(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側の周方向に亘りかご形導体を充填するための多数のスロットを有する円板状部材である電磁鋼板の薄板を軸方向に積層するとともに、遠心力に抗するよう、前記スロットに繋がる輪郭部分の間隙を介して打抜き成形した楔状の係止部を有する回転子鉄心と、
回転子鉄心の径方向の磁束を発生して周方向に関し複数個の磁極を形成するように回転子鉄心の内周側でこの回転子鉄心に一体的に埋設した永久磁石と、
永久磁石の両端面に当接してこの永久磁石を隠蔽するよう回転子鉄心の両端面にそれぞれ当接させて固定した非磁性体である端板と、
上記係止部の輪郭部分の間隙も同時に充填するアルミダイキャストにより上記スロット中に形成するかご形導体及び同様にアルミダイキャストによりかご形導体と同時に一体的に形成するエンドリングとを有することを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
永久磁石は希土類磁石で形成したことを特徴とする［請求項１］に記載する回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機の回転子に関し、特に界磁を永久磁石で構成する回転界磁式の同期電動機に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
三相同期電動機の中には、特に小形機の場合、界磁を永久磁石で構成した回転子を有するものがある。
【０００３】
この種の回転子は、当該同期電動機の始動時にこれを誘導電動機として駆動するためのかご形導体を有しており、固定子鉄心、ハウジング、エンドブラケット等で構成する固定子の内部空間にベアリングを介して回転可能に配設してある。
【０００４】
図４（ａ）は従来技術に係るこの種の回転子の一例を示す横断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である。両図に示すように、この回転子は磁極の数に対応した複数個（図では４個）のブロック１ａからなる回転子鉄心１と、周方向で隣接するブロック１ａ間に配設した永久磁石２と、各ブロック１ａの内周面と回転軸３との間に配設した永久磁石４とを有している。ここで、回転子鉄心１はかご形導体５が充填されるスロットを有する扇形の電磁鋼板を軸方向に積層した断面扇形の各ブロック１ａを集合させて円柱状としたものであり、アルミダイキャストによりかご形導体５と各かご形導体５を短絡するエンドリング６とを一体的に形成して永久磁石２，４とともに全体を一体化している。すなわち、回転子鉄心１に永久磁石２，４を組込んだ状態でアルミダイキャストによりかご形導体５とエンドリング６とを一体成型している。
【０００５】
回転子鉄心１は複数に分割されているので、各ブロック１ａをかご形導体５のみで保持するには強度的に不充分である。このため、図４（ｂ）に示すように、軸方向に亘り適当な間隔で非磁性体の円板７を電磁鋼板の間に挿入するか、若しくは回転子の外周を他の部材で覆合して補強している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き分割形の回転子鉄心を有する回転子では次の様な問題がある。
【０００７】
１）  通常、円板７は非磁性体であるＳＵＳ３０４が使用されるが、これは電磁鋼板の３〜５倍と高価であるためコストの高騰を招来する。
【０００８】
２）  軸方向に亘り電磁鋼板と非磁性材の円板７とを交互に積層しているので、磁路としては機能しない円板７の存在により同一トルクを発生させるための鉄心長が長くなる。
【０００９】
３）  電磁鋼板と非磁性材の円板７とを交互に積層するために、この積層に要する工数が大となる。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、特別な補強部材を用いることなく回転に伴なう遠心力に対する充分な耐力を有するとともに、簡単な構造で永久磁石の劣化も防止し得る回転電機の回転子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１２】
１）  外周側の周方向に亘りかご形導体を充填するための多数のスロットを有する円板状部材である電磁鋼板の薄板を軸方向に積層するとともに、遠心力に抗するよう、前記スロットに繋がる輪郭部分の間隙を介して打抜き成形した楔状の係止部を有する回転子鉄心と、
回転子鉄心の径方向の磁束を発生して周方向に関し複数個の磁極を形成するように回転子鉄心の内周側でこの回転子鉄心に一体的に埋設した永久磁石と、
永久磁石の両端面に当接してこの永久磁石を隠蔽するよう回転子鉄心の両端面にそれぞれ当接させて固定した非磁性体である端板と、
上記係止部の輪郭部分の間隙も同時に充填するアルミダイキャストにより上記スロット中に形成するかご形導体及び同様にアルミダイキャストによりかご形導体と同時に一体的に形成するエンドリングとを有すること。
２）  永久磁石は希土類磁石で形成したことを特徴とする上記１）に記載する回転電機の回転子であること。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図で、同図（ａ）は同図（ｃ）のＡ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は同図（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、同図（ｃ）は縦断面図である。これらのうち、図１（ａ）に示すように、回転子鉄心１１の構成要素となる円板状の部材の薄板である電磁鋼板１２は、外周側の周方向に亘りかご形導体１３を充填するための多数のスロット１２ａ及び内周側の周方向に亘り永久磁石１４を挿入するための複数個（図では４個）のスロット１２ｂをそれぞれ有するとともに、周方向に亘り等間隔に複数個（図では４個）の磁路の狭窄部１２ｃを形成してある。かかる電磁鋼板１２は、図１（ｂ）に特に明確に示すように、磁性体で形成した回転軸１５の軸方向に亘り積層してあり、かかる電磁鋼板１２の集合体である回転子鉄心１１を構成している。
【００１７】
誘導電動機として起動するためのかご形導体１３はアルミダイキャストによりアルミニウムをスロット１２ａに充填することによりエンドリング１８とともに同時に一体的に形成してある。
【００１８】
永久磁石１４は、上記狭窄部１２ｃにおいて磁気飽和するとともに、回転子鉄心１１の径方向の磁束を発生して周方向に関し複数個（図では４個）の磁極を形成するようにスロット１２ｂに挿入して固着してある。この永久磁石１４は磁気特性に優れる希土類磁石で好適に構成することができる。
【００１９】
端板１６は、電磁鋼板１２と同径の非磁性体で形成した円板状の薄板部材で、スロット１２ａに対応して同位置に形成したスロット１６ａを有するとともに、永久磁石１４の両端面に当接してこの永久磁石１４を隠蔽するよう回転子鉄心１１の両端面にそれぞれ当接して固定してある。したがって、スロット１２ａの部分ではかご形導体１３が貫通してエンドリング１８に連結されている。すなわち、かご形導体１３及びエンドリング１８のアルミダイキャスト時には回転子鉄心１１に永久磁石１４を挿入するとともに端板１６を回転子鉄心１１の両端面に当接させた状態でこれを行なう。このとき端板１６は永久磁石１４がアルミニウムと直接接触するのを防止し、このときのアルミニウムの熱（４００〜５００℃）による永久磁石１４の特性劣化を防止するように構成してある。かかる構成は、熱による劣化を受け易い希土類磁石の永久磁石１４を使用した場合に特に有用である。
【００２０】
かかる本形態によれば電磁鋼板１２が円板状の部材であるため、回転時の遠心力に対する充分な強度を保持することができ、従来技術において必要とした補強のための円板７（図４参照）を除去できる。
【００２１】
また、磁極間の分割は、隣接する磁極間の狭窄部１２ｃにより行なうことができ、永久磁石１４は端板１６で保護することができる。
【００２２】
ここで端板１６は回転子鉄心１１の押え部材として機能するとともに、永久磁石１４の保護部材として機能する部材であるため、図１（ｄ）に示す端板１７のように、最低限度永久磁石１４を隠蔽し得る径Ｌを有していれば良い。
【００２３】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す図で、同図（ａ）は同図（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（ｂ）は同図（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図、同図（ｃ）は縦断面図である。これらのうち、図２（ａ）に示すように、本形態における電磁鋼板２２は、円板状の部材の薄板であり、外周側の周方向に亘りかご形導体２３を充填するための多数のスロット２２ａ及び内周側の周方向に亘り永久磁石２４を挿入するための複数個（図では４個）のスロット２２ｂをそれぞれ有するとともに、遠心力に抗するよう輪郭部分の間隙を介して打抜き成形した楔状の係止部２２ｃを有している。かかる電磁鋼板２２は、図２（ｂ）に特に明確に示すように、磁性体で形成した回転軸２５の軸方向に亘り積層してあり、かかる電磁鋼板２２の集合体である回転子鉄心２１を構成している。
【００２４】
誘導電動機として起動するためのかご形導体２３はアルミダイキャストによりアルミニウムをスロット２２ａに充填することによりエンドリング２８とともに同時に一体的に形成してある。このとき、回転子鉄心２１のスロット２２ｂには永久磁石２４を挿入した状態でアルミダイキャストを行なう。このため、係止部２２ｃの輪郭部分の間隙にも非磁性体のアルミニウムが充填される。
【００２５】
かくして係止部２２ｃにより隣接する磁極間が分割された複数個（図では４個）の磁極が構成される。また、回転に伴ない回転子鉄心２１に作用する遠心力に抗して係止部２２ｃが他の部分を係止することにより充分な強度を確保する。
【００２６】
端板２６は、第１の形態と同様に電磁鋼板２２と同径の非磁性体で形成した円板状の薄板部材で、スロット２２ａに対応して同位置に形成したスロット２６ａを有するとともに、永久磁石２４の両端面に当接してこの永久磁石２４を隠蔽するよう回転子鉄心２１の両端面にそれぞれ当接して固定してある。したがって、スロット２２ａの部分ではかご形導体２３が貫通してエンドリング２８に連結されている。
【００２７】
端板２６の機能は第１の形態における端板１６（図１参照）と全く同様である。また、本形態においても端板２６の代わりに端板１７（図１（ｄ）参照）と同様の端板２７（図２（ｄ）参照）を用いても良い。
【００２８】
本形態においても第１の形態と同様の作用・効果を得る。
【００２９】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す横断面図である。本形態では非磁性体のアルミスペーサ３９を有する点が第１の形態と異なるだけで基本的な思想はこれと同一である。すなわち、磁性体の回転軸３５の外周面には同一内径の永久磁石３４とアルミスペーサ３９とが周方向に亘り交互に配設してある。このとき、アルミスペーサ３９の外径は永久磁石３４の外径よりも大きく構成してある。この結果、回転子鉄心３１を構成する電磁鋼板３２のうち、アルミスペーサ３９とスロット３２ａとの間がスロット３２ｂに配設した永久磁石３４とスロット３２ａとの間に較べ相対的な狭窄部３２ｃとなり、この部分で磁気飽和する。したがって、第１の形態と同様のかご形導体３３を有する回転子を形成することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明したように、本発明によれば補強部材を要することなく遠心力に対する充分な強度を確保し得るばかりでなく永久磁石の熱的な劣化も防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、（ａ）は（ｃ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は縦断面図、（ｄ）は端板の他の形態を示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図で、（ａ）は（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｃ）は縦断面図、（ｄ）は端板の他の形態を示す平面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す横断面図である。
【図４】従来技術を示す図で、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１  回転子鉄心
１２，２２，３２  電磁鋼板
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ  スロット
１２ｃ，３２ｃ  狭窄部
２２ｃ  係止部
１３，２３，３３  かご形導体
１４，２４，３４  永久磁石
１５，２５，３５  回転軸
１６，１７，２６，２７  端板
１８，２８  エンドリング
【図１】
0003734566.tif 000002
【図２】
0003734566.tif 000003
【図３】
0003734566.tif 000004
【図４】
0003734566.tif 000005