(57)【要約】【課題】永久磁石式同期回転電機における回転子機構は、特に、回転軸の周囲に永久磁石を直接固定配置する構成においては、回転軸周方向での永久磁石の回り止めに適切な手法がなく、回り止めが不安定であるとか、回転軸の形成に工数がかかる傾向があった。【解決手段】回転軸１の外周面に沿って複数対の永久磁石２を外周部の極性をＮＳ交互に配置する構成において、相隣る永久磁石２の接する側面の回転軸１に接する箇所に凹嵌部２ｅを形成する。この凹嵌部２ｅの中から選択されるものに対応した回転軸１の位置にキー溝１ａを形成し、これら選択された凹嵌部２ｅと回転軸に形成されたキー溝１ａとをキー４にて連結する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸の周囲に沿って着磁方向を交互に異にして配置される１乃至複数対の永久磁石と、各永久磁石の外周を囲み当該各永久磁石の遠心力による飛散を防止するシュリンクリングとからなる回転子を有する永久磁石式同期回転電機において、前記各永久磁石の回転軸の周方向における両端内方部には切欠が形成されており、相隣る磁極の互いに連なる切欠で構成される凹嵌部と、少なくとも一つの選択される凹嵌部に対向する位置において回転軸に形成したキー溝と、当該各キー溝と対向する凹嵌部とを連結するキーとで回転軸に対する永久磁石の回り止め手段を構成していることを特徴とする永久磁石式同期回転電機における回転子機構。
【請求項２】
前記キー溝の形成位置が回転子外周面において互いに１８０度離れた２箇所であることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式同期回転電機における回転子機構。
【請求項３】
永久磁石の磁極対数が３である請求項１又は２に記載の永久磁石式同期回転電機における回転子機構。
【請求項４】
回転軸に対して永久磁石を軸方向に分割して配置固定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の永久磁石式同期回転電機における回転子機構。
【請求項５】
回転軸の軸方向に並ぶ一連の永久磁石において、特定の永久磁石における軸方向の長さを調整して形成することを特徴とする請求項４に記載の永久磁石式同期回転電機における回転子機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術用分野】
本発明は、回転軸の周囲に沿って１乃至複数対の磁極部材がＮＳ極性を交互にして連続的に配置される永久磁石式同期回転電機の回転子機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石式同期回転電機の回転子は、特に径長を短くする必要性がある場合、コアを介在させることなく回転軸に永久磁石を直接固定する構成をなしている。
この際、回転軸と永久磁石との回転軸の径方向の固定は、永久磁石の外周に位置するシュリンクリングにてなされる。
一方、回転軸と永久磁石との回転方向における変位防止は、図４、図５に示すような構成が採用されている。
【０００３】
図４は、第１の従来例を示し、回転軸に対する、永久磁石の回り止め手段の一例を示す要部断面図である。この図４において、３１は回転軸で永久磁石の取付部分３１ａが平面状に加工されており、６ポールでは断面６角形に形成されている。３２は永久磁石で、回転軸３１に接する内側の面は平面状をなしている。そして、シュリンクリング３３によって支持される外側の面は、当該シュリンクリング３３の内周面に接するように配置される。
【０００４】
なお、回転軸３１の周囲に配置される永久磁石３２はシュリンクリング３３の内周面に接する側の表面の極性がＮＳ交互に着磁されている。
前記図４の構成において、例えば、モータとして作用する場合、図示しない固定子側から受ける回転磁界に永久磁石３２が磁気吸引力を受けて当該回転磁界と同期して回転軸３１は回転する。この際、永久磁石３２に加わる遠心力は、シュリンクリング３２で保持され、回転軸３１に対する永久磁石３２の回り止めは回転軸の永久磁石取り付け面３１ａが平面状に形成されていることで達成される。
【０００５】
図５は第２の従来例を示す要部断面図で、４１は回転軸、４２は永久磁石、４３はシュリンクリングである。そして、この第２の従来例の特徴をなす構成は、回転軸４１の外周面と、これに接する一連の永久磁石４２の内周面とが断面円形をなし、これらの相互間は接着剤４４にて固定されている。
この図５における第２の従来例は、前記図４における第１の従来例と異なり、接着剤４４において回転軸４１と永久磁石４２の回転方向の相対位置における変位を防止している。
なお、下記特許文献１には、永久磁石式回転電機の回転子機構において、回転軸に固定されたコアに対して固定される一連の永久磁石の回り止め手段が開示されている。その具体的な構成は、相隣る永久磁石が接する面とコアの外周面との交線において断面円形のピンと、このピンを嵌め込む穴をコアと永久磁石とで形成している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２１５７４７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記図４に示す第１の従来技術は、永久磁石の回転軸の周方向における相対位置の変位を防止する点においては効果大と云えるにしても、回転軸の加工工数が増し、製作コストの上昇を来す傾向がある。
一方、図５に示す第２の従来技術は、永久磁石の回転軸の周方向における相対位置を変位させないための手段としては極めて安価で容易にできる反面永久磁石と回転軸との結合状態の維持において信頼性に欠ける欠点がある。
また、前記特許文献に開示の技術は、回転軸に直接永久磁石を固定する構成ではなく、回転軸に対して直接永久磁石を固定する機構への応用は強度的に困難と云える。
【０００８】
本発明の目的は、永久磁石式同期回転電機の回転子機構に関し、回転軸とこれに直接固定される永久磁石の回転軸の周方向における変位を、簡単な機構において的確に防止できる手段を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する手段として請求項１の永久磁石式同期回転電機における回転子機構は、回転軸と、この回転軸の周囲に沿って着磁方向を交互に異にして配置される１乃至複数対の永久磁石と、各永久磁石の外周を囲み当該各永久磁石の遠心力による飛散を防止するシュリンクリングとからなる回転子を有する永久磁石式同期回転電機において、前記各永久磁石の回転軸の周方向における両端内方部には切欠が形成されており、相隣る磁極の互いに連なる切欠で構成される凹嵌部と、少なくとも一つの選択される凹嵌部に対向する位置において回転軸に形成したキー溝と、当該各キー溝と対向する凹嵌部とを連結するキーとで回転軸に対する永久磁石の回り止め手段を構成していることを特徴とする。
この請求項１の発明によると、回転軸の周囲に沿って直接永久磁石を固定するに際して、回転軸に対する永久磁石の回り止め手段は、簡単的確になされる。
即ち、前記回り止め手段の要素としての相隣る磁極の接する面と回転軸表面との交線箇所に形成される永久磁石の凹嵌部は、その要素となる切欠が各磁極に組立て前に予め形成されている。そして、この凹嵌部のうちから選択されたものだけが回転軸の溝とキー結合するのみで前記永久磁石の回り止め手段は達成される。
【００１０】
請求項２の永久磁石式同期回転電機における回転子機構は、回転軸に形成されるキー溝の形成位置が回転子外周面において互いに１８０度離れた２箇所であることを特徴とする。
この請求項２の発明によると、永久磁石が回転軸の周方向に変位する力を阻止する偶力の中心が回転軸の中心となり、前記永久磁石の変位を阻止する偶力は少なくても良い。
従って、回転軸に形成するキー溝を最小限とし、回転子製作に要する工数の削減を図ることができる。
【００１１】
請求項３の永久磁石式同期回転電機における回転子機構は、永久磁石の磁極対数が３であることを特徴とする。
この請求項３の発明によると、汎用性に富む６ポール用永久磁石式同期回転電機の製造工数の減少を図ることができる。
【００１２】
請求項４の永久磁石式同期回転電機における回転子機構は、回転軸に対して永久磁石を軸方向に分割して配置固定することを特徴とする。
この請求項４の発明によると、特に軸の長い永久磁石式同期回転電機の回転子用永久磁石の製作と、各永久磁石の回転軸への装着が容易となる。
【００１３】
請求項５の永久磁石式同期回転電機における回転子機構は、回転軸の軸方向に並ぶ一連の永久磁石において、特定の永久磁石における軸方向の長さを調整して形成することを特徴とする。
この請求項５の発明によると、永久磁石式同期回転電機の被駆動装置が要求する全永久磁石の軸方向の長さを、所望の値に規制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に基づく永久磁石式同期回転電機の回転子機構を図示する一実施の形態の基に具体的に説明する。
図１は本発明に係る永久磁石式同期回転電機の回転子機構の一部切欠正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は永久磁石単体の形状を示す平面図である。
図１乃至図３において、１は回転軸で、両端部にある図示しない軸受支持部の構成は、周知の構成につき簡略化して示した。２は永久磁石で、その単体形状は図３に示す形状をなしている。図３において回転軸１に接する内周面２ａ、後述するシュリンクリングの内周面に接する外周面２ｂ、隣接する永久磁石に接する両側面２ｃ、及び前記内周面２ａの両側部軸方向に形成される切欠２ｄを形成している。
【００１５】
そして、この永久磁石２は、図２に示されるように回転軸１の周囲に沿って極性Ｎ、Ｓが交互に複数対、この実施の形態においては６個配列される。３はシュリンクリングで、各永久磁石２の外周面２ｂを囲み、回転軸１の回転によって生じる遠心力に抗して永久磁石２の回転軸１における径方向の飛散を防止する。４は一対のキーで、回転軸１の周方向に沿って互いに１８０度変位した２箇所に形成したキー溝１ａと相接する永久磁石２の切欠２ｄで形成される６個の凹嵌部２ｅのうち対向して位置する特定のものとを連結する。５は位置決め部材で、回転軸１の軸方向に固定される一連の永久磁石２の両端を固定している。
【００１６】
次に、前記図１乃至図３の構成における作用を説明する。
図１乃至図３に開示される永久磁石式回転子を採用した同期回転電機が同期電動機として作用するときは、図示しない固定子からの回転磁界と永久磁石２からの磁束との相互作用によって回転軸１は回転力を受ける。これに伴って回転軸１は回転し、図示しない被駆動装置を駆動する。
一方、前記永久磁石式同期回転電機が同期発電機として作用するときは、回転軸１が図示しない電動機ほかの原動機によって回転され、図示しない固定子のコイルに対して発電エネルギーを与える。
【００１７】
さて、本発明に係る永久磁石式回転電機における回転子機構が電動機、発電機何れに応用されても、永久磁石２が回転軸１から径方向に離れようとする遠心力と、永久磁石２が回転軸１の回りで変位しようとする偶力が働くことになる。
この際、前記遠心力による永久磁石２の飛散はシュリンクリング３が的確に防止する。また、前記偶力による永久磁石２の回転軸１における周方向のずれは回転軸１に形成したキー溝１ａと永久磁石２に形成した凹嵌部２ｅとキー４との係合により防止する。
【００１８】
以上述べた実施の形態は、本発明の基本をなす構成について述べたが、本発明は更なる以下に述べる変形例がある。
変形例１：
回転軸のキー溝の形成位置は６極の場合、１２０度間隔として３ヶ所で永久磁石の回り止めを行うなど回転軸の周面に対する永久磁石の変位を防止するキーの数と位置は適宜選択できる。
変形例２：
磁極対数は、３が最も汎用性が高いが、これに限定されず、例えば２対、４対など適宜選択可能である。
変形例３：
特に、回転軸に固定される永久磁石の軸方向における長さが大の場合において、軸方向に一連の永久磁石を配置する。
この場合において、特定の永久磁石の軸方向における長さを調整して永久磁石全体の軸方向の長さを微調整する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、この請求項１の発明によると、回転軸の周囲に沿って直接永久磁石を固定するに際して、回転軸に対する永久磁石の回り止め手段は、簡単的確になされる。
即ち、前記回り止め手段の要素としての相隣る磁極の接する面と回転軸表面との交線箇所に形成される永久磁石の凹嵌部は、その要素となる切欠が各磁極に組立て前に予め形成されている。そして、この凹嵌部のうちから選択されたものだけが回転軸の溝とキー結合するのみで前記永久磁石の回り止め手段は達成される。
【００２０】
請求項２の発明によると、永久磁石が回転軸の周方向に変位する力を阻止する偶力の中心が回転軸の中心となり、前記永久磁石の変位を阻止する偶力は少なくても良い。
従って、回転軸に形成するキー溝を最小限とし、回転子製作に要する工数の削減を図ることができる。
【００２１】
請求項３の発明によると、汎用性に富む６ポール用永久磁石式同期回転電機の製造工数の減少を図ることができる。
【００２２】
請求項４の発明によると、特に軸の長い永久磁石式同期回転電機の回転子用永久磁石の製作と、各永久磁石の回転軸への装着が容易となる。
【００２３】
請求項５の発明によると、永久磁石式同期回転電機の被駆動装置が要求する全永久磁石の軸方向の長さを、所望の値に規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である永久磁石式同期回転電機の回転子の要部切欠正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】永久磁石単体の形状を示す正面図である。
【図４】従来の永久磁石式同期回転電機の回転子の断面図である。
【図５】他の従来例における永久磁石式同期回転電機の回転子の断面図である。
【符号の説明】
１  回転軸
１ａ  キー溝
２  永久磁石
２ｄ  切欠
２ｅ  凹嵌部
３  シュリンクリング
４  キー
【図１】
2004304943.tif 000003
【図２】
2004304943.tif 000004
【図３】
2004304943.tif 000005
【図４】
2004304943.tif 000006
【図５】
2004304943.tif 000007