(57)【要約】【課題】永久磁石をロータコアに保持させるにおいて、永久磁石の周りに弾性部材を別途設けることなく直接保持することが可能なロータの永久磁石保持構造を提供する。【解決手段】ロータコア１５の外周側に永久磁石１６の挿入孔２１を設け、その挿入孔２１に永久磁石１６を挿入して永久磁石１６を保持するロータの永久磁石保持構造において、挿入孔２１の周囲の少なくとも一辺のロータコア１５に予め弾性支持機構２２を形成し、その弾性支持機構２２のバネ力で永久磁石１６を挿入孔２１内に保持させるようにしたものである。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアの外周側に永久磁石の挿入孔を設け、その挿入孔に永久磁石を挿入して永久磁石を保持するロータの永久磁石保持構造において、挿入孔の周囲の少なくとも一辺のロータコアに予め弾性支持機構を形成し、その弾性支持機構のバネ力で永久磁石を挿入孔内に保持させることを特徴とするロータの永久磁石保持構造。
【請求項２】
挿入孔の外周側のロータコアに径方向に薄い外周辺側支持部材を形成し、その外周辺側支持部材のバネ力で永久磁石を押圧する外周辺側弾性支持機構を形成した請求項１記載のロータの永久磁石保持構造。
【請求項３】
外周辺側支持部材と内周辺側支持部材には、それぞれ挿入孔に向けて突出する押さえ片が形成される請求項２記載のロータの永久磁石保持構造。
【請求項４】
挿入孔の内周側のロータコアに挿入孔に隣接して抜き穴を形成しその挿入孔と抜き穴間に内周辺側支持部材を形成し、その内周辺側支持部材のバネ力で永久磁石を押圧する内周辺側弾性支持機構を形成した請求項１〜３いずれか記載のロータの永久磁石保持構造。
【請求項５】
挿入孔の円周方向に近接して抜き穴を形成し、その抜き穴と挿入孔間に、円周辺側支持部材を形成し、その円周辺側支持部材のバネ力で永久磁石を押圧する円周側弾性支持機構を形成した請求項１〜４いずれかに記載のロータの永久磁石保持構造。
【請求項６】
円周辺側支持部材は、その途中が切り欠かれて内外端部に永久磁石を押圧する押さえ爪が形成される請求項５記載のロータの永久磁石保持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石を用いた電動機や発電機に係り、特にロータコアへの永久磁石の保持を簡単に行えるロータの永久磁石保持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、永久磁石式ＡＣＧ（交流発電機）においては、ケイ素鋼板を積層したロータに内蔵された永久磁石（マグネットセグメント）は、それを保持するために永久磁石の外周をアルミ鋳物で鋳込む構造となっている。
【０００３】
図６、図７は、従来のロータの永久磁石保持構造を示したもので、ケイ素鋼板で形成されたロータコア６０に、挿入孔６２を形成し、その挿入孔６２に希土類等の永久磁石６１を圧入して形成される。また挿入孔６２の円周方向両側にアルミ鋳込み用の孔６３が一体に形成され、挿入孔６２の直径方向の内外に永久磁石６１を保持するための爪６４が形成されると共にアルミ鋳込み用の孔６３にも押さえ爪６５が形成され、挿入孔６２に永久磁石６１を圧入後、アルミ鋳込み用の孔６３にアルミニウム６６を鋳込んで永久磁石６１を挿入孔６２に保持するようにしている。
【０００４】
この従来のＡＣＧは完成された構造であり、量産体制も確立していることから低コストとなっているが、ロータの製作に鋳造設備が必要となるため、コスト面で問題がある。
【０００５】
そこで、アルミ鋳物を使用しないで、接着剤を充填して保持するようにしたり、特許文献１に示されるように弾性部材をロータコアの永久磁石挿入穴に装着してその弾性力で保持することが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３４１９２０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接着剤や弾性部材を用いて保持すると、その分コストが掛かってしまう問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、永久磁石をロータコアに保持させるにおいて、永久磁石の周りに弾性部材を別途設けることなく直接保持することが可能なロータの永久磁石保持構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、ロータコアの外周側に永久磁石の挿入孔を設け、その挿入孔に永久磁石を挿入して永久磁石を保持するロータの永久磁石保持構造において、挿入孔の周囲の少なくとも一辺のロータコアに予め弾性支持機構を形成し、その弾性支持機構のバネ力で永久磁石を挿入孔内に保持させるようにしたロータの永久磁石保持構造である。
【００１０】
請求項２の発明は、挿入孔の外周側のロータコアに径方向に薄い外周辺側支持部材を形成し、その外周辺側支持部材のバネ力で永久磁石を押圧する外周辺側弾性支持機構を形成した請求項１記載のロータの永久磁石保持構造である。
【００１１】
請求項３の発明は、外周辺側支持部材と内周辺側支持部材には、それぞれ挿入孔に向けて突出する押さえ片が形成される請求項２記載のロータの永久磁石保持構造である。
【００１２】
請求項４の発明は、挿入孔の内周側のロータコアに挿入孔に隣接して抜き穴を形成しその挿入孔と抜き穴間に内周辺側支持部材を形成し、その内周辺側支持部材のバネ力で永久磁石を押圧する内周辺側弾性支持機構を形成した請求項１〜３いずれか記載のロータの永久磁石保持構造である。
【００１３】
請求項５の発明は、挿入孔の円周方向に近接して抜き穴を形成し、その抜き穴と挿入孔間に、円周辺側支持部材を形成し、その円周辺側支持部材のバネ力で永久磁石を押圧する円周側弾性支持機構を形成した請求項１〜４いずれかに記載のロータの永久磁石保持構造である。
【００１４】
請求項６の発明は、円周辺側支持部材は、その途中が切り欠かれて内外端部に永久磁石を押圧する押さえ爪が形成される請求項５記載のロータの永久磁石保持構造である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
先ず、図４によりＡＣＧ（交流発電機）の全体構成を説明する。
【００１７】
図４において、ケーシング１０には軸受１１、１１により回転軸１２が設けられ、その回転軸１２にロータ１３が取り付けられ、そのロータ１３に対向してステータ１４がケーシング１０の内周に設けられる。
【００１８】
ロータ１３は、厚さ０．５ｍｍのケイ素鋼板を多数積層したロータコア１５からなり、そのロータコア１５に希土類等の永久磁石１６が保持され、その両側にアルミニウム製のマグネット押さえ板１７、１７が設けられる。
【００１９】
ステータ１４には、巻き線（図示せず）が施され、また回転軸１２にはプーリ１８が設けられ、プーリ１８を介してロータ１３が回転されて発電されるようになっている。
【００２０】
また回転軸１２には、ファン１９、２０が設けられ、回転軸１２の回転で、ロータ１３とステータ１４が冷却されるようになっている。
【００２１】
さて、図１に示すようにロータコア１５には、その外周部に永久磁石１６を圧入するための挿入孔２１が円周方向に複数個設けられ、その挿入孔２１に永久磁石１６が挿入されて保持される。
【００２２】
本発明においては、この永久磁石１６をロータコア１５に保持させるにおいて、その挿入孔２１の周囲の少なくとも一辺のロータコア１５に予め弾性支持機構２２を形成し、その弾性支持機構２２のバネ力で永久磁石１６を挿入孔２１内に保持させるようにしたものである。
【００２３】
この弾性支持機構２２は、四角形の挿入孔２１の四辺に設けても、三辺に設けても、二辺に設けても、或いはいずれか一辺に設けてもよい。
【００２４】
図２、図３は、挿入孔２１の四辺に弾性支持機構２２を形成する例を示し、図において、２２ｏは外周辺側弾性支持機構、２２ｉは内周辺側弾性支持機構、２２ｃ、２２ｃは円周側弾性支持機構を示している。
【００２５】
先ず、外周辺側弾性支持機構２２ｏは、挿入孔２１の外周側のロータコア１５を形成するケイ素鋼板からなるコア板１５ｓに径方向に薄い外周辺側支持部材２３を形成し、その外周辺側支持部材２３のバネ力で永久磁石１６を押圧するように構成される。
【００２６】
この外周辺側支持部材２３には、挿入孔２１に向けて突出する押さえ片２４が形成される。
【００２７】
外周辺側弾性支持機構２２ｏを形成するにあたって、図３に示すように挿入孔２１を、直径方向の線ｌｄに対して挿入孔２１の中心を通る線ｌｏが約７．５〜１０度傾斜するように形成し、また従来のロータコアの外周円Ｃｄに対して外周辺側支持部材２３の表面の中心点ｐを通る円周Ｃｐとの間隔ｄは、ロータコアが直径１００ｍｍφであればｄ＝３〜５ｍｍとなるように形成する。
【００２８】
このように挿入孔２１を傾斜して形成し、かつ挿入孔２１の傾斜に合わせて外周辺側支持部材２３を形成することで、そのロータコア１５の外周には、緩やかに傾斜した直角三角形状の凹部２５が形成され、またこのロータコア１５の回転が反時計方向に回転されることで、外周辺側支持部材２３から立ち上がった垂直壁部２６は、回転によりロータコア１５の周りに風を発生させるファン機能を備えることとなり、冷却効果を促進させることが可能となる。
【００２９】
内周辺側弾性支持機構２２ｉは、挿入孔２１の内周側のコア板１５ｓに挿入孔２１に隣接して抜き穴２７を形成し、その挿入孔２１と抜き穴２７間に内周辺側支持部材２８を形成し、その内周辺側支持部材２８のバネ力で永久磁石１６を押圧するように構成される。
【００３０】
内周辺側支持部材２８には、挿入孔２１に向けて突出する押さえ片２９が形成される。
【００３１】
円周側弾性支持機構２２ｃは、挿入孔２１の円周方向に近接してコア板１５ｓに抜き穴３０を形成し、その抜き穴３０と挿入孔２１間に、円周辺側支持部材３１を形成し、その円周辺側支持部材３１のバネ力で永久磁石１６を押圧するように構成される。
【００３２】
この円周辺側支持部材３１は、後述するように内周辺側支持部材２８と同様に形成してもよいが、円周辺側支持部材３１の途中を切り欠いて内外端部に永久磁石１６を押圧する押さえ爪３１ｎ、３１ｎで形成するようにする。
【００３３】
なお、３２は、回転軸１２の挿通穴、３３は、ロータコア１５の重量を軽くするための抜き穴である。
【００３４】
次に本発明の作用を述べる。
【００３５】
先ず、ロータ１３の組立は、ケイ素鋼板からコア板１５ｓを、図３に示した形状にプレス加工により打ち抜き、これを数十枚から百枚単位で積層して回転軸１２に取り付け、各挿入穴２１に永久磁石１６を挿入する。
【００３６】
この際、図２に示すように、弾性支持機構２２である外周辺側弾性支持機構２２ｏ、内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃは、弾性力があるため図示の矢印のように永久磁石１６を押圧して固定することとなる。
【００３７】
この外周辺側弾性支持機構２２ｏ、内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃは、コア板１５ｓを多数積層して形成されるため、永久磁石１６の保持力は、従来のアルミ鋳込みや接着剤の固定と同様に十分に確保できる。
【００３８】
この場合、外周辺側弾性支持機構２２ｏ、内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃは、永久磁石１６が、ロータ１３の回転で、回転方向への力と遠心力が作用するため、その力に抗して永久磁石１６を挿入孔２１内に保持する弾性力が得られるように、コア板１５ｓの積層枚数と、外周辺側支持部材２３、内周辺側支持部材２８、円周辺側支持部材３１の厚さを設定する。
【００３９】
なお、弾性支持機構２２での永久磁石１６の軸方向への拘束力は、比較的小さいため、脱落防止のため、アルミニウム製のマグネット押さえ板１７、１７にて保持する。
【００４０】
次に、本発明の他の実施の形態を図５（ａ）〜図５（ｅ）により説明する。
【００４１】
図５（ａ）は、内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃで、図示の矢印で示したように３方向から永久磁石１６を保持するもので、挿入孔２１の外周側のロータコア１５は、肉厚の外周部１５ｒに形成し、内周辺側弾性支持機構２２ｉで、永久磁石１６を挿入孔２１の外周側辺部に押しつけるようにしたものである。
【００４２】
内周辺側弾性支持機構２２ｉは、挿入孔２１の内周側のロータコア１５に、挿入孔２１の長さと略同じ長さの抜き穴２７ａを形成して内周辺側支持部材２８ａを形成し、かつその内周辺側支持部材２８ａに突起２９ａを形成して構成し、また円周側弾性支持機構２２ｃは、その抜き穴３０ａが、隣接する挿入孔２１の円周辺側支持部材３１ａも同時に形成するように一体にされて形成され、その円周辺側支持部材３１ａに挿入孔２１に向かう突起４０を形成したものである。
【００４３】
図５（ｂ）は、同じく内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃで、図示の矢印で示したように３方向から永久磁石１６を保持するもので、内周辺側弾性支持機構２２ｉは、図５（ａ）と同様の抜き穴２７ａを形成して内周辺側支持部材２８ａとし、内周辺側支持部材２８ａに突起２９ａを設けずにフラットなまま、または凸条の曲率面として形成したものである。
【００４４】
また、円周側弾性支持機構２２ｃは、図５（ａ）と同様に抜き穴３０ａを設けて円周辺側支持部材３１ａを形成し、また永久磁石１６の円周側端部には、突起４１、４１を形成して、その突起４１で円周辺側支持部材３１ａを押圧してバネ力を発生させるようにしたものである。
【００４５】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）と同じく内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃで、図示の矢印で示したように３方向から永久磁石１６を保持するものであるが、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃを形成する際に、挿入孔２１の円周側両側に細長の抜き穴３０ｃを形成して円周辺側支持部材３１ａを形成し、また永久磁石１６の円周側端部には、突起４１、４１を形成して、その突起４１で円周辺側支持部材３１ａを押圧してバネ力を発生させるようにしたものである。
【００４６】
図５（ｄ）は、内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃで、図示の矢印で示したように２方向から永久磁石１６を保持するもので、内周辺側弾性支持機構２２ｉは、挿入孔２１の内周側のロータコア１５に、挿入孔２１の長さより短い抜き穴２７ｄを形成し、かつ抜き穴２７ｄの両側の挿入孔２１に溝部４２を形成して突起状の内周辺側支持部材２８ｄを形成して構成し、また、円周側弾性支持機構２２ｃは、回転側前方となる位置に細長の抜き穴３０ｄを形成して、円周辺側支持部材３１ｄを形成し、さらに挿入孔２１の外周側にも内周側の溝部４２と対向するように溝部４３を形成して、円周辺側支持部材３１ｄによるバネ力を発生させるように構成したものである。
【００４７】
図５（ｅ）は、図３で示した外周辺側弾性支持機構２２ｏ、内周辺側弾性支持機構２２ｉ、円周側弾性支持機構２２ｃ、２２ｃの４方向で永久磁石１６を支持する例を再度示したものであるが、これら弾性支持機構２２ｏ、２２ｉ，２２ｃは、図示した以外に、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示したものを適宜組み合わせて構成するようにすることは勿論である。
【００４８】
また各辺の支持部材に段付状の凸部押さえ片２４，２９，４０，４１に代えて曲面状の押さえ部材としても、その他、種々の形状にして押さえるようにしても有効である。
【００４９】
この図５（ａ）〜図５（ｅ）においても、弾性支持機構２２により、永久磁石１６を挿入孔２１内にそのバネ力で確実に保持することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、従来のようにアルミ鋳込みや接着剤を用いることなく、ロータコアの挿入孔に永久磁石を保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すロータコアの全体図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２において、永久磁石を保持する前のコア板の要部詳細を示す図である。
【図４】本発明が適用されるＡＣＧの全体断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す要部詳細図である。
【図６】従来のロータコアの全体図である。
【図７】図６の要部拡大図である。
【符号の説明】
１５  ロータコア
１６  永久磁石
２１  挿入孔
２２  弾性支持機構
【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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