(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）回転軸と、永久磁石と、前端カバーと、後端カバーとを製作し、複数の磁極片部と１つの鉄心部とを含む磁気ヨークユニットを製作するステップであって、磁気ヨークユニットにおいて、磁極片部は、鉄心部を囲むように設けられ、各磁極片部は、互いに独立し且つ均一に分布され、各磁極片部と鉄心部との間は一対の接続ストリップによって接続され、磁極片部、接続ストリップおよび鉄心部は、永久磁石の軸方向及び周方向における位置を決める位置決め孔を形成するように配置され、磁極片部には磁極片締付ボルトが貫通可能な磁極片ボルト貫通孔が設けられ、鉄心部には鉄心締付ボルトが貫通可能な鉄心ボルト貫通孔が設けられるステップと、
２）非磁性材料で回転子セパレートを製造するステップであって、回転子セパレートは、軸方向において回転子の構造を複数の回転子ユニットに分け、回転子セパレートには、永久磁石が貫通可能な永久磁石貫通孔が設けられ、回転子セパレートには、磁極片締付ボルトが貫通可能な磁極片ボルト貫通孔と、鉄心締付ボルトが貫通可能な鉄心ボルト貫通孔とが設けられているステップと、
３）磁気ヨークユニット及び回転子セパレートを回転軸に嵌接するステップであって、回転軸と磁気ヨークユニットの鉄心部との接続、及び、回転軸と回転子セパレートとの接続はいずれもキー接続であり、磁気ヨークユニット及び回転子セパレートは、軸方向において間隔を置きながら均一に分布され、回転子セパレートは、軸方向において回転子の構造を複数の回転子ユニットに分け、
全ての磁気ヨークユニットの位置決め孔を位置合わせることによって位置決めチャンネルを形成し、位置決めチャンネルと回転子セパレートの永久磁石貫通孔とを位置合わせることによって永久磁石チャンネルを形成し、磁気ヨークユニットの磁極片ボルト貫通孔と回転セパレートの磁極片ボルト貫通孔とを一対一で位置合わせることにより、磁極片締付ボルトが通過可能な磁極片ボルトチャンネルを形成し、磁気ヨークユニットの鉄心ボルト貫通孔と回転子セパレートの鉄心ボルト貫通孔とを一対一で位置合わせることにより、鉄心締付ボルトが通過可能な鉄心ボルトチャンネルを形成するステップと、
４）永久磁石と永久磁石チャンネルとが隙間をもって結合するように、永久磁石を永久磁石チャンネルに挿通させるステップと、
５）磁極片締付ボルトと磁極片締付ボルトチャンネルとが隙間をもって結合するように、各磁極片ボルトチャンネルに磁極片締付ボルトを挿入させ、鉄心締付ボルトと鉄心ボルトチャンネルとが隙間をもって結合するように、各鉄心ボルトチャンネルに鉄心締付ボルトを挿入させ、締付ボルトの両端でそれぞれナットを接続させることによって、磁気ヨークユニットにおける接続ストリップが互いに重なるように、磁気ヨークユニットと回転子セパレートとを締付ける、ステップと、
６）各接続ストリップの中間部分を切り除いて、磁極片部を重ねて回転子磁極片を形成し、鉄心部を重ねて回転子鉄心を形成するとともに、回転子磁極片と回転子鉄心とに互いに独立させるステップと、
７）回転子構造の前後の両セグメントに前端カバー及び後端カバーをそれぞれ固定接続するステップと、
を含む、永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項２】
ステップ１）において、磁気ヨークユニットは、複数の薄片を重ねてなる、ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項３】
ステップ１）において、磁気ヨークユニットは、透磁率に優れた強磁性材料の板材で作られる、ことを特徴とする請求項２に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項４】
ステップ１）において、回転軸にフラットキーを設け、回転子セパレート及び回転子鉄心のそれぞれに、回転軸が貫通可能な回転軸貫通孔と、フラットキーが嵌合されるキー溝とを設け、フラットキーとキー溝との嵌合によって、回転軸と回転子鉄心および回転子セパレートとの周方向の位置決めを実現し、また、回転軸に対する回転子鉄心及び回転子セパレートの軸方向の位置決めを実現するために、回転軸にシャフトリングを設ける、ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項５】
回転子磁極片と回転子鉄心との間の永久磁石は、一体型磁石である、ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項６】
回転子磁極片と回転子鉄心との間の永久磁石は、複数の永久磁石を回転子の軸方向に沿って継ぎ合わせてなる永久磁石組であり、回転子セパレートにおける永久磁石貫通孔は、永久磁石と一対一で対応し、隣接する永久磁石貫通孔の間に仕切壁が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項７】
ステップ２）において、回転時の回転子セパレートに対する永久磁石の押し付けによって生じる応力集中を低減するように、回転子セパレートにおける永久磁石貫通孔のコーナーは、滑らかな曲線状である、ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項８】
ステップ２）において、有限要素分析を通じて、回転子セパレートにセパレート重量軽減、応力集中低下を目的とする肉抜き孔を開設し、各永久磁石貫通孔の周りに複数の肉抜き孔が均一に分布され、同一の永久磁石の周りにおける複数の肉抜き孔が１つの肉抜き孔組を構成し、肉抜き孔組同士は対称分布となっており、肉抜き孔は滑らかな曲線に囲まれている孔であり、肉抜き孔は、円形孔、又は長孔、又はコーナーが弧線となる多辺形の孔であり、肉抜き孔は、主に永久磁石貫通孔のコーナーの所に集中される、ことを特徴とする請求項７に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項９】
ステップ４）において、永久磁石の上端面は、回転子磁極片の下端面に接着され、永久磁石と回転子磁極片との間に金属コロイドがあり、永久磁石の下端面は、回転子鉄心に接着され、永久磁石と回転子鉄心との間に金属コロイドがあり、
ステップ５）において、鉄心締付ボルトのナットの緩みを防止するために、鉄心締付ボルトナットと回転子鉄心との間に緩み防止ワッシャーを設け、又は、鉄心締付ボルトとナットとのネジ噛合部分に金属コロイドを塗ることにより、鉄心締付ボルトとナットとの締付接続を実現し、
ステップ７）において、前端カバー及び後端カバーを取り付けた後、回転子磁極片と回転子セパレートとの間の隙間に熱硬化性高分子材料を充填し、前記熱硬化性高分子材料は、ガラス繊維強化プラスチック又はエポキシ樹脂である
ことを特徴とする請求項１−８のいずれかに記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【請求項１０】
ステップ７）において、前端カバー及び後端カバーを取り付ける時には、先ず各磁極片締付ボルトの両端に取付ネジ孔を開設し、前端カバー及び後端カバーのそれぞれに、磁極片締付ボルトと一対一で対応する固定ネジ孔を設け、固定ネジ孔を取付ネジ孔に合わせて、ネジを取付ネジ孔に挿入させて、ネジを締め付けることで、前端カバー及び後端カバーの取り付けを完了させる、ことを特徴とする請求項９に記載の永久磁石モータ回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石モータ回転子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータは、磁界を媒介物として機械エネルギーと電気エネルギーとを互いに変換させる電磁装置である。モータの内部にて機械・電気エネルギー変換に必要とするエアギャップ磁界を形成する方法は、２つある。一つは、モータのコイルに電流を流して磁界を発生させる方法で、例えば、一般的な直流モータとモータがある。このような電気励磁によるモータは、専用のコイル及びそれに対応する装置が必要とするだけでなく、絶えずエネルギーを供給して、電流の流れを維持しなければならない。もう一つは、永久磁石によって磁界を発生させる方法である。永久磁石は、その材料の固有特性によって、予め磁化（着磁）されると、その後、外部からエネルギーが付与されなくても、その周りのスペースに磁界を発生できる。つまり、もう一つは、永久磁石モータである。
【０００３】
永久磁石モータは、伝統的な励磁モータに比べて、構造が簡単で、ロスが少ない、力率が高い、効率が高い、出力密度が高い、起動モーメントが大きい、温度の上昇が低い、軽量化などの著しい特徴がある。希土類永久磁石材料（特にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石材料）の磁気性能の向上と改善、および値下げに伴い、永久磁石モータの開発も段々成熟する一方で、永久磁石モータは国防、工農業生産や日常生活などの面でも益々幅広く使われるようになっている。
【０００４】
永久磁石モータは、回転子に取り付けられた永久磁石によって磁界が生じるモータで、その固定子構造が、一般的な同期／非同期モータと基本的に同じである。つまり、永久磁石モータは、珪素鋼板を積み重ねてなる固定子鉄心と、固定子鉄心の槽に嵌め込まれる固定子コイルとから構成され、三相交流電流を流すことによって固定子コイルに回転磁界を形成させる。永久磁石モータ回転子は、主に、回転子鉄心と永久磁石とから構成されるが、これは永久磁石モータとその他のタイプのモータとの主な違いである。回転子の磁気回路構造は、永久磁石モータのキーポイント技術である。回転子に使われる磁気回路の構造によって、モータの運行性能や、制御方法、製造プロセスおよび使用の都合も異なる。
【０００５】
永久磁石回転子の磁気回路は、永久磁石モータの回転子における永久磁石の取付位置によって、一般的に表面式、内蔵式およびクローポール式などの三種に分けられる。表面式回転子の磁気回路は、構造が簡単で、製造コストが低いが、回転子の表面に起動コイルを取り付けることができない。したがって、このような永久磁石モータは、非同期起動能力がなく、回転子の機械的強度が低いため、高速回転中に永久磁石の破砕性故障が発生し易い。内蔵式永久磁石モータの回転子は、永久磁石が回転子の内部に配置される。内蔵式回転子の磁気回路構造は、永久磁石の磁化方向と回転子の回転方向との相互関係によって、さらにラジアル式、接線式および混合式などの三種に分けられる。表面式回転子に比べて、内蔵式永久磁石モータは、力学的性能が相対的に低い永久磁石を保護することができ、永久磁石モータの性能の必要によって永久磁石の寸法を顕著に大きくすることができるので、現在、永久磁石回転子として幅広く採用される構造となっている。
【０００６】
現時点、良く使われる永久磁石モータの回転子は、回転子導体棒で回転子を補強するが、依然として機械的強度が低い、信頼性が悪い、回転子表面の渦電流損が大きい、内部磁束漏れが著しいなどの問題があるので、大出力や、高回転速度、大回転直径の永久磁石モータの開発の阻害となり、さらに、永久磁石モータを牽引モータとする高速列車への利用も制限を受けている。
【０００７】
中国特許出願２０１０１０５１３３０７．３号には高出力の永久磁石モータの回転子および回転子の装着方法が公開されている。当該回転子は、永久磁石埋込式構造を採用し、軸方向に沿って配列された少なくとも２つの回転子ユニットから構成されている。各回転子ユニットの隣接する両極永久磁石の間の鉄心には回転子の軸方向に沿って磁気遮蔽凹溝が設けられ、隣接する回転子ユニットの間には非磁性材料で作られるセパレートが設けられ、回転子ユニットの両端にはエンドプレートが設けられ、少なくとも２つの回転子ユニットが軸方向位置決め用の締付ボルトによって固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】中国特許出願２０１０１０５１３３０７．３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記永久磁石モータ回転子は、次の欠点がある。１．回転子の磁極片が受ける遠心力は、端板、セパレートおよび位置決め用締付ボルトによって共同に負担され、つまり、固定子ユニットの位置決め用締付ボルトが曲げモーメントを受けることになる。回転子が高速に回転すると、遠心力が大きくなり、位置決め用締付ボルトが遠心力によって曲がり易い。即ち、このような回転子は、高速回転モータに適わない。２．鉄心に磁気遮蔽凹溝が設けられているが、隣接する永久磁石の間の鉄心部分には依然として接続部分がある。そして、隣接する両極の永久磁石の磁界が永久磁石の間の鉄心部分により直接に連通されるため、磁束漏れが発生する。即ち、このような構造も磁束漏れを避けることができず、磁束漏れが酷い。３．セパレートは、隣接する２つの回転子ユニットの間に設けられ、セパレートの厚さが回転子の軸方向の有効長さを占める。回転子に使われる回転子ユニットの数が比較的多く、回転子セパレートが比較的厚い場合に、回転子の有効長さが急激に減るので、回転子の電磁性能に影響を与える。
【００１０】
本発明は、従来技術の上記問題を解決するために、機械的強さが高く、高速回転モータに適用できる永久磁石モータ回転子の製造方法を提供するものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
永久磁石モータ回転子の製造方法は、次のステップを含む。
１）回転軸と、永久磁石と、前端カバーと、後端カバーとを製作し、複数の磁極片部と１つの鉄心部とを含む磁気ヨークユニットを製作し、磁気ヨークユニットにおいて、磁極片部は、鉄心部を囲むように設けられ、各磁極片部は、互いに独立し且つ均一に分布され、各磁極片部と鉄心部との間は一対の接続ストリップによって接続され、磁極片部、接続ストリップおよび鉄心部は、永久磁石の軸方向及び周方向における位置を決める位置決め孔を形成するように配置され、磁極片部には磁極片締付ボルトが貫通可能な磁極片ボルト貫通孔が設けられ、鉄心部には鉄心締付ボルトが貫通可能な鉄心ボルト貫通孔が設けられる。
【００１２】
２）非磁性材料で回転子セパレートを製造し、回転子セパレートは、軸方向において回転子の構造を複数の回転子ユニットに分け、回転子セパレートには、永久磁石が貫通可能な永久磁石貫通孔が設けられ、回転子セパレートには、磁極片締付ボルトが貫通可能な磁極片ボルト貫通孔と、鉄心締付ボルトが貫通可能な鉄心ボルト貫通孔とが設けられている。
【００１３】
３）磁気ヨークユニット及び回転子セパレートを回転軸に嵌接し、回転軸と磁気ヨークユニットの鉄心部との接続、及び、回転軸と回転子セパレートとの接続はいずれもキー接続であり、磁気ヨークユニット及び回転子セパレートは、軸方向において間隔を置きながら均一に分布され、回転子セパレートは、軸方向において回転子の構造を複数の回転子ユニットに分け、
全ての磁気ヨークユニットの位置決め孔を位置合わせることによって位置決めチャンネルを形成し、位置決めチャンネルと回転子セパレートの永久磁石貫通孔とを位置合わせることによって永久磁石チャンネルを形成し、磁気ヨークユニットの磁極片ボルト貫通孔と回転セパレートの磁極片ボルト貫通孔とを一対一で位置合わせることにより、磁極片締付ボルトが通過可能な磁極片ボルトチャンネルを形成し、磁気ヨークユニットの鉄心ボルト貫通孔と回転子セパレートの鉄心ボルト貫通孔とを一対一で位置合わせることにより、鉄心締付ボルトが通過可能な鉄心ボルトチャンネルを形成する。
【００１４】
４）永久磁石と永久磁石チャンネルとが隙間をもって結合するように、永久磁石を永久磁石チャンネルに挿入させる。
５）磁極片締付ボルトと磁極片締付ボルトチャンネルとが隙間をもって結合するように、各磁極片ボルトチャンネルに磁極片締付ボルトを挿入させ、鉄心締付ボルトと鉄心ボルトチャンネルとが隙間をもって結合するように、各鉄心ボルトチャンネルに鉄心締付ボルトを挿入させ、締付ボルトの両端でそれぞれナットを接続させることによって、磁気ヨークユニットにおける接続ストリップが互いに重なるように、磁気ヨークユニットと回転子セパレートとを締付ける。
【００１５】
６）各接続ストリップの中間部分を切り除いて、磁極片部を重ねて回転子磁極片を形成し、鉄心部を重ねて回転子鉄心を形成するとともに、回転子磁極片と回転子鉄心とに互いに独立させる。
【００１６】
７）回転子構造の前後の両セグメントに前端板及び後端板をそれぞれ固定接続する。
さらに、ステップ１）において、磁気ヨークユニットは、複数の薄片を重ねてなる。
さらに、ステップ１）において、磁気ヨークユニットは、透磁率に優れた強磁性材料の板材で作られる。
【００１７】
さらに、ステップ１）において、回転軸にフラットキーを設け、回転子セパレート及び回転子鉄心のそれぞれに、回転軸が貫通可能な回転軸貫通孔と、フラットキーが嵌合されるキー溝とを設け、フラットキーとキー溝との嵌合によって、回転軸と回転子鉄心および回転子セパレートとの周方向の位置決めを実現し、また、回転軸に対する回転子鉄心及び回転子セパレートの軸方向の位置決めを実現するために、回転軸にシャフトリングを設ける。
【００１８】
さらに、回転子磁極片と回転子鉄心との間の永久磁石は、ソリッド式磁石である。
又は、回転子磁極片と回転子鉄心との間の永久磁石は、複数の永久磁石を回転子の軸方向に沿って継ぎ合わせてなる永久磁石組であり、回転子セパレートにおける永久磁石貫通孔は、永久磁石と一対一で対応し、隣接する永久磁石貫通孔の間に仕切壁が設けられている。
【００１９】
さらに、ステップ２）において、回転時の回転子セパレートに対する永久磁石の押し付けによって生じる応力集中を低減するように、回転子セパレートにおける永久磁石貫通孔のコーナーは、滑らかな曲線状である。
【００２０】
さらに、ステップ２）において、有限要素分析を通じて、回転子セパレートにセパレート重量軽減、応力集中低下を目的とする肉抜き孔を開設し、各永久磁石貫通孔の周りに複数の肉抜き孔が均一に分布され、同一の永久磁石の周りにおける複数の肉抜き孔が１つの肉抜き孔組を構成し、肉抜き孔組同士は対称分布となっており、肉抜き孔は滑らかな曲線に囲まれている孔であり、肉抜き孔は、円形孔、又は長孔、又はコーナーが弧線となる多辺形の孔であり、肉抜き孔は、主に永久磁石貫通孔のコーナーの所に集中される。
【００２１】
さらに、ステップ４）において、永久磁石の上端面は、回転子磁極片の下端面に接着され、永久磁石と回転子磁極片との間に金属コロイドがあり、永久磁石の下端面は、回転子鉄心に接着され、永久磁石と回転子鉄心との間に金属コロイドがある。
【００２２】
さらに、ステップ５）において、鉄心締付ボルトのナットの緩みを防止するために、鉄心締付ボルトナットと回転子鉄心との間に緩み防止ワッシャーを設け、又は、鉄心締付ボルトとナットとのネジ噛合部分に金属コロイドを塗ることにより、鉄心締付ボルトとナットとの締付接続を実現する。
【００２３】
さらに、ステップ７）において、前端カバー及び後端カバーを取り付ける時には、先ず各磁極片締付ボルトの両端に取付ネジ孔を開設し、前端カバー及び後端カバーのそれぞれに、磁極片締付ボルトと一対一で対応する固定ネジ孔を設け、固定ネジ孔を取付ネジ孔に合わせて、ネジを取付ネジ孔に挿しいれて、ネジを締め付けることで、前端カバー及び後端カバーの取り付けを完了する。
【００２４】
さらに、ステップ７）において、前端カバー及び後端カバーを取り付けた後、回転子磁極片と回転子セパレートとの間の隙間にガラス繊維強化プラスチックやエポキシ樹脂などの熱硬化性高分子材料を充填する。
【００２５】
本発明の技術構想：回転子構造の軸方向に沿って、回転子セパレートにより回転子構造を複数の回転子ユニットに分け、隣接する回転子ユニットの回転子磁極片を回転子セパレートにより磁気遮蔽させ、同一の回転子ユニット内において、回転子磁極片を互いに独立させて互いに連通しないようにすることにより、磁束漏れ現象の発生を避ける。
【００２６】
回転子構造は、磁極片締付ボルト及び鉄心締付ボルトによって締め付けられ、回転子磁極片の両端面は、それぞれ２つの回転子セパレートに接着され、回転子磁極片と回転子セパレートとの間の摩擦力によって回転子構造の高速回転時に回転子磁極片及び永久磁石が受ける遠心力を抵抗する。回転子鉄心の両端面はそれぞれ２つの回転子セパレートに接着され、回転子鉄心と回転子セパレートとの間の摩擦力によって回転子構造の高速回転時に回転子磁極片及び永久磁石が受ける遠心力を抵抗する。それと同時に、回転子鉄心の積層片の間や、回転子磁極片の積層片の間および回転子セパレートの積層片の間も互いの摩擦力によって遠心力を抵抗する。また、磁極片締付ボルトの締め付け力を調節することによって、回転子磁極片と回転子セパレートとの間の摩擦力を調節することができ、磁極片締付ボルトは、軸方向の引っ張り力を受けるだけで、遠心力によって生じる曲げモーメントを受けないので、磁極片締付ボルトが折れ難くなり、回転子構造の使用寿命が長くなる。
【００２７】
本発明の有益な効果：１．回転子磁極片とセパレートとの間の摩擦力によって回転子構造の回転時に生じる遠心力を抵抗できるため、締付ボルトが曲げモーメントを受けず、折れ難く、回転子構造の使用寿命が長い。２．永久磁石及び回転子鉄心はそれぞれ回転子セパレートを突き通し、つまり、回転子セパレートの厚さは回転子構造の軸方向長さを占めない。３．回転子磁極片同士は互いに独立しているので、磁束漏れ現象の発生が避けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】永久磁石モータの回転子の部品の分解模式図である。
【図２】永久磁石モータの回転子及び固定子の磁界の分析模式図である。
【図３】磁極片部と鉄心部とが接続ストリップによって接続された模式図である。
【図４】磁極片部と鉄心部との分離によって形成された回転子磁極片と回転子鉄心の模式図である。
【図５】磁極片部と鉄心部との間に接続ストリップがある時の回転子磁極片および回転子鉄心と回転子セパレータとの組立模式図である。
【図６】磁極片部と鉄心部とが分離状態になっている時の回転子磁極片および回転子鉄心と回転子セパレートの組立模式図である。
【図７】第一の永久磁石モータの回転子セパレートの模式図である。
【図８】第一の永久磁石モータの回転子セパレートと永久磁石との組立模式図である。
【図９】第二の永久磁石モータの回転子セパレートの模式図である。
【図１０】第三の永久磁石モータの回転子セパレートの模式図である。
【図１１】第四の永久磁石モータの回転子セパレートの模式図である。
【図１２】第四のセパレートを使用した時の永久磁石モータの回転子部品の分解模式図である。
【図１３】第四のセパレートを使用した時の永久磁石モータの回転子の永久磁石、回転子磁極片および回転子セパレートの分解模式図である。
【図１４】第四のセパレートを使用した時の永久磁石モータ回転軸と回転子鉄心およびセパレートとの互いの嵌合模式図である。
【図１５】永久磁石モータの回転子の組立模式図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
図１〜図９のとおり、永久磁石モータの回転子の製造方法は、次のステップを含む。
１）回転軸１０と、永久磁石１３と、前端カバー１１と、後端カバー１２とを製作する。また、磁気ヨークユニットを製作する。磁気ヨークユニットは、複数の磁極片部と１つの鉄心部とを含む。磁極片部は、鉄心部を囲むように設けられ、各磁極片部は、互いに独立し且つ均一分布される。各磁極片部と鉄心部との間は一対の接続ストリップによって接続される。磁極片部、接続ストリップおよび鉄心部は、永久磁石の軸方向及び周方向における位置を決める位置決め孔を形成するように配置される。磁極片部には磁極片締付ボルト２３が貫通可能な磁極片ボルト貫通孔が設けられ、鉄心部には鉄心締付ボルト２４が貫通可能な鉄心ボルト貫通孔が設けられる。前記永久磁石１３は、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ、フェライト又は希土類などの永久磁石材料で作られ、永久磁石モータの回転子磁界の形成に使われる。磁気ヨークユニットは、複数の積層片を重ねてなる。ただし、磁気ヨークは、ソリッド式を採用しても良い。
【００３０】
２）非磁性材料で回転子セパレート１６を製造する。回転子セパレート１６は、軸方向において回転子構造を複数の回転子ユニットに分ける。回転子セパレート１６には、永久磁石が貫通可能な永久磁石貫通孔１６５が設けられ、回転子セパレート１６には、磁極片締付ボルト２３が貫通可能な磁極片ボルト貫通孔１６１と、鉄心締付ボルト２４が貫通可能な鉄心ボルト貫通孔１６２とが設けられている。回転子セパレート１６は、非磁性材料（例えば、高強度アルミニウム合金や、カーボンファイバー、セラミックスなど）、又は低透磁率材料（例えば、高強度オーステナイトステンレス、チタン合金）の板材で作られ、回転子の高速回転時に回転子磁極片１４及び永久磁石１３が受ける遠心力の抵抗に使われる。回転子セパレート１６は、積層片を重ねて形成してもよく、或いはソリッド式にしても良い。回転子セパレート１６には、回転軸１０に対する永久磁石１３のラジアル方向及び軸方向の位置決めに使われる貫通孔１６５と、磁極片締付ボルト２３の収容に使われる円形孔１６１と、鉄心締付ボルト２４の収容に使われる円形孔１６２と、回転軸１０の外表面との嵌合によって回転軸１０に対する回転子セパレート１６のラジアル方向の位置決めに使われるセントラル円形孔１６３とを含む。キー溝１６４は、回転軸１０におけるキー２５と嵌め合い、回転軸１０に対する回転子セパレート１６のラジアル方向の位置決めに使われる。
【００３１】
３）磁気ヨークユニット及び回転子セパレート１６を回転軸１０に嵌接させる。回転軸１０と磁気ヨークユニットの鉄心部との接続、及び、回転軸１０と回転子セパレート１６との接続は、いずれもキー接続である。磁気ヨークユニットと回転子セパレート１６とは、軸方向において間隔を置きながら均一に分布される。回転子セパレート１６は、軸方向において回転子構造を複数の回転子ユニットに分ける。
【００３２】
全ての磁気ヨークユニットの孔位置決め孔を位置合わせることによって位置決め用チャンネルを形成する。また、位置決めチャンネルと回転子セパレート１６の永久磁石貫通孔１６５とを位置合わせることによって、永久磁石用チャンネルを形成する。磁気ヨークユニットの磁極片ボルト貫通孔と回転セパレート１６の磁極片ボルト貫通孔１６１とを一対一で対応させることで、磁極片締付ボルト２３が通過可能な磁極片ボルト用チャンネルを形成する。また、磁気ヨークユニットの鉄心ボルト貫通孔と回転子セパレート１６の鉄心ボルト貫通孔１６２とを一対一で対応させることで、鉄心締付ボルト２４が通過可能な鉄心ボルト用チャンネルを形成する。
【００３３】
４）永久磁石１３を永久磁石用チャンネルに挿入させ、永久磁石１３と永久磁石用チャンネルとは隙間をもって結合する。
５）各磁極片ボルトチャンネルに磁極片締付ボルト２３を挿入させ、磁極片締付ボルト２３と磁極片ボルト用チャンネルとは隙間をもって結合する。それぞれの鉄心ボルト用チャンネルに鉄心締付ボルト２４を挿入させ、鉄心締付ボルト２４と鉄心ボルトチャンネルとは隙間をもって結合する。また、各締付ボルトの両端にナットを接続させることによって、磁気ヨークユニットと回転子セパレート１６とを締付ける。この時、磁気ヨークユニットにおける接続ストリップは互いに重なる。鉄心締付ボルトのナットと回転子鉄心との間に緩み防止ワッシャーを設けることにより、鉄心締付ボルト２４のナットの緩みを防止する。又は、鉄心締付ボルト２４とナットとのネジ噛合部分に金属コロイドを塗ることにより、鉄心締付ボルトとナット２４との牢固な接続を実現する。
【００３４】
６）各接続ストリップの中間部分を切り除いて、磁極片部を重ねて回転子磁極片１４を形成し、鉄心部を重ねて回転子鉄心１５を形成するとともに、回転子磁極片１４と回転子鉄心１５とを互いに独立させる。永久磁石１３の上端面は、回転子磁極片１６の下端面に接合され、永久磁石１３と回転子磁極片１６との間に金属コロイドがあり、永久磁石１３の下端面は回転子鉄心１５に接合され、永久磁石１３と回転子鉄心１５との間に金属コロイドがある。
【００３５】
７）回転子構造の前後の両セグメントには前端板１１及び後端板１２がそれぞれ固着されている。前端カバー１１及び後端カバー１２を取り付けてから、回転子磁極片１４と回転子セパレート１６との間の隙間に、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）やエポキシ樹脂などの熱硬化性高分子材料を充填する。
【００３６】
磁気ヨークユニットは、透磁率に優れた強磁性材料の板材で作られる。
回転軸１０にはフラットキー２５が設けられ、回転子セパレート１６及び回転子鉄心１５のそれぞれには回転軸が貫通可能な回転軸貫通孔と、フラットキーが嵌合されるキー溝とが設けられている。フラットキー２５とキー溝との嵌合によって、回転軸と回転子鉄心１５および回転子セパレート１６との周方向の位置決めを実現する。また、回転軸に対する回転子鉄心１５及び回転子セパレート１６の軸方向の位置決めを実現するために、回転軸１０にはシャフトリング１０２が設けられている。
【００３７】
回転子の磁極片１４と回転子鉄心１５との間の永久磁石１３は、ソリッド式でもよい。或いは、回転子の磁極片１４と回転子鉄心１５との間の永久磁石１３は、複数の永久磁石が回転子の軸方向に沿って継ぎ合われてなる永久磁石組でもよく、回転子セパレート１６における永久磁石貫通孔１６５は、永久磁石１３と一対一で対応し、隣接する永久磁石貫通孔１６５の間に仕切壁が設けられている。
【００３８】
永久磁石１３がソリッド式磁石である場合、第一の回転子セパレート１６ａを採用するが、第一の回転子セパレート１６ａの構造は、図７のとおりである。回転子セパレート１６ａは、永久磁石１３を収容するための貫通孔１６５が異型孔に構成され、回転子磁極片と回転子鉄心との間の永久磁石がソリッド式磁石である。回転子セパレート１６ａの永久磁石貫通孔１６１の裏側面１６３ａと１６４ａは、それぞれ永久磁石１３ａの表面１３３ａと１３１ａに抵接されるので、回転軸１０に対する前記永久磁石１３ａのラジアル方向における位置決めが実現できる。前記回転子セパレート１６ａの裏側面１６１ａと１６２ａは、それぞれ永久磁石１３ａの両側面１３２ａに抵接されるので、図８に示すように、回転軸１０に対する永久磁石１３ａの周方向における位置決めが実現できる。
【００３９】
永久磁石１３が永久磁石組である場合は、第二の回転子セパレート１６ｂを採用するが、第二の回転子セパレート１６ｂの構造は図９のとおりで、回転子磁極片と回転子鉄心との間に、２つの永久磁石が回転軸に沿って継ぎ合われている。回転子セパレート１６ｂの裏側面１６３ｂと１６４ｂは、回転軸１０に対する永久磁石１３のラジアル方向における位置決めに使われ、裏側面１６２ｂと１６５ｂは、回転軸１０に対する永久磁石１３の周方向における位置決めに使われ、キー溝１６４と内円孔１６３は、それぞれ回転軸１０に対する回転子セパレート１６ｂの周方向及びラジアル方向における位置決めに使われる。永久磁石１３の収容に使われる貫通孔の１つの側辺は２つの円弧１６１ｂを採用し、他の側辺は直辺１６５ｂを採用する。
【００４０】
永久磁石モータの回転子の２次元磁気回路分析は、図２のとおりで、モータの磁界（磁力線）は以下の経路に沿って流れる。磁力線は、当面の永久磁石１３ＡのＮ極から出発し、回転子磁極片１４Ａを通じてエアギャップ２８に入り、さらに固定子の歯部２６２を通じて固定子に入る。固定子において、固定子ヨーク部２６１に沿って隣接する極の対応するエリアに着き、再び固定子の歯部からエアギャップに入る。引き続き、隣接する回転子の磁極片１４Ｂから隣の永久磁石１３ＢのＳ極に入り、さらにＮ極から回転子の鉄心１５に入る。最後に、当面の永久磁石１３ＡのＮ極に戻って、磁力線回路を形成する。
【００４１】
本発明の技術構想：回転子構造の軸方向に沿って回転子セパレート１６により回転子構造を複数の回転子ユニットに分け、隣接する回転子ユニットの回転子磁極片１４は回転子セパレート１６によって磁気遮蔽され、同一のユニットにおいて、回転子磁極片１４が互いに独立になって、互いに連通されないので、磁束漏れ現象の発生が避けられる。
【００４２】
回転子構造は、磁極片締付ボルト２３及び鉄心締付ボルト２４によって締め付けられる。回転子磁極片１４の両端面は、それぞれ２つの回転子セパレート１６に接着され、回転子磁極片１４と回転子セパレート１６との間の摩擦力によって回転子構造の高速回転時に回転子磁極片１４及び永久磁石１３が受ける遠心力を耐える。回転子鉄心１５の両端面は、それぞれ２つの回転子セパレート１６に抵接され、回転子鉄心１５と回転子セパレート１６との間の摩擦力によって回転子構造の高速回転時に回転子磁極片及び永久磁石が受ける遠心力を耐える。それと同時に、回転子鉄心１５の積層シートの間や、回転子磁極片１４の積層シートの間および回転子セパレート１６の積層シートの間も互いの摩擦力によって遠心力を耐える。また、磁極片締付ボルト２３の締め付け力を調節することによって、回転子磁極片１４と回転子セパレート１６との間の摩擦力を調節することができる。また、磁極片締付ボルトは、軸方向の引っ張り力を受けるだけで、遠心力によって生じる曲げモーメントを受けないので、磁極片締付ボルトが折れ難くなり、回転子構造の使用寿命が長くなる。
【００４３】
本発明の有益な効果：１．回転子磁極片とセパレートとの間の摩擦力によって回転子構造の回転時に生じる遠心力を耐え、締付ボルトが曲げモーメントを受けないため、折れ難く、回転子構造の使用寿命が長くなる。２．回転子磁極片同士は互いに独立しているので、磁束漏れ現象の発生が避けられる。
【実施例２】
【００４４】
図１０〜１４を参照する。本実施例と実施例１との相違点：ステップ２）において、回転子セパレート１６を製作する場合に、有限要素分析を通じて、回転子セパレートにセパレート重量軽減、応力集中低下を目的とする肉抜き孔１６６を設ける。各永久磁石貫通孔１６５の周りに複数の肉抜き孔１６６が均一に分布され、同一の永久磁石１３の周りに位置する複数の肉抜き孔１６６によって１つの肉抜き孔組が構成され、肉抜き孔組の同士は対称分布となっており、肉抜き孔１６６は滑らかな曲線に囲まれる孔である。
【００４５】
肉抜き孔１６６は、円形孔、又は長孔、又はコーナーが弧線となる多辺形の孔であり、肉抜き孔は、主に永久磁石貫通孔のコーナーの所に集中される。その他の製作ステップはいずれも同様である。
【００４６】
以下、例を挙げながら肉抜き孔が設けられた２種の回転子セパレートを説明する。
第三の回転子セパレート１６ｃの構造は、図１０のとおりで、回転子セパレート１６ｃの永久磁石貫通孔の裏側面１６３ｃと１６４ｃが回転軸１０に対する永久磁石１３のラジアル方向における位置決めに使われ、裏側面１６５ｃが回転軸１０に対する永久磁石１３の周方向における位置決めに使われ、キー溝１６４と内円１６３とがそれぞれ回転軸１０に対する回転子セパレート１６ｃの周方向及びラジアル方向における位置決めに使われる。このような回転子セパレート１６ｃの肉抜き孔は、円形孔と、コーナーが弧線状となる多辺形孔とを含み、肉抜き孔１６６は永久磁石貫通孔の回転子鉄心１５寄り側に分布される。
【００４７】
第４の回転子セパレート１６ｄの構造は、図１１のとおりで、回転子セパレート１６ｄの永久磁石貫通孔の裏側面１６３ｄと１６４ｄは、回転軸１０に対する永久磁石１３のラジアル方向における位置決めに使われ、裏側面１６５ｄは回転軸１０に対する永久磁石１３の周方向位置決めに使われ、内円弧１６６ｄ、１６７ｄおよび１６８ｄはいずれも応力集中を低下させるために設けられる過渡円弧である。キー溝１６４及び内円１６３は、それぞれ回転軸１０に対する回転子セパレート１６ｄの周方向及びラジアル方向における位置決めに使われる。このような回転子セパレート１６ｄの肉抜き孔は、円形孔と、コーナーが弧線状となる多辺形孔とを含み、肉抜き孔１６６は、永久磁石貫通孔の回転子鉄心１５寄り側に分布される。
【００４８】
回転子セパレートに肉抜き孔を設けることによって、回転子構造の重量が軽減できるだけでなく、回転時に永久磁石が回転子セパレートを押し付けて形成する応力集中を低減することもできる。
【実施例３】
【００４９】
図１５を参照する。本実施例と実施例２との相違点：ステップ７）において、前端カバー１１と後端カバー１２とを取り付ける場合、先ず各磁極片締付ボルト２３の両端に取付ネジ孔を開設し、前端カバー１１及び後端カバー１２のそれぞれに、磁極片締付ボルト２３と一対一で対応する固定ネジ孔を設ける。固定ネジ孔を取付ネジ孔に合わせてから、ネジを取付ネジ孔に挿しいれ、ネジを締め付けることで、前端カバー１１及び後端カバー１２を取り付ける。その他の製作ステップは、いずれも同様である。
【００５０】
回転子の前端板１１と後端板１２は、比較的厚い非磁性材料（例えば、高強度アルミニウム合金）板材、又は低透磁率材料（例えば、高強度オーステナイトステンレス）板材で作られるので、回転子磁極片１４、回転子セパレート１６および永久磁石１３に対する固定作用があるだけでなく、永久磁石モータ回転子に対する動的バランス校正を行う時の重量軽減構造にもなる。前端板締付ボルト１７は、雄ネジによって磁極片締付ボルト２３の前端に位置する雌ネジ孔２３３に接続されることで、回転子前端板１１と磁極片締付ボルト２３とを接続させる。これによって、回転子の前端板１１の裏側面１１２は、回転子の前端に位置する磁極片１４の前側面１４７に抵接される。磁極片締付ボルト２３の後端の外表面に雄ネジ２３２を備え、雄ネジ２３２に磁極片締付ボルトナット２０を螺合することによって、回転子磁極片１４と回転子セパレート１６との締付が実現できる。磁極片締付ボルト２０と、回転子の後端に位置する回転子磁極片１４の後側面１４８との間には、緩み防止ワッシャー２２が設けられ、前記磁極片締付ボルト２０の緩み発生を防ぐ。また、磁極片締付ボルト２３の雄ネジ２３２と磁極片締付ボルトナット２０とのネジ噛合部分に金属コロイドを塗ることによって両者の牢固な接続が実現できる。後端板締付ボルト１８は、雄ネジによって磁極片締付ボルト２３の後端に位置する雌ネジ孔２３１に接続されて、回転子後端板１２と磁極片締付ボルト２３とを接続させることによって、回転子後端板１２の裏側面１２１を回転子の後端に位置する回転子磁極片１４の後側面１４８に抵接させる。前記回転子前端板１１の内孔１１１と回転軸１０のシャフトリング１０２との間に小さな隙間を保留することによって、前記前端板１１と前記回転軸１０とが回転子の組立の際に干渉が発生しないようにする。
【００５１】
本発明の実施例に記載の内容は、本発明の技術構想に対する実現形態を例に挙げたものにすぎない。本発明の保護範囲は、実施例に記載の最良な実施形態に限られない。当業者が本発明の技術構想から考えられる同等な技術手段も、本発明の保護範囲に属する。
【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】
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