(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心の外周に軸方向に複数並べられた磁石装着部材を有する回転子であって、
前記磁石装着部材に磁石を装着してそれぞれ磁極を構成し、
前記磁石装着部材の前記磁石が装着される面とは反対側の面に、前記磁極の周方向の中心から所定のスキュー角度の半分の角度となる距離だけ周方向にズラした位置に前記回転機鉄心の軸方向に略直線となる突起を設け、
前記回転子鉄心の外周に前記突起が嵌着される直線溝を軸方向に設け、
前記磁極の軸方向の前後の向きを入れ替えて前記突起を前記直線溝に嵌着することにより前記所定のスキュー角度を形成することを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の回転子において、
１つの前記磁石装着部材に装着される前記磁石の数が、軸方向に複数であることを特徴とする回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転子の磁極構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機では、固定子と回転子の磁気変動に起因するコギングトルクが発生し、スムーズな回転を妨げるという問題がある。
このコギングトルクの低減を図った回転子の磁極構成として、軸方向に並べる磁石につき、周方向に所定のずらし角度（スキュー角θ）を設けて配置する構成が知られている。
【０００３】
図１２は、従来の回転電機の回転子の磁極において、スキュー角θを設けた構成を示す図である。１は磁石、７は回転子鉄心である。
図１２では、磁石１を軸方向に並べて配置する際、個々の磁石１の周方向位置に、所定のスキュー角θを設けるように配置して磁極を構成している。これにより、コギングトルクを周方向にわたって減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８９６５３号公報
【特許文献２】特開２００１−１４５２８４号公報
【特許文献３】特許第３３０４５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、回転電機の回転子の磁極構成において、磁石のスキュー配置を製作する際には、以下のような課題があった。
磁極にスキュー角度を形成するためには、所定の位置に磁石をスキューさせながら配置する必要がある。そのため、通常は、位置決め治具を用いて製作する必要がある。
【０００６】
しかし、そのような特殊な治具を用いると、調整に時間がかかり、コストアップの要因となってしまう。
特許文献３には、図１３に示すとおり、回転子鉄心に位置決め用突起を設け、それに合わせて磁石を配置することで、位置決め治具を用いずにスキュー角度を実現する方法が開示されている。９は位置決め用突起である。
【０００７】
しかし、この方法でも、回転子鉄心を軸方向に数個の列に分割し、各列ごとに周方向にずらした位置を特定して個別に位置決め用突起９を形成するという加工作業が必要となり、調整に時間がかかる。
【０００８】
特に、大形の回転電機の場合には、図１４に示したとおり、回転子における磁石の貼り付け量が多くなる。そのため、スキュー配置の製作工程はさらに複雑となり、調整にかかる時間は多大になってしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するべく、磁極のスキュー配置の形成を簡易に行うことができる回転電機の回転子の磁極を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明によれば、回転子鉄心の外周に軸方向に複数並べられた磁石装着部材を有する回転子であって、前記磁石装着部材に磁石を装着してそれぞれ磁極を構成し、前記磁石装着部材の前記磁石が装着される面とは反対側の面に、前記磁極の周方向の中心から所定のスキュー角度の半分の角度となる距離だけ周方向にズラした位置に前記回転機鉄心の軸方向に略直線となる突起を設け、前記回転子鉄心の外周に前記突起が嵌着される直線溝を軸方向に設け、前記磁極の軸方向の前後の向きを入れ替えて前記突起を前記直線溝に嵌着することにより前記所定のスキュー角度を形成することを特徴とする回転電機の回転子とする。
【００１１】
また、本発明によれば、上記構成において、１つの前記磁石装着部材に装着される前記磁石の数が、軸方向に複数であることを特徴とする回転電機の回転子とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、磁極のスキュー配置の形成を簡易に行うことができる回転電機の回転子の磁極を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例の回転電機の回転子の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ方向から見た場合の磁極の構成である。
【図３】図１のＢ方向から見た場合の磁極の構成である。
【図４】磁極６ａ、６ｂの凸部３同士が軸方向に略直線を形成するように配置したことを示す図である。
【図５】軸方向に溝部８が設けられた回転子鉄心７を示す図である。
【図６】磁極６ａ、６ｂの凸部３同士が一致して軸方向に略直線を形成するように、回転子鉄心７に配置したことを示す図である。
【図７】図６の状態から磁極部分を抜き出した概略の平面図である。
【図８】本発明の第２の実施例の磁極６ａ〜ｄにつき、図６と同様に回転子鉄心７に配置した状態から、磁極部分を抜き出した概略の平面図である。
【図９】磁極６ａ〜ｄにつき、図６と同様に回転子鉄心７に配置した状態から、磁極部分を抜き出した概略の平面図である。
【図１０】図８の磁極６ａ〜ｄの配列を適用した大形の回転電機の回転子を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施例の１つの磁石装着部材２に、複数の磁石１ａ〜ｃを装着した図である。
【図１２】従来の回転電機の回転子の磁極において、スキュー角θを設けた構成を示す図である。
【図１３】従来の回転子で位置決め用突起を用いてスキュー配置を行った磁極構成を示す図である。
【図１４】従来の大形の回転子の磁極構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態を以下の実施例で説明する。以下の説明で従来の構造と同一部位には同一の符号を付した。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例の回転電機の回転子の構成を示す図である。１は磁石、２は磁石装着部材（磁性材の座）、３は磁石装着部材の突起（凸部）、４は凸部の中心位置、５は磁極の中心位置である。
【００１９】
磁石１は、磁石装着部材２の上に接着等の手段を用いて装着される。
磁石装着部材２には、凸部３が、回転子鉄心に固着する面（磁石１を装着する面とは反対側の面）に、回転機鉄心に配置された際の回転機鉄心の軸方向に向かって略直線となるように形成されている。
【００２０】
図２は、図１のＡ方向から見た場合の磁極の構成である。図２において、凸部３の中心位置４（基準点）は、磁極の中心位置５に対して所定のスキュー角度θ（機械角）の半分の角度（θ／２）となる距離だけ、回転機鉄心に配置された際の回転機鉄心の周方向にズレた位置に設けられている。
【００２１】
図３は、図１のＢ方向から見た場合の磁極の構成である。図３において、凸部３の中心位置４は、磁極の中心位置５に対して所定のスキュー角度θの半分の角度（θ／２）となる距離だけ、回転機鉄心に配置された際の回転機鉄心の周方向にズレた位置に設けられている。
【００２２】
ここで、Ａ方向から見た場合の凸部３の中心位置４（図２）と、Ｂ方向から見た場合の凸部３の中心位置４（図３）とは、ともに磁極の中心位置５から、回転機鉄心に配置された際の回転機鉄心の周方向にズレている。しかし、そのズレる方向は、磁極の中心位置５を挟んで、Ａ方向から見た場合（図２）とＢ方向から見た場合（図３）とで反対になっている。このことを図４によりさらに説明する。
【００２３】
図４は、磁石装着部材２に磁石１を装着してそれぞれ構成された磁極６ａ、６ｂを、それぞれの凸部３の中心位置４が一致するように配置した際に、磁極６ａ、６ｂが回転機鉄心に配置された際の回転機鉄心の周方向にズレるように、磁極の向きを入れ替えて（磁極６ｂは回転機鉄心に配置された際の回転機鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替え、磁極６ａは該入れ替えを行わない）、配置したことを示す図である。５ａ、５ｂは磁極の中心位置、６ａ、６ｂは磁極である。
【００２４】
図４では、磁極６ａ、６ｂのそれぞれの凸部３の中心位置４は一致しており、略直線を形成している。また、磁極６ａの中心位置５ａは、磁極６ｂの中心位置５ｂに対して所定のスキュー角度（θ）を形成している。
【００２５】
次に、磁極を回転子鉄心に配置する際の態様について説明する。
図５は、軸方向に溝部８が設けられた回転子鉄心７を示す図である。７は回転子鉄心、８は回転子鉄心７の溝部である。
【００２６】
ここで、溝部８（直線溝）とは、回転子鉄心７の軸方向に略直線として形成された溝であり、後述のとおり、磁極６ａ、６ｂの凸部３が嵌着される。
図６は、磁極６ａ、６ｂにつき、図４と同様に、それぞれの凸部３の中心位置４が一致するように配置した際に、磁極６ａ、６ｂが回転機鉄心の周方向にズレるように、磁極の向きを変えて（磁極６ｂは回転機鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替え、磁極６ａは該入れ替えを行わない）、回転子鉄心７に配置したことを示す図である。
【００２７】
このとき、磁極６ａ、６ｂのそれぞれの凸部３を溝部８に沿って嵌め合わせることにより、図４と同様に、磁極６ａは、磁極６ｂに対して所定のスキュー角度を形成して回転子鉄心７に配置される。
【００２８】
図７は、図６の状態から磁極部分を抜き出した概略の平面図である。このように、磁極６ａ、６ｂにはスキュー角度が形成される。
なお、磁極６ａ、６ｂを回転子鉄心７に取り付けるには、ボルト固定を行う場合や、凸部３と溝部８を楔状にして勘合する方法などがあるがここでは図示しない。また、磁極６ａ、６ｂの表面には、磁石の飛散を防止するためにガラスやカーボン繊維などによりバインドを行ったり、非磁性材のカバーで覆ったりするが、ここでは図示しない。
【００２９】
かくして本発明の第１の実施例によれば、凸部３の中心位置４は、回転機鉄心に配置された際の回転機鉄心の周方向の中心から、所定のスキュー角度の半分の角度（θ／２）となる距離だけズラした位置に設けられている。
【００３０】
そのため、それぞれの凸部３の中心位置４が一致するように配置した際に、磁極６ａ、６ｂが回転機鉄心の周方向にズレるように、磁極の向きを入れ替えて（磁極６ｂは回転機鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替え、磁極６ａは該入れ替えを行わない）、回転子鉄心７に配置することで、磁極６ａの中心位置５ａと、磁極６ｂの中心位置５ｂとが、所定のスキュー角度（θ＝「θ／２」＋「θ／２」）を形成することとなり、磁極６ａと６ｂをスキュー配置することができる。
【００３１】
従って、本発明の実施例では、位置決め治具のような特殊な治具を不要にでき、また、回転子鉄心における周方向のズレた位置を個別に特定する必要もないため、回転子の磁極のスキュー配置を簡易に行うことができる。
【００３２】
さらに、回転子鉄心７に溝部８が形成されていることから、磁極の向きを変えて（磁極６ｂは回転機鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替え、磁極６ａは該入れ替えを行わない）、それぞれの凸部３を溝部８に沿って嵌着するだけで、凸部３同士が回転子鉄心７の軸方向に略直線を形成し、それぞれの凸部３の中心位置４が一致して、磁極が回転子鉄心の周方向にズレるため、簡易にスキュー配置を実現することができる。
【００３３】
加工作業としては、回転子鉄心７に溝部８を形成し、磁石装着部材２に凸部３を形成することが必要である。しかし、磁石装着部材２の凸部３は、それぞれの磁石装着部材２において同じ場所に形成すれば良いため、位置決め治具のような特殊な治具は不要であり、また、個々のスキュー角度を特定して回転子鉄心７を加工する必要もないため、簡易な形成が可能となる。
【００３４】
次に、大形の回転電機の回転子に適用した場合の本発明の第２の実施例について説明する。
図８および図９は、磁極６ａ〜ｄにつき、図６と同様に回転子鉄心７に配置した状態から、磁極部分を抜き出した概略の平面図である。６ｃ、６ｄは磁極である。
【００３５】
図８では、磁極６ａと６ｂは、回転子鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替えて配置されている。磁極６ｂと６ｃは、該入れ替えを行わずに配置されている。磁極６ｃと６ｄは、該入れ替えを行って配置されている。この場合には、磁極６ａ、６ｄと６ｂ、６ｃとの間にスキュー角度が形成されている。
【００３６】
図９では、磁極６ａ〜ｄのそれぞれにつき、交互に回転子鉄心の軸方向の前後を入れ替えて配置されている。この場合には、磁極６ａ〜ｄのそれぞれにつき、スキュー角度が形成されている。
【００３７】
図１０は、図８の磁極６ａ〜ｄの配列を適用した大形の回転電機の回転子を示す図である。大形の回転電機の回転子において、各磁極にスキュー角度が形成されている。
かくして本発明の第２の実施例によれば、大形の回転電機の回転子であって、磁石の貼り付け量が多大となり、回転子鉄心のサイズが大きくなった場合であっても、磁極の向きを変えて（磁極６ｂは回転機鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替え、磁極６ａは該入れ替えを行わない）、それぞれの凸部３を溝部８に沿って嵌着するだけで、それぞれの凸部３の中心位置４が一致し、凸部３同士が回転子鉄心７の軸方向に略直線を形成し、磁極が回転子鉄心の周方向にズレるため、簡易にスキュー配置を実現することができる。    
【００３８】
従って、大形の回転電機の回転子においても、第１の実施例と同様に、位置決め治具などの特殊な治具を不要にでき、また、回転子鉄心における周方向のズラした位置を特定する必要もないため、磁極のスキュー配置を簡易に行うことができる。
【００３９】
特に、図８および９のとおり、磁極の向きを適宜入れ替えることにより、様々なスキュー配置のパターンを簡易に行うことができる。
最後に、１つの磁石装着部材２に装着する磁石１の数を複数にした場合の本発明の第３の実施例について説明する。
【００４０】
図１１は、凸部３の形成された１つの磁石装着部材２に、複数の磁石１ａ〜ｃを装着した図である。１ａ〜ｃは磁石である。このような１つの磁石装着部材２に複数の磁石１ａ〜ｃを装着して形成した磁極を用いて、第１および２の実施例のとおり、磁極を適宜入れ替えて配置することで、様々なスキュー配置を簡易に実現できる。
【００４１】
かくして本発明の第３の実施例によれば、磁石のサイズを大きくするには製作上の限度があるため、複数の磁石１ａ〜ｃをまとめて１つの磁石装着部材２に装着することで、大形の回転電機の製作において、磁石装着部材２の製作数を多くすることなく、磁極を形成でき、容易にスキュー配置を実現することができる。
【００４２】
なお、上記の第１から３の実施例では、磁極の向きを変えて（磁極６ｂは回転機鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替え、磁極６ａは該入れ替えを行わない）配置する際に、磁石装着部材２の凸部３を溝部８に嵌着させることで、凸部３同士が回転子鉄心７の軸方向に略直線を形成し、それぞれの凸部３の中心位置４が一致して、磁極が回転子鉄心の周方向にズレるため、スキュー配置を実現することが容易となっている。
【００４３】
しかしながら、必ずしも凸部３や溝部８を形成する必要はない。磁石装着部材２には、回転子鉄心の周方向の中心位置からズレた位置（凸部３の中心位置４の線上）に基準点となるもの（例えば、何らかの印など）が形成されていればよい。
【００４４】
その場合、それぞれの磁極の磁石装着部材２の基準点が一致するように回転機鉄心７に配置した際に、それぞれの磁極が回転機鉄心７の周方向にズレるように、それぞれの磁極の向きを変えて配置すれば、位置決め治具のような特殊な治具を不要にでき、また、回転子鉄心における周方向のズラした位置を特定する必要なく、回転子の磁極のスキュー配置を簡易に行うことができる。
【００４５】
これらの印は、例えば、磁石装着部材の回転子鉄心の軸方向の両端において、周方向の中心からずれた位置に印を付けることでもよい。この印が一致するように、磁極の向きを変えて（１つの磁極は回転機鉄心の軸方向の前後の向きを入れ替え、もう一方の磁極は該入れ替えを行わない）配置すれば、回転子の磁極のスキュー配置を簡易に行うことができる。
【００４６】
そのほか、例えば、磁極の向きを変えて配置する際に、それぞれの磁極の回転子鉄心の周方向のズレた位置が一致するように、一方の磁石装着部材の軸方向の端部に印としての凸部と、該端部と接触する他方の磁石装着部材の軸方向の端部に印としての凹部を設け、この凸部と凹部とを嵌め合わせて配置することで、回転子の磁極のスキュー配置を簡易に行うことができる。
【００４７】
また、上記の実施例では、磁石装着部材２を使用する構成について説明したが、必ずしも磁石装着部材２を使用する必要はない。磁石１自身に基準点となるもの（例えば、何らかの印など）を回転子鉄心の周方向の中心からズレた位置に形成してもよい。
【００４８】
その場合、それぞれの磁石の印（基準点）が一致するように回転機鉄心に配置した際に、それぞれの磁石が回転機鉄心の周方向にズレるように、それぞれの磁石の向きを変えて配置すれば、上記の第１から３の実施例と同じ作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１    磁石
１ａ〜ｃ  （複数配置用）磁石
２    磁石装着部材
３    磁石装着部材の突起（凸部）
４    凸部の中心位置
５    磁極の中心位置
６ａ〜ｄ  磁極
７    回転子鉄心
８    溝部
９    位置決め用突起
【図１】
0005549355.tif 000002
【図２】
0005549355.tif 000003
【図３】
0005549355.tif 000004
【図４】
0005549355.tif 000005
【図５】
0005549355.tif 000006
【図６】
0005549355.tif 000007
【図７】
0005549355.tif 000008
【図８】
0005549355.tif 000009
【図９】
0005549355.tif 000010
【図１１】
0005549355.tif 000011
【図１２】
0005549355.tif 000012
【図１３】
0005549355.tif 000013
【図１４】
0005549355.tif 000014
【図１０】
0005549355.tif 000015