JPH0759304A - 電動機のための永久磁石ロータおよびその製造方法 - Google Patents

電動機のための永久磁石ロータおよびその製造方法

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JPH0759304A
JPH0759304A JP6128496A JP12849694A JPH0759304A JP H0759304 A JPH0759304 A JP H0759304A JP 6128496 A JP6128496 A JP 6128496A JP 12849694 A JP12849694 A JP 12849694A JP H0759304 A JPH0759304 A JP H0759304A
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magnet
shaft
mold
rotor
casing
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JP6128496A
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Elio Marioni
エリオ・マリオーニ
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Askoll SpA
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機のための永久磁石ロータを提供する。 【構成】 ロータは、２成分系エポキシ樹脂またはプラ
スチックでできたコア内に少なくとも部分的に取付けら
れる、少なくとも２つの半筒状永久磁石（１０）を含
む。コアは、現場での成形もしくは磁石を収容する予め
成形されたケーシングへの注入、またはそのコアととも
に収容ケーシング（１２）を形成する注入によって型
（２０）内で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電動機のための永久
磁石ロータ、および永久磁石ロータを製造するための方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】永久
磁石ロータを備えた電動機が、小型遠心ポンプの分野で
現在使用されていることが知られている。
【０００３】使用される磁石は、磁界の作用の下で適切
な粉末を焼結することによって製造される。
【０００４】軸方向の寸法が約３センチまでのロータを
有するモータに関しては、磁石は適切な型に粉末を充填
し、軸方向に圧縮することによって、筒形に製造され
る。
【０００５】圧縮は、完成部品の軸方向の寸法が、型に
充填するのを終了したときに粉末が占める寸法の約３分
の１となるように行なわれる。
【０００６】軸方向の寸法がより大きいロータを備えた
電動機では、上述の方法で経済的かつ質的に満足のいく
ロータを得るのが実際には不可能となり、したがって半
筒状の部品を製造して、筒状のロータに組立てるのが好
ましい。
【０００７】これらの半筒状の部品もやはり、磁界にお
いて粉末を焼結することによって得られるが、この場合
には圧縮は軸方向に対して直角に起こる。
【０００８】ロータの組立において、当初は２つの半筒
状の永久磁石が、反磁性材料であるために理論的にはモ
ータのステータによってもたらされる磁界に何ら影響を
与えないステンレス鋼でできた筒状のケーシング内に収
められた。
【０００９】しかしながら、実用テストにおいて、ステ
ンレス鋼のケーシングおよびロータのチャンバの壁があ
るために、誘電体が磁石と極片との間で空隙を形成し、
効率が３０％低下してしまうことがわかった。
【００１０】後に、２つの半筒状の永久磁石を射出成形
されたプラスチックのケーシングに埋込む試みがなされ
たが、この試みも期待した結果をもたらさず、プラスチ
ック材料の必要な最小厚さと、ロータの軸方向の寸法が
かなり大きいこととにより、射出成形される材料の流動
性がかなり低いことと相まって、意図した領域が完全に
充填されず、最終的に容認できない結果となった。
【００１１】完全に充填するために注入圧力を増大する
と、磁石は、その硬度が大きく、したがってかなりもろ
いために、割れを起こした。
【００１２】
【発明の概要】したがって、この発明の主な目標は、以
前に見られた上述の欠点をなくすように半筒状の磁石を
備えたタイプの永久磁石ロータを提供することである。
【００１３】次に重要な目的は、その構造が電動機の動
作に何ら影響を与えないロータを提供することである。
【００１４】別の目的は、ロータを低コストで大量生産
するのを可能にする方法を提供することである。
【００１５】さらに別の目的は、電動機のための高品質
のロータを得ることを可能にする方法を提供することで
ある。
【００１６】これらの目標、目的、および以下で明らか
になる他の目的に鑑み、この発明は、コアと収容ケーシ
ングを形成するように注入することによって型内で得ら
れる２成分系のエポキシ樹脂でできたコア、または予め
成形された収容ケーシングに現場で注入するまたは成形
することによって型内で得られる２成分系のエポキシ樹
脂またはプラスチックでできたコアに少なくとも部分的
に取付けられる、少なくとも２つの半筒状の永久磁石を
含むことを特徴とする、電動機のための永久磁石ロータ
を提供する。
【００１７】この発明に従うロータのさらなる特徴およ
び利点は、添付の図面において非制限的な単なる例とし
て示される、２つの好ましい実施例の以下の詳細な説明
より明らかになるであろう。
【００１８】
【実施例】図１ないし図７を参照して、この発明に従う
電動機のための永久磁石ロータは、第１の実施例におい
ては、２つの相補的な形状の半筒状の永久磁石１０を含
み、これらは、その中に軸方向に挿入されるセラミック
のシャフト１１とともに、２成分系エポキシ樹脂ででき
たケーシング１２内に取付けられる。
【００１９】ロータはその頭部で、以下により詳細に説
明するように、磁石１０およびシャフト１１の正確な位
置決めおよび中心決めのための部材、ならびに注入の際
に樹脂を収容するための部材を形成する、プラスチック
でできたそれぞれのフランジ１３および１４によって完
成される。
【００２０】第１のフランジ１３は、きっちりと適合し
てシャフト１１と交差し、かつ磁石１０を保持するよう
に適合された軸方向に延びる外周リング１７に半径方向
のスポーク１６によって接続される中央のリング１５を
含む。
【００２１】第２のフランジ１４は、Ｕ字形断面を有す
るリング１８によって構成され、磁石１０の端部がその
リングの縁部間に挿入される。
【００２２】弾性のリップ１９は、リング１８の内縁部
から延び、シャフト１１を所定の位置で保持するのに適
している。
【００２３】リップ１９とシャフト１１との間の結合
は、注入の際に樹脂を洩らさないようなものとなってい
る。
【００２４】製造プロセスに関して、シャフト１１を通
すため、および取出すために必要な広い中央の底部穴２
１を備えた、実質的に円筒状の内壁を有するカップ状の
型２０が使用される。
【００２５】予め組立てられたロータは、型２０内に、
壁にシリコン剥離剤を施した後、その型の内壁の底部に
封止的に連結するような外径を有するフランジ１４をま
ず挿入することによって、位置される。
【００２６】上側のフランジ１３もまた、外側で型２０
の内壁に接して封止する。下方の領域において、フラン
ジ１４とシャフト１１との間、およびそのフランジと型
２０との間の連結がすべての通り道を閉鎖することに留
意されたい。
【００２７】これに続く作業は、フランジ１３のスポー
ク１６間の空の空間から型２０の空の領域へと２成分系
エポキシ樹脂を注入することと、その樹脂を触媒との塩
基の反応によって硬化させることとからなる。
【００２８】空の領域は、そこに磁石１０とシャフト１
１とが取付けられるケーシング１２を形成するように延
在する。
【００２９】最後に、フランジ１４に適当な力を加える
ことによって、ロータは穴２１を介して型から取出され
る。
【００３０】好都合に、型からの取出しを容易にするた
めに、型２０の内壁はわずかにテーパ状にされる。
【００３１】樹脂の流動性が高いために、型２０内の空
の領域２２を確実に充填し、したがって樹脂が最終的に
形成するケーシング内に磁石１０およびシャフト１１を
完全に取付けることができる。
【００３２】注入は、大気圧または大気圧を下回る圧力
で行なわれ（樹脂内での気泡の形成を避けるため）、し
たがって磁石１０およびシャフト１１は、これらに損傷
を与えかねない強い応力を受けることはない。
【００３３】さらに、樹脂は、動作の際にロータが置か
れる磁界には何ら影響を与えない。ここで図８ないし１
２を参照して、この発明に従う電動機のための永久磁石
ロータは、第２の実施例においては、２つの相補的な形
状の半筒型の永久磁石１１０を含み、これらは、その間
に軸方向に挿入されるセラミックのシャフト１１１とと
もに、射出成形されるプラスチック材料によって別個に
得られる実質的にカップ状のケーシング１１２内に収め
られる。
【００３４】もちろん、このカップ状のケーシング１１
２の底部１１３には、セラミックのシャフト１１１を通
すための穴１１４が中央に設けられている。
【００３５】軸方向の筒状延長部１１５が、底部１１３
から突出しており、永久磁石１１０をこの延長部とケー
シング１１２の外壁１１６との間のその適切な位置で保
持することに留意されたい。
【００３６】底部１１３はまた、高くなった位置で磁石
１１０を支持するための環状の段付部１１７を有し、空
の通過領域を形成する。
【００３７】底部１１３はまた、通し穴１１８を有す
る。図に示されるように、セラミックのシャフト１１１
の径は、磁石１１０に関して、ある隙間を残している。
【００３８】磁石１１０、シャフト１１１およびカップ
状のケーシング１１２を互いにしっかりと連結し、かつ
これらの部品によって空のまま残されている領域、特に
シャフト１１１と磁石１１０との間の空間１１９ａ、底
部１１３と磁石１１０との間の空間１１９ｂ、および上
側のディスク状の部分１１９ｃを充填するように型内で
得られるコア１１９によってロータは完成する。
【００３９】コア１１９は、射出成形されたプラスチッ
ク、または注入された２成分系エポキシ樹脂でできてい
る。
【００４０】ケーシング１１２の底部１１３は、図示さ
れていないインペラが位置する端部に配置可能である。
内歯歯車１２０が、この底部からシャフト１１１と同軸
的に延びている。この場合、内歯歯車１２０は、底部１
１３に形成される通し穴１１８を通してコア１１９と同
じ材料を用いて現場での成形作業によって製造される。
【００４１】歯車はまた、ケーシングの底部と一体に設
けられてもよい（たとえばコアが型内での注入によって
形成される場合）。
【００４２】歯車１２０は、第２の構成要素１２４によ
って完成される参照番号１２３で概して示されるスラス
ト軸受の第１の構成要素１２２のためのシート１２１を
形成する。
【００４３】第１の構成要素１２２は、環状のセラミッ
ク部材１２５を含み、これは外歯歯車であり、円周上に
歯が設けられて底部１１３上のシート１２１で弾性支持
を形成するエラストマキャップ１２６に囲まれる。
【００４４】第２の構成要素１２４は、エラストマ材料
でできた外側のトロイダルリング１２８を備えたメタル
ブッシュ１２７を含む。
【００４５】２つの構成要素１２２および１２４は、こ
れらが端部で接触するように組立てられる。
【００４６】この時点で、別個に形成されて、型内で残
部と連結されるカップ状のケーシング１１２がロータ内
にあるために、これを残部とともに型内で直接形成する
ときに起こる既知の問題を起こすことなく、このケーシ
ングの外壁１１６を非常に薄く（ロータの最大厚さは
０．５ｍｍが最適である）形成することができることに
留意されたい。
【００４７】ケーシング１１２が別個に形成されるため
に、ケーシングに、たとえば温水を循環させるためのポ
ンプと用いるような、高温に対する耐性がより高い材料
を用いることができる。
【００４８】カップ状のケーシング１１２があるため
に、ロータの内側にあって損傷を与える化学物質にさら
されないので使用とともに劣化することのない樹脂でで
きたコア、および現場での成形によって得られたコアの
両方に関して、製造および使用上の問題がなくなる。
【００４９】インペラ側のスラスト軸受１２３のための
支持部およびそれに関連した形状のシート部が、同じ現
場での成形作業の間に得られることに特に留意された
い。
【００５０】その結果、スラスト軸受の第１の構成要素
１２２は、スライドの相手側となる第２の構成要素１２
４に関して最良の態様で有利に配置される。
【００５１】エラストマキャップ１２６は、振動を抑え
るように適合され得る中間手段を形成する。
【００５２】シートの形状は、第２の構成要素１２２お
よびエラストマキャップ１２６によって形成されるアセ
ンブリが、リング１２０の内側に位置するが、実際には
壁に固定された態様で保持されずに、第２の構成要素１
２４に関して十分に平坦となるようなものになってい
る。
【００５３】歯車１２０およびキャップ１２６の歯によ
って形成される唯一の連結は、構成要素１２２がモータ
によって回転することを引起こす。
【００５４】実用において、意図された目標および目的
が両方の実施例で達成されたことが見出された。
【００５５】このように考案されたこの発明には、種々
の変形および変更が可能であり、これらのすべてが発明
の範囲内にある。
【００５６】あらゆる詳細は、他の技術的に等価な要素
に変えることが可能である。実用において、用いられる
材料は、その寸法とともに、実用に耐えるものであれ
ば、その要件に従ういかなるものであってもよい。
【００５７】特許請求の範囲で述べられる技術的な特徴
には参照符号が付されているが、これらの参照符号は特
許請求の範囲をより明確にする目的のためのみに付した
ものであって、したがってこれらの参照符号は、それに
よって例として特定された各要素の範囲を制限する効果
を何ら有するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従うロータの第１の実施例の斜視図
である。
【図２】図１のロータに含まれる磁石の斜視図である。
【図３】図１のロータに含まれる頭部フランジの部分断
面斜視図である。
【図４】型に挿入される前の組立中の図１のロータの斜
視図である。
【図５】型に挿入する際の図１のロータの斜視図であ
る。
【図６】図１のロータの注入ステップの図である。
【図７】注入後の型内の図１のロータの断面図である。
【図８】設置されたときにそれに関連するスラスト軸受
を備えたロータの第２実施例の斜視分解図である。
【図９】組立てられた状態の図８のユニットの断面図で
ある。
【図１０】スラスト軸受の端部から見た、スラスト軸受
の一部を含む図８のロータの図である。
【図１１】型内で組立てる前の図８のロータの構成要素
の分解斜視図である。
【図１２】スラスト軸受の端部から見た、図８のロータ
の詳細を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 磁石 １１ シャフト １２ ケーシング ２０ 型

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コア（１２；１１９）に少なくとも部分
    的に取付けられる少なくとも２つの半筒状の永久磁石
    （１０；１１０）を含み、前記コアは、前記コアと共に
    収容ケーシング（１２）を形成するように注入すること
    によって型（２０）内で得られる２成分系エポキシ樹脂
    でできたものであるか、または予め成形された収容ケー
    シング（１１２）に注入するもしくは現場で成形するこ
    とによって型内で得られる２成分系エポキシ樹脂または
    プラスチックでできたものであることを特徴とする、電
    動機のための永久磁石ロータ。
  2. 【請求項２】 前記コアに取付けられる軸方向のシャフ
    ト（１１；１１１）を含むことを特徴とする、請求項１
    に記載のロータ。
  3. 【請求項３】 前記磁石（１０）が、型内で前記磁石お
    よび前記シャフトを正確に位置決めおよび中心決めする
    のに適切な２つの頭部フランジ（１３；１４）の間に配
    置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の
    ロータ。
  4. 【請求項４】 第１の頭部フランジ（１３）が、前記シ
    ャフトと交差するのに適切な中央のリング（１５）を含
    み、前記中央のリングは、半径方向のスポーク（１６）
    によって、軸方向に延びる外周リング（１７）に接続さ
    れ、前記シャフトを所定の位置で保持し、前記外周リン
    グは前記磁石を所定の位置で保持することを特徴とす
    る、請求項３に記載のロータ。
  5. 【請求項５】 第２の頭部フランジ（１４）は、Ｕ字形
    断面を有するリング（１８）を含み、前記磁石のそれぞ
    れの端部は、その縁部の間で、前記リングの内縁から延
    在し、かつ前記シャフト上での封止を与えるのに適切な
    弾性のリップ（１９）に接続されることを特徴とする、
    請求項４に記載のロータ。
  6. 【請求項６】 少なくとも２つの半筒状の永久磁石（１
    ０；１１０）を設けるステップと、磁石をシャフト（１
    １；１１１）のまわりに、シャフトと磁石との間に空間
    を設けるように配置するステップと、磁石およびシャフ
    トを型（２０；１１２）内に配置するステップと、少な
    くとも前記空間を充填して前記磁石およびシャフトを共
    に保持するロータのコア（１２；１１９）を形成するよ
    うに成形材料を注入するステップとを含む、ロータ製造
    方法。
  7. 【請求項７】 前記注入が、広い底部穴（２１）を備え
    たカップ状の型（２０）内で行なわれ、底部フランジ
    （１４）は、前記型の底部に、その中にシャフトおよび
    磁石を配置する前にそれを封止するために挿入され、底
    部フランジは、Ｕ字形断面を有するリング（１８）と前
    記シャフトがそこを通って封止的に挿入される穴を形成
    する中央の弾性リップ（１９）とを含み、頂部フランジ
    （１３）は磁石およびシャフトを配置した後に型内に挿
    入され、頂部フランジは、シャフトの回りに配置される
    中央のリング（１５）と半径方向のスポーク（１６）に
    よって中央のリングに接続される外周リング（１７）と
    を含み、注入は半径方向のスポーク間に注入することに
    よって行なわれ、その注入で、型の内壁と磁石の外壁と
    の間の空間を充填して、成形材料でできた外側ケーシン
    グ（１２）を形成し、成形材料は、上側フランジのスポ
    ーク（１６）間にも形成されることを特徴とする、請求
    項６に記載のロータ製造方法。
  8. 【請求項８】 注入の前に前記型の内壁にシリコン剥離
    剤が施され、かつ前記型の内壁が取出しのためにわずか
    にテーパ状にされていることを特徴とする、請求項７に
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記フランジが、前記型の内壁上におい
    てその外周縁部で封止を形成することを特徴とする、請
    求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記型は、円筒状のケーシング（１１
    ２）および製造されるロータの一部を形成する底部フラ
    ンジ（１１３）によって形成され、成形材料の注入によ
    って、コア（１１９）を形成し、底部フランジと磁石と
    の間の空間（１１９ｂ）を充填し、さらに上側のディス
    ク状の部分（１１９ｃ）を形成することを特徴とする、
    請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記予め成形されたケーシング（１１
    ２、１１３）は、実質的にカップ状であり、プラスチッ
    クでできており、注入または現場での成形により予め定
    められた領域を充填するように型内で得られるプラスチ
    ックまたは２成分系エポキシ樹脂でできた前記コアによ
    ってそれにしっかりと連結される、前記少なくとも２つ
    の半筒状永久磁石を少なくとも部分的に収容することを
    特徴とする、請求項１に記載のロータ。
  12. 【請求項１２】 前記コアによってしっかりと保持され
    る軸方向のシャフト（１１１）を含むことを特徴とす
    る、請求項１１に記載のロータ。
  13. 【請求項１３】 前記磁石の少なくとも端部が、前記カ
    ップ状の部材の底部（１１３）から突出する筒状の延長
    部（１１５）と前記カップ状の部材の外壁（１１２）と
    の間に配置されて、型内で正確に中心決めされることを
    特徴とする、請求項１１または１２に記載のロータ。
  14. 【請求項１４】 前記シャフトが、型内でそれを中心決
    めされた状態に保つ適切に設けられた穴（１１４）にお
    いて前記実質的にカップ状のケーシングの底部をきっち
    りと適合して通ることを特徴とする、請求項１１ないし
    １３のいずれかに記載のロータ。
  15. 【請求項１５】 前記コアが、前記シャフトと前記磁石
    との間の環状の部分（１１９ａ）と、前記磁石を分離す
    る領域における半径方向の部分と、前記ケーシングの前
    記底部に位置するもの（１１９ｂ）およびその対向端に
    位置するもの（１１９ｃ）の２つの対向して配置された
    ディスク状の領域とを含むことを特徴とする、請求項１
    １ないし１４のいずれかに記載のロータ。
  16. 【請求項１６】 段付部（１１７）が、前記実質的にカ
    ップ状のケーシングの底部から突出しており、前記永久
    磁石を前記底部から高くなった位置で保持することを特
    徴とする、請求項１１ないし１５のいずれかに記載のロ
    ータ。
  17. 【請求項１７】 歯車（１２０）が前記ケーシングの底
    部から外側に延びており、同じ現場での成形または注入
    作業によって得られ、前記歯車はスラスト軸受（１２
    ３）の構成要素（１２２）を収容しかつ支持するための
    シートを形成することを特徴とする、請求項１１ないし
    １６のいずれかに記載のロータ。
  18. 【請求項１８】 前記構成要素が、前記実質的にカップ
    状のケーシングの前記底部の外部で形成される前記シー
    ト（１２１）内で支持されるのに適切なエラストマキャ
    ップ（１２６）によって部分的に覆われるセラミックの
    環状の部材を含むことを特徴とする、請求項１７に記載
    のロータ。
  19. 【請求項１９】 前記歯車が、スラスト軸受の前記構成
    要素の１組の外歯と噛み合う１組の内歯を有し、前記歯
    の組の間で隙間が設けられることを特徴とする、請求項
    １１ないし１８のいずれかに記載のロータ。
JP6128496A 1993-06-11 1994-06-10 電動機のための永久磁石ロータおよびその製造方法 Withdrawn JPH0759304A (ja)

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