JP2010011549A

JP2010011549A - 永久磁石型積層鉄心及びこれへの永久磁石の固定方法

Info

Publication number: JP2010011549A
Application number: JP2008164759A
Authority: JP
Inventors: Kiyohisa Maki; 清久牧
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】永久磁石型積層鉄心がリサイクルされる際、永久磁石の回収が容易になされ、且つ、モータに組み込まれて長期にわたっての使用において、永久磁石は全面的に固定され、破損するようなことがない永久磁石型積層鉄心及びそれへの永久磁石の固定方法を提供する。
【解決手段】鉄心片を複数積層してなる積層鉄心に形成された複数の磁石装着孔１２に永久磁石１４が挿入固定された永久磁石型積層鉄心１０において、平面視して矩形状又は円弧状となった各磁石装着孔１２に沿って、樹脂封入孔１３が形成され、樹脂封入孔１３に充填された樹脂によって、磁石装着孔１２と樹脂封入孔１３との間の鉄心が磁石装着孔１２側に張り出し、永久磁石１４を面状に押さえ固定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石を積層鉄心内に埋め込んだ永久磁石型積層鉄心及びこの永久磁石型積層鉄心への永久磁石の固定方法に関する。

高出力のモータには、永久磁石が複数間隔をおいて設けられた積層鉄心、例えば永久磁石型積層回転子鉄心が、積層固定子鉄心の内側に設けられている。この永久磁石型積層回転子鉄心には、磁極に相当する部分に永久磁石を装着するための磁石装着孔が形成され、該磁石装着孔に永久磁石が挿入されている。当該箇所に挿入された永久磁石が積層回転子鉄心の回転時に、遠心力や加減速時の慣性力によってガタついたり、動かないように固定する必要がある。

従来の磁石装着孔に挿入した永久磁石の固定技術として、（１）溶融樹脂を磁石装着孔に充填して永久磁石を固定するもの、（２）積層回転子鉄心を構成する鉄心片において、図３に示すように磁石挿入用開口５０の傍に開孔部５１、５２を形成し、磁石挿入用開口５０に永久磁石５３を挿入した後、開孔部５１に別部材５４を入れて永久磁石５３を固定するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１９１５９０号公報

前記（１）の技術によると永久磁石が信頼性よく固定され有用であるが、永久磁石型積層鉄心が長年使用された後、リサイクルされる際に磁石装着部の分解が難しく、資源的に貴重で、且つ高価な永久磁石を回収し難い問題がある。特に近年、モータ効率をより向上させるため希土類磁石が多く使用されるようになってきており、リサイクルが難しいのは大きな問題である。
前記（２）は磁石挿入用開口５０に永久磁石５３が容易に挿入でき、作業性がよく有用である。また、リサイクルの際に永久磁石５３の回収が容易になされる。しかしながら、永久磁石５３は挿入された別部材５４を介して局部的に係止され固定されるので、応力集中を受け、経年使用時に永久磁石５３に破損が生じ、モータ特性を低下させるおそれがある。また、永久磁石５３を保持する荷重は中央部分のみで局所的であるから、比較的保持力は小さいという問題もある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、永久磁石型積層鉄心がリサイクルされる際、永久磁石の回収が容易になされ、且つ、モータに組み込まれて長期にわたっての使用において、永久磁石は全面的に固定され、破損するようなことがない永久磁石型積層鉄心及びそれへの永久磁石の固定方法を得ることを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る永久磁石型積層鉄心は、複数の磁石装着孔に永久磁石が挿入固定された永久磁石型積層鉄心において、平面視して矩形状又は円弧状となった前記各磁石装着孔に沿って、樹脂封入孔が形成され、該樹脂封入孔に充填された樹脂によって、前記磁石装着孔と前記樹脂封入孔との間の鉄心が前記磁石装着孔側に張り出し、前記永久磁石を面状に押さえ固定している。

また、第２の発明に係る永久磁石型積層鉄心は、第１の発明に係る永久磁石型積層鉄心において、平面視して、前記樹脂封入孔の長さは、前記磁石装着孔の長さの０．３〜１倍の範囲にある。ここで、樹脂封入孔の長さが磁石装着孔の長さの０．３未満であると鉄心の張り出しによる永久磁石の締付け力が小さくなり、１倍を超えると鉄心の磁気的特性が悪くなるからである。

第３の発明に係る永久磁石型積層鉄心は、第１、第２の発明に係る永久磁石型積層鉄心において、前記樹脂封入孔は、対応する前記磁石装着孔より鉄心の中心側に形成されている。なお、永久磁石型積層鉄心が回転子ではなく内側にロータを備える固定子である場合、又は内側に円柱状の固定子が存在し、その外側を永久磁石型積層鉄心が回転する場合は、樹脂封入孔が磁石装着孔の半径方向外側に位置する場合もあり得る。

そして、第４の発明に係る永久磁石型積層鉄心への永久磁石の固定方法は、鉄心片を複数積層してなる積層鉄心に形成された複数の磁石装着孔に、挿入した永久磁石を固定する方法であって、
平面視して矩形又は円弧状となった前記各磁石装着孔より鉄心の中心側に、前記磁石装着孔に沿って樹脂封入孔を形成し、該樹脂封入孔に樹脂を充填して前記磁石装着孔と前記樹脂封入孔との間の鉄心を前記磁石装着孔方向側に張り出し、該磁石装着孔に装着された前記永久磁石を固定する。

請求項１〜３記載の永久磁石型積層鉄心、及び請求項４記載の永久磁石型積層鉄心への永久磁石の固定方法は、磁石装着孔は積層鉄心に、矩形状又は円弧状に複数形成され、磁石装着孔に沿って樹脂封入孔が形成され、樹脂封入孔に充填した樹脂により樹脂封入孔と磁石装着孔の間の鉄心が磁石装着孔側に張り出て磁石装着孔に装着した永久磁石を面状に押さえ固定しているので、永久磁石は磁石装着孔の平面視しての長手方向に沿う樹脂封入孔との間の鉄心により面状に全面的に押されて固定される。これにより永久磁石は局所的に応力集中を受けることなく固定され、この積層鉄心が組み込まれたモータは長年使用されても永久磁石に損傷が生じることがなく、信頼性に優れ長寿命である。
さらに、リサイクルの際には永久磁石そのものは樹脂で固定されてないので、回収が容易になされる等の効果が奏される。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る永久磁石型積層鉄心の平面図、図２は同部分拡大図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る永久磁石型積層鉄心１０は、複数枚の回転子鉄心片をかしめ積層した回転子鉄心であって、中央に軸孔１１が形成され、外側周縁部には、平面視して矩形状（又は円弧状）となった磁石装着孔１２が複数（この実施の形態では８）等間隔で上下貫通して形成されている。なお、図１に示す磁石装着孔１２の両側の半円部１２ａ、１２ｂは永久磁石１４を挿入した後の空隙である。この形は単なる１例であり、磁石装着孔の形によって変わるものである。

各磁石装着孔１２より鉄心の中心側、この実施の形態では半径方向内側に、この磁石装着孔１２に沿って樹脂封入孔１３が形成されている。この樹脂封入孔１３も永久磁石型積層鉄心１０の積層方向に沿って上下貫通していてもよいが、上から樹脂が圧入される場合には下部又は最下部は塞がって有底孔であってもよい。平面視して、樹脂封入孔１３の有効長さｋは、永久磁石１４を入れる磁石装着孔１２の有効長さＺの０．３〜１倍（より好ましくは、０．５〜０．９倍）であるのがよい。この理由は、樹脂封入孔１３の長さが必要以上に長い場合は、磁気通路を遮断する面積が大きくなるので、回転子鉄心の磁気特性が悪くなり、樹脂封入孔１３の長さが必要以上に短い場合には、封入される樹脂圧によって永久磁石１４を押圧する力が小さくなるからである。

樹脂封入孔１３から磁石装着孔１２までの距離（隙間）Ｌは、磁石装着孔１２の短側幅ｗの０．３〜１．５倍程度とするのがよい。距離Ｌが小さすぎると、永久磁石１４の磁気通路が狭くなり、距離Ｌが大きすぎると樹脂封入孔１３に樹脂を封入した場合の永久磁石１４への押圧力が減少する。なお、樹脂封入孔１３の短側幅の寸法は、樹脂を注入できれば十分に小さくてもよい（例えば、０．１ｗ〜０．５ｗ）。

本実施の形態では、磁石装着孔１２及び樹脂封入孔１３は、平面視して、この永久磁石型積層鉄心１０の軸心を中心とする矩形と半円の合わせ形状となっているが、磁石装着孔、樹脂封入孔の形状については、その形を矩形状、又は円弧状にするのは任意である。
また、永久磁石型積層鉄心に形成する磁石装着孔の形状は任意の形状を採用でき、例えば一対の磁石装着孔を狭い間隔にて山形状、あるいは谷形状に配設するもの等も採用できる。

この永久磁石型積層鉄心１０を製造する場合には、中央に軸孔、外周部内側の所定の位置に磁石装着孔と樹脂封入孔が形成された鉄心片を打ち抜き形成して、ダイ内でかしめ積層する。
そして、それぞれの磁石装着孔１２内に永久磁石１４を入れて、例えば、特許第３７８６９４６号公報に記載の上下に上型及び下型を有する樹脂封止装置を用い、上型に設けられた樹脂ポットから流路（ランナー）を通じて溶融樹脂をプランジャにて押し出し、樹脂封入孔１３に圧入するのが好ましい。樹脂封入孔１３に封入された樹脂はその圧力によって、及び凝固時の膨張によって磁石装着孔１２と樹脂封入孔１３の間の鉄心を磁石装着孔１２側に張り出し、磁石装着孔１２に挿入されている永久磁石１４を側部から面状に押して固定する。

前記実施の形態においては、具体的数字を用いて説明したが、本発明はその要旨を変更しない範囲での寸法変更、形状変更もあり得る。
また、この実施の形態においては、円柱状の回転子鉄心について説明したが、円柱状の固定子の周囲を回転する円筒状の回転子であっても本発明は適用される。

本発明の一実施の形態に係る永久磁石型積層鉄心の平面図である。同部分拡大図である。従来例に係る永久磁石型積層鉄心の説明図である。

符号の説明

１０：永久磁石型積層鉄心、１１：軸孔、１２：磁石装着孔、１２ａ、１２ｂ：半円部、１３：樹脂封入孔、１４：永久磁石

Claims

複数の磁石装着孔に永久磁石が挿入固定された永久磁石型積層鉄心において、
平面視して矩形状又は円弧状となった前記各磁石装着孔に沿って、樹脂封入孔が形成され、該樹脂封入孔に充填された樹脂によって、前記磁石装着孔と前記樹脂封入孔との間の鉄心が前記磁石装着孔側に張り出し、前記永久磁石を面状に押さえ固定していることを特徴とする永久磁石型積層鉄心。
請求項１記載の永久磁石型積層鉄心において、平面視して、前記樹脂封入孔の長さは、前記磁石装着孔の長さの０．３〜１倍の範囲にあることを特徴とする永久磁石型積層鉄心。
請求項１及び２のいずれか１記載の永久磁石型積層鉄心において、前記樹脂封入孔は、対応する前記磁石装着孔より鉄心の中心側に形成されていることを特徴とする永久磁石型積層鉄心。
鉄心片を複数積層してなる積層鉄心に形成された複数の磁石装着孔に、挿入した永久磁石を固定する方法であって、
平面視して矩形状又は円弧状となった前記各磁石装着孔より鉄心の中心側に、前記磁石装着孔に沿って樹脂封入孔を形成し、該樹脂封入孔に樹脂を充填して前記磁石装着孔と前記樹脂封入孔との間の鉄心を前記磁石装着孔方向に張り出し、該磁石装着孔に装着された前記永久磁石を固定することを特徴とする永久磁石型積層鉄心への永久磁石の固定方法。