(57)【要約】【課題】  製作費用を低減することができるとともに、材料歩留まりをよくすることができる回転電機の回転子を提供するものである。【解決手段】  円筒状の固定子１の内側に、固定子１の周面と所定のギャップを介して配設された円筒状の回転子コア６と、回転子コア６に固着された永久磁石７とを有する回転電機の回転子２において、回転子２の回転子コア６は、電磁鋼板を成形し永久磁石７を固着する磁石取付部６０ａが周方向に所定ピッチで形成された複数の分割コア片を積層した複数の分割コア６０からなり、複数の分割コア６０は、円弧状に成形され、円弧状端部を連結部として円筒状に形成されるようにする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の固定子の内側または外側に、上記固定子の周面と所定のギャップを介して配設された円筒状の回転子コアと、上記回転子コアに固着された永久磁石とを有する回転電機の回転子において、
上記回転子の回転子コアは、電磁鋼板を成形し永久磁石を固着する磁石取付部が周方向に所定ピッチで形成された複数の分割コア片を積層した複数の分割コアからなり、
上記複数の分割コアは、円弧状に成形され、円弧状端部を連結部として円筒状に形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
上記分割コア片は、上記電磁鋼板を円弧状に打ち抜いてなることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
上記分割コア片は、複数のコア部を屈曲可能部で連結してなることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
上記磁石取付部の周方向ほぼ中心が、上記屈曲可能部に位置していることを特徴とする請求項３記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
上記磁石取付部の周方向ほぼ中心が、上記連結部に位置していることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
上記分割コア片のうちの複数個に、上記永久磁石を上記磁石取付部に固定するためのカシメ部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項７】
上記円筒状に形成された分割コアは、積層方向に複数段に分けて積み上げられ、上記連結部が、各段の間で上記所定ピッチの整数倍、周方向にずれていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ等の回転電機の回転子に関し、特に、回転子の永久磁石を固定するための回転子コアの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機は、固定子と、この固定子の中に配置された回転子とを有する。固定子は、円筒形状をなす固定子コアの内周に複数個の巻線を設けて複数個の磁極を形成している。回転子は、固定子の中心を回転軸心として回転できるように配置され、回転軸に固定された円筒状の回転子コアと、この回転子コアの外周面に設けられた永久磁石とを有し、永久磁石はＮ極とＳ極が交互に回転子コアの周方向に並ぶように配置されている。この回転電機では、固定子の巻線に適宜通電し、回転磁界を形成することによって、回転子が回転軸心周りに回転する。
【０００３】
回転子が、回転に伴う遠心力と、固定子の磁界との磁気的相互作用に基づく磁気吸引力との両方を受けた状態で長時間回転する場合にも、永久磁石が回転子コアの表面から剥離しないようにするために、回転子コア表面にくさび形の溝を形成し、溝内に永久磁石を接着剤で貼り付けて固定する構造をとっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６１２８７号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、永久磁石が回転子コアの表面から剥離しないようにするために、回転子コアの表面に溝を形成しているが、通常、溝は切削加工により形成しているため、加工に長時間を要し、また、溝形状をくさび形状等、複雑な形状にする加工が困難であるために製作費用が高価になるという問題があった。
【０００６】
また、円柱材料から円筒状の回転子コアを切り出しているために、材料歩留まりが悪く、加工にも長時間を要するとういう問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題を解決するためのものであり、溝加工を含む回転子コアの加工が容易にでき、製作費用を低減することができるとともに、材料歩留まりをよくすることができる回転電機の回転子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る回転電機の回転子は、円筒状の固定子の内側または外側に、上記固定子の周面と所定のギャップを介して配設された円筒状の回転子コアと、上記回転子コアに固着された永久磁石とを有する回転電機の回転子において、
上記回転子の回転子コアは、電磁鋼板を成形し永久磁石を固着する磁石取付部が周方向に所定ピッチで形成された複数の分割コア片を積層した複数の分割コアからなり、
上記複数の分割コアは、円弧状に成形され、円弧状端部を連結部として円筒状に形成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る回転電機の回転子の上記構成によれば、切削によって円筒状の回転子コア及び回転子コア外周面の磁石取付部を形成する場合に比べて、きわめて容易に短時間で回転子コアを製造することができ、製作費用を低減することができる。
【００１０】
また、電磁鋼板を打ち抜いて分割コア片を形成するので、くさび形の磁石取付部など、複雑な形状を容易に形成することができる。
【００１１】
また、分割コアを連結して円筒状の回転子コアとするので、電磁鋼板をプレスで打ち抜く際における分割コア片の材料取りを効率よくおこなうことができ、材料歩留まりが向上し、製作費用が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について図面に基づいて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る回転電機の実施の形態１を示す断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面の全周を示す断面図、図３は、図１の回転子を示す平面図、図４は、図３の分割コアを示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）、図５は、実施の形態１における別の例を示す断面図、図６は図５の分割コアを複数個連結して円筒状にしたものを示す断面図である。
【００１４】
図１及び図２に示したように、回転電機は、円筒状の固定子コア３を有する固定子１と、固定子１の内周に固定子コア３の内周面と所定のギャップを介して配設された円筒状の回転子コア６を有する回転子２とを備えている。
【００１５】
また、スロット４が固定子コア３の内周側に形成され、駆動コイル５がスロット４に装着されている。
【００１６】
回転子コア６は、軸１０に固定され、軸は軸受けに支持され、回転できるようになっている。また、永久磁石７が回転子コア６の外周面に形成された磁石取付部（溝）６０ａに接着剤で固定され、Ｎ極とＳ極が交互に回転子コア６の周方向に並ぶように配置されている。
【００１７】
この回転電機では、駆動コイル５に適宜通電し、回転磁界を形成することによって、回転子６が固定子１の中心軸を中心として回転する。
【００１８】
図２及び図３に示したように、回転子コア６は、円弧状の分割コア６０を、その端面を連結部６０ｆとして円筒状にすることによって形成される。
【００１９】
図４（ｂ）に示したように、分割コア６０は、電磁鋼板をプレスで打ち抜いて形成した分割コア片を積層して形成される。また、図４（ａ）に示したように、分割コア片は、円弧状の外周面に磁石取付部６０ａ、磁石取付部６０ａ間に突起６０ｂを有する。
【００２０】
以上のように、この実施の形態では、外周に磁石取付部（溝）を有する円弧状の分割コア片を電磁鋼板を打ち抜いて形成し、円弧状の分割コア片を積層して分割コア６０を形成し、分割コア６０をその端面を連結部として円筒状の回転子コア６を形成するので、切削によって円筒状の回転子コア及び回転子コア外周面の磁石取付部（溝）を形成する場合に比べて、きわめて容易に短時間で回転子コア６を製造することができ、製作費用を低減することができる。
【００２１】
また、電磁鋼板を打ち抜いて分割コア片を形成するので、くさび形の磁石取付部（溝）など、複雑な形状の溝を容易に形成することができる。
【００２２】
また、分割コア６０を連結して円筒状の回転子コアとするので、電磁鋼板をプレスで打ち抜く際における分割コア片の材料取りを効率よくおこなうことができ、材料歩留まりが向上し、製作費用が低減される。
【００２３】
なお、図１及び２に示した回転子２では、永久磁石７を回転子コア６の外周面に設けたが、図５に示したように、永久磁石７を回転子コア６の内部に埋め込むようにしてもよい。この場合には、電磁鋼板から打ち抜く分割コア片における外周の磁石取付部６０ａに代えて、永久磁石７を埋め込む埋め込み穴６０ｇを分割コア片に形成して磁石取付部とし、分割コア片を積層することによって埋め込み穴６０ｇを連結して分割コア６０を形成し、分割コア６０の埋め込み穴６０ｇの中に永久磁石７を挿入し、図６に示したように、分割コア６０を連結部６０ｆで連結して円筒状にすればよい。
【００２４】
実施の形態２．
図７、８、９，１０、１１及び１２は、この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態２を示す断面図である。
【００２５】
上記実施の形態１では、分割コアを円弧状に形成したが、この実施の形態では、図７に示したように、分割コア６０を、永久磁石７を保持する複数のコア部６０ｃと、コア部６０ｃ間を屈曲可能に連結する屈曲部６０ｄと、コア部６０ｃ同士を連結するための凹部と凸部からなる接合部６０ｅとで構成する。
【００２６】
分割コア片は、図７に示したように、継鉄部６０ｃが直線状に配列されるように電磁鋼板をプレスで打ち抜いて形成する。このように、分割コア片を直線状に打ち抜くことによって、材料取りをより効率よく行うことができ、材料歩留まりがより一層向上する。
【００２７】
直線状に打ち抜いた分割コア片を積層し、図８に示したように、屈曲部６０ｄで折り曲げて円弧状にし、接合部６０ｅの凹部及び凸部を嵌合してコア部６０ｃ同士を連結して分割コア６０を形成する。このように、接合部６０ｅでコア部６０ｃを連結することによって、コア部６０ｃが相互に径方向にずれるのを防ぐことができる。
【００２８】
円弧状にした複数の分割コア６０を、図９に示したように、連結部６０ｆで連結して円筒状の回転子コア６を形成する。
【００２９】
図７〜９では、永久磁石７をコア部６０ｃの外周表面に設けるようにしたが、図１０〜１２に示したように、永久磁石７をコア部６０ｃ内部に埋め込むようにしてもよい。この場合には、電磁鋼板から打ち抜く分割コア片における外周の磁石取付部６０ａに代えて、永久磁石７を埋め込む埋め込み穴６０ｇを分割コア片に形成し、分割コア片を積層することによって埋め込み穴６０ｇを連結し、連結された埋め込み穴の中に永久磁石７を挿入する（図１０）。その後、屈曲部６０ｄで折り曲げて直線状の分割コア６０を円弧状にし、接合部６０ｅの凹部及び凸部を嵌合してコア部６０ｃ同士が連結された分割コア６０を形成する（図１１）。さらに、複数の分割コア６０を連結して回転子コア６を形成する（図１２）。
【００３０】
実施の形態３．
図１３、１４及び１５は、この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態３を示す断面図である。
【００３１】
上記実施の形態２では、永久磁石７を各コア部６０ｃの外周部または内部に設けた。この実施の形態では、図１３に示したように、永久磁石７を、その周方向ほぼ中心が屈曲部６０ｄの上に位置するように磁石取付部６０ａを設ける。
【００３２】
直線状に打ち抜いた分割コア片を積層し、図１４に示したように、屈曲部６０ｄで折り曲げて円弧状にし、接合部６０ｅの凹部及び凸部を嵌合してコア部６０ｃ同士を連結して分割コア６０を形成する。
【００３３】
円弧状にした複数の分割コア６０を、図１５に示したように、連結部６０ｆで連結して円筒状の回転子コア６を形成する。
【００３４】
このように、永久磁石７を、その周方向ほぼ中心が屈曲部６０ｄの上に位置するように設けることによって、隣接する永久磁石７間で形成される磁路がコア部６０ｃ間の隙間によって妨げられず、安定した磁気特性が得られる。
【００３５】
なお、上記実施の形態１において、分割コア６０の連結部に永久磁石７の周方向ほぼ中央が位置するように、永久磁石７を配置することによって同様の効果が得られる。
【００３６】
実施の形態４．
図１６〜２０は、この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態４を示す断面図であり、図１９は、図１６の一部を拡大して示し、図２０は、図１６のＡ−Ａ断面を示している。
【００３７】
上記実施の形態１ないし３では、永久磁石７を分割コア６０の外周面の磁石取付部６０ａに接着剤で固定する場合を示したが、図１６及び１９に示したように、分割コア６０の磁石取付部６０ａの両端にカシメ部９を設け、図１７に示したように、矢印のようにカシメ部９を折り曲げることにより、接着剤を用いずに永久磁石７を分割コア６０に固定することができる。
【００３８】
また、図１８に示したように、磁石取付部６０ａの両端のカシメ部９をカシメ治具８で同時に折り曲げることによって、永久磁石７の中心を溝６０ａのほぼ中心に配置することができる。
【００３９】
また、カシメ部９を連続したものとせず、図２０に示したように、分割して複数個に分けて設けることによって、カシメ部９からの磁束の漏れを低減することができる。
【００４０】
実施の形態５．
図２１は、この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態５を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【００４１】
図２１（ｂ）に示したように、この実施の形態では、回転子コア２を分割コア片の積層方向を破線で示す複数段に分割し、隣接する段における分割コア６０の連結部６０ｆを周方向に磁石取付部６０ａ間をピッチとして所定ピッチ（図では１ピッチ）ずらしている。
【００４２】
このように、隣接する段における分割コア６０の連結部６０ｆを周方向に所定ピッチずらして、永久磁石７を接着剤等で固定することによって、連結部６０ｆを接合することなく、分割コア６０及び各段を固定した回転子コア２が得られる。
【００４３】
また、各分割コア片の厚み偏差及び分割コア６０の積層方向長さ偏差を吸収し、周方向における回転子コア２の長さを均一化することができる。
【００４４】
なお、この実施の形態の説明は、上記実施の形態１の分割コアを用いて説明したが、上記実施の形態２の分割コアを用いることができることはいうまでもないことである。
【００４５】
また、上記実施の形態１ないし５は、いわゆる、インナーロータの構造について説明したが、アウターロータの構造にも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明に係る回転電機の回転子は、工作機械の回転テーブル等の駆動用に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明に係る回転電機の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の回転子を示す平面図である。
【図４】図３の分割コアを示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図５】実施の形態１における別の例を示す断面図である。
【図６】図５の分割コアを複数個連結して円筒状にしたものを示す断面図である。
【図７】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態２を示す断面図である。
【図８】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態２を示す断面図である。
【図９】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態２を示す断面図である。
【図１０】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態２を示す断面図である。
【図１１】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態２を示す断面図である。
【図１２】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態２を示す断面図である。
【図１３】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態３を示す断面図である。
【図１４】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態３を示す断面図である。
【図１５】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態３を示す断面図である。
【図１６】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態４を示す断面図である。
【図１７】実施の形態４におけるカシメ方法を示す断面図である。
【図１８】実施の形態４におけるカシメ方法を示す断面図である。
【図１９】図１６の一部を拡大して示す断面図である。
【図２０】図１６のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図２１】この発明に係る回転電機の回転子における実施の形態５を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００４８】
１  固定子、２  回転子、３  固定子コア、４  スロット、５  駆動コイル、
６  固定子コア、７  永久磁石、８  カシメ治具、９  カシメ部、１０  回転子軸、
６０  分割コア、６０ａ  磁石取付部、６０ｂ  突起、６０ｃ  コア部、
６０ｄ  屈曲部、６０ｅ  接合部、６０ｆ  連結部、６０ｇ  埋め込み穴。
【図１】
2005137117.tif 000003
【図２】
2005137117.tif 000004
【図３】
2005137117.tif 000005
【図４】
2005137117.tif 000006
【図５】
2005137117.tif 000007
【図６】
2005137117.tif 000008
【図７】
2005137117.tif 000009
【図８】
2005137117.tif 000010
【図９】
2005137117.tif 000011
【図１０】
2005137117.tif 000012
【図１１】
2005137117.tif 000013
【図１２】
2005137117.tif 000014
【図１３】
2005137117.tif 000015
【図１４】
2005137117.tif 000016
【図１５】
2005137117.tif 000017
【図１６】
2005137117.tif 000018
【図１７】
2005137117.tif 000019
【図１８】
2005137117.tif 000020
【図１９】
2005137117.tif 000021
【図２０】
2005137117.tif 000022
【図２１】
2005137117.tif 000023