(57)【要約】【課題】  表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機において、高速回転時の遠心力強度に対して十分な永久磁石の固定強度が得られ、また、永久磁石の破片が飛散するのを防止することもでき、しかも、構造が簡単で安価な磁石固定方法を提供する。【解決手段】  接着剤で回転子シャフト２の外表面に永久磁石３を固定した後、回転子シャフトとともに永久磁石を円管状のＣＦＲＰ製のカーボンリング４に圧入することにより、カーボンリングによって、永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、永久磁石を締め付けて回転子シャフトに固定する（永久磁石の外径とカーボンリングの内径に締め代を持たせる）。また、回転子シャフト及び永久磁石とカーボンリングを冷却して挿入してもよく、更には、冷却して圧入してもよい。また、カーボンリングに代えて、カーボン繊維以外の繊維（ガラス繊維等）からなるＦＲＰ製のバインドリングを用いてもよい。【選択図】        図１
2005312250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を円管状のバインドリングに圧入することにより、前記バインドリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする永久磁石式回転電機の磁石固定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石式回転電機の磁石固定方法において、
前記バインドリングは円管状のカーボンリングであることを特徴とする永久磁石式回転電機の磁石固定方法。
【請求項３】
固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石と、熱膨張係数がマイナスの円管状のカーボンリングとを冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を前記カーボンリングに挿入することにより、前記カーボンリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする永久磁石式回転電機の磁石固定方法。
【請求項４】
固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石と、熱膨張係数がマイナスの円管状のカーボンリングとを冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を前記カーボンリングに圧入することにより、前記カーボンリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする永久磁石式回転電機の磁石固定方法。
【請求項５】
固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石を冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を円管状のバインドリングに挿入することにより、前記バインドリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする永久磁石式回転電機の磁石固定方法。
【請求項６】
固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石を冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を円管状のバインドリングに圧入することにより、前記バインドリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする永久磁石式回転電機の磁石固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は永久磁石式回転電機の磁石固定方法に関し、具体的には表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機における永久磁石の固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機（電動機又は発電機）では、回転子の磁極を永久磁石によって構成する。この場合、永久磁石を回転子に設ける方式としては、回転子シャフトの外表面に永久磁石を貼付する表面磁石貼付形のものと、回転子シャフトの内部に永久磁石を埋め込む磁石埋め込み形のものとがある。
【０００３】
そして、従来、表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機における磁石固定方法としては、接着剤によって永久磁石を回転子シャフトに接着する方法、押さえ金具を用いて永久磁石を回転子シャフトに押え付ける方法、回転子シャフトの外表面に形成したくさび状の溝に永久磁石を嵌合する方法がある。
【０００４】
更には、永久磁石を上記のような接着剤、押さえ金具又はくさび状溝による固定方法で回転子シャフトに固定した後、永久磁石の外表面にバインドテープを巻き付けるという方法や、非金属製バンドで永久磁石を回転子シャフトに固定するという方法もある。
【０００５】
また、下記の特許文献１には、永久磁石を回転子シャフトに押圧する複数の押圧腕部を有してなる非磁性体のマグネットホルダを用いて、回転子シャフトに永久磁石を固定する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３７９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の接着剤、押さえ金具及びくさび状溝による固定方法は、回転子の高速回転によって永久磁石などに作用する大きな遠心力強度に対して永久磁石自体の強度が不十分であり、押さえ金具も前記遠心強度に耐えられないため、高速回転には適していない。また、これらの固定方法では、永久磁石がむき出しの状態となるため、遠心力によって永久磁石が破壊された場合には、電動機内部に永久磁石の破片が飛び散るおそれがある。
【０００８】
また、バインドテープによる固定方法では、上記の固定方法に比べれば永久磁石を回転子シャフトに強固に固定することができ、永久磁石の破片が飛散するのを防止することもできるが、永久磁石に圧力（テンション）をかけてバインドテープを巻くことが難しく、また、テンションもあまり加えられない。このため、バインドテープによる固定方法でも、高速回転時の遠心力強度に対しては十分な固定強度が得られない。非金属製バンドによる固定方法も、バンドを固定する押さえ金具に遠心力がかかるため、高速回転には適していない。
【０００９】
また、特許文献１に記載の固定方法では、高速回転時の遠心力強度に対してはマグネットホルダ（押圧腕部）の強度が不十分であり、且つ、マグネットホルダの形状が複雑であるため、その製作に手間がかかる。
【００１０】
従って、本発明は上記の事情に鑑み、表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機において、高速回転時の遠心力強度に対して十分な永久磁石の固定強度が得られ、また、永久磁石の破片が飛散するのを防止することもでき、しかも、構造が簡単で安価な磁石固定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する第１発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法は、固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を円管状のバインドリングに圧入することにより、前記バインドリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする。
【００１２】
また、第２発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法は、第１発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法において、
前記バインドリングは円管状のカーボンリングであることを特徴とする。
【００１３】
また、第３発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法は、固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石と、熱膨張係数がマイナスの円管状のカーボンリングとを冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を前記カーボンリングに挿入することにより、前記カーボンリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする。
【００１４】
また、第４発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法は、固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石と、熱膨張係数がマイナスの円管状のカーボンリングとを冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を前記カーボンリングに圧入することにより、前記カーボンリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする。
【００１５】
また、第５発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法は、固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石を冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を円管状のバインドリングに挿入することにより、前記バインドリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする。
【００１６】
また、第６発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法は、固定手段により回転子シャフトの外表面に永久磁石を固定した後、熱膨張係数がプラスの前記回転子シャフト及び前記永久磁石を冷却し、この状態で前記回転子シャフトとともに前記永久磁石を円管状のバインドリングに圧入することにより、前記バインドリングによって、前記永久磁石の外表面全体を覆い、且つ、前記永久磁石を締め付けて前記回転子シャフトに固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法によれば、バインドリングによって永久磁石を締め付けたことにより（即ち、バインドリングの内径と永久磁石の外径に締め付け代を持たせたことにより）、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて、高い機械的強度が得られ、回転子の高速回転による遠心力によって永久磁石が浮き上がるのを確実に防止することができる。更には、バインドリングによって永久磁石の外表面全体が覆われているため、前記遠心力による永久磁石の破壊が防止され、また、永久磁石が破壊されたとしても永久磁石の破片が回転電機内部に飛散するのを防止することができる。しかも、バインドリングは単なる円管状のものであるため製作が容易で安価である。そして、このバインドリングに永久磁石を圧入するだけであるため、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて工数が削減され、作業も容易であることから、高速回転に適した構造を安価に提供することができ、また、不良製品の削減を図ることもできる。
【００１８】
第２発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法によれば、カーボンリングによって永久磁石を締め付けたことにより（即ち、カーボンリングの内径と永久磁石の外径に締め付け代を持たせたことにより）、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて、高い機械的強度が得られ、回転子の高速回転による遠心力によって永久磁石が浮き上がるのを確実に防止することができる。更には、カーボンリングによって永久磁石の外表面全体が覆われているため、前記遠心力による永久磁石の破壊が防止され、また、永久磁石が破壊されたとしても永久磁石の破片が回転電機内部に飛散するのを防止することができる。しかも、カーボンリングは単なる円管状のものであるため製作が容易で安価である。そして、このカーボンリングに永久磁石を圧入するだけであるため、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて工数が削減され、作業も容易であることから、高速回転に適した構造を安価に提供することができ、また、不良製品の削減を図ることもできる。
【００１９】
第３発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト及び永久磁石と、熱膨張係数がマイナスのカーボンリングとを冷却し、この状態で回転子シャフトとともに永久磁石をカーボンリングに挿入するため、圧入装置を使用しなくても簡単にカーボンリングを永久磁石の外表面に装着して組み立てることができ、圧入時にカーボンリングが座屈するのを防止することもできる。
【００２０】
第４発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト及び永久磁石と、熱膨張係数がマイナスのカーボンリングとを冷却し、この状態で回転子シャフトとともに永久磁石をカーボンリングに圧入するため、単に圧入する場合や単に冷却して挿入する場合に比べて、カーボンリングの内径と永久磁石の外径により多くの締め付け代を持たせたことができるため、より強固に永久磁石を締め付けることができ、機械的強度をより高めることができる。
【００２１】
第５発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト及び永久磁石を冷却し、この状態で回転子シャフトとともに永久磁石をバインドリングに挿入するため、圧入装置を使用しなくても簡単にバインドリングを永久磁石の外表面に装着して組み立てることができ、圧入時にバインドリングが座屈するのを防止することもできる。
【００２２】
第６発明の永久磁石式回転電機の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト及び永久磁石を冷却し、この状態で回転子シャフトとともに永久磁石をバインドリングに圧入するため、単に圧入する場合や単に冷却して挿入する場合に比べて、バインドリングの内径と永久磁石の外径により多くの締め付け代を持たせたことができるため、より強固に永久磁石を締め付けることができ、機械的強度をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
【００２４】
＜実施の形態例１＞
図１（ａ）は本発明の実施の形態例１に係る磁石固定方法によって製作した回転子の構成図である。なお、図１（ａ）において永久磁石及びカーボンリングの部分は、破断して（図１（ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面）図示している。図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。そして、図１（ｃ）は本発明の実施の形態１に係る磁石固定方法の説明図である。
【００２５】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す回転子１は、表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機の回転子であり、図示は省略するが、固定子の内側に回転自在に設けられている。
【００２６】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、回転子１は回転子シャフト２と、永久磁石３と、カーボンリング４とを有してなるものである。回転子シャフト２の磁石取付部２ａは、回転子シャフト２のその他の部分２ｂよりも径が大きくなっている。磁石取付部２ａの外表面２ｃには、磁極を構成するための複数の永久磁石３が、回転子シャフト２の周方向に沿って配設されている。
【００２７】
そして、これらの永久磁石３の外表面３ａには、永久磁石３を締め付けるためのバインドリングとしてのカーボンリング４が装着されている。カーボンリング４は永久磁石３の外表面３ａ全体を覆い、且つ、永久磁石３を締め付けて回転子シャフト２の磁石取付部２ａに強固に固定している。カーボンリング４は、カーボン繊維にエポキシ樹脂などの合成樹脂をしみこませてなるカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により、円管状に製作してなるものである。
【００２８】
かかる構造の回転子１を製作する本実施の形態１の磁石固定方法は、図１（ｃ）に示すとおりである。即ち、図１（ｃ）に示すように、まず、複数の永久磁石３を、固定手段としての接着剤により、回転子シャフト２の磁石取付部２ａの外表面２ｃに接着固定する。また、ＣＦＲＰを円管状に形成することにより、カーボンリング４を製作する。このとき、カーボンリング４の内径Ｌ１と永久磁石３の外径Ｌ２には締め代を持たせておく。
【００２９】
そして、図示しない圧入装置を使用して、カーボンリング４に回転子シャフト２とともに永久磁石３を圧入する。その結果、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような構成の回転子１が製作され、前述のようにカーボンリング４によって、永久磁石３の外表面３ａ全体が覆われ、且つ、永久磁石３が締め付けられて回転子シャフト２の磁石取付部２ａに強固に固定される。
【００３０】
従って、本実施の形態例１の磁石固定方法によれば、カーボンリング４の内径Ｌ１と永久磁石３の外径Ｌ２に締め付け代を持たせたこと、即ち、カーボンリング４によって永久磁石３を締め付けたことにより、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて、高い機械的強度が得られ、回転子１の高速回転による遠心力によって永久磁石３が浮き上がるのを確実に防止することができる。更には、カーボンリング４によって永久磁石３の外表面３ａ全体が覆われているため、前記遠心力による永久磁石３の破壊が防止され、また、永久磁石３が破壊されたとしても永久磁石３の破片が回転電機内部に飛散するのを防止することができる。しかも、カーボンリング４は単なる円管状のものであるため製作が容易で安価である。そして、このカーボンリング４に永久磁石３を圧入するだけであるため、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて工数が削減され、作業も容易であることから、高速回転に適した構造を安価に提供することができ、また、不良製品の削減を図ることもできる。
【００３１】
＜実施の形態例２＞
図２（ａ）は本発明の実施の形態例２に係る磁石固定方法によって製作した回転子の構成図である。なお、図２（ａ）において永久磁石及びカーボンリングの部分は、破断して（図２（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面）図示している。図２（ｂ）は図２（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図である。そして、図２（ｃ）は本発明の実施の形態２に係る磁石固定方法の説明図である。
【００３２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す回転子１１は、表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機の回転子であり、図示は省略するが、固定子の内側に回転自在に設けられている。
【００３３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、回転子１１は回転子シャフト１２と、永久磁石１３と、カーボンリング１４と、固定手段としての押え金具１５及びネジ１６とを有してなるものである。回転子シャフト１２の磁石取付部１２ａは、回転子シャフト１２のその他の部分１２ｂよりも径が大きくなっている。磁石取付部１２ａの外表面１２ｃには、磁極を構成するための複数の永久磁石１３が、回転子シャフト１２の周方向に沿って配設されている。隣接する永久磁石１３の間には押え金具１５がそれぞれ設けられており、これらの押え金具１５はネジ１６によって磁石取付部１２ａの外表面１２ｃに固定されている。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、永久磁石１３は回転子シャフト１２の周方向の両側面１３ｂが、回転子シャフト１２の中心に向かうにしたがって前記周方向に広がっており、逆に、押え金具１５は前記周方向の両側面１５ａが、前記中心に向かうにしたがって前記周方向に狭くなっている。このため各押え金具１５の側面１５ａが各永久磁石１３の側面１３ｂにそれぞれ当接して、各永久磁石１３を磁石取付部１２ａの外表面１２ｃに固定して（押え付けて）いる。なお、この場合、接着剤も用いることにより、永久磁石１３を、押え金具１５と接着剤とで磁石取付部１２ａの外表面１２ｃに固定してもよい。
【００３５】
そして、これらの永久磁石１３の外表面１３ａには、永久磁石１３を締め付けるためのバインドリングとしてのカーボンリング１４が装着されている。カーボンリング１４は永久磁石１３の外表面１３ａ全体を覆い、且つ、永久磁石１３を締め付けて回転子シャフト１２の磁石取付部１２ａに強固に固定している。カーボンリング１４は、カーボン繊維にエポキシ樹脂などの合成樹脂をしみこませてなるカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により、円管状に製作してなるものである。
【００３６】
かかる構造の回転子１１を製作する本実施の形態２の磁石固定方法は、図２（ｃ）に示すとおりである。即ち、図２（ｃ）に示すように、まず、複数の永久磁石３を、押え金具１５により、又は、押え金具１５及び接着剤により、回転子シャフト１２の磁石取付部１２ｂの外表面２ｃに固定する。また、ＣＦＲＰを円管状に形成することにより、カーボンリング１４を製作する。このとき、カーボンリング１４の内径Ｌ３と永久磁石１３の外径Ｌ４には締め代を持たせておく。
【００３７】
そして、図示しない圧入装置を使用して、カーボンリング１４に回転子シャフト１２とともに永久磁石１３を圧入する。その結果、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すような構成の回転子１１が製作され、前述のようにカーボンリング１４によって、永久磁石１３の外表面３ａ全体が覆われ、且つ、永久磁石１３が締め付けられて回転子シャフト１２の磁石取付部１２ｂに強固に固定される。
【００３８】
従って、本実施の形態例２の磁石固定方法によれば、カーボンリング１４の内径Ｌ３と永久磁石１３の外径Ｌ４に締め付け代を持たせたこと、即ち、カーボンリング１４によって永久磁石１３を締め付けたことにより、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて、高い機械的強度が得られ、回転子１１の高速回転による遠心力によって永久磁石１３が浮き上がるのを確実に防止することができる。更には、カーボンリング１４によって永久磁石１３の外表面１３ａ全体が覆われているため、前記遠心力による永久磁石１３の破壊が防止され、また、永久磁石１３が破壊されたとしても永久磁石１３の破片が回転電機内部に飛散するのを防止することができる。しかも、カーボンリング１４は単なる円管状のものであるため製作が容易で安価である。そして、このカーボンリング１４に永久磁石１３を圧入するだけであるため、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて工数が削減され、作業も容易であることから、高速回転に適した構造を安価に提供することができ、また、不良製品の削減を図ることもできる。
【００３９】
＜実施の形態例３＞
図３（ａ）は本発明の実施の形態例３に係る磁石固定方法によって製作した回転子の構成図である。なお、図３（ａ）において永久磁石及びカーボンリングの部分は、破断して（図２（ｂ）のＥ−Ｅ線矢視断面）図示している。図２（ｂ）は図２（ａ）のＦ−Ｆ線矢視断面図である。そして、図３（ｃ）は本発明の実施の形態３に係る磁石固定方法の説明図である。
【００４０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す回転子２１は、表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機の回転子であり、図示は省略するが、固定子の内側に回転自在に設けられている。
【００４１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、回転子２１は回転子シャフト２２と、永久磁石２３と、カーボンリング２４とを有してなるものである。回転子シャフト２２の磁石取付部２２ａは、回転子シャフト２２のその他の部分２２ｂよりも径が大きくなっている。磁石取付部２２ａの外表面２２ｃには、磁極を構成するための複数の永久磁石１３が、回転子シャフト１２の周方向に沿って配設されている。磁石取付部２２ａの外表面２２ｃには複数のくさび状溝２２ｄが形成されており、これらのくさび状溝２２ｄに永久磁石２３が嵌挿されている。
【００４２】
図３（ｂ）に示すようにくさび状溝２２ｄは、回転子シャフト２２の周方向の側面２２ｅが、回転子シャフト２２の中心に向かうにしたがって前記周方向に広がっており、同様に、永久磁石２３の前記周方向の両側面２３ｂも、前記中心に向かって前記周方向に広がっている。このため各くさび状溝２２ｄの側面２２ｅが各永久磁石２３の側面２３ｂにそれぞれ当接して、各永久磁石２３を磁石取付部１２ａの外表面１２ｃに固定している。また、永久磁石２３は、くさび状溝２２ｄの側面２２ｅ及び底面２２ｆに接着剤によって接着されている。
【００４３】
そして、これらの永久磁石２３の外表面２３ａには、永久磁石２３を締め付けるためのバインドリングとしてのカーボンリング２４が装着されている。カーボンリング２４は永久磁石２３の外表面２３ａ全体を覆い、且つ、永久磁石２３を締め付けて磁石取付部２２ａに強固に固定している。カーボンリング２４は、カーボン繊維にエポキシ樹脂などの合成樹脂をしみこませてなるカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により、円管状に製作してなるものである。
【００４４】
かかる構造の回転子２１を製作する本実施の形態３の磁石固定方法は、図３（ｃ）に示すとおりである。即ち、図３（ｃ）に示すように、まず、複数の永久磁石３を、固定手段としてのくさび状溝２２ｄに嵌挿し、且つ、接着剤で接着することにより、回転子シャフト２２の磁石取付部２２ｂの外表面２ｃに固定する。また、ＣＦＲＰを円管状に形成することにより、カーボンリング２４を製作する。このとき、カーボンリング２４の内径Ｌ５と永久磁石２３の外径Ｌ５には締め代を持たせておく。
【００４５】
そして、図示しない圧入装置を使用して、カーボンリング２４に回転子シャフト２２とともに永久磁石２３を圧入する。その結果、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すような構成の回転子２１が製作され、前述のようにカーボンリング２４によって、永久磁石２３の外表面２３ａ全体が覆われ、且つ、永久磁石２３が締め付けられて磁石取付部２２ｂに強固に固定される。
【００４６】
従って、本実施の形態例３の磁石固定方法によれば、カーボンリング２４の内径Ｌ４と永久磁石２３の外径Ｌ５に締め付け代を持たせたこと、即ち、カーボンリング２４によって永久磁石２３を締め付けたことにより、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて、高い機械的強度が得られ、回転子２１の高速回転による遠心力によって永久磁石２３が浮き上がるのを確実に防止することができる。更には、カーボンリング２４によって永久磁石２３の外表面２３ａ全体が覆われているため、前記遠心力による永久磁石２３の破壊が防止され、また、永久磁石２３が破壊されたとしても永久磁石２３の破片が回転電機内部に飛散するのを防止することができる。しかも、カーボンリング２４は単なる円管状のものであるため製作が容易で安価である。そして、このカーボンリング２４に永久磁石２３を圧入するだけであるため、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて工数が削減され、作業も容易であることから、高速回転に適した構造を安価に提供することができ、また、不良製品の削減を図ることもできる。
【００４７】
＜実施の形態例４＞
本発明の実施の形態例４の磁石固定方法では、カーボン繊維以外の繊維（例えばガラス繊維等）にエポキシ樹脂などの合成樹脂をしみこませてなる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）により、円管状に形成して永久磁石を締め付けるためのバインドリングを製作する。そして、上記実施の形態例１〜３において（図１〜図３参照）、圧入装置により、カーボンリング４，１４，２４に代えて前記バインドリングに、回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）とともに永久磁石３，１３，２３を圧入する。
【００４８】
従って、本実施の形態例４においても上記実施の形態１〜３と同様の効果が得られる。つまり、前記バインドリングの内径と永久磁石３，１３，２３の外径に締め付け代を持たせたこと、即ち、前記バインドリングによって永久磁石３，１３，２３を締め付けたことにより、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて、高い機械的強度が得られ、回転子の高速回転による遠心力によって永久磁石３，１３，２３が浮き上がるのを確実に防止することができる。更には、前記バインドリングによって永久磁石３，１３，２３の外表面３ａ，１３ａ，２３ａ全体が覆われているため、前記遠心力による永久磁石３，１３，２３の破壊が防止され、また、永久磁石３，１３，２３が破壊されたとしても永久磁石３，１３，２３の破片が回転電機内部に飛散するのを防止することができる。しかも、前記バインドリングは単なる円管状のものであるため製作が容易で安価である。そして、このバインドリングに永久磁石３，１３，２３を圧入するだけであるため、従来のバインドテープを巻き付ける固定方法などに比べて工数が削減され、作業も容易であることから、高速回転に適した構造を安価に提供することができ、また、不良製品の削減を図ることもできる。
【００４９】
＜実施の形態例５＞
本発明の実施の形態例５の磁石固定方法では、上記実施の形態例１〜３において（図１〜図３参照）、カーボンリング４，１４，２４に永久磁石３，１３，２３を圧入する代わりに、冷やしバメによってカーボンリング４，１４，２４を永久磁石３，１３，２３の外表面３ａ，１３ａ，２３ａに装着する。図１〜図３を参照して詳述すると、次のとおりである。
【００５０】
ＣＦＲＰ製のカーボンリング４，１４，２４におけるカーボンの熱膨張係数は、カーボンの繊維方向（カーボン繊維の長さ方向）にマイナス、その直角方向ではプラスとなる。そして、このときカーボンリング４，１４，２４のカーボン繊維は、クロス（編み目）ではなく、カーボンリング４の周方向（回転子シャフトの周方向）に一方方向に巻いた状態とする。即ち、カーボン繊維の長さ方向が前記周方向に沿っている。一方、材質が炭素鋼材などである回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）及びフェライト磁石や希土類磁石などである永久磁石３，１３，２３はプラスの熱膨張係数である。なお、うず電流損の低減を図る場合には回転子シャフト２，１２，２２の磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａを、回転子シャフト２，１２，２２の軸方向に珪素鋼板を積層してなる積層鉄心とすることもあるが、何れにしても回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）はプラスの熱膨張係数である。このため、回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３と、カーボンリング４，１４，２４とを冷却すると、回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）及び永久磁石３，１３，２３は、プラスの熱膨張係数であることから、収縮して外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなり、カーボンリング４，１４，２４は、その周方向に沿うカーボンの繊維方向（カーボン繊維の長さ方向）にマイナスの熱膨張係数であることから、膨張して内径Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５が大きくなるため、両者の間に隙間を設けることができる。なお、押え金具１５を用いる場合にも、押え金具１５は材質がアルミニウム、ステンレス、鋼材などのプラスの熱膨張係数のものであるため、前記冷却時に収縮して前記外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなり、前記隙間が設けられる。
【００５１】
そして、この状態でカーボンリング４，１４，２４に回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を挿入する。その後、冷却されていた回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３とカーボンリング４，１４，２４の温度が上昇すると、カーボンリング４，１４，２４によって永久磁石３，１３，２３が、所定の締め代で回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）に締め付けられることになる。
【００５２】
従って、本実施の形態例５の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３と、熱膨張係数がマイナスのカーボンリング４，１４，２４とを冷却し、この状態でカーボンリング４，１４，２４に回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を挿入するため、圧入装置を使用しなくても簡単にカーボンリング４，１４，２４を永久磁石３，１３，２３の外表面３ａ，１３ａ，２３ａに装着して組み立てることができ、圧入時にカーボンリング４，１４，２４が座屈するのを防止することもできる。
【００５３】
＜実施の形態例６＞
本発明の実施の形態例６の磁石固定方法では、上記実施の形態例１〜３において（図１〜図３参照）、カーボンリング４，１４，２４に永久磁石３，１３，２３を単に圧入する代わりに、冷却して圧入することによってカーボンリング４，１４，２４を永久磁石３，１３，２３の外表面３ａ，１３ａ，２３ａに装着する。図１〜図３を参照して詳述すると、次のとおりである。
【００５４】
上記実施の形態例５で述べたように、ＣＦＲＰ製のカーボンリング４，１４，２４は、その周方向に沿うカーボンの繊維方向（カーボン繊維の長さ方向）にマイナスの熱膨張係数であり、材質が炭素鋼材や珪素鋼板などである回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）及びフェライト磁石や希土類磁石などである永久磁石３，１３，２３はプラスの熱膨張係数である。このため、回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３と、カーボンリング４，１４，２４とを冷却すると、回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３は、プラスの熱膨張係数であることから、収縮して外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなり、カーボンリング４，１４，２４は、その周方向に沿うカーボンの繊維方向（カーボン繊維の長さ方向）にマイナスの熱膨張係数であることから、膨張して内径Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５が大きくなる。なお、前述のように押え金具１５を用いる場合にも、押え金具１５は材質がアルミニウム、ステンレス、鋼材などのプラスの熱膨張係数のものであるため、前記冷却時に収縮して前記外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなる。
【００５５】
そして、この状態で圧入装置を用いて、カーボンリング４，１４，２４に回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を圧入する。その後、冷却されていた回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３とカーボンリング４，１４，２４の温度が上昇すると、カーボンリング４，１４，２４によって永久磁石３，１３，２３が、所定の締め代で回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）に強固に締め付けられることになる。
【００５６】
従って、本実施の形態例６の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３と、熱膨張係数がマイナスのカーボンリング４，１４，２４とを冷却し、この状態でカーボンリング４，１４，２４に回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を圧入するため、上記実施の形態例１〜３のように単に圧入する場合や上記実施の形態例４のように単に冷却して挿入する場合に比べて、カーボンリング４，１４，２４の内径Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と永久磁石３，１３，２３の外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６により多くの締め付け代を持たせたことができるため、より強固に永久磁石３，１３，２３を締め付けることができ、機械的強度をより高めることができる。
【００５７】
＜実施の形態例７＞
本発明の実施の形態例７の磁石固定方法では、上記実施の形態例４において、前記バインドリングに永久磁石３，１３，２３（図１〜図３参照）を圧入する代わりに、冷やしバメによって前記バインドリングを永久磁石３，１３，２３の外表面３ａ，１３ａ，２３ａに装着する。図１〜図３を参照して詳述すると、次のとおりである。
【００５８】
前述のように、材質がステンレスなどである回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）及びフェライト磁石や希土類磁石などである永久磁石３，１３，２３はプラスの熱膨張係数である。このため、回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３は冷却すると、収縮して外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなる。このため、永久磁石３，１３，２３と前記バインドリングとの間に隙間を設けることができる。なお、前述のように押え金具１５を用いる場合にも、押え金具１５は材質がアルミニウム、ステンレス、鋼材などのプラスの熱膨張係数のものであるため、前記冷却時に収縮して前記外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなり、前記隙間が設けられる。
【００５９】
そして、この状態で前記バインドリングに回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を挿入する。その後、冷却されていた回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３の温度が上昇すると、前記バインドリングによって永久磁石３，１３，２３が、所定の締め代で回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）に締め付けられることになる。
【００６０】
従って、本実施の形態例７の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３を冷却し、この状態で前記バインドリングに回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を挿入するため、圧入装置を使用しなくても簡単に前記バインドリングを永久磁石３，１３，２３の外表面３ａ，１３ａ，２３ａに装着して組み立てることができ、圧入時に前記バインドリングが座屈するのを防止することもできる。
【００６１】
＜実施の形態例８＞
本発明の実施の形態例８の磁石固定方法では、上記実施の形態例４において、前記バインドリングに永久磁石３，１３，２３（図１〜図３参照）を単に圧入する代わりに、冷却して圧入することによって前記バインドリングを永久磁石３，１３，２３の外表面３ａ，１３ａ，２３ａに装着する。図１〜図３を参照して詳述すると、次のとおりである。
【００６２】
前述のように、材質がステンレスなどである回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）及びフェライト磁石や希土類磁石などである永久磁石３，１３，２３はプラスの熱膨張係数である。このため、回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３は冷却すると、収縮して外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなる。なお、前述のように押え金具１５を用いる場合にも、押え金具１５は材質がアルミニウム、ステンレス、鋼材などのプラスの熱膨張係数のものであるため、前記冷却時に収縮して前記外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６が小さくなる。
【００６３】
そして、この状態で圧入装置を用いて、前記バインドリングに回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を圧入する。その後、冷却されていた回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３の温度が上昇すると、前記バインドリングによって永久磁石３，１３，２３が、所定の締め代で回転子シャフト２，１２，２２（磁石取付部２ａ，１２ａ，２２ａ）に強固に締め付けられることになる。
【００６４】
従って、本実施の形態例８の磁石固定方法によれば、熱膨張係数がプラスの回転子シャフト２，１２，２２及び永久磁石３，１３，２３を冷却し、この状態で前記バインドリングに回転子シャフト２，１２，２２とともに永久磁石３，１３，２３を圧入するため、上記実施の形態例４のように単に圧入する場合や上記実施の形態例７のように単に冷却して挿入する場合に比べて、前記バインドリングの内径と永久磁石３，１３，２３の外径Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６により多くの締め付け代を持たせたことができるため、より強固に永久磁石３，１３，２３を締め付けることができ、機械的強度をより高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は永久磁石式回転電機の磁石固定方法に関するものであり、表面磁石貼付形の永久磁石式回転電機において、回転子シャフトの外表面に永久磁石を強固に固定する場合に適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態例１に係る磁石固定方法によって製作した回転子の構成図（図１（ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面）、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は本発明の実施の形態１に係る磁石固定方法の説明図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態例２に係る磁石固定方法によって製作した回転子の構成図（図２（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面）、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図、（ｃ）は本発明の実施の形態２に係る磁石固定方法の説明図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態例３に係る磁石固定方法によって製作した回転子の構成図（図２（ｂ）のＥ−Ｅ線矢視断面）、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線矢視断面図、（ｃ）は本発明の実施の形態３に係る磁石固定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  回転子
２  回転子シャフト
２ａ  磁石取付部
２ｂ  磁石取付部以外の部分
２ｃ  外表面
３  永久磁石
３ａ  外表面
４  カーボンリング
１１  回転子
１２  回転子シャフト
１２ａ  磁石取付部
１２ｂ  磁石取付部以外の部分
１２ｃ  外表面
１３  永久磁石
１３ａ  外表面
１３ｂ  側面
１４  カーボンリング
１５  押え金具
１５ａ  側面
１６  ネジ
２１  回転子
２２  回転子シャフト
２２ａ  磁石取付部
２２ｂ  磁石取付部以外の部分
２２ｃ  外表面
２２ｄ  くさび状溝
２２ｅ  側面
２２ｆ  底面
２３  永久磁石
２３ａ  外表面
２３ｂ  側面
２４  カーボンリング
【図１】
2005312250.tif 000003
【図２】
2005312250.tif 000004
【図３】
2005312250.tif 000005