JP2000232743A

JP2000232743A - モータ

Info

Publication number: JP2000232743A
Application number: JP11033692A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Kono; 泰成河野; Yoichi Ikeda; 洋一池田; Yusuke Soma; 雄介相馬; Naoki Yagi; 直樹八木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】回転軸の外周面に充填部財を介して永久磁
石が固着された回転子を有するサーボモータにおいて、
永久磁石と充填部財との間の固着強度が高く信頼性の高
いものを低コストで得る。【解決手段】回転子において、軸方向の両端面部に凹
凸が設けられた環状永久磁石２に回転軸１が貫通した状
態で、環状永久磁石２と回転軸１とを充填部材３により
固着するとともに、この充填部材３をさらに環状永久磁
石２の軸方向の両端面部まで延在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、永久磁石を回転
子軸の外周面に配置して構成される回転子を有するモー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来のモータの回転子として、
特開昭５９−９２７５４号公報に、環状永久磁石を、外
周面にローレットが形成された回転子軸に嵌合させ、樹
脂により固着させる方法が示されている。また、実開昭
５５−７５２７号公報には、嵌合された環状永久磁石と
回転子軸を樹脂により固着させる際に、磁極位置を確認
するためのマークを射出成形時のゲートにより形成する
方法が示されている。また、特開昭５６−１５７２４９
号公報には、一方の樹脂端面部をテーパ状にし、くさび
効果による面圧を確保するとともに、反テーパ側は角状
にして廻り止めを図る方法が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のモー
タにおいては、回転子に用いる充填部材として樹脂を使
用した場合は、充填部材と回転子軸との間の固着強度は
確保されるものの、射出成形後における樹脂の収縮や、
熱膨張率の相違から、充填部材と環状永久磁石との間に
おいては微少な隙間が発生し、固着強度が低下する等の
問題点があった。

【０００４】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、製造コストの上昇や生産性の低
下を防止するとともに、環状永久磁石と充填部材との間
の固着強度の低下を防止し、信頼性の向上を図ることを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るモータ
は、励磁巻線を有しこの励磁巻線により回転磁界を発生
する固定子と、固定子の回転磁界により回転する回転子
と、を備えたモータにおいて、回転子は、回転子軸と、
軸方向の両端面部に凹凸が設けられた環状永久磁石と、
回転子軸が環状永久磁石に貫通した状態で環状永久磁石
と回転子軸とを固着するとともに環状永久磁石の軸方向
の両端面部まで延在する充填部材と、を有するようにし
たものである。

【０００６】また、励磁巻線を有しこの励磁巻線により
回転磁界を発生する固定子と、固定子の回転磁界により
回転する回転子と、を備えたモータにおいて、回転子
は、回転子軸と、軸方向の両端面部に軸と直交する方向
に所定数の溝が設けられた環状永久磁石と、回転子軸が
環状永久磁石に貫通した状態で環状永久磁石と回転子軸
とを固着するとともに環状永久磁石の軸方向の両端面部
まで延在する充填部材と、を有するようにしたものであ
る。

【０００７】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部に
設けられた溝の数は、極数または極数以下の偶数であ
り、極の切り換わり目と溝の立ち上がり部とを一致させ
ないようにしたものである。

【０００８】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部に
設けられた溝の数は、極数に等しく、環状永久磁石の各
極の中央の位置で溝が立ち上がるようにしたものであ
る。

【０００９】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部の
充填部材中に板状部材を設けるようにしたものである。

【００１０】また、板状部材は鍔状の形状をなし、軸方
向の孔、または、軸方向の突起が所定数設けられている
ようにしたものである。

【００１１】また、板状部材は充填部材の充填前に回転
軸に固定されているようにしたものである。

【００１２】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部に
延在する部分における充填部材の外径は、環状永久磁石
の外径よりも小くするようにしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１によるモータの回転子の構成を示す斜視
図である。図３はこの回転子の断面図である。図１にお
いて、１は回転子軸、２は環状永久磁石、３は熱可塑性
樹脂等の樹脂からなる充填部材である。図２は環状永久
磁石２の斜視図である。環状永久磁石２は、その軸方向
の両端面において、軸に直交する方向に複数の溝が設け
られており、それぞれの溝の幅は、軸からの距離に比例
して広くなっている。この環状永久磁石２において、回
転子軸１が貫通する貫通穴の表面は、燃結による凹凸が
残された状態のままで残されている。回転子の組み立て
時においては、所定の充填補助具（図示せず）を用い
て、環状永久磁石２が回転子軸１に遊嵌した状態で、し
かも、環状永久磁石２と回転子軸１とが同軸状態になる
ように保持し、この状態で、充填部材３を、回転子軸１
と環状永久磁石２との間の隙間と、この隙間から延在し
て環状永久磁石２の軸方向の端面の外側まで、ボビン状
に、充填し、回転子軸１と環状永久磁石２とを固着一体
化する。次に、充填補助具を取り外した後、円周方向に
Ｎ極とＳ極とが交互に配されるように着磁する。図４は
回転子の組み立て方法を示す図である。

【００１４】環状永久磁石２の軸方向の両端面において
軸と直交する方向に複数設けられた溝の間に充填された
充填部材３は、それぞれの溝の幅が、軸からの距離に比
例して広くなっているので、充填部材３の硬化収縮によ
り環状永久磁石２の両端面部が軸心に向かう方向に引っ
張られ、環状永久磁石２が回転子軸１により一層よく固
着される。モータは運転時において環状永久磁石２と回
転軸１との間に円周方向の力が発生するが、環状永久磁
石２が回転子軸１により一層よく固着されるので、この
円周方向の力に抗して環状永久磁石２と回転軸１との間
のすべり回転を防止することができる。

【００１５】充填部材３と環状永久磁石２との間の円周
方向のずれに対する固着強度は環状永久磁石２の溝部に
より確保できる。従って、回転子軸１が貫通する環状永
久磁石２の貫通穴の形状は、回り止めの目的から角柱状
にしたり、ローレット加工を行う必要はなく、燃結によ
り生じた凹凸が残された状態の円柱状のままであっても
よい。また、回転子軸１が貫通する貫通穴の表面は、こ
れに限らず滑らかに加工したものであってもよい。図１
に示すように、環状永久磁石２は、両端面間で溝の位置
を１８０度ずらせているので、環状永久磁石２の円周方
向のいずれの位置においても、軸方向の長さが常に同じ
長さになり、円周方向に常に同じ強さの磁石が得られ、
トルクむらが生じない。両端面間で溝の位置を１８０度
ずらせずに、同じ位相にしても、溝の深さは、環状永久
磁石２の軸方向の長さに比べて極めて小さく、トルクむ
らは殆ど問題にならない場合が多いが、問題になる場合
は、固定子における軸方向の磁極の幅を、環状永久磁石
２の軸方向の長さよりも溝の深さ分狭くすればよい。

【００１６】環状永久磁石２の軸方向の両端面において
軸と直交する方向に溝を複数設ける場合について説明し
たが、環状永久磁石の軸方向の両端面部に単に凹凸を設
けておくようにしても、両端面部が平面である場合に比
べれば、環状永久磁石２と回転子軸１との間はよりよく
固着される。

【００１７】環状永久磁石は、極異方性を有する環状永
久磁石であってもよい（この場合は着磁前においても磁
極位置が決められている）。環状永久磁石２を複数個用
いた高出力の回転電機用の回転子を組み立てる場合にお
いては、予め、環状永久磁石２の軸方向の両端面の溝
を、環状永久磁石２の磁極位置に対応した位置に設ける
ようにしておけば、この端面の形状により磁極位置が分
かるので、環状永久磁石２同士の磁極位置を容易に一致
させることができ、組立の作業性の向上が図れる。

【００１８】環状永久磁石２の軸方向の両端面の溝にお
いて、溝の側面同士のなす角度θを大きくすれば、環状
永久磁石２の焼結時、表面処理時、および、機械加工時
における縁部欠損の発生を防止することができ、生産性
の向上が図れる。

【００１９】特に、極異方性のネオジム・鉄・ボロン磁
石等の希土類磁石を使用している環状永久磁石２におい
ては、極の切り換わり部で割れが発生しやすい。環状永
久磁石２の軸方向の端面の上述の溝の数をｍ、極数をｎ
として、ｍ＝ｎ／ｋ（ｋは１、または２以上の偶数）の
関係を保ち、極の切り換わり目と溝の立ち上がり部とを
一致させないようにすることにより割れの発生が防止さ
れる。また、ｍ＝ｎとして、極の中央の位置で溝が立ち
上がる形状にすることにより、環状永久磁石２の割れが
防止されるとともに、環状永久磁石２の各極の磁力が均
一化され、回転位置によるトルクむらが防止される。

【００２０】環状永久磁石の軸方向の両端面部に延在す
る部分における充填部材の外径を、環状永久磁石の外径
よりも小くすれば、この差の部分に金型を当接させるこ
とができ金型の位置決めが容易になる。

【００２１】実施の形態２．図５は、この発明の実施の
形態２による回転子の構成を示す断面図である。図にお
いて、５ａ、５ｂは板状部材である。この板状部材５
ａ、５ｂは、図６に示されるように中心に、孔７を有し
ている。回転子軸１が、板状部材５ａ、５ｂの孔７に貫
通している状態で、板状部材５ａ、５ｂと、回転子軸１
と、環状永久磁石２と、を充填部材３により固着一体化
することにより回転子が組み立てられる。実施の形態１
と同一符号の部分は、実施の形態１におけるものと同一
なので説明を省略する。

【００２２】次に、これらの板状部材を用いた回転子の
組み立て方法について詳細に説明する。まず、板状部材
５ａ、環状永久磁石２、板状部材５ｂの順番で、それぞ
れを回転子軸１に通す。次に、充填補助具を用いて、回
転子軸１および環状永久磁石２の隙間、および、環状永
久磁石２の軸方向の両端面の外側の部分に充填部材３を
充填して、回転子軸１と環状永久磁石２とを固着一体化
させる。次に、充填補助具を取り外した後、円周方向に
Ｎ極とＳ極とが交互に配されるように着磁する。

【００２３】上述のように、モータは運転時において環
状永久磁石２と回転軸１との間に円周方向の力が発生す
るが、回り止めのために実施の形態１のように対処した
だけでは、この力が充填部材３の材料強度を超えてしま
う場合がある。このような場合においても、この実施の
形態２によれば、板状部材５ａ、５ｂと充填部材３とか
らなる部分の曲げ弾性率が十分大きくなるように、板状
部材５ａ、５ｂを選定すれば対応でき、充填部材３を変
更せずに済む。板状部材５ａ、５ｂが回転軸１に固定さ
れているか否かに関係なく、このような効果を奏する
が、板状部材５ａ、５ｂが回転軸１に固定されていれ
ば、充填部材３と回転軸１との間の固着強度の向上が図
れる。

【００２４】板状部材５ａ、５ｂにおいて、孔７が設け
られていなくても上述の効果は得られるが、孔７が設け
られていれば、充填部材３が孔７を貫通するので充填部
材３と板状部材との間の結合強度がより向上する。

【００２５】図７（ａ）は、他の板状部材の斜視図であ
る。図において、９は円周方向に配列された軸方向の突
起である。これらの突起９を設けることにより、充填部
材３と板状部材との間の円周方向の固着強度が向上し、
信頼性が向上する。

【００２６】図７（ｂ）、（ｃ）のように、円周方向に
配列された半径方向の折り曲げ、または、凹凸部が設け
られた板状部材であっても同様の効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、励磁
巻線を有しこの励磁巻線により回転磁界を発生する固定
子と、固定子の回転磁界により回転する回転子と、を備
えたモータにおいて、回転子は、回転子軸と、軸方向の
両端面部に凹凸が設けられた環状永久磁石と、回転子軸
が環状永久磁石に貫通した状態で環状永久磁石と回転子
軸とを固着するとともに環状永久磁石の軸方向の両端面
部まで延在する充填部材と、を有するようにしたので、
回転子軸と環状永久磁石との間の固着強度が向上し信頼
性を向上できる効果がある。

【００２８】また、励磁巻線を有しこの励磁巻線により
回転磁界を発生する固定子と、固定子の回転磁界により
回転する回転子と、を備えたモータにおいて、回転子
は、回転子軸と、軸方向の両端面部に軸と直交する方向
に所定数の溝が設けられた環状永久磁石と、回転子軸が
環状永久磁石に貫通した状態で環状永久磁石と回転子軸
とを固着するとともに環状永久磁石の軸方向の両端面部
まで延在する充填部材と、を有するようにしたので、回
転子軸と環状永久磁石との間の固着強度がより向上し信
頼性をより向上できる効果がある。

【００２９】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部に
設けられた溝の数は、極数または極数以下の偶数であ
り、極の切り換わり目と溝の立ち上がり部とを一致させ
ないようにしたので、永久磁石の割れが防止され、信頼
性をさらに向上できる効果がある。

【００３０】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部に
設けられた溝の数は、極数に等しく、環状永久磁石の各
極の中央の位置で溝が立ち上がるようにしたので、環状
永久磁石２の各極の磁力が均一化され、回転位置による
トルクむらの発生を防止できる効果がある。

【００３１】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部の
充填部材中に板状部材を設けるようにしたので、回転子
軸と環状永久磁石との間の固着強度が、さらに一層向上
し信頼性をさらに一層向上できる効果がある。

【００３２】また、板状部材は鍔状の形状をなし、軸方
向の孔、または、軸方向の突起が所定数設けられている
ようにしたので、回転子軸と環状永久磁石との間の固着
強度が、さらに一層向上し信頼性をさらに一層向上でき
る効果がある。

【００３３】また、板状部材は充填部材の充填前に回転
軸に固定されているようにしたので、回転子軸との固着
強度がより一層向上し信頼性をさらに一層向上できる効
果がある。

【００３４】また、環状永久磁石の軸方向の両端面部に
延在する部分における充填部材の外径は、環状永久磁石
の外径よりも小くするようにしたので、金型の位置決め
が容易となり生産性を向上できるとともに、充填部材の
充填時において充填部材が環状永久磁石の外周へ漏れる
のを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１における回転子の構
成を示す斜視図である。

【図２】図１における環状永久磁石の斜視図である。

【図３】図１における回転子の断面図である。

【図４】図１における回転子の組立方法を示す斜視図
である。

【図５】この発明の実施の形態２における回転子の断
面図である。

【図６】図５に示す板状部材の正面図である。

【図７】図６とは別の板状部材の斜視図である。

【符号の説明】

１回転軸２環状永久磁石３充填部材５、５ａ、５ｂ、８ａ、８ｂ、８ｃ板状部材６、７孔９突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相馬雄介東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者八木直樹東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H002 AA08 AB05 AC07 AD04 5H622 CA01 CA07 CB04 PP03 PP10 PP20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】励磁巻線を有し上記励磁巻線により回転
磁界を発生する固定子と、上記固定子の回転磁界により
回転する回転子と、を備えたモータにおいて、上記回転子は、回転子軸と、軸方向の両端面部に凹凸が
設けられた環状永久磁石と、上記回転子軸が上記環状永
久磁石に貫通した状態で上記環状永久磁石と上記回転子
軸とを固着するとともに上記環状永久磁石の軸方向の両
端面部まで延在する充填部材と、を有することを特徴と
するモータ。
【請求項２】励磁巻線を有し上記励磁巻線により回転
磁界を発生する固定子と、上記固定子の回転磁界により
回転する回転子と、を備えたモータにおいて、上記回転子は、回転子軸と、軸方向の両端面部に軸と直
交する方向に所定数の溝が設けられた環状永久磁石と、
上記回転子軸が上記環状永久磁石に貫通した状態で上記
環状永久磁石と上記回転子軸とを固着するとともに上記
環状永久磁石の軸方向の両端面部まで延在する充填部材
と、を有することを特徴とするモータ。
【請求項３】環状永久磁石の軸方向の両端面部に設け
られた溝の数は、極数または極数以下の偶数であり、極
の切り換わり目と溝の立ち上がり部とが一致しない形状
になっていることを特徴とする請求項２記載のモータ。
【請求項４】環状永久磁石の軸方向の両端面部に設け
られた溝の数は、極数に等しく、上記環状永久磁石の各
極の中央の位置で上記溝が立ち上がる形状になっている
ことを特徴とする請求項２記載のモータ。
【請求項５】環状永久磁石の軸方向の両端面部の充填
部材中に板状部材を設けたことを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれかに記載のモータ。
【請求項６】板状部材は鍔状の形状をなし、軸方向の
孔、または、軸方向の突起が所定数設けられていること
を特徴とする請求項５記載のモータ。
【請求項７】板状部材は充填部材の充填前に回転軸に
固定されていることを特徴とする請求項５または請求項
６に記載のモータ。
【請求項８】環状永久磁石の軸方向の両端面部に延在
する部分における充填部材の外径は、環状永久磁石の外
径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項７
のいずれかに記載のモータ。