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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-03
(45)【発行日】2024-04-11
(54)【発明の名称】回転電機の回転子
(51)【国際特許分類】
H02K 1/28 20060101AFI20240404BHJP
H02K 7/04 20060101ALI20240404BHJP
H02K 15/16 20060101ALI20240404BHJP
【ＦＩ】
H02K1/28 Z
H02K7/04
H02K15/16 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020084522
(22)【出願日】2020-05-13
(65)【公開番号】P2021180558
(43)【公開日】2021-11-18
【審査請求日】2023-02-20
(73)【特許権者】
【識別番号】513296958
【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000567
【氏名又は名称】弁理士法人サトー
(72)【発明者】
【氏名】稲村 直樹
【審査官】三澤 哲也
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２９７８８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６０－０６６２７７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】登録実用新案第３０６８６１６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５３－０６７００１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００７－１５１３１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２３４５０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２１８２９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ １／２８
Ｈ０２Ｋ ７／０４
Ｈ０２Ｋ １５／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の永久磁石が配置される鉄心と、この鉄心の軸方向負荷側端面及び反負荷側端面にそれぞれ取り付けられる負荷側及び反負荷側端板とを備え、
前記負荷側及び反負荷側端板の少なくとも一方には、バランス調整用の重りを取付ける複数のバーが放射状に形成されており、前記バーにおいて前記重りを取付ける位置が、回転中心側と外周側との間において変更可能であり、
前記端板は、前記バーの一部が、前記鉄心に隣り合って配置されている永久磁石の端部の間に係るように、前記鉄心に取り付けられている回転電機の回転子。
【請求項2】
複数の永久磁石が配置される鉄心と、
この鉄心の軸方向負荷側端面及び反負荷側端面にそれぞれ取り付けられる負荷側及び反負荷側端板とを備え、
前記負荷側及び反負荷側端板の少なくとも一方には、バランス調整用の重りを取付ける複数のバーが放射状に形成されており、前記バーにおいて前記重りを取付ける位置が、回転中心側と外周側との間において変更可能であり、
前記バーは、前記負荷側及び反負荷側端板の双方に形成されており、
前記負荷側端板と、前記反負荷側端板とは、それぞれに形成されているバーの周方向位置にずれが生じるように、前記鉄心の各端面にそれぞれ取り付けられている回転電機の回転子。
【請求項3】
前記バーは、径方向の幅が回転中心側から外周側にかけて増長するように形成されている請求項１又は２記載の回転電機の回転子。
【請求項4】
前記複数のバーは、何れも同一の方向に湾曲するように形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、回転電機の回転子に関する。
【背景技術】
【0002】
永久磁石型回転電機の回転子には複数の永久磁石が配置されるため、径方向に重量のアンバランスが発生していることが多く、製品として出荷する前にアンバランスを解消するための調整作業を行っている。その調整は、一般には工作機械等を用いて回転子の一部を削って行うことが多いが、例えば特許文献１に開示されているように、より簡易にバランス調整を行うことができる回転子の構造も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００５－２１８２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に開示されている回転子の構造では、バランス調整を行う際の自由度が高いとは言えず、必ずしも調整作業を短時間内に完了できる保証はない。
そこで、バランス調整の自由度をより向上させることができる構造を有した回転電機の回転子を提供する。
そこで、バランス調整の自由度をより向上させることができる構造を有した回転電機の回転子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の回転電機の回転子は、複数の永久磁石が配置される鉄心と、この鉄心の軸方向前端面及び後端面にそれぞれ取り付けられる負荷側及び反負荷側端板とを備え、前記負荷側及び反負荷側端板の少なくとも一方には、バランス調整用の重りを取付ける複数のバーが放射状に形成されており、前記バーにおいて前記重りを取付ける位置が、回転中心側と外周側との間において変更可能となっている。
そして、前記端板は、前記バーの一部が、前記鉄心に隣り合って配置されている永久磁石の端部の間に係るように、前記鉄心に取り付けられている。または、前記バーは、前記負荷側及び反負荷側端板の双方に形成されており、前記負荷側端板と、前記反負荷側端板とは、それぞれに形成されているバーの周方向位置にずれが生じるように、前記鉄心の各端面にそれぞれ取り付けられている。
そして、前記端板は、前記バーの一部が、前記鉄心に隣り合って配置されている永久磁石の端部の間に係るように、前記鉄心に取り付けられている。または、前記バーは、前記負荷側及び反負荷側端板の双方に形成されており、前記負荷側端板と、前記反負荷側端板とは、それぞれに形成されているバーの周方向位置にずれが生じるように、前記鉄心の各端面にそれぞれ取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態であり、端板を回転子鉄心に取り付けた状態を示す正面図
【図2】端板のバーに重りが取り付けられた状態を背面側から示す斜視図
【図3】回転子の側面図
【図4】第２実施形態であり、端板を回転子鉄心に取り付けた状態を示す正面図
【図5】第３実施形態であり、端板を回転子鉄心に取り付けた状態を示す正面図
【図6】第４実施形態であり、バーに形成したねじ穴を示す図
【図7】ねじ穴にねじを螺合した状態を示す図
【図8】第５実施形態であり、バーに形成した樹脂注入孔を示す図
【図9】樹脂注入孔に圧入される成形した樹脂の形状を示す図
【図10】第６実施形態であり、負荷側の端板と、反負荷側の端板とをそれぞれ回転子鉄心に取り付けた状態を示す図
【図11】第７実施形態であり、負荷側の端板と、反負荷側の端板とをそれぞれ回転子鉄心に取り付けた状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【0007】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施形態の回転子１は、回転軸２と、回転子鉄心３と、端板４Ｌ及び４Ｏとを備えている。回転子１は、図示しない固定子と共にインナーロータ形の永久磁石モータを構成するもので、固定子の内周部に収納される。回転子鉄心３は、複数枚の打抜鋼板を軸方向に積層して構成されており、外周部には、永久磁石５を収納するためのスロットが複数形成されている。
以下、第１実施形態について図１から図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施形態の回転子１は、回転軸２と、回転子鉄心３と、端板４Ｌ及び４Ｏとを備えている。回転子１は、図示しない固定子と共にインナーロータ形の永久磁石モータを構成するもので、固定子の内周部に収納される。回転子鉄心３は、複数枚の打抜鋼板を軸方向に積層して構成されており、外周部には、永久磁石５を収納するためのスロットが複数形成されている。
【0008】
端板４Ｌ及び４Ｏは、回転子鉄心３に収容された、図１に破線で示す永久磁石５の脱落を防止するため、回転子鉄心３の図３中左側である負荷側端面と、同右側である反負荷側端面とにそれぞれ取り付けられる。図１に示すように、本実施形態の端板４は、回転軸２の挿入穴６から、外周側に延びる複数，例えば２４本のバー７を有しており、例えば複数のスポークを備えた車輪のような外観となっている。そして、これらのバー７には、回転子１のバランスを調整するための重り８が、図２に示すように、バー７に巻き付けるようにして取り付けられる。
【0009】
重り８は、例えば金属製や樹脂製であり、一辺に切欠きを有した矩形枠状に形成されている。そして、重り８を、その切欠き部分を開くように弾性変形させてバー７を正面側から挟み込むと、重り８の弾性力により開いた切欠き部分が閉じることで、重り８がバー７に巻付いた状態で取り付けられる。
【0010】
また、回転子鉄心３には、６極の永久磁石５が収容されているが、２４本のバー７のうち６０度の間隔毎の６本は、隣り合う２つの永久磁石５の端部の間に係るように、端板４が取り付けられている。
【0011】
以上のように本実施形態によれば、回転子鉄心３の軸方向で負荷側の端面及び反負荷側の端面にそれぞれ取り付けられる端板４Ｌ，４Ｏに、バランス調整用の重り８を取付ける複数のバー７を放射状に形成し、バー７に重り８を取付ける位置を、回転中心側と外周側との間で変更可能とした。このように構成すれば、重り８を径方向に取付ける位置の自由度を従来よりも高めることができ、回転子１のバランス調整作業をより容易に行うことが可能になる。
【0012】
また、端板４を、バー７の一部が、回転子鉄心３に隣り合って配置されている永久磁石５の端部の間に係るように鉄心３に取り付ける。すなわち、回転子１の径方向にアンバランスが生じる主な要因の１つは、個別の永久磁石５の重量がばらつくことである。したがって、２つの永久磁石５の端部の間に位置するバー７に重り８を取り付けてバランス調整を行うことで、調整を効率的に行うことができる。
（第２実施形態）
（第２実施形態）
【0013】
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図４に示すように、第２実施形態の回転子１１は、永久磁石の配置が異なる回転子鉄心１２に端板４を取り付けた構成である。回転子鉄心１２には、１２極の永久磁石１３が、それらの隣接する２つの組が浅いＶ字状をなすようにして外周部に収容されている。この回転子鉄心１２に対して、端板４は、複数のうち３０度の間隔毎の１２本のバー７は、隣り合う２つの永久磁石１３の端部の間に係るように取り付けられている。このような第２実施形態による場合も、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0014】
（第３実施形態）
図５に示すように、第３実施形態の回転子２１は、第２実施形態の回転子鉄心１２に端板２２を取り付けた構成である。端板２２が有するバー２３の本数は端板４と同様であるが、バー２３は、その途中部位が図中右方向に若干湾曲していると共に、径方向の幅寸法が、中心側から外周側にかけて漸次増長するように形成されている。そして、端板２２は、第２実施形態と同様に、３０度の間隔毎の１２本のバー２３が、隣り合う２つの永久磁石１３の端部の間に係るように取り付けられている。
図５に示すように、第３実施形態の回転子２１は、第２実施形態の回転子鉄心１２に端板２２を取り付けた構成である。端板２２が有するバー２３の本数は端板４と同様であるが、バー２３は、その途中部位が図中右方向に若干湾曲していると共に、径方向の幅寸法が、中心側から外周側にかけて漸次増長するように形成されている。そして、端板２２は、第２実施形態と同様に、３０度の間隔毎の１２本のバー２３が、隣り合う２つの永久磁石１３の端部の間に係るように取り付けられている。
【0015】
以上のように第３実施形態によれば、バー２３の径方向の幅寸法が外周に向けて漸次増長する形状であることにより、回転子２１が回転することに伴い発生した遠心力が重り８に作用した際に、重り８の取り付け位置が当初の位置よりも外周方向にずれてしまうことを抑止できる。
【0016】
（第４実施形態）
第４実施形態は、図６に示すように、端板４の各バー７に、重り取付け用のねじ穴２４を、径方向に複数形成したものを端板４Ａとして用いる。そして、図７に示すように、重りとしてのねじ２５を、ねじ穴２４に螺合させることでバランス調整を行う。
第４実施形態は、図６に示すように、端板４の各バー７に、重り取付け用のねじ穴２４を、径方向に複数形成したものを端板４Ａとして用いる。そして、図７に示すように、重りとしてのねじ２５を、ねじ穴２４に螺合させることでバランス調整を行う。
【0017】
（第５実施形態）
第５実施形態は、図８に示すように、端板４の各バー７に、ねじ穴２４に替えて樹脂中入用の注入孔２６，２７などを形成したものを、端板４Ｂ，４Ｃとして用いる。注入孔２６は縦断面形状がＴ字状である。注入孔２７は、縦断面形状が概ね矢印状であり、注入孔２６の矢印の頭部分が矩形状である。そして、注入孔２６，２７に樹脂２８を充填することでバランス調整用の重りとする。
第５実施形態は、図８に示すように、端板４の各バー７に、ねじ穴２４に替えて樹脂中入用の注入孔２６，２７などを形成したものを、端板４Ｂ，４Ｃとして用いる。注入孔２６は縦断面形状がＴ字状である。注入孔２７は、縦断面形状が概ね矢印状であり、注入孔２６の矢印の頭部分が矩形状である。そして、注入孔２６，２７に樹脂２８を充填することでバランス調整用の重りとする。
【0018】
また、樹脂２８を充填することに替えて、図９に示すように、予め成形された重りとしての樹脂２９，３０を、それぞれ注入孔２６，２７に圧入しても良い。樹脂２９の形状は、注入孔２６は縦断面形状に応じた概ねＴ字状であり、樹脂３０の形状は、注入孔２７の形状に応じた矢印状である。これらのように樹脂２９，３０を成形することで、注入孔２６，２７に圧入した後の脱落を防止する。尚、圧入が可能であれば、樹脂２９，３０と同じ形状の重りを金属製としても良い。
【0019】
（第６実施形態）
第６実施形態は、回転子鉄心３に端板３１を取り付ける際に、負荷側と反負荷側との組付け状態を示す。端板３１は、第１実施形態の端板４におけるバー７の本数を「１８」としたものである。例えば図１０に示すように、負荷側の端板３１Ｌを、１つのバー７と、そこから１８０度の位置にあるバー７とが垂直線に沿うように回転子鉄心３に取り付ける。これに対して、反負荷側の端板３１Ｏは、端板３１Ｌにおける上記の基準とするバー７に対応するバー７が、１０度回転させた位置となるように取り付ける。これにより、端板３１Ｌ，３１Ｏのそれぞれにおいて、バー７に取り付ける重り８の径方向位置に変化を持たせて、回転子のバランス調整をより多様に行うことができる。
第６実施形態は、回転子鉄心３に端板３１を取り付ける際に、負荷側と反負荷側との組付け状態を示す。端板３１は、第１実施形態の端板４におけるバー７の本数を「１８」としたものである。例えば図１０に示すように、負荷側の端板３１Ｌを、１つのバー７と、そこから１８０度の位置にあるバー７とが垂直線に沿うように回転子鉄心３に取り付ける。これに対して、反負荷側の端板３１Ｏは、端板３１Ｌにおける上記の基準とするバー７に対応するバー７が、１０度回転させた位置となるように取り付ける。これにより、端板３１Ｌ，３１Ｏのそれぞれにおいて、バー７に取り付ける重り８の径方向位置に変化を持たせて、回転子のバランス調整をより多様に行うことができる。
【0020】
（第７実施形態）
第７実施形態は、第３実施形態のバー２３を１８本有する端板３２について、負荷側と反負荷側との組付け状態を示す。図１１に示すように、負荷側の端板３２Ｌを、１つのバー２３と、そこから１８０度の位置にあるバー２３とが垂直線に係るように回転子鉄心１２に取り付ける。これに対して、反負荷側の端板３２Ｏは、端板２２を裏返した状態で、端板２２Ｌにおける上記の基準とするバー２３に対応するものが、垂直線に係るように回転子鉄心１２に取り付ける。この場合も、端板３２Ｌ，３２Ｏのそれぞれにおいて、バー２３に取り付ける重り８の径方向位置に変化を持たせることができる。
第７実施形態は、第３実施形態のバー２３を１８本有する端板３２について、負荷側と反負荷側との組付け状態を示す。図１１に示すように、負荷側の端板３２Ｌを、１つのバー２３と、そこから１８０度の位置にあるバー２３とが垂直線に係るように回転子鉄心１２に取り付ける。これに対して、反負荷側の端板３２Ｏは、端板２２を裏返した状態で、端板２２Ｌにおける上記の基準とするバー２３に対応するものが、垂直線に係るように回転子鉄心１２に取り付ける。この場合も、端板３２Ｌ，３２Ｏのそれぞれにおいて、バー２３に取り付ける重り８の径方向位置に変化を持たせることができる。
【0021】
（その他の実施形態）
端板は、負荷側，反負荷側の何れか一方のみに配置しても良い。
第６実施形態において反負荷側をずらす回転角は、１０度に限らない。
第７実施形態を第３実施形態の構成に適用して、何れも同じ面の端板２２を、一方の基準とするバー２３に対応する他方のバー２３を、回転させた状態で取り付けても良い。
第４，第５実施形態に、第６，第７実施形態を適用しても良い。
端板のバーと永久磁石との配置関係は、例示したものに限らず、必ずしもバーの一部が２つの永久磁石の間に係るようにする必要はない。
バーの本数や永久磁石の極数は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
端板は、負荷側，反負荷側の何れか一方のみに配置しても良い。
第６実施形態において反負荷側をずらす回転角は、１０度に限らない。
第７実施形態を第３実施形態の構成に適用して、何れも同じ面の端板２２を、一方の基準とするバー２３に対応する他方のバー２３を、回転させた状態で取り付けても良い。
第４，第５実施形態に、第６，第７実施形態を適用しても良い。
端板のバーと永久磁石との配置関係は、例示したものに限らず、必ずしもバーの一部が２つの永久磁石の間に係るようにする必要はない。
バーの本数や永久磁石の極数は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
【0022】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0023】
図面中、１は回転子、２は回転軸、３は回転子鉄心、４は端板、５は永久磁石、７はバー、８は重り、１１は回転子、１３は永久磁石、２１は回転子、２２は端板、２３はバー、２５はねじ、２８～３０は樹脂、３１，３２は端板を示す。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】