WO2014129086A1 - 埋込磁石型回転子、埋込磁石型回転電機、及び埋込磁石型回転子の製造方法 - Google Patents

埋込磁石型回転子、埋込磁石型回転電機、及び埋込磁石型回転子の製造方法 Download PDF

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WO2014129086A1
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rotor
annular
ring member
core
inner peripheral
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友徳 水谷
守田　正夫
詠吾 十時
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三菱電機株式会社
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • 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
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Definitions

  • the present invention relates to an embedded magnet type rotor in which a plurality of permanent magnets and a rotor core are radially arranged, an embedded magnet type rotating electrical machine, and a method for manufacturing an embedded magnet type rotor.
  • a conventional embedded magnet-type rotor As a conventional embedded magnet-type rotor, a plurality of radially arranged permanent magnets, a fan-shaped rotor core provided between the permanent magnets, and both axial end faces of the rotor core A disc-shaped end plate, a fixing rod for fixing the rotor core and the permanent magnet by the end plates on both sides through the end plates on both sides and the rotor core, and a shaft fixed to the end plates on both sides.
  • the rotor core and the shaft are not in contact with each other for the purpose of preventing an increase in magnetic flux passing from the inner peripheral surface of the rotor core to the shaft. A sufficient space is provided between them (for example, see Patent Document 1).
  • an output shaft As a conventional embedded magnet type rotor, an output shaft, a rotor yoke press-fitted and fixed to the output shaft, a permanent magnet accommodated in an accommodation hole extending in an axial direction from the end surface of the rotor yoke, and an end surface of the rotor yoke
  • Some include an annular magnet plate provided at the peripheral edge so as to cover the opening of the accommodation hole, and an end plate that is press-fitted and supported on the output shaft and supports the magnet plate. And the end plate presses the inner peripheral end of the magnet plate at the step portion formed at the corner of the outer peripheral edge, and the end plate is formed by the magnet plate and the end plate (for example, Patent Document 2).
  • JP 63-23542 page 2-3, Fig. 2-3
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-4630 page 6, FIG. 2-3
  • an integrated body of a rotor core, a permanent magnet, and an end face plate is fixed by a shaft inserted into a hole provided in the center of the end face plate.
  • non-magnetic stainless steel is used for the end face plate in order to prevent short circuit of magnetic flux between different poles on the end face in the axial direction of the permanent magnet.
  • the stainless steel used for the end face plate and the iron used for the shaft have different linear expansion coefficients, and stainless steel is about 1.4 times that of iron. For this reason, if the end plate is fixed to the shaft only by press-fitting, the end plate expands larger than the shaft when the rotor becomes hot during driving of the motor, creating a clearance between the end plate and the shaft. The fixing of the face plate to the shaft is loosened, and the reliability of the motor is reduced.
  • the embedded magnet type rotor described in Patent Document 1 when non-magnetic stainless steel is used for the end face plate, shrink fitting that can secure a sufficient tightening margin is indispensable for fixing the shaft and the end face plate.
  • shrink fitting that can secure a sufficient tightening margin is indispensable for fixing the shaft and the end face plate.
  • the embedded magnet type rotor described in Patent Document 1 has a problem that, during manufacturing, magnet cracking occurs due to thermal stress acting on the permanent magnet, and the manufacturing yield decreases.
  • the magnet plate forming the end face plate is a nonmagnetic material, but the end plate is, for example, an iron material having the same linear expansion coefficient as the output shaft. Therefore, when this end plate composed of the magnet plate and the end plate is used in an embedded magnet type rotor having a plurality of radially arranged permanent magnets and a plurality of fan-shaped rotor cores, it is a magnetic material. There is a problem that a short circuit of magnetic flux between different poles occurs on the end surface in the axial direction of the permanent magnet due to the end plate of the iron material.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to prevent problems during driving and short-circuiting of magnetic flux between different poles on the axial end face of the permanent magnet.
  • An embedded magnet-type rotor that is reliable, can be reduced in size, can prevent magnet cracking during manufacturing, has high manufacturing yield, shortens manufacturing time, and has high production efficiency, and a manufacturing method thereof And obtaining this embedded magnet type rotating electrical machine.
  • An embedded magnet type rotor includes a plurality of radially arranged permanent magnets, a plurality of rotor cores provided between the permanent magnets, and the permanent magnets and the rotor cores having an annular shape. End plates installed on both end faces in the axial direction of the annular body of the magnet and the core formed on the core, a through rod for fixing the end face plates on both end faces and the rotor core, and fixing the end face plates
  • An embedded magnet type rotor having a shaft to be The rotor core is a block in which magnetic plates are laminated in the axial direction, The end face plate is formed by integrating a non-magnetic annular disc and a ring member having a smaller linear expansion coefficient than the annular disc provided in contact with the inner periphery of the annular disc by shrink fitting.
  • the annular disc has an inner peripheral diameter smaller than the inner peripheral diameter of the magnet and core annular body
  • the shaft has the same linear expansion coefficient as the ring member, and is press-fitted into a hollow portion on the inner peripheral side of the ring member that is a central hole of the end face plate, A space is formed between the inner peripheral side of the magnet and the annular body of the core and the shaft.
  • An embedded magnet type rotating electrical machine includes a stator, and a rotor that is rotatably provided with a predetermined gap and an inner peripheral portion of the stator, A plurality of permanent magnets arranged radially, a plurality of rotor cores provided between the permanent magnets, a magnet formed by annularly arranging the permanent magnets and the rotor cores; An end face plate installed on both end faces in the axial direction of the annular body of the core, a through rod for fixing the end face plates of the both end faces and the rotor core, and a shaft for fixing the end face plate,
  • the rotor core is a block in which magnetic plates are laminated in the axial direction,
  • the end face plate is formed by integrating a non-magnetic annular disc and a ring member having a smaller linear expansion coefficient than the annular disc provided in contact with the inner periphery of the annular disc by shrink fitting.
  • the annular disc has an inner peripheral diameter smaller than the inner peripheral diameter of the magnet and core annular body
  • the shaft has the same linear expansion coefficient as the ring member, and is press-fitted into a hollow portion on the inner peripheral side of the ring member that is a central hole of the end face plate, A space is formed between the inner peripheral side of the magnet and the annular body of the core and the shaft.
  • a ring member having a smaller linear expansion coefficient than the annular disk is disposed on the inner peripheral portion of the nonmagnetic annular disk, and the annular disk and the above
  • a first step of integrating the ring member by shrink fitting to form an end face plate In an annular body of a magnet and a core obtained by forming a plurality of rotor cores formed through a rod through a block in which magnetic plate members are laminated and a plurality of permanent magnets in an annular manner by alternately arranging them in the circumferential direction
  • a shaft having the same linear expansion coefficient as that of the ring member is press-fitted into a center hole of the end face plate on both end faces of the rotor assembly formed in the second step, and the rotor assembly is fixed to the shaft.
  • a third step In an annular body of a magnet and a core obtained by
  • the present invention is configured as described above, loosening of the end face plate fixed to the shaft during driving of the rotating electrical machine, short circuit of magnetic flux between different poles on the axial end face of the permanent magnet, In addition to preventing cracking of the magnet, the manufacturing time can be shortened and the increase in weight can be suppressed, so that the reliability and productivity can be improved and the size can be reduced.
  • FIG. 1 It is a disassembled perspective view of the interior magnet type rotor which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is side surface sectional drawing of the interior magnet type rotor which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a flowchart which shows the manufacturing process of the interior magnet type rotor which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view explaining the 3rd process in manufacture of the interior magnet type rotor concerning Embodiment 1 of the present invention. It is a front view explaining the magnitude
  • FIG. 4 is a perspective view (a) of an end face plate used for an embedded magnet type rotor according to a second embodiment of the present invention, and a cross-sectional view taken along line AA in this schematic perspective view. It is a front view of the end plate used for the interior magnet type rotor concerning Embodiment 3 of the present invention. It is a partial side sectional view showing an interior magnet type rotating electrical machine according to Embodiment 4 of the present invention. It is side surface sectional drawing which shows the interior magnet type rotary electric machine which concerns on Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an embedded magnet type rotor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the interior magnet type rotor according to the first embodiment of the present invention.
  • the axial direction of the embedded magnet type rotor is abbreviated as the axial direction
  • the radial direction of the embedded magnet type rotor is abbreviated as the radial direction
  • the circumferential direction of the embedded magnet type rotor is abbreviated. This is referred to as the circumferential direction.
  • an embedded magnet type rotor (hereinafter referred to as a rotor) 102 includes a plurality of permanent magnets 110 arranged radially and each permanent magnet 110. On both end surfaces in the axial direction of a plurality of rotor cores 111, an annular body in which the permanent magnets 110 and the rotor cores 111 are alternately arranged in a ring shape (hereinafter referred to as an annular body of a magnet and a core).
  • a disc-shaped end face plate 114, a through rod 115 that fixes the end face plates 114 and the rotor core 111 on both end faces, and a shaft 109 that fixes the end face plate 114 are provided.
  • the rotor core 111 is a fan-shaped block in which fan-shaped electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction and fixed integrally by caulking, and is divided for each magnetic pole.
  • stack should just be a board
  • the end face plate 114 is formed by integrating a nonmagnetic annular disk 112 and a ring member 113 provided in contact with the inner periphery of the annular disk 112 by shrink fitting. In the end face plate 114, the axial surface of the annular disk 112 and the axial surface of the ring member 113 are the same surface.
  • a claw extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral portion of the rotor core 111, and the radial position of the adjacent permanent magnet 110 is determined by the claw so that the permanent magnet 110 is not detached radially outward. Yes.
  • the shaft 109 a material having rigidity capable of withstanding a torque load during rotation, such as iron or carbon steel, can be used.
  • the ring member 113 a material having the same linear expansion coefficient as that of the shaft 109 is used.
  • the same linear expansion coefficient means substantially the same, and for example, iron or carbon steel (linear expansion coefficient: 11.1 to 11.7 ( ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.)) is used as the shaft 109.
  • iron or carbon steel linear expansion coefficient: 11.1 to 11.7 ( ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.)
  • a material having a larger linear expansion coefficient than that of the ring member 113 is used as the nonmagnetic annular disk 112.
  • SUS304 stainless steel having a linear expansion coefficient larger than that of iron or carbon steel can be used as the annular disk 112.
  • the circular disk 112 is not limited to the above material, and may be any material that has a linear expansion coefficient larger than that of the ring member 113 and is nonmagnetic and has rigidity capable of supporting the annular body of the magnet and the core.
  • the outer peripheral diameter of the annular disk 112 is substantially the same as the outer peripheral diameter of the magnet and core annular body, and the inner peripheral diameter of the annular disk 112 is smaller than the inner peripheral diameter of the magnet and core annular body.
  • the end face of the permanent magnet 110 in the axial direction is opposed to the nonmagnetic annular disk 112.
  • a hollow portion on the inner peripheral side of the ring member 113 serves as a center hole 118 of the end face plate 114, and the shaft 109 is press-fitted.
  • the through-rod 115 is press-fitted in the rotor core 111 in the axial direction, and both end portions of the through-rod 115 protrude from the axial surface of the rotor core 111, and the through-rod insertion hole 112 a of the end face plate 114. It is fixed to.
  • the installation position of the threading rod 115 in the rotor core 111 is the midpoint of the width of the rotor core 111 in the radial direction because the threading rod 115 is used to transmit driving torque from the rotor core 111 to the end face plate 114.
  • the outer side is more preferable.
  • the length of the threading rod protrusion 115 a in the threading rod 115 is larger than the thickness of the annular disk 112, and the threading rod protrusion 115 a projects from the outer surface of the annular disk 112 in the axial direction. Since the inner peripheral diameter of the annular disc 112 is smaller than the inner peripheral diameter of the magnet and core annular body, a space is formed between the inner peripheral side of the magnet and core annular body and the shaft 109. ing.
  • FIG. 3 is a flowchart showing manufacturing steps of the embedded magnet type rotor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining a third step in the manufacture of the embedded magnet type rotor according to the first embodiment of the present invention.
  • the first step in the method for manufacturing a rotor of the present embodiment is a shrink fit that forms the end face plate 114 by integrating the annular disk 112 and the ring member 113 by shrink fit. It is a process. In this shrink fitting process, even when the rotor 102 becomes hot during driving, the annular disk 112 is heated to a temperature that can secure a sufficient tightening margin with the ring member 113, and this annular fitting is performed. In this step, the ring member 113 is arranged on the inner periphery of the disc 112, and the annular disc 112 and the ring member 113 are integrated by shrink fitting to form the end face plate 114.
  • the second step is an assembly step for forming the rotor assembly 116 shown in FIG.
  • a plurality of rotor cores 111 and a plurality of permanent magnets 110 that are press-fitted and fixed through rods 115 are alternately arranged in the circumferential direction, and an annular body of magnets and cores is formed.
  • the end face plates 114 formed in the first step are arranged on both axial end faces of the annular body of the magnet and the core, and the through rod projecting portion 115a is inserted into the through rod insertion hole 112a.
  • An assembly 116 is formed.
  • the shaft 109 is press-fitted into the center holes 118 of the end face plates 114 at both ends in the axial direction of the rotor assembly 116 formed in the second step, and the rotor This is a press-fitting process for fixing the assembly 116 to the shaft 109.
  • the rotor 102 of the present embodiment is manufactured by sequentially performing the first to third steps.
  • the rotor 102 is configured such that the drive torque is transmitted from the rotor core 111 to the end face plate 114 and then transmitted from the end face plate 114 to the shaft 109. That is, since the driving torque is transmitted from the rotor core 111 to the end plate 114 by the through rod 115, it is not necessary to increase the thickness of the end plate sandwiching the annular body of the magnet and the core. An increase in weight can be prevented, and an increase in size of the rotating electrical machine is suppressed.
  • the end face plate 114 is formed by a non-magnetic annular disc 112 positioned on the radially outer side and a ring member 113 on the radially inner side, and the outer peripheral diameter of the annular disc 112 is an annular shape between the magnet and the core. It is substantially the same as the outer peripheral diameter of the body, and the inner peripheral diameter of the annular disk 112 is smaller than the inner peripheral diameter of the annular body of the magnet and the core. Therefore, since the end face in the axial direction of the permanent magnet 110 faces only the non-magnetic annular disk 112, a short circuit of magnetic flux between different polarities on the axial end face of the permanent magnet can be prevented, and the reliability is excellent. Yes.
  • the ring is formed on the inner peripheral portion of the nonmagnetic annular disc 112 that has been heated to a temperature that can secure a sufficient allowance with the ring member 113.
  • the end plate 114 is formed by arranging the member 113 and integrating the annular disc 112 and the ring member 113 by shrink fitting.
  • the shaft 109 is press-fitted into the center hole 118 in the ring member 113, and the rotor assembly 116 is fixed to the shaft 109. Therefore, even if the temperature of the rotating electrical machine becomes high, there is no occurrence of looseness between the annular disk 112 and the ring member 113 and between the ring member 113 and the shaft 109. realizable.
  • the rotor assembly 116 has a structure with high bending rigidity in which the rotor core 111 and the end face plate 114 are integrated in the axial direction by a plurality of through-rods 115, the rotor assembly 116 is press-fitted into the shaft 109. Even if it does, the end face plate 114 does not bend. And in the rotor core 111, the intensity
  • the rotor assembly 116 having a large heat capacity does not require a time for raising the temperature and a time for cooling the rotor assembly 116, thereby preventing a reduction in production efficiency.
  • the annular disk 112 of the present embodiment since the annular disk 112 of the present embodiment has a small heat capacity, the temperature raising time and the cooling time are short, and the production efficiency is not lowered.
  • a fan-shaped block shape in which fan-shaped magnetic plates are stacked as the rotor core 111 and a rectangular parallelepiped shape as the permanent magnet 110 are shown, but a rectangular parallelepiped shape as the rotor core and a fan-shaped block shape as the permanent magnet. May be used.
  • FIG. 5 is a schematic front view illustrating the size of the outer peripheral diameter of the annular disk used for the end face plate of the embedded magnet type rotor according to the first embodiment of the present invention.
  • the outer peripheral diameter Dc of the annular disk 112 is the same as the outer peripheral diameter D1 of the annular body of the magnet and the core, but this is not restrictive. That is, the outer peripheral diameter Dc of the annular disc 112 is in the range from the outer peripheral diameter D1 of the magnet and core annular body to the minimum diameter D2 including the through rod insertion hole 112a of the annular disc, as indicated by the arrow W in FIG. I just need it.
  • the length of the through-rod protrusion 115a is larger than the thickness of the annular disk 112, and the through-rod protrusion 115a protrudes from the axial outer surface of the annular disk 112. It may be the same as the thickness of the annular disk 112. In this case, the axial length of the rotor assembly can be shortened, and the rotating electrical machine can be further downsized. Further, a screw may be formed in a portion of the through rod protruding portion 115a protruding from the outer surface in the axial direction of the annular disk 112, and a nut may be screwed into the screw. In this case, the fixing of the end face plate 114 to the annular body of the magnet and the core is further ensured. At the same time, the through rod 115 only needs to be inserted into the rotor core 111, and there is no need to press fit.
  • FIG. 6 (a) is a perspective view of an end face plate used in the interior magnet type rotor according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 (b) is an AA view in the perspective view of FIG. 6 (a).
  • the embedded magnet type rotor (referred to as a rotor) of the present embodiment has a stepped annular disk 212 forming an end face plate 214 protruding in the axial direction on the inner peripheral portion thereof.
  • Part 216 is provided.
  • the outer peripheral surface of the stepped portion 216 is in contact with the inner peripheral portion of the rotor core 111.
  • a ring member 213 is fixed to the inner peripheral portion of the annular disk 212 including the stepped portion 216 by shrink fitting in the same manner as in the first embodiment.
  • Other configurations are the same as those of the rotor 102 of the first embodiment.
  • the rotor according to the present embodiment has the same effects as the rotor 102 according to the first embodiment, and the positioning of the annular body of the magnet and the core during the assembly of the rotor is facilitated, and the manufacture of the rotor is simple. become. Further, since the contact area between the annular disk 212 and the ring member 213 is increased, the force with which the annular disk 212 is fixed to the ring member 213 is increased. Furthermore, since the contact area of the ring member 213 with the shaft 109 is increased, the force with which the ring member 213 is fixed to the shaft 109 is increased, and the torque transmitted from the rotor assembly 116 to the shaft 109 can be increased.
  • FIG. 7 is a front view of an end face plate used in the interior magnet type rotor according to the third embodiment of the present invention.
  • the embedded magnet type rotor (referred to as a rotor) of the present embodiment is recessed radially outward and axially on the inner peripheral surface of an annular disk 312 forming an end face plate 314.
  • An anti-rotation groove 312a is formed.
  • an anti-rotation protrusion 313 a that protrudes radially outward and extends in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of the ring member 313 that forms the end face plate 314.
  • channel 312a of the annular disc 312 and the rotation prevention protrusion part 313a of the ring member 313 are fitting.
  • Other configurations are the same as those of the rotor 102 of the first embodiment.
  • the rotor of the present embodiment has the same effects as the rotor 102 of the first embodiment, and also has a detent groove 312 a on the inner peripheral surface of the annular disk 312 and a detent on the outer peripheral surface of the ring member 313. Since the projecting portion 313a is fitted, even if a torque larger than the fixing force by shrink fitting between the annular disc 312 and the ring member 313 is suddenly applied to the rotor from the outside, the annular circle Since no slip occurs between the plate 312 and the ring member 313, the reliability of the rotor can be further improved.
  • the non-rotating groove 312a of the annular disk has a concave cross-sectional shape in the axial direction
  • the anti-rotation protrusion 313a of the ring member has a convex cross-sectional shape in the axial direction, but they fit each other.
  • the cross-sectional shape of the anti-rotation groove of the annular disk and the cross-sectional shape of the anti-rotation protrusion of the ring member are not limited to this.
  • the structure of the present embodiment in which an anti-rotation groove is provided in the annular disk, the anti-rotation protrusion is provided in the ring member, and the anti-rotation groove and the anti-rotation protrusion are fitted is limited to the first embodiment.
  • the present invention can be applied to the rotor according to the second embodiment and has the same effect.
  • FIG. FIG. 8 is a partial side cross-sectional view of an embedded magnet type rotor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • an annular disk 412 that forms an end face plate 414 is positioned on the outer side in the axial direction of the rotor at the inner peripheral edge thereof, and radially inward.
  • a stepped portion 412a is provided.
  • the other configuration is the same as that of the rotor 102 of the first embodiment.
  • the ring member 413 is inserted into the inner peripheral portion of the annular disk 412 from the opposite direction of the stepped portion 412a provided on the outer edge of the annular disk 412, and the ring member 413 stops.
  • the end face plate 414 is formed by shrink fitting at the position and integration. Other manufacturing steps are the same as those of the rotor 102 of the first embodiment.
  • the rotor according to the present embodiment has the same effects as the rotor 102 according to the first embodiment, and even if the torque or axial direction is greater than the fixing force due to the shrink-fitting between the annular disk 412 and the ring member 413. Even if the force suddenly acts on the rotor from the outside, the radial displacement of the stepped portion 412a provided on the annular disk 412 suppresses the positional deviation of the ring member 413 in the axial direction of the rotor. Since the ring member 413 is prevented from falling off in the axial direction, the reliability of the rotor can be further improved.
  • the structure of the present embodiment in which the stepped portion that protrudes radially inward is provided on the inner peripheral edge of the annular disk is not limited to the first embodiment, but also in the rotor of the second or third embodiment. It can be applied and has the same effect.
  • FIG. 9 is a side sectional view showing an embedded magnet type rotating electric machine according to Embodiment 5 of the present invention.
  • an embedded magnet type rotating electrical machine (referred to as a rotating electrical machine) 100 of the present embodiment is provided with a stator 101, an inner peripheral portion of the stator 101, and a predetermined gap.
  • the rotor 102, the frame 104 covering the outer peripheral surface of the stator 101, the load-side bracket 107 coupled to one end of the frame 104, and the anti-load coupled to the other end of the frame 104 Side bracket 108.
  • the stator 101 is fixed to the frame 104.
  • the rotor 102 shown in FIG. 9 is the rotor 102 according to the first embodiment, and the cross section of the portion where the permanent magnet 110 exists is on the upper side, and the cross section of the portion where the rotor core 111 exists is on the lower side.
  • the rotor 102 is rotatably supported at one side of a shaft 109 by a load side bracket 107 via a load side bearing 105, and the other side of the shaft 109 via an anti load side bearing 106.
  • 108 is rotatably supported.
  • An encoder unit 103 is installed on the outer side in the axial direction of the non-load side bracket 108.
  • the rotating electrical machine 100 of the present embodiment since the rotor of Embodiment 1 is used as the rotor, an increase in the size of the rotating electrical machine is suppressed. In addition, it is possible to prevent a short circuit of magnetic flux between different poles on the axial end face of the permanent magnet in the rotor, and to form a rotor even when the temperature becomes high during driving, between the annular disk and the ring member and the ring Since there is no occurrence of looseness between the member and the shaft, the reliability is excellent. Further, the permanent magnet cracking during the manufacture of the rotor can be prevented, and the rotor manufacturing time can be shortened, so that the productivity is excellent. In the rotating electrical machine of the present embodiment, the rotor of the first embodiment is used as the rotor, but the rotor of the second, third, or fourth embodiment may be used. Has an effect.
  • the embedded magnet type rotor according to the present invention can suppress an increase in weight, can eliminate a short circuit of magnetic flux between different poles on the axial end surface of the permanent magnet, and can be provided between the annular disk and the ring member and the ring member. Can prevent the occurrence of loosening between the shaft and the shaft, prevent permanent magnet cracking during manufacturing, and shorten the manufacturing time, so that it is necessary to reduce the size, increase the reliability, and improve the productivity. Used in magnet type rotating electrical machines.

Abstract

　永久磁石（１１０）と回転子コア（１１１）とを環状に配置して成る磁石及びコアの環状体の両端面に設置された端面板（１１４）が、非磁性の環状円板（１１２）と、環状円板（１１２）の内周に接して設けられた環状円板（１１２）より線膨張係数が小さいリング部材（１１３）とを、焼きばめで一体化して形成されており、端面板（１１４）の中心孔（１１８）になっているリング部材（１１３）の内周側の中空部にリング部材（１１３）と同じ線膨張係数のシャフト（１０９）が圧入されて形成されている。

Description

埋込磁石型回転子、埋込磁石型回転電機、及び埋込磁石型回転子の製造方法
　本発明は、複数の永久磁石と回転子コアとを放射状に配列している埋込磁石型回転子、埋込磁石型回転電機、及び埋込磁石型回転子の製造方法に関するものである。
　従来の埋込磁石型回転子として、放射状に配列された複数の永久磁石と、これら永久磁石の間に設けられた断面が扇形の回転子コアと、回転子コアの軸方向の両端面に設置した円板状の端面板と、両側の端面板と回転子コアとを通して、両側の端面板で回転子コアと永久磁石とを固定する固定ロッドと、両側の端面板に固定されたシャフトとを備えたものがある。
　この埋込磁石型回転子は、回転子コアの内周面からシャフトに通る磁束が増加するのを防止する目的で、回転子コアとシャフトとは接触しておらず、回転子コアとシャフトの間に十分な空間が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
　また、従来の埋込磁石型回転子として、出力軸と、出力軸に圧入固定されたロータヨークと、ロータヨークの端面から軸方向に延在する収容孔に収容された永久磁石と、ロータヨークの端面の周縁部に、収容孔の開口を覆うようにして設けられた環状のマグネットプレートと、出力軸に圧入固定され、マグネットプレートを支持するエンドプレートとを備えたものがある。
　そして、エンドプレートは、その外周縁の角部に形成された段差部で、マグネットプレートの内周端部を押圧しており、マグネットプレートとエンドプレートとで端面板を形成している（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６３－２３５４２号公報（第２－３頁、第２―３図） 特開２０１０－４６３０号公報（第６頁、第２―３図）
　特許文献１に記載の埋込磁石型回転子は、回転子コアと永久磁石と端面板との一体物が、端面板の中央に設けられた孔に挿入されたシャフトで固定されている。
　端面板には、永久磁石の軸方向端面における異極間の磁束の短絡を防ぐため、一般に非磁性のステンレスが用いられる。端面板に用いられるステンレスとシャフトに用いられる鉄とでは、線膨張係数が異なり、ステンレスは鉄の１．４倍程度ある。
　そのため、端面板をシャフトに圧入のみで固定すると、モータの駆動中に回転子が高温となった場合、端面板がシャフトよりも大きく膨張し、端面板とシャフトとの間にクリアランスを生じ、端面板のシャフトへの固定が緩み、モータの信頼性が低下する。
　従って、特許文献１に記載の埋込磁石型回転子において、端面板に非磁性ステンレスを用いた場合、シャフトと端面板との固定には、締め代を十分に確保できる焼きばめが不可欠であり、組立作業時に、回転子コアと永久磁石と端面板との一体物を、高温に昇温する必要がある。
　それゆえ、特許文献１に記載の埋込磁石型回転子は、製造時に、永久磁石に作用する熱応力により磁石割れが発生し、製造歩留まりが低下するとの問題があった。また、製造時に回転子コアと永久磁石と端面板との一体物の昇温と冷却とに時間を要し、生産効率が低下するとの問題があった。
　特許文献２にある埋込磁石型回転子は、端面板を形成するマグネットプレートは非磁性材料であるが、エンドプレートは出力軸と同じ線膨張係数を有する例えば鉄材である。
　従って、このマグネットプレートとエンドプレートとでなる端面板を、放射状に配列された複数の永久磁石と複数の扇形の回転子コアとを備えた埋込磁石型回転子に用いると、磁性材料である鉄材のエンドプレートにより、永久磁石の軸方向端面において、異極間の磁束の短絡が発生するとの問題があった。
　また、特許文献２にある埋込磁石型回転子において、ロータヨークと出力軸との間に十分な空間を設けると、駆動トルクは、ロータヨークから端面板を介して出力軸へ伝達される。そして、ロータヨークから端面板への駆動トルクの伝達は、ロータヨークと、端面板を形成するマグネットプレート及びエンドプレートとの接触部の摩擦による。
　そこで、ロータヨークと端面板との間ですべりが発生するのを防止するために、両端面板によるロータヨークと磁石との挟持力を大きくする必要があり、エンドプレートの肉抜き孔をなくすとともに、マグネットプレートとエンドプレートとの厚さを厚くすることが不可欠である。
　すなわち、端面板の重量が増え、回転子の重量が増加するので、回転電機において必要な駆動トルクを得るのに、磁石量や固定子コイルの巻線量を増やす必要があり、回転電機が大型化するとの問題があった。
　それとともに、ロータヨークと出力軸との間に十分な空間を設け、ロータヨークにエンドプレートを押し当てた埋込磁石型回転子においては、エンドプレートがシャフトを支点として撓み変形した状態となるため、エンドプレートとロータヨークの接触面がロータヨークの内周側に偏ってしまう。その結果、ロータヨークに伝わる挟持力は埋込磁石型回転子の軸方向中央部を径方向外側に押し出すように変形させる力として作用して、永久磁石の遠心力に対する強度が低下するとの問題があった。
　本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動時の不具合と、永久磁石の軸方向端面における異極間の磁束の短絡とが防止でき、高信頼性であるとともに、小型化が可能であり、且つ、製造時の磁石割れが防止でき、製造歩留まりが高く、製造時間を短縮でき生産効率の高い、埋込磁石型回転子と、その製造方法と、この埋込磁石型回転電機を得ることである。
　この発明に係る埋込磁石型回転子は、放射状に配列された複数の永久磁石と、上記永久磁石の間に設けられた複数の回転子コアと、上記永久磁石と上記回転子コアとを環状に配置して成る磁石及びコアの環状体の、軸方向の両端面に設置された端面板と、上記両端面の端面板と上記回転子コアとを固定する通しロッドと、上記端面板を固定するシャフトと、を備えている埋込磁石型回転子であって、
上記回転子コアは、磁性板材を軸方向に積層したブロックであり、
上記端面板は、非磁性の環状円板と上記環状円板の内周に接して設けられた上記環状円板より線膨張係数が小さいリング部材とを、焼きばめで一体化して形成されており、
上記環状円板は、その内周径を上記磁石及びコアの環状体の内周径より小さくしており、
上記シャフトは、上記リング部材と線膨張係数が同じであって、上記端面板の中心孔になっている上記リング部材の内周側の中空部に圧入されており、
上記磁石及びコアの環状体の内周側と上記シャフトとの間に、空間が形成されているものである。
　この発明に係る埋込磁石型回転電機は、固定子と、上記固定子の内周部と所定の空隙を設けて回転自在に配設されている回転子とを備え、
上記回転子が、放射状に配列された複数の永久磁石と、上記永久磁石の間に設けられた複数の回転子コアと、上記永久磁石と上記回転子コアとを環状に配置して成る磁石及びコアの環状体の、軸方向の両端面に設置された端面板と、上記両端面の端面板と上記回転子コアとを固定する通しロッドと、上記端面板を固定するシャフトと、を備え、
上記回転子コアは、磁性板材を軸方向に積層したブロックであり、
上記端面板は、非磁性の環状円板と上記環状円板の内周に接して設けられた上記環状円板より線膨張係数が小さいリング部材とを、焼きばめで一体化して形成されており、
上記環状円板は、その内周径を上記磁石及びコアの環状体の内周径より小さくしており、
上記シャフトは、上記リング部材と線膨張係数が同じであって、上記端面板の中心孔になっている上記リング部材の内周側の中空部に圧入されており、
上記磁石及びコアの環状体の内周側と上記シャフトとの間に、空間が形成されているものである。
　この発明に係る埋込磁石型回転子の製造方法は、非磁性の環状円板の内周部に、上記環状円板より線膨張係数が小さいリング部材を配置して、上記環状円板と上記リング部材とを焼きばめで一体化して、端面板を形成する第１の工程と、
磁性板材を積層したブロックに通しロッドを通して形成している複数の回転子コアと、複数の永久磁石とを、周方向で交互に配置して環状に形成して得た磁石及びコアの環状体における軸方向の両端面に、上記第１の工程で形成した上記端面板を、上記通しロッドを介して固定することにより回転子組立体を形成する第２の工程と、
上記第２の工程で形成した上記回転子組立体の両端面にある上記端面板の中心孔に、上記リング部材と線膨張係数が同じシャフトを圧入し、上記回転子組立体を上記シャフトに固定する第３の工程とを備えたものである。
　この発明は、上記のように構成されているため、回転電機の駆動中におけるシャフトに固定されている端面板の緩みと、永久磁石の軸方向端面における異極間の磁束の短絡と、製造時の磁石割れとを防止できるとともに、製造時間の短縮と重量増加の抑制とが図れ、信頼性と生産性を向上できるとともに、小型化が可能である。
本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の側面断面図である。 本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の製造工程を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の製造における第３の工程を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の端面板に用いられる環状円板の外周径の大きさを説明する正面図である。 本発明の実施の形態２に係る埋込磁石型回転子に用いられる端面板の斜視図（ａ）と、この斜視模式図におけるＡ－Ａ断面の図（ｂ）とである。 本発明の実施の形態３に係る埋込磁石型回転子に用いられる端面板の正面図である。 本発明の実施の形態４に係る埋込磁石型回転電機を示す部分側面断面図である。 本発明の実施の形態５に係る埋込磁石型回転電機を示す側面断面図である。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の分解斜視図である。
　図２は、本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の側面断面図である。
　本発明において、埋込磁石型回転子の軸方向は略して軸方向と記し、埋込磁石型回転子の径方向は略して径方向と記し、埋込磁石型回転子の周方向は略して周方向と記す。
　図１及び図２に示すように、本実施の形態の埋込磁石型回転子（以下、回転子と記す）１０２は、放射状に配列された複数の永久磁石１１０と、各永久磁石１１０の間に設けられた複数の回転子コア１１１と、永久磁石１１０と回転子コア１１１とを交互にして環状に配置した環状体（以下、磁石及びコアの環状体と記す）における軸方向の両端面に設置された円板状の端面板１１４と、両端面の端面板１１４と回転子コア１１１とを固定している通しロッド１１５と、端面板１１４を固定するシャフト１０９とを備えている。
　回転子コア１１１は、扇形の電磁鋼板を軸方向に積層してカシメにより一体に固定されている扇形のブロックであり、磁極毎に分割されている。なお、積層する板材は、電磁鋼板に限らず、磁性を有する板材であればよい。
　端面板１１４は、非磁性の環状円板１１２と、環状円板１１２の内周に接して設けられたリング部材１１３とを、焼きばめで一体化して形成されている。
　そして、端面板１１４は、環状円板１１２の軸方向の面とリング部材１１３の軸方向の面とが、同一面となっている。
　また、回転子コア１１１の外周部には周方向に延びる爪が形成されており、その爪により隣接する永久磁石１１０の径方向位置を定め、永久磁石１１０が径方向外側に離脱しないようにしている。
　ここで、シャフト１０９としては、回転時のトルク荷重に耐えうる剛性を有する材料、例えば鉄、炭素鋼を用いることができる。また、リング部材１１３として、シャフト１０９と線膨張係数が同じ材料を用いる。ここで、線膨張係数が同じとは、実質的に同じことを意味し、シャフト１０９として例えば鉄、炭素鋼（線膨張係数：１１．１～１１．７（×１０－６／℃））を用いた場合、リング部材１１３として同じく線膨張係数が１１．１～１１．７（×１０－６／℃）の範囲の鉄、炭素鋼を用いることを意味する。また、非磁性の環状円板１１２として、リング部材１１３より線膨張係数が大きい材料を用いる。リング部材１１３として鉄、炭素鋼を用いた場合、環状円板１１２として鉄、炭素鋼より線膨張係数が大きい例えばＳＵＳ３０４のステンレス鋼を用いることができる。なお、環状円板１１２として、上記材料に限らず、リング部材１１３より線膨張係数が大きくてかつ非磁性であり、磁石及びコアの環状体を支持できる剛性を有する材料であれば良い。
　環状円板１１２には、各通しロッド１１５の、磁石及びコアの環状体における軸方向の面から突出した部分（通しロッド突出部と記す）１１５ａを挿入させる孔（通しロッド挿入孔と記す）１１２ａが設けられている。
　また、環状円板１１２の外周径が、磁石及びコアの環状体の外周径とほぼ同じであり、環状円板１１２の内周径が、磁石及びコアの環状体の内周径より小さくなっており、永久磁石１１０の軸方向の端面は、非磁性の環状円板１１２と対向している。
　リング部材１１３の内周側の中空部が、端面板１１４の中心孔１１８になっており、シャフト１０９が圧入される。
　通しロッド１１５は、回転子コア１１１に軸方向に渡って圧入されており、通しロッド１１５の両端部は、回転子コア１１１の軸方向の面から突出して、端面板１１４の通しロッド挿入孔１１２ａに固定されている。
　そして、通しロッド１１５の回転子コア１１１における設置位置は、通しロッド１１５が回転子コア１１１から端面板１１４への駆動トルクの伝達に用いられるので、回転子コア１１１の径方向の幅の中点より、外側が好ましい。
　通しロッド１１５における通しロッド突出部１１５ａの長さは、環状円板１１２の厚さより大きく、通しロッド突出部１１５ａは、環状円板１１２の軸方向の外表面から突出している。
　環状円板１１２の内周径が、磁石及びコアの環状体の内周径より小さくなっているので、磁石及びコアの環状体の内周側と、シャフト１０９との間には空間が形成されている。
　次に、本実施の形態の埋込磁石型回転子１０２の製造方法を説明する。
　図３は、本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の製造工程を示すフローチャートである。
　図４は、本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の製造における第３の工程を説明する斜視図である。
　図３に示すように、本実施の形態の回転子の製造方法における第１の工程は、環状円板１１２とリング部材１１３を焼きばめにより一体化して、端面板１１４を形成する焼きばめ工程である。この焼きばめ工程は、駆動中に回転子１０２が高温となった場合でも、リング部材１１３との間に十分な締め代を確保できる温度に、環状円板１１２を昇温すると共に、この環状円板１１２の内周部にリング部材１１３を配置して、環状円板１１２とリング部材１１３とを焼きばめで一体化して、端面板１１４を形成する工程である。
　第２の工程は、図４に示す回転子組立体１１６を形成する組立工程である。この組立工程は、まず、通しロッド１１５を圧入して固定している複数の回転子コア１１１と、複数の永久磁石１１０とを、周方向で交互に配置して、磁石及びコアの環状体を前もって形成する。そして、この磁石及びコアの環状体における軸方向の両端面に、第１の工程で形成した端面板１１４を配置し、通しロッド挿入孔１１２ａに通しロッド突出部１１５ａを挿入させることにより、回転子組立体１１６を形成する。
　第３の工程は、図４に示すように、第２の工程で形成した回転子組立体１１６における軸方向の両端部にある端面板１１４の中心孔１１８に、シャフト１０９を圧入し、回転子組立体１１６をシャフト１０９に固定する圧入工程である。
　すなわち、本実施の形態の回転子１０２は、第１から第３の工程を順番に行うことにより製造される。
　本実施の形態の回転子１０２は、駆動トルクが、回転子コア１１１から端面板１１４に伝わった後、端面板１１４からシャフト１０９へと伝達される構成である。すなわち、回転子コア１１１から端面板１１４への駆動トルクの伝達が、通しロッド１１５で行われるので、磁石及びコアの環状体を挟持する端面板の厚さを厚くする必要がなく、回転子の重量が増加することを防止でき、回転電機が大型化することを抑制する。
　また、端面板１１４が、径方向外側に位置する非磁性の環状円板１１２と径方向内側のリング部材１１３とで形成されており、環状円板１１２の外周径が、磁石とコアとの環状体の外周径とほぼ同じであり、環状円板１１２の内周径が、磁石とコアとの環状体の内周径より小さくなっている。従って、永久磁石１１０の軸方向の端面は、非磁性の環状円板１１２のみと対向しているので、永久磁石の軸方向端面における異極間の磁束の短絡が防止でき、信頼性が優れている。
　また、駆動中に回転子１０２が高温となった場合でも、リング部材１１３との間に十分な締め代を確保できる温度に昇温した、非磁性の環状円板１１２の内周部に、リング部材１１３を配置して、環状円板１１２とリング部材１１３とを焼きばめで一体化して、端面板１１４が形成されている。そして、リング部材１１３にある中心孔１１８に、シャフト１０９を圧入し、回転子組立体１１６をシャフト１０９に固定している。
　それゆえ、回転電機の駆動中に高温になっても、環状円板１１２とリング部材１１３との間及びリング部材１１３とシャフト１０９との間に緩みの発生がなく、信頼性の高い回転電機を実現できる。
　さらに、回転子組立体１１６は、回転子コア１１１と端面板１１４とを複数の通しロッド１１５で軸方向に一体化した曲げ剛性の高い構造であるため、シャフト１０９に回転子組立体１１６を圧入したとしても端面板１１４に撓みが生じない。そして、回転子コア１１１においては、その軸方向中央部を径方向外側に押し出すように変形させる力が生じることもなく永久磁石１１０の遠心力に対する強度が向上する。
　また、回転子組立体１１６をシャフト１０９に固定するのに、回転子組立体１１６を昇温する必要がなく、回転子製造時に、永久磁石１１０が割れるのを防止でき、製造歩留まりが向上する。熱容量が大きい回転子組立体１１６を、昇温する時間と冷却する時間とが不要であり、生産効率の低下が防止できる。
　ちなみに、本実施の形態の環状円板１１２は熱容量が小さいので、その昇温時間と冷却時間とは短く、生産効率は低下しない。
　本実施の形態では、回転子コア１１１として扇形の磁性板材を積層した扇形のブロック形状、永久磁石１１０として直方体形状の場合を示したが、回転子コアとして直方体形状、永久磁石として扇形のブロック形状のものを使用した場合であっても良い。
　図５は、本発明の実施の形態１に係る埋込磁石型回転子の端面板に用いられる環状円板の外周径の大きさを説明する正面模式図である。
　図１から図４の説明では、環状円板１１２の外周径Ｄｃは、磁石及びコアの環状体の外周径Ｄ１と同じであるが、その限りではない。すなわち、環状円板１１２の外周径Ｄｃは、図５の矢印Ｗで示す、磁石及びコアの環状体の外周径Ｄ１から、環状円板の通しロッド挿入孔１１２ａを含む最小径Ｄ２までの範囲であれば良い。
　なお、本実施の形態では、通しロッド突出部１１５ａの長さは、環状円板１１２の厚さより大きく、通しロッド突出部１１５ａは、環状円板１１２の軸方向の外表面から突出しているが、環状円板１１２の厚さと同じであっても良い。この場合は、回転子組立体の軸方向の長さを短くでき、回転電機をより小型化できる。
　また、通しロッド突出部１１５ａにおける、環状円板１１２の軸方向の外表面から突出している部分にネジを形成し、このネジにナットを螺合しても良い。この場合、磁石及びコアの環状体への端面板１１４の固定が、さらに確実になる。それとともに、通しロッド１１５は回転子コア１１１に挿入していれば良く、圧入する必要がなくなる。
実施の形態２．
　図６（ａ）は本発明の実施の形態２に係る埋込磁石型回転子に用いられる端面板の斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の斜視図におけるＡ－Ａ断面図である。
　本実施の形態の埋込磁石型回転子（回転子と記す）は、図６に示すように、端面板２１４を形成する環状円板２１２が、その内周部に軸方向に突出する段付き部２１６を備えている。そして、図示しないが、段付き部２１６の外周面を回転子コア１１１の内周部に接触させている。また、段付き部２１６を含む環状円板２１２の内周部には、リング部材２１３が実施の形態１と同様の方法で焼きばめにより固定されている。その他の構成は、実施の形態１の回転子１０２と同様である。
　本実施の形態の回転子は、実施の形態１の回転子１０２と同様な効果を奏するとともに、回転子の組立時における磁石及びコアの環状体の位置決めが容易になり、回転子の製造が簡単になる。
　また、環状円板２１２とリング部材２１３との接触面積が増大しているので、環状円板２１２がリング部材２１３に固定される力が増加する。さらに、リング部材２１３のシャフト１０９との接触面積が増大しているので、リング部材２１３がシャフト１０９に固定される力が増加し、回転子組立体１１６からシャフト１０９へ伝達するトルクを大きくできる。
実施の形態３．
　図７は、本発明の実施の形態３に係る埋込磁石型回転子に用いられる端面板の正面図である。
　本実施の形態の埋込磁石型回転子（回転子と記す）は、図７に示すように、端面板３１４を形成する環状円板３１２の内周面に、径方向外側に窪みかつ軸方向に延在する回り止め溝３１２ａが形成されている。また、端面板３１４を形成するリング部材３１３の外周面に、径方向外側に突出しかつ軸方向に延在する回り止め突出部３１３ａが形成されている。そして、環状円板３１２の回り止め溝３１２ａとリング部材３１３の回り止め突出部３１３ａとが嵌合している。なお、その他の構成は、実施の形態１の回転子１０２と同様である。
　本実施の形態の回転子は、実施の形態１の回転子１０２と同様な効果を奏するとともに、環状円板３１２の内周面にある回り止め溝３１２ａとリング部材３１３の外周面にある回り止め突出部３１３ａとが嵌合しているので、たとえ、環状円板３１２とリング部材３１３との焼きばめによる固着力より大きなトルクが、外部から回転子へ突発的に作用しても、環状円板３１２とリング部材３１３との間にすべりが生じることがないので、回転子の信頼性をさらに向上できる。
　本実施の形態では、環状円板の回り止め溝３１２ａは軸方向の断面形状が凹状であり、リング部材の回り止め突出部３１３ａは軸方向の断面形状が凸状であるが、お互いに嵌合できれば、環状円板の回り止め溝の断面形状とリング部材の回り止め突出部の断面形状とは、これに限定されない。
　本実施の形態の、環状円板に回り止め溝を設け、リング部材に回り止め突出部を設け、回り止め溝と回り止め突出部とが嵌合している構造は、実施の形態１に限らず、実施の形態２の回転子にも適用でき、同様な効果を奏する。
実施の形態４．
　図８は、本発明の実施の形態４に係る埋込磁石型回転子の部分側面断面図である。
　本実施の形態の埋込磁石型回転子（回転子と記す）は、端面板４１４を形成する環状円板４１２が、その内周縁部において、回転子の軸方向外側に位置し、径方向内側に突出する段付き部４１２ａを備えている。それ以外の構成は、実施の形態１の回転子１０２と同様である。
　本実施の形態では、リング部材４１３を、環状円板４１２の外側縁部に設けた段付き部４１２ａの反対の方向から、環状円板４１２の内周部に挿入し、リング部材４１３が当て止まる位置で焼きばめして一体化することにより端面板４１４を形成する。それ以外の製作工程は、実施の形態１の回転子１０２と同様である。
　本実施の形態の回転子は、実施の形態１の回転子１０２と同様な効果を奏するとともに、たとえ、環状円板４１２とリング部材４１３との焼きばめによる固着力より大きなトルクや軸方向の力が外部から回転子へ突発的に作用しても、環状円板４１２に設けられた径方向に突出する段付き部４１２ａにより、リング部材４１３の回転子の軸方向への位置ずれが抑制され、リング部材４１３が軸方向に抜け落ちることが回避されるので、さらに回転子の信頼性を向上できる。
　本実施の形態の、環状円板の内周縁部に径方向内側に突出する段付き部を設ける構造は、実施の形態１に限らず、実施の形態２又は実施の形態３の回転子にも適用でき、同様な効果を奏する。
実施の形態５．
　図９は、本発明の実施の形態５に係る埋込磁石型回転電機を示す側面断面図である。
　図９に示すように、本実施の形態の埋込磁石型回転電機（回転電機と記す）１００は、固定子１０１と、固定子１０１の内周部と所定の空隙を設けて配設されている回転子１０２と、固定子１０１の外周面を覆うフレーム１０４と、フレーム１０４の一方の端部と結合している負荷側ブラケット１０７と、フレーム１０４の他方の端部と結合している反負荷側ブラケット１０８とを備えている。
　固定子１０１は、フレーム１０４に固定されている。
　図９に示す回転子１０２は、実施の形態１の回転子１０２であり、永久磁石１１０の存在する部分の断面を上側にし、回転子コア１１１の存在する部分の断面を下側にしている。
　また、回転子１０２は、シャフト１０９の一方側が、負荷側軸受１０５を介して負荷側ブラケット１０７に回転自在に支持されており、シャフト１０９の他方側が反負荷側軸受１０６を介して反負荷側ブラケット１０８に回転自在に支持されている。
　反負荷側ブラケット１０８の軸方向外側には、エンコーダ部１０３が設置されている。
　本実施の形態の回転電機１００は、回転子に実施の形態１の回転子が用いられているので、回転電機が大型化するのが抑制される。
　また、回転子において永久磁石の軸方向端面における異極間の磁束の短絡が防止できるとともに、駆動中に高温になっても、回転子を形成する、環状円板とリング部材との間及びリング部材とシャフトとの間に緩みの発生がないので、信頼性が優れている。
　また、回転子製造時の永久磁石割れが防止でき、回転子製造時間を短縮できるので、生産性が優れている。
　本実施の形態の回転電機は、回転子に実施の形態１の回転子を用いているが、実施の形態２、実施の形態３、又は実施の形態４の回転子を用いても良く、同様な効果を奏する。
　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
　本発明に係る埋込磁石型回転子は、重量増加を抑制でき、永久磁石の軸方向端面における異極間の磁束の短絡をなくすことができ、環状円板とリング部材との間及びリング部材とシャフトとの間の緩みの発生を防止でき、製造時の永久磁石割れを防止でき、製造時間を短縮できるので、小型化と、高信頼化と、生産性向上とが要求される、埋込磁石型回転電機に用いられる。

Claims (8)

  1. 放射状に配列された複数の永久磁石と、上記永久磁石の間に設けられた複数の回転子コアと、上記永久磁石と上記回転子コアとを環状に配置して成る磁石及びコアの環状体の、軸方向の両端面に設置された端面板と、上記両端面の端面板と上記回転子コアとを固定する通しロッドと、上記端面板を固定するシャフトと、を備えている埋込磁石型回転子であって、
    上記回転子コアは、磁性板材を軸方向に積層したブロックであり、
    上記端面板は、非磁性の環状円板と上記環状円板の内周に接して設けられた上記環状円板より線膨張係数が小さいリング部材とを、焼きばめで一体化して形成されており、
    上記環状円板は、その内周径を上記磁石及びコアの環状体の内周径より小さくしており、
    上記シャフトは、上記リング部材と線膨張係数が同じであって、上記端面板の中心孔になっている上記リング部材の内周側の中空部に圧入されており、
    上記磁石及びコアの環状体の内周側と上記シャフトとの間に、空間が形成されている埋込磁石型回転子。
  2. 上記環状円板の内周面の外側縁部に径方向に突出する段付き部を備え、上記リング部材を上記環状円板の段付き部とは反対の方向から上記環状円板の内周面に挿入し、当て止まる位置で焼きばめして一体化している請求項１に記載の埋込磁石型回転子。
  3. 上記通しロッドの上記回転子コアにおける設置位置が、上記回転子コアの径方向の幅の中点より外側である請求項１または請求項２に記載の埋込磁石型回転子。
  4. 上記環状円板の外周径が、上記磁石及びコアの環状体の外周径以下であり、上記環状円板の通しロッド挿通孔を含む最小径以上である請求項１または請求項２に記載の埋込磁石型回転子。
  5. 上記環状円板が、その内周縁部に軸方向に突出する段付き部を備え、上記段付き部の外周面を上記回転子コアの内周部に接触させている請求項１または請求項２に記載の埋込磁石型回転子。
  6. 上記環状円板の内周面に、径方向の外側に窪み軸方向に延在する回り止め溝が形成され、上記リング部材の外周面に、径方向の外側に突出し軸方向に延在する回り止め突出部が形成され、上記回り止め溝と上記回り止め突出部とが嵌合している請求項１または請求項２に記載の埋込磁石型回転子。
  7. 固定子と、上記固定子の内周部と所定の空隙を設けて回転自在に配設されている回転子とを備えた埋込磁石型回転電機であって、
    上記回転子が、放射状に配列された複数の永久磁石と、上記永久磁石の間に設けられた複数の回転子コアと、上記永久磁石と上記回転子コアとを環状に配置して成る磁石及びコアの環状体の、軸方向の両端面に設置された端面板と、上記両端面の端面板と上記回転子コアとを固定する通しロッドと、上記端面板を固定するシャフトと、を備え、
    上記回転子コアは、磁性板材を軸方向に積層したブロックであり、
    上記端面板は、非磁性の環状円板と上記環状円板の内周に接して設けられた上記環状円板より線膨張係数が小さいリング部材とを、焼きばめで一体化して形成されており、
    上記環状円板は、その内周径を上記磁石及びコアの環状体の内周径より小さくしており、
    上記シャフトは、上記リング部材と線膨張係数が同じであって、上記端面板の中心孔になっている上記リング部材の内周側の中空部に圧入されており、
    上記磁石及びコアの環状体の内周側と上記シャフトとの間に、空間が形成されている埋込磁石型回転電機。
  8. 非磁性の環状円板の内周部に、上記環状円板より線膨張係数が小さいリング部材を配置して、上記環状円板と上記リング部材とを焼きばめで一体化して、端面板を形成する第１の工程と、
    磁性板材を積層したブロックに通しロッドを通して形成している複数の回転子コアと、複数の永久磁石とを、周方向で交互に配置して環状に形成して得た磁石及びコアの環状体における軸方向の両端面に、上記第１の工程で形成した上記端面板を、上記通しロッドを介して固定することにより回転子組立体を形成する第２の工程と、
    上記第２の工程で形成した上記回転子組立体の両端面にある上記端面板の中心孔に、上記リング部材と線膨張係数が同じシャフトを圧入し、上記回転子組立体を上記シャフトに固定する第３の工程とを備えた埋込磁石型回転子の製造方法。
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