JP2010252477A - Method for mounting permanent magnet on rotor of motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の回転子に永久磁石を装着する方法に関し、特に、外周に複数の永久磁石が固定される回転子を有する電動機、いわゆる表面磁石電動機、の回転子に永久磁石を装着する方法に関する。 The present invention relates to a method for mounting a permanent magnet on a rotor of an electric motor, and in particular, a method for mounting a permanent magnet on the rotor of a motor having a rotor having a plurality of permanent magnets fixed to the outer periphery, a so-called surface magnet motor. About.
近年、強力な希土類磁石が市場に流通するようになったことにより、回転子に希土類磁石を用いた小型、高効率、高出力の永久磁石同期電動機が開発され、様々な分野で動力源や制御駆動源として使用されている。 In recent years, with the introduction of powerful rare earth magnets on the market, small-sized, high-efficiency, high-power permanent magnet synchronous motors using rare earth magnets for rotors have been developed, and power sources and controls in various fields. Used as a drive source.
外周に複数の永久磁石が固定される回転子を有する表面磁石電動機は、騒音や振動が少ない電動機として多方面で使用されている。表面磁石電動機の回転子の永久磁石を着磁する方法は、磁石を回転子に組み込んだ後に着磁する方法(以後、後着磁と記す)と、磁石を回転子に組み込む前に着磁する方法(以後、先着磁と記す)に大別される。 A surface magnet motor having a rotor on which a plurality of permanent magnets are fixed on the outer periphery is used in many fields as a motor with less noise and vibration. The method of magnetizing the permanent magnet of the rotor of the surface magnet motor is to magnetize after incorporating the magnet into the rotor (hereinafter referred to as post-magnetization), and to magnetize before incorporating the magnet into the rotor. It is roughly divided into methods (hereinafter referred to as first magnetization).
後着磁においては、着磁されていない永久磁石を回転子に装着した後、回転子を着磁装置内に設置して、着磁装置に大電流を流すことにより着磁する。そのため、後着磁においては、回転子の仕様に合わせた着磁装置をそれぞれ製作する必要がある。また、未着磁の磁石を回転子に装着した後、回転子を固定子に組み込み、固定子巻き線に瞬間的に大電流を流すことにより、永久磁石を着磁する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 In post-magnetization, a permanent magnet that is not magnetized is mounted on a rotor, and then the rotor is installed in a magnetizing device, and magnetized by passing a large current through the magnetizing device. Therefore, in the post-magnetization, it is necessary to manufacture a magnetizing device that meets the specifications of the rotor. In addition, after mounting an unmagnetized magnet on the rotor, there is a method of magnetizing the permanent magnet by incorporating the rotor into the stator and flowing a large current instantaneously through the stator winding (for example, Patent Document 1).
これに対し、先着磁は、磁石を回転子に組み込む前に着磁するため、使用する磁石が強力になるほど、着磁後の磁石を回転子鉄心の表面に整然と配置して固定することは容易ではない。そのため、先着磁で着磁した永久磁石を回転子へ固定することによる回転子の製造は困難を極めるため、一般的には採用されていない。 On the other hand, since pre-magnetization is magnetized before the magnet is incorporated into the rotor, the stronger the magnet used, the easier it is to arrange and fix the magnet after magnetizing on the surface of the rotor core. is not. For this reason, the manufacture of a rotor by fixing a permanent magnet magnetized by pre-magnetization to the rotor is extremely difficult and is not generally employed.
未着磁の永久磁石を回転子に固定した後で着磁する方法で電動機を製作した場合、回転子上の永久磁石には、回転子の回転方向の端部側及び半径方向の中心側において、十分に着磁できない部分が存在する。そのため、総磁束量を増加することができず、また、磁石を厚く(半径方向に大きく)設計して減磁耐力を改善することもできない。 When an electric motor is manufactured by a method in which an unmagnetized permanent magnet is fixed to a rotor and then magnetized, the permanent magnet on the rotor is placed on the end side in the rotation direction of the rotor and on the center side in the radial direction. There are parts that cannot be fully magnetized. For this reason, the total amount of magnetic flux cannot be increased, and the demagnetization resistance cannot be improved by designing the magnet to be thick (large in the radial direction).
本発明は、表面磁石電動機の回転子鉄心の表面に、着磁済みの永久磁石を簡便に取付ける方法を提供する。 The present invention provides a method for simply attaching a magnetized permanent magnet to the surface of a rotor core of a surface magnet motor.
すなわち、本発明は、外周に複数の永久磁石を有する回転子を備える電動機の製作における、回転子に永久磁石を装着する方法を提供し、具体的には、円筒リングに該回転子を挿入し、該回転子の回転軸と該円筒リングの長手方向軸が一致する状態で、該円筒リングと該回転子を固定し、固定された該回転子と該円筒リングとの間に形成された空隙に、着磁されている永久磁石を挿入することを特徴とする。 That is, the present invention provides a method for mounting a permanent magnet on a rotor in the manufacture of an electric motor including a rotor having a plurality of permanent magnets on the outer periphery. Specifically, the rotor is inserted into a cylindrical ring. A gap formed between the fixed rotor and the cylindrical ring, the cylindrical ring and the rotor being fixed in a state where the rotation axis of the rotor and the longitudinal axis of the cylindrical ring coincide with each other. In addition, a magnetized permanent magnet is inserted.
本発明の方法の更なる実施形態においては、前記円筒リングは非磁性体であることを特徴とする。 In a further embodiment of the method of the invention, the cylindrical ring is non-magnetic.
本発明の方法の更なる実施形態においては、前記空隙は、回転子の半径方向の第1の間隔を有する部分と、第2の間隔を有する部分を含み、該第1の間隔は、永久磁石の厚さ(該半径方向の長さ)より大きく、該第2の間隔は、永久磁石の厚さより小さいことを特徴とする。 In a further embodiment of the method of the present invention, the air gap includes a portion having a first radial spacing of the rotor and a portion having a second spacing, the first spacing being a permanent magnet. And the second distance is smaller than the thickness of the permanent magnet.
本発明の方法の更なる実施形態においては、永久磁石の最大の厚さをtmaxとおくとき、回転子の回転方向において隣接する永久磁石の間隔は、0.5×tmax以下であることを特徴とする。 In a further embodiment of the method of the present invention, when the maximum thickness of the permanent magnet is set to t max , the interval between the adjacent permanent magnets in the rotation direction of the rotor is 0.5 × t max or less. It is characterized by.
本発明の更なる実施形態においては、前記空隙に前記永久磁石を挿入する前に、該永久磁石が固定される前記回転子の外周の面に接着剤を塗布する、ことを特徴とする。 In a further embodiment of the present invention, before inserting the permanent magnet into the gap, an adhesive is applied to the outer peripheral surface of the rotor to which the permanent magnet is fixed.
本発明の方法により、回転子の形状や型式に応じた永久磁石を着磁するための着磁装置が不要となるため、回転子の形状等に依存する着磁装置を製造する必要がなくなり、また、それに付帯する電源装置等の不要となり、表面磁石電動機の製造コストを削減することができる。 The method of the present invention eliminates the need for a magnetizing device for magnetizing a permanent magnet according to the shape and model of the rotor, so there is no need to manufacture a magnetizing device depending on the shape of the rotor, In addition, the power supply device attached thereto is not necessary, and the manufacturing cost of the surface magnet motor can be reduced.
本発明に係る方法においては、先着磁により着磁された永久磁石を回転子に取付けるため、着磁不良の場合に発生する逆磁界や高温による減磁が発生しない。また、着磁装置の電源容量に制限されることなく、十分に着磁された強力な永久磁石によって高効率の表面磁石電動機を製作することが可能となる。さらに、先着磁された永久磁石を使用するため、厚さ方向(回転子の半径方向)においても十分に着磁された厚い永久磁石を使用することができるため、総磁束量も多く、減磁耐力に優れた表面磁石電動機を製作することが可能となる。 In the method according to the present invention, a permanent magnet magnetized by pre-magnetization is attached to the rotor, so that a reverse magnetic field and demagnetization due to high temperature that occur in the case of poor magnetization do not occur. Further, it is possible to manufacture a highly efficient surface magnet motor with a strong permanent magnet sufficiently magnetized without being limited by the power supply capacity of the magnetizing device. Furthermore, since a permanent magnet that is pre-magnetized is used, a thick permanent magnet that is sufficiently magnetized in the thickness direction (radial direction of the rotor) can be used. It becomes possible to produce a surface magnet motor with excellent proof stress.
添付の図面を参照しながら、本発明に係る表面磁石電動機の回転子へ永久磁石を装着する方法を説明する。 A method of mounting a permanent magnet on a rotor of a surface magnet motor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係る表面磁石電動機の回転子への永久磁石の装着方法を説明する図である。回転子1の外周には、永久磁石2の回転子の回転方向(周方向)における位置を画定するためのガイド凸部6が一定の間隔で配置されている。円筒リング3は、非磁性体からなり、円筒形状を有する。円筒リング3の軸方向の長さは、少なくとも回転子上の磁石が装着される部分の軸方向長さ、または、それ以上の長さを有する。回転子1に装着される永久磁石2は、所定の形状に成形され、回転子1に装着される前に既知の方法により着磁される。
FIG. 1 is a view for explaining a method of attaching a permanent magnet to a rotor of a surface magnet motor according to the present invention. On the outer periphery of the
永久磁石2は、回転子1のガイド凸部6の間の回転子外周凹部4に、以下の方法によって装着される。
The
磁石を装着する前の回転子1と円筒リング3を、回転子1の回転軸と円筒リング3の長手方向軸が一致するように配置し固定する。
The
回転子1の外周と円筒リング3の内周によって画定された空隙に、永久磁石2は軸方向に摺動しながら挿入される。永久磁石2が固定される回転子1の外周面には、予め永久磁石2を固定するための接着剤を塗布しておいてもよい。それにより、永久磁石2が所定の位置まで挿入された後に、確実に固定することができる。
The
空隙は、半径方向の間隔t1を有する空隙部分Aと、間隔t2を有する空隙部分Bを有する。空隙部分Aの、回転子外周凹部4と円筒リング3の円筒リング内周面5との間隔t1は、永久磁石の厚さtmよりも大きい。また、空隙部分Bの、ガイド凸部6の半径方向外側端部と円筒リング内周面5との間隔t2は、永久磁石の厚さtmよりも小さい。
The void has a void portion A having a radial interval t1 and a void portion B having a distance t2. An interval t1 between the rotor outer peripheral
円筒リング3は非磁性体であるため、永久磁石2は、回転子1と円筒リング3の間に挿入されると、強磁性体である回転子1側に沿って摺動しながら所定の位置まで挿入される。間隔t2は永久磁石の厚さtmよりも小さいため、永久磁石は、挿入中にガイド凸部6を乗り越えて隣接する回転子外周凹部4に移動することはなく、安定して所定の位置まで挿入することができる。
Since the
図2は、後着磁により着磁した従来の表面磁石電動機の回転子表面の部分拡大図を示す。 FIG. 2 is a partially enlarged view of a rotor surface of a conventional surface magnet motor magnetized by post-magnetization.
表面磁石電動機においては、隣接する永久磁石は逆極性を有する。そのため、後着磁する場合においては、全ての永久磁石のそれぞれを、回転子の回転方向及び半径方向(磁石の厚さ方向)に亘って一様に着磁することは極めて困難である。従って、後着磁した永久磁石の、回転子の中心側と、回転子の回転方向の両端側には、着磁されない部分或いは十分に着磁されない部分が残る。図2に示す未着磁部分の回転方向の幅W2は、永久磁石の厚さtmにほぼ比例する。従って、装着する永久磁石の厚さtmが厚くなると、未着磁部分の幅W2が大きくなり、適正に着磁される部分の幅W1が狭くなる。結果として、1極の総磁束量を増加させることが難しくなる。 In the surface magnet motor, adjacent permanent magnets have opposite polarities. Therefore, in the case of post-magnetization, it is extremely difficult to magnetize all the permanent magnets uniformly in the rotation direction and radial direction (magnet thickness direction) of the rotor. Therefore, a part that is not magnetized or a part that is not sufficiently magnetized remains on the center side of the rotor and the both end sides in the rotation direction of the rotor of the permanent magnets after the magnetization. The width W2 in the rotation direction of the unmagnetized portion shown in FIG. 2 is substantially proportional to the thickness tm of the permanent magnet. Therefore, when the thickness tm of the permanent magnet to be mounted is increased, the width W2 of the non-magnetized portion is increased and the width W1 of the appropriately magnetized portion is decreased. As a result, it is difficult to increase the total magnetic flux amount of one pole.
一般的に、永久磁石電動機の永久磁石にかかる最大の減磁力Haは次式で表される。
Ha=k・N・Ia/(P・tm)
ここで、kは定数、Nは1相あたりのコイルの巻数、Iaは通常駆動での最大電流、Pは極数、tmは磁石の厚さである。永久磁石が永久減磁を起こさない範囲の最大許容減磁力をHmとするとき、減磁耐力は、Hm/Ha×100で表される。すなわち、永久磁石の厚さtmを大きくすると、永久磁石の減磁耐力を向上させることができる。
Generally, the maximum demagnetizing force Ha applied to the permanent magnet of the permanent magnet motor is expressed by the following equation.
Ha = k · N · Ia / (P · tm)
Here, k is a constant, N is the number of turns of the coil per phase, Ia is the maximum current in normal driving, P is the number of poles, and tm is the thickness of the magnet. When the maximum allowable demagnetizing force in a range where the permanent magnet does not cause permanent demagnetization is Hm, the demagnetization resistance is expressed by Hm / Ha × 100. That is, when the thickness tm of the permanent magnet is increased, the demagnetization resistance of the permanent magnet can be improved.
しかし、上記のように、後着磁の場合においては、永久磁石の厚さtmを大きくすると適正に着磁される部分の幅W1が狭められるので、永久磁石を厚く設計することで、減磁耐力を向上させることは困難である。 However, as described above, in the case of post-magnetization, if the thickness tm of the permanent magnet is increased, the width W1 of the portion that is appropriately magnetized is reduced. Therefore, demagnetization can be achieved by designing the permanent magnet to be thick. It is difficult to improve the yield strength.
それに対し、先着磁においては、個々の永久磁石が最適な条件で着磁できるため、磁石の厚さ方向(回転子の半径方向)及び幅方向(回転子の回転方向)に亘って一様に着磁することができ、総磁束量を増加させることができる。また、磁石を厚くしても厚さ方向に一様に着磁することができるため、減磁耐力の高い永久磁石を有する電動機を製作することが可能となる。 On the other hand, in pre-magnetization, individual permanent magnets can be magnetized under optimum conditions, so that they are uniformly distributed in the magnet thickness direction (rotor radial direction) and width direction (rotor rotation direction). It can be magnetized and the total amount of magnetic flux can be increased. Further, even if the magnet is made thicker, it can be uniformly magnetized in the thickness direction, so that an electric motor having a permanent magnet with high demagnetization resistance can be manufactured.
本発明に係る表面磁石電動機の回転子へ永久磁石を装着する方法は、好ましくは、回転子の外周表面に固定して設置される永久磁石の最大の厚さ(回転子の半径方向の長さ)tmaxに対して、回転子の回転方向において隣接する永久磁石の間隔が、0.5×tmax以下である場合において、さらに良好な作用効果を得ることができる。 The method of attaching the permanent magnet to the rotor of the surface magnet motor according to the present invention is preferably configured so that the maximum thickness of the permanent magnet (fixed in the radial direction of the rotor) is fixed to the outer peripheral surface of the rotor. ) With respect to t max , when the interval between the permanent magnets adjacent to each other in the rotation direction of the rotor is 0.5 × t max or less, even better operational effects can be obtained.
尚、本発明の実施形態の説明において、円筒リングは円筒形状を有するリングであるとしてとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、挿入される永久磁石を所定の位置にガイドできるような形状を有していても同様の効果を奏することができることに留意されたい。さらに、本発明の実施形態の説明において、回転子の外周には、永久磁石の周方向の位置を固定するガイド凸部6がある態様を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転子の外周はガイド凸部6を有さず、円筒リングの内側から回転子の中心方向に突き出したガイド凸部を有する構成であっても、同様の効果を奏することができることに留意されたい。
In the description of the embodiment of the present invention, the cylindrical ring has been described as a ring having a cylindrical shape, but the present invention is not limited to this, and the inserted permanent magnet is guided to a predetermined position. It should be noted that the same effect can be obtained even if it has such a shape. Furthermore, in the description of the embodiment of the present invention, the embodiment has been described in which the
1:回転子
2:永久磁石
3:円筒リング
4:回転子外周凹部
5:円筒リング内周面
6:ガイド凸部
1: Rotor 2: Permanent magnet 3: Cylindrical ring 4: Rotor outer peripheral concave portion 5: Cylindrical ring inner peripheral surface 6: Guide convex portion
Claims (5)
円筒リングに該回転子を挿入し、該回転子の回転軸と該円筒リングの長手方向軸が一致する状態で、該円筒リングと該回転子を固定し、
固定された該回転子と該円筒リングとの間に形成された空隙に、着磁されている永久磁石を所定の位置まで挿入する、
電動機の回転子に永久磁石を装着する方法。 In the manufacture of an electric motor including a rotor having a plurality of permanent magnets on the outer periphery, a method of mounting the permanent magnets on the rotor,
The rotor is inserted into a cylindrical ring, and the cylindrical ring and the rotor are fixed in a state where the rotation axis of the rotor and the longitudinal axis of the cylindrical ring coincide with each other,
Inserting a magnetized permanent magnet to a predetermined position into a gap formed between the fixed rotor and the cylindrical ring;
A method of attaching a permanent magnet to the rotor of an electric motor.
該第1の間隔は、前記永久磁石の厚さ(該半径方向の長さ)より大きく、
該第2の間隔は、該永久磁石の厚さより小さい、
請求項1または2に記載の方法。 The gap has a portion having a first interval in the radial direction of the rotor and a portion having a second interval,
The first interval is larger than the thickness of the permanent magnet (the radial length),
The second spacing is less than the thickness of the permanent magnet;
The method according to claim 1 or 2.
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2009
- 2009-04-14 JP JP2009097777A patent/JP2010252477A/en active Pending
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