WO2014002181A1 - 永久磁石式回転電機、及びその製造方法 - Google Patents

永久磁石式回転電機、及びその製造方法 Download PDF

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郷 井口
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三菱電機株式会社
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    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew

Definitions

  • the present invention relates to a permanent magnet type rotating electric machine having a rotor having a plurality of permanent magnets fixed to the outer peripheral surface of a yoke portion, and a method for manufacturing the same.
  • the generation of higher harmonics is reduced and torque pulsation can be suppressed by arranging a plurality of permanent magnets in the yoke portion inclined with respect to a straight line parallel to the axis of the rotor.
  • the wall portion extends in the axial direction on the outer peripheral surface of the yoke portion for each step skew.
  • the permanent magnets at both ends of the rotor are first fixed to the outer peripheral surface of the yoke portion using a permanent magnet positioning jig, and finally the central permanent magnet is fixed. There is no problem in the magnet fixing work.
  • An object of the present invention is to solve such problems.
  • the repulsive force between the permanent magnets adjacent in the axial direction causes
  • An object of the present invention is to obtain a permanent magnet type rotating electrical machine capable of smoothly fixing a permanent magnet to an outer peripheral surface of a yoke part by restricting the movement of the permanent magnet in the axial direction from the original sticking position, and a manufacturing method thereof.
  • a permanent magnet type rotating electrical machine includes an annular stator, and a rotor that is rotatably supported inside the stator,
  • the rotor is a permanent magnet type rotating electrical machine having an annular yoke portion and a plurality of permanent magnets fixed to the outer peripheral surface of the yoke portion,
  • a magnet mounting groove is formed on the outer periphery of the yoke portion by a magnet mounting surface extending along the axial direction to which the permanent magnet is fixed and side surfaces of walls formed on both sides of the magnet mounting surface in the circumferential direction.
  • the magnet mounting surface is composed of a plurality of stages of magnet mounting surface portions displaced stepwise in the circumferential direction sequentially along the axial direction
  • the wall is composed of a plurality of walls divided in the axial direction
  • the wall portion is a circumferential direction restricting portion that restricts movement of the permanent magnet in the circumferential direction whose side surface is disposed on the magnet mounting surface portion, and an axial direction restricting portion whose end surface restricts movement of the permanent magnet in the axial direction.
  • the permanent magnets arranged in the middle part move in the axial direction by the repulsive force of the permanent magnets adjacent in the axial direction. This is restricted by contacting the axial direction restricting portion.
  • the outer periphery of the annular member is milled in parallel to the axis along the axial direction to form the magnet mounting surface and the circumferential direction limiting portion. And a process of Forming the axial restriction portion by milling in a tangential direction with respect to the outer periphery of the annular member.
  • the axial direction restricting portion of the wall portion is intermediate due to the repulsive force between the permanent magnets adjacent in the axial direction when four or more permanent magnets are fixed in the axial direction. Since the permanent magnet of the portion is restricted from moving in the axial direction from the original sticking position, the permanent magnet is smoothly fixed to the outer peripheral surface of the yoke portion. Thereby, since the permanent magnet can be divided and miniaturized, the number of steps of the step skew can be increased, and the step skew can be brought close to the continuous skew to reduce the generation of harmonics.
  • the magnet mounting surface, the circumferential direction limiting portion, and the axial direction limiting portion can be easily formed by milling the outer periphery of the annular member. .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 6.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a permanent magnet type electric motor according to Embodiment 1 of the present invention cut along an axial direction
  • FIG. 2 is a front view showing the permanent magnet type electric motor of FIG. 1
  • FIG. 3 is a rotation of FIG. 4
  • FIG. 5 is an enlarged plan view of the yoke portion 8 of FIG.
  • a permanent magnet type electric motor which is a permanent magnet type rotating electrical machine, includes an annular stator 1 and a rotor 2 that is rotatably supported inside the stator 1 through a slight gap.
  • the stator 1 is configured by laminating a large number of thin steel plates, and includes an iron core 4 having teeth portions 6 with each tip portion extending in the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and an electric wire connected to each teeth portion 6. 5 and a plurality of coils 3 that are wound around the iron core 4.
  • the rotor 2 includes a rotating shaft 7 extending along the axis, an annular yoke portion 8, and a plurality of permanent magnets 9 fixed to the outer peripheral surface of the yoke portion 8.
  • the yoke portion 8 is obtained by processing a cast material (solid structure material) cast in an annular shape using cast iron or steel, which is an iron-based alloy, as a raw material.
  • a magnet mounting groove 10 is formed on the outer periphery of the yoke portion 8 by a magnet mounting surface 11 extending stepwise along the axial direction and walls 12 formed on the left and right sides of the magnet mounting surface 11.
  • the magnet mounting surface 11 is formed in a plane substantially parallel to the tangential surface of the outer periphery of the yoke portion 8, and the first magnet mounting surface portion 11A, the second magnet mounting surface portion 11B, and the third magnet mounting are on the same plane. And a surface portion 11C.
  • the first magnet mounting surface portion 11A, the second magnet mounting surface portion 11B, and the third magnet mounting surface portion 11C are the same surface, and are displaced stepwise in the circumferential direction sequentially along the axial direction.
  • the magnet mounting surface 11 extending in the axial direction is formed on the outer periphery of the yoke portion 8 by the number of poles of the permanent magnet type motor along the circumferential direction.
  • the wall 12 protrudes from the magnet mounting surface 11 to the outer diameter side, and is formed on the first wall portion 12A formed on both sides in the circumferential direction of the first magnet mounting surface portion 11A and on both sides in the circumferential direction of the second magnet mounting surface portion 11B.
  • the second wall portion 12B is formed, and the third wall portion 12C is formed on both sides in the circumferential direction of the third magnet attachment surface portion 11C.
  • a of FIG. 5 is a line where the magnet mounting surface 11 which is a plane intersects with the magnet mounting surface 11 which is a plane adjacent in the circumferential direction.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of the rotor 2 of FIG. 3
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line BB in
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 6,
  • FIG. 10 is a partial front view showing the yoke portion 8 of FIG.
  • the first permanent magnet 9A and the second permanent magnet 9B are fixed to the first magnet mounting surface portion 11A
  • the third permanent magnet 9C and the fourth permanent magnet 9D are fixed to the second magnet mounting surface portion 11B.
  • the fifth permanent magnet 9E and the sixth permanent magnet 9F are fixed to the third magnet mounting surface portion 11C.
  • two permanent magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, and 9F are fixed to the magnet mounting surface portions 11A, 11B, and 11C, respectively. Further, the permanent magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, and 9F adjacent in the circumferential direction of the yoke portion 8 have different polarities, and the magnet mounting surface 11 is also permanent with the same polarity along the axial direction of the yoke portion 8. Magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F are arranged.
  • the 12 A of 1st wall parts have the circumferential direction restriction
  • the 2nd wall part 12B restrict
  • the third wall portion 12C restricts the movement of the fifth permanent magnet 9E and the sixth permanent magnet 9F in the circumferential direction and the movement of the fourth permanent magnet 9D in the axial direction.
  • the circumferential direction restricting portion 13 is both surfaces of the wall portions 12A, 12B, and 12C in the circumferential direction, and both surfaces are planes that are perpendicular to the magnet mounting surface 11 and parallel to the axis.
  • the axial direction restricting portion 14 is one side end surface of the second wall portion 12B and the third wall portion 12C, and this end surface is a plane that is substantially perpendicular to the magnet mounting surface 11 and perpendicular to the axis. is there.
  • the first permanent magnet 9A and the second permanent magnet 9B, and the fifth permanent magnet 9E and the sixth permanent magnet 9F are shifted from each other by the skew angle ⁇ in the circumferential direction of the yoke portion 8. That is, a straight line connecting the vertexes of the first permanent magnet 9A and the second permanent magnet 9B and the axis of the rotor 2, and the vertexes of the fifth permanent magnet 9E and the sixth permanent magnet 9F and the axis of the rotor 2 Are offset from each other by a skew angle ⁇ in the circumferential direction of the yoke portion 8.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a procedure for forming the magnet mounting groove 10.
  • the magnet mounting groove 10 can be obtained by cutting the outer periphery of the annular member by, for example, milling. Specifically, after the annular member is fixed so as not to rotate, the end mill disposed substantially perpendicular to the outer periphery of the annular member is moved substantially horizontally along the axial direction from the axial end surface of the annular member ( Yen I to Yen II).
  • the end mill is moved in a direction perpendicular to the axis parallel to the outer circumferential tangent surface of the annular member (from circle II to circle III).
  • the end mill is moved again to the axis side substantially parallel to the outer circumferential tangent surface of the annular member (from circle III to circle IV).
  • the circle IV is shifted to the left as compared with the circle II.
  • the end mill is moved substantially horizontally along the axial direction of the annular member (from circle IV to circle V). Thereafter, the end mill is moved in a direction perpendicular to the axis parallel to the outer circumferential tangent surface of the annular member (from circle V to circle VI). Next, the end mill is moved again to the axis side substantially parallel to the outer circumferential tangent surface of the annular member (from the circle VI to the circle VII). The circle VII is shifted to the left as compared with the circle V. Thereby, the 2nd magnet attachment surface part 11B, the circumferential direction restriction
  • the end mill is moved substantially horizontally along the axial direction of the annular member (from the circle VII to the circle VIII). Thereby, the 3rd magnet attachment surface part 11C and the circumferential direction restriction
  • a magnet mounting groove 10 is formed which includes the wall 12 constituted by the second wall portion 12B and the third wall portion 12C.
  • the annular member is unfixed, the annular member is rotated by a predetermined angle in the circumferential direction, and then fixed again to perform the milling. Then, milling is performed over the entire circumference of the annular member at equal intervals in the circumferential direction of the annular member, and the yoke portion 8 having a plurality of magnet mounting grooves 10 on the outer periphery is formed.
  • the second wall portion 12B and the third wall portion 12C each have the axial direction restricting portion 14 as well.
  • permanent magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F having the same polarity are continuously arranged, permanent magnets 9B, 9D arranged in the middle are formed by permanent magnets 9A, 9C adjacent in the axial direction. The movement in the axial direction due to the repulsive force is restricted by contacting the axial direction restricting portion 14.
  • the yoke portion 8A without the axial direction restricting portion 14 shown in FIG. 12 it has a continuous two-stage wall 20 and shown in FIG. 13 without the axial direction restricting portion 14
  • the portion 8B it has a continuous four-step wall 20A, and in both yoke portions 8A and 8B, two permanent magnets 9 are fixed to both ends of the yoke portions 8A and 8B, and thereafter three pieces are provided.
  • the permanent magnet 9 of the eye is to be fixed, the permanent magnet 9 protrudes to a region where the fourth permanent magnet 9 is fixed by a repulsive force.
  • the permanent magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F can be easily arranged at predetermined positions.
  • the permanent magnet 9 when the permanent magnet 9 is divided and four or more small permanent magnets 9 are arranged along the axial direction, the permanent magnet 9 does not move in the axial direction due to the repulsive force of the adjacent permanent magnet 9. As a result, multi-stage skew becomes possible, and the generation of higher harmonics can be further reduced by increasing the number of stage skews to approach continuous skew. In addition, the permanent magnet 9 itself becomes small and easy to manufacture.
  • a plurality of magnet mounting grooves 10 are formed by milling instead of a lathe, and the magnet mounting surface 11 is a flat surface, that is, the first magnet mounting surface portion 11A and the second magnet mounting. Since the surface portion 11B and the third magnet mounting surface portion 11C are on the same surface, the processing is easy, and the mounting surfaces on the permanent magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, and 9F sides are also flat. Processing of the permanent magnet 9 is also facilitated.
  • the magnet mounting surface 11 is in close contact with the entire lower surface of the permanent magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, and the permanent magnets 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F are compared with the case where they are mounted with curved surfaces. Can be firmly fixed.
  • the magnet mounting surface 11 is formed in a plane parallel to the tangential surface of the outer periphery of the yoke portion 8, and the circumferential direction limiting portion 13 and the axial direction limiting portion 14 are perpendicular to the magnet mounting surface 11. Since it is formed to extend, the magnet mounting groove 10 is easily formed by milling.
  • FIG. FIG. 14 is a plan view showing a main part of rotor 2 of the permanent magnet type electric motor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the yoke portion 8C has a first wall portion 21A and a second wall portion 21B, has two stages of skew, and two permanent magnets 9 are arranged in each stage. Yes.
  • Other configurations are the same as those of the permanent magnet electric motor according to the first embodiment, and the operations and effects are also the same.
  • FIG. FIG. 15 is a plan view showing a main part of rotor 2 of the permanent magnet type electric motor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the yoke portion 8D has a first wall portion 22A, a second wall portion 22B, a third wall portion 22C, and a fourth wall portion 22D, and has four stages of skew.
  • One permanent magnet 9 is arranged in each stage.
  • Other configurations are the same as those of the permanent magnet electric motor according to the first embodiment, and the operations and effects are also the same.
  • the permanent magnet type electric motor has been described as the permanent magnet type rotating electric machine.
  • the present invention can also be applied to a permanent magnet type electric generator.
  • the magnet mounting surface may be a curved surface.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Abstract

　この発明の磁石式電動機では、壁部の軸方向制限部は、軸線方向に４個以上の永久磁石を固着する際に、軸線方向で隣接した中間部の永久磁石同士が反発力で軸線方向に移動するのを制限するようになっている。

Description

永久磁石式回転電機、及びその製造方法
　この発明は、ヨーク部の外周面に複数の永久磁石が固着された回転子を有する永久磁石式回転電機、及びその製造方法に関するものである。
　永久磁石式電動機は、複数の永久磁石を回転子の軸線と平行な直線に対して傾斜してヨーク部に配置することで、高調波の発生が低減され、トルク脈動が抑制できる。そして、高調波の低減効果を得るためには、段スキューの段の数を増やす必要がある。
　このため、従来の永久磁石式電動機では、回転子のヨーク部の外周面に固着する永久磁石の周方向の位置決めをするために、段スキュー毎にヨーク部の外周面に軸線方向に伸びる壁部が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－３０４４０７号公報
　従来の大型な永久磁石式電動機では、回転子は大型化し、軸線方向の寸法が大きくなるが、それに合わせて軸線方向の長い永久磁石を用いた場合には、割れが発生し易くなり永久磁石の歩留まりが悪くなる。このために、永久磁石を分割して軸線方向に並べる小形な永久磁石の数を増やす必要がある。
　そして、同極の永久磁石を軸線方向に多数並べてヨーク部の外周面に固着する場合、先に固着する永久磁石と後から固着する永久磁石とが反発して位置にずれが生じる。
　軸線方向に３個並べる場合は、先ず回転子の両端側の永久磁石を永久磁石位置決め治具を用いて、ヨーク部の外周面に固着し、最後に中央の永久磁石を固着すればよく、永久磁石の固着作業に支障は生じない。
　しかしながら、４個以上の永久磁石を軸線方向に沿って固着しようとした場合、中間部の永久磁石の軸線方向の位置を制限する治具等が無い場合には、全ての中間部の永久磁石の固着を終えるまでに、先に固着した中間部の永久磁石が軸線方向に隣接する永久磁石との反発力により移動してしまい、永久磁石をヨーク部の外周面に固着するのに手間がかかるという問題点があった。
　この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、軸線方向に４個以上の永久磁石を固着する際に、軸線方向に隣接する永久磁石同士の反発力により中間部の永久磁石が本来の貼付位置から軸線方向に移動するのを制限して、永久磁石をヨーク部の外周面に円滑に固着できる永久磁石式回転電機、及びその製造方法を得ることを目的とする。
　この発明に係る永久磁石式回転電機は、環状の固定子と、この固定子の内側に回転可能に支持された回転子と、を備え、
　前記回転子は、環状のヨーク部と、このヨーク部の外周面に固着された複数の永久磁石と、を有している永久磁石式回転電機であって、
　前記ヨーク部の外周には、前記永久磁石が固着される、軸線方向に沿って延びた磁石取付面と、この磁石取付面の周方向の両側に形成された壁の側面とにより、磁石取付溝が形成されており、
　前記磁石取付面は、軸線方向に沿って順次周方向に階段状に変位した複数段の磁石取付面部で構成され、
　前記壁は、軸線方向で分断された複数の壁部で構成され、
　前記壁部は、側面が前記磁石取付面部に配置された前記永久磁石の周方向の移動を制限する周方向制限部であり、端面が前記永久磁石の軸線方向の移動を制限する軸方向制限部であり、
　前記磁石取付面に同極の前記永久磁石が４個以上連続的に配置されたときの中間部に配置された永久磁石は、前記軸線方向に隣接した永久磁石による反発力で軸線方向に移動するのを前記軸方向制限部に当接して制限される。
　また、この発明に係る永久磁石式回転電機の製造方法によれば、環状部材の外周を軸線方向に沿って軸線に対して平行にフライス加工して前記磁石取付面及び前記周方向制限部を形成する工程と、
　前記環状部材の外周に対して接線方向にフライス加工して前記軸方向制限部を形成する工程と、を含む。
　この発明に係る永久磁石式回転電機によれば、壁部の軸方向制限部は、軸線方向に４個以上の永久磁石を固着する際に、軸線方向に隣接する永久磁石同士の反発力により中間部の永久磁石が本来の貼付位置から軸線方向に移動するのを制限するので、永久磁石はヨーク部の外周面に円滑に固着される。
　これにより、永久磁石を分割して小形化することができるため、段スキューの段の数を増やすことができ、段スキューを連続スキューに近づけて高調波の発生を低減できる。
　また、この発明に係る永久磁石式回転電機の製造方法によれば、環状部材の外周に対してフライス加工により、磁石取付面、周方向制限部及び軸方向制限部を簡単に形成することができる。
この発明の実施の形態１による永久磁石式電動機を軸線方向に沿って切断したときの断面図である。 図１の永久磁石式電動機を示す正面図である。 図１の回転子を示す斜視図である。 図３の回転子から永久磁石を取り除いた状態を示す斜視図である。 図４のヨーク部を拡大した平面図である。 図３の回転子を拡大した平面図である。 図６のＡ－Ａ線に沿う矢視断面図である。 図６のＢ－Ｂ線に沿う矢視断面図である。 図６のＣ－Ｃ線に沿う矢視断面図である。 図３のヨーク部の部分正面図である。 図４の磁石取付溝を加工するための手順を示す説明図である。 従来の永久磁石式電動機の回転子の要部を示す平面図である。 従来の永久磁石式電動機の回転子の要部を示す平面図である。 この発明の実施の形態２による永久磁石式電動機の回転子の要部を示す平面図である。 この発明の実施の形態３による永久磁石式電動機の回転子の要部を示す平面図である。
　以下、この発明の各実施の形態の永久磁石式電動機について図に基づいて説明するが、各図において同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１による永久磁石式電動機を軸線方向に沿って切断したときの断面図、図２は図１の永久磁石式電動機を示す正面図、図３は図１の回転子２を示す斜視図、図４は図３の回転子２から永久磁石９を取り除いた状態を示す斜視図、図５は図４のヨーク部８を拡大した平面図である。
永久磁石式回転電機である永久磁石式電動機は、環状の固定子１と、この固定子１の内側に僅かな隙間を介して回転可能に支持された回転子２と、を備えている。
　固定子１は、多数枚の薄板鋼板を積層して構成され、周方向に等分間隔で各先端部が軸線方向に延出した各ティース部６を有する鉄心４と、各ティース部６に電線５が巻回されて構成され鉄心４に装着された複数のコイル３と、を備えている。
　回転子２は、軸線に沿って延びた回転軸７と、環状のヨーク部８と、ヨーク部８の外周面に固着された複数の永久磁石９と、を備えている。このヨーク部８は、鉄系合金である鋳鉄または鋼を原材料とし、円環状に鋳造された鋳物材（中実構造材）を加工することで得られる。
　ヨーク部８の外周には、軸線方向に沿って階段状に延びた磁石取付面１１と、この磁石取付面１１の左右に形成された壁１２とにより、磁石取付溝１０が形成されている。
　磁石取付面１１は、ヨーク部８の外周の接線面と略平行な平面で形成されており、同一平面上に第１の磁石取付面部１１Ａと第２の磁石取付面部１１Ｂと第３の磁石取付面部１１Ｃとを備えている。第１の磁石取付面部１１Ａ、第２の磁石取付面部１１Ｂ及び第３の磁石取付面部１１Ｃは、それぞれが同一面であって、軸線方向に沿って順次周方向に階段状に変位している。
　また、軸線方向に延びた磁石取付面１１は、ヨーク部８の外周に周方向に沿って永久磁石式電動機の極数だけ形成されている。
　壁１２は、磁石取付面１１から外径側に突出し、第１の磁石取付面部１１Ａの周方向両側に形成された第１の壁部１２Ａと、第２の磁石取付面部１１Ｂの周方向両側に形成された第２の壁部１２Ｂと、第３の磁石取付面部１１Ｃの周方向両側に形成された第３の壁部１２Ｃと、から構成されている。
　なお、図５のＡは、平面である磁石取付面１１と、周方向に隣接した平面である磁石取付面１１とが交差する線である。
　図６は図３の回転子２を拡大した平面図、図７は図６のＡ－Ａ線に沿う矢視断面図、図８は図６のＢ－Ｂ線に沿う矢視断面図、図９は図６のＣ－Ｃ線に沿う矢視断面図、図１０は図３のヨーク部８を示す部分正面図である。
　第１の永久磁石９Ａ及び第２の永久磁石９Ｂは、第１の磁石取付面部１１Ａに固着され、第３の永久磁石９Ｃ及び第４の永久磁石９Ｄは、第２の磁石取付面部１１Ｂに固着され、第５の永久磁石９Ｅ及び第６の永久磁石９Ｆは、第３の磁石取付面部１１Ｃに固着されている。
　即ち、各磁石取付面部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに対して各永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆがそれぞれ２個ずつ固着されている。
　また、ヨーク部８の周方向で隣接する永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆは、異極であり、この磁石取付面１１もヨーク部８の軸線方向に沿って同極の永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆが配置されている。
　第１の壁部１２Ａは、第１の永久磁石９Ａ、第２の永久磁石９Ｂの周方向の移動を制限する周方向制限部１３を有している。第２の壁部１２Ｂは、第３の永久磁石９Ｃ、第４の永久磁石９Ｄの周方向の移動を制限する周方向制限部１３と、第２の永久磁石９Ｂの軸線方向の移動を制限する軸方向制限部１４と、を有している。第３の壁部１２Ｃは、第５の永久磁石９Ｅ、第６の永久磁石９Ｆの周方向の移動を制限する周方向制限部１３と、第４の永久磁石９Ｄの軸線方向の移動を制限する軸方向制限部１４と、を有している。
　周方向制限部１３は、各壁部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの周方向の両面であり、この両面は、磁石取付面１１に対して垂直かつ、軸線に対して平行となる平面である。
　軸方向制限部１４は、第２の壁部１２Ｂ，第３の壁部１２Ｃの片側端面であり、この端面は、磁石取付面１１に対して略垂直かつ、軸線に対して垂直となる平面である。
　第１の永久磁石９Ａ及び第２の永久磁石９Ｂと、第５の永久磁石９Ｅ及び第６の永久磁石９Ｆとは、ヨーク部８の周方向へ互いにスキュー角θだけずれている。
　即ち、第１の永久磁石９Ａ及び第２の永久磁石９Ｂの頂点と回転子２の軸線とを結ぶ直線と、第５の永久磁石９Ｅ及び第６の永久磁石９Ｆの頂点と回転子２の軸線とを結ぶ直線とは、ヨーク部８の周方向に互いにスキュー角θだけずれている。
　次に、ヨーク部８の磁石取付溝１０の形成方法について図１１に基づいて説明する。
　図１１は、磁石取付溝１０を形成するための手順を示す説明図である。
　磁石取付溝１０は、環状部材の外周を、例えばフライス加工により切削することで得ることができる。
　具体的には、環状部材が回転しないように固定した後に、環状部材の外周に対して略垂直に配置されたエンドミルを、環状部材の軸線方向の端面から軸線方向に沿って略水平移動させる（円Ｉから円ＩＩ）。
　その後に、エンドミルを環状部材の外周接線面と平行であって軸線に対して垂直方向に移動させる（円ＩＩから円ＩＩＩ）。
　次に、エンドミルを環状部材の外周接線面と略平行に再び軸線側に移動させる（円ＩＩＩから円ＩＶ）。円ＩＶは、円ＩＩと比較して左側にずれている。
　これにより、第１の磁石取付面部１１Ａと、第１の壁部１２Ａの周方向制限部１３と、第２の壁部１２Ｂの軸方向制限部１４が形成される。
　この後、エンドミルを環状部材の軸線方向に沿って略水平移動させる（円ＩＶから円Ｖ）。
　その後に、エンドミルを環状部材の外周接線面と平行であって軸線に対して垂直方向に移動させる（円Ｖから円ＶＩ）。
　次に、エンドミルを環状部材の外周接線面と略平行に再び軸線側に移動させる（円ＶＩから円ＶＩＩ）。円ＶＩＩは、円Ｖと比較して左側にずれている。
　これにより、第２の磁石取付面部１１Ｂと、第２の壁部１２Ｂの周方向制限部１３と、第３の壁部１２Ｃの軸方向制限部１４が形成される。
　この後、エンドミルを環状部材の軸線方向に沿って略水平移動させる（円ＶＩＩから円ＶＩＩＩ）。
　これにより、第３の磁石取付面部１１Ｃと、第３の壁部１２Ｃの周方向制限部１３が形成される。
　こうして、ヨーク部８の外周には、軸線方向に沿って順次周方向に変位した階段状の磁石取付面１１と、この磁石取付面１１の左右に形成された、第１の壁部１２Ａ、第２の壁部１２Ｂ、第３の壁部１２Ｃとから構成された壁１２とからなる磁石取付溝１０が形成される。
　次に、環状部材の固定を解き、環状部材を周方向に所定角度だけ回転させた後に、再び固定して上記フライス加工を行う。
　そして、フライス加工を環状部材の周方向に等しい間隔で、環状部材の全周にわたって行ない、外周に複数の磁石取付溝１０を有するヨーク部８が形成される。
　以上説明したように、この実施の形態による永久磁石式電動機によれば、第２の壁部１２Ｂ、第３の壁部１２Ｃは、それぞれ軸方向制限部１４も有しているので、磁石取付面１１に同極の永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆが連続的に配置されたときに中間に配置された永久磁石９Ｂ，９Ｄは、軸線方向に隣接した永久磁石９Ａ，９Ｃによる反発力により軸線方向に移動するのを軸方向制限部１４に当接して制限される。
　即ち、図１２に示す、軸方向制限部１４が無いヨーク部８Ａの場合には、一続きの２段の壁２０を有しており、また図１３に示す、軸方向制限部１４が無いヨーク部８Ｂの場合には、一続きの４段の壁２０Ａを有しており、両ヨーク部８Ａ，８Ｂでは、２個の永久磁石９をヨーク部８Ａ，８Ｂの両端に固着し、その後３個目の永久磁石９を固着しようとすると、反発力でこの永久磁石９が４個目の永久磁石９を固着する領域まではみ出してしまう。
　これに対して、この実施の形態では、このような不都合は生じず、永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆは、所定の位置に容易に配置できる。
　従って、永久磁石９を分割して小形の４個以上の永久磁石９を軸線方向に沿って配置する際、隣接した永久磁石９の反発力で永久磁石９が軸線方向に移動することはなく、この結果多段スキューが可能となり、段スキューの数を増加させて連続スキューに近づけることで、高調波の発生をより低減できる。
　また、永久磁石９自身が小型になり製作が容易となる。
　また、この実施の形態では、旋盤ではなく、フライス加工により複数の磁石取付溝１０を形成しており、磁石取付面１１が平面である、即ち第１の磁石取付面部１１Ａ、第２の磁石取付面部１１Ｂ及び第３の磁石取付面部１１Ｃは、それぞれが同一面上であるために、加工が容易であり、また永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆ側の取付面も平面となり、永久磁石９の加工も容易となる。
　また、磁石取付面１１は、永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆの下面全体と密着し、曲面同士で取付ける場合に比べて、永久磁石９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ，９Ｆが強固に固着できる。
　また、磁石取付面１１は、ヨーク部８の外周の接線面と平行な平面で形成されており、また周方向制限部１３、軸方向制限部１４は、磁石取付面１１に対して垂直方向に延びて形成されているので、フライス加工で簡単に磁石取付溝１０が形成される。
　実施の形態２．
　図１４は、この発明の実施の形態２による永久磁石式電動機の回転子２の要部を示す平面図である。
　この実施の形態では、ヨーク部８Ｃは、第１の壁部２１Ａ及び第２の壁部２１Ｂを有しており、スキューが２段であり、各段に２個の永久磁石９が配置されている。
　他の構成は、実施の形態１の永久磁石式電動機と同じであり、また作用、効果も同じである。
　実施の形態３．
　図１５は、この発明の実施の形態３による永久磁石式電動機の回転子２の要部を示す平面図である。
　この実施の形態では、ヨーク部８Ｄは、第１の壁部２２Ａ、第２の壁部２２Ｂ、第３の壁部２２Ｃ及び第４の壁部２２Ｄを有しており、スキューが４段であり、各段に１個の永久磁石９が配置されている。
　他の構成は、実施の形態１の永久磁石式電動機と同じであり、また作用、効果も同じである。
　なお、上記各実施の形態では、永久磁石式回転電機として永久磁石式電動機について説明したが、永久磁石式発電機についてもこの発明は適用することができる。
　また、磁石取付面は、曲面形状であってもよい。
　１　固定子、２　回転子、３　コイル、４　鉄心、５　電線、６　ティース部、７　回転軸、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ　ヨーク部、９　永久磁石、９Ａ　第１の永久磁石、９Ｂ　第２の永久磁石、９Ｃ　第３の永久磁石、９Ｄ　第４の永久磁石、９Ｅ　第５の永久磁石、９Ｆ　第６の永久磁石、１０　磁石取付溝、１１　磁石取付面、１１Ａ　第１の磁石取付面部、１１Ｂ　第２の磁石取付面部、１１Ｃ　第３の磁石取付面部、１２，２０，２０Ａ　壁、１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ　第１の壁部、１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂ　第２の壁部、１２Ｃ，２２Ｃ　第３の壁部、１３　周方向制限部、１４　軸方向制限部、２２Ｄ　第４の壁部。

Claims (6)

  1. 　環状の固定子と、この固定子の内側に回転可能に支持された回転子と、を備え、
    　前記回転子は、環状のヨーク部と、このヨーク部の外周面に固着された複数の永久磁石と、を有している永久磁石式回転電機であって、
    　前記ヨーク部の外周には、前記永久磁石が固着される、軸線方向に沿って延びた磁石取付面と、この磁石取付面の周方向の両側に形成された壁の側面とにより、磁石取付溝が形成されており、
    　前記磁石取付面は、軸線方向に沿って順次周方向に階段状に変位した複数段の磁石取付面部で構成され、
    　前記壁は、軸線方向で分断された複数の壁部で構成され、
    　前記壁部は、側面が前記磁石取付面部に配置された前記永久磁石の周方向の移動を制限する周方向制限部であり、端面が前記永久磁石の軸線方向の移動を制限する軸方向制限部であり、
    　前記磁石取付面に同極の前記永久磁石が４個以上連続的に配置されたときの中間部に配置された永久磁石は、前記軸線方向に隣接した永久磁石による反発力で軸線方向に移動するのを前記軸方向制限部に当接して制限される
    　ことを特徴とする永久磁石式回転電機。
  2. 　前記磁石取付面は、前記ヨーク部の外周の接線面と平行な平面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
  3. 　各前記磁石取付面部は、同一面であることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石式回転電機。
  4. 　前記ヨーク部は、鉄系合金である鋳鉄または鋼を原材料とし、円環状に鋳造された鋳物材で形成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の永久磁石式回転電機。
  5. 　前記周方向制限部及び前記軸方向制限部は、前記磁石取付面に対して垂直方向に延びて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の永久磁石式回転電機。
  6. 　前記請求項５に記載の永久磁石式回転電機の製造方法であって、
    　環状部材の外周を軸線方向に沿って軸線に対して平行にフライス加工して前記磁石取付面及び前記周方向制限部を形成する工程と、
    　前記環状部材の外周に対して接線方向にフライス加工して前記軸方向制限部を形成する工程と、を含むことを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
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