JP2009044819A - Rotor for magnet-embedded motor and its manufacturing method therefor - Google Patents

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Tomoya Kogure
智也 小暮
Takasuke Kaneda
敬右 金田
Yoshito Takeuchi
誉人 竹内
Mitsuru Sakuma
満 佐久間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a rotor for a magnet-embedded motor which can effectively prevent an eddy current loss, and can significantly reduce rotor manufacturing cost. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the rotor for the magnet-embedded motor having a plurality of permanent magnets 2 embedded in a rotor core 1 includes a first process for inserting the permanent magnets 2 into magnet insertion slots 12 of the rotor core 1, and a second process for dividing the permanent magnets 2 into a plurality of permanent magnet divided bodies 2a, by pressing the permanent magnets by using upper and lower end plates 3, 3 in such an attitude that the permanent magnets 2 inserted into the slots 12. Grooves 21 are formed at both ends of the permanent magnets 2; protrusions 31 are formed in positions corresponding to the grooves 21 on the end plates 3; and the permanent magnet divided bodies are formed with high accuracy due to the effect that the protrusions 31 are pressed into the grooves 21, in an attitude where the protrusions are being fitted into the grooves. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁石埋め込み型モータ用ロータとその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a magnet embedded motor rotor and a method of manufacturing the same.

ブラシレスDCモータをはじめとする各種のモータの中で、ロータコア内部に複数の永久磁石が埋め込まれてなる永久磁石埋込型のロータを具備するモータはよく知られるところである。例えば、ハイブリット車両用のモータには、上記する磁石埋込型のロータを有するモータが使用されている。   Among various types of motors including a brushless DC motor, a motor having a permanent magnet embedded rotor in which a plurality of permanent magnets are embedded in a rotor core is well known. For example, a motor having a magnet-embedded rotor as described above is used as a motor for a hybrid vehicle.

ところで、ステータティースには巻線が集中巻き若しくは分布巻きされることによってコイルが形成されており、コイルに電流を印加することによって磁束を生じさせ、永久磁石による磁束との間でマグネットトルクおよびリラクタンストルクを発生させている。この分布巻きコイルの場合には、集中巻きコイルの場合に比して磁極数も多くなり、したがって、ロータ回転時にティース側からロータの永久磁石に入ってくる磁束(または磁束の変化)は相対的に連続性がある。そのため、ロータ回転時の磁束密度の変化は相対的に少ない。それに対し、集中巻きコイルの場合には、磁束密度の変化が相対的に大きくなることから永久磁石には渦電流が生じ易く、渦電流の発生によって永久磁石は発熱し、不可逆な熱減磁が招来されることで永久磁石自体の磁気特性が低下することとなる。   By the way, a coil is formed in the stator teeth by concentrated winding or distributed winding. A magnetic flux is generated by applying a current to the coil, and magnet torque and reluctance are generated between the stator teeth and the magnetic flux. Torque is generated. In the case of this distributed winding coil, the number of magnetic poles is larger than in the case of the concentrated winding coil. Therefore, the magnetic flux (or change in magnetic flux) that enters the permanent magnet of the rotor from the teeth side when the rotor rotates is relative. Has continuity. Therefore, the change of the magnetic flux density at the time of rotor rotation is relatively small. On the other hand, in the case of concentrated winding coils, the change in magnetic flux density is relatively large, so eddy currents are likely to be generated in the permanent magnets. The generation of eddy currents causes the permanent magnets to generate heat, and irreversible thermal demagnetization occurs. Inviting the magnetic properties of the permanent magnet itself will be reduced.

近時のハイブリッド自動車や電気自動車で使用される駆動用モータに関して言えば、モータの出力性能アップが追求されている中でたとえばその回転数や極数の増加が図られており、この回転数の増加等によって磁石に作用する磁界の変動率が大きくなり、その結果として上記渦電流が発生し易く、発熱によって齎される磁石の熱減磁によってモータ性能が逆に低下し、モータの耐久性の低下に繋がるといった課題が生じている。   Speaking of drive motors used in recent hybrid vehicles and electric vehicles, for example, the number of revolutions and the number of poles have been increased while the improvement in motor output performance has been pursued. As a result, the fluctuation rate of the magnetic field acting on the magnet increases due to an increase, and as a result, the eddy current is likely to be generated. The problem that it leads to is generated.

上記する渦電流の発生およびそれに起因する熱減磁の招来を防止するために、永久磁石埋込型のロータを備えたモータにおいては、該永久磁石を複数の分割ピースから形成しておき、この分割ピースを束ねてロータの挿入溝に挿入設置する方策が講じられている(例えば、特許文献1,2参照)。   In order to prevent the generation of the eddy current and the induction of thermal demagnetization due to it, in a motor provided with a permanent magnet embedded rotor, the permanent magnet is formed from a plurality of divided pieces. Measures have been taken to bundle the divided pieces and insert them into the insertion groove of the rotor (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開2006−136130号公報JP 2006-136130 A 特開2000−324736号公報JP 2000-324736 A

永久磁石に生じ得る渦電流の発生を効果的に防止するために、該永久磁石を複数の分割ピースから製造するのは有効な方法である。しかし、無垢の永久磁石を製造することに比して、これを複数の分割ピースに分割してこれらを束ねる製造方法ではその製造効率が極めて低いのが現状であり、製造コストが大幅に高くなっていること、分割ピース同士を接着したりモールド体を製造する場合には、製造工程の増加や製造手間が相俟って、より一層製造コストが高騰するといった新たな課題が生じている。   In order to effectively prevent the generation of eddy currents that can occur in the permanent magnet, it is an effective method to manufacture the permanent magnet from a plurality of divided pieces. However, in comparison with manufacturing a solid permanent magnet, the manufacturing method of dividing this into a plurality of divided pieces and bundling them is currently very low in manufacturing efficiency, which greatly increases the manufacturing cost. In addition, when the divided pieces are bonded to each other or the mold body is manufactured, a new problem has arisen that the manufacturing cost is further increased due to an increase in manufacturing steps and manufacturing labor.

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、磁石埋め込み型モータ用のロータに埋設される永久磁石において、渦電流損を効果的に防止するとともに、ロータ製造コストを大幅に低減することのできる磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法とこの製造方法によって製造される磁石埋め込み型モータ用ロータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a permanent magnet embedded in a rotor for a magnet-embedded motor, eddy current loss is effectively prevented and the rotor manufacturing cost is greatly reduced. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor that can be used, and a rotor for a magnet-embedded motor manufactured by the manufacturing method.

前記目的を達成すべく、本発明による磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法は、複数の永久磁石がロータコア内に埋め込まれてなる磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法であって、前記ロータの磁石挿入用スロット内に前記永久磁石を挿入する第一の工程と、前記スロット内に永久磁石が挿入された姿勢において、該永久磁石を複数に分割する第二の工程と、からなることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor according to the present invention is a method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor in which a plurality of permanent magnets are embedded in a rotor core. A first step of inserting the permanent magnet into the slot for insertion, and a second step of dividing the permanent magnet into a plurality of pieces in the posture in which the permanent magnet is inserted into the slot. To do.

本発明の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法は、一つの永久磁石をロータスロット内に挿入した後に分割することにより、あるいは、複数の磁石分割体をスロット内に挿入した後により多くの磁石分割体を形成することにより、永久磁石の製造効率、ひいてはロータの製造効率を向上できるようにしたロータの製造方法に関するものである。   The method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor according to the present invention can be performed by dividing a single permanent magnet after inserting it into a rotor slot, or by dividing a plurality of magnets after inserting a plurality of magnet divided bodies into the slot. The present invention relates to a method for manufacturing a rotor that can improve the manufacturing efficiency of a permanent magnet, and thus the manufacturing efficiency of a rotor, by forming a body.

ここで、永久磁石は、ネオジムに鉄とボロンを加えた3成分系のネオジム磁石、サマリウムとコバルトとの2成分系の合金からなるサマリウムコバルト磁石、鉄酸化物粉末を主原料としたフェライト磁石、アルミニウム、ニッケル、コバルトなどを原料としたアルニコ磁石など、コストと磁気特性を勘案して適宜の磁石を適用することができる。中でも、最大エネルギー積が高く、比較的安価なネオジム磁石を適用するのが好ましい。   Here, the permanent magnet is a ternary neodymium magnet obtained by adding iron and boron to neodymium, a samarium cobalt magnet made of a binary alloy of samarium and cobalt, a ferrite magnet mainly composed of iron oxide powder, An appropriate magnet can be applied in consideration of cost and magnetic characteristics, such as an alnico magnet made of aluminum, nickel, cobalt, or the like. Among them, it is preferable to apply a neodymium magnet having a high maximum energy product and relatively inexpensive.

本発明の製造方法の一実施の形態として、ロータの両端面に装着される2つの非磁性のエンドプレートには突起が形成されており、該突起をスロット内に挿入された永久磁石の端面に当接させ、該エンドプレートを押圧することによって永久磁石を分割する形態がある。   As one embodiment of the manufacturing method of the present invention, protrusions are formed on the two non-magnetic end plates attached to both end faces of the rotor, and the protrusions are formed on the end faces of the permanent magnets inserted into the slots. There is a form in which the permanent magnet is divided by abutting and pressing the end plate.

ここで、エンドプレートは非磁性を有する素材としては、たとえばアルミニウムやその合金、銅やその合金などを挙げることができる。   Here, examples of the non-magnetic material for the end plate include aluminum and its alloys, copper and its alloys, and the like.

ここで、永久磁石の両端面にはエンドプレートの前記突起に対応する位置に溝が形成されていて、該溝に該突起が位置決めされた姿勢でエンドプレートを押圧する形態が好ましい。この場合、ロータの両端面に臨む永久磁石の両端面の双方に形成される溝は対応する位置に形成されていることが望ましく、例えば、上下端面で3つずつの溝が対応する位置に形成されていることで、対応する位置の溝同士を繋ぐ分割ライン(永久磁石のスロット挿入方向または略挿入方向)で磁石の分割が行われ易くなる。   Here, it is preferable that grooves are formed at both end surfaces of the permanent magnet at positions corresponding to the protrusions of the end plate, and the end plate is pressed in a posture in which the protrusions are positioned in the grooves. In this case, it is desirable that the grooves formed on both end faces of the permanent magnet facing both end faces of the rotor are formed at corresponding positions, for example, three grooves are formed at corresponding positions on the upper and lower end faces. As a result, the magnets can be easily divided along the dividing line (the slot insertion direction or substantially the insertion direction of the permanent magnet) that connects the grooves at the corresponding positions.

また、本発明の製造方法の他の実施の形態として、永久磁石の両端面には溝が形成されており、かつ、永久磁石に比して線膨張係数の大きな素材からなる膨張片が該溝内に配設されており、前記第二の工程では、永久磁石を加熱することによって前記膨張片を膨張させ、永久磁石を分割する形態もある。   As another embodiment of the manufacturing method of the present invention, grooves are formed on both end faces of the permanent magnet, and an expansion piece made of a material having a larger linear expansion coefficient than the permanent magnet is formed in the groove. In the second step, there is also a mode in which the expansion piece is expanded by heating the permanent magnet and the permanent magnet is divided.

ここで、使用される膨張片は、少なくとも溝の一部に入り込む形状および大きさのものであればよく、必ずしも溝形状に適合した形状および寸法のものである必要はない。また、線膨張係数が少なくとも永久磁石よりも大きく、加熱等された際に、膨張片の熱変形量が相対的に大きくなることで永久磁石を分割できる線膨張係数と硬度を具備する素材であればよい。かかる素材としては、フッ素樹脂やポリアミドなどを挙げることができる。   Here, the expansion piece to be used has only to have a shape and a size that can enter at least a part of the groove, and does not necessarily have a shape and a size that match the groove shape. In addition, the linear expansion coefficient is at least larger than that of the permanent magnet, and when heated, the material has a linear expansion coefficient and hardness that can divide the permanent magnet by relatively increasing the amount of thermal deformation of the expansion piece. That's fine. Examples of such materials include fluororesin and polyamide.

また、本発明の製造方法の他の実施の形態は、永久磁石の両端面にはエンドプレートの前記突起に対応する位置に第一の溝が形成されており、かつ、永久磁石のスロット挿入方向の両端面には間隔を置いて複数の第二の溝が形成されており、かつ、永久磁石に比して線膨張係数の大きな素材からなる膨張片が該第二の溝内に配設されており、前記第二の工程では、前記第一の溝に前記突起が位置決めされた姿勢でエンドプレートを押圧することで永久磁石をスロット挿入方向に分割するとともに、永久磁石を加熱することによって前記膨張片を膨張させ、永久磁石をスロット挿入方向に直交する方向に分割する形態もある。   In another embodiment of the manufacturing method of the present invention, first grooves are formed at positions corresponding to the protrusions of the end plate on both end faces of the permanent magnet, and the slot insertion direction of the permanent magnet A plurality of second grooves are formed on both end faces of the magnet, and expansion pieces made of a material having a larger linear expansion coefficient than the permanent magnet are disposed in the second grooves. In the second step, the permanent magnet is divided in the slot insertion direction by pressing the end plate in a posture in which the protrusion is positioned in the first groove, and the permanent magnet is heated by heating the permanent magnet. There is also a form in which the expansion piece is expanded and the permanent magnet is divided in a direction perpendicular to the slot insertion direction.

本実施の形態では、ロータスロット内に挿入された永久磁石をスロット挿入方向(または略挿入方向)とこれに直交する方向(または略直交方向)の2方向で分割するものであり、永久磁石の分割体(分割数)をロータ内でより多くすることで渦電流の発生をより抑止することができる。   In the present embodiment, the permanent magnet inserted into the rotor slot is divided into two directions, that is, a slot insertion direction (or substantially insertion direction) and a direction orthogonal to this (or substantially orthogonal direction). Generation of eddy currents can be further suppressed by increasing the number of divided bodies (number of divisions) in the rotor.

ここで、永久磁石の加熱は、任意の加熱装置にてロータコアおよび永久磁石を加熱する方法のほかに、モータを駆動させて永久磁石に渦電流を積極的に発生させ、この渦電流によって永久磁石を発熱させるものであってもよい。この形態では、モータ駆動の当初時期のみ渦損が生じるものの、永久磁石が分割された後は渦損のない、もしくは可及的に渦損が低減されたロータおよびモータを得ることができる。   Here, in addition to the method of heating the rotor core and the permanent magnet with an arbitrary heating device, the permanent magnet is heated by driving the motor to actively generate eddy currents in the permanent magnets. May generate heat. In this embodiment, a vortex loss occurs only at the initial stage of motor driving, but a rotor and a motor with no vortex loss or reduced vortex loss as much as possible after the permanent magnet is divided can be obtained.

また、予め分割された永久磁石は、扁平板状もしくは扁平棒状の形態のほかにも、湾曲形状の永久磁石を使用することができ、この場合には、少なくともその凹面側に溝が形成された永久磁石をスロット挿入方向に積層しながら該スロット内に挿入する。   In addition to the flat plate shape or the flat rod shape, a curved permanent magnet can be used as the previously divided permanent magnet, and in this case, a groove is formed at least on the concave surface side. A permanent magnet is inserted into the slot while being stacked in the slot insertion direction.

湾曲形状の凹面側は押圧された際には引張側となり、分割起点となることから、少なくとも凹面側に単数もしくは複数の溝を形成しておくものである。なお、湾曲形状の凸面側と凹面側の対応する位置に溝を形成してもよいことは勿論のことである。   When the concave side of the curved shape becomes the tension side when pressed, and becomes the starting point of division, at least one groove or grooves are formed on the concave side. Of course, grooves may be formed at corresponding positions on the convex and concave surfaces of the curved shape.

さらに、本発明の製造方法の他の実施の形態として、前記第一の工程では、永久磁石をスロット挿入方向に積層するとともに相隣る永久磁石の対向面の対応位置に溝が形成され、この溝間にスペーサを介装させた姿勢でスロット内に挿入し、この状態でエンドプレート等により永久磁石を押圧する形態もある。   Furthermore, as another embodiment of the manufacturing method of the present invention, in the first step, the permanent magnets are stacked in the slot insertion direction, and grooves are formed at corresponding positions on the opposing surfaces of adjacent permanent magnets. There is also a form in which the spacer is inserted into the slot with a spacer interposed between the grooves, and the permanent magnet is pressed by an end plate or the like in this state.

ここで、使用されるスペーサはたとえばセラミックスなどの高硬度の素材から形成されるものであり、このスペーサを上下の永久磁石分割体に形成された溝内に配設した姿勢で永久磁石をその上下から押圧することにより、永久磁石はスロット挿入方向に分割される。さらに、高硬度のスペーサはスロット挿入方向の分割隙間部に介装され、所定の隙間が該スペーサにて保持された永久磁石分割体をスロット内で形成することができる。   Here, the spacer used is formed of a material having a high hardness such as ceramics, and the permanent magnet is moved up and down in a posture in which the spacer is disposed in a groove formed in the upper and lower permanent magnet divided bodies. The permanent magnet is divided in the slot insertion direction. Furthermore, the spacer having high hardness is interposed in the divided gap portion in the slot insertion direction, and a permanent magnet divided body in which the predetermined gap is held by the spacer can be formed in the slot.

上記する本発明のロータの製造方法によれば、ロータスロット内で一つの永久磁石を分割したり、複数の永久磁石分割体をロータスロット内でより多くの分割体とすることができ、ロータおよびモータの製造効率を格段に向上させることができる。   According to the rotor manufacturing method of the present invention described above, one permanent magnet can be divided in the rotor slot, or a plurality of permanent magnet divided bodies can be divided into more divided bodies in the rotor slot. The manufacturing efficiency of the motor can be significantly improved.

本発明のロータの製造方法によって製造されたロータは、近時その量産が盛んになっており、かつ高い出力性能が期待されるハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータに好適である。   The rotor manufactured by the method for manufacturing a rotor according to the present invention is suitable for a drive motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle, which has recently been mass-produced and is expected to have high output performance.

以上の説明から理解できるように、本発明の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法によれば、永久磁石分割体を効率的に得ることができ、ロータおよびモータの製造効率を向上させることができるとともに、熱減磁の発生が低減された高性能なロータおよびモータを製造することができる。   As can be understood from the above description, according to the method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor of the present invention, a permanent magnet divided body can be efficiently obtained, and the manufacturing efficiency of the rotor and the motor can be improved. In addition, it is possible to manufacture a high-performance rotor and motor in which the occurrence of thermal demagnetization is reduced.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明のロータの製造方法を説明する分解斜視図であり、図2はロータスロット内における永久磁石分割体の一実施の形態を示した縦断面図である。図3は永久磁石の溝深さ範囲を説明した図であって、図3aはその正面図であり、図3bは溝深さと押圧力の関係を示したグラフである。図4は永久磁石分割体の他の実施の形態を説明した図であって、図4aは分割前の状態の永久磁石を示しており、図4b、図4cはともに永久磁石分割体を示した図である。図5〜8はともに永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を説明した図であって、それらのa図は分割前の状態の永久磁石を示しており、b図は永久磁石分割体を示した図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining a rotor manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a permanent magnet divided body in a rotor slot. FIG. 3 is a diagram for explaining the groove depth range of the permanent magnet, FIG. 3a is a front view thereof, and FIG. 3b is a graph showing the relationship between the groove depth and the pressing force. FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the permanent magnet divided body. FIG. 4a shows the permanent magnet in a state before the division, and FIGS. 4b and 4c both show the permanent magnet divided body. FIG. FIGS. 5 to 8 are diagrams for explaining still another embodiment of the permanent magnet divided body, in which FIG. 5a shows the permanent magnet before being divided, and FIG. 5b shows the permanent magnet divided body. FIG.

図1は、磁石埋め込み型モータ用のロータの分解斜視図を示している。このロータは、珪素鋼板11が所定高さに積層固定されたロータコア1に形成されたスロット12内に永久磁石2が挿入固定され、該ロータコア1の両端部にアルミニウムや銅などからなる非磁性のエンドプレート3,3が装着されるものである。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a rotor for an embedded magnet motor. In this rotor, a permanent magnet 2 is inserted and fixed in a slot 12 formed in a rotor core 1 in which a silicon steel plate 11 is laminated and fixed at a predetermined height, and nonmagnetic material made of aluminum, copper or the like is formed at both ends of the rotor core 1. End plates 3 and 3 are mounted.

永久磁石2はスロット12内に挿入された後に複数の永久磁石分割体に分割される。具体的には、すべての永久磁石2のロータ端部に臨む各両端部に所定数の溝21が形成されていて、これら永久磁石2を対応するスロット12内にそれぞれ挿入する。次いで、ロータコア1の端部に装着された際に永久磁石2端部の溝21に対応する位置に突起31を備えたエンドプレート3,3を装着する。次いで、これらを上下から押圧することにより、溝21内に嵌め合いされた突起31から作用する押圧力(圧縮力)によって永久磁石2をスロット挿入方向に延びる複数の永久磁石分割体に分割するものである。   The permanent magnet 2 is divided into a plurality of permanent magnet divided bodies after being inserted into the slot 12. Specifically, a predetermined number of grooves 21 are formed at both end portions facing the rotor end portions of all the permanent magnets 2, and these permanent magnets 2 are respectively inserted into the corresponding slots 12. Next, the end plates 3 and 3 having the protrusions 31 are mounted at positions corresponding to the grooves 21 at the end of the permanent magnet 2 when mounted on the end of the rotor core 1. Next, by pressing these from above and below, the permanent magnet 2 is divided into a plurality of permanent magnet divided bodies extending in the slot insertion direction by a pressing force (compression force) acting from the projection 31 fitted in the groove 21. It is.

図2は、上記方法によってスロット12内に形成された永久磁石分割体2aを示した縦断面図である。図示例では、3つの溝21,21,21が等間隔で形成されていて、4つの同幅の永久磁石分割体2aが形成されている。永久磁石分割体2aが形成されると、エンドプレート3の溝31が両側の永久磁石分割体2a,2a間に入り込み、エアギャップGを形成するとともにこれを保持することができる。なお、突起31は溝側に突な楔状を呈しているが、図示する形態に限定されるものではない。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the permanent magnet divided body 2a formed in the slot 12 by the above method. In the illustrated example, three grooves 21, 21, 21 are formed at equal intervals, and four permanent magnet divided bodies 2a having the same width are formed. When the permanent magnet divided body 2a is formed, the groove 31 of the end plate 3 enters between the permanent magnet divided bodies 2a and 2a on both sides to form the air gap G and hold it. The protrusion 31 has a protruding wedge shape on the groove side, but is not limited to the illustrated form.

[永久磁石端部の溝の深さ範囲を決定するための実験とその結果]
本発明者等は、永久磁石端部に形成される溝の深さ範囲を設定するための実験を試みた。この実験は、図3aに示すように永久磁石片の高さをH(=6.5mm)、上下端に形成される溝の高さをh(=1〜2mm)とし、全高Hに対する溝高さhの比率を多様に変化させて試験片を作成し、各試験片ごとに両端部からエンドプレートで押圧することによって永久磁石分割体の形成良否を検証したものである。その結果を図3bに示している。
[Experiment and results for determining the depth range of the permanent magnet end]
The present inventors tried an experiment for setting the depth range of the groove formed at the end of the permanent magnet. In this experiment, as shown in FIG. 3A, the height of the permanent magnet piece is H (= 6.5 mm), the height of the grooves formed on the upper and lower ends is h (= 1 to 2 mm), and the groove height with respect to the total height H is shown. Test pieces were prepared by changing the ratio of the length h in various ways, and the quality of formation of the permanent magnet divided body was verified by pressing each end piece with an end plate from both ends. The result is shown in FIG.

実験の結果、hが1/10H未満の場合(図3bのA1領域)には、永久磁石が良好に上下を貫通できず、たとえば永久磁石の全体が破壊するなどして成形性は良好ではなかった。
また、hが1/3Hを超える(図3bのA3領域)と、エンドプレートで押圧する前段階、例えばスロット挿入段階等で割れ易くなり、挿入作業に支障をきたすといった問題が生じた。
As a result of the experiment, when h is less than 1 / 10H (A1 region in FIG. 3b), the permanent magnet cannot penetrate through the top and bottom, for example, the whole permanent magnet breaks, and the formability is not good. It was.
Further, when h exceeds 1 / 3H (A3 region in FIG. 3b), there is a problem that it becomes easy to break at the stage before pressing with the end plate, for example, at the slot insertion stage, and the insertion work is hindered.

一方、hが1/10Hと1/3Hの範囲(図3bのA2領域)では、上記いずれの問題も発生せず、所望品質の永久磁石分割体を得ることができた。   On the other hand, in the range where h is 1 / 10H and 1 / 3H (A2 region in FIG. 3b), none of the above problems occurred, and a permanent magnet divided body having a desired quality could be obtained.

図4は、永久磁石分割体の他の実施の形態を示したものである。この実施の形態では、図4aに示すように永久磁石2Aの上下端に矩形溝2A1を形成しておき、この溝内に膨張片4を配設しておく。ここで、この膨張片4は、線膨張係数が少なくとも永久磁石2Aよりも大きく、これが加熱等された際に、膨張片4の熱変形量が相対的に大きくなることで永久磁石2Aを分割できる線膨張係数と硬度を具備する素材、たとえば、フッ素樹脂を300℃程度で圧入すればよい。   FIG. 4 shows another embodiment of the permanent magnet divided body. In this embodiment, as shown in FIG. 4a, rectangular grooves 2A1 are formed in the upper and lower ends of the permanent magnet 2A, and the expansion piece 4 is disposed in the groove. Here, the expansion piece 4 has a linear expansion coefficient that is at least larger than that of the permanent magnet 2A. When the expansion piece 4 is heated or the like, the amount of thermal deformation of the expansion piece 4 becomes relatively large so that the permanent magnet 2A can be divided. A material having a linear expansion coefficient and hardness, for example, a fluororesin may be press-fitted at about 300 ° C.

これをロータスロット内に挿入後、永久磁石2Aを加熱することによって膨張片4が膨張して永久磁石2Aを複数の永久磁石分割体2A’とし、エアギャップGを形成することができる(図4b参照)。ここで永久磁石の加熱は、任意の加熱装置にてロータコア1および永久磁石2Aを加熱する方法のほかに、モータを駆動させて永久磁石2Aに渦電流を積極的に発生させ、この渦電流によって永久磁石2Aを発熱させる方法もある。   After this is inserted into the rotor slot, the expansion piece 4 is expanded by heating the permanent magnet 2A, whereby the permanent magnet 2A is made into a plurality of permanent magnet divided bodies 2A ′, and an air gap G can be formed (FIG. 4b). reference). Here, in addition to the method of heating the rotor core 1 and the permanent magnet 2A by an arbitrary heating device, the permanent magnet is heated by driving the motor to actively generate an eddy current in the permanent magnet 2A. There is also a method of causing the permanent magnet 2A to generate heat.

図4bは永久磁石をスロット挿入方向に分割するものであるが、図4cのごとく、永久磁石をスロット挿入方向に直交する方向に分割するものであってもよい。   Although FIG. 4 b divides the permanent magnet in the slot insertion direction, as shown in FIG. 4 c, the permanent magnet may be divided in a direction orthogonal to the slot insertion direction.

図5は、永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を示したものである。この実施の形態では、図5aに示すように、永久磁石2Bの上下端の対応する位置に溝2B1を形成しておき、永久磁石2Bの左右両側端の対応する位置に別途の溝2B2を形成しおき、この溝2B2に上記同様の膨張片4を配設しておくものである。   FIG. 5 shows still another embodiment of the permanent magnet divided body. In this embodiment, as shown in FIG. 5a, grooves 2B1 are formed at corresponding positions on the upper and lower ends of the permanent magnet 2B, and separate grooves 2B2 are formed at corresponding positions on both the left and right ends of the permanent magnet 2B. In addition, the expansion piece 4 similar to the above is disposed in the groove 2B2.

これをロータスロット内に挿入後、エンドプレート3,3で押圧するとともに永久磁石2Bを加熱する(渦電流による発熱を含む)ことにより、中央の永久磁石分割体2B’と左右のより小面積に分割された永久磁石分割体2B”からなる永久磁石分割体を形成することができる(図5b参照)。   After this is inserted into the rotor slot, it is pressed by the end plates 3 and 3 and the permanent magnet 2B is heated (including heat generated by the eddy current), so that the central permanent magnet divided body 2B ′ and the left and right smaller areas can be obtained. A permanent magnet divided body composed of the divided permanent magnet divided body 2B ″ can be formed (see FIG. 5b).

図6は、永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を示したものである。この実施の形態では、図6aに示すように、湾曲形状を呈し、その凹面中央に溝2C11が形成された永久磁石分割体2C1をスロット内に挿入してスロット挿入方向に分割体が積層されてなる永久磁石2Cを形成し、これを図6bのごとく、上下のエンドプレート3,3で押圧することでより小分割された永久磁石分割体2C2を形成するものである。   FIG. 6 shows still another embodiment of the permanent magnet divided body. In this embodiment, as shown in FIG. 6a, a permanent magnet divided body 2C1 having a curved shape and having a groove 2C11 formed at the center of the concave surface is inserted into the slot, and the divided bodies are stacked in the slot insertion direction. A permanent magnet divided body 2C2 that is further divided into small pieces is formed by pressing the upper and lower end plates 3 and 3 as shown in FIG. 6B.

図7は、図6で示す実施の形態に比して、より多くの溝2D11をその凹面中央に有した永久磁石分割体2D1をスロット内に挿入し、積層させて永久磁石2Dを形成し、これを同様に上下から押圧することでより小分割された永久磁石分割体2D2を形成するものである。   Compared with the embodiment shown in FIG. 6, FIG. 7 inserts a permanent magnet segment 2D1 having more grooves 2D11 in the center of the concave surface into the slot and laminates it to form a permanent magnet 2D. This is similarly pressed from above and below to form a permanent magnet divided body 2D2 that is further subdivided.

図8は、永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を示したものである。この実施の形態では、図8aに示すように、扁平板状の2枚の永久磁石分割体2E1、2E1であって、各分割体の対向面の対応する位置に溝2E’が形成された永久磁石分割体2E1、2E1を用意し、それらの溝2E’、2E’内にセラミックスなどからなる硬質なスペーサ5を配設した姿勢で積層し、これをロータスロット内に挿入して上下からエンドプレート3,3で押圧するものである。   FIG. 8 shows still another embodiment of the permanent magnet divided body. In this embodiment, as shown in FIG. 8a, two permanent magnet divided bodies 2E1 and 2E1 each having a flat plate shape, each having a groove 2E ′ formed at a corresponding position on the opposing surface of each divided body. Magnet division bodies 2E1 and 2E1 are prepared, laminated in a posture in which hard spacers 5 made of ceramics or the like are disposed in the grooves 2E ′ and 2E ′, and inserted into the rotor slot to end plate from above and below. 3 and 3 are pressed.

エンドプレート3,3で押圧すると、図8bのように溝2E’から上下方向に分割ラインが形成されて各永久磁石分割体2E1は複数の上下方向の分割ラインによって図示のような小分割体2E2となり、この小分割体2E2、2E2間のギャップ内にスペーサ5が進入することで図8bのような永久磁石分割体が形成されるものである。   When the end plates 3 and 3 are pressed, a dividing line is formed in the vertical direction from the groove 2E ′ as shown in FIG. 8B. Thus, when the spacer 5 enters the gap between the small divided bodies 2E2 and 2E2, a permanent magnet divided body as shown in FIG. 8b is formed.

上記する本発明の磁石埋め込み型モータ用のロータの製造方法によれば、ロータスロット内で効率的に永久磁石分割体を形成することができ、さらには分割体間のエアギャップも確保されることから、製造効率を高めることができるとともに、渦電流の発生も抑止できることで出力性能に優れたロータおよびモータを製造することができる。   According to the above-described method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor according to the present invention, it is possible to efficiently form a permanent magnet divided body in a rotor slot, and to secure an air gap between the divided bodies. Therefore, it is possible to increase the manufacturing efficiency and suppress the generation of eddy currents, thereby manufacturing a rotor and a motor excellent in output performance.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

本発明のロータの製造方法を説明する分解斜視図である。It is a disassembled perspective view explaining the manufacturing method of the rotor of this invention. ロータスロット内における永久磁石分割体の一実施の形態を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed one Embodiment of the permanent magnet division body in a rotor slot. 永久磁石の溝深さ範囲を説明した図であって、(a)はその正面図であり、(b)は溝深さと押圧力の関係を示したグラフである。It is the figure explaining the groove depth range of a permanent magnet, Comprising: (a) is the front view, (b) is the graph which showed the relationship between groove depth and pressing force. 永久磁石分割体の他の実施の形態を説明した図であって、(a)は分割前の状態の永久磁石を示しており、(b)、(c)はともに永久磁石分割体を示した図である。It is the figure explaining other embodiment of a permanent magnet division body, (a) has shown the permanent magnet of the state before a division | segmentation, (b), (c) showed the permanent magnet division body both FIG. 永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を説明した図であって、(a)は分割前の状態の永久磁石を示しており、(b)は永久磁石分割体を示した図である。It is the figure explaining other embodiment of a permanent magnet division body, Comprising: (a) has shown the permanent magnet of the state before a division | segmentation, (b) is the figure which showed the permanent magnet division body.


永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を説明した図であって、(a)は分割前の状態の永久磁石を示しており、(b)は永久磁石分割体を示した図である。It is the figure explaining other embodiment of a permanent magnet division body, Comprising: (a) has shown the permanent magnet of the state before a division | segmentation, (b) is the figure which showed the permanent magnet division body. 永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を説明した図であって、(a)は分割前の状態の永久磁石を示しており、(b)は永久磁石分割体を示した図である。It is the figure explaining other embodiment of a permanent magnet division body, Comprising: (a) has shown the permanent magnet of the state before a division | segmentation, (b) is the figure which showed the permanent magnet division body. 永久磁石分割体のさらに他の実施の形態を説明した図であって、(a)は分割前の状態の永久磁石を示しており、(b)は永久磁石分割体を示した図である。It is the figure explaining other embodiment of a permanent magnet division body, Comprising: (a) has shown the permanent magnet of the state before a division | segmentation, (b) is the figure which showed the permanent magnet division body.

符号の説明Explanation of symbols

1…ロータコア、11…珪素鋼板、12…スロット、2,2A,2B,2C,2D…永久磁石、2A’、2B’、2B”、2C1、2C2、2D1、2D2、2E1,2E2…永久磁石分割体、21、2A1、2B1、2B2、2C11、2D11…溝、3…エンドプレート、4…膨張片、5…スペーサ、G,G1,G2…エアギャップ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor core, 11 ... Silicon steel plate, 12 ... Slot, 2, 2A, 2B, 2C, 2D ... Permanent magnet, 2A ', 2B', 2B ", 2C1, 2C2, 2D1, 2D2, 2E1, 2E2 ... Permanent magnet division Body, 21, 2A1, 2B1, 2B2, 2C11, 2D11 ... groove, 3 ... end plate, 4 ... expansion piece, 5 ... spacer, G, G1, G2 ... air gap

Claims (9)

複数の永久磁石がロータコア内に埋め込まれてなる磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法であって、
前記ロータの磁石挿入用スロット内に前記永久磁石を挿入する第一の工程と、
前記スロット内に永久磁石が挿入された姿勢において、該永久磁石を複数に分割する第二の工程と、からなる磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
A method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor in which a plurality of permanent magnets are embedded in a rotor core,
A first step of inserting the permanent magnet into the magnet insertion slot of the rotor;
And a second step of dividing the permanent magnet into a plurality of parts in a posture in which the permanent magnet is inserted into the slot.
前記第二の工程において、
ロータの両端面に装着される2つの非磁性のエンドプレートには突起が形成されており、該突起をスロット内に挿入された永久磁石の端面に当接させ、該エンドプレートを押圧することによって永久磁石を分割する、請求項1に記載の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
In the second step,
Protrusions are formed on the two non-magnetic end plates attached to both end faces of the rotor, and the protrusions are brought into contact with the end faces of the permanent magnets inserted into the slots, and the end plates are pressed. The method for manufacturing a rotor for an embedded magnet motor according to claim 1, wherein the permanent magnet is divided.
請求項2に記載の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法において、
永久磁石の両端面にはエンドプレートの前記突起に対応する位置に溝が形成されており、該溝に該突起が位置決めされた姿勢でエンドプレートを押圧するものである、磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
In the manufacturing method of the rotor for magnet embedded motors of Claim 2,
Grooves are formed at positions corresponding to the protrusions of the end plate on both end faces of the permanent magnet, and the rotor for an embedded magnet motor presses the end plate in a posture in which the protrusions are positioned in the grooves. Manufacturing method.
請求項1に記載の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法において、
永久磁石の両端面には溝が形成されており、かつ、永久磁石に比して線膨張係数の大きな素材からなる膨張片が該溝内に配設されており、
前記第二の工程では、永久磁石を加熱することによって前記膨張片を膨張させ、永久磁石を分割するものである、磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
In the manufacturing method of the rotor for magnet embedded motors according to claim 1,
Grooves are formed on both end faces of the permanent magnet, and expansion pieces made of a material having a larger linear expansion coefficient than the permanent magnet are disposed in the groove,
In the second step, a method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor, wherein the expansion piece is expanded by heating the permanent magnet to divide the permanent magnet.
請求項2に記載の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法において、
永久磁石の両端面にはエンドプレートの前記突起に対応する位置に第一の溝が形成されており、かつ、永久磁石のスロット挿入方向の両端面には間隔を置いて複数の第二の溝が形成されており、かつ、永久磁石に比して線膨張係数の大きな素材からなる膨張片が該第二の溝内に配設されており、
前記第二の工程では、前記第一の溝に前記突起が位置決めされた姿勢でエンドプレートを押圧することで永久磁石をスロット挿入方向に分割するとともに、永久磁石を加熱することによって前記膨張片を膨張させ、永久磁石をスロット挿入方向に直交する方向に分割するものである、磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
In the manufacturing method of the rotor for magnet embedded motors of Claim 2,
First grooves are formed on both end faces of the permanent magnet at positions corresponding to the protrusions of the end plate, and a plurality of second grooves are spaced at both end faces in the slot insertion direction of the permanent magnet. And an expansion piece made of a material having a larger linear expansion coefficient than the permanent magnet is disposed in the second groove,
In the second step, the permanent magnet is divided in the slot insertion direction by pressing the end plate in a posture in which the protrusion is positioned in the first groove, and the expansion piece is formed by heating the permanent magnet. A method for manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor, which expands and divides a permanent magnet in a direction perpendicular to the slot insertion direction.
請求項4または5に記載の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法において、
前記永久磁石の加熱は、モータを駆動させて永久磁石に渦電流を発生させ、該渦電流によって永久磁石を発熱させるものである、磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
In the manufacturing method of the rotor for magnet embedded motors according to claim 4 or 5,
The method of manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor, wherein the heating of the permanent magnet is to drive a motor to generate an eddy current in the permanent magnet and to generate heat by the eddy current.
請求項1に記載の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法において、
前記第一の工程では、湾曲した永久磁石であってその凹面側に溝が形成された永久磁石をスロット挿入方向に積層しながら該スロット内に挿入するものである、磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
In the manufacturing method of the rotor for magnet embedded motors according to claim 1,
In the first step, a permanent magnet having a curved permanent magnet and having a groove formed on the concave side thereof is inserted into the slot while being laminated in the slot insertion direction. Production method.
請求項1に記載の磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法において、
前記第一の工程では、永久磁石をスロット挿入方向に積層するとともに相隣る永久磁石の対向面の対応位置に溝が形成され、この溝間にスペーサを介装させた姿勢でスロット内に挿入するものである、磁石埋め込み型モータ用ロータの製造方法。
In the manufacturing method of the rotor for magnet embedded motors according to claim 1,
In the first step, permanent magnets are stacked in the slot insertion direction, and grooves are formed at corresponding positions on the opposing surfaces of adjacent permanent magnets, and inserted into the slots with a spacer interposed between the grooves. A method of manufacturing a rotor for a magnet-embedded motor.
請求項1〜8のいずれかの製造方法によって製造される、磁石埋め込み型モータ用ロータ。
A rotor for a magnet-embedded motor manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
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