JPH08265997A - 永久磁石ロータの製造方法 - Google Patents
永久磁石ロータの製造方法Info
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- JPH08265997A JPH08265997A JP8067696A JP6769696A JPH08265997A JP H08265997 A JPH08265997 A JP H08265997A JP 8067696 A JP8067696 A JP 8067696A JP 6769696 A JP6769696 A JP 6769696A JP H08265997 A JPH08265997 A JP H08265997A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
- H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速度をロータに許
容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保持される永
久磁石ロータの新規な製造方法を提供する。 【解決手段】 ロータハブ１１を形成して、該ロータハ
ブに永久磁石１５の切片を保持した後、該永久磁石の切
片の外径が前記ロータハブの一方の軸端から他方の軸端
へ連続的な先細になるように前記永久磁石の切片を機械
加工して、高強度の合成材料からなり、前記永久磁石の
外径の変化に対応した同等な内径の変化を有する複数の
保持リング１６ａ−１６ｈを所定の締め代をもたせて前
記永久磁石の切片の外周面に嵌合させる。
容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保持される永
久磁石ロータの新規な製造方法を提供する。 【解決手段】 ロータハブ１１を形成して、該ロータハ
ブに永久磁石１５の切片を保持した後、該永久磁石の切
片の外径が前記ロータハブの一方の軸端から他方の軸端
へ連続的な先細になるように前記永久磁石の切片を機械
加工して、高強度の合成材料からなり、前記永久磁石の
外径の変化に対応した同等な内径の変化を有する複数の
保持リング１６ａ−１６ｈを所定の締め代をもたせて前
記永久磁石の切片の外周面に嵌合させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シャフトのまわり
に永久磁石の切片が固定されるロータを有する同期式永
久磁石機械（モーター及び発電機）に関し、更に詳細に
は、ロータに２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速を許容する高
強度合成材料を用いて永久磁石の切片が保持される永久
磁石ロータの製造方法及び組立方法に関する。
に永久磁石の切片が固定されるロータを有する同期式永
久磁石機械（モーター及び発電機）に関し、更に詳細に
は、ロータに２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速を許容する高
強度合成材料を用いて永久磁石の切片が保持される永久
磁石ロータの製造方法及び組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の同期式永久磁石機械においては、
永久磁石の複数の切片はシャフトに様々な手段によって
固定されており、その固定により永久磁石の軸方向及び
径方向の移動を防止することを保証するように注意がは
らわれねばならない。もしも、軸方向の移動が許容され
ると、１つ或はそれ以上の磁石の切片は適切にアーマチ
ャーと整列させられず、その結果、機械の効率が低下す
る。もしも、非対称の径方向の移動が生じると、動的ア
ンバランスが発生し、ベアリング或いはシャフトの損傷
或いは、好ましくない振動を招く。最悪の場合には、そ
れは（高速時に）ロータを回転するのを不可能にさせ
る。更に、ロータとステータとの接触により、摩擦的な
ひきずり及び機械の部分的な損傷を生じせしめる。
永久磁石の複数の切片はシャフトに様々な手段によって
固定されており、その固定により永久磁石の軸方向及び
径方向の移動を防止することを保証するように注意がは
らわれねばならない。もしも、軸方向の移動が許容され
ると、１つ或はそれ以上の磁石の切片は適切にアーマチ
ャーと整列させられず、その結果、機械の効率が低下す
る。もしも、非対称の径方向の移動が生じると、動的ア
ンバランスが発生し、ベアリング或いはシャフトの損傷
或いは、好ましくない振動を招く。最悪の場合には、そ
れは（高速時に）ロータを回転するのを不可能にさせ
る。更に、ロータとステータとの接触により、摩擦的な
ひきずり及び機械の部分的な損傷を生じせしめる。
【０００３】永久磁石の固定は、回転速度の増加に伴い
増加する遠心力によって特に径方向の磁石の移動を引き
起こさせる力により、ロータスピードが増すに従い、大
きな問題になる。それゆえ、例えば、米国特許明細書第
４６７４１７８号及び米国特許明細書第３９６８３９０
号等により、ＣＦＲＰ（カーボンファイバー補強プラス
チック）のような高強度合成材料からなる保持管を、磁
石を径方向に規制するために磁石上に嵌合することが提
案されている。
増加する遠心力によって特に径方向の磁石の移動を引き
起こさせる力により、ロータスピードが増すに従い、大
きな問題になる。それゆえ、例えば、米国特許明細書第
４６７４１７８号及び米国特許明細書第３９６８３９０
号等により、ＣＦＲＰ（カーボンファイバー補強プラス
チック）のような高強度合成材料からなる保持管を、磁
石を径方向に規制するために磁石上に嵌合することが提
案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現代のＣＦＲＰは、市
販用の利用できるファイバー及び樹脂系と同様に２００
０ＭＰａを越え得る最高引っ張り強度（ＵＴＳ）を有し
ている。２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速で作動する高速永
久磁石式モータ或は発電機は、保持管に周方向に１００
０ＭＰａ或はそれ以上の引っ張り応力（σｔ）（周応
力：ｈｏｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）が必要であるほど、張ら
ねばならないことを要求する。この周応力は、Ｒｏａｋ
＆Ｙｏｕｎｇの”応力と歪みの式”（第５版、１９８５
年、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）にあるような式により得
られる。しかして、応力解析分野の通常の技術者は、熱
効果、磁石の遠心力により引き起こされる内圧、遠心応
力及び締めしろにより生じる内圧によって、生じるカー
ボンファイバー保持管内の周応力を知ることができる。
ネオジウム 鉄 ボロンのような希土類永久磁石が、２
００ｍ／ｓｅｃ以上の周速での回転時に、カーボンファ
イバー合成材料内で１０００ＭＰａの応力を生ぜしめる
ことは、容易に知ることができる。
販用の利用できるファイバー及び樹脂系と同様に２００
０ＭＰａを越え得る最高引っ張り強度（ＵＴＳ）を有し
ている。２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速で作動する高速永
久磁石式モータ或は発電機は、保持管に周方向に１００
０ＭＰａ或はそれ以上の引っ張り応力（σｔ）（周応
力：ｈｏｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）が必要であるほど、張ら
ねばならないことを要求する。この周応力は、Ｒｏａｋ
＆Ｙｏｕｎｇの”応力と歪みの式”（第５版、１９８５
年、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）にあるような式により得
られる。しかして、応力解析分野の通常の技術者は、熱
効果、磁石の遠心力により引き起こされる内圧、遠心応
力及び締めしろにより生じる内圧によって、生じるカー
ボンファイバー保持管内の周応力を知ることができる。
ネオジウム 鉄 ボロンのような希土類永久磁石が、２
００ｍ／ｓｅｃ以上の周速での回転時に、カーボンファ
イバー合成材料内で１０００ＭＰａの応力を生ぜしめる
ことは、容易に知ることができる。
【０００５】代表的な合成材料（ＣＦＲＰ）が、約１４
０ＧＰａのヤング率をもつとすると、保持管にはσt ／
Ｅ＝０．００７の歪み値が要求される。これは、磁石の
外径１００ｍｍのロータにとって、嵌合（圧入）される
前の状態にて、保持管が０．７％小さい９９．３ｍｍの
内径を要求されることを意味する。上記した刊行物に提
案されているような、いわゆる収縮嵌合方法で２つの部
材を嵌合するためには、保持管が加熱により膨張されね
ばならないか、ロータが冷却により収縮されねばならな
い。しかしながら、カーボンファイバーは、非常に小さ
な熱膨張係数を有し、加熱され得るる最高温度は通常約
１８０℃である熱硬化温度によって制限される。それゆ
え、冷却によるロータの収縮を考慮しなければならな
い。しかしながら、次の計算式は、保持管を嵌合する前
にロータを冷却することは、決して保持管に所望の初期
歪み値を達成しないことを示す。
０ＧＰａのヤング率をもつとすると、保持管にはσt ／
Ｅ＝０．００７の歪み値が要求される。これは、磁石の
外径１００ｍｍのロータにとって、嵌合（圧入）される
前の状態にて、保持管が０．７％小さい９９．３ｍｍの
内径を要求されることを意味する。上記した刊行物に提
案されているような、いわゆる収縮嵌合方法で２つの部
材を嵌合するためには、保持管が加熱により膨張されね
ばならないか、ロータが冷却により収縮されねばならな
い。しかしながら、カーボンファイバーは、非常に小さ
な熱膨張係数を有し、加熱され得るる最高温度は通常約
１８０℃である熱硬化温度によって制限される。それゆ
え、冷却によるロータの収縮を考慮しなければならな
い。しかしながら、次の計算式は、保持管を嵌合する前
にロータを冷却することは、決して保持管に所望の初期
歪み値を達成しないことを示す。
【０００６】σＬ＝α×Ｌ0 ×ΔＴ ここで σＬ：直径の変化 α：熱膨張係数 Ｌ0 ＝磁石付ロータの直径 ΔＴ＝温度変化 もし、直径１００ｍｍのロータが約１２μｍ／℃の熱膨
張係数を有するとすると、このロータの直径を０．７％
減らすために必要な温度変化（低下）は、次のようにな
る。
張係数を有するとすると、このロータの直径を０．７％
減らすために必要な温度変化（低下）は、次のようにな
る。
【０００７】 ΔＴ＝σＬ／（α×Ｌ0) ＝０．７／１２．１０-3 ＝５８４℃ 室温は、絶対零度からたったの３００℃だけ高く、その
ため、上記した刊行物で教示される収縮嵌合方法によっ
て保持管に所望の初期歪み値を達成することは明らかに
不可能である。それゆえ、現在まで、２００ｍ／ｓｅｃ
以上の周速度にて適切に高速永久磁石モータ或は発電機
を作動させるために、上記した初期歪み値を達成するこ
とは不可能であった。
ため、上記した刊行物で教示される収縮嵌合方法によっ
て保持管に所望の初期歪み値を達成することは明らかに
不可能である。それゆえ、現在まで、２００ｍ／ｓｅｃ
以上の周速度にて適切に高速永久磁石モータ或は発電機
を作動させるために、上記した初期歪み値を達成するこ
とは不可能であった。
【０００８】それゆえ、本発明は、上記した困難に直面
することなく、２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速度をロータ
に許容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保持され
る永久磁石ロータの新規な製造方法を提供することを、
その課題とする。
することなく、２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速度をロータ
に許容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保持され
る永久磁石ロータの新規な製造方法を提供することを、
その課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、ロータハブを形成し
て、該ロータハブに永久磁石の切片を保持した後、該永
久磁石の切片の外径が前記ロータハブの一方の軸端から
他方の軸端へ連続的な先細になるように前記永久磁石の
切片を機械加工して、高強度の合成材料からなり、前記
永久磁石の外径の変化に対応した同等な内径の変化を有
する複数の保持リングを所定の締め代をもたせて前記永
久磁石の切片の外周面に嵌合させることにより、永久磁
石ロータを製造することである。
に講じた本発明の技術的手段は、ロータハブを形成し
て、該ロータハブに永久磁石の切片を保持した後、該永
久磁石の切片の外径が前記ロータハブの一方の軸端から
他方の軸端へ連続的な先細になるように前記永久磁石の
切片を機械加工して、高強度の合成材料からなり、前記
永久磁石の外径の変化に対応した同等な内径の変化を有
する複数の保持リングを所定の締め代をもたせて前記永
久磁石の切片の外周面に嵌合させることにより、永久磁
石ロータを製造することである。
【００１０】上記した手段においては、少なくとも２つ
の保持リングを前記永久磁石の切片の外周面に嵌合する
ことが望ましい。また、前記保持リングの各々の内径
は、永久磁石の対応する各切片の外径の先細りに合うよ
うに軸方向に先細りになっており、永久磁石の各切片の
締め代が同一とされていることが望ましい。
の保持リングを前記永久磁石の切片の外周面に嵌合する
ことが望ましい。また、前記保持リングの各々の内径
は、永久磁石の対応する各切片の外径の先細りに合うよ
うに軸方向に先細りになっており、永久磁石の各切片の
締め代が同一とされていることが望ましい。
【００１１】上記した手段によれば、複数の保持リング
をその内径の大きなものから順に永久磁石の外周上に圧
入することで、圧入時の摩擦力を減少させ、上記した困
難に直面することなく、大きな締め代を確保することが
可能となる。よって、２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速度を
ロータに許容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保
持される永久磁石ロータを容易に製造すること及び組み
立てることが可能となる。
をその内径の大きなものから順に永久磁石の外周上に圧
入することで、圧入時の摩擦力を減少させ、上記した困
難に直面することなく、大きな締め代を確保することが
可能となる。よって、２００ｍ／ｓｅｃ以上の周速度を
ロータに許容する高強度合成材料を用いて永久磁石が保
持される永久磁石ロータを容易に製造すること及び組み
立てることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った永久磁石ロ
ータの組立方法の実施の形態を図面に基づき、説明す
る。
ータの組立方法の実施の形態を図面に基づき、説明す
る。
【００１３】図１及び図２は、本発明の実施形態を示
す。図１及び図２において、永久磁石ロータ１０は、磁
性材料からなるロータハブ１１を備えている。ロータハ
ブ１１は、一対の軸部１２、１３と、両軸部１２、１３
間に形成されて軸部１２、１３よりも大径な中央部１４
を有している。ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム−コバ
ルト（Ｓｍ−Ｃｏ）等のような希土類材料からなる永久
磁石１５の複数の切片（円環状の部材を放射状に等分し
た形状を呈する）が、ロータハブ１１の中央部１４のま
わりに接着剤を用いて接着されている。尚、ロータハブ
は、連続した円柱状を呈し、永久磁石の複数の切片が該
ロータハブの中央部のまわりに接着されてもよい。更
に、ロータハブは、両軸部間に環状溝を形成し、該溝に
永久磁石の複数の切片を接着するようにしてもよい。
す。図１及び図２において、永久磁石ロータ１０は、磁
性材料からなるロータハブ１１を備えている。ロータハ
ブ１１は、一対の軸部１２、１３と、両軸部１２、１３
間に形成されて軸部１２、１３よりも大径な中央部１４
を有している。ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム−コバ
ルト（Ｓｍ−Ｃｏ）等のような希土類材料からなる永久
磁石１５の複数の切片（円環状の部材を放射状に等分し
た形状を呈する）が、ロータハブ１１の中央部１４のま
わりに接着剤を用いて接着されている。尚、ロータハブ
は、連続した円柱状を呈し、永久磁石の複数の切片が該
ロータハブの中央部のまわりに接着されてもよい。更
に、ロータハブは、両軸部間に環状溝を形成し、該溝に
永久磁石の複数の切片を接着するようにしてもよい。
【００１４】上記したように、径方向に永久磁石の切片
を規制するカーボンファイバー管（リング）を収縮嵌合
するために必要な力及び応力は、非常に大きい。それゆ
え、異なる熱的膨張により、嵌合を可能にするために、
一方の部材を一時的に加熱或は冷却することを含む技術
を用いることは不可能である。図１及び図３は、本発明
によって、どのように永久磁石の切片が複数の保持リン
グ１６ａ〜１６ｈによりその位置に固定されるかを示
す。
を規制するカーボンファイバー管（リング）を収縮嵌合
するために必要な力及び応力は、非常に大きい。それゆ
え、異なる熱的膨張により、嵌合を可能にするために、
一方の部材を一時的に加熱或は冷却することを含む技術
を用いることは不可能である。図１及び図３は、本発明
によって、どのように永久磁石の切片が複数の保持リン
グ１６ａ〜１６ｈによりその位置に固定されるかを示
す。
【００１５】永久磁石１５の切片の外周面は、中央部１
４の一方の軸端から他方の軸端へ永久磁石の切片の外径
上に連続した浅いテーパ面が形成されるように、グリン
ディング（研磨）等のような正確な方法により機械加工
される。本実施形態においては、永久磁石の切片を軸方
向に規制するために、非磁性材料からなるサイドプレー
トが軸部１２、１３の各基部に固定されてはいない。し
かしながら、そのようなサイドプレートを固定すること
は可能である。これらのサイドプレートが固定される場
合には、永久磁石１５の切片とともに研磨される。
４の一方の軸端から他方の軸端へ永久磁石の切片の外径
上に連続した浅いテーパ面が形成されるように、グリン
ディング（研磨）等のような正確な方法により機械加工
される。本実施形態においては、永久磁石の切片を軸方
向に規制するために、非磁性材料からなるサイドプレー
トが軸部１２、１３の各基部に固定されてはいない。し
かしながら、そのようなサイドプレートを固定すること
は可能である。これらのサイドプレートが固定される場
合には、永久磁石１５の切片とともに研磨される。
【００１６】次に、永久磁石１５の切片の外周面上に、
カーボンファイバー及び硬化可能なエポキシ樹脂のよう
な高強度合成材料からなる複数の保持リング１６ａ〜１
６ｈがそれぞれ所定の締め代をもって嵌合（圧入）され
る。各保持リング１６ａ〜１６ｈは、その内径が磁石の
外径の変化に対応して、漸減されている。この内径は、
その上にリングがもともと繊維巻回されるマンドリルに
よって容易に加工される。各保持リング１６ａ〜１６ｈ
の内径は、永久磁石１５の対応する各切片の部分のおお
よその外径よりも所定量小さくなっている。しかしなが
ら、各リングは、所定の締め代をもって磁石の外径のテ
ーパ面と一致するためにテーパ状の内径を有していても
よい。尚、各保持リングは、同じ肉厚を有する。
カーボンファイバー及び硬化可能なエポキシ樹脂のよう
な高強度合成材料からなる複数の保持リング１６ａ〜１
６ｈがそれぞれ所定の締め代をもって嵌合（圧入）され
る。各保持リング１６ａ〜１６ｈは、その内径が磁石の
外径の変化に対応して、漸減されている。この内径は、
その上にリングがもともと繊維巻回されるマンドリルに
よって容易に加工される。各保持リング１６ａ〜１６ｈ
の内径は、永久磁石１５の対応する各切片の部分のおお
よその外径よりも所定量小さくなっている。しかしなが
ら、各リングは、所定の締め代をもって磁石の外径のテ
ーパ面と一致するためにテーパ状の内径を有していても
よい。尚、各保持リングは、同じ肉厚を有する。
【００１７】本実施形態では、各保持リング１６ａ〜１
６ｈの軸長は、永久磁石１５の各切片の軸長の半分と同
じになっている。これにより、たとえ、リング１６ａ〜
１６ｈの一つが破壊されても、磁石１５の切片は、径方
向に動くことができないので、磁石と図示しないステー
タとの干渉により大きな損傷が引き起こされることを防
止することができる。それゆえ、永久磁石１５の各切片
は少なくとも２つの保持リングにより固定されることが
望ましい。尚、永久磁石１５の切片と図示しないステー
タの間の隙間のばらつきが、テーパにより軸方向に生じ
るが、このばらつきは隙間内で非常に小さく、それゆ
え、不利な影響を与えない。
６ｈの軸長は、永久磁石１５の各切片の軸長の半分と同
じになっている。これにより、たとえ、リング１６ａ〜
１６ｈの一つが破壊されても、磁石１５の切片は、径方
向に動くことができないので、磁石と図示しないステー
タとの干渉により大きな損傷が引き起こされることを防
止することができる。それゆえ、永久磁石１５の各切片
は少なくとも２つの保持リングにより固定されることが
望ましい。尚、永久磁石１５の切片と図示しないステー
タの間の隙間のばらつきが、テーパにより軸方向に生じ
るが、このばらつきは隙間内で非常に小さく、それゆ
え、不利な影響を与えない。
【００１８】図３に示されるように、永久磁石１５の切
片の外径のテーパは、その上を保持リング１６ａ〜１６
ｈが押され得るスロープを提供する。すべての保持リン
グ１６ａ〜１６ｈが圧入され得るために、治具１７が用
いられる。この治具１７は、磁石の外径が最も小さい軸
端にてロータハブ１１に正確に位置されるように形成さ
れている。治具１７は、磁石の外径に対応するテーパ状
の外周面を有している各保持リング１６ａ〜１６ｈと永
久磁石１５の各切片の間の締め代は、永久磁石１５の切
片が他の手段により規制されることを必要としないよう
にきつくされている（大きな締め代が与えられる）。テ
ーパ角αはその応用に合うように選択され得るが、浅く
なくてはならない。このテーパ角αは、以下のように制
限される。
片の外径のテーパは、その上を保持リング１６ａ〜１６
ｈが押され得るスロープを提供する。すべての保持リン
グ１６ａ〜１６ｈが圧入され得るために、治具１７が用
いられる。この治具１７は、磁石の外径が最も小さい軸
端にてロータハブ１１に正確に位置されるように形成さ
れている。治具１７は、磁石の外径に対応するテーパ状
の外周面を有している各保持リング１６ａ〜１６ｈと永
久磁石１５の各切片の間の締め代は、永久磁石１５の切
片が他の手段により規制されることを必要としないよう
にきつくされている（大きな締め代が与えられる）。テ
ーパ角αはその応用に合うように選択され得るが、浅く
なくてはならない。このテーパ角αは、以下のように制
限される。
【００１９】図４において、反力Ｒは締め代による径方
向の圧力とリングの内側面積の積に等しい。即ち、Ｒ＝
π×ｄ×ｌ×Ｐ（Ｎ）となり、摩擦に打ち勝つための力
は、Ｆ＝μ×Ｒ＝μ×π×ｄ×ｌ×Ｐ（Ｎ）となる。
向の圧力とリングの内側面積の積に等しい。即ち、Ｒ＝
π×ｄ×ｌ×Ｐ（Ｎ）となり、摩擦に打ち勝つための力
は、Ｆ＝μ×Ｒ＝μ×π×ｄ×ｌ×Ｐ（Ｎ）となる。
【００２０】リングの接着を確かにするためのテーパ角
の限界値は、以下の式により得られる。
の限界値は、以下の式により得られる。
【００２１】 μＲｃｏｓ（α／２）＞Ｒｓｉｎ（α／２） μ＞ｔａｎ（α／２） 更に、締め代により引き起こされる摩擦抵抗は、リング
を取り付けるために力を要求させる。リングは、特にフ
ァイバーの層の方向には強くないので、リングの長さ
は、それゆえ、組付の間許容される最大軸力によって、
指示される。図５において、許容可能な最大組付力Ｆ
max は、以下のように制限される。
を取り付けるために力を要求させる。リングは、特にフ
ァイバーの層の方向には強くないので、リングの長さ
は、それゆえ、組付の間許容される最大軸力によって、
指示される。図５において、許容可能な最大組付力Ｆ
max は、以下のように制限される。
【００２２】角度αを有するテーパマンドリルのための
組付押動荷重Ｆは、Ｆ＝μＲ／ｃｏｓ（α／２）＝μ×
π×ｄ×ｌ×Ｐ／ｃｏｓ（α／２）となる。
組付押動荷重Ｆは、Ｆ＝μＲ／ｃｏｓ（α／２）＝μ×
π×ｄ×ｌ×Ｐ／ｃｏｓ（α／２）となる。
【００２３】保持リングの圧縮組付応力σは、σ＝Ｆ／
（π／４×（Ｄ2 −ｄ2 ））となる。よって、許容最大
圧縮組付応力σmax は、σmax ＝Ｆ／（π／４×（Ｄ2
−ｄ2 ））であるので、Ｆmax ＝σmax ×π／４×（Ｄ
2 −ｄ2 ）となる。
（π／４×（Ｄ2 −ｄ2 ））となる。よって、許容最大
圧縮組付応力σmax は、σmax ＝Ｆ／（π／４×（Ｄ2
−ｄ2 ））であるので、Ｆmax ＝σmax ×π／４×（Ｄ
2 −ｄ2 ）となる。
【００２４】上記式に示されるように、高い締め代によ
る圧力Ｐを達成するためには、保持リングの長さｌは、
適度に小さいことが要求される。もし、長さｌが長く、
組付押動荷重Ｆが許容最大組付力Ｆmax よりも大きくな
ると、保持リングの圧縮組付応力σは、許容最大圧縮組
付応力σmax を越え、保持リングが破壊される。それゆ
え、ひとつの長い保持リングを用いることはできない。
る圧力Ｐを達成するためには、保持リングの長さｌは、
適度に小さいことが要求される。もし、長さｌが長く、
組付押動荷重Ｆが許容最大組付力Ｆmax よりも大きくな
ると、保持リングの圧縮組付応力σは、許容最大圧縮組
付応力σmax を越え、保持リングが破壊される。それゆ
え、ひとつの長い保持リングを用いることはできない。
【００２５】図６は、上記した永久磁石ロータを有する
高速発電機のカーボンファイバーリングにおける周応力
（ｈｏｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）及び干渉圧力（締め代によ
る径方向の圧力）と速度の関係を示す。図６に示される
ように、永久磁石の切片は、高速発電機の使用温度領域
にてその位置に確かに保持される。即ち、回転速度の増
大に伴い、干渉圧力は減少するが、干渉圧力は限界値内
に保たれる。
高速発電機のカーボンファイバーリングにおける周応力
（ｈｏｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）及び干渉圧力（締め代によ
る径方向の圧力）と速度の関係を示す。図６に示される
ように、永久磁石の切片は、高速発電機の使用温度領域
にてその位置に確かに保持される。即ち、回転速度の増
大に伴い、干渉圧力は減少するが、干渉圧力は限界値内
に保たれる。
【００２６】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、異なる熱
膨張により嵌合を可能にさせるために一方の部材を一時
的に加熱或は冷却することを含む技術を用いることなし
に、必要とされる締め代嵌合（圧入）を得ることができ
るので、永久磁石の切片を確実に且つ容易に保持するこ
とができる。
膨張により嵌合を可能にさせるために一方の部材を一時
的に加熱或は冷却することを含む技術を用いることなし
に、必要とされる締め代嵌合（圧入）を得ることができ
るので、永久磁石の切片を確実に且つ容易に保持するこ
とができる。
【００２７】更に、本発明によれば、永久磁石の各切片
は少なくとも２つの保持リングにより固定されるので、
たとえ、リングの一つが破壊しても、磁石の切片は、径
方向に動くことができない。それゆえ、磁石とステータ
間の干渉により大きな損傷が引き起こされることを防止
することができ、安全性を向上することができる。
は少なくとも２つの保持リングにより固定されるので、
たとえ、リングの一つが破壊しても、磁石の切片は、径
方向に動くことができない。それゆえ、磁石とステータ
間の干渉により大きな損傷が引き起こされることを防止
することができ、安全性を向上することができる。
【００２８】更に、本発明によれば、ロータの周囲温度
に応じて各保持リングの材質を変えることができる。例
えば、もし、ロータの軸方向に温度勾配があるならば、
ロータの軸方向に熱抵抗特性を変えることができる。更
に、各保持リングの締め代を変えることができる。それ
ゆえ、磁石の外径が最も小さい軸端にてロータに嵌合さ
れる保持リングが大きな締め代をもつようにすれば、こ
の保持リングにストッパー機能を持たせることが可能と
なる。
に応じて各保持リングの材質を変えることができる。例
えば、もし、ロータの軸方向に温度勾配があるならば、
ロータの軸方向に熱抵抗特性を変えることができる。更
に、各保持リングの締め代を変えることができる。それ
ゆえ、磁石の外径が最も小さい軸端にてロータに嵌合さ
れる保持リングが大きな締め代をもつようにすれば、こ
の保持リングにストッパー機能を持たせることが可能と
なる。
【図１】本発明に従った永久磁石ロータの実施形態の断
面図である。
面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の製造方法の実施形態の説明図である。
【図４】本発明の製造方法の実施形態の説明図である。
【図５】本発明の製造方法の実施形態の説明図である。
【図６】本発明に従った永久磁石ロータを有する高速発
電機のカーボンファイバーリングにおける周応力（ｈｏ
ｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）及び干渉圧力（締め代による径方
向の圧力）と速度の関係
電機のカーボンファイバーリングにおける周応力（ｈｏ
ｏｐ ｓｔｒｅｓｓ）及び干渉圧力（締め代による径方
向の圧力）と速度の関係
１０ 永久磁石ロータ １１ ロータハブ １５ 永久磁石 １６ａ〜１６ｈ 保持リング
Claims (3)
- 【請求項１】 ロータハブを形成して、該ロータハブに
永久磁石の切片を保持した後、該永久磁石の切片の外径
が前記ロータハブの一方の軸端から他方の軸端へ連続的
な先細になるように前記永久磁石の切片を機械加工し
て、高強度の合成材料からなり、前記永久磁石の外径の
変化に対応した同等な内径の変化を有する複数の保持リ
ングを所定の締め代をもたせて前記永久磁石の切片の外
周面に嵌合させることを特徴とする永久磁石ロータの製
造方法。 - 【請求項２】 少なくとも２つの保持リングを前記永久
磁石の切片の外周面に嵌合することを特徴とする請求項
１に記載の永久磁石ロータの製造方法。 - 【請求項３】 前記保持リングの各々の内径は、永久磁
石の対応する各切片の外径の先細りに合うように軸方向
に先細りになっており、永久磁石の各切片の締め代が同
一とされていることを特徴とする請求項１に記載の永久
磁石ロータの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9505933.3 | 1995-03-23 | ||
| GB9505933A GB2299217B (en) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | Method of assembling a permanent magnet rotor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08265997A true JPH08265997A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=10771760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8067696A Pending JPH08265997A (ja) | 1995-03-23 | 1996-03-25 | 永久磁石ロータの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08265997A (ja) |
| GB (1) | GB2299217B (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001169487A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-06-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 永久磁石ロータ及び永久磁石ロータの製造方法 |
| JP2011525790A (ja) * | 2008-06-13 | 2011-09-22 | アトラス コプコ エアーパワー，ナームローゼ フェンノートシャップ | 締まり嵌めによってシャフトの一部分の周りにブッシュを取り付けるための方法 |
| US9088190B2 (en) | 2011-11-30 | 2015-07-21 | Abb Research Ltd. | Electrical machines and electrical machine rotors |
| US9667109B2 (en) | 2011-03-31 | 2017-05-30 | Abb Research Ltd. | Permanent magnet electrical machine rotors with stacked annular magnets and retainers and construction methods therefor |
| JP6168263B1 (ja) * | 2016-04-07 | 2017-07-26 | 株式会社明電舎 | 永久磁石式回転電機の回転子 |
| WO2017175534A1 (ja) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 株式会社 明電舎 | 永久磁石式回転電機の回転子 |
| CN109309413A (zh) * | 2017-07-26 | 2019-02-05 | 发那科株式会社 | 转子、旋转电机以及转子的制造方法 |
| JP2023048245A (ja) * | 2021-09-28 | 2023-04-07 | 本田技研工業株式会社 | ロータ、回転電機、ロータの製造方法 |
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| US6195869B1 (en) | 1997-08-05 | 2001-03-06 | Turbo Genset Company | Method of applying a retention ring to a disc rotor assembly |
| JP3484051B2 (ja) * | 1997-09-10 | 2004-01-06 | 株式会社 日立インダストリイズ | 永久磁石式同期電動機及びその製造方法ならびに永久磁石式同期電動機を備えた遠心圧縮機 |
| GB2353902A (en) * | 1999-08-28 | 2001-03-07 | Aisin Seiki | Canned magnet structure for motor |
| US6486575B2 (en) | 2001-01-16 | 2002-11-26 | Mark Lee Miller | Molded rotor blocking and other molded articles of manufacture |
| DE10259822B4 (de) | 2002-12-19 | 2009-01-02 | Siemens Ag | Elektrische Maschine mit bandagierter, tiefzukühlender Wicklung |
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| US7228616B2 (en) * | 2005-03-31 | 2007-06-12 | General Electric Company | System and method for magnetization of permanent magnet rotors in electrical machines |
| DE102007014192A1 (de) * | 2007-03-24 | 2008-06-05 | Täubner, Frank, Dr. | Läufer mit Bandage für hohen Drehzahlen |
| BE1018187A3 (nl) * | 2008-06-13 | 2010-07-06 | Atlas Copco Airpower Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een rotor en een rotor verkregen met zulke werkwijze. |
| EP2660954B1 (en) | 2010-12-27 | 2019-03-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Generator and power plant |
| ITMI20111436A1 (it) * | 2011-07-29 | 2013-01-30 | Exergy Orc S R L | Rotore a magneti permanenti |
| EP2560270B1 (en) * | 2011-08-18 | 2019-10-02 | GE Energy Power Conversion Technology Ltd | Bandage of a permanent magnet rotor |
| WO2024227808A1 (en) * | 2023-05-01 | 2024-11-07 | Novadrives Ip 1 Gmbh | Spoke magnet motor with pretensioned wrapping |
-
1995
- 1995-03-23 GB GB9505933A patent/GB2299217B/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-25 JP JP8067696A patent/JPH08265997A/ja active Pending
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| JP6168263B1 (ja) * | 2016-04-07 | 2017-07-26 | 株式会社明電舎 | 永久磁石式回転電機の回転子 |
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| JP2019030061A (ja) * | 2017-07-26 | 2019-02-21 | ファナック株式会社 | 回転子、回転電機及び回転子の製造方法 |
| US10749393B2 (en) | 2017-07-26 | 2020-08-18 | Fanuc Corporation | Rotor, rotary electric machine, and manufacturing method of rotor |
| CN109309413B (zh) * | 2017-07-26 | 2021-04-09 | 发那科株式会社 | 转子、旋转电机以及转子的制造方法 |
| JP2023048245A (ja) * | 2021-09-28 | 2023-04-07 | 本田技研工業株式会社 | ロータ、回転電機、ロータの製造方法 |
| US12249872B2 (en) | 2021-09-28 | 2025-03-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Rotor, rotary machine, and method for manufacturing rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9505933D0 (en) | 1995-05-10 |
| GB2299217B (en) | 1999-07-07 |
| GB2299217A (en) | 1996-09-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041221 |