(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体で構成された界磁子コアと、
前記界磁子コアの表面に第１の方向に交互に極性が異なるように並べられて接着剤で貼り付けられた複数の永久磁石とを備え、
前記第１の方向に垂直な方向かつ前記界磁子コアの表面と平行な第２の方向における前記永久磁石の端部の前記界磁子コアへの貼り付け側に、前記第２の方向における端部に沿って、前記接着剤を溜める接着剤溜まり部が設けられており、
前記永久磁石は、前記第２の方向には同じ極性となるように並べられており、
前記第２の方向における一端に並べられた前記永久磁石の前記第２の方向の一端部及び前記第２の方向における他端に並べられた前記永久磁石の前記第２の方向の他端部のみに、前記接着剤溜まり部を設けたことを特徴とする界磁子。
【請求項２】
前記接着剤溜まり部は、前記第２の方向における前記永久磁石の端部に設けられた切り欠き部と、前記界磁子コアの表面との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の界磁子。
【請求項３】
前記切り欠き部において、前記永久磁石の前記界磁子コアと対向する側の面は、前記界磁子コア側に凸の曲面となっていることを特徴とする請求項２に記載の界磁子。
【請求項４】
前記切り欠き部は、前記第２の方向における端部側ほど前記界磁子コアから離れるテーパ面と前記界磁子コア側に凸の曲面とが繋がっており、前記第２の方向における前記永久磁石の端部側が前記曲面であることを特徴とする請求項２に記載の界磁子。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の界磁子と、
ティース部を有する電機子コア及び前記ティース部に巻回された電機巻線を備えた電機子とを有し、
前記永久磁石と前記電機巻線とが対向する状態で前記界磁子及び前記電機子が配置されたことを特徴とする電動機。
【請求項６】
前記第２の方向における前記永久磁石の長さは、前記第２の方向における前記電機子コアの長さよりも長いことを特徴とする請求項５に記載の電動機。
【請求項７】
前記電機巻線に電気が流れると前記界磁子が回転運動する回転電機であることを特徴とする請求項５又は６に記載の電動機。
【請求項８】
前記電機巻線に電気が流れると前記電機子が前記界磁子と平行に相対的に移動するリニアモータであることを特徴とする請求項５又は６に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を備える電動機の界磁子及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、機械的な軸を持つ回転電機と、機械的な軸を持たないリニアモータとが普及している。永久磁石を備える電動機の界磁子は、界磁子コアの外周面に永久磁石を接着剤により固着している。電動機は、駆動中の発熱による温度変化に伴う膨張収縮及び永久磁石の電機子への吸引力により永久磁石が剥離することを防止するために、界磁子コアへの永久磁石の接着強度を高める必要がある。また、回転電機の界磁子は、駆動時のトルク及び回転中に発生する遠心力による永久磁石の剥離を防止するために、界磁子コアへの永久磁石の接着強度を高める必要がある。さらに、リニアモータの界磁子は、駆動時の推力による永久磁石の剥離を防止するために、界磁子コアへの永久磁石の接着強度を高める必要がある。【０００３】
特許文献１に開示されている電動機は、永久磁石のうち電動機の駆動方向両端部に接着剤溜まり部を設けて接着膜厚を確保することで、永久磁石の接着強度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６０９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す電動機は、永久磁石のうち駆動方向の両端部に接着剤溜まり部を設けているため、接着強度を増すために、接着剤溜まり部を大きくすると電動機が発生する電磁力が低下し、特性が劣化するという課題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、界磁子コアへの永久磁石の接着強度を高め、電動機に用いた場合に電動機の特性が劣化することを抑えた界磁子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁性体で構成された界磁子コアと、界磁子コアの表面に第１の方向に交互に極性が異なるように並べられて接着剤で貼り付けられた複数の永久磁石とを備える。本発明は、第１の方向に垂直な方向かつ界磁子コアの表面と平行な第２の方向における永久磁石の端部の界磁子コアへの貼り付け側に、第２の方向における端部に沿って、接着剤を溜める接着剤溜まり部を設けている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る界磁子は、界磁子コアへの永久磁石の接着強度を高め、電動機に用いた場合に電動機の特性が劣化することを抑えられるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転電機の回転軸に垂直な断面図
【図２】実施の形態１に係る回転電機の回転軸に沿った断面図
【図３】実施の形態１に係る回転電機の界磁子の回転軸に沿った断面図
【図４】実施の形態１に係る回転電機の界磁子コアと永久磁石との接着部分の拡大図
【図５】実施の形態１に係る回転電機の第１の変形例の界磁子コアと永久磁石との接着部分の拡大図
【図６】実施の形態１に係る回転電機の第２の変形例の界磁子コアと永久磁石との接着部分の拡大図
【図７】実施の形態１に係る回転電機の第３の変形例の界磁子の回転軸に沿った断面図
【図８】実施の形態１に係る回転電機の第４の変形例の界磁子の回転軸に沿った断面図
【図９】実施の形態１に係る回転電機の第５の変形例の界磁子の回転軸に沿った断面図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る回転電機の回転軸に沿った断面図
【図１１】本発明の実施の形態３に係るリニアモータの駆動方向に沿った断面図
【図１２】実施の形態３に係るリニアモータの駆動方向に垂直な断面図
【図１３】実施の形態３に係るリニアモータの第１の変形例の駆動方向に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係る界磁子及び電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機の回転軸に垂直な断面図である。図２は、実施の形態１に係る回転電機の回転軸に沿った断面図である。電動機である回転電機１０は、界磁子２及び電機子３を有する。図１は、図２中のI-I線に沿った断面を示している。図２は、図１中のII-II線に沿った断面を示している。回転電機１０は、回転子となる界磁子２と、固定子となる電機子３とを有する。界磁子２は、回転軸ＡＸ回りに回転する。
【００１２】
界磁子２は、磁性体で構成された界磁子コア２１と、界磁子コア２１の外周面２１１に接着剤により円周方向である第１の方向に予め設定した間隔で、交互に極性が異なるように並べて貼り付けられた複数の永久磁石２２とを備える。永久磁石２２は、第１の方向に垂直な方向かつ界磁子コア２１の外周面２１１に平行な方向である第２の方向には同じ極性となるように並べられている。外周面２１１は、界磁子コア２１の表面である。界磁子コア２１は、回転軸ＡＸの両方向に突出するシャフト２１２を有する。界磁子コア２１は、シャフト２１２の部分において不図示のベアリングによって回転可能に支持されている。
【００１３】
電機子３は、電機子コア３１と、電機巻線３２とを有する。電機子コア３１は、磁性体で形成された円環状のコアバック部３１１と、コアバック部３１１の円環の内周側に突出して永久磁石２２に対向するティース部３１２とを有する。電機巻線３２は、ティース部３１２に巻回されている。電機巻線３２に電流が流れると磁界が発生し、永久磁石２２を有する界磁子２が回転する。
【００１４】
図３は、実施の形態１に係る回転電機の界磁子の回転軸に沿った断面図である。図４は、実施の形態１に係る回転電機の界磁子コアと永久磁石との接着部分の拡大図である。図４は、図３中のＡ部を拡大して示している。永久磁石２２は、接着剤２３により界磁子コア２１に接着固定されている。永久磁石２２は、回転軸ＡＸの軸方向の両端部に切り欠き部２４ａが設けられている。界磁子２は、回転軸ＡＸ回りに回転するため、切り欠き部２４ａは、第２の方向における永久磁石２２の両端部に設けられていることになる。
【００１５】
切り欠き部２４ａにおいて、永久磁石２２の界磁子コア２１と対向する側の面２５は、第２の方向での端部ほど界磁子コア２１の外周面２１１から遠ざかっている。切り欠き部２４ａにおいて、永久磁石２２の界磁子コア２１と対向する側の面２５と界磁子コア２１の外周面２１１との距離の変化の割合は一定である。すなわち、切り欠き部２４ａにおける永久磁石２２の界磁子コア２１と対向する側の面２５は、第２の方向における端部側ほど界磁子コア２１から離れるテーパ面である。永久磁石２２に切り欠き部２４ａが設けられていることにより、第１の方向に垂直な方向かつ界磁子コア２１の表面と平行な第２の方向における永久磁石２２の端部の界磁子コア２１への貼り付け側に、第２の方向の端部に沿って、接着剤２３を溜める接着剤溜まり部２４が設けられている。すなわち、第２の方向における永久磁石２２の端部と界磁子コア２１との間には、接着剤溜まり部２４が形成されており、接着剤溜まり部２４は第１の方向に延びている。接着剤溜まり部２４における接着剤２３の膜厚は、切り欠き部２４ａ以外の部分での永久磁石２２と界磁子コア２１との間の接着剤２３の膜厚よりも厚くなっている。切り欠き部２４ａにおける永久磁石２２の界磁子コア２１と対向する側の面２５がテーパ面であるため、永久磁石２２に容易に切り欠き部２４ａを設けることができる。
【００１６】
実施の形態１に係る回転電機１０は、第２の方向における永久磁石２２の両端部に切り欠き部２４ａを設けるといった簡易な方法により、界磁子コア２１に複雑な加工を施すことなく、接着剤２３を溜める接着剤溜まり部２４を形成できる。したがって、実施の形態１に係る回転電機１０は、永久磁石２２を界磁子コア２１に固定する接着剤２３の膜厚を厚くすることが可能となり、永久磁石２２の接着強度を向上することができる。また、永久磁石２２により発生し電機巻線３２へ向かう磁束は、永久磁石２２の第２の方向端部から直接界磁子コア２１へ漏れる影響により、永久磁石２２の第２の方向端部の方がその他の部位に比べ少ない。実施の形態１に係る回転電機１０は、磁束の漏れが多い第２の方向における永久磁石２２の両端部のみに切り欠き部２４ａを設けているため、第１の方向における永久磁石２２の両端部に切り欠き部を設けた回転電機と比較して特性劣化を抑制できる。すなわち、界磁子２は、回転電機１０に用いた場合に回転電機１０の特性が劣化することを抑えることができる。したがって、永久磁石の、交互に極性が異なるように配列された方向の両端部に接着剤溜まり部を設けた回転電機と比較すると、より少ない電力で同じ出力が得られるため、省エネルギー化を実現できる。
【００１７】
なお、図１に示した回転電機１０は、界磁子２の極数が８、電機子３のスロット数が１２であるが、界磁子２の極数及び電機子３のスロット数はこれらに限定されない。
【００１８】
図５は、実施の形態１に係る回転電機の第１の変形例の界磁子コアと永久磁石との接着部分の拡大図である。第１の変形例においては切り欠き部２４ｂにおいて、永久磁石２２の界磁子コア２１と対向する側の面２５は、界磁子コア２１側に凸の曲面となっている。すなわち、切り欠き部２４ｂにおいて永久磁石２２の厚さの変化量は、第２の方向での端部に近づくほど大きくなっている。切り欠き部２４ｂにおいて、永久磁石２２の界磁子コア２１と対向する側の面２５を界磁子コア２１側に凸の曲面とすることにより、永久磁石２２を欠けにくくすることができる。
【００１９】
図６は、実施の形態１に係る回転電機の第２の変形例の界磁子コアと永久磁石との接着部分の拡大図である。第２の変形例においては、切り欠き部２４ｃは、第２の方向における端部側ほど界磁子コア２１から離れるテーパ面２４１と界磁子コア２１側に凸の曲面２４２とが繋がっており、第２の方向における永久磁石２２の端部側が曲面２４２である。切り欠き２４ｃは、テーパ面２４１が占める割合と曲面２４２が占める割合とを変えることで、接着剤溜まり部２４の大きさを調整することができる。
【００２０】
図７は、実施の形態１に係る回転電機の第３の変形例の界磁子の回転軸に沿った断面図である。第３の変形例においては、永久磁石２２は、第２の方向には並べられておらず１枚だけ配置されている。第２の方向に永久磁石２２を並べないことにより、永久磁石２２を界磁子コア２１の外周面２１１に接着する作業での工数を低減することができる。また、第３の変形例に示すように、永久磁石２２が第１の方向に比べ第２の方向に長く構成されている場合、第１の方向における永久磁石２２の両端部に切り欠き部を設けた回転電機と比較した特性劣化の抑制効果を高めることできる。
【００２１】
図８は、実施の形態１に係る回転電機の第４の変形例の界磁子の回転軸に沿った断面図である。第４の変形例においては、永久磁石２２は、第２の方向に３枚並べられている。第２の方向に並べる永久磁石２２の数を増やすことで、接着剤溜まり部２４の個数を増大させ、永久磁石２２の界磁子コア２１への接着強度を高めることができる。
【００２２】
図９は、実施の形態１に係る回転電機の第５の変形例の界磁子の回転軸に沿った断面図である。第５の変形例においては、第２の方向に複数配置されている永久磁石２２は、第２の方向における一端に並べられた永久磁石２２の第２の方向の一端部及び第２の方向における他端に並べられた永久磁石２２の第２の方向の他端部のみ切り欠き２４ａが設けられている。従って、接着剤溜まり部２４は、第２の方向における一端に並べられた永久磁石２２の第２の方向の一端部及び第２の方向における他端に並べられた永久磁石２２の第２の方向の他端部にのみ形成されている。第２の方向に永久磁石２２が隣接する部分では、永久磁石２２の端部が別の永久磁石２２によって覆われるため、永久磁石２２の剥離は進展しにくい。一方、第２の方向における永久磁石２２の列の端部で永久磁石２２の端部が露出している部分では、永久磁石２２が剥離すると、剥離が進展しやすい。第５の変形例では、永久磁石２２の剥離が進展しやすい第２の方向の両端部にのみ接着剤溜まり部２４を形成しているため、永久磁石２２の剥離が進展しにくい第２の方向の中間部で磁界が弱くなって回転電機１０の特性が劣化することを抑制できる。
【００２３】
実施の形態１に係る回転電機１０は、第１の方向に垂直な方向かつ界磁子コア２１の外周面２１１に平行な方向である第２の方向における永久磁石２２の両端部に接着剤溜まり部２４を設けているため、永久磁石２２の界磁子コア２１への接着強度を高めることができる。
【００２４】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る回転電機の回転軸に沿った断面図である。実施の形態２に係る回転電機１０は、図１０に示すように、電機子コア３１の軸方向長さＬｃは、永久磁石２２の軸方向長さＬｍ未満となっている。すなわち、第２の方向における永久磁石２２の長さは、第２の方向における電機子コア３１の長さよりも長い。その他の構成は実施の形態１に示すものと同様である。
【００２５】
実施の形態２に係る回転電機１０は、実施の形態１と同様に接着強度を向上することができる。また、実施の形態２に係る回転電機１０は、永久磁石２２の軸方向長さＬｍを電機子コア３１の軸方向長さＬｃよりも長くしているため、永久磁石２２に切り欠き部２４ａを設けることで磁石量が減少することによる回転電機１０の特性劣化を抑制することができる。
【００２６】
なお、界磁子２の極数、電機巻線３２の数、切り欠き部２４ａの形状、第２の方向に永久磁石２２を並べて配置する枚数、永久磁石２２の切り欠き２４ａを設ける位置は、図１０に示した例に限ったものでなく、実施の形態１の各変形例と同様の変更を加えることにより、実施の形態２に係る回転電機１０でも同様の効果が得られる。
【００２７】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係るリニアモータの駆動方向に沿った断面図である。図１２は、実施の形態３に係るリニアモータの駆動方向に垂直な断面図である。図１１は、図１２中のXI-XI線に沿った断面を示している。図１２は、図１１中のXII-XII線に沿った断面を示している。図１１に示すように、リニアモータ１１は、界磁子１２と電機子１３を有している。界磁子１２は、磁性体で構成された板状の界磁子コア１２１と界磁子コア１２１の表面１２１１に予め設定した間隔で、交互に極性が異なるように配置された複数の永久磁石１２２とを備える。電機子１３は、電機子コア１３１と電機巻線１３２を有している。電機子コア１３１は、磁性体で構成された板状のコアバック部１３１１とコアバック部１３１１から永久磁石１２２に対向するように突出したティース部１３１２とを備える。電機巻線１３２は、ティース部１３１２に巻回されている。電機巻線１３２に電流を流すと磁界が発生し、界磁子１２と電機子１３とを相対的に矢印Ｙに示す駆動方向に移動させる駆動力が発生する。なお、図１３は、実施の形態３に係るリニアモータの第１の変形例の駆動方向に沿った断面図である。図１１に示すリニアモータ１１は界磁子１２が固定子となり、電機子１３が可動子となる場合を示したが、図１３に示すように、矢印Ｙに示す駆動方向において界磁子１２を電機子１３によりも長く構成し、界磁子１２が可動子となり、電機子１３が固定子となるように構成してもよい。
【００２８】
永久磁石１２２は、界磁子コア１２１の表面１２１１に配置されており、接着剤１２３によって界磁子コア１２１に接着固定されている。永久磁石１２２は、永久磁石１２２の交互に極性が異なるように配列された方向である第１の方向に垂直な方向かつ界磁子コア１２１の表面１２１１と平行な方向である第２の方向の端部に切り欠き部１２４ａが設けられている。切り欠き部１２４ａにおいて、永久磁石１２２の界磁子コア１２１と対向する側の面１２５は、第２の方向の端部ほど界磁子コア１２１の表面１２１１から遠ざかっている。永久磁石１２２に切り欠き部１２４ａが設けられていることにより、永久磁石１２２と界磁子コア１２１との間には、接着剤溜まり部１２４が形成されている。接着剤溜まり部１２４における接着剤１２３の膜厚は、切り欠き部１２４ａ以外の部分での永久磁石１２２と界磁子コア１２１との間の接着剤１２３の膜厚よりも厚くなっている。
【００２９】
実施の形態３に係るリニアモータ１１は、第１の方向に垂直な方向かつ界磁子コア１２１の表面１２１１に平行な方向である第２の方向における永久磁石１２２の両端部に接着剤溜まり部１２４を設けているため、永久磁石１２２の界磁子コア１２１への接着強度を高めることができる。また、実施の形態３に係るリニアモータ１１は、磁束の漏れが多い第２の方向における永久磁石１２２の両端部のみに切り欠き部１２４ａを設けているため、リニアモータ１１の特性劣化を抑制できる。すなわち、界磁子１２は、リニアモータ１１に用いた場合にリニアモータ１１の特性が劣化することを抑えることができる。したがって、永久磁石の交互に極性が異なるように配列された方向の両端部に接着剤溜まり部を設けたリニアモータと比較すると、より少ない電力で同じ出力が得られるため、省エネルギー化を実現できる。
【００３０】
なお、リニアモータ１１の極数、電機巻線１３２の数、切り欠き部１２４ａの形状、第２の方向に永久磁石１２２を並べて配置する枚数、永久磁石１２２の切り欠き部１２４ａの位置といった構成はこれに限ったものでなく、実施の形態１の各変形例と同様の変更を加えることにより、実施の形態３に係るリニアモータ１１でも同様の効果を得られる。
【００３１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
２，１２  界磁子、３，１３  電機子、１０  回転電機、１１  リニアモータ、２１，１２１  界磁子コア、２２，１２２  永久磁石、２３，１２３  接着剤、２４，１２４  接着剤溜まり部、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，１２４ａ  切り欠き部、２５，１２５  面、３１，１３１  電機子コア、３２，１３２  電機巻線、２１１  外周面、２１２  シャフト、２４１  テーパ面、２４２  曲面、３１１，１３１１  コアバック部、３１２，１３１２  ティース部、１２１１  表面。
【要約】
界磁子（２）は、磁性体で構成された界磁子コア（２１）と、界磁子コア（２１）の外周面（２１１）に第１の方向に交互に極性が異なるように並べられて接着剤で貼り付けられた複数の永久磁石（２２）とを備え、第１の方向に垂直な方向かつ界磁子コア（２１）の外周面（２１１）と平行な第２の方向における永久磁石（２２）の端部の界磁子コア（２１）への貼り付け側に、第２の方向における端部に沿って、接着剤を溜める接着剤溜まり部を設けた。【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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