JPH06245418A - 回転電機の回転子 - Google Patents

回転電機の回転子

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JPH06245418A
JPH06245418A JP50A JP3046493A JPH06245418A JP H06245418 A JPH06245418 A JP H06245418A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 3046493 A JP3046493 A JP 3046493A JP H06245418 A JPH06245418 A JP H06245418A
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JP
Japan
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magnetic pole
rotor
pole region
regions
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JP50A
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English (en)
Inventor
Jiro Asai
二郎 浅井
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 【構成】ギャップ損失の増大を防止可能なカバーを備え
る回転電機の回転子を提供する。 【構成】回転子のロータコア61の外周面には、強磁性
体からなる磁極領域(図4では永久磁石)62と非磁性
領域である非磁極領域(図4では溝部)62aとが回転
方向に交互に形成されている。磁極領域62の表面に密
着しつつ磁極領域62及び非磁極領域62aを囲包する
カバー7は、磁極領域62に密接する強磁性の磁極領域
囲覆部71と、非磁性領域62aを囲包する非磁性の非
磁極領域囲覆部72とを備え、両囲覆部71、72は、
例えば冷間加工により強磁性体化したオーステナイト系
ステンレス鋼の非磁極領域囲覆部72の部分をレーザー
などで局所加熱して作成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁極面が回転方向に、
磁極領域とこの磁極領域を分離する非磁極領域とを所定
間隔で交互に有してなる形式の回転電機の回転子に関す
る。
【0002】
【従来技術】従来、永久磁石型の円筒回転子では、永久
磁石の機械的強度が小さく、脆いため、永久磁石の磁極
面を覆って円筒形のカバーを嵌着するのが一般的であ
る。このカバーの材質として非磁性金属が通常採用され
るが、特開昭57−177263号公報はガラス繊維補
強樹脂硬化物を提案している。
【0003】また従来、回転軸に嵌着されロータコイル
が巻装される有溝の鉄心からなるロータコアに非磁性の
保護カバーを嵌着し、ロータコイルの逸脱防止や、不良
環境での使用を実現した(例えばキャンドモータなど
の)回転子が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
永久磁石カバーは、その厚さの分だけロータコアとステ
ータコアとの間のギャップを増大し、磁気抵抗が増大し
て、ギャップの有効磁束の低下を招き、その分巻数を増
やす必要があるため巻線抵抗が増え、出力低下を招くと
いう大きな欠点があった。
【0005】また、上記したロータコイル巻装の鉄心か
らなるロータコアに嵌着した保護カバーも、全く同様の
欠点を有する。本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
であり、ギャップ損失の増大を防止可能なカバーを備え
る回転電機の回転子を提供することを、その目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の回転電機の回転
子は、強磁性体からなる磁極領域と非磁性領域である非
磁極領域とが回転方向に交互に形成されてステータコア
の磁極面に回転可能に対向するロータコアと、前記磁極
領域の表面に密着しつつ前記磁極領域及び非磁極領域を
囲包するカバーとを備える回転電機の回転子において、
前記カバーは、前記磁極領域に密接する強磁性の磁極領
域囲覆部と、前記非磁極領域を囲包する非磁性の非磁極
領域囲覆部とからなり、前記両囲覆部は互いに異なる結
晶構造を有する同一素材からなることを特徴としてい
る。
【0007】好適な態様において、前記ロータコアは、
回転軸の周囲に定間隔で配設される永久磁石を含み、前
記磁極領域は前記永久磁石の磁極面からなる。好適な他
の態様において、前記ロータコアは、回転軸に嵌着され
ロータコイルが巻装される有溝の鉄心からなり、ロータ
コイル収容用の前記鉄心の溝部が前記非磁極領域を構成
し、前記鉄心の非溝部表面が前記磁極領域を構成する。
【0008】
【作用及び発明の効果】ロータコアは、強磁性体からな
る磁極領域と非磁性領域である非磁極領域とが回転方向
に交互に形成されている。磁極領域の表面に密着しつつ
磁極領域及び非磁極領域を囲包するカバーは、磁極領域
に密接する強磁性の磁極領域囲覆部と、非磁性領域を囲
包する非磁性の非磁極領域囲覆部とを備え、両囲覆部
は、互いに異なる結晶構造を有する同一素材からなる。
【0009】したがって、ロータコアの磁極領域はカバ
ーの強磁性の磁極領域囲覆部を介してステータコアの磁
極面に対向することとなり、ギャップは実質的に増大せ
ず、損失増加、出力低下は生じない。また、ロータコア
の非磁極領域を囲包するカバーの非磁極領域囲覆部は非
磁性であるので、隣接する磁極領域間での磁束のリーク
が増加せず、損失増大、出力低下が生じない。
【0010】更に、カバーは同一素材で一体物として形
成できるので、薄肉であっても機械的に高強度となり、
内部のロータコアの機械的強度が改善される。
【0011】
【実施例】(実施例1)本発明を適用したブラシレスモ
ータの回転子の一例を図1〜図4を参照して説明する。
図1はこのブラシレスモータの軸方向断面を示してお
り、アルミ合金を素材とする円筒形状のハウジング1の
両端開口はフロントフレーム2a及びリヤフレーム2b
により閉鎖されており、アルミ合金を素材とするフロン
トフレーム2a及びリヤフレーム2bは軸受けを介して
回転軸3を回転自在に支持している。
【0012】ハウジング1の内面には、両端が開口する
略円筒形状のステータコア4が圧入されており、ステー
タコア4の内周面から求心方向へ、かつ、周方向等間隔
に所定個数の凸形磁極が突設され、これら凸形磁極にス
テータコイル5が個別に巻装されている。ここでは、ス
テータコア4は通常の如く電磁鋼板を積層して形成され
ている。
【0013】回転軸3には、図2及び図3に示すように
回転子6が嵌着されている。なお、図2は回転子6の軸
方向断面を示し、図3はその軸直角方向の正面を示す。
回転子6は、軟鉄塊からなり回転軸3に圧入嵌着される
円筒形状のロータコア61と、ロータコア61の外周に
周方向定間隔で接着された4個の永久磁石(本発明でい
うロータコアの一部、特にその磁極領域を構成する。)
62と、ロータコア(本発明でいうロータコアの残部を
構成する。)61及び各永久磁石62の前後端面に接着
される軸孔付円板状のスペーサ63と、薄肉円筒形状を
有し永久磁石62に嵌着され、接着されるカバー7とか
らなる。
【0014】カバー7は、オーステナイト系ステンレス
鋼(FeーCrーNi系合金、Fe70〜74wt%、
Cr18〜20wt%、Ni8〜10wt%)からな
り、例えば厚さ約0.4mm程度に形成されている。カ
バー7の両端には、図3に示すように、周方向一定間隔
で爪部70が形成されており、爪部70は求心方向へ折
り曲げられてスペーサ63を係止し、これにより、カバ
ー7、スペーサ63、ロータコア61及び各永久磁石6
2の軸方向相対変位が規制されている。スペーサ63
は、例えばアルミ合金などを素材とする非磁性材料から
なり、永久磁石62の端面を保護するとともに、カバー
7、永久磁石62及びロータコア61間の係合度合いを
向上させている。なお、爪部70は、図3に示すよう
に、永久磁石62の端面に隣接するように配設されてい
る。
【0015】永久磁石(本発明でいう磁極領域)62
は、図3に示すように、部分円筒形状を有し、その外周
面部はカバー7の内周面に密接している。永久磁石62
の内周面部の周方向両端は隣接する永久磁石62の内周
面部の周方向端に接しており、永久磁石62の外周面部
の周方向両端は隣接する永久磁石62の外周面部の周方
向端に対して所定間隔を隔てており、結局、隣接する二
個の永久磁石62、62はV字状の溝部(本発明でいう
非磁極領域)62aを挟んで配設されている。各永久磁
石62は、外周面部及び内周面部が磁極となるように磁
化されており、隣接する永久磁石62、62は逆方向に
磁化されている。
【0016】更に説明すると、1mm程度のギャップを
介してステータコア4の磁極面に対面するカバー7は、
永久磁石62に接する領域(以下、磁極領域囲覆部とい
う)71において強磁性を有し、溝部62aに接する領
域(以下、磁極領域囲覆部という)72において非磁性
を有する。この結果、カバー7により永久磁石62を嵌
着、固定、保護するにもかかわらず、実質的に、永久磁
石62とステータコア4との間のギャップが増大するの
を防止でき、出力低下を防止することができる。また、
溝部62a上の非磁極領域囲覆部72は、非磁性であ
り、磁束漏洩を助長することは無い。
【0017】81はロータコア61の回転角を検出する
位置検出器であり、82はステータコイル5への給電端
子である。このブラシレスモータの動作は周知であり、
説明を省略する。次に、カバー7に磁極領域囲覆部71
と、非磁極領域囲覆部72とを作成する方法を説明す
る。
【0018】まず、冷間加工により円筒状にプレス成形
されたカバー7を永久磁石62に嵌着し、爪部70を折
り曲げて、カバー7、永久磁石62、スペーサ63、ロ
ータコア61を固定する。この時、必要部分に接着剤を
塗布しておく。オーステナイト系ステンレス鋼を素材と
するカバー7は冷間加工により非磁性体結晶構造から強
磁性体結晶構造に変化している(加工誘起マルテンサイ
トとなっている)。
【0019】次に、この回転子6の回転軸3を、図示し
ない治具で回転自在に保持し、更に回転軸3の一端を図
示しないステップモータの駆動軸に接続する。次に、例
えば炭酸ガスレーザー装置を準備し、そのレーザービー
ムをポリゴンミラーなどによりカバー7の非磁極領域囲
覆部72の予定領域に軸方向へ走査しつつ照射する。
【0020】この時、レーザービームのスポット直径は
例えば3mmとされるが、その変更は可能である。ただ
し、レーザービームの出力密度及び走査速度は、カバー
7に非磁極領域囲覆部72がカバー7の裏面に達するま
で形成されるに必要なパワーとされる。なお、オーステ
ナイト系ステンレス鋼を素材とするカバー7は変態点
(約600℃)以上に加熱されると、再びオーステナイ
ト系の組織に変態して非磁性体となる。したがって、非
磁極領域囲覆部72の予定領域にレーザービームを照射
して600℃以上に加熱すると、非磁極領域72が作成
される。ただし、非磁極領域72の予定領域をカバー7
の裏面まで600℃以上に加熱する際、熱はレーザービ
ームのスポットの周縁部からカバー7の面方向へも伝熱
により伝達され、その結果、レーザービームのスポット
の周縁部から外側に所定距離だけ非磁極領域囲覆部72
が形成される。
【0021】図4に、非磁極領域囲覆部72の拡大断面
を示す。この実施例では、上記したレーザービームから
カバー7の面方向への伝熱の影響を勘案して非磁極領域
囲覆部72すなわちカバー7の600℃以上に加熱する
部分を溝部62aの外周側のの周方向幅L1より短いL
2としている。本例において、L1は6mm,L2は4
mmとした。これにより摂氏数百度の熱が永久磁石62
へ悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【0022】レーザービームをカバー7の軸方向へ一回
走査する毎にステップモータは回転子6を所定角度回転
させ、その後、次のレーザービームの走査を行い、順次
これを繰り返す。なお、冷間加工されたカバー7を永久
磁石62に嵌着する前にレーザービームで加熱して、非
磁極領域囲覆部72を形成し、このカバー7を永久磁石
62に嵌着してもよい。この場合には、カバー7の表裏
両面から同時にレーザービームを照射することができ、
レーザービームによる600℃以上の加熱深さが半分と
なり、面方向の温度拡散が減少する。
【0023】また、カバー7を上記オーステナイト系ス
テンレス鋼と同様の特性を有する高マンガン鋼としても
よい。また、カバー7の局所加熱には、上記したレーザ
ービーム照射の他、高温に加熱され、外周面に軸方向へ
突条が多数平行に形成されたドラムを準備し、このドラ
ムの外周面をカバー7付の回転子6の外周面に接触させ
つつ、同期回転する手法を採用することもできる。 (実施例2)他の実施例を以下に説明する。
【0024】上記実施例1では回転子6はブラシレスモ
ータの回転子又は同期機の回転子としたが、回転子6を
鉄心にロータコイルを巻装した形式のものとすることも
できる。このような回転子は、誘導機、直流機など広く
実用されている。当然、カバー7は回転子鉄心の磁極面
となる部分に接する部分において磁極領域囲覆部71と
なり、その他の部分(スロット又は溝部)に接する部分
において非磁極領域囲覆部72となる。
【0025】このようにすれば、回転子の溝部又はスロ
ットからロータコイルが逸脱するのを防止できる。ま
た、ロータコイルを腐食性雰囲気や悪環境から保護する
ことができる。以上の説明では、アキシャルギャップ型
回転電機の回転子6としたが、ラジアルギャップ形式の
ディスク状回転子にも当然応用することができる。
【0026】この場合には、カバー7は円板形状となる
ので、成形加工は非常に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるブラシレスモータの軸
方向断面図である。
【図2】図1のモータの回転子の軸方向断面図である。
【図3】図3の回転子の径方向からみた正面図である。
【図4】図2の回転子の一部拡大径方向矢視断面図であ
る。
【符号の説明】
4はステータコア、6は回転子、7はカバー、61はロ
ータコア(磁極領域)、62aは溝部(非磁極領域)、
71は磁極領域囲覆部、72は非磁極領域囲覆部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性体からなる磁極領域と非磁性領域
    である非磁極領域とが回転方向に交互に形成されてステ
    ータコアの磁極面に回転可能に対向するロータコアと、
    前記磁極領域の表面に密着しつつ前記磁極領域及び非磁
    極領域を囲包するカバーとを備える回転電機の回転子に
    おいて、 前記カバーは、前記磁極領域に密接する強磁性の磁極領
    域囲覆部と、前記非磁極領域を囲包する非磁性の非磁極
    領域囲覆部とからなり、前記両囲覆部は結晶構造が異な
    る同一素材からなることを特徴とする回転電機の回転
    子。
  2. 【請求項2】 前記ロータコアは、回転軸の周囲に定間
    隔で配設される永久磁石を含み、前記磁極領域は前記永
    久磁石の磁極面からなる請求項1記載の回転電機の回転
    子。
  3. 【請求項3】 前記ロータコアは、回転軸に嵌着されロ
    ータコイルが巻装される有溝の鉄心からなり、ロータコ
    イル収容用の前記鉄心の溝部が前記非磁極領域を構成
    し、前記鉄心の非溝部表面が前記磁極領域を構成する請
    求項1記載の回転電機の回転子。
JP50A 1993-02-19 1993-02-19 回転電機の回転子 Pending JPH06245418A (ja)

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