KR101919718B1

KR101919718B1 - 회전 전기의 회전자 부재, 회전 전기의 회전자 및 회전 전기

Info

Publication number: KR101919718B1
Application number: KR1020177003509A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 다카시마; 요시키 오카다; 마사후미 오가와
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2018-11-16
Anticipated expiration: 2036-01-26
Also published as: DE112017000001T5; CN107231822B; US20180054100A1; TW201728055A; WO2017130295A1; CN107231822A; DE112017000001B4; KR20180100075A; JPWO2017130295A1; US10651698B2; JP6072395B1; TWI574488B

Abstract

회전자(3)는, 통 모양의 슬리브 부재(9)와, 슬리브 부재(9)의 외주면 상에 둘레 방향으로 배열된 복수개의 영구 자석(10)과, 복수개의 영구 자석(10)의 외주면을 덮는 통 모양의 보강 부재(12)를 구비한다. 슬리브 부재(9)는, 축방향으로 서로 이간한 단부(9b, 9c)와, 축방향에 평행한 샤프트가 관통하는 관통 구멍(15)을 형성하는 내주면(9a)을 가진다. 단부(9b)는, 플랜지부이다. 내주면(9a)은, 단부(9b)로부터 단부(9c)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 테이퍼면(9a-1)과 단부(9c)로부터 단부(9b)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 테이퍼면(9a-2)을 가진다.

Description

회전 전기의 회전자 부재, 회전 전기의 회전자 및 회전 전기{ROTOR MEMBER OF ROTARY ELECTRIC MACHINE, ROTOR OF ROTARY ELECTRIC MACHINE, AND ROTARY ELECTRIC MACHINE}

본 발명은, 회전 전기(電機)의 회전자 부재, 이 회전자 부재를 가지는 회전 전기의 회전자 및 이 회전자를 구비하는 회전 전기에 관한 것이다.

최근, 자원고갈에 의한 에너지 절약화의 요망, 기계 가공 택트(tact)의 단축 또는 난절삭재(難切削材) 가공으로의 대응으로부터, 공업 용도의 회전 전기에 대한 고효율화, 고출력화 및 고속 회전화로의 니즈(needs)가 매우 높아지고 있다.

회전 전기에는,「동기식(同期式)」과「유도식(誘導式)」의 2방법의 구동 방식이 있고, 공업 용도의 회전 전기에는, 견뢰하고 강고한 것을 특징으로 하는 유도식 회전 전기가 잘 이용되고 있다. 그렇지만, 유도식 회전 전기에서는, 원리상, 회전자에도 전류가 흐르기 때문에, 고효율화 및 고출력화를 진행시키는데 있어서, 당해 전류에 기인한 회전자의 발열이 과제가 된다. 그 때문에, 공업 용도의 회전 전기로의 동기식 회전 전기의 적용이 진행되고 있다.

동기식 회전 전기는, 회전자의 계자(界磁)에 영구 자석을 사용하기 때문에, 회전자의 발열은 이론상 발생하지 않고, 고효율화 및 고출력화의 면에서 유리하게 된다. 그렇지만, 동기식 회전 전기의 고속 회전화의 실용에 대해서는, 회전시의 원심력에 의한 자석 박리에 대한 대처가 필요하다.

특허 문헌 1에는, 이러한 자석 박리를 억제하는 구조를 구비한 회전 전기가 기재되어 있다. 즉, 이 회전 전기에서는, 샤프트에 고정되는 통 모양의 슬리브(sleeve) 부재의 외주면에 복수개의 영구 자석이 배치되고, 복수개의 영구 자석은 탄소 섬유 강화 플라스틱과 같은 보호 커버에 의해 덮여져 있다. 여기서, 슬리브 부재의 내주면은, 축방향의 일단부로부터 타단부를 향해 내경이 연속적으로 확대되는 테이퍼 형상이다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2014-212680호 공보

고속 회전시에도 샤프트에 확실히 토크를 전달하기 위해서는, 영구 자석과 슬리브 부재와의 사이의 마찰력에 의한 토크가 회전 전기의 출력 토크를 항상 상회하도록 죔새(interference)를 슬리브 부재에 부여할 필요가 있다. 이 죔새는 회전 속도 영역의 확대에 따라서, 설정해야 할 값이 필연적으로 증대한다. 죔새가 증대하면, 회전자 제작시에서의 샤프트의 슬리브 부재로의 압입력이 증대하고, 샤프트 압입 작업에 시간을 필요로 한다. 환언하면, 회전자 조립시에서의 작업성을 향상시키기 위해서는, 샤프트 압입력의 저감이 필요하게 된다. 상기한 특허 문헌 1에서는, 슬리브 부재를 이른바 얇게 함으로써 샤프트 압입 작업의 용이화를 도모하고 있다.

그렇지만, 얇게 된 슬리브 부재의 얇은 부분을 지지하여 샤프트를 슬리브 부재에 압입하면, 당해 얇은 부분에 응력이 집중하여 슬리브 부재 자체가 좌굴 변형해 버릴 우려가 있다.

이것에 대해, 슬리브 부재에 두꺼운 플랜지부를 마련하고, 이 플랜지부를 지지하는 것도 고려되지만, 이 경우에는, 슬리브 부재의 두께가 플랜지부에서 크게 변화하게 되기 때문에, 샤프트 압입시에서 플랜지부에서 면압(面壓)이 증대하고, 결과적으로 샤프트 압입력이 증대해 버린다.

샤프트 압입력이 증대하면, 슬리브 부재와 샤프트와의 사이에서 골링(galling)이 발생할 가능성이 높아지고, 골링을 억제하기 위해서는, 슬리브 부재와 샤프트와의 접촉 표면에 대해서, 담금질에 의한 표면 경도의 향상 또는 미립자(微粒子) 쇼트 피닝(shot peening)의 실시에 의한 표면 윤활성의 개선이 필요하게 되며, 비용 증가의 요인이 된다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 샤프트 압입시에서의 슬리브 부재의 좌굴(座屈)이 억제되고, 샤프트 압입력이 저감됨과 아울러, 회전자 제작시의 작업성을 향상시키는 것이 가능한 회전 전기의 회전자 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위에서 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 회전 전기의 회전자는, 축방향으로 서로 이간한 제1 단부 및 제2 단부와 상기 축방향에 평행한 샤프트가 관통하는 관통 구멍을 형성하는 내주면을 가지는 통 모양의 슬리브 부재로 이루어지며, 상기 제1 단부는 플랜지부이고, 상기 내주면에는, 상기 제1 단부에 인접하여 상기 슬리브 부재의 둘레 방향에 걸쳐서 고리 모양의 홈부가 형성되고, 상기 내주면은, 상기 제2 단부로부터 상기 제1 단부를 향함에 따라 내경이 단속적으로 축소하는 테이퍼면을 가지며, 상기 홈부는, 상기 제1 단부와 상기 테이퍼면과의 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 샤프트 압입시에서의 슬리브 부재의 좌굴(座屈)이 억제되고, 샤프트 압입력이 저감됨과 아울러, 회전자 제작시의 작업성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

도 1은 실시 형태 1에 관한 회전 전기의 구성을 나타내는 종단면도.
도 2는 실시 형태 1에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도.
도 3은 실시 형태 1에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 횡단면도.
도 4는 도 2의 부분 확대도.
도 5는 실시 형태 1에 관한 회전 전기의 제조 방법을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 비교예에 관한 회전자에서 샤프트 압입시의 응력 발생 상태를 나타내는 도면.
도 7은 실시 형태 1에 관한 회전자에서 샤프트 압입시의 응력 발생 상태를 나타내는 도면.　
도 8은 실시 형태 2에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도.
도 9는 실시 형태 3에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도.
도 10은 실시 형태 3에 관한 회전자에서 샤프트 압입시의 응력 발생 상태를 나타내는 도면.
도 11은 실시 형태 3에 관한 슬리브 부재에 발생하는 면압과 축방향 거리와의 관계를 나타내는 도면.
도 12는 실시 형태 3의 변형예에 관한 회전자 부재의 구성의 일부를 확대한 종단면도.
도 13은 실시 형태 4에 관한 회전자 부재의 구성의 일부를 확대한 종단면도.
도 14는 실시 형태 5에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도.
도 15는 실시 형태 6에 관한 회전 전기의 회전자의 구성의 일부를 확대한 종단면도.
도 16은 실시 형태 7에 관한 회전 전기의 회전자의 구성의 일부를 확대한 종단면도.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 관한 회전 전기(電機)의 회전자 부재, 회전 전기의 회전자 및 회전 전기를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또, 본 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 구성을 나타내는 종단면도, 도 2는, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도, 도 3은, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 횡단면도, 도 4는, 도 2의 부분 확대도이다. 여기서, 도 1 및 도 2는, 회전축선(A)을 포함하는 단면에 의한 단면도이다. 또, 도 2는, 도 3에서의 II-II선에 의한 단면도이며, 도 3은, 도 2에서의 III-III선에 의한 단면도이다.

본 실시 형태에 관한 회전 전기(1)는, 고리 모양의 고정자(固定子)(2)와, 고정자(2)의 내측에 배치된 회전자(3)와, 회전자(3)에 고정된 회전자 축인 샤프트(4)를 구비한다. 회전자(3)는, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자이다. 또, 회전자(3)는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 표면 영구 자석(SPM：Surface　Permanent　Magnet)형(型)이다. 도시(圖示)한 예에서는, 회전 전기(1)는 전동기이다.

고정자(2)는, 고리 모양의 고정자 코어(5)와, 고정자 코어(5)에 권회(卷回)된 코일(6)을 구비한다. 고정자 코어(5)는, 복수매의 전자(電磁) 강판을 적층하여 형성된다. 코일(6)에는 전원 리드선(7)이 접속되고, 전원 리드선(7)은 도시하지 않은 전원에 접속된다.

회전자(3)는, 공극부(空隙部)(8)를 사이에 두고 고정자(2)의 내측에서 회전 가능하게 배치된다. 회전자(3)는, 회전자 부재인 통 모양의 슬리브 부재(9)와, 슬리브 부재(9)의 외주면 상에 둘레 방향으로 서로 이간(離間)하여 배열된 복수개의 영구 자석(10)과, 둘레 방향으로 서로 이웃하는 영구 자석(10) 사이의 간극에 배치되는 복수개의 간극 부재(11)와, 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재(11)를 둘레 방향으로 덮는 보강 부재(12)를 구비한다.

또,「둘레 방향」은, 슬리브 부재(9)의 둘레 방향이다. 또, 이하에서는,「지름 방향」은 슬리브 부재(9)의 지름 방향이며,「축방향」은 슬리브 부재(9)의 축방향이다.「축방향」은 회전축선(A) 방향으로 동일하다.

슬리브 부재(9)에는, 축방향으로 관통 구멍(15)이 형성되어 있다. 즉, 슬리브 부재(9)는, 축방향에 평행, 또는 테이퍼 모양의 각도를 가지는 샤프트(4)가 관통하는 관통 구멍(15)을 형성하는 내주면(9a)을 가진다. 슬리브 부재(9)는, 금속 자성 재료에 의해서 형성되며, 본 실시 형태에서는 강관(鋼管)으로 형성된다.

관통 구멍(15)에는 샤프트(4)가 압입된다. 이 때, 압입에 수축 끼움 또는 확장 끼움을 조합시켜도 좋다. 샤프트(4)는 관통 구멍(15)을 관통하고, 슬리브 부재(9)는 샤프트(4)에 고정된다. 내주면(9a)의 형상 및 치수는 죔새를 고려하여 결정된다. 샤프트(4)는, 강재(鋼材)로 형성된다. 샤프트(4)에는 중공 구멍(16)이 형성되어 있다. 또, 샤프트(4)는 중실(中實)이라도 괜찮다. 또, 도 1에서는, 샤프트(4)의 일부만을 도시하고 있다.

슬리브 부재(9)는, 축방향으로 서로 이간한 단부(9b, 9c)를 가진다. 단부(9b)는 제1 단부이고, 단부(9c)는 제2 단부이다. 여기서, 단부(9b)는 플랜지 모양이다. 즉, 단부(9b)는 플랜지부를 이룬다. 단부(9b)를 제외한 슬리브 부재(9)의 외주면은, 동일한 외경을 가지는 원통면이며, 이 원통면의 외경은 단부(9b)의 외경보다도 소경이다. 단부(9b)는, 슬리브 부재(9)의 다른 부분보다도 두껍다. 단부(9b)를 제외한 슬리브 부재(9)의 두께는, 샤프트(4)의 압입 작업을 용이하게 하기 위해서는, 보다 얇은 편이 좋다. 단부(9b)를 제외한 슬리브 부재(9)의 두께, 즉 슬리브 부재(9)의 얇은 부분의 두께는, 축방향의 위치에 관계없이, 1mm 내지 10mm의 범위 내이다. 단부(9b)는, 샤프트(4)의 압입시에서의 슬리브 부재(9) 자체의 좌굴 변형을 억제하기 위해서 플랜지 모양으로 형성되어 있다. 또,「두께」는 지름 방향의 두께이다.

내주면(9a)은, 단부(9b)로부터 단부(9c)를 향함에 따라 내경(內徑)이 연속적으로 축소하는 제1 테이퍼면인 테이퍼면(9a-1)과, 단부(9c)로부터 단부(9b)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 제2 테이퍼면인 테이퍼면(9a-2)을 가진다. 즉, 테이퍼면(9a-1)은, 단부(9b)로부터 단부(9c)를 향함에 따라 연속적으로 지름 방향 내측을 향해 좁아지고, 테이퍼면(9a-2)은, 단부(9c)로부터 단부(9b)를 향함에 따라 연속적으로 지름 방향 내측을 향해 좁아진다. 테이퍼면(9a-1)은 테이퍼면(9a-2)과 접속되어 있다. 테이퍼면(9a-1)은, 슬리브 부재(9)의 단부(9b)측의 단면(端面)으로부터 축방향으로 일정한 길이 형성된다. 또, 테이퍼면(9a-2)은, 슬리브 부재(9)의 단부(9c)측의 단면(端面)으로부터 축방향으로 일정한 길이 형성된다.

테이퍼면(9a-1)은, 플랜지부인 단부(9b)의 내주면을 포함하고, 슬리브 부재(9)의 얇은 부분의 내주면에 이르고 있다. 다만, 테이퍼면(9a-1)은, 축방향에서 영구 자석(10)의 단면(端面)(10a)의 위치를 넘어 단부(9c)측에는 이르지 않는다. 즉, 테이퍼면(9a-1)은, 단부(9b)의 내주면으로부터 슬리브 부재(9)의 얇은 부분의 내주면에 이르고 있지만, 영구 자석(10)의 단면(10a)의 위치를 넘지 않는 범위에 있다. 또, 단면(10a)은 영구 자석(10)의 단부(9b)측의 단면이며, 단면(10b)은 영구 자석(10)의 단부(9c)측의 단면이다.

테이퍼면(9a-1)은, 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형(線形) 테이퍼면이다. 마찬가지로, 테이퍼면(9a-2)은, 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형 테이퍼면이다. 도 4에서는, 테이퍼면(9a-2)의 경사 각도의 크기를θ₁이고, 테이퍼면(9a-1)의 경사 각도의 크기를 θ₂로 나타내고 있다. 경사 각도의 크기 θ₁, θ₂는, 최고 회전 속도와 죔새에도 의하지만, 조립 작업성을 고려하면, 0° 내지 10°의 범위 내로 설정되는 것이 바람직하다.

복수개의 영구 자석(10)은, 슬리브 부재(9)의 외주면 상에서 둘레 방향으로 등간격으로 배열되어 있다. 복수개의 영구 자석(10)은, 슬리브 부재(9)의 외주면에 접착제에 의해 붙여져 고정되어 있다. 마찬가지로, 복수개의 간극 부재(11)는, 슬리브 부재(9)의 외주면 상에서 둘레 방향으로 등간격으로 배열되어 있다. 복수개의 간극 부재(11)는, 슬리브 부재(9)의 외주면에 접착제에 의해 붙여져 고정되어 있다. 영구 자석(10) 사이의 간극은 간극 부재(11)에 의해 메워진다. 도시예에서는, 영구 자석(10)의 개수 및 간극 부재(11)의 개수는, 각각 4개이다.

영구 자석(10)의 횡단면 형상은, 지름 방향의 두께가 일정한 원호 모양이다. 영구 자석(10)의 종단면 형상은, 직사각형 모양이다. 영구 자석(10)의 축방향의 길이는, 슬리브 부재(9)의 축방향의 길이보다도 짧다. 영구 자석(10)은, 단부(9b, 9c)를 제외한 슬리브 부재(9)의 외주면 상에 배치되어 있다.

간극 부재(11)의 횡단면 형상은, 지름 방향의 두께가 일정한 원호 모양이다. 다만, 간극 부재(11)의 둘레 방향의 길이는, 영구 자석(10)의 둘레 방향의 길이보다도 짧다. 간극 부재(11)의 종단면 형상은, 직사각형 모양이다. 간극 부재(11)의 축방향의 길이는, 영구 자석(10)의 축방향의 길이와 동일하다.

영구 자석(10)은, 희토류 자석 또는 페라이트 자석이다. 간극 부재(11)는, 비자성(非磁性) 재료에 의해서 형성된다. 구체적으로는, 간극 부재(11)는, 스테인리스, 알루미늄 합금, 구리 합금, 철 합금 또는 수지에 의해서 형성된다.

보강 부재(12)는, 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재(11)의 외주면을 덮고 있다. 보강 부재(12)는, 원통 모양이며, 슬리브 부재(9)와 동축에 배치된다. 보강 부재(12)의 축방향의 길이는, 영구 자석(10)의 축방향의 길이와 동일하다. 보강 부재(12)는, 회전시의 원심력에 의한 슬리브 부재(9)로부터의 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재(11)의 박리를 억제한다.

보강 부재(12)는, 비자성 재료에 의해서 형성된다. 또, 보강 부재(12)는, 보강을 목적으로 하기 때문에, 단위무게당 인장 강도가 높은 재료가 이용된다. 구체적으로는, 보강 부재(12)는, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP：Carbon　Fiber　Reinforced　Plastics), 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP：Glass　Fiber　Reinforced Plastics), 합성 섬유, 티탄 또는 스테인리스에 의해서 형성된다. 보강 부재(12)를 CFRP 또는 GFRP에 의해서 형성하는 경우는, 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재(11)의 외주면에 섬유 묶음 또는 테이프 모양의 섬유를 직접 감는 것에 의해 보강 부재(12)가 형성된다.

회전 전기(1)는 하우징(20) 내에 배치되고, 고정자(2)는 하우징(20)에 고정되어 있다. 고정자(2)는, 하우징(20)의 내주면에 수축 끼움, 확장 끼움 또는 압입에 의해 고정된다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 5는, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

먼저, S1에서는, 슬리브 부재(9)를 작성한다. 슬리브 부재(9)는, 강관의 외주면 및 내주면을 절삭 가공함으로써 형성된다. 다음으로, S2에서는, 슬리브 부재(9)의 외주면에 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재(11)를 붙인다. 간극 부재(11)는, 둘레 방향으로 서로 이웃하는 영구 자석(10) 사이의 간극을 메우도록 배치된다. 게다가, S3에서는, 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재(11)의 외주면을 보강 부재(12)에 의해 덮는다. 그리고, S4에서는, 샤프트(4)를 단부(9c)측으로부터 관통 구멍(15)에 압입하고, 샤프트(4)를 관통 구멍(15)에 관통시켜, 샤프트(4)에 슬리브 부재(9)를 고정한다. 이 때, 플랜지 모양의 단부(9b)를 지지한 상태에서, 샤프트(4)를 슬리브 부재(9)에 압입한다. 그 후, 샤프트(4)가 마련된 회전자(3)를 고정자(2)의 내측에 배치한다.

다음으로, 본 실시 형태의 효과에 대해 비교예와 대비하면서 설명한다. 도 6은, 비교예에 관한 회전자에서 샤프트 압입시의 응력 발생 상태를 나타내는 도면이다. 또, 도 6은, 도 4와 동일한 부분 확대도이다. 또, 도 6에서는, 도 4에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

비교예에 관한 회전자인 회전자(101)는, 슬리브 부재(109)를 가진다. 슬리브 부재(109)와 도 4에 나타내는 슬리브 부재(9)와의 차이점은, 슬리브 부재(109)의 내주면(109a)의 형상이 도 4에 나타내는 내주면(9a)의 형상과 다르다는 점이다. 구체적으로는, 내주면(109a)은, 축방향에 대한 경사 각도가 일정한 단일의 선형 테이퍼면으로 이루어지며, 내주면(109a)은, 슬리브 부재(109)의 플랜지 모양의 단부(109b)로부터 슬리브 부재(109)의 도시하지 않은 단부를 향함에 따라서 연속적으로 또한 균일하게 지름 방향 외측으로 확대된다. 회전자(101)의 그 외의 구성은, 도 2에 나타내는 회전자(3)의 구성과 동일하다.

도 6에서는, 샤프트(104)의 압입시에서의 슬리브 부재(109)의 내주면(109a)에 작용하는 응력(30, 31)이 나타내어져 있다. 또, 샤프트(104)는, 슬리브 부재(109)의 도시하지 않은 단부측으로부터 슬리브 부재(109)에 압입된다. 내주면(109a)은 단일의 선형 테이퍼면으로 이루어지며, 내주면(109a)의 내경은 슬리브 부재(109)의 도시하지 않은 단부로부터 단부(109b)를 향함에 따라 연속적으로 또한 균일하게 좁아지므로, 두께가 두껍고 강성이 높은 단부(109b)에 작용하는 응력(31)은, 두께의 변동이 적은 슬리브 부재(109)의 얇은 부분에 작용하는 응력(30)과 비교하여 크게 된다. 단부(109b)에 작용하는 응력(31)은, 샤프트 압입 작업의 작업성을 저하시킨다.

도 7은, 본 실시 형태에 관한 회전자에서 샤프트 압입시의 응력 발생 상태를 나타내는 도면이다. 또, 도 7은, 도 4와 동일한 부분 확대도이며, 도 7에서는, 도 4에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도 7에서는, 샤프트(4)의 압입시에서의 슬리브 부재(9)의 내주면(9a)에 작용하는 응력(32)이 나타내어져 있다. 또, 샤프트(4)는, 도 2에 나타내는 단부(9c)측으로부터 슬리브 부재(9)에 압입된다. 본 실시 형태에서는, 내주면(9a)은, 경사 방향이 서로 다른 테이퍼면(9a-1, 9a-2)으로 이루어진다. 특히, 테이퍼면(9a-1)은, 슬리브 부재(9)와 샤프트(4)와의 사이의 죔새를 완화하도록, 테이퍼면(9a-2)과의 경계로부터 단부(9b)를 향함에 따라 지름 방향 외측으로 확대되어 있다.

그 때문에, 단부(9b)에 작용하는 응력(32)은, 비교예에서의 응력(31)보다도 저감되고, 슬리브 부재(9)의 얇은 부분에 작용하는 응력(32)과 균등하게 하는 것이 가능해진다. 즉, 본 실시 형태에서는, 두께가 두껍고 강성이 높은 단부(9b)에 작용하는 응력(32)을 저감할 수 있고, 샤프트 압입 작업이 용이해진다.

이와 같이, 단부(9b)는 영구 자석(10)을 유지할 필요가 없어, 테이퍼면(9a-1)에 의해 죔새가 완화되어 단부(9b)에 작용하는 면압이 완화된다. 한편, 단부(9c)를 제외한 슬리브 부재(9)의 얇은 부분은 영구 자석(10)을 유지할 필요가 있으므로, 테이퍼면(9a-2)에 의해 죔새가 확보된다.

본 실시 형태에 의하면, 플랜지부인 단부(9b)를 받침으로 하여 슬리브 부재(9)에 샤프트(4)를 압입함으로써, 슬리브 부재(9)의 좌굴을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 회전자(3)의 품질이 향상된다.

또, 본 실시 형태에 의하면, 내주면(9a)이 테이퍼면(9a-1)을 포함하고 있으므로, 샤프트(4)의 압입력이 저감되어, 회전자(3)의 제작시의 작업성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 테이퍼면(9a-2)은 선형 테이퍼면으로 이루어지는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 테이퍼면(9a-1)에 대해서도 이것과 동일하다. 테이퍼면(9a-1, 9a-2)은, 축방향에 대한 경사 각도가 변화하는 비선형 테이퍼면이라도 괜찮다.

또, 테이퍼면(9a-2)은 단일의 선형 테이퍼면으로 이루어지는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 축방향에 대한 경사 각도가 서로 다른 복수의 선형 테이퍼면을 서로 접속하여 구성해도 괜찮다. 이 경우, 복수의 선형 테이퍼면의 경사 각도의 크기는, 단부(9c)로부터 단부(9b)를 향해 순서대로 감소하도록 설정할 수 있다. 테이퍼면(9a-1)에 대해서도 이것과 동일하고, 테이퍼면(9a-1)은, 축방향에 대한 경사 각도가 서로 다른 복수의 선형 테이퍼면을 서로 접속하여 구성해도 괜찮다. 이 경우, 복수의 선형 테이퍼면의 경사 각도의 크기는, 단부(9b)로부터 단부(9c)를 향해 순서대로 감소하도록 설정할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 단부(9b)를 제외한 슬리브 부재(9)의 두께, 즉 슬리브 부재(9)의 얇은 부분의 두께를 1mm 내지 10mm의 범위 내로 했지만, 슬리브 부재(9)의 재질에 따라 이 범위 외의 두께로 해도 괜찮다.

본 실시 형태에서는, 영구 자석(10)의 개수를 4개로 했지만, 영구 자석(10)의 개수는 이것에 한정되지 않는다. 영구 자석(10)의 개수는 회전자(3)의 극수(極數)에 따라 정해진다. 또, 영구 자석(10)은, 축방향으로 분할되어 있어도 괜찮다. 간극 부재(11)에 대해서도, 영구 자석(10)과 동일하다.

본 실시 형태에서는, 간극 부재(11)는, 비자성 재료에 의해서 형성된다. 간극 부재(11)를 비자성 재료에 의해서 형성하는 것에 의해, 슬리브 부재(9) 및 간극 부재(11)의 내부에서의 자속 단락 로스(loss)가 억제된다. 또, 간극 부재(11)는, 비자성 재료 이외의 재료에 의해서 형성해도 좋다.

또, 간극 부재(11)는, 그 비중이 영구 자석(10)의 비중과 동일하게 되도록 재료를 선정할 수 있다. 이것에 의해, 간극 부재(11) 및 영구 자석(10)에 작용하는 원심력이 균등화되므로, 보강 부재(12)로의 국소적인 응력 집중이 억제된다.

또, 간극 부재(11)는, 영구 자석(10)의 붙임 작업성의 향상 및 보강 부재(12)로의 응력의 균등화를 목적으로 배치하고 있는 것이며, 생략하는 것도 가능하다. 특히, 보강 부재(12)에 가해지는 응력이 보강 부재(12)의 피로 강도 미만이면 문제는 없다. 또, 복수개의 영구 자석(10)을 둘레 방향으로 간극없이 배열함으로써, 간극 부재(11)를 마련하지 않도록 하는 것도 가능하다.

본 실시 형태에서는, 보강 부재(12)는, 비자성 재료에 의해서 형성된다. 이것에 의해, 누설 자속에 의한 회전 전기(1)의 출력 저하를 억제할 수 있다. 보강 부재(12)는, 구체적으로는, 탄소 섬유 강화 플라스틱, 유리 섬유 강화 플라스틱, 합성 섬유, 티탄 또는 스테인리스에 의해서 형성되지만, 이들 재료로부터 선택된 복수의 재료를 조합하여 형성해도 괜찮다.

본 실시 형태에서는, 단부(9b)와 영구 자석(10)과의 사이에 공간이 마련되어 있다. 이것에 의해, 영구 자석(10)의 단부로부터의 자속 누설이 억제된다. 또, 영구 자석(10)의 축방향의 길이를 길게 하여, 단면(10a)을 단부(9b)에 접촉시키는 구성도 가능하다. 다만, 이 경우는, 영구 자석(10)으로부터 단부(9b)를 개입시킨 자속 누설이 발생할 가능성이 있다.

실시 형태 2.

도 8은, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도이다. 또, 도 8에서는, 도 2에 나타내는 회전자(3)의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 관한 회전자(3a)는, 회전자 부재인 통 모양의 슬리브 부재(35)를 가진다. 슬리브 부재(35)는, 관통 구멍(15)을 형성하는 내주면(35a)을 가진다. 또, 슬리브 부재(35)는, 축방향으로 서로 이간한 단부(35b, 35c)를 가진다. 단부(35b)는 제1 단부이고, 단부(35c)는 제2 단부이다. 여기서, 단부(35b, 35c)는 모두 플랜지 모양이다. 즉, 단부(35b)는 제1 플랜지부를 이루고, 단부(35c)는 제2 플랜지부를 이룬다. 단부(35b, 35c)를 제외한 슬리브 부재(35)의 외주면은, 동일한 외경을 가지는 원통면이며, 이 원통면의 외경은 단부(35b, 35c)의 외경보다도 소경이다. 단부(35b, 35c)는, 슬리브 부재(35)의 다른 부분보다도 두껍다. 단부(35b, 35c)를 제외한 슬리브 부재(35)의 두께, 즉 슬리브 부재(35)의 얇은 부분의 두께는, 축방향의 위치에 관계없이, 1mm 내지 10mm의 범위 내이다.

내주면(35a)은, 단부(35b)로부터 단부(35c)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 제1 테이퍼면인 테이퍼면(35a-1)과, 단부(35c)로부터 단부(35b)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 제2 테이퍼면인 테이퍼면(35a-2, 35a-3)을 가진다. 즉, 제2 테이퍼면은, 테이퍼면(35a-2, 35a-3)이 서로 접속되어 구성된다. 테이퍼면(35a-1)은 테이퍼면(35a-3)과 접속된다. 테이퍼면(35a-1)은, 슬리브 부재(35)의 단부(35b)측의 단면(端面)으로부터 축방향으로 일정한 길이 형성된다. 또, 테이퍼면(35a-2)은, 슬리브 부재(35)의 단부(35c)측의 단면(端面)으로부터 축방향으로 일정한 길이 형성된다.

테이퍼면(35a-1)은, 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형 테이퍼면이다. 테이퍼면(35a-1)은, 제1 플랜지부인 단부(35b)의 내주면을 포함하고, 슬리브 부재(35)의 얇은 부분의 내주면에 이르고 있다. 다만, 테이퍼면(35a-1)은, 축방향에서 영구 자석(10)의 단면(10a)의 위치를 넘어 단부(35c)측에는 이르지 않는다. 즉, 테이퍼면(35a-1)은, 단부(35b)의 내주면으로부터 슬리브 부재(35)의 얇은 부분의 내주면에 이르고 있지만, 영구 자석(10)의 단면(10a)의 위치를 넘지 않는 범위에 있다.

테이퍼면(35a-2)은, 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형 테이퍼면이다. 테이퍼면(35a-2)은, 제2 플랜지부인 단부(35c)의 내주면을 포함하고, 슬리브 부재(35)의 얇은 부분의 내주면에 이르고 있다. 다만, 테이퍼면(35a-2)은, 축방향에서 영구 자석(10)의 단면(端面)(10b)의 위치를 넘어 단부(35b)측에는 이르지 않는다. 즉, 테이퍼면(35a-2)은, 단부(35c)의 내주면으로부터 슬리브 부재(35)의 얇은 부분의 내주면에 이르고 있지만, 영구 자석(10)의 단면(10b)의 위치를 넘지 않는 범위에 있다.

테이퍼면(35a-3)은, 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형 테이퍼면이다. 다만, 테이퍼면(35a-3)의 경사 각도의 크기는, 테이퍼면(35a-2)의 경사 각도의 크기와 다르다. 상세하게는, 테이퍼면(35a-2)의 경사 각도의 크기는, 테이퍼면(35a-3)의 경사 각도의 크기보다도 크다. 테이퍼면(35a-3)은, 테이퍼면(35a-1, 35a-2) 사이에 배치된다.

테이퍼면(35a-1, 35a-2, 35a-3)의 경사 각도의 크기는, 0° 내지 10°의 범위 내로 설정된다.

회전자(3a)의 그 외의 구성은, 도 2에 나타내는 회전자(3)의 구성과 동일하다. 또, 도시하지 않은 샤프트는 단부(35c)측으로부터 슬리브 부재(35)에 압입된다.

본 실시 형태에서는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 테이퍼면(35a-1)은, 슬리브 부재(35)와 도시하지 않은 샤프트와의 사이의 죔새를 완화하도록, 테이퍼면(35a-3)과의 경계로부터 단부(35b)를 향함에 따라 지름 방향 외측을 향해 확대되어 있다. 그 때문에, 단부(35b)에 작용하는 응력은 슬리브 부재(35)의 얇은 부분에 작용하는 응력과 마찬가지로 저감되는 것이 가능해진다.

또, 본 실시 형태에서는, 플랜지부인 단부(35b, 35c)의 쌍방을 받침으로 하여 슬리브 부재(35)에 도시하지 않은 샤프트를 압입함으로써, 슬리브 부재(35)의 좌굴을 억제할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 테이퍼면(35a-2)의 경사 각도의 크기를 테이퍼면(35a-3)의 경사 각도의 크기보다도 크게 하고 있다. 이것에 의해, 단부(35c)에서는, 슬리브 부재(35)와 도시하지 않은 샤프트와의 사이의 죔새가 완화되어, 단부(35c)에 작용하는 응력은 슬리브 부재(35)의 얇은 부분에 작용하는 응력과 동일하게 저감된다.

본 실시 형태에서는, 단부(35b)로부터 단부(35c)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 제1 테이퍼면을, 단일의 선형 테이퍼면인 테이퍼면(35a-1)으로 했다. 또, 단부(35c)로부터 단부(35b)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 제2 테이퍼면을, 서로 접속된 2개의 선형 테이퍼면인 테이퍼면(35a-2, 35a-3)으로 했다. 이러한 구조에 한정되지 않고, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제2 테이퍼면을 단일의 선형 테이퍼면으로 하는 것도 가능하다.

또, 제2 테이퍼면을 축방향에 대한 경사 각도가 서로 다른 3개 이상의 선형 테이퍼면을 서로 접속하여 구성할 수도 있다. 이 경우, 이들 3개 이상의 선형 테이퍼면의 경사 각도의 크기는, 단부(35c)로부터 단부(35b)를 향해 순서대로 감소하도록 설정할 수 있다. 게다가, 이들 3개 이상의 선형 테이퍼면 중 가장 단부(35c)측의 것에 대해서는, 축방향에서 영구 자석(10)의 단면(10b)을 넘어 단부(35b)측에 이르지 않도록 범위를 제한할 수 있다.

또, 제1 테이퍼면은, 축방향에 대한 경사 각도가 서로 다른 복수의 선형 테이퍼면을 서로 접속하여 구성할 수도 있다. 이 경우, 복수의 선형 테이퍼면의 경사 각도의 크기는, 단부(35b)로부터 단부(35c)를 향해 순서대로 감소하도록 설정할 수 있다.

본 실시 형태의 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 실시 형태 1과 동일하다.

실시 형태 3.

도 9는, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도이다. 또, 도 9에서는, 도 2에 나타내는 회전자(3)의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 관한 회전자(3b)는, 회전자 부재인 통 모양의 슬리브 부재(36)를 가진다. 슬리브 부재(36)는, 관통 구멍(15)을 형성하는 내주면(36a)을 가진다. 또, 슬리브 부재(36)는, 축방향으로 서로 이간한 단부(36b, 36c)를 가진다. 단부(36b)는 제1 단부이고, 단부(36c)는 제2 단부이다. 여기서, 단부(36b)는 플랜지 모양이다. 즉, 단부(36b)는 플랜지부를 이룬다. 단부(36b)를 제외한 슬리브 부재(36)의 외주면은, 동일한 외경을 가지는 원통면이며, 이 원통면의 외경은 단부(36b)의 외경보다도 소경이다. 단부(36b)는, 슬리브 부재(36)의 다른 부분보다도 두껍다. 단부(36b)를 제외한 슬리브 부재(36)의 두께, 즉 슬리브 부재(36)의 얇은 부분의 두께는, 축방향의 위치에 관계없이, 1mm 내지 10mm의 범위 내이다.

내주면(36a)은, 단부(36c)로부터 단부(36b)를 향함에 따라 내경이 단속적으로 축소한다. 즉, 내주면(36a)은, 홈부(37)를 제외하고 단부(36c)로부터 단부(36b)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소한다. 내주면(36a)에는 홈부(37)가 형성되어 있으므로, 내주면(36a)은, 단부(36c)로부터 단부(36b)를 향함에 따라 단속적으로 지름 방향 내측을 향해 좁아진다.

상세하게는, 내주면(36a)에는, 단부(36b)에 인접하여 고리 모양의 홈부(37)가 둘레 방향에 걸쳐서 형성되어 있다. 홈부(37)는, 둘레 방향에 걸쳐서 동일한 깊이이다. 홈부(37)의 횡단면 형상은 직사각형이다. 홈부(37)는, 도 9에 도시된 것과 같이 단부(26b)와 내주면(36a)과의 사이에 위치하고 있으며, 축방향에서 영구 자석(10)의 단면(10a)의 위치를 넘어 단부(36c)측에는 이르지 않는다. 즉, 홈부(37)는, 축방향에서 단부(36b)에 인접하여 배치되지만, 영구 자석(10)의 단면(10a)의 위치는 넘지 않는 범위에 있다.

내주면(36a)은, 홈부(37)를 제외하면 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형 테이퍼면이다. 여기서, 경사 각도의 크기는, 0° 내지 10°의 범위 내로 설정된다. 즉, 내주면(36a)은, 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 일정한 선형 테이퍼면이 홈부(37)에서 단속(斷續)하고 있다고 간주할 수 있다.

도 10은, 본 실시 형태에 관한 회전자에서 샤프트 압입시의 응력 발생 상태를 나타내는 도면이다. 또, 도 10은, 도 7과 동일한 부분 확대도이며, 도 10에서는, 도 7에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도 10에서는, 샤프트(4b)의 압입시에서의 슬리브 부재(36)의 내주면(36a)에 작용하는 응력(40, 41)이 나타내어져 있다. 또, 샤프트(4b)는, 도 9에 나타내는 단부(36c)측으로부터 슬리브 부재(36)에 압입된다. 본 실시 형태에서는, 플랜지부인 단부(36b)에 인접하여 홈부(37)가 마련되어 있으므로, 슬리브 부재(36)의 두께가 홈부(37)에서 보다 얇게 되고, 샤프트(4b)로부터 단부(36b)에 작용하는 응력(40)이 완화된다. 그 때문에, 단부(36b)에 작용하는 응력(40)은, 홈부(37)를 제외한 슬리브 부재(36)의 얇은 부분에 작용하는 응력(40)과 균등하게 하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 축방향으로 단부(36b)와 영구 자석(10)과의 사이에서 슬리브 부재(36)에 홈부(37)를 마련함으로써, 단부(36b)에 작용하는 응력(40)을 저감하고 있다.

또, 홈부(37)에 작용하는 응력(41)은, 슬리브 부재(36)의 다른 부분에 작용하는 응력(40)보다도 더 작게 할 수 있다.

회전자(3b)의 그 외의 구성은, 도 2에 나타내는 회전자(3)의 구성과 동일하다.

도 11은, 슬리브 부재에 발생하는 면압(面壓)과 축방향 거리와의 관계를 나타내는 도면이다. 또, 면압은 상기한 응력(40, 41)에 대응한다.

도 11의 상단(上段)에는, 본 실시 형태에 관한 회전자(3b) 및 도 6에 나타내는 비교예에 관한 회전자(101)의 종단면 구성의 일부를 서로 겹쳐서 나타내고 있다. 또, 회전자(3b)는 회전자(101)에 홈부(37)를 마련한 것이며, 회전자(101)에 점선으로 홈부(37)를 나타냄으로써 회전자(3b)를 나타내고 있다.

도 11의 하단에는, 슬리브 부재(36)의 축방향 거리와 내주면(36a)에 발생하는 면압과의 관계를 나타내는 곡선(L1)을 나타냄과 아울러, 슬리브 부재(109)의 축방향 거리와 내주면(109a)에 발생하는 면압과의 관계를 나타내는 곡선(L2)을 나타내고 있다. 축방향 거리의 단위는 mm, 면압의 단위는 MPa이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 홈부(37)를 마련하는 것에 의해, 플랜지부인 단부(36b)에서 발생하는 면압을 비교예와 비교하여 저감할 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 플랜지부인 단부(36b)를 받침으로 하여 슬리브 부재(36)에 샤프트(4b)를 압입함으로써, 슬리브 부재(36)의 좌굴을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 회전자(3b)의 품질이 향상된다.

또, 본 실시 형태에 의하면, 내주면(36a)에는 단부(36b)에 인접하여 홈부(37)가 마련되어 있으므로, 샤프트(4b)의 압입력이 저감되고, 회전자(3b)의 제작시의 작업성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 홈부(37)의 횡단면 형상을 직사각형으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 일례를 들면, 홈부(37)의 횡단면 형상은 반원 모양으로 할 수도 있다. 또, 본 실시 형태의 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 실시 형태 1과 동일하다.

도 12는, 본 실시 형태의 변형예에 관한 회전자 부재의 구성의 일부를 확대한 종단면도이다. 또, 도 12에서는, 도 10에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 변형예에 관한 회전자 부재인 슬리브 부재(36)는, 본 실시 형태와 마찬가지로 단부(36c)로부터 단부(36b)를 향함에 따라 내경이 단속적으로 축소하는 내주면(36a)을 가진다. 다만, 본 변형예의 내주면(36a)은, 홈부(37)를 사이에 두고 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 서로 다른 2개의 테이퍼면(36a-1, 36a-2)으로 이루어진다. 테이퍼면(36a-1, 36a-2)은, 각각 선형 테이퍼면이다.

도 12에서는, 테이퍼면(36a-2)에 대해서는 축방향에 대한 경사 각도의 크기를 θ₁, 테이퍼면(36a-1)에 대해서는 축방향에 대한 경사 각도의 크기를 θ₃로 나타내고 있다. 도시예에서는, 경사 각도의 크기 θ₃는 경사 각도의 크기 θ₁보다도 작다.

본 변형예에서는, 본 실시 형태와 마찬가지로 단부(36b)에 인접하는 홈부(37)가 내주면(36a)에 마련되어 있으므로, 샤프트 압입력이 저감된다.

또, 본 변형예에서는, 경사 각도의 크기 θ₃이 경사 각도의 크기 θ₁보다도 작으므로, 단부(36b)에서의 죔새가 완화되어, 단부(36b)에 작용하는 응력이 보다 완화된다. 본 변형예의 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 본 실시 형태와 동일하다.

또, 경사 각도의 크기 θ₃는 경사 각도의 크기 θ₁보다도 작은 것으로 했지만, 경사 각도의 크기 θ₃을 경사 각도의 크기 θ₁보다도 크게 하는 것도 가능하다.

실시 형태 4.

도 13은, 본 실시 형태에 관한 회전자 부재의 구성의 일부를 확대한 종단면도이다. 또, 도 13에서는, 도 9에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 관한 회전자 부재인 슬리브 부재(39)는, 내주면(39a)의 형상을 제외하면, 도 9에 나타내는 슬리브 부재(36)와 동일한 형상이다. 즉, 슬리브 부재(39)는, 플랜지부인 단부(39b)와 도 13에서는 나타내어져 있지 않은 단부를 가진다. 여기서, 도 13에서는 도시되어 있지 않은 단부는, 도 9에 나타내어지는 단부(36c)에 상당하는 단부이다. 단부(39b)는 제1 단부이고, 도 13에서는 나타내어져 있지 않은 단부는 제2 단부이다. 또, 슬리브 부재(39)의 내주면(39a)에는 단부(39b)에 인접하여 홈부(37)가 마련되어 있다.

내주면(39a)은, 홈부(37)를 사이에 두고 2개의 테이퍼면(39a-1, 39a-2)으로 이루어진다. 즉, 테이퍼면(39a-1)은, 홈부(37)를 매개로 하여 테이퍼면(39a-2)과 접속되어 있다. 여기서, 테이퍼면(39a-1)은, 단부(39b)로부터 도시하지 않은 단부를 향함에 따라서 내경이 연속적으로 축소하는 선형 테이퍼면이다. 또, 테이퍼면(39a-2)은, 도시하지 않은 단부로부터 단부(39b)를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 선형 테이퍼면이다.

도 13에서는, 테이퍼면(39a-2)에 대해서는 축방향에 대한 경사 각도의 크기를 θ₁, 테이퍼면(39a-1)에 대해서는 축방향에 대한 경사 각도의 크기를 θ₄로 나타내고 있다. 도시한 예에서는, 경사 각도의 크기 θ₄는 경사 각도의 크기 θ₁보다도 작지만, 경사 각도의 크기 θ₄는 경사 각도의 크기 θ₁이상으로 할 수도 있다.

본 실시 형태의 그 외의 구성은, 실시 형태 3과 동일하다. 본 실시 형태는, 실시 형태 3과 동일한 효과를 나타낸다.

또, 본 실시 형태에 관한 슬리브 부재(39)는, 도 2에 나타내는 실시 형태 1에 관한 슬리브 부재(9)에 홈부(37)를 마련한 것으로 간주할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태는, 실시 형태 1과 동일한 효과도 나타낸다.

실시 형태 5.

도 14는, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자의 구성을 나타내는 종단면도이다. 또, 도 14에서는, 도 9에 나타내는 회전자(3b)의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 관한 회전자(3c)는, 회전자 부재인 통 모양의 슬리브 부재(45)를 가진다. 슬리브 부재(45)는, 관통 구멍(15)을 형성하는 내주면(45a)을 가진다. 또, 슬리브 부재(45)는, 축방향으로 서로 이간한 단부(45b, 45c)를 가진다. 단부(45b)는 제1 단부이며, 단부(45c)는 제2 단부이다. 여기서, 단부(45b, 45c)는 모두 플랜지 모양이다. 즉, 단부(45b)는 제1 플랜지부를 이루고, 단부(45c)는 제2 플랜지부를 이룬다. 단부(45b, 45c)를 제외한 슬리브 부재(45)의 외주면은, 동일한 외경을 가지는 원통면이며, 이 원통면의 외경은 단부(45b, 45c)의 외경보다도 소경이다. 단부(45b, 45c)는, 슬리브 부재(45)의 다른 부분보다도 두껍다. 단부(45b, 45c)를 제외한 슬리브 부재(45)의 두께, 즉 슬리브 부재(45)의 얇은 부분의 두께는, 축방향의 위치에 관계없이, 1mm 내지 10mm의 범위 내이다.

내주면(45a)은, 단부(45c)로부터 단부(45b)를 향함에 따라 내경이 단속적으로 축소한다. 즉, 내주면(45a)에는 홈부(46a, 46b)가 형성되어 있으므로, 내주면(45a)은, 단부(45c)로부터 단부(45b)를 향함에 따라 단속적으로 지름 방향 내측을 향해 좁아진다.

상세하게는, 내주면(45a)에는, 단부(45b)에 인접하여 고리 모양의 홈부(46a)가 둘레 방향에 걸쳐서 형성됨과 아울러, 단부(45c)에 인접하여 고리 모양의 홈부(46b)가 둘레 방향에 걸쳐서 형성되어 있다. 홈부(46a, 46b)는, 각각 둘레 방향에 걸쳐서 동일한 깊이이다. 홈부(46a, 46b)의 횡단면 형상은, 각각 직사각형이다. 홈부(46a)는, 축방향에서 영구 자석(10)의 단면(10a)의 위치를 넘어 단부(45c)측에는 이르지 않는다. 즉, 홈부(46a)는, 축방향에서 단부(45b)에 인접하여 배치되지만, 영구 자석(10)의 단면(10a)의 위치는 넘지 않는 범위에 있다. 또, 홈부(46b)는, 축방향에서 영구 자석(10)의 단면(10b)의 위치를 넘어 단부(45b)측에는 이르지 않는다. 즉, 홈부(46b)는, 축방향에서 단부(45c)에 인접하여 배치되지만, 영구 자석(10)의 단면(10b)의 위치는 넘지 않는 범위에 있다.

내주면(45a)은, 홈부(46a, 46b)를 제외하면, 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형 테이퍼면이다. 여기서, 경사 각도의 크기는, 0° 내지 10°의 범위 내로 설정된다. 즉, 내주면(45a)은, 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 일정한 선형 테이퍼면이 홈부(46a, 46b)에서 단속하고 있다고 간주할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 내주면(45a)에 단부(45b)에 인접하여 홈부(46a)를 마련하고 있으므로, 실시 형태 3과 동일한 효과를 나타낸다.

또, 본 실시 형태에서는, 내주면(45a)에 단부(45c)에 인접하여 홈부(46b)를 마련하고 있으므로, 샤프트 압입시에 단부(45c)에 작용하는 응력도 저감할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 플랜지부인 단부(45b, 45c)의 쌍방을 받침으로 하여 슬리브 부재(45)에 도시하지 않은 샤프트를 압입함으로써, 슬리브 부재(45)의 좌굴을 억제할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 홈부(46a, 46b)의 횡단면 형상을 직사각형으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 일례를 들면, 홈부(46a, 46b)의 횡단면 형상은 반원 모양으로 할 수도 있다. 본 실시 형태의 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 실시 형태 3과 동일하다.

실시 형태 6.

도 15는, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자의 구성의 일부를 확대한 종단면도이다. 또, 도 15에서는, 도 2에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 회전자(3d)에서는, 플랜지 모양의 단부(9b)와 영구 자석(10)과의 사이에 스페이서(50)가 마련되어 있다. 스페이서(50)는, 단부(9b)와 영구 자석(10)에 의해 사이에 끼워져 있다. 또, 스페이서(50)는, 슬리브 부재(9)의 외주면 상에 배치된다. 스페이서(50)는, 비자성 재료에 의해서 형성된다. 구체적으로는, 스페이서(50)는, 스테인리스, 알루미늄 합금, 구리 합금, 철 합금 또는 수지에 의해서 형성된다.

스페이서(50)는 고리 모양이며, 스페이서(50)의 내주면 및 외주면은 각각 원통면을 이룬다. 스페이서(50)의 외경은, 복수개의 영구 자석(10) 및 도 15에서는 도시되지 않은 복수개의 간극 부재에 의해 구성되는 원통 모양의 외주면의 외경과 동일하다. 또, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 복수개의 간극 부재를 마련하지 않은 구성도 가능하다. 또, 단부(9b)의 외주면은 원통면을 이루고, 단부(9b)의 외경은 스페이서(50)의 외경보다도 크다.

또, 보강 부재(12a)의 축방향의 길이는, 영구 자석(10)의 축방향의 길이보다도 길고, 또한, 슬리브 부재(9)의 축방향의 길이보다도 짧다. 보강 부재(12a)는, 스페이서(50)의 외주면도 덮는다.

본 실시 형태에서는, 단부(9b)와 영구 자석(10)과의 사이에 스페이서(50)를 마련하는 것에 의해, 보강 부재(12a)를 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재에 직접 감을 때의 작업성을 향상시킬 수 있다. 즉, 스페이서(50)가 존재하지 않은 경우에는, 영구 자석(10)의 단면(10a)으로부터 돌출되지 않도록 보강 부재(12a)를 감을 필요가 있지만, 도시한 예와 같이 스페이서(50)가 존재하는 경우에는, 스페이서(50)의 외주면도 포함하여 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재의 외주면에 보강 부재(12a)를 감는 것에 의해, 감기 작업이 용이해진다.

또, 본 실시 형태에서는, 스페이서(50)를 비자성 재료에 의해서 형성하는 것에 의해, 영구 자석(10)의 단부로부터의 자속 누설을 억제할 수 있다.

본 실시 형태의 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 실시 형태 1과 동일하다. 또, 본 실시 형태는, 실시 형태 2에 적용할 수도 있다. 즉, 도 8에서, 단부(35b)와 영구 자석(10)과의 사이에 스페이서를 마련하고, 단부(35c)와 영구 자석(10)과의 사이에 다른 스페이서를 더 마련할 수 있다. 이 경우에도, 본 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다.

실시 형태 7.

도 16은, 본 실시 형태에 관한 회전 전기의 회전자의 구성의 일부를 확대한 종단면도이다. 또, 도 16에서는, 도 9, 도 12에 나타내는 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 회전자(3e)에서는, 플랜지 모양의 단부(36b)와 영구 자석(10)과의 사이에 스페이서(51)가 마련되어 있다. 스페이서(51)는, 단부(36b)와 영구 자석(10)에 의해 사이에 끼워져 있다. 또, 스페이서(51)는, 슬리브 부재(36)의 외주면 상에 배치된다. 스페이서(51)는, 비자성 재료에 의해서 형성된다. 구체적으로는, 스페이서(51)는, 스테인리스, 알루미늄 합금, 구리 합금, 철 합금 또는 수지에 의해서 형성된다.

스페이서(51)는 고리 모양이며, 스페이서(51)의 내주면 및 외주면은 각각 원통면을 이룬다. 스페이서(51)의 외경은, 복수개의 영구 자석(10) 및 도 16에서는 도시되지 않은 복수개의 간극 부재에 의해 구성되는 원통 모양의 외주면의 외경과 동일하다. 또, 실시 형태 6에서 설명한 바와 같이, 복수개의 간극 부재를 마련하지 않은 구성도 가능하다. 또, 단부(36b)의 외주면은 원통면을 이루고, 단부(36b)의 외경은 스페이서(51)의 외경보다도 크다.

또, 보강 부재(12a)의 축방향의 길이는, 영구 자석(10)의 축방향의 길이보다도 길고, 또한, 슬리브 부재(36)의 축방향의 길이보다도 짧다. 보강 부재(12a)는, 스페이서(51)의 외주면도 덮는다.

또, 내주면(36a)이 홈부(37)를 사이에 두고 2개의 테이퍼면(36a-1, 36a-2)으로 이루어지는 점은, 도 12와 동일하다.

본 실시 형태에서는, 단부(36b)와 영구 자석(10)과의 사이에 스페이서(51)를 마련하는 것에 의해, 보강 부재(12a)를 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재에 직접 감을 때의 작업성을 향상시킬 수 있다. 즉, 스페이서(51)가 존재하지 않은 경우에는, 영구 자석(10)의 단면(10a)으로부터 돌출되지 않도록 보강 부재(12a)를 감을 필요가 있지만, 도시한 예와 같이 스페이서(51)가 존재하는 경우에는, 스페이서(51)의 외주면도 포함하여 복수개의 영구 자석(10) 및 복수개의 간극 부재의 외주면에 보강 부재(12a)를 감는 것에 의해, 감기 작업이 용이해진다.

또, 본 실시 형태에서는, 스페이서(51)를 비자성 재료에 의해서 형성하는 것에 의해, 영구 자석(10)의 단부로부터의 자속 누설을 억제할 수 있다.

본 실시 형태의 그 외의 구성, 작용 및 효과는, 실시 형태 3, 6과 동일하다. 또, 본 실시 형태는, 실시 형태 5에 적용할 수도 있다. 즉, 도 14에서, 단부(45b)와 영구 자석(10)과의 사이에 스페이서를 마련하고, 단부(45c)와 영구 자석(10)과의 사이에 다른 스페이서를 더 마련할 수 있다. 이 경우에도, 본 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다.

이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합시키는 것도 가능하며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.

1 : 회전 전기 2 : 고정자
3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 101 : 회전자 4, 4b, 104 : 샤프트
5 : 고정자 코어 6 : 코일
7 : 전원 리드선 8 : 공극부
9, 35, 36, 39, 45, 109 : 슬리브 부재
9a, 35a, 36a, 39a, 45a, 109a : 내주면
9a-1, 9a-2, 35a-1, 35a-2, 35a-3, 36a-1, 36a-2, 39a-1, 39a-2 : 테이퍼면
9b, 9c, 35b, 35c, 36b, 36c, 39b, 45b, 45c, 109b : 단부
10 : 영구 자석 10a, 10b : 단면
11 : 간극 부재 12, 12a : 보강 부재
15 : 관통 구멍 16 : 중공 구멍
20 : 하우징 30, 31, 32, 40, 41 : 응력
37, 46a, 46b : 홈부 50, 51 : 스페이서

Claims

축방향으로 서로 이간한 제1 단부 및 제2 단부와 상기 축방향에 평행한 샤프트가 관통하는 관통 구멍을 형성하는 내주면을 가지는 통 모양의 슬리브 부재로 이루어지며,
상기 제1 단부는 플랜지부이고,
상기 내주면에는, 상기 제1 단부에 인접하여 상기 슬리브 부재의 둘레 방향에 걸쳐서 고리 모양의 홈부가 형성되고,
상기 내주면은, 상기 제2 단부로부터 상기 제1 단부를 향함에 따라 내경이 단속적으로 축소하는 테이퍼면을 가지며,
상기 홈부는, 상기 제1 단부와 상기 테이퍼면과의 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 1에 있어서,
상기 내주면은, 상기 홈부를 제외하면 상기 축방향에 대해서 일정한 경사 각도를 가지는 선형 테이퍼면인 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 1에 있어서,
상기 내주면은, 상기 홈부를 사이에 두고 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 각각 일정하고 또한 서로 다른 2개의 선형 테이퍼면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 단부는, 상기 플랜지부와는 다른 플랜지부이며,
상기 내주면에는, 상기 홈부와는 다른 고리 모양의 홈부가 형성되고,
상기 다른 홈부는, 상기 제2 단부에 인접하여 상기 슬리브 부재의 둘레 방향에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이퍼면의 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기는, 0° 내지 10°의 범위 내인 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
축방향으로 서로 이간한 제1 단부 및 제2 단부와 상기 축방향에 평행한 샤프트가 관통하는 관통 구멍을 형성하는 내주면을 가지는 통 모양의 슬리브 부재로 이루어지며,
상기 제1 단부는 플랜지부이고,
상기 내주면은, 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부를 향함에 따라서 내경이 연속적으로 축소하는 제1 테이퍼면과 상기 제2 단부로부터 상기 제1 단부를 향함에 따라 내경이 연속적으로 축소하는 제2 테이퍼면을 가지고 있으며,
상기 제1 테이퍼면은 상기 제2 테이퍼면에 연속하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 테이퍼면은, 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 일정한 선형(線形) 테이퍼면이고,
상기 제2 테이퍼면은, 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 일정한 선형 테이퍼면인 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 단부는, 상기 플랜지부와는 다른 플랜지부이며,
상기 제1 테이퍼면은, 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 일정한 선형 테이퍼면이고,
상기 제2 테이퍼면은, 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기가 각각 일정하고 또한 서로 다른 2개의 선형 테이퍼면이 서로 접속되어 구성되며,
상기 제2 테이퍼면을 구성하는 2개의 선형 테이퍼면 중 상기 제2 단부측의 선형 테이퍼면의 경사 각도의 크기는, 상기 제2 테이퍼면을 구성하는 2개의 선형 테이퍼면 중 상기 제1 단부측의 선형 테이퍼면의 경사 각도의 크기보다도 큰 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 제1 테이퍼면의 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기는, 0° 내지 10°의 범위 내이며,
상기 제2 테이퍼면의 상기 축방향에 대한 경사 각도의 크기는, 0° 내지 10°의 범위 내인 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 단부 및 상기 제2 단부를 제외한 상기 슬리브 부재의 두께는, 상기 축방향의 위치에 관계없이, 1mm 내지 10mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 단부 및 상기 제2 단부를 제외한 상기 슬리브 부재의 두께는, 상기 축방향의 위치에 관계없이, 1mm 내지 10mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자 부재.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 회전 전기의 회전자 부재와,
상기 슬리브 부재의 외주면 상에 둘레 방향으로 배열된 복수개의 영구 자석과,
상기 복수개의 영구 자석의 외주면을 덮는 통 모양의 보강 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 회전 전기의 회전자 부재와,
상기 슬리브 부재의 외주면 상에 둘레 방향으로 배열된 복수개의 영구 자석과,
상기 복수개의 영구 자석의 외주면을 덮는 통 모양의 보강 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자.
청구항 12에 있어서,
상기 홈부는, 상기 축방향에서 상기 복수개의 영구 자석의 상기 제1 단부측의 단면의 위치를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 테이퍼면은, 상기 축방향에서 상기 복수개의 영구 자석의 상기 제1 단부측의 단면(端面)의 위치를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자.
청구항 12에 있어서,
상기 보강 부재의 상기 축방향의 길이는, 상기 복수개의 영구 자석의 상기 축방향의 길이보다도 길고,
상기 복수개의 영구 자석과 상기 제1 단부와의 사이에 고리 모양의 스페이서가 마련되며,
상기 보강 부재는, 상기 복수개의 영구 자석 및 상기 스페이서의 외주면을 덮는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자.
청구항 12에 있어서,
상기 보강 부재는, 탄소 섬유 강화 플라스틱, 유리 섬유 강화 플라스틱, 합성 섬유, 티탄 또는 스테인리스에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 회전자.
고리 모양의 고정자와, 상기 고정자의 내측에 배치되는 청구항 12에 기재된 회전자를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 전기.
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