JP2008182824A - 内部磁石埋め込み型ロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石の特性を落とさずに強度を保ち、かつ永久磁石を確実に固定することができる磁石埋め込み型ロータの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明に係る内部磁石埋め込み型ロータ１０の製造方法は、永久磁石３を磁石挿入孔２に埋め込む内部磁石埋め込み型ロータ１０の製造方法において、磁石挿入孔２に永久磁石３を挿入後、磁石挿入孔に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を射出充填して、永久磁石３の位置を固定することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、内部磁石埋め込み型ロータの製造方法に関する。

永久磁石片の磁力特性を損なうことなく、磁石挿入穴内で永久磁石片を確実に固定できる永久磁石ロータを提供するために、打抜穴を複数打ち抜いた打抜鋼板を多数積層してロータ鉄心を構成し、打抜穴からなる磁石挿入穴に断面円弧状の永久磁石片を挿着し、ロータ鉄心を構成する少なくとも一部の打抜鋼板の打抜穴に永久磁石片を押圧固定する細長い係合突起を設けた永久磁石ロータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、希土類磁石を用いた電動機における磁石の固定を、容易、確実にし、磁石の腐食、ＥＭＦの低下を防止するために、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石などの電動機用希土類磁石の表面に、脱オキシム系、脱アセトン系などのシリコーン系樹脂を主成分とした接着剤を塗布して鉄心に接着固定する電動機用希土類磁石の固定方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、永久磁石型回転子が高速回転したときに永久磁石の最も割れ易い両端部のそれぞれに、好ましくはプレス成形した実質的に同一形状を有する非磁性材料によって成形した缶状の永久磁石飛散防止カバーを覆い被せ、その最も割れ易い両端部分を完全に保護する。更に金属板を固定するためにピン等をかしめて固定する方法の代わりに、永久磁石に対してカバーを軽圧入公差として更に接着剤によって固定しモーターの効率低下の発生を防止する永久磁石型回転子が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平６−１３３４７９号公報 特開２００４−１９４４７２号公報 特開２００１−２５１９３号公報

前記特許文献１の永久磁石ロータは、溝内で永久磁石がずれるのを防ぐため、溝より寸法が大きい永久磁石を溝内に圧入している。この場合、永久磁石に面取り部分を設ける必要があり、それによる磁力が低下するという課題があった。

また、前記特許文献２の電動機用希土類磁石の固定方法では、永久磁石を接着剤により鉄心に固定しているが、接着剤がギャップとなり、これもまた磁力の低下につながっていた。

さらに、前記特許文献３の永久磁石型回転子は、表面磁石配置型であり、高速回転用モータのロータでは、表面に配置された永久磁石の飛散防止用にロータコアとは異なる飛散防止カバーなどを外側に設けているが、組立工程が多いことや、ＳＵＳなどをリングに用いた場合の渦電流損失の発生等の課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、永久磁石の特性を落とさずに強度を保ち、かつ永久磁石を確実に固定することができる磁石埋め込み型ロータの製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る内部磁石埋め込み型ロータの製造方法は、永久磁石を磁石挿入孔に埋め込む内部磁石埋め込み型ロータの製造方法において、磁石挿入孔に永久磁石を挿入後、磁石挿入孔に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出充填して、永久磁石の位置を固定することを特徴とする。

この発明に係る内部磁石埋め込み型ロータの製造方法は、磁石挿入孔に永久磁石を挿入後、磁石挿入孔に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出充填して永久磁石を固定することにより、強度の確保、低振動・低騒音化、高効率等の効果を奏する。

実施の形態１．
図１は比較のために示す図で、一般的な内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図である。
図２乃至図５は実施の形態１を示す図で、図２は内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図、図３は第１の変形例の内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図、図４は第２の変形例の内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図、図５は第３の変形例の内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図である。

図１におけるロータコア１には通常の積層鋼板を用いている。図１に示すように、ロータコア１には、その軸心を中心とする略正四角形（正多角形の一例）の各辺に対応する部位に形成された磁石挿入孔２が４箇形成されている。図示はしないが、磁束を集中させるためのスリット等が多数設けられている（磁石挿入孔２の外側鉄心部に設けられる）。ロータコア１の中心には、シャフト４が嵌合される。

周方向に横長の磁石挿入孔２に永久磁石３を挿入する際、僅かながら前後左右に間隙がある。そのため、回転中に永久磁石３がずれて騒音の要因となったり、高速回転中に永久磁石３の破片が飛びこれも騒音の要因となる。

また、磁石挿入孔２より寸法の大きい永久磁石３を圧入して固定する場合は、圧入時に発生する永久磁石３の削り屑が騒音の要因となる。

そこで、本実施の形態では、図２に示すように、永久磁石３を挿入した磁石挿入孔２の隙間に、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を射出充填する。それにより、永久磁石３の磁石挿入孔２内でのずれ、破片の飛散を防止できる。また、磁気抵抗の高い接着剤等の樹脂（非磁性）で間隙を埋めるよりも、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を充填する方が、磁束は大きくなる。尚、ロータコア１には通常の積層鋼板を用いている。

また、図３の第１の変形例のように、ロータコア１全体を、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を射出充填して成形してもよい。その際は、金型内に短冊状の永久磁石３を配置し、その金型に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を射出成形して内部磁石埋め込み型ロータ１０を成形する。このようにして得られた内部磁石埋め込み型ロータ１０は、ロータコア１と永久磁石３との密着性が高く、永久磁石３から出る磁力を有効に使うことができる。

さらに、図４の第２の変形例のように、永久磁石３を挿入する磁石挿入孔２の形状を、長方形で、内側の長辺に半円弧状の部分、半円弧部２ａを持つような形状にしてもよい。この半円弧部２ａの位置は、長方形部分の長手方向の略中央が望ましい。また、半円弧部２ａの位置は、径方向では外径側・内径側のいずれでもよい。そして、この磁石挿入孔２に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を充填するゲート位置は、半円弧部２ａの軸方向端部（ゲート部）とする。磁石挿入孔２の径方向の寸法は、永久磁石３の厚みよりも大きくする。

このような構成にすることによって、永久磁石３が挿入された磁石挿入孔２に、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を充填すると、永久磁石３は、その射出圧力によって、半円弧部２ａの反対側（図４では外側）に寄せられ、安定した位置に固定される。

尚、磁石挿入孔２の長手方向の長さは、永久磁石３の長手方向の長さと略同等にしておくと、より精度よく、永久磁石３の位置を固定できる。

さらに確実に永久磁石３を固定する方法として、図５の第３の変形例ように、磁石挿入孔２の長方形部分の４つの角のうち、半円弧部２ａ側にある２つを比較的大きく面取りし、面取り部２ｂを形成するとよい。磁石挿入孔２をこのような形状にすることで、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を射出する前の、永久磁石３の径方向の位置を決めることができる。

このような形状にすることにより、挿入された永久磁石３は、磁石挿入孔２に対して斜めに挿入されることがない。さらに軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を射出充填することにより、永久磁石３の固定が確実なものとなる。

実施の形態２．
図６は実施の形態２を示す図で、磁石表面配置型ロータ２０の縦断面図である。

図６のように、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５を射出成形してロータコア１を形成する。そのロータコア１の形状は、表面配置型磁石（リング形状）を挿入するリング形状磁石挿入孔１１を有するものである。

リング形状磁石挿入孔１１への永久磁石の挿入は、成形された永久磁石を挿入してもよい。また、ロータコア１を金型内に配置してボンド（登録商標）永久磁石を射出成形して一体に成形してもよい。

このように形成された磁石表面配置型ロータ２０では、飛散防止機構とロータコア１とを一体に成形でき、組立工程が省略できる。さらに、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料５は、樹脂が混入された材料であることから、ロータコア１全体並びに、飛散防止部分で発生する渦電流を抑えることができ、鉄損値が低減できる。

比較のために示す図で、一般的な内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図。 実施の形態１を示す図で、内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図。 実施の形態１を示す図で、第１の変形例の内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図。 実施の形態１を示す図で、第２の変形例の内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図。 実施の形態１を示す図で、第３の変形例の内部磁石埋め込み型ロータ１０の断面図。 実施の形態２を示す図で、磁石表面配置型ロータ２０の縦断面図。

符号の説明

１ ロータコア、２ 磁石挿入孔、２ａ 半円弧部、２ｂ 面取り部、３ 永久磁石、４ シャフト、５ 軟質磁性粉末と樹脂との混練材料、１０ 内部磁石埋め込み型ロータ、１１ リング形状磁石挿入孔、２０ 磁石表面配置型ロータ。

Claims (4)

1. 永久磁石を磁石挿入孔に埋め込む内部磁石埋め込み型ロータの製造方法において、
   前記磁石挿入孔に前記永久磁石を挿入後、前記磁石挿入孔に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出充填して、前記永久磁石の位置を固定することを特徴とする内部磁石埋め込み型ロータの製造方法。
2. 前記磁石挿入孔の径方向の寸法は、前記永久磁石の径方向厚さより大きく、前記磁石挿入孔の周方向の寸法は、前記永久磁石の周方向の長さと略等しく、周方向に長い前記磁石挿入孔の長辺に径方向に突出する半円弧部を設け、この半円弧部の軸方向端部を、金型の前記磁石挿入孔に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出するゲート部とすることを特徴とする請求項１記載の内部磁石埋め込み型ロータの製造方法。
3. 前記磁石挿入孔は長方形であり、この長方形の４つの角の中、前記半円弧部側にある２つの角に面取り部を形成することを特徴とする請求項２記載の内部磁石埋め込み型ロータの製造方法。
4. 永久磁石を内部に埋め込む内部磁石埋め込み型ロータの製造方法において、
   金型内に複数の前記永久磁石を配置し、前記金型内に軟質磁性粉末材料と樹脂との混練材料を射出充填し、一体に成形することを特徴とする内部磁石埋め込み型ロータの製造方法。

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