(57)【要約】【課題】接着によらずに永久磁石１４をロータ１２に保持する。【解決手段】電気機械１０用のロータ１２は、ロータ１２の中心軸線１８から外周側へ延びたロータディスク２４と、複数の磁石保持タブ３２を有する磁石支持帯３０と、からなる。磁石保持タブ３２は、磁石支持帯３０から半径方向に突出し、かつ磁石支持帯３０の全長に沿って軸方向に延びている。磁石支持帯３０は、固定手段によってロータ面２４に固定され、かつここから軸方向に延びている。複数の永久磁石１４の各々は、磁石支持帯３０において隣接する磁石保持タブ３２の間に配置され、かつ磁石保持タブ３２と磁石支持帯３０との間で半径方向ならびに周方向に保持される。【選択図】図２
2011010541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械（１０）のロータ（１２）であって、
該ロータ（１２）の中心軸線（１８）から外周側へ延びたロータディスク（２４）と、
上記ロータディスク（２４）に固定されて該ロータディスク（２４）から実質的に軸方向に延びる磁石支持帯（３０）と、
複数の永久磁石（１４）と
上記磁石支持帯（３０）を上記ロータディスク（２４）に固定する固定手段と、
を備え、
上記磁石支持帯（３０）は、該磁石支持帯（３０）から半径方向に突出するとともに該磁石支持帯（３０）の全長に沿って軸方向に延びた複数の磁石保持タブ（３２）を有し、
上記永久磁石（１４）の各々は、上記磁石支持帯（３０）の隣接する磁石保持タブ（３２）の間にそれぞれ配置されるとともに、磁石保持タブ（３２）と磁石支持帯（３０）との間で半径方向ならびに周方向に拘束されていることを特徴とするロータ（１２）。
【請求項２】
上記固定手段は、複数の機械的ファスナ（４８）からなることを特徴とする請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項３】
上記複数の機械的ファスナ（４８）は、上記複数の磁石保持タブ（３２）に設けられた複数の保持ねじ孔（５０）内に延びていることを特徴とする請求項２に記載のロータ（１２）。
【請求項４】
上記磁石支持帯（３０）および上記ロータディスク（２４）の一方に配置された複数のロータ駆動ピン（４４）を備え、このロータ駆動ピン（４４）は、上記磁石支持帯（３０）および上記ロータディスク（２４）の他方に配置された相補的な複数のロータ駆動ソケット（４６）に挿入可能であることを特徴とする請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項５】
上記固定手段は、上記磁石支持帯（３０）と上記ロータディスク（２４）との溶接からなることを特徴とする請求項４に記載のロータ（１２）。
【請求項６】
上記複数の磁石保持タブ（３２）の各々は、略Ｔ字形をなすことを特徴とする請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項７】
上記複数の永久磁石（１４）の各々は、少なくとも１つの磁石保持タブ（３２）の交差部（４２）によって半径方向に保持されていることを特徴とする請求項６に記載のロータ（１２）。
【請求項８】
上記複数の磁石保持タブ（３２）が、ブローチ加工もしくは放電加工のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項９】
上記ロータディスク（２４）が固定されている第２帯端（３８）とは反対側となる磁石支持帯（３０）の第１帯端（３６）に、保持リング６０が固定され、該磁石支持帯（３０）内において上記複数の永久磁石（１４）が、上記ロータディスク（２４）と上記保持リング（６０）との間で軸方向に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項１０】
上記保持リング（６０）は、各々の永久磁石（１４）の面（６４）を横切るように半径方向に延び、上記複数の永久磁石（１４）の軸方向の動きを阻止していることを特徴とする請求項９に記載のロータ（１２）。
【請求項１１】
上記保持リング（６０）は、複数のリング用ねじ（６２）によって上記磁石支持帯（３０）に固定されていることを特徴とする請求項９に記載のロータ（１２）。
【請求項１２】
上記複数の永久磁石（１４）は、上記磁石支持帯（３０）の内周面（５４）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項１３】
ステータ（１６）と、該ステータ（１６）と電磁的に相互作用するロータ（１２）と、からなる電気機械（１０）であって、
上記ロータ（１２）は、
該ロータ（１２）の中心軸線（１８）から外周側へ延びたロータディスク（２４）と、
上記ロータディスク（２４）に固定されて該ロータディスク（２４）から実質的に軸方向に延びる磁石支持帯（３０）と、
複数の永久磁石（１４）と
上記磁石支持帯（３０）を上記ロータディスク（２４）に固定する複数の機械的ファスナ（４８）と、
を備え、
上記磁石支持帯（３０）は、該磁石支持帯（３０）から半径方向に突出するとともに該磁石支持帯（３０）の全長に沿って軸方向に延びた複数の磁石保持タブ（３２）を有し、
上記永久磁石（１４）の各々は、上記磁石支持帯（３０）の隣接する磁石保持タブ（３２）の間にそれぞれ配置されるとともに、磁石保持タブ（３２）と磁石支持帯（３０）との間で半径方向ならびに周方向に拘束されていることを特徴とする電気機械（１０）。
【請求項１４】
上記複数の機械的ファスナ（４８）は、上記複数の磁石保持タブ（３２）に設けられた複数の保持ねじ孔（５０）内に延びていることを特徴とする請求項１３に記載の電気機械（１０）。
【請求項１５】
上記複数の機械的ファスナ（４８）は、上記ロータディスク（２４）の複数の予圧タブ（５２）を貫通して上記磁石支持帯（３０）へと延びていることを特徴とする請求項１３に記載の電気機械（１０）。
【請求項１６】
上記複数の磁石保持タブ（３２）の各々は、略Ｔ字形をなすことを特徴とする請求項１３に記載の電気機械（１０）。
【請求項１７】
上記複数の永久磁石（１４）の各々は、少なくとも１つの磁石保持タブ（３２）の交差部（４２）によって半径方向に保持されていることを特徴とする請求項１６に記載の電気機械（１０）。
【請求項１８】
上記複数の永久磁石（１４）は、上記ステータ（１６）の外周側に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の電気機械（１０）。
【請求項１９】
電気機械（１０）におけるロータ（１２）の組立方法であって、
環状の磁石支持帯（３０）に、該磁石支持帯（３０）から実質的に半径方向に突出する複数の磁石保持タブ（３２）を形成し、
ロータディスク（２４）から上記磁石支持帯（３０）内へと延びる複数の機械的ファスナ（４８）を介して、上記磁石支持帯（３０）の軸方向の第１端を上記ロータディスク（２４）に固定し、
複数の永久磁石（１４）を上記磁石支持帯（３０）内に挿入し、
各々の永久磁石（１４）を、隣接する上記磁石保持タブ（３２）の間で周方向に保持させるとともに、上記磁石保持タブ（３２）と上記磁石支持帯（３０）との間で半径方向に保持させる、ことを特徴とする組立方法。
【請求項２０】
上記磁石支持帯（３０）の軸方向の第２端に保持リング（６０）を固定することをさらに含み、これにより複数の永久磁石（１４）を上記ロータディスク（２４）と上記保持リング（６０）との間で軸方向に保持することを特徴とする請求項１９に記載の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気機械に関し、特に、永久磁石型電気機械のロータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石型電気機械は、２つの主要な構成要素、つまり、少なくとも１つの永久磁石を有するロータと、１つあるいは複数のステータ巻線を有する静止したステータと、を備えている。ある種の電気機械つまり伝統的な構成のものでは、ロータがステータの内側に位置し、ステータがロータを囲っている。一般にインサイド・アウト型電気機械と呼ばれる他の形式では、ステータがロータの内側に位置し、ロータがステータを囲っている。ロータは、電磁気力を機械的な力へ変換するための永久磁石を備えている。この永久磁石は、一般に、接着によってロータに固定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のように接着によって永久磁石をロータに取り付ける構成では、電気機械の作動中に永久磁石が大きな負荷に晒され、永久磁石や電気機械の損傷ないし故障に至る虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの態様によれば、電気機械用のロータは、該ロータの中心軸線から外周側へ延びたロータディスクと、複数の磁石保持タブを有する磁石支持帯と、からなる。上記磁石保持タブは、上記磁石支持帯から半径方向に突出し、かつ上記磁石支持帯の全長に沿って軸方向に延びている。上記磁石支持帯は、固定手段によってロータ面に固定され、かつここから軸方向に延びている。複数の永久磁石の各々は、上記磁石支持帯において隣接する磁石保持タブの間に配置され、かつ該磁石保持タブと磁石支持帯との間で半径方向ならびに周方向に保持される。
【０００５】
本発明の他の態様によれば、電気機械は、ステータと、該ステータと電磁気的に相互作用するロータと、を備える。上記ロータは、該ロータの中心軸線から外周側へ延びたロータディスクと、複数の磁石保持タブを有する磁石支持帯と、からなる。上記磁石保持タブは、上記磁石支持帯から半径方向に突出し、かつ上記磁石支持帯の全長に沿って軸方向に延びている。上記磁石支持帯は、固定手段によってロータ面に固定され、かつここから軸方向に延びている。複数の永久磁石の各々は、上記磁石支持帯において隣接する磁石保持タブの間に配置され、かつ該磁石保持タブと磁石支持帯との間で半径方向ならびに周方向に保持される。
【０００６】
本発明のさらに他の態様によれば、電気機械におけるロータの組立方法として、環状の磁石支持帯に、該磁石支持帯から実質的に半径方向に突出する複数の磁石保持タブを形成する。そして、ロータディスクから上記磁石支持帯内へと延びる複数の機械的ファスナを介して、上記磁石支持帯の軸方向の第１端を上記ロータディスクに固定する。複数の永久磁石を上記磁石支持帯内に挿入し、隣接する磁石保持タブの間で周方向に保持させるとともに、磁石保持タブと磁石支持帯との間で半径方向に保持させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電気機械の一実施例の断面図。
【図２】この電気機械のロータの一実施例の斜視図。
【図３】ロータの磁石支持帯の要部を示す斜視図。
【図４】ロータのロータディスクの要部を示す斜視図。
【図５】ロータの要部の断面斜視図。
【図６】ロータの異なる部分の断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、電気機械１０の一実施例を示している。この図１の電気機械１０は、インサイド・アウト型の構成であり、複数の永久磁石１４を有するロータ１２がステータ１６の外周側に配置されている。上記ロータ１２は、電気機械１０の中心軸線１８を中心に回転可能であるとともに、上記中心軸線１８に沿ったシャフト２０を有し、かつこのシャフト２０にハブ２２が固定されている。図２に示すように、上記ハブ２２は、シャフト２０から外周側へ延びるロータディスク２４を含んでいる。上記ロータディスク２４は、ステータ１６の一端（第１端）２６側もしくは他端（第２端）２８側のいずれかに配置される。ハブ２２は、さらに、磁石支持帯３０を含んでいる。この磁石支持帯３０は、実質的に円環状（円筒状）をなし、かつシャフト２０やロータディスク２４と同心状となっている。図１に示すように、磁石支持帯３０は、ステータ１６の外周側に配置される。なお、インサイド・アウト型ではない一般的な構成の電気機械１０の実施例においては、磁石支持帯３０はステータ１６の内周側に配置され得る。
【００１０】
図３に示すように、磁石支持帯３０は、該磁石支持帯３０の内周面３４から突出した複数の磁石保持タブ３２を有する。これらの複数の磁石保持タブ３２は、内周面３４の周りに配列されており、かつ磁石支持帯３０の一端（第１帯端）３６から他端（第２帯端）３８（図２参照）まで延びている。一実施例においては磁石保持タブ３２は実質的に軸方向に沿って延びているが、本発明はこれに限定されず、これ以外の方向、例えば中心軸線１８に対し斜めにスキューした方向であってもよい。この磁石保持タブ３２は、隣接した２つの磁石保持タブ３２の間に、各々の永久磁石１４（図２参照）を所望の半径位置ならびに周方向位置でもって保持するように、配置されかつ構成されている。例えば、図３に示すように、各々の磁石保持タブ３２は、内周面３４から突出した支持部４０と交差部４２とからなる略Ｔ字形の断面形状を有している。永久磁石１４は、隣接する支持部４０の間そして内周面３４と交差部４２との間に挿入される。つまり隣接する支持部４０が永久磁石１４を周方向に保持し、内周面３４と交差部４２とが永久磁石１４を半径方向に保持する。なお、このＴ字形の磁石保持タブ３２は一例に過ぎず、他の形状、例えばＬ字形やＶ字形のものであってもよい。一実施例においては、磁石保持タブ３２は磁石支持帯３０と一体に形成されている。磁石支持帯３０はロータ１２のロータディスク２４とは別の部品となっているので、例えば、ブローチ加工や放電加工（ＥＤＭ）によって、磁石保持タブ３２を効率よく形成することができる。
【００１１】
図２に示すように、上記磁石支持帯３０は、その第２帯端３８においてロータディスク２４に固定されている。一実施例においては、図３に示すように、磁石支持帯３０は、その第２帯端３８から軸方向に延びた複数のロータ駆動ピン４４を備えている。このロータ駆動ピン４４は、図４に示すようにロータディスク２４に形成された相補的なロータ駆動ソケット４６内に挿入可能である。これらのロータ駆動ピン４４およびロータ駆動ソケット４６は、磁石支持帯３０をロータディスク２４に対して適切に位置決めし、電気機械１０の作動中にロータディスク２４から磁石支持帯３０へ回転エネルギが効率よく伝達されるように、構成されている。代替として、他の実施例では、ロータディスク２４にロータ駆動ピン４４が配置され、磁石支持帯３０にロータ駆動ソケット４６が配置される。一実施例においては、機械的ファスナとして複数のロータ保持ねじ４８によって、磁石支持帯３０とロータディスク２４とが軸方向に固定されている。このロータ保持ねじ４８は、図３，図４に示すように、ロータディスク２４側から複数の保持ねじ孔５０内へ延びている。図示するように、保持ねじ孔５０は磁石保持タブ３２の支持部４０内に配置することができるが、他の適当な位置、例えば、隣接するロータ駆動ピン４４の間、などに設けてもよい。あるいは、磁石支持帯３０を、他の手段、例えば溶接などによってロータディスク２４に固定することも可能である。
【００１２】
一実施例においては、図５に示すように、ロータディスク２４が、該ロータディスク２４の内周面５４から内周側へ突出した複数のロータ予圧タブ５２を備えている。各々のロータ予圧タブ５２は予圧ねじ用孔５６を有し、この予圧ねじ用孔５６を貫通して上記ロータ保持ねじ４８が挿入されている。上記ロータ保持ねじ４８が締め付けられると、ロータ予圧タブ５２が磁石支持帯３０に締付力を与える。一実施例においては、ロータ保持ねじ４８をロータ予圧タブ５２内に挿入するために、ロータディスク２４を貫通する複数の作業孔５８が設けられている。
【００１３】
図６に示すように、磁石支持帯３０に挿入された複数の永久磁石１４は、磁石支持帯３０の第１帯端３６に固定された保持リング６０によって、ロータ１２内で軸方向に拘束される。上記保持リング６０は上記第１帯端３６に対し、例えば、該保持リング６０を貫通して第１帯端３６内へと延びる複数のリング用ねじ６２によって固定される。上記保持リング６０は、各永久磁石１４の前端面６４の少なくとも一部を横切るように、内周側へ延びており、これにより、永久磁石１４の磁石支持帯３０からの脱落を阻止している。
【００１４】
上記のように永久磁石１４をロータ１２内に接着ではなく機械的に固定することによって、電気機械１０の作動中に永久磁石１４が受ける負荷が小さくなる。さらに、磁石支持帯３０をロータ１２の他の部分から別体とした構成によって、複数の支持部４０の形成に際してより効果的な加工方法を利用することが可能となる。
【００１５】
以上、この発明を一実施例に沿って説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００１６】
１０…電気機械
１２…ロータ
２４…ロータディスク
３０…磁石支持帯
３２…磁石保持タブ
４８…ロータ保持ねじ  
【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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