WO1994018740A1 - Rotor of synchronous motor - Google Patents

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WO1994018740A1
WO1994018740A1 PCT/JP1994/000227 JP9400227W WO9418740A1 WO 1994018740 A1 WO1994018740 A1 WO 1994018740A1 JP 9400227 W JP9400227 W JP 9400227W WO 9418740 A1 WO9418740 A1 WO 9418740A1
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thin plate
core
laminated
plate core
rotor
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PCT/JP1994/000227
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Hiroyuki Uchida
Takashi Okamoto
Hidetoshi Uematsu
Original Assignee
Fanuc Ltd
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    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
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    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
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    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/09—Magnetic cores comprising laminations characterised by being fastened by caulking

Definitions

  • a plurality of permanent magnets which are arranged at substantially equal intervals around the shaft and are magnetized alternately in the circumferential direction, and are arranged around the shaft, sandwiching each of the permanent magnets in the circumferential direction.
  • the present invention relates to a rotor of a synchronous motor including a plurality of laminated core members each forming a magnetic pole. Background technology
  • each laminated core member is generally formed by axially laminating a plurality of thin plate cores made of a magnetic material such as a silicon steel plate.
  • Mutual coupling of a plurality of thin plate cores is performed, for example, by forming recesses and protrusions that can be fitted to each other at corresponding positions on both axial end faces of the thin plate cores, and aligning the recesses and protrusions of adjacent thin plate cores.
  • each permanent magnet is closely sandwiched between the side surfaces of the pair of adjacent laminated core members. Moreover, the permanent magnet can be positioned and fixedly supported in the radial direction by the outer hook and the inner hook that are provided on the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of each laminated core member so as to project from the side surface. Further, the rod members are inserted into the axial through holes provided at the substantially central portion of each laminated core member, and the rod members are arranged at both axial ends of each laminated core member and fixed to the rotary shaft. It can be connected to the end plate. Board like this, rod Through the members and the hooks, the laminated core members and the permanent magnets are fixedly held in the rotor against external force such as centrifugal force.
  • An object of the present invention is to provide a permanent magnet and a laminated core member in an assembly process in a rotor of a synchronous motor in which a plurality of permanent magnets and a plurality of laminated core members are alternately arranged in the circumferential direction around a rotating shaft. It is to provide a rotor capable of facilitating the positioning and fixing work of the rotor to improve the productivity and improving the mechanical strength to improve the performance and reliability of the high speed motor and the high torque motor. ..
  • the present invention provides a shaft, a plurality of permanent magnets arranged at substantially equal intervals around the shaft, and a permanent magnet sandwiching each of the permanent magnets in the circumferential direction and arranged around the shaft.
  • a plurality of core members each forming a magnetic pole, a support means for fixedly supporting a plurality of permanent magnets and a plurality of core members with respect to the shaft, and a core member at a desired position around the shaft.
  • a rotor for a synchronous motor which comprises a connecting means for fixedly connecting each other in a relative arrangement after completion of assembly.
  • the action of the connecting means makes it possible to integrally handle the core member at the desired position while the relative positioning has already been performed. Therefore, the workability of assembling the rotor is remarkably improved, and the mechanical strength of the rotor structure is improved because the connecting means assists the support of the core member and the permanent magnet against the external force such as centrifugal force after the assembly.
  • each of the core members is a laminated core member formed by laminating and bonding a plurality of thin plate cores made of a magnetic material in the axial direction, and the connecting means is at a desired position.
  • At least one integral sheet core made of a magnetic material with a portion inserted between the sheet cores of the laminated core member and joined to an adjacent sheet core in this case, the sheet alloy core is
  • the thin plate cores are of substantially the same shape as the thin plate cores of the laminated core member, and have a number of thin plate cores equal to the number of magnetic poles inserted and coupled between the thin plate cores, and extended from the thin plate cores, and all the thin plate cores are annularly arranged in a predetermined arrangement.
  • the integral thin plate core may have a shape substantially the same as the thin plate core of the laminated core member and a number of thin plate core portions equal to half the number of magnetic poles inserted and coupled between the thin plate cores.
  • a connecting portion that extends from the thin plate core portion and connects all the thin plate core portions in a predetermined arrangement in an annular shape, so that all the laminated core members that form the same magnetic pole are connected between the adjacent laminated core portion materials.
  • FIG. 1A is a side view of a rotor according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 1B is a cross-sectional view taken along line I-I of Figure 1A,
  • Figure 2A is a perspective view of the monolithic laminated rotor core in Figure 1A.
  • FIG. 2B is a partial perspective view taken along the line I I-I I in FIG. 2A
  • FIG. 3A is a plan view of a thin plate core in the integrated laminated rotor core of FIG. 2A.
  • Figure 3B is a cross-sectional view taken along the line I I I-I I I of Figure 3A,
  • Figure 4 is a plan view of the integrated thin plate core in the integrated laminated rotor core of Figure 2A.
  • FIG. 5A is a side view of a rotor according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 5B is a cross-sectional view taken along the line V--V of Figure 5A,
  • Fig. 6 is a perspective view of the integrated laminated rotor core in the mouth of Fig. 5A
  • Fig. 7 is a plan view of the thin plate core in the integrated laminated rotor core of Fig. 6, and
  • Fig. 8 is the integrated type of Fig. 6.
  • FIG. 9 is a plan view of an integral thin plate core of a rotor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of an integrated laminated rotor core using the integrated thin plate core of FIG. 9,
  • FIG. 11A is a perspective view of a monolithic laminated rotor core having a mouth according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 11B is a schematic diagram of the laminated structure of the integral-type laminated mouth overnight core of Fig. 11A,
  • FIG. 12A shows an integrated laminated rotor of a rotor according to a fifth embodiment of the present invention. Perspective view of the core,
  • Fig. 12B is a schematic diagram of the laminated structure of the integral laminated rotor core of Fig. 12A,
  • FIG. 13 is a plan view of an integrated thin plate core of a rotor according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a sectional view of a rotor according to a seventh embodiment of the present invention.
  • Fig. 15A and Fig. 15B are plan views of the integrated thin plate core in the rotor of Fig. 14,
  • Figure 16A shows a perspective view of two integrated laminated rotor cores in the rotor of Figure 14;
  • FIG. 16B is a partial perspective view taken along the line XV I— XV I in FIG. 16A
  • FIG. 17 is a plan view of a modification of the thin plate core of the integral laminated rotor core of FIG.
  • FIG. 18 is a sectional view of a rotor according to an eighth embodiment of the present invention.
  • Fig. 19A and Fig. 19B are plan views of the integrated thin plate core in the rotor of Fig. 18,
  • FIG. 20 is a side view of a rotor according to Embodiment 9 of the present invention.
  • Figure 21 shows the manufacturing process of the monolithic laminated rotor core shown in Figure 11A.
  • Figure 22 is a diagram of the stamped product formed at each stage along the manufacturing process of Figure 21, and
  • FIG. 23 is a diagram showing the manufacturing process of the integral laminated rotor core in the rotor of FIG. 14 by punching and molding each stage.
  • Example 1 In the following description of each embodiment, common reference numerals are used for the same or similar components.
  • FIGS. 1A and 1B show a rotor 10 of a synchronous motor according to a first embodiment of the present invention.
  • the rotor 10 includes a shaft 12 and a plurality (six in this embodiment) of permanent magnets 14 which are arranged at substantially equal intervals around the shaft 12 and are alternately magnetized in the circumferential direction.
  • a plurality of (six in this embodiment) laminated core members 16 are arranged around the shaft 12 so as to sandwich each of the magnets 14 in the circumferential direction and form magnetic poles.
  • the permanent magnets 14 are closely sandwiched between the side surfaces of the adjacent laminated core members 16 respectively.
  • the laminated core portion # 16 is provided with outer hooks 18 projecting from both side surfaces in the outer peripheral portion in the circumferential direction.
  • each permanent magnet 14 is radially positioned by the outer hook 18 of the laminated core member 16 and is fixedly supported against the centrifugal force.
  • An opening hole 20 that penetrates in the axial direction is provided at a substantially central portion of each laminated core member 16, and the opening member 20 is inserted into the opening hole 20.
  • the rod members 22 are connected to a pair of annular end plates 24 arranged at both axial ends of the laminated core member 16. Each end plate 24 is fixed to the shaft 1 2 by shrink fitting or adhesion.
  • the laminated core member 16 that forms the six magnetic poles of the mouth 10 is composed of a plurality of thin plate cores 26 made of a magnetic material such as a silicon steel plate. Are formed by being laminated and bonded to each other.
  • the thin plate core 26 has an arc-shaped inner edge portion 28 that surrounds the shaft 12 and a predetermined protrusion facing the station (not shown). It has a substantially fan-shaped planar shape having a shaped outer edge portion 30 and both side portions 3 2 in close contact with the permanent magnet 14.
  • Outer hook elements 18 ' are formed on both side portions 32 of the thin plate core 26 extending from the outer peripheral portion 30 and a pad hole element 20' is formed at a substantially central portion thereof.
  • the outer hook element 1 8'and the mouth E element 2 0 ' Are axially connected to each other to form the outer hook 18 and the rod hole 20.
  • recesses 3 4 and protrusions 36 that can be fitted to each other are formed at corresponding positions.
  • a plurality of thin plate cores 26 are laminated in a state in which the concave portions 3 4 and the convex portions 36 of the adjacent thin plate cores 2 6 are aligned and aligned, and then, for example, by a crimping operation of a pressing machine (not shown), Be combined.
  • a plurality of integrated thin plate cores 38 are inserted and arranged at predetermined positions in the laminated structure of the thin plate cores 26 of each laminated core member 16.
  • the integrated thin plate core 38 has six thin plate core portions 40 with the same shape as the thin plate core 26, and each thin plate core portion 40 is combined with a large number of thin plate cores 26.
  • the laminated core member 16 is formed by laminating and bonding as described above.
  • Each thin plate core portion 40 is provided with a connecting portion 46 which is circumferentially extended from both side portions 42 at an inner edge portion 44 thereof, and the connecting portion 46 allows permanent connection between adjacent thin plate core portions 40.
  • the magnets 14 are connected to each other in a relative arrangement having an installation space. As a result, an integrated thin plate core 38 is formed in which all the thin plate core portions 40 are annularly connected.
  • each laminated core member 16 is formed into an adjacent laminated core member 16 as shown in FIG. 1B.
  • the permanent magnets 14 are installed between the core members 16 and are connected to each other in a relative arrangement at the time of completion of assembly, thereby forming an integrated laminated rotor core 48 (see FIG. 2A).
  • the number of the integrated thin plate cores 38 can be various other than the above, but within the range where the mechanical strength of the connection structure between the laminated core members can be maintained from the viewpoint of reducing magnetic leakage. Less Is preferable. Further, various arrangements other than the above may be possible for the arrangement of the integrated thin plate cores 38 in the laminated structure, but it is desirable to arrange them in a regular and symmetrical manner in order to obtain a balanced strength as a whole.
  • the connecting portion 46 of the integrated thin plate core 38 is thinly formed within a range capable of maintaining mechanical strength in order to prevent magnetic leakage as much as possible. Further, as shown in FIG. 1B, in the integrated laminated rotor core 48, the connecting portion 46 of the integrated thin plate core 38 abuts on the inner peripheral surface of the permanent magnet 14 facing the shaft 12 and the laminated The permanent magnet 14 is positioned and fixedly supported in cooperation with the outer hook 18 of the core member 16. Therefore, the laminated core member 16 does not need the inner hook in the conventional structure, and the magnetic leakage due to the inner hook is eliminated. Therefore, the magnetic leakage in the integrated laminated rotor core 4 8 is almost the same as the conventional structure. I know that.
  • the monolithic laminated rotor core 48 having the above structure has the same number of laminated core members 16 as the number of magnetic poles (six in this embodiment), which have already been positioned relative to each other. To be able to handle. Therefore, when assembling the mouth overnight, simply by inserting the permanent magnets 14 into the permanent magnet installation spaces of the integrated laminated rotor core 4 8 respectively, a plurality of permanent magnets 14 can be inserted into the laminated core member 16. It is held between them and the workability is significantly improved in the subsequent attachment process to the shaft 12 as well.
  • FIG. 5A and 5B show a rotor 50 according to a second embodiment of the present invention.
  • a rotor 50 is an integrally laminated rotor core 52 having the same structure as the integrally laminated rotor core 48 of the first embodiment.
  • the integrated laminated rotor core 52 includes a plurality of laminated core members 5 6 formed by laminating and joining a large number of thin plate cores 5 4. These laminated core members 56 are integrally connected by an integrated thin plate core 58 which is interposed and coupled at a predetermined position of the laminated structure of the thin plate cores 54.
  • Figure 7 As shown in Fig.
  • the thin plate core 54 has substantially the same shape as the thin plate core 26 in Example 1, but the inner hooks 6 4 'extend in the circumferential direction from the both side parts 60 at the inner edge parts 62. , It is formed.
  • the inner hook 6 4 ′ forms the inner hook 6 4 of the laminated core member 5 6 by laminating a plurality of thin plate cores 5 4.
  • the inner hooks 6 4 cooperate with the outer hooks 6 6 to position and fixedly support the permanent magnets 14.
  • the integrated thin plate cores 58 are arranged in two positions at two positions that divide the laminated length of each laminated core member 5 6 into approximately three equal parts, as in the first embodiment.
  • the integrated thin plate core 58 has a plurality of thin plate core portions 68 having the same shape as the thin plate cores 54, and each thin plate core portion 6 8 has a large number of thin plate cores 5 4. Laminated and bonded together to form a laminated core member 56.
  • Each thin plate core portion 6 8 is provided with a connecting portion 7 4 which is circumferentially extended from both side portions 10 at an outer edge portion 72 thereof, and the connecting portion 7 4 allows permanent connection between adjacent thin plate core portions 6 8.
  • the magnets 14 are connected to each other in a relative arrangement having an installation space.
  • the rotor 50 having the integrated thin plate core 58 has the connecting portion 7 4 for forming the integrated lamination port overnight core 52, which is provided on the outer peripheral side facing the station. From the viewpoint of magnetic leakage and the influence on the magnetic flux distribution in the air gap between the station and the station, the configuration is slightly disadvantageous compared to the first embodiment, but the connecting portion 7 4 reduces centrifugal force, etc. The support of the permanent magnets 14 piled up by external force is strengthened, and the mechanical strength of the rotor structure is improved.
  • the rotor according to the present invention may use the integral thin sheet core 76 shown in FIG. 9 to form an integral laminated rotor core.
  • the integrated thin plate core 7 6 is composed of a plurality of thin plates having substantially the same shape as the thin plate core 26 of the first embodiment.
  • a core portion 78 is provided.
  • Each thin plate core portion 7 8 has an outer peripheral portion 82 which extends from both sides 80 in the circumferential direction, and an inner edge portion 8 6 which extends from both sides in the circumferential direction.
  • the outer peripheral connecting portion 8 4 and the inner peripheral connecting portion 8 8 are arranged relative to each other in a relative arrangement having a permanent magnet installation space 90 between adjacent thin plate core portions 78. Are connected.
  • the thin plate cores 26 of Example 1 are laminated and joined to the thin plate core portions 78 of the integrated thin plate core 76.
  • a body-shaped laminated rotor core 9 4 including a plurality of laminated core members 9 2 connected to each other is formed (see FIG. 10).
  • the integrated thin plate core 7 6 the structure is slightly disadvantageous as compared with the first embodiment from the viewpoint of the magnetic leakage and the influence on the magnetic flux distribution of the air gap due to the existence of the outer peripheral connecting portion 8 4, but The mechanical strength of the laminated rotor core 94 is stronger than that of any of the above examples. Also, the workability when assembling the rotor is the best.
  • the integrated laminated rotor core 96 shown in FIG. 11A is obtained by combining two of the four inner peripheral coupling type integrated thin plate cores 3 8 (FIG. 4) in the integrated laminated rotor core 48 of Example 1 with those of Example 3 It is formed by substituting the inner and outer circumference connected type integrated thin plate core 7 6 (Fig. 9). From the viewpoint of rotor balance, as shown in Fig. 11B, one integrated thin plate core 38 and one integrated thin plate core 7 6 are directly overlapped, and the rotor core laminated length is divided into three equal parts. It is preferable to arrange each.
  • the monolithic laminated rotor core 96 has a mechanical strength superior to that of the monolithic laminated rotor core 48 of the first embodiment and a magnetic characteristic superior to that of the monolithic laminated rotor core 94 of the third embodiment.
  • the monolithic laminated rotor core 98 shown in Fig. 12A is the same as the monolithic laminated rotor core 4 8 of the embodiment 1 having four inner circumferential connection type integrated thin plate cores 38 (Fig. 4). It is formed by additionally arranging two peripherally connected integral thin plate cores 58 (Fig. 3). In the example shown in the figure, from the viewpoint of rotor balance, the two integrated thin plate cores 5 8 are placed in an overlapping manner at a position approximately midway between the placement of the two integrated thin plate cores 38 shown in Fig. 2B (Fig. 1 2 (Refer to B).
  • the monolithic laminated rotor core 98 has substantially the same mechanical and magnetic characteristics as the monolithic laminated rotor core 96 of the fourth embodiment.
  • FIG. 13 shows an integrally formed thin sheet core 100 having a different shape for forming the integrally laminated laminated core according to the present invention.
  • the integrated thin-plate core 100 has a plurality of thin-plate core parts 10 2 having the same shape as the thin-plate cores 5 4 (Fig. 7) in Example 2, and each thin-plate core part 10 2 has a large number of thin-plate core parts.
  • the core 54 is interposed and bonded at a predetermined position in the laminated structure.
  • Each thin plate core portion 102 is provided with a first connecting portion 106 that extends inward in the radial direction from a substantially central portion of the inner edge portion 104, and each first connecting portion 10
  • the thin plate core portions 10 2 are connected to each other in a relative arrangement having an installation space for the permanent magnets 14 between the adjacent thin plate core portions 10 2.
  • the first connecting portion 106 is provided in the portion where the magnetic flux density is small, the first connecting portion 106 and the annular connecting portion 108 are interposed.
  • the magnetic leakage caused is extremely small.
  • the effect of preventing magnetic leakage according to this embodiment is far superior to that of the structure of the first embodiment.
  • the first connecting portion 106 to the extent that magnetic leakage does not spread, It is also possible to extend a plurality of parallel cores in the radial direction from the vicinity of the substantially central portion of the inner edge portion 104 of the thin plate core portion 102. In this case, the strength against the swing of the laminated core member 5 6 (FIG. 6) with the first connecting portion 106 as the fulcrum is improved.
  • the problem is how to suppress the magnetic leakage due to each connecting portion of the integrated thin plate core for forming the integrated laminated rotor core. Therefore, instead of integrating all the laminated core members of the rotor. By integrating only the laminated core members of the same pole, magnetic leakage can be virtually eliminated.
  • a rotor 110 shown in FIG. 14 includes a plurality of laminated core members 1 1 2 and 1 1 4 formed by laminating and joining a large number of thin plate cores 5 4 as in the second embodiment.
  • the laminated core members 1 1 1, 2 1 1 4 are alternately polarized by the permanent magnet 1 4.
  • the three laminated core members 1 12 forming the N pole are interconnected by a first integral thin plate core 1 16 intervening and bonded in place in the laminated structure, and S
  • the three laminated core members 1 1 4 forming the pole are connected to each other by the second integrated thin plate core 1 1 8 which is interposed and connected at a predetermined position in the laminated structure.
  • the first integrated thin plate core 1 16 and the second integrated thin plate core 1 18 have the same structure. And three thin plate core portions 120 having the same shape as.
  • Each thin plate core portion 1 20 is provided with a first connecting portion 1 2 4 extending inward in the radial direction from a substantially central portion of the inner peripheral edge 1 2 2 thereof, and each first connecting portion 1 2 4 is provided therebetween. , Is supported by an annular connecting portion 1 26 surrounding the shaft 1 2 (Fig. 14).
  • each thin plate core part 120 is placed between two adjacent thin plate core parts 120 and two permanent magnets 14 (Fig. 14) and one thin plate core of the other pole.
  • the first integrated thin-plate core 1 16 has a laminated length of approximately 1 3 from the axial end face of the laminated core member 1 1 2 forming the N pole.
  • the four laminated core portions 1 20 are joined together by a crimping operation together with a large number of the laminated core cores 5 4 arranged in a stack at a distance position, likewise the second integral laminated core 1 1 8 is an S pole.
  • the four laminated core parts 1 1 4 are arranged in a stack at a distance of approximately 1/3 of the laminated length from one end face in the axial direction of the laminated core parts 1 1 4 and each thin plate core part 1 2 0 has many thin plate cores 5 4 Together, they are joined by crimping work. In this way, the N pole integrated laminated rotor core 1 28 and the S pole integrated laminated rotor core 1 3 0 are formed.
  • the monolithic laminated rotor core 1 28 for the N pole and the solid laminated rotor core 1 30 for the S pole are arranged so that each of the three laminated core members 1 1 2 and 1 1 4 is located alternately in the circumferential direction, and Combine the integrated thin-plate cores 1 1 6 and 1 1 8 so that the annular connecting portions 1 2 6 do not interfere with each other, and further add a permanent magnet 1 4 between the adjacent laminated core members 1 1 2 and 1 1 4. Insert.
  • the monolithic laminated rotor cores 1 2 8 and 1 3 0 are fixed to the shaft 1 2 via the rod member 2 2 and the end plate 2 4 as in the case of Examples 1 to 6, 1 4 rotors 1 1 0 are formed.
  • the assembly work is Although slightly inferior in magnetic properties, magnetic leakage is virtually eliminated. Moreover, it goes without saying that the workability is superior to that of the conventional structure in which all are independent core members.
  • the arrangement and the number of the integrated cores of the laminated core members 1 1 2 and 1 1 4 and the thin plate cores 1 1 6 and 1 1 8 can be changed in various ways other than the above.
  • Type laminated rotor core 1 2 8 and S pole integrated It is necessary to prevent the annular connecting parts 1 26 of each integrated thin plate cores 1 1 6 and 1 1 8 from contacting each other when combined with the laminated rotor core 1 3 0, and arrange them in a well-balanced manner as a whole. Is desirable.
  • the connecting structure of the thin plate core portions 1 20 of each integrated thin plate cores 1 1 6 and 1 1 8 is limited to the first connecting portion 1 2 4 and the annular connecting portion 1 2 6 of the above type.
  • a connecting portion 1 3 2 having a shape that makes it easier to perform punching as shown in FIG. 17, for example. In such a shape, it is necessary to form the connecting portions 1 3 2 so as not to contact the thin plate cores 5 4 of the adjacent other poles.
  • the rotor 1 3 4 shown in FIG. 18 has a shaft 1 36 made of a non-magnetic material such as stainless steel. Further, in order to integrally connect the laminated core members 1 12 forming the N pole, the first integrated thin plate core 1 38 shown in FIG. To integrally connect the laminated core members 114, a second integral thin sheet core 140 shown in Figure 19B is used.
  • Each of the integrated thin plate cores 1 3 8 and 1 4 0 has the same structure as the integrated thin plate cores 1 1 6 and 1 1 8 of Example 7, but the strength of the connecting structure of each thin plate core portion is higher.
  • the inner diameter of the annular connecting portion 1 4 4 is approximately equal to the outer diameter of the shaft 1 3 6. Therefore, by tightly fitting the annular connecting portion 1 4 4 on the shaft 1 36, the mechanical strength of the rotor 1 3 4, particularly the strength against a radial load applied to the shaft 1 3 6, is further improved.
  • the integrated laminated rotor core 48 according to the first embodiment is axially connected through the disc member 1 It is possible to form a high-power type mouth overnight 1 48 by stacking it in two steps and fixing it to the shaft 12 via the mouth member 22 and the end plate 24.
  • the permanent magnet 14 of Example 1 may be used for each stage as it is, or a long permanent magnet having a total length including the two integral laminated port overnight cores 4 8 may be used. It can also be used.
  • the monolithic laminated rotor core of the rotor according to Examples 1 to 9 is manufactured by one progressive die apparatus capable of performing various work processes by designating a desired press station, from the viewpoint of not reducing productivity. It is convenient.
  • the manufacturing process of the integral laminated mouth overnight core 96 according to Example 4 will be schematically described with reference to FIGS. 21 and 22.
  • an integrated thin plate core 7 6 (FIG. 9) having inner and outer circumferences connected as a basic shape is punched out from the roll of electromagnetic steel sheet at the first stage S1.
  • the integrated thin plate core 76 is sequentially conveyed to the succeeding station by the conveying device of the progressive die device.
  • the next station S2 specify whether or not to cut the outer peripheral connecting portion 84, and those that are not cut are conveyed as they are to the final station S4 and the integrated thin plate core
  • the integrated thin-plate core 7 6, the integrated thin-plate core 38, and the thin-plate core 26 are integrated so as to have the above-mentioned laminated arrangement, and they are bonded to each other by crimping to form the integrated laminated rotor core 9 6. Form.
  • Fig. 23 shows the procedure for manufacturing.
  • the laminated monolithic rotor core for N pole 1 28 and the monolithic laminated rotor core for S pole 1300 according to Example 7 were installed using the above progressive die arrangement
  • Fig. 23 shows the procedure for manufacturing.
  • the first station S 1 As a basic shape, all the thin plate core parts 120 are connected by the annular connecting part 1 2 ⁇ (integral thin plate core 1 of Example 6). (Same as 0 0).
  • Yon S2 specify whether or not to cut the first connecting part 1 2 4 of the three thin plate core parts 1 2 0 every other one. Carry as it is.
  • next station S3 it is specified whether or not to cut the first connecting portion 1 2 4 of the other three thin plate core portions 1 20.
  • the first integrated thin plate core 1 16 and the second integrated thin plate core 1 18 and the thin plate core 5 4 are integrated so as to form the above-mentioned laminated arrangement, and are bonded by pressure bonding. They are connected to each other to form a monolithic laminated inlet overnight core 1 28 for the N pole and a monolithic laminated rotor core 1 30 for the S pole in the relative arrangement when completed.
  • the present invention provides an integrated laminated body in which laminated core members are interconnected by interposing at least one integrated thin plate core in the laminated structure of laminated core members forming magnetic poles. Since the rotor core is formed, it becomes easy to position and fix the permanent magnets and laminated core members in the rotor assembly process, and productivity is significantly improved. Further, The use of the rotor of the present invention can improve the performance and reliability of high-speed and high-torque motors because the integral lamination mouth overnight core improves the mechanical strength of the rotor.

Description

明細書 同期電動機のロータ 技術分野
本発明は、 軸の周囲に略等間隔に配置され、 周方向へ交互的に着 磁される複数の永久磁石と、 それら永久磁石の各々を周方向へ挟持 して軸の周囲に配設され、 それぞれが磁極を形成する複数の積層コ ァ部材とを具備した同期電動機のロータに関する。 背景技術
永久磁石界磁の同期電動機において、 上記の如く軸の周囲に、 周 方向へ着磁される複数の永久磁石と、 それら永久磁石の間でそれぞ れが磁極を形成する複数の積層コア部材とを交互に配設してなる口 一夕が使用されている。 従来のこの種のロータにおいて、 各積層コ ァ部材は一般に、 珪素鋼板等の磁性材料からなる複数の薄板コアを 軸方向へ積層して形成される。 複数の薄板コアの相互結合は、 例え ば薄板コアの軸方向両端面の対応位置に互いに嵌合可能な凹部と凸 部とをそれぞれ形成し、 隣接する各薄板コアの凹部と凸部とを整合 配置した状態で複数の薄板コアを一体に圧着することにより得られ る。 各永久磁石は、 隣接する一対の積層コア部材の側面に密接挟持 される。 また、 永久磁石は、 各積層コア部材の外周部及び内周部に て側面から突設された外フック及び内フックによって、 半径方向へ 位置決めかつ固定支持することができる。 さらに、 各積層コア部材 の略中心部に設けた軸方向貫通孔にロッ ド部材を挿入し、 各ロッ ド 部材を、 各積層コア部材の軸方向両端に配置されかつ回転軸に固定 される環状端板に連結することができる。 このように 板、 ロッ ド 部材、 及び各フックを介して、 遠心力等の外力に対し各積層コア部 材及び各永久磁石がロータ内で固定保持される。
この種のロー夕は、 磁極数に相当する個数の永久磁石及び積層コ ァ部材を使用するので、 その組立工程において、 各永久磁石及び各 積層コア部材の位置決めや固定作業が煩雑になり、 作業時間の増加 や作業者の熟練が要求され、 省人化及び生産性向上の妨げとなる課 題を有する。 しかも、 各永久磁石及び各積層コア部材の位置決め精 度は、 ロッ ド部材及び端板の機械的強度及び加工精度に依存する。 したがって、 特に高速電動機や高トルク電動機に使用する場合、 複 数の積層コア部材及び永久磁石を所定位置に正確に保持するために、 ロータ全体の機械的強度をさらに向上させる付加的手段が必要とな
発明の開示
本発明の目的は、 回転軸の周囲に複数の永久磁石と複数の積層コ ァ部材とを周方向へ交互に配設してなる同期電動機のロータにおい て、 組立工程における永久磁石及び積層コア部材の位置決めや固定 作業を容易にして生産性を向上し、 また、 機械的強度を改善して高 速電動機や高トルク電動機の性能及び信頼性を向上することができ るロータを提供することにある。
上記目的を達成するために、 本発明は、 軸と、 軸の周囲に略等間 隔に配置される複数の永久磁石と、 永久磁石の各々を周方向へ挟持 して軸の周囲に配設され、 それぞれが磁極を形成する複数のコア部 材と、 複数の永久磁石と複数のコア部材とを軸に対して固定的に支 持する支持手段と、 軸の周囲の所望位置にあるコア部材同士を、 口 一夕組立完了時の相対配置で相互に固定的に連結する連結手段とを 具備する同期電動機のロータを提供する。 本発明に係るロータでは、 連結手段の作用によって、 所望位置に あるコア部材を既に相対的位置決めが為された状態で一体的に取扱 うことが可能になる。 したがって、 ロータの組立作業性が著しく向 上するとともに、 組立後、 連結手段が遠心力等の外力に抗してコア 部材及び永久磁石の支持を助けるので、 ロータ構造の機械的強度が 向上する。
本発明の好適な実施態様によれば、 コア部材の各々は、 磁性材料 からなる複数の薄板コアを軸方向に積層かつ結合して形成された積 層コア部材からなり、 連結手段は、 所望位置にある積層コア部材の 薄板コア間に挿入されかつ隣接する薄板コアに結合される部分を備 えた磁性材料からなる少なく とも 1つの一体形薄板コアを具備する ( この場合、 一体形薄板コアは、 積層コア部材の薄板コアと略同一形 状で薄板コア間に挿入かつ結合される磁極数に等しい個数の薄板コ ァ部分と、 薄板コア部分から延長され、 全ての薄板コア部分を所定 配置で環状に連結する連結部とを備え、 以て、 全ての積層コア部材 を、 隣合う積層コア部材間に永久磁石の設置空間を有するロータ組 立完了時の相対配置で相互に連結して一体形積層ロータコアを形成 することができる。 或いは、 一体形薄板コアは、 積層コア部材の薄 板コアと略同一形状で薄板コア間に挿入かつ結合される磁極数の半 分に等しい個数の薄板コア部分と、 薄板コア部分から延長され、 全 ての薄板コア部分を所定配置で環状に連結する連結部とを備え、 以 て、 同一磁極を形成する全ての積層コア部材を、 隣合う積層コア部 材間に他磁極を形成する 1つの積層コア部材及び 2つの永久磁石の 設置空間を有する組立完了時の相対配置で相互に連結する構成とし てもよい。 図面の簡単な説明 本発明の上記及び他の目的、 特徴、 及び利点を、 添付図面に示す 実施例に基づいて説明する。 同添付図面において、
図 1 Aは、 本発明の実施例 1 によるロータの側面図、
図 1 Bは、 図 1 Aの線 I 一 I に沿った断面図、
図 2 Aは、 図 1 Aのロー夕における一体形積層ロー夕コアの斜視 図、
図 2 Bは、 図 2 Aの線 I I一 I Iに沿って切った部分斜視図、 図 3 Aは、 図 2 Aの一体形積層ロータコアにおける薄板コアの平 面図、
図 3 Bは、 図 3 Aの線 I I I一 I I I に沿った断面図、
図 4は、 図 2 Aの一体形積層ロータコアにおける一体形薄板コア の平面図、
図 5 Aは、 本発明の実施例 2によるロータの側面図、
図 5 Bは、 図 5 Aの線 V— Vに沿った断面図、
図 6は、 図 5 Aの口一夕における一体形積層ロータコアの斜視図、 図 7は、 図 6の一体形積層口一夕コアにおける薄板コアの平面図、 図 8は、 図 6の一体形積層ロータコアにおける一体形薄板コアの 平面図、
図 9は、 本発明の実施例 3によるロータの一体形薄板コアの平面 図、
図 1 0は、 図 9の一体形薄板コアを使用した一体形積層ロータコ ァの斜視図、
図 1 1 Aは、 本発明の実施例 4による口一夕の一体形積層ロータ コアの斜視図、
図 1 1 Bは、 図 1 1 Aの一体形積層口一夕コアの積層構造の略示 図、
図 1 2 Aは、 本発明の実施例 5によるロータの一体形積層ロータ コアの斜視図、
図 1 2 Bは、 図 1 2 Aの一体形積層ロータコアの積層構造の略示 図、
図 1 3は、 本発明の実施例 6によるロータの一体形薄板コアの平 面図、
図 1 4は、 本発明の実施例 7によるロータの断面図、
図 1 5 A及び図 1 5 Bは、 図 1 4のロータにおける一体形薄板コ ァの平面図、
図 1 6 Aは、 図 1 4のロータにおける 2つの一体形積層ロータコ ァ斜視図、
図 1 6 Bは、 図 1 6 Aの線 XV I— XV I に沿って切った部分斜視図、 図 1 7は、 図 1 6の一体形積層ロータコアの薄板コアの変形例の 平面図、
図 1 8は、 本発明の実施例 8によるロータの断面図、
図 1 9 A及び図 1 9 Bは、 図 1 8のロータにおける一体形薄板コ ァの平面図、
図 2 0は、 本発明の実施例 9によるロー夕の側面図、
図 2 1 は、 図 1 1 Aの一体形積層ロー夕コアの製造工程を示すフ D—チヤ一卜、
図 2 2は、 図 2 1 の製造工程に沿って形成される各段階の打ち抜 き成形品の図、 及び
図 2 3は、 図 1 4のロータにおける一体形積層ロータコアの製造 工程を、 各段階の打ち抜き成形品で示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下の各実施例の説明では、 同一又は類似の構成要素には共通 © 参照番号を用いる。 実施例 1
図面を参照すると、 図 1 A及び図 1 Bは、 本発明の実施例 1 によ る同期電動機のロータ 1 0を示す。 ロータ 1 0は、 軸 1 2 と、 軸 1 2の周囲に略等間隔に配置され、 周方向へ交互的に着磁される複数 (この実施例では 6個） の永久磁石 1 4 と、 永久磁石 1 4の各々を 周方向へ挟持して軸 1 2の周囲に配設され、 それぞれが磁極を形成 する複数 （この実施例では 6個） の積層コア部材 1 6 とを備える。 永久磁石 1 4は、 隣接する各積層コア部材 1 6の側面に密接挟持さ れる。 積層コア部 # 1 6は、 その外周部にて両側面から周方向へ突 出する外フック 1 8を備える。 したがって各永久磁石 1 4は、 積層 コア部材 1 6の外フッ ク 1 8によって半径方向へ位置決めされ、 か つ遠心力に抗して固定支持される。 各積層コア部材 1 6の略中心部 には、 軸方向へ貫通する口ッ ド孔 2 0が設けられ、 口ッ ド孔 2 0に 口ッ ド部材 2 2がそれぞれ挿通される。 それらのロッ ド部材 2 2は、 積層コア部材 1 6の軸方向両端に配置された一対の環状端板 2 4に 連結される。 各端板 2 4は、 焼嵌めや接着等によって軸 1 2に固定 される。
図 2 A及び図 2 Bに示すように、 口一夕 1 0の 6個の磁極を形成 する積層コア部材 1 6は、 珪素鋼板等の磁性材料からなる複数の薄 板コア 2 6を、 相互に積層かつ結合して形成される。 特に図 3 A及 び図 3 Bに明示するように、 薄板コア 2 6は、 軸 1 2を囲繞する円 弧状の内縁部 2 8 と、 ステ一夕 （図示せず） に対向する所定弯出形 状の外縁部 3 0 と、 永久磁石 1 4に密接する両側部 3 2 とを有した 略扇形の平面形状を備える。 薄板コア 2 6の両側部 3 2には外周部 3 0から延長して外フック要素 1 8 ' が形成され、 略中心部には口 ッ ド孔要素 2 0 ' が形成される。 複数の薄板コア 2 6を正確に重な るように積層すると、 外フック要素 1 8 ' 及び口ッ ド E要素 2 0 ' が軸方向へ連結されて上記の外フック 1 8及びロッ ド孔 2 0が形成 される。 薄板コア 2 6の軸方向両端面には、 対応位置に互いに嵌合 可能な凹郃 3 4及び凸部 3 6が形成される。 複数の薄板コア 2 6は. 隣接する各薄板コア 2 6の凹部 3 4 と凸部 3 6 とを整合配置した状 態で積層した後、 例えばプレス機械 （図示せず） の圧着作業により 一体に結合ざれる。
図 2 A及び図 2 Bに示すように、 各積層コア部材 1 6の薄板コア 2 6による積層構造の所定位置に、 複数の一体形薄板コア 3 8が挿 入配置される。 図 4に示すように、 一体形薄板コア 3 8は、 薄板コ ァ 2 6 と同一形状の 6個の薄板コア部分 4 0を備え、 各薄板コア部 分 4 0が多数の薄板コア 2 6 と共に上記のようにして積層かつ結合 されて積層コア部材 1 6を構成する。 各薄板コア部分 4 0は、 その 内縁部 4 4にて両側部 4 2から周方向へ延長される連結部 4 6を備 え、 連結部 4 6によって、 隣合う薄板コア部分 4 0間に永久磁石 1 4の設置空間を有した相対配置で相互に連結される。 それにより、 全ての薄板コア部分 4 0が環状に連結された一体形薄板コア 3 8が 形成される。
図示実施例では、 合計 4つの一体形薄板コア 3 8力 各積層コア 部材 1 6 の薄板コア 2 6による積層長を略 3等分する 2位置に、 そ れぞれ 2つずつ配置される。 このように配置された多数の薄板コア 2 6及び 4つの一体形薄板コア 3 8を圧着作業により一体に結合す ると、 各積層コア部材 1 6が、 図 1 Bに示すような隣合う積層コア 部材 1 6間に永久磁石 1 4の設置空間を有した組立完了時の相対配 置で相互に連結され、 それにより一体形積層ロータコア 4 8 (図 2 A参照） が形成される。 なお、 一体形薄板コア 3 8の個数は上記以 外の様々な個数が可能であるが、 磁気漏洩を低減する観点から、 積 層コア部材間の連結構造の機械的強度を保持し得る範囲内で少ない 方が望ましい。 また、 積層構造内での一体形薄板コア 3 8の配置は 上記以外の様々な配置が可能であるが、 全体に均衡した強度を得る ために規則的かつ対称的に配置することが望ましい。
一体形薄板コア 3 8の連結部 4 6は、 磁気漏洩を極力防止するた めに、 機械的強度を保持し得る範囲内で細く形成される。 また、 図 1 Bに示すように、 一体形積層ロータコア 4 8において、 一体形薄 板コア 3 8の連結部 4 6が軸 1 2に対向する永久磁石 1 4の内周面 に当接し、 積層コア部材 1 6の外フック 1 8 と協働して永久磁石 1 4を位置決めかつ固定支持する。 したがって積層コア部材 1 6は、 従来構造における内フックを必要とせず、 内フックに起因した磁気 漏洩が解消されるので、 一体形積層ロータコア 4 8における磁気漏 洩は全体として従来構造と大差が無いことが分かっている。
上記構造を有する一体形積層ロー夕コア 4 8は、 磁極数に等しい 個数 （この実施例では 6個） の積曆コア部材 1 6を、 既に相対的位 置決めが為された状態で一体的に取扱うことを可能にする。 したが つて、 口一夕 1 0の組立時には、 一体形積層ロータコア 4 8の永久 磁石設置空間にそれぞれ永久磁石 1 4を嵌挿するだけで、 複数の永 久磁石 1 4が積層コア部材 1 6間に保持され、 その後の軸 1 2への 取着工程においても作業性が著しく向上する。
実施例 2
図 5 A及び図 5 Bは、 本発明の実施例 2によるロータ 5 0を示す c ロータ 5 0は、 実施例 1の一体形積層ロータコア 4 8 と同様の構成 を有する一体形積層ロータコア 5 2を備える。 図 6に示すように、 一体形積層ロータコア 5 2は、 多数の薄板コア 5 4を積層かつ結合 して形成された複数の積層コア部材 5 6を備える。 これらの積層コ ァ部材 5 6は、 薄板コア 5 4の積層構造の所定位置に介在して共に 結合される一体形薄板コア 5 8により、 一体的に連結される。 図 7 に示すように薄板コア 5 4は、 実施例 1の薄板コア 2 6 と略同一形 状であるが、 その両側部 6 0からは内縁部 6 2にて内フック 6 4 ' が周方向へ延長、 形成される。 内フック 6 4 ' は、 複数の薄板コア 5 4を積層することにより、 積層コア部材 5 6の内フック 6 4を形 成する。 内フック 6 4は、 外フック 6 6 と協働して、 永久磁石 1 4 を位置決めかつ固定支持する。
図 6に'示すように一体形薄板コア 5 8は、 実施例 1 と同様に、 各 積層コア部材 5 6の積層長を略 3等分する 2位置にそれぞれ 2つず つ配置される。 もちろん、 一体形薄板コア 5 8の他の個数及び配置 を採用することもできる。 また、 図 8に示すように、 一体形薄板コ ァ 5 8は、 薄板コア 5 4 と同一形状の複数の薄板コア部分 6 8を備 え、 各薄板コア部分 6 8が多数の薄板コア 5 4 と共に積層かつ結合 されて積層コア部材 5 6を構成する。 各薄板コア部分 6 8は、 その 外縁部 7 2にて両側部 1 0から周方向へ延長される連結部 7 4を備 え、 連結部 7 4によって、 隣合う薄板コア部分 6 8間に永久磁石 1 4の設置空間を有した相対配置で相互に連結される。
一体形薄板コア 5 8を有したロータ 5 0は、 一体形積層口一夕コ ァ 5 2を形成するための連結部 7 4が、 ステ一夕に対向する外周縁 側に設けられているので、 磁気漏洩の観点、 及びステ一夕 ロ一夕 間のエアギヤップにおける磁束分布への影響の観点から、 実施例 1 に比べて若干不利な構成であるが、 連結部 7 4によって、 遠心力等 の外力に杭した永久磁石 1 4の支持が強化され、 ロータ構造の機械 的強度は向上する。
実施例 3
本発明によるロータは、 一体形積層ロータコアを形成するために、 図 9に示す一体形薄板コア 7 6を使用することができる。 一体形薄 板コア 7 6は、 実施例 1 の薄板コア 2 6 と略同一形状の複数の薄板 コア部分 7 8を備える。 各薄板コア部分 7 8は、 その外縁部 8 2に て両側部 8 0から周方向へ延設される外周連結部 8 4 と、 内縁部 8 6にて両側 ¾ 8 0から周方向へ延設される内周連結部 8 8 とを備え. 外周連結部 8 4及び内周連結部 8 8によって、 隣合う薄板コア部分 7 8間に永久磁石の設置空間 9 0を有した相対配置で相互に連結さ れる。
一体形薄板コア 7 6の各薄板コア部分 7 8には、 実施例 1 の薄板 コア 2 6が積層かつ結合される。 それにより、 相互に連結された複 数の積層コア部材 9 2を備える 体形積層ロータコア 9 4が形成さ れる （図 1 0参照） 。 一体形薄板コア 7 6を使用すると、 外周連結 部 8 4の存在により、 磁気漏洩、 及びエアギヤップの磁束分布への 影響の観点から、 実施例 1 に比べて若干不利な構造となるが、 一体 形積層ロータコア 9 4の機械的強度は、 上記いずれの実施例よりも 強固なものとなる。 また、 ロータ組立時の作業性は最も良いものと なる。
実施例 4
図 1 1 Aに示す一体形積層ロータコア 9 6は、 実施例 1 の一体形 積層ロータコア 4 8における 4つの内周連結式一体形薄板コア 3 8 (図 4 ) のうち 2つを、 実施例 3の内外周連結式の一体形薄板コア 7 6 (図 9 ) に置き換えて形成される。 ロータバランスの観点から、 図 1 1 Bに示すように、 1つの一体形薄板コア 3 8 と 1つの一体形 薄板コア 7 6 とを直接重ねて、 ロータコア積層長を略 3等分する各 位置にそれぞれ配置することが好ましい。 一体形積層ロータコア 9 6は、 実施例 1の一体形積層ロータコア 4 8よりも優れた機械的強 度と、 実施例 3の一体形積層ロータコア 9 4よりも優れた磁気的特 性とを有する。
実施例 5 図 1 2 Aに示す一体形積層ロータコア 9 8は、 4つの内周連結式 一体形薄板コア 3 8 (図 4 ) を備えた実施例 1の一体形積層ロータ コア 4 8に、 実施例 2の外周連結式一体形薄板コア 5 8 (図 3 ) を 2つ追加配置して形成される。 図示の例ではロータバランスの観点 から、 図 2 Bに示す 2つずつの一体形薄板コア 3 8の配置の略中間 位置に、 2つの一体形薄板コア 5 8を重ねて配置する （図 1 2 B参 照） 。 一体形積層ロータコア 9 8は、 実施例 4の一体形積層ロータ コア 9 6 と略同等の機械的及び磁気的特性を有する。
実施例 6
図 1 3は、 本発明に係る一体形積層ロー夕コアを形成するための, さらに異なる形状を有する一体形薄板コア 1 0 0を示す。 一体形薄 板コア 1 0 0は、 実施例 2における薄板コア 5 4 (図 7 ) と同一形 状の複数の薄板コア部分 1 0 2を備え、 各薄板コア部分 1 0 2が、 多数の薄板コア 5 4の積層構造の所定位置に介在かつ結合される。 各薄板コア部分 1 0 2は、 その内縁部 1 0 4の略中央部位から半径 方向内方へ延長される第 1連結部 1 0 6を備え、 各第 1連結部 1 0
6を介して、 軸 1 2を囲繞する環状連結部 1 0 8に支持される。 そ れにより各薄板コア部分 1 0 2は、 隣合う薄板コア部分 1 0 2間に 永久磁石 1 4の設置空間を有した相対配置で相互に連結される。
実施例 2の一体形積層ロータコア 5 2において一体形薄板コア 5
8の代わりに実施例 6の一体形薄板コア 1 0 0を使用すると、 一体 形積層ロータコア 5 2に永久磁石 1 4を組込んだときの磁束の流れ
(図 1 3に矢印で示す） に鑑みて、 磁束密度の小さい部位に第 1連 結部 1 0 6が設けられているので、 第 1連結部 1 0 6及び環状連結 部 1 0 8を介した磁気漏洩は極めて少なくなる。 本実施例による磁 気漏洩の防止効果は、 実施例 1 の構造に比べても遥かに優れたもの である。 なお、 第 1連結部 1 0 6は、 磁気漏洩を拡大しない程度に、 薄板コア部分 1 0 2の内縁部 1 0 4の略中央部位近傍から平行な複 数個を半径方向へ延長することもできる。 この場合は、 第 1連結部 1 0 6を支点とした積層コア部材 5 6 (図 6 ) の揺動に抗する強度 が向上する。
実施例 7
上記各実施例では、 一体形積層ロータコアを形成するための一体 形薄板コアの各連結部による磁気漏洩を如何に抑制するかが問題と なる。 そこで、 ロータの全ての積層コア部材を一体化する代わりに. 同一極の積層コア部材のみを一体化することにより、 磁気漏洩を実 質的に排除することができる。
図 1 4に示すロータ 1 1 0は、 実施例 2 と同様に多数の薄板コア 5 4を積層かつ結合して形成された複数の積層コア部材 1 1 2， 1 1 4を備える。 各積層コア部材 1 1 2 , 1 1 4は、 永久磁石 1 4に よって交互的に極性を付与される。 図示実施例では、 N極を形成す る 3つの積層コア部材 1 1 2が、 積層構造の所定位置に介在、 結合 される第 1の一体形薄板コア 1 1 6によって相互に連結され、 かつ S極を形成する 3つの積層コア部材 1 1 4が、 積層構造の所定位置 に介在、 結合される第 2の一体形薄板コア 1 1 8によって相互に連 結 れる o
図 1 5 A及び図 1 5 Bに示すように、 第 1 の一体形薄板コア 1 1 6 と第 2の一体形薄板コア 1 1 8 とは同一の構造を有し、 いずれも 薄板コア 5 4 と同一形状の 3つの薄板コア部分 1 2 0を備える。 各 薄板コア部分 1 2 0は、 その内周縁 1 2 2の略中央部位から半径方 向内方へ延長される第 1連結部 1 2 4を備え、 各第 1連結部 1 2 4 を介して、 軸 1 2 (図 1 4 ) を囲繞する環状連結部 1 2 6に支持さ れる。 それにより各薄板コア部分 1 2 0は、 隣合う薄板コア部分 1 2 0の間に、 2つの永久磁石 1 4 (図 1 4 ) と他極の 1つの薄板コ ァ部分 1 2 0 との設置空間を有した相対配置で相互に連結される。 図 1 6 A及び図 1 6 Bに示すように、 第 1 の一体形薄板コア 1 1 6は、 N極を形成する積層コア部材 1 1 2の軸方向一端面から積層 長の略 1 3の距離の位置に 4つ重ねて配置され、 その各薄板コア 部分 1 2 0が多数の薄板コア 5 4 と共に圧着作業により結合される, 同様に第 2の一体形薄板コア 1 1 8は、 S極を形成する積層コア部 材 1 1 4の軸方向一端面から積層長の略 1 / 3の距離の位置に 4つ 重ねて配置され、 その各薄板コア部分 1 2 0が多数の薄板コア 5 4 と共に圧着作業により結合される。 このようにして、 N極用一体形 積層ロータコア 1 2 8 と S極用一体形積層ロータコア 1 3 0 とが形 成される。 次いで、 N極用一体形積層ロータコア 1 2 8及び S極用 —体形積層ロータコア 1 3 0を、 各 3つの積層コア部材 1 1 2及び 1 1 4が周方向へ交互に位置するように、 かつ各一体形薄板コア 1 1 6及び 1 1 8の環状連結部 1 2 6が相互に干渉しないように組み 合わせ、 さらに、 隣接する各積層コア部材 1 1 2， 1 1 4間に永久 磁石 1 4を挿入する。 この状態で、 各一体形積層ロータコア 1 2 8， 1 3 0を、 実施例 1〜6 と同様にロッ ド部材 2 2及び端板 2 4を介 して軸 1 2に固着することにより、 図 1 4のロータ 1 1 0が形成さ れる。
ロータ 1 1 0では、 同一磁極の各積層コア部材 1 1 2， 1 1 4を それぞれに一体化したので、 全ての積層コア部材を一体化した実施 例 1〜 6の構造に比べると、 組立作業性の点で若干劣るものの、 磁 気漏洩が実質的に排除される。 しかも、 すべてが独立した積層コア 部材からなる従来構造に比べれば、 作業性に優れることは言うまで もない。 ここで、 各積層コア部材 1 1 2， 1 1 4における各一体形 • 薄板コア 1 1 6 , 1 1 8の配置及び個数は、 上記以外の様々な変更 が可能であるが、 N極用一体形積層ロータコア 1 2 8 と S極用一体 形積層ロータコア 1 3 0 とを組み合わせる際に、 各一体形薄板コア 1 1 6， 1 1 8の環状連結部 1 2 6が相互に接触しないようにする 必要があり、 また全体にバランス良く配置することが望ましい。 なお、 各一体形薄板コア 1 1 6 , 1 1 8の薄板コア部分 1 2 0同 士の連結構造は、 上記形式の第 1連結部 1 2 4及び環状連結部 1 2 6に限定されるものでなく、 例えば図 1 7に示すような、 打ち抜き 加工の実施がさらに容易な形状の連結部 1 3 2を採用することもで きる。 このような形状では、 連結部 1 3 2を、 隣接する他極の薄板 コア 5 4に接触しないように形成する必要がある。
実施例 8
図 1 8に示すロータ 1 3 4は、 ステンレス等の非磁性材料からな る軸 1 3 6を備える。 さらに、 N極を形成する各積層コア部材 1 1 2を一体的に連結するために、 図 1 9 Aに示す第 1の一体形薄板コ ァ 1 3 8を使用し、 S極を形成する各積層コア部材 1 1 4を一体的 に連結するために、 図 1 9 Bに示す第 2の一体形薄板コア 1 4 0を 使用する。 各一体形薄板コア 1 3 8， 1 4 0は、 実施例 7の一体形 薄板コア 1 1 6 , 1 1 8 と同様の構造を有するが、 各薄板コア部分 の連結構造に関しては、 さらに高強度の第 1連結部 1 4 2及び環状 連結部 1 4 4を備える。 環状連結部 1 4 4の内径は軸 1 3 6の外径 に略等しい。 したがって、 環状連結部 1 4 4を軸 1 3 6に密嵌する ことにより、 ロータ 1 3 4の機械的強度、 特に軸 1 3 6に加わるラ ジアル荷重に対する強度が一層向上する。
実施例 9
実施例 1〜 8によるロータにおいて、 同一構造の一体形積層ロー 夕コアを軸方向へ複数段重ねることにより、 高出力型の多段口一夕 を形成することができる。 例えば図 2 0に示すように、 実施例 1 に よる一体形積層ロータコア 4 8を、 円板部材 1 4 6を介して軸方向 へ 2段に重ね、 口ッ ド部材 2 2及び端板 2 4を介して軸 1 2に固着 することにより、 高出力型の口一夕 1 4 8を形成することができる。 このとき永久磁石は、 実施例 1 の永久磁石 1 4を各段にそのまま使 用しても良いし、 2つの一体形積層口一夕コア 4 8を合わせた全長 に亙る長尺の永久磁石を使用することもできる。
製造方法
実施例 1 〜 9によるロータの一体形積層ロータコアは、 所望のプ レスステ一ションを指定して多様な作業工程を遂行可能な 1つの順 送金型装置によって製造することが、 生産性を低下させない観点か ら好都合である。 例として、 実施例 4による一体形積層口一夕コア 9 6の製造工程を、 図 2 1及び図 2 2を参照して概略的に説明する。 この場合、 まず電磁鋼板のロールから最初のステージヨン S 1で、 基本形状として内外周を連結した一体形薄板コア 7 6 (図 9 ) を打 ち抜き形成する。 一体形薄板コア 7 6は、 順送金型装置の搬送装置 によって順次、 後続ステーションへ搬送される。 次のステーション S 2では、 外周連結部 8 4を切断するか否かを指定し、 切断しない ものは最終ステーショ ン S 4までそのまま搬送して一体形薄板コア
7 6 として使用する。 さらに次のステーショ ン S 3で、 内周連結部
8 8を切断するか否かを指定し、 切断しないものは最終ステージョ ン S 4へそのまま搬送して内周連結式の一体形薄板コア 3 8 (図 4 ) として使用し、 切断したものは 6個の薄板コア 2 6 として、 そのま まの相対配置で最終ステーシヨ ン S 4へ送る。 最終ステージヨ ン S
4では、 一体形薄板コア 7 6、 一体形薄板コア 3 8、 及び薄板コア 2 6を、 前述の積層配置になるように集積し、 圧着により相互に結 合して一体形積層ロータコア 9 6を形成する。
次に、 実施例 7による N極用一体形積層ロータコア 1 2 8及び S 極用一体形積層ロータコア 1 3 0を、 上記の順送金型衾置を使用し て製造する手順を図 2 3に示す。 まず電磁鋼板のロールから最初の ステーショ ン S 1で、 基本形状として全ての薄板コア部分 1 2 0が 環状連結部 1 2 ύによって連結された一体形薄板コア （実施例 6の 一体形薄板コア 1 0 0 と同一） を打ち抜き形成する。 次のステージ ヨ ン S 2では、 1つおきに 3つの薄板コア部分 1 2 0の第 1連結部 1 2 4を切断するか否かを指定し、 切断しないものは次のステージ ヨン S 3へそのまま搬送する。 さらに次のステーショ ン S 3では、 他の 3つの薄板コア部分 1 2 0の第 1連結部 1 2 4を切断するか否 かを指定する。 ステーショ ン S 2及び S 3で切断を実施したものは, 6個の独立した薄板コア 5 4 として、 環状連結部 1 2 6を除去した 後、 そのままの相対配置で最終ステーション S 4へ送る。 ステ一シ ヨン S 2で切断を実施しかつステージョン S 3で切断を実施しなか つたものは、 第 1の一体形薄板コア 1 1 6 と 3個の独立した薄板コ ァ 5 4 として、 そのままの相対配置で最終ステージヨン S 4へ送る c ステーショ ン S 2で切断を実施せずかつステージョ ン S 3で切断を 実施したものは、 第 2の一体形薄板コア 1 1 8 と 3個の独立した薄 板コア 5 4 として、 そのままの相対配置で最終ステージヨン S 4へ 送る。 最終ステーショ ン S 4では、 第 1 の一体形薄板コア 1 1 6、 第 2の一体形薄板コア 1 1 8、 及び薄板コア 5 4を、 前述の積層配 置になるように集積し、 圧着により相互に結合して、 N極用一体形 積層口一夕コア 1 2 8及び S極用一体形積層ロータコア 1 3 0を完 成時の相対配置でそれぞれ形成する。
以上の説明から明らかなように、 本発明は、 磁極を形成する積層 コア部材の積層構造内に少なく とも 1つの一体形薄板コアを介在さ せて、 積層コア部材を相互に連結した一体形積層ロータコアを形成 したので、 ロータ組立工程における永久磁石及び積層コア部材の位 置決めや固定作業が容易になり、 生産性が著しく向上する。 さらに、 一体形積層口一夕コアによってロータの機械的強度が改善されるの で、 本発明のロータを使用することによって、 高速電動機や高トル ク電動機の性能及び信頼性を向上させることができる。
本発明を、 添付図面に示す種々の実施例に関して説明したが、 本 発明は上記の説明をもって限定されるものではなく、 請求の範囲に 記載する発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの変更及び 修正を実施できるものである。

Claims

請求の範囲
1 . 軸と、
前記軸の周囲に略等間隔に配置される複数の永久磁石と、 前記永久磁石の各々を周方向へ挟持して前記軸の周囲に配設され. それぞれが磁極を形成する複数のコア部材と、
前記複数の永久磁石と前記複数のコア部材とを前記軸に対して固 定的に支持する支持手段と、
前記軸の周囲の所望位置にある前記コア部材同士を、 ロータ組立 完了時の相対配置で相互に固定的に連結する連結手段、
とを具備する同期電動機のロータ。
2 . 前記連結手段が全ての前記コア部材を連結する請求項 1 に記 載のロータ。
3 . 前記連結手段が同一磁極の前記コア部材を連結する請求項 1 に記載のロータ。
4 . 前記コア部材の各々は、 磁性材料からなる複数の薄板コアを 軸方向に積層かつ結合して形成された積層コア部材からなり、 前記 連結手段は、 前記所望位置にある該積層コア部材の該薄板コア間に 挿入されかつ隣接する該薄板コアに結合される部分を備えた磁性材 料からなる少なく とも 1つの一体形薄板コアを具備する請求項 1 に 記載の口一夕。
5 . 前記一体形薄板コアは、 前記積層コア部材の前記薄板コアと 略同一形状で該薄板コア間に挿入かつ結合される磁極数に等しい個 数の薄板コア部分と、 該薄板コア部分から延長され、 全ての該薄板 コア部分を所定配置で環状に連結する連結部とを備え、 以て、 全て ' の前記積層コア部材を、 隣合う該積層コア部材間に前記永久磁石の 設置空間を有するロータ組立完了時の相対配置で相互に連結して一 体形積層ロータコアを形成する請求項 4に記載のロータ。
6 . 前記一体形薄板コアの前記連結部が、 前記薄板コア部分の各 々の、 前記軸に対1¾する内縁部及び該軸から離れた外縁部の少なく とも一方にて両側部から周方向へ延長形成される請求項 5に記載の ロータ。
7 . 前記連結手段は、 異なる形状の第 1及び第 2の前記一体形薄 板コアを具備し、 該第 1 の一体形薄板コアの前記連結部が、 該第 1 の一体形薄板コアの前記薄板コア部分の各々の、 前記軸に対向する 内縁部及び該軸から離れた外縁部の両方にて両側部から周方向へ延 長形成され、 該第 2の一体形薄板コアの前記連結部が、 該第 2の一 体形薄板コアの前記薄板コア部分の各々の、 前記軸に対向する内縁 部にて両側部から周方向へ延長形成される請求項 5に記載のロータ <
8 . 前記連結手段は、 異なる形状の第 1及び第 2の前記一体形薄 板コアを具備し、 該第 1 の一体形薄板コアの前記連結部が、 該第 1 の一体形薄板コアの前記薄板コア部分の各々の、 前記軸から離れた 外縁部にて両側部から周方向へ延長形成され、 該第 2の一体形薄板 コアの前記連結部が、 該第 2の一体形薄板コアの前記薄板コア部分 の各々の、 前記軸に対向する内縁部にて両側部から周方向へ延長形 成される請求項 5に記載のロー夕。
9 . 前記一体形薄板コアの前記連結部が、 前記薄板コア部分の各 々の、 前記軸に対向する内縁部の略中央部位から半径方向内方へ延 長される第 1連結部と、 各々の該第 1連結部を相互に連結して該軸 を包囲する第 2環状連結部とを備える請求項 5に記載のロータ。
1 0 . 前記一体形薄板コアは、 前記積層コア部材の前記薄板コア と略同一形状で該薄板コア間に挿入かつ結合される磁極数の半分に 等しい個数の薄板コア部分と、 該薄板コア部分から延長され、 全て の該薄板コア部分を所定配置で環状に連結する連結部とを備え、 以 て、 同一磁極を形成する全ての該積層コア部材を、 隣合う該積層コ ァ部材間に他磁極を形成する 1つの積層コア部材及び 2つの前記永 久磁石の設置空間を有する組立完了時の相対配置で相互に連結する 請求項 4に記載のロータ。
1 1 . N極を形成する全ての前記積層コア部材が相互に連結され てなる N極用一体形積層ロータコアと、 S極を形成する全ての前記 積層コア部材が該 N極の積層コア部材から独立して相互に連結され てなる S極用一体形積層ロータコアとを備える請求項 1 0に記載の ロータ。
1 2 . 前記一体形薄板コアの前記連結部が、 前記薄板コア部分の 各々の、 前記軸に対向する内縁部の略中央部位から半径方向内方へ 延長される第 1連結部と、 各々の該第 1連結部を相互に連結して該 軸を包囲する第 2環状連結部とを備える請求項 1 0に記載のロータ c
1 3 . 前記軸が非磁性材料からなり、 前記一体形薄板コアの前記 第 2環状連結部が該軸の外表面に係合する請求項 1 2に記載のロー 。
1 4 . 前記一体形薄板コア及び前記薄板コアは、 所望のプレスス テーショ ンを指定して異なる作業工程を遂行可能な 1つの順送金型 装置によって、 それぞれ所定形状に打抜き形成され、 かつ前記積層 コア部材は、 打抜かれた該ー体形薄板コア及ぴ該薄板コアを、 該順 送金型装置の最終プレスステージョンにて相互に圧着結合すること によって形成され、 それにより所望位置の該積層コア部材同士が口 一夕組立完了時の相対配置で相互に連結される請求項 4に記載の口 一夕。 該積層コア部材同士がロー夕組立完了時の相対配置で相互に連結さ れる請求項 1 に記載のロータ。
24
補正された用紙 (条約第 19条) 長される第 1連結部と、 各々の該第 1連結部を相互に連結して該軸 を包囲する第 2環状連結部とを備える請求項 5に記載のロー夕。
1 0 . (補正後） 前記一体形薄板コアは、 前記積層コア部材の前 記薄板コアと略同一形状を有して隣接する該薄板コアに結合される 磁極数の半分の個数の前記薄板コア部分を備え、 以て、 同一磁極を 形成する全ての該積層コア部材を、 隣合う該積層コア部材間に他磁 極を形成する 1つの積層コア部材及び 2つの前記永久磁石の設置空 間を有する組立完了時の相対配置で相互に連結する請求項 1 に記載 のロー夕。
1 1 . N極を形成する全ての前記積層コア部材が相互に連結され てなる N極用一体形積層ロータコアと、 S極を形成する全ての前記 積層コア部材が該 N極の積層コア部材から独立して相互に連結され てなる S極用一体形積層口一夕コアとを備える請求項 1 0に記載の ロータ。
1 2 . 前記一体形薄板コアの前記連結部が、 前記薄板コア部分の 各々の、 前記軸に対向する内縁部の略中央部位から半径方向内方へ 延長される第 1連結部と、 各々の該第 1連結部を相互に連結して該 軸を包囲する第 2環状連結部とを備える請求項 1 0に記載のロータ c
1 3 . 前記軸が非磁性材料からなり、 前記一体形薄板コアの前記 第 2環状連結部が該軸の外表面に係合する請求項 1 2に記載のロー 夕。
1 4 . (補正後） 前記一体形薄板コア及び前記薄板コアは、 所望 のプレスステーションを指定して異なる作業工程を遂行可能な 1つ の順送金型装置によって、 同一材料からそれぞれ所定形状に打抜き 形成され、 かつ前記積層コア部材は、 打抜かれた該ー体形薄板コア 及び該薄板コアを、 該順送金型装置の最終プレスステージヨ ンにて 相互に圧着結合することによって形成され、 それにより所望位置の
23
锦 £された用紙 (条約第 19条）
4 . (削除）
5 . (補正後） 前記一体形薄板コアは、 前記積層コア部材の前記 薄板コアと略同一形状を有して隣接する該薄板コアに結合される磁 極数に等しい個数の前記薄板コア部分を備え、 以て、 全ての前記積 層コア部材を、 隣合う該積層コア部材間に前記永久磁石の設置空間 を有するロータ組立完了時の相対配置で相互に連結して一体形積層 ロータコアを形成する請求項 1 に記載のロー夕。
6 . 前記一体形薄板コアの前記連結部が、 前記薄板コア部分の各 々の、 前記軸に対向する内縁部及び該軸から離れた外縁部の少なく とも一方にて両側部から周方向へ延長形成される請求項 5に記載の ロータ。 . .
7 . (補正後） 異なる形状の第 1及び第 2の一体形薄板コアを具 備し、 該第 1 の一体形薄板コアの前記連結部が、 該第 1の一体形薄 板コアの前記薄板コア部分の各々の、 前記軸に対向する内縁部及び 該軸から離れた外縁部の両方にて両側部から周方向へ延長形成され、 該第 2の一体形薄板コアの前記連結部が、 該第 2の一体形薄板コア の前記薄板コア部分の各々の、 前記軸に対向する内縁部にて両側部 から周方向へ延長形成される請求項 5に記載のロー夕。
8 . (補正後） 異なる形状の第 1及び第 2の一体形薄板コアを具 備し、 該第 1 の一体形薄板コアの前記連結部が、 該第 1 の一体形薄 板コアの前記薄板コア部分の各々の、 前記軸から離れた外縁部にて 両側部から周方向へ延長形成され、 該第 2の一体形薄板コアの前記 連結部が、 該第 2の一体形薄板コアの前記薄板コア部分の各々の、 前記軸に対向する内縁部にて両側部から周方向へ延長形成される請 求項 5に記載のロー夕。
9 . 前記一体形薄板コアの前記連結部が、 前記薄板コア部分の各 々の、 前記軸に対向する内縁部の略中央部位から半径方向内方へ延
22
锦正された用紙 (条約第 19条）
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