JP2007037288A - 永久磁石形回転電機用回転子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 容易に製作でき、信頼性が高く、かつ、小ロット多品種生産に向いた永久磁石形回転電機用回転子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 コア11の表面に軸方向に延びる凸部12を設け、前記コア11にリング状のスペーサ14を嵌め込み、前記凸部12と前記スペーサ14により仕切られた各区域に磁石15を設置した。
【選択図】 図1

Description

本発明は、回転子側に永久磁石を有する回転電機の回転子、及び、その製造方法に関する。
従来から回転子に設置する磁石材料を着磁する方法として、磁石材料をコアに貼り付けた後に着磁する方法(コア一体着磁方法)と、磁石材料を単体で着磁して製作した磁石をコアに貼り付ける方法(磁石単体着磁方法)とがある。
コア一体着磁方法は、磁石材料を一度に完全に着磁する必要があるため、大きな電源装置と着磁コイルが必要である。また、極数や磁石の長さ等の異なる回転子の種類に応じて着磁コイルが必要となり、量産品でない場合コストが高くなることからコア一体着磁方法の適用は困難であり、小ロット多品種生産には向いていない。
コア一体着磁方法に対して磁石単体着磁方法は、同じ磁石を使用して、極数や軸方向の磁石配置数を変えることが容易で、多品種小ロット生産に向いている。そのため、例えば、出力約45キロワット以上の生産台数が少ないモータでは、着磁電源及び着磁コイルが大掛かりで高価であること、磁石の軸方向の長さを変えて出力を調整していることから、通常磁石単体着磁方法を採用している。
しかし、磁石材料を単体で着磁して製作した磁石をコアに接着する場合、磁石が隣極の磁石と吸引しあったり、軸方向の同極の磁石と反発しあったりして、磁石が移動してしまうため、磁石とコアとの接着が完了するまで磁石の位置を固定しておく仕掛けが必要となる。このため、磁石の位置決めを行う仕切りを製作し、磁石の吸引力及び反発力が作用しても磁石が移動しないようにしている。
従来この仕切りを備えたコア54は、例えば、図5に示すように、シャフト50に鉄板51を軸方向に積層し、設置する磁石の軸方向の長さと同じになった時点で抜き形状の異なる鉄板52を挿入し、その後再び鉄板51を積層することを繰り返し、両端を締金53で固定して製作している。
また、図6に示すように、コア60の表面の周方向に溝61を設け、図7に示すような半リング状のスペーサ70を溝61に挿入して製作している。また、これまでに述べてきた仕切りを設ける方法とは異なる方法で製作された永久磁石形回転電機用回転子も下記特許文献1に開示されている。
特開2002−272066号公報
しかしながら、鉄板を積層して仕切りを有するコア54を製作する場合、少なくとも鉄板51と鉄板52の2種類の抜き型が必要となり、鉄板51の積層時に積層した高さを管理して、部分的に別形状の鉄板52を挿入する必要がある。このため、製作に多くの手間がかかり、場合によっては高価な抜き積層装置が必要となる。
また、一体コア60で製作する場合には、溝61の加工や溝61のバリを除去する必要があり、製作に多くの手間がかかる。また、半リング状スペーサ70(図7参照)が遠心力により脱落しないような対策が必要となる。
また、上記特許文献1に開示されている永久磁石形回転電機用回転子の場合、シャフトを磁石保持部の貫通孔に挿入し、円筒形のスペーサに永久磁石片を内包するように取り付け、さらに、永久磁石片とスペーサとの間に磁性バインダを充填し、硬化させ、円筒形永久磁石回転子を得るため、製作に手間がかかり、コストが増大してしまう。
これらのことから、本発明は、容易に製作でき、信頼性が高く、かつ、小ロット多品種生産に向いた永久磁石形回転電機用回転子及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための第1の発明(請求項1に対応)に係る永久磁石形回転電機用回転子は、コアの表面に軸方向に延びる凸部を設け、前記コアにリング状のスペーサを嵌め込み、前記凸部と前記スペーサにより仕切られた各区域に磁石を設置することを特徴とする。
上記の課題を解決するための第2の発明(請求項2に対応)に係る永久磁石形回転電機用回転子は、前記コアにリング部と軸方向に延びる突起部を有するスペーサを嵌め込み、前記突起部と前記リング部により仕切られた各区域に磁石を設置することを特徴とする。
上記の課題を解決するための第3の発明(請求項3に対応)に係る永久磁石形回転電機用回転子の製造方法は、第1の発明又は第2に発明に係るに係る永久磁石形回転電機用回転子において、前記コアを治具により固定し、前記スペーサを設置することを特徴とする。
第1の発明によれば、コアの表面に軸方向に延びる凸部を設け、コアにリング状のスペーサを嵌め込み、凸部とスペーサにより仕切られた各区域に磁石を設置することにより、鉄板を積層する手間や溝の加工を施す手間が必要無いため、コストを低減することができる。また、スペーサがリング状の一体部材であるため回転子が回転した際に遠心力が作用しても脱落することが無いため、製品の信頼性を向上することができる。
第2の発明によれば、コアにリング部と軸方向に延びる突起部を有するスペーサを嵌め込み、突起部とリング部により仕切られた各区域に磁石を設置することにより、鉄板を積層する手間や溝の加工を施す手間が必要無いため、コストを低減することができる。
また、スペーサがリング状の一体部材であるため回転子が回転した際に遠心力が作用しても脱落することが無いため、製品の信頼性を向上することができる。また、リング部と突起部を一体としたことにより、コアの表面に凸部を設ける必要がないため、コストを低減することができる。
第3の発明によれば、コアを治具により固定し、スペーサを設置することにより、スペーサを適切な位置に設置することができる。このため、作業効率を向上させ、コストを低減することができる。さらに、治具は繰り返し使用ができるため、コストの増加を抑制することができる。
本発明に係る永久磁石形回転電機用回転子は、図1から図4に示す。図1は第1の実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子の側面図、図2は第1の実施例に係る治具使用時の永久磁石形回転電機用回転子の軸方向での断面図、図3は第2の実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子の側面図、図4は第2の実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子の径方向での断面図である。また、図1と図4は一点鎖線から上に磁石設置前の回転子を示し、一点鎖線から下には磁石設置後の回転子を示す。
本実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子について説明する。図1に示すように、回転子の中心軸にはトルクを入力、又は、出力するためのシャフト10がある。このシャフト10の径方向外側には、磁石を保持するためのコア11が設置されている。本実施例では、シャフトとコアを一体品としたが、別体品としてもよい。
コア11は正十角形の角柱状になっており、コア11表面の角部には両端に渡って10条の凸部12が等間隔に設けられている。このため、各凸部12間のコア11表面は平面になっている。
図2に示すように、治具13で固定されたコア11にどちらかの端部からリング状のスペーサ14を嵌め込んで設置し、コア11を上下方向から治具13で支持し治具11の両端部をケーブルタイ等の拘束部材20により固定する。治具13はコア11と接する部分がコア11の表面の形状に沿って湾曲しており、この湾曲部によりコア11を支持し固定する。
リング状スペーサ14の内径はコア11の外形よりも少し大きくし、形状をコアと嵌合するような形状とする。また、治具13はリング状スペーサ14の設置位置を調節できるようになっており、リング状スペーサ14の設置間隔を治具13により調整する。
コア11の周方向の仕切りである凸部11と、軸方向の仕切りであるリング状スペーサ14により仕切られた各区域Bに、板状に製作した磁石15を敷き詰めるように設置し、接着剤によりコア11と磁石15とを接着し固定する。磁石15がコア11に十分に固定された後、治具13を除去する。
本実施例ではコア11の形状を正十角形状としたが、円筒形状としてもよい。この場合、コア11に設置する磁石15のコア11と接する側の面の形状を円筒形状のコア11の形状に沿って湾曲した形状とする。また、コア11に磁石15を設置したがコア11を用いずにコアに直接磁石15を設置してもよい。
本実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子によれば、従来のように鉄板を積層する手間や溝の加工を施す手間が必要無いため、コストを低減することができる。また、スペーサがリング状の一体部材であるため、回転子が回転した際にリング状スペーサに遠心力が作用しても脱落することが無いので、製品の信頼性を向上させることができる。
また、コアを治具により固定し、リング状スペーサを設置することにより、リング状スペーサを適切な位置に設置することができる。このため、作業効率を向上させ、コストを低減することができる。さらに、治具は繰り返し使用ができるため、コストの増加を抑制することができる。
本実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子は、周方向の仕切りである凸部と、軸方向の仕切りであるスペーサを一体化し、一体化スペーサとしたものである。以下、本実施例について説明する。
図3に示すように、一体化スペーサ16は外形がリング状になっており、リング部17の内側には中心に向かって10本の突起が設けられている。この突起部18はリング部17との境目Aで、軸方向と平行になるように90度折り曲げられる。
図4に示すように、円筒形状のコア11に一体化スペーサ16を嵌め込む。このとき、コア11を上下方向から治具13(図2参照)で支持し固定する。また、一体化スペーサ16の設置間隔を治具13により調整する。
周方向の仕切りである突起部18と、軸方向の仕切りであるリング部17により仕切られた各区域Cに板状に製作した磁石15を敷き詰めるように設置し、接着剤によりコア11と磁石15とを接着し固定する。コア11に設置する磁石15のコア11と接する側の面の形状をコア11の形状に沿って湾曲した形状とする。コア11に設置する磁石15のコア11と接する側の面の形状をコア11の形状に沿って湾曲した形状とする。
本実施例ではコア11の形状を円筒形状としたが、多角形状としてもよい。この場合、一体化スペーサ16のリング部17の内側の形状を多角形状のコア11の外側の形状と同様とし、また、コア11に設置する磁石15のコア11と接する側の面の形状を平面とする。
また、突起部18の端部が隣接する一体化スペーサ16と接触するような長さにしてもよい。この場合コア11に設置する磁石15の軸方向の長さと略同じとする。また、コア11に磁石15を設置したがコア11を用いずにコアに直接磁石15を設置してもよい。
本実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子によれば、従来のように鉄板を積層する手間や溝の加工を施す手間が必要無いため、コストを低減することができる。また、スペーサがリング状の一体部材であるため、回転子が回転した際に一体化スペーサに遠心力が作用しても脱落することが無いので、製品の信頼性を向上させることができる。また、リング部と突起部を一体としたことにより、コアの表面に凸部を設ける必要がないため、コストを低減することができる。
また、コアを治具により固定し、一体化スペーサを設置することにより、一体化スペーサを適切な位置に設置することができる。このため、作業効率を向上させ、コストを低減することができる。さらに、治具は繰り返し使用ができるため、コストの増加を抑制することができる。
本発明は、回転子側に永久磁石を有する回転電機の回転子において、小ロット多品種生産が要求される場合に有効である。
第1の実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子の側面図である。 第1の実施例に係る治具使用時の永久磁石形回転電機用回転子の軸方向での断面図である。 第2の実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子の側面図である。 第2の実施例に係る永久磁石形回転電機用回転子の径方向での断面図である。 従来の鉄板積層型の永久磁石形回転電機用回転子の軸方向での断面図である。 従来のコア一体型の永久磁石形回転電機用回転子の軸方向での断面図である。 従来の半リング状スペーサの平面図である。
符号の説明
10 シャフト
11 コア
12 凸部
13 治具
14 リング状スペーサ
15 磁石
16 一体化スペーサ
17 一体化スペーサリング部
18 一体化スペーサ突起部
20 拘束部材
50 シャフト
51,52 鉄板
53 締金
54 コア
55 磁石
60 一体コア
61 溝
70 半リング状スペーサ

Claims (3)

  1. コアの表面に軸方向に延びる凸部を設け、
    前記コアにリング状のスペーサを嵌め込み、
    前記凸部と前記スペーサにより仕切られた各区域に磁石を設置する
    ことを特徴とする永久磁石形回転電機用回転子。
  2. 前記コアにリング部と軸方向に延びる突起部を有するスペーサを嵌め込み、
    前記突起部と前記リング部により仕切られた各区域に磁石を設置する
    ことを特徴とする永久磁石形回転電機用回転子。
  3. 請求項1又は請求項2に記載する永久磁石形回転電機用回転子において、
    前記コアを治具により固定し、前記スペーサを設置する
    ことを特徴とする永久磁石形回転電機用回転子の製造方法。
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