(57)【要約】本発明は、軸方向（Ａ）に延びているシャフト（４）上に配置された積層鉄心（６）を含み、その積層鉄心（６）の周囲に多数の磁極（１４）が配置されており、磁極ごとに少なくとも１つの磁石（１０）が設けられている永久磁石励磁型同期機のための回転子（２）に関する。磁石（１０）の滑り動きに対する格別に良好な防護のために、周方向に見て各磁石（１０）の第１側面（１６ａ）およびこれに対向する第２側面（１６ｂ）がそれぞれ１つの磁極間スペーサ部材（１２）に当接するように、磁極間スペーサ部材（１２）が磁極（１４）間に配置されている。【選択図】図２
2019504606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石励磁型同期機の回転子（２）であって、軸方向（Ａ）に延びているシャフト（４）上に配置された積層鉄心（６）を含み、該積層鉄心の周囲に多数の磁極（１４）が配置されており、磁極ごとに少なくとも１つの磁石（１０）が設けられていて、周方向に見て各磁石（１０）の第１側面（１６ａ）およびこれに対向する第２側面（１６ｂ）がそれぞれ１つの磁極間スペーサ部材（１２）に当接するように磁極（１４）間に磁極間スペーサ部材（１２）が配置されており、
前記磁極間スペーサ部材（１２）が軸方向（Ａ）に見て互いにずらされている少なくとも２つの部分（２０）を有することを特徴とする回転子。
【請求項２】
磁極間スペーサ部材（１２）が少なくとも磁極（１４）と同じ長さであることを特徴とする請求項１記載の回転子（２）。
【請求項３】
磁極間スペーサ部材（１２）が非磁性材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回転子（２）。
【請求項４】
磁極間スペーサ部材（１）が積層鉄心（６）に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の回転子（２）。
【請求項５】
磁極間スペーサ部材（１２）は複数個の突出部を有し、これらの突出部は半径方向内側に向けられていて、磁極（１４）間の間隙に係合することを特徴とする請求項４記載の回転子（２）。
【請求項６】
磁極間スペーサ部材（１２）が磁石（１０）の第１および第２側面（１６ａ，１６ｂ）に全面的に接触していることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の回転子（２）。
【請求項７】
磁極間スペーサ部材（１２）が軸方向（Ａ）に対して横方向に延びている多数のブリッジ（２４）を有し、これらのブリッジ（２４）を介して磁極間スペーサ部材（１２）が磁石（１０）に接触していることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の回転子（２）。
【請求項８】
磁石（２）がシェル形磁石として形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の回転子（２）。
【請求項９】
磁石（１０）の下方において積層鉄心（６）上に粘着テープ（８）が貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の回転子（２）。
【請求項１０】
磁石（１０）および磁極間スペーサ部材（１２）が配列されたものに包帯がされていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の回転子（２）。
【請求項１１】
磁極間スペーサ部材（１２）が、半径方向外側に向けて開口した多数の隙間（２６）を有することを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の回転子（２）。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の１つに記載の回転子（２）のための磁極間スペーサ部材（１２）。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の１つに記載の回転子（２）の製造方法であって、以下のステップを有することを特徴とする方法。
‐積層鉄心（６）をシャフト（４）上に嵌め、
‐磁石（１０）を予め固定するために粘着テープを積層鉄心（６）の周囲に貼り付け、
‐磁極間スペーサ部材（１２）および磁石（１０）を配置し、
‐回転子（２）に包帯をする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に延びているシャフト上に配置された積層鉄心を含み、該積層鉄心の周囲に複数の磁極が配置され、磁極ごとに少なくとも１つの磁石が設けられている永久磁石励磁型同期機の回転子に関する。さらに本発明は、そのような回転子のための磁極間スペーサ部材、ならびにそのような回転子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原理的には、同期機の回転子に永久磁石励磁型の磁石を装着するのに、２つの可能性が存在する。すなわち、磁石が回転子鋼板のスロットに埋め込まれる内部配置磁石と、磁石が回転子の周囲に固定される外部配置磁石との２つの可能性である。外部配置磁石を有する回転子の場合に、磁石位置は、一般に適切な粘着剤および／又は適切な引張力を有する包帯によって保持される。
【０００３】
同期機の運転中に、回転子が回転する際に磁石は強い遠心力にさらされる。その遠心力に加えて磁石にはせん断力が作用する。磁石が十分に固定されていない場合に、せん断力は磁石の位置ずれの原因となり得る。せん断力は、特に加速過程および制動過程の際に、また振動および衝撃負荷の際にも、生ずる。このような場合に予張力を有する包帯は、磁石接合を限られた条件でしか保持することができない。
【０００４】
磁石は、とりわけシェル形磁石として形成されているとよい。湾曲した２つの表面を有するシェル形磁石が、例えば特許文献１に記載されている。
【０００５】
せん断力に対抗するために、円筒形の回転子鋼板を有する積層鉄心の周囲に配置されたシェル形磁石の場合には適切な接着剤が使用される。磁石は滑り動かぬようにしなければならないので、接着プロセスは費用がかかる。別の実施形態によれば、回転子鋼板が磁極間に横方向のストッパ突起を有する。しかし、この実施形態の場合には磁石間の間隙内に包帯が引きずり込まれ、それによって包帯の引張作用が阻害されるために、磁石をずらして配置することが困難であることが判明した。
【０００６】
締め付けリングを介して回転子の永久磁石を固定する他の可能性が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０７３３５２Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許第５３２３０７８Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、磁石の格別に良好な位置ずれ防止が保証されている回転子の磁石配置を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、本発明によれば、軸方向に延びているシャフト上に配置された積層鉄心を含み、その積層鉄心の周囲に多数の磁極が配置されており、磁極ごとに少なくとも１つの磁石が設けられていて、周方向に見て各磁石の第１側面およびこれに対向する第２側面がそれぞれ磁極間スペーサ部材に当接するように磁極間に磁極間スペーサ部材が配置されており、前記磁極間スペーサ部材が、軸方向に見て互いにずらされた少なくとも２つの部分、好ましくは２つよりも多い部分を有する、永久磁石励磁型同期機のための回転子によって解決される。
【００１０】
本発明は、列状の磁極の間に、磁石を横から支持する磁極間スペーサ部材を設けることによって、磁石のせん断又は滑り動きを確実に防止することが保証されるという考えに基づいている。その場合に各磁石の第１側面および第２側面が２つの磁極間スペーサ部材と接触する。さらに、各磁極間スペーサ部材は、複数の磁石、特に２つの磁極を支持する。磁極間スペーサ部材が磁極間に配置されて、各磁石が両側で１つの磁極間スペーサ部材に大きな面積で又は少なくとも点状に当接することによって、磁極間スペーサ部材は、磁石がせん断力に基づいて積層鉄心の表面に沿ってずれることを防止する。
【００１１】
さらに、磁極間スペーサ部材のおかげで、磁石をずらした配置が可能である。このために、磁極間スペーサ部材は、軸方向に見て互いにずらされた少なくとも２つの部分、好ましくは２つよりも多い部分を有する。磁極のずらし角度は、特に磁極間スペーサ部材の形状によって予め与えられている。
【００１２】
磁極間スペーサ部材は、磁石および回転子鋼板から独立した、特に磁石および回転子とは異なる材料から形成された構成部品である。磁極間スペーサ部材は、磁石との接触により磁石をそれぞれの位置に保持するスペーサである。磁極間スペーサ部材の形状および大きさは、積層鉄心上での磁石の形状、大きさおよび配列に合わせられる。
【００１３】
磁極間スペーサ部材が複数の部分から形成され、２つの磁極間において、特に複数の磁極間スペーサ部材が軸方向に直列に配置されていてよい。磁極間スペーサ部材の個数および磁極間スペーサ部材の装着費用を低減するために、２つの各磁極の間には、好ましくは少なくとも磁極と同じ長さの１つだけの磁極間スペーサ部材が設けられている。
【００１４】
回転子の磁気特性を阻害しないように、磁極間スペーサ部材は非磁性材料、例えばプラスチック、アルミニウム等から形成されている。
【００１５】
磁極間スペーサ部材は、積層鉄心に固定されていることが好ましい。このようにして、磁極間スペーサ部材が滑り動くことなく、磁石のための格別に確実な固定支持を提供することが保証される。このために磁極間スペーサ部材に突出部が設けられ、これらの突出部が、回転子が組み立てられた状態で半径方向内側に向けられ磁極間の間隙に係合することによって、都合よく嵌合結合が形成される。回転子の組立時に磁石が先ず粘着テープによりその表面に固定される場合に、特に粘着テープが貼り付けられた個所では、前記突出部が中断しており、従って粘着テープは破損されない。
【００１６】
磁石の格別に確実な固定支持を考慮して、本発明の好ましい実施形態によれば、磁極間スペーサ部材が、磁石の第１側面および第２側面に全面的に接触している。
【００１７】
それに代わる好ましい実施形態によれば、磁極間スペーサ部材が前記実施形態に対して横方向に延びている多数のブリッジを有し、これらのブリッジを介して磁極間スペーサ部材が磁石に接触する。その場合に、磁極間スペーサ部材は、磁石の側面を、１つ又は複数の個所で一つ一つ支持し、又は側面長さの一部にわたって支持する。この実施形態は格別に材料の節約になる。
【００１８】
磁石は、シェル形磁石として形成されていることが好ましい。シェル形磁石は、一般に個々の鋼板の円形断面を有する円筒状の積層鉄心の周囲に配置されるので、他の防護措置がなければ磁石が滑り動く危険が大きく、そのために、このようなシェル形磁石の確実な固定支持に対する要求は格別に高い。
【００１９】
好ましい実施形態によれば、磁石の下方にある積層鉄心には粘着テープが貼り付けられている。この粘着テープは、磁極間スペーサ部材および磁石を個々にリング状に配置する前に、積層鉄心の周囲に貼り付けられ、磁石もしくは磁極間スペーサ部材を固定するためだけに使用される。遠心力および／又はせん断力に対して粘着テープは特に効果がない。
【００２０】
他の好ましい実施形態によれば、磁石と磁極間スペーサ部材が配列されたものに包帯がされている。これによって、磁石および磁極間スペーサ部材が回転子の動作中における遠心力に対して保護される。包帯始端および／又は包帯終端を受け入れるために、積層構造の回転子では一般に端板が使用される。この場合に、磁極間スペーサ部材は、端板の機能を保証するために利用することができる。それゆえ、端板は省略することができる。
【００２１】
磁極間スペーサ部材が半径方向外側に向けて開口した複数の隙間を有すると好都合である。それゆえ、複数の開口した隙間を備えた輪郭表面が生成される。このような輪郭の利点は、磁極間スペーサ部材が、バランスのために、特にバランスキットのための固定部として利用できるところにある。
【００２２】
さらに、前記課題は、本発明によれば、上述の回転子のための磁極間スペーサ部材によって解決される。
【００２３】
最後に、前記課題は、本発明によれば、永久磁石励磁型同期機の回転子の製造方法において、
‐積層鉄心をシャフト上に嵌め、
‐磁石を予め固定するために粘着テープを積層鉄心の周囲に貼り付け、
‐磁極間スペーサ部材および磁石を配置し、さらに
‐回転子に包帯をすること、
によって解決される。
【００２４】
回転子に関して既に述べた利点および好ましい実施形態は、相応に磁極間スペーサ部材および製造方法に適用することができる。
【００２５】
好ましくは、先ず磁極間スペーサ部材が積層鉄心上に、特に嵌合結合により固定される。続いて、磁石が、磁化されて又は磁化されないで、磁極間スペーサ部材の間に軸方向に分布させられる。しかし、積層鉄心上に磁極間スペーサ部材および磁石を分布させる際に、他の配列も考えられ得る。磁化されていない磁石の場合には、包帯をされた後に最後に、磁石が磁化される。
【００２６】
本発明の実施例を図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は粘着テープが貼り付けられた積層鉄心を含む回転子を斜視図で示す。
【図２】図２は磁極間スペーサ部材および磁石が固定された図１による積層鉄心を斜視図で示す。
【図３】図３は１つの磁極間スペーサ部材の第１の実施例を斜視図で示す。
【図４】図４は図３による１つの磁極間スペーサ部材の側面図を示す。
【図５】図５は１つの磁極間スペーサ部材の第２の実施例を有する第２の回転子を斜視図で示す。
【図６】図６は図５による１つの磁極間スペーサ部材を斜視図で示す。
【図７】図７は図５および図６による１つの磁極間スペーサ部材の上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
同一の参照符号は異なる図において同じ意味を有する。
【００２９】
図１および図２に、ここに詳しく示していない永久磁石励磁型同期機、特にサーボモータにおいて使用するための本発明による回転子２の異なる段階での構造が示されている。回転子２は、軸方向Ａに延びているシャフト４と、積層鉄心６とを含んでいる。
【００３０】
第１の製造ステップにおいて、積層鉄心６がシャフト４上に装着される。次のステップにおいて、積層鉄心６の周囲に複数のリングの縞模様に粘着テープ８が貼り付けられる。粘着テープ８は、永久磁石励磁型の磁石１０を固定すると共に、場合によっては、第３のステップにおいて積層鉄心６の周囲に配置される磁極間スペーサ部材１２を固定するのに利用される。磁石１０は、この実施例ではシェル形磁石として形成されており、軸方向において多数の列状の磁極１４を成している。
【００３１】
磁極１４間には、磁石１０が滑り動くのを防止する磁極間スペーサ部材１２が配置されている。磁極間スペーサ部材１２はここでは全て同じ幅で同じ長さであり、例えばアルミニウム又はプラスチックのような非磁性材料から形成されている。各磁石１０は、軸方向Ａに延びている第１側面１６ａと、これと対向して軸方向Ａに延びている第２側面１６ｂとを有する。その場合に、磁極間スペーサ部材１２は、各磁石１０の第１側面１６ａが１つの磁極間スペーサ部材１２に当接し、各磁石１０の第２側面１６ｂが他の１つの磁極間スペーサ部材１２に当接するように、位置決めされている。図１および図２による実施例では、磁石１２の第１側面１６ａおよび第２側面１６ｂが全面的に当接し、即ち、各磁石１０と各磁石が当接している磁極間スペーサ部材１２との間の接触が、特に側面１６ａ，１６ｂの全長にわたって行われる。
【００３２】
最後の製造ステップにおいて、回転子２がここに詳しくは示されていない包帯により包帯をされる。包帯始端もしくは包帯終端を受け入れるために端板１８が設けられている。しかし、その端板１８の機能は、磁極間スペーサ部材１２によって引き受けられ得る。
【００３３】
図３および図４には磁極間スペーサ部材１２の第１の実施例が示されている。磁極間スペーサ部材１２は、軸方向Ａに見て互いにずらされている多数の部分２０を有する。さらに、磁極間スペーサ部材１２は複数の突出部２２を有し、これらの突出部２２は半径方向内側に向けられており、磁極間スペーサ部材１２を嵌合結合により積層鉄心６に固定する。磁極間スペーサ部材１２の外面は格子状の輪郭を有する。
【００３４】
磁極間スペーサ部材１２の第２の実施例は図５乃至図７から明らかである。磁極間スペーサ部材１２は、軸方向Ａに対して横方向に延びている多数のブリッジ２４を有し、これらのブリッジ２４を介して一つ一つ、磁極間スペーサ部材１２は磁石１０の側面１６ａ，１６ｂに点状に接触する。従って、磁極間スペーサ部材１２は、より広い意味では魚骨の形状を有する。図示の実施例では、１つの磁石１０の各側面１６ａ，１６ｂが２つのブリッジ２４によって支持される。特に図７から分かるように、第２の実施例の磁極間スペーサ部材１２は、同様に多数の部分を有し、異なる部分の間ではブリッジ２４の長さが変えられ、それにより軸方向１０に磁石１０をずらした配置が可能にされる。
【００３５】
さらに、両実施例の磁極間スペーサ部材１２は、それらの独特な輪郭表面に基づいて、回転子が組み立てられた状態で、少なくとも半径方向外側に向けて開口した多数の隙間を有する（図２および図５参照）。これらの中空の隙間は、特に回転子２のバランスのために利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
２          回転子
４          シャフト
６          積層鉄心
８          粘着テープ
１０        磁石
１２        磁極間スペーサ部材
１４        磁極
１６ａ      第１の側面
１６ｂ      第２の側面
１８        端板
２０        部分
２２        突出部
２４        ブリッジ
２６        隙間
【図１】
2019504606.tif 000003
【図２】
2019504606.tif 000004
【図３】
2019504606.tif 000005
【図４】
2019504606.tif 000006
【図５】
2019504606.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月29日(2018.8.29)
【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】
永久磁石励磁型同期機の回転子（２）であって、軸方向（Ａ）に延びているシャフト（４）上に配置された積層鉄心（６）を含み、該積層鉄心の周囲に多数の磁極（１４）が配置されており、磁極ごとに少なくとも１つの磁石（１０）が設けられていて、周方向に見て各磁石（１０）の第１側面（１６ａ）およびこれに対向する第２側面（１６ｂ）がそれぞれ１つの磁極間スペーサ部材（１２）に当接するように磁極（１４）間に磁極間スペーサ部材（１２）が配置されており、
前記磁極間スペーサ部材（１２）が軸方向（Ａ）に見て互いにずらされている少なくとも２つの部分（２０）を有することを特徴とする回転子。
【請求項２】
磁極間スペーサ部材（１２）が少なくとも磁極（１４）と同じ長さであることを特徴とする請求項１記載の回転子。
【請求項３】
磁極間スペーサ部材（１２）が非磁性材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回転子。
【請求項４】
磁極間スペーサ部材（１）が積層鉄心（６）に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の回転子。
【請求項５】
磁極間スペーサ部材（１２）は複数個の突出部を有し、これらの突出部は半径方向内側に向けられていて、磁極（１４）間の間隙に係合することを特徴とする請求項４記載の回転子。
【請求項６】
磁極間スペーサ部材（１２）が磁石（１０）の第１および第２側面（１６ａ，１６ｂ）に全面的に接触していることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の回転子。
【請求項７】
磁極間スペーサ部材（１２）が軸方向（Ａ）に対して横方向に延びている多数のブリッジ（２４）を有し、これらのブリッジ（２４）を介して磁極間スペーサ部材（１２）が磁石（１０）に接触していることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の回転子。
【請求項８】
磁石（２）がシェル形磁石として形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の回転子。
【請求項９】
磁石（１０）の下方において積層鉄心（６）上に粘着テープ（８）が貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の回転子。
【請求項１０】
磁石（１０）および磁極間スペーサ部材（１２）が配列されたものに包帯がされていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の回転子。
【請求項１１】
磁極間スペーサ部材（１２）が、半径方向外側に向けて開口した多数の隙間（２６）を有することを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の回転子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の１つに記載の回転子（２）のための磁極間スペーサ部材。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の１つに記載の回転子（２）の製造方法であって、以下のステップを有することを特徴とする方法。
‐積層鉄心（６）をシャフト（４）上に嵌め、
‐磁石（１０）を予め固定するために粘着テープを積層鉄心（６）の周囲に貼り付け、
‐磁極間スペーサ部材（１２）および磁石（１０）を配置し、
‐回転子（２）に包帯をする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
それに代わる好ましい実施形態によれば、磁極間スペーサ部材が軸方向に対して横方向に延びている多数のブリッジを有し、これらのブリッジを介して磁極間スペーサ部材が磁石に接触する。その場合に、磁極間スペーサ部材は、磁石の側面を、１つ又は複数の個所で一つ一つ支持し、又は側面長さの一部にわたって支持する。この実施形態は格別に材料の節約になる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
磁極１４間には、磁石１０が滑り動くのを防止する磁極間スペーサ部材１２が配置されている。磁極間スペーサ部材１２はここでは全て同じ幅で同じ長さであり、例えばアルミニウム又はプラスチックのような非磁性材料から形成されている。各磁石１０は、軸方向Ａに延びている第１側面１６ａと、これと対向して軸方向Ａに延びている第２側面１６ｂとを有する。その場合に、磁極間スペーサ部材１２は、各磁石１０の第１側面１６ａが１つの磁極間スペーサ部材１２に当接し、各磁石１０の第２側面１６ｂが他の１つの磁極間スペーサ部材１２に当接するように、位置決めされている。図１および図２による実施例では、磁石１０の第１側面１６ａおよび第２側面１６ｂが全面的に磁極間スペーサ部材１２に当接し、即ち、各磁石１０と各磁石が当接している磁極間スペーサ部材１２との間の接触が、特に側面１６ａ，１６ｂの全長にわたって行われる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
磁極間スペーサ部材１２の第２の実施例は図５乃至図７から明らかである。磁極間スペーサ部材１２は、軸方向Ａに対して横方向に延びている多数のブリッジ２４を有し、これらのブリッジ２４を介して一つ一つ、磁極間スペーサ部材１２は磁石１０の側面１６ａ，１６ｂに点状に接触する。従って、磁極間スペーサ部材１２は、より広い意味では魚骨の形状を有する。図示の実施例では、１つの磁石１０の各側面１６ａ，１６ｂが２つのブリッジ２４によって支持される。特に図７から分かるように、第２の実施例の磁極間スペーサ部材１２は、同様に多数の部分を有し、異なる部分の間ではブリッジ２４の長さが変えられ、それにより軸方向Ａに磁石１０をずらした配置が可能にされる。
【国際調査報告】
2019504606.tif 000010
2019504606.tif 000011
2019504606.tif 000012
2019504606.tif 000013