(57)【要約】【課題】回転軸の実長を短くして慣性を小さくできる回転電機のロータを得る。【解決手段】回転軸７の外周にロータヨーク８を径方向に突出して設ける。ロータヨーク８は中空の筒状に形成する。中空の筒状のロータヨーク８の外周に永久磁石９を支持させる。ロータヨーク８の軸線方向の一端から外向きに突設させている回転軸の部分７ｂは、ロータヨーク８の一端を連続して閉じるヨーク端板部８ａに連続して中空筒状に形成する。ロータヨーク８の軸線方向の他端は開口させる。ロータヨーク８の軸線方向の他端から外向きに突設している回転軸の部分は、ヨーク端板部８ｂを端部に設けた充実形の軸部７ｃにより形成する。充実形の軸部７ｂの端部のヨーク端板部８ｂは、ロータヨーク８の軸線方向の他端の開口を塞いで固定する。【選択図】  図１
2004274854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周にロータヨークが径方向に突出して設けられ、前記ロータヨークの外周に永久磁石が支持されている回転電機のロータにおいて、前記ロータヨークは中空の筒状に形成され、中空の筒状の前記ロータヨークの外周に前記永久磁石が支持され、前記ロータヨークの軸線方向の一端から外向きに突設されている前記回転軸の部分は前記ロータヨークの一端を連続して閉じるヨーク端板部に連続して中空筒状に形成され、前記ロータヨークの軸線方向の他端は開口され、前記ロータヨークの軸線方向の他端から外向きに突設されている前記回転軸の部分はヨーク端板部を端部に設けた充実形の軸部により形成され、充実形の前記軸部の端部の前記ヨーク端板部は前記ロータヨークの軸線方向の他端の開口を塞いで固定されていることを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
回転軸の外周にロータヨークが径方向に突出して設けられ、前記ロータヨークの外周に永久磁石が支持されている回転電機のロータにおいて、前記ロータヨークは軸線方向の両端が開口した中空の筒状に形成され、中空の筒状の前記ロータヨークの外周に前記永久磁石が支持され、前記ロータヨークの軸線方向の両端から外向きに突設されている前記回転軸の部分はヨーク端板部を端部に設けた充実形の軸部によりそれぞれ形成され、充実形の前記各軸部の端部の前記各ヨーク端板部は前記ロータヨークの軸線方向の両端の開口をそれぞれ塞いで固定されていることを特徴とする回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータヨークの外周に永久磁石を支持している回転電機のロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のモータからなる回転電機の縦断面図、図７（Ａ）（Ｂ）は図６で用いているロータの縦断面図及び（Ａ）の右側面図である。
【０００３】
従来のモータは、ステータ１とその中で回転するロータ２とを備えて構成されている。
【０００４】
ステータ１は、有底筒状のケース３を備え、このケース３の内周には環状のステータ鉄心４が支持され、このステータ鉄心４の内周に突設されている極部４ａの外周にはコイル５が巻装され、ケース３の開口はフランジ６で閉じられた構造になっている。
【０００５】
ロータ２は、充実構造で所要の長さとなっている回転軸７の外周に径方向に突出させて積層鉄心よりなるロータヨーク８´が設けられ、このロータヨーク８´の外周に永久磁石９が支持された構造になっている。積層鉄心よりなるロータヨーク８´は、回転軸７の外周に圧入して取付けられている。
【０００６】
このようなロータ２は、その回転軸７の両側に軸受１０ａ，１０ｂの各インナーリングが嵌着されている。ロータ２の軸受１０ａのアウターリングは、ケース３の底部３ａに同心状に突設されている軸受支持部１１ａに嵌着されて支持されている。ロータ２の軸受１０ｂのアウターリングは、フランジ６に同心状に突設されている軸受支持部１１ｂに嵌着されて支持されている。
【０００７】
軸受支持部１１ｂの端面には、ホール素子１２でロータ２の回転時の永久磁石９の極性を検出することによりロータ２の回転位置を検出してコイル５に励磁電流を流すプリント回路板１３が支持されている。
【０００８】
軸受１０ｂ側で回転軸７の外周には、断面がＤ形をなすようにカット部７ａが設けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如き構成の回転電機のロータ２では、次のような問題点があった。
【００１０】
（ａ）回転軸７がその全長にわたり連続した構造のため重量が重くなり、ロータ２の慣性が大きくなる。
【００１１】
（ｂ）ロータヨーク８´が積層鉄心で形成されていたため重量が重くなり、ロータ２の慣性が大きくなる。
【００１２】
（ｃ）ロータ２の慣性が大きいと、回転電機の応答性が悪い。
【００１３】
（ｄ）ロータヨーク８´が積層鉄心で形成されていたため、加工コストが高くなる。
【００１４】
本発明の目的は、回転軸の実長を短くして慣性を小さくできる回転電機のロータを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、ロータヨークを軽量化して慣性を小さくできる回転電機のロータを提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、応答性を向上できる回転電機のロータを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸の外周にロータヨークが径方向に突出して設けられ、該ロータヨークの外周に永久磁石が支持されている回転電機のロータに係るものである。
【００１８】
本発明に係る回転電機のロータでは、ロータヨークは中空の筒状に形成され、中空の筒状の該ロータヨークの外周に永久磁石が支持され、ロータヨークの軸線方向の一端から外向きに突設されている回転軸の部分はロータヨークの一端を連続して閉じるヨーク端板部に連続して中空筒状に形成され、ロータヨークの軸線方向の他端は開口され、ロータヨークの軸線方向の他端から外向きに突設されている回転軸の部分はヨーク端板部を端部に設けた充実形の軸部により形成され、充実形の軸部の端部のヨーク端板部はロータヨークの軸線方向の他端の開口を塞いで固定されていることを特徴とする。
【００１９】
このような回転電機のロータでは、ロータヨークの中には回転軸が貫通していず、中間省略形となっているので、回転軸の実長が短くなり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。また、ロータヨークの軸線方向の一端から外向きに突設されている回転軸の部分も中空構造になり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。更に、ロータヨークが中空筒状なので、軽量化されて慣性を小さくすることができる。このため回転軸とロータヨークの軽量化が図れて、慣性が小さくなり、ロータの応答性を向上することができる。
【００２０】
また、本発明に係る回転電機のロータでは、ロータヨークは軸線方向の両端が開口した中空の筒状に形成され、中空の筒状のロータヨークの外周に永久磁石が支持され、ロータヨークの軸線方向の両端から外向きに突設されている回転軸の部分はヨーク端板部を端部に設けた充実形の軸部によりそれぞれ形成され、充実形の各軸部の端部の各ヨーク端板部はロータヨークの軸線方向の両端の開口をそれぞれ塞いで固定されていることを特徴とする。
【００２１】
このような回転電機のロータでは、ロータヨークの中には回転軸が貫通していず、中間省略形となっているので、回転軸の実長が短くなり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。また、ロータヨークが中空筒状なので、軽量化されて慣性を小さくすることができる。このため回転軸とロータヨークの軽量化が図れて、慣性が小さくなり、ロータの応答性を向上することができる。さらに、軸受で支持される回転軸の部分が、いずれも充実形なので、その変形を防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）（Ｂ）及び図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る回転電機のロータの実施の形態の第１例を示したもので、図１（Ａ）は本例の回転電機のロータの縦断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の右側面図、図２（Ａ）は本例で用いているヨーク端板部を端部に設けた充実形の軸部の縦断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の右側面図、図３（Ａ）は本例で用いているロータヨークの正面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の右側面図である。
【００２３】
本例の回転電機のロータ２では、図１（Ａ）及び図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ロータヨーク８は中空の筒状に形成されている。中空の筒状のロータヨーク８の外周には、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、永久磁石９が周方向に間欠的に支持されている。ロータヨーク８の軸線方向の一端から外向きに突設されている回転軸の部分７ｂは、図１（Ａ）に示すように、ロータヨーク８の一端を連続して閉じるヨーク端板部８ａに連続して中空筒状に形成されている。ロータヨーク８の軸線方向の他端は、図１（Ａ）及び図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、開口されている。ロータヨーク８の軸線方向の他端から外向きに突設されている回転軸７の部分は、図１（Ａ）及び図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヨーク端板部８ｂを端部に設けた充実形の軸部７ｃにより形成されている。充実形の軸部７ｃの端部のヨーク端板部８ｂは、ロータヨーク８の軸線方向の他端の開口を塞いで固定されている。本例の場合のロータヨーク８とヨーク端板部８ｂとの固定は、図２（Ｂ）に示すようにヨーク端板部８ｂの外周に周方向に間欠的に凸片８ｃを突設し、これら凸片８ｃを図３（Ａ）（Ｂ）に示すロータヨーク８の軸線方向の他端の開口縁８ｄに周方向に間欠的に設けた凹部８ｅに図１（Ｂ）に示すように圧入して固定されている。なお、ロータヨーク８とヨーク端板部８ｂとの固定は、圧入に限定されるものではなく、ヨーク端板部８ｂの外周の各凸片８ｃをロータヨーク８の軸線方向の他端の開口縁８ｄの各凹部８ｅに嵌めて、折り曲げて固定してもよく、或いはロータヨーク８の開口縁８ｄとヨーク端板部８ｂと嵌め合わせ部を溶接してもよい。回転軸７は、図１（Ａ）に示すように、中空筒状の回転軸の部分７ｂの外周に軸受１０ａのインナーリングが嵌着され、充実形の軸部７ｃの外周に軸受１０ｂのインナーリングが嵌着されている。
【００２４】
このような回転電機のロータ２では、ロータヨーク８の中には回転軸７が貫通していず、中間省略形となっているので、回転軸７の実長が短くなり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。また、ロータヨーク８の軸線方向の一端から外向きに突設されている回転軸の部分７ｂも中空構造になり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。更に、ロータヨーク８が中空筒状なので、軽量化されて慣性を小さくすることができる。このため回転軸７とロータヨーク８の軽量化が図れて、慣性が小さくなり、ロータ２の応答性を向上することができる。
【００２５】
図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明に係る回転電機のロータの実施の形態の第２例を示したもので、図４（Ａ）は本例の回転電機のロータの縦断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の左側面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の右側面図である。
【００２６】
本例の回転電機のロータ２では、ロータヨーク８は軸線方向の両端が開口した中空の筒状に形成されている。中空の筒状のロータヨーク８の外周には、永久磁石９が周方向に間欠的に支持されている。ロータヨーク８の軸線方向の両端から外向きに突設されている回転軸の部分はヨーク端板部８ａ，８ｂを端部に設けた充実形の軸部７ｂ´，７ｃによりそれぞれ形成されている。充実形の各軸部の端部７ｂ´，７ｃの各ヨーク端板部８ａ，８ｂは、ロータヨーク８の軸線方向の両端の開口をそれぞれ塞いで固定されている。本例の場合のロータヨーク８とヨーク端板部８ａ，８ｂとの固定は、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、ヨーク端板部８ａ，８ｂの外周に周方向に間欠的に凸片８ｃを突設し、これら凸片８ｃを図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、ロータヨーク８の軸線方向の両端の開口縁８ｄに周方向に間欠的に設けた凹部８ｅに圧入して固定されている。この場合のロータヨーク８とヨーク端板部８ａ，８ｂとの固定も、第１例と同様に他の固定方法で行うこともできる。
【００２７】
このような回転電機のロータ２では、ロータヨーク８の中には回転軸７が貫通していず、中間省略形となっているので、回転軸７の実長が短くなり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。また、ロータヨーク８が中空筒状なので、軽量化されて慣性を小さくすることができる。このため回転軸７とロータヨーク８の軽量化が図れて、慣性が小さくなり、ロータ２の応答性を向上することができる。この例では、軸受１０ａ，１０ｂで支持される回転軸７の部分が、いずれも充実形なので、その変形を防止することができる。
【００２８】
図５は図１（Ａ）（Ｂ）に示した回転電機のロータ（中空ロータ）と図７（Ａ）（Ｂ）に示した回転電機のロータ（積層ロータ）とを用いた磁石発電機の特性、即ち、回転速度Ｎ×１００（ｒ／ｍｉｎ）、電流Ｉ（Ａ）、出力Ｐ×１０（Ｗ）、効率η（％）の比較図である。この場合、永久磁石９としては、外径Ｒ９、極弧角２８．７°のものを使用した。また、中空の回転軸の部分７ｂを一体に有する中空ロータヨーク８の単体重さは３５０ｇｆ、積層鉄心よりなるロータヨーク８´の単体重さは５００ｇｆであった。
【００２９】
この図から明らかなように、中空ロータでも積層ロータでも各特性の変化はほとんどないことが明らかになった。
【００３０】
なお、本発明の回転電機のロータは、モータのロータのみならず、発電機のロータ等として使用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る回転電機のロータでは、ロータヨークの中には回転軸が貫通していず、中間省略形となっているので、回転軸の実長が短くなり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。また、ロータヨークの軸線方向の一端から外向きに突設されている回転軸の部分も中空構造になり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。更に、ロータヨークが中空筒状なので、軽量化されて慣性を小さくすることができる。このため回転軸とロータヨークの軽量化が図れて、慣性が小さくなり、ロータの応答性を向上することができる。
【００３２】
また、本発明に係る回転電機のロータでは、ロータヨークの中には回転軸が貫通していず、中間省略形となっているので、回転軸の実長が短くなり、軽量化されて慣性を小さくすることができる。また、ロータヨークが中空筒状なので、軽量化されて慣性を小さくすることができる。このため回転軸とロータヨークの軽量化が図れて、慣性が小さくなり、ロータの応答性を向上することができる。さらに、軸受で支持される回転軸の部分が、いずれも充実形なので、その変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係る回転電機のロータの実施の形態の第１例の縦断面図、  （Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図２】（Ａ）は本例で用いているヨーク端板部を端部に設けた充実形の軸部の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図３】（Ａ）は本例で用いているロータヨークの正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図４】（Ａ）は本発明に係る回転電機のロータの実施の形態の第２例を示した縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図である。
【図５】中空ロータと積層ロータとを用いた磁石発電機の各特性の比較図である。
【図６】従来の回転電機の縦断面図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は図５で用いているロータの縦断面図及び（Ａ）の右側面図である。
【符号の説明】
１  ステータ
２  ロータ
３  ケース
３ａ  底部
４  ステータ鉄心
４ａ  極部
５  コイル
６  フランジ
７  回転軸
７ａ  カット部
７ｂ  回転軸の部分
７ｃ  充実形の軸部
８，８´  ロータヨーク
８  永久磁石
８ａ，８ｂ  ヨーク端板部
８ｃ  凸片
８ｄ  開口縁
８ｅ  凹部
９  永久磁石
１０ａ，１０ｂ  軸受
１１ａ，１１ｂ  軸受支持部
１２  ホール素子
１３  プリント回路板
【図１】
2004274854.tif 000003
【図２】
2004274854.tif 000004
【図３】
2004274854.tif 000005
【図４】
2004274854.tif 000006
【図５】
2004274854.tif 000007
【図６】
2004274854.tif 000008
【図７】
2004274854.tif 000009