(57)【要約】【課題】回転子コアの周方向に沿って回転子コアの外周面に配設された複数の永久磁石が回転子コアの線膨張率と永久磁石の線膨張率との違いにより破損することをコストの大幅な上昇を招くことなく防止することのできる永久磁石式回転機を提供する。【解決手段】回転子が固定子のティースと空隙を隔てて対向する外周面６ａを有する回転子コア６と、回転子コア６の周方向に沿って回転子コア６の外周面６ａに配設された複数の永久磁石８とを含んで構成される永久磁石式回転機において、回転子コア６の外周面６ａに固着される側の永久磁石８の円弧面８ａの曲率半径Ｒｍを回転子コア６の外周面６ａの曲率半径Ｒｙより大きくした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成されたヨーク、該ヨークの外径方向に突出する複数のコイル装着部を前記ヨークの内側に有するティース及び該ティースのコイル装着部に装着された複数の励磁コイルを含んで構成される固定子と、該固定子に対して回転可能に設けられた回転子とを備え、
前記回転子が前記ティースと空隙を隔てて対向する外周面を有する回転子コアと、該回転子コアの周方向に沿って前記回転子コアの外周面に配設された複数の永久磁石とを含んで構成される永久磁石式回転機であって、
前記永久磁石が前記回転子コアの外周面に固着される円弧面を有し、該円弧面が前記回転子コアの外周面より大きい曲率半径を有することを特徴とする永久磁石式回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機、発電機などに適用される永久磁石式回転機に関し、特に、回転子コアの外周面に複数の永久磁石が配設された表面磁石型と称される永久磁石式回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表面磁石型と称される永久磁石式回転機は、埋込磁石型と称されるもののように、回転子コアの内部に複数の永久磁石を埋め込む必要がないため、製造が比較的容易であるなどの利点を有している。しかし、永久磁石の線膨張率は零レベル近辺（零に近い正や零または負）であり、回転子コアの線膨張率より小さいため、固定子の励磁コイルに通電された電流により発生する銅損や回転子に発生する鉄損などによって回転機の内部温度が上昇すると、回転子コアの線膨張率と永久磁石の線膨張率との違いにより永久磁石に応力が加わり、回転子コアの外周面に配設された永久磁石が破損してしまうなどの問題が生ずる。
【０００３】
そこで、かかる問題を解決するため、回転子コアの外周面に配設される複数の永久磁石を回転子の軸方向に分割することによって永久磁石に加わる応力を分散して永久磁石の破損を防止したもの（特許文献１参照）や、永久磁石に加わる応力を回転子コアの外周面と永久磁石との間に介在する中間部材としてのステンレス系の発泡金属により吸収して永久磁石の破損を防止するようにした技術（特許文献２参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００７−１２４７４２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された永久磁石式回転機では、分割された二つの永久磁石の間に分割溝が形成されるように永久磁石を回転子コアの外周面に接着しなければならないため、回転子の組立工数が増加してコストアップを招くという問題がある。
一方、特許文献２に開示された技術では、ステンレス系の発泡金属からなる中間部材を回転子コアの外周面と永久磁石との間に介在させなければならないため、回転子の部品点数が増加してコストアップを招くという問題がある。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、回転子コアの周方向に沿って回転子コアの外周面に配設された複数の永久磁石が回転子コアの線膨張率と永久磁石の線膨張率との違いにより破損することをコストの大幅な上昇を招くことなく防止することのできる永久磁石式回転機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る永久磁石式回転機は、環状に形成されたヨーク、該ヨークの外径方向に突出する複数のコイル装着部を前記ヨークの内側に有するティース及び該ティースのコイル装着部に装着された複数の励磁コイルを含んで構成される固定子と、該固定子に対して回転可能に設けられた回転子とを備え、前記回転子が前記ティースと空隙を隔てて対向する外周面を有する回転子コアと、該回転子コアの周方向に沿って前記回転子コアの外周面に配設された複数の永久磁石とを含んで構成される永久磁石式回転機であって、前記永久磁石が前記回転子コアの外周面に固着される円弧面を有し、該円弧面が前記回転子コアの外周面より大きい曲率半径を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、回転子コアの外周面に固着される側の永久磁石の円弧面の曲率半径を回転子コアの外周面の曲率半径より大きくしたことで、回転子コアの外周面に固着される側の永久磁石の円弧面と回転子コアの外周面との間に隙間が形成され、これらの隙間により回転子コアと永久磁石の熱膨張量差を吸収して永久磁石に大きな応力が加わることを抑制することが可能となる。したがって、回転子コアと永久磁石の熱膨張量差による永久磁石の破損を防ぐために、永久磁石を回転子の軸方向に分割したり、あるいは回転子コアの外周面と永久磁石との間にステンレス系の発泡金属からなる中間部材を介在させたりする必要がないので、回転子コアの周方向に沿って回転子コアの外周面に配設された複数の永久磁石が回転子コアの線膨張率と永久磁石の線膨張率との違いにより破損することをコストの大幅な上昇を招くことなく防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図５を参照して本発明に係る永久磁石式回転機について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転機を示す断面図であり、図１に示されるように、本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転機は、固定子１と、この固定子１に対して回転可能に設けられた回転子５とを備えている。
固定子１はヨーク２、ティース３および複数の励磁コイル４を含んで構成されており、ヨーク２は環状に形成されている。上記ティース３はヨーク２の外径方向に突出する複数のコイル装着部３ａをヨーク２の内側に有しており、励磁コイル４はティース３のコイル装着部３ａに装着されている。
【０００８】
図２は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子を示す断面図であり、図２に示されるように、回転子５は回転子コア６、回転子軸７および複数（例えば八つ）の永久磁石８を含んで構成されている。
回転子コア６は例えば透磁率の高い複数の鋼板を積層して形成されており、この回転子コア６の中心部に回転子軸７が設けられている。また、回転子コア６は固定子１のティース３（図１参照）と空隙を隔てて対向する外周面６ａを有しており、この回転子コア６の外周面６ａに永久磁石８が回転子コア６の周方向に沿って等間隔で配設されている。また、回転子コア６は複数の凸部６ｂを外周面６ａに有しており、これらの凸部６ｂは各永久磁石８の両端側に位置するように回転子コア６の外周面６ａに形成されている。
【０００９】
図３は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図であり、図３に示されるように、永久磁石８は引張せん断接着強さが３０ＭＰａ程度の接着剤（例えば、住友スリーエム株式会社製  ＥＷ２０２０（製品名））によって回転子コア６の外周面６ａに固着される円弧面８ａを有している。ここで、回転子コア６の外周面６ａの曲率半径をＲｙとすると、永久磁石８は円弧面８ａの曲率半径ＲｍがＲｍ＞Ｒｙとなるように粉体状のマグネット素材を円弧状に射出成形または焼結成形して形成されている。
【００１０】
なお、永久磁石８は例えば図４に示す治具９、すなわち内周面に複数の磁石保持凹部１２を有する半円筒状の磁石保持部材１０，１１と、これら磁石保持部材１０，１１の周方向両端部に形成されたフランジ１３を介して磁石保持部材１０，１１を円筒状に締結するための一対のボルト１４と、これらのボルト１４に螺合する一対の締付ナット１５とを備えてなる治具９を用いて回転子コア６の外周面に接着されている。また、永久磁石８を回転子コア６の外周面６ａに接着する接着剤としては、弾性の大きいものを使用することが好ましい。
【００１１】
上述のように、回転子コア６の外周面６ａに固着される側の永久磁石８の円弧面８ａの曲率半径Ｒｍを回転子コア６の外周面６ａの曲率半径Ｒｙより大きくすると（Ｒｍ＞Ｒｙ）、図３に示すように、回転子コア６の外周面６ａと永久磁石８の円弧面８ａとの間に隙間１６，１７が形成され、これらの隙間１６，１７により回転子コア６と永久磁石８の熱膨張量差を吸収して永久磁石８に大きな応力が加わることを抑制することが可能となる。
【００１２】
したがって、前述したように、回転子コア６と永久磁石８の熱膨張量差による永久磁石８の破損を防ぐために、永久磁石を回転子の軸方向に分割したり、あるいは回転子コアの外周面と永久磁石との間にステンレス系の発泡金属からなる中間部材を介在させたりする必要がないので、回転子コア６の周方向に沿って回転子コア６の外周面に配設された複数の永久磁石８が回転子コア６の線膨張率と永久磁石８の線膨張率との違いにより破損することをコストの大幅な上昇を招くことなく防止することができる。
【００１３】
また、上述した第１の実施形態のように、永久磁石８を回転子コア６の外周面６ａに接着する接着剤として弾性の大きいものを用いると、回転子コア６の外周面６ａと永久磁石８の円弧面８ａとの間に形成された隙間１６，１７に多量の接着剤を充填しなくても永久磁石８を回転子コア６の外周面６ａに接着することができ、接着剤の使用量が増大することを防止することができる。
【００１４】
上述した第１の実施形態では、回転子コア６が外周面６ａに複数の凸部６ｂを有する永久磁石式回転機について本発明を適用した場合を示したが、これに限られるものではなく、図５に示す第２の実施形態のように、回転子コア６が外周面６ａに複数の凸部を有していない永久磁石式回転機についても本発明を適用することができる。
また、上述した第１の実施形態では回転子コアの外周面に配設される永久磁石として粉体状のマグネット素材を円弧状に射出成形または焼結成形されたものを用いたが、これに限られるものではなく、例えば、平板状の永久磁石を円弧状に削って形成されたものを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転機を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【図４】回転子コアの外周面に永久磁石を接着するときに用いられる治具の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る永久磁石式回転機の回転子の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  固定子
２  ヨーク
３  ティース
３ａ  コイル装着部
４  励磁コイル
５  回転子
６  回転子コア
７  回転子軸
８  永久磁石
８ａ  回転子コアの外周面に固着される永久磁石の円弧面
９  回転子コアの外周面に永久磁石を接着するときに用いられる治具
１０，１１  磁石保持部材
１２  磁石保持凹部
１３  フランジ
１４  ボルト
１５  ナット
１６，１７  回転子コアの外周面と永久磁石の円弧面との間に形成される隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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