JPH08107640A - 同期電動機のロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 含浸工程におけるロータ内の個々の間隙への
含浸剤の残留量を所望量に調整できる同期電動機のロー
タを提供する。 【構成】 ロータ１０は、回転軸１２の周囲に放射状に
配置される複数の永久磁石１４と、各永久磁石１４を周
方向へ挟持して回転軸１２の周囲に配設される複数のコ
ア部材１６と、各コア部材１６の軸方向両端に配置され
て回転軸１２に固定される端板部材２０とを備える。各
コア部材１６は、ロータのイナーシャを低減する目的
で、ロッド部材２６を収容する貫通孔から独立して軸方
向へ延びる複数の第２貫通孔３０を備える。各端板部材
２０は、各コア部材１６の第２貫通孔３０に重畳可能な
位置にそれぞれ設けられた複数の連通孔３２を備える。
連通孔３２は、各コア部材１６の第２貫通孔３０とロー
タ１０の周囲大気とを流体の流通が可能なように連通す
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
し、特に、回転軸と、回転軸の周囲に放射状に配置され
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る複数のコア部材と、コア部
材の軸方向両端に配置され、回転軸に固定連結される端
板部材と、コア部材を軸方向へ貫通する貫通孔に収容さ
れ、両端で端板部材の各々に固定されるロッド部材とを
具備し、コア部材が、ロッド部材を収容する貫通孔から
独立して軸方向へ延びる第２貫通孔を備える同期電動機
のロータに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転軸の周囲に放射状に配置される複数
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る複数のコア部材とを備えてなる同
期電動機のロータは知られている。各コア部材の軸方向
両端には、回転軸に固定連結される環状の端板部材が配
置され、各コア部材を軸方向に貫通して配置される複数
のロッド部材をその両端で各端板部材に固定することに
より、各コア部材がロータ内の所定位置に固定的に支持
される。また各永久磁石は、例えば隣接するロータコア
側面の外周部及び内周部にそれぞれ突設した外フック及
び内フックにより、半径方向へ位置決めできる。このよ
うな構造は、特にコア部材が複数の磁性薄板の積層体か
らなる場合に有効であるが、磁性材料のブロック体から
なるコア部材を用いる場合にも採用できる。

【０００３】上記構造のロータは、複数のコア部材と複
数の永久磁石との間の強固な固定を確保するために、各
部材を一体に組合せた後に含浸剤に含浸される。一例と
して図１４に示すようにこの含浸工程では、まず組上が
ったロータ１が槽２内の含浸剤３に浸漬され、槽２内を
真空状態にすることによりロータ１内の全ての間隙に含
浸剤３が浸透される（図１４（ａ））。次いでロータ１
を槽２から取出し、例えば回転軸４を中心に高速回転さ
せることにより余分な含浸剤５を除去する（図１４
（ｂ））。その後、ロータ１を高温環境下に置いてロー
タ内間隙に残った含浸剤を熱硬化させ、各部材間を強固
に固定する。

【０００４】このような構成を有するロータは、略円筒
状の１つのコア部材の外周面にそれ自体が磁極を形成す
る複数の永久磁石を貼付してなるロータに比べ、各コア
部材に磁束を集中できるのでステータ／ロータ間の空隙
の磁束密度を拡大できる利点を有するが、組立強度にや
や劣り、また電機子反作用の影響を受け易いという課題
を有する。そこで、ロータのイナーシャを低減するとと
もに電機子反作用に対する磁気抵抗を増加させる目的
で、各コア部材に、ロッド部材を収容する貫通孔から独
立して軸方向へ延びる第２の貫通孔を設けたロータが既
に提案されている（例えば特開平４−１４７５０９号公
報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コア部材に第２貫通孔
を設けたロータにおいて、端板部材は、各コア部材に設
けたロッド部材用の貫通孔に整合する位置に、ロッド部
材を支持するための開口を備えるが、第２貫通孔はその
両端で一般に端板部材によって閉鎖される。このような
構成でも、含浸工程において槽内を真空状態にすること
により含浸剤は第２貫通孔内に確実に浸透する。第２貫
通孔に浸透した含浸剤は、本質的には部材間の固定に関
与しない余分なものであるが、第２貫通孔が両端で端板
部材により閉鎖されていると次の高速回転による余剰含
浸剤の除去段階において容易には除去されず、第２貫通
孔内に残ってしまう。

【０００６】次の熱硬化段階において、含浸剤は一時そ
の粘性が低下するが、第２貫通孔のような比較的大きな
間隙に残留した含浸剤は、粘性の低下とともに第２貫通
孔内に保持しきれなくなり、例えばコア部材と端板との
間の間隙からロータ外部に流出する場合がある。特に含
浸剤がロータ外周面に流出した状態で硬化すると、ロー
タの外径寸法が増えてしまうのでそのままでは使用でき
ず、研削等の後加工が必要となる。このような不都合を
回避するために、余剰含浸剤の除去段階においてロータ
の回転速度を上昇させる等によって除去量を増加させる
と、部材間の固定に必要な含浸剤までを除去してしまう
危惧が生じる。

【０００７】本発明の目的は、コア部材にイナーシャ低
減等の目的で第２貫通孔を設けたロータにおいて、ロー
タの含浸工程におけるロータ内間隙への含浸剤の残留量
を所望量に調整でき、以て優れた機械的強度が付与され
る同期電動機のロータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、回転軸と、回転軸の周囲に放射状に配置
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、隣
接する永久磁石間でそれぞれがロータの磁極を形成する
複数のコア部材と、コア部材の軸方向両端に配置され、
回転軸に固定連結される端板部材と、コア部材を軸方向
へ貫通する貫通孔に収容され、両端で端板部材の各々に
固定されるロッド部材とを具備し、コア部材が、貫通孔
から独立して軸方向へ延びる第２貫通孔を備える同期電
動機のロータにおいて、コア部材の各々の第２貫通孔と
ロータの周囲大気とを流体の流通が可能なように連通す
る開口手段を備えることを特徴とする同期電動機のロー
タを提供する。

【０００９】

【作用】開口手段により、各コア部材の第２貫通孔とロ
ータの周囲大気とが流体の流通が可能なように連通され
るので、ロータの含浸工程において各コア部材の第２貫
通孔に浸透した含浸剤は、ロータを含浸槽から取り出し
たときに開口手段を介してロータ外部に少なくとも一部
分が自然流出する。さらに、余剰含浸剤の除去段階にお
いてロータを例えば回転軸中心に高速回転させると、各
コア部材の第２貫通孔に残留する含浸剤は開口手段を介
してロータ外部に強制的に排出される。このとき回転速
度を適正に調整することにより、ロータの構成部材間の
固定に必要な含浸剤までを除去することなく第２貫通孔
内の残留含浸剤を略完全に排出することができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明をその実
施例に基づきさらに詳細に説明する。全図を通して、同
一の構成要素には同じ参照番号を付す。図１〜図３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
放射状に配置される複数（図示の例では６個）の永久磁
石１４と、各永久磁石１４を周方向へ挟持して回転軸１
２の周囲に配設される複数（図示の例では６個）のコア
部材１６とを備える。永久磁石１４は、コア部材１６の
略全長に亙って軸方向へ延びる略矩形断面の板形状を有
する。各永久磁石１４は回転軸１２の周囲で周方向へ交
互的に着磁され、隣接する永久磁石１４間で各コア部材
１６がロータ１０の磁極を交互的に形成する。各コア部
材１６は、珪素鋼板等の略扇形の磁性薄板を軸方向へ積
層して形成されるか、又は断面略扇形の磁性材料のブロ
ック体からなり、半径方向に延びるそれぞれの側面で永
久磁石１４に密接する。また、コア部材１６の弧状外周
面の両側端には、両側面から周方向に突出するフック１
８が形成され、隣接するコア部材１６のフック１８によ
って各永久磁石１４が半径方向へ位置決めされる。

【００１１】永久磁石１４及びコア部材１６の軸方向両
端には、環状の端板部材２０がそれぞれ配置される。各
端板部材２０は、その軸方向一端面にて永久磁石１４及
びコア部材１６の軸方向両端面に当接され、その中心部
に設けた軸穴２２にて回転軸１０に、例えば焼嵌めによ
り固定される。各コア部材１６は、それぞれの略中心位
置に軸方向へ貫通する１つの貫通孔２４を備え、この貫
通孔２４内にそれぞれロッド部材２６が挿入される。各
ロッド部材２６はその両端で、各貫通孔２４に整合する
位置に各端板部材２０に設けられたロッド孔２８を貫通
して各端板部材２０に固定される。

【００１２】ロータ１０は、イナーシャを低減するとと
もに電機子反作用に対する磁気抵抗を増加させる目的
で、各コア部材１６に、ロッド部材２６を収容する貫通
孔２４から独立して軸方向へ延びる複数の第２貫通孔３
０をそれぞれ設けている。第２貫通孔３０は、コア部材
１６の弧状外周面に近接して形成された断面略長円形の
一対の第２貫通孔３０ａと、コア部材１６の内周面に近
接して形成された断面略三角形の１つの第２貫通孔３０
ｂとからなる。いずれの第２貫通孔３０ａ、３０ｂも、
コア部材１６内で相互に交差することなく軸方向へ直線
状に延び、コア部材１６の軸方向両端面で開口する。

【００１３】各端板部材２０は、各コア部材１６の第２
貫通孔３０ａ、３０ｂに重畳可能な位置にそれぞれ設け
られた複数の連通孔３２を備える。これらの連通孔３２
は本発明の開口手段を構成し、各コア部材１６の第２貫
通孔３０ａ、３０ｂとロータ１０の周囲大気とを流体の
流通が可能なように連通する。連通孔３２は、端板部材
２０の剛性を著しくは低減させない範囲内で、含浸剤が
容易に流通できるような寸法を有する。なお端板部材２
０は、例えば磁性又は非磁性の金属材料や硬質樹脂材料
の原板から打抜き加工及び孔明け加工によって形成でき
る。

【００１４】上記構成を有するロータ１０によれば、含
浸工程において、各コア部材１６の第２貫通孔３０ａ、
３０ｂに浸透した含浸剤は、ロータ１０を含浸槽から取
り出したときに各端板部材２０の連通孔３２を介してロ
ータ１０の外部に一部分が自然流出する。さらに、余剰
含浸剤の除去段階においてロータ１０を例えば回転軸１
２を中心に高速回転させると、各コア部材１６の第２貫
通孔３０ａ、３０ｂに残留する含浸剤が各端板部材２０
の連通孔３２を介してロータ１０の外部に強制的に排出
される。このとき、ロータ１０の構成部材間（例えば各
永久磁石１４と各コア部材１６との間）の固定に必要な
含浸剤までは除去されないが第２貫通孔３０ａ、３０ｂ
内の残留含浸剤が略完全に排出されるように、回転速度
を適正に調整する。このようにロータ１０では、含浸工
程においてロータ内の個々の間隙に残留する含浸剤の量
を所望量に調整できるので、熱硬化段階における余剰含
浸剤の望ましくない流出が防止され、研削等の後加工に
よる外寸調整を行なうことなく優れた機械的強度を有し
たロータが容易に得られる。

【００１５】なお余剰含浸剤の除去段階においては、例
えば外径８０〜１０６mm、長さ５０〜３００mmの有効部
分（コア部材を含む部分）を備えた出力１〜４kwのロー
タに対し、１００〜２００rpm で５〜１０秒間の回転が
行なわれる。回転時のロータの姿勢は水平及び直立のい
ずれでもよい。この場合、端板部材の厚みは例えば１．
２〜１．５mm、また連通孔の直径は例えば２〜３mmであ
る。

【００１６】図４は、本発明の第２実施例による同期電
動機のロータ３４を示す。ロータ３４は、図１のロータ
１０の軸方向寸法を拡大したものであり、高出力電動機
に使用できる。ロータ３４は、ロータ１０と同様に回転
軸１２の周囲に放射状に配置される６個の永久磁石１４
と、各永久磁石１４を周方向へ挟持して回転軸１２の周
囲に配設される６個のコア部材１６とをそれぞれに備え
た２つのロータ部分３６を、円板部材３８を介在させつ
つ軸方向へ連結して形成される。このとき両ロータ部分
３６は、それぞれの各永久磁石１４及び各コア部材１６
が周方向へずれることなく整合配置されるように連結さ
れる。或いは周知のように、ロータ作動時の回転むらを
低減するために、それぞれの各永久磁石１４及び各コア
部材１６を周方向へ所定角度ずらして両ロータ部分３６
を連結することもできる。さらにロータ３４では、円板
部材３８から離れた側の各ロータ部分３６の軸方向端面
に、ロータ１０と同様の端板部材２０が配置される。

【００１７】図５に示すように円板部材３８は、回転軸
１２を挿入するための軸穴４０を中心部に備え、かつロ
ッド部材２６を挿通可能な６個のロッド孔４２を各コア
部材１６の貫通孔２４（図３）に整合する位置に備え
る。軸穴４０の内径は回転軸１２の外径に実質的に等し
いか、又はやや大きく設定される。それにより円板部材
３８は、長尺化したロータ３４に回転時に生じ得る半径
方向の撓みを防止する。回転軸１０と円板部材３８とが
接触する場合や、両ロータ部分３６を所定角度ずらして
連結する場合は、円板部材３８はステンレス等の非磁性
材料からなることが好ましい。

【００１８】さらに円板部材３８は、各コア部材１６の
第２貫通孔３０ａ、３０ｂに重畳可能な位置にそれぞれ
設けられた複数の連通孔４４を備える。これらの連通孔
４４は本発明の開口手段を構成し、両ロータ部分３６の
各コア部材１６の第２貫通孔３０ａ、３０ｂ同士を流体
の流通が可能なように連通する。円板部材３８に設けた
連通孔４４は、両ロータ部分３６の各コア部材１６の第
２貫通孔３０ａ、３０ｂに浸透した含浸剤の、各端板部
材２０の連通孔３２からの排出を促進する。なお円板部
材３８は、例えば磁性又は非磁性の金属材料や硬質樹脂
材料の原板から打抜き加工及び孔明け加工によって形成
できる。

【００１９】上記のロータ３４において、円板部材３８
の連通孔４４は省略してもよい。また、各コア部材１６
の第２貫通孔３０ａに対応する連通孔４４を、円板部材
３８の外周面に開口する切欠き状（図８参照）に形成し
て、円板部材３８の領域からの含浸剤の排出をも可能に
することができる。その場合は、第２貫通孔３０ａに対
応する端板部材２０の連通孔３２を省略することもでき
る。

【００２０】本発明による同期電動機のロータは、上記
以外の様々な寸法及び形状を有することができる。例え
ば図６〜図９に示すロータ４６は、図４のロータ３４の
変形例であり、端板部材２０及び円板部材３８とは異な
る形状の端板部材４８及び円板部材５０を備える。ま
た、各コア部材１６の第２貫通孔３０ｂの形状もやや変
形されている。それ以外のロータ４６の構成は、ロータ
３４に実質的に同一であるので、説明は省略する。

【００２１】端板部材４８は、外周面と、軸穴５２を画
定する内周面とのそれぞれに、各コア部材１６の第２貫
通孔３０ａ、３０ｂに少なくとも部分的に重畳可能な位
置にそれぞれ設けられた複数の連通切欠き５４を備え
る。同様に円板部材５０は、外周面と、軸穴５６を画定
する内周面とのそれぞれに、各コア部材１６の第２貫通
孔３０ａ、３０ｂに重畳可能な位置にそれぞれ設けられ
た複数の連通切欠き５８を備える。これらの連通切欠き
５４、５８は本発明の開口手段を構成し、各コア部材１
６の第２貫通孔３０ａ、３０ｂとロータ４６の周囲大気
とを流体の流通が可能なように連通する。

【００２２】上記のロータ４６では、端板部材４８及び
円板部材５０の外周面上及び内周面上に連通切欠き５
４、５８を配置したので、端板部材４８及び円板部材５
０を形成するプレス工程において、打抜き加工によって
それらの外周面及び内周面の輪郭形成と同時に連通切欠
き５４、５８を形成できる。図４のロータ３４では、端
板部材２０及び円板部材３８に連通孔３２、４４を形成
するための専用のポンチとダイとが必要であるのに対
し、ロータ４６では端板部材４８及び円板部材５０の型
が単純になるので製造コストを削減できる。

【００２３】図１０〜図１３に示すロータ６０は、図４
のロータ３４の他の変形例であり、端板部材２０及び円
板部材３８とはさらに異なる形状の端板部材６２及び円
板部材６４を備える。また各コア部材１６は、第２貫通
孔３０ａに略平行に延びる追加の第２貫通孔３０ｃを備
える。それ以外のロータ６０の構成は、ロータ３４に実
質的に同一であるので、説明は省略する。

【００２４】端板部材６２は、ロータ６０の有効部分
（コア部材１６を含む部分）の最大外径よりも小さな寸
法の外径を有し、それにより各コア部材１６の第２貫通
孔３０ａ、３０ｃが端板部材６２の外周面の外側で部分
的に開口する。さらに端板部材６２は、軸穴６６を画定
する内周面に沿って配置された複数の連通切欠き６８を
備える。連通切欠き６８は、図示のようにコア部材１６
の第２貫通孔３０ｂに重畳しなくてもよい。

【００２５】円板部材６４は、ロータ６０の有効部分の
最大外径よりも小さな寸法の外径と、ロータ６０の有効
部分の最小内径よりも大きな寸法の内径とを有する。そ
れにより、各コア部材１６の第２貫通孔３０ａ、３０ｃ
が円板部材６４の外周面の外側で部分的に開口するとと
もに、各コア部材１６の第２貫通孔３０ｂが軸穴７０を
画定する円板部材６４の内周面の内側で部分的に開口す
る。

【００２６】このようにロータ６０では、端板部材６２
の小寸法の外径及び連通切欠き６８、並びに円板部材６
４の小寸法の外径及び大寸法の内径が本発明の開口手段
を構成し、各コア部材１６の第２貫通孔３０ａ、３０
ｂ、３０ｃとロータ６０の周囲大気とを流体の流通が可
能なように連通する。このような構成によれば、端板部
材６２及び円板部材６４の型をさらに単純化できるの
で、製造コストの削減に多大に寄与する。

【００２７】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は特に開口手段に関してそれら実施例の
記載に限定されることなく様々な変形及び修正を行なう
ことができる。例えば端板部材及び円板部材は、上記以
外の様々な形状及び組合せが可能である。また、コア部
材が薄板コアの積層体からなる場合は、コア部材の第２
貫通孔を形成する薄板コアの第２貫通孔要素を、積層コ
ア部材の中の１枚の薄板コアのみにつきその外周面及び
内周面に開口する切欠きとして形成することによって
も、各コア部材の第２貫通孔とロータの周囲大気とを流
体の流通が可能なように連通することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、コア部材にイナーシャ低減等の目的で第２貫通孔を
設けたロータにおいて、各コア部材の第２貫通孔とロー
タの周囲大気とを流体の流通が可能なように連通する開
口手段を備えることにより、ロータの含浸工程において
各コア部材の第２貫通孔に浸透した含浸剤をロータ外部
に容易に排出できる構成としたので、含浸工程の余剰含
浸剤除去段階でロータの構成部材間の固定に必要な含浸
剤までを除去することなく第２貫通孔内の残留含浸剤を
略完全に除去することができる。したがって本発明によ
れば、研削等の後加工による寸法調整を行なうことなく
安価に製造可能な、機械的強度及び作動信頼性に優れた
同期電動機のロータが提供される。

【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一部切欠き
斜視図であり、第２貫通孔及び連通孔を破線で示す。

【図２】図１の線II−IIに沿った断面図であり、永久磁
石及びコア部材を破線で示す。

【図３】図１の線 III−III に沿った断面図である。

【図４】本発明の第２実施例によるロータの一部切欠き
斜視図であり、第２貫通孔及び連通孔を破線で示す。

【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図であり、永久磁
石及びコア部材を破線で示す。

【図６】図４のロータの変形例の斜視図であり、第２貫
通孔を破線で示す。

【図７】図６の線 VII−VII に沿った断面図であり、永
久磁石及びコア部材を破線で示す。

【図８】図６の線VIII−VIIIに沿った断面図であり、永
久磁石及びコア部材を破線で示す。

【図９】図６の線IX−IXに沿った断面図である。

【図１０】図４のロータの他の変形例の斜視図である。

【図１１】図１０の線XI−XIに沿った断面図であり、永
久磁石及びコア部材を破線で示す。

【図１２】図１０の線 XII−XII に沿った断面図であ
り、永久磁石及びコア部材を破線で示す。

【図１３】図１０の線XIII−XIIIに沿った断面図であ
る。

【図１４】ロータの含浸工程を示す図で、（ａ）含浸剤
浸漬段階、及び（ｂ）余剰含浸剤除去段階をそれぞれ概
略で示す。

【符号の説明】

１２…回転軸 １４…永久磁石 １６…コア部材 ２０、４８、６２…端板部材 ２６…ロッド部材 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…第２貫通孔 ３２、４４…連通孔 ３８、５０、６４…円板部材 ５４、５８、６８…連通切欠き

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、該回転軸の周囲に放射状に配
   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、隣接する該永久磁石間でそれぞれがロータの磁極を
   形成する複数のコア部材と、該コア部材の軸方向両端に
   配置され、該回転軸に固定連結される端板部材と、該コ
   ア部材を軸方向へ貫通する貫通孔に収容され、両端で該
   端板部材の各々に固定されるロッド部材とを具備し、該
   コア部材が、該貫通孔から独立して軸方向へ延びる第２
   貫通孔を備える同期電動機のロータにおいて、 前記コア部材の各々の前記第２貫通孔とロータの周囲大
   気とを流体の流通が可能なように連通する開口手段を備
   えることを特徴とする同期電動機のロータ。