WO2018092628A1 - 回転電機の回転子および回転電機の回転子の製造方法 - Google Patents

回転電機の回転子および回転電機の回転子の製造方法 Download PDF

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permanent magnet
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yoke
peripheral surface
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智 中田
橋本　昭
篤史 坂上
隆司 梅田
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三菱電機株式会社
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a rotor used in a rotating electrical machine and a method of manufacturing a rotor of the rotating electrical machine, and more particularly to an outer rotor type rotating electrical machine in which a rotor is disposed on the outer peripheral side of a stator in an elevator hoisting machine.
  • the present invention relates to a rotor and a manufacturing method thereof.
  • an outer rotor type in which the teeth portion of the stator protrudes in the outer peripheral direction and the rotor is disposed on the outer peripheral side of the stator.
  • a plurality of permanent magnets are attached to the inner peripheral surface of a cylindrical yoke constituting the rotor.
  • the mounting position of the permanent magnet varies, or the permanent magnet vibrates due to the torque received by the permanent magnet. Therefore, there are quality problems such as deterioration of the efficiency of the rotating electrical machine and damage of the magnet. appear.
  • the permanent magnet needs to be positioned on the inner peripheral surface of the yoke. When machining the yoke itself for positioning the permanent magnet, it is necessary to perform polyhedron machining on the inner peripheral surface of the yoke, which complicates the machining and increases the machining cost.
  • Patent Document 1 described above, if the spacer ring is made of metal, it is necessary to perform polyhedron processing. Therefore, the processing is complicated and the processing cost increases. In order to reduce the processing cost, when a resin ring is used as the spacer ring, it is necessary to increase the thickness of the spacer ring in order to ensure strength, and a clearance can be formed between the yoke and the permanent magnet. As a result, there has been a problem that the magnetic flux density is lowered and the efficiency of the rotating electrical machine is deteriorated.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and in a rotor of an outer rotor type rotating electrical machine in which a rotor is disposed on the outer peripheral side of a stator and a manufacturing method thereof, while suppressing processing costs.
  • An object of the present invention is to prevent a clearance between the yoke and a permanent magnet disposed on the inner peripheral surface thereof.
  • a rotor of a rotating electrical machine includes a cylindrical yoke, a holder attached to the inner peripheral surface of the yoke, and a plurality of permanent magnets arranged at intervals set in the circumferential direction on the holder.
  • the holder is composed of a divided holder that is divided in the circumferential direction or the axial direction of the yoke, and the divided holder includes a permanent magnet holding portion that holds at least one of the plurality of permanent magnets, and each of the permanent magnets. And an opening provided between the yoke.
  • the lower ring and the upper ring separated from each other are attached to the inner peripheral surface of the cylindrical yoke so as to form an annular shape, and while rotating the yoke,
  • a holder composed of a split holder having a permanent magnet holding part is molded.
  • the method for manufacturing a rotor of a rotating electrical machine includes a permanent magnet holding portion that holds each of a plurality of permanent magnets, and a yoke-side surface of each of the plurality of permanent magnets in close contact with the inner peripheral surface of the yoke.
  • a plurality of non-magnetized permanent magnets are attached to a holder composed of a divided holder having an opening to be covered, and each of the plurality of permanent magnets is covered with a nonmagnetic cover on the inner peripheral surface of each of the plurality of permanent magnets.
  • the holder is attached to the inner peripheral surface of the yoke while the inner peripheral surface of each of the plurality of permanent magnets is covered with a cover, and each of the plurality of permanent magnets is brought into close contact with the inner peripheral surface of the yoke through the opening. Is.
  • the holder disposed on the inner peripheral surface of the cylindrical yoke includes the permanent magnet holding portion that holds each of the plurality of permanent magnets, and the yoke-side surface of each of the plurality of permanent magnets. Since the permanent magnet is directly in close contact with the inner peripheral surface of the yoke, the clearance is unlikely to occur, the magnetic flux density does not decrease, and the efficiency of the rotating electrical machine deteriorates. In addition, it is possible to realize a rotor of a rotating electrical machine that secures strength when a permanent magnet is attached in a form that reduces processing costs.
  • FIG. 7 is a perspective view of the rotor showing a state in which a part of the permanent magnet is removed from the rotor shown in FIG. 6. It is a partial perspective view of the holder shown in FIG. It is a perspective view which shows one process of manufacturing the rotor in Embodiment 2 of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this invention. It is a perspective view which shows one process of manufacturing the rotor in Embodiment 3 of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this invention. It is the elevator hoisting machine in Embodiment 4 of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this invention.
  • Embodiment 1 Winding machines that do not require a machine room are now available on the market, as the winding technology has become thinner due to improvements in winding technology, and a hoisting machine can be installed between the car room and the hoistway. Is in circulation. Due to the layout of the building, there is an increasing demand for further thinning of the hoisting machine.
  • a circumscribed type that suppresses rotation of the rotor from the outer periphery side of the rotor
  • an inward expansion type that suppresses rotation of the rotor from the inner periphery side.
  • a circumscribed brake in an inner rotor type rotating electrical machine in which the rotor is arranged on the inner peripheral side of the stator, the rotor is axially extended until it comes out of the end face of the stator so that it can be suppressed by the brake from the outer peripheral side It needs to protrude.
  • the outer peripheral surface of the rotor disposed on the outer peripheral side may be suppressed by a brake.
  • the inward-expanded brake needs to maintain the brake and sheave from the opposite direction, so the maintainability is poor.
  • the external brake can maintain from the same direction as the sheave, so it is easy to maintain.
  • the present invention aims to improve the characteristics and productivity of a rotor, particularly in the structure and manufacturing method of an outer rotor type rotating electrical machine excellent in thickness reduction and maintainability in an elevator hoisting machine. is there.
  • a rotor 100 used in the rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention shown in FIG. 1 includes a cylindrical yoke 1, a plurality of permanent magnets 2 arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the yoke 1, and a yoke. 1 and the holder 4 attached to the inner peripheral surface 3.
  • the holder 4 is configured by arranging, for example, six divided holders 5 in an annular shape on the entire circumference.
  • the split holder 5 includes a guide portion 6 positioned on both sides of the permanent magnet 2, a lower bridge portion 7 and an upper bridge portion 8 that connect the guide portions 6 to each other. It may be held.
  • the permanent magnet 2 is in direct contact with the inner peripheral surface 3 of the yoke 1.
  • the guide part 6, the lower bridge part 7, and the upper bridge part 8 constitute a permanent magnet holding part, and the permanent magnet 2 is inserted and held in the permanent magnet holding part from the axial direction or the radial direction.
  • the permanent magnet 2 can be positioned without machining the polyhedron on the yoke 1. Moreover, since the holder 4 receives the torque applied to the permanent magnet 2, the vibration of the rotor 100 can be suppressed. Further, since the permanent magnet 2 is in direct contact with the inner peripheral surface 3 of the yoke 1, the magnetic flux density does not decrease due to the clearance between the permanent magnet 2 and the yoke 1, and the efficiency of the rotating electrical machine does not deteriorate. The strength when the permanent magnet 2 is attached is secured.
  • the rotor 100 shown in FIG. 1 has a sheave holding portion 9 disposed on the inner peripheral side of the yoke 1, and the yoke 1 and the sheave holding portion 9 are connected to a connecting portion 10. It is connected and united by.
  • a sheave 11 is attached to the outer periphery of the sheave holder 9.
  • the outer rotor type rotating electrical machine including the rotor according to the first embodiment can be realized as an elevator hoisting machine.
  • the rotor in the first embodiment shown in FIG. 3 is obtained by partially removing the permanent magnet 2 from one split holder 5 of the rotor 100 shown in FIG.
  • the split holder 5 has a circumference determining surface 12 on the guide portion 6, and the permanent magnet 2 is in close contact with the inner circumferential surface 3 in a state where the circumference determining surface 12 and the permanent magnet 2 are in contact with each other.
  • the permanent magnet 2 can be positioned in the circumferential direction. Further, since the circumferential torque received by the permanent magnet 2 can be received by the holder 4 when the rotating electrical machine is driven, vibration of the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • a portion surrounded by the guide portion 6, the lower bridge portion 7, and the upper bridge portion 8 is an opening portion 14, and the permanent magnet 2 is passed through the opening portion 14. Can be directly adhered to the inner peripheral surface 3.
  • the split holder 5 has an axial surface 13 on the lower bridge portion 7, and the permanent magnet 2 is in close contact with the inner peripheral surface 3 in a state where the axial surface 13 and the permanent magnet 2 are in contact with each other. . According to such a configuration, the permanent magnet 2 can be positioned in the axial direction. Further, the vibration of the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • the split holder 5 In the split holder 5 according to the first embodiment shown in FIG. 4, five permanent magnets 2 are attached. In this example, two permanent magnets 2 are removed. .
  • the split holder 5 has a diameter determining surface 15 on the outer peripheral side of the periphery determining surface 12. In a state where the diameter determining surface 15 and the permanent magnet 2 are in contact with each other, the permanent magnet 2 is in close contact with the inner peripheral surface 3. With this configuration, the permanent magnet 2 can be positioned in the radial direction, and vibration of the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • the split holder 5 has an escape portion 16 on the outer peripheral side (radial direction) from the diameter determining surface 15, and the escape portion 16 is opened so as not to interfere with the axial direction of the permanent magnet 2.
  • the upper bridge portion 8 Since the radial contact surface 17 which is the outer peripheral end surface of the guide portion 6 is in contact with the inner peripheral surface 3 of the yoke 1, the upper bridge portion 8 has a flange portion 8 a in the radial direction, and the axial direction of the flange portion 8 a An axial contact surface 18 that is a lower end surface of the yoke 1 is in contact with an upper end surface in the axial direction of the yoke 1. According to such a configuration, since the relative positions in the radial direction and the axial direction of the yoke 1 and the split holder 5 are determined, the relative positions in the radial direction and the axial direction of the yoke 1 and the permanent magnet 2 are determined.
  • the lower bridge portion 7 and the upper bridge portion 8 are all connected within the split holder 5, but in a range where the split holder 5 is not divided, the lower bridge portion 7 or the upper bridge portion 8
  • the first embodiment can be carried out even if a part of it is interrupted.
  • the material of the holder 4 and the divided holder 5 in the first embodiment of the present invention is resin. According to such a configuration, even when the permanent magnet 2 that has been magnetized is brought into close contact with the yoke 1, even if the permanent magnet 2 receives a strong impact due to the magnetic force, the impact can be absorbed by the elasticity of the resin. The impact on the magnet 2 can be reduced and damage to the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • the permanent magnet 2 in Embodiment 1 has a magnet outer peripheral surface 19 and a magnet inner peripheral surface 20 on the opposite side of the magnet outer peripheral surface 19.
  • the magnet outer peripheral surface 19 has an arc shape, and the magnet inner peripheral surface 20 is flat, and is attached to the yoke 1 with the magnet outer peripheral surface 19 facing the outer peripheral side and the magnet inner peripheral surface 20 facing the inner peripheral side. It has become.
  • the magnet inner peripheral surface 20 is flat, it is easier to process the permanent magnet 2 than when both the magnet inner peripheral surface 20 and the magnet outer peripheral surface 19 are arcuate. Moreover, since the resin between the diameter determining surface 15 and the inner peripheral surface 3 can be thickened by directing the magnet outer peripheral surface 19 having an arc shape to the outer peripheral side, when the permanent magnet 2 is closely attached to the yoke 1 Even if the permanent magnet 2 receives a strong impact due to the magnetic force, damage to the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • Embodiment 2 In the rotor of the rotating electric machine according to the first embodiment, when the permanent magnet 2 is attached to the yoke 1, the side of the permanent magnet 2 is gripped and inclined to the axial direction to the back of the yoke 1. After that, it is necessary to push from the inner peripheral side so that the permanent magnet 2 is parallel to the axial direction. For this reason, the operation for attaching the permanent magnet 2 becomes complicated, and equipment costs are increased. For this reason, in the second embodiment, by cutting out a part of the guide portion 6 arranged on the side surface of the permanent magnet 2, it can be attached to the yoke 1 while holding the side surface of the permanent magnet 2, and the operation is performed. It can be simplified.
  • the rotor 100a of the rotating electrical machine according to the second embodiment shown in FIG. 6 includes a cylindrical yoke 1 and a plurality of rotors arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the yoke 1, as in the first embodiment.
  • the permanent magnet 2 and the holder 4 attached to the inner peripheral surface 3 of the yoke 1 are configured.
  • the holder 4 is composed of a lower holder 21 and an upper holder 22.
  • the lower holder 21 includes a lower guide portion 23 positioned on both sides of the permanent magnet 2 and a lower bridge portion 7 that connects the lower guide portions 23 to each other.
  • the upper holder 22 includes an upper guide portion 24 positioned on both sides of the permanent magnet 2 and an upper bridge portion 8 that connects the upper guide portions 24 to each other.
  • the permanent magnet 2 is in direct contact with the inner circumferential surface 3 of the yoke 1 in contact with the lower guide portion 23 and the upper guide portion 24.
  • the permanent magnet holding part of the lower holder 21 is composed of the guide parts 23 located on both sides of each of the permanent magnets 2 and the lower bridge part 7 that connects adjacent ones of the guide parts 23,
  • the permanent magnet holding part of the upper holder 22 includes a guide part 24 located on each side of each permanent magnet 2 and an upper bridge part 8 that connects adjacent ones of the guide parts.
  • the permanent magnet 2 can be positioned without machining the polyhedron on the yoke 1. Moreover, since the holder 4 receives the torque applied to the permanent magnet 2, the vibration of the rotor can be suppressed. Further, since the permanent magnet 2 is in direct contact with the inner peripheral surface of the yoke 1, the magnetic flux density does not decrease due to the clearance between the permanent magnet 2 and the yoke 1, and the efficiency of the rotating electrical machine is It does not deteriorate and the strength when the permanent magnet 2 is attached is secured.
  • the rotor of the rotating electrical machine according to the second embodiment shown in FIG. 7 is obtained by removing some permanent magnets 2 from the holder 4 of the rotor 100a shown in FIG.
  • the permanent magnet 2 is in close contact with the inner peripheral surface 3 in a state of being in contact with the lower peripheral determining surface 25 of the lower guide portion 23 and the upper peripheral determining surface 26 of the upper guide portion 24.
  • the permanent magnet 2 can be positioned in the circumferential direction. Further, since the circumferential torque received by the permanent magnet 2 can be received by the holder 4 when the rotating electrical machine is driven, vibration of the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • the permanent magnet 2 is in close contact with the inner peripheral surface 3 in a state in which the permanent magnet 2 is in contact with the axial determination surface 13 of the lower bridge portion 7. According to such a configuration, the permanent magnet 2 can be positioned in the axial direction. Further, the vibration of the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • the lower holder 21 has a lower diameter determining surface 27 on the outer peripheral side of the lower peripheral determining surface 25, and the upper holder 22 determines the upper peripheral periphery.
  • An upper diameter determining surface 28 is provided on the outer peripheral side of the surface 26.
  • the permanent magnet 2 is in close contact with the inner peripheral surface 3 in a state where the lower diameter determining surface 27 and the upper peripheral determining surface 26 are in contact with the permanent magnet 2. According to such a configuration, the permanent magnet 2 can be positioned in the radial direction. Further, the vibration of the permanent magnet 2 can be suppressed.
  • the upper holder 22 and the lower holder 21 have the escape portions 16 on the outer peripheral side of the upper diameter determining surface 28 and the lower diameter determining surface 27, respectively. According to such a configuration, since the axial direction of the permanent magnet 2 is opened, workability when the permanent magnet 2 is brought into close contact with the yoke 1 can be improved as in the first embodiment. .
  • FIG. 9 shows a manufacturing process of the rotor of the rotating electrical machine according to the second embodiment, and particularly shows a process in the middle of manufacturing the lower holder 21 and the upper holder 22.
  • the lower ring 29 and the upper ring 30 are attached to the inner peripheral surface of the yoke 1 so as to form an annular shape, and then the mold 31 is moved in the axial direction or the radial direction while rotating the yoke 1.
  • the lower guide portion 23 and the upper guide portion 24 are molded by pressing against the lower ring 29 and the upper ring 30 while being moved.
  • the lower guide portion 23 and the upper guide portion 24 can be easily molded. Moreover, since the lower guide part 23 and the upper guide part 24 are molded from the same mold, the shapes of the lower guide part 23 and the upper guide part 24 become uniform, and the positioning accuracy of the permanent magnet 2 is improved.
  • the material of the holder 4 in the present second embodiment is preferably a resin. According to such a configuration, when the magnetized permanent magnet 2 is brought into close contact with the yoke 1, even if the permanent magnet 2 receives a strong impact due to the magnetic force, the impact can be absorbed by the elasticity of the resin. The impact on the permanent magnet 2 can be reduced, and damage to the permanent magnet 2 can be suppressed. Further, it becomes easy to mold the lower guide portion 23 and the upper guide portion 24 by a mold.
  • Embodiment 4 FIG. ⁇ Method for Manufacturing Rotor of Embodiment 1>
  • the permanent magnet 2 is attached to the yoke 1 after the holder 4 is attached to the yoke 1.
  • the work time at the time of attachment becomes long and workability
  • the member which attaches the holder 4 to the yoke 1 is needed, material cost will start. Therefore, in the third embodiment, a plurality of permanent magnets 2 are simultaneously attached to the yoke 1 in advance to shorten the work time and improve productivity.
  • FIG. 10 shows a manufacturing process of the rotor of the rotating electrical machine according to the third embodiment.
  • one process of attaching the permanent magnet 2 to the yoke 1 in a state of being attached to the split holder 5 is shown.
  • productivity can be improved.
  • segmentation holder 5 to the yoke 1 is unnecessary, material cost can be reduced.
  • the permanent magnet 2 When attaching the magnetized permanent magnet 2 to the split holder 5, there is an attractive force or a repulsive force acting between the adjacent permanent magnets 2 attached earlier, so the work of attaching the permanent magnet 2 is not easy. Absent. Further, when the permanent magnet 2 is magnetized in the state of the divided holder 5 shown in FIG. 10, the permanent magnet 2 may be detached from the inner peripheral side of the divided holder 5. There is a need.
  • the split holder 5 After attaching the non-magnetized permanent magnet 2 to the split holder 5, the inner peripheral side of the permanent magnet 2 is covered with a nonmagnetic cover, and the permanent magnet 2 is magnetized. Thereafter, the split holder 5 is attached to the yoke 1 while the inner peripheral side of the permanent magnet 2 is covered with a cover, and the permanent magnet 2 is brought into close contact with the inner peripheral surface 3 of the yoke 1. According to such a configuration, the work can be performed more easily than attaching the magnetized permanent magnet 2 to the split holder 5.
  • FIG. 11 shows an elevator hoist according to the fourth embodiment.
  • a stator 40 is disposed opposite to the inner diameter side of the rotor 100, and the stator 40 is configured by winding a coil 42 around an iron core 41, and allows a current to flow through the coil. Thus, a magnetic flux can be generated to generate a torque between the rotor and the stator.
  • the stator 40 is attached to the housing 43.
  • a bearing 44 is disposed between the housing 43 and the stator 40 so that the rotor 100 can rotate smoothly.
  • An angle detector 45 is disposed between the housing 43 and the stator 40, and can detect the angle of the rotor with respect to the stator.
  • a brake 46 is attached to the housing 43, and a braking torque can be applied to the rotor 100.
  • a sheave 9 is attached to the rotor 100, and torque can be transmitted to the outside.

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Abstract

円筒状のヨークと、ヨークの内周面に取り付けられたホルダと、ホルダに、周方向で設定された間隔に配置される複数の永久磁石とを備え、ホルダは、ヨークの周方向または軸方向に分割された分割ホルダで構成されており、分割ホルダは、複数の永久磁石のうち少なくとも１つを保持させる永久磁石保持部と、永久磁石の各々とヨークとの間に設けられた開口部とを有する。

Description

回転電機の回転子および回転電機の回転子の製造方法
　本発明は、回転電機に用いられる回転子および回転電機の回転子の製造方法に関し、特に、エレベーターの巻上機における、固定子の外周側に回転子が配設されるアウターロータ式の回転電機の回転子とその製造方法に関するものである。
　回転電機の方式として、固定子のティース部が外周方向に突出しており、固定子の外周側に回転子が配設されるアウターロータ式がある。このアウターロータ式の回転電機は、回転子を構成する円筒状のヨークの内周面に複数の永久磁石が取り付けられている。
　この場合には、永久磁石の取り付け位置がばらついたり、永久磁石が受けるトルクにより永久磁石が振動したりするため、回転電機の効率が悪化したり、磁石が損傷したりするなどの品質の問題が発生する。上述した問題を回避するため、永久磁石は、ヨークの内周面への位置決めが必要となる。この永久磁石の位置決めのために、ヨーク自体に機械加工を施す場合には、ヨークの内周面に多面体加工を施す必要があるため、加工が複雑であり加工費が増加する。
　このため、ヨークの内周面に永久磁石の位置決めをする部材であるスペーサリングを取り付けることで、ヨークに機械加工をせずに、永久磁石の位置決めをすること、および永久磁石のトルクを受けることを実現したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９－２７８８３８号公報
　上述した特許文献１においては、スペーサリングは、金属製のものであれば多面体加工を施す必要があるため、加工が複雑であり加工費は増大する。
　加工費を抑制するために、スペーサリングとして樹脂製のものを使用した場合には、強度確保のために、スペーサリングを厚くする必要があり、ヨークと永久磁石との間にクリアランスができる。その結果、磁束密度が低下し、以て回転電機の効率が悪化する、という課題があった。
　本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、固定子の外周側に回転子が配設されるアウターロータ式の回転電機の回転子とその製造方法において、加工費を抑制しながら、ヨークとその内周面に配置される永久磁石との間にクリアランスができないようにすることを目的とする。
　本発明に係る回転電機の回転子は、円筒状のヨークと、ヨークの内周面に取り付けられたホルダと、ホルダに、周方向で設定された間隔に配置される複数の永久磁石とを備え、ホルダは、ヨークの周方向または軸方向に分割された分割ホルダで構成されており、分割ホルダは、複数の永久磁石のうち少なくとも１つを保持させる永久磁石保持部と、永久磁石の各々とヨークとの間に設けられた開口部とを有する。
　また、本発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、互いに分離された下側リングおよび上側リングを円筒状のヨークの内周面に円環状となるように取り付け、ヨークを回転させながら、下側リングおよび上側リングに対して、複数の永久磁石の各々の下側部分および上側部分を保持する永久磁石保持部を形成させる金型を軸方向または径方向に移動させながら押し当てることで、永久磁石保持部を有する分割ホルダで構成されたホルダを成型するものである。
　さらに、本発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、複数の永久磁石の各々を保持する永久磁石保持部と、複数の永久磁石の各々のヨーク側の面をヨークの内周面に密着させる開口部とを有する分割ホルダで構成されたホルダに未着磁の複数の永久磁石を取り付け、複数の永久磁石の各々の内周面を非磁性のカバーで覆って複数の永久磁石の各々を着磁させ、複数の永久磁石の各々の内周面をカバーで覆ったままホルダをヨークの内周面に取り付け、複数の永久磁石の各々を開口部を介してヨークの内周面に密着させるものである。
　本発明によれば、円筒状のヨークの内周面に配置するホルダを、複数の永久磁石の各々を保持させる永久磁石保持部と、複数の永久磁石の各々のヨーク側の面をヨークの内周面に密着させる開口部とを有する分割ホルダで構成したので、永久磁石はヨークの内周面に直接密着するため、クリアランスが生じ難く、磁束密度が低下せず、回転電機の効率が悪化せず、そして永久磁石を取り付けた際の強度が確保される回転電機の回転子を加工費を抑えた形で実現することができる。
本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態１における回転子の斜視図である。 図１に示す回転子を直径に沿って垂直に切った時の断面図である。 図１に示す回転子において永久磁石を一部取り除いた状態を示した回転子の斜視図である。 本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態１における分割ホルダの斜視図である。 本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態１における永久磁石の斜視図である。 本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態２における回転子の斜視図である。 図６に示す回転子において永久磁石を一部取り除いた状態を示した回転子の斜視図である。 図７に示すホルダの部分的な斜視図である。 本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態２における回転子を製造する一工程を示す斜視図である。 本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態３における回転子を製造する一工程を示す斜視図である。 本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態４におけるエレベーターの巻上機である。
　以下、本発明に係る回転電機の回転子とその製造方法の実施の形態を、上記の添付図面を参照して、詳細に説明する。
　＜回転電機の回転子＞
　実施の形態１．
　巻線技術の向上によってエレベーターの巻上機の薄型化が進み、かご室と昇降路との間に巻上機を設置することができるようになり、機械室を必要としない巻上機が市場に流通している。建屋のレイアウトの都合上、巻上機のさらなる薄型化の需要が高まっている。
　エレベーターの保守部品にはブレーキがあり、ブレーキには回転子の外周側から回転子の回転を抑える外接式のものと、内周側から回転子の回転を抑える内拡式のものとがある。外接式のブレーキの場合、回転子が固定子の内周側に配置されるインナーロータ式の回転電機では、外周側からブレーキで抑えられるように回転子を固定子の端面から出るまで軸方向に突出させる必要がある。
　一方、回転子が固定子の外周側に配置されるアウターロータ式の回転電機では、外周側に配置されている回転子の外周面をブレーキで抑えればよいので、アウターロータ式の方がエレベーターの巻上機を薄型にできるという利点がある。
　また、ブレーキ以外の保守部品にシーブがある。内拡式のブレーキはブレーキとシーブを逆方向から保守する必要があるため、メンテナンス性が悪いが、外接式のブレーキはシーブと同じ方向から保守をすることが可能となるためメンテナンス性が良い。
　したがって、本発明は、例えば、エレベーターの巻上機における、薄型化およびメンテナンス性に優れたアウターロータ式の回転電機の構造および製造方法において、特に回転子の特性および生産性の向上を図るものである。
　図１に示す本発明の実施の形態１による回転電機に用いられる回転子１００は、円筒状のヨーク１と、ヨーク１の周方向に所定の間隔で配置された複数の永久磁石２と、ヨーク１の内周面３に取り付けられたホルダ４とで構成される。このホルダ４は、全周で、例えば６つの分割ホルダ５が円環状に配置されることで構成されている。この分割ホルダ５は、永久磁石２の両側に位置するガイド部６と、ガイド部６同士を連結する下側ブリッジ部７と上側ブリッジ部８とで構成されており、１個の永久磁石２を保持するものでもよい。永久磁石２は、ヨーク１の内周面３に直接密着される。これらガイド部６と下側ブリッジ部７と上側ブリッジ部８とで永久磁石保持部を構成しており、永久磁石２は、軸方向または径方向から、この永久磁石保持部に挿入されて保持される。
　上述した構成によれば、ヨーク１に多面体の機械加工をしなくても永久磁石２の位置決めをすることができる。また、永久磁石２に掛かるトルクをホルダ４が受けるため、回転子１００の振動を抑制することもできる。また、永久磁石２は、ヨーク１の内周面３に直接密着されているため、永久磁石２とヨーク１との間のクリアランスによって磁束密度が低下せず、回転電機の効率が悪化しない、さらに永久磁石２を取り付けた際の強度が確保される。
　図１に示した回転子１００は、図２の断面図に示すように、ヨーク１の内周側にはシーブ保持部９が配置されており、ヨーク１とシーブ保持部９は、連結部１０によって連結されて一体となっている。シーブ保持部９の外周には、シーブ１１が取り付けられている。
　このような構成によれば、本実施の形態１における回転子を備えたアウターロータ式の回転電機をエレベーターの巻上機として実現することができる。
　図３に示す本実施の形態１における回転子は、図１に示した回転子１００の１つの分割ホルダ５から永久磁石２を部分的に取り除いたものである。分割ホルダ５は、ガイド部６に周決め面１２を有しており、この周決め面１２と永久磁石２とが接した状態で、永久磁石２は、内周面３に密着される。
　上述した構成によれば、永久磁石２の周方向の位置決めをすることができる。また、回転電機を駆動させているときに、永久磁石２が受ける周方向のトルクをホルダ４で受けることができるため、永久磁石２の振動を抑制することができる。
　分割ホルダ５において、ガイド部６、下側ブリッジ部７、および上側ブリッジ部８によって囲まれた部分は、開口部１４となっており、この開口部１４に永久磁石２を通すことによって永久磁石２を内周面３に直接密着させることができる。
　分割ホルダ５は、下側ブリッジ部７に軸決め面１３を有しており、この軸決め面１３と永久磁石２とが接した状態で、永久磁石２は、内周面３に密着される。
　このような構成によれば、永久磁石２の軸方向の位置決めをすることができる。また、永久磁石２の振動を抑制することができる。
　図４に示す本実施の形態１における分割ホルダ５では、５つの永久磁石２が取り付けられるようになっているが、この例では、その中で２つの永久磁石２が取り外されている状態を示す。分割ホルダ５は、周決め面１２よりも外周側に径決め面１５を有する。この径決め面１５と永久磁石２とが接した状態で、永久磁石２は、内周面３に密着される。
　このような構成により、永久磁石２の径方向の位置決めをすることができ、永久磁石２の振動を抑制することができる。
　分割ホルダ５は、径決め面１５よりも外周側（径方向）に逃がし部１６を有しており、この逃がし部１６は、永久磁石２の軸方向と干渉しないように開放されている。
　ガイド部６の外周側の端面である径接面１７は、ヨーク１の内周面３と接するので、上側ブリッジ部８は、径方向にフランジ部８ａを有し、このフランジ部８ａの軸方向の下側の端面である軸接面１８は、ヨーク１の軸方向の上側の端面と接するようになっている。
　このような構成によれば、ヨーク１と分割ホルダ５の径方向および軸方向の相対位置が決まるため、ヨーク１と永久磁石２の径方向および軸方向の相対位置が決まる。
　なお、図４において、下側ブリッジ部７および上側ブリッジ部８は、分割ホルダ５内で全て繋がっているが、分割ホルダ５が分断されない範囲においては、下側ブリッジ部７または上側ブリッジ部８の一部が途切れていても本実施の形態１を実施することができる。
　また、本発明の実施の形態１におけるホルダ４および分割ホルダ５の材料は樹脂とする。
　このような構成によれば、着磁済みの永久磁石２をヨーク１に密着するときに磁力によって永久磁石２が強い衝撃を受けても、樹脂の弾性により衝撃を吸収することができるため、永久磁石２への衝撃を低減し、永久磁石２の損傷を抑制することができる。
　本実施の形態１における永久磁石２は、図５に示すように、磁石外周面１９と、この磁石外周面１９の反対側の磁石内周面２０とを有している。磁石外周面１９は、円弧状であり、磁石内周面２０は、平坦であって、磁石外周面１９を外周側に向け磁石内周面２０を内周側に向けてヨーク１に取り付けるようになっている。
　上述した構成によれば、磁石内周面２０が平坦であるため、磁石内周面２０と磁石外周面１９の両面を円弧状とするよりも、永久磁石２の加工が容易である。また、円弧状である磁石外周面１９を外周側に向けることで、径決め面１５と内周面３との間の樹脂を厚くすることができるため、永久磁石２をヨーク１に密着するときに磁力によって永久磁石２が強い衝撃を受けても、永久磁石２の損傷を抑制することができる。
　実施の形態２．
　上記の実施の形態１における回転電機の回転子においては、ヨーク１に永久磁石２を取り付ける際に、永久磁石２の側面を把持して軸方向に対して斜めにした状態でヨーク１の奥まで入れ、その後、永久磁石２が軸方向に対して平行となるように内周側から押す必要がある。そのため、永久磁石２の取り付けの際の動作が複雑となり、設備費が掛かる。
　このため、本実施の形態２では、永久磁石２の側面に配置されるガイド部６の一部を切り欠くことで、永久磁石２の側面を把持したままヨーク１に取り付けることができ、動作を簡易にすることができる。
　図６に示す本実施の形態２における回転電機の回転子１００ａは、上記の実施の形態１と同様に、円筒状のヨーク１と、ヨーク１の周方向に所定の間隔で配置された複数の永久磁石２と、ヨーク１の内周面３に取り付けられたホルダ４とで構成されている。
　ホルダ４は、下側ホルダ２１と上側ホルダ２２とで構成されている。下側ホルダ２１は、永久磁石２の両側に位置する下側ガイド部２３と、この下側ガイド部２３同士を連結する下側ブリッジ部７とで構成されている。上側ホルダ２２は、永久磁石２の両側に位置する上側ガイド部２４と、この上側ガイド部２４同士を連結する上側ブリッジ部８とで構成されている。そして、永久磁石２は下側ガイド部２３および上側ガイド部２４に接した状態でヨーク１の内周面３に直接密着されている。
　この場合、下側ホルダ２１の永久磁石保持部は、永久磁石２の各々の両側に位置するガイド部２３と、ガイド部２３の隣接するもの同士を連結する下側ブリッジ部７とで構成され、上側ホルダ２２の永久磁石保持部は、永久磁石２の各々の両側に位置するガイド部２４と、前記ガイド部の隣接するもの同士を連結する上側ブリッジ部８とで構成されている。
　上述した構成によれば、ヨーク１に多面体の機械加工をしなくても、永久磁石２の位置決めをすることができる。また、永久磁石２に掛かるトルクをホルダ４が受けるため、回転子の振動を抑制することができる。また、永久磁石２は、ヨーク１の内周面に直接密着されているため、永久磁石２とヨーク１との間のクリアランスによって磁束密度が低下するようなことが無く、回転電機の効率は、悪化せず、さらに永久磁石２を取り付けた際の強度が確保される。
　図７に示す、本実施の形態２における回転電機の回転子は、図６に示した回転子１００ａのホルダ４から一部の永久磁石２を取り除いたものである。永久磁石２は、下側ガイド部２３の下側周決め面２５および上側ガイド部２４の上側周決め面２６に接した状態で、内周面３に密着されるようになっている。
　上述した構成によれば、永久磁石２の周方向の位置決めをすることができる。また、回転電機を駆動させているときに、永久磁石２が受ける周方向のトルクをホルダ４で受けることができるので、永久磁石２の振動を抑制することができる。
　永久磁石２は、下側ブリッジ部７の軸決め面１３に接した状態で、内周面３に密着される。
　このような構成によれば、永久磁石２の軸方向の位置決めをすることができる。また、永久磁石２の振動を抑制することができる。
　図８に示す、本実施の形態２におけるホルダ４において、下側ホルダ２１は、下側周決め面２５よりも外周側に下側径決め面２７を有し、上側ホルダ２２は、上側周決め面２６よりも外周側に上側径決め面２８を有する。下側径決め面２７および上側周決め面２６と永久磁石２とが接した状態で、永久磁石２は、内周面３に密着される。
　このような構成によれば、永久磁石２の径方向の位置決めをすることができる。また、永久磁石２の振動を抑制することができる。
　また、上側ホルダ２２および下側ホルダ２１は、それぞれ、上側径決め面２８および下側径決め面２７よりも外周側に逃がし部１６を有する。
　このような構成によれば、永久磁石２の軸方向が開放されているため、上記の実施の形態１と同様に、永久磁石２をヨーク１に密着するときの作業性を向上させることができる。
　実施の形態３．＜実施の形態２の回転子の製造方法＞
　図９には、本実施の形態２による回転電機の回転子の製造工程が示されており、特に下側ホルダ２１および上側ホルダ２２を製作する途中の一工程が示されている。この工程では、下側リング２９および上側リング３０をヨーク１の内周面上に円環状となるように取り付けた後、ヨーク１を回転させながら、かつ、金型３１を軸方向または径方向に移動させながら、下側リング２９および上側リング３０に押し当てることで、下側ガイド部２３および上側ガイド部２４を成型する。
　上述した構成によれば、下側ガイド部２３および上側ガイド部２４を容易に成型することができる。また、同じ金型から下側ガイド部２３および上側ガイド部２４を成型するため、下側ガイド部２３および上側ガイド部２４の形状が均一となり、永久磁石２の位置決め精度は、向上する。
　ここで、本実施の形態２におけるホルダ４の材料は樹脂であることが好ましい。
　このような構成によれば、着磁済みの永久磁石２をヨーク１に密着するときに、磁力によって永久磁石２が強い衝撃を受けても、樹脂の弾性により衝撃を吸収することができるため、永久磁石２への衝撃を低減し、永久磁石２の損傷を抑制することができる。また、金型によって下側ガイド部２３および上側ガイド部２４を成型することが容易となる。
　実施の形態４．＜実施の形態１の回転子の製造方法＞ 
　上記の実施の形態１および実施の形態２における回転電機の回転子においては、ヨーク１にホルダ４を取り付けた後に、永久磁石２をヨーク１に取り付けている。このように、ホルダ４の後に永久磁石２を取り付ける方法においては、永久磁石２を１つずつ取り付ける必要があるため、取付けの際の作業時間が長くなり、作業性が悪くなる。また、ホルダ４をヨーク１に取り付ける部材が必要となるため、材料費が掛かってしまう。
　そこで、本実施の形態３では、複数の永久磁石２を同時にヨーク１に予め取り付けることで作業時間を短縮し、生産性を向上させるものである。
　図１０には、本実施の形態３における回転電機の回転子の製造工程が示されており、特に永久磁石２は、分割ホルダ５に取り付けられた状態で、ヨーク１に取り付けられる一工程が示されている。
　このような構成によれば、複数の永久磁石２を同時にヨーク１に予め取り付けることができるため、生産性を向上させることができる。また、分割ホルダ５をヨーク１に取り付ける部材が不要であるため材料費を低減させることができる。
　着磁済みの永久磁石２を分割ホルダ５に取り付ける場合には、先に取り付けた隣り合う永久磁石２同士との間に働く吸引力または反発力があるため、永久磁石２を取り付ける作業が容易ではない。また、図１０に示す分割ホルダ５の状態で永久磁石２を着磁した場合には、分割ホルダ５の内周側から永久磁石２が外れるおそれがあるため、内周側に外れないようにする必要がある。
　このため、未着磁の永久磁石２を分割ホルダ５に取り付けた後、永久磁石２の内周側を非磁性のカバーで覆い、永久磁石２を着磁する。その後、永久磁石２の内周側をカバーで覆ったまま分割ホルダ５をヨーク１に取り付けて、永久磁石２をヨーク１の内周面３に密着させる。
　このような構成によれば、着磁済みの永久磁石２を分割ホルダ５に取り付けるよりも容易に作業を行うことができる。
　実施の形態５．＜実施の形態１の回転子を備えるエレベーターの巻上機＞
　図１１に本実施の形態４におけるエレベーターの巻上機が示されている。回転子１００の内径側に対向して固定子４０が配設されており、固定子４０は、鉄心４１の周りにコイル４２が巻線されることで構成されており、コイルに電流を流すことで、磁束を発生させて回転子と固定子との間にトルクを発生させることができる。固定子４０は、ハウジング４３に取り付けられている。ハウジング４３と固定子４０との間には、ベアリング４４が配設されており、回転子１００が滑らかに回転することができる。ハウジング４３と固定子４０との間には、角度検出器４５が配設されており、固定子に対する回転子の角度を検出することができる。ハウジング４３には、ブレーキ４６が取り付けられており、回転子１００に制動トルクを与えることができる。回転子１００には、シーブ９が取り付けられており、トルクを外部に伝達することができる。
　１　ヨーク、２　永久磁石、３　内周面、４　ホルダ、５　分割ホルダ、６　ガイド部、７　下側ブリッジ部、８　上側ブリッジ部、９　シーブ保持部、１０　連結部、１１　シーブ、１２　周決め面、１３　軸決め面、１４　開口部、１５　径決め面、１６　逃がし部、１７　径接面、１８　軸接面、１９　磁石外周面、２０　磁石内周面、２１　下側ホルダ、２２　上側ホルダ、２３下側ガイド部、２４　上側ガイド部、２５　下側周決め面、２６　上側周決め面、２７　下側径決め面、２８　上側径決め面、２９　下側リング、３０　上側リング、３１　金型、４０　固定子、４１　鉄心、４２　コイル、４３　ハウジング、４４　ベアリング、４５　角度検出器、４６　ブレーキ、１００、１００ａ　回転子。

Claims (16)

  1. 　円筒状のヨークと、
    　前記ヨークの内周面に取り付けられたホルダと、
    　前記ホルダに、周方向で設定された間隔に配置される複数の永久磁石とを備え、
    　前記ホルダは、前記ヨークの周方向または軸方向に分割された分割ホルダで構成されており、
    　前記分割ホルダは、前記複数の永久磁石のうち少なくとも１つを保持させる永久磁石保持部と、前記永久磁石の各々と前記ヨークとの間に設けられた開口部とを有する
    　回転電機の回転子。
  2. 　前記ホルダは、前記分割ホルダを複数個一体に形成したものを円環状に配置して構成されている
    　請求項１に記載の回転電機の回転子。
  3. 　前記ホルダは、互いに分離された下側ホルダと上側ホルダとで構成され、
    　前記下側ホルダにおける前記分割ホルダの前記永久磁石保持部および前記上側ホルダにおける前記分割ホルダの前記永久磁石保持部は、それぞれ、前記複数の永久磁石の各々の下側部分および上側部分を保持する
    　請求項１に記載の回転電機の回転子。
  4. 　前記永久磁石保持部は、前記永久磁石の各々の両側に位置するガイド部と、前記ガイド部の隣接するもの同士を連結する下側ブリッジ部および上側ブリッジ部とで構成されている
    　請求項１または３に記載の回転電機の回転子。
  5. 　前記ガイド部は周決め面を有しており、前記周決め面と前記永久磁石とが接した状態で前記永久磁石が前記開口部を介して前記ヨークの内周面に密着される
    　請求項４に記載の回転電機の回転子。
  6. 　前記ガイド部は、前記周決め面よりも外周側に配置され前記周決め面に接続された径決め面を有しており、前記径決め面と前記永久磁石とが接した状態で前記永久磁石が前記開口部を介して前記ヨークの内周面に密着される
    　請求項５に記載の回転電機の回転子。
  7. 　前記ガイド部は、前記径決め面よりも外周側に逃がし部を有し、前記逃がし部は前記永久磁石の軸方向と干渉しないように開放されている
    　請求項６に記載の回転電機の回転子。
  8. 　前記下側ブリッジ部は軸決め面を有しており、前記軸決め面と前記永久磁石とが接した状態で前記永久磁石が前記開口部を介して前記ヨークの内周面に密着される
    　請求項４に記載の回転電機の回転子。
  9. 　前記ガイド部の外周側の端面である径接面は前記ヨークの内周面と接し、前記上側ブリッジ部の径方向のフランジ部の軸方向の下側端面である軸接面は、前記ヨークの軸方向の上側端面と接している
    　請求項４に記載の回転電機の回転子。
  10. 　前記ヨークの内周面にはシーブ保持部が配置されており、前記ヨークと前記シーブ保持部は連結部によって連結されて一体となっており、前記シーブ保持部にはシーブが取り付けられている
    　請求項１から９のいずれか一項に記載の回転電機の回転子。
  11. 　前記永久磁石は磁石外周面と、前記磁石外周面の反対側に磁石内周面とを有しており、前記磁石外周面は円弧状であり、前記磁石内周面は平坦であって、前記磁石外周面を外周側に向け前記磁石内周面を内周側に向けてヨークに取り付けられる
    　請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機の回転子。
  12. 　前記ホルダの材料は樹脂である
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転電機の回転子。
  13. 　互いに分離された下側リングおよび上側リングを円筒状のヨークの内周面に円環状となるように取り付け、
    　前記ヨークを回転させながら、前記下側リングおよび上側リングに対して、複数の永久磁石の各々の下側部分および上側部分を保持する永久磁石保持部を形成させる金型を軸方向または径方向に移動させながら押し当てることで、前記永久磁石保持部を有する分割ホルダで構成されたホルダ成型する
    　回転電機の回転子の製造方法。
  14. 　複数の永久磁石の各々を保持する永久磁石保持部と、前記複数の永久磁石の各々のヨーク側の面をヨークの内周面に密着させる開口部とを有する分割ホルダで構成されたホルダに未着磁の前記複数の永久磁石を取り付け、
    　前記複数の永久磁石の各々の内周面を非磁性のカバーで覆って前記複数の永久磁石の各々を着磁させ、
    　前記複数の永久磁石の各々の内周面を前記カバーで覆ったまま前記ホルダを前記ヨークの内周面に取り付け、
    　前記複数の永久磁石の各々を前記開口部を介してヨークの内周面に密着させる
    　回転電機の回転子の製造方法。
  15. 　請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転電機の回転子と固定子とを備えている回転電機。
  16. 　請求項１５に記載の回転電機を備えているエレベーターの巻上機。
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