JP5844607B2 - Rotor and motor - Google Patents
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Description
本発明は、マグネット界磁のランデル型ロータ及びモータに関する。 The present invention relates to a magnet field Landell rotor and a motor.
従来、モータの一種として、図１２に示すようなマグネット界磁のランデル型ロータ８１を有するモータ（回転電機）が周知である（例えば特許文献１等参照）。この型のモータのロータ８１は、周方向に複数の爪状磁極８２ａ，８３ａを有する鉄製の回転子鉄心８２，８３と、回転子鉄心８２，８３の間に配置された円板磁石８４とを備える。そして、円板磁石８４の磁界によって各爪状磁極８２ａ，８３ａが周方向において交互に異なる磁極を生成することにより、いわゆるマグネット界磁のランデル型ロータとして機能する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a motor (rotary electric machine) having a magnet field Landel rotor 81 as shown in FIG. 12 is well known as a kind of motor (see, for example, Patent Document 1). The rotor 81 of this type of motor comprises an iron rotor core 82, 83 having a plurality of claw-shaped magnetic poles 82a, 83a in the circumferential direction and a disc magnet 84 disposed between the rotor cores 82, 83. Prepare. The claw-shaped magnetic poles 82a and 83a generate different magnetic poles alternately in the circumferential direction by the magnetic field of the disc magnet 84, thereby functioning as a so-called magnet field Landell-type rotor.
ところで、この型のモータは、爪状磁極８２ａ，８３ａが鉄で形成されているので、磁束のとり得る方向が自由で、実際のところ爪状磁極８２ａ，８３ａの構造的な工夫だけでは、磁束のコントロール、つまり漏れ磁束を少なく抑えてモータの出力を確保するには限界がある。よって、特許文献１では、爪状磁極８２ａ，８３ａの間に磁束整流用磁石を設けて、漏れ磁束を少なく抑える対策がなされている。 By the way, in this type of motor, the claw-shaped magnetic poles 82a and 83a are made of iron, so the direction in which the magnetic flux can be taken is free. There is a limit to the control of the motor, that is, to secure the output of the motor while suppressing the leakage magnetic flux to a small extent. Therefore, in Patent Document 1, a countermeasure for suppressing the leakage magnetic flux is taken by providing a magnetic flux rectifying magnet between the claw-shaped magnetic poles 82a and 83a.
しかし、特許文献１は、磁束整流用磁石が別途必要となるので、部品点数が増加したり、部品の組み付け工数が増加したりするなどの問題があった。よって、これらがモータのコストアップに繋がってしまうので、この種のマグネット界磁のランデル型ロータを有するモータにおいて、簡素な構造で爪状磁極に強い磁束を発生させて、モータの出力を確保することができる技術の開発ニーズがあった。 However, since Patent Document 1 requires a magnetic flux rectifying magnet separately, there are problems such as an increase in the number of parts and an increase in the number of parts assembly steps. Therefore, these lead to an increase in the cost of the motor. Therefore, in a motor having this type of magnet field Landell type rotor, a strong magnetic flux is generated in the claw-shaped magnetic pole with a simple structure to ensure the output of the motor. There was a need to develop technology that could.
本発明の目的は、少ない部品点数で爪状磁極に強い磁束を発生させて高出力を確保することができるロータ及びモータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotor and a motor that can secure a high output by generating a strong magnetic flux in a claw-shaped magnetic pole with a small number of parts.
前記問題点を解決するために、本発明では、周方向に複数の爪状磁極を有する第１回転子及び第２回転子が設けられ、これら一方の爪状磁極が他方の爪状磁極間の切欠部に入り込む組み付け状態をとり、前記第１回転子及び前記第２回転子を磁石で形成することにより、当該磁石の磁界によって複数の前記爪状磁極を周方向において交互にＮ極／Ｓ極として形成するロータであって、前記第１回転子及び前記第２回転子の組からなるロータユニットを、お互いの同極同士が接触する向きで軸方向に複数積層したタンデム構造であり、軸方向に隣り合うロータユニット間には、シャフトに取り付け固定された軟磁性材の板材が設けられ、前記板材は、当該板材を軸方向の間に配置する両ロータユニットにおいて各ロータユニットの一方の磁極の爪状磁極の基端面同士が軸方向に隣り合う位置に合わせて周方向に間隔を空けて設けられる複数の歯を有することを要旨とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, a first rotor and a second rotor having a plurality of claw-shaped magnetic poles in the circumferential direction are provided, and one claw-shaped magnetic pole is between the other claw-shaped magnetic poles. The assembled state of entering the notch is formed, and the first rotor and the second rotor are formed of magnets, so that the plurality of claw-shaped magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction by the magnetic field of the magnets. I Oh in rotor formed as a rotor unit comprising a set of first rotor and the second rotor, a tandem structure in which a plurality of axially stacked in the direction of contact same poles each other, the shaft Between the rotor units adjacent to each other in the direction, a soft magnetic material plate fixed to a shaft is provided, and the plate material is one magnetic pole of each rotor unit in both rotor units in which the plate material is arranged in the axial direction. of Proximal end faces of Jo magnetic poles summarized in that with a plurality of teeth provided at intervals in the circumferential direction according to the position adjacent in the axial direction.
本発明の構成によれば、第１回転子及び第２回転子のそれぞれを磁石で形成するので、第１回転子及び第２回転子のそれぞれが自ら磁極を持つ部材となり、第１回転子及び第２回転子の各々の爪状磁極は磁束の方向性を持つことになる。このため、背景技術で述べたような磁束整流用磁石を用意しなくとも、各爪状磁極に強い磁束にてＮ極／Ｓ極を生じさせることが可能となる。よって、少ない部品点数で爪状磁極に強い磁束を発生させて、ロータの高出力を確保することが可能となる。 According to the configuration of the present invention, since each of the first rotor and the second rotor is formed of a magnet, each of the first rotor and the second rotor becomes a member having a magnetic pole, and the first rotor and the second rotor Each claw-shaped magnetic pole of the second rotor has the direction of magnetic flux. For this reason, it is possible to generate N pole / S pole with a strong magnetic flux in each claw-shaped magnetic pole without preparing a magnetic flux rectifying magnet as described in the background art. Therefore, it is possible to secure a high output of the rotor by generating a strong magnetic flux in the claw-shaped magnetic pole with a small number of parts.
また、ロータの外周面において各爪状磁極が形成するＮ極／Ｓ極の面積を広くとることが可能となるので、トルク向上に効果が高くなる。
本発明では、前記磁石は、ある特定の方向に磁化が向く異方性磁石であることを要旨とする。この構成によれば、第１回転子及び第２回転子を異方性磁石により形成するので、ある特定方向に向く強い磁束を、各爪状磁極に発生させるのに効果が高くなる。よって、ロータのトルク確保に効果が高い。
Further, since the area of the N pole / S pole formed by each claw-shaped magnetic pole can be increased on the outer peripheral surface of the rotor, the effect of improving the torque is enhanced.
The gist of the present invention is that the magnet is an anisotropic magnet whose magnetization is directed in a specific direction. According to this configuration, since the first rotor and the second rotor are formed of anisotropic magnets, the effect of generating a strong magnetic flux directed in a specific direction in each claw-shaped magnetic pole is enhanced. Therefore, the effect of securing the torque of the rotor is high.
本発明では、前記第１回転子及び前記第２回転子の間には、シャフトに取り付け固定された軟磁性材の板材が、前記第１回転子及び前記第２回転子の位置決め用の部材として設けられていることを要旨とする。この構成によれば、軟磁性材はシャフトに対し、例えば圧入固定などでしっかりと組み付けられ、この軟磁性材に磁石製の第１回転子及び第２回転子が磁力により吸着することにより、第１回転子及び第２回転子がシャフトに対して位置決めされる。このため、爪状磁極の周方向における等角配置（均等配置）が確保され、ロータの所望出力の確保に効果が高くなる。 In the present invention, between the first rotor and the second rotor, a soft magnetic material plate attached and fixed to a shaft is used as a member for positioning the first rotor and the second rotor. The gist is that it is provided. According to this configuration, the soft magnetic material is firmly assembled to the shaft, for example, by press-fitting, and the first and second rotors made of magnets are attracted to the soft magnetic material by magnetic force, so that the first A first rotor and a second rotor are positioned with respect to the shaft. For this reason, the equiangular arrangement (equal arrangement) in the circumferential direction of the claw-shaped magnetic pole is ensured, and the effect is high in ensuring the desired output of the rotor.
本発明では、前記第１回転子及び前記第２回転子の間には、これらを位置決めする部材としての軟磁性材の板材が設けられておらず、当該第１回転子及び第２回転子がシャフトに直接取り付けられていることを要旨とする。この構成によれば、軟磁性材を使用しないことにより、部品点数が削減されるので、ロータ体格の小型化に寄与する。 In the present invention, a plate of soft magnetic material is not provided between the first rotor and the second rotor as a member for positioning them, and the first rotor and the second rotor are The gist is that it is directly attached to the shaft. According to this configuration, since the number of parts is reduced by not using the soft magnetic material, it contributes to the downsizing of the rotor body.
本発明では、前記磁石は、焼結磁石又はボンド磁石であることを要旨とする。この構成によれば、第１回転子や第２回転子を圧縮成型や射出成形のどちらでも製造することが可能となるので、製造方法が１通りに限定されてしまうことがない。 The gist of the present invention is that the magnet is a sintered magnet or a bonded magnet. According to this configuration, the first rotor and the second rotor can be manufactured by either compression molding or injection molding, so that the manufacturing method is not limited to one.
本発明では、前記磁石は、フェライト磁石、サマリウムコバルト系磁石、サマリウム鉄窒素系磁石、ネオジム磁石又はアルニコ磁石であることを要旨とする。この構成によれば、これら汎用的な材料によっても第１回転子や第２回転子を製造することも可能である。 The gist of the present invention is that the magnet is a ferrite magnet, a samarium cobalt magnet, a samarium iron nitrogen magnet, a neodymium magnet, or an alnico magnet. According to this configuration, the first rotor and the second rotor can be manufactured using these general-purpose materials.
本発明では、前記軟磁性材は、軟鉄、金属ガラス、パーメンジュール又はアモルファスであることを要旨とする。この構成によれば、軟磁性材を剛性の高い材料で形成することが可能となるので、軟磁性材をシャフトに対し強固に固定することが可能となる。よって、軟磁性材に磁力にて固定された第１回転子及び第２回転子を、シャフトに対してずれ難くすることが可能となる。 The gist of the present invention is that the soft magnetic material is soft iron, metallic glass, permendur, or amorphous. According to this configuration, the soft magnetic material can be formed of a highly rigid material, so that the soft magnetic material can be firmly fixed to the shaft. Therefore, it is possible to make it difficult for the first rotor and the second rotor fixed to the soft magnetic material by magnetic force to be displaced with respect to the shaft.
本発明では、上記のように構成されるロータと、当該ロータを回転可能に支持するステータとを備えたモータであることを要旨とする。 The gist of the present invention is a motor including the rotor configured as described above and a stator that rotatably supports the rotor.
本発明によれば、少ない部品点数で爪状磁極に強い磁束を発生させて高出力を確保することができる。 According to the present invention, it is possible to secure a high output by generating a strong magnetic flux in the claw-shaped magnetic pole with a small number of parts.
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化したロータ及びモータの第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a rotor and a motor embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
図１に示すように、モータ１には、モータ１の固定側となるステータ２が設けられ、このステータ２の内部に、モータ１の回転側となるロータ３がステータ２に対して回転可能に設けられている。そして、ステータ２の鉄心に巻かれた巻線に電流が流されると、ステータ２とロータ３との間のマグネット界磁（永久磁石界磁）に発生する磁界によって、ロータ３がステータ２に対して回転する。 As shown in FIG. 1, the motor 1 is provided with a stator 2 that serves as a fixed side of the motor 1, and a rotor 3 that serves as a rotation side of the motor 1 is rotatable with respect to the stator 2 inside the stator 2. Is provided. When a current is passed through the winding wound around the iron core of the stator 2, the rotor 3 is moved against the stator 2 by a magnetic field generated in the magnet field (permanent magnet field) between the stator 2 and the rotor 3. Rotate.
図２及び図３に示すように、本例のようなマグネット界磁のランデル型ロータ３には、例えば永久磁石からなる一対の回転子４，５と、これら一対の回転子４，５の間に挟まれた板材の軟磁性材６とが設けられている。本例のモータ１は、２枚の回転子４，５からなる一層構造をなしている。本例の場合、紙面上側を第１回転子４とし、紙面下側を第２回転子５とする。ロータ３の軸中心には、ロータ３の回転軸となる非磁性体のシャフト７が取り付けられている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the magnet field Landell-type rotor 3 as in this example includes a pair of rotors 4 and 5 made of, for example, permanent magnets, and a pair of rotors 4 and 5. And a soft magnetic material 6 which is a plate material sandwiched between the two. The motor 1 of this example has a single layer structure composed of two rotors 4 and 5. In the case of this example, the upper side of the paper is the first rotor 4, and the lower side of the paper is the second rotor 5. A non-magnetic shaft 7 serving as a rotation axis of the rotor 3 is attached to the center of the rotor 3.
第１回転子４において略円板状の回転子本体部８の周縁には、周方向に沿って等間隔に並ぶ複数の爪状磁極９，９…が、外側に向かって放射状に突設されている。さらに、第１回転子４の爪状磁極９は、モータ軸方向に沿って延出する形状、つまり図２及び図３において紙面下方向に飛び出す形状をなし、隣同士の爪状磁極９，９の間が切欠部１０となっている。第２回転子５は、第１回転子４と略同一形状をなし、第１回転子４と同様に回転子本体部１１、爪状磁極１２及び切欠部１３を有する。第１回転子４及び第２回転子５は、一方の爪状磁極９（１２）が他方の切欠部１３（１０）の入り込むように、かつ逆の磁極同士が接するように、上下逆さまの組み付け状態をとる。これにより、第１回転子４の爪状磁極９と第２回転子５の爪状磁極１２とは、ロータ周方向において交互に配置される。各回転子４，５の中心には、シャフト７を挿通する通し孔１４，１５が各々貫設されている。 In the first rotor 4, a plurality of claw-shaped magnetic poles 9, 9,... Arranged at equal intervals along the circumferential direction project radially outward from the periphery of the substantially disc-shaped rotor main body 8. ing. Further, the claw-shaped magnetic pole 9 of the first rotor 4 has a shape extending along the motor axis direction, that is, a shape protruding in the lower direction of the paper in FIGS. 2 and 3, and the claw-shaped magnetic poles 9, 9 adjacent to each other. The notch 10 is between the two. The second rotor 5 has substantially the same shape as the first rotor 4, and has a rotor body 11, a claw-shaped magnetic pole 12, and a notch 13, similar to the first rotor 4. The first rotor 4 and the second rotor 5 are assembled upside down so that one claw-shaped magnetic pole 9 (12) enters the other notch 13 (10) and opposite magnetic poles are in contact with each other. Take a state. Thereby, the claw-shaped magnetic poles 9 of the first rotor 4 and the claw-shaped magnetic poles 12 of the second rotor 5 are alternately arranged in the rotor circumferential direction. Through holes 14 and 15 through which the shaft 7 is inserted are respectively penetrated at the centers of the rotors 4 and 5.
爪状磁極９（１２）は、ロータ径方向から見て長方形に形成されている。なお、爪状磁極９（１２）は、例えば正四角形状や台形状に形成されてもよい。また、回転子本体部８と爪状磁極９（１２）との間の隙間は、断面が長方形状となるように形成されている。さらに、隣り合う爪状磁極９，１２の間は、ロータ径方向から見て長方形の空間をなすように離間する。 The claw-shaped magnetic pole 9 (12) is formed in a rectangular shape when viewed from the rotor radial direction. The claw-shaped magnetic pole 9 (12) may be formed in, for example, a regular square shape or a trapezoidal shape. The gap between the rotor body 8 and the claw-shaped magnetic pole 9 (12) is formed so that the cross section is rectangular. Further, the adjacent claw-shaped magnetic poles 9 and 12 are separated so as to form a rectangular space when viewed from the rotor radial direction.
本例の第１回転子４及び第２回転子５は、異方性磁石（極異方性磁石）からなる。異方性磁石は、ある特定の方向に磁化された磁石であって、その特定方向に強い磁力を有する。異方性磁石は、例えば焼結磁石、ボンド磁石（プラスチックマグネット、ゴムマグネット等）などが使用されている。また、これ以外に、例えばフェライト磁石、サマリウム鉄窒素（Sm−Fe−N）系磁石、サマリウムコバルト系磁石、ネオジム磁石、アルニコ磁石などを使用してもよい。 The 1st rotor 4 and the 2nd rotor 5 of this example consist of anisotropic magnets (polar anisotropic magnet). An anisotropic magnet is a magnet magnetized in a specific direction and has a strong magnetic force in the specific direction. For example, sintered magnets, bonded magnets (plastic magnets, rubber magnets, etc.) are used as anisotropic magnets. In addition, for example, a ferrite magnet, a samarium iron nitrogen (Sm-Fe-N) magnet, a samarium cobalt magnet, a neodymium magnet, an alnico magnet, or the like may be used.
軟磁性材６は、円板状をなすとともに、例えば軟鉄、金属ガラス、パーメンジュール、アモルファスのいずれかからなる。軟磁性材６は、中央の通し孔１６にシャフト７が通されるとともに、シャフト７に圧入固定されている。即ち、軟磁性材６が圧入固定によってシャフト７に強固に固定され、この軟磁性材６に回転子４，５が磁力によって吸着することにより、回転子４，５が位置決め固定されている。これにより、回転子４，５のシャフト７に対する位置合わせがなされる。 The soft magnetic material 6 has a disk shape and is made of, for example, soft iron, metallic glass, permendur, or amorphous. The soft magnetic material 6 has a shaft 7 passed through a central through hole 16 and is press-fitted and fixed to the shaft 7. That is, the soft magnetic material 6 is firmly fixed to the shaft 7 by press fitting, and the rotors 4 and 5 are attracted to the soft magnetic material 6 by magnetic force, so that the rotors 4 and 5 are positioned and fixed. Thereby, alignment with respect to the shaft 7 of the rotors 4 and 5 is made.
図４及び図５に示すように、第１回転子４は、回転子本体部８の内面１７から爪状磁極９の方向に磁気モーメントが向くように着磁されている。よって、第１回転子４は、各爪状磁極９，９…の外周面がＮ極（外周側Ｎ極）となり、回転子本体部８の内面１７、つまり軸方向垂直面がＳ極（軸垂直面側Ｓ極）となっている。図５に示すように、第２回転子５は、爪状磁極１２，１２…から回転子本体部１１の内面１８の方向に磁気モーメントが向くように着磁されている。よって、第２回転子５は、各爪状磁極１２，１２…の外周側がＳ極（外周側Ｓ極）となり、回転子本体部１１の内面１８、つまり軸方向垂直面がＮ極（軸垂直面側Ｎ極）となっている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the first rotor 4 is magnetized so that the magnetic moment is directed from the inner surface 17 of the rotor body 8 toward the claw-shaped magnetic pole 9. Therefore, in the first rotor 4, the outer peripheral surfaces of the claw-shaped magnetic poles 9, 9... Vertical surface side S pole). As shown in FIG. 5, the second rotor 5 is magnetized so that the magnetic moment is directed from the claw-shaped magnetic poles 12, 12... To the inner surface 18 of the rotor body 11. Therefore, in the second rotor 5, the outer peripheral side of the claw-shaped magnetic poles 12, 12,... Becomes the S pole (outer peripheral side S pole), and the inner surface 18, that is, the axial vertical plane of the rotor body 11, is the N pole (axial vertical). Surface side N pole).
よって、第１回転子４と第２回転子５とを組み付けると、第１回転子４のＮ極の爪状磁極９，９…が第２回転子５の各切欠部１３，１３…に入り込み、第２回転子５のＳ極の爪状磁極１２，１２…が第１回転子４の各切欠部１０，１０…に入り込む配置位置をとる。このため、ロータ３の周方向において、Ｎ極とＳ極とが交互に並び、ロータ３がマグネット界磁のランデル型ロータとして機能することになる。 Therefore, when the first rotor 4 and the second rotor 5 are assembled, the N-pole claw-shaped magnetic poles 9, 9... Of the first rotor 4 enter the notches 13, 13. The S-shaped claw-shaped magnetic poles 12, 12,... Of the second rotor 5 are arranged at the positions where the notches 10, 10,. For this reason, in the circumferential direction of the rotor 3, N poles and S poles are alternately arranged, and the rotor 3 functions as a Landel rotor of a magnet field.
次に、本例のモータ１の作用を、図４及び図５を用いて説明する。
図４及び図５に示すように、第１回転子４と第２回転子５とを鉄ではなく永久磁石により形成し、第１回転子４を外周側Ｎ極となるように着磁し、第２回転子５を外周側Ｓ極となるように着磁する。このため、図５に示すように、第２回転子５の外周側Ｓ極から軸垂直面側Ｎ極に向かい、さらに軟磁性材６を通って、第１回転子４の軸垂直面側Ｓ極から外周側Ｎ極に向かう磁束通路が形成される。これにより、ステータ２が通電された際には、ロータ３がステータ２に対して回転可能となる。
Next, the operation of the motor 1 of this example will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 4 and 5, the first rotor 4 and the second rotor 5 are formed of permanent magnets instead of iron, and the first rotor 4 is magnetized so as to have an N pole on the outer periphery side, The 2nd rotor 5 is magnetized so that it may become an outer peripheral side S pole. For this reason, as shown in FIG. 5, from the outer peripheral side S pole of the second rotor 5 toward the axis vertical plane side N pole, and further through the soft magnetic material 6, the axis vertical plane side S of the first rotor 4. A magnetic flux path from the pole toward the outer peripheral N pole is formed. Thereby, when the stator 2 is energized, the rotor 3 can rotate with respect to the stator 2.
以上により、本例においては、第１回転子４及び第２回転子５を磁石（異方性磁石）により形成するので、第１回転子４及び第２回転子５のそれぞれが、自ら磁極を持つ部材となる。このため、各回転子４，５の各爪状磁極９，１２は、自ら磁束の方向性を持つことになり、爪状磁極９，１２に発生されるべき磁束の強度が確保される。よって、背景技術で述べたような磁束整流用磁石を用意しなくとも、各爪状磁極９，１２に強い磁束でＮ極／Ｓ極を発生させることが可能となる。これにより、少ない部品点数で爪状磁極９，１２に強い磁束を発生させて、ロータ３（モータ１）の高出力を確保することが可能となる。 As described above, in this example, since the first rotor 4 and the second rotor 5 are formed of magnets (anisotropic magnets), each of the first rotor 4 and the second rotor 5 has its own magnetic pole. It becomes a member to have. For this reason, the claw-shaped magnetic poles 9 and 12 of the rotors 4 and 5 have their own magnetic flux direction, and the strength of the magnetic flux to be generated in the claw-shaped magnetic poles 9 and 12 is ensured. Therefore, it is possible to generate N poles / S poles with strong magnetic flux in the claw-shaped magnetic poles 9 and 12 without preparing a magnetic flux rectifying magnet as described in the background art. As a result, a strong magnetic flux is generated in the claw-shaped magnetic poles 9 and 12 with a small number of parts, and a high output of the rotor 3 (motor 1) can be secured.
ところで、第１回転子４及び第２回転子５を、軟磁性材６を用いずにシャフト７に直に固定することも想定されるが、仮に第１回転子４及び第２回転子５を焼結磁石やボンド磁石で形成すると、割れたり緩んだりしてシャフト７との結合を確保することができない現状がある。また、第１回転子４や第２回転子５のシャフト７に対する組み付けが緩いと、第１回転子４や第２回転子５がシャフト７に対して周方向にずれ、ロータ周方向における等角配置（均等配置）が崩れる可能性がある。こうなると、ロータ３から不均等な磁束が発生されてしまい、所望の出力を得ることができない問題に繋がる。 By the way, although it is also assumed that the first rotor 4 and the second rotor 5 are directly fixed to the shaft 7 without using the soft magnetic material 6, the first rotor 4 and the second rotor 5 are temporarily assumed. When formed with sintered magnets or bonded magnets, there is a current situation in which the coupling with the shaft 7 cannot be ensured by cracking or loosening. In addition, if the first rotor 4 and the second rotor 5 are loosely assembled to the shaft 7, the first rotor 4 and the second rotor 5 are displaced in the circumferential direction with respect to the shaft 7, and are equiangular in the rotor circumferential direction. The arrangement (equal arrangement) may be lost. If this happens, uneven magnetic flux is generated from the rotor 3, which leads to a problem that a desired output cannot be obtained.
そこで、本例の場合、第１回転子４及び第２回転子５の間に軟磁性材６を設け、これを圧入固定等でシャフト７に強固に組み付け固定する。そして、第１回転子４及び第２回転子５を、磁石の磁力によって軟磁性材６に強固に吸着することにより、第１回転子４及び第２回転子５に位置決めする。このため、第１回転子４及び第２回転子５がシャフト７に対して周方向に動き難くなるので、第１回転子４及び第２回転子５の周方向における等角配置（均等配置）が確保される。これにより、ロータ３の所望出力の確保に効果が高くなる。 Therefore, in the case of this example, a soft magnetic material 6 is provided between the first rotor 4 and the second rotor 5, and this is firmly assembled and fixed to the shaft 7 by press-fitting or the like. And the 1st rotor 4 and the 2nd rotor 5 are positioned in the 1st rotor 4 and the 2nd rotor 5 by adsorb | sucking firmly to the soft-magnetic material 6 with the magnetic force of a magnet. For this reason, the first rotor 4 and the second rotor 5 are less likely to move in the circumferential direction with respect to the shaft 7, so that the equiangular arrangement (equal arrangement) in the circumferential direction of the first rotor 4 and the second rotor 5. Is secured. Thereby, an effect becomes high in ensuring the desired output of the rotor 3.
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）第１回転子４及び第２回転子５を磁石（異方性磁石）で形成したので、第１回転子４及び第２回転子５の各爪状磁極９，１２に磁束の方向性を持たせることが可能となり、背景技術で述べたような磁束整流用磁石が不要となる。よって、少ない部品点数で爪状磁極９，１２に強い磁束を発生させて、ロータ３（モータ１）の高出力を確保することができる。また、本例の構造は、ロータ３の多極化にも有利である。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the first rotor 4 and the second rotor 5 are formed of magnets (anisotropic magnets), the direction of the magnetic flux on the claw-shaped magnetic poles 9 and 12 of the first rotor 4 and the second rotor 5 Therefore, the magnetic flux rectifying magnet as described in the background art becomes unnecessary. Therefore, a strong magnetic flux is generated in the claw-shaped magnetic poles 9 and 12 with a small number of parts, and a high output of the rotor 3 (motor 1) can be secured. In addition, the structure of this example is advantageous for the multipolarization of the rotor 3.
（２）第１回転子４及び第２回転子５を異方性磁石により形成するので、ある特定方向（Ｎ極／Ｓ極）に向く強い磁束を、各爪状磁極９，１２に発生させるのに効果が高くなる。よって、ロータ３（モータ１）のトルク確保に効果が高くなる。 (2) Since the first rotor 4 and the second rotor 5 are formed of anisotropic magnets, a strong magnetic flux directed in a specific direction (N pole / S pole) is generated in each claw-shaped magnetic pole 9, 12. The effect is high. Therefore, the effect of securing the torque of the rotor 3 (motor 1) is enhanced.
（３）第１回転子４と第２回転子５との間に、シャフト７に圧入固定等により強固に固定された軟磁性材６を設け、この軟磁性材６に磁石製の第１回転子４及び第２回転子５が磁力によって吸着することにより、第１回転子４及び第２回転子５がシャフト７に対して周方向に位置決めされる。このため、爪状磁極９，１２のロータ周方向における等角配置（均等配置）が確保され、ロータ３（モータ１）の所望出力の確保に効果が高くなる。 (3) A soft magnetic material 6 that is firmly fixed to the shaft 7 by press-fitting or the like is provided between the first rotor 4 and the second rotor 5, and a first rotation made of magnet is provided on the soft magnetic material 6. The first rotor 4 and the second rotor 5 are positioned in the circumferential direction with respect to the shaft 7 by attracting the child 4 and the second rotor 5 by magnetic force. For this reason, the equiangular arrangement (equal arrangement) of the claw-shaped magnetic poles 9 and 12 in the circumferential direction of the rotor is ensured, and the effect of securing the desired output of the rotor 3 (motor 1) is enhanced.
（４）第１回転子４や第２回転子５を焼結磁石やボンド磁石とした場合、第１回転子４や第２回転子５を例えば圧縮成形や射出成形のどちらでの形成することが可能となるので、製造方法が１通りに限定されてしまうことがない。 (4) When the first rotor 4 or the second rotor 5 is a sintered magnet or a bonded magnet, the first rotor 4 or the second rotor 5 is formed by, for example, compression molding or injection molding. Therefore, the manufacturing method is not limited to one.
（５）第１回転子４や第２回転子５を、フェライト磁石、サマリウムコバルト系磁石、サマリウム鉄窒素系磁石、ネオジム磁石、アルニコ磁石で形成することも可能であるので、これら汎用的な材料によっても第１回転子４や第２回転子５を製造することができる。 (5) Since the first rotor 4 and the second rotor 5 can be formed of ferrite magnets, samarium cobalt magnets, samarium iron nitrogen magnets, neodymium magnets, alnico magnets, these general-purpose materials. Thus, the first rotor 4 and the second rotor 5 can be manufactured.
（６）軟鉄、金属ガラス、パーメンジュール、アモルファス等の剛性の高い材料で軟磁性材６を形成すれば、軟磁性材６をシャフト７に対し、より強固に固定することができる。よって、軟磁性材６に磁力にて吸着する第１回転子４及び第２回転子５を、シャフト７に対してロータ周方向に位置ずれし難くすることができる。 (6) If the soft magnetic material 6 is formed of a material having high rigidity such as soft iron, metallic glass, permendur, and amorphous, the soft magnetic material 6 can be more firmly fixed to the shaft 7. Therefore, the first rotor 4 and the second rotor 5 that are attracted to the soft magnetic material 6 by magnetic force can be made difficult to be displaced in the rotor circumferential direction with respect to the shaft 7.
（７）第１回転子４（第２回転子５）の外周面に一方の磁極を持たせ、回転子本体部８（１１）の軸方向垂直面に他方の磁極を持たせた。このため、第１回転子４（第２回転子５）において磁束を発生させる磁性材を、ロータ径方向の中央部まで配置することが可能となるので、磁性材の粒子が多くなり、磁束量を増やすことができる。 (7) One magnetic pole is provided on the outer peripheral surface of the first rotor 4 (second rotor 5), and the other magnetic pole is provided on the axially vertical surface of the rotor body 8 (11). For this reason, since it becomes possible to arrange | position the magnetic material which generate | occur | produces magnetic flux in the 1st rotor 4 (2nd rotor 5) to the center part of a rotor radial direction, the particle | grains of a magnetic material increase, and the amount of magnetic flux Can be increased.
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図６に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に記載の軟磁性材６を省略した構成であって、他の基本的な構成は同じである。よって、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the soft magnetic material 6 described in the first embodiment is omitted, and the other basic configurations are the same. Therefore, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different parts are described in detail.
図６に示すように、本例のロータ３の場合、軟磁性材６を省略し、第１回転子４と第２回転子５とを直に当接させる構造をとる。この場合、第１回転子４及び第２回転子５は、例えば接着等によってシャフト７に取り付け固定されている。このように、ロータ３から軟磁性材６を省略すれば、その分だけロータ３に構成部品が減ることになる。よって、本例の構成は、部品コスト削減や、ロータ３の体格小型化に効果が高くなる。 As shown in FIG. 6, in the case of the rotor 3 of this example, the soft magnetic material 6 is omitted, and the first rotor 4 and the second rotor 5 are brought into direct contact with each other. In this case, the 1st rotor 4 and the 2nd rotor 5 are attached and fixed to the shaft 7 by adhesion etc., for example. In this way, if the soft magnetic material 6 is omitted from the rotor 3, the number of components in the rotor 3 is reduced accordingly. Therefore, the configuration of this example is highly effective in reducing component costs and reducing the size of the rotor 3.
本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（７）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（８）軟磁性材６を省略することにより、部品点数が削減されるので、ロータ３の体格小型化に効果が高い。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to (1) to (7) described in the first embodiment.
(8) Since the number of parts is reduced by omitting the soft magnetic material 6, the effect of reducing the size of the rotor 3 is high.
（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図７〜図１１に従って説明する。なお、第３実施形態は、第１及び第２実施形態ではロータ３をタンデム構造（積層構造）にした点で異なり、他の基本的構成は同じである。よって、本例も異なる部分についてのみ詳述する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the rotor 3 has a tandem structure (stacked structure), and other basic configurations are the same. Therefore, only different parts will be described in detail in this example.
図７に示すように、タンデム構造のロータ３は、複数（本例は２つ）のロータユニット３１，３１からなる。本例のロータユニット３１は、第１実施形態で記載したロータ３そのものである。そして、タンデム構造の場合、これらロータユニット３１，３１は、ロータ３の軸方向において上下逆向きに配置されることにより、Ｎ極同士（又はＳ極同士）が接触する向きにて取り付けられる。 As shown in FIG. 7, the rotor 3 having a tandem structure includes a plurality (two in this example) of rotor units 31 and 31. The rotor unit 31 of this example is the rotor 3 itself described in the first embodiment. And in the case of a tandem structure, these rotor units 31 and 31 are attached in the direction in which N poles (or S poles) contact each other by being arranged upside down in the axial direction of the rotor 3.
さて、本例の場合、ロータユニット３１を複数設けるので、ロータ３の外周面においてＮ極やＳ極が広い面積にて形成される。よって、ロータ３のトルクを高く設定することが可能となり、モータ１を出力の高いものとして使用することが可能となる。 In the case of this example, since a plurality of rotor units 31 are provided, the N pole and the S pole are formed in a wide area on the outer peripheral surface of the rotor 3. Therefore, the torque of the rotor 3 can be set high, and the motor 1 can be used with a high output.
なお、タンデム構造の場合、図８に示すように、２つのロータユニット３１，３１の間に、軟磁性材６を配置してもよい。なお、軟磁性材６は、図９に示すような円板状でもよいし、図１０に示すような複数の歯３２，３２…を有する形状でもよい。軟磁性材６が歯３２，３２…を有する形状の場合、これら歯３２，３２…は、各ロータユニット３１の一方の磁極の爪状磁極９，９に合わせて周方向に等間隔で形成される。 In the case of the tandem structure, the soft magnetic material 6 may be disposed between the two rotor units 31 and 31 as shown in FIG. The soft magnetic material 6 may have a disk shape as shown in FIG. 9 or a shape having a plurality of teeth 32, 32... As shown in FIG. When the soft magnetic material 6 has a shape having teeth 32, 32..., These teeth 32, 32... Are formed at equal intervals in the circumferential direction in accordance with the claw-shaped magnetic poles 9, 9 of one magnetic pole of each rotor unit 31. The
また、図１１に示すように、本例のロータ３は、第２実施形態に記載した軟磁性材６を持たないロータユニット３３，３３を使用することも可能である。この場合、軟磁性材６を持たない２つのロータユニット３３，３３の間に軟磁性材６を設けて、ロータユニット３３，３３のシャフト７に対する位置決めを確保する。 Moreover, as shown in FIG. 11, the rotor 3 of this example can also use the rotor units 33 and 33 which do not have the soft magnetic material 6 described in the second embodiment. In this case, the soft magnetic material 6 is provided between the two rotor units 33 and 33 not having the soft magnetic material 6 to ensure the positioning of the rotor units 33 and 33 with respect to the shaft 7.
本実施形態の構成によれば、第１及び第２実施形態に記載の（１）〜（８）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（９）ロータ３の外周面におけるＮ極、Ｓ極の面積を広くとることが可能となるので、トルク向上に効果が高い。また、ロータ３を通過する磁束量も増え、これもトルク向上に寄与する。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to (1) to (8) described in the first and second embodiments.
(9) Since the areas of the N pole and the S pole on the outer peripheral surface of the rotor 3 can be increased, the effect of improving the torque is high. In addition, the amount of magnetic flux passing through the rotor 3 increases, which also contributes to torque improvement.
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第３実施形態において、ロータユニット３１（３３）の個数は、２つに限定されず、３つ以上でもよい。
Note that the embodiment is not limited to the configuration described so far, and may be modified as follows.
In the third embodiment, the number of rotor units 31 (33) is not limited to two, and may be three or more.
・第３実施形態において、図７のタンデム構造の場合、同極で接触する回転子４（又は回転子５）同士を一体に形成してもよい。
・各実施形態において、軟磁性材６及びシャフト７は、一体形成された１部材でもよい。
-In 3rd Embodiment, in the case of the tandem structure of FIG. 7, you may form integrally the rotor 4 (or rotor 5) which contacts by the same pole.
In each embodiment, the soft magnetic material 6 and the shaft 7 may be a single member formed integrally.
・各実施形態において、爪状磁極９，１２の個数は、実施形態に記載した個数に限定されず、他の個数に変更可能である。
・各実施形態において、第１回転子４や第２回転子５に形成される磁気モーメントの向きは、適宜変更可能である。
In each embodiment, the number of claw-shaped magnetic poles 9 and 12 is not limited to the number described in the embodiment, and can be changed to other numbers.
-In each embodiment, the direction of the magnetic moment formed in the 1st rotor 4 or the 2nd rotor 5 can be changed suitably.
・各実施形態において、回転子４，５及び軟磁性材６の材質は、実施形態に記載以外のものを適宜採用可能である。
・各実施形態において、回転子４，５及び軟磁性材６の形状は、実施形態に記載したような形状に限定されず、他の形状に適宜変更可能である。
In each embodiment, the materials of the rotors 4 and 5 and the soft magnetic material 6 other than those described in the embodiment can be appropriately employed.
In each embodiment, the shapes of the rotors 4 and 5 and the soft magnetic material 6 are not limited to the shapes described in the embodiment, and can be appropriately changed to other shapes.
１…モータ、２…ステータ、３…マグネット界磁のロータ、４…第１回転子、５…第２回転子、６…軟磁性材、７…シャフト、９…爪状磁極、１０…切欠部、１２…爪状磁極、１３…切欠部、３１，３３…ロータユニット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor, 2 ... Stator, 3 ... Magnet field rotor, 4 ... 1st rotor, 5 ... 2nd rotor, 6 ... Soft magnetic material, 7 ... Shaft, 9 ... Claw-shaped magnetic pole, 10 ... Notch 12 claw-shaped magnetic poles 13 notches 31 and 33 rotor units
Claims (8)
前記第１回転子及び前記第２回転子の組からなるロータユニットを、お互いの同極同士が接触する向きで軸方向に複数積層したタンデム構造であり、
軸方向に隣り合うロータユニット間には、シャフトに取り付け固定された軟磁性材の板材が設けられ、
前記板材は、当該板材を軸方向の間に配置する両ロータユニットにおいて各ロータユニットの一方の磁極の爪状磁極の基端面同士が軸方向に隣り合う位置に合わせて周方向に間隔を空けて設けられる複数の歯を有することを特徴とするロータ。 A first rotor and a second rotor having a plurality of claw-shaped magnetic poles in the circumferential direction are provided, and one claw-shaped magnetic pole is in an assembled state where the claw-shaped magnetic pole enters a notch between the other claw-shaped magnetic poles. A rotor that forms a plurality of claw-shaped magnetic poles alternately in the circumferential direction as N poles / S poles by forming a child and the second rotor with magnets ,
A tandem structure in which a plurality of rotor units composed of a set of the first rotor and the second rotor are stacked in the axial direction in a direction in which the same polarity of each other contacts each other,
Between the rotor units adjacent to each other in the axial direction, a soft magnetic material plate fixed to the shaft is provided,
In the two rotor units in which the plate members are arranged in the axial direction, the base materials of the claw-shaped magnetic poles of one magnetic pole of each rotor unit are spaced apart in the circumferential direction so as to match the positions adjacent to each other in the axial direction. A rotor having a plurality of teeth provided .
ことを特徴とする請求項１に記載のロータ。 The rotor according to claim 1, wherein the magnet is an anisotropic magnet whose magnetization is directed in a specific direction.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。 A soft magnetic material plate is not provided between the first rotor and the second rotor as a member for positioning them, and the first rotor and the second rotor are directly attached to the shaft. The rotor according to claim 1, wherein the rotor is provided.
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のロータ。 The rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnet is a sintered magnet or a bonded magnet.
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のロータ。 The rotor according to claim 1, wherein the magnet is a ferrite magnet, a samarium cobalt-based magnet, a samarium iron-nitrogen-based magnet, a neodymium magnet, or an alnico magnet.
ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のロータ。 The rotor according to any one of claims 1 to 6, wherein the soft magnetic material is soft iron, metallic glass, permendur, or amorphous.
当該ロータを回転可能に支持するステータと
を備えたことを特徴とするモータ。 A rotor according to any one of claims 1 to 7 ;
A motor comprising: a stator that rotatably supports the rotor.
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