JP2004336927A - Apparatus and method for manufacturing rotor of electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機回転子の製造装置及び製造方法に関り、特に、回転子コアの磁石挿入孔へ磁石を容易に挿入する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電動機回転子に用いられる回転子コアには、複数の磁石が埋め込まれており、製造工程において、回転子コアに形成される複数の磁石挿入孔内に磁石を挿入する作業が必要となる。
【0003】
図10(a)は回転子コア101の構成図、同図(b)は磁石挿入孔102に磁石103を挿入したときの様子を示す説明図であり、同図に示すように、従来における回転子コアの製造方法では、磁石挿入孔102に磁石103を挿入するために、磁石挿入孔102の幅を磁石103の幅よりも100[μm]程度大きくしており、磁石挿入後には、大きさの違いにより生じる磁石挿入孔の隙間部分に接着剤を塗布したり、或いは、特開2000−341920号公報(特許文献1)、特開2000−175388号公報(特許文献2)に記載されているように、バネを挿入する方法が採られていた。
【0004】
つまり、隙間に接着剤を塗布する方法では、図9(a)に示すように、磁石103に接着剤を塗布し、その後、磁石103を回転子コア101の磁石挿入孔102内に挿入し、接着剤を硬化させる。また、バネを挿入する方法では、同図(b)に示すように、バネを磁石挿入孔102内に挿入し、その後、磁石103を挿入し、バネの弾性力により、磁石103を堅固に固定する。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−341920号公報
【0006】
【特許文献2】
特開2000−175388号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した接着剤を塗布する方法では、磁石103と磁石挿入孔102との間に接着剤の層ができてしまい、また、バネを挿入する方法では、磁石103と磁石挿入孔102との間に空気の層ができてしまうので、磁束が通り難くなってしまうという問題が発生していた。
【0008】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、磁石挿入孔内に磁石を堅固に固定し、且つ、磁束を確実に通すことが可能な回転子を製造することのできる電動機回転子の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、回転子の回転軸方向に伸びる磁石挿入孔を備えた回転子コアと、該回転子コアの磁石挿入孔に挿入された磁石とを備える電動機回転子を製造する製造装置であって、前記回転子コアの磁石挿入孔に対応する位置で磁石を保持する磁石保持手段と、前記磁石保持手段に保持された磁石を前記回転子コア内部へ移動させて前記磁石挿入孔へ挿入する磁石挿入手段と、を備え、前記磁石挿入手段は、該磁石挿入手段、及び前記回転子コア、及び前記磁石保持手段を、前記回転子の回転軸を中心とし且つ同一の回転速度で回転させた状態で、前記磁石保持手段に保持されている磁石を前記回転子コアの磁石挿入孔へ挿入することを特徴とする。
【0010】
【発明の効果】
本発明の電動機回転子の製造装置及び製造方法では、回転子コアに形成される磁石挿入孔の弾性力により、磁石を保持するので、従来のように、接着剤を塗布する作業やバネを挿入する作業を省略することができ、磁石を固定する作業の工程を削減することができ、作業の能率化、低コスト化を図ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電動機回転子の製造装置に回転子コアが取り付けられたときの様子を示す斜視図、図2(a)は断面図、同図(b)は同図(a)に示すA−A断面図である。
【0012】
図示のように、この電動機回転子の製造装置は、磁石の挿入対象となる回転子コア5を覆うハウジング1と、該ハウジング1の前後に設けられるカバー2,3と、押し冶具4と、を備えている。カバー3とハウジング1とカバー2は、ボルト(図示省略)を締結することにより、互いに固定することができる。
【0013】
回転子コア5は、例えば、車両に搭載される駆動用モータの回転子に用いられるものであり、円盤形状のケイ素鋼板等からなる薄板を積層して形成されている。この回転子コア5の中心部には、焼き嵌め等により電動機の回転軸となるシャフト5bが固定されている。また、回転子コア5の複数箇所(図では4極回転子の例であるので、4箇所)には、磁石6を挿入するための磁石挿入孔5aが設けられている。
【0014】
カバー3は、中心部にシャフト3aが設けられており、該シャフト3aは、回転子コア5に設けられたシャフト5bの一端側とスプライン結合している。つまり、シャフト3aにはスプラインが形成され、シャフト5bの一端側には、このスプラインと嵌合する嵌合孔5cが形成され、これらが結合している。
【0015】
カバー(磁石保持手段)2は、中心部にシャフト2aが設けられており、該シャフト2aは、回転子コア5に設けられたシャフト5bの他端側の嵌合孔5cとスプライン結合している。また、カバー2の外周部には、複数箇所(図では4箇所)に磁石保持孔2bが形成されており、該磁石保持孔2b内には、回転子コア5の磁石挿入孔5aに挿入するための磁石6が保持されている。
【0016】
更に、カバー2の磁石保持孔2bの外周側面2b1は、カバー2のシャフト2aを回転子コア5のシャフト5cと連結した状態で、回転子コア5の磁石挿入孔5aの外周側面5a1と略同一面となる位置に設けられている。
【0017】
押し冶具(磁石挿入手段)4は、鉄等の剛性の高い材質で形成され、中央部にシャフト2aを挿通するための透孔4cが形成された円盤状の基部4aと、該基部4aからカバー2側に突起し、磁石保持孔2b内に保持されている磁石6を回転子コア5側に押しつけるための複数(図では4個)の突起部4bが形成されている。突起部4bは、磁石保持孔2bと略同一の長さを有している。
【0018】
図3は、カバー3に設けられる磁石保持孔2bと、この磁石保持孔2b内に保持されている磁石6、及び回転子コア5に形成される磁石挿入孔5aの位置関係を示す説明図である。同図に示すように、磁石保持孔2bは、略長方形状を成しており、その横幅(長手方向の幅)はL2、縦幅(短手方向の幅)はh2とされ、磁石の横幅はL1、縦幅はh1とされている。そして、磁石保持孔2bの縦方向及び横方向にはそれぞれ、100[μm]の隙間が形成されている。つまり、L2=L1+100[μm]、h2=h1+100[μm]である。
【0019】
また、回転子コア5に形成される磁石挿入孔5aは、外周側が幅広(図中三角形状に広がった部分)に形成され、その横幅はLとされ、縦幅はh3とされている。縦幅h3は磁石6の縦幅h1以下、即ち、h3≦h1とされている。
【0020】
次に、上述のように構成された電動機回転子の製造装置を用いて、回転子コア5の磁石挿入孔5a内に磁石6を挿入する際の手順について、図4(a)〜(d)に示す説明図、及び図8に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0021】
ハウジング1内に回転子コア5を組み付ける手順を説明すると、まず、図1に示したカバー2とハウジング1をボルト締めにより固定する。その後、回転子コア5をハウジング1の挿入孔1a(図2(a)参照)に挿入し、回転子コア5のシャフト5bとカバー2に設けられたシャフト2aとをスプライン結合する。
【0022】
次いで、カバー3のシャフト3aと回転子コア5のシャフト5bとをスプライン結合させてカバー3を組み付けた後、カバー3とハウジング1とをボルト締めにより固定する。これにより、図4(a)に示すように、ハウジング1内への回転子コア5の装着が終了する。
【0023】
その後、同図(b)に示すように、カバー2の磁石保持孔2b内に、磁石6を挿入する。そして、同図(c)に示すように、押し冶具4の突起部4bをカバー2の磁石保持孔2b内に挿入し、磁石6を回転子コア5方向に押しつけるように、外力を加える。この際、回転子コア5の磁石挿入孔5aの縦幅h3(図3参照)は、磁石6の厚み寸法h1以下であるので(h3≦h1)、磁石6は回転子コア5の磁石挿入孔5a内には挿入されない。
【0024】
この状態で、同図(d)、及び図8のステップS1に示すように、カバー2のシャフト2aを、駆動用のモータ(図示省略)を用いて、常用回転数(例えば、車両の駆動用モータとして使用する場合には、車両搭載時の使用回転数)よりも高い回転数で回転させる。すると、シャフト2aと連結されている回転子コア5、及びカバー3が共に回転することになる。
【0025】
なお、この際の回転方向は、回転子コアが通常時に回転する方向(車両の駆動用モータとして使用する場合には、車両の前進側に回転する方向)とすることが望ましい。
【0026】
これにより、図5に示すように、回転子コア5に遠心力が作用するので、図6(a)に示すように、回転子コア5の外周部に形成された磁石挿入孔5aは、遠心力により、その縦方向の幅が広がることになり、磁石の縦幅h3よりも大きくなる。この状態で、図4(d)、及び図8のステップS2に示すように、押し冶具4の突起部4bをカバー2側へ押しつけると、磁石6が回転子コア5の磁石挿入孔5a内に挿入される。
【0027】
このとき、回転子コア5の磁石挿入孔5aが遠心力により広がり、破損する可能性がある場合には、円筒状のハウジング1の内径(図2(a)に示すコア挿入孔1aの直径)を回転子コア5の静止時の直径に磁石挿入孔5aが破損する変形量(限界変形量)を加えた寸法以下とすることにより、即ち、図2(a)に示す寸法S1を磁石挿入孔5aが破損する変形量以下とすることにより、回転子コア5が遠心力による変形により破損することを防止することができる。
【0028】
その後、磁石挿入孔5a内への磁石6の挿入が確認された場合には、図8のステップS3に示すように、シャフト2aの回転を停止させ、押し冶具4の突起部4bに加えられる外力を停止させる。なお、磁石6が挿入されたことを確認する方法としては、押し冶具4がカバー2に接したことを作業者が目視で確認しても良いし、押し冶具4がカバー2に接したときにオンとなるスイッチを用いることにより、自動的に回転を停止させるようにしても良い。
【0029】
そして、回転が停止すると、図6(b)に示すように、遠心力で広げられた磁石挿入孔5aが元の縦幅に戻るので、回転子コア5の弾力により、挿入した磁石6が堅固に固定される。
【0030】
次に、実際に回転子コア5を回転させたときの、磁石挿入孔5aの変形量について説明する。図7は、磁石挿入部5aの変形量の実験結果データを示す説明図である。例えば、コアの外径Dがφ250[mm]、磁石挿入孔5aの横幅Lpが27[mm]、ブリッジ部の高さh(変形していないときの高さ;図6(b)参照)が1[mm]の回転子コア5の場合には、磁石外形が磁石挿入孔5aよりも20[μm]大きいとすると、回転速度を16000[rpm]で回転させたときに、120[μm]以上の変形が生じ(つまり、変形量v2が120[μm]以上となり)、従来の磁石挿入に必要とされていた100[μm]以上の隙間が生じることが確認できた。
【0031】
また、磁石6と回転子コア5の締め代が20[μm]の場合、常用回転数(車両搭載時の回転数)4000[rpm]以下での使用が可能である。つまり、変形量v1が20[μm]以下となっている。
【0032】
このようにして、本実施形態に係る電動機回転子の製造装置及び製造方法では、回転子コア5に形成される磁石挿入孔5aの弾性力により、磁石6を保持するので、従来のように、接着剤を塗布する作業やバネを挿入する作業を省略することができ、磁石を固定する作業の工程を著しく削減することができる。これにより、作業の能率化、低コスト化を図ることができる。
【0033】
また、作成された回転子コア5を用いた電動機を運転する際に、磁石6と回転子コア5が密着するので、磁束が通り易くなり、回転性能を向上させることができる。
【0034】
更に、ハウジング1の内径が回転子コア5の限界変形量よりも小さくなるように設計することにより、磁石挿入孔5a内への磁石6挿入時における回転の遠心力により、回転子コア5が破損するというトラブルの発生を回避することができる。
【0035】
また、本実施形態に係る電動機回転子の製造装置を、車両用の電動機に用いられる回転子コアの製造用とすれば、車両用電動機の回転性能を向上させることができる。
【0036】
以上、本発明の電動機回転子の製造装置及び方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【0037】
例えば、本実施形態では、回転子コアとして、車両の駆動用モータの回転子を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の電動機についても適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る電動機回転子の製造装置の構成を示す概観図である。
【図2】(a)は本発明の一実施形態に係る電動機回転子の製造装置の断面図、(b)はA−A矢視図である。
【図3】磁石保持孔、磁石挿入孔、及び磁石保持孔に保持される磁石の位置関係を示す説明図である。
【図4】磁石挿入孔内に磁石を挿入する手順を示す説明図である。
【図5】回転子コアに回転による遠心力が加えられたときの様子を示す説明図である。
【図6】磁石挿入孔内に挿入される磁石の説明図であり、(a)は遠心力が加えられた場合、(b)は静止した場合の状態を示す。
【図7】回転子コアの回転数と変形量の関係を示す説明図である。
【図8】本発明に係る電動機回転子の製造方法の、製造手順を示すフローチャートである。
【図9】従来における電動機回転子の製造方法の、製造手順を示すフローチャートであり、(a)は接着剤を塗布する場合、(b)はバネを挿入する場合を示す。
【図10】(a)は従来における回転子コアを示す説明図、(b)は回転子コアの磁石挿入孔内に磁石を挿入したときの様子を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
1a 挿入孔
2 カバー(磁石保持手段)
2a シャフト
2b 磁石保持孔
3 カバー
3a シャフト
4 押し冶具(磁石挿入手段)
4a 基部
4b 突起部
4c 透孔
5 回転子コア
5a 磁石挿入孔
5b シャフト
6 磁石[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a motor rotor, and more particularly to a technique for easily inserting a magnet into a magnet insertion hole of a rotor core.
[0002]
[Prior art]
Generally, a plurality of magnets are embedded in a rotor core used for a motor rotor, and it is necessary to insert magnets into a plurality of magnet insertion holes formed in the rotor core in a manufacturing process. .
[0003]
FIG. 10A is a configuration diagram of the
[0004]
That is, in the method of applying the adhesive to the gap, as shown in FIG. 9A, the adhesive is applied to the
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-341920
[Patent Document 2]
JP 2000-175388 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of applying the adhesive described above, an adhesive layer is formed between the
[0008]
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and an object thereof is to firmly fix a magnet in a magnet insertion hole, and to reliably pass a magnetic flux. An object of the present invention is to provide a motor rotor manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of manufacturing a rotor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a motor rotor including a rotor core having a magnet insertion hole extending in the rotation axis direction of the rotor, and a magnet inserted into the magnet insertion hole of the rotor core. A manufacturing apparatus for manufacturing, wherein a magnet holding means for holding a magnet at a position corresponding to a magnet insertion hole of the rotor core, and the magnet held by the magnet holding means is moved into the rotor core to move the magnet. And a magnet insertion means for inserting the magnet insertion hole into the magnet insertion hole, wherein the magnet insertion means, the magnet insertion means, the rotor core, and the magnet holding means, about the rotation axis of the rotor and the same The magnet held by the magnet holding means is inserted into a magnet insertion hole of the rotor core while being rotated at a rotation speed.
[0010]
【The invention's effect】
In the motor rotor manufacturing apparatus and method according to the present invention, the magnet is held by the elastic force of the magnet insertion hole formed in the rotor core. Can be omitted, the number of steps for fixing the magnet can be reduced, and the efficiency and cost of the operation can be reduced.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a rotor core is attached to a motor rotor manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a cross-sectional view, and FIG. It is AA sectional drawing shown to figure (a).
[0012]
As shown in the drawing, the motor rotor manufacturing apparatus includes a
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The cover (magnet holding means) 2 is provided with a
[0016]
Further, the outer peripheral side surface 2b1 of the
[0017]
The pushing jig (magnet insertion means) 4 is made of a highly rigid material such as iron, and has a disk-
[0018]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship among a
[0019]
Further, the
[0020]
Next, the procedure for inserting the
[0021]
The procedure for assembling the
[0022]
Next, after the
[0023]
Thereafter, the
[0024]
In this state, as shown in FIG. 8D and step S1 in FIG. 8, the
[0025]
Note that the rotation direction at this time is desirably the direction in which the rotor core normally rotates (when used as a vehicle drive motor, the direction in which the rotor core rotates toward the forward side of the vehicle).
[0026]
This causes a centrifugal force to act on the
[0027]
At this time, if there is a possibility that the
[0028]
After that, when the insertion of the
[0029]
Then, when the rotation is stopped, the
[0030]
Next, the amount of deformation of the
[0031]
In addition, when the interference between the
[0032]
In this manner, in the motor rotor manufacturing apparatus and the manufacturing method according to the present embodiment, the
[0033]
Further, when the electric motor using the
[0034]
Furthermore, by designing the inner diameter of the
[0035]
Moreover, if the manufacturing apparatus of the motor rotor according to the present embodiment is used for manufacturing a rotor core used for a motor for a vehicle, the rotational performance of the motor for a vehicle can be improved.
[0036]
The apparatus and method for manufacturing a motor rotor according to the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part may be any configuration having the same function. Can be replaced with
[0037]
For example, in the present embodiment, the rotor of the motor for driving the vehicle has been described as an example of the rotor core. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other electric motors. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a motor rotor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view of a motor rotor manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship among a magnet holding hole, a magnet insertion hole, and a magnet held in the magnet holding hole.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a procedure for inserting a magnet into a magnet insertion hole.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state when a centrifugal force due to rotation is applied to a rotor core.
6A and 6B are explanatory diagrams of a magnet inserted into a magnet insertion hole, wherein FIG. 6A illustrates a state where a centrifugal force is applied, and FIG. 6B illustrates a state where the magnet is stationary.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotation speed of a rotor core and an amount of deformation.
FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing procedure of a method for manufacturing a motor rotor according to the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a manufacturing procedure of a conventional method for manufacturing a motor rotor, in which (a) shows a case where an adhesive is applied, and (b) shows a case where a spring is inserted.
10A is an explanatory view showing a conventional rotor core, and FIG. 10B is an explanatory view showing a state when a magnet is inserted into a magnet insertion hole of the rotor core.
[Explanation of symbols]
Claims (6)
前記回転子コアの磁石挿入孔に対応する位置で磁石を保持する磁石保持手段と、
前記磁石保持手段に保持された磁石を前記回転子コア内部へ移動させて前記磁石挿入孔へ挿入する磁石挿入手段と、を備え、
前記磁石挿入手段は、
該磁石挿入手段、及び前記回転子コア、及び前記磁石保持手段を、前記回転子の回転軸を中心とし且つ同一の回転速度で回転させた状態で、前記磁石保持手段に保持されている磁石を前記回転子コアの磁石挿入孔へ挿入することを特徴とする電動機回転子の製造装置。A manufacturing device for manufacturing a motor rotor including a rotor core having a magnet insertion hole extending in a rotation axis direction of the rotor and a magnet inserted into the magnet insertion hole of the rotor core,
Magnet holding means for holding a magnet at a position corresponding to the magnet insertion hole of the rotor core,
Magnet insertion means for moving the magnet held by the magnet holding means into the rotor core and inserting the magnet into the magnet insertion hole,
The magnet insertion means,
With the magnet insertion means, the rotor core, and the magnet holding means rotated about the rotation axis of the rotor at the same rotation speed, the magnet held by the magnet holding means is rotated. An apparatus for manufacturing a motor rotor, which is inserted into a magnet insertion hole of the rotor core.
前記回転子コアと前記磁石保持手段と前記磁石挿入手段のうちの少なくとも2つは、互いに固定可能であることを特徴とする電動機回転子の製造装置。The apparatus for manufacturing a motor rotor according to claim 1,
An apparatus for manufacturing a motor rotor, wherein at least two of the rotor core, the magnet holding means, and the magnet insertion means are fixable to each other.
前記電動機は、車両の駆動用電動機であり、
前記磁石を磁石挿入孔へ挿入する際の前記回転子コアの回転数は、前記電動機が車両を駆動するときの回転数よりも高い回転数であることを特徴とする電動機回転子の製造装置。An apparatus for manufacturing a motor rotor according to any one of claims 1 and 2,
The electric motor is a motor for driving a vehicle,
An apparatus for manufacturing a motor rotor, wherein the number of rotations of the rotor core when inserting the magnet into the magnet insertion hole is higher than the number of rotations when the motor drives a vehicle.
前記回転子コアと、前記磁石挿入孔に対応する位置に磁石が保持された磁石保持手段と、当該磁石保持手段に保持された磁石を前記磁石挿入孔方向へ移動させて挿入する磁石挿入手段と、を同一の回転速度で回転させる工程と、
回転の遠心力により前記回転子コアが外周側に変形した状態で、前記磁石挿入手段により、前記磁石保持手段に保持された磁石を前記回転子コアの磁石挿入孔に挿入する工程と、
を有することを特徴とする電動機回転子の製造方法。A rotor core having a magnet insertion hole extending in a rotation axis direction of the rotor, and a manufacturing method for manufacturing an electric motor rotor including a magnet inserted into the magnet insertion hole of the rotor core,
The rotor core, magnet holding means holding a magnet at a position corresponding to the magnet insertion hole, and magnet insertion means for moving and holding the magnet held by the magnet holding means in the direction of the magnet insertion hole. , At the same rotational speed,
In a state where the rotor core is deformed to the outer peripheral side by centrifugal force of rotation, a step of inserting the magnet held by the magnet holding means into the magnet insertion hole of the rotor core by the magnet insertion means,
A method for manufacturing a motor rotor, comprising:
前記回転子コアと前記磁石保持手段と前記磁石挿入手段のうちの少なくとも2つは、互いに固定可能であることを特徴とする電動機回転子の製造方法。The method for manufacturing a motor rotor according to claim 4,
A method for manufacturing a motor rotor, wherein at least two of the rotor core, the magnet holding means, and the magnet insertion means are fixable to each other.
前記電動機は、車両の駆動用電動機であり、
前記磁石を磁石挿入孔へ挿入する際の前記回転子コアの回転数は、前記電動機が車両を駆動するときの回転数よりも高い回転数であることを特徴とする電動機回転子の製造方法。A method for manufacturing a motor rotor according to claim 4 or claim 5,
The electric motor is a motor for driving a vehicle,
A method of manufacturing an electric motor rotor, wherein the rotational speed of the rotor core when inserting the magnet into the magnet insertion hole is higher than the rotational speed when the electric motor drives a vehicle.
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