JPH08242564A

JPH08242564A - 回転電機のバインド構造

Info

Publication number: JPH08242564A
Application number: JP7041522A
Authority: JP
Inventors: Osamu Muto; 修武藤; Isao Takahashi; 勲高橋
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】高速回転ロータの耐遠心力強度の補強を可能
にする。【構成】空隙を隔て、極性を異にして相対向した複数
の永久磁石６，７が配設され、円筒のケース９内を回転
自在に軸支されたロータと、当該ロータの空隙に配設さ
れたステータコイル８とを備えた回転電機のバインド構
造において、当該ロータの外周面を比重が小さい高強度
繊維部材のバインド１０で巻装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機のバインド構
造、特に永久磁石を備えたロータが高速回転するとき、
その遠心力によるロータの形状変形を簡易な構造で防止
するようにした回転電機のバインド構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】モータや発電機の回転電気機械、例えば
直流機または同期機など、界磁コイルに電流を流して磁
界を作る方式のものでは、界磁電流を大きくすると効率
が低下してしまうため、又永久磁石で磁界を作る方式の
ものでは、これまでエネルギー密度の大きな磁石が無か
ったため、鉄など磁気抵抗の小さい材料を用いて磁気回
路を構成するが、磁界が交番する部分ではこの鉄の部分
に鉄損が発生し、効率が低下してしまう。

【０００３】これを防ぐため、磁界が交番する部分につ
いては相互に絶縁した薄い鉄板を積層して用いたり、そ
の材料も珪素鋼板など鉄損の少ない材料を使用してい
る。近年、特にエネルギー密度の高い磁石が開発され、
大きな空隙を持つ回転機でも大きな磁界が作り得るよう
になってきており、鉄心（コア）が無い、いわゆるコア
レス回転機が注目を浴びる傾向となってきている。

【０００４】従来のコアレス回転機、例えばフラットモ
ータでは永久磁石を備えたロータの耐遠心力強度を上げ
る手段として、非磁性体のステンレス製リングで止める
ことが多い。

【０００５】しかしながら、従来のコアレス回転機は、
小容量のものであり、あまり高速で使用されることがな
かったため、ロータの遠心力に対する強度が、特に問題
とされることはなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらコアレス
回転機が大容量大型化するにつれ、その大容量性を保持
しつつコアレス回転機の小型軽量化が要請される。コア
レス回転機の高出力、高密度化を達成するためには、ロ
ータの周速が音速に近い範囲まで使う必要があり、つま
りコアレス回転機の高速回転化が要請され、ロータの耐
遠心力強度の補強が必要となる。

【０００７】従来のステンレスなどの金属製リングでは
その比重が大きいため、ロータが高速回転すると自身の
自重による遠心力が大きくなり、永久磁石の遠心力を分
担する割合が小さくなる。このため金属製リングの厚さ
を厚くしても、その重量が増えるためその強度は増えな
い。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
あり、金属製リングに替え、比重が低く、自己の遠心力
による応力が小さく、より高速回転に耐えられる高強度
繊維部材を用い、ロータの耐遠心力強度を補強できる回
転電機のバインド構造を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、本発明の回転電機のバインド構造は空隙を隔て、
極性を異にして相対向した複数の永久磁石が配設され、
円筒ケース内を回転自在に軸支されたロータと、当該ロ
ータの空隙に配設されたステータコイルとを備えた回転
電機のバインド構造において、当該ロータの外周面を比
重が小さい高強度繊維部材のバインドで巻装したことを
特徴としている。

【００１０】そして上記ロータは、シャフトと、当該シ
ャフトに固着されると共に、内部に円筒状空間が形成さ
れた円柱状のヨークとを備え、かつ極性を異にして相対
向して設けられた複数の永久磁石を当該ヨークの上記円
筒状空間の両内壁円周面に設けられてなることを特徴と
する構造のもの、或いはシャフトと、極性を異にして順
に複数個の永久磁石を固着した円板状のフラット型ロー
タとを備え、かつ当該シャフトに、当該円板状のフラッ
ト型ロータを、空隙を隔てて２枚配設すると共に、空隙
を隔てて配設された当該２枚のフラット型ロータの各永
久磁石が異なる極性で相対向して固着されてなることを
特徴とするものが用いられる。

【００１１】

【作用】バインドの比重が小さいので、高速回転となっ
ても自己の遠心力による応力が小さく、より高速回転に
耐えられ、ロータの耐遠心力強度を補強できる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係るコアレス回転機の一実施
例断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示している。

【００１３】図１，図２において、ブラケット１のそれ
ぞれにはベアリング２が嵌め込まれ、シャフト３が両側
のブラケット１で回転自在に軸支されている。シャフト
３には、内部に円筒状空間４が形成された円柱状のヨー
ク５が固着され、ロータを構成し、シャフト３の回転と
共に当該円柱状のヨーク５が一体的に回転するようにな
っている。

【００１４】当該ヨーク５の上記円筒状空間４の両内壁
円周面４−１，４−２には、極性を異にした形態で相対
向して複数の永久磁石６，７が設けられている。これら
の永久磁石６，７はエネルギー密度の高い、例えばネオ
ジムＮｄ，鉄Ｆｅ，ホウ素Ｂを含んだ合金の磁性材でな
る磁石が用いられる。

【００１５】これらの相対向して設けられた複数の永久
磁石６，７で形成される円筒空隙には、リッツ線で形成
された図３図示の円筒状のステータコイル８、すなわち
電機子巻線が配設されている。当該ステータコイル８の
一方側のエンドコイルがブラケット１に固定され、ステ
ータコイル８全体がブラケット１に固定された構造とな
っている。なお、９は円筒のケースである。

【００１６】当該ステータコイル８は、直径が０．１ｍ
ｍ程度の細いエナメル線等を１０本から数１０本より合
わせた絶縁電線のリッツ線を巻回し、図４に示された亀
の甲型に成形したＵ，Ｖ，Ｗ各相の複数のコイル８−１
を円筒形状に形成し、絶縁ワニスや合成樹脂材でモール
ドして固形化される。

【００１７】ヨーク５の外周面には、低比重で引張り強
度の高い繊維部材のバインド１０が巻装されている。こ
のバインド１０の繊維部材には、例えば炭素繊維、ガラ
ス繊維、アラミド繊維等の比重が小さく高強度を有する
ものが使用され、その巻装に当たっては、これらの繊維
部材をヨーク５の外周面に巻き、合成樹脂材を含浸し、
硬化処理を行う。

【００１８】このように処理されたバインド１０をヨー
ク５の外周面に巻装することにより、当該バインド１０
の自重が小さく、自己の遠心力による応力が小さいの
で、永久磁石６を備えたヨーク５の遠心力に抗すること
ができ、ロータの耐遠心力強度を補強することができ
る。すなわちバインド１０の引張り強度が高いので、よ
り高速回転に耐えられる。

【００１９】またヨーク５の上記円筒状空間４の内壁円
周面４−２に設けられた複数の永久磁石７の表面に、非
磁性体の磁石カバー１１が巻装される。この磁石カバー
１１の部材も、上記のバインド１０と同様の部材が採用
されている。

【００２０】なお、回転機器の容量が大きいときには、
図１の点線で示されている様に、ヨーク５の一部分を削
り取りその重量を軽くするような構造としている。図５
は本発明に係るフラット回転機のロータの一実施例部分
断面図、図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。

【００２１】図５，図６において、想像線で描かれた円
筒ケース５１の両端にブラケット５２が固定されてお
り、ロータ２０を構成するシャフト２５が両側のブラケ
ット５２で回転自在に軸支されている。シャフト２５に
は、２枚の円板状のフラット型ロータ２８が、それぞれ
空隙２９を隔てて配設され固着されている。そして当該
円板状のフラット型ロータ２８には、極性を異にして順
に複数個の永久磁石２６が固着されている。空隙２９を
隔てて配設された２枚の各フラット型ロータ２８の各永
久磁石２６は、その極性を異にし相対向している。これ
らの永久磁石２６は、バックヨーク２７に埋め込まれる
と共に非磁性のセパレータ２３でそれぞれ区切られ、フ
ラット型ロータ２８の外周面はバインド２１で巻装され
ている。

【００２２】このバインド２１は、上記図１で説明した
部材のものが用いられている。すなわち低比重で引張り
強度の高い繊維部材であり、この繊維部材には、例えば
炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の比重が小さく
高強度を有するものが使用され、その巻装に当たって
は、これらの繊維部材をフラット型ロータ２８の外周面
に巻き、合成樹脂材の含浸し、硬化処理を行う。

【００２３】そしてこれらの永久磁石２６は、エネルギ
ー密度の高い、例えばネオジムＮｄ，鉄Ｆｅ，ホウ素Ｂ
を含んだ合金の磁性材でなる磁石が用いられる。２枚の
フラット型ロータ２８で形成される空隙２９には、フラ
ット型に形成された円板状のステータコイル５０、すな
わち電機子巻線がそれぞれ配設されている。当該ステー
タコイル５０は、直径が０．１ｍｍ程度の細いエナメル
線等を１０本から数１０本より合わせた絶縁電線のリッ
ツ線で、略三角形状に巻線されたＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイ
ルを、図６の永久磁石２６に対向させて６個円形に配置
し、例えば３層構造で絶縁ワニスや合成樹脂材でモール
ドして固形化されたものである。

【００２４】ステータコイル５０は、図５図示の如く円
形のスペーサ５６でサイドイッチ状に挟まれ、円筒ケー
ス５１に固定される。このときステータコイル５０のコ
イルの部分が、上記永久磁石２６の位置に配置されるよ
うになっていることは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、ロ
ータの外周面を比重が小さい高強度繊維部材のバインド
で巻装するようにしたので、自己の遠心力による応力が
小さく、より高速回転まで耐えられ、ロータの耐遠心力
強度を補強することができる。

【００２６】従ってコアレス回転機の高速回転が可能と
なり、大容量を保持しつつその軽量小型化が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコアレス回転機の一実施例断面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に用いられるステータコイルの一実施例
斜視図である。

【図４】ステータコイルを形成するコイルの一実施例斜
視図である。

【図５】本発明に係るフラット回転機のロータの一実施
例部分断面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１ブラケット３シャフト４円筒状空間４−１，４−２内壁円周面５ヨーク６，７永久磁石８ステータコイル９ケース１０バインド１１磁石カバー２０ロータ２１バインド２６永久磁石２７バックヨーク２８フラット型ロータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空隙を隔て、極性を異にして相対向した
複数の永久磁石が配設され、円筒ケース内を回転自在に
軸支されたロータと、当該ロータの空隙に配設されたス
テータコイルとを備えた回転電機のバインド構造におい
て、当該ロータの外周面を比重が小さい高強度繊維部材のバ
インドで巻装したことを特徴とする回転電機のバインド
構造。
【請求項２】上記ロータは、シャフトと、当該シャフ
トに固着されると共に、内部に円筒状空間が形成された
円柱状のヨークとを備え、かつ極性を異にして相対向し
て設けられた複数の永久磁石を当該ヨークの上記円筒状
空間の両内壁円周面に設けられてなることを特徴とする
請求項１記載の回転電機のバインド構造。
【請求項３】上記ロータは、シャフトと、極性を異に
して順に複数個の永久磁石を固着した円板状のフラット
型ロータとを備え、かつ当該シャフトに、当該円板状の
フラット型ロータを、空隙を隔てて２枚配設すると共
に、空隙を隔てて配設された当該２枚のフラット型ロー
タの各永久磁石が異なる極性で相対向して固着されてな
ることを特徴とする請求項１記載の回転電機のバインド
構造。