JP2009171654A - 永久磁石埋込型ロータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁極間の漏れ磁束が小さく、外周形状精度が良く、安価な永久磁石埋込型ロータを提供する。
【解決手段】複数の永久磁石を埋設した永久磁石埋込型ロータにおいて、外周付近に設けた埋設孔２ａ間の漏れ磁束を防止する磁束遮蔽部を設けたロータコア２と、埋設孔２ａに埋設する永久磁石３と、ロータコア２の軸孔２ｂに装着される回転軸４を備え、埋設孔２ａに埋設した永久磁石３の接着と軸孔２ｂに装着した回転軸４のしまりバメ嵌合によってロータコア２をクランプする。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周付近に設けた埋設孔間に磁束遮蔽部を有する永久磁石埋込型ロータに関する。

従来の永久磁石埋込型ロータは、磁極間の漏れ磁束を小さくするため、その対策として、ロータコアの永久磁石を埋設する埋設孔の両端継鉄部を細く形成し、漏れ磁束を遮蔽するのが一般的である。

また、継鉄部を磁極の中央に配設することによって、磁極間の継鉄部を無くし、漏れ磁束の更なる低減を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ロータコアは電磁鋼板の薄板をプレス装置で打ち抜き、金型内でダボかしめにてクランプし、予めブロック化したものを用いるのが一般的である。
特開平１１−２５２８４０号公報

解決しようとする問題点は、永久磁石埋込型ロータにおいて、漏れ磁束を低減するために磁極間の継鉄部を細く形成すると、継鉄部の強度が低下する。ロータコアを金型内でダボかしめにてクランプする際に、ロータコア外周部に強い圧力を加えて摩擦抵抗力を発生させ強固にダボかしめが絡むようにすると、ロータコアの強度の低い継鉄部、すなわちロータコア外周部が変形してしまい、形状精度が悪化する点である。

また、特許文献１の技術を用いても、継鉄部の強度に変わりはなく、前述と同様の課題がある。

一方、ロータコアを金型内でダボかしめにてクランプする際に、ロータコア外周部に強い圧力を加えずに、金型あるいはプレス装置に設けた加圧装置にてロータコア下端面に圧力を加える方法があるが、金型内でダボかしめを終えた所定の長さのロータコアを金型から取り出す際、加圧装置を一旦逃がさないとロータコアと加圧装置が干渉してしまい、ロータコアを取り出すことができない。

よって、加圧装置や加圧装置を逃がす機構は、非常に複雑な機構となり、金型あるいはプレス装置のコストアップとなる。また、加圧装置や加圧装置を逃がす機構が故障した場合、クランプしたロータコアが金型内で詰まってしまい、金型が破損するおそれがある。

更に、ロータコアをダボかしめにてクランプする場合、永久磁石を埋設する孔やダボの形成を打ち抜き工程別に分けた順送りの大型の金型が必要となり、金型やプレス装置のコストアップとなる。

本発明は、従来の課題を解決するものであり、磁極間の漏れ磁束が小さく、外周形状精度の良い安価な永久磁石埋込型ロータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の永久磁石埋込型ロータは、複数の永久磁石を埋設した永久磁石埋込型ロータにおいて、外周付近に設けた埋設孔間の漏れ磁束を防止す
る磁束遮蔽部を設けたロータコアと、前記埋設孔に埋設する永久磁石と、前記ロータコアの軸孔に装着される回転軸を備え、前記埋設孔に埋設した前記永久磁石の接着と前記軸孔に装着した回転軸のしまりバメ嵌合によってロータコアをクランプする。

また、請求項２に記載の永久磁石埋込型ロータの製造方法は、外周付近に設けた埋設孔間に磁束遮蔽部を有する永久磁石埋込型ロータにおいて、永久磁石を埋設する埋設孔と回転軸を装着する軸孔を設けたロータコアを、治具に所定枚数積み上げて拘束保持するステップ１と、前記埋設孔に埋設した前記永久磁石を接着剤で固着し、治具を取り除くステップ２と、前記ロータコアの軸孔に回転軸を固着するステップ３を備え、ステップ２の永久磁石の接着とステップ３の回転軸の固着よってロータコアをクランプする。

さらに、請求項３に記載の永久磁石埋込型ロータの製造方法は、外周付近に設けた埋設孔間に磁束遮蔽部を有する永久磁石埋込型ロータにおいて、回転軸を装着する軸孔と永久磁石を埋設する埋設孔を設けたロータコアを、治具に所定枚数積み上げて拘束保持するステップ１と、前記ロータコアの軸孔に回転軸を固着し、治具を取り除くステップ２と、前記埋設孔に埋設した前記永久磁石を接着剤で固着するステップ３を備え、ステップ２の回転軸の固着とステップ２の永久磁石の接着によってロータコアをクランプする。

請求項１−３に記載の永久磁石埋込型ロータによれば、埋設孔に埋設した永久磁石の接着と軸孔に装着した回転軸のしまりバメ嵌合によってロータコアをクランプするためダボかしめの必要がなく、磁束遮蔽部によってロータコア外周が変形せず、形状精度の良いロータが得られる。また、ダボ形成の金型が不要となり、プレス金型のコスト低減が可能となる。

複数の永久磁石を埋設した永久磁石埋込型ロータにおいて、外周付近に設けた埋設孔間の漏れ磁束を防止する磁束遮蔽部を設けたロータコアと、前記埋設孔に埋設する永久磁石と、前記ロータコアの軸孔に装着される回転軸を備え、前記埋設孔に埋設した前記永久磁石の接着と前記軸孔に装着した回転軸のしまりバメ嵌合によってロータコアをクランプする。以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１は、埋設孔に埋設した永久磁石の接着と軸孔に装着した回転軸のしまりバメ嵌合によってロータコアをクランプするもので、図１はロータの断面図、図２は要部の平面図である。

図１、２において、１はロータ、２はロータコア、２ａは長方形の埋設孔、２ｂは軸孔、２ｃは磁束遮蔽部、３は焼結形成された平板状の永久磁石、４は回転軸、５は接着剤、６は嵌合部でしまりバメに設定している。

ロータコア２は、電磁鋼板の薄板をプレス装置にて打ち抜き、所定形状を得ている。従来の金型内でダボかしめしたロータコアのように、ロータコア外周部に強い圧力を加えて摩擦抵抗力を発生させ強固にダボかしめを絡ませる必要がないため、埋設孔２ａ周辺の肉厚の薄い磁束遮蔽部２ｃで変形しない。このため、ロータコア外周部が変形せず、形状精度の良いロータコアを得ることができる。

また、ロータコア２は、所定枚数を積み上げたものに、永久磁石３の表面とロータコア２の埋設孔２ａの内面が接着剤５で接着されおり、ロータコア２の軸孔２ｂに回転軸４をしまりバメ嵌合にて装着したことによって、ダボかしめが無くともクランプされている。

なお、実施の形態1で説明した8極の永久磁石埋込型ロータに限定するものではなく、他の極数でもよい。また、埋設孔２ａおよび永久磁石３の断面形状は長方形に限定するものではなく、かまぼこ状でもよい。さらに、磁極間の磁束遮蔽部２ｃも凹形状に限らず、漏れ磁束を遮蔽できる孔形状でもよい。

ここで、図３を用いて永久磁石埋込型ロータの製造方法について説明する。図３において、２２はロータコア、２２ａは埋設孔、２２ｂは軸孔、２３は永久磁石、２５は治具本体、２５ａは治具中芯、２５ｂは位置決めピン、２５ｃはフィルム、２５ｄはワッシャ、２５ｅはボルト、２５ｆは治具受面である。

治具本体２５の治具中芯２５ａと位置決めピン２５ｂは、治具本体２５と一体で構成されており、いずれも鋼製である。治具中芯２５ａはロータコア２２の軸孔２２ｂとすきまバメ嵌合になっており、ロータコア２２を調心する。位置決めピン２５ｂは、ロータコア２２の外周にある凹部形状に一致しており、ロータコア２２を周方向に位置決めする。

また、樹脂製のフィルム２５ｃは、ロータコア２２の下端面と治具本体２５の治具受面２５ｆとの間に配置され、ロータコア２２と治具本体２５が接着されることを防止する。ワッシャ２５ｄは、略コの字の断面形状で、ロータコア２２の埋設孔２２ａに干渉しない外径に設定されており、治具中芯２５ａの端面に設けられためねじとボルト２５ｅによって、ロータコア２２の端面に当接し、ロータコア２２を積み上げる方向に拘束保持する。

ステップ１のロータコアの保持工程では、プレス装置（図示しない）で打ち抜かれたロータコア２２を所定枚数だけ計量し、フィルム２５ｃを敷いた治具本体２５に積み上げ、ワッシャ２５ｄを介してボルト２５ｅを締め付けることで、ロータコア２２を周方向および積み上げる方向に拘束保持する。

ステップ２の接着工程では、ロータコア２２の埋設孔２２ａの内面と永久磁石２３とを接着する。接着剤の種類の限定はなく、紫外線嫌気硬化型の接着剤を使用する場合は、埋設孔２２ａの下部がフィルム２５ｃによって封止されているため、接着剤を塗布し、永久磁石２３を挿入した後、埋設孔の上部のみに紫外線を照射して硬化させればよい。また、熱硬化型の接着剤を使用する場合は、接着剤を塗布し、永久磁石２３を挿入した後、治具２５ごと加熱炉等で硬化させればよい。

次に、接着剤の硬化後、治具本体２５からロータコア２２を取り外す。この状態ではロータコア２２にフィルム２５ｃが接着されるため、フィルム２５ｃを剥がすようにしてロータコア２２から取り外す。なお、フィルム２５ｃは、表面粗度の良いものであれば、材質や厚さ等の限定はない。また、フィルム２５ｃを省略し、治具本体２５の治具受面２５ｆにフッ素系のコーティングを施してロータコア２２と治具本体２５が接着されることを防止してもよい。

ステップ３の回転軸の固着工程では、ロータコア２２の軸孔２２ｂに回転軸（図示しない）を圧入する。このときロータコア２２は、既に永久磁石２３の接着でクランプされブロック化しているため、取り扱いが容易となる。また、ロータコア２２が長く、圧入が困難な場合は、所定枚数を任意に分割し、複数のブロック化したロータコア２２を１つの回転軸に圧入してもよい。
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１と同じロータ構成で、製造手順のみが異なる。実施の形態１の製造方法は、永久磁石を接着し、ブロック化したロータコアに回転軸を装着するため、冷間にて回転軸を固着しなければ、接着強度が劣化するおそれがある。これに対して、実施の形態２の製造方法は、ロータコアに回転軸を装着した後、永久磁石を接着するた
め、熱間すなわち焼バメにて回転軸を装着することができ、信頼性の高い回転軸の固着を得ることができる。

図４を用いて永久磁石埋込型ロータの製造方法について説明する。図４において、３２はロータコア、３２ｂは軸孔、３４は回転軸、３５は治具本体、３５ｂは位置決めピン、３５ｄは上治具、３５ｅはナットである。

治具本体３５の位置決めピン３５ｂは、治具本体３５と一体で構成されており、いずれも鋼製である。治具本体３５の中央にはロータコア３２の軸孔３２ｂよりも大きい直径の孔があり、回転軸３４を装着する際、回転軸３４が治具本体３５に干渉しないようにしている。

位置決めピン３５ｂは、ロータコア３２の外周にある凹部形状に一致しており、ロータコア３２を調心し、かつ周方向に位置決めする。また、上治具３５ｄは、中央にロータコア３２の軸孔３２ｂよりも大きい直径の孔と位置決めピン３５ｂを通す孔があり、位置決めピン３５ｂの先端に設けられたおねじとナット３５ｅによって、ロータコア３２の端面に当接し、ロータコア３２を積み上げる方向に拘束保持する。

ステップ１のロータコアの保持工程では、プレス（図示しない）で打ち抜かれたロータコア３２を所定枚数だけ計量し、治具本体３５に積み上げ、上治具３５ｄを介してナット３５ｅを締め付けることで、ロータコア３２を周方向および積み上げる方向に拘束保持する。

ステップ２の回転軸の固着工程では、ロータコア３２の軸孔３２ｂに焼バメ（または回転軸を圧入）にて固着した後、治具本体３５から回転軸３４を装着したロータコア３２を取り外す。

ステップ３の接着工程では、ロータコア３２の埋設孔３２ａの内面と永久磁石（図示しない）とを接着する。実施の形態１と同様に、接着剤の種類の限定はない。

本発明の永久磁石埋込型ロータは、磁束遮蔽部により磁石埋設孔の周辺の肉厚が薄いロータコアに最適であり、形状精度が良く安価に得られる。

本発明の実施の形態１におけるロータ断面図 本発明の実施の形態１における要部の平面図 本発明の実施の形態１における主要工程の説明図 本発明の実施の形態２における主要工程の説明図

符号の説明

１ ロータ
２，２２，３２ ロータコア
２ａ，２２ａ，３２ａ 埋設孔
２ｂ，２２ｂ，３２ｂ 軸孔
２ｃ 磁束遮蔽部
３，２３ 永久磁石
４，３４ 回転軸
５ 接着剤
６ 嵌合部
２５，３５ 治具本体
２５ａ 治具中芯
２５ｂ，３５ｂ 位置決めピン
２５ｃ フィルム
２５ｄ ワッシャ
２５ｅ ボルト
２５ｆ 治具受面
３５ｄ 上治具
３５ｅ ナット

Claims (3)

1. 複数の永久磁石を埋設した永久磁石埋込型ロータにおいて、
   外周付近に設けた埋設孔間の漏れ磁束を防止する磁束遮蔽部を設けたロータコアと、
   前記埋設孔に埋設する永久磁石と、
   前記ロータコアの軸孔に装着される回転軸を備え、
   前記埋設孔に埋設した前記永久磁石の接着と前記軸孔に装着した回転軸のしまりバメ嵌合によってロータコアをクランプしたことを特徴とする永久磁石埋込型ロータ。
2. 外周付近に設けた埋設孔間に磁束遮蔽部を有する永久磁石埋込型ロータにおいて、
   永久磁石を埋設する埋設孔と回転軸を装着する軸孔を設けたロータコアを、治具に所定枚数積み上げて拘束保持するステップ１と、
   前記埋設孔に埋設した前記永久磁石を接着剤で固着し、治具を取り除くステップ２と、
   前記ロータコアの軸孔に回転軸を固着するステップ３を備え、
   ステップ２の永久磁石の接着とステップ３の回転軸の固着によってロータコアをクランプしたことを特徴とする永久磁石埋込型ロータの製造方法。
3. 外周付近に設けた埋設孔間に磁束遮蔽部を有する永久磁石埋込型ロータにおいて、
   回転軸を装着する軸孔と永久磁石を埋設する埋設孔を設けたロータコアを、治具に所定枚数積み上げて拘束保持するステップ１と、
   前記ロータコアの軸孔に回転軸を固着し、治具を取り除くステップ２と、
   前記埋設孔に埋設した前記永久磁石を接着剤で固着するステップ３を備え、
   ステップ２の回転軸の固着とステップ２の永久磁石の接着によってロータコアをクランプしたことを特徴とする永久磁石埋込型ロータの製造方法。