JP2010016961A

JP2010016961A - 永久磁石埋め込み型モータのロータ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2010016961A
Application number: JP2008173892A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Suzuki; 啓文鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】永久磁石の埋め込み作業が容易であるとともに、モータ効率の高い永久磁石埋め込み型モータのロータ及びその製造方法を得ること。
【解決手段】複数のスリット状の磁石埋め込み孔を外周に沿って等間隔に配置した略円形の珪素鋼板１１を、多数積層して円柱状に形成し、前記磁石埋め込み孔に板状の永久磁石１３を埋め込んだ永久磁石埋め込み型モータのロータ９１において、前記スリット状の磁石埋め込み孔の径方向の幅Ｗ及び周方向の長さＬを、前記永久磁石の径方向の厚さＴ及び周方向の幅Ｓより大きく形成し、前記磁石埋め込み孔の内壁と前記永久磁石１３との間の間隙に、導磁性の金属粉末１５のみを隙間なく充填した。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械等に用いられる永久磁石埋め込み型モータのロータ及びその製造方法に関するものである。

従来、固定子と回転子を有する電動機で、前記回転子が円周方向に複数配置された磁石埋め込み部と前記磁石埋め込み部に永久磁石が挿入される埋め込み磁石型の電動機において、磁石埋め込み部と永久磁石を、導磁性樹脂にて成形固定されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、回転子鉄心にマグネットが設けられた回転子を有するインナーロータ型モータにおいて、前記回転子は、マグネット材料が充填される孔が形成された回転子鉄心と、前記孔内に充填されたマグネット材料が着磁されながら回転子鉄心と一体に成形されて固化したマグネットとを具備するものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１９２２６４号公報特開２００７−３２５４０５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、磁石埋め込み部と永久磁石を、導磁性樹脂にて成形固定している。導磁性樹脂は、接着剤としての樹脂が主材料で磁性材料は従材料であるので、樹脂が磁束の流れを阻害し、永久磁石の厚さを磁石埋め込み部の幅の１／２とした場合、永久磁石の厚さと磁石埋め込み部の幅との差が殆んどない場合に比べて、磁束量が４４％程度に低下しモータ効率が低くなってしまう、という問題があった。また、導磁性樹脂は粘性が高いため、永久磁石と磁石埋め込み部との間の間隙に浸入し難く、間隙が空隙のまま残され易く、このことが、一層、磁束量を低下させる原因となっていた。

また、上記特許文献２に記載された従来の技術によれば、マグネット材料が充填される孔が形成された回転子鉄心と、前記孔内に充填されたマグネット材料が着磁されながら回転子鉄心と一体に成形されて固化したマグネットとを具備している。そのため、固化したマグネットの磁気配列方向がランダムになり、特許文献１に記載された従来の技術と同様に、モータ効率が低くなってしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、永久磁石の埋め込み作業が容易であるとともに、モータ効率の高い永久磁石埋め込み型モータのロータ及びその製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のスリット状の磁石埋め込み孔を外周に沿って等間隔に配置した略円形の珪素鋼板を、多数積層して円柱状に形成し、前記磁石埋め込み孔に板状の永久磁石を埋め込んだ永久磁石埋め込み型モータのロータにおいて、前記スリット状の磁石埋め込み孔の径方向の幅及び周方向の長さを、前記永久磁石の径方向の厚さ及び周方向の幅より大きく形成し、前記磁石埋め込み孔の内壁と前記永久磁石との間の間隙に、導磁性の金属粉末のみを隙間なく充填したことを特徴とする。

また、本発明の永久磁石埋め込み型モータのロータの製造方法は、永久磁石埋め込み型モータのロータのスリット状の磁石埋め込み孔に永久磁石を挿入して孔内で位置決めする工程と、前記ロータを振動させながら、前記磁石埋め込み孔の内壁と前記永久磁石との間の間隙に導磁性の金属粉末を隙間なく充填する工程と、前記金属粉末の充填後に前記ロータを加熱し、該金属粉末同士の接点を溶着させる工程と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、永久磁石の埋め込み作業が容易であるとともに、磁石埋め込み孔内の空隙や樹脂による磁気抵抗が減り、モータ効率の高い永久磁石埋め込み型モータのロータ及びその製造方法が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる永久磁石埋め込み型モータのロータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の永久磁石埋め込み型同期モータのロータの実施の形態１を示す斜視図であり、図２は、永久磁石が埋め込まれた実施の形態１のロータの平面図である。

図１に示すように、実施の形態１の永久磁石埋め込み型モータのロータ９１は、四つ（複数）のスリット状の磁石埋め込み孔１１ａを外周に沿って等間隔に配置した略円形の珪素鋼板１１を、多数積層して円柱状に形成している。円柱状のロータ９１の中央には、図示しない回転軸が嵌合固定される軸孔１１ｂが設けられている。

図２に示すように、スリット状の磁石埋め込み孔１１ａの径方向の幅Ｗ及び周方向の長さＬは、埋め込まれる永久磁石１３の径方向の厚さＴ及び周方向の幅Ｓより大きく形成されている。孔１１ａの幅Ｗと磁石１３の厚さＴとの差（及び、孔１１ａの長さＬと磁石１３の幅Ｓとの差）は、０．６ｍｍ程度とするのがよい。

複数の磁石埋め込み孔１１ａに複数の平板状（板状）の永久磁石１３を、隣接する端部が互いに異極となるように挿入して埋め込む。永久磁石１３を、磁石埋め込み孔１１ａに埋め込み後に着磁してもよい。

磁石埋め込み孔１１ａの内壁と永久磁石１３との間の間隙には、導磁性の金属粉末１５のみを、隙間なく充填する。導磁性の金属粉末１５としては、粒径数十μ以下の、鉄、タングステン、コバルト、ネオジウム、サマリウムコバルト等の磁石素材を用いるのがよい。

磁石埋め込み孔１１ａの内壁と永久磁石１３との間の間隙に、金属粉末１５を充填するときには、ロータ９１を加振機により振動させ、金属粉末１５を高密度に充填するようにする。また、金属粉末１５を充填するときに、ロータ９１を縦置きにし、磁石埋め込み孔１１ａの底部に、図示しない円板状の底蓋を取付け、金属粉末１５がこぼれ落ちないようにする。また、磁石埋め込み孔１１ａの天部に、金属粉末１５の供給口を有する円板状の上蓋を取付け、供給口から金属粉末１５を間隙に落とし込むようにするとよい。

前記底蓋及び上蓋に、永久磁石１３と係合する係合部を設け、底蓋及び上蓋の係合部により、金属粉末１５の充填前に、磁石埋め込み孔１１ａ内で、永久磁石１３を位置決めするようにすれば、複数の永久磁石１３を整列させることができ、ロータ９１の重心アンバランスを防ぐことができる。永久磁石１３の位置決め位置は、図２に示す磁石埋め込み孔１１ａの中央位置でもよいし、径方向外側の内壁に寄せてもよいし、径方向内側の内壁に寄せてもよい。

金属粉末１５の充填後にロータ９１を加熱し、金属粉末１５同士の接点を溶着させて固化した後に、前記底蓋及び上蓋を取外す。

以上説明したように、永久磁石埋め込み型モータのロータ９１の製造方法の最良の形態は、永久磁石埋め込み型モータのロータ９１のスリット状の磁石埋め込み孔１１ａに永久磁石１３を挿入して孔１１ａ内で位置決めする工程と、ロータ９１を振動させながら、磁石埋め込み孔１１ａの内壁と永久磁石１３との間の間隙に導磁性の金属粉末１５を隙間なく充填する工程と、金属粉末１５の充填後にロータ９１を加熱し、金属粉末１５同士の接点を溶着させる工程と、を含んで成る。

実施の形態１の永久磁石埋め込み型モータのロータ９１及びその製造方法によれば、磁石埋め込み孔１１ａへの永久磁石１３の埋め込み作業が容易であるとともに、磁石埋め込み孔１１ａ内の空隙や樹脂による磁気抵抗が減り、モータ効率が高い。

実施の形態２．
図３は、本発明の永久磁石埋め込み型同期モータのロータの実施の形態２を示す平面図である。

図３に示すように、実施の形態２の永久磁石埋め込み型モータのロータ９２は、八つ（複数）の外周側に湾曲したスリット状の磁石埋め込み孔２１ａを外周に沿って等間隔に配置した略円形の珪素鋼板２１を、多数積層して円柱状に形成している。円柱状のロータ９２の中央には、図示しない回転軸が嵌合固定される軸孔２１ｂが設けられている。

図３に示すように、湾曲したスリット状の磁石埋め込み孔２１ａの径方向の幅及び周方向の円弧長さは、埋め込まれる湾曲した板状の永久磁石２３の径方向の厚さ及び周方向の円弧幅より大きく形成されている。孔２１ａの径方向の幅と磁石２３の厚さとの差（及び、孔２１ａの円弧長さと磁石２３の円弧幅との差）は、実施の形態１と同様に０．６ｍｍ程度とするのがよい。

複数の磁石埋め込み孔２１ａに複数の湾曲した板状の永久磁石２３を、隣接する端部が互いに異極となるように挿入して埋め込む。永久磁石２３を、磁石埋め込み孔２１ａに埋め込み後に着磁してもよい。

磁石埋め込み孔２１ａの内壁と永久磁石２３との間の間隙には、導磁性の金属粉末２５のみを、隙間なく充填する。導磁性の金属粉末２５としては、実施の形態１の金属粉末１５と同様の磁石素材を用いる。以下、金属粉末２５の充填方法、加熱・固化方法は、実施の形態１と同様にする。

実施の形態２の永久磁石埋め込み型モータのロータ９２及びその製造方法によれば、実施の形態１の永久磁石埋め込み型モータのロータ９１及びその製造方法と同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる永久磁石埋め込み型モータのロータ及びその製造方法は、製造が容易であるとともに、モータ効率が高く、工作機械等の産業機械用に適している。

本発明の永久磁石埋め込み型同期モータのロータの実施の形態１を示す斜視図である。永久磁石が埋め込まれた実施の形態１のロータの平面図である。本発明の永久磁石埋め込み型同期モータのロータの実施の形態２を示す平面図である。

符号の説明

１１，２１珪素鋼板
１１ａ，２１ａ磁石埋め込み孔
１１ｂ，２１ｂ軸孔
１３，２３永久磁石
１５，２５導磁性の金属粉末
９１，９２永久磁石埋め込み型モータのロータ

Claims

複数のスリット状の磁石埋め込み孔を外周に沿って等間隔に配置した略円形の珪素鋼板を、多数積層して円柱状に形成し、前記磁石埋め込み孔に板状の永久磁石を埋め込んだ永久磁石埋め込み型モータのロータにおいて、
前記スリット状の磁石埋め込み孔の径方向の幅及び周方向の長さを、前記永久磁石の径方向の厚さ及び周方向の幅より大きく形成し、
前記磁石埋め込み孔の内壁と前記永久磁石との間の間隙に、導磁性の金属粉末のみを隙間なく充填したことを特徴とする永久磁石埋め込み型モータのロータ。
前記間隙に前記金属粉末を充填するときに、前記ロータを振動させて前記金属粉末を高密度に充填したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋め込み型モータのロータ。
前記間隙に前記金属粉末を充填するときに、前記磁石埋め込み孔に底蓋を取付けることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石埋め込み型モータのロータ。
前記底蓋は、前記永久磁石を磁石埋め込み孔内で位置決めすることを特徴とする請求項３に記載の永久磁石埋め込み型モータのロータ。
前記金属粉末の充填後に前記ロータを加熱し、該金属粉末同士の接点を溶着させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の永久磁石埋め込み型モータのロータ。
永久磁石埋め込み型モータのロータのスリット状の磁石埋め込み孔に永久磁石を挿入して孔内で位置決めする工程と、
前記ロータを振動させながら、前記磁石埋め込み孔の内壁と前記永久磁石との間の間隙に導磁性の金属粉末を隙間なく充填する工程と、
前記金属粉末の充填後に前記ロータを加熱し、該金属粉末同士の接点を溶着させる工程と、
を含むことを特徴とする永久磁石埋め込み型モータのロータの製造方法。