JP2019213264A - 回転電機の表面永久磁石型ロータ - Google Patents

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Abstract

【課題】繊維強化樹脂からなる保持リングの酸化劣化を大きく抑制できる回転電機の表面永久磁石型ロータを提供する。【解決手段】コア部１２の外周面に複数の永久磁石１３を布設して押え付けるように繊維強化樹脂からなる保持リング１４を複数嵌合することにより、永久磁石１３をコア部１２に保持リング１４で固定した回転電機の表面永久磁石型ロータ１０において、保持リング１４の端面を覆う高分子材料からなる保護コート１５が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、電動機や発電機等の回転電機の表面永久磁石型ロータに関する。
コア部の外周面に複数の永久磁石を布設した表面永久磁石（ＳＰＭ）型ロータを利用した電動機や発電機等の回転電機においては、ロータが高速度で回転すると、永久磁石が遠心力により外れてしまうおそれがあるため、当該永久磁石をコア部の外周面に押え付けるように繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる保持リングを複数嵌合することにより、当該永久磁石をコア部に保持リングで固定するようにしている。
特開２００１−０８６６７７号公報 特開２００２−０３４２１６号公報 特開２０１７−１９５６９５号公報
前述したような回転電機のＳＰＭ型ロータにおいては、ＦＲＰからなるパイプを径方向に沿って切断して作製した保持リングを利用していることから、保持リングの端面に繊維と樹脂との界面が露出してしまっている。このため、保持リングは、外部露出する前記界面から内部に空気が侵入し易く、内部に侵入した空気中の酸素によって樹脂が酸化して強度低下を引き起こしてしまうおそれがあった。
このようなことから、本発明は、保持リングの酸化劣化を大きく抑制することができる回転電機のＳＰＭ型ロータを提供することを目的とする。
前述した課題を解決するための、本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータは、コア部の外周面に複数の永久磁石を布設して、当該永久磁石を当該コア部の外周面に押え付けるように繊維強化樹脂からなる保持リングを複数嵌合することにより、当該永久磁石を当該コア部に当該保持リングで固定した回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、前記保持リングの端面を覆う高分子材料からなる保護体が設けられていることを特徴とする。
また、本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータは、前述した回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、前記保護体が、前記保持リングの外周面及び端面を被覆する保護層であることを特徴とする。
また、本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータは、前述した回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、前記保護体が、前記コア部の軸方向で隣り合う前記保持リングの間及び当該軸方向両端側に位置する前記保持リングの軸方向外側に位置するように前記コアの前記永久磁石上にそれぞれ嵌合して当該保持リングの端面を塞ぐ複数の保護リングであることを特徴とする。
また、本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータは、前述した回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、前記保護体が、前記高分子材料よりも高い熱伝導性を有する材料からなる充填材を含有するものであることを特徴とする。
本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータによれば、保持リングの端面が保護体で覆われることから、保持リングの端面に位置する繊維と樹脂との界面が外部へ露出することを防止できるので、保持リングの外部露出する上記界面から保持リングの内部へ空気が侵入してしまうことを防止できる。その結果、保持リングの酸化劣化を大きく抑制することができ、保持リングの強度低下を大きく抑制することができる。
本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータの第一番目の実施形態の概略構成図である。 図１の断面図である。 本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータの第二番目の実施形態の概略構成図である。 図３の断面図である。 本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータの他の実施形態の概略構成図である。 図５の断面図である。
本発明に係る回転電機の表面永久磁石（ＳＰＭ）型ロータの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
〈第一番目の実施形態〉
本発明に係る回転電機のＳＰＭ型ロータの第一番目の実施形態を図１，２に基づいて説明する。
図１，２に示すように、円柱形状をなす軸部１１の外周上の長手方向中央部分には、円筒形状をなすコア部１２が同軸をなして設けられている。コア部１２の外周面上には、円弧形状をなす永久磁石（ＰＭ）１３が当該コア部１２の長手方向中央部分全体を覆うように当該コア部１２の周方向及び軸方向に亘って複数布設されている。コア部１２の周方向に並設された永久磁石１３上には、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる環状をなす保持リング１４が、当該コア部１２の軸方向に並設された永久磁石１３ごとに当該コア部１２と同軸をなしてそれぞれ嵌合している。
図１，２に示すように、永久磁石１３上の保持リング１４は、高分子材料であるエポキシ等の樹脂からなる保護体である保護層の保護コート１５で外周面及び端面が被覆されている。このような保護コート１５は、コア部１２に永久磁石１３を貼り付けて保持リング１４を嵌合させてから、粘性を有する液状の前記樹脂を保持リング１４上から塗布して炉内等で硬化させることにより、容易に設けることができる。
このようにして保護コート１５を設けた本実施形態に係るロータ１０においては、保持リング１４の端面及び外周面が保護コート１５でコーティングされていることから、保持リング１４の端面に位置する繊維と樹脂との界面が外部へ露出することを防止できる。
このため、本実施形態に係るロータ１０では、保持リング１４の外部露出する前記界面から保持リング１４の内部への空気の侵入を防止することができる。
したがって、本実施形態に係るロータ１０によれば、保持リング１４の樹脂の酸化劣化を大きく抑制することができるので、保持リング１４の強度低下を大きく抑制することができる。
〈第二番目の実施形態〉
本発明に係る回転電機のＳＰＭ型ロータの第二番目の実施形態を図３，４に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。
図３，４に示すように、前記永久磁石１３上の、前記コア部１２の軸方向で隣り合う保持リング１４の間及び当該軸方向で両端側に位置する保持リング１４の軸方向外側には、エポキシ等の樹脂やフッ素ゴム等のゴムのような高分子材料からなる保護体である複数の保護リング２５が当該保持リング１４の端面を塞ぐようにしてそれぞれ嵌合している。
つまり、前述した実施形態においては、コア部１２に永久磁石１３を貼り付けて保持リング１４を嵌合した後に、粘性を有する液状の前記樹脂を保持リング１４上から塗布して炉内等で硬化させることにより、保持リング１４の外周面及び端面を保護コート１５で覆うようにしたが、本実施形態においては、コア部１２に永久磁石１３を貼り付けた後に、保持リング１４と保護リング２５とを交互に嵌合することにより、保持リング１４の端面を保護リング２５で覆うようにしたのである。
このため、本実施形態に係るロータ２０においては、保持リング１４の端面が保護リング２５で塞がれていることから、前述した実施形態に係るロータ１０の場合と同様に、保持リング１４の端面に位置する繊維と樹脂との界面が外部へ露出することを防止でき、保持リング１４の外部露出する前記界面から保持リング１４の内部へ空気が侵入することを防止できる。
したがって、本実施形態に係るロータ２０によれば、前述した実施形態の場合と同様に、保持リング１４の樹脂の酸化劣化を大きく抑制することができるので、保持リング１４の強度低下を大きく抑制することができる。
また、前述した実施形態に係るロータ１０のような、前記樹脂の炉内での硬化や粘度による膜厚制御等の作業を不要にすることができる。
〈他の実施形態〉
なお、前述した第一番目の実施形態においては、粘性を有する液状の前記樹脂を保持リング１４上から塗布して炉内等で硬化させることにより、保持リング１４の外周面及び端面を保護コート１５で覆うようにしたが、他の実施形態として、前記保護コート１５に代えて、例えば、図５，６に示すように、水酸化アルミニウムやアルミナや窒化ホウ素等のように樹脂よりも高い熱伝導性を有する材料からなる充填材を含有する樹脂を前記保持リング１４の外周面及び端面にライニングすることにより、当該保持リング１４の外周面及び端面を保護体である保護層の保護ライナ３５で被覆したロータ３０とすれば、前述した第一番目の実施形態の保護コート１５よりも熱伝導性を高めることができるので、前述した第一番目の実施形態のロータ１０よりも放熱性能を高めることができ、非常に好ましい。
同様に、前述した第二番目の実施形態の保護リング２５を、水酸化アルミニウムやアルミナや窒化ホウ素等のように樹脂やゴムよりも高い熱伝導性を有する材料からなる充填材を含有する樹脂やゴム等の高分子材料からなる保護リングとすれば、前述した第二番目の実施形態の場合よりも熱伝導性を高めて放熱性能を高めることができ、非常に好ましい。
本発明に係る回転電機の表面永久磁石型ロータは、保持リングの酸化劣化を大きく抑制して、保持リングの強度低下を大きく抑制することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
１０ ロータ
１１ 軸部
１２ コア部
１３ 永久磁石
１４ 保持リング
１５ 保護コート
２０ ロータ
２５ 保護リング
３０ ロータ
３５ 保護ライナ

Claims (4)

  1. コア部の外周面に複数の永久磁石を布設して、当該永久磁石を当該コア部の外周面に押え付けるように繊維強化樹脂からなる保持リングを複数嵌合することにより、当該永久磁石を当該コア部に当該保持リングで固定した回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、
    前記保持リングの端面を覆う高分子材料からなる保護体が設けられている
    ことを特徴とする回転電機の表面永久磁石型ロータ。
  2. 請求項１に記載の回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、
    前記保護体が、前記保持リングの外周面及び端面を被覆する保護層である
    ことを特徴とする回転電機の表面永久磁石型ロータ。
  3. 請求項１に記載の回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、
    前記保護体が、前記コア部の軸方向で隣り合う前記保持リングの間及び当該軸方向両端側に位置する前記保持リングの軸方向外側に位置するように前記コアの前記永久磁石上にそれぞれ嵌合して当該保持リングの端面を塞ぐ複数の保護リングである
    ことを特徴とする回転電機の表面永久磁石型ロータ。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転電機の表面永久磁石型ロータにおいて、
    前記保護体が、前記高分子材料よりも高い熱伝導性を有する材料からなる充填材を含有するものである
    ことを特徴とする回転電機の表面永久磁石型ロータ。
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