(57)【要約】【課題】略設定されたトルク特性を得ることができる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１は固定子２と回転子３とからなる。固定子２は、固定子鉄心４にコイル５が巻装されてなる。回転子３は、回転子鉄心６の外周部に磁気中心Ｄ１が固定子鉄心４の磁気中心Ｄ２と略一致するように配置された磁極形成用の永久磁石９と、この回転子鉄心６の中央部に装着された回転軸８とからなり、回転子鉄心６は、固定子２の界磁空間に配置されている。固定子鉄心４の軸方向の寸法をＡとし、回転子鉄心６の軸方向に延びる永久磁石９の寸法をＢとし、回転子鉄心６の軸方向の寸法をＣとした場合、Ａ≦Ｂ＜Ｃの関係を満たすようにする。【選択図】図１
2009195055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心にコイルが巻装されてなる固定子と、
回転子鉄心の外周部に磁気中心が該固定子鉄心の磁気中心と略一致するように磁極形成用の永久磁石が配置され、この回転子鉄心の中央部に回転軸が装着されて構成され、前記回転子鉄心が前記固定子の界磁空間に配置された回転子とを具備し、
前記固定子鉄心の軸方向の寸法をＡとし、前記回転子鉄心の軸方向に延びる前記永久磁石の寸法をＢとし、前記回転子鉄心の軸方向の寸法をＣとした場合、
Ａ≦Ｂ＜Ｃの関係を満たすことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
回転子鉄心の軸方向両側に非磁性体からなる端板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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁極として永久磁石が配置された回転子を具備する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固定子と、この固定子の内側に回転可能に配置される回転子鉄心の外周部に磁極形成用の永久磁石を有する回転子とを備えた回転電機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３に、この種の回転電機１０１の断面を概略的に示す。回転電機１０１は、固定子１０２と、回転子１０３とから構成されている。固定子１０２は、固定子鉄心１０４と、この固定子鉄心１０４に巻装された複数のコイル１０５とから構成されている。回転子１０３は、回転子鉄心１０６と、回転子鉄心１０６の軸方向の両端部に設けられた円環状の端板１０７，１０７と、回転子鉄心１０６及び端板１０７，１０７の中央部に装着された回転軸１０８と、回転子鉄心１０６の外周部に配置された複数個の磁極形成用の永久磁石１０９とから構成されている。
【０００４】
そして、回転子１０３は、その回転子鉄心１０６が固定子１０２の界磁空間に位置するように配置され、且つ、回転子鉄心１０６の磁気中心Ｄ１（回転子鉄心１０６の軸方向の中央）が、固定子鉄心１０４の磁気中心Ｄ２（固定子鉄心１０４の軸方向の中央）と略一致するように配置されている。
【０００５】
ここで、固定子鉄心１０４の軸方向の寸法をＡとし、回転子鉄心１０６の軸方向に延びる永久磁石１０９の寸法をＢとし、回転子鉄心１０６の軸方向の寸法をＣとした場合、Ａ＝Ｂ＝Ｃの関係が成立つ寸法に設定されている。これにより、固定子鉄心１０４の軸方向の端面１０４ａ、回転子鉄心１０６の軸方向の端面１０６ａ及び永久磁石１０９の軸方向の端面１０９ａの位置が略一致した構成になる。
【０００６】
上記構成の回転電機１０１は、電源が入れられると、固定子１０２のコイル１０５に電流が流れ、固定子１０２に磁界が生じ、これと回転子１０３の永久磁石１０９からの磁束との作用により、回転子１０３が回転する。この場合、回転子鉄心１０６の軸方向の寸法Ｃの範囲の磁束の作用により、所定のトルク特性を得ることができるように設定される。
【特許文献１】特開２００６−１８７１３１号公報（図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転電機１０１においては、固定子鉄心１０４の端面１０４ａ、回転子鉄心１０６の端面１０６ａ及び永久磁石１０９の端面１０９ａの位置が略一致する構成であるので、永久磁石１０９の軸方向の端部から磁束の一部が固定子鉄心１０４の軸方向の端部に作用せずに漏洩して、設定されたトルク特性が得られなくなる虞がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、略設定されたトルク特性を得ることができる回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転電機は、固定子鉄心にコイルが巻装されてなる固定子と、回転子鉄心の外周部に磁気中心が該固定子鉄心の磁気中心と略一致するように磁極形成用の永久磁石が配置され、この回転子鉄心の中央部に回転軸が装着されて構成され、前記回転子鉄心が前記固定子の界磁空間に配置された回転子とを具備し、前記固定子鉄心の軸方向の寸法をＡとし、前記回転子鉄心の軸方向に延びる前記永久磁石の寸法をＢとし、前記回転子鉄心の軸方向の寸法をＣとした場合、Ａ≦Ｂ＜Ｃの関係を満たすことを特徴とするとしている（請求項１の発明）。
本発明の回転電機は、回転子鉄心の軸方向両側に非磁性体からなる端板が設けられていることを特徴としている（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、Ａ＜Ｂに設定された場合には、永久磁石からの磁束が固定子鉄心全体に作用し、Ａ＝Ｂの場合には、永久磁石からの磁束と回転子鉄心の軸方向の端部からの磁束が固定子鉄心全体に作用するので、設定されたトルク特性を得ることができる。
【００１０】
又、請求項１の発明によれば、回転子が、回転子鉄心の磁気中心が固定子鉄心の磁気中心に対してずれるように組立てられた場合、そのずれ量をΔＬとしたときに、ΔＬ≦（Ｃ−Ａ）÷２の範囲であれば、略設定されたトルク特性を得ることができる。
請求項２の発明によれば、回転子鉄心の軸方向の端部が永久磁石の軸方向の端部を覆うので、永久磁石の端部に端板が当たることはなく、永久磁石が損傷することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。
図１に、本実施形態に係る回転電機１を概略的に示す。回転電機１は、固定子２と、回転子３とから構成されている。固定子２は、多数枚の円環状の鋼板、例えば珪素鋼板が積層されて円筒形状をなした固定子鉄心４と、この固定子鉄心４に巻装された複数のコイル５とから構成されている。回転子３は、多数枚の円環状の磁性鋼板、例えば珪素鋼板が積層されて円筒形状をなした回転子鉄心６と、回転子鉄心６の軸方向の両端部に設けられた円環状の端板７，７と、回転子鉄心６及び端板７，７の中央部に装着された回転軸８と、回転子鉄心６の外周部に配置された複数個の磁極形成用の永久磁石９とから構成されている。
【００１２】
そして、回転子３は、その回転子鉄心６が固定子２の界磁空間に位置するように配置され、且つ、回転子鉄心６の磁気中心Ｄ１（回転子鉄心６の軸方向の中央）が固定子鉄心４の磁気中心Ｄ２（固定子鉄心４の軸方向の中央）と略一致するように配置されている。この場合、永久磁石９は、回転子鉄心６に対して、その磁気中心（永久磁石９の軸方向の中央）が該回転子鉄心６の磁気中心Ｄ１と略一致するように配置して組立てられている。
【００１３】
端板７，７は、回転子鉄心６を両側から挟んで固定するためのものであり、非磁性体からなる材料、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ、真鍮等の材料からなっている。尚、永久磁石９は、回転子鉄心６の軸に対して平行に形成されている。
【００１４】
ここで、図１（ａ）に示すように、固定子鉄心４の軸方向の寸法をＡとし、回転子鉄心６の軸方向に延びる永久磁石９の寸法をＢとし、回転子鉄心６の軸方向の寸法をＣとした場合、Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係が成立つ寸法に設定されている。これにより、固定子鉄心４の軸方向の端面４ａから回転子鉄心６の軸方向の端面６ａまでの距離は、回転子鉄心６の軸方向両側とも、（Ｃ−Ａ）÷２になり、永久磁石９の軸方向の端面９ａから回転子鉄心６の軸方向の端面６ａまでの距離は、回転子鉄心６の軸方向両側とも、（Ｃ−Ｂ）÷２になる。
【００１５】
次に、回転電機１の作用及び効果について説明する。
上記構成の回転電機１は、電源が入れられると、固定子２のコイル５に電流が流れ、固定子２に磁界が生じ、これと回転子３の永久磁石９からの磁束との作用により、回転子３が回転する構成である。
【００１６】
本実施形態では、図１（ａ）に示すように、回転子鉄心６の磁気中心Ｄ１が固定子鉄心４の磁気中心Ｄ２と略一致するように配置され、Ａ＜Ｂに設定されているので、永久磁石９の磁束が、永久磁石９の軸方向と固定鉄心４の軸方向との重複している範囲及び永久磁石９の軸方向の端部から、固定子鉄心４全体に作用し、これにより、設定されたトルク特性を得ることができる。
【００１７】
又、永久磁石９の軸方向の端面９ａから回転子鉄心６の端面６ａまでの距離が、両側とも、（Ｃ−Ｂ）÷２で等しいので、回転子鉄心６の軸方向両側で、同じ量の磁束を得ることができる。
更に、回転子鉄心６の内部に永久磁石９が位置するので、回転子鉄心６の端部が永久磁石９の端部を覆う構成となり、これにより、回転子鉄心６に取付ける際に、永久磁石９の端部に端板７，７が当たることはなく、永久磁石９が破損することはない。
【００１８】
ところで、この種の回転電機においては、回転子は固定子に対して、その回転子鉄心の磁気中心が固定子鉄心の磁気中心と略一致するように組立てられるのであるが、製作精度、組立て精度の誤差により、磁気中心がずれることが往々にしてある。
この場合、従来では（図３参照）、回転子鉄心１０６の磁気中心Ｄ１が固定子鉄心１０４の磁気中心Ｄ２と略一致するように、回転子１０３を移動させる予圧ばねを含む位置決め機構（図示せず）が設けられている。
【００１９】
本実施形態では、回転子３が、回転子鉄心６の磁気中心Ｄ１が固定子鉄心４の磁気中心Ｄ２に対してずれるように組立てられた場合、そのずれ量をΔＬとしたときに、ΔＬ≦（Ｃ−Ａ）÷２の範囲であれば、略設定されたトルク特性を得ることができる。この効果について、図１（ｂ）を参照して説明する。
【００２０】
回転子３が軸方向側へΔＬ＝（Ｃ−Ａ）÷２分ずれると、固定子鉄心４の軸方向の端面４ａのうちの一方の端面４ａ１の軸方向の位置は、回転子鉄心６の端面６ａのうちの固定子鉄心４の端面４ａ１に近接する側の端面６ａ１の軸方向の位置と略一致し、一方、固定子鉄心４の軸方向の端面４ａのうちの他方の端面４ａ２の軸方向の位置は、回転子鉄心６の軸方向の端面６ａのうちの固定子鉄心４の端面４ａ２に近接する側の端面６ａ２の軸方向の位置に対して、Ｃ−Ａだけ離れる。
【００２１】
従って、ΔＬ≦（Ｃ−Ａ）÷２の範囲に組立てられている場合には、固定子鉄心４の軸方向の範囲が、回転子鉄心６の軸方向の範囲内に位置している。この状態においては、永久磁石９の磁束が、永久磁石９と固定子鉄心４とが重複している範囲及び永久磁石９の軸方向の端部から、固定子鉄心４全体に作用し、略設定されたトルク特性を得ることができ、もって、従来のような位置決め機構を省略できる。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態を、図２を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同様な一部分には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第２の実施形態の回転電機１の回転子２は、図２（ａ）に示すように、回転子鉄心６の磁気中心Ｄ１が固定子鉄心４の磁気中心Ｄ２と略一致するように配置され、且つ、Ａ＝Ｂ＜Ｃの関係が成立つ寸法に設定されている。これにより、固定子鉄心４の軸方向の端面４ａから回転子鉄心６の軸方向の端面６ａまでの距離は、回転子鉄心６の軸方向両側とも、（Ｃ−Ａ）÷２になり、永久磁石９の軸方向の端面９ａから回転子鉄心６の軸方向の端面６ａまでの距離は、回転子鉄心６の軸方向両側とも、（Ｃ−Ｂ）÷２になる。
【００２３】
次に、回転電機１の作用及び効果について説明する。
上記構成では、回転子鉄心６の端部（端板６ａから中央側へ（Ｃ−Ｂ）÷２までの領域）が永久磁石９の軸方向の端面９ａからの磁束で磁化され、回転子鉄心６の軸方向の端部で磁束が生じる。よって、永久磁石９からの磁束と回転子鉄心６の軸方向の端部からの磁束が固定子鉄心４全体に作用し、略設定されたトルク特性を得ることができる。
【００２４】
又、本実施形態では、永久磁石９の軸方向の端面９ａから回転子鉄心６の端面６ａまでの距離が、回転子鉄心６の軸方向両側とも、（Ｃ−Ｂ）÷２で等しいので、回転子鉄心６の軸方向両側で、同じ量の磁束を生じさせることができる。
【００２５】
本実施形態でも、回転子３が、回転子鉄心６の磁気中心Ｄ１が固定子鉄心４の磁気中心Ｄ２に対してずれるように組立てられた場合、ΔＬ≦（Ｃ−Ａ）÷２の範囲であれば、略設定されたトルク特性を得ることができる。この効果について、図２（ｂ）を参照して説明する。
【００２６】
回転子３が軸方向側へΔＬ＝（Ｃ−Ａ）÷２分ずれると、固定子鉄心４の軸方向の端面４ａのうちの一方の端面４ａ１の軸方向の位置は、回転子鉄心６の端面６ａのうちの固定子鉄心４の端面４ａ１に近接する側の端面６ａ１の軸方向の位置と略一致し、一方、固定子鉄心４の軸方向の端面４ａのうちの他方の端面４ａ２の軸方向の位置は、回転子鉄心６の軸方向の端面６ａのうちの固定子鉄心４の端面４ａ２に近接する側の端面６ａ２の軸方向の位置に対して、Ｃ−Ａ（言い換えるとＣ−Ｂ）だけ離れる。
【００２７】
従って、ΔＬ≦（Ｃ−Ａ）÷２の範囲に設定されている場合には、上記のように、回転子鉄心６の端部が永久磁石９の軸方向の端面９ａからの磁束で磁化され、回転子鉄心６の軸方向の端部で磁束が生じ、永久磁石９からの磁束と回転子鉄心６の軸方向の端部からの磁束が固定子鉄心４全体に作用し、略設定されたトルク特性を得ることができ、もって、位置決め機構を省略できる。
【００２８】
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
第１及び第２の実施形態の回転電機において、永久磁石を回転子鉄心の軸に対して傾斜状に設けても良い。又、永久磁石は、回転子鉄心の外周面から露出した配置、或いは、回転子鉄心から露出していない配置のいずれでも良い。
その他、上記した構成部品の材料、数量及び形状等について、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態の回転電機を示す断面図で、（ａ）は回転子が所定の位置に配置された状態を示す図、（ｂ）は回転子がずれて配置された状態を示す図
【図２】本発明の第２の実施形態の回転電機を示す断面図で、（ａ）は図１（ａ）相当図、（ｂ）は図１（ｂ）相当図
【図３】従来例の回転電機を示す図１（ａ）相当図
【符号の説明】
【００３０】
図面中、１は回転電機、２は固定子、３は回転子、４は固定子鉄心、５はコイル、６は回転子鉄心、７は端板、８は回転軸及び９は永久磁石を示す。
【図１】
2009195055.tif 000003
【図２】
2009195055.tif 000004
【図３】
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