JP2005237047A

JP2005237047A - Bond magnet integrated rotor

Info

Publication number: JP2005237047A
Application number: JP2004039599A
Authority: JP
Inventors: Satokazu Hamao; 聡和浜尾; Takaaki Yasumura; 隆明安村
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a bond magnet integrated rotor which is high in fastening power between a rotor and a shaft and can prevent the generation of cracks without affecting the orientation of a magnet or magnetic flux. <P>SOLUTION: This bond magnet integrated rotor is constituted such that: bond magnets 1 are molded integrally around a shaft 2 of a motor; magnetic poles are arranged in the circumferential direction; and a recess 4 is formed on the surface of the shaft corresponding to the intermediate section between the adjoining magnetic poles. Moreover, either of a curved shape or a planar shape can be employed for the shape of the recess. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、産業用に用いられるサーボモータのボンド磁石一体成形ロータに関する。 The present invention relates to a bonded magnet-integrated rotor of a servomotor used for industrial use.

従来のボンド磁石一体成形ロータのシャフト断面は、円形の形状をしている（例えば、非特許文献１参照）。図３にその形状を示す。図において、１はボンド磁石、２はシャフト、３は磁束である。ボンド磁石１は、シャフト２をインサートモールドして、磁場中で射出成形や圧縮成形にて一体成形する。磁束３はＮ極からＳ極に向って分布している。シャフト２の断面形状が円形であると、その磁束３の設計・解析が容易になるので、設計通りの磁場配向や磁束を実現できる。
また、図４に示すようにシャフト２の表面にローレット加工にて微小な凹部面を形成しているものもある。
このように、従来のボンド磁石一体成形ロータは、円形断面のシャフトをインサートモールドして一体成形するものである。
電気学会静止器回転機合同研究会資料、１９９７年８月５日、ｐ．６３−６８図１ The shaft section of a conventional bonded magnet-integrated rotor has a circular shape (see, for example, Non-Patent Document 1). FIG. 3 shows the shape. In the figure, 1 is a bonded magnet, 2 is a shaft, and 3 is a magnetic flux. The bond magnet 1 is insert-molded with the shaft 2 and integrally molded by injection molding or compression molding in a magnetic field. The magnetic flux 3 is distributed from the N pole toward the S pole. When the cross-sectional shape of the shaft 2 is circular, design / analysis of the magnetic flux 3 is facilitated, so that the magnetic field orientation and magnetic flux as designed can be realized.
Further, as shown in FIG. 4, there are some in which a minute concave surface is formed on the surface of the shaft 2 by knurling.
As described above, the conventional bonded magnet-integrated rotor is integrally molded by insert molding a shaft having a circular cross section.
The Electrotechnical Society of Japan Static Electricity Rotating Machine Joint Study Group, August 5, 1997, p. 63-68

ところが、従来のボンド磁石一体成形ロータは、ロータの断面が円形となっていて、回転方向に機械的な嵌め合いによる締結をすることができないので、シャフト／磁石間の締結力が小さいという問題があった。また、シャフト表面にローレット加工を施したような場合は、ローレット溝にボイドが発生したり、ローレット山が応力集中部となるので、磁石にクラックが発生したりするというような問題もあった。
また、隣接する磁極の中間部に対応するシャフトの近傍では磁束の流れが幾分乱される問題もある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、磁石の配向や磁束に影響を与えずに、ロータとシャフト間の締結力が高く、かつクラックの発生防止ができるボンド磁石一体成形ロータを提供することを目的とする。 However, the conventional bonded magnet-integrated rotor has a problem that the fastening force between the shaft and the magnet is small because the rotor has a circular cross section and cannot be fastened by mechanical fitting in the rotational direction. there were. In addition, when the shaft surface is knurled, there are problems that voids are generated in the knurled grooves and cracks are generated in the magnet because the knurled mountain becomes a stress concentration portion.
There is also a problem that the flow of magnetic flux is somewhat disturbed in the vicinity of the shaft corresponding to the intermediate part of the adjacent magnetic poles.
The present invention has been made in view of such problems, and is a bonded magnet integrated molding that has a high fastening force between the rotor and the shaft and can prevent cracks without affecting the orientation and magnetic flux of the magnet. The object is to provide a rotor.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、電動機のシャフトの周囲にボンド磁石を一体に成形し、かつ円周方向に磁極を有するボンド磁石一体成形ロータにおいて、前記隣接する磁極の中間部に対応する前記シャフトの表面部分に凹部を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記凹部を湾曲形状としたものである。
請求項３に記載の発明は、前記凹部を平面形状としたものである。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a bonded magnet-integrated rotor in which a bonded magnet is integrally formed around a shaft of an electric motor and has a magnetic pole in a circumferential direction, and the shaft corresponding to an intermediate portion of the adjacent magnetic poles The surface portion is provided with a recess.
According to a second aspect of the present invention, the concave portion has a curved shape.
According to a third aspect of the present invention, the concave portion has a planar shape.

本発明によると、隣接する磁極の中間部に対応するシャフトの表面部分に凹部を設けたので、磁束に影響を与えず回転時のトルクに対して機械的な嵌め合いによる締結をすることができ、締結力を高めるとともにクラック発生を防止することができる。 According to the present invention, since the concave portion is provided in the surface portion of the shaft corresponding to the intermediate portion of the adjacent magnetic poles, it is possible to perform fastening by mechanical fitting with respect to torque during rotation without affecting the magnetic flux. The fastening force can be increased and cracking can be prevented.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第１実施例を図１に示す。図１は、ボンド磁石一体成形ロータの側断面図である。図において、１はサマリウム−鉄−窒素を磁石粉とし、ナイロン１２をマトリックスとしたボンド磁石、２は鉄製のシャフト、３は磁束、４はシャフト２の表面に設けた凹部である。本実施例に用いたロータは、４極のもので、シャフト２の直径は２０ｍｍである。凹部４は円形断面のシャフトの４５°離れた表面を、軸方向に長さ３０ｍｍ、最大深さ１ｍｍをグラインダー研削して形成した。なお、図１の凹部４は説明のために、実際の寸法よりも誇張して描いている。
本発明が非特許文献１と異なる部分は、ボンド磁石中の磁束３とシャフト表面が近接する部分のシャフト表面に、凹部４を設けた点である。 A first embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a side sectional view of a bonded magnet integrated rotor. In the figure, 1 is a bonded magnet using samarium-iron-nitrogen as magnet powder and nylon 12 as a matrix, 2 is an iron shaft, 3 is a magnetic flux, and 4 is a recess provided on the surface of the shaft 2. The rotor used in the present embodiment is a four-pole rotor, and the shaft 2 has a diameter of 20 mm. The concave portion 4 was formed by grinding a surface of a shaft having a circular cross section at 45 ° apart by grinding with a length of 30 mm in the axial direction and a maximum depth of 1 mm. Note that the recess 4 in FIG. 1 is drawn exaggerated from the actual dimensions for the sake of explanation.
The difference between the present invention and Non-Patent Document 1 is that a recess 4 is provided on the shaft surface where the magnetic flux 3 in the bonded magnet and the shaft surface are close to each other.

なお、比較のために、図３に示す従来例１と図４に示す従来例２を加えた。従来例は、ボンド磁石１の材質、寸法、成形・磁場配向・着磁条件とシャフト２の直径は、本実施例と同じにした。従来例２は、シャフト２の表面にローレット加工６を施している。 For comparison, Conventional Example 1 shown in FIG. 3 and Conventional Example 2 shown in FIG. 4 were added. In the conventional example, the material, dimensions, molding / magnetic field orientation / magnetization conditions of the bonded magnet 1 and the diameter of the shaft 2 are the same as in the present embodiment. In the conventional example 2, the surface of the shaft 2 is knurled 6.

つぎに、ロータの磁気特性、締結力およびクラックの有無について調べた。
最大表面磁束密度は、ボンド磁石１の表面から０．３ｍｍのギャップをはさんでヨークを取り付けて測定した。締結力は最大表面磁束密度を測定後、トルクレンチを用いてボンド磁石１とシャフト２との間で回転し始めたときのトルクを測定した。なお、各特性は室温にて測定したものである。
その結果を表１に示す。本実施例は、最大表面磁束密度は従来例１，２よりも、磁路が大きくなった分若干高くなり、クラックは発生せず、締結力は従来例１の２倍以上と大きく、著しい効果のあることが分った。 Next, the magnetic characteristics of the rotor, the fastening force, and the presence or absence of cracks were examined.
The maximum surface magnetic flux density was measured by attaching a yoke with a gap of 0.3 mm from the surface of the bond magnet 1. The fastening force was measured by measuring the maximum surface magnetic flux density and then using the torque wrench when starting to rotate between the bond magnet 1 and the shaft 2. Each characteristic was measured at room temperature.
The results are shown in Table 1. In this example, the maximum surface magnetic flux density is slightly higher than the conventional examples 1 and 2 because the magnetic path is larger, no cracks are generated, and the fastening force is as large as twice or more that of the conventional example 1. I found out that

本発明の第２実施例を図２に示す。図２は、ボンド磁石一体成形ロータの側断面図である。本実施例は、凹部４を平面形状に仕上げたものである。効果については、第１実施例と同じである。ただし、凹部４の加工性は第１実施例よりもさらに良いものであった。
以上のべたように、本発明によれば、ボンド磁石の磁束流を妨げることなく、良好な締結力が得られる。
なお、本発明にて設けたシャフトの凹部の個数は、磁束の極数には関わらず、凹部の形状は、平面に切り落としたものでも良く、シャフト表面に設けた凹部は、本実施例に示した円弧状や平面形状に限らず、磁束に影響を与えない形状であれば、三角形や矩形などでも良い。また、本発明に用いられるボンド磁石の磁石粉の材質は、サマリウム−鉄−窒素系だけでなくネオジウム−鉄−ホウ素系、フェライト系、サマリウム−コバルト系などいかなる材質でも良く、マトリックス樹脂の材質は、ナイロン系だけでなくポリフェニレンスルフィド、アクリル、エポキシ、各種ゴムなどでも良く、シャフトの材質は鉄だけでなく、ケイ素鋼板やアルミニウム、ステンレス、各種プラスチック、各種セラミックならびにそれらを複合したものでも良い。 A second embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 2 is a side sectional view of the bonded magnet-integrated rotor. In this embodiment, the concave portion 4 is finished in a planar shape. The effect is the same as in the first embodiment. However, the workability of the recess 4 was better than that of the first example.
As described above, according to the present invention, a good fastening force can be obtained without hindering the magnetic flux flow of the bonded magnet.
Note that the number of concave portions of the shaft provided in the present invention may be cut off into a flat shape regardless of the number of magnetic poles. The concave portion provided on the shaft surface is shown in this embodiment. As long as the shape does not affect the magnetic flux, the shape may be a triangle or a rectangle. The material of the magnet powder of the bond magnet used in the present invention may be any material such as neodymium-iron-boron, ferrite, samarium-cobalt as well as samarium-iron-nitrogen, and the matrix resin material In addition to nylon, polyphenylene sulfide, acrylic, epoxy, various rubbers, and the like may be used. The shaft material may be not only iron, but also silicon steel plate, aluminum, stainless steel, various plastics, various ceramics, and composites thereof.

このように、磁束部分に磁石を確保して、磁束に影響を与えずにシャフトの表面に凹部を設けた構成をしているので、回転方向に機械的な嵌め合いによる締結をすることができ、締結力を高めるとともにクラック発生を防止することができる。 In this way, a magnet is secured in the magnetic flux portion, and the concave portion is provided on the surface of the shaft without affecting the magnetic flux, so that it can be fastened by mechanical fitting in the rotational direction. The fastening force can be increased and cracking can be prevented.

磁束に影響を与えずにシャフトの表面に凹部を設けることによって、回転方向に機械的な嵌め合いによる締結をすることができ、締結力を高めることができるので、小型高出力のサーボモータという用途にも適用できる。 By providing a recess on the surface of the shaft without affecting the magnetic flux, it is possible to fasten by mechanical fitting in the rotational direction and increase the fastening force. It can also be applied to.

本発明の第１実施例を示すボンド磁石一体成形ロータの側断面図1 is a sectional side view of a bonded magnet-integrated rotor showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第２実施例を示すボンド磁石一体成形ロータの側断面図Side sectional view of bonded magnet-integrated rotor showing a second embodiment of the present invention 従来のボンド磁石一体成形ロータを示す側断面図Side sectional view showing a conventional bonded magnet-integrated rotor 従来の他のボンド磁石一体成形ロータを示す側断面図Side sectional view showing another conventional bonded magnet-integrated rotor

Explanation of symbols

１ボンド磁石
２シャフト
３磁束
４凹部
５ローレット
６クラック 1 Bond magnet 2 Shaft 3 Magnetic flux 4 Recess 5 Knurl 6 Crack

Claims

In a bonded magnet-integrated rotor having a bonded magnet integrally formed around the shaft of the electric motor and having magnetic poles in the circumferential direction, a concave portion is provided in the surface portion of the shaft corresponding to the intermediate portion of the adjacent magnetic poles. Bonded magnet integrated molding rotor.

The bonded magnet-integrated rotor according to claim 1, wherein the recess has a curved shape.

The bonded magnet-integrated rotor according to claim 1, wherein the recess has a planar shape.