JP2004129369A

JP2004129369A - 回転電機の回転子及びその製造方法

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Publication number: JP2004129369A
Application number: JP2002289479A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yamamura; 山村　明弘; Shuichi Tamura; 田村　修一; Yuji Semura; 瀬村　祐二; Hirosuke Hirai; 平井　宏祐; Toshinori Tanaka; 田中　俊則; Keiichi Fukazawa; 深沢　啓一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP3842196B2

Abstract

【課題】部品点数を削減するとともに、回転子の耐久性を向上させ、永久磁石の固定を確実なものとする。
【解決手段】永久磁石８の両端部に、端板９が配設されており、この端板９に設けられた突起９ａは、隣り合う永久磁石８の間隙の外周側に嵌合され、永久磁石８と端板９に設けられた突起９ａの外周は、圧入又は焼き嵌め等により非磁性部材１０により覆われている。このようにして、固定子鉄心１９の外周に複数の永久磁石８を配置して回転子４を構成することにより、永久磁石８を確実に固定することができる。
【選択図】　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、永久磁石を有する回転電機の回転子構造に関するものであり、特に、高負荷運転状態での耐久性に優れ、かつ組立て性の優れた永久磁石の固定構造およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機の回転子構造においては、鉄心の外周に複数の永久磁石を配置し、その外周を固定用バンドで覆い、さらにその固定用バンドを磁石間に位置するピンにより外周側から押さえつけることにより構成している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
〔特許文献１〕
特開平３−１２４２３８号公報（第６〜９頁，第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機は以上のように構成されていたので、構成部材が多く、製造工程が複雑になり、また鉄心内部に締結用ピンが配置されるため鉄損が増大するなどの問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、隣り合う永久磁石の間隙の外周側に嵌合する突起を有する端板を、永久磁石の両端部に配設して構成することにより、部品点数を削減するとともに、回転子の耐久性を向上させることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機の回転子は、回転子鉄心の外周に複数の永久磁石を有するものであって、永久磁石の両端部に端板を配設するとともに、この端板に設けられた突起が隣り合う永久磁石の間隙の外周側に嵌合され、更には永久磁石と突起の外周は非磁性部材により覆われているものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図であり、回転電機１においては、ブラケット２内に固定子３が設置されるとともに、固定子３に対して回転子４が対向配置されている。
又、固定子鉄心５の周囲には、コイルボビン６を介して固定子コイル７が巻回されている。
更に、回転子４には永久磁石８が端板９及び非磁性部材１０によって取付けられている。
【０００８】
ハウジング１１内には、コイル端末１２，コイル接続体１３，コイル結線用端子部１４，接続端子１５が収納されており、ハウジング１１の一部を構成するベアリングホルダ１１ａ内のベアリング１６及びベアリング１７により、回転電機のシャフト１８が軸支されている。
【０００９】
図２は回転子部分を示す側面断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は回転子の組立て要領を示す分解斜視図である。
図に示すように、永久磁石８の両端部に、端板９が配設されており、この端板９に設けられた突起９ａは、隣り合う永久磁石８の間隙の外周側に嵌合される。
そして永久磁石８と、端板９に設けられた突起９ａの外周は、非磁性部材１０により覆われている。
【００１０】
回転子４が高速で回転した場合、外周に設けられた非磁性部材１０により、永久磁石８の遠心力による飛散を防止し、また、端板９に設けられた突起９ａにより、永久磁石８の円周方向への滑りが防止され、接着剤等による永久磁石８の固定が不要となる。
また、端板９に設けられた突起９ａの間に永久磁石８が挿入されるため、永久磁石８が適正な位相に配置され、トルクリップルが低減される。
更に、永久磁石８の角部は面取りなど単純な形状で良いことから、生産性が良く、かつ、割れや欠けが発生しにくい。
【００１１】
また、端板９を樹脂成形またはアルミダイキャストなどにより非磁性材料で成形することにより、任意の形状で突起９ａを形成でき、また磁束を妨げることがないため、回転電機の損失が少なくなる。
更に、万一永久磁石８が破損・折損した場合にも、周囲が非磁性部材１０及び端板９により覆われているために、磁石片の飛散を防止でき、回転子４のロックが発生しない。
ここで、外周に設けられた非磁性部材１０はステンレス等の金属性パイプで構成することもできるが、他には樹脂テープを巻回して被覆するように構成しても良い。
【００１２】
図５は別の形態を示す側面断面図であり、永久磁石８の両端部に、端板９が配設されており、この端板９に設けられた突起９ａが隣り合う永久磁石８の間隙の外周側に嵌合される点は図２と同様であるが、図５においては、両端の突起９ａの長さの合計が、略永久磁石８の全長となるように構成されている。
このように、突起９ａが永久磁石の略全長を覆っているため、永久磁石がより強固に固定され、耐久性が向上する。
【００１３】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による回転子部分を示す側面断面図、図７は同じく底面図である。
図において、回転子鉄心１９には、端板９を嵌め合わせるための切り欠き部１９ａが設けられている。永久磁石８の両端部に端板９が配設されており、この端板９に設けられた突起９ａが隣り合う永久磁石８の間隙の外周側に嵌合されるとともに、端板９は回転子鉄心１９の端部に設けられた切り欠き１９ａに嵌合して固定されている。
【００１４】
このように端板９を切り欠き１９ａに嵌合させることにより、非磁性部材１０のみで焼き嵌め等により永久磁石８を固定する場合に比べて、端板９の突起９ａにより、永久磁石８のトルクによる滑り防止を行なえるため、非磁性部材１０の緊縛力を低く抑えることができる。故に締め代を小さくすることができ、圧入を行なう必要がなくなり、生産性が良くなる。
更に締め代のバラツキを許容できるために、非磁性部材１０の生産性も良くなる。
なお、端板９は鉄心１９に対して圧入，コーキング，溶接，接着等の固定方法を用いることもできる。
【００１５】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による回転子部分を示す側面断面図、図９はＢ−Ｂ線断面図、図１０は回転子の組立て要領を示す分解斜視図、図１１は本実施形態による端板２０を示す展開図であり、端板２０には、放射状に配置された帯状部材２０ａが設けられている。
図１１に示すように、放射状に配置された帯状部材２０ａを、永久磁石８の間隙に嵌合するように、点線部分で屈曲させて突起を設け、端板２０を構成する。
これにより、端板２０が板金加工により簡略に成形でき、ダイキャスト等に比べ低コストで製作することが可能になる。
【００１６】
図１２は他の形態による回転子部分を示す側面断面図、図１３はＣ−Ｃ線断面図、図１４は端板２０を示す展開図であり、この例では図１１に比べて、端板２０に深い切り込み２０ｂを設け、放射状に配置された帯状部材２０ａを点線部分で屈曲させて突起を形成するとともに、この突起の中央部２０ｃを中心にして折り曲げてくさび状（図１３の２０ａ）にし、このくさび状の突起２０ａを永久磁石８の間隙に嵌合するようにしたものである。
【００１７】
このようにすることにより、端板２０が板金加工により成形でき、ダイキャスト等に比べ低コスト化が可能である。
また、外周から非磁性部材１０によって締め付けるとともに、突起２０ａが永久磁石８の間隙にくさび状に挿入されることにより、永久磁石８がより強固に固定され、周方向位置も安定する。
【００１８】
図１５は他の形態による回転子部分を示す側面断面図、図１６は底面図、図１７は端板２０を示す展開図であり、この例では図１１に比べて、端板２０の底面部２０ｄの面積を小さくし、帯状部材２０ａを長くして、放射状に配置された帯状部材２０ａを、永久磁石８の間隙に嵌合するように、点線部分で屈曲させて突起を設け、端板２０を構成する。
よって、図１６に示すように、永久磁石８が底面から一部見えるようになる。
【００１９】
以上のように、端板２０の永久磁石８端面に隣接する部分を大きく切除してあるため、板材を鋼板など磁性部材で形成しても磁束の減少が少なくなり、非磁性材料で端板２０を製作するのに比べると、より安価な鋼板等の板金材料により成形でき、低コスト化を図ることができる。
又、本実施形態においても、図６に示すように、鉄心１９に端板２０を嵌め合わせるための切り欠き部を設けてもよい。
【００２０】
実施の形態４．
図１８はこの発明の実施の形態４による回転子部分を示す側面断面図、図１９は底面図、図２０は端板２１を示す展開図であり、端板２１には、周方向（接線方向）に配置された帯状部材２１ａが設けられている。
図２０に示すように、周方向（接線方向）に配置された帯状部材２１ａを、永久磁石８の間隙に嵌合するように点線部分で屈曲させて突起を設け、端板２１を構成する。
【００２１】
これにより、端板２１が板金加工により成形でき、ダイキャスト等に比べ低コスト化で製作することができる。
また、１枚の板状体から複数の端板２１を製作する場合、図１１に示すように、放射状に帯状部材を配置する場合に比べ、材料歩留が向上する。
【００２２】
実施の形態５．
図２１はこの発明の実施の形態５による回転子部分を示す平面図、図２２は回転子の組立て方法を示す分解側面図である。
図２１に示すように、永久磁石８周方向の両端面８ａのなす交点Ｄが、永久磁石８の外周側にあるとき、端板２０の突起２０ａと鉄心１９により永久磁石８を保持することが可能となる。
【００２３】
そして図２２に示すように、鉄心１９の一端にのみ端板２０を配置し、端板突起部２０ａと鉄心１９からなる部位に永久磁石８を配置し、その後にもう一端の端板２０を突起部２０ａが永久磁石８の間隙に嵌合するように配置する。
このようにして、外周に非磁性部材１０が装着される以前に、永久磁石８を適正な位置に治具等による保持なしに配置できるため、その後の非磁性部材１０の装着が容易となる。
また、端板突起部２０ａを若干外周側に傾斜させて成形することで、永久磁石８の配置が容易となり、その後、非磁性部材１０を圧入または焼き嵌め等により装着することで、突起部２０ａが内周側に倒れ込み、永久磁石８をより強固に保持することが可能となる。
【００２４】
図２３は他の形態による回転子部分を示す平面図、図２４は回転子の組立て方法を示す分解側面図である。
図２３に示すように、永久磁石８周方向の両端面８ａが平行、又は両端面８ａの延長線のなす交点が、永久磁石８の内周側にくるとき（図２３においては平行な例を示している）、外周側から永久磁石８の挿入が可能となる。
つまり、図２４に示すように、鉄心１９の両端に端板２０を配置し、その後、端板突起部２０ａと鉄心１９からなる部位に永久磁石８を外周側から挿入し、治具等により保持しながら外周に非磁性部材１０を装着できるため、永久磁石８の配置が容易となる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る回転電機の回転子によれば、回転子鉄心の外周に複数の永久磁石を有するものであって、永久磁石の両端部に端板を配設するとともに、この端板に設けられた突起が隣り合う永久磁石の間隙の外周側に嵌合され、更には永久磁石と突起の外周は非磁性部材により覆われているので、永久磁石が遠心力及び駆動トルクによって飛散したり、あるいは、ずれたりするのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図である。
【図２】回転子部分を示す側面断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】回転子の組立て要領を示す分解斜視図である。
【図５】回転子部分を示す側面断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による回転子部分を示す側面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２による回転子部分を示す底面図である。
【図８】この発明の実施の形態３による回転子部分を示す側面断面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】回転子の組立て要領を示す分解斜視図である。
【図１１】端板を示す展開図である。
【図１２】回転子部分を示す側面断面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１４】端板を示す展開図である。
【図１５】回転子部分を示す側面断面図である。
【図１６】回転子部分を示す底面図である。
【図１７】端板を示す展開図である。
【図１８】この発明の実施の形態４による回転子部分を示す側面断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態４による回転子部分を示す底面図である。
【図２０】端板を示す展開図である。
【図２１】この発明の実施の形態５による回転子部分を示す平面図である。
【図２２】回転子の組立て方法を示す側面断面図である。
【図２３】回転子部分を示す平面図である。
【図２４】回転子の組立て方法を示す分解側面図である。
【符号の説明】
４　回転子、８　永久磁石、９，２０，２１　端板、９ａ，２０ａ，２１ａ　突起、１０　非磁性部材、１９　回転子鉄心、１９ａ　切り欠き。

Claims

回転子鉄心の外周に複数の永久磁石を有する回転電機の回転子であって、上記永久磁石の両端部に端板を配設するとともに、この端板に設けられた突起が隣り合う上記永久磁石の間隙の外周側に嵌合され、更には上記永久磁石と上記突起の外周は非磁性部材により覆われていることを特徴とする回転電機の回転子。
上記端板に設けられた上記突起は、放射状に配置された帯状部材を屈曲させて形成したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
上記端板に設けられた上記突起は、周方向に配置された帯状部材を屈曲させて形成したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
上記鉄心に上記端板を嵌合させるための切り欠きを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
上記端板を非磁性材料で形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
上記非磁性部材を金属性パイプにより形成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
請求項１から請求項６のいずれか１項記載の回転電機の回転子製造方法であって、上記鉄心の一端に上記端板を配置し、上記端板の上記突起と上記鉄心間に上記永久磁石を配置し、さらにもう一方の上記端板をその突起部が上記永久磁石に嵌合するように配置した後に、上記永久磁石及び上記突起の外周に、非磁性部材を配置して形成することを特徴とする回転電機の回転子製造方法。