 한정하는 것이 아니며, 자석을 내측으로부터 삽입하여도 문제 없다.

이상과 같이, 실시형태 11에 의하면, 영구 자석을 사이에 끼우는 티스와, 축 방향 단부에 마련되는 티스를, 동일한 금형으로 제작하는 것에 의해, 제작의 시간이 단축되는 것이 가능해진다. 또한, 축 방향의 티스의 고정을 코킹에 의해 연결하는 것이 가능해진다.

실시형태 12.

도 24는 본 발명의 실시형태 12에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)을 구성하고 있는 티스와 자석을 도시하는 설명도이다. 또한, 도 25는 본 발명의 실시형태 12의 도 24에 있어서의 A－A'의 축 방향을 상측에서 본 도면이다.

티스(14a, 14b)의 축 방향의 길이를 L4로 하고, 영구 자석(3)의 축 방향의 길이를 L5로 한 경우, L4≥L5의 관계를 갖고 있다. 이와 같은 관계를 갖는 것에 의해, 축 방향으로의 긴밀한 와인딩에 의한 권선(2)의 힘을, 영구 자석(3)에 전달하는 일 없이, 보호하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 실시형태 12에 의하면, L4≥L5가 되는 티스를 자석의 양측에 이용하는 것에 의해, 권선으로부터의 긴밀한 와인딩에 의한 힘이 영구 자석에는 가해지지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 자석의 균열이나 깨짐을 방지하는 것이 가능해진다.

실시형태 13.

도 26은 본 발명의 실시형태 13에 있어서의 분할 코어 블록(10)의, 축 방향 단부에 배치되는 티스 구조를 설명하기 위한 도면이다. 전자 강판을 이용하여, 실시형태 10에서 설명을 실행한 도 19의 형상을 갖는 티스(12a)를 제작한 경우, 전자 강판의 두께를 t로 하면, 티스(21)의 박육으로 연결되어 있는 브릿지(31)의 부분의 두께(t1)는, 펀칭의 금형의 제약으로 인해, t1≥t로 하고 있다.

t1이 가늘수록, 누설 자속은 저감할 수 있지만, 너무 얇은 경우에는, 금형의 펀칭 시에 t1 부분에 뒤틀림이나 휨 등이 생겨, 강도가 저하되어 버린다. 그 결과, 앞의 실시형태 1에 있어서의 티스(11a, 11b)와, 영구 자석(3)을 조합하여, 1 티스로서 구성하고, 권선(2)을 실시했을 때에, 박육부의 강도 부족에 의해 긴밀한 와인딩이 발생하여, 영구 자석(3)의 균열이나 깨짐이 발생할 가능성이 있다. 이에 대하여, t1≥t로 하는 것에 의해, 박육부의 강도 부족을 해소할 수 있다.

이상과 같이, 실시형태 13에 의하면, 브릿지부의 두께를 적절히 설정하는 것에 의해, 권선을 실시했을 때에, 분할된 티스 사이의 자석에 가해지는 힘을 억제하여, 자석의 균열이나 깨짐을 방지할 수 있다.

실시형태 14.

도 27은 본 발명의 실시형태 14에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 28은 본 발명의 실시형태 14에 있어서의 분할 코어 블록(10)에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명도이다.

본 실시형태 14에 있어서의 축 방향의 단부 부분의 티스(28)는, 브릿지(31)로 연결되는 구조가 아니라, 공극이 되는 부분이 없는 것으로 되어 있다. 이와 같이 하는 것에 의해, 더욱 강도를 증가시키는 것이 가능해진다.

또한, 더욱 바람직하게는, 축 방향의 단부 부분의 티스가 비자성의 재료이면, 단부의 누설 자속을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 실시형태 14에 의하면, 공극이 되는 부분이 없는 티스를 축 방향 단부에 이용하는 것에 의해, 브릿지부에 의한 구조와 비교한, 티스 강도를 더욱 증가시킬 수 있다.

실시형태 15.

도 29는 본 발명의 실시형태 15에 있어서의 영구 자석식 동기기의 회전 방식의 분할 코어 블록(10)을, 갭면측에서 본 사경도이다. 또한, 도 30은, 본 발명의 실시형태 15에 있어서의 분할 코어 블록(10)에 포함되는 티스를 조립할 때의 설명도이다.

도 30에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 15에 있어서의 티스(29b)는, 갭면의 축 방향의 일부에 박육 부분의 브릿지(31)를 마련한 구성으로 되어 있다. 한편, 티스(29a)에는 고정자의 갭면측과, 코어백의 외주면측에 브릿지(31)가 마련되어 있다.

이와 같이, 갭면의 축 방향의 일부에 박육 부분의 브릿지(31)를 마련한 티스(29b)를 채용하는 것에 의해, 갭측으로의 자석의 돌출을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 도 30과 같이 조립하는 것에 의해, 1 티스의 코어 부분을 먼저 조립하고, 그 후, 앞의 도 23에서 설명한 바와 같이, 코어백측으로부터 영구 자석(3)을 삽입하는 것에 의해, 조립을 용이하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 갭면의 일부에 박육 부분의 브릿지를 마련하고 있기 때문에, 앞의 도 3에 있어서의 갭면으로부터 코어 백 부분에 있어서의 자석과 코어의 길이 관계는, L1＞L2가 된다.

또한, 도 30에서는 코킹 부분을 기재하고 있지 않지만, 앞의 도 23과 같이, 코킹(34)을 마련하는 것에 의해 조립을 용이하게 하는 것이 가능해진다. 금형의 일부를 전환하는 것에 의해, 도 30에 있어서의 모든 부재를 제작하는 것이 가능해져, 동일한 금형으로 연속하여 프레스를 실행하면서 조립을 실행함으로써, 제작을 실행하는 시간을 짧게 하는 것이 가능해진다.

또한, 동일 금형으로 제작을 실행하는 것이 가능해지기 때문에, 금형 비용도 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 도 30에 있어서, 축 방향의 갭면의 일부에 박육 부분의 브릿지를 마련하고 있지만, 특별히 수를 규정하는 것은 아니다.

이상과 같이, 실시형태 15에 의하면, 축 방향의 단부 이외에 마련하는 티스 형상을, 갭면측에만 브릿지를 갖도록 하고 있다. 그 결과, 조립의 용이화를 실현할 수 있다.

1 : 스테이터 코어 2 : 권선
3 : 영구 자석 4 : 로터 코어
5 : 가동자 6 : 고정자
10 : 분할 코어 블록
11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b : 티스(한쌍의 티스)
21, 22, 23, 24, 24a, 24b, 25, 26, 27, 28, 29a, 29b : 티스(연결용 티스)
31 : 브릿지 32 : 공극
33 : 돌출 방지부 34 : 코킹

Claims (16)

1. 복수의 분할 코어 블록이 회전자의 회전 방향으로 이어져 구성된 고정자를 구비하는 영구 자석식 동기기에 있어서,
   상기 복수의 분할 코어 블록은,
   영구 자석과,
   상기 회전 방향에 있어서, 상기 영구 자석을 사이에 두도록 상기 영구 자석의 양단에 배치된 한쌍의 티스와,
   상기 영구 자석이 사이에 두어진 상기 한쌍의 티스에 대하여, 축 방향 단부에 마련되며, 상기 한쌍의 티스를 연결시키는 연결용 티스를 구비하여 구성되고,
   상기 연결용 티스는 상기 회전 방향의 중앙부에 공극을 갖는 것에 의해 상기 회전 방향에 있어서의 좌우 양측을 연결하는 복수의 브릿지부가 구성되어 있으며,
   상기 복수의 브릿지부 각각에 있어서의 상기 회전 방향의 폭이 상기 영구 자석의 배향 방향의 폭보다 큰
   영구 자석식 동기기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결용 티스는 축 방향의 양단부에 마련되어 있는
   영구 자석식 동기기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서
   상기 한쌍의 티스는, 축 방향의 길이가 상기 영구 자석의 축 방향의 길이보다 길게 형성되어 있는
   영구 자석식 동기기.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 고정자의 회전자에 대한 갭면에 수직인 방향으로, 축 방향 단부 이외의 장소에 마련된 제 2 연결용 티스를 추가로 구비하는
   영구 자석식 동기기.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 연결용 티스는 상기 고정자의 회전자에 대한 갭면, 및 코어백측의 외주면 중 적어도 어느 한쪽에, 상기 영구 자석이 상기 한쌍의 티스 사이에 두어진 상태로부터 직경 방향으로 벗어나는 것을 방지하는 돌출 방지부를 갖는
   영구 자석식 동기기.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 연결용 티스는 상기 고정자에 대하여 권선을 실시하는 부분의 상기 회전 방향의 폭이, 상기 영구 자석을 사이에 끼운 상태에서의 상기 한쌍의 티스의 상기 회전 방향의 폭보다 크게 형성되어 있는
   영구 자석식 동기기.
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 브릿지부 각각은 상기 고정자에 대하여 권선을 실시하는 부분에 마련되어 있는
   영구 자석식 동기기.
9. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
   상기 복수의 브릿지부 각각은 상기 고정자의 회전자에 대한 갭면 이외의 부분에 마련되어 있는
   영구 자석식 동기기.
10. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 한쌍의 티스가 전자 강판을 적층하여 형성되어 있는 경우에 있어서,
    상기 복수의 브릿지부 각각은 직경 방향의 두께가 상기 전자 강판의 두께 이상으로 하여 형성되는
    영구 자석식 동기기.
11. 복수의 분할 코어 블록이 회전자의 회전 방향으로 이어져 구성된 고정자를 구비하는 영구 자석식 동기기에 있어서,
    상기 복수의 분할 코어 블록은,
    영구 자석과,
    상기 회전 방향에 있어서, 상기 영구 자석을 사이에 두도록 상기 영구 자석의 양단에 배치된 한쌍의 티스와,
    상기 영구 자석이 사이에 두어진 상기 한쌍의 티스에 대하여, 축 방향 단부에 마련되며, 상기 한쌍의 티스를 연결시키는 연결용 티스를 구비하여 구성되고,
    상기 연결용 티스는 직경 방향으로 점유되는 모든 범위에 있어서 공극을 갖는 일 없이 구성되어 있는
    영구 자석식 동기기.
12. 청구항 1 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 연결용 티스는 상기 한쌍의 티스와 동일한 재료인
    영구 자석식 동기기.
13. 청구항 1 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 연결용 티스는 비자성재인
    영구 자석식 동기기.
14. 청구항 1 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 분할 코어 블록의 구성을, 리니어 모터의 가동자의 구조에 적용한
    영구 자석식 동기기.
15. 청구항 1 또는 청구항 11에 기재된 영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법에 있어서,
    상기 한쌍의 티스를 전자 강판을 적층하여 형성할 때에, 각각의 상기 전자 강판을 적층한 후, 금형에 의해 코킹을 갖도록 성형하는 것에 의해, 각각의 상기 전자 강판을 연결시키는 단계를 갖는
    영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 연결용 티스와 상기 한쌍의 티스를 동일한 금형을 이용하여 제작하고, 상기 코킹에 의해 상기 연결용 티스와 상기 한쌍의 티스를 연결하는 단계를 추가로 갖는
    영구 자석식 동기기의 고정자의 제조 방법.

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