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回転電機の回転子およびその組立方法 - 三菱電機株式会社
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発明の名称 回転電機の回転子およびその組立方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−49815(P2007−49815A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−231491(P2005−231491)
出願日 平成17年8月10日(2005.8.10)
代理人 【識別番号】100094916
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 啓吾
発明者 前田 直秀 / 藤田 暢彦 / 工藤 慎也
要約 課題
永久磁石を爪状磁極の側面に固定する磁石装着部材に、永久磁石が先端側、根元側に移動するのを防止する機能を有し、しかも爪状磁極の側面に永久磁石を配置してから、磁石装着部材を爪状磁極に容易に取付け可能とする。

解決手段
永久磁石5が磁石装着部材6の先端側、根元側に移動しないように係止する先端側係止部7a、根元側係止部7bを磁石装着部材6に有し、根元側係止部7bは、変形により永久磁石5が移動しないように係止する機能を解除可能とし、永久磁石5が両側に配置された爪状磁極3、4に磁石装着部材6を取り付ける際、根元側係止部7bは、永久磁石5との接触により外側方向9に開いて係止機能を解除状態とし、磁石装着部材6を取り付け完了すると、根元側係止部7bの形状を元に戻して永久磁石5が移動しないように係止する。
特許請求の範囲
【請求項1】
磁束を発生するロータコイルと、このロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第1のポールコア体及び第2のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子において、
上記爪状磁極の両側面に配置され、隣り合う爪状磁極の側面間を漏洩する磁束を低減する永久磁石と、前記永久磁石を前記爪状磁極の両側面に固定する磁石装着部材とを備え、
上記磁石装着部材は、上記爪状磁極の軸心側傾斜面に沿う平板状の中間部と、該中間部の両側に形成され上記永久磁石を上記爪状磁極の側部に保持する磁石保持部とから成る断面C字状であり、上記両側の磁石保持部に取付けられて上記永久磁石が該磁石装着部材の先端側、根元側に移動しないように係止する係止部を有し、
該係止部は、形状あるいは取付けの傾きによる状態を変化させて上記永久磁石が移動しないように係止する機能を解除可能としたことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項2】
上記係止部を、上記磁石装着部材の先端側に設けられた先端側係止部と、根元側に設けられた根元側係止部とで構成し、該根元側係止部のみ上記係止機能を解除可能とした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】
上記永久磁石は、上記爪状磁極の両側面にそれぞれ接着されることを特徴とする請求項1または2記載の回転電機の回転子。
【請求項4】
上記磁石装着部材は、上記爪状磁極に溶接されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の回転電機の回転子。
【請求項5】
磁束を発生するロータコイルと、このロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第1のポールコア体及び第2のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子の組立方法において、
隣り合う上記爪状磁極の側面間を漏洩する磁束を低減する永久磁石を、上記爪状磁極の両側面にそれぞれ配置するステップと、
次いで、上記爪状磁極の軸心側傾斜面に沿う平板状の中間部と、該中間部の両側に形成され上記永久磁石を上記爪状磁極の側部に保持する磁石保持部とから成る断面C字状であり、上記両側の磁石保持部に取付けられて上記永久磁石が該磁石装着部材の先端側、根元側に移動しないように係止する係止部を有する磁石装着部材を、上記爪状磁極に取付けるステップと、
各爪状磁極の両側面に永久磁石を配して上記磁石装着部材を取付けた上記第1のポールコア体および上記第2のポールコア体を組み合わせて上記ポールコアを形成するステップとを備え、
上記磁石装着部材を上記爪状磁極に取付け時と、取付け完了時とで、上記係止部の形状あるいは取付け傾きによる状態を変化させ、上記取付け時には該係止部の上記永久磁石が移動しないように係止する機能を解除して取付けることを特徴とする回転電機の回転子の組立方法。
【請求項6】
上記磁石装着部材は、上記永久磁石が両側に配置された上記爪状磁極の先端側から被せるように軸方向に移動させて上記爪状磁極に取付け、上記係止部は、該取付け時には上記永久磁石との接触により状態を変化させ、取付け完了時には上記永久磁石との接触を終了して所定の状態に戻すことを特徴とする請求項5記載の回転電機の回転子の組立方法。
【請求項7】
上記磁石装着部材は、上記永久磁石が両側に配置された上記爪状磁極の先端側から被せるように軸方向に移動させて上記爪状磁極に取付け、該取付け時に、上記係止部が上記永久磁石と接触しないように上記係止部の状態を変化させ、該取付け完了時には上記係止部を所定の状態に戻すことを特徴とする請求項5記載の回転電機の回転子の組立方法。
【請求項8】
上記磁石装着部材を上記爪状磁極に取付け完了時に、上記第1のポールコア体および第2のポールコア体を組み合わせることにより上記磁石装着部材の上記係止部を、他方のポールコア体側の上記磁石装着部材との接触により所定の状態に戻すことを特徴とする請求項7記載の回転電機の回転子の組立方法。
【請求項9】
上記永久磁石を上記爪状磁極の両側面にそれぞれ配置する際、上記永久磁石を上記爪状磁極に接着して固定することを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の回転電機の回転子の組立方法。
【請求項10】
上記永久磁石は、第1のポールコア体および第2のポールコア体を組み合わせてポールコアを形成するステップが終了後に着磁されることを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載の回転電機の回転子の組立方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、交流発電機あるいは電動機の回転子構造、特に爪状磁極の側面側からの磁束漏洩を防止する永久磁石の取付け構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から爪状磁極を持つポールコア体を噛み合わせた回転子を有する回転電機の出力を向上させる技術として、回転子の周方向に隣接する爪状磁極間に磁石を装着し、爪状磁極間の漏れ磁束を低減することで回転電機の出力を向上させる技術が知られている。ポールコアの爪状磁極に磁石を固定する方法に関する例としては、各爪状磁極の側面に配置した磁石を、断面形状が略M形状や略C字状の補強体にて固定する。これにより磁石を補強体で囲んだ状態でこの爪状磁極に確実に固定でき、また磁石に掛かる遠心力や爪状磁極の扇動力を補強体で受けるため、永久磁石への影響を軽減できる。また、磁石が補強体の先端側、根元側に抜けることを防止する抜け止め構造を有して補強体からの磁石の脱落を防止している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2001−86715号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、爪状磁極は周方向の面は根元側から先端側にいくにつれて細くなる略台形形状をしており、また側面も同様に根元側から先端側にいくにつれて細くなっている。
従来の抜け止め構造を有した補強体では、爪状磁極の側面に磁石を配置してから補強体を取り付ける場合に、磁石と補強体の抜け止め構造とが干渉し、取付が困難である。また補強体に磁石を固定した後に、この補強体を爪状磁極に取り付ける場合は、磁石と爪状磁極の側面との間に隙間ができて漏れ磁束が発生し、回転電機の性能が低下するという問題点があった。
【0005】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、磁石を爪状磁極に確実に固定する磁石装着部材に、磁石が先端側、根元側に移動するのを防止する機能を有し、しかも爪状磁極の側面に磁石を配置してから、磁石装着部材を爪状磁極に容易に取付け可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る回転電機の回転子は、磁束を発生するロータコイルと、このロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第1のポールコア体及び第2のポールコア体から構成されたポールコアを有する。この回転電機の回転子は、上記爪状磁極の両側面に配置され、隣り合う爪状磁極の側面間を漏洩する磁束を低減する永久磁石と、前記永久磁石を前記爪状磁極の両側面に固定する磁石装着部材とを備える。上記磁石装着部材は、上記爪状磁極の軸心側傾斜面に沿う平板状の中間部と、該中間部の両側に形成され上記永久磁石を上記爪状磁極の側部に保持する磁石保持部とから成る断面C字状であり、上記両側の磁石保持部に取付けられて上記永久磁石が該磁石装着部材の先端側、根元側に移動しないように係止する係止部を有する。そして、該係止部は、形状あるいは取付けの傾きによる状態を変化させて上記永久磁石が移動しないように係止する機能を解除可能としたものである。
【0007】
また、この発明に係る回転電機の回転子の組立方法は、磁束を発生するロータコイルと、このロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第1のポールコア体及び第2のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子の組立方法である。該組立方法は、隣り合う上記爪状磁極の側面間を漏洩する磁束を低減する永久磁石を、上記爪状磁極の両側面にそれぞれ配置するステップと、次いで、上記爪状磁極の軸心側傾斜面に沿う平板状の中間部と、該中間部の両側に形成され上記永久磁石を上記爪状磁極の側部に保持する磁石保持部とから成る断面C字状であり、上記両側の磁石保持部に取付けられて上記永久磁石が該磁石装着部材の先端側、根元側に移動しないように係止する係止部を有する磁石装着部材を、上記爪状磁極に取付けるステップと、各爪状磁極の両側面に永久磁石を配して上記磁石装着部材を取付けた上記第1のポールコア体および上記第2のポールコア体を組み合わせて上記ポールコアを形成するステップとを備える。そして、上記磁石装着部材を上記爪状磁極に取付け時と、取付け完了時とで、上記係止部の形状あるいは取付け傾きによる状態を変化させ、上記取付け時には該係止部の上記永久磁石が移動しないように係止する機能を解除して取付けるものである。
【発明の効果】
【0008】
この発明に係る回転電機の回転子では、磁石保持部に取付けられて永久磁石が該磁石装着部材の先端側、根元側に移動しないように係止する係止部における形状あるいは取付けの傾きによる状態を変化させて上記永久磁石が移動しないように係止する機能を解除可能としたため、爪状磁極の側面に磁石を配置した状態で磁石装着部材を爪状磁極に取付ける際に、上記係止部の係止機能を解除することができ、該係止部が永久磁石に干渉して磁石装着部材の爪状磁極への取付けの障害となることを回避できる。このため、永久磁石が側面に配置された爪状磁極に磁石装着部材を容易に取付け可能で、回転子の組立性が向上し、爪状磁極に組付け後は永久磁石の移動を確実に防止することができる。
【0009】
またこの発明に係る回転電機の回転子の組立方法では、永久磁石を爪状磁極の両側面にそれぞれ配置した後、係止部を有する磁石装着部材を上記爪状磁極に取付ける際、磁石装着部材を爪状磁極に取付け時と、取付け完了時とで、係止部の形状あるいは取付け傾きによる状態を変化させ、取付け時には該係止部の係止機能を解除して取付けるため、該係止部が永久磁石に干渉して磁石装着部材の爪状磁極への取付けの障害となることを回避できる。このため、永久磁石が側面に配置された爪状磁極に磁石装着部材を容易に取付け可能で、回転子の組立性が向上し、爪状磁極に組付け後は永久磁石の移動を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による回転電機の回転子を図について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による回転子の主要部斜視図である。図に示すように、第1のポールコア体1および第2のポールコア体2から構成されたポールコアが、磁束を発生するロータコイル(図示省略)を覆って設けられる。第1、第2のポールコア体1、2は、交互に噛み合うように突出される爪状磁極3、4をそれぞれ備え、各爪状磁極3、4の両側面に、隣り合う爪状磁極3、4の側面間を漏洩する磁束を低減する永久磁石5が配置される。また、永久磁石5を各爪状磁極3、4の両側面に固定する磁石装着部材6を備え、磁石装着部材6は、永久磁石5が回転電機の動作中などに移動して飛び出さないように係止する係止部7(先端側係止部7a、根元側係止部7b)を有する。
【0011】
図2は磁石装着部材6が取付けられた爪状磁極3、4を回転子の軸心側から見た図、図3は磁石装着部材6の構成を示す図である。図に示すように、磁石装着部材6は、爪状磁極3、4の軸心側傾斜面に沿う平板状の中間部6aと、この中間部6aの両側に形成され永久磁石5を爪状磁極3、4の側部に保持する磁石保持部6bとから成る断面C字状であり、両側の磁石保持部6bには、永久磁石5が磁石装着部材6の先端側に移動しないように係止する先端側係止部7aが先端側端部に、永久磁石5が磁石装着部材6の根元側に移動しないように係止する根元側係止部7bが根元側端部にそれぞれ取付けられている。
このような磁石装着部材6は厚さ0.5mm程度のステンレス鋼をプレス加工により折り曲げて製作されるため容易に製作することができる。
【0012】
根元側係止部7bは、図に示すようにスナップ構造を有し、磁石装着部材6を爪状磁極3、4に取付け時には変形し、永久磁石5が移動しないように係止する機能を解除して取付ける。磁石装着部材6の爪状磁極3、4への取付け時の様子を図4に示す。
図に示すように、磁石装着部材6は永久磁石5が両側に配置された爪状磁極3、4の先端側から被せるように軸方向8に移動させて爪状磁極3、4に取付ける。このとき、根元側係止部7bは、永久磁石5との接触により外側方向9に開いて係止機能を解除状態とし、取付け完了時には永久磁石5との接触を終了して元の状態に戻り、内部の永久磁石5の移動を防止するよう係止機能を復活させる。
【0013】
この実施の形態では、永久磁石5が磁石装着部材6の先端側、根元側に移動しないように係止する先端側係止部7a、根元側係止部7bを磁石装着部材6に有し、根元側係止部7bは、変形により永久磁石5が移動しないように係止する機能を解除可能とした。このため、永久磁石5が両側に配置された爪状磁極3、4に磁石装着部材6に取り付ける際、根元側係止部7bは、永久磁石5との接触により外側方向9に開いて係止機能を解除状態とすることができる。これにより、根元側係止部7bが永久磁石5に干渉して磁石装着部材6の爪状磁極3、4への取付けの障害となることを回避できる。
従って、永久磁石5が側面に配置された爪状磁極3、4に磁石装着部材6を容易に取付け可能となり、回転子の組立性が向上し、爪状磁極3、4に磁石装着部材6を組付け後は、永久磁石5の移動を確実に防止することができる。また、爪状磁極3、4側面における漏洩磁束低減効果の高い位置に永久磁石5を固定してから、磁石装着部材6を取付けることが可能となるため、永久磁石5の漏洩磁束低減効果を有効に活用できる。
【0014】
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2による磁石装着部材6の構成を示す図である。
図に示すように、磁石装着部材6は、爪状磁極3、4の軸心側傾斜面に沿う平板状の中間部6aと、この中間部6aの両側に形成され永久磁石5を爪状磁極3、4の側部に保持する磁石保持部6bとから成る断面C字状であり、両側の磁石保持部6bには、永久磁石5が磁石装着部材6の先端側に移動しないように係止する先端側係止部10aが先端側端部に、永久磁石5が磁石装着部材6の根元側に移動しないように係止する根元側係止部10bが根元側端部にそれぞれ取付けられている。
【0015】
磁石装着部材6(磁石保持部6b)に取付けられた根元側係止部10bは、その取付けの傾きを変化させ、永久磁石5が移動しないように係止する機能を解除可能とする。そして、磁石装着部材6を爪状磁極3、4に取付け時には、根元側係止部10bの取付け傾きを変化させ、上記係止機能を解除して取付ける。磁石装着部材6の爪状磁極3、4への取付け時の様子を図6に示す。
図に示すように、磁石装着部材6は永久磁石5が両側に配置された爪状磁極3、4の先端側から被せるように軸方向8に移動させて爪状磁極3、4に取付ける。このとき、根元側係止部10bは、永久磁石5と接触しないように取付け傾きを外側に開くように設定して係止機能を解除状態とし、磁石装着部材6の取付け完了時には、根元側係止部10bの取付け傾きを内側方向11に変化させて、内部の永久磁石5の移動を防止するよう係止機能を復活させる。
【0016】
この実施の形態では、永久磁石5が両側に配置された爪状磁極3、4に磁石装着部材6に取り付ける際、根元側係止部10bは、永久磁石5と接触しないように外側に開いて係止機能を解除状態とする。これにより、根元側係止部10bが永久磁石5に干渉して磁石装着部材6の爪状磁極3、4への取付けの障害となることを回避できる。
従って、永久磁石5が側面に配置された爪状磁極3、4に磁石装着部材6を容易に取付け可能となり、回転子の組立性が向上し、爪状磁極3、4に磁石装着部材6を組付け後は、永久磁石5の移動を確実に防止することができる。また、爪状磁極3、4側面における漏洩磁束低減効果の高い位置に永久磁石5を固定してから、磁石装着部材6を取付けることが可能となるため、永久磁石5の漏洩磁束低減効果を有効に活用できる。
【0017】
なお、上記実施の形態2では、磁石装着部材6の爪状磁極3、4への取付け完了時には、根元側係止部10bの取付け傾きを内側方向11に変化させて、内部の永久磁石5の移動を防止するよう係止機能を復活させるものとしたが、根元側係止部10bの取付け傾きを内側方向11に変化させる工程は、図7に示すように、その後の第1のポールコア体1および第2のポールコア体2を組み合わせることで同時に行うことができる。
図に示すように、磁石装着部材6を爪状磁極3、4に取付け完了時に、第1のポールコア体1および第2のポールコア体2を、例えば第2のポールコア体2を矢印12の方向に移動させて組み合わせると、各磁石装着部材6の根元側係止部10bは、他方のポールコア体1、2の磁石装着部材6と接触して取付け傾きが内側方向11に変化する。これにより、係止機能を復活させ、永久磁石5の移動を確実に防止することができる。
この場合、根元側係止部10bの取付け傾きを内側方向11に変化させる工程を別途設
ける必要がなく、回転子の組立性が向上する。
【0018】
また、上記実施の形態1、2において、爪状磁極3、4の両側面に永久磁石5を配置する際、爪状磁極3、4の所定の位置に永久磁石5を接着剤で固定し、その後、磁石装着部材6を爪状磁極3、4に取付けても良い。
これにより、爪状磁極3、4側面における漏洩磁束低減効果の高い位置に永久磁石5を確実に配置できる。また、磁石装着部材6を爪状磁極3、4に取付ける際に永久磁石5がずれるのを防止でき、想定外の場所で磁石装着部材6と永久磁石5が干渉したり、係止部7a,10aの状態を変化させる時に永久磁石5と干渉したりすることがなく、永久磁石5や係止部7a,10aが破損することが防止できる。さらに、永久磁石5に掛かる回転子の動作時の外力は磁石装着部材6で受けるため、永久磁石5を爪状磁極3、4に固定する接着剤は耐熱性などを必要とせず安価で処理時間の短い接着剤でよく、コストを低減することができる。
【0019】
また、上記実施の形態1、2において、磁石装着部材6を爪状磁極3、4に取付けた後、磁石装着部材6を爪状磁極3、4に溶接によって固定すると、磁石装着部材6を高い強度で確実に固定することができ耐久性が向上する。
【0020】
さらに、上記実施の形態1、2において、回転子の組立工程で機械加工終了後、即ち、第1のポールコア体1および第2のポールコア体2を組み合わせてポールコアを形成後に、永久磁石5へ着磁を行うようにする。これにより、機械加工時に発生する切粉などの異物が永久磁石5に付着するを防止でき、異物によるコイルの断線、永久磁石5の破損などの不具合を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】この発明の実施の形態1による回転子の主要部斜視図である。
【図2】この発明の実施の形態1による磁石装着部材が爪状磁極へ取付けられた状態を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態1による磁石装着部材の構成を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態1による磁石装着部材の爪状磁極への取付けの様子を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態2による磁石装着部材の構成を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態2による磁石装着部材の爪状磁極への取付けの様子を示す図である。
【図7】この発明の実施の形態2の別例による回転子の組み立て方法を示す図である。
【符号の説明】
【0022】
1 第1のポールコア体、2 第2のポールコア体、3,4 爪状磁極、
5 永久磁石、6 磁石装着部材、6a 中間部、6b 磁石保持部、
7a 先端側係止部、7b 根元側係止部、10a 先端側係止部、
10b 根元側係止部。




 

 


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