(57)【要約】  回転電機は、回転子と、固定子とを備え、回転子は、回転子本体と、回転子本体の外周部に配置される少なくとも一つの磁石ユニットとを備え、磁石ユニットは、円周方向に分割された複数の磁石ティースを有しており、一つの磁石ユニットを構成する複数の磁石ティースは、円弧状に並んでおり、一つの磁石ユニットに関して、少なくとも一対の磁石ティースのそれぞれに、切欠きが設けられており、複数の磁石ティースが円弧状に並んだ状態で、一対の切欠きに、固定ブロックが圧入されており、固定ブロックが切欠きに挿入された状態で、固定ブロックが回転子本体に締結される。
2017090189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、固定子とを備え、
前記回転子は、回転子本体と、前記回転子本体の外周部に配置される少なくとも一つの磁石ユニットとを備え、
前記磁石ユニットは、円周方向に分割された複数の磁石ティースを有しており、
一つの前記磁石ユニットを構成する前記複数の磁石ティースは、円弧状に並んでおり、
前記磁石ティースには磁石が取り付けられており、
一つの前記磁石ユニットに関して、少なくとも一対の前記磁石ティースのそれぞれに、切欠きが設けられており、
前記複数の磁石ティースが円弧状に並んだ状態で、一対の前記切欠きに、固定ブロックが圧入されており、
前記固定ブロックが前記切欠きに挿入された状態で、前記固定ブロックが前記回転子本体に締結される、
回転電機。
【請求項２】
前記複数の磁石ティースは、複数の橋絡部で連結されており、
一つの前記磁石ユニットを構成する前記複数の磁石ティースは、前記複数の橋絡部を折り曲げることで円弧状に並んでいる、
請求項１の回転電機。
【請求項３】
前記磁石ティースは、鋼板を積層することで形成されており、
前記磁石ティースには、第１タイプの前記磁石ティースと、第２タイプの前記磁石ティースとが含まれており、
前記第１タイプの磁石ティースは、周方向の一側端面の突出部に、軸部を有し、
前記第２タイプの磁石ティースは、周方向の他側端面の突出部に軸部を有し、
前記磁石ユニットはそれぞれ、前記第１タイプの磁石ティースの前記軸部と、前記第２タイプの磁石ティースの前記軸部とが嵌め合わされて、構成される、
請求項１の回転電機。
【請求項４】
前記磁石ティースは、鋼板を積層することで形成されており、
前記磁石ティースには、第３タイプの前記磁石ティースと、第４タイプの前記磁石ティースとが含まれており、
前記第３タイプの磁石ティースは、周方向の一側端面の突出部に、長穴を有し。
前記第４タイプの磁石ティースは、周方向の他側端面の突出部に軸部を有し、
前記磁石ユニットはそれぞれ、前記第３タイプの磁石ティースの前記長穴と、前記第４タイプの磁石ティースの前記軸部とが嵌め合わされて、構成される、
請求項１の回転電機。
【請求項５】
前記磁石ユニットは、ブロック材を加工して形成されている、請求項１の回転電機。
【請求項６】
前記磁石ティースはそれぞれ、一側端面に第１穴を有し、他側端面に第２穴を有し、
前記磁石ティースのそれぞれの前記第１穴と、隣接する前記磁石ティースの前記第２穴とにピンが圧入されている、
請求項５の回転電機。
【請求項７】
前記第１穴または前記第２穴の一方のみが、長穴であり、他方は、円形穴である、
請求項６の回転電機。
【請求項８】
前記長穴には、該長穴の領域が拡大位置と縮小位置とに区分けられる凸形状が設けられている、請求項４または７の回転電機。
【請求項９】
前記回転子は、アキシャルギャップローター型回転電機の回転子であり、
前記磁石ユニットは、前記回転子の軸長方向に、前記回転子本体に接続されており、
前記磁石ユニットは、前記回転子の軸長方向に、前記固定子とギャップ距離を持って配置されている、
請求項１〜８の何れか一項の回転電機。
【請求項１０】
前記磁石ユニットが前記回転子本体に対して軸径方向に複数に分割されている、
請求項９の回転電機。
【請求項１１】
軸径方向に並ぶ複数の前記磁石ユニットの円周方向位相が異なっている、
請求項１０の回転電機。
【請求項１２】
前記回転子は、インナーローター型回転電機の回転子もしくはアウターローター型回転電機の回転子であり、
前記磁石ユニットは、前記回転子の径方向に、前記回転子本体に接続されており、
前記磁石ユニットは、前記回転子の径方向に、前記固定子とギャップ距離を持って配置されている、
請求項１〜８の何れか一項の回転電機。
【請求項１３】
前記磁石ユニットが前記回転子本体に対して軸長方向に複数に分割されている、
請求項１２の回転電機。
【請求項１４】
軸長方向に並ぶ複数の前記磁石ユニットの円周方向位相が異なっている、
請求項１３の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、磁石の磁力が強い程、小型で効率の良い回転電機を得ることができる。しかしその一方で、磁石の磁力が強くなると、磁石を回転子に組み付けるときに、磁性体からなる回転子本体に磁石が吸引力で飛びついて割れてしまうことがある。また、回転子が円盤形であり、その外周面に磁石を組み付けなければいけないため、作業姿勢が不安定になる。また、組み付けようとする磁石のすぐ隣には、先に組み付けた反対極の磁石があり、この２個の磁石間に発生する強力な吸引力にも抗って磁石組み付け作業を行う必要があるため、回転子の組立作業性は悪い。【０００３】
また、一度組み立てられた回転電機は、磁石と固定子が微小なギャップ距離で向かい合って配置されている。すなわち、固定子の鉄心は常に磁石の磁力に吸引されており、このため、回転電機の補修・メンテナンスのときには、強力な磁石吸引力に抗いながら回転子と固定子を分解・再組立する必要があり、作業性が悪いだけでなく、工期や作業コストも増大する。また、回転電機が大型になるほど、回転子や固定子も大型になり、磁石の数や大きさも増大していくため、上記のような組立作業性の問題はより顕著に表れる。【０００４】
このような問題に関連して、特許文献１では、回転子の外周部分をローターコアとして別部品化して、これに磁石を組み付けて、別部品化したローターコアをキーとナットとボルトとを使用して回転子本体と締結する構造を提案している。これにより磁石の組み付け作業を、回転子本体と比較して体格の小さいローターコアに対して行うことができるため、回転子の組立作業性を向上させるとともに、組立完成後も回転子からローターコアだけを取り外すことができるため、補修作業なども容易になる効果を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７７１０１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、別部品化したローターコアが円弧形状であるため材料歩留りが悪くなる。この対策としてローターコアを鋳造などで製作することも考えられるが、磁石組み付け面、および回転子本体との組み付け面を確保するため、また回転子組立後の真円度を確保するため、鋳造後に切削・研磨加工が必要になり、やはりコストが増大する要因となる。また、ローターコアが円弧形状であるため、磁石組み付け作業のときなどのローターコアの姿勢を固定する治具や作業が煩雑になり、また円周面上に磁石を組み付けるという作業は一体構造の従来の回転子と同じであるため、作業姿勢が不安定になるなど、組立作業性が悪い。【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、回転電機において生産性およびメンテナンス性の良好な回転子構造を備えた回転電機を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するための本発明の回転電機は、回転子と、固定子とを備え、前記回転子は、回転子本体と、前記回転子本体の外周部に配置される少なくとも一つの磁石ユニットとを備え、前記磁石ユニットは、円周方向に分割された複数の磁石ティースを有しており、一つの前記磁石ユニットを構成する前記複数の磁石ティースは、円弧状に並んでおり、前記磁石ティースには磁石が取り付けられており、一つの前記磁石ユニットに関して、少なくとも一対の前記磁石ティースのそれぞれに、切欠きが設けられており、前記複数の磁石ティースが円弧状に並んだ状態で、一対の前記切欠きに、固定ブロックが圧入されており、前記固定ブロックが前記切欠きに挿入された状態で、前記固定ブロックが前記回転子本体に締結される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転電機において生産性およびメンテナンス性の良好な回転子構造を備えた回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における回転電機の平面図である。
【図２】図１の回転子の要部拡大図である。
【図３】図１の回転子の外周部に設けられた磁石ユニットの直線状態図である。
【図４】図３で示す直線状態の磁石ユニットの要部拡大図である。
【図５】図３で示す直線状態の磁石ユニットの斜視図である。
【図６】磁石ユニットと回転子本体を締結するための固定ブロックを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の磁石ユニットの別の形態を示す図である。
【図８】図７の磁石ユニットを回転子本体に組み付けたときの要部拡大図である。
【図９】図１の回転子の外周部に取り付けられた磁石ユニットを分解・組立する別の方法を示すための斜視図である。
【図１０】磁石ユニットをプレス加工するときの材料取りを説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における回転子の平面図である。
【図１２】図１１の回転子の要部拡大図である。
【図１３】図１１の回転子の外周部に設けられた磁石ユニットの直線状態図である。
【図１４】第１コア片に関し、図１３で示す直線状態の磁石ユニットの要部拡大図である。
【図１５】第２コア片に関し、図１３で示す直線状態の磁石ユニットの要部拡大図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における回転子の外周部に設けられる磁石ユニットの一部分の直線状態図のである
【図１７】図１６の磁石ユニットの第１変形図である。
【図１８】図１６の磁石ユニットの第２変形図である。
【図１９】本発明の実施の形態３の長穴に凸形状を追加した図である。
【図２０Ａ】本発明の実施の形態２の別の形態を説明する図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａの構成を、異なる角度からみて示した図である。
【図２１】本発明の全ての実施の形態において、１個の磁石ティースに複数の磁石を組み付ける形態を説明する図である。
【図２２】本発明の全ての実施の形態において、ＩＰＭ回転子への適用を説明した図である。
【図２３】本発明の全ての実施の形態において、アキシャルギャップ型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図２４】本発明の全ての実施の形態において、アキシャルギャップ型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図２５】本発明の全ての実施の形態において、アキシャルギャップ型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図２６】本発明の全ての実施の形態において、アキシャルギャップ型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図２７】本発明の全ての実施の形態において、アウターローター型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図２８】本発明の全ての実施の形態において、アウターローター型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図２９】本発明の全ての実施の形態において、アウターローター型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図３０】本発明の全ての実施の形態において、アウターローター型回転電機にも適用できることを説明した図である。
【図３１】図２３、図２４、図２５、図２６の回転子の磁石ユニットを軸径方向に分割した形態を説明する図である。
【図３２】図２３、図２４、図２５、図２６の回転子の磁石ユニットを軸径方向に分割した形態を説明する図である。
【図３３】図２７、図２８、図２９、図３０の回転子の磁石ユニットを軸長方向に分割した形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における回転電機の平面図であり、説明を分かり易くするため固定子から回転子を取り出して示した図である。また、図２は図１で示す回転子１１の要部拡大図である。インナーローター型である回転電機８は、固定子（電機子）５と、回転子１１とを備えている。回転子１１の外周側には、固定子５が回転子１１とは独立で固定されている。固定子５の内周側には回転子１１が回転軸４に固定されており、回転子１１の回転子本体１２の外周面（固定子５との対向面）には複数の磁石３がおよそ均等な間隔で組み付け固定されている。
【００１３】
固定子５は、固定子鉄心６と、コイル７と、これらの間に介在する絶縁体（図中では省略しているが）とで構成されている。絶縁体は、例えば絶縁紙、樹脂部品等で構成されている。固定子鉄心６は回転子１１に対向する内周側にコイル７を納めるための複数の溝（スロット）９が設けられており、２個のスロットに挟まれた、固定子鉄心６の内径方向に突出する形状の磁極ティース１０をスロットと同じ数だけ持っている。
【００１４】
回転子１１は、回転軸４で固定される回転子本体１２と、複数の磁石ユニット１６とを備えている。複数の磁石ユニット１６はそれぞれ、磁石１３を有する。複数の磁石ユニット１６はそれぞれ、他の磁石ユニット１６と、分割されている部品である。磁石１３は、対応する磁石ユニット１６の外周側に組み付けられている。複数の磁石ユニット１６はボルト１７で回転子本体１２に締結され固定される。図１の回転子１１ではそれぞれ円周方向に４等分された４個の磁石ユニット１６ａ〜１６ｄを有している。
【００１５】
さらに磁石ユニット１６は複数の磁石ティース１４から構成されており、それぞれの磁石ティース１４の外周側には、磁石１３が接着などで組み付けられている。
【００１６】
図３は磁石ユニット１６を直線状に展開したときの図である。また、図４は図３で示す磁石ユニット１６において、磁石ティース１４ａ〜１４ｃ周辺を拡大した図である。本実施の形態では１つの磁石ユニット１６が１０個の磁石ティース１４ａ〜１４ｊで構成されており、隣接する磁石ティースは外周側で薄肉状に繋がる橋絡部１８で連結されている。橋絡部１８を中心に折り曲げ、隣接する磁石ティース１４の面３４どうしが当接することで、複数の磁石ティース１４が円弧状に並んだ１つの磁石ユニット（１つの磁石ティース連結体）を形成する。
【００１７】
隣接する磁石ティース１４の間で、例えば磁石ティース１４ａと１４ｂとの間で、橋絡部１８を中心に磁石ユニットを折り曲げたとき、磁石ティース１４ａと磁石ティース１４ｂが円弧状の並びで固定できるように、圧入部２０を設けている。圧入部２０は磁石ティース１４の一側端面の凹形状２５と、凹形状の一側に隣接する磁石ティース１４の他側端面の凸形状２６から構成されており、磁石ティース１４間を矢印２７の方向に閉じるときに凸形状２６が凹形状２５に圧入されることで嵌め合い固定できる。
【００１８】
さらに、磁石ティース１４が円弧形に並ぶとき、隣接する磁石１３が引きあう力も磁石ユニット１６が円弧形状で安定することを助けている。
【００１９】
磁石ティース１４の素材には、回転電機の効率を向上させるために、透磁率の高い鉄材などが使用されるが、ブロック材を磁石ティース１４の形にワイヤカット加工するなどの製作方法の他に、薄肉状の橋絡部１８などの複雑な形状の製作を簡単とするために、プレス加工した薄板を積層して製作される積層鋼板とすることもできる。図５に積層鋼板で製作された磁石ユニット１６を示す。この場合、磁石ティース１４にネジ穴加工を施すことが難しいため、固定ブロック１５を磁石ユニット１６に組み付けて、固定ブロック１５と回転子本体１２をボルト１７などで固定する。
【００２０】
図６に固定ブロック１５を示す。図示例では、一例であるが、２つのネジ穴２８が設けられている。
【００２１】
磁石ユニット１６の一部の磁石ティース１４には、隣接する磁石ティース１４の間に
固定ブロックの形状をした切欠き３１が設けられている。磁石ユニット１６が直線状態のときに、磁石ティース１４の側面から固定ブロック１５を差し込み、磁石ユニット１６が橋絡部１８を中心に矢印２４の方向に折り曲げられて磁石ティース１４の間が閉じる時に、固定ブロック１５が磁石ティース１４に挟み込まれて固定される。固定ブロック１５は左右に突起２２を持ち、磁石ティース１４の間が閉じる時に切欠き３１の段差部２３に圧入される。これにより、固定ブロック１５を磁石ユニット１６から外れないように、且つ磁石ティース１４間が再度開かないように磁石ティース同士を拘束固定することができる。すなわち、固定ブロック１５は溶接やボルト締結などの作業を必要とせず磁石ユニットに固定することができる。本実施の形態では切欠き３１を、磁石ティース１４ａ、１４ｂ間と、１４ｉ、１４ｊ間とに設けている。なお、切欠き３１は、一つの磁石ユニットに関し、少なくとも一対の磁石ティースに設けられていればよい。
【００２２】
磁石ユニット１６は、矢印２１で示すように回転子本体１２の外径側から組み立てられる。回転子本体１２には切欠き１９ａが設けられており、固定ブロック１５を切欠き１９ａに挿入するが、磁石ユニット１６は矢印２１の方向から組み立てられるため、組み立て途中で固定ブロック１５と干渉しないように、切欠き１９ａの片側の側面は磁石ユニット１６の中心方向に向かって開いた形状をしている。すなわち、切欠き１９ａにおける、対応する磁石ユニット１６の中心に近い方の側面は、切欠きの開口側ほど（径方向外側ほど）対応する磁石ユニットの中心に近づく向きに傾いている。磁石ユニット１６ａ〜１６ｄはそれぞれ、２個の固定ブロック１５ａ、１５ｂを有しており、一方の固定ブロック１５ａの一方の側面と、対応する切欠き１９ａの傾いていない方の側面とが当接し、他方の固定ブロック１５ａの一方の側面（一方の固定ブロック１５ａの一方の側面と周方向でいう逆側の側面）と、対応する切欠き１９ａの傾いていない方の側面とが当接することで、固定子本体１２と磁石ユニット１６の位置決めを行うことができる。
【００２３】
本実施の形態では、１個の磁石ユニット１６に２個の固定ブロック１５を用いているが、固定ブロック１５の数は２個以上用いても良く、複数の固定ブロック１５の中の２個を用いて、上記同様の位置決めを行うことができる。
【００２４】
また図７のように１個の磁石ユニット１６に１個の固定ブロック１５ｃを用いても良く、固定ブロック１５ｃの突出方向に沿って、磁石ユニット１６を固定子本体１２に組み立てる。回転子本体１２の溝は、図８の切欠き１９ｂように固定ブロック１５ｃの突出部に合わせた形とすることで、固定ブロック１５ｃの突出部がキーの役割も兼ね、固定子本体１２と磁石ユニット１６の位置決めを行うことができる。図示例では、１個の固定ブロック１５ｃが、対応する磁石ユニット１６の中心に配置されている。
【００２５】
図３に示した態様、図７に示した態様の、いずれの場合でも、キーなどの位置決め部品を別に用意する必要なく、磁石ユニット１６と固定子本体１２の位置決めを行うことができる。
【００２６】
また、回転子本体１２と磁石ユニット１６の軸長方向を位置決めするために、固定ブロック１５にピン穴２９を設け、切欠き１９ａ、１９ｂにこれに対応するピン穴を設けても良い。
【００２７】
図９に、磁石ユニット１６の別の分解・組立方法を示す。図９の矢印３０で示すように、磁石ユニット１６は回転子本体１２の軸長方向からスライドするように組み付け・取り外しを行うこともできる。例えば、本発明に関する回転子１１を、既存の回転子の代わりに、回転電機８に組み込んだとき、回転子本体１２や回転軸４や固定子５とは独立して磁石ユニット１６を分解・再組立することができる。
【００２８】
また、この分解・組立方法で回転子１１を製作する場合は、磁石ユニット１６に複数の固定ブロック１５を用いる場合でも、回転子本体１２の嵌め合い溝形状は、切欠き１９ｂのように側面が開いていない形状を採用することができ、複数の固定ブロック１５のいずれか一つで磁石ユニット１６と回転子本体１２の位置決めを行うことができる。
【００２９】
上記のように、本実施の形態１の回転子１１は、回転子本体１２と複数の磁石ユニット１６との分割構造であるため、磁石１３の組み付け作業は各磁石ユニット１６毎に行えばよく、さらに、磁石ユニット１６は磁石組み付け面が一列に並ぶ直線状態にできるため、磁石組み付け作業を容易に行うことができる。また、固定ブロック１５により磁石ユニット１６の位置決めと締結を同時に行うことができるためキーなどの別部品を用意する必要がなく、さらに固定ブロック１５と磁石ユニット１６の組み立ても圧入作業のみで、溶接やボルト締結作業などを必要としないため、回転子本体１２と各磁石ユニット１６を精度良く且つ容易に組み立てることができる。また、これにより、回転電機８の動作特性も良好とすることができる。
【００３０】
さらに、回転子１１は回転電機８を分解することなく、各磁石ユニット１６を個別に分解・再組立することができるため、補修・メンテナンス作業が簡単となり工期・コストを軽減することができる。
【００３１】
さらに、磁石ユニット１６を積層鋼板で製作する場合、図１０のように鋼板３３に対して直線レイアウトで材料取りして、順送プレス加工することができるため材料歩留りも良好とすることができ、プレス加工により、磁石組み付け面の面精度や、回転子本体１２との組み付け面の面精度や、円弧形状にしたときの磁石ユニット１６の真円度も、容易に確保することができるため、回転子を安価に製作することができる。
【００３２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図１１〜１５で説明する。なお、本実施の形態２は、以下に説明した以外の部分については、上述した実施の形態１と同様であるものとする。なお、以下特に説明をしていない箇所であって、既に説明した実施の形態と対応する箇所を示す参照数字は、下二桁に同じ数字を用いて示している。
【００３３】
図１１に本発明の実施の形態２における回転子１０１の平面図を、図１２に回転子１０１の要部拡大図を示す。
【００３４】
回転子１０１は回転子１１と同様に、回転軸４に固定される回転子本体１１２と、複数の磁石ユニット１１６(一例として４個の磁石ユニット１１６ａ〜１１６ｄ)とを備えている。複数の磁石ユニット１１６はそれぞれ、磁石１１３を有する。複数の磁石ユニット１１６はそれぞれ、他の磁石ユニット１１６と、分割されている部品である。磁石１１３は、対応する磁石ユニット１１６の外周側に組み付けられている。複数の磁石ユニット１１６はボルト１１７で回転子本体１１２締結固定されている。固定ブロック１１５の突出部は回転子本体１１２に設けられた溝１１９と嵌め合わされて位置決めされる。
【００３５】
図１３は磁石ユニット１１６を直線状に展開したときの図である。また、図１４は、第１コア片に関し、図１３で示す直線状態の磁石ユニット１１６の要部拡大図である。図１５は、第２コア片に関し、図１３で示す直線状態の磁石ユニット１１６の要部拡大図である。
【００３６】
隣接する磁石ティース１１４は、橋絡部で繋がっておらず、個々の磁石ティース１１４は、相互に完全に分離可能な状態から以下のような構成を介して連結されている。磁石ユニット１１６は、複数の磁石ティース１１４がジョイント１１８で連結されて形成されている。本実施の形態では磁石ユニット１１６は１０個の磁石ティース１１４が連結されている。各磁石ティース１１４の外周側には磁石１１３が組み付けられている。
【００３７】
磁石ティース１１４は薄板の鋼板積層で形成されており、磁石ティース１１４には、第１タイプの磁石ティース１１４と、第２タイプの磁石ティース１１４とが、少なくとも含まれている。第１タイプの磁石ティース１１４は、周方向の一側端面の突出部１４１に、軸部１４０を有する。第２タイプの磁石ティース１１４は、周方向の他側端面の突出部１４３に、軸部１４２を有する。磁石ユニット１１６は、第１タイプの磁石ティース１１４の軸部１４０と、第２タイプの磁石ティース１１４の軸部１４２とを嵌め合わせることで、構成される。一部を例に、より詳細に説明する。図１３は、第１タイプの磁石ティース１１４が横に並んだ鋼板の層が、紙面最表面にある層として見えている。例えば、第１タイプの磁石ティース１１４ａの軸部１４０には、その磁石ティース１１４ａの隣の磁石ティース１１４ｂの裏側（紙面裏面側）に隠れた第２タイプの磁石ティース１１４の軸部１４２が、嵌め合わされる。軸部１４０および軸部１４２は、プレス加工で成形されており、軸部の表側は凸部として機能し、軸部の裏側は凹部として機能する。
【００３８】
磁石ユニット１１６においては、隣接する磁石ティース１１４が、嵌め合わされている第１タイプの磁石ティース１１４の軸部１４０および第２タイプの磁石ティース１１４の軸部１４２を中心に、互いに回転しあえる。磁石ティース１１４の間隔が開く方向、すなわち矢印１２４と逆方向には面１４４が当接するまで回転できる。隣接する磁石１１３は互いに磁極が反対であるため、お互いを吸引しようとするが、当接面１４４がストッパーとなるため、ジョイント１１８を中心とした回転動作で磁石どうしが接触することはない。また磁石ティース１１４の間隔が狭まる方向、すなわち矢印１２４の方向には面１４５が当接するまで回転できる。面１４５が当接する位置までジョイント１１８を回転させると、隣接する磁石ティース１１４は円弧状に並ぶことができる。これにより、磁石ユニット１１６を図１３の直線状態から円弧状態に容易に変形させることができる。
【００３９】
磁石ティース１１４のジョイント１１８を矢印１２４の方向に回転させると、隣接する磁石１１３も磁石ティース１１４間が狭まる方向に吸引力が働く。したがって、磁石ティース１１４は円弧形に並んだ姿勢で安定するが、本発明の実施の形態１と同様に圧入形状１２０を併用することで、磁石ユニット１１６を円弧形状により安定して保持することができる。
【００４０】
以上により、本実施の形態のように磁石ティース１１４間の連結にジョイント１１８の構造を用いても、本発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
実施の形態３．
本発明の回転子の実施の形態３を図１６〜１９で説明する。なお、本実施の形態３は、以下に説明した以外の部分については、上述した実施の形態１または２と同様であるものとする。なお、以下特に説明をしていない箇所であって、既に説明した実施の形態と対応する箇所を示す参照数字は、下二桁に同じ数字を用いて示している。
【００４２】
図１６に本発明の実施の形態３における磁石ユニット２１６の部分平面図を、図１７に磁石ユニット２１６を第１変形した状態の部分平面図を、図１８に磁石ユニット２１６を第２変形した状態の部分平面図を示す。
【００４３】
磁石ユニット２１６も本発明の実施の形態２と同様に、複数の磁石ティース２１４が連結されて構成されており、連結部にはジョイント２１８が設けられている。
【００４４】
磁石ティース２１４は薄板の鋼板積層で形成されており、磁石ティース２１４には、第３タイプの磁石ティース２１４と、第４タイプの磁石ティース２１４とが含まれている。第３タイプの磁石ティース２１４は、周方向の一側端面の突出部２３１に長穴２３５を有する。第４タイプの磁石ティース２１４は、周方向の他側端面の突出部２３２に軸部２３４を有する。第３タイプの磁石ティース２１４の長穴２３５と、第４タイプの磁石ティース２１４の軸部２３４とが嵌め合わされて構成される。
【００４５】
隣接する磁石ティース２１４は軸部２３４が長穴２３５に沿って図１７の矢印方向にスライド動作することができ、隣接する磁石ティース２１４間が広い拡大位置と、狭い縮小位置をとることができる。第３タイプの磁石ティース２１４は、縮小位置にあるとき突出部２３１との干渉を避けるために突出部２３１の一側に隣接する第３タイプの磁石ティース２１４の他側端面には、凹形状２３３が設けられている。さらに、図示は省略しているが、第４タイプの磁石ティース２１４にも縮小位置で突出部２３２との干渉を避けるために、突出部２３２の他側に隣接する第４タイプの磁石ティース２１４の一側端面に、同様の凹形状が設けられている。また、隣接する磁石ティース２１４は軸部２３４を中心として図１８の矢印の方向に回転動作することができる。
【００４６】
また、図１９のように、長穴に凸形状２３７を設けることで、長穴の領域が拡大位置２３８と縮小位置２３９とに区分けされる。軸部２３４が長穴２３５に沿って拡大位置２３８から縮小位置２３９へ移動する途中で圧入状態となり、縮小位置２３９で圧入状態から解放されるようにできる。軸部２３４は凸形状２３７により、縮小位置２３９から拡大位置２３８方向へ意図せず戻ることがなくなるため、縮小位置２３９で位置決めされ、縮小位置２３９でより安定して回転動作を行うことができるようになる。
【００４７】
このようにして、本発明の実施の形態１および２と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
前述のとおり、一般的に磁石２１３は磁力が強いほど小型で効率の良い回転電機８を得ることができるが、回転子に磁石２１３を組み立てるときには強い磁力で隣接する磁石２１３が吸引し合うため作業性が悪くなる。本実施の形態では、隣接する磁石ティース２１４が拡大位置をとることができるため、磁石２１３を組み付ける時に、隣接する磁石２１３と離れた位置で作業を行うことができ、作業性が良好となる。また、ジョイント２１８をスライドさせて縮小位置とする場合や、ジョイント２１８を回転させて図１８のように円弧形状とする場合は、いずれも隣接した磁石２１３同士の引きあう力が助けとなり、変形後の姿勢も安定するため、磁石ユニット２１６の変形作業が容易である。すなわち、生産作業性の良い回転子構造を得ることができる。
【００４９】
以下に、上述した実施の形態の更なる改変形態について説明する。なお、この場合も、特に説明している箇所以外の部分は、上述した実施の形態１〜３のいずれかと同様であるものとする。
【００５０】
本発明の実施の形態２、３では磁石ティース１１４、２１４を積層鋼板で形成したが、図２０Ａおよび図２０Ｂのように磁石ティース１１４、２１４をブロック材からワイヤカット加工や切削加工で製作することもできる。一例として、図２０Ａおよび図２０Ｂは本発明の実施の形態２の磁石ユニットをブロック材で製作したものを示す。この場合、隣接する磁石ティース１５４同士が橋絡部で繋がっておらず、次のようにして連結される。各磁石ティース１５４は一側端面にある突出部１５０に軸部１４０の代わりに円形形状である第１穴１５５を設け、隣接する磁石ティース１５４の他側端面にある連結部（突出部・相対突出部）１５１に軸部１４２の代わりに第１穴１５５と同径の円形形状である第２穴１５６を設け、第１穴１５５と第２穴１５６にピン１５２を圧入して連結することで、同様にジョイント１５８を中心に隣接磁石ティース１５４が回転動作できる構造を得ることができ、本発明の実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、例えば突出部１５０に設けた第１穴１５５は上述した長穴２３５のように構成し、ピン１５２は、長穴状の第１穴１５５に挿入されると共に、第２穴１５６に圧入されるようにしても、本発明の実施の形態３と同様の効果を得ることができる。なお、この態様は、すなわち、第１穴１５５または第２穴１５６の一方のみが、長穴であり、他方は、円形穴であればよい。さらに、図示省略するが、長穴とした第１穴１５６もしくは第２穴１５６に、上述した図１９と同様な凸形状を設けることで、長穴の領域が拡大位置と縮小位置とに区分けられるようにしてもよい。この態様でも、図１９の態様と同様、ピン１５２は、凸形状により、縮小位置から拡大位置の方向へ意図せず戻ることがなくなるため、縮小位置でより安定して回転動作を行うことができるようになる。
【００５２】
また、本発明における実施の形態１〜３では、磁石ユニットに鉄材を用いているが、銅など、鉄以外の透磁率の高い材料を使用しても良い。
【００５３】
また、本発明の各実施の形態の回転子は円周方向に均等分割した４個の磁石ユニットから構成されているが、磁石ユニットは１個以上の任意の個数でよく、その場合でも、本発明の各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本発明の各実施の形態の各磁石ユニットは、全て同じ数の磁石ティースを有しているが、各磁石ユニットは異なる数の磁石ティースを有する構造であっても良い。
【００５４】
また、本発明の各実施の形態の磁石ユニットは、それぞれ１０個の磁石ティースの連結体構造として記したが、２個以上の複数の磁石ティースが連結された構造であっても良い。
また、本発明の磁石ユニットは、固定ブロックと回転子本体がボルト締結により固定されているが、溶接・圧入などの他の締結方法で固定される構造であっても良い。
【００５５】
また、本発明の磁石ユニットは、１個の磁石ティースに対して、１個の磁石が組み付けられているが、図２１のように１個の磁石ティースに対して円周方向もしくは軸長方向もしくはその両方に複数の磁石３１３ａ,３１３ｂを組み付けても良い。
【００５６】
また、本発明の各実施の形態はＳＰＭ回転子を例として示しているが、図２２のように磁石４１３が磁石ティース４１４の中に組み付けられるＩＰＭ回転子にも適用することができる。
【００５７】
また、本発明における実施の形態１〜３では、固定子が外周側に、回転子が内周側に配置されたインナーローター型の回転電機を例示しているが、本発明は図２３〜図３０のような磁石ユニット５１６、６１６の形にすることで、アキシャルギャップ型、アウターローター型など、他形態の回転電機においても適用することができる。
【００５８】
図２３〜図２６は本発明をアキシャルギャップ型回転電機に適用した例を示している。
図２３はアキシャルギャップ型回転電機５０８の側面図を示している。また、図２４は磁石ユニット５１６の直線展開状態を示している。また、図２５は図２４で示す磁石ユニット５１６の側面図を示している。また、図２６は図２４で示す回転電機５０８の回転子５０１について、固定子５５０との対向面側から見た図を示している。
本発明の実施の形態１と同様に、磁石ユニット５１６は複数の磁石ティース５１４が橋絡部５１８で連結された構造となっており、橋絡部５１８を折り曲げて磁石ユニット５１６全体を円弧形状とする。また、各磁石ティースの軸長方向端面には磁石５１３が組み付けられている。さらに、磁石ユニット５１６はその内側に固定ブロック５１５が嵌合固定されおり、固定ブロック５１５は磁石ユニット５１６の磁石５１３が組み付けられている面と反対側の軸長方向端面側から突出しており、固定ブロック５１５が回転子本体５１２に設けられた切欠き５１９に嵌め合わされ、ボルト５１７などで締結されることで回転子５０１を構成している。回転子５０１は、回転軸５０４に固定されており、回転軸５０４とは独立して固定された固定子５５０と軸長方向に微小なギャップ距離を持って配置されることで回転電機５０８を形成している。
【００５９】
すなわち、磁石ユニット５１６は、回転子５０１の軸長方向に、回転子本体５１２に接続されており、回転子５０１の軸長方向に、固定子５５０とギャップ距離を持って配置されている。
【００６０】
図２７〜図３０は本発明をアウターローター型回転電機に適用した例を示している。
図２７はアウターローター型回転電機６０８の側面図を示している。また、図２８は磁石ユニット６１６について回転子本体６１２との取付け面側からみた直線展開状態を示している。また、図２９は図２８で示す磁石ユニット６１６の側面図を示している。また、図３０は図２７で示す回転子６０１について、固定子６５０を支持する支持台６５１の側から軸長方向に見たときの図を示している。
本発明の実施の形態１と同様に、磁石ユニット６１６は複数の磁石ティース６１４が橋絡部６１８で連結された構造となっており、橋絡部６１８を折り曲げて磁石ユニット６１６全体を円弧形状とする。また、各磁石ティースの内周側には磁石６１３が組み付けられている。さらに、磁石ユニット６１６はその内側に固定ブロック６１５が嵌合固定されおり、固定ブロック６１５は磁石ユニット６１６の外周側から突出しており、固定ブロック６１５が回転子本体６１２に設けられた切欠き６１９に嵌め合わされ、ボルト６１７などで締結されることで回転子６０１を構成している。回転子６０１は、回転軸６０４に固定されており、回転軸６０４とは独立して固定された固定子６５０と内周方向に微小なギャップ距離を持って配置されることで回転電機６０８を形成している。
【００６１】
すなわち、磁石ユニット６１６は、回転子６０１の径方向に、回転子本体６１２に接続されており、回転子６０１の径方向に、固定子６５０とギャップ距離を持って配置されている。
【００６２】
図２３〜図２６で示した例、および、図２７〜図３０で示した例はいずれも、隣接する磁石ティース５１４、６１４が橋絡部５１８、６１８で連結されているが、本発明の実施の形態２、３のように橋絡部５１８、６１８のかわりにジョイント構造を用いても良い。
【００６３】
すなわち、アウターローター型回転電機、アキシャルギャップ型回転電機など、他形態の回転電機においても、本発明を用いることで、本発明の実施の形態１〜３と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の磁石ユニットは、アキシャルギャップローター型の回転電機の場合、図３１、図３２のように軸径方向に複数に分割されていても良く、軸径方向に分割された複数の磁石ユニット５１６ａ、５１６ｂをそれぞれ回転子本体に対して円周方向位相をずらして組み付けることで段スキュー構造とすることもできる。
【００６５】
また、本発明の磁石ユニットは、インナーローター型、アウターローター型の回転電機の場合、図３３のように軸長方向に複数に分割されていても良く、軸長方向に分割された複数の磁石ユニット６１６ａ、６１６ｂをそれぞれ回転子本体に対して円周方向位相をずらして組み付けることで段スキュー構造とすることもできる。
【００６６】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００６７】
本願発明には、上述した実施の形態それぞれに関して、いずれか１つ以上の実施の形態の構成の一部または全部を、他の実施の形態に組み合わせるものも含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
５、５５０、６５０  固定子、１１、１０１、５０１、６０１  回転子、１２、１１２、５１２、６１２  回転子本体、１３、１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３  磁石、１４、１１４、１５４、２１４、４１４、５１４、６１４  磁石ティース、１５、１１５、５１５、６１５  固定ブロック、１６、１１６、２１６、５１６、６１６  磁石ユニット、１９ａ、１９ｂ、１１９、５１９、６１９  切欠き。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2017090189.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2017090189.tif 000034
【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月17日(2017.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、固定子とを備え、
前記回転子は、回転子本体と、前記回転子本体の外周部に配置される少なくとも一つの磁石ユニットとを備え、
前記磁石ユニットは、円周方向に分割された複数の磁石ティースを有しており、
一つの前記磁石ユニットを構成する前記複数の磁石ティースは、円弧状に並んでおり、
前記磁石ティースには磁石が取り付けられており、
一つの前記磁石ユニットに関して、少なくとも一対の前記磁石ティースのそれぞれに、切欠きが設けられており、
前記複数の磁石ティースが円弧状に並んだ状態で、一対の前記切欠きに、固定ブロックが圧入されており、
前記固定ブロックが前記切欠きに挿入された状態で、前記固定ブロックが前記回転子本体に締結され、
前記磁石ティースには、第３タイプの前記磁石ティースと、第４タイプの前記磁石ティースとが含まれており、
前記第３タイプの磁石ティースは、周方向の一側端面の突出部に、長穴を有し。
前記第４タイプの磁石ティースは、周方向の他側端面の突出部に軸部を有し、
前記磁石ユニットはそれぞれ、前記第３タイプの磁石ティースの前記長穴と、前記第４タイプの磁石ティースの前記軸部とが嵌め合わされて、構成される、
回転電機。
【請求項２】
回転子と、固定子とを備え、
前記回転子は、回転子本体と、前記回転子本体の外周部に配置される少なくとも一つの磁石ユニットとを備え、
前記磁石ユニットは、円周方向に分割された複数の磁石ティースを有しており、
一つの前記磁石ユニットを構成する前記複数の磁石ティースは、円弧状に並んでおり、
前記磁石ティースには磁石が取り付けられており、
一つの前記磁石ユニットに関して、少なくとも一対の前記磁石ティースのそれぞれに、切欠きが設けられており、
前記複数の磁石ティースが円弧状に並んだ状態で、一対の前記切欠きに、固定ブロックが圧入されており、
前記固定ブロックが前記切欠きに挿入された状態で、前記固定ブロックが前記回転子本体に締結され、
前記磁石ティースはそれぞれ、一側端面に第１穴を有し、他側端面に第２穴を有し、
前記磁石ティースのそれぞれの前記第１穴と、隣接する前記磁石ティースの前記第２穴とにピンが圧入されており、
前記第１穴または前記第２穴の一方のみが、長穴であり、他方は、円形穴である、
回転電機。
【請求項３】
前記磁石ティースは、鋼板を積層することで形成されている、
請求項１または２の回転電機。
【請求項４】
前記磁石ユニットは、ブロック材を加工して形成されている、請求項１または２の回転電機。
【請求項５】
前記長穴には、該長穴の領域が拡大位置と縮小位置とに区分けられる凸形状が設けられている、請求項１〜４の何れか一項の回転電機。
【請求項６】
前記回転子は、アキシャルギャップローター型回転電機の回転子であり、
前記磁石ユニットは、前記回転子の軸長方向に、前記回転子本体に接続されており、
前記磁石ユニットは、前記回転子の軸長方向に、前記固定子とギャップ距離を持って配置されている、
請求項１〜５の何れか一項の回転電機。
【請求項７】
前記磁石ユニットが前記回転子本体に対して軸径方向に複数に分割されている、
請求項６の回転電機。
【請求項８】
軸径方向に並ぶ複数の前記磁石ユニットの円周方向位相が異なっている、
請求項７の回転電機。
【請求項９】
前記回転子は、インナーローター型回転電機の回転子もしくはアウターローター型回転電機の回転子であり、
前記磁石ユニットは、前記回転子の径方向に、前記回転子本体に接続されており、
前記磁石ユニットは、前記回転子の径方向に、前記固定子とギャップ距離を持って配置されている、
請求項１〜５の何れか一項の回転電機。
【請求項１０】
前記磁石ユニットが前記回転子本体に対して軸長方向に複数に分割されている、
請求項９の回転電機。
【請求項１１】
軸長方向に並ぶ複数の前記磁石ユニットの円周方向位相が異なっている、
請求項１０の回転電機。
【国際調査報告】
2017090189.tif 000037
2017090189.tif 000038
2017090189.tif 000039