(57)【要約】【課題】回転子鉄心の変形を未然に防止し得る回転電機の回転子を提供する。【解決手段】回転子鉄心１１にその軸方向に亘り形成した複数のスロット１６に永久磁石１７を挿入して各磁極を形成する回転電機の回転子において、一方の締金は、回転子鉄心１１の端面のうち、前記永久磁石１７よりも内側部分に当接し、他方の締金１３と協働して固定子鉄心１１を挟持する内締金１２と、この内締金１２を覆合するとともに前記回転子鉄心１１の端面の内、その外周部分に当接するよう内締金１２に固着してある外締金２１とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心にその軸方向に亘り形成した複数のスロットに永久磁石を挿入するとともに、回転子鉄心をその両端面に当接する締金で挟持した状態で回転軸に固定した回転電機の回転子において、
一方の締金は、回転子鉄心の端面のうち、前記永久磁石よりも回転軸側の部分である内側部分に当接し、他方の締金と協働して固定子鉄心を挟持する内締金と、
この内締金を覆合するとともに前記回転子鉄心の端面の内、その外周部分に当接するよう内締金に固着してある外締金とを有することを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
請求項１に記載する回転電機の回転子において、
永久磁石は、回転子鉄心の周方向に関する複数箇所に分散させて形成したスロットに挿入した横断面形状が矩形のものとし、
さらに、各スロットの周方向に関する両端部の辺をそれぞれ傾斜させるとともに、他の辺との接続部分を円弧部としたことを特徴とする回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機の回転子に関し、特に回転子鉄心に永久磁石を埋め込んで磁極を形成した永久磁石回転電機に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来技術】
回転電機の一種として、回転子鉄心に永久磁石を埋め込んで磁極を形成したものがある。図４（ａ）は従来技術に係るこの種の回転子を示す側面図、図４（ｂ）はその縦断面図（上下対象であるので、上半分を示す。）である。両図に示すように、当該回転子は、珪素鋼板を軸方向に積層してなる回転子鉄心１、締金２，３及び回転軸４からなり、固定子鉄心５の内部空間に僅かな間隙を介して挿入してある。
【０００３】
ここで、前記回転子鉄心１には、同一磁極に対応して回転子鉄心１の周方向に複数個のスロット６を分散させて形成するとともに、各スロット６に永久磁石７を挿入・埋設して各磁極（図では４個）を構成している。このように、同一磁極を複数個の永久磁石７で形成することにより、回転子鉄心１の周方向で隣接するスロット６間を高磁気抵抗部としてこの部分での漏れ磁束を低減することができ、また隣接するスロット６間の機械的強度も十分なものとすることができる。
【０００４】
ここで、スロット６及び永久磁石７はそれぞれ横断面形状が矩形となっている。
【０００５】
締金２、３は、回転子鉄心１を貫通するボルト８の両端部にナット９、１０を螺合することにより回転子鉄心１をその左右両側から挟持して固定している。
【０００６】
この種の永久磁石回転電機では、特にそれが高速回転電機になればなる程、減磁の点から、図４（ａ）に示す距離Ｌをなるべく大きくとる必要がある。このため、回転子鉄心１と締金２、３とを一体にして焼嵌をし、その後に永久磁石７をスロット６に挿入する方法が採られている。かかる方法を採用する場合には、永久磁石７をスロット６に挿入する作業の支障とならないよう、永久磁石７よりも内側に締金２を設ける必要がある。
【０００７】
なお、この種の永久磁石回転電機を開示する公知文献として下記の特許文献１を挙げることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１３１００７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示す従来技術に係る永久磁石回転電機においては、締金２が回転子鉄心１の端面に当接する部分が、この回転子鉄心１の端面の一部にならざるを得ない。上述の如く、締金２は、永久磁石７の内側に占位する必要があるからである。
【００１０】
このため、回転子鉄心１の端面において、図４（ｂ）に矢印Ａで示すように、締金２で拘束されないその外周部分が外側に開いてしまい、これに伴う変形により回転電機としての特性が劣化するという問題を生起する。
【００１１】
また、図４に示す従来技術において、電気的特性を考慮した場合には、隣接する永久磁石７の間隔（隣接するスロット６間の間隔）を可及的に狭くした方が望ましい。しかし、狭くなりすぎると、回転子鉄心１のスロット６間の部分に作用する応力が過大になりすぎるという問題がある。すなわち、かかる構造でも前記応力による制限があった。
【００１２】
そこで、隣接するスロット６間を広げることなく、回転時の応力集中を回避し得る回転子の出現が待望されている。
【００１３】
本発明は、上記従来技術に鑑み、回転子鉄心の変形を未然に防止し得るとともに、隣接するスロット間に作用する応力の集中を回避し得る回転電機の回転子を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の点を特徴とする。
【００１５】
１）  回転子鉄心にその軸方向に亘り形成した複数のスロットに永久磁石を挿入するとともに、回転子鉄心をその両端面に当接する締金で挟持した状態で回転軸に固定した回転電機の回転子において、
一方の締金は、回転子鉄心の端面のうち、前記永久磁石よりも回転軸側の部分である内側部分に当接し、他方の締金と協働して固定子鉄心を挟持する内締金と、
この内締金を覆合するとともに前記回転子鉄心の端面の内、その外周部分に当接するよう内締金に固着してある外締金とを有すること。
【００１６】
２）  上記１）に記載する回転電機の回転子において、
永久磁石は、回転子鉄心の周方向に関する複数箇所に分散させて形成したスロットに挿入した横断面形状が矩形のものとし、
さらに、各スロットの周方向に関する両端部の辺をそれぞれ傾斜させるとともに、他の辺との接続部分を円弧部としたこと。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る回転電機の回転子を示す側面図で、（ａ）は外締金を装着した状態、（ｂ）は外締金を外した状態をそれぞれ示している。また、図２はその縦断面図で、（ａ）は全体を、（ｂ）は外締金の固定部分を抽出して示している。
【００１９】
上記図１及び図２に示すように、本形態に係る回転子は、回転子鉄心１１、内締金１２、外締金２１、締金１３及び回転軸１４からなり、固定子鉄心１５の内部空間に僅かな間隙を介して挿入してある。
【００２０】
ここで、回転子鉄心１１の左端面に当接してその位置を規制する締金は、内締金１２ばかりでなく、外締金２１も有する。内締金１２が図４に示す従来技術に係る回転子１の締金２に相当し、これと同様の機能を有する。本形態では、この他に外締金２１を設けている。外締金２１は、内締金１２の外形形状に対応する内部空間である凹部を有し、この凹部を介して内締金１２を覆合するとともに、その外周側の内側端面が固定子鉄心１１の端面に当接してこれを固定するようになっている。
【００２１】
すなわち、当該回転子の組み立て時には、まず回転子鉄心１１を貫通するボルト１８の両端部にナット１９、２０を螺合することにより内締金１２及び締金１３で回転子鉄心１１を左右両側から挟持して固定する。かかる状態で、永久磁石１７をスロット１６に嵌入する。その後、外締金２１で内締金１２を覆合するとともに、その外周側の内側端面を固定子鉄心１１の端面に当接させる。かかる状態で、ボルト２２により外締金２１を内締金１２に固着する。組み立てが完了した回転子は、固定子鉄心１５の内部空間に挿入するが、このとき固定子鉄心１５の内径Ｄ１、締金１３の外径Ｄ２、回転子鉄心１１の外径Ｄ３の寸法は、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係が成立するように構成してある。
【００２２】
このように、内締金１２の他に、外締金２１を設けることにより回転子鉄心１１の両端面の全体に締金１２、２１、１３を当接させてこれを良好に固定することができる。すなわち、回転子鉄心１１の端部が外側に折れる等の変形を未然に防止し得る。また、回転子を組み立てた後、固定子鉄心１５の内部空間に挿入する際には、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係があるので、締金１３をガイドとして良好に当該挿入作業を行うことができる。
【００２３】
本形態に係る回転子の極数は４極であり、各磁極は、周方向に隣接させて形成した複数個（本実施の形態では５個）のスロット１６及びこれら各スロット１６に埋め込む同数の永久磁石１７で形成している。また、各スロット１６の周方向に関する両端部の辺１６ａ、１６ａは、それぞれ傾斜させてある。また、他の辺１６ｂ、１６ｂとの接続部分を円弧部としてある。
【００２４】
すなわち、図２（ａ）に拡大して示すように、辺１６ａ、１６ａは他の辺１６ｂ、１６ｂに直角な方向に対してθだけ傾斜させてあり、同時に角部が円弧部となっている。この結果、スロット１６の横断面形状は角部に面取り部を有する平行四辺形となっている。
【００２５】
この結果、本形態においては、回転子の回転時に回転子鉄心１１に作用する応力Ｆ１の辺１６ａ、１６ａに直角な成分である曲げ応力Ｆ２及びこれに直角な成分である引っ張り応力Ｆ３は図２（ａ）に示すようになる。比較のため、図４に示す従来技術に係る回転子における同様の応力Ｆ１、曲げ応力Ｆ２及び引っ張り応力Ｆ３を図２（ｂ）に示す。
【００２６】
両図を比較すれば明らかな通り、本形態によれば、曲げ応力Ｆ２を小さくすることができる。この曲げ応力Ｆ２は、スロット１６の形状が矩形、すなわち辺１６ａ、１６ａが辺１６ｂ、１６ｂに対して直角のとき最も大きく、傾斜角θが大きくなるにつれ小さくなる。また、角部が円弧部となっているので、応力集中を緩和することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上、実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明によれば、内締金の他に、この内締金を覆合する外締金を設けたので、永久磁石のスロットに対する挿入作業は良好にこれを確保した上で、回転子鉄心の両端面の全体に締金を当接させてこれを良好に固定することができる。すなわち、回転子鉄心の端部が外側に折れる等の変形を未然に防止し得る。
【００２８】
さらに、隣接するスロット間の間隔を広げることなく、曲げ応力を低減してこれによる不都合を防止し得る。すなわち、当該部分の磁気抵抗を下げることなく、回転子としての機械的強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転電機の回転子を示す側面図で、（ａ）は外締金を装着した状態、（ｂ）は外締金を外した状態をそれぞれ示している。
【図２】図１の縦断面図で、（ａ）は全体を、（ｂ）は外締金の固定部分を抽出して示している。
【図３】回転子鉄心のスロット部分に作用する力を説明するための説明図で、（ａ）は本発明の実施の形態に係る回転子の場合、（ｂ）は図４に示す従来技術に係る回転子の場合である。
【図４】従来技術に係る回転電機の回転子を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は縦断面図である。
【符号の説明】
１１        回転子鉄心
１２        内締金
１３        締金
１４        回転軸
１５        固定子鉄心
１６        スロット
１７        永久磁石
２１        外締金
【図１】
2004328880.tif 000003
【図２】
2004328880.tif 000004
【図３】
2004328880.tif 000005
【図４】
2004328880.tif 000006