(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、
その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、
異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される２つの磁性金属リングとを備え、
前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と、前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成され、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴とする永久磁石式同期機。
【請求項２】
筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される２つの磁性金属リングとを備えた永久磁石式同期機の製造方法であって、
前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成される小径の磁性金属リングであり、この小径の磁性リングとこの磁性リングよりも大径の磁性金属リングとの間に前記永久磁石を挟み込んだ後、
前記小径の磁性金属リングの内側に回転軸を圧入して、これら回転軸、永久磁石、および各磁性金属リングを一体化することにより、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴とする永久磁石式同期機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用として使用される小型、高出力を可能にする永久磁石式同期機に係わり、特に回転子を構成する回転軸、永久磁石、磁性金属リングの加工精度、位置決め精度を大幅に向上させた永久磁石式同期機およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主に産業用として使用される小型で高出力を可能にする永久磁石式同期機の１つとして、従来、図４に示すものが知られている。
【０００３】
この図に示す永久磁石式同期機１０１は、筒状に形成され、回転機フレーム１０２に嵌め込まれて固定される固定子１０３と、筒状に形成される永久磁石１０４、筒状に形成される磁性金属リング１０９、棒状に形成される回転軸１１０を持ち、図５に示すように、固定子１０３の内面と、僅かな隙間１０８を形成するように配置される回転子１０５とを備えており、固定子１０２の内面に一定間隔で形成された各スロット１０６内の各コイル１７が順次励磁されて、回転磁界が生成されたとき、この回転磁界と、回転子１０５の永久磁石１０４、磁性金属リング１０９によって生成される磁界との相互作用により、回転子１０５を回転させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の永久磁石式同期機１０１では、回転子１０５を製造する際、図６に示すように、回転軸１１０に対し、縦割りにされた複数の永久磁石１０４を取り付けた後、これら回転軸１１０、各永久磁石１０４を所定温度、例えば“−１００℃”以下に冷やして、径を小さくするとともに、筒状に形成された磁性金属リング１０９を所定温度、例えば“３００℃”以上にして、径を大きくした状態で、磁性リング１０９の内側に、回転軸１１０とともに各永久磁石１０４を嵌め込み、この後これら回転軸１１０、各永久磁石１０４、磁性金属リング１０９を常温に戻し、このとき生じる磁性リング１０９の収縮力を利用して、各永久磁石１０４、回転軸１１０をしまりばめするという方法で、回転子１０５を製造している。
【０００５】
このため、回転子１０５を製造するとき、回転軸１１０、各永久磁石１０４、磁性金属リング１０９の熱伸縮による工作誤差、位置合わせ誤差が生じ易く、製造上、要求される工作精度、位置合わせ精度を確保するのが難しいことから、生産性を高くすることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑み、製造工程を簡素化しながら、回転子に対して要求される工作精度、位置合わせ精度を確保することができ、これによって回転子を製造する際の生産性を飛躍的に向上させることができ、かつ回転子に要求される電気的特性、および磁気特性を確保することができ、回転子が高速回転されたときにも、十分な機械的強度を確保することができる永久磁石式同期機およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１では、筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される２つの磁性金属リングとを備え、前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と、前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成され、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２では、筒状に形成され、その内面側に一定間隔で複数のコイルが配置される固定子と、その表面側に永久磁石が配置され、前記固定子内に回転自在に配置される筒状の回転子と、異なるリング径を持ってそれぞれ筒状に形成され、前記永久磁石の内面および外面を挟み込んだ状態で前記回転子と一体化される２つの磁性金属リングとを備えた永久磁石式同期機の製造方法であって、前記各磁性金属リングのうち、前記永久磁石と前記回転軸との間に挟まれる磁性金属リングは、回転子の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、および形状を持ち、かつ弾性力を持つ部材によって構成される小径の磁性金属リングであり、この小径の磁性リングとこの磁性リングよりも大径の磁性金属リングとの間に前記永久磁石を挟み込んだ後、前記小径の磁性金属リングの内側に回転軸を圧入して、これら回転軸、永久磁石、および各磁性金属リングを一体化することにより、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、回転子に要求される、電気的特性、磁気特性を確保できるとともに、回転軸を永久磁石側に圧入するとき、機械的強度の弱い永久磁石に対する機械的な悪影響を緩和でき、回転子が高速回転されたときにも、十分な機械的強度を確保できる。
【００１２】
上記構成によれば、小径の磁性リングとこの磁性リングよりも大径の磁性金属リングとの間に永久磁石を挟み込んだ後、小径の磁性金属リングの内側に回転軸を圧入して、これら回転軸、永久磁石、および各磁性金属リングを一体化することにより、機械的強度の弱い永久磁石の破損を防止するようにするとともに、製造工程を簡素化しつつ、回転子に対して要求される工作精度、位置合わせ精度を確保でき、これによって回転子を製造する際の生産性を飛躍的に向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による永久磁石式同期機の実施の形態を示す分解斜視図である。
【００１４】
この図に示す永久磁石式同期機１は、筒状に形成され、回転機フレーム２に嵌め込まれて固定される固定子３と、この固定子３内に回転自在に挿入される回転子４とを備えおり、固定子３によって回転磁界が生成されているとき、この回転磁界に応じて回転子４を回転させて、回転子４に連結されている各種機器（図示は省略する）を駆動させる。
【００１５】
固定子３は、図２に示すように、筒状に形成され、その内面側に所定間隔でスロット５が形成された固定子本体６と、この固定子本体６の各スロット５内に挿入されて固定される複数のコイル７とを備えており、回転機フレーム２に嵌め込まれた状態で、固定され、励磁回路（図示は省略する）から駆動電流が出力されたとき、各コイル７を順次励磁して回転磁界を生成する。
【００１６】
また、回転子４は、固定子３の内径よりも、少し小さい外径を持つように形成される筒状の磁性金属リング８と、この磁性金属リング８の内径よりも、所定径だけ小さな外径を持つように形成されて磁性金属リング８の内側に配置される筒状の磁性金属リング９と、各磁性金属リング８、９の間に形成された隙間１０に挿入される複数の永久磁石１１と、図３に示すように、テーパ部１２を有する棒体によって構成され、プレス処理で、磁性金属リング８、各永久磁石１１と一体化された磁性金属リング９内に圧入される回転軸１３とを備えており、固定子本体６の内面に一定間隔で配置された各コイル７が順次励磁されて、回転磁界が生成されたとき、この回転磁界と、各永久磁石１１、各磁性金属リング８、９によって生じる磁界との相互作用により、これら各永久磁石１１、各磁性金属リング８、９、回転軸１３が回転駆動される。
【００１７】
この場合、磁性金属リング９は、回転軸１３を各永久磁石１１側に圧入するとき、各永久磁石１１に対する機械的な悪影響を緩和するように、ある程度の弾力性を持ち、かつ磁気解析処理などにより、回転子４の磁気特性を乱すことがないような磁性特性、形状に形成される。
【００１８】
このように、この実施の形態では、回転軸１３と、各永久磁石１１、各磁性金属リング８、９とを一体化させるとき、プレス処理による圧入加工で、回転軸１３を永久磁石１１側に圧入するようにしているので、回転子５を製造する工程で、これら回転軸１３、各永久磁石１１、各磁性金属リング８、９に対する熱処理を不要にすることができ、これによってこれら回転軸１３、各永久磁石１１、各磁性金属リング８、９の工作誤差、位置合わせ誤差が発生しないようにして、製造上、要求される工作精度、位置合わせ精度を確保することができる。
【００１９】
これによって、回転子４を製造する際の歩留まりを向上させて、生産性を飛躍的に向上させることができる。
【００２０】
また、この実施の形態では、回転軸１３と、各永久磁石１１、各磁性金属リング８、９とを一体化させるとき、回転軸１３と、各永久磁石１１との間に介在させた磁性金属リング９によって各永久磁石１１に対する機械的な悪影響、磁気的な悪影響を緩和させながら、回転軸１３によって各永久磁石１１をしまりばめ固定するようにしているので、回転子４に要求される、電気的特性、磁気特性を確保しながら、十分な機械的強度を確保することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、製造工程を簡素化しながら、回転子に対して要求される工作精度、位置合わせ精度を確保することができ、これによって回転子を製造する際の生産性を飛躍的に向上させることができる。
【００２２】
また、回転子に要求される、電気的特性、磁気特性を確保することができるとともに、回転子が高速回転されたときにも、十分な機械的強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による永久磁石式同期機の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す回転子、固定子の詳細な構成を示す部分断面図である。
【図３】図１に示す回転子の製造工程を示す説明図である。
【図４】従来から知られている永久磁石式同期機の一例を示す分解斜視図である。
【図５】図４に示す回転子、固定子の詳細な構成を示す部分断面図である。
【図６】図４に示す回転子の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１…永久磁石式同期機
２…回転機フレーム
３…固定子
４…回転子
５…スロット
６…固定子本体
７…コイル
８、９…磁性金属リング
１０…隙間
１１…永久磁石
１２…テーパ部
１３…回転軸
【図１】
0003688475.tif 000002
【図２】
0003688475.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003688475.tif 000006
【図６】
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