(57)【要約】ブラシレス永久磁石発電機・モータ（１０）の回転子（１２）は、保持スロット（４６）を備えており、該保持スロット（４６）は、永久磁石（３６）の根元部（４８）を受ける回転子フランジ（３４）において延びる。保持スロット（４６）は、回転子フランジ（３４）において軸方向に延びる底部（５４）、該底部（５４）から半径方向に延びる一対の側壁（５６，５８）、該側壁（５６，５８）から突出する一対の突起部（６０，６２）を備えており、これらの底部（５４）、側壁（５６，５８）および突起部（６０，６２）は、半径方向および接線方向に永久磁石（３６）を保持するように根元部（４８）と係合する。他の実施例では、永久磁石（３６）は、ばねによる予荷重が与えられた軸方向保持リング（３８）によって軸方向にも制限される。
2010519887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを受ける穴を備えたハブと、
前記ハブから半径方向に延びるディスクと、
前記ディスクから突出し、複数のフランジ保持特徴部が周縁に断続的に配置されてなる磁石保持フランジと、
永久磁石保持特徴部を備えた複数の永久磁石と、
を備え、
前記永久磁石保持特徴部は、前記フランジ保持特徴部の形状に対応した形状を有し、前記フランジ保持特徴部が該永久磁石保持特徴部と係合して、前記複数の永久磁石の半径方向および接線方向の移動が制限されることを特徴とする永久磁石発電機・モータに使用される回転子。
【請求項２】
前記フランジ保持特徴部は、ブローチスロットから構成され、前記永久磁石保持特徴部は、前記ブローチスロットへ挿入する対応した形状のタング部から構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記磁石保持フランジは、
前記ディスクに接続された第１の側面と、
前記第１の側面から軸方向に離間して配置された第２の側面と、
前記第１の側面と前記第２の側面との間に位置し、前記ブローチスロットが凹設される第１のスロット面と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の回転子。
【請求項４】
前記第１のスロット面は、前記ハブへ向けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転子。
【請求項５】
前記磁石保持フランジは、前記複数の磁石を軸方向に保持するように前記第１の側面と前記第２の側面との間に配置された内側保持肩部を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項６】
前記第２の側面の周囲に配置され、前記複数の磁石の軸方向の移動を制限する外側保持リングをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項７】
前記複数の永久磁石が前記フランジ保持特徴部から破壊することなく繰り返し取り外し可能となるように、前記外側保持リングは、取り外し可能であることを特徴とする請求項６に記載の回転子。
【請求項８】
前記外側保持リングは、前記複数の永久磁石に軸方向の予荷重を与える付勢ばねエレメントを備えることを特徴とする請求項６に記載の回転子。
【請求項９】
前記複数のブローチスロットの各々は、
底部を形成するように前記第２の側面へと軸方向に延びるスロット床部と、
前記底部から半径方向に延びる一対のスロット側壁と、
前記底部を覆うように前記スロット側壁から周方向に延びる一対の半径方向保持フランジと、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の回転子。
【請求項１０】
前記一対の半径方向保持フランジと磁石保持タング部とが係合する長さが、前記回転子が負荷状態において周方向に拡張する長さよりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の回転子。
【請求項１１】
前記複数のブローチスロットの各々は、Ｔ字型スロットから構成され、前記複数の磁石タング部の各々の形状は、前記Ｔ字型スロットの形状と合致することを特徴とする請求項９に記載の回転子。
【請求項１２】
前記複数のフランジ保持特徴部は、磁束経路が前記複数の永久磁石の間で維持されるように前記フランジの周囲において離間していることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項１３】
永久磁石と、
発電機・モータの軸を中心に回転するように構成された環状ボディと、
を備えたブラシレス永久磁石発電機・モータに使用される回転子であって、
前記永久磁石は、磁場を生成する主ボディと、該主ボディから延び、該永久磁石を回転子に取り付けるためのタング部と、を有し、
前記環状ボディは、該環状ボディの内径部に位置し、入力／出力シャフトに前記環状ボディを接続するカップリングと、環状ボディの外径部に位置した磁石保持フランジと、前記保持フランジにおいて軸方向に延び、前記永久磁石の半径方向の移動を制限するように前記タング部を受ける第１のスロットと、を有することを特徴とするブラシレス永久磁石発電機・モータに使用される回転子。
【請求項１４】
逆配置の発電機・モータの構成に使用するために、前記第１のスロットが前記カップリングに向かって開くように前記磁石保持フランジに配置されることを特徴とする請求項１３に記載の回転子。
【請求項１５】
前記第１のスロットは、前記永久磁石の軸方向の移動を制限する内側保持肩部を備えることを特徴とする請求項１３に記載の回転子。
【請求項１６】
前記フランジの外側面に取り付けられるとともに前記永久磁石を軸方向に保持する、ばね付勢型外側保持リングをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の回転子。
【請求項１７】
前記第１のスロットは、
前記保持フランジにおいて軸方向に延びる底部と、
前記底部から半径方向に延びる一対の側壁と、
前記側壁から延び、前記底部の上方でオーバハングした一対の半径方向保持歯部と、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の回転子。
【請求項１８】
前記発電機・モータの作動中に前記回転子に作用する遠心力によって該回転子が拡張した状態での前記永久磁石の半径方向の変位を抑制するように、前記一対の半径方向保持歯部は、前記永久磁石の磁石タング部と係合することを特徴とする請求項１７に記載の回転子。
【請求項１９】
前記磁石保持フランジが、前記第１のスロットから該フランジに沿って周方向に離間して配置された第２のスロットを備え、磁束経路が、前記第１のスロットおよび前記第２のスロットに挿入された永久磁石の間で維持されることを特徴とする請求項１３に記載の回転子。
【請求項２０】
前記第１のスロットは、モミの木型構成を備えることを特徴とする請求項１３に記載の回転子。
【請求項２１】
回転子フランジにおいて軸方向に延び、永久磁石の根元部を受ける保持スロットを備え、
前記保持スロットは、
前記回転子フランジにおいて軸方向に延びる底部と、
前記底部から半径方向に延びる一対の側壁と、
前記側壁から突出し、半径方向および接線方向に前記永久磁石を保持するように前記根元部と係合する一対の突起部と、
を備えることを特徴とする永久磁石発電機・モータの回転子。
【請求項２２】
前記一対の側壁にわたって延び、前記ダブテールスロットにおいて前記永久磁石の根元部を軸方向に保持する、ばね付勢型外側保持帯状片をさらに備え、永久磁石が前記ダブテールスロットから破壊されることなく繰り返し取り外し可能となるように、前記保持細長片は、取り外し可能であることを特徴とする請求項２１に記載の保持スロット。
【請求項２３】
前記ダブテールスロットは、前記永久磁石の軸方向の移動を制限する内側保持肩部を備えることを特徴とする請求項２１に記載の保持スロット。
【請求項２４】
前記発電機・モータの作動中に前記回転子に作用する遠心力によって該回転子が拡張した状態での前記永久磁石の半径方向の変位を抑制するように、前記一対の突起部は、前記永久磁石の磁石タング部と係合可能となることを特徴とする請求項２１に記載の保持スロット。
【請求項２５】
前記一対の側壁および前記一対の突起部は、前記永久磁石から前記回転子へ周方向のトルクを伝達させ、かつ前記永久磁石と前記回転子との間における接線方向および半径方向の保持にスロップを許容するように構成されることを特徴とする請求項２１に記載の保持スロット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、永久磁石（ＰＭ）モータ・発電機の回転子に関し、特に、ブラシレス永久磁石モータ・発電機における回転子用磁石の保持システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレス永久磁石モータは、磁石と電界との間の電磁関係を利用することによって電気エネルギを運動エネルギへ変換する。一方、ブラシレス永久磁石発電機は、電磁関係を利用することによって運動エネルギを電気エネルギへ変換する。一般に、ブラシレス永久磁石モータでは、電流が固定の導電性ワイヤ巻線を介して流され、交番磁場が生成され、これにより、磁性回転子が反発および／または吸引される。磁性回転子は、シャフトの回転力を生じさせるようにシャフトに接続される。一般に、ブラシレス永久磁石発電機では、機械的に回転するシャフトが磁性回転子を回転させることで、電流が固定コイルを介して流れる。これにより、電流は、電力を生成するのに利用可能となる。したがって、ブラシレス永久磁石モータ・発電機は、同心に整列した主な２つの構成要素を備える。これらの２つの構成要素とは、ワイヤ巻線を備えた固定子と、永久磁石を備えた回転子である。ブラシレス永久磁石モータ・発電機は、回転子を取り囲むように固定子を配置した一般的な設計によって、もしくは固定子を取り囲むように回転子を配置した逆配置の設計によって構成され得る。どちらの場合でも、回転子は、非常に高い回転速度を受け、かなりの機械的負荷が磁石に作用する。
【０００３】
ブラシレス永久磁石モータ・発電機の回転子は、電磁力をシャフトの回転力へ、またはシャフトの回転力を電磁力へ効率的に変換するために、多くの要求を満足させる必要がある。第１に、回転子は、電磁力を機械的な力へ、または機械的な力を電磁力へ変換することが可能な磁石を備える必要がある。第２に、磁石は、隣接する磁石の間に磁束経路を生成するように磁性接続される必要がある。第３に、磁石は、機械的な力を入力または出力するのに必要なトルクを伝達するようにシャフトに接続される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なブラシレス永久磁石モータ・発電機の設計と、逆配置のブラシレス永久磁石モータ・発電機の設計との両方において、回転子に対して磁石を保持する多くの従来技術のシステムが改良されてきた。例えば、逆配置のブラシレス永久磁石モータ・発電機の設計では、回転子は、シャフトを受ける中央穴と、永久磁石を受ける外周側フランジとを有したディスクを備える。永久磁石は、固定子と組み合わされたときに磁石がワイヤ巻線に面するように、フランジの内径面に周方向に配置される。回転子に磁石を固定する従来の方法は、接着剤に依存しており、これにより、外周側フランジに磁石が固定されてきた。接着剤は、強力な接合をもたらしており、磁石の間に磁束も許容している。しかし、各磁石が接着剤を用いてフランジに堅固に接合されると、磁石は、高速回転での運転中に回転子に生じる歪みを受ける。したがって、磁石は、荷重支持部材となり、遠心力によって生じる応力を受け、この応力は、磁石の応力限界を潜在的に超過する。さらに、接合された磁石は、ディスクに永続的に取り付けられることになり、これにより、全体的にまたは個々に磁石を修理または交換することや回転子ディスクを修理または交換することが困難になったり、もしくはできなくなったりする。また、接着剤は、極端な温度、劣化および化学的な露出によって損傷しやすい。したがって、ブラシレス永久磁石モータ・発電機における回転子の磁石を保持するための改良されたシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ブラシレス永久磁石発電機・モータの回転子に関する。回転子は、保持スロットを備えており、該保持スロットは、永久磁石の根元部を受けるように回転子フランジへ延びる。保持スロットは、回転子フランジにおいて軸方向に延びる底部、該底部から半径方向に延びる一対の側壁、該側壁から突出する一対の突起部を備えており、これらの底部、側壁および突起部は、半径方向および接線方向に永久磁石を保持するように根元部と係合する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】回転子および固定子を備え、逆配置のブラシレス永久磁石モータを示した断面図である。
【図２】本発明の磁石保持システムを備えた図１の回転子を示した斜視図である。
【図３】図２の磁石保持システムにおけるブローチスロットの接続を示した斜視図である。
【図４】図３のブローチスロットと永久磁石タング部との間の接続を示した正面図である。
【図５】内側および外側の軸方向保持手段を示した磁石保持システムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１には、逆配置のブラシレス永久磁石（ＰＭ）モータ１０の断面図が示されており、このブラシレス永久磁石（ＰＭ）モータ１０には、本発明の磁石保持システムが使用されている。本発明は、逆配置のブラシレス永久磁石モータについて以下で説明しているが、一般的な構成と、逆配置の構成と、の両方のブラシレス永久磁石発電機・モータに一般に利用可能である。ブラシレス永久磁石モータ１０は、ハウジング１６内に位置した回転子１２および固定子１４を備える。ハウジング１６は、第１のハウジング半部１６Ａおよび第２のハウジング半部１６Ｂを備えており、これらのハウジング半部１６Ａ，１６Ｂは、締結具１８によって互いに固定され、中空の環状ディスクが形成される。この環状ディスクは、中央穴２０を備えており、該中央穴２０には、中心線ＣＬが貫通して延びている。
【０００８】
固定子１４は、輪部２４を形成するように電機子２２の周囲に巻き付けられた複数のワイヤ巻線を備える。入力電圧電流が、電線管２６を介して電機子２２に供給され、輪部２４は電磁場を形成する。輪部２４がハウジング１６に対して固定された状態を維持するように、電機子２２は、例えば、螺条の締結具２８によって第１のハウジング半部１６Ａに固定される。電機子２２は、ハウジング１６内において該ハウジング１６の最外部と輪部２４の最外部との間に空間が設けられるように穴２０の周囲に周方向に配置される。また、穴２０が輪部２４とハウジング１６の最外部との間の空間と連通するように、電機子２２は、輪部２４と第２のハウジング半部１６Ｂとの間にも空間を許容している。回転子１２は、ハウジング１６のこれらの空間内に位置し、中央穴２０から輪部２４を越えて延びて電磁場と相互作用する。
【０００９】
回転子１２は、ハブ３０、ディスク３２、外周側フランジ３４、複数の永久磁石３６および外側保持リング３８から構成される。ハブ３０は、ハウジング半部１６Ａとハウジング半部１６Ｂとの間に位置したハウジング１６の中央穴２０に挿入される。ハブ３０は、回転子１２がハウジング１６に対して回転可能となるように転がり軸受４０Ａ，４０Ｂによって支持されている。ハブ３０は、中心線ＣＬと同心のシャフト穴４２を備えており、このシャフト穴４２は、出力シャフトまたは他の出力手段を受ける。ディスク３２は、フランジ３４の内周面が輪部２４に面するように、（中心線ＣＬと同心の）ハブ３０から輪部２４を越えて半径方向に延びる。永久磁石３６は、輪部２４によって生成される電磁場とこの磁石３６とが相互作用するように、本発明の取付スロットおよび保持リング３８によってフランジ３４の内周面に固定されている。輪部２４は、切換装置や他の電気的構成要素と組み合わせて、電線管２６によって供給される電力を利用して交番電磁場を生成し、磁石３６に吸引力および反発力を与える。これにより、磁石３６は回転トルクを受け、回転子１２は、中心線ＣＬ回りのハブ３０を中心に回転する。電線管２６からの電力入力をシャフト回転力へ変換するように、このトルクは、フランジ３４およびディスク３２を介してハブ３０に伝達され、該ハブ３０は、穴４２において出力シャフトと接続可能とされている。磁石３６が破壊されて離脱することなく、磁石３６からフランジ３４に回転トルクを伝達させるために、本発明における磁石保持システムのスロットによる取付によって磁石３６がフランジ３４に接続される。
【００１０】
図２には、図１の回転子１２の斜視図が示されており、該回転子１２は、本発明の磁石保持システムを備える。回転子１２は、ハブ３０、ディスク３２、外周側フランジ３４、複数の永久磁石３６、外側保持リング３８および中央穴４２を備える。ハウジング１６内におけるフランジ３４とハブ３０との間に固定子１４の輪部２４を密に挿入できるように、ハブ３０およびフランジ３４は、ディスク３２から軸方向外側へと同一方向に延びる。ハブ３０は、回転子１２に作用する回転トルクをシャフトまたは他の出力手段へ伝達できるように、回転子１２の中央に配置されるとともに穴４２を備える。回転トルクは、フランジ３４からディスク３２を介してハブ３０に伝達される。フランジ３４は、このフランジ３４の内周に配置された複数の永久磁石３６から入力トルクを受ける。回転トルクは、輪部２４によって生成される交番電磁場を介して永久磁石に伝達される。トルクの伝達中に、過度の応力が永久磁石に生じることを防止するために、スロット付磁石保持システムが、永久磁石からフランジ３４へトルクを伝達させるように使用される。
【００１１】
フランジ３４は、ディスク３２の最外縁部の周囲において周方向に延びるとともにプラットホームを提供しており、このプラットホームには、固定子１４の輪部２４に面するように永久磁石３６を取り付けることが可能である。図示された実施例では、回転子１２は、２８個の永久磁石を備えており、これらの永久磁石は、フランジ３４に沿って等間隔に配置されている。永久磁石３６は、対応する形状とされた保持特徴部を介してフランジ３４に取り付けられ、これにより、磁石３６は、半径方向および接線方向に拘束される。例えば、フランジ３４は、磁石３６の各々に対してブローチスロットを備えており、合致する形状とされた磁石タング部が、このブローチスロットに挿入される。タング部が挿入されると、ブローチスロットとタング部との接触によって、フランジ３４内における永久磁石の周方向および半径方向の移動が制限される。また、ブローチスロットとタング部との接触によって、磁石に過度の応力を与えることなく永久磁石からフランジ３４へ効率的にトルクを伝達することが可能である。他の実施例では、フランジ３４がタング部を備えており、このタング部は、磁石３６の各々に形成された対応する形状とされたブローチスロットによって受けられる。ブローチスロットの内側端部に位置した肩部と、ブローチスロットの外側端部に位置した保持リング３８とによって、永久磁石の軸方向の移動が制限される。保持リング３８は、回転子１２から繰り返し脱着できるように（締結具４４のような）締結具を用いてフランジ３４に固定される。したがって、永久磁石３６は、応力のかからない状態でフランジ３４に取り付けられており、回転子１２または磁石に損傷を与えることなくフランジ３４から取り外すことができる。
【００１２】
図３は、図２の磁石保持システムの正面図であり、磁石保持フランジ３４と永久磁石３６との間の接続が示されている。回転子１２は、磁石保持フランジ３４を備えており、この磁石保持フランジ３４には、磁石３６がスロット付接触部を介して接続される。フランジ３４は、磁石３６の磁石タング部４８を受けるためのブローチスロット４６を備える。タング部４８は、接線方向および半径方向の両方へ磁石３６の移動を制限するようにスロット４６へ挿入される。また、ブローチスロット４６は、磁石の間の磁束経路が維持されるようにも構成されている。
【００１３】
永久磁石３６は、磁束線Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５を備えており、これらの磁束線は、Ｎ極「Ｎ」からＳ極「Ｓ」へ延びる。各磁束線は、Ｎ極からＳ極へ戻る。隣接する磁束線は、各磁石を囲む外側磁束境界線を形成するように互いに反発する。各磁石は、隣接する磁石および回転子１２と相互作用する複数の磁束線を備える。例えば、磁束線Ｆ１は、各磁石のＮ極の中央から磁石の周囲へと曲げられ、Ｓ極へ向かうように延びる。磁束線Ｆ１は、磁石から回転子１２の中心線ＣＬ（図１）へ向かって延びる。したがって、磁束線Ｆ１は、モータ１０の固定子１４と相互作用することになる。同様に、各磁石は、磁束線Ｆ２，Ｆ３のような複数の他の磁束線を備えており、これらの磁束線は、固定子１４と相互作用するように様々な角度でＮ極からＳ極へ延びる。磁束線Ｆ４，Ｆ５は、各磁石の両側にある永久磁石と相互作用するように各磁石の平面において延びる。このように、固定子１４と組み合わされたときに、磁石が輪部２４との磁性接触を維持した状態となるように、各磁石は、回転子１２のフランジ３４に位置決めされる。さらに、各ブローチスロットは、各磁石が２つの隣接した磁石と磁性接触し、回転子１２の周囲に磁束経路を完成させるようにフランジ３４に沿って配置される。したがって、モータ１０の作動中に、回転子１２は、ハブ３０へのトルクの伝達を保つために、固定子１４の輪部２４との必要な電磁相互作用を維持することができる。
【００１４】
上述されているように、タング部４８は、接線方向および半径方向の両方へ磁石３６の移動を制限するようにスロット４６へ挿入されている。内側の保持肩部によって、ディスク３２へ向かう磁石３６の軸方向の移動が阻止され、（図２に示されている）保持リング３８が、磁石３６の軸方向外側への移動を制限するように穴５０においてフランジ３４に固定されている。フランジ３４は、タング部４８とスロット４６との相互接続によって各磁石に対し半径方向の保持力を与えるように構成されている。
【００１５】
図４には、図３に示されているようにブローチスロット４６に挿入された磁石３６のタング部４８が示されている。磁石保持フランジ３４は、第１のフランジ面５２を備えており、ブローチスロット４６は、第１のフランジ面５２と直交して延びている。回転子１２は、磁石保持フランジ３４が図３の紙面に沿って回転するようにモータ１０の中心線ＣＬを中心に回転する。ブローチスロット４６は、底部５４、第１の側壁５６、第２の側壁５８、第１の側面歯部６０および第２の側面歯部６２を備える。ブローチスロット４６は、中心線ＣＬに向かって開くように、回転子１２の磁石保持フランジ３４において軸方向に（中心線ＣＬと平行に）延びる。ブローチスロット４６は、底部５４を形成するように第１の面５２へと軸方向に延びる。第１の側壁５６および第２の側壁５８は、底部５４から半径方向（中心線ＣＬと直交）に延びる。第１の側面歯部６０および第２の側面歯部６２は、第１の側壁５６および第２の側壁５８の各々から接線方向即ち周方向に延びる。第１の側面歯部６０および第２の側面歯部６２は、底部５４から半径方向に離間したブローチスロット４６の一部を狭めるように底部５４の上方でオーバハングしている。
【００１６】
磁石３６は、タング部４８を備えており、このタング部４８は、第１の側面歯部６０および第２の側面歯部６２の下方に位置した磁石３６の部分を一般に指している。また、磁石３６は、第１のタング部歯部６４および第２のタング部歯部６６を備えており、これらのタング部歯部６４，６６は、タング部４８から接線方向即ち周方向に延びている。磁石３６のタング部４８は、第１のタング部歯部６４および第２のタング部歯部６６を含めて、ブローチスロット４６の形状と合致するように形状づけられている。図示されている実施例では、ブローチスロット４６はＴ字型スロットであり、側壁５６，５８は丸みを帯びた壁である。これに応じて、歯部６４，６６は、丸みを帯びたこぶとなっており、このこぶの外形は、側壁５６，５８の外形と合致する。本発明の他の実施例では、ブローチスロット４６やタング部４８が異なる形状を備える。歯部６４，６６は、スロット４６の側壁５６，５８および歯部６０，６２と組み合ういかなる形状もとることが可能である。例えば、スロット４６およびタング部４８は、ロータディスクのブレードを半径方向に保持するためにガスタービンエンジンにおいて一般に使用されているモミの木型構成をとることが可能である。
【００１７】
モータ１０の作動中に磁石３６が離脱することを防止するために、第１の側面歯部６０が第１のタング部歯部６４の上方でオーバハングし、第２の側面歯部６２が第２のタング部歯部６６の上方でオーバハングした形で、磁石３６は、ブローチスロット４６に挿入される。タング部４８は、ブローチスロット４６の形状に合致するように形状づけられているが、モータ１０の作動中に磁石３６における応力集中を生じさせないために、僅かなスロップつまり遊びが、タング部４８とスロット４６との間の境界に許容されている。（図３に示されているタング部４８とスロット４６との間の空間は、図示するために強調されている。）モータ１０の作動中に、回転子１２は、固定子１４が生じさせる電磁場によって回転力を受ける。一般に、モータ１０は、回転子１２がかなりの遠心力を受けるような高い速度で回転する。モータ１０のように逆配置の構成とされたモータでは、遠心力によってスロット４６が広がり、歯部６０と歯部６２とが離間する。このように、モータ１０の作動中には、磁石１６は外周側へ押し付けられており、歯部６０，６２は、互いに離間するように力を受ける。
【００１８】
歯部６０，６２は、磁石３６がスロット４６から半径方向に離脱する可能性を無くすのに十分な長さだけ、タング部歯部６４，６６の上方でオーバハングしている。モータ１０のある速度での作動中には、磁石３６は、該磁石３６と回転子フランジ３４との間に生じる摩擦力によって所定の位置に保持されている。この摩擦力は、回転している磁石３６に作用する遠心力に比例している。１つの実施例では、第１の側面歯部６０が第１のタング部歯部６４の上方でオーバハングしている長さは、モータ１０の作動中に第１の側面歯部６０が第２の側面歯部６２から離れていく距離よりも大きい。同様に、第２の側面歯部６２が第２のタング部歯部６６の上方でオーバハングしている長さは、モータ１０の作動中に第１の側面歯部６０が第２の側面歯部６２から離れていく距離よりも大きい。さらに、磁石３６の破壊を防止するために、スロット４６は、モータ１０の作動中に生じる回転子１２の捩りや曲げによって応力が磁石３６に伝達されないように僅かに大きくなっている。作動中にブローチスロット４６が広がるときに、歯部６０，６２が歯部６４，６６を引っ張ることがないように、磁石３６は、スロット４６内において自由に移動することができる。このように、磁石３６は、スロット４６からの離脱に対して最大限抑制されているが、回転子１２に堅固に取り付けられてはいない。したがって、磁石３６において、望ましくない引張応力や圧縮応力が生じることはない。
【００１９】
さらに、タング部４８は、回転子１２のフランジ３４にトルクを伝達するように構成されている。磁石３６は、固定子１４が生じさせる交番電磁場によって回転力を受ける。この電磁場による力は、有効な回転出力を得ることができるように磁石３６からフランジ３４を介してハブ３０へ伝達される。歯部６４，６６は、磁石３６からフランジ３４へ効率的にトルクを伝達させるように壁５６，５８とそれぞれ相互作用する。上記のように、歯部６４，６６は、丸みを帯びた壁６０，６２と組み合うように丸みを帯びた突出部となっている。したがって、磁石３６に作用する回転力の接線方向の成分は、ブローチスロット４６へ効率的に伝達される。このように、磁石３６からブローチスロット４６へのトルク伝達中に、エネルギがほとんど失われることはなく、回転子１２は効率的に回転する。
【００２０】
このように、タング部４８は、磁石３６の半径方向の移動を制限し、磁石３６における応力の蓄積を防止し、フランジ３４にトルクを伝達させるように、ブローチスロット４６内に緩く嵌合される。回転子１２は、モータ１０の作動中に磁石３６がスロット４６から軸方向に離脱しないように他の制限部を備える。（図４において仮想線で示されている）リング３８は、締結具４４によってフランジ３４の穴５０に固定されており、このリング３８は、磁石３６が軸方向に離脱しないように歯部６０と歯部６２との間に帯状片からなる障害物を提供している。
【００２１】
図５は、図２の断面５−５に沿った本発明の磁石保持システムの断面図であり、内側および外側の軸方向保持手段が示されている。回転子１２は、ディスク３２の第１の側面６８から中心線ＣＬと平行に延びる磁石保持フランジ３４を備えており、該磁石保持フランジ３４は、内側軸方向保持肩部７０を備える。フランジ３４は、第１の側面６８から第２の側面７２へ延びており、該第２の側面７２には、外側軸方向保持リング３８が取り付けられている。また、フランジ３４は、締結具４４、締結具用の穴５０、ブローチスロット４６の底部５４、応力緩和切欠き７４およびブッシュ７６を備える。磁石３６は、該磁石３６の軸方向の移動、例えば、中心線ＣＬ方向の移動を制限するように肩部７０とリング３８との間に固定される。
【００２２】
永久磁石３６は、底部５４に沿って延びるように第２の側面７２からブローチスロット４６へ挿入される。磁石３６は、内側保持肩部７０と係合するようにスロット４６に挿入される。内側保持肩部７０は、第１の側面６８と第２の側面７２との間においてフランジ３４の周囲に延びる。内側保持肩部は、挿入後に磁石３６をブローチスロット４６を通して移動させないへりもしくはバリアを備える。回転子１２の高速回転中にフランジ３４における応力集中が生じないように、応力緩和切欠き７４が、肩部７０と底部５４との間に設けられる。
【００２３】
磁石３６が肩部７０と係合するようにブローチスロット４６に挿入された後に、外側保持リング３８は、第２の面７２に取り付けられ、これにより、スロット４６からの磁石３６の離脱が防止される。外側保持リング３８は、面７２を覆い、かつ磁石３６の下部に重なるように延びる。リング３８は、螺条の締結具４４によってフランジ３４に固定されており、該締結具４４は、リング３８の開口部を通って穴５０へ延びる。穴５０は、自己ロック式の螺旋コイルインサート７６を備えており、該螺旋コイルインサート７６には、締結具４４がねじ留めされる。リング３８は、切欠き７８を備えており、リング３８の内径部が、該切欠き７８によってばねのようなエレメントとして作用可能となる。したがって、リング３８をフランジ３４に固定した状態では、リング３８の内径部が磁石３６に予荷重を与え、該磁石が肩部７０に対して付勢される。また、リング３８は、切欠き７８によって第２の面７２と磁石３６との並びの変化に追従できるようになり、これにより、このリング３８は、磁石３６と面一の状態を保ちながら引っ張られることになる。したがって、リング３８は、応力集中によって磁石３６の破壊が生じやすい磁石３６の縁部に直接圧力を作用させることがない。
【００２４】
上述したように、磁石３６は、モータ１０の作動中に、隣接する磁石および固定子１４のコイル巻線と磁性相互作用することができるように、フランジ３４内に維持される。磁石３６は、過度の応力がかかることなく、肩部７０、リング３８およびブローチスロット４６によってフランジ３４内に固定される。したがって、本発明の保持システムを用いることによって、磁石３６が破壊されることが非常に少なくなる。しかし、モータ１０の極端な作動条件、回転子１２の手荒な取扱や他の同様の状況の発生によって、磁石３６は損傷し得る。上述したように、本発明の磁石保持システムは、回転子１２から永久磁石を取り外す手段を提供している。締結具４４を抜いた後に単にリング３８を取り外すことによって、フランジ３４から磁石を取り外すことが可能である。個々の磁石は、隣接する磁石または他の磁石を損傷することなく、もしくは回転子１２を損傷することなく取り外すことが可能である。したがって、磁石が損傷または消磁したときに交換が必要となる場合に、もしくは単にメンテナンスや清掃が必要な場合に、個々の磁石は容易に取り外される。このように、本発明は、磁石の破壊を減少させるとともにメンテナンス能力を向上させた磁石保持システムを提供している。
【００２５】
本発明は、ブローチスロットを備えたフランジ３４およびタング部を備えた磁石３６について説明したが、本発明における磁石保持システムの他の構成も使用することができる。例えば、他の実施例では、磁石３６は、ブローチスロットを備えて構成され、フランジ３４は、組み合わせタング部を備えて構成され得る。他の実施例では、磁石３６およびフランジ３４は、互いに対応する寸法形状とされた雄・雌の組み合わせ構成要素を備えており、これにより、回転子１２に対する磁石３６の半径方向および接線方向の移動が、制限される。
【００２６】
本発明は、好ましい実施例について説明してきたが、当業者であれば、本発明の真意および範囲を逸脱することなく、形態および詳細の変更がなされ得ることを理解するであろう。
【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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【国際調査報告】
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