JPH11318048A - 永久磁石ロ―タ及びその組み立て方法 - Google Patents

永久磁石ロ―タ及びその組み立て方法

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JPH11318048A
JPH11318048A JP11068372A JP6837299A JPH11318048A JP H11318048 A JPH11318048 A JP H11318048A JP 11068372 A JP11068372 A JP 11068372A JP 6837299 A JP6837299 A JP 6837299A JP H11318048 A JPH11318048 A JP H11318048A
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magnet rotor
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curvature
core
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JP11068372A
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Robert Lee Fisher
ロバート・リー・フィッシャー
Daniel Haden Snuffer
ダニエル・ヘイデン・スナッファー
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Kollmorgen Corp
Original Assignee
Kollmorgen Corp
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータ組立体から漏洩し又は浸出して、ロー
タを使用することのできるあらゆる流体システムの汚染
源となる可能性を解消し得るような仕方にて磁気要素が
収容される、新規な永久磁石ロータ組立体を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明は、永久磁石ロータ、及該永久磁
石ロータを組み立てる方法に関するものである。１つの
実施の形態において、１つ以上の円弧状磁気要素２が円
筒形のロータコア１の周りに配置されている。一方、中
空の保持穀体３は、１つ以上の磁気要素２の周りに嵌め
られる。ばね偏倚部材８、１１がコア１、磁気要素２及
び保持穀体３間の相対的な移動を阻止する。環状の端板
４ａ、４ｂが装置の内部を密封し得るようにコア１の端
部に固着されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、電気
モータ用の永久磁石ロータ、より具体的には、比較的速
いロータ速度にて作動可能な電子整流型モータに特に適
用される新規なロータ、及び該モータを組み立てる新規
な方法並びに該ロータが設けられた電気モータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子整流型モータのようなダイナモエレ
クトリック（ｄｙｎａｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）機械用の
永久磁石モータは、典型的に、中実、積層又は焼結金属
構造体とすることができる略円筒形のコアから出来てお
り、この円筒形のコアの周りには、複数の磁気要素が配
置されている。この磁気要素は、典型的に、円弧状の形
状をしており、その内側輪郭はコアの外面に適合し、こ
のため、磁石は、鉄心の外周面に接触することができ
る。これらの磁気要素は、全体として、バリウム、又は
ストロンチウムフェライト、サマリウムコバルト、ネオ
ジムホウ素鉄（希土類金属）又はその他の公知の磁気材
料から出来ている。この一般的な型式の永久磁石ロータ
は、回転可能な磁界を提供し、これにより、ロータを回
転させ得るように１つ以上の所定の順序にて巻線の励起
を制御する制御回路を有するモータにて特に適用可能な
ものである。
【０００３】磁気要素を形成するために使用される材料
の相対的質量が大きく且つロータが比較的高速度である
ことは、ロータの作動中、顕著な力を発生させる。この
力は、ロータの回転が急激に停止したとき、又はロータ
の回転方向が逆になったときの遠心力及び顕著なモーメ
ント力を含む。このため、モータの作動の信頼性を高め
るためには、磁気要素をコアの周りの所定の半径方向位
置に保持することが必要となる。
【０００４】更に、流体装置内にて作動するモータは、
該モータが冷凍システム内の冷却液のような流体に露呈
された状態にて密閉的に密封したユニットとして収容さ
れている。最近、例えば、効率を向上させることの要求
の増大に伴い、冷凍システム内のコンプレッサを駆動す
るため永久磁石の可変速度モータを使用することが望ま
しくなっている。しかしながら、多くの接着剤は、これ
らシステム内にて使用される冷媒流体内に溶融し、又は
その冷媒流体によって浸出される有機物質を含むため、
その有機物質がこれら流体中に導入され、又はさもなけ
れば、毛管内に蓄積し、これにより、システムの重大な
又は完全な故障を引き起こす可能性があるため、有機物
の量が最小程度のモータが望まれる。
【０００５】モータを使用しようとするシステムのその
他の汚染物質は、磁気要素によって吸引される塵埃及び
磁気材料自体の粒子である。磁石は、それら粒子物を吸
引し、又は、それら粒子は、幾分、鋭いため、取り扱い
又は使用中、磁気材料の粒子が削られ又は剥がれ勝ちと
なる。また、塵埃及び／又は磁気粒子は、汚染物質も含
んでいるため、例えば、流体システムのようなモータが
使用される多くのシステム、及びコンピュータディスク
ドライブのようなハイテクの適用分野において、これら
の更なる汚染物質が入る可能性を解消し得るような仕方
にてロータ組立体を収容することも望ましいことであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来から、磁石をロー
タのコア上に固定状態に保持するための多数の方法及び
技術が検討されている。かかる技術の１つは、磁気要素
をプラスチック又はガラスファイバ材料、若しくは比較
的細い線で包み込み、次に、その包み込んだ部分を接着
剤又はエポキシ樹脂の上被覆層にて被覆するものであ
る。その当然にコスト高の労働集約的な必要性のため、
及びこれら材料の全てがロータ組立体が使用される任意
の流体システムにおいて汚染物質となる可能性があるた
め、この技術は、不利益なものである。
【０００７】磁石をコアの周りに保持する別の技術は、
磁石を取り巻く開放端の円筒形の「缶」又は殻体を使用
することを含む。これら従来技術の保持殻体の構造体
は、米国特許第５，０４０，２８６号、及び同第５，５
６３，４６３号に記載されたように、リテーナの殻体を
鉄心／磁石組立体の上にて変形させ又はプレス嵌めし且
つ／又はリテーナ殻体の端部を端板に圧着し又は圧延す
ることが必要であり、このため、コストのかかる追加的
な製造装置及び工程を必要とする。また、米国特許第
５，２３７，７３７号に記載されたような、その他の従
来の構造体は、コアの外面上に堅固なリブを形成するこ
とを開示している。この堅固なリブは、接着剤及び／又
はリテーナの殻体の変形と相俟って、磁石がコアに対し
て変位するのを防止する働きをする。その結果、これら
の構造体も上述した製造コストが必要となり、更に、ロ
ータが使用される多くのシステムにおいて汚染物質とな
る可能性のある接着材料を完全に省くことができないと
いう不利益がある。
【０００８】要するに、磁石をロータのコアの上に保持
する上述の解決策の多くは、特定の所期の用途にとって
は満足し得るものであるが、その多くは、製造及び／又
は組み立てが難しいという欠点がある。その結果、製造
コストが過大となること、高速運転中、及びロータが使
用されるモータの始動、停止及び逆転を繰り返すとき、
磁石をロータ上の一定の半径方向位置に十分に保持する
ことができないこと、ロータ組立体の構造材料が汚染物
質となる可能性のある特定の流体システム及びハイテク
の適用例にて使用することが望ましくないことという欠
点がある。
【０００９】本発明の１つの目的又は主目的は、塵埃の
蓄積を効果的に防止し、また、磁気要素によって吸引さ
れた全ての粒子、又は取り扱い、削り、剥がれ又は亀裂
等の結果として、磁気材料から分離する可能性のある、
あらゆる磁気材料の粒子をロータ組立体内に保持するこ
とのできるような仕方にて磁気要素が収容される、新規
な永久磁石ロータ組立体を提供することである。
【００１０】本発明の別の主目的は、ロータ組立体から
漏洩し又は浸出されて、これにより、ロータを使用する
ことのできるあらゆる流体システムの汚染源となる可能
性を解消し得るような仕方にて磁気要素が収容される、
新規な永久磁石ロータ組立体を提供することである。
【００１１】本発明の別の主目的は、磁気要素及び保持
殻体におけるかなりの寸法上の許容公差の変動に特に寛
容である新規な永久磁石ロータ組立体を提供することで
ある。
【００１２】本発明の別の主目的は、比較的低コストで
且つ製造が容易で、しかも磁気要素を最適な関係に保持
することのできる永久磁石ロータを組み立てる新規な方
法を提供することである。
【００１３】本発明の別の主目的は、高速作動中、ロー
タに対する磁石の滑りを防止するための改良された手段
を有する永久磁石ロータ組立体を提供することである。
本発明の更に別の目的は、極めて耐久性があり、しか
も、比較的容易に且つ比較的低コストにて製造すること
のできるロータ構造体を提供することである。
【００１４】本発明の更に別の目的は、上述の目的に従
った構造とされ且つ／又は組み立てられた永久磁石ロー
タを有する電気モータを提供することである。本発明の
目的及び利点は、本明細書にある程度記載され、また、
本明細書の記載からある程度明らかになり、若しくは、
本発明の実施によって理解することができよう。これら
は、特許請求の範囲に記載した装置及びその組み合わせ
によって実現され且つ達成される。
【００１５】本発明は、本明細書に記載した新規な部
品、構造、配置、組み合わせ、ステップ及び改良から成
るものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の上述の目的は、
永久磁石ロータを提供する１つの実施の形態に従って達
成することができる。この永久磁石ロータは、長手方向
軸線、第一及び第二の平坦な端部及び外側曲率半径を有
する周方向に伸長する外面を備える円筒形のロータコア
部材と、長手方向軸線並びに略周方向に伸長する内面及
び外面を備え、該内面が上記コア部材の外周に略等しい
円周を有する略円筒形の磁気部材と、該磁気部材の外周
に略等しい内周を有する中空で円筒形の保持殻体と、上
記コア部材、上記磁気部材、及び上記保持殻体の間の相
対移動を防止する手段と、上記コア部材の上記第一及び
第二の平坦な端部にそれぞれ固着された第一及び第二の
環状の端板とを備え、該端板が、上記保持殻体の上記内
周端に略等しい外周を有する。
【００１７】本発明に従って永久磁石ロータを組み立て
る方法は、第一及び第二の端部、内周、内面及び内側曲
率半径を有する中空の円筒形の保持殻体を提供するステ
ップと、前記保持殻体の前記内面を接着剤で被覆するス
テップと、円弧状の内面、円弧状の外面、内側曲率半径
及び外側曲率半径を有する複数の円弧状磁気要素であっ
て、該外側曲率半径が上記保持殻体の上記内側曲率半径
に略等しい複数の円弧状の磁気要素を提供するステップ
と、上記磁気要素の上記円弧状内面がある直径を有する
円筒形のスペースを画成するように、上記円弧状の外面
が該保持殻体の上記内面に接着された状態にて、上記磁
気要素を上記保持殻体内に位置決めするステップと、上
記磁気要素の上記円弧状内面に被覆剤を被覆するステッ
プと、該コア部材が第一及び第二の平坦な端部、上記磁
気要素の上記内側曲率半径に略等しい外側曲率半径及び
上記円筒形スペースの上記直径に略等しい横断直径を有
する円筒形のロータコア部材を上記円筒形のスペース内
に挿入するステップと、上記保持殻体の上記内周に略等
しい内周を有する第一の環状の端板を上記コア部材の上
記第一の平坦な端部に固着するステップと、上記保持殻
体の上記内周に略等しい外周を有する第二の環状の端板
を上記コア部材の上記第二の平坦な端部に固着するステ
ップとを備えている。
【００１８】別の実施の形態において、本発明に従って
永久磁石ロータを組み立てる方法は、長手方向軸線と、
第一及び第二の平坦な端部と、外側曲率半径を有する周
方向に伸長する外面とを有する円筒形のロータコア部材
を提供するステップと、外周を有する第一の環状の端板
を上記コア部材の上記第一の平坦な端部に固着するステ
ップと、第一及び第二の端部と、内側曲率半径を有する
周方向に伸長する内面とを有し且つ上記第一の端板の外
周に略等しい内周を有する中空の円筒形の保持殻体を提
供するステップと、上記第一の端板が上記保持殻体の上
記第一の端部と面一となる迄、上記コア部材及び上記端
板を上記殻体内に摺動させ、それにより、上記コア部材
の上記外面と上記保持殻体の上記内面との間に環状スペ
ースが形成されるようにするステップと、上記コア部材
の上記外側曲率半径に略等しい内側半径及び上記保持殻
体の上記内側曲率半径に略等しい外側曲率半径と、長手
方向に伸長する対向した半径方向端面とを有する複数の
円弧状の磁気要素を提供するステップであって、上記複
数の磁気要素の数が上記コア部材の上記外面に形成され
た複数の溝に等しくし、上記半径方向端面の内端縁に沿
って更に磁気要素を面取り加工するステップと、上記磁
気要素を上記環状スペース内に挿入し且つ上記磁気要素
の上記面取り加工した端縁を上記溝及び上記コア部材の
上記外面と整合させ、長手方向に伸長する複数の包囲さ
れた通路を画成するステップと、ばね偏倚部材を長手方
向に伸長する通路内に挿入するステップと、上記保持殻
体の内周に略等しい外周を有する第二の環状の端板を上
記コア部材の上記第二の平坦な端部に固着するステップ
とを備えている。
【００１９】このように、本発明に従って永久磁石ロー
タを組み立てる方法は、各々が互いに且つコアの長手方
向軸線に関して平行な複数の別個の溝を円筒形のロータ
コア部材の外周面に形成するステップと、コア部材の直
径以上の直径を有する円形の端板をロータコア部材の一
端に固着するステップと、保持殻体の一端が端板の外面
と面一となる迄、端板の外周端縁の上に滑り嵌めし得る
ようにされた薄肉厚の中空の円筒形の保持殻体内に端板
及びコアの副組立体を配置するステップと、コアと保持
殻体との間に環状部内に長手方向に伸長する内側湾曲部
に沿って、面取り加工した端縁を有する円弧状の形状の
複数の磁気要素を挿入するステップと、コアと磁石との
間にて、長手方向に伸長する複数の包囲された通路を形
成し得るように隣接する磁気要素の面取り加工した端縁
をコアの上記溝の各々と整合させるステップと、圧縮し
た細長いばね部材を上記通路の各々に挿入して、ばね部
材の各々が上記通路の各々の内にて端部から端部まで伸
長し且つ上記通路の壁に対して半径方向外方に向いたば
ね偏倚力を付与し、これにより、コア、磁石及び保持殻
体を共に固着し且つ磁石をコアに対して一定の半径方向
位置にて係止するステップと、その後、第二の円形の端
板を上記コアの他端に固着し、該第二の端板が上記保持
殻体内に滑り嵌めするようにし且つその外面が保持殻体
の端部と面一となり、これにより、磁気要素をコアの周
りの所定位置に恒久的に保持するようにするステップと
を備える。
【００２０】本発明の組み立て方法の使用により、磁気
要素をコアに対して長手方向に且つ回転可能に固定状態
に保持することを保証しつつ、コアを取り巻く磁気要素
の比較的広い範囲の寸法上の変化を極めて許容し得るロ
ータ構造体の製造が容易となる。
【００２１】本発明の好適な実施の形態に従って製造さ
れたロータは、有機材料が全く存在せず、このため、例
えば、冷凍及び／潤滑流体へ露される可能性があり、ま
た、比較的高い効率が必要とされる、密閉的にシールし
たコンプレッサの用途のような流体システム内にてこの
ロータを特に有利に使用することができる。
【００２２】最後に、本発明によるロータ組立体は、非
磁気の好ましくは金属材料内に磁気要素を完全に包み込
み、これにより、磁気要素が塵埃を吸引したり、また、
磁気材料の遊離粒子を非磁気の収納構造体内に取り込ん
だりすることを防止する。
【００２３】本発明のその他の目的、有利な点及び特徴
は、添付図面と共に本発明の以下の詳細な説明から明ら
かになるであろう。本明細書にて説明し且つ本明細書の
一部を構成する添付図面は、本発明の好適な実施の形態
を示すもので、また、以下の説明と共に、本発明の原理
を説明するのに役立つ。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、添付図面、特に図１乃至図
３を参照すると、本発明の方法及び構造の好適な実施の
形態に従って製造された永久磁石ロータが全体としてＲ
で示してある。簡単に説明すれば、ロータＲは、ロータ
コア１と、一対の環状の端板４ａ、４ｂと、円弧状の形
状をした複数の磁気要素２と、外側の磁石保持殻体３と
を備えており、該磁石保持殻体は、以下により詳細に説
明するように、磁気要素２をコア１に対して確実に保持
し、磁石がコアに対して動くのを防止する。
【００２５】コア１は、コアを貫通して軸方向に伸長し
て中心軸線１０を画成する長手方向の円筒形の穴１ａを
有する中実な金属又は焼結鉄で出来た円筒形コアを備え
るものとして示してある。これと代替的に、コア１は、
幾つかの用途にて好ましいように、積層した金属コアと
して形成してもよい。
【００２６】図示した好適な実施の形態において、同様
の円弧状の磁化可能な要素を備える３つの磁気要素２が
採用されている。ロータＲを形成し得るようにコア１を
組み立てたとき、磁化可能な要素は磁化状態にあるか又
はなくてもよいから、「磁気要素」という語は、磁化可
能な要素を含むものであることが理解されよう。磁気要
素２の各々は、コア１の円筒形の外面の曲率半径に略等
しい曲率半径を有する円弧状の内面２ａを備えており、
ロータＲを組み立てたとき、コアの周方向に伸長する面
に対して緊密に嵌まることができる。
【００２７】図示した好適な実施の形態において、端板
４ａ、４ｂは、好ましくは、アルミニウム、又は代替的
に非磁気のステンレス鋼で出来た同一の平坦なリング又
は環状の座金を備え、該平坦なリング又は環状の座金の
外周の半径は、コアに組み付けたとき、コア１と磁気要
素２とを組み合わせたときの外面の半径に等しいことが
好ましい。端板４ａ、４ｂの各々は、コア１の穴１ａの
半径よりも大きいが、コアの円筒状外面の半径よりは小
さい内側半径を有している。
【００２８】ロータの保持殻体３は、ステンレス鋼のよ
うな非磁気金属で出来ていることが好ましい。この殻体
３の肉厚は、０．２５４ｍｍの程度であることが好まし
いが、約０．１３乃至約０．５ｍｍの厚さの範囲である
ことが有利である。
【００２９】殻体３の内径は、コアに組み付けたとき、
コア及び磁石の組立体の外側に直線状に又は滑り嵌めし
得るように磁気要素２の直径よりも僅かに大きい。殻体
３は、コア１の長手方向長さに２つの端板４ａ、４ｂの
合計厚さを加えた値に等しい長手方向長さを有し、ま
た、反対側の連続的な環状の端縁面３ａ、３ｂを画成す
る。これらの端縁面は、殻体の長手方向軸線に対して垂
直な面内にあり、また、端板の平坦な外面と面一となっ
ている。
【００３０】本発明の好適な実施の形態に従い、磁気要
素２とロータコア部材１との間の相対的な回転動作を阻
止し、また、磁気要素を付勢して保持殻体３の内面と強
制嵌め接触させるため、ばね偏倚手段が設けられてい
る。
【００３１】この目的のため、図２［Ａ］及び［Ｂ］に
図示する如く具体化されることが好ましいように、コア
１の外周面には、長手方向に伸長する略「ｖ」字形の溝
５が複数（磁気要素２の数に等しい数）設けられてお
り、また、各磁気要素２の長手方向に伸長する内側半径
端縁は、参照番号６で示すように、面取り加工されてお
り、このため、磁石２を溝５の間にてコア１の周りで整
合させたとき、溝と面取り加工部分とが合わさって、図
２［Ｂ］に最も良く示すように、略菱形の形状の通路７
を形成する。また、適切な寸法とした細長いら旋状のピ
ン部材８を通路７の各々に挿入する。ピン８は、非磁気
のステンレス鋼の狭小で薄い金属帯材を圧延するか又は
コイル巻きして形成し、ばね偏倚されるように、細長い
円筒状の形態となるようにすることが好ましい。
【００３２】上述のことから、ら旋状ピン８を通路７内
に取り付けたとき、磁石２とコア１との相対的な回転動
作は防止され、また、これと同時に、ピン８の半径方向
外方に向けたばね力又は楔止め動作のため、磁石２は、
保持殻体３の内面に対して緊密に保持されることが理解
されよう。ピン部材８のばね偏倚動作は、寸法上の許容
公差の変動を補正し得るその能力の点にて特に有利であ
り、その結果、耐久性又は最適な作動を犠牲にすること
なく、その製造コストを削減することになることが理解
されよう。
【００３３】次に、図４を参照すると、本発明の１つの
代替的な実施の形態が図示されている。この場合、コア
１の外面は、平滑なままであり、ら旋状のばねピン８
は、磁石２の面取り加工面６とコア１の表面とが合わさ
ることにより形成された、三角形の形状の通路９の各々
に挿入される。この場合に具体化するように、ら旋状ピ
ン８の半径方向外方に向けたばね力、又は楔止め動作
は、緊密な摩擦嵌めにより、磁石２をコア１及び保持穀
体３の双方に対して保持する。
【００３４】次に、図５を参照すると、本発明のばね偏
倚部材の１つの代替的な実施の形態が参照番号１７で示
してある。この場合、略「ｃ」字形の断面をした細長い
ピン部材が提供される。ピン１７の寸法は、次のように
設定される。即ち、そのピンを通路７又は９の何れかに
挿入し、その後、ピン８と同様に、通路壁に対して外方
に向けたばね力、又は楔止め動作を付与するために圧縮
されなければならないような寸法とされている。
【００３５】本発明にて具体化することが好ましいよう
に、端板４ａ、４ｂの各々は、ら旋状で自己ねじ切り式
の推進ねじ１２を複数、好ましくは、３つ使用して、コ
ア１に組み立てることが有利である。これらの推進ねじ
は、端板４ａ、４ｂに穿孔した平滑な壁の穴１３、１４
を通じて押し込まれ又は強制嵌めされ、それぞれコア１
（図２）内に入れる。穴１３、１４内に推進され又は押
し込まれたならば、ねじ１２は、穴の壁にねじ山を形成
し、端板４ａ、４ｂをコア１の端部に対して係止する。
勿論、これと代替的に、穴１３、１４にねじ山を形成し
且つ端板を所定位置に取り付けるために適当な機械ねじ
を利用することにより、同等に満足し得る結果が得られ
ることが理解されよう。
【００３６】別の実施の形態において、端板４ａ、４ｂ
が鋼で製造されるとき、端板をコア１に固着するための
穴やねじは、全く不要である。その代わり、端板４ａ、
４ｂの各々は、レーザ溶接によってコア１に組み付けら
れる。
【００３７】上記の説明から、図１乃至図３に示した構
成要素の部品は、次のように、ロータを形成するため、
本発明の方法に従って組み立てることができることが理
解されよう。
【００３８】（ａ）ら旋状の推進ねじ１２を３つ使用し
て、１つの端板４ａをロータコア１の一端に取り付け
る。これらの推進ねじは、端板及びコアそれぞれの穴１
３、１４を通じて適当に推進され又は押し込まれる。
【００３９】（ｂ）コア／端板の副組立体をロータの保
持穀体３内に配置し且つ位置決めし、殻体の底端部が端
板４ａの外面と面一となるようにする。これにより、殻
体３は、ロータ組立体を形成するための組み立て治具と
して機能する。
【００４０】（ｃ）ロータ保持殻体３とロータコア１と
の間の空隙内に磁石２を挿入する。これら磁石は、次の
ように配置する。即ち、その内側アール曲げ部分に配置
された面取り加工部分６がロータコア１における「ｖ」
字形の溝５と整合して、長手方向に伸長する菱形の通路
７を形成するようにする。
【００４１】（ｄ）適正な寸法としたら旋状の回り止め
ピン８又は代替的に、「ｃ」字形の回り止めピン１１を
その端部がロータコア１の端部の各々と面一となる迄、
通路７内に押し込む。ピン８は、磁石及びコアを共に殻
体３内にて確実に保持するのに十分な楔動作を提供し、
又、磁石とロータコアとの相対的な回転滑りを防止する
ためのストッパ部材としても機能する。
【００４２】（ｅ）保持端板４ｂをロータ殻体／コア／
磁石組立体内に挿入し、残りの推進ねじ１２を端板４ｂ
の穴１３を通じて所定位置に挿入し且つ参照番号１４で
示すと同様のロータコア１の他端に形成された穴内に挿
入することにより、所定位置に添着する。
【００４３】次に、図６乃至図８を参照すると、本発明
の１つの代替的な実施の形態が全体として、参照番号Ｒ
´で示してある。ここで具体化するように、コア１、磁
気要素２´、保持殻体３及び端板４´ａ、４´ｂは全
て、適当な硬化性接着剤又はセメント接合材料にて共に
保持されて、磁石を密閉的に密封した状態に収容するこ
とができる。磁石２´が磁石２と相違する唯一の点は、
面取り加工部分が全く不要である点である。また、端板
４´ａ、４´ｂは、穴が全く不要である点のみが端板４
ａ、４ｂと相違する点である。
【００４４】ここにて代替的に具体化したように、本発
明の好適な組み立て方法において、上述した組み立て方
法の場合と同様に、保持殻体３がロータ組立体を形成す
る組み立て治具として機能することが有利である。この
ように、保持殻体３には、最初にその内面に適当な接着
剤を被覆し、その後、磁気要素２´をその円弧状の外面
が保持殻体３の内面に接着した状態にて、所望に応じて
殻体３内に配置する。次に、磁気要素２´の円弧状内面
２´ａに接着剤を被覆し、その後、ロータコア１を磁気
要素２´の円弧状内面２´ａにより形成された円筒形の
穴に滑り嵌めし、その後、磁石の円筒形の内壁に接着さ
せる。その後、端板４´ａ、４´ｂの各々は適当な接着
剤で被覆し、その各端部にて保持殻体３内に滑り嵌めさ
せ、コアの両端に接着させ、その後、端板４´ａ、４´
ｂの外面が保持殻体３のそれぞれの外周端縁と面一とな
るようにすることが有利である。最後に、コア／磁石／
殻体組立体の全体を適宜にクランプ止めし、接着剤が硬
化する迄、構成要素を所定位置に保持する。
【００４５】本発明のロータ組立体の上述した代替的な
実施の形態は、比較的低い製造コストにてロータの鉄系
材料及び強磁性材料を効果的に密封することが理解され
よう。例えば、この実施の形態において、図１乃至図３
の実施の形態と同様に、保持殻体３は、磁石／コア副組
立体の周りで変形したり、プレス嵌めしたりすることが
無く、その代わり、コア／磁石／穀体組立体の構成要素
の各々が直線状の関係にて一方がもう一方の内部に入る
だけで嵌まり、接着剤又は接合材料のそれぞれの層によ
り所定位置に保持される。また、殻体３の端部は、端板
の上まで圧着されたり又はその他の方法で延伸されるこ
とはなく、端板４´ａ、４´ｂの外面と面一の位置を保
つ。
【００４６】接着剤で密封した上述したロータ構造体
は、接着剤又はその他の接合材料を溶融させたり、浸出
させる流体に対してロータが露呈されない装置におい
て、有用であることは有利なことである。
【００４７】ロータ組立体及びその製造方法の好適な実
施の形態を図示し且つ説明したが、そのより広い形態に
て本発明から逸脱せず変更及び改変を為すことが可能で
あることが理解されよう。
【００４８】このように、例えば、溝５、通路７、９、
ピン８、１７は、採用可能であり、しかも上述した機能
を果たし、同等に満足し得る結果を提供する多数の形態
の単に典型例にしか過ぎない。このため、溝５、通路
７、９は、矩形、円形又は「ｕ」字形の形態とし、又は
その組合せ体とすることができる。
【００４９】同様に、ピン８、１１が上述したばね偏倚
及び係止機能を達成し得る限り、ピンは、任意のその他
の適当な形状又は構造とすることができる。同様に、円
弧状の磁気要素２、２´は、適当な数にて提供し、要素
の各々は、パンの塊の形状のようなその他の形態、すな
わち、内側及び外側半径方向面の双方が円弧状の形状を
しているが、その間の距離が図２及び図７に図示したも
のよりも多少長くした形態とすることができる。又、磁
気要素は、単一の一体の環状構造体として形成し、ま
た、所望に応じて、磁気リング要素の周りの種々の半径
方向位置にて磁化させることが有利であることも更に理
解されよう。このような構造としたならば、次に、コア
の面の溝５と合わさり、これにより、参照番号７で示す
ような通路を形成し得るように、磁気リングの環状の内
面に適当な形状の溝を形成することになる。
【００５０】略同一の方法にて機能し且つ本明細書に開
示した材料及び／又は構造体と略同一の結果が得られ
る、当業者に公知であるその他の材料又は構造体も特許
請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つの好適な実施の形態に従った構造とされた
永久磁石ロータの斜視図である。
【図２】［Ａ］は、図１のロータの分解図であり、
［Ｂ］は、［Ａ］に図示した、ら旋状の回り止めピン部
材の１つの組み立てた位置を示す、一部切欠いた拡大概
略図である。
【図３】図１のロータの平面図である。
【図４】図２［Ｂ］のら旋形の回り止めピン部材を配置
する代替的な形態を示す、図２［Ｂ］と同様の拡大概略
図である。
【図５】図２［Ｂ］の回り止めピン部材の１つの代替的
な実施の形態の部分斜視図であり、「ｃ」字形の長いピ
ン構造体を示す図である。
【図６】本発明の１つの代替的な実施の形態に従った永
久磁石ロータ構造体の斜視図である。
【図７】図６のロータの分解図である。
【図８】図７のロータの平面図である。
【符号の説明】
１ ロータコア １ａ ロータコアの
穴 ２ 磁気要素／磁石 ２ａ円弧状の内面 ３ 磁石保持穀体／保持要素 ３ａ、３ｂ 穀体の
端縁面 ４ａ、４ｂ 環状の端板 ５ 「ｖ」字形の溝 ６ 内側半径端縁／面取り加工面 ７ 菱形の形状の通
路 ８ ら旋状ピン部材 ９ 三角形の形状の
通路 １０ 中心軸線 １１ ピン １２ 推進ねじ １３、１４ 平滑な
壁の穴 Ｒ ロータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・ヘイデン・スナッファー アメリカ合衆国ヴァージニア州24141，ラ ドフォード，ブラードリー・ロード 6685

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 永久磁石ロータ（Ｒ）において、 長手方向軸線と、第一及び第二の平坦な端部と、外側曲
    率半径を有する周方向に伸長する外面とを有する円筒形
    のロータコア部材（１）と、 長手方向軸線と、略周方向に伸長する内面及び外面とを
    有し、該内面が前記コア部材（１）の外周と略等しい外
    周を有する、略円筒形の磁気部材（２）と、 該磁気部材（２）の外周に略等しい内周を有する中空の
    円筒形の保持殻体（３）と、 前記コア部材（１）、前記磁気部材（２）及び前記保持
    殻体（３）の間の相対的な移動を防止する手段と、 前記コア部材（１）の前記第一及び第二の平坦な端部に
    それぞれ固着された第一及び第二の環状の端板（４ａ、
    ４ｂ）であって、前記保持殻体（３）の内周に略等しい
    外周を有する第一及び第二の環状の端板とを備える、永
    久磁石ロータ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の永久磁石ロータにおい
    て、前記磁気部材が環状の磁気要素（２）である、永久
    磁石ロータ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の永久磁石ロータにおい
    て、前記磁気部材が円弧状の複数の磁気要素（２）を備
    え、該磁気要素（２）の各々が長手方向に伸長する対向
    した半径方向端面と、内側曲率半径と、外側曲率半径と
    を有し、該内側曲率半径が前記コア部材（１）の外側曲
    率半径に略等しく、前記磁気要素（２）が前記コア部材
    （１）の前記外面に対して緊密に嵌まるようにした、永
    久磁石ロータ。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の永久磁石ロータにおい
    て、前記円筒形の保持殻体（３）が、前記磁気要素
    （２）の外側曲率半径に略等しい内側曲率半径を有し、
    前記磁気要素が前記コア部材（１）の周りに配置された
    とき、前記保持殻体（３）が前記磁気要素（２）の周り
    に緊密に嵌まるようにした、永久磁石ロータ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の永久磁石ロータにおい
    て、相対的な動作を防止する前記手段が、前記保持殻体
    （３）と、前記磁気要素（２）との間に付与された接着
    剤を含む、永久磁石ロータ。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の永久磁石ロータにおい
    て、前記第一及び第二の環状の端板（４ａ、４ｂ）が、
    接着剤を使用して前記ロータコア部材（１）の前記第一
    及び第二の平坦な端部に固着される、永久磁石ロータ。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の永久磁石ロータにおい
    て、前記ロータコア部材（１）が、前記外面に形成され
    た複数の溝（５）を有し、該溝（５）が前記外面の周り
    で等距離隔てられ且つ前記長手方向軸線に対して平行で
    あり、 前記磁気要素（２）が、前記内面に形成された複数の溝
    （６）を有し、該溝（６）が前記内面の周りで等距離隔
    てられ且つ前記長手方向軸線に対して平行であり、 前記溝（６）の各々が、前記コア部材（１）の前記外面
    に形成された前記溝（５）の１つに対応し、長手方向に
    伸長する包囲された通路（７、９）を形成し、 相対的な動作を防止する前記手段が、前記長手方向に伸
    長する通路（７、９）内に取り付けられたばね偏倚部材
    （８、１１）を備える、永久磁石ロータ。
  8. 【請求項８】 請求項３に記載の永久磁石ロータにおい
    て、前記ロータコア部材（１）が、前記外面に形成され
    た複数の溝（５）を有し、該溝（５）が前記外面の周り
    で等距離隔てられ且つ前記長手方向軸線に対して平行で
    あり、前記磁気要素（２）が前に内面に形成された複数
    の溝（６）を有し、前記複数の溝（５）の数が磁気部材
    の前記複数の磁気要素（２）の数に等しく、 前記磁気要素（２）が前記長手方向に伸長する半径方向
    端面の内端縁（６）に沿って面取り加工され、前記磁気
    要素（２）の前記内側の面取り加工した端縁（６）が、
    前記ロータコア部材（１）の前記外面における前記溝
    （５）と整合されたとき、長手方向に伸長する包囲され
    た通路（７、９）が複数、形成されるようにし、 相対的な動作を防止する前記手段が、前記長手方向に伸
    長する通路内に取り付けられたばね偏奇部材（８、１
    １）を備える、永久磁石ロータ。
  9. 【請求項９】 請求項７又は８に記載の永久磁石ロータ
    において、前記ばね偏倚部材が細長いら旋状ピン（８）
    を備える、永久磁石ロータ。
  10. 【請求項１０】 請求項７又は８に記載の永久磁石ロー
    タにおいて、前記ばね偏倚部材が略ｃ字形の断面（１
    １）を有する細長いピンを備える、永久磁石ロータ。
  11. 【請求項１１】 請求項７又は８に記載の永久磁石ロー
    タにおいて、 前記第一の環状の端板（４ａ）及び第二の環状の端板
    （４ｂ）が、ねじ（１２）、自己ねじ立て式ねじ、及び
    レーザ溶接のうちから選択された手段を使用して前記コ
    ア部材（１）の前記第一及び第二の平坦な端部に固着さ
    れる、永久磁石ロータ。
  12. 【請求項１２】 請求項７又は８に記載の永久磁石ロー
    タにおいて、 前記コア部材（１）が、中実な金属コア、燒結鉄コア及
    び積層金属コアのうちから成る群から選択される、永久
    磁石ロータ。
  13. 【請求項１３】 永久磁石ロータ（Ｒ）を組み立てる方
    法において、 第一の端部（３ａ）と、第二の端部（３ｂ）と、内周
    と、内面と、内側曲率半径とを有する中空の円筒形の保
    持殻体（３）を提供するステップと、 該保持殻体（３）の前記内面に接着剤を被覆するステッ
    プと、 円弧状の内面及び外面と、内側及び外側曲率半径と、を
    有し、該外側曲率半径が前記保持殻体（３）の前記内側
    曲率半径に略等しい、円弧状の磁気要素（２）を複数、
    提供するステップと、 前記円弧状の外面が前記保持殻体（３）の前記内面に接
    着された状態にて前記磁気要素（２）を前記保持殻体
    （３）内に位置決めし、前記磁気要素（２）の前記円弧
    状の内面が、ある直径を有する円筒形のスペース（１
    ａ）を画成するようにするステップと、 前記磁気要素（２）の前記円弧状の内面に接着剤を被覆
    するステップと、 第一及び第二の平坦な端部と、前記磁気要素（２）の前
    記内側曲率半径に略等しい外側曲率半径と、前記円筒形
    のスペース（１ａ）の前記直径に略等しい断面直径とを
    有する円筒形のロータコア部材（１）を前記円筒形のス
    ペース（１ａ）内に挿入するステップと、 前記保持殻体（３）の前記内周に略等しい外周を有する
    第一の環状の端板（４ａ、４´ａ）を前記コア部材の前
    記第一の平坦な端部に固着するステップと、 前記保持殻体（３）の前記内周に略等しい外周を有する
    第二の環状の端板（４ｂ、４´ｂ）を前記コア部材の前
    記第二の平坦な端部に固着するステップとを備える方
    法。
  14. 【請求項１４】 永久磁石ロータ（Ｒ）を組み立てる方
    法において、 長手方向軸線（１０）と、第一の平坦な端部と、第二の
    平坦な端部と、外側曲率半径を有する周方向に伸長する
    外面とを備える円筒形のロータコア部材（１）を提供す
    るステップと、 外周を有する第一の環状の端板（４ａ、４´ａ）を前記
    コア部材（１）の前記第一の平坦な端部に固着するステ
    ップと、 第一の端部（３ａ）と、第二の端部（３ｂ）と、内側曲
    率半径を有する周方向に伸長する内面とを有する中空の
    円筒形の保持殻体（３）であって、前記第一の端板（４
    ａ、４´ａ）の外周に略等しい内周を有する中空の円筒
    形の保持殻体（３）を提供するステップと、 前記第一の端板が前記保持殻体（３）の前記第一の端部
    （３ａ）と面一となる迄、前記コア部材（１）及び前記
    第一の端板（４ａ、４´ａ）を前記保持殻体（３）内に
    摺動させ、その後、前記コア部材（１）の前記外面と前
    記保持殻体（３）の前記内面との間に環状のスペースが
    形成されるようにするステップと、 内側及び外側曲率半径を有し、長手方向に伸長する対向
    した半径方向端面を有する複数の円弧状磁気要素（２、
    ２´）であって、前記内側曲率半径（２´ａ）が前記コ
    ア部材（１）の前記外側曲率半径に略等しく、前記外側
    曲率半径が前記保持殻体（３）の前記内側曲率半径に略
    等しく、前記複数の磁気要素（２、２´）の数が前記コ
    ア部材（１）の前記外面における複数の溝（５）の数に
    等しく、更に、前記半径方向端面の内端面（６）に沿っ
    て面取り加工された円弧状磁気要素を提供するステップ
    と、 前記磁気要素（２、２´）を前記環状のスペース内に挿
    入し且つ前記磁気要素（２、２´）の前記面取り加工し
    た端縁（６）を前記溝（５）及び前記コア部材（１）の
    前記外面と整合させ、長手方向に伸長する包囲された通
    路（７）を複数、形成するステップと、 ばね偏倚部材（８、１１）を前記長手方向に伸長する通
    路（７、９）内に挿入するステップと、 前記保持殻体（３）の内周に略等しい外周を有する第二
    の環状の端板（４ｂ、４ｂ´）を前記コア部材（１）の
    前記第二の平坦な端部に固着するステップと備える、方
    法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法において、 前記第一の環状の端板（４ａ、４´ａ）及び前記第二の
    環状の端板（４ｂ、４´ｂ）が、ねじ（１２）、自己ね
    じ立て式ねじ及びレーザ溶接のうちから選択された手段
    を使用して、それぞれ前記コア部材（１）の前記第一及
    び第二の平坦な端部に固着される、方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の方法において、 前記ばね偏倚部材が細長いら旋状ピン（８）を備える、
    方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１４に記載の方法において、 前記ばね偏倚部材が、略ｃ字形の断面（１１）を有する
    細長いピンを備える、
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