JP2008259356A - 永久磁石同期モータの組立装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースの底部に開口部を形成せずに、永久磁石と固定子との衝突を防いで、回転子を固定子に挿入することができる永久磁石同期モータの組立装置を得る。
【解決手段】ケース６とこのケース６の内部に収納され巻線７が取付けられた円筒形状の固定子８とを有した固定子側組立体９を保持する保持体１０と、外周部に永久磁石１４が取付けられた回転子１５を有した回転子側組立体１２を把持する把持体１３と、把持体１３に設けられ、把持体１３を移動させて、回転子１５を固定子８に挿入する挿入手段１７とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転子を固定子に挿入して永久磁石同期モータを組み立てる永久磁石同期モータの組立装置に関する。

従来、ケースとこのケースの内部に収納され巻線が取付けられた円筒形状の固定子とを有した固定子側組立体を保持する保持体と、外周部に永久磁石が取付けられた回転子を有した回転子側組立体の両端部を把持する把持体とを備え、前記永久磁石と前記固定子とが引き合う力による前記永久磁石と前記固定子との衝突を防ぐために、前記回転子側組立体の一端部を把持する前記把持体が貫通する開口部を前記ケースの底面に形成して、前記回転子を前記固定子に挿入する永久磁石同期モータの組立装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１６８０９８号公報

しかしながら、このものの場合、わざわざケースの底面に開口部を形成しなければならず、永久磁石同期モータを組み立てた後に、この開口部を塞がなければならないので、製造の効率が悪いという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、ケースの底面に開口部を形成しなくても、永久磁石と固定子との衝突を防いで、回転子を固定子に挿入することができる永久磁石同期モータの組立装置を提供するものである。

この発明に係る永久磁石同期モータの組立装置は、ケースとこのケースの内部に収納され巻線が取付けられた円筒形状の固定子とを有した固定子側組立体を保持する保持体と、外周部に永久磁石が取付けられた回転子を有した回転子側組立体の一端部を把持する把持体と、前記把持体に設けられ、前記把持体を移動させて、前記回転子側組立体の他端部側から前記回転子を前記固定子に挿入する挿入体とを備えている。

この発明に係る永久磁石同期モータの組立装置によれば、ケースの底部に開口部を形成しなくても、永久磁石と固定子との衝突を防いで、回転子を固定子に挿入することができる。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る永久磁石同期モータの組立装置１の構成図であり、固定子側組立体９および回転子側組立体１２を断面で示している。
実施の形態１に係る永久磁石同期モータの組立装置１は、土台２と、この土台２の上に平行に立てられた２本の支持棒３と、この両支持棒３間に渡って設けられ、図示しないモータの作動により、支持棒３に沿って摺動可能な第１の取付部材４と、両支持棒３間に渡って設けられ、支持棒３の反土台２側の端部に固定された第２の取付部材５とを備えている。

土台２には、有底円筒形状のケース６と、このケース６の内部に収納され、巻線７が取付けられた円筒形状の固定子８とを有した固定子側組立体９を保持する保持体１０が設けられている。
第１の取付部材４には、内蔵されたモータと、第１の取付部材４に形成された貫通孔４ａを通って土台２側に延びて設けられ、モータの作動により回転する回転軸１１ａとを有した回転手段である回転機構１１が設けられている。
回転軸１１ａの先端部には、回転子側組立体１２の端部を把持する把持体１３が設けられている。
回転子側組立体１２は、一端部の外周部に永久磁石１４が取付けられた回転子１５と、この回転子１５の他端部に回転可能に設けられたハウジング１６とを有している。
把持体１３は、回転機構１１の駆動により、回転軸１１ａとともに回転し、第１の取付部材４の摺動により、回転子側組立体１２を固定子側組立体９に向かって移動させて、回転子１５を固定子８に挿入する。
挿入手段１７は、回転機構１１および第１の取付部材４から構成されている。

第２の取付部材５には、巻線７を通電して、永久磁石１４と固定子８とが互いに引き合う力に反発する力を永久磁石１４と固定子８との間に発生させる反発力発生手段である固定子巻線通電機構１８が設けられている。
固定子巻線通電機構１８には、巻線７に向かって伸縮可能で、後述する巻線端子部１９と電気的に接続可能な給電端子２０が設けられている。
ハウジング１６には給電端子２０が通過可能な貫通孔１６ａが形成され、固定子８の巻線７には給電端子２０と接続可能な巻線端子部１９が設けられている。

保持体１０には、固定子側組立体９の固定位置を決める図示しない位置決め機構が設けられており、固定子８の軸線方向が所定の方向を向き、周方向の基準位置が所定の位置になるように配置される。
把持体１３には、回転子側組立体１２の固定位置を決める図示しない位置決め機構が設けられており、回転子１５の軸線方向が所定の方向を向き、周方向の基準位置が所定の位置になるように配置される。
これにより、固定子８の軸線方向および周方向の基準位置と、回転子１５の軸線方向および周方向の基準位置とを一致させることができる。

図２は図１の組立装置１により組み立てられた永久磁石同期モータの断面図、図３（ａ）は図２の永久磁石同期モータの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の永久磁石同期モータの側面図である。
巻線７は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相を有しており、それぞれの巻線７には、巻線端子部１９が設けられている。
固定子巻線通電機構１８には、各巻線端子部１９と接続する給電端子２０が設けられ、ハウジング１６には、この給電端子２０が通過可能な貫通孔１６ａも三個ずつ設けられている。
固定子８は、電磁鋼板が積層された固定子コア２１を有し、この固定子コア２１の周囲には巻線７が巻装されている。
永久磁石１４には、８極の磁極が設けられており、さらに、スキューが施されている。つまり、隣接した磁極の境界２２は、回転子１５の軸線方向に対して傾いて着磁されている。
隣接した磁極の境界２２を傾けることにより、永久磁石同期モータを駆動させたときに、トルクのリップルを低減させることができる。
なお、隣接した磁極の境界２２を傾けることは、回転子１５側である永久磁石１４ではなく、固定子８側である巻線７に施してもよく、さらには、永久磁石１４および巻線７の両方に施してもよい。この場合、永久磁石１４における隣接した磁極の境界２２の傾きと、巻線７における隣接した磁極の境界２２の傾きとが異なる傾きになるようにする。

永久磁石１４には、エネルギー密度が大きい希土類磁石であり、具体的には、ネオジウム、鉄およびボロン等から構成されている。

次に、実施の形態１に係る永久磁石同期モータの組立装置１による永久磁石同期モータの組立の手順について説明する。
図４は、図１の給電端子２０を巻線端子部１９に接続させたときの図である。
まず、固定子側組立体９を保持体１０の所定の位置に保持し、回転子側組立体１２の端部を把持体１３の所定の位置に把持させる。
この状態で、固定子巻線通電機構１８から給電端子２０を延ばし、固定子８の巻線端子部１９に給電端子２０を接続させる。

図５は、図４の回転子１５を固定子８に挿入するときの図である。
第１の取付部材４の摺動により、把持体１３とともに回転子１５が固定子８側に向かって移動するときに、固定子巻線通電機構１８は、給電端子２０を介して、固定子８に通電し、固定子８と回転子１５との間に互いに反発する力を発生させる。
回転子１５の永久磁石１４が固定子８の固定子コア２１の内部に挿入されると、回転機構１１の回転軸１１ａの回転が開始され、永久磁石１４の挿入位置に合わせて、回転子１５が回転する。
回転子１５が回転する方向は、傾いた磁極を有した永久磁石１４における固定子コア２１の内部に挿入された領域の磁極の中心が、回転子１５の挿入にともない周方向に回転してしまうのを防ぐ方向である。
これにより、固定子８の磁極の位置と回転子１５の永久磁石１４の磁極の位置とが常に対向して配置され、固定子８と永久磁石１４との間に発生する反発力が安定して維持されるので、固定子８と永久磁石１４とが衝突するのを防ぐことができる。

図６は、図５の回転子１５が固定子８に挿入されたときの図である。
図７は、図６の把持体１３による回転子側組立体１２の把持を開放し、給電端子２０と巻線端子部１９との接続を解除したときの図である。
回転子１５が固定子８の内部の所定の位置まで挿入されると、第１の取付部材４の摺動および回転軸１１ａの回転を停止する。
回転子１５の固定子８への挿入開始から挿入終了までの間に、回転子１５は隣接した磁極の境界２２の傾き角度の半分の角度だけ回転する。
ケース６とハウジング１６とを図示しないネジを用いて固定する。
把持体１３による回転子側組立体１２の把持を開放し、第１の取付部材４を上方に移動させることで、回転子側組立体１２から把持体１３を遠ざける。さらに、給電端子２０と巻線端子部１９との接続を解除し、給電端子２０を上方に移動させる。
永久磁石同期モータの上方に、取り出すための空間ができると、組み立てられた永久磁石同期モータを保持体１０から取り外す。

以上説明したように、実施の形態１に係る永久磁石同期モータの組立装置１によれば、回転子１５を有した回転子側組立体１２の一端部を把持して、回転子１５の他端部側から固定子側組立体９の固定子８に挿入するので、固定子８を収納した有底円筒形状のケース６の底面に開口部を形成せずに、回転子１５を固定子８に挿入することができる。

また、永久磁石１４と固定子８とが互いに引き合う力に反発する力を固定子８と永久磁石１４との間に発生させ、さらに、回転子１５を固定子８に挿入する間に回転子１５を一方向に回転させるので、永久磁石１４にスキューが施されていても、固定子８と永久磁石１４との間の反発力を安定させて、回転子１５を固定子８に挿入することができる。

また、底面に開口部が形成されていない有底円筒形状のケース６を用いて、永久磁石同期モータを組み立てることができるので、永久磁石同期モータの製造の効率を向上させることができる。

また、固定子８と回転子１５とが衝突せずに、固定子８に回転子１５を挿入することができるので、衝撃に弱い希土類が永久磁石１４に含まれていても、永久磁石同期モータを簡単に組み立てることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る永久磁石同期モータの組立装置１は、固定子巻線通電機構１８の内部に設けられ、固定子８への回転子１５の挿入位置に応じて、巻線７への通電する電流の位相を変化させる電流変化手段２３を備えている。
電流変化手段２３は、第１の取付部材４を摺動させるモータと電気的に接続されており、第１の取付部材４の摺動位置に合わせて、巻線７への通電する電流の位相を変化させる。
傾いた磁極を有した永久磁石１４における固定子コア２１の内部に挿入された領域の磁極の中心が、回転子１５の挿入にともない周方向に回転する方向に、同じ角度だけ、固定子８の磁極が回転するように電流の位相を変化させる。
これにより、固定子８の磁極の位置と回転子１５の磁極の位置とが常に対向し、固定子８と永久磁石１４との間に発生する反発力が安定して維持されるので、固定子８と回転子１５とが衝突するのを防ぐことができる。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、実施の形態２に係る永久磁石同期モータの組立装置１によれば、固定子８と永久磁石１４とが互いに引き合う力に反発する力を固定子８と永久磁石１４との間に発生させ、さらに、固定子８への回転子１５の挿入位置に応じて、巻線７への通電する電流の位相を変化させる。したがって、永久磁石１４にスキューが施されていても、固定子８と永久磁石１４との間の反発力を安定させて、固定子８に回転子１５を挿入することができる。

実施の形態１に係る永久磁石同期モータの組立装置の構成図である。 図１の組立装置により組み立てられた永久磁石同期モータの断面図である。 図３（ａ）は図２の永久磁石同期モータの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の永久磁石同期モータの側面図である。 図１の給電端子を巻線端子部に接続させたときの図である。 図４の回転子が固定子に挿入するときの図である。 図５の回転子が固定子に挿入されたときの図である。 図６の把持体による回転子側組立体の把持を開放し、給電端子と巻線端子部との接続を解除したときの図である。

符号の説明

１ 組立装置、２ 土台、３ 支持棒、４ 第１の取付部材、４ａ 貫通孔、５ 第２の取付部材、６ ケース、７ 巻線、８ 固定子、９ 固定子側組立体、１０ 保持体、１１ 回転機構（回転手段）、１１ａ 回転軸、１２ 回転子側組立体、１３ 把持体、１４ 永久磁石、１５ 回転子、１６ ハウジング、１６ａ 貫通孔、１７ 挿入手段、１８ 固定子巻線通電機構（反発力発生手段）、１９ 巻線端子部、２０ 給電端子、２１ 固定子コア、２２ 境界、２３ 電流変化手段。

Claims (5)

1. ケースとこのケースの内部に収納され巻線が取付けられた円筒形状の固定子とを有した固定子側組立体を保持する保持体と、
   外周部に永久磁石が取付けられた回転子を有した回転子側組立体の一端部を把持する把持体と、
   前記把持体に設けられ、前記把持体を移動させて、前記回転子側組立体の他端部側から前記回転子を前記固定子に挿入する挿入手段とを備えたことを特徴とする永久磁石同期モータの組立装置。
2. 前記巻線および前記永久磁石の少なくとも何れか一方にスキューが施されており、
   前記巻線に電気的に接続可能に設けられ、前記巻線を通電することで、前記永久磁石と前記固定子とが互いに引き合う力に反発する力を前記固定子と前記永久磁石との間に発生させる反発力発生手段と、
   前記把持体に設けられ、前記回転子を回転させる回転手段とをさらに備え、
   前記回転子を前記固定子に挿入する際に、前記巻線を通電して前記固定子と前記永久磁石とを反発させるとともに、前記回転子を一方向に回転させることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石同期モータの組立装置。
3. 前記巻線および前記永久磁石の少なくとも何れか一方にスキューが施されており、
   前記巻線に電気的に接続可能に設けられ、前記巻線を通電することで、前記永久磁石と前記固定子とが互いに引き合う力に反発する力を前記固定子と前記永久磁石との間に発生させる反発力発生手段と、
   前記固定子への前記回転子の挿入位置に応じて、前記巻線への通電する電流の位相を変化させる電流変化手段とをさらに備え、
   前記回転子を前記固定子に挿入する際に、前記巻線を通電して前記固定子と前記永久磁石とを反発させるとともに、前記巻線へ通電する電流の位相を変化させることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石同期モータの組立装置。
4. 前記ケースは、有底円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の永久磁石同期モータの組立装置。
5. 前記永久磁石には、希土類が含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の永久磁石同期モータの組立装置。

Images