(57)【要約】【課題】本発明は、回転電気機械のためのロータ（１）に関する。【解決手段】本発明にけるロータ（１）は、シャフト（２）と、シャフト（２）に係止されている少なくとも１つの環状に形成されている磁石（１０）と、ラジアル方向においてシャフト（２）と磁石（１０）との間に挿置されている少なくとも１つの弾性変形可能な構成要素（９）と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電気機械のためのロータ（１）であって、
シャフト（２）と、
前記シャフト（２）に係止されている少なくとも１つの環状に形成されている磁石（１０）と、
ラジアル方向において前記シャフト（２）と前記磁石（１０）との間に挿置されている少なくとも１つの弾性変形可能な構成要素（９）と、
を備えている前記ロータ（１）において、
前記シャフト（２）が、複数の溝（７；１７）と、前記溝（７；１７）それぞれに配置されているシール（９）とを備えており、
少なくとも１つの前記磁石（１０）が、ラジアル方向において少なくとも１つの前記シール（９）を押圧しているか、又は少なくとも１つの前記弾性変形可能な構成要素（９）が、前記シャフト（２）に挿入されている管状のスリーブとされることを特徴とするロータ（１）。
【請求項２】
前記溝（７）が、前記シール（９）と同様に環状とされることを特徴とする請求項１に記載のロータ（１）。
【請求項３】
前記シール（９）が、Ｏリングとされるか、又は矩形状の断面若しくは複数のローブを有する断面を有していることを特徴とする請求項２に記載のロータ（１）。
【請求項４】
前記シャフト（２）が、２本〜４０本の前記溝（７；１７）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータ（１）。
【請求項５】
前記ロータ（１）が、１個〜２０個の前記磁石（１０）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータ（１）。
【請求項６】
前記磁石（１０）それぞれが、少なくとも２つの前記シール（９）に載置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータ（１）。
【請求項７】
前記溝（７）が、前記シャフト（２）に２つ一組で配置されており、前記溝（７）から成る溝ペア（８）それぞれが、前記磁石（１０）を支持するようになっている２つの前記シール（９）を受容しており、
一の前記溝ペア（８）の２つの前記溝（７）の間の間隔（ｔ）が、隣り合う前記溝ペア（８）の隣接する溝（７）同士の間の間隔（ｕ）より大きいことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載のロータ（１）。
【請求項８】
前記磁石（１０）が、回転円筒形状を有しており、前記回転円筒形状のラジアル方向内面及びラジアル方向外面が、回転円筒状とされることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のロータ（１）。
【請求項９】
ｓが０．０１〜０．９であり、Ｄｉｎｔが前記磁石（１０）の内径であり、Ｄｅｘｔが前記磁石（１０）が取付羅列前記ロータ（１）の本体部分（３）の直径であり、ｄが前記シャフト（２）の表面に対する前記シール（９）の突出量である場合に、Ｄｉｎｔ＝Ｄｅｘｔ＋ｓ×２ｄが成立することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のロータ（１）。
【請求項１０】
前記溝（１７）が、アキシアル方向に延在しており、
前記回転電気機械が、アキシアル方向に延在している前記溝（１７）に係止されている複数の前記シール（９）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のロータ（１）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロータ（１）を備えていることを特徴とする回転電気機械（２０）。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回転電気機械のためのロータ（１）を製造するための方法において、
前記シャフト（２）が、溝（７；１７）を形成するために機械加工されており、環状に形成されている永久磁石（１０）が、前記シャフト（２）に取り付けられており、これにより前記永久磁石（１０）が、前記シール（９）によって前記シャフト（２）に摩擦保持されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気機械に関し、より具体的には電気モータのロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
環状に形成された永久磁石をロータのシャフトに接合によって組み付けることが知られている。
【０００３】
しかしながら、接着剤の利用は、揮発性溶剤の存在に起因して、作業者にとって限定的な条件下において進行させる必要がある。さらに、電気機械の運転に関連して生じる熱応力、特にシャフトの材料と磁石の材料との間における熱膨張差、及び、幾つかの利用分野において比較的攻撃的な環境に曝露されることとは無関係に、接着剤は、当該接着剤が長期に亘り接着機能を維持するように選定される必要がある。最後に、磁石と当該磁石の集合体のためのシャフトとの間には、間隙が必然的に生じるが、これにより同心度について誤差が発生する場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
結論として、現行の解決手段の上述の欠点を克服するために、回転電気機械のためのロータの構成をさらに改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当該目的を達成するために、本発明は、
シャフトと、
シャフトに係止されている少なくとも１つの環状に形成されている磁石と、
ラジアル方向においてシャフトと磁石との間に挿置されている少なくとも１つの弾性変形可能な構成要素と、
を備えている回転電気のためのロータを提供する。
【０００６】
本発明では、１つ以上の弾性変形可能な構成要素と１つ以上の磁石とを摩擦接触させると共に、１つ以上の弾性変形可能な構成要素をシャフトに摩擦接触させることによって、接着剤を利用しないで、１つ以上の磁石をシャフトに固定することができる。
【０００７】
１つ以上の弾性変形可能な構成要素は、磁石をシャフトの中心に配置させることを補助するが、これにより同心度の誤差を非常に容易に解消させることができる。さらに、１つ以上の弾性変形可能な構成要素によって、シャフトの材料と磁石の材料との間における膨張差を緩和することができる。
【０００８】
好ましくは、少なくとも１つの環状に形成された磁石は、少なくとも１つの弾性変形可能な要素を挿入した後に所定位置に配置される。
【０００９】
弾性変形可能な構成要素又は弾性変形可能な構成要素それぞれが、好ましくはシールであって、優位には環状とされる。
【００１０】
変形例では、弾性変形可能な構成要素は、シャフトに係止されているスリーブ又はソケットの形態とされる。他の変形例では、弾性変形可能な構成要素それぞれが、シャフトに沿って延在している桿体状のシールの形態とされる。
【００１１】
好ましくは、シャフトは、複数の溝を備えており、溝それぞれが、シールを受容するようになっている。
【００１２】
より好ましくは、溝は、環状に形成されており、シールとされる。
【００１３】
一の変形例では、シャフトは、複数のアキシアル方向溝を備えており、アキシアル方向溝それぞれが、シャフトに沿って延在している桿体状のシールを受容するようになっている。
【００１４】
シールの材料及び硬度は、運転条件に従って選定される。例えばＦＫＭ（フッ素ゴム）から作られているシールは、耐温度性を考慮して利用される。
【００１５】
シールのショアＡ硬度又はショアＤ硬度は、例えば７０〜９０の範囲とされる。
【００１６】
好ましくは、利用されるシールは、Ｏリング、又は多角形断面、特に矩形状断面若しくは幾つかある形状の中でも特に４つのローブを有する断面のような複数のローブを有する断面を有するシールとされる。
【００１７】
シールの硬度と同様に、溝の数量又はシールの圧縮度は、シャフトに組み付けるべき磁石の数量、及び、磁石それぞれに作用するトルクに従って選定される。例えばトルクが大きくなるに従って、シールの数量も多くなる。
【００１８】
好ましくは、シャフトは、１本〜４０本の溝を備えており、ロータは、１つ〜２０つの磁石を備えている。シールの数量は、例えば磁石の数量の少なくとも２倍とされ、磁石それぞれが、少なくとも２つのシールに載置されている。溝は、シャフトに２本一組で配置されており、溝ペアそれぞれが、磁石を受容するようになっている２つのシールを受容しており、溝ペアの２つの溝の間に形成された間隙は、隣り合う溝ペアそれぞれの隣接する溝同士の間に形成された溝より大きい。
【００１９】
シャフトは、好ましくは例えば軟鋼のような磁性材料から、機械加工によって一体的に製造されている。
【００２０】
好ましくは、磁石は、回転円筒体を有しており、ラジアル方向内側表面及びラジアル方向外側表面は、回転円筒状に形成されている。
【００２１】
溝は、シャフトの回転円筒状表面に機械加工されており、溝の外径は、例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍとされる。
【００２２】
磁石それぞれが、複数の極を有している。２つの連続的な磁石の極は、角度的にオフセットされていても、角度的にオフセットされていなくても良い。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、このようなロータを具備する回転電気機械を提供することである。
【００２４】
本発明のさらなる実施形態は、回転電気機械のための、特に上述の機械のためのロータを製造するための方法であって、シャフトが、特に環状の溝を形成するために機械加工され、シール、特に環状のシールが、溝に配置されており、環状に形成された永久磁石が、シャフトに取り付けられており、これにより永久磁石が、シールによってシャフトに摩擦保持される、方法を提供する。
【００２５】
本発明については、添付図面を参照しつつ、本発明の非限定的な実施例に関する以下の詳細な説明を読むことによって良好に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明における電気機械のためのロータの一例を表わす。
【図２】非組立状態における図１に表わすロータの構成要素を表わす。
【図３】シール組立体を装着したシャフトを表わす。
【図４】シールを省略した図３に表わすシャフトを表わす。
【図５】様々な寸法関係を示す。
【図６】本発明における回転電気機械の一例についての長手方向断面図である。
【図７】本発明におけるロータの変形例を表わす。
【図８】図７の断面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩを表わす。
【図９】本発明におけるロータの変形例についての長手方向断面図である。
【図１０】シールの断面の例示的な変形例を表わす。
【図１１】シールの断面の例示的な変形例を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜図５に表わすロータ１は、永久磁石式電気モータのためのロータである。
【００２８】
ロータ１は、例えば軟鋼から作られているシャフト２を備えており、シャフト２は、本体部分３と、図示しない軸受に係止されるようになっている端部分４とを有している。
【００２９】
本体部分３は、回転円筒状表面５を有しており、特に図２から理解されるように、回転円筒状表面５には、環状の溝７が、機械加工によって製造されている。溝７それぞれは、好ましくは矩形状断面を有している。
【００３０】
図示の実施例では、８本の溝７が、２本一組の溝ペア８単位で設けられている。溝ペア８の２つの溝７の軸線同士の間隔ｔは、図５に表わすように、例えば隣り合う組の２つの溝７の間隔ｕより大きい。例えば、ｔは１０ｍｍ〜１５ｍｍとされ、ｕは２ｍｍ〜１５ｍｍとされるので、ｕはｔの０．２倍〜１倍となっている。Ｏリング９が、溝７に配置されている。シール９の断面は、ロータ１の本体部分３の外側表面から突出するように選定される。
【００３１】
本体部分３の外径Ｄｅｘｔが２７ｍｍである場合には、例えば、溝７の深さは１．７６ｍｍであり、溝７の直径は２３．４８ｍｍであるので、Ｏリング９は、シャフト２の回転円筒状表面５に対して０．８２５ｍｍの距離ｄで突出している。
【００３２】
環状に形成された永久磁石１０が、シャフト２に取り付けられている。
【００３３】
シール９は、環状に形成された永久磁石１０とシャフト２とに直接接触している。
【００３４】
永久磁石１０の内径Ｄｉｎｔは、Ｄｅｘｔ＋２ｄより小さいので、永久磁石１０はシール９に擦り付けられており、シャフト２に摩擦固定されている。
【００３５】
好ましくは、Ｄｉｎｔ＝Ｄｅｘｔ＋ｓ×２ｄである。ここで、ｓは０．０１〜０．９である。好ましくはシールが２０％圧縮されると、シールを損傷させることなく、すなわち永久磁石の取り付けを過度に困難にすることなく、永久磁石を良好に保持することができる。
【００３６】
永久磁石１０それぞれが、溝ペア８に対する２つのシール９に載置されている。
【００３７】
永久磁石１０それぞれが、ラジアル方向に磁化されている２つの極すなわちＮ極及びＳ極を、又は３つ以上の極を、例えば２つのＮ極及び２つのＳ極を有している。
【００３８】
一の実施例では、本体部分３の外径Ｄｅｘｔは３８．１８ｍｍであり、Ｏリング９の断面直径は１．７６ｍｍであり、永久磁石１０の内径Ｄｉｎｔは３８．４５ｍｍである。
【００３９】
ロータを組み立てるために、シール９は、シール９を構成する材料の弾性によって溝７に配置され、永久磁石１０は、順々にシール９に装着される。
【００４０】
本発明におけるロータ１は、一例として図６に概略的に表わす回転機械２０を形成するために、ステータ２１に収容されている。ステータ２１は任意のタイプであって良い。好ましくは、電気機械２０は、例えば同期モータのような電気モータとされる。
【００４１】
図６は、２つの永久磁石１０を具備するロータ１を表わす。
【００４２】
図７及び図８は、ロータ１の変形例を表わす。当該図面では、シール９は、ロータ１の長手方向軸線に対して平行に延在しているストリップの形態とされ、シール９それぞれが、回転軸線に対して平行とされるスロットの形態とされる溝１７に配置されている。
【００４３】
溝１７は、ロータ１の長手方向軸線を中心として等間隔で配置されており、例えば図示の如く８本である。永久磁石１０は、シール９に装着されている。
【００４４】
図９は、ロータ１の変形例を表わす。１つ以上の磁石１０が、シャフト２に挿入されている弾性材料から作られている管状のスリーブ９に取り付けられている。
【００４５】
好ましくは、スリーブ９は、図示の如く、永久磁石１０の累積的な幅より大きい距離に亘って延在している。
【００４６】
スリーブ９は、永久磁石１０及びシャフト２に直接接触している。
【００４７】
モータはサーボモータとされる場合がある。言うまでもなく、本発明は、上述の実施例に限定される訳では無い。例えば、溝７又は図１７の本数とシール９の数量と永久磁石１０の数量とは異なる場合がある。
【００４８】
シール９は、リングであって、円状の断面を有している場合や、図１０に表わすように矩形状の断面を有する環状に形成されている場合や、図１１に表わすように４つのローブを有する断面形状とされる場合がある。
【符号の説明】
【００４９】
１  ロータ
２  シャフト
３  （シャフト２の）本体部分
４  （シャフト２の）端部分
５  （本体部分３の）回転円筒状表面
７  溝
８  溝ペア
９  シール（Ｏリング）
１０  永久磁石
１７  溝
２０  電気機械
２１  ステータ
ｔ  溝ペア８の２つの溝７の間隔
ｕ  隣り合う溝ペア８の隣接する２つの溝７の間隔
【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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【外国語明細書】
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