JPH059148U - 永久磁石回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギ効率が高く、かつ、回転子の高速回
転によって電磁鋼板の外周リング部が容易に破断しない
永久磁石回転子を提供する。 【構成】 円形の電磁鋼板４の外周近傍に複数の磁石片
用開口６を設け、隣接する磁石片用開口６の間に形成さ
れた鋼板の連結部９或いはその端部近傍で電磁鋼板４を
切り離して内側鋼板４ａと外側鋼板４ｂとを形成し、内
側鋼板４ａを積層してヨーク本体部２ａを形成し、この
ヨーク本体部２ａの外周に外側の側面が交互にＮ極とＳ
極の磁性を示すように複数の界磁用永久磁石片３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄを装着し、これら界磁用永久磁石片３
ａ，３ｂ，３ｃ３ｄの外周に前記外側鋼板４を複数嵌着
させてヨーク外周部２ｂを形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は円柱状のヨークの外周近傍に複数の界磁用永久磁石片を挿着し、高速 回転時の遠心力によって界磁用永久磁石片が飛散するのを防止した永久磁石回転 子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１５には従来の永久磁石回転子を分解して示している。この従来の永久磁石 回転子２９はヨーク３０と界磁用永久磁石片３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと から構成されている。ヨーク３０は多数の電磁鋼板３２を一体に積層して形成さ れている。各電磁鋼板３２は中心部に回転軸を嵌挿する回転軸用開口３３を有し 、周縁部に界磁用永久磁石片３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを圧入する扇形の 磁石片用開口３４を有している。界磁用永久磁石片３１ａ，３１ｂ，３１ｃ， ３１ｄは断面扇状に形成され、図中に示すように、外側の側面が交互にＮ極とＳ 極の磁性を有するように磁石片用開口３４に圧入されている。外周近傍に磁石片 用開口３４を有しているので、電磁鋼板３２は、外周と界磁用永久磁石片３１ａ ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとの間に形成された外周リング部３５と、界磁用永久 磁石片３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの内側に形成された鋼板本体部３６と、 外周リング部３５と鋼板本体部３６とを連結する連結部３７とを有している。

【０００３】 この永久磁石回転子２９が高速で回転するとき、図１６に示すように、界磁用 永久磁石片３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは遠心力Ｆを受け、半径方向外側に 飛散しようとする。これに対し、連結部３７は外周リング部３５を半径方向内側 に引張る引張力Ｔを生じる。この結果、電磁鋼板３２の外周リング部３５は、連 結部３７の外端近傍において、図中に示すように、剪断力Ｓを受ける。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら電磁鋼板の外周リング部は一般に剪断力に対して許容応力が小さ いので、永久磁石回転子の高速回転によって外周リング部と連結部の接合部付近 が破断し、界磁用永久磁石片が飛散する虞があった。 これに対し剪断力に対する許容応力を大きくするために、電磁鋼板の外周リン グ部の幅を広くする構造が考えられるが、界磁用永久磁石片の磁力を十分利用す ることができず、モータの効率が低くなるという問題がある。 そこで本考案の目的は、エネルギ効率が高く、かつ、回転子の高速回転によっ て電磁鋼板の外周リング部が容易に破断するのを防止した永久磁石回転子を提供 することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、第１の本考案の永久磁石回転子は、円形の電磁鋼 板の外周近傍に複数の磁石片用開口を設け、隣接する磁石片用開口の間に形成さ れた鋼板の連結部或いはその端部近傍で前記電磁鋼板を切り離して内側鋼板と外 側鋼板とを形成し、前記内側鋼板を積層してヨーク本体部を形成し、このヨーク 本体部の外周に複数の界磁用永久磁石片を装着し、これら界磁用永久磁石片の外 周に前記外側鋼板を複数嵌着させてヨーク外周部を形成するものである。 また、第２の本考案の永久磁石回転子は、円形の電磁鋼板の外周近傍に複数の 磁石片用開口を設け、隣接する磁石片用開口の間に形成された鋼板の連結部或い はその内端近傍に、所定の遠心力によって容易に破断する貫通孔を穿設し、この 電磁鋼板を多数積層してヨークを形成し、このヨークの磁石片用開口に複数の界 磁用永久磁石片を挿着するものである。 さらに第３の本考案の永久磁石回転子は、円形の電磁鋼板の外周近傍に複数の 磁石片用開口を設け、隣接する磁石片用開口の間に形成された鋼板の連結部に幅 の狭い部分を設けて所定の遠心力によって伸び変形をする応力緩和部を形成し、 この応力緩和部を有する電磁鋼板を多数積層してヨークを形成し、このヨークの 磁石片用開口に複数の界磁用永久磁石片を挿着するものである。

【０００６】

【作用】

電磁鋼板を外側鋼板と内側鋼板とに分割するようにした本考案の永久磁石回転 子は、永久磁石回転子が高速で回転する時に、電磁鋼板の外周リング部に連結部 の引張力による剪断応力が生じることないので、界磁用永久磁石片の遠心力は電 磁鋼板の外周リング部の周方向の引張応力に変換される。一般に電磁鋼板の外周 リング部は、周方向の引張応力に対して大きな許容応力を有しているので、電磁 鋼板の外周リング部は回転子の大きな遠心力に耐え得ることができ、界磁用永久 磁石片の飛散を防止することができる。 また、電磁鋼板の連結部或いはその内端近傍に貫通孔を設けた永久磁石回転子 によれば、連結部に貫通孔を設けているので、貫通孔を設けた部分に応力が集中 し、その部分の小さな断面積と相俟って、電磁鋼板の他の部分より容易に破断す る。このことにより、永久磁石回転子の回転によって界磁用永久磁石片の遠心力 が所定の値に達したときに、電磁鋼板は連結部の貫通孔の部分において最初に破 断し、このことにより、剪断力による電磁鋼板の外周リング部の破断を防止し、 界磁用永久磁石片が飛散するのを防止する。

【０００７】 さらに、電磁鋼板の連結部に応力緩和部を設けた永久磁石回転子によれば、連 結部に幅の狭い応力緩和部を設けているので、永久磁石回転子の回転による遠心 力が一時的に増大するときに、応力緩和部が伸び変形し、電磁鋼板の外周リング 部の剪断応力を緩和し、このことにより、電磁鋼板の外周リング部の破断を防止 できる。

【０００８】

【実施例】

以下本考案の実施例について添付の図面を参照して説明する。 図１は、本考案の第１の実施例による永久磁石回転子の一部を分解して示して いる。永久磁石回転子１はヨーク２と界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ とから構成されている。ヨーク２は多数の電磁鋼板４を一体に積層して形成され ている。各電磁鋼板４は表面に絶縁性被膜を有する円形の鋼板からなり、この円 形鋼板４は中心部に回転軸を嵌挿する回転軸用開口５を有し、回転軸用開口５の 周囲にカシメピン用開口１４を有し、外周の近傍に界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ ，３ｃ，３ｄを挿着する扇形の磁石片用開口６を有している。外周近傍に磁石片 用開口６を設けたことにより、各電磁鋼板４は、その外周と磁石片用開口６との 間に形成された外周リング部７と、磁石片用開口６の内側に形成された鋼板本体 部８と、外周リング部７と鋼板本体部８とを連結する連結部９とを有している。 この第１実施例においては、電磁鋼板４は、図１に示すように、連結部９の中心 部近傍において切断され、鋼板本体部８と連結部９の一部とからなる内側鋼板４ ａと、外周リング部７と連結部９の一部とからなる外側鋼板４ｂとを形成する。

【０００９】 この永久磁石回転子１を組み立てるには、内側鋼板４ａを多数積層してヨーク 本体部２ａを形成し、このヨーク本体部２ａの外周に、外側の側面が交互にＮ極 とＳ極の磁性を示すように界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを装着し、 さらに界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外側に外側鋼板４ｂを複数嵌 着させて組み立てる。

【００１０】 次に上記の構造に基づく永久磁石回転子１の作用について図２を用いて以下に 説明する。 図２は組み立てられた永久磁石回転子１の断面を示している。ヨーク本体部 ２ａの外周に界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが装着され、その外周に ヨーク外周部２ｂが嵌着されている。永久磁石回転子１が回転しないとき、ヨー ク２を構成する電磁鋼板４の連結部９は組立て時の予圧によって、切断部ｐにお いて互いに押圧している。この永久磁石回転子１が高速で回転するときは、各界 磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは図中に示すように遠心力Ｆを受けて回 転子の半径方向外側に飛散しようとする。これに対して、ヨーク外周部２ｂは遠 心力Ｆに抗して界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを保持している。遠心 力Ｆが大きい場合、ヨーク外周部２ｂは永久磁石回転子１の半径方向外側に引き 伸ばされ、電磁鋼板４の各連結部９の切断部ｐは互いに離開する。 高速回転時に電磁鋼板４の各連結部９の切断部ｐが互いに離開することにより 、連結部９が遠心力Ｆに抗して半径方向内向きの引張力を生じないので、連結部 ９近傍の外周リング部７には剪断応力が発生することがなく、遠心力Ｆによる応 力はすべて外周リング部７の周方向の引張応力Ｈに変換される。一般に電磁鋼板 ４の外周リング部７は、周方向の引張応力に対して許容範囲が大きく、反対に半 径方向の剪断応力に対して許容範囲が小さいので、この永久磁石回転子１は大き な遠心力Ｆに対しても破断することなく、界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ， ３ｄを保持することができる。すなわち、この第１実施例の永久磁石回転子１に よれば、電磁鋼板の外周リング部の幅を大きくすることなく、界磁用永久磁石片 の飛散事故を防止することができる。

【００１１】 図３は本考案の第２の実施例による永久磁石回転子の一部を分解して示してい る。図１と同一部分に同一符号を付した図３に示すように、この実施例による永 久磁石回転子１は、電磁鋼板４の連結部９の外側の端部が切り取られ、電磁鋼板 ４の外側鋼板４ｂは単なるリング状に形成されている。このように外側鋼板４ｂ を単なるリング状に形成することにより、組立て時に電磁鋼板４の連結部９を整 合させる必要がなく、永久磁石回転子１の組立ては極めて容易となる。 図４は第２実施例による永久磁石回転子１の回転軸に直交する方向の断面を示 している。図４から明らかなように、この第２の実施例においても第１実施例と 同様に、永久磁石回転子１が高速で回転するときに、界磁用永久磁石片３ａ， ３ｂ，３ｃ，３ｄに生じる遠心力Ｆは電磁鋼板４の外周リング部７の引張応力Ｈ に変換され、従って、外周リング部７は遠心力Ｆに対して大きな許容応力を有し 、界磁用永久磁石片の飛散を防止することができる。

【００１２】 図５は本考案の第３の実施例による永久磁石回転子の一部を分解して示してい る。この実施例による永久磁石回転子１は、電磁鋼板４の連結部９の内端近傍に おいて切断され、内側鋼板４ａと外側鋼板４ｂとに分割されている。連結部９の 内端の切断部分は、図５に示すように、内側鋼板４ａと係合し、回転子の半径方 向に摺動可能な形状を有している。 図６は本考案の第３実施例による永久磁石回転子１の回転軸に直交する方向の 断面を示している。図６から明らかなように、この第３実施例の永久磁石回転子 １によれば、各界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの位置を正確に定める ことができ、永久磁石片の位置のずれによる回転不良を防止することができる。 また、電磁鋼板４の連結部９の内端が回転子の半径方向に摺動可能であるので、 大きな遠心力Ｆに対して、連結部９の内端が摺動し、外周リング部７に剪断応力 が生じない。このことにより、この第３実施例の永久磁石回転子１は、上記第１ 、第２実施例の永久磁石回転子と同様に、遠心力Ｆに対して大きな許容応力を有 し、界磁用永久磁石片の飛散を防止することができる。

【００１３】 図７は本考案の第４の実施例による永久磁石回転子１の一部を分解して示して いる。この第４実施例の永久磁石回転子１では、電磁鋼板４の連結部９に貫通孔 １０を穿設している。この電磁鋼板４を多数積層してヨーク２を形成し、ヨーク ２の磁石片用開口６に外側の側面が交互にＮ極とＳ極となるように界磁用永久磁 石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを挿入している。 図８は第４実施例による永久磁石回転子１の回転軸に直交する方向の断面を示 している。図８に示すように、電磁鋼板４の磁石片用開口６には界磁用永久磁石 片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが挿着されており、これら界磁用永久磁石片３ａ， ３ｂ，３ｃ，３ｄは永久磁石回転子１の高速回転によって半径方向外向きの遠心 力Ｆを受ける。この第４実施例の永久磁石回転子１の電磁鋼板４は、外周リング 部７と鋼板本体部８とが連結部９によって連結されているので、遠心力Ｆによっ て連結部９に引張応力が生じる。この連結部９には貫通孔１０が設けられている ので、その形状により貫通孔１０の周辺に応力が集中し、かつ、貫通孔１０の周 辺の断面積が小さいことにより、この部分に大きな引張応力Ｔが生じる。従って 、永久磁石回転子１が所定の速度以上で回転するとき、電磁鋼板４の連結部９の 貫通孔１０を設けた部分は、電磁鋼板４の他の部分より先に破断する。連結部９ が破断した後は、遠心力Ｆは電磁鋼板４の外周リング部７の周方向の引張応力に 変換され、より大きな遠心力Ｆに耐える強度を有する。すなわち、この第４実施 例の永久磁石回転子１によれば、電磁鋼板４の外周リング部７が剪断力によって 破断する前に連結部９が破断し、この結果、界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ ，３ｄは飛散することなく、より大きな遠心力Ｆに耐え得る。

【００１４】 図９は上記貫通孔１０を連結部９の内端近傍に設けた本考案の第４実施例の他 の態様を示している。この実施例では、貫通孔１０を電磁鋼板４の連結部９の内 端近傍に設けることにより、比較的面積が広い鋼板本体部８に穿孔することがで き、幅の狭い連結部９に穿孔することによる変形・ねじれ等の加工の失敗を防止 することができる。

【００１５】 図１０は本考案の第５実施例による永久磁石回転子１の一部を分解して示して いる。この第５の実施例による永久磁石回転子１では、電磁鋼板４の連結部９に 幅の狭い応力緩和部１１を設け、この電磁鋼板４を多数積層してヨーク２を形成 し、ヨーク２の磁石片用開口６に界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを挿 入している。 図１１は第５実施例による永久磁石回転子１の回転軸に直交する方向の断面を 示している。図１１に示すように、電磁鋼板４の磁石片用開口６には界磁用永久 磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが外側の側面が交互にＮ極とＳ極の磁極を有する ように挿着されており、これら界磁用永久磁石片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは永久 磁石回転子１の高速回転によって半径方向外向きの遠心力Ｆを受ける。この第５ 実施例の永久磁石回転子１の電磁鋼板４は、外周リング部７と鋼板本体部８とが 連結部９によって連結されているので、遠心力Ｆによって連結部９に引張応力が 生じる。本実施例の永久磁石回転子１では、連結部９に幅の狭い応力緩和部１１ が設けられているので、遠心力Ｆによって応力緩和部１１には他の部分に比べて 大きな引張応力Ｔが生じている。遠心力Ｆが一時的に大きくなったとき、連結部 ９の応力緩和部１１は、一時的に大きくなった引張応力Ｔによって伸び変形し、 この遠心力Ｆによって電磁鋼板４の外周リング部７が破断するのを防止する。こ の応力緩和部１１の伸び変形が弾性範囲にあれば、遠心力Ｆが小さくなったとき に、連結部９は再び元の長さに戻ることができる。このようにして、この第５実 施例の永久磁石回転子１によれば、電磁鋼板４の連結部９の応力緩和部１１によ って遠心力Ｆによる外周リング部７の剪断応力が緩和され、界磁用永久磁石片 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの飛散が防止される。

【００１６】 上記第１乃至第５の実施例の永久磁石回転子１は、モータの特性を良好ならし めるために、電磁鋼板の外周リング部の幅を小さくしている。しかし、電磁鋼板 の外周リング部の幅が極めて小さいとき、これを積層した場合に電磁鋼板の中心 部に比べて外周リング部が薄くなり、界磁用永久磁石片が電磁鋼板の外周リング 部の隙間から露出することがある。これに対して、積層した電磁鋼板の両端部に 電磁鋼板の外周リング部を押圧する突起を設けた端板を配置し、カシメピンによ って端板と電磁鋼板とを一体に締結することができる。 図１２は外周リング部押圧用の突起を設けた上記端板を備えた永久磁石回転子 の側断面を示している。この永久磁石回転子１では、電磁鋼板４を多数積層して ヨーク２を形成し、このヨーク２の外周近傍に複数の界磁用永久磁石片３を挿着 している。ヨーク２の上下端面には端板１２が配置され、この端板１２と電磁鋼 板４はカシメピン１３によって一体に締結されている。端板１２の周縁部には電 磁鋼板４の外周リング部７を押圧する突起が設けられている。 図１３及び図１４は外周リング部押圧用の突起を設けた上記端板を示している 。図１３において、端板１２は比較的高い剛性を有する円形の鋼板からなり、中 心部に回転軸用開口５を有し、この回転軸用開口５の周辺の所定位置にカシメピ ン用開口１４を有している。この端板１２は、周縁部の全周に亘って電磁鋼板４ の外周リング部７を押圧する突起１２ａを有している。端板１２の突起１２ａは 、図１４に示すように、各界磁用永久磁石片の中心部の外側の外周リング部のみ を押圧するように、端板１２の周縁の一部のみに設けてもよい。 上記端板１２の突起１２ａが電磁鋼板４の外周リング部７を押圧することによ り、電磁鋼板４の外周リング部７は互いに密着し、界磁用永久磁石片３が露出す ることがない。

【００１７】 また、本考案による上記いずれの永久磁石回転子においても、永久磁石回転子 のヨークは、互いに絶縁された多数の電磁鋼板を積層して形成されているので、 永久磁石回転子の回転中に誘起される渦電流は、電磁鋼板の幅に比例して小さく なり、従って渦電流によるエネルギ損失が少ない。

【００１８】

【考案の効果】 本考案によれば、永久磁石回転子が高速で回転する時に、電磁鋼板の外周リン グ部に連結部の引張力により生じる剪断応力を緩和するよう永久磁石回転子を形 成したので、電磁鋼板の外周リング部は回転子の大きな遠心力に耐え得ることが でき、永久磁石回転子の高速回転によって界磁用永久磁石片が飛散する事故を防 止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例による永久磁石回転子の一
部を分解して示した斜視図。

【図２】本考案の第１実施例による永久磁石回転子の回
転軸に直交する方向の断面図。

【図３】本考案の第２実施例による永久磁石回転子の一
部を分解して示した斜視図。

【図４】本考案の第２実施例による永久磁石回転子の回
転軸に直交する方向の断面図。

【図５】本考案の第３実施例による永久磁石回転子の一
部を分解して示した斜視図。

【図６】本考案の第３実施例による永久磁石回転子の回
転軸に直交する方向の断面図。

【図７】本考案の第４実施例による永久磁石回転子の一
部を分解して示した斜視図。

【図８】本考案の第４実施例による永久磁石回転子の回
転軸に直交する方向の断面図。

【図９】本考案の第４実施例の他の態様による永久磁石
回転子の回転軸に直交する方向の断面図。

【図１０】本考案の第５実施例による永久磁石回転子の
一部を分解して示した斜視図。

【図１１】本考案の第５実施例による永久磁石回転子の
回転軸に直交する方向の断面図。

【図１２】電磁鋼板の外周リング部を押圧する突起を設
けた端板を備えた本考案による永久磁石回転子の側断面
図。

【図１３】電磁鋼板の外周リング部を押圧する突起を設
けた端板の斜視図。

【図１４】電磁鋼板の外周リング部を押圧する突起を部
分的に設けた端板の斜視図。

【図１５】鋼板を積層したヨークの内部に界磁用永久磁
石片を圧入するようにした従来の永久磁石回転子の一部
を分解して示した斜視図。

【図１６】鋼板を積層したヨークの内部に界磁用永久磁
石片を圧入するようにした従来の永久磁石回転子の回転
軸に直交する方向の断面図。

【符号の説明】

１ 永久磁石回転子 ２ ヨーク ２ａ ヨーク本体部 ２ｂ ヨーク外周部 ３ａ 界磁用永久磁石片 ３ｂ 界磁用永久磁石片 ３ｃ 界磁用永久磁石片 ３ｄ 界磁用永久磁石片 ４ 電磁鋼板 ５ 回転軸用開口 ６ 磁石片用開口 ７ 外周リング部 ８ 鋼板本体部 ９ 連結部 １０ 貫通孔 １１ 応力緩和部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円形の電磁鋼板の外周近傍に複数の磁石片
   用開口を設け、隣接する磁石片用開口の間に形成された
   鋼板の連結部或いはその端部近傍で前記電磁鋼板を切り
   離して内側鋼板と外側鋼板とを形成し、前記内側鋼板を
   積層してヨーク本体部を形成し、このヨーク本体部の外
   周に複数の界磁用永久磁石片を装着し、これら界磁用永
   久磁石片の外周に前記外側鋼板を複数嵌着させてヨーク
   外周部を形成したことを特徴とする永久磁石回転子。
2. 【請求項２】円形の電磁鋼板の外周近傍に複数の磁石片
   用開口を設け、隣接する磁石片用開口の間に形成された
   鋼板の連結部或いはその内端近傍に、所定の遠心力によ
   って破断する貫通孔を穿設し、この電磁鋼板を多数積層
   してヨークを形成し、このヨークの磁石片用開口に複数
   の界磁用永久磁石片を挿着したことを特徴とする永久磁
   石回転子。
3. 【請求項３】円形の電磁鋼板の外周近傍に複数の磁石片
   用開口を設け、隣接する磁石片用開口の間に形成された
   鋼板の連結部に幅の狭い部分を設けて所定の遠心力によ
   って伸び変形をする応力緩和部を形成し、この応力緩和
   部を有する電磁鋼板を多数積層してヨークを形成し、こ
   のヨークの磁石片用開口に複数の界磁用永久磁石片を挿
   着したことを特徴とする永久磁石回転子。