JP2008502295A - 電動モータの回転子に磁石を取り付けるプロセス、および電動モータの回転子 - Google Patents

Abstract

回転子が、軸方向のチャネル（１２）が中央の軸方向の穴（１１）の周囲に配置されて永久磁石（２０）を収容する薄板スタック（１０）と、隣接する端部の薄板に位置してバー（３２）によって互いに接続されている一対の端部リング（３１）によって形成された回転子カゴ（３０）とを備える。回転子に磁石を取り付けるプロセスが、軸方向のチャネル（１２）の輪郭の投影に対して半径方向外側に位置する半径方向内向きの突起（３３）を備える端部リング（３１）を形成し、チャネル（１２）に永久磁石（２０）を取り付け、各半径方向内向きの突起（３３）を変形させて、半径方向の広がりをチャネル（１２）の輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うために充分に増加させ、永久磁石（２０）を軸方向に保持するためのストッパを定めるステップを含む。

Description

本発明は、回転子の薄板スタックに形成されたハウジングに永久磁石を取り付けるプロセス、および電動モータの回転子、特には小型の冷凍システムの密閉式コンプレッサにおいて使用されるような同期型の小型電動モータの回転子に関する。

同期型の電動モータの回転子は、冷蔵庫、冷凍庫、エアコン、密閉圧縮機、洗濯機、ポンプ、扇風機、などといった家庭電化製品において使用されている。

このようなモータは、通常は、固定子、回転子、および永久磁石によって構成されており、この回転子は、永久磁石を保持する回転子コアと通常はアルミニウムで作られる回転子カゴとによって構成される形式であって、回転子カゴは、この回転子カゴの鋳造プロセスにおいて形成されるアルミニウム製の軸方向のバーへと接続される端部リングによって形成されている。

回転子コアは、環状の鋼製の薄板を重ね合わせてなるスタックを備えており、薄板には、当該スタックの他の薄板の開口と長手方向において整列する開口が設けられており、このスタックの両端の薄板の外表面を互いに接続する複数の軸方向のチャネルを定めている。これら軸方向のチャネルは、薄板スタックの長手軸に対して同心である円形の整列線に沿って角度方向に離間して位置する一方で、外周のハウジング（回転子カゴの鋳造プロセスにおいて、回転子カゴの形成用材料によって満たされて回転子カゴの軸方向のバーを形成する）の周状の整列線に対し、半径方向に離間して位置している。

回転子カゴは、回転子コアの各端部に近接して端部リングまたは短絡リングを呈しており、これが一般的には永久磁石を、回転子の磁石ハウジングから軸方向に変位して脱け出ることがないよう、直接的または間接的に保持している。

国際公開第０１／０６６２４号パンフレットに開示されている公知の課題解決策においては、回転子コアの各端部を閉じる端部キャップであって、隣接する回転子カゴの端部リングの少なくとも１つの内周部が載せられる端部キャップを設けることによって、永久磁石の軸方向の保持が達成されている。この課題解決策は、各永久磁石がそれぞれのハウジングから意図せずに脱け出すことがないようにしているが、例えば端部キャップが電気鋼で製作される場合に、高いコストおよび効率の低下などといったいくつかの不都合を呈する。

従って、本発明の目的は、電動モータの回転子に磁石を取り付けるプロセスであって、モータの効率を維持しつつ、コストを上昇させることなく磁石を回転子の内部に収容して保持することができ、従って磁石の磁化の工程まで取り扱いおよび取り付けが可能であるプロセスを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、電動モータの回転子であって、このモータの磁界が結果的に弱められたり、無効にされたりすることがないように、動作状況のもとで永久磁石を回転子コアの薄板スタックに設けられた溝の内部に収容して保持することができる電動モータの回転子を提供することにある。

これらの目的および他の目的は、中央の軸方向の穴と、中央の軸方向の穴の周囲に配置された複数の軸方向のチャネルと、周辺部に配置されて軸方向のチャネルの外側に位置している軸方向の穴とが設けられている薄板スタック、軸方向のチャネルに収容されて回転子の極を定める永久磁石、および一対の端部リングによって形成され、それぞれの端部リングが薄板スタックの隣接する端部の薄板に当接して位置するとともに端部リングと一緒に単一部品として軸方向の穴において鋳造される複数のバーによって互いに接続されている回転子カゴ、を備える電動モータの回転子に磁石を取り付けるプロセスであって、軸方向のチャネルのそれぞれに隣接しかつこの軸方向のチャネルの輪郭の投影に対して半径方向外側に位置している少なくとも１つの半径方向内向きの突起を備えつつ、端部リングを形成するステップ、各軸方向のチャネルに、少なくとも１つのそれぞれの永久磁石を取り付けるステップ、および各半径方向内向きの突起を変形させ、半径方向の広がりを上記軸方向のチャネルの輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うために充分に増加させて、それぞれの永久磁石を軸方向に保持するためのストッパを定めるステップ、を含むプロセスによって達成される。

さらに本発明は、上述の特徴を有する電動モータの回転子であって、回転子カゴの端部リングの少なくとも一方が、軸方向のチャネルのそれぞれに隣接した少なくとも１つの半径方向内向きの突起を組み入れており、この半径方向内向きの突起が、永久磁石を取り付ける前の状態においては、それぞれの軸方向のチャネルの輪郭の投影に対して半径方向外側に保たれており、永久磁石を取り付けた後の状態においては、上記軸方向のチャネルの輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うように変形させられて、隣接する端部リングの方向においてそれぞれの永久磁石を軸方向に保持するためのストッパを定めている電動モータの回転子を提供する。

本発明を、添付の図面を参照しつつ、以下に説明する。

薄板スタック１０によって形成され、永久磁石２０を収容している回転子コアと、おおむねアルミニウムで製作された回転子カゴ３０とを備える形式の電動モータの回転子に関して、本発明を説明する。

回転子コアの薄板スタック１０は、開口が設けられてなる複数の鋼製の環状の薄板を重ね合わせて構成されており、これらの開口が、長手方向において当該スタックの他の薄板の開口と整列し、薄板スタック１０の中央の軸方向の穴１１と、中央の軸方向の穴１１の周囲に配置された複数の軸方向のチャネル１２と、軸方向のチャネル１２の外側において薄板スタック１０の周辺領域に配置され、薄板スタック１０の両端の薄板の外表面を互いに接続している軸方向の穴１３とを画定する。軸方向のチャネル１２はそれぞれ、少なくとも１つの永久磁石２０を収容するように寸法作られており、これら永久磁石２０が、回転子の極を定めている。

軸方向のチャネル１２は、薄板スタック１０の長手軸と同心な円形の整列線に沿って互いに角度方向に離間して配置されるとともに、軸方向の穴１３の周状の整列線に対して半径方向内側に離間して配置されている。軸方向の穴１３は、回転子カゴ３０の形成プロセスにおいて、回転子カゴ３０の形成材料で満たされる。

回転子カゴ３０は、回転子コアの各端部に隣接して、端部リング３１または短絡リングを呈しており、これらのリング３１が、それぞれ薄板スタック１０の隣接する端部の薄板に当接して位置するとともに、回転子カゴ３０の形成時に軸方向の穴１３において端部リング３１と一緒に単一部品として鋳造される複数のバー３２によって互いに接続されている。

本発明によれば、永久磁石を電動モータの回転子に取り付けるプロセスが、大まかには、
ａ）回転子の薄板スタック１０の軸方向のチャネル１２のそれぞれに隣接しかつこの軸方向のチャネル１２の輪郭の投影に対して半径方向外側に位置している少なくとも１つの半径方向内向きの突起３３を備えつつ、回転子カゴ３０の端部リング３１を形成するステップと、
ｂ）各軸方向のチャネル１２に、少なくとも１つのそれぞれの永久磁石２０を取り付けるステップと、
ｃ）半径方向内向きの突起３３を変形させ、半径方向内向きの突起３３の半径方向の広がりを、上記軸方向のチャネル１２の輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うために充分に増加させ、それぞれの永久磁石２０を軸方向に保持するためのストッパを定めるステップと、
を含む。

永久磁石２０をそれぞれの軸方向のチャネル１２に保持するため、本発明の取り付けプロセスは、各半径方向内向きの突起３３を、ビード化（ｂｅａｄｉｎｇ）などの機械的な変形によって変形させるステップを含む。

本発明を実行する１つのやり方によれば、半径方向内向きの突起３３が、それぞれの端部リング３１の内面から設けられ、例えば上記端部リング３１の内周縁から設けられる。

図示の構成においては、半径方向内向きの突起３３が、それぞれの端部リング３１の内周縁から設けられ、薄板スタック１０の隣接する端部の薄板に接して位置している。

本発明によれば、回転子カゴ３０の端部リング３１の少なくとも一方が、回転子カゴ３０の形成時に定められ、薄板スタック１０の軸方向のチャネル１２の周状の整列線の半径方向外側の周状の整列線に従って配置される複数の半径方向内向きの突起３３を、自身の内周縁に組み入れている。少なくとも１つの半径方向内向きの突起３３が、薄板スタック１０のそれぞれの軸方向のチャネル１２に隣接して設けられ、半径方向内向きの突起３３のそれぞれが、永久磁石２０を取り付ける前の状態においては、それぞれの軸方向のチャネル１２の輪郭の投影に対して半径方向外側に保たれており、永久磁石２０を取り付けた後の状態においては、上記軸方向のチャネル１２の輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うように変形させられて、上記永久磁石２０の隣接する端部リング３１の方向への移動を防止するため、それぞれの永久磁石２０を軸方向に上記軸方向のチャネル１２の内側に保持するためのストッパを定めている。

図示の構成においては、半径方向内向きの突起３３が、薄板スタック１０の隣接する端部の薄板に当接して位置するように定められ、従って、各軸方向のチャネル１２が、それぞれの半径方向内向きの突起３３に組み合わせられている。しかしながら、本発明によれば、隣接する端部の薄板に対する１つ以上の半径方向内向きの突起３３の配置について、例えば上記半径方向内向きの突起３３を薄板スタック１０の隣接する端部の薄板から軸方向に離間させて設けるなど、他の構成も可能であることを理解すべきである。

図示の課題解決策においては、両方の端部リング３１に半径方向内向きの突起３３が設けられているが、本明細書に提示される本発明の概念において、上記端部リング３１のうちの一方のみに上記半径方向内向きの突起３３を設け、回転子カゴ３０の他方の端部リング３１に隣接する永久磁石２０の保持を、例えば回転子カゴの形成時に他の公知の手段によって得てもよい。

両方の端部リングに半径方向内向きの突起３３が設けられている図示の課題解決策においては、電動モータの回転子に永久磁石を取り付けるための本発明のプロセスにおいて、各端部リング３１の半径方向内向きの突起３３を変形させるステップを、永久磁石２０をそれぞれの軸方向のチャネル１２に取り付けた後で行うことができる。

他の課題解決策においては、端部リング３１のうちの一方の半径方向内向きの突起３３を変形させるステップが、永久磁石２０を軸方向のチャネル１２に収容する前に行われ、他方の端部リング３１の半径方向内向きの突起３３の変形が、上記永久磁石２０を軸方向のチャネル１２に配置した後で行われる。

本発明によって構成された回転子カゴの端部リングを有する回転子の概略上面図であり、永久磁石を回転子の薄板スタックに取り付ける前の状態にある。 図１に示した回転子の概略上面図であるが、永久磁石を回転子の薄板スタックに取り付けた後の状態にある。 図１に示した回転子の概略縦断面図である。 図２に示した回転子の概略縦断面図である。

Claims (8)

1. ・中央の軸方向の穴（１１）と、中央の軸方向の穴（１１）の周囲に配置された複数の軸方向のチャネル（１２）と、周辺部に配置されて軸方向のチャネル（１２）の外側に位置している軸方向の穴（１３）とが設けられている、薄板スタック（１０）と、
   ・軸方向のチャネル（１２）に収容されて回転子の極を定める永久磁石（２０）と、
   ・一対の端部リング（３１）によって形成され、それぞれの端部リング（３１）が薄板スタック（１０）の隣接する端部の薄板に当接して位置するとともに、端部リング（３１）と一緒に単一部品として軸方向の穴（１３）において鋳造される複数のバー（３２）によって互いに接続されている回転子カゴ（３０）と、
   を備える、電動モータの回転子に磁石を取り付けるプロセスであって、
   ａ）軸方向のチャネル（１２）のそれぞれに隣接しかつ前記軸方向のチャネル（１２）の輪郭の投影に対して半径方向外側に位置している少なくとも１つの半径方向内向きの突起（３３）を備えつつ、端部リング（３１）を形成するステップと、
   ｂ）各軸方向のチャネル（１２）に、少なくとも１つのそれぞれの永久磁石（２０）を取り付けるステップと、
   ｃ）各半径方向内向きの突起（３３）を変形させ、半径方向内向きの突起（３３）の半径方向の広がりを、前記軸方向のチャネル（１２）の輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うために充分に増加させ、それぞれの永久磁石（２０）を軸方向に保持するためのストッパを定めるステップと、
   を含むことを特徴とする、プロセス。
2. 半径方向内向きの突起（３３）が、薄板スタック（１０）の隣接する端部の薄板に当接して位置していることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
3. 各半径方向内向きの突起（３３）の変形が、機械的に実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
4. 各半径方向内向きの突起（３３）が、薄板スタック（１０）の隣接する端部の薄板へとビードされることを特徴とする、請求項３に記載のプロセス。
5. 各端部リング（３１）にそれぞれの複数の半径方向内向きの突起（３３）を形成することを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
6. ・端部リング（３１）のうちの一方の各半径方向内向きの突起（３３）を変形させ、半径方向内向きの突起（３３）の半径方向の広がりを、前記軸方向のチャネル（１２）の輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うために充分に増加させ、当該端部リング（３１）の方向においてそれぞれの永久磁石（２０）を軸方向に保持するためのストッパを定めるステップと、
   ・各軸方向のチャネル（１２）に、少なくとも１つのそれぞれの永久磁石（２０）を取り付けるステップと、
   ・他方の端部リング（３１）の半径方向内向きの突起（３３）を変形させ、半径方向内向きの突起（３３）の半径方向の広がりを、前記軸方向のチャネル（１２）の輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うために充分に増加させ、当該端部リング（３１）の方向においてそれぞれの永久磁石（２０）を軸方向に保持するためのストッパを定めるステップと、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
7. ・中央の軸方向の穴（１１）と、中央の軸方向の穴（１１）の周囲に配置された複数の軸方向のチャネル（１２）と、周辺部に配置されて軸方向のチャネル（１２）の外側に位置している軸方向の穴（１３）とが設けられている、薄板スタック（１０）と、
   ・軸方向のチャネル（１２）に収容されて回転子の極を定める永久磁石（２０）と、
   ・一対の端部リング（３１）によって形成され、それぞれの端部リング（３１）が薄板スタック（１０）の隣接する端部の薄板に当接して位置するとともに、端部リング（３１）と一緒に単一部品として軸方向の穴（１３）において鋳造される複数のバー（３２）によって互いに接続されている回転子カゴ（３０）と、
   を備える、電動モータの回転子であって、
   端部リング（３１）の少なくとも一方が、軸方向のチャネル（１２）のそれぞれに隣接した少なくとも１つの半径方向内向きの突起（３３）を組み入れており、前記半径方向内向きの突起（３３）が、永久磁石（２０）を取り付ける前の状態においては、それぞれの軸方向のチャネル（１２）の輪郭の投影に対して半径方向外側に保たれており、永久磁石（２０）を取り付けた後の状態においては、前記軸方向のチャネル（１２）の輪郭の投影の少なくとも一部を半径方向から覆うように変形させられて、隣接する端部リング（３１）の方向においてそれぞれの永久磁石（２０）を軸方向に保持するためのストッパを定めていることを特徴とする、電動モータの回転子。
8. 半径方向内向きの突起（３３）が、薄板スタック（１０）の隣接する端部の薄板に当接して位置していることを特徴とする、請求項７に記載の回転子。

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