JP2013229986A - Magnetizer for magnetizing rotor subjected to row-to-row skew, and manufacturing method of rotor for motor utilizing such magnetizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、段スキューされたロータに着磁するための着磁装置及びそのような着磁装置を利用する電動機用ロータの製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetizing apparatus for magnetizing a stage skewed rotor and a method for manufacturing a rotor for an electric motor using such a magnetizing apparatus.
回転電動機において、回転中にトルクの大きさが変動するコギングトルク又はトルクリップルが発生することが知られている。これに対し、回転軸線周りに段階的にずれるようにオフセットされて形成される複数段の磁極を有するロータ、いわゆる段スキューされたロータを用いて、コギングトルク又はトルクリップルの影響を低減することが提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。段スキューされたロータを利用すれば、コギングトルク又はトルクリップルの発生位置が分散され、結果としてトルクが概ね平準化されるので、電動機をより円滑に回転させられる。 It is known that cogging torque or torque ripple in which the magnitude of torque fluctuates during rotation in a rotary motor. On the other hand, it is possible to reduce the influence of cogging torque or torque ripple by using a rotor having a plurality of stages of magnetic poles formed so as to be shifted stepwise around the rotation axis, that is, a so-called stage skewed rotor. It has been proposed (see Patent Document 1 and Patent Document 2). If the step skewed rotor is used, the position where the cogging torque or torque ripple is generated is dispersed, and as a result, the torque is approximately leveled, so that the electric motor can be rotated more smoothly.
磁極をロータに形成する方法として、予め着磁された磁性体をロータブロックに組付ける方法と、着磁前の磁性体をロータブロックに組付けてロータを組立てた後に磁性体に着磁する方法とがある。前者の手法においては、磁化した磁性体が磁力の作用を受けるので、磁性体をロータブロックの所望の位置に正確に位置決めするのが困難である。一方、後者の手法においては、段スキューされたロータブロックに組付けられた磁性体に正確に着磁するのが困難であるという問題があった。 As a method of forming the magnetic poles in the rotor, a method of assembling a magnetic material pre-magnetized in the rotor block, and a method of assembling the rotor after assembling the magnetic material before magnetization in the rotor block and magnetizing the magnetic material There is. In the former method, since the magnetized magnetic body is subjected to the action of magnetic force, it is difficult to accurately position the magnetic body at a desired position of the rotor block. On the other hand, the latter method has a problem that it is difficult to accurately magnetize the magnetic body assembled to the step skewed rotor block.
本発明は、段スキューされたロータにおいて、磁性体の形状に従ってより正確に着磁するための着磁装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetizing device for magnetizing more accurately according to the shape of a magnetic body in a step skewed rotor.
本願に係る1番目の発明によれば、段スキューされたロータに着磁する着磁装置であって、前記ロータを同心状に受容可能な円筒状の鉄心と、前記ロータに着磁する際に前記ロータに対向する前記鉄心の周面に沿って、所定間隔に形成される複数のスロットと、前記スロットに巻回される巻線と、を備えており、各々の前記スロットが、前記鉄心の中心軸線に対して平行に延在していて互いにオフセットされた状態で形成される少なくとも2つの平行部と、前記少なくとも2つの平行部を接続していて前記鉄心の中心軸線に対して傾斜して延在する傾斜部と、を有する、着磁装置が提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetizing apparatus that magnetizes a step-skewed rotor, wherein a cylindrical iron core that can receive the rotor concentrically and a magnetizing the rotor are performed. A plurality of slots formed at predetermined intervals along the peripheral surface of the iron core facing the rotor, and windings wound around the slots, each slot having the iron core And at least two parallel portions formed parallel to the central axis and offset from each other, and connected to the at least two parallel portions and inclined with respect to the central axis of the iron core. There is provided a magnetizing device having an inclined portion extending.
本願に係る2番目の発明によれば、1番目の発明において、前記傾斜部は、前記平行部と前記傾斜部とが円滑に接続されるように前記平行部との間の境界において少なくとも湾曲している、着磁装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the inclined portion is curved at least at a boundary between the parallel portion and the parallel portion so that the parallel portion and the inclined portion are smoothly connected. A magnetizing device is provided.
本願に係る3番目の発明によれば、1番目又は2番目の発明に係る着磁装置を利用してロータに着磁することを特徴とする、電動機用ロータの製造方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a rotor for an electric motor, wherein the rotor is magnetized using the magnetizing device according to the first or second aspect.
1番目の発明によれば、着磁装置のスロットが平行部及び傾斜部によって形成される。すなわち、この着磁装置においては、段スキューされたロータに配置される磁性体の形状に応じてスロットの形状が定められる。このようなスロットに巻回された巻線に通電すれば、磁界発生範囲がロータの磁性体の形状に対応するようになる。それにより、磁性体の形状に従って磁性体に正確に着磁できるようになる。したがって、ロータの回転がより円滑化される。 According to the first aspect, the slot of the magnetizing device is formed by the parallel portion and the inclined portion. That is, in this magnetizing apparatus, the shape of the slot is determined in accordance with the shape of the magnetic body arranged on the step skewed rotor. If the winding wound in such a slot is energized, the magnetic field generation range corresponds to the shape of the magnetic body of the rotor. Thereby, the magnetic body can be magnetized accurately according to the shape of the magnetic body. Therefore, the rotation of the rotor is further smoothed.
2番目の発明によれば、スロットの平行部と傾斜部との間が湾曲しているので、巻線を容易に巻回せるようになって作業効率が向上するとともに、巻線の破損を防止できる。 According to the second invention, since the space between the parallel portion and the inclined portion of the slot is curved, the winding can be easily wound to improve the working efficiency and prevent the winding from being damaged. .
3番目の発明によれば、追加の特別な設備を必要とすることなく円滑に回転できる電動機を容易に製造できる。 According to the third aspect of the invention, it is possible to easily manufacture an electric motor that can rotate smoothly without requiring additional special equipment.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の各構成要素は、本発明の理解を助けるためにその縮尺が実用的な縮尺とは異なるように記載される場合があることに留意されたい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that each component of the illustrated embodiment may be described in a different scale from a practical scale to aid in understanding the present invention.
図1は、本発明の一実施形態に係る着磁装置10を示す斜視図である。着磁装置10は、段スキューされたロータ(後述する)に着磁するために用いられる。着磁装置10は、円筒状の鉄心12と、鉄心12の円周方向Yに沿って所定間隔に形成される複数の着磁部14と、を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing a
隣接する着磁部14の間には、中心軸線Xの方向に沿って概ね延在する溝条のスロット20が形成されている。これらスロット20は、鉄心12の内周面12aにおいて所定間隔に延在している。換言すると、鉄心12の内周面12aと、これらスロット20の側壁とによって着磁部14の外形が画定されている。図1では明確化のために図示されないものの、スロット20には、後述するように巻線が巻回される。
Between adjacent
着磁部14は、図1から分かるように、鉄心12の中心軸線Xに対して平行な方向に一様な形状ではなく、上方着磁部14aと、下方着磁部14bとが円周方向Yにおいて互いにオフセットされるように形成されている。すなわち、上方着磁部14aの両側縁と、下方着磁部14bの両側縁とは、円周方向Yにおいて偏位した状態で互いに平行に延在している。また、上方着磁部14aと下方着磁部14bとの間には、中間着磁部14cが形成される。中間着磁部14cの側縁は、上方着磁部14a及び下方着磁部14bの側縁に対して、つまり中心軸線Xに対して傾斜している。この中間着磁部14cによって、上方着磁部14aと下方着磁部14bとが互いに結合されている。上方着磁部14a、中間着磁部14c及び下方着磁部14bは、一体的に連続して形成されている。
As can be seen from FIG. 1, the
なお、本明細書で使用される「上方」及び「下方」の用語は単に相対的な位置関係を示すものであって、図示される状態に従って本発明を説明するために便宜上使用されるにすぎないことに留意されたい。 It should be noted that the terms “upper” and “lower” used in the present specification merely indicate a relative positional relationship, and are merely used for convenience to describe the present invention in accordance with the illustrated state. Note that there is no.
図2は、着時装置10の内周側の構造を説明するために、図1の着磁装置10を円周方向Yに沿って展開して示す概略展開図である。図2において、スロット20は、隣接する着磁部14の境界線として概略的に表されている。すなわち、図2は、明瞭化のためにスロット20の幅を無視して表されている。
FIG. 2 is a schematic developed view showing the
スロット20は、鉄心12の中心軸線Xに対して平行に延在する第1の平行部20aと、鉄心12の中心軸線Xに対して平行に、かつ第1の平行部20aに対して円周方向Yにオフセットされるように延在する第2の平行部20bと、第1の平行部20aと第2の平行部20bとの間において中心軸線Xに対して傾斜して延在する傾斜部20cと、を有している。
The
スロット20には、後述するロータに組付けられた磁性体に着磁するために図示されない巻線が巻回される。図2において着磁部14に記された「N」又は「S」の文字は、各スロット20に巻回される巻線を通電することによって、発生する磁気回路の磁極を概念的に表している。中心軸線Xに対する傾斜部20cの傾斜角θは、巻線をスロット20の概ね全体に巻回すことができる範囲において、可能な限り大きな角度(ただしθ<90度)に設定するのが好ましい。
A winding (not shown) is wound around the
続いて図6及び図7を参照して、着磁装置10によって着磁される回転電動機のロータ50について説明する。図6は、回転電動機のロータ50を示す概略斜視図である。
Next, the
ロータ50は、シャフト52と、シャフト52の外周面に例えば締り嵌めによって結合される円筒状のロータブロック54と、ロータブロック54の円周方向に形成される複数、例えば2つの磁極列56,58と、を備えている。第1の磁極列56は、複数の磁極部56a〜56hをさらに有している。第2の磁極列58は、中心軸線Xの方向において第1の磁極列56に隣接して形成されていて、複数の磁極部58a〜58hをさらに有している。図6に示されるように、第1の磁極列56と第2の磁極列58とは円周方向Yにおいて互いにオフセットされるように配置されている。すなわち、ロータ50は段スキューされている。各磁極列56,58の磁極部56a〜56h,58a〜58hには、磁化方向を表す文字「N」又は「S」が記されている。
The
図7は、ロータ50の磁極部56a〜56h,58a〜58hを円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。図7を参照すれば、第1の磁極列56が8つの磁極部56a〜56hからなり、第2の磁極列58が8つの磁極部58a〜58hからなることが分かる。図6に関連して既に述べたように、第1の磁極列56と第2の磁極列58とは円周方向Yにおいて互いにオフセットされて配置されている。例えば、同一の磁極を有する第1の磁極列56における磁極部56aと、第2の磁極列58における磁極部58aとは、互いにオフセットされた状態で配置される。
FIG. 7 is a schematic development view showing the
次に、前述した着磁装置10を用いて、図6及び図7に表されるような段スキューされたロータ50に着磁する方法について図3を参照して説明する。図3は、着磁装置10を用いてロータ50に着磁する態様を説明する概略断面図である。着磁装置10及びロータ50は、着磁装置10がロータ50を概ね同心状に受容するような所定の位置関係になるように治具によって固定される。また、任意の磁性体材料から形成される磁極部56a〜56hは、着磁装置10の巻線30に対向するように配置される(図3においては、第2の磁極列58の磁極部58a〜58hは視認されない)。
Next, a method for magnetizing the
図3においては、スロット20を通って着磁部14の周りに巻回される巻線30が概念的に表されている。巻線30を表す記号のうち、円に黒点が描かれた巻線30は、紙面から視認者に向かって電流が流れることを意味している。また、円にX字が描かれた巻線30は、視認者から離れるように紙面の奥行き方向に電流が流れることを意味している。図3に示されるように、巻線30は、円周方向Yに沿って交互に反対方向に巻回されている。それにより、着磁部14において、円周方向Yに沿って交互に反対方向の磁界が発生されるようになっている。このような状態の巻線30に通電すれば、着磁部14及び磁極部56a〜56hを通る磁気回路が発生し、磁性体である磁極部56a〜56hが着磁される。巻線30は前述したように交互に反対方向に巻回されているので、図1及び図2に示されるように、磁極部56a〜56hには交互にS極とN極が形成される。
In FIG. 3, the winding 30 wound around the
図4は、図1の着磁装置10を用いてロータ50に着磁したときの磁極部56a〜56h,58a〜58hの配列を概念的に表す概略展開図である。図4の実線は、着磁装置10によって着磁される同一磁極の範囲を表している。図4の破線は、磁極部56a〜56h,58a〜58hが形成される磁性体の物理的外形を表している。
FIG. 4 is a schematic development view conceptually showing the arrangement of the
図4から明らかなように、本実施形態に係る着磁装置10によれば、磁極部56a〜56h,58a〜58hの物理的形状と、実際の着磁範囲とを概ね一致させられるようになる。第1の磁極列56と第2の磁極列58との間の境界部分において、形成されるべき磁極とは反対の磁極が形成される部分が在るものの、着磁装置10のスロット20の傾斜部20cの傾斜角θをより90度に近づけることによって、このような反対磁極の形成範囲をより小さくできる。
As apparent from FIG. 4, according to the magnetizing
次に、比較のために従来技術に係る着磁装置110を用いてロータ50に着磁した場合の例を説明する。図8は、従来技術に係る着磁装置110を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。この着磁装置110のスロット120は、中心軸線Xの方向に対して連続して傾斜するように概ね直線状に延在している。スロット120の形状に対応して、着磁部114の側縁も概ね直線状に傾斜して延在している。図9は、図8の着磁装置110を用いてロータ50に着磁したときの磁極部156a〜156h,158a〜158hの配列を概念的に表す概略展開図である。図9は、本実施形態に係る着磁装置10に係る図2に対応する図である。図4と同様に、図9の実線は、従来技術に係る着磁装置110によって実際に着磁される同一磁極の範囲を表している。図9の破線は、磁極部156a〜156h,158a〜158hが形成される磁性体の物理的外形を表している。図4と比較すると明らかなように、従来技術を利用して形成される磁極部156a〜156h,158a〜158hは、正確に着磁されない範囲が大きい。このようなロータを用いると、例えばトルクの変動を生じるおそれがあり、電動機の回転が不安定になる。
Next, for comparison, an example in which the
続いて、図5を参照して前述した実施形態とは異なる本発明の別の実施形態に係る着磁装置10’について説明する。着磁装置10’は、前述した図1の着磁装置10と概ね同様の構成を有しており、スロット40及び着磁部42の形状のみが着磁装置10とは相違する。したがって、以下の説明において、着磁装置10に関連して既に述べた内容と重複する事項については説明を適宜省略する。
Next, a magnetizing apparatus 10 'according to another embodiment of the present invention different from the above-described embodiment will be described with reference to FIG. The magnetizing
図5は、着磁装置10’を円周方向に沿って展開して示す概略展開図である。スロット40は、中心軸線Xに対して平行に延在する第1の平行部40a及び第2の平行部40bを有している。スロット40は、第1の平行部40aと第2の平行部40bとの間において、中心軸線Xに対して傾斜して延在する傾斜部40cをさらに有している。傾斜部40cには、図5に示されるように第1の平行部40a及び第2の平行部40bとの間の境界において、湾曲部40dが形成されている。
FIG. 5 is a schematic development view showing the magnetizing
このような構成を有する着磁装置10’によれば、第1の平行部40aと第2の平行部40bとの間が、傾斜部40cによってより円滑に接続される。したがって、巻線をスロット40に巻回す工程が容易になる。また、スロット40には角が形成されないため、巻線がスロット40の角を支点として折曲がるのを防止できる。したがって、巻線の破損を防止できる。湾曲部40dが第1の平行部40a及び第2の平行部40bとの境界に形成される例を説明したものの、傾斜部40cの全体が湾曲するようにしてもよい。
According to the magnetizing
前述したような本発明に係る着磁装置10,10’によれば、段スキューされたロータに組付けられる磁性体の物理的形状に従って、磁性体に正確に着磁できる。したがって、ロータの回転が円滑化されるようになる。さらに、スキュー角度が概ね一致していれば磁極部56a〜56h,58a〜58hの中心軸線Xの方向の寸法が異なる別の種類のロータに適用できる。したがって、汎用性が高い着磁装置10,10’を提供できる。このように、本発明に係る着磁装置10.10’によれば、複数種類の着磁装置を組合せて使用する必要もなく、段スキューされたロータに正確に着磁することができる。したがって、製造設備を簡略化できる。
According to the magnetizing
図面を参照しながら以上に説明した実施形態は、本発明の実施可能な例のうちの一部にすぎない。例えば前述した実施形態に係る着磁装置10,10’は、1箇所において段スキューされたロータ、すなわち第1の磁極列及び第2の磁極列からなる2段の磁極部を有するロータに適用された例であるが、2箇所以上において段スキューされた3段以上の磁極部を有するロータに適用されてもよい。この場合、スロットの平行部は磁極部の段の数に等しい数だけ形成される。スロットの平行部と平行部との間に中心軸線Xに対して傾斜する傾斜部が形成される点は前述した実施形態と同様である。
The embodiments described above with reference to the drawings are only some of the possible examples of the present invention. For example, the magnetizing
10 着磁装置
10’ 着磁装置
12 鉄心
12a 内周面(周面)
14 着磁部
20 スロット
30 巻線
20a 第1の平行部(平行部)
20b 第2の平行部(平行部)
20c 傾斜部
40 スロット
40a 第1の平行部(平行部)
40b 第2の平行部(平行部)
40c 傾斜部
40d 湾曲部
42 着磁部
50 ロータ
X 中心軸線
Y 円周方向
DESCRIPTION OF
14
20b 2nd parallel part (parallel part)
20c
40b 2nd parallel part (parallel part)
40c
Claims (3)
前記ロータを同心状に受容可能な円筒状の鉄心と、
前記ロータに着磁する際に前記ロータに対向する前記鉄心の周面に沿って、所定間隔に形成される複数のスロットと、
前記スロットに巻回される巻線と、を備えており、
各々の前記スロットが、前記鉄心の中心軸線に対して平行に延在していて互いにオフセットされた状態で形成される少なくとも2つの平行部と、前記少なくとも2つの平行部を接続していて前記鉄心の中心軸線に対して傾斜して延在する傾斜部と、を有する、着磁装置。 A magnetizing device for magnetizing a step skewed rotor,
A cylindrical iron core that can receive the rotor concentrically;
A plurality of slots formed at predetermined intervals along the peripheral surface of the iron core that faces the rotor when the rotor is magnetized;
A winding wound around the slot,
Each of the slots extends parallel to the central axis of the core and is offset from each other, and connects the at least two parallel portions to each other. And a sloping portion extending obliquely with respect to the central axis of the magnetizing device.
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