JP2007037288A

JP2007037288A - 永久磁石形回転電機用回転子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2007037288A
Application number: JP2005216981A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takeda; 勇武田
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-08

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

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。
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。
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。