KR20190007498A - 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자 및 영구자석식 회전 전기 기계 - Google Patents

영구자석식 회전 전기 기계의 회전자 및 영구자석식 회전 전기 기계 Download PDF

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Abstract

저가로 제조할 수 있고, 영구자석을 높은 정밀도로 위치 결정하여 회전자 철심에 접합할 수 있고, 영구자석을 축 방향에 대하여 경사시켜 회전자 철심에 접합할 수 있는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 얻는다. 원통부(11) 및 원통부(11)의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부(12)를 갖는 회전자 철심(1)과, 회전자 철심(1)에 접합되는 접합면이 평탄하게 형성된 영구자석(2)을 구비하고, 한 쌍의 다각기둥부(12)의 각각에는, 축 방향으로 본 경우에 중심 위치가 어긋나 배치된 평탄면이 형성되고, 영구자석(2)은, 영구자석(2)이 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 접합면이 한 쌍의 다각기둥부(12)의 각각의 평탄면에 접합되어 있다.

Description

영구자석식 회전 전기 기계의 회전자 및 영구자석식 회전 전기 기계
본 발명은, 영구자석을 구비한 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자 및 영구자석식 회전 전기 기계에 관한 것이다.
종래, 표면 자석형 회전 전기 기계를 저가로 제조하기 위해, 단면이 진원(true circle) 형상인 회전자 철심과, 접합면이 평탄한 판 형상의 영구자석의 조합이 이용된다. 단면이 진원 형상인 회전자 철심의 외주면에 접합면이 평탄한 영구자석을 높은 정밀도로 위치 결정하여 접합하는 것이 곤란하므로, 다각기둥 형상의 유지부가 회전자 철심의 축 방향 단부에 마련되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2015-159639호 공보 특허문헌 2 : 일본 실용신안 공개 평 03-086752호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 2009-261191호 공보
그렇지만, 회전자의 영구자석과 고정자 철심의 사이의 상호 작용에 의해 발생하는 코깅 토크라 불리는 토크 맥동을 억제하기 위해, 회전자의 영구자석을 축 방향에 대하여 경사시킨 상태에서 회전자 철심에 접합하여, 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 스큐 구조로 하는 것을 생각할 수 있지만, 회전자 철심의 축 방향 단부에 마련된 유지부는, 축 방향으로 연신한 돌기로 영구자석의 둘레 방향 양 단부를 유지하기 때문에, 영구자석을 축 방향에 대하여 경사시킨 상태에서 회전자 철심에 접합할 수 없다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 영구자석을 높은 정밀도로 위치 결정하여 회전자 철심에 접합할 수 있음과 아울러, 영구자석을 축 방향에 대하여 경사시킨 상태에서 회전자 철심에 접합할 수 있는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자 및 영구자석식 회전 전기 기계를 제공하는 것이다.
본 발명과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자는, 원통부 및 원통부의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부를 갖는 회전자 철심과, 회전자 철심에 접합되는 접합면이 평탄하게 형성된 영구자석을 구비하고, 한 쌍의 다각기둥부 중 한쪽의 다각기둥부인 제 1 다각기둥부 및 다른 쪽의 다각기둥부인 제 2 다각기둥부의 각각에는 평탄면이 형성되고, 제 1 다각기둥부의 평탄면에 있어서의 원통부에 대한 둘레 방향의 도심(centroid)은, 제 2 다각기둥부의 평탄면에 있어서의 둘레 방향의 도심에 대하여 둘레 방향으로 어긋나 배치되고, 영구자석은, 영구자석이 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 접합면이, 제 1 다각기둥부의 평탄면 및 제 2 다각기둥부의 평탄면에 접합되어 있다.
본 발명과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 원통부 및 원통부의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부를 갖는 회전자 철심과, 회전자 철심에 접합되는 접합면이 평탄하게 형성된 영구자석을 구비하고, 한 쌍의 다각기둥부 중 한쪽의 다각기둥부인 제 1 다각기둥부 및 다른 쪽의 다각기둥부인 제 2 다각기둥부의 각각에는 평탄면이 형성되고, 제 1 다각기둥부의 평탄면에 있어서의 원통부에 대한 둘레 방향의 도심은, 제 2 다각기둥부의 평탄면에 있어서의 둘레 방향의 도심에 대하여 둘레 방향으로 어긋나 배치되고, 영구자석은, 영구자석이 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 접합면이, 제 1 다각기둥부의 평탄면 및 제 2 다각기둥부의 평탄면에 접합되어 있으므로, 영구자석을 높은 정밀도로 위치 결정하여 회전자 철심에 접합할 수 있음과 아울러, 영구자석을 축 방향에 대하여 경사시켜 회전자 철심에 접합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 영구자석 및 제 1 다각기둥부를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 영구자석 및 제 2 다각기둥부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1의 영구자석 및 원통부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 영구자석의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4의 영구자석의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 2와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 한 쌍의 다각기둥부를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 다각기둥부를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 5와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 영구자석 및 다각기둥부를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 6과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11의 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 7과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다.
도 14는 도 13의 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 평면도이다.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 8과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 측면도이다.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 9와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 16의 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 축 방향 일단부를 나타내는 측면도이다.
도 18은 본 발명의 실시의 형태 10과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하여 자세하게 설명한다. 또, 본 발명의 실시의 형태는, 이하에 예시하는 실시의 형태로 한정되는 것이 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자는, 회전자 철심(1)과, 회전자 철심(1)의 외주부에 마련된 복수의 영구자석(2)을 구비하고 있다.
우선, 영구자석(2)의 구성에 대하여 설명한다. 영구자석(2)은, 접합면이 평탄한 판 형상으로 되어 있다. 따라서, 영구자석(2)은, 저가로 제조 가능하다. 또한, 영구자석(2)은, 회전자의 자극을 이루고 있다. 이 회전자에서는, 회전자의 자극 1개에 대하여, 1개의 영구자석(2)이 마련되어 있다. 복수의 영구자석(2)은, 회전자의 둘레 방향에 대하여, 극성이 교대로 상이하도록 배치되어 있다. 각각의 영구자석(2)은, 회전자의 지름 방향으로 자로가 향하도록 착자되어 있다. 이 예에서는, 복수의 영구자석(2)은, 회전자의 둘레 방향에 대하여 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 복수의 영구자석(2)은, 회전자의 둘레 방향으로 동일 간격으로 배치되어 있다. 영구자석(2)의 수는, 전부 6개로 되어 있다. 따라서, 회전자의 극의 수는, 6극이다.
다음으로, 회전자 철심(1)의 구성에 대하여 설명한다. 회전자 철심(1)은, 원통 형상의 원통부(11)와, 원통부(11)의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부(12)를 갖고 있다. 이 예에서는, 한 쌍의 다각기둥부(12) 중에서, 원통부(11)의 축 방향 일단부에 마련된 다각기둥부(12)를 제 1 다각기둥부(12A)로 하고, 원통부(11)의 축 방향 타단부에 마련된 다각기둥부(12)를 제 2 다각기둥부(12B)로 한다. 또한, 이 예에서는, 축 방향이란, 회전자에 대한 축 방향이고, 도 1의 화살표 RA의 방향이다.
도 2는 도 1의 영구자석(2) 및 제 1 다각기둥부(12A)를 나타내는 평면도이다. 제 1 다각기둥부(12A)의 외주부에는, 복수의 모서리부(12C)가 형성되어 있다. 제 1 다각기둥부(12A)에 있어서의 모서리부(12C)를 구성하는 한 쌍의 면에 있어서의 한쪽의 면에 영구자석(2)의 접합면이 접합되어 있다.
도 3은 도 1의 영구자석(2) 및 제 2 다각기둥부(12B)를 나타내는 평면도이다. 제 2 다각기둥부(12B)의 외주부에는, 복수의 모서리부(12D)가 형성되어 있다. 제 2 다각기둥부(12B)에 있어서의 모서리부(12D)를 구성하는 한 쌍의 면에 있어서의 한쪽의 면에 영구자석(2)의 접합면이 접합되어 있다.
도 4는 도 1의 영구자석(2) 및 원통부(11)를 나타내는 축 중심 위치에 있어서의 평면도이다. 각각의 영구자석(2)은, 원통부(11)에 대하여 한 점에서 접촉하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 영구자석(2)은, 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 회전자 철심(1)에 접합되어 있다. 바꾸어 말하면, 회전자는 스큐 구조로 되어 있다. 영구자석(2)의 평탄한 면이 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12AS)에 접촉한다.
특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 회전자 철심의 원통부의 축 방향 양 단부에 배치된 한 쌍의 다각기둥체를 이용하여 영구자석의 둘레 방향에 대한 위치 결정을 행하여, 영구자석의 둘레 방향에 대한 위치의 정밀도의 향상을 도모하고 있지만, 이들 다각기둥체는, 영구자석에 접촉되는 각각의 평탄면의 위치가, 축 방향으로부터 본 경우에 둘레 방향에 대하여 일치하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 접합면이 평탄한 영구자석을 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 회전자 철심의 외주면에 접합하는 것은 곤란하다.
이것에 비하여, 본 발명에서는, 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS)의 중심(12AC)과, 제 2 다각기둥부(12B)의 중심(12BC)은, 축 방향으로부터 본 경우에 일치하지 않는다. 바꾸어 말하면, 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS)의 중심(12AC) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 중심(12BC)은, 둘레 방향에 대하여 일치하지 않는 위치 관계로 되어 있다. 더 바꾸어 말하면, 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS)에 있어서의 둘레 방향의 도심은, 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)에 있어서의 원통부(11)에 대한 둘레 방향의 도심에 대하여 둘레 방향으로 어긋나 배치되어 있다. 여기서, 둘레 방향이란, 원통부(11)에 대한 둘레 방향이다. 따라서, 접합면이 평탄한 영구자석(2)을 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 회전자 철심에 접합할 수 있다. 또한, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)에 있어서의 인접하는 영구자석(2)이 접합되는 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)을, 서로 간섭하는 일 없이 용이하게 형성 가능하게 되어 있다.
영구자석(2)을 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 회전자 철심(1)의 원통부(11)에 접합하는 경우, 바꾸어 말하면, 영구자석(2)을 회전자 철심(1)의 원통부(11)에 스큐 접합하는 경우, 영구자석(2)은, 원통부(11)에 대하여 접촉부가 한 점으로만 되므로, 영구자석(2)을 원통부(11)에 대하여 특정한 경사각으로 특정한 둘레 방향 위치에 고정하는 것이 어렵다. 또한, 축 방향 바깥쪽으로 향함에 따라 영구자석(2)과 원통부(11)의 사이의 거리가 커지므로, 접착제 등을 이용하여 고정할 수 있는 면적이 작아지고, 접착 강도가 저하된다. 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 영구자석의 회전자 철심으로의 접합면을 회전자 철심을 따른 곡면으로 하는 것에 의해, 영구자석의 회전자 철심에 대한 유지성을 향상시키고 있다. 그렇지만, 이 경우, 영구자석의 제조 비용이 상승하고, 회전자가 고가가 된다.
이것에 비하여, 본 발명에서는, 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)에 의해 영구자석(2)을 유지하므로, 위치 결정 정밀도를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 접합면이 평탄한 저가의 영구자석(2)이 축 방향에 대하여 경사하여 배치된 경우에도, 영구자석(2)의 위치 결정 정밀도를 높게 할 수 있다. 또한, 제조 시의 영구자석의 위치의 변동을 저감시킬 수 있다. 또한, 회전자의 스큐 구조의 채용에 의해 코깅 토크를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또, 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)이 동일 평면 상에 없고, 한쪽에 대하여 다른 쪽이 기울어 있는 경우에도, 영구자석(2)이 평탄면(12AS) 또는 평탄면(12BS)과 회전자 철심(1)의 원통부(11)의 두 점에서 접하게 되므로, 원통부(11)에 있어서 접촉부가 한 점뿐인 경우보다, 영구자석(2)을 축 방향에 대하여 경사하여 배치하는 경우에 있어서 영구자석(2)의 위치 결정 정밀도가 향상된다.
회전자 철심(1)은, 1개의 강재로부터, 원통부(11), 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)를 절삭 가공에 의해 일체물(integral member)로서 제조하는 것에 의해, 원통부(11), 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 동축도(coaxiality) 등의 위치 변동을 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 영구자석(2)을 높은 정밀도로 위치 결정할 수 있다. 또한, 코깅 토크를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 단, 더욱 저가로 제조하기 위해서는, 원통부(11)는 환봉(round bar)의 절삭 가공에 의해 제조하고, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)는 프레스 펀칭한 박판을 적층하는 것에 의해 제조하거나 또는 금속괴(metal bulk)의 절삭 가공 또는 압분철심에 의해 제조하여, 각각을 조합하여 회전자 철심(1)을 구성하더라도 좋다. 또, 회전자의 외경이 큰 경우에는, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 가공이 고가가 되기 때문에, 분할하여 제작한 것을 체결하는 구조이더라도 좋다. 이와 같이 원통부(11)와 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)가 독립적인 부품인 경우에는, 원통부(11)와 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 위치 결정을 높은 정밀도로 하기 위해, 위치 결정용의 돌기를 서로의 접합면에 마련하더라도 좋다. 또한, 다각기둥부(12)가 자성체이면, 영구자석(2)에 대하여 다각기둥부(12)의 평탄부가 밀착하는 것에 의해, 영구자석(2)으로부터 생기는 자속의 자로의 퍼미언스가 커지는 것에 의해 자속량이 증가하고, 회전 전기 기계의 토크를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 1과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 원통부(11) 및 원통부(11)의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부(12)를 갖는 회전자 철심(1)과, 회전자 철심(1)에 접합되는 접합면이 평탄하게 형성된 영구자석(2)을 구비하고, 한 쌍의 다각기둥부(12)의 각각에는, 축 방향으로 본 경우에 중심 위치가 어긋나 배치된 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)이 형성되고, 영구자석(2)은, 영구자석(2)이 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 접합면이 한 쌍의 다각기둥부(12)의 각각의 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)에 접합되어 있으므로, 영구자석(2)을 높은 정밀도로 위치 결정하여 회전자 철심(1)에 접합할 수 있음과 아울러, 영구자석(2)을 축 방향에 대하여 경사시켜 회전자 철심(1)에 접합할 수 있다. 영구자석(2)에 형성된 접합면이 평탄하므로, 영구자석(2)을 저가로 제조할 수 있다. 또한, 다각기둥부(12)가 자성체이면, 영구자석(2)과 다각기둥부(12)가 밀착함으로써 자속량을 향상시켜 회전 전기 기계의 토크를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, 상기 실시의 형태 1에서는, 회전자를 지지하기 위한 샤프트를 생략하고 있다. 도 1에서는, 원통부(11), 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)가 균일하게 중심축까지 메워진 구성으로 하고 있지만, 원통부(11), 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)는 내부가 비었더라도 좋다. 이들 내부가 빈 부분에는, 축 방향으로 연장되고 내부가 찬 또는 내부가 빈 원통체가 샤프트로서 존재하더라도 좋고, 또는, 원통부(11)와 일체가 되어 내부가 빈 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)를 관통하고, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)보다 축 방향 바깥쪽으로 연장되고, 임의의 외경으로 가공된 원통부(11)의 연신부가 샤프트로서 존재하더라도 좋다.
또한, 영구자석(2)에 있어서의 회전자 철심(1)에 접합되는 면은 평탄하지만, 이 평탄면과는 반대쪽의 면은 평탄한 것으로 한정되지 않는다. 이 경우, 영구자석(2)의 형상은, 예컨대, 도 5에 나타내는 바와 같이 한쪽이 원 형상이고 그 반대쪽이 평탄한 형상이더라도 좋고, 또한, 도 6에 나타내는 바와 같이 사다리꼴 형상이더라도 좋다. 이들의 경우, 회전자에 대향하는 고정자로의 자속 증가에 따라 토크가 향상된다. 또한, 이들의 경우, 영구자석(2)에 의한 기자력 분포는, 영구자석(2)이 평탄면인 경우와 비교하여, 둘레 방향으로 매끄럽게 변화하기 때문에, 더욱 코깅 토크의 저감을 도모할 수 있다.
실시의 형태 2.
실시의 형태 1에서는, 극의 수가 6극인 회전자에 대하여 설명했지만, 극의 수는 몇 극이더라도 좋다. 도 7은 본 발명의 실시의 형태 2와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다. 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1보다 극의 수가 많게 되어 있고, 극의 수는 22극, 다시 말해, 영구자석(2)의 수가 22개이다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
자극의 수가 많아짐에 따라, 회전 전기 기계의 토크는 향상된다. 그렇지만, 영구자석(2)의 수가 증가함에 따라, 영구자석(2)의 각각의 설치 위치의 제조 편차가 커질 가능성이 높아진다. 그 때문에, 본 발명의 다각기둥부(12) 및 다각기둥부(12)를 이용한 높은 정밀도의 위치 결정이 유효하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 2와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 실시의 형태 1과 비교하여, 회전 전기 기계의 토크를 향상시킴과 아울러, 영구자석(2)의 각각의 설치 위치의 제조 편차가 커지는 것을 억제할 수 있다.
실시의 형태 3.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 한 쌍의 다각기둥부를 나타내는 평면도이다. 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)은, 동일 평면 상에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 한 쌍의 다각기둥부(12) 중에서, 동일한 영구자석(2)의 접합면이 접합되는 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)은, 동일 평면 상에 배치되어 있다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)이 동일 평면 상에 배치되어 있으므로, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)와 영구자석(2)의 밀착성이 향상되고, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)에 의한 영구자석(2)의 유지성이 향상된다. 이것에 의해, 실시의 형태 1과 비교하여, 위치 결정 정밀도를 더 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 스큐 구조에 의해 코깅 토크를 효과적으로 저감 가능하게 된다. 또한, 영구자석(2)과 회전자 철심(1)의 접촉 면적이 증대되고, 영구자석(2)으로부터 생기는 자속의 자로의 퍼미언스가 커지는 것에 의해 자속량이 증가하고, 토크가 향상된다. 그 때문에, 다각기둥부(12)의 재료는, 투자율이 높은 전자강판재 등이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 3과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 한 쌍의 다각기둥부(12) 중에서, 동일한 영구자석(2)의 접합면이 접합되는 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)은, 동일 평면 상에 배치되어 있으므로, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)와 영구자석(2)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)에 의한 영구자석(2)의 유지성을 향상시킬 수 있다.
실시의 형태 4.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 다각기둥부를 나타내는 평면도이다. 축 방향에 대하여 수직인 평면으로서 다각기둥부(12)의 중심을 통과하는 임의의 중심선(12CA)에 대하여, 다각기둥부(12)의 축 방향에 대하여 수직인 평면은, 비대칭의 형상으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 축 방향으로 본 경우의 다각기둥부(12)의 형상은, 중심선(12CA)에 대하여 비대칭으로 되어 있다.
도 9에 있어서의 파선(12R)은, 다각기둥부(12)의 축 방향에 대하여 수직인 평면을, 중심선(12CA)을 중심으로 표리 반전한 형상을 나타내고 있다. 파선(12R)은, 다른 쪽의 다각기둥부(12)의 축 방향에 대하여 수직인 평면의 형상과 일치한다. 바꾸어 말하면, 축 방향으로 본 경우의 한쪽의 다각기둥부(12)의 형상은, 중심선(12CA)을 중심으로 표리 반전했을 때에, 축 방향으로 본 경우의 다른 쪽의 다각기둥부(12)의 형상과 일치한다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)에 영구자석(2)을 접합할 때에, 영구자석(2)에 대응하는 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)이 형성되기 때문에, 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS) 이외의 부위에 저해되는 일 없이 영구자석(2)을 스큐 접합할 수 있게 된다. 또한, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)를 동일한 부품으로 구성할 수 있기 때문에, 예컨대, 박판의 프레스 성형이면 금형 한 종류로 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)를 제조 가능하고, 또한, 와이어 컷과 같은 가공품이면, 1회의 가공으로 축 방향으로 긴 다각기둥체를 자른 후, 축 방향에 대하여 수직인 방향으로 복수 분할함으로써, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)를 한 번에 제조 가능하게 되기 때문에, 저가로 제조 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 4와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 축 방향으로 본 경우의 다각기둥부(12)의 형상은, 중심선(12CA)에 대하여 비대칭이고, 중심선(12CA)을 중심으로 표리 반전했을 때에, 축 방향으로 본 경우의 다른 쪽의 다각기둥부(12)의 형상과 일치하므로, 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS) 이외의 부위에 저해되는 일 없이 영구자석(2)을 스큐 접합할 수 있고, 또한, 한 쌍의 다각기둥부(12)를 저가로 제조할 수 있다.
실시의 형태 5.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 5와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 영구자석 및 다각기둥부를 나타내는 평면도이다. 다각기둥부(12)에 있어서의 축 방향에 대하여 수직인 평면의 외경 쪽 윤곽선에는, 영구자석(2)의 수의 2배, 즉 극의 수의 2배의 수의 꼭짓점(12V)이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 축 방향으로 본 경우의 다각기둥부(12)의 바깥쪽 형상은, 극의 수의 2배의 수의 꼭짓점을 갖는 다각형 형상으로 되어 있다.
다각기둥부(12)에 있어서의 축 방향에 대하여 수직인 평면에 있어서, 꼭짓점(12V)은, 다각기둥부(12)의 한 변이 영구자석(2)의 평탄한 접합면과 평행이 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 다각기둥부(12)의 축 방향에 대하여 수직인 평면의 외경 형상에 있어서의 한 변이 영구자석(2)의 축 방향에 대하여 수직인 단면의 긴 변보다 길어지도록, 꼭짓점(12V)이 배치되는 것이 바람직하다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
다각기둥부(12)에 있어서의 축 방향에 대하여 수직인 평면의 외경 쪽 윤곽선에는, 극의 수의 2배의 수의 꼭짓점(12V)이 형성되어 있으므로, 다각기둥부(12)에는, 영구자석(2)에 대응하는 한 쌍의 평탄면이 형성된다. 이것에 의해, 영구자석(2)의 스큐 접합이 가능하게 되기 때문에, 다각기둥부(12)는 단순한 평면 형상이 된다. 따라서, 박판의 프레스 가공이면 펀칭 공정을 최소한의 횟수로 억제할 수 있고, 또한, 절삭 가공이면 가공 공정을 최소한의 공정의 수로 억제할 수 있기 때문에, 다각기둥부(12)의 성형에 드는 가공비를 저가로 억제할 수 있다. 또한, 영구자석(2)을 유지하는 평탄면을 가지면서, 가장 두꺼운 다각기둥부(12)를 얻을 수 있기 때문에, 강성이 높은 회전자 철심(1)을 얻는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 5와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 축 방향으로 본 경우의 다각기둥부(12)의 바깥쪽 형상은, 극의 수의 2배의 수의 꼭짓점을 갖는 다각형 형상이므로, 다각기둥부(12)에는, 영구자석(2)에 대응하는 한 쌍의 평탄면이 형성되고, 이것에 의해, 영구자석(2)의 스큐 접합을 행할 수 있다. 또한, 다각기둥부(12)는 단순한 평면 형상이 되므로, 다각기둥부(12)의 성형에 드는 가공비를 저가로 억제할 수 있다. 또한, 두꺼운 다각기둥부(12)를 얻을 수 있으므로, 강성이 높은 회전자 철심(1)을 얻을 수 있다.
실시의 형태 6.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 6과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도이다. 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자는, 회전자 철심(1)과, 회전자 철심(1)의 외주부에 마련된 복수의 영구자석(2)을 구비하고 있다. 회전자 철심(1)은, 원통부(11)와, 원통부(11)의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부(12)를 갖고 있다. 이 예에서는, 한 쌍의 다각기둥부(12) 중에서, 원통부(11)의 축 방향 일단부에 마련된 다각기둥부(12)를 제 1 다각기둥부(12A)로 하고, 원통부(11)의 축 방향 타단부에 마련된 다각기둥부(12)를 제 2 다각기둥부(12B)로 한다.
도 12는 도 11의 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 평면도이다. 회전자 철심(1)은, 다각기둥부(12)의 외주부에 마련된 복수의 돌기(13)를 더 갖고 있다. 복수의 돌기(13)는, 영구자석(2)에 대하여 둘레 방향 한쪽으로만 마련되어 있다. 바꾸어 말하면, 회전자 철심(1)은, 영구자석(2)보다 둘레 방향 한쪽으로 마련된 돌기(13)를 더 갖고 있다. 돌기(13)는, 다각기둥부(12)에 대한 영구자석(2)의 둘레 방향에 대한 위치 결정을 행하는 둘레 방향 위치 결정부로 되어 있다.
돌기(13)는, 영구자석(2)과 마찬가지로, 둘레 방향으로 동일 간격으로 배치되어 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 돌기(13)는, 축 방향으로 균일하게 연신한 다각기둥부(12)와 동일한 축 길이의 직방체 형상이다. 또한, 돌기(13)는, 다각기둥부(12)와 일체로 형성되어 있다. 또한, 돌기(13)는, 회전자 철심(1)의 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)에 배치되어 있다. 동일한 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)에 접합된 영구자석(2)과 돌기(13)의 직방체 형상의 한 변이 접촉하는 구성으로 되어 있다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
또, 돌기(13)와 영구자석(2)의 사이의 응력을 저감하거나, 또는, 영구자석(2)의 깨짐 등을 막기 위해, 돌기(13)와 영구자석(2)의 접촉부에는, 챔퍼 또는 필렛이 마련되더라도 좋다. 또한, 돌기(13)는, 축 방향으로 균일한 형상에 한하지 않고, 예컨대, 영구자석(2)의 긴 변과 동일한 각도로 기울고, 영구자석(2)과 면 접촉하는 형상, 또는, 축 방향으로 계단 형상으로 형성되고, 영구자석(2)에 접촉하는 복수의 접촉부를 갖더라도 좋다.
상기 실시의 형태 1~5에서는, 회전자의 제조 시에, 회전자 철심(1)에 접합되는 영구자석(2)의 둘레 방향 위치 결정을 위한 지그가 필요하게 되지만, 실시의 형태 6에서는, 돌기(13)에 의해, 둘레 방향 위치 결정을 위한 지그가 불필요하게 되기 때문에, 더욱 제조 비용을 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 돌기(13)는 둘레 방향으로 영구자석(2)이 움직이지 않도록 고정하기 때문에, 영구자석(2)과 회전자 철심(1)을 접착 고정했을 때의 접착부와 관련되는 전단 응력을 저감시킬 수 있고, 영구자석(2)의 회전자 철심(1)으로부터의 박리의 위험성을 저감시킬 수 있다. 또한, 돌기(13)는, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 각각에 마련되어 있고, 제 1 다각기둥부(12A)에 마련된 돌기(13) 및 제 2 다각기둥부(12B)에 마련된 돌기(13)는, 각각이 영구자석(2)을 중심으로 하여 둘레 방향으로 반대쪽에 배치되어 있기 때문에, 회전 방향과 관계없이 영구자석(2)의 이탈의 위험성을 저감시킬 수 있다.
또, 특허문헌 1에서는, 회전자 철심의 축 방향 양 단부에 존재하는 다각기둥부에 마련된 돌기가, 실시의 형태 6과 마찬가지로 축 방향으로 연신하여 영구자석을 둘레 방향에서 지지하고, 위치 결정하는 구성으로 되어 있지만, 영구자석의 둘레 방향 양측에 돌기가 존재하기 때문에, 스큐 배치된 영구자석을 유지하는 것은 불가능하다. 실시의 형태 6과 같이, 둘레 방향 한쪽으로만 돌기(13)가 존재하는 구성이면, 스큐 배치된 영구자석(2)을 둘레 방향으로 유지하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 6과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 회전자 철심(1)은, 영구자석(2)보다 둘레 방향 한쪽으로 마련된 돌기(13)를 더 갖고 있으므로, 영구자석(2)의 둘레 방향 위치를 용이하게 결정할 수 있다.
실시의 형태 7.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 7과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도, 도 14는 도 13의 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 평면도이다. 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자는, 회전자 철심(1)과, 회전자 철심(1)의 외주부에 마련된 복수의 영구자석(2)을 구비하고 있다. 회전자 철심(1)은, 원통부(11)와, 원통부(11)의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부(12)를 갖고 있다. 이 예에서는, 한 쌍의 다각기둥부(12) 중에서, 원통부(11)의 축 방향 일단부에 마련된 다각기둥부(12)를 제 1 다각기둥부(12A)로 하고, 원통부(11)의 축 방향 타단부에 마련된 다각기둥부(12)를 제 2 다각기둥부(12B)로 한다.
회전자 철심(1)은, 다각기둥부(12)의 외주부에 마련된 복수의 돌기(14)를 더 갖고 있다. 복수의 돌기(14)는, 영구자석(2)에 대하여 둘레 방향 한쪽으로만 마련되어 있다. 바꾸어 말하면, 회전자 철심(1)은, 영구자석(2)보다 둘레 방향 한쪽으로 마련된 돌기(14)를 구비하고 있다. 돌기(14)는, 다각기둥부(12)에 대한 영구자석(2)의 둘레 방향에 대한 위치 결정을 행하는 둘레 방향 위치 결정부(14A)와, 다각기둥부(12)에 대한 영구자석(2)의 지름 방향 바깥쪽으로의 이동을 규제하는 이탈 방지부(14B)로 되어 있다.
실시의 형태 6에서는, 돌기(13)에 있어서의 축 방향에 대하여 수직인 평면의 형상이 사각형 형상인 구성에 대하여 설명했지만, 실시의 형태 7에서는, 돌기(14)에 있어서의 축 방향에 대하여 수직인 평면의 형상이 L자 형상으로 되어 있다. 복수의 돌기(13)는, 둘레 방향으로 동일 간격으로 배치되어 있다. 또한, 돌기(14)는, 축 방향으로 균일하게 연신한 다각기둥부(12)와 마찬가지로 축 방향으로 연신한 다각기둥체이다. 또한, 돌기(14)는, 제 1 다각기둥부(12A)의 평탄면(12AS) 및 제 2 다각기둥부(12B)의 평탄면(12BS)에 마련되어 있다. 또한, 동일한 평탄면(12AS) 및 평탄면(12BS)에 접합된 영구자석(2)과 돌기(14)의 한 변이 접촉한다. 그 때문에, 실시의 형태 6과 마찬가지로, 영구자석(2)의 둘레 방향 위치 결정의 높은 정밀도 및 박리의 위험성 저감의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 돌기(14)는, 영구자석(2)의 외경을 덮는 부위를 갖고 있으므로, 영구자석(2)이 회전자 철심(1)으로부터 박리된 경우에도, 영구자석(2)의 지름 방향 바깥쪽으로의 이탈을 억제하여, 고정자 등으로의 영구자석(2)의 충돌 등의 위험을 예방할 수 있다.
특허문헌 3에 기재된 발명에서는, 회전자의 축 방향 양 단부에 영구자석 이탈 방지용의 Y자 형상의 돌기가 마련되어 있다. 그렇지만, Y자 형상의 돌기는, 영구자석을 둘레 방향 양측으로부터 유지하고, 동일한 영구자석을 유지하는 Y자 형상의 돌기는 축 방향에 대하여 위치가 일치하기 때문에, 회전자 철심에 스큐 배치된 영구자석을 유지시키는 것은 곤란하다. 이것에 비하여, 실시의 형태 7에서는, 영구자석(2)을 둘레 방향 한쪽으로만 L자 형상의 돌기(14)가 배치되고, 돌기(14)가 영구자석(2)을 유지하기 때문에, 영구자석(2)이 스큐 배치된 경우에도, 용이하게 영구자석(2)을 유지할 수 있다.
또한, L자 형상의 돌기(14)는, 영구자석(2)의 가장 외경에 위치하고 있는 점이 만드는 원(2C)보다 안쪽에 배치되어 있다. 이것에 의해, 회전자는 가장 외경에 영구자석(2)이 배치되게 되고, 회전 전기 기계를 구성함에 있어서, 고정자에 자속이 많이 흐르기 때문에, 토크를 크게 할 수 있다. 단, L자 형상의 돌기(14) 근방에서는, 영구자석(2)의 자속이 돌기(14)로 새기 때문에, 돌기(14)의 둘레 방향 폭(14W)과 돌기(14)의 외경부의 지름 방향 폭인 두께(14T)는, 가능한 한 작은 형상이 바람직하다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 7과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 회전자 철심(1)은, 영구자석(2)보다 둘레 방향 한쪽 및 영구자석(2)보다 지름 방향 바깥쪽에 마련된 돌기(14)를 더 갖고 있으므로, 영구자석(2)의 둘레 방향 위치 결정의 높은 정밀도 및 박리의 위험성 저감의 효과를 얻을 수 있고, 또한, 영구자석(2)이 회전자 철심(1)으로부터 박리된 경우에도, 영구자석(2)의 지름 방향 바깥쪽으로의 이탈을 억제할 수 있다.
실시의 형태 8.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 8과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 측면도이다. 영구자석(2)의 지름 방향 바깥쪽으로부터 본 평면 형상은 직사각형 형상이다. 또한, 영구자석(2)은, 긴 방향에 수직인 단면 형상이, 긴 방향에 걸쳐 균일하게 되도록 연신한 구성으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 영구자석(2)은, 직방체 형상으로 형성되어 있다.
특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 지름 방향 바깥쪽으로부터 본 영구자석의 평면 형상이 마름모로 되어 있다. 이와 같은 형상은, 영구자석을 성형 후에 가공할 필요가 있고, 제조 비용이 높아진다. 이것에 비하여, 실시의 형태 8에서는, 영구자석(2)의 성형이 용이하고, 저가로 제조할 수 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이 영구자석의 평면 형상이 마름모인 경우, 영구자석에 있어서의 축 방향 양 단부가 크기 때문에, 고정자 철심으로의 누설 자속이 증가하고, 자속량이 축 방향에서 언밸런스가 되어, 코깅 토크가 증가할 염려가 있다. 실시의 형태 8에서는, 평면 형상이 직사각형 형상이므로, 누설 자속이 생기기 어렵고, 코깅 토크를 저감시킬 수 있다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 8과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 영구자석(2)이 직방체 형상으로 형성되어 있으므로, 저가로 제조할 수 있고, 또한, 코깅 토크를 저감시킬 수 있다. 또, 상기 실시의 형태 8에서는, 영구자석(2)의 형상이 직방체 형상인 구성에 대하여 설명했지만, 영구자석(2)의 형상은, 측면으로부터 본 평면 형상이 직사각형 형상이면 되기 때문에, 긴 방향에 수직인 단면 형상은, 반원형 또는 사다리꼴 형상이더라도 좋다. 이들 형상이면, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 토크의 향상 및 코깅 토크의 저감이 가능하게 된다.
실시의 형태 9.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 9와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자를 나타내는 사시도, 도 17은 도 16의 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 있어서의 축 방향 일단부를 나타내는 측면도이다. 회전자 철심(1)은, 영구자석(2)보다 축 방향 바깥쪽에 마련된 돌기(15)를 더 갖고 있다. 영구자석(2)은, 축 방향에 대하여 경사한 직방체 형상이기 때문에, 영구자석(2)의 측면 형상을 구성하는 4개의 꼭짓점 중 적어도 2점이 측면으로부터 보아 회전자 철심(1)의 다각기둥부(12)와 동일한 면 내에 있는 경우, 회전자 철심(1)의 영구자석(2)을 유지하는 평탄면(12AS)에는, 영구자석(2)과 회전자 철심(1)의 축 방향 단면의 사이에 극간부(16)가 형성되어 있다. 돌기(15)는 극간부(16)에 배치되어 있다. 또, 도시하고 있지 않지만, 평탄면(12BS)에 대해서도, 극간부(16)가 형성되어 있고, 이 극간부(16)에 돌기(15)가 배치되어 있다. 돌기(15)는, 영구자석(2)보다 긴 방향 바깥쪽에 마련된 축 방향 위치 결정부로 되어 있다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 8과 마찬가지이다.
돌기(15)에 의해, 영구자석(2)은 축 방향으로 높은 정밀도로 위치 결정되므로, 제조 편차가 저감된다. 또한, 영구자석(2)이 축 방향으로 높은 정밀도로 위치 결정되므로, 스큐에 의한 코깅 토크 저감 효과가 유효하게 발휘된다.
또, 돌기(15)는, 제 1 다각기둥부(12A) 및 제 2 다각기둥부(12B)가 박판의 적층체로 구성되고, 축 방향 양 단부의 몇 매는 돌기가 형성된 박판으로, 그 이외는 돌기가 형성되어 있지 않은 박판으로 구성하도록 제조하므로 구조가 저가이고 적합하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 9와 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 회전자 철심(1)은, 영구자석(2)보다 긴 방향 바깥쪽에 마련된 돌기(15)를 더 갖고 있으므로, 영구자석(2)을 축 방향에 대하여 높은 정밀도로 위치 결정할 수 있다.
실시의 형태 10.
도 18은 본 발명의 실시의 형태 10과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계를 나타내는 사시도이다. 도 18에서는, 회전자의 구조를 나타내기 위해, 고정자 철심(3)은 일부만을 나타내고 있다. 본 발명의 실시의 형태 10과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자는, 축 방향으로 이어져 마련된 복수의 회전자 철심(1)과, 각각의 회전자 철심(1)의 외주부에 마련된 복수의 영구자석(2)을 구비하고 있다. 이 예에서는, 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자는, 한 쌍의 회전자 철심(1)을 구비하고 있다. 한 쌍의 회전자 철심(1)은, 서로 축 방향으로 겹쳐 있다.
이 예에서는, 서로 축 방향으로 겹친 한 쌍의 회전자 철심(1) 중에서, 한쪽을 제 1 회전자 철심(1A)으로 하고, 다른 쪽을 제 2 회전자 철심(1B)으로 한다. 제 1 회전자 철심(1A)의 외주부에 마련된 복수의 영구자석(2)을 제 1 영구자석(2A)으로 하고, 제 2 회전자 철심(1B)의 외주부에 마련된 복수의 영구자석(2)을 제 2 영구자석(2B)으로 한다.
제 1 회전자 철심(1A) 및 제 2 회전자 철심(1B)은, 서로 축 방향으로 접하는 단부에 있어서의 축 방향에 수직인 면을 중심으로 하여, 서로 대칭인 형상이 되도록 연결되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 1 회전자 철심(1A)에 있어서의 제 2 회전자 철심(1B) 쪽의 다각기둥부(12)는, 제 2 회전자 철심(1B)에 있어서의 제 1 회전자 철심(1A) 쪽의 다각기둥부(12)와, 축 방향으로부터 본 경우에 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 제 1 회전자 철심(1A)에 있어서의 제 2 회전자 철심(1B)과는 반대쪽의 다각기둥부(12)는, 제 2 회전자 철심(1B)에 있어서의 제 1 회전자 철심(1A)과는 반대쪽의 다각기둥부(12)와, 축 방향으로부터 본 경우에 겹치도록 배치되어 있다.
축 방향으로 서로 이웃하는 제 1 영구자석(2A) 및 제 2 영구자석(2B)은, 지름 방향으로부터 본 경우에 V자 형상이 되도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 축 방향으로 서로 이웃하는 제 1 영구자석(2A) 및 제 2 영구자석(2B)은, 제 1 회전자 철심(1A)과 제 2 회전자 철심(1B)이 서로 축 방향으로 접하는 면으로서 축 방향에 수직인 면을 중심으로 하여, 서로 대칭인 형상이 되도록 배치되어 있다.
제 1 회전자 철심(1A), 제 1 영구자석(2A), 제 2 회전자 철심(1B) 및 제 2 영구자석(2B)의 주위에는, 고정자 철심(3)이 배치되어 있다. 고정자 철심(3)은, 축 방향에 대하여 균일한 형상으로 형성되어 있다. 제 1 회전자 철심(1A), 제 1 영구자석(2A), 제 2 회전자 철심(1B) 및 제 2 영구자석(2B)은, 고정자 철심(3)과의 사이에 공극을 두고 지름 방향으로 대향하여 배치되어 있다.
고정자는, 고리 형상의 코어 백(31) 및 코어 백(31)으로부터 지름 방향 안쪽으로 돌출하는 복수의 티스(32)를 갖는 고정자 철심(3)과, 복수의 티스(32)에 감겨 장착된 복수의 도시하지 않는 고정자 권선을 구비하고 있다. 고정자 철심(3)은, 자성 재료로 구성되어 있다. 고정자 권선에는, 도시하지 않는 인버터로부터 전류가 공급된다. 고정자 권선에 전류가 공급되는 것에 의해, 자속이 티스를 거쳐서 공극에 발생한다. 그 외의 구성은, 실시의 형태 1과 마찬가지이다. 또, 고정자는, 실시의 형태 1~9의 회전자에 조합하더라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 10과 관련되는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자에 의하면, 제 1 영구자석(2A)과 고정자 철심(3)의 사이에서 생기는 축 방향의 전자력과, 제 2 영구자석(2B)과 고정자 철심(3)의 사이에서 생기는 축 방향의 전자력이 서로 상쇄되기 때문에, 스큐에 의한 코깅 토크의 저감 효과에 더하여, 축 방향의 전자력에 의한 진동 및 소음도 저감시킬 수 있다.
1 : 회전자 철심
1A : 제 1 회전자 철심
1B : 제 2 회전자 철심
2 : 영구자석
2A : 제 1 영구자석
2B : 제 2 영구자석
3 : 고정자 철심
11 : 원통부
12 : 다각기둥부
12A : 제 1 다각기둥부
12B : 제 2 다각기둥부
12C, 12D : 모서리부
13 : 돌기
14 : 돌기
15 : 돌기
16 : 극간부
31 : 코어 백
32 : 티스

Claims (10)

  1. 원통부 및 상기 원통부의 축 방향 양 단부에 마련된 한 쌍의 다각기둥부를 갖는 회전자 철심과,
    상기 회전자 철심에 접합되는 접합면이 평탄하게 형성된 영구자석
    을 구비하고,
    한 쌍의 상기 다각기둥부 중 한쪽의 상기 다각기둥부인 제 1 다각기둥부 및 다른 쪽의 상기 다각기둥부인 제 2 다각기둥부의 각각에는 평탄면이 형성되고,
    상기 제 1 다각기둥부의 상기 평탄면에 있어서의 상기 원통부에 대한 둘레 방향의 도심(centroid)은, 상기 제 2 다각기둥부의 상기 평탄면에 있어서의 상기 둘레 방향의 도심에 대하여 상기 둘레 방향으로 어긋나 배치되고,
    상기 영구자석은, 상기 영구자석이 축 방향에 대하여 경사한 상태에서 상기 접합면이, 상기 제 1 다각기둥부의 상기 평탄면 및 상기 제 2 다각기둥부의 상기 평탄면에 접합되어 있는
    영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    동일한 상기 영구자석의 상기 접합면이 접합되는 상기 제 1 다각기둥부의 상기 평탄면 및 상기 제 2 다각기둥부의 상기 평탄면은, 동일 평면 상에 배치되어 있는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    축 방향으로 본 경우의 한쪽의 상기 다각기둥부의 형상은, 중심선에 대하여 비대칭이고, 상기 중심선을 중심으로 표리 반전했을 때에, 축 방향으로 본 경우의 다른 쪽의 상기 다각기둥부의 형상과 일치하는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    축 방향으로 본 경우의 상기 다각기둥부의 바깥쪽 형상은, 극의 수의 2배의 수의 꼭짓점을 갖는 다각형 형상인 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전자 철심은, 상기 영구자석보다 둘레 방향 한쪽에 마련된 둘레 방향 위치 결정부를 더 갖고 있는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전자 철심은, 상기 둘레 방향 위치 결정부에 마련되고 상기 영구자석보다 지름 방향 바깥쪽에 마련된 이탈 방지부를 더 갖고 있는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영구자석은, 측면 형상이 직사각형 형상으로 형성되어 있는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전자 철심은, 상기 영구자석보다 긴 방향 바깥쪽에 마련된 축 방향 위치 결정부를 더 갖고 있는 영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 회전자 철심은, 축 방향으로 이어져 마련되어 있고,
    축 방향으로 서로 이웃하는 2개의 상기 회전자 철심은, 서로 축 방향으로 접하는 단부에 있어서의 축 방향에 수직인 면을 중심으로 하여, 서로 대칭인 형상이 되도록 연결되고,
    연결된 2개의 상기 회전자 철심의 각각에 접합된 상기 영구자석은, 지름 방향으로부터 본 경우에 V자 형상이 되도록 배치되어 있는
    영구자석식 회전 전기 기계의 회전자.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 회전자와,
    공극을 사이에 두고 상기 회전자에 대하여 대향하여 배치된 고정자 철심을 갖는 고정자
    를 구비한 영구자석식 회전 전기 기계.
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