JPH08265997A - Manufacture of permanent magnet rotor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シャフトのまわり
に永久磁石の切片が固定されるロータを有する同期式永
久磁石機械（モーター及び発電機）に関し、更に詳細に
は、ロータに２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速を許容する高
強度合成材料を用いて永久磁石の切片が保持される永久
磁石ロータの製造方法及び組立方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous permanent magnet machine (motor and generator) having a rotor in which a segment of a permanent magnet is fixed around a shaft, and more specifically, 200 m / sec or more in the rotor. The present invention relates to a manufacturing method and an assembling method of a permanent magnet rotor in which a piece of the permanent magnet is held by using a high-strength synthetic material that allows the peripheral speed of the.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の同期式永久磁石機械においては、
永久磁石の複数の切片はシャフトに様々な手段によって
固定されており、その固定により永久磁石の軸方向及び
径方向の移動を防止することを保証するように注意がは
らわれねばならない。もしも、軸方向の移動が許容され
ると、１つ或はそれ以上の磁石の切片は適切にアーマチ
ャーと整列させられず、その結果、機械の効率が低下す
る。もしも、非対称の径方向の移動が生じると、動的ア
ンバランスが発生し、ベアリング或いはシャフトの損傷
或いは、好ましくない振動を招く。最悪の場合には、そ
れは（高速時に）ロータを回転するのを不可能にさせ
る。更に、ロータとステータとの接触により、摩擦的な
ひきずり及び機械の部分的な損傷を生じせしめる。2. Description of the Related Art In a conventional synchronous permanent magnet machine,
Care must be taken to ensure that the multiple pieces of the permanent magnet are fixed to the shaft by various means, and that the fixation prevents axial and radial movement of the permanent magnet. If axial movement is allowed, one or more magnet segments will not be properly aligned with the armature, resulting in reduced machine efficiency. If asymmetrical radial movement occurs, dynamic imbalance will occur, leading to bearing or shaft damage or unwanted vibration. In the worst case, it makes it impossible to rotate the rotor (at high speeds). Further, the contact between the rotor and the stator causes frictional drag and partial machine damage.
【０００３】永久磁石の固定は、回転速度の増加に伴い
増加する遠心力によって特に径方向の磁石の移動を引き
起こさせる力により、ロータスピードが増すに従い、大
きな問題になる。それゆえ、例えば、米国特許明細書第
４６７４１７８号及び米国特許明細書第３９６８３９０
号等により、ＣＦＲＰ（カーボンファイバー補強プラス
チック）のような高強度合成材料からなる保持管を、磁
石を径方向に規制するために磁石上に嵌合することが提
案されている。The fixation of the permanent magnets becomes a serious problem as the rotor speed increases due to the force that causes the radial movement of the magnets, especially due to the centrifugal force that increases with increasing rotational speed. Thus, for example, US Pat. No. 4,674,178 and US Pat. No. 3,968,390.
It is proposed that a holding tube made of a high-strength synthetic material such as CFRP (carbon fiber reinforced plastic) is fitted on the magnet in order to radially restrict the magnet.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】現代のＣＦＲＰは、市
販用の利用できるファイバー及び樹脂系と同様に２００
０ＭＰａを越え得る最高引っ張り強度（ＵＴＳ）を有し
ている。２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速で作動する高速永
久磁石式モータ或は発電機は、保持管に周方向に１００
０ＭＰａ或はそれ以上の引っ張り応力（σｔ）（周応
力：ｈｏｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）が必要であるほど、張ら
ねばならないことを要求する。この周応力は、Ｒｏａｋ
＆Ｙｏｕｎｇの”応力と歪みの式”（第５版、１９８５
年、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）にあるような式により得
られる。しかして、応力解析分野の通常の技術者は、熱
効果、磁石の遠心力により引き起こされる内圧、遠心応
力及び締めしろにより生じる内圧によって、生じるカー
ボンファイバー保持管内の周応力を知ることができる。
ネオジウム 鉄 ボロンのような希土類永久磁石が、２
００ｍ／ｓｅｃ以上の周速での回転時に、カーボンファ
イバー合成材料内で１０００ＭＰａの応力を生ぜしめる
ことは、容易に知ることができる。Modern CFRP is similar to commercially available fiber and resin systems at 200%.
It has the highest tensile strength (UTS) that can exceed 0 MPa. A high-speed permanent magnet type motor or generator that operates at a peripheral speed of 200 m / sec or more has a holding tube with 100 in the circumferential direction.
The tensile stress (σt) of 0 MPa or more (circumferential stress: hooop stress) requires that the tensile stress must be increased. This circumferential stress is Roak
&Young's"Stress and Strain Equation" (Fifth Edition, 1985)
Year, McGraw-Hill). Therefore, a person skilled in the art of stress analysis can know the circumferential stress in the carbon fiber holding tube caused by the thermal effect, the internal pressure caused by the centrifugal force of the magnet, the centrifugal stress, and the internal pressure caused by the interference.
Rare earth permanent magnets such as neodymium iron boron have 2
It can be easily understood that a stress of 1000 MPa is generated in the carbon fiber synthetic material when rotating at a peripheral speed of 00 m / sec or more.
【０００５】代表的な合成材料（ＣＦＲＰ）が、約１４
０ＧＰａのヤング率をもつとすると、保持管にはσt ／
Ｅ＝０．００７の歪み値が要求される。これは、磁石の
外径１００ｍｍのロータにとって、嵌合（圧入）される
前の状態にて、保持管が０．７％小さい９９．３ｍｍの
内径を要求されることを意味する。上記した刊行物に提
案されているような、いわゆる収縮嵌合方法で２つの部
材を嵌合するためには、保持管が加熱により膨張されね
ばならないか、ロータが冷却により収縮されねばならな
い。しかしながら、カーボンファイバーは、非常に小さ
な熱膨張係数を有し、加熱され得るる最高温度は通常約
１８０℃である熱硬化温度によって制限される。それゆ
え、冷却によるロータの収縮を考慮しなければならな
い。しかしながら、次の計算式は、保持管を嵌合する前
にロータを冷却することは、決して保持管に所望の初期
歪み値を達成しないことを示す。A typical synthetic material (CFRP) is about 14
Assuming a Young's modulus of 0 GPa, σ t /
A strain value of E = 0.007 is required. This means that for a rotor having an outer diameter of 100 mm, the holding tube is required to have an inner diameter of 99.3 mm that is 0.7% smaller than that before being fitted (press-fitted). In order to fit the two parts in a so-called shrink-fitting method, as proposed in the publications mentioned above, the holding tube must either be expanded by heating or the rotor must be contracted by cooling. However, carbon fibers have a very low coefficient of thermal expansion and the maximum temperature at which they can be heated is limited by the thermoset temperature, which is usually about 180 ° C. Therefore, shrinkage of the rotor due to cooling must be considered. However, the following formula shows that cooling the rotor before fitting the holding tube never achieves the desired initial strain value for the holding tube.
【０００６】σＬ＝α×Ｌ0 ×ΔＴ ここで σＬ：直径の変化 α：熱膨張係数 Ｌ0 ＝磁石付ロータの直径 ΔＴ＝温度変化 もし、直径１００ｍｍのロータが約１２μｍ／℃の熱膨
張係数を有するとすると、このロータの直径を０．７％
減らすために必要な温度変化（低下）は、次のようにな
る。ΣL = α × L 0 × ΔT where σL: diameter change α: thermal expansion coefficient L 0 = diameter of rotor with magnet ΔT = temperature change If a rotor with a diameter of 100 mm has a thermal expansion coefficient of about 12 μm / ° C. And have a rotor diameter of 0.7%
The temperature change (decrease) required to reduce is as follows.
【０００７】 ΔＴ＝σＬ／（α×Ｌ0) ＝０．７／１２．１０-3 ＝５８４℃ 室温は、絶対零度からたったの３００℃だけ高く、その
ため、上記した刊行物で教示される収縮嵌合方法によっ
て保持管に所望の初期歪み値を達成することは明らかに
不可能である。それゆえ、現在まで、２００ｍ／ｓｅｃ
以上の周速度にて適切に高速永久磁石モータ或は発電機
を作動させるために、上記した初期歪み値を達成するこ
とは不可能であった。ΔT = σL / (α × L 0 ) = 0.7 / 12.10 −3 = 584 ° C. Room temperature is only 300 ° C. above absolute zero, and therefore the shrinkage taught in the above mentioned publications. It is clearly impossible to achieve the desired initial strain value for the holding tube by the fitting method. Therefore, up to the present, 200 m / sec
In order to properly operate the high-speed permanent magnet motor or generator at the above peripheral speed, it was impossible to achieve the above initial strain value.
【０００８】それゆえ、本発明は、上記した困難に直面
することなく、２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速度をロータ
に許容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保持され
る永久磁石ロータの新規な製造方法を提供することを、
その課題とする。Therefore, the present invention provides a novel permanent magnet rotor in which the permanent magnet is held using a high-strength synthetic material that allows the rotor to have a peripheral velocity of 200 m / sec or more without facing the above-mentioned difficulties. Providing a manufacturing method,
Let's take that issue.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、ロータハブを形成し
て、該ロータハブに永久磁石の切片を保持した後、該永
久磁石の切片の外径が前記ロータハブの一方の軸端から
他方の軸端へ連続的な先細になるように前記永久磁石の
切片を機械加工して、高強度の合成材料からなり、前記
永久磁石の外径の変化に対応した同等な内径の変化を有
する複数の保持リングを所定の締め代をもたせて前記永
久磁石の切片の外周面に嵌合させることにより、永久磁
石ロータを製造することである。Means for Solving the Problems The technical means of the present invention taken to solve the above problems is to form a rotor hub, hold a segment of a permanent magnet on the rotor hub, and then remove the segment of the permanent magnet. A piece of the permanent magnet is machined so that the outer diameter is continuously tapered from one shaft end of the rotor hub to the other shaft end of the rotor hub, and the piece is made of a high-strength synthetic material. The permanent magnet rotor is manufactured by fitting a plurality of retaining rings having an equivalent change in inner diameter corresponding to the change to the outer peripheral surface of the section of the permanent magnet with a predetermined interference.
【００１０】上記した手段においては、少なくとも２つ
の保持リングを前記永久磁石の切片の外周面に嵌合する
ことが望ましい。また、前記保持リングの各々の内径
は、永久磁石の対応する各切片の外径の先細りに合うよ
うに軸方向に先細りになっており、永久磁石の各切片の
締め代が同一とされていることが望ましい。In the above-mentioned means, it is desirable that at least two retaining rings are fitted on the outer peripheral surface of the permanent magnet section. Further, the inner diameter of each of the retaining rings is tapered in the axial direction so as to match the taper of the outer diameter of each corresponding segment of the permanent magnet, and the tightening margins of each segment of the permanent magnet are the same. Is desirable.
【００１１】上記した手段によれば、複数の保持リング
をその内径の大きなものから順に永久磁石の外周上に圧
入することで、圧入時の摩擦力を減少させ、上記した困
難に直面することなく、大きな締め代を確保することが
可能となる。よって、２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速度を
ロータに許容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保
持される永久磁石ロータを容易に製造すること及び組み
立てることが可能となる。According to the above-mentioned means, the plurality of retaining rings are press-fitted onto the outer circumference of the permanent magnet in order from the one having the largest inner diameter, whereby the frictional force at the time of press-fitting is reduced and the above-mentioned difficulties are not encountered. It is possible to secure a large tightening margin. Therefore, it becomes possible to easily manufacture and assemble a permanent magnet rotor in which a permanent magnet is held using a high-strength synthetic material that allows the rotor to have a peripheral velocity of 200 m / sec or more.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った永久磁石ロ
ータの組立方法の実施の形態を図面に基づき、説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a method for assembling a permanent magnet rotor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】図１及び図２は、本発明の実施形態を示
す。図１及び図２において、永久磁石ロータ１０は、磁
性材料からなるロータハブ１１を備えている。ロータハ
ブ１１は、一対の軸部１２、１３と、両軸部１２、１３
間に形成されて軸部１２、１３よりも大径な中央部１４
を有している。ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム−コバ
ルト（Ｓｍ−Ｃｏ）等のような希土類材料からなる永久
磁石１５の複数の切片（円環状の部材を放射状に等分し
た形状を呈する）が、ロータハブ１１の中央部１４のま
わりに接着剤を用いて接着されている。尚、ロータハブ
は、連続した円柱状を呈し、永久磁石の複数の切片が該
ロータハブの中央部のまわりに接着されてもよい。更
に、ロータハブは、両軸部間に環状溝を形成し、該溝に
永久磁石の複数の切片を接着するようにしてもよい。1 and 2 show an embodiment of the present invention. 1 and 2, the permanent magnet rotor 10 includes a rotor hub 11 made of a magnetic material. The rotor hub 11 includes a pair of shaft portions 12 and 13 and both shaft portions 12 and 13.
A central portion 14 which is formed between the shaft portions 12 and 13 and has a larger diameter than the shaft portions 12 and 13.
have. A plurality of pieces (having a shape obtained by equally dividing a ring-shaped member radially) of the permanent magnet 15 made of a rare earth material such as neodymium (Nd) and samarium-cobalt (Sm-Co) are formed in the central portion of the rotor hub 11. It is adhered around 14 using an adhesive. The rotor hub may have a continuous columnar shape, and a plurality of pieces of the permanent magnet may be bonded around the central portion of the rotor hub. Further, the rotor hub may have an annular groove formed between both shaft portions, and the plurality of pieces of the permanent magnet may be bonded to the groove.
【００１４】上記したように、径方向に永久磁石の切片
を規制するカーボンファイバー管（リング）を収縮嵌合
するために必要な力及び応力は、非常に大きい。それゆ
え、異なる熱的膨張により、嵌合を可能にするために、
一方の部材を一時的に加熱或は冷却することを含む技術
を用いることは不可能である。図１及び図３は、本発明
によって、どのように永久磁石の切片が複数の保持リン
グ１６ａ〜１６ｈによりその位置に固定されるかを示
す。As described above, the force and stress necessary for shrink-fitting the carbon fiber tube (ring) that regulates the section of the permanent magnet in the radial direction is very large. Therefore, to allow mating due to different thermal expansion,
It is not possible to use techniques involving the temporary heating or cooling of one component. 1 and 3 show how, according to the present invention, a piece of permanent magnet is fixed in its position by a plurality of retaining rings 16a-16h.
【００１５】永久磁石１５の切片の外周面は、中央部１
４の一方の軸端から他方の軸端へ永久磁石の切片の外径
上に連続した浅いテーパ面が形成されるように、グリン
ディング（研磨）等のような正確な方法により機械加工
される。本実施形態においては、永久磁石の切片を軸方
向に規制するために、非磁性材料からなるサイドプレー
トが軸部１２、１３の各基部に固定されてはいない。し
かしながら、そのようなサイドプレートを固定すること
は可能である。これらのサイドプレートが固定される場
合には、永久磁石１５の切片とともに研磨される。The outer peripheral surface of the section of the permanent magnet 15 has a central portion 1
4 is machined by an accurate method such as grinding (polishing) so that a continuous shallow taper surface is formed on the outer diameter of the section of the permanent magnet from one shaft end to the other shaft end. . In this embodiment, the side plates made of a non-magnetic material are not fixed to the bases of the shaft portions 12 and 13 in order to regulate the section of the permanent magnet in the axial direction. However, it is possible to fix such side plates. When these side plates are fixed, they are ground together with the pieces of the permanent magnet 15.
【００１６】次に、永久磁石１５の切片の外周面上に、
カーボンファイバー及び硬化可能なエポキシ樹脂のよう
な高強度合成材料からなる複数の保持リング１６ａ〜１
６ｈがそれぞれ所定の締め代をもって嵌合（圧入）され
る。各保持リング１６ａ〜１６ｈは、その内径が磁石の
外径の変化に対応して、漸減されている。この内径は、
その上にリングがもともと繊維巻回されるマンドリルに
よって容易に加工される。各保持リング１６ａ〜１６ｈ
の内径は、永久磁石１５の対応する各切片の部分のおお
よその外径よりも所定量小さくなっている。しかしなが
ら、各リングは、所定の締め代をもって磁石の外径のテ
ーパ面と一致するためにテーパ状の内径を有していても
よい。尚、各保持リングは、同じ肉厚を有する。Next, on the outer peripheral surface of the section of the permanent magnet 15,
A plurality of retaining rings 16a-1 made of high strength synthetic material such as carbon fiber and curable epoxy resin.
6h are fitted (press fit) with a predetermined tightening margin. The inner diameter of each of the retaining rings 16a to 16h is gradually reduced in accordance with the change in the outer diameter of the magnet. This inner diameter is
The ring on top of it is easily processed by the mandrel, which is originally wound with fibers. Each retaining ring 16a-16h
The inner diameter of is smaller than the outer diameter of the corresponding section of the permanent magnet 15 by a predetermined amount. However, each ring may have a tapered inner diameter to match the outer diameter tapered surface of the magnet with a predetermined interference. Each retaining ring has the same thickness.
【００１７】本実施形態では、各保持リング１６ａ〜１
６ｈの軸長は、永久磁石１５の各切片の軸長の半分と同
じになっている。これにより、たとえ、リング１６ａ〜
１６ｈの一つが破壊されても、磁石１５の切片は、径方
向に動くことができないので、磁石と図示しないステー
タとの干渉により大きな損傷が引き起こされることを防
止することができる。それゆえ、永久磁石１５の各切片
は少なくとも２つの保持リングにより固定されることが
望ましい。尚、永久磁石１５の切片と図示しないステー
タの間の隙間のばらつきが、テーパにより軸方向に生じ
るが、このばらつきは隙間内で非常に小さく、それゆ
え、不利な影響を与えない。In the present embodiment, each of the retaining rings 16a-1a
The axial length of 6h is the same as half the axial length of each section of the permanent magnet 15. Thereby, even if the ring 16a-
Even if one of the 16h is broken, the segment of the magnet 15 cannot move in the radial direction, so that it is possible to prevent a large damage from being caused by the interference between the magnet and a stator (not shown). Therefore, each piece of permanent magnet 15 is preferably fixed by at least two retaining rings. It should be noted that although a variation in the gap between the segment of the permanent magnet 15 and the stator (not shown) occurs in the axial direction due to the taper, this variation is very small in the gap and therefore does not adversely affect.
【００１８】図３に示されるように、永久磁石１５の切
片の外径のテーパは、その上を保持リング１６ａ〜１６
ｈが押され得るスロープを提供する。すべての保持リン
グ１６ａ〜１６ｈが圧入され得るために、治具１７が用
いられる。この治具１７は、磁石の外径が最も小さい軸
端にてロータハブ１１に正確に位置されるように形成さ
れている。治具１７は、磁石の外径に対応するテーパ状
の外周面を有している各保持リング１６ａ〜１６ｈと永
久磁石１５の各切片の間の締め代は、永久磁石１５の切
片が他の手段により規制されることを必要としないよう
にきつくされている（大きな締め代が与えられる）。テ
ーパ角αはその応用に合うように選択され得るが、浅く
なくてはならない。このテーパ角αは、以下のように制
限される。As shown in FIG. 3, the taper of the outer diameter of the section of the permanent magnet 15 has retaining rings 16a to 16a formed thereon.
provides a slope on which h can be pressed. The jig 17 is used because all the retaining rings 16a to 16h can be press-fitted. The jig 17 is formed so as to be accurately positioned on the rotor hub 11 at the shaft end having the smallest outer diameter of the magnet. The jig 17 has a tapering outer peripheral surface corresponding to the outer diameter of the magnet, and the interference between the retaining rings 16a to 16h and the segments of the permanent magnet 15 is different from that of the segment of the permanent magnet 15. Tightened so that it does not need to be regulated by means (given a large tight margin). The taper angle α can be chosen to suit the application, but must be shallow. This taper angle α is limited as follows.
【００１９】図４において、反力Ｒは締め代による径方
向の圧力とリングの内側面積の積に等しい。即ち、Ｒ＝
π×ｄ×ｌ×Ｐ（Ｎ）となり、摩擦に打ち勝つための力
は、Ｆ＝μ×Ｒ＝μ×π×ｄ×ｌ×Ｐ（Ｎ）となる。In FIG. 4, the reaction force R is equal to the product of the radial pressure due to the interference and the inner area of the ring. That is, R =
π × d × l × P (N), and the force for overcoming friction is F = μ × R = μ × π × d × l × P (N).
【００２０】リングの接着を確かにするためのテーパ角
の限界値は、以下の式により得られる。The limit value of the taper angle for ensuring the adhesion of the ring is obtained by the following equation.
【００２１】 μＲｃｏｓ（α／２）＞Ｒｓｉｎ（α／２） μ＞ｔａｎ（α／２） 更に、締め代により引き起こされる摩擦抵抗は、リング
を取り付けるために力を要求させる。リングは、特にフ
ァイバーの層の方向には強くないので、リングの長さ
は、それゆえ、組付の間許容される最大軸力によって、
指示される。図５において、許容可能な最大組付力Ｆ
max は、以下のように制限される。ΜRcos (α / 2)> Rsin (α / 2) μ> tan (α / 2) Furthermore, the frictional resistance caused by the interferences requires a force to attach the ring. Since the ring is not strong, especially in the direction of the layers of fiber, the length of the ring is therefore dependent on the maximum axial force allowed during assembly.
Be instructed. 5, the maximum allowable assembly force F
max is limited as follows:
【００２２】角度αを有するテーパマンドリルのための
組付押動荷重Ｆは、Ｆ＝μＲ／ｃｏｓ（α／２）＝μ×
π×ｄ×ｌ×Ｐ／ｃｏｓ（α／２）となる。The assembling pushing load F for a taper mandrill having an angle α is F = μR / cos (α / 2) = μ ×
It becomes π × d × l × P / cos (α / 2).
【００２３】保持リングの圧縮組付応力σは、σ＝Ｆ／
（π／４×（Ｄ2 −ｄ2 ））となる。よって、許容最大
圧縮組付応力σmax は、σmax ＝Ｆ／（π／４×（Ｄ2
−ｄ2 ））であるので、Ｆmax ＝σmax ×π／４×（Ｄ
2 −ｄ2 ）となる。The compressive assembly stress σ of the retaining ring is σ = F /
(Π / 4 × (D 2 −d 2 )). Therefore, the allowable maximum compressive assembling stress σ max is σ max = F / (π / 4 × (D 2
-D 2 )), F max = σ max × π / 4 × (D
2- d 2 ).
【００２４】上記式に示されるように、高い締め代によ
る圧力Ｐを達成するためには、保持リングの長さｌは、
適度に小さいことが要求される。もし、長さｌが長く、
組付押動荷重Ｆが許容最大組付力Ｆmax よりも大きくな
ると、保持リングの圧縮組付応力σは、許容最大圧縮組
付応力σmax を越え、保持リングが破壊される。それゆ
え、ひとつの長い保持リングを用いることはできない。As shown in the above equation, in order to achieve a high interference pressure P, the retaining ring length l is
It must be reasonably small. If the length l is long,
When the assembling pushing load F becomes larger than the maximum allowable assembly force F max , the compression assembly stress σ of the retaining ring exceeds the maximum allowable compression assembly stress σ max , and the retaining ring is broken. Therefore, one long retaining ring cannot be used.
【００２５】図６は、上記した永久磁石ロータを有する
高速発電機のカーボンファイバーリングにおける周応力
（ｈｏｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）及び干渉圧力（締め代によ
る径方向の圧力）と速度の関係を示す。図６に示される
ように、永久磁石の切片は、高速発電機の使用温度領域
にてその位置に確かに保持される。即ち、回転速度の増
大に伴い、干渉圧力は減少するが、干渉圧力は限界値内
に保たれる。FIG. 6 shows the relationship between the circumferential stress and the interfering pressure (radial pressure due to the interference) and the speed in the carbon fiber ring of the high speed generator having the above-mentioned permanent magnet rotor. As shown in FIG. 6, the permanent magnet segment is held securely in position in the operating temperature range of the high speed generator. That is, as the rotation speed increases, the interference pressure decreases, but the interference pressure is kept within the limit value.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、異なる熱
膨張により嵌合を可能にさせるために一方の部材を一時
的に加熱或は冷却することを含む技術を用いることなし
に、必要とされる締め代嵌合（圧入）を得ることができ
るので、永久磁石の切片を確実に且つ容易に保持するこ
とができる。As described above, according to the present invention, it is necessary to use a technique that involves temporarily heating or cooling one member in order to enable fitting due to different thermal expansion. Since it is possible to obtain the interference fit (press-fitting), it is possible to securely and easily hold the section of the permanent magnet.
【００２７】更に、本発明によれば、永久磁石の各切片
は少なくとも２つの保持リングにより固定されるので、
たとえ、リングの一つが破壊しても、磁石の切片は、径
方向に動くことができない。それゆえ、磁石とステータ
間の干渉により大きな損傷が引き起こされることを防止
することができ、安全性を向上することができる。Furthermore, according to the invention, since each piece of permanent magnet is fixed by at least two retaining rings,
Even if one of the rings breaks, the magnet segment cannot move radially. Therefore, it is possible to prevent a large damage due to the interference between the magnet and the stator, and it is possible to improve safety.
【００２８】更に、本発明によれば、ロータの周囲温度
に応じて各保持リングの材質を変えることができる。例
えば、もし、ロータの軸方向に温度勾配があるならば、
ロータの軸方向に熱抵抗特性を変えることができる。更
に、各保持リングの締め代を変えることができる。それ
ゆえ、磁石の外径が最も小さい軸端にてロータに嵌合さ
れる保持リングが大きな締め代をもつようにすれば、こ
の保持リングにストッパー機能を持たせることが可能と
なる。Further, according to the present invention, the material of each retaining ring can be changed according to the ambient temperature of the rotor. For example, if there is a temperature gradient in the axial direction of the rotor,
The thermal resistance characteristic can be changed in the axial direction of the rotor. Furthermore, the interference of each retaining ring can be changed. Therefore, if the retaining ring fitted to the rotor at the shaft end having the smallest outer diameter of the magnet has a large interference, this retaining ring can have a stopper function.
【図１】本発明に従った永久磁石ロータの実施形態の断
面図である。1 is a cross-sectional view of an embodiment of a permanent magnet rotor according to the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図３】本発明の製造方法の実施形態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an embodiment of a manufacturing method of the present invention.
【図４】本発明の製造方法の実施形態の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.
【図５】本発明の製造方法の実施形態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.
【図６】本発明に従った永久磁石ロータを有する高速発
電機のカーボンファイバーリングにおける周応力（ｈｏ
ｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）及び干渉圧力（締め代による径方
向の圧力）と速度の関係FIG. 6 shows the circumferential stress (ho) in a carbon fiber ring of a high speed generator having a permanent magnet rotor according to the present invention.
op pressure) and interference pressure (radial pressure due to interference) and speed
１０ 永久磁石ロータ １１ ロータハブ １５ 永久磁石 １６ａ〜１６ｈ 保持リング 10 Permanent Magnet Rotor 11 Rotor Hub 15 Permanent Magnets 16a to 16h Retaining Ring
Claims (3)
永久磁石の切片を保持した後、該永久磁石の切片の外径
が前記ロータハブの一方の軸端から他方の軸端へ連続的
な先細になるように前記永久磁石の切片を機械加工し
て、高強度の合成材料からなり、前記永久磁石の外径の
変化に対応した同等な内径の変化を有する複数の保持リ
ングを所定の締め代をもたせて前記永久磁石の切片の外
周面に嵌合させることを特徴とする永久磁石ロータの製
造方法。1. A rotor hub is formed, and after holding a segment of a permanent magnet on the rotor hub, the outer diameter of the segment of the permanent magnet is continuously tapered from one axial end of the rotor hub to the other axial end. A plurality of retaining rings made of a high-strength synthetic material and having an equivalent change in inner diameter corresponding to the change in outer diameter of the permanent magnet are machined so that A method for manufacturing a permanent magnet rotor, characterized in that the permanent magnet rotor is fitted onto the outer peripheral surface of the piece of the permanent magnet.
磁石の切片の外周面に嵌合することを特徴とする請求項
１に記載の永久磁石ロータの製造方法。2. The method for manufacturing a permanent magnet rotor according to claim 1, wherein at least two retaining rings are fitted on an outer peripheral surface of the piece of the permanent magnet.
石の対応する各切片の外径の先細りに合うように軸方向
に先細りになっており、永久磁石の各切片の締め代が同
一とされていることを特徴とする請求項１に記載の永久
磁石ロータの製造方法。3. The inner diameter of each of the retaining rings is tapered in the axial direction to match the outer diameter of the corresponding segment of the permanent magnet, and the interference of each segment of the permanent magnet is the same. The method for manufacturing a permanent magnet rotor according to claim 1, wherein:
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| GB9505933.3 | 1995-03-23 |
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