(57)【要約】【課題】渦電流損失を抑えることで温度上昇を少なくし磁石の磁力減少を防止することが可能な電力ロスの少ない電動機を提供する。【解決手段】電動機のロータ構成体は、回転軸芯Ｒを中心に回転可能に構成された回転部２を備えており、回転部は、回転軸芯Ｒ方向に延出した１本のシャフト８と、シャフト８の外側に設けられたロータ部２２とから構成されている。ロータ部は、複数の永久磁石４と複数の絶縁材６とを回転軸芯方向に沿って交互に積層して構成されている。各々の永久磁石は、回転軸芯方向に沿った厚さ寸法Ｗが略２〜３ｍｍで形成されており、各永久磁石の外周には、永久磁石と同一の厚さ寸法を有する磁石破損防止リング１０が外装されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸芯を中心に回転可能に構成された回転部と、回転部に設けられたロータ部とを備えており、ロータ部は、複数の磁石と複数の絶縁材とを回転軸芯方向に沿って交互に積層して構成されていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
ロータ部は、回転部の外周に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
ロータ部は、回転部の内周に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
各々の磁石は、回転軸芯方向に沿った厚さ寸法を比較的薄くして形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動機。
【請求項５】
各々の磁石の外周には、各磁石と同一の厚さ寸法を有する磁石破損防止リングが外装されていることを特徴とする請求項１，２，４のいずれかに記載の電動機。
【請求項６】
磁石としては、永久磁石を適用することが可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高速で回転する機械装置（例えば、超高速回転研削盤、超高速旋盤など）に使用することが可能な電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動機の一例としては、図３に示すように、回転子軸１００の外周に鉄心１０２を介して永久磁石１０４が装着された電動機１０６が知られており、永久磁石１０４には、その高速回転時において最も破損し易い両端部分に、永久磁石飛散防止カバー１０８が被覆されている（特開２００１−２５１９３号公報参照）。
【０００３】
他の例の電動機としては、図４に示すように、ロータ軸１１０の外周に永久磁石１１４がステータ電磁石１１２に対向して装着された電動機１１６が知られており、永久磁石１１４には、その高速回転時における破損を防止するために、保護カバー１１８が被覆されている（特開平８−１０７６４１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような電動機に適用したカバーは、いずれも永久磁石の破損等を防止することを目的としており、以下の点については考慮されていない。電動機を超高速回転で駆動させた場合、駆動周波数が高くなるため、電動機の永久磁石の表面に渦電流が発生し、永久磁石が発熱する。この場合、永久磁石の温度が上昇することによる磁力の減少や、渦電流損失による電動機の電力ロスの増大といった問題が生じる。
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、温度上昇による渦電流損失を抑えることで磁石の磁力減少を防止することが可能な電力ロスの少ない電動機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の電動機は、回転軸芯を中心に回転可能に構成された回転部と、回転部に設けられたロータ部とを備えており、ロータ部は、複数の磁石と複数の絶縁材とを回転軸芯方向に沿って交互に積層して構成されている。電動機のロータ方式としては、ロータ部が回転部の外周に設けられているもの、及び、ロータ部が回転部の内周に設けられているものがある。各々の磁石は、回転軸芯方向に沿った厚さ寸法を比較的薄くして形成されており、各々の磁石の外周には、各磁石と同一の厚さ寸法を有する磁石破損防止リングが外装されている。なお、磁石としては、永久磁石を適用することが可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る電動機について、図１及び図２を参照して説明する。
図１には、本実施の形態の一例として、インナーロータ方式電動機のロータ構成体２が示されている。
この電動機のロータ構成体は、回転軸芯Ｒを中心に回転可能に構成された回転部２と、この回転部２の外周に設けられたロータ部２２とを備えており、ロータ部２２は、複数の永久磁石４と複数の絶縁材６とを回転軸芯Ｒ方向に沿って交互に積層して構成されている。この場合、永久磁石４としては、例えばネオジウム鉄ほう素（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）やサマリウムコバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）等の希土類磁石を適用することが可能であり、絶縁材６としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステルフィルム等を適用することが可能である。
【０００７】
インナーロータ方式電動機において、回転部２は、回転軸芯Ｒ方向に延出した１本のシャフト８で構成されており、このシャフト８は、図示しない軸受によって回転可能に支持されている。各々の永久磁石４は、回転軸芯Ｒ方向に沿った厚さ寸法Ｗは薄い方が良いが、磁石の機械的強度を考慮して２〜３ｍｍで作られている。
【０００８】
各々の永久磁石４の外周には、各永久磁石４と同一の厚さ寸法Ｗを有する磁石破損防止リング１０が外装されており、この磁石破損防止リング１０は、永久磁石４からの磁束を短絡させないような非磁性体材料で形成されている。非磁性体材料としては、例えば非磁性ステンレス鋼、チタン合金、アルミニウム合金等を用いる。
【０００９】
このような電動機の組み立て方法としては、まず、複数の永久磁石４の外周に磁石破損防止リング１０を外装する。次に、磁石破損防止リング１０が外装された複数の永久磁石の間に絶縁材６を回転軸芯Ｒ方向に沿って交互に積層し且つ互いに接着させてロータ部２２を形成する。このロータ部２２においては、複数の永久磁石４に外装された磁石破損防止リング１０相互間にも絶縁材６が介在される。そして、ロータ部２２をシャフト８外周に圧入又は接着することによって図１に示すような電動機のロータ構成体即ち回転部２が完成する。このとき、回転部２の外側に配置したステータ（図示しない）に通電することによって、回転部２を回転させることができる。
【００１０】
以上、インナーロータ方式電動機のロータ構成体によれば、複数の磁石破損防止リング１０及び永久磁石４の回転軸芯Ｒ方向に沿った厚さ寸法Ｗを比較的薄く形成し、これら磁石破損防止リング１０及び永久磁石４の間に絶縁材６を交互に積層させて構成したことによって、超高速回転時の渦電流による永久磁石４の温度上昇を抑えることができる。この場合、渦電流損失を削減することが可能となり、その結果、永久磁石４の温度が上昇することによる磁力の減少や、渦電流損失による電動機の電力ロスの増大といった従来の問題を解消させることが可能となる。
【００１１】
図２には、本実施の形態の他の例として、アウターロータ方式電動機のロータ構成体１２が示されている。
この電動機のロータ構成体１２は、回転軸芯Ｒを中心に回転可能に構成された回転部１２と、この回転部１２の内周に設けられたロータ部２４とを備えており、ロータ部２４は、複数の永久磁石１４と複数の絶縁材１６とを回転軸芯Ｒ方向に沿って交互に積層して構成されている。なお、永久磁石１４及び絶縁材１６の材質は、図１の永久磁石４及び絶縁体６と同様である。
【００１２】
アウターロータ方式電動機において、回転部１２は、回転軸芯Ｒ周りに略筒状に形成された磁性体（鉄）のケーシング１８で構成されており、このケーシング１８は、図示しない軸受によって回転可能に支持されている。各々の永久磁石１４はリング状を成しており、ケーシング１８の内周に装着されている。具体的には、ケーシング１８の内周には、中空円筒状のくり抜き部２０が形成されており、各永久磁石１４は、くり抜き部２０に装着できるようになっている。この場合、各永久磁石１４は、単体でリング状を成す形状、或いは、セグメント方式で分割されている形状のいずれでも良い。いずれの形状においても各永久磁石１４は、図１の永久磁石４と同様の厚さ寸法Ｗに設定されている。
【００１３】
このような電動機の組み立て方法としては、まず、複数の永久磁石１４の間に絶縁材１６を回転軸芯Ｒ方向に沿って交互に積層し且つ互いに接着させてロータ部２４を形成する。そして、このロータ部２４をケーシング１８の内周（くり抜き部２０）に圧入又は接着することによって図２に示すような電動機のロータ構成体１２が完成する。このとき、ロータ構成体１２の内側に配置したステータ（図示しない）に通電することによって、ロータ構成体１２を回転させることができる。
【００１４】
以上、アウターロータ方式電動機のロータ構成体１２によれば、上記インナーロータ方式と同様の効果を実現できると共に、更に、磁性体（鉄）のケーシング１８を磁石破損防止リングとして兼用させることができるため、ロータ構成体１２の構成の簡素化及び低価格化を実現することが可能となる。
【００１５】
なお、図１及び図２の各ロータ構成体２，１２では、ブラシレスタイプの電動機について説明したが、これに限定されることは無く、永久磁石を利用した電動機であれば、上述したような発明技術を適用することができる。また、図１及び図２の各ロータ構成体２，１２において、絶縁材６，１６の代わりに絶縁性を有する接着剤を適用しても良い。この場合、接着剤としては、例えば、エポキシ接着剤等を適用することができる。更に、図１のロータ構成体２では、各々の永久磁石４の外周に同一厚さの磁石破損防止リング１０を外装させているが、この磁石破損防止リング１０は必ずしも必要では無く、永久磁石４と絶縁材６とでロータ部２２を構成しても良い。更にまた、図１のロータ構成体２において、その占有スペースを大きく確保できる場合には、磁力線を通すための磁気構造（例えば永久磁石４の継鉄としての機能を有するヨーク（図示しない））をロータ部２２の内側に配置させても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、温度上昇による渦電流損失を抑えることで磁石の磁力減少を防止することが可能な電力ロスの少ない電動機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るインナーロータ方式電動機のロータ構成体を示す図。
【図２】本発明の一実施の形態に係るアウターロータ方式電動機のロータ構成体を示す図。
【図３】従来の電動機の一例を示す図。
【図４】従来の電動機の他の例を示す図。
【符号の説明】
２  回転部
４  永久磁石
６  絶縁材
８  シャフト
２２  ロータ部
１０  磁石破損防止リング
Ｒ  回転軸芯
Ｗ  厚さ寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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