JPH06311679A - 同期電動機のロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転軸の周囲に複数の永久磁石と複数のコア
部材とを周方向へ交互に配設してなる同期電動機のロー
タの、コア部材の回転偏移を防止する。 【構成】 ロータ１０は、回転軸１２の周囲に略等間隔
に配置される６個の永久磁石１４と、各永久磁石１４の
間に配設され、それぞれが磁極を形成する６個のコア部
材１６とを備える。各コア部材１６はその略中央に、軸
方向へ直線状に貫通形成された貫通孔２２を備える。貫
通孔２２は、軸に直交する面において、円の一部を切除
してなる弓形断面を有する。各貫通孔２２には、その断
面形状と略同一の弓形断面を有するロッド部材２４が挿
通される。ロッド部材２４は、コア部材１６の軸方向両
端面から突出し、永久磁石１４及びコア部材１６の軸方
向両端面に密接配置された端板２６に固定される。各端
板２６は回転軸１２に固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同期電動機のロータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石界磁の同期電動機において、周
方向へ着磁される複数の永久磁石と、それら永久磁石の
間でそれぞれが磁極を形成する複数のコア部材とを、回
転軸の周囲に交互に配設してなるロータが知られてい
る。従来のこの種のロータでは、一般に各永久磁石は、
その側面で隣接する各コア部材の側面に密接挟持され、
各コア部材の半径方向外周部及び内周部にて側面に突設
された外側係止部及び内側係止部によって、半径方向へ
位置決めかつ固定支持される。他方、各コア部材は、略
中心部に軸方向へ延びる貫通孔を備え、それぞれの貫通
孔にロッド部材が挿入される。永久磁石及びコア部材の
軸方向両端面には、それぞれ円板状の端板が密接配置さ
れ、各端板が回転軸に固定される。各端板には、各コア
部材の貫通孔に整合する位置に開口が設けられ、コア部
材の軸方向両端面から僅かに突出するロッド部材の両端
部が、各端板の開口を貫通して各端板に固定される。こ
のようにして、複数の永久磁石及び複数のコア部材は、
遠心力等の外力に対してロータ構造内で固定的に支持さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のロータでは、永
久磁石及びコア部材の位置決め及び支持は、コア部材を
貫通するロッド部材と端板との固定、及び端板と回転軸
との固定によって得られる。しかしながら、永久磁石及
びコア部材の成形時の寸法誤差により、永久磁石の側面
とコア部材の側面、外側係止部、及び内側係止部との間
に微小な隙間が形成されると、永久磁石の確実な支持が
得られなくなるばかりか、一般にロッド部材が円形断面
を有する丸棒からなるので、コア部材がロッド部材を中
心に回転して正確な位置決めが得られない場合がある。
このような不具合は、特に、電動機のコギングトルクを
低減するために、永久磁石とコア部材とを所定配置に組
合わせてなるコア組体を軸方向へ重置し、かつ各コア組
体を所定角度だけ相対的に回転して固定したスキュー構
造を有するロータにおいて顕著となる。スキュー構造の
ロータでは、一般にロッド部材の貫通孔はコア部材の中
心からずれて形成されるので、コア部材の支点と重心と
のずれにより偶力が生じるのである。

【０００４】上記の不具合は、ロータの組立後にロータ
に含浸剤を含浸させて微小隙間を埋めることによって、
ある程度防止できる。しかしながらこの方法では、組み
立てたロータにおける含浸工程前のコア部材の回転偏移
を防止することができない。また、含浸が不充分な場合
は、永久磁石の着磁時及び電動機組込後の作動時にコア
部材に半径方向外方へ及ぼされる磁気吸引力や遠心力等
の外力によって、コア部材が回転してしまう場合があ
る。このようにコア部材が回転偏移を生じると、ステー
タとの間の空隙距離が変化し、電動機の作動精度に悪影
響を及ぼす危惧がある。

【０００５】本発明の目的は、回転軸の周囲に複数の永
久磁石と複数のコア部材とを周方向へ交互に配設してな
る同期電動機のロータにおいて、永久磁石及びコア部材
を、厳格な成形精度を要求することなく確実に固定かつ
位置決めでき、電動機の性能及び信頼性を向上すること
ができるロータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転軸の周囲に略等間隔に配置され、周
方向へ着磁される複数の永久磁石と、永久磁石の各々を
周方向へ挟持して回転軸の周囲に配設され、それぞれが
磁極を形成する複数のコア部材と、永久磁石及びコア部
材の軸方向両端に配置され、回転軸に固定される一対の
端板と、コア部材の各々を軸方向に貫通し、両端で端板
に固定される複数のロッド部材とを具備した同期電動機
のロータにおいて、ロッド部材が、軸に直交する面にお
いて非円形断面を有し、コア部材が、軸に直交する面に
おいてロッド部材の断面形状と略同一の非円形断面を有
して軸方向へ延びる貫通孔を備え、この貫通孔にロッド
部材が挿通されることを特徴とする同期電動機のロータ
を提供する。

【０００７】

【作用】軸に直交する面において非円形断面を有する貫
通孔とロッド部材との相互係合により、ロッド部材を中
心としたコア部材の相対的回転動作が防止される。した
がって、端板がロッド部材を固定支持することにより、
ロータ内でコア部材が回転偏移に対して機械的に係止さ
れる。それにより、隣接する永久磁石とコア部材との間
に隙間がある場合でも、ロッド部材を中心としたコア部
材の回転は生じなくなり、永久磁石及びコア部材を所定
位置に保持することができる。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面に示した好適な実施例に基づ
き、本発明をさらに詳細に説明する。図面を参照する
と、図１は、本発明の第１実施例による同期電動機のロ
ータ１０を示す。ロータ１０は、回転軸１２と、回転軸
１２の周囲に略等間隔に配置され、周方向へ交互的に着
磁される複数（図では６個）の永久磁石１４と、永久磁
石１４の各々を周方向へ挟持して回転軸１２の周囲に配
設され、それぞれが磁極を形成する複数（図では６個）
のコア部材１６とを備える。永久磁石１４は、略直方体
形状を有し、その対向側面にて隣接する各コア部材１６
の側面に密接挟持される。コア部材１６の両側面には、
外周部にて周方向へ突出する外側係止部１８と、内周部
にて周方向へ突出する内側係止部２０とが形成される。
したがって各永久磁石１４は、コア部材１６の外側係止
部１８及び内側係止部２０によって半径方向へ位置決め
され、かつ遠心力や磁気吸引力に抗して係止される。

【０００９】各コア部材１６はその略中心部に、軸方向
すなわち回転軸１２の軸線方向へ直線状に貫通形成され
た貫通孔２２を備える。貫通孔２２は、図１（ｂ）に示
すように、回転軸１２の軸線に直交する面において、円
の一部を切除してなる弓形断面を有する。各貫通孔２２
には、その断面形状と略同一の弓形断面を軸線に直交す
る面において有するロッド部材２４が挿通される。ロッ
ド部材２４は、コア部材１６の軸方向両端面から僅かに
突出する長さを有する。永久磁石１４及びコア部材１６
の軸方向両端面には、一対の円板状端板２６が密接配置
される。各端板２６には、コア部材１６の貫通孔２２に
整合する位置に、回転軸１２の軸線に直交する面におい
て貫通孔２２の断面形状と略同一の弓形断面を有する開
口２８が形成される。各ロッド部材２４は、コア部材１
６の軸方向両端面から突出するその両端で各端板２６の
開口２８を貫通し、図示しない固定手段によって各端板
２６に固定される。各端板２６は、焼嵌めや接着等によ
って回転軸１２に固定される。

【００１０】ロータ１０の磁極を形成するコア部材１６
は、鉄損を抑制するために、珪素鋼板等の磁性材料から
なる多数の薄板コア片を相互に積層かつ結合して形成さ
れることが好ましい。このとき一般に薄板コア片は、磁
性薄板材料から打ち抜き加工により形成されるので、上
記のような非円形の貫通孔２２も容易に形成することが
できる。

【００１１】このようにロータ１０においては、貫通孔
２２及びロッド部材２４の断面形状を非円形の弓形とし
たので、ロッド部材２４を端板２６に固定することによ
り、いかなる場合にもロッド部材２４を中心としたコア
部材１６の回転運動が防止される。したがって、成形時
の寸法誤差によって、ロータ１０の組立時に永久磁石１
４とコア部材１６の外側係止部１８及び内側係止部２０
との間に隙間が形成された場合でも、含浸剤の有無に関
わらずコア部材１６は所定位置に固定支持される。その
結果、永久磁石１４の着磁時や電動機組込後の作動時
に、磁気吸引力や遠心力等の外力が加わっても、コア部
材１６の回転偏移は生じない。なお、上記構造に従来通
り含浸処理を施すことによって、永久磁石１４の位置決
め及び固定保持が確保される。

【００１２】図２は、本発明の第２実施例によるロータ
３０を示す。ロータ３０は、複数の永久磁石３２と複数
のコア部材３４とを所定の交互配置に組合わせてなる２
つのコア組体３６を、所定角度だけ相対的に回転して軸
方向へ重置したスキュー構造を有する。コア組体３６の
各コア部材３４に設けられた貫通孔３８は、図２（ｂ）
に示すように、半径方向中心線から角度αだけ同一方向
に偏移した半径線上に中心を有する。ここで２つのコア
組体３６を、相互に裏返した状態、すなわち同一方向か
ら見た端面形状が、図２（ｂ）の形状と図２（ｂ）とは
角度αの偏移方向が逆方向の形状とを呈する状態で軸方
向に重置し、共通のロッド部材４０を両コア組体３６の
コア部材３４の貫通孔３８に挿通することにより、図２
（ａ）のスキュー構造が得られる。両コア組体３６の間
には、長尺になりがちなロッド部材４０の支持を補助す
るために、ロッド部材４０を挿通する開口（図示せず）
を備えた円板部材４２が介在させられる。また、両コア
組体３６の軸方向外側端面には、図１のロータ１０にお
けるものと略同一形状の端板４４がそれぞれ密接配置さ
れる。貫通孔３８、ロッド部材４０、及び端板４４の開
口４６の断面形状は、図１の実施例と同様に、回転軸１
２の軸線に直交する面において弓形である。ロータ３０
によれば、コア部材３４が前述のように偶力を被り易い
形状であるにも関わらず、ロッド部材４０を中心とした
コア部材３４の回転が、非円形断面を有する貫通孔３
８、ロッド部材４０、及び開口４６の相互係合によって
防止される。

【００１３】図３は、本発明の第３実施例によるロータ
４８を示す。ロータ４８は、図２のロータ３０と同様の
スキュー構造を有する。ロータ４８の１つのコア組体５
０のコア部材５２には、ロータ３０における貫通孔３８
と同様に中心から所定角度βだけ偏移した位置に、回転
軸１２の軸線に直交する面において正六角形断面を有す
る貫通孔５４が形成される。一対の端板５６にも、貫通
孔５４の断面形状と略同一の六角形断面を有する開口５
８が整合配置でそれらの貫通孔５４及び開口５８に、そ
れらの断面形状と略同一の六角形断面を有するロッド部
材６０が挿入される。ロータ４８においても、ロッド部
材６０を端板５６の開口５８に固定することにより、ロ
ッド部材６０を中心としたコア部材５２の回転が防止さ
れる。

【００１４】本発明は、上記各実施例の他に、種々の変
形例を提供できることは言うまでもない。特に、コア部
材の貫通孔及びロッド部材の断面形状は、上記実施例の
形状に限定されるものでなく、円形以外の様々な形状が
可能である。ただし材料コストの観点から、ロッド部材
として、ＪＩＳ規格の下に市販されている四角棒や六角
棒を使用することが有利である。また、端板の開口は、
上記実施例のような貫通孔及びロッド部材の断面形状と
略同一断面を有するものでなくてもよく、さらに開口自
体が無くてもよい。その場合、周知の固定手段により、
端板にロッド部材を固定できさえすればよいのである。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ロッド部材の断面形状、及びロッド部材を挿通する
コア部材の貫通孔の断面形状をいずれも非円形としたの
で、いかなる場合にもロッド部材を中心としたコア部材
の相対的回転が防止される。その結果、永久磁石及びコ
ア部材の厳格な成形精度を要求せずとも、ロッド部材を
端板に固定することにより永久磁石及びコア部材をロー
タ内で正確に位置決めでき、かつ磁気吸引力や遠心力等
の外力に抗して所定位置に確実に保持できる。したがっ
て、本発明のロータを使用することにより電動機の性能
及び作動信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるロータの図で、
（ａ）斜視図、（ｂ）線Ｉ−Ｉに沿った断面図、であ
る。

【図２】本発明の第２実施例によるロータの図で、
（ａ）斜視図、（ｂ）線II−IIに沿った断面図、であ
る。

【図３】本発明の第３実施例によるロータの図で、
（ａ）斜視図、（ｂ）線 III−IIIに沿った断面図、で
ある。

【符号の説明】

１２…回転軸 １４，３２…永久磁石 １６，３４，５２…コア部材 １８…外側係止部 ２０…内側係止部 ２２，３８，５４…貫通孔 ２４，４０，６０…ロッド部材 ２６，４４，５６…端板 ２８，４６，５８…開口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の周囲に略等間隔に配置され、周
   方向へ着磁される複数の永久磁石と、該永久磁石の各々
   を周方向へ挟持して該回転軸の周囲に配設され、それぞ
   れが磁極を形成する複数のコア部材と、該永久磁石及び
   該コア部材の軸方向両端に配置され、該回転軸に固定さ
   れる一対の端板と、該コア部材の各々を軸方向に貫通
   し、両端で該端板に固定される複数のロッド部材とを具
   備した同期電動機のロータにおいて、 前記ロッド部材が、軸に直交する面において非円形断面
   を有し、前記コア部材が、軸に直交する面において該ロ
   ッド部材の断面形状と略同一の非円形断面を有して軸方
   向へ延びる貫通孔を備え、該貫通孔に該ロッド部材が挿
   通されることを特徴とする同期電動機のロータ。