JP2017192169A - Rotor and dynamoelectric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャフト，永久磁石，補強材を有する回転子と、当該回転子を含む回転電機に関する。 The present invention relates to a rotor having a shaft, a permanent magnet, and a reinforcing material, and a rotating electrical machine including the rotor.
従来では、例えば下記の特許文献１において、高速回転時の遠心力強度に対して十分な永久磁石の固定強度が得られ、永久磁石の破片が飛散するのを防止することを目的とする永久磁石式回転電機に関する技術の一例が開示されている。この永久磁石式回転電機は、接着剤，金具，ネジなどの固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、回転子シャフトとともに永久磁石を円管状のバインドリングに圧入する。 Conventionally, for example, in Patent Document 1 below, a permanent magnet that has a sufficient permanent magnet fixing strength with respect to centrifugal force strength during high-speed rotation and prevents the fragments of the permanent magnet from scattering is obtained. An example of a technique related to a rotary electric machine is disclosed. In this permanent magnet type rotating electrical machine, a permanent magnet is fixed to the outer surface of a rotor shaft by fixing means such as an adhesive, a metal fitting, and a screw, and then the permanent magnet is press-fitted into a circular bind ring together with the rotor shaft.
特許文献１に記載の永久磁石式回転電機は、特許文献１に明確な記載は見当たらないものの、回転数が３万[rpm]あたりまではバインドリングによる圧入の効果が維持されると考えられる。ところが、回転数が３万[rpm]を大幅に超えてゆくにつれて、バインドリングに加わる遠心力も大きくなる。回転数がｎ倍（ｎは正の実数）になれば、ｎ2倍で遠心力が大きくなるので、バインドリングへの応力も大きくなる可能性がある。 Although the permanent magnet type rotating electrical machine described in Patent Document 1 is not clearly described in Patent Document 1, it is considered that the effect of press-fitting by the bind ring is maintained until the rotational speed is around 30,000 [rpm]. However, the centrifugal force applied to the bind ring increases as the rotational speed greatly exceeds 30,000 [rpm]. If the number of rotations is n times (n is a positive real number), the centrifugal force increases by n 2 times, so the stress on the bind ring may also increase.
バインドリングの剛性を高めるには、例えばバインドリングの厚みを増やすことが考えられる。しかしながら、バインドリングの厚みが増えると、固定子と回転子との間における磁気的エアギャップが増える。磁気的エアギャップの増加は、磁気抵抗が高まることを意味し、性能が低下するという問題がある。 In order to increase the rigidity of the bind ring, for example, it is conceivable to increase the thickness of the bind ring. However, as the thickness of the bind ring increases, the magnetic air gap between the stator and the rotor increases. An increase in the magnetic air gap means that the magnetic resistance is increased, and there is a problem that the performance is lowered.
本開示はこのような点に鑑みてなしたものであり、上述したバインドリングに相当する補強材の厚みを増やすことなく、従来よりも回転数を大幅に増やすことができる回転子および回転電機を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such points, and a rotor and a rotating electrical machine that can significantly increase the number of revolutions compared to the related art without increasing the thickness of the reinforcing material corresponding to the above-described bind ring. The purpose is to provide.
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、シャフト（１６）と、前記シャフトの外周面に配置されて軸方向に延びる一以上の永久磁石（１３ｂ）と、前記一以上の永久磁石の外表面を覆って補強する補強材（１３ａ）とを有する回転子（１３）において、一方側端部が前記シャフトに固定され、かつ、他方側端部が前記永久磁石の軸方向端面（１３ｂ１）に接して配置され、回転時に生じる遠心力（Ｆ３）によって前記他方側端部が前記永久磁石の軸方向端面と接するように変形する端板（１３ｃ）を備え、前記端板は、前記一以上の永久磁石との間で生じる摩擦力（Ｆ１）によって、前記一以上の永久磁石を保持する永久磁石保持部（１３ｃ１）を有する。この構成によれば、回転時に生じる遠心力に伴って変形する端板によって摩擦力が生じ、端板が永久磁石を保持する。永久磁石の遠心力による補強材への負荷を低減できるので、回転数を大幅に増やすことができる。 The first invention made to solve the above-mentioned problems is a shaft (16), one or more permanent magnets (13b) disposed on the outer peripheral surface of the shaft and extending in the axial direction, and the one or more permanent magnets. In the rotor (13) having a reinforcing material (13a) that covers and reinforces the outer surface of the permanent magnet, one end portion is fixed to the shaft, and the other end portion is an axial end surface (13b1) of the permanent magnet. ), And is provided with an end plate (13c) that is deformed so that the end on the other side is in contact with the axial end surface of the permanent magnet by centrifugal force (F3) generated at the time of rotation. It has a permanent magnet holding part (13c1) which hold | maintains the said one or more permanent magnet by the frictional force (F1) produced between the above permanent magnets. According to this configuration, a frictional force is generated by the end plate that is deformed with the centrifugal force generated during rotation, and the end plate holds the permanent magnet. Since the load on the reinforcing material due to the centrifugal force of the permanent magnet can be reduced, the number of rotations can be greatly increased.
第２の発明は、前記端板は、前記永久磁石保持部よりも径方向に小さい小径部（１３ｃ２）をさらに有し、前記小径部と前記シャフトとは、締りばめ（１７）またはネジ（１８）で固定する。この構成によれば、小径部は永久磁石保持部よりも遠心力が小さいため、締りばめやネジによる固定でも端板が外れない。 According to a second aspect of the present invention, the end plate further includes a small-diameter portion (13c2) that is smaller in the radial direction than the permanent magnet holding portion, and the small-diameter portion and the shaft include an interference fit (17) or a screw ( Fix in 18). According to this configuration, the centrifugal force of the small diameter portion is smaller than that of the permanent magnet holding portion, and therefore the end plate cannot be removed even by fastening with an interference fit or a screw.
第３の発明は、前記永久磁石保持部は、前記永久磁石と接して保持する永久磁石保持面（１３ｃｓ）を有し、前記小径部は、前記永久磁石保持面から軸方向に突出する。この構成によれば、小径部は永久磁石保持部よりも変形し難いために固定部となる。そのため、永久磁石保持部を永久磁石側に向けて変形させることができ、永久磁石と永久磁石保持部との摩擦力を確実に高めることができる。 In a third aspect of the invention, the permanent magnet holding portion has a permanent magnet holding surface (13cs) that holds the permanent magnet in contact with the permanent magnet, and the small diameter portion protrudes in the axial direction from the permanent magnet holding surface. According to this configuration, the small diameter portion is less likely to be deformed than the permanent magnet holding portion, and thus becomes a fixed portion. Therefore, the permanent magnet holding part can be deformed toward the permanent magnet side, and the frictional force between the permanent magnet and the permanent magnet holding part can be reliably increased.
第４の発明は、前記端板は、前記補強材との間で生じる摩擦力（Ｆ４）によって、前記補強材を保持する補強材保持部（１３ｃ４）をさらに有し、前記補強材保持部は、前記永久磁石保持部よりも剛性が弱くなるように設けられている。この構成によれば、遠心力による端板の変形力を補強材より永久磁石に伝えることができ、摩擦力をより有効に発生できる。 According to a fourth aspect of the present invention, the end plate further includes a reinforcing material holding portion (13c4) that holds the reinforcing material by a frictional force (F4) generated between the end plate and the reinforcing material. The rigidity is lower than that of the permanent magnet holding portion. According to this configuration, the deformation force of the end plate due to the centrifugal force can be transmitted from the reinforcing material to the permanent magnet, and the friction force can be generated more effectively.
第５の発明は、前記シャフトは、軸方向端部以外の部位に径方向に突出する一以上の突出部（１６ｅ）を有し、前記突出部の軸方向端面（１６ｅｓ）には、前記永久磁石が接して配置される。この構成によれば、摩擦力の発生点が増えることで、永久磁石の遠心力によって補強材に加わる負荷をより軽減できる。 According to a fifth aspect of the present invention, the shaft includes one or more projecting portions (16e) projecting in a radial direction at a portion other than the axial end portion, and the axial end surface (16es) of the projecting portion has the permanent end. Magnets are placed in contact. According to this configuration, the load applied to the reinforcing material by the centrifugal force of the permanent magnet can be further reduced by increasing the generation point of the frictional force.
第６の発明は、前記永久磁石保持部と前記永久磁石との接触面（１３ｃ５，１３ｂ２）は、テーパ状である。この構成によれば、接触面は径方向面と傾斜しているので、永久磁石保持部は永久磁石をより確実に保持することでができる。 In the sixth invention, the contact surfaces (13c5, 13b2) between the permanent magnet holding part and the permanent magnet are tapered. According to this configuration, since the contact surface is inclined with respect to the radial direction surface, the permanent magnet holding portion can hold the permanent magnet more reliably.
第７の発明は、前記端板は、前記永久磁石保持部の永久磁石保持面と反対側の面に第１溝部（１３ｃ６）を有する。この構成によれば、第１溝部が設けられた部位は他の部位に比べて剛性が弱いので、永久磁石保持部を永久磁石側に向けてより確実に変形させることができる。 In a seventh aspect of the invention, the end plate has a first groove (13c6) on a surface of the permanent magnet holding portion opposite to the permanent magnet holding surface. According to this structure, since the site | part in which the 1st groove part was provided is weak compared with another site | part, a permanent magnet holding | maintenance part can be more reliably deformed toward the permanent magnet side.
第８の発明は、前記端板は、前記永久磁石保持部の永久磁石保持面と同じ側の面に第２溝部（１３ｃ７）を有する。この構成によれば、第２溝部が設けられた部位は他の部位に比べて剛性が弱いので、永久磁石保持部を永久磁石側に向けてより確実に変形させることができる。 In an eighth aspect of the invention, the end plate has a second groove (13c7) on the same side as the permanent magnet holding surface of the permanent magnet holding portion. According to this structure, since the site | part in which the 2nd groove part was provided is weak compared with another site | part, a permanent magnet holding | maintenance part can be more reliably deformed toward the permanent magnet side.
第９の発明は、前記シャフトは、軸方向に延びて前記永久磁石保持部と接する凸状部（１６ｂ）を有し、前記永久磁石は、前記凸状部よりも軸方向に延びるオーバーハング部（１３ｂ３）を有し、前記オーバーハング部の一部は、前記永久磁石保持部と接する。この構成によれば、端板は遠心力によって変形しても、シャフトの突出部に接することなく、永久磁石に接する。そのため、端板の変形に伴う押圧力を永久磁石に伝えることができ、端板と永久磁石との間に生じる摩擦力を高めることができる。 In a ninth aspect of the invention, the shaft has a convex portion (16b) extending in the axial direction and in contact with the permanent magnet holding portion, and the permanent magnet extends in the axial direction from the convex portion. (13b3), and a part of the overhang portion is in contact with the permanent magnet holding portion. According to this configuration, even if the end plate is deformed by centrifugal force, the end plate is in contact with the permanent magnet without being in contact with the protruding portion of the shaft. Therefore, the pressing force accompanying the deformation of the end plate can be transmitted to the permanent magnet, and the frictional force generated between the end plate and the permanent magnet can be increased.
第１０の発明は、前記端板は、固定前の前記永久磁石保持部と前記小径部とが鋭角（θ）をなし、固定後に前記永久磁石保持部が少なくとも前記永久磁石を付勢する。この構成によれば、固定に伴って変形した永久磁石保持部は少なくとも永久磁石を付勢する。摩擦力に付勢力が加わり、永久磁石をさらに確実に保持することでができる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the end plate, the permanent magnet holding portion before fixing and the small diameter portion form an acute angle (θ), and the permanent magnet holding portion urges at least the permanent magnet after fixing. According to this configuration, the permanent magnet holding portion that is deformed as it is fixed biases at least the permanent magnet. A biasing force is added to the frictional force, and the permanent magnet can be held more securely.
第１１の発明は、前記端板と前記永久磁石とのうちで少なくとも一方の接触面は、非平滑面、または、凹凸を有する凹凸面である。この構成によれば、非平滑面や凹凸面は、平滑面に比べて摩擦係数が高い。よって、摩擦力が高まって、永久磁石をより確実に保持することでができる。 In an eleventh aspect of the invention, at least one contact surface of the end plate and the permanent magnet is a non-smooth surface or an uneven surface having unevenness. According to this configuration, the non-smooth surface and the uneven surface have a higher friction coefficient than the smooth surface. Therefore, the frictional force is increased and the permanent magnet can be held more reliably.
第１２の発明は、前記シャフトは、前記一以上の永久磁石が配置される部位の軸方向端面よりも、軸方向に凹ませた凹部（１６ｄ）を有する。この構成によれば、凹部があることで、端板が遠心力によって変形する空間が確保される。よって、回転時に生じる遠心力に伴って端板を確実に変形させることができる。 In a twelfth aspect of the invention, the shaft has a recess (16d) that is recessed in the axial direction from the axial end surface of the portion where the one or more permanent magnets are disposed. According to this configuration, a space in which the end plate is deformed by centrifugal force is ensured by the presence of the recess. Therefore, the end plate can be reliably deformed with the centrifugal force generated during rotation.
第１３の発明は、前記端板と、前記シャフトの前記凹部との間には、空間（１５）または弾性部材（１９）が設けられる。この構成によれば、空間や弾性部材は、遠心力による端板の変形を確保する。そのため、回転時に生じる遠心力に伴って端板を確実に変形させることができる。 In a thirteenth aspect, a space (15) or an elastic member (19) is provided between the end plate and the concave portion of the shaft. According to this configuration, the space and the elastic member ensure the deformation of the end plate due to the centrifugal force. Therefore, the end plate can be reliably deformed with the centrifugal force generated during rotation.
第１４の発明は、前記端板は、前記永久磁石保持部の端部から軸方向に延びる掛止部（１３ｃ８）を有し、前記掛止部は、前記補強材と接し、かつ、前記永久磁石の端部を掛止して保持する。この構成によれば、掛止部は補強材と接して摩擦力を生じさせて保持するとともに、永久磁石の端部を掛止して保持することができる。 In a fourteenth aspect of the invention, the end plate has a latching portion (13c8) extending in an axial direction from an end portion of the permanent magnet holding portion, the latching portion is in contact with the reinforcing material, and the permanent plate Hook and hold the end of the magnet. According to this configuration, the latching portion can be brought into contact with the reinforcing member to generate a frictional force and can be held, and the end of the permanent magnet can be latched and held.
第１５の発明は、回転電機（１０）は、第１の発明から第１４の発明にかかる回転子と、前記回転子と空隙（Ｇ）を介して対向する固定子（１１）とを有する。この構成によれば、永久磁石の遠心力による補強材への負荷を低減して、回転数を大幅に増やせる回転電機を提供することができる。 In a fifteenth aspect of the invention, a rotating electrical machine (10) includes the rotor according to the first to fourteenth aspects of the invention, and the stator (11) facing the rotor via a gap (G). According to this configuration, it is possible to provide a rotating electrical machine that can significantly increase the number of rotations by reducing the load on the reinforcing material due to the centrifugal force of the permanent magnet.
なお、「多相巻線」は固定子巻線と同義であり、一本状の巻線でもよく、複数の導体線やコイル等を電気的に接続して一本状にしたものでもよい。多相巻線の相数は、三相以上であれば問わない。「巻装」は巻いて装うことを意味し、巻き回す意味の「巻回」と同義である。「回転子」は、界磁巻線を含まず、永久磁石を有する。「補強材」は、永久磁石の外表面を覆って補強する部材であれば、物質（ただし材質や材料の意味を含む）や構成などを問わない。「回転電機」は、回転軸とも呼ぶシャフトを有する機器であれば任意であり、例えば発電機，電動機，電動発電機等が該当する。発電機には電動発電機が発電機として作動する場合を含み、電動機には電動発電機が電動機として作動する場合を含む。 The “multi-phase winding” is synonymous with the stator winding, and may be a single winding, or may be a single winding formed by electrically connecting a plurality of conductor wires or coils. The number of phases of the multiphase winding is not limited as long as it is three or more. “Wound” means to wind and wear and is synonymous with “winding” meaning to wind. The “rotor” does not include a field winding and has a permanent magnet. As long as the “reinforcing material” is a member that covers and reinforces the outer surface of the permanent magnet, any material (however, including the meaning of the material or the material) or the configuration may be used. The “rotary electric machine” is arbitrary as long as it is a device having a shaft that is also called a rotating shaft, and for example, a generator, a motor, a motor generator, and the like are applicable. The generator includes a case where the motor generator operates as a generator, and the motor includes a case where the motor generator operates as a motor.
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。英数字の連続符号は記号「〜」を用いて略記する。回転子やシャフトが回転しているときを「回転時」と呼び、回転せずに停止しているときを「停止時」と呼ぶ。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that unless otherwise specified, “connecting” means electrically connecting. Each figure shows elements necessary for explaining the present invention, and does not necessarily show all actual elements. When referring to directions such as up, down, left and right, the description in the drawings is used as a reference. Alphanumeric continuous codes are abbreviated using the symbol “˜”. When the rotor or the shaft is rotating, it is called “when rotating”, and when it is stopped without rotating, it is called “when stopping”.
〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図８を参照しながら説明する。図１に示す回転電機１０は、回転子１３やシャフト１６の構成を除いて、本形態や後述する実施の形態２〜８に共通する構成例である。この回転電機１０は、固定子１１，回転子１３，軸受１４，シャフト１６などをフレーム１２内に有する。
[Embodiment 1]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. The rotating
「筐体」や「ハウジング」などに相当するフレーム１２は、固定子１１，回転子１３，軸受１４，シャフト１６などを収容できれば、形状や物質等を任意に設定してよい。このフレーム１２は、少なくとも固定子１１を支持して固定するとともに、軸受１４を介してシャフト１６を回転自在に支持する。本形態のフレーム１２は、非磁性体のフレーム部材１２ａ，１２ｂなどを含む。フレーム部材１２ａ，１２ｂは一体成形してもよく、個別に形成した後に固定部材を用いて固定してもよい。固定部材は、例えばボルト，ネジ，ピン等の締結部材を用いる締結や、母材を溶かして溶接等を行う接合などが該当する。
The
「ステータ」や「電機子」などに相当する固定子１１は、多相巻線１１ａ，固定子コア１１ｂなどを含む。「鉄心」に相当する固定子コア１１ｂは、軟磁性体であれば任意に構成してよい。例えば、多数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成する。
A
多相巻線１１ａは、三相以上の巻線であって、スロット１１ｓに収容されて巻装される。この多相巻線１１ａは、電機子巻線，固定子巻線，ステータコイルなどに相当する。多相巻線１１ａの形態は任意であって、例えば断面が四角形状の平角線に限らず、断面が円形状の丸線や、断面が三角形状の三角線などでもよい。多相巻線１１ａを巻装する形態も任意であって、例えば全節巻，分布巻，集中巻，短節巻などが該当する。 The multiphase winding 11a is a winding of three or more phases, and is housed and wound in the slot 11s. The multiphase winding 11a corresponds to an armature winding, a stator winding, a stator coil, or the like. The form of the multiphase winding 11a is arbitrary. For example, the cross section is not limited to a rectangular flat wire, and may be a round wire having a circular cross section, a triangular wire having a triangular cross section, or the like. The form in which the multiphase winding 11a is wound is also arbitrary, and for example, full-pitch winding, distributed winding, concentrated winding, short-pitch winding, and the like are applicable.
「ロータ」に相当する回転子１３は、固定子コア１１ｂに対向して設けられるとともに、シャフト１６に固定される。すなわち、回転子１３とシャフト１６は一体的に回転する。回転子１３やシャフト１６の構成例については後述する。回転子１３と固定子１１との間には、空隙Ｇが設けられる。空隙Ｇには、回転子１３と固定子１１との間で磁束が流れる範囲において任意の数値を設定してよい。
The
回転子１３は、図１，図２に示すように、補強材１３ａ，永久磁石１３ｂ，端板１３ｃなどを有する。永久磁石１３ｂは、シャフト１６（具体的には図５に示す本体部１６ｃ）の外周面に配置されて軸方向に延びる。配置する永久磁石１３ｂの数は、必要とする極数に応じて任意に設定してよい。補強材１３ａは、永久磁石１３ｂの外表面を覆って補強する部材である。本形態の補強材１３ａは、例えば繊維強化プラスチック（以下では「ＣＦＲＰ」と呼ぶ）で製造したものを用い、シャフト１６の外周面に配置された永久磁石１３ｂに対して圧入して設ける。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
端板１３ｃは、図１に示すように、軸方向における補強材１３ａおよび永久磁石１３ｂの両端に設けられる。端板１３ｃは、内径側の一方側端部がシャフト１６に固定され、かつ、外径側の他方側端部が永久磁石１３ｂの軸方向端面１３ｂ１に接して配置される。また端板１３ｃは、後述するように回転時に生じる遠心力によって、他方側端部が永久磁石１３ｂの軸方向端面１３ｂ１と接するように変形する。
As shown in FIG. 1, the
図３，図４に示す第１構成例の端板１３ｃは、永久磁石保持部１３ｃ１，小径部１３ｃ２，穴部１３ｃ３などを有する。永久磁石保持部１３ｃ１は、永久磁石１３ｂや補強材１３ａと接する上記「他方側端部」を含む。永久磁石保持部１３ｃ１は、回転時に生じる遠心力によって変形して、永久磁石１３ｂとの接触面で生じる摩擦力Ｆ１によって、永久磁石１３ｂや補強材１３ａを保持する。小径部１３ｃ２は、永久磁石保持部１３ｃ１よりも径方向に径が小さく、永久磁石保持面１３ｃｓから軸方向に突出する部位である。当該軸方向は、永久磁石１３ｂが配置されている方向であって、図３の左下方向や図４の左方向に相当する。穴部１３ｃ３はシャフト１６の軸部１６ａを通すために設けられる部位であって、本形態では永久磁石保持部１３ｃ１および小径部１３ｃ２を貫く貫通穴である。
The
本形態では、回転子１３とシャフト１６を締りばめで固定する。すなわち、穴部１３ｃ３の径を軸部１６ａの径よりも小さくし、締りばめにより固定した締りばめ部１７とする。締りばめ部１７は、実線のハッチングで示すように、少なくとも小径部１３ｃ２に対応する部位を含める。締りばめ部１７は、二点鎖線のハッチングで示すように、さらに永久磁石保持部１３ｃ１に対応する部位を含めてもよい。
In this embodiment, the
図４において、端板１３ｃの永久磁石保持面１３ｃｓと永久磁石１３ｂの軸方向端面１３ｂ１とは、摩擦力を高めるため、少なくとも一方の接触面が非平滑面または凹凸面であるのが望ましい。非平滑面は平滑でない面であって、例えば金属の鋳肌やヤスリなどのようなザラザラした面が該当する。凹凸面は、表面に凹凸が設けられた面である。いずれにせよ、摩擦係数が大きいほど摩擦力が高まるので良い。
In FIG. 4, it is desirable that at least one contact surface of the permanent magnet holding surface 13cs of the
シャフト１６は、図５に示すように、軸部１６ａ，凸状部１６ｂ，本体部１６ｃ，凹部１６ｄなどを有する。本形態のシャフト１６は、軸部１６ａ，凸状部１６ｂ，本体部１６ｃを一体に成形する。軸部１６ａは、外部との間で動力を伝達する部位である。本体部１６ｃは、軸部１６ａよりも大きな径の部位である。凸状部１６ｂは本体部１６ｃから軸方向両側に突出する部位であって、図４に示すように端板１３ｃの永久磁石保持部１３ｃ１と接する。凹部１６ｄは、図４に示すように、永久磁石１３ｂが配置される部位の軸方向端面１６ｂｓよりも、軸方向に凹ませた部位である。
As shown in FIG. 5, the
回転時に端板１３ｃが変形する原理について、図６を参照しながら説明する。図６では、停止時の通常状態を二点鎖線で示し、回転時の変形状態を実線で示す。遠心力は、物体の質量に比例するとともに、回転数に対応する角速度の二乗に比例することが知られている。図６に示す永久磁石保持部１３ｃ１と小径部１３ｃ２とを比べると、質量および角速度の双方について、明らかに永久磁石保持部１３ｃ１が小径部１３ｃ２よりも大きい。永久磁石保持部１３ｃ１に生じる遠心力Ｆａは、小径部１３ｃ２に生じる遠心力Ｆｂよりも格段に大きく、数式で表すとＦａ≫Ｆｂになる。遠心力Ｆａが大きくなるにつれて、永久磁石保持部１３ｃ１がシャフト１６から離れるようになる。結果として、永久磁石保持部１３ｃ１は永久磁石１３ｂに向かう方向（図６の矢印Ｄ１方向）に変形する。
The principle of deformation of the
図４に示す空間１５は、端板１３ｃと、シャフト１６の凹部１６ｄとの間に設けられる。空間１５を設けることで、遠心力Ｆａによって端板１３ｃが変形し易くなる。もし空間１５が無ければ、小径部１３ｃ２が凸状部１６ｂに押さえ付けられるため、永久磁石保持部１３ｃ１が変形できなる。したがって、空間１５は永久磁石保持部１３ｃ１や小径部１３ｃ２が変形する範囲内で確保すれば足りる。
The
ここで、永久磁石保持部１３ｃ１の径方向長さをＬ１とし、小径部１３ｃ２の軸方向長さをＬ２とし、Ｌ２をＬ１で除した比率をｒとし、永久磁石保持部１３ｃ１の変形量をｍとする。比率ｒと変形量ｍとの関係は、例えば図７に示す特性線ｆのようになる。特性線ｆは、比率ｒ１のときに変形量ｍ１になり、比率ｒ２までは比率ｒが大きくなるにつれて変形量ｍも大きくなる。比率ｒ２のときに最大の変形量ｍ２になった後は、変形量ｍも小さくなる。変形量ｍは、端板１３ｃが永久磁石１３ｂを押す押圧力になり、摩擦力にも影響する。比率ｒは、回転子１３を所望の回転数で回転させる際に必要な摩擦力が得られるように設定するとよい。例えば、回転数が１０万[rpm]のときに必要な摩擦力に対応する変形量ｍが変形量ｍ１であれば、比率ｒが比率ｒ１以上となるように設定する。
Here, the radial length of the permanent magnet holding portion 13c1 is L1, the axial length of the small diameter portion 13c2 is L2, the ratio of L2 divided by L1 is r, and the deformation amount of the permanent magnet holding portion 13c1 is m. And The relationship between the ratio r and the deformation amount m is, for example, a characteristic line f shown in FIG. The characteristic line f becomes the deformation amount m1 at the ratio r1, and the deformation amount m increases as the ratio r increases up to the ratio r2. After reaching the maximum deformation amount m2 at the ratio r2, the deformation amount m also decreases. The deformation amount m becomes a pressing force with which the
回転時に回転子１３に生じる摩擦力，押圧力，遠心力を図８に示す。回転子１３を高速回転させると、永久磁石１３ｂには遠心力Ｆ３が生じる。また、回転時に生じる遠心力Ｆａに伴って端板１３ｃが変形して永久磁石１３ｂを押す押圧力Ｆ２が生じて、端板１３ｃと永久磁石１３ｂとの間に摩擦力Ｆ１が生じる。こうして変形する端板１３ｃによって摩擦力Ｆ１が生じるので、端板１３ｃが永久磁石１３ｂを保持する。図示するように、遠心力Ｆ３と摩擦力Ｆ１は互いに反対方向に生じる。永久磁石１３ｂの遠心力Ｆ３による補強材１３ａへの負荷を低減できるので、回転数を大幅に増やすことができる。
The frictional force, pressing force, and centrifugal force generated in the
上述した実施の形態１によれば、以下に示す各作用効果を得ることができる。 According to the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
（１）回転子１３は、図１に示すように、補強材１３ａ，永久磁石１３ｂ，端板１３ｃなどを有する。端板１３ｃは、図４に示すように、一方側端部がシャフト１６に固定され、かつ、他方側端部が永久磁石１３ｂの軸方向端面１３ｂ１に接して配置される。図６に示すように、回転時に生じる遠心力Ｆａによって他方側端部である永久磁石保持部１３ｃ１が永久磁石１３ｂの軸方向端面１３ｂ１と接するように変形する。端板１３ｃは、図８に示すように、永久磁石１３ｂとの接触面で生じる摩擦力Ｆ１によって、永久磁石１３ｂを保持する永久磁石保持部１３ｃ１を有する。この構成によれば、回転時に生じる遠心力Ｆ３に伴って変形する端板１３ｃによって摩擦力Ｆ１が生じ、端板１３ｃが永久磁石１３ｂを保持する。永久磁石１３ｂの遠心力Ｆ３による補強材１３ａへの負荷を低減できるので、補強材１３ａの厚みを増やすことなく、例えば５万〜数十万[rpm]のように回転数を大幅に増やすことができる。
(1) As shown in FIG. 1, the
（２）端板１３ｃは、図３，図４に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１よりも径方向に小さい小径部１３ｃ２を有する。図６に示すように、小径部１３ｃ２とシャフト１６とは締りばめで固定する。この構成によれば、小径部１３ｃ２は永久磁石保持部１３ｃ１よりも遠心力Ｆ３が小さいため、締りばめによる固定でも端板１３ｃが外れない。
(2) As shown in FIGS. 3 and 4, the
（３）永久磁石保持部１３ｃ１は、図４に示すように、永久磁石１３ｂと接して保持する永久磁石保持面１３ｃｓを有する。小径部１３ｃ２は、図３，図４に示すように、永久磁石保持面１３ｃｓから軸方向に突出する。この構成によれば、小径部１３ｃ２は永久磁石保持部１３ｃ１よりも変形し難いために固定部となる。そのため、永久磁石保持部１３ｃ１を永久磁石１３ｂ側に向けて変形させることができ、永久磁石１３ｂと永久磁石保持部１３ｃ１との摩擦力Ｆ１を確実に高めることができる。
(3) As shown in FIG. 4, the permanent
（１１）端板１３ｃと永久磁石１３ｂとのうちで少なくとも一方の接触面は、非平滑面、または、凹凸を有する凹凸面である。この構成によれば、非平滑面や凹凸面は、平滑面に比べて摩擦係数が高い。非平滑面や凹凸面によって摩擦力Ｆ１が高まるので、永久磁石１３ｂをより確実に保持することでができる。
(11) At least one contact surface of the
（１２）シャフト１６は、図４，図５に示すように、永久磁石１３ｂが配置される部位の軸方向端面１６ｂｓよりも、軸方向に凹ませた凹部１６ｄを有する。この構成によれば、凹部１６ｄがあることで、端板１３ｃが遠心力Ｆａによって変形する空間１５が確保される。そのため、端板１３ｃを確実に変形させることができる。
(12) As shown in FIGS. 4 and 5, the
（１３）図４に示すように、端板１３ｃと、シャフト１６の凹部１６ｄとの間には、空間１５が設けられる。この構成によれば、空間１５は、遠心力Ｆ３による端板１３ｃの変形を確保する。そのため、回転時に生じる遠心力Ｆ３に伴って端板１３ｃを確実に変形させることができる。
(13) As shown in FIG. 4, a
（１５）図１に示すように、回転電機１０は、上述した回転子１３と、回転子１３と空隙Ｇを介して対向する固定子１１とを有する。この構成によれば、永久磁石１３ｂの遠心力Ｆ３による補強材１３ａへの負荷を低減して、回転数を大幅に増やせる回転電機１０を提供することができる。
(15) As shown in FIG. 1, the rotating
〔実施の形態２〕
実施の形態２は図９〜図１１を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１と相違する点を説明する。
[Embodiment 2]
The second embodiment will be described with reference to FIGS. For simplicity of illustration and description, unless otherwise specified, the same elements as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Therefore, differences from the first embodiment will be mainly described.
図９に示す端板１３ｃは、図３に示す端板１３ｃに代わる第２構成例である。図９に示す端板１３ｃは、さらに補強材保持部１３ｃ４を有する点で、図３に示す端板１３ｃと相違する。補強材保持部１３ｃ４は、図１０，図１１に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１よりも剛性を弱くしている。永久磁石保持部１３ｃ１よりも補強材保持部１３ｃ４の剛性を弱くする形態は任意に設定してよい。本形態では、図９〜図１１に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１よりも軸方向の厚みを薄くすることで剛性を弱くしている。図１１に二点鎖線で示すように軸方向の厚みを次第に薄くする形態や、図示を省略するが一以上の凹部を設ける形態などによって、補強材保持部１３ｃ４の剛性を弱くしてもよい。
An
補強材保持部１３ｃ４は、図１１に示すように、補強材１３ａの軸方向端面と接し、補強材１３ａとの間で生じる摩擦力Ｆ４によって補強材１３ａを保持する。摩擦力Ｆ４は、永久磁石１３ｂに生じる遠心力Ｆ３とは反対方向である。摩擦力Ｆ４は同じ方向に生じる摩擦力Ｆ１とともに遠心力Ｆ３に対抗するので、端板１３ｃの変形力を補強材１３ａより永久磁石１３ｂに伝えることができる。
As shown in FIG. 11, the reinforcing material holding portion 13c4 is in contact with the axial end surface of the reinforcing
上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。 According to the second embodiment described above, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained, and the following operational effects can be obtained.
（４）端板１３ｃは、図１１に示すように、補強材１３ａとの間で生じる摩擦力Ｆ４によって、補強材１３ａを保持する補強材保持部１３ｃ４を有する。補強材保持部１３ｃ４は、図１０，図１１に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１よりも剛性が弱くなるように設けられている。この構成によれば、端板１３ｃの変形力を補強材１３ａより永久磁石１３ｂに伝えることができ、摩擦力Ｆ１をより高めることができる。
(4) As shown in FIG. 11, the
〔実施の形態３〕
実施の形態３は図１２〜図１５を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１，２と相違する点を説明する。なお、端板１３ｃは実施の形態２で用いた構成を適用する。
[Embodiment 3]
The third embodiment will be described with reference to FIGS. For simplicity of illustration and description, unless otherwise specified, the same elements as those used in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Therefore, differences from Embodiments 1 and 2 will be mainly described. The configuration used in the second embodiment is applied to the
実施の形態３は、シャフト１６と永久磁石１３ｂが実施の形態２と相違する。図１２に示すシャフト１６は、図５に示すシャフト１６に代わる第２構成例である。図１２に示すシャフト１６は、さらに突出部１６ｅを有する点で、図５に示すシャフト１６と相違する。突出部１６ｅは、永久磁石１３ｂが配置される本体部１６ｃの外周面よりも径方向外側に向けて突出する部位である。本形態の突出部１６ｅは、軸方向のバランスを保つため、シャフト１６の中央部に設けている。
The third embodiment is different from the second embodiment in the
図１３に示す永久磁石１３ｂは、図１０に示す永久磁石１３ｂに代わる第２構成例である。第２構成例の永久磁石１３ｂは、シャフト１６に突出部１６ｅが設けられるに伴って軸方向長さが短くなるとともに、本体部１６ｃに配置する数が増える。突出部１６ｅの軸方向端面１６ｅｓは、本体部１６ｃに配置された永久磁石１３ｂと接する。軸方向端面１６ｅｓと、軸方向端面１６ｅｓに接する永久磁石１３ｂの面は、摩擦力を高めるため、少なくとも一方の接触面が非平滑面または凹凸面であるのが望ましい。
A
回転時に回転子１３に生じる摩擦力，押圧力，遠心力を図１４に示す。摩擦力Ｆ１，押圧力Ｆ２および遠心力Ｆ３は、実施の形態１における図８と同様である。回転時に端板１３ｃが変形して永久磁石１３ｂを押す押圧力Ｆ２によって、永久磁石１３ｂは突出部１６ｅに向けて押される。そのため、突出部１６ｅと永久磁石１３ｂとの間には摩擦力Ｆ５が生じる。図示するように、遠心力Ｆ３と摩擦力Ｆ１，Ｆ５は互いに反対方向に生じる。こうして永久磁石１３ｂは、端板１３ｃによる摩擦力Ｆ１だけでなく、突出部１６ｅによる摩擦力Ｆ５も生じて保持される。永久磁石１３ｂは、実施の形態２よりも軸方向長さが短くなるので質量が小さくなるため、回転時に受ける遠心力Ｆ３も小さくなる。摩擦力Ｆ１，Ｆ５および遠心力Ｆ３の相乗効果によって、補強材１３ａへの負荷を低減できるので、回転数を大幅に増やすことができる。
FIG. 14 shows the frictional force, pressing force, and centrifugal force generated in the
上述した実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。 According to the third embodiment described above, the same operational effects as those of the second embodiment can be obtained, and the following operational effects can be obtained.
（５）シャフト１６は、図１２，図１３に示すように、径方向に突出する突出部１６ｅを有する。突出部１６ｅの軸方向端面１６ｅｓには、図１４に示すように、永久磁石１３ｂが接して配置される。この構成によれば、摩擦力の発生点は摩擦力Ｆ１だけでなく摩擦力Ｆ５も増えるので、永久磁石１３ｂの遠心力Ｆ３によって補強材１３ａに加わる負荷をさらに軽減できる。
(5) As shown in FIGS. 12 and 13, the
上述した実施の形態３では、実施の形態２で用いた端板１３ｃを適用した。この形態に代えて、図１５に示すように、実施の形態１で用いた端板１３ｃを適用してもよい。この場合は、上記（５）の作用効果とともに、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
In the above-described third embodiment, the
〔実施の形態４〕
実施の形態４は図１６〜図１９を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１〜３と相違する点を説明する。なお、端板１３ｃは実施の形態２で用いた構成を適用する。
[Embodiment 4]
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. For simplicity of illustration and description, unless otherwise specified, the same elements as those used in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Therefore, differences from Embodiments 1 to 3 will be mainly described. The configuration used in the second embodiment is applied to the
図１６に示す端板１３ｃは、図９に示す端板１３ｃに代わる第３構成例である。図１６に示す端板１３ｃは、さらにテーパ部１３ｃ５を有する点で、図９に示す端板１３ｃと相違する。図３に示す端板１３ｃに対しては、さらに補強材保持部１３ｃ４とテーパ部１３ｃ５とを設ける構成でもある。なお、補強材保持部１３ｃ４の構成は実施の形態２と同様であるので、以下では説明を省略する。
An
図１７，図１８に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１はテーパ部１３ｃ５を有し、永久磁石１３ｂはテーパ部１３ｃ５に対応するテーパ部１３ｂ２を有する。テーパ部１３ｃ５は、径が大きくなるにつれて永久磁石１３ｂに向かう永久磁石保持部１３ｃ１の軸方向幅が逓増する部位である。テーパ部１３ｂ２は、径が大きくなるにつれて永久磁石保持部１３ｃ１に向かう永久磁石１３ｂの軸方向幅が逓減する部位である。
As shown in FIGS. 17 and 18, the permanent magnet holding portion 13c1 has a tapered portion 13c5, and the
テーパ部１３ｃ５とテーパ部１３ｂ２は、図示するように接する。テーパ部１３ｃ５およびテーパ部１３ｂ２の各接触面は、摩擦力を高めるため、少なくとも一方の接触面が非平滑面または凹凸面であるのが望ましい。 The tapered portion 13c5 and the tapered portion 13b2 are in contact with each other as illustrated. It is desirable that at least one of the contact surfaces of the tapered portion 13c5 and the tapered portion 13b2 is a non-smooth surface or an uneven surface in order to increase the frictional force.
上述した実施の形態４によれば、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。 According to the fourth embodiment described above, the same operational effects as those of the second embodiment can be obtained, and the following operational effects can be obtained.
（６）図１７，図１８に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１と永久磁石１３ｂとの接触面は、テーパ状に設けられたテーパ部１３ｃ５とテーパ部１３ｂ２である。この構成によれば、テーパ部１３ｃ５は径が大きくなるにつれて永久磁石保持部１３ｃ１の軸方向幅が逓増するので、永久磁石保持部１３ｃ１は永久磁石１３ｂをより確実に保持することでができる。
(6) As shown in FIGS. 17 and 18, the contact surfaces of the permanent magnet holding portion 13c1 and the
上述した実施の形態４では、実施の形態２で用いた端板１３ｃに対してテーパ部１３ｃ５を設けた。この形態に代えて、図１９に示すように、実施の形態１で用いた端板１３ｃに対してテーパ部１３ｃ５を設けてもよい。この場合は、上記（６）の作用効果とともに、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
In Embodiment 4 mentioned above, the taper part 13c5 was provided with respect to the
〔実施の形態５〕
実施の形態５は図２０〜図２２を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜４で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１〜４と相違する点を説明する。なお、端板１３ｃは実施の形態２で用いた構成を適用する。
[Embodiment 5]
The fifth embodiment will be described with reference to FIGS. For simplicity of illustration and description, unless otherwise specified, the same elements as those used in Embodiments 1 to 4 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Therefore, the points different from the first to fourth embodiments will be mainly described. The configuration used in the second embodiment is applied to the
実施の形態５は、端板１３ｃとシャフト１６が実施の形態２と相違する。図２０に示す端板１３ｃは、図９に示す端板１３ｃに代わる第４構成例である。端板１３ｃは、小径部１３ｃ２に代えて第１溝部１３ｃ６を有する点で、図９に示す端板１３ｃと相違する。第１溝部１３ｃ６は、締りばめを行うための凸状部１３ｃｃができるように、永久磁石保持部１３ｃ１の永久磁石保持面１３ｃｓとは反対側の面に設けられる。
In the fifth embodiment, the
端板１３ｃが小径部１３ｃ２を有しないので、シャフト１６には小径部１３ｃ２を収容する部位が不要となる。よって、図２０に示すシャフト１６は、軸部１６ａや本体部１６ｃを有し、図４，図５に示す凸状部１６ｂや凹部１６ｄを有しない。小径部１３ｃ２，凸状部１６ｂおよび凹部１６ｄが無いので、図４に示す空間１５も無くなる。
Since the
図２１に示す締りばめ部１７は、実線のハッチングで示すように、少なくとも第１溝部１３ｃ６に対応する凸状部１３ｃｃを含める。締りばめ部１７は、二点鎖線のハッチングで示すように、さらに永久磁石保持部１３ｃ１に対応する部位を含めてもよい。
The interference
回転時に生じる遠心力によって、図６と同様にして、永久磁石保持部１３ｃ１は永久磁石１３ｂに向かって変形する。すなわち、第１溝部１３ｃ６が設けられた部位の永久磁石保持部１３ｃ１が変形する。
The permanent magnet holding portion 13c1 is deformed toward the
上述した実施の形態５によれば、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。 According to the fifth embodiment described above, the same operational effects as those of the second embodiment can be obtained, and the following operational effects can be obtained.
（７）端板１３ｃは、図２０，図２１に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１の永久磁石保持面１３ｃｓと反対側の面に第１溝部１３ｃ６を有する。この構成によれば、永久磁石保持部１３ｃ１は第１溝部１３ｃ６が設けられた部位が他の部位よりも剛性が弱いので、永久磁石１３ｂ側に向けてより確実に変形させることができる。
(7) As shown in FIGS. 20 and 21, the
上述した実施の形態５では、実施の形態２で用いた端板１３ｃに対して第１溝部１３ｃ６を設けた。この形態に代えて、図２２に示すように、実施の形態１で用いた端板１３ｃに対して第１溝部１３ｃ６を設けてもよい。この場合は、上記（７）の作用効果とともに、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
In the fifth embodiment described above, the first groove portion 13c6 is provided for the
〔実施の形態６〕
実施の形態６は図２３〜図２５を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜５で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１〜５と相違する点を説明する。なお、端板１３ｃは実施の形態２で用いた構成を適用する。
[Embodiment 6]
The sixth embodiment will be described with reference to FIGS. For simplicity of illustration and description, unless otherwise specified, the same elements as those used in Embodiments 1 to 5 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Therefore, differences from Embodiments 1 to 5 will be mainly described. The configuration used in the second embodiment is applied to the
図２３に示す端板１３ｃは、図９に示す端板１３ｃに代わる第５構成例である。図２３に示す端板１３ｃは、さらに第２溝部１３ｃ７を有する点で、図９に示す端板１３ｃと相違する。第２溝部１３ｃ７は、凸状部１６ｂとの間に隙間が生じるように、さらに永久磁石保持部１３ｃ１の永久磁石保持面１３ｃｓと同じ側の面に設けられる。
An
図２４，図２５に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１は第２溝部１３ｃ７を有する。端板１３ｃは、第２溝部１３ｃ７を設けたことによって、永久磁石保持部１３ｃ１と凸状部１６ｂとの間に隙間が生じる。また端板１３ｃは、実施の形態１〜３，５と同様に永久磁石保持面１３ｃｓを有するので、永久磁石１３ｂと接して保持する。
As shown in FIGS. 24 and 25, the permanent magnet holding part 13c1 has a second groove part 13c7. Since the
回転時に生じる遠心力によって、図６と同様にして、永久磁石保持部１３ｃ１は永久磁石１３ｂに向かって変形する。永久磁石保持部１３ｃ１と凸状部１６ｂとの間には、第２溝部１３ｃ７に対応する隙間があるので、永久磁石保持部１３ｃ１は凸状部１６ｂで阻害されずに変形し易くなる。
The permanent magnet holding portion 13c1 is deformed toward the
上述した実施の形態６によれば、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。 According to the sixth embodiment described above, the same operational effects as those of the second embodiment can be obtained, and the following operational effects can be obtained.
（８）端板１３ｃは、図２４，図２５に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１の永久磁石保持面１３ｃｓと同じ側の面に第２溝部１３ｃ７を有する。この構成によれば、第２溝部１３ｃ７が設けられた部位は他の部位に比べて剛性が弱いので、永久磁石保持部１３ｃ１を永久磁石１３ｂ側に向けてより確実に変形させることができる。
(8) As shown in FIGS. 24 and 25, the
上述した実施の形態６では、実施の形態２で用いた端板１３ｃに対して第２溝部１３ｃ７を設けた。この形態に代えて、図２６に示すように、実施の形態１で用いた端板１３ｃに対して第２溝部１３ｃ７を設けてもよい。この場合は、上記（８）の作用効果とともに、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
In Embodiment 6 mentioned above, the 2nd groove part 13c7 was provided with respect to the
なお端板１３ｃは、図２４，図２５に二点鎖線で示す第１溝部１３ｃ６をさらに設けてもよい。第１溝部１３ｃ６の具体的な構成は実施の形態６と同様であり、上記（７）の作用効果が得られる。
The
〔実施の形態７〕
実施の形態７は図２６〜図２８を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜６で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１〜６と相違する点を説明する。なお、端板１３ｃは実施の形態２で用いた構成を適用する。
[Embodiment 7]
The seventh embodiment will be described with reference to FIGS. For simplicity of illustration and description, unless otherwise specified, the same elements as those used in Embodiments 1 to 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Therefore, the points different from the first to sixth embodiments are mainly described. The configuration used in the second embodiment is applied to the
図２６，図２７に示すシャフト１６は、図５に示すシャフト１６に代わる第３構成例である。第３構成例のシャフト１６は、図１０に示す凸状部１６ｂよりも軸方向長さが短い。実施の形態６では、永久磁石保持部１３ｃ１と凸状部１６ｂとの間に隙間を確保するため、端板１３ｃに第２溝部１３ｃ７を設けた。これに対して本形態では、永久磁石保持部１３ｃ１と凸状部１６ｂとの間に隙間を確保するため、凸状部１６ｂの軸方向長さを短くする。凸状部１６ｂの軸方向長さが短くなるに伴って、永久磁石１３ｂは凸状部１６ｂの軸方向端面よりも突出したオーバーハング部１３ｂ３を有する。
The
図２６に示すように、凸状部１６ｂの軸方向長さを短くしたことによって、永久磁石保持部１３ｃ１と凸状部１６ｂとの間に隙間が生じる。端板１３ｃは実施の形態１〜３，５，６と同様に永久磁石保持面１３ｃｓを有するので、永久磁石１３ｂと接して保持する。
As shown in FIG. 26, by shortening the axial length of the
回転時に生じる遠心力によって、図６と同様にして、永久磁石保持部１３ｃ１は永久磁石１３ｂに向かって変形する。永久磁石保持部１３ｃ１と凸状部１６ｂとの間には隙間があるので、永久磁石保持部１３ｃ１は凸状部１６ｂで阻害されずに変形し易くなる。
The permanent magnet holding portion 13c1 is deformed toward the
上述した実施の形態７によれば、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。 According to the seventh embodiment described above, the same operational effects as those of the second embodiment can be obtained, and the following operational effects can be obtained.
（９）図２６に示すように、シャフト１６は軸方向に延びる凸状部１６ｂを有する。永久磁石１３ｂは、凸状部１６ｂよりも相対的に軸方向に延びるオーバーハング部１３ｂ３を有する。オーバーハング部１３ｂ３の一面は、永久磁石保持部１３ｃ１と接する。この構成によれば、遠心力Ｆａによって変形する端板１３ｃは、シャフト１６の凸状部１６ｂに接することなく、永久磁石１３ｂに接する。そのため、端板１３ｃの変形に伴う押圧力Ｆ２を永久磁石１３ｂに伝えることができ、端板１３ｃと永久磁石１３ｂとの接触面に生じる摩擦力Ｆ１を高めることができる。
(9) As shown in FIG. 26, the
上述した実施の形態７は、凸状部１６ｂの軸方向長さを短くする構成とした。この構成に代えて、図示を省略するが、補強材１３ａ，永久磁石１３ｂ，小径部１３ｃ２の軸方向長さを長くする構成としてもよい。この構成によれば、図２６に示す回転子１３よりも軸方向長さが長くなるものの、永久磁石１３ｂは凸状部１６ｂの軸方向端面よりも突出したオーバーハング部１３ｂ３を有することになる。そのため、永久磁石保持部１３ｃ１と凸状部１６ｂとの間に隙間を確保することができる。
Embodiment 7 mentioned above was set as the structure which shortens the axial direction length of the convex-shaped
上述した実施の形態７では、実施の形態２の端板１３ｃを用いた。この形態に代えて、図２８に示すように、実施の形態１の端板１３ｃを用いてもよい。この場合は、上記（９）の作用効果とともに、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
In the seventh embodiment described above, the
〔実施の形態８〕
実施の形態８は図２９，図３０を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜７で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１〜７と相違する点を説明する。なお、端板１３ｃは実施の形態１で用いた構成を適用する。
[Embodiment 8]
Embodiment 8 will be described with reference to FIGS. 29 and 30. FIG. For simplicity of illustration and description, unless otherwise specified, the same elements as those used in the first to seventh embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Therefore, the points different from the first to seventh embodiments will be mainly described. The configuration used in the first embodiment is applied to the
図２９に示す端板１３ｃは、図３，図４に示す端板１３ｃに代わる第６構成例である。図３，図４に示す端板１３ｃは、永久磁石保持部１３ｃ１と小径部１３ｃ２とが直角になっている。これに対して、図２９に示す端板１３ｃは、永久磁石保持部１３ｃ１と小径部１３ｃ２とが鋭角θになっている。鋭角θは、後述する付勢力Ｆ６が所望の値となるように、例えば４５°≦θ＜９０°の範囲内で任意に設定してよい。
An
図２９に示す端板１３ｃをシャフト１６に固定するに当たって、図３０に示すように締りばめする方向（図３０の矢印Ｄ２方向）に移動させる。端板１３ｃは、移動途中に永久磁石保持部１３ｃ１が補強材１３ａや永久磁石１３ｂに接した後、永久磁石保持部１３ｃ１は弾性変形する。こうして、端板１３ｃを締りばめでシャフト１６に固定した後の状態を図３０に示す。弾性変形した永久磁石保持部１３ｃ１は、補強材１３ａや永久磁石１３ｂに対して付勢力Ｆ６で付勢する。この付勢力Ｆ６は、回転時や停止時を問わず、図８に示す摩擦力Ｆ１を高めるように寄与する。
In fixing the
回転時に生じる遠心力によって、図６と同様にして、永久磁石保持部１３ｃ１は永久磁石１３ｂに向かって変形して図８に示す押圧力Ｆ２を生じさせる。押圧力Ｆ２と付勢力Ｆ６は別個に作用するので、永久磁石保持部１３ｃ１と永久磁石１３ｂとの接触面で生じる摩擦力Ｆ１を高めることができる。したがって、端板１３ｃは永久磁石１３ｂをより強固に保持することができる。
Due to the centrifugal force generated at the time of rotation, the permanent magnet holding portion 13c1 is deformed toward the
上述した実施の形態８によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。 According to the above-described eighth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained, and the following operational effects can be obtained.
（１０）端板１３ｃは、図２９に示すように固定前の永久磁石保持部１３ｃ１と小径部１３ｃ２とが鋭角θをなし、図３０に示すように固定後に永久磁石保持部１３ｃ１が少なくとも永久磁石１３ｂを付勢する。この構成によれば、固定に伴って弾性変形した永久磁石保持部１３ｃ１は少なくとも永久磁石１３ｂを付勢する。摩擦力Ｆ１に付勢力Ｆ６が加わり、永久磁石１３ｂをさらに強固に保持することでができる。
(10) In the
上述した実施の形態８では、実施の形態１の端板１３ｃを用いた。この形態に代えて、実施の形態２〜４，６，７の端板１３ｃを用いてもよい。すなわち、実施の形態２〜４，６，７の端板１３ｃに含まれる永久磁石保持部１３ｃ１と小径部１３ｃ２との間を鋭角θにする。この場合は、実施の形態２〜７の作用効果が得られる。
In the eighth embodiment described above, the
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
[Other Embodiments]
Although the form for implementing this invention was demonstrated above, this invention is not limited to the said form at all. In other words, various forms can be implemented without departing from the scope of the present invention. For example, the following forms may be realized.
上述した実施の形態１〜８では、図４，図１１，図１８，図２１，図２５，図３０に示すように、端板１３ｃとシャフト１６とを締りばめで固定する構成とした。この形態に代えて、他の固定形態で固定する構成としてもよい。例えば、図３１に示すように端板１３ｃとシャフト１６とをネジで固定してもよい。図３１に示すネジ部１８は、回転子１３の穴部１３ｃ３と、シャフト１６の軸部１６ａとのうちで一方に雄ネジを設け、他方に雌ネジを設けている。図示を省略するが、端板１３ｃと軸部１６ａとを溶接して固定してもよい。複数の固定形態を任意に組み合わせて固定してもよい。固定形態が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜８と同様の作用効果を得ることができる。
In the above-described first to eighth embodiments, as shown in FIGS. 4, 11, 18, 21, 25, and 30, the
上述した実施の形態１〜８では、図１，図１０，図１３，図１７，図２０，図２４，図２６，図３０に示すように、補強材１３ａの軸方向端面を永久磁石１３ｂの軸方向端面１３ｂ１に合わせる構成とした。この形態に代えて、図３２に示すように、補強材１３ａの軸方向長さを永久磁石１３ｂの軸方向端面１３ｂ１よりも短くする構成としてもよい。図３２に示す端板１３ｃは、補強材１３ａの軸方向長さが短くなった分に対応して、永久磁石保持部１３ｃ１から補強材１３ａに向けて軸方向に延びる掛止部１３ｃ８をさらに有する。二点鎖線で示すように実施の形態４における端板１３ｃがテーパ部１３ｂ２を有する場合、掛止部１３ｃ８はテーパ部１３ｂ２よりも補強材１３ａに向けて軸方向に突出して延ばす。いずれの構成にせよ、掛止部１３ｃ８は補強材１３ａと接して保持するとともに、永久磁石１３ｂの端部を係止して保持する。端板１３ｃは、実施の形態１〜８と同様に回転時に永久磁石保持部１３ｃ１が永久磁石１３ｂに接して摩擦力Ｆ１が生じる。端板１３ｃが掛止部１３ｃ８を有することで、次の作用効果を得ることができる。
In the first to eighth embodiments described above, as shown in FIGS. 1, 10, 13, 17, 20, 20, 24, 26, and 30, the axial end surface of the reinforcing
（１４）端板１３ｃは、図３２に示すように、永久磁石保持部１３ｃ１の端部から軸方向に延びる掛止部１３ｃ８を有する。掛止部１３ｃ８は、補強材１３ａと接し、かつ、永久磁石１３ｂの端部を保持する。この構成によれば、掛止部１３ｃ８は補強材１３ａと接して摩擦力を生じさせて保持するとともに、永久磁石１３ｂの端部を掛止して保持することができる。
(14) As shown in FIG. 32, the
上述した実施の形態１〜４，６〜８では、図１，図４，図１０，図１３，図１７，図２４，図２６，図３０に示すように、端板１３ｃと凹部１６ｄとの間に空間１５を設ける構成とした。この形態に代えて、図３３に示すように、端板１３ｃと凹部１６ｄとの間に弾性部材１９を設ける構成としてもよい。言い換えると、空間１５を弾性部材１９で埋める。弾性部材１９は、例えばゴムや油などが該当する。弾性部材１９を設けても、遠心力Ｆａによって端板１３ｃが変形するのを確保する。弾性部材１９は小径部１３ｃ２を押さえ付ける作用もあるので、締りばめやネジの固定力を弱くしても端板１３ｃをシャフト１６に固定することができる。その他は、空間１５か弾性部材１９かの相違に過ぎないので、実施の形態１〜８と同様の作用効果を得ることができる。
In the first to fourth embodiments described above, as shown in FIGS. 1, 4, 10, 13, 13, 17, 24, 26, and 30, the
上述した実施の形態３では、図１２に示すように、シャフト１６は一つの突出部１６ｅを有する構成とした。この形態に代えて、図３４に示すように、複数の突出部１６ｅを有する構成としてもよい。突出部１６ｅの増加に伴って、永久磁石１３ｂは数が増える反面、遠心力Ｆ３に影響する質量が減る。軸方向に隣り合う突出部１６ｅの相互間に配置される永久磁石１３ｂ（以下では単に「中間磁石」と呼ぶ）は、軸方向の両端面で突出部１６ｅと接する。中間磁石と突出部１６ｅとの接触面は、摩擦力を高めるため、少なくとも一方の接触面が非平滑面または凹凸面であるのが望ましい。よって中間磁石は、質量の減少による遠心力Ｆ３が減り、突出部１６ｅとの接触によって摩擦力が生じるため、補強材１３ａに与える遠心力Ｆ３の影響が少なくなる。したがって、突出部１６ｅの数が相違するに過ぎないので、実施の形態３と同様の作用効果を得ることができる。
In the third embodiment described above, as shown in FIG. 12, the
なお、図３４に示す突出部１６ｅの軸方向幅Ｗは任意に設定できる。例えば、突出部１６ｅは図８に示す押圧力Ｆ２を中間磁石に伝達できない剛性を有する軸方向幅Ｗとしてもよい。また、突出部１６ｅは図８に示す押圧力Ｆ２を中間磁石に伝達でき、かつ、破断等の損傷が生じない剛性を有する軸方向幅Ｗとしてもよい。軸方向幅Ｗが小さくなれば、中間磁石を含めた永久磁石１３ｂが大きく確保されてトルクが高められる。さらに、押圧力Ｆ２によって中間磁石と突出部１６ｅとの間に生じる摩擦力Ｆ１も大きくなるので、全ての永久磁石１３ｂについて保持する保持力が高まる。
Note that the axial width W of the
上述した実施の形態４では、図１７，図１８に示すように、永久磁石１３ｂのテーパ部１３ｂ２と端板１３ｃのテーパ部１３ｃ５とは平面状に構成した。この形態に代えて、図３５に示すように、テーパ部１３ｂ２とテーパ部１３ｃ５とを曲面状に構成してもよい。図示を省略するが、断面から見ると所定形状（例えばＳ字状，Ｊ字状，Ｃ字状などの形状）で変化する曲面で構成してもよい。テーパ部１３ｂ２，１３ｃ５の形状が相違するに過ぎないので、実施の形態４と同様の作用効果を得ることができる。
In the fourth embodiment described above, as shown in FIGS. 17 and 18, the tapered portion 13b2 of the
上述した実施の形態１〜４，６〜８では、図１，図４，図１０，図１３，図１７，図２４，図２６，図３０に示すように、端板１３ｃが軸方向に延びる小径部１３ｃ２を有する構成とした。この形態に代えて、図３６に示すように、小径部１３ｃ２の端部から径方向に突出する嵌合部１３ｃ９をさらに有する構成としてもよい。嵌合部１３ｃ９は、シャフト１６の凹部１６ｄと嵌合する部位である。この構成によれば、嵌合部１３ｃ９は凹部１６ｄと嵌合するので、端板１３ｃはシャフト１６と強固に固定される。空間１５は、永久磁石保持部１３ｃ１，小径部１３ｃ２，嵌合部１３ｃ９，凸状部１６ｂに囲まれて確保されるので、回転時に遠心力を受けた端板１３ｃの変形を確保できる。その他については、実施の形態１〜４，６〜８と同様の作用効果を得ることができる。
In the first to fourth embodiments described above, the
上述した実施の形態１〜８では、図１，図１０，図１３，図１７，図２０，図２４，図２６，図３０に示すように、軸部１６ａ，凸状部１６ｂおよび本体部１６ｃを一体に成形したシャフト１６を用いる構成とした。この形態に代えて、図示を省略するが、軸部１６ａ，凸状部１６ｂ，本体部１６ｃのうちで一以上の要素を別体で成形し、任意の固定形態（例えば締りばめ，ネジ，溶接等）で固定したシャフト１６を用いる構成としてもよい。シャフト１６の構成が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜８と同様の作用効果を得ることができる。
In the first to eighth embodiments described above, as shown in FIGS. 1, 10, 13, 17, 20, 20, 24, 26, and 30, the
上述した実施の形態２では、図９に示すように、さらに補強材保持部１３ｃ４を有する端板１３ｃを用いた。実施の形態４では、図１６に示すように、さらにテーパ部１３ｃ５を有する端板１３ｃを用いた。実施の形態５では、図２０に示すように、さらに第１溝部１３ｃ６を有する端板１３ｃを用いた。実施の形態６では、図２２に示すように、さらに第２溝部１３ｃ７を有する端板１３ｃを用いた。また、図３２ではさらに掛止部１３ｃ８を有する端板１３ｃを用いた。図示を省略するが、補強材保持部１３ｃ４，テーパ部１３ｃ５，第１溝部１３ｃ６，第２溝部１３ｃ７，掛止部１３ｃ８のうちで二以上の要素を組み合わせた端板１３ｃを用いてもよい。要するに端板１３ｃは、回転時に変形して、永久磁石保持部１３ｃ１が永久磁石１３ｂに接して摩擦力を生じさせる構成であればよい。二以上の要素を組み合わせた端板１３ｃであっても、組み合わせた要素に対応する実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
In Embodiment 2 mentioned above, as shown in FIG. 9, the
上述した実施の形態１〜８では、インナーロータ型の回転電機１０に適用する構成とした。この形態に代えて、アウターロータ型の回転電機に適用する構成としてもよい。固定子１１と回転子１３の配置が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜８と同様の作用効果が得られる。
In Embodiment 1-8 mentioned above, it was set as the structure applied to the inner rotor type rotary
１０ 回転電機
１１ 固定子
１３ 回転子
１３ａ 補強材
１３ｂ 永久磁石
１３ｂ１ 軸方向端部
１３ｃ 端板
１３ｃ１ 永久磁石保持部
１３ｃ２ 小径部
１６ シャフト
DESCRIPTION OF
Claims (15)
一方側端部が前記シャフトに固定され、かつ、他方側端部が前記永久磁石の軸方向端面（１３ｂ１）に接して配置され、回転時に生じる遠心力（Ｆ３）によって前記他方側端部が前記永久磁石の軸方向端面と接するように変形する端板（１３ｃ）を備え、
前記端板は、前記一以上の永久磁石との間で生じる摩擦力（Ｆ１）によって、前記一以上の永久磁石を保持する永久磁石保持部（１３ｃ１）を有する回転子。 A rotor having one or more permanent magnets (13b) disposed on the outer peripheral surface of the shaft (16) and extending in the axial direction, and a reinforcing material (13a) for covering and reinforcing the outer surface of the one or more permanent magnets. 13)
One side end is fixed to the shaft, and the other side end is disposed in contact with the axial end surface (13b1) of the permanent magnet. The centrifugal force (F3) generated during rotation causes the other side end to be An end plate (13c) that is deformed so as to be in contact with the axial end surface of the permanent magnet;
The end plate is a rotor having a permanent magnet holding part (13c1) for holding the one or more permanent magnets by a frictional force (F1) generated between the end plate and the one or more permanent magnets.
前記小径部と前記シャフトとは、締りばめ（１７）またはネジ（１８）で固定する請求項１に記載の回転子。 The end plate further includes a small-diameter portion (13c2) that is smaller in the radial direction than the permanent magnet holding portion,
The rotor according to claim 1, wherein the small diameter portion and the shaft are fixed with an interference fit (17) or a screw (18).
前記小径部は、前記永久磁石保持面から軸方向に突出する請求項１または２に記載の回転子。 The permanent magnet holding part has a permanent magnet holding surface (13cs) for holding in contact with the permanent magnet,
The rotor according to claim 1, wherein the small diameter portion protrudes in an axial direction from the permanent magnet holding surface.
前記補強材保持部は、前記永久磁石保持部よりも剛性が弱くなるように設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の回転子。 The end plate further includes a reinforcing material holding portion (13c4) for holding the reinforcing material by a frictional force (F4) generated between the end plate and the reinforcing material,
The rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing material holding portion is provided so as to be less rigid than the permanent magnet holding portion.
前記突出部の軸方向端面（１６ｅｓ）には、前記永久磁石が接して配置される請求項１から４のいずれか一項に記載の回転子。 The shaft has one or more protrusions (16e) protruding in the radial direction,
The rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein the permanent magnet is disposed in contact with an axial end surface (16es) of the protrusion.
前記永久磁石は、前記凸状部よりも相対的に軸方向に延びるオーバーハング部（１３ｂ３）を有し、
前記オーバーハング部の一面は、前記永久磁石保持部と接する請求項１から８のいずれか一項に記載の回転子。 The shaft has a convex portion (16b) extending in the axial direction,
The permanent magnet has an overhang portion (13b3) extending in the axial direction relatively to the convex portion,
The rotor according to claim 1, wherein one surface of the overhang portion is in contact with the permanent magnet holding portion.
前記掛止部は、前記補強材と接し、かつ、前記永久磁石の端部を掛止して保持する請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転子。 The end plate has a latching portion (13c8) extending in the axial direction from an end portion of the permanent magnet holding portion,
The rotor according to any one of claims 1 to 13, wherein the hook portion is in contact with the reinforcing member and hooks and holds an end portion of the permanent magnet.
前記回転子と空隙（Ｇ）を介して対向する固定子（１１）とを有する回転電機（１０）。 The rotor according to any one of claims 1 to 14,
A rotating electrical machine (10) having the rotor and a stator (11) facing each other through a gap (G).
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