JP2010119260A - Rotor-laminated core and method of manufacturing the rotor-laminated iron core - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転電機の構成部品の一つである回転子積層鉄心とその製造方法に関するものであり、特に永久磁石を備えた回転子に用いられる回転子積層鉄心とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a rotor laminated core that is one of the components of a rotating electrical machine and a method for manufacturing the same, and more particularly to a rotor laminated core used for a rotor having a permanent magnet and a method for manufacturing the same.
従来から、エアコンや冷蔵庫等の圧縮機を駆動する回転電機として、永久磁石を埋め込んだ回転子を用いた永久磁石埋込型回転電機{(Interior Permanent Magnet Motor)IPMモータと記す}がある。
IPMモータは、円筒状で円中心方向に突出した複数個のティースにコイルが巻線された固定子と、ティース先端と僅かな空隙を介して回転可能に配置されている回転子とから構成されており、回転子は、永久磁石と外周領域に永久磁石が挿入される孔が設けられた回転子積層鉄心と回転子積層鉄心の円中心部分の孔に圧入あるいは焼嵌めで固定される回転軸とで構成される。
Conventionally, as a rotating electrical machine for driving a compressor such as an air conditioner or a refrigerator, there is a permanent magnet embedded type rotating electrical machine {(Internal Permanent Magnet Motor) IPM motor} using a rotor embedded with a permanent magnet.
The IPM motor is composed of a cylindrical stator having a coil wound around a plurality of teeth projecting in the center of the circle, and a rotor arranged to be rotatable via a tooth tip and a slight gap. The rotor is a rotor laminated core provided with a permanent magnet and a hole into which the permanent magnet is inserted in the outer peripheral region, and a rotating shaft fixed by press-fitting or shrink-fitting into a hole in the center of the rotor laminated core. It consists of.
IPMモータの回転子を構成する回転子積層鉄心には、例えば、外周領域に永久磁石が挿入される孔(永久磁石挿入孔と記す)を有し、永久磁石挿入孔と回転軸が挿入固定される孔との間に、かしめ部が設けられた各コアシートを、かしめ部を介して接合して積層したものがある。これは、電磁鋼板にダボを形成した後、ブランク工程において打抜きながらコアシート同士をかしめる、抜きかしめという固定方法で形成される回転子積層鉄心である(例えば、特許文献1参照)。
また、永久磁石挿入孔と回転軸が挿入固定される孔との間に貫通孔が設けられたコアシートを積層して形成された積層体の、各コアシートの貫通孔で構成された連通孔にリベットピンを挿入して、コアシートが固定された回転子積層鉄心がある(例えば、特許文献2参照)。
The rotor laminated iron core constituting the rotor of the IPM motor has, for example, a hole (referred to as a permanent magnet insertion hole) into which the permanent magnet is inserted in the outer peripheral region, and the permanent magnet insertion hole and the rotation shaft are inserted and fixed. In some cases, each core sheet provided with a caulking portion is joined and laminated via the caulking portion between the holes. This is a rotor laminated iron core formed by a fixing method of caulking after forming cores on a magnetic steel sheet and then caulking core sheets while blanking in a blank process (see, for example, Patent Document 1).
In addition, a communication hole constituted by a through hole of each core sheet of a laminated body formed by laminating a core sheet provided with a through hole between a permanent magnet insertion hole and a hole into which the rotation shaft is inserted and fixed There is a rotor laminated iron core in which a rivet pin is inserted and a core sheet is fixed (see, for example, Patent Document 2).
また、回転子に永久磁石を備えたモータとして、回転子積層鉄心の外周に永久磁石を接着する構造であるSPM(Surface Permanent Magnet)モータがある。特に、SPMモータには、回転子の回転時に発生する遠心力により永久磁石の飛散や固定子コアとの接触といったトラブルを防止するために、永久磁石の外側に円筒状カバーを設けたものがある。
この永久磁石の外側に円筒状カバーを備えたSPMモータの回転子積層鉄心は、積層する各コアシートに貫通孔が設けられ、この貫通孔で構成される連通孔を備えている。そして、この連通孔に溶湯を通過させて積層鉄心はダイカストされている。
また、ダイカストする代わりに、回転子積層鉄心の連通孔にクランプピンを通して積層鉄心を固定したものもある(例えば、特許文献3参照)。
As a motor having a permanent magnet on a rotor, there is an SPM (Surface Permanent Magnet) motor having a structure in which a permanent magnet is bonded to the outer periphery of a rotor laminated core. In particular, some SPM motors are provided with a cylindrical cover outside the permanent magnet in order to prevent troubles such as scattering of the permanent magnet and contact with the stator core due to centrifugal force generated when the rotor rotates. .
The rotor laminated core of the SPM motor provided with a cylindrical cover outside the permanent magnet is provided with a through hole in each core sheet to be laminated, and a communication hole constituted by the through hole. The molten iron is passed through the communication hole, and the laminated iron core is die-cast.
Moreover, there exists what fixed the lamination | stacking iron core through the clamp pin to the communicating hole of the rotor lamination | stacking iron core instead of die-casting (for example, refer patent document 3).
特許文献1に記載の回転子積層鉄心は、コアシートをかしめにより接合し積層しているが、かしめのために各コアシートに形成するダボが位置ズレし易いので、積層ズレを発生し、結果的に形状精度が悪化するとの問題があった。
また、コアシートにダボを形成すると、コアシートの磁気特性が劣化するので、特許文献1に記載の回転子積層鉄心は、モータの特性が低下するとの問題もあった。
The rotor laminated iron core described in
In addition, when dowels are formed on the core sheet, the magnetic properties of the core sheet deteriorate, so the rotor laminated core described in
特許文献2に記載の回転子積層鉄心は、コアシートを精度良く積層するためにリベットピンの外径と連通孔を構成する貫通孔の内径を厳格に管理し、これらの隙間を十分に小さくする必要があるとともに、リベットピンの真直度管理が必要であり、製造歩留まりが低下することと、これらの部材コストが高くなるとの問題があった。
The rotor laminated core described in
特許文献3に記載の回転子積層鉄心は、ダイカストが用いられており、ダイカストの溶湯バリを除去する作業が必要であるとともに、専用の設備が必要であり、製造コストが高くなるとの問題があった。
また、ダイカストの溶湯充填時の熱と圧力により、回転子積層鉄心内径と円筒状のカバー外径の形状精度が悪化することや、溶湯による永久磁石の磁気特性劣化により、コギングトルクやトルクリップルの発生や、損失(主に鉄損)が増大するとの問題があった。
さらには、ダイカストによる一体成形を行うことから、1回成形したロータは容易に分解することができないとの問題があった。
また、特許文献3に記載の回転子積層鉄心における、積層鉄心の固定にクランプピンを用いたものは、特許文献2に記載の回転子積層鉄心と同様な問題があった。
The rotor laminated iron core described in
In addition, due to heat and pressure when filling the molten metal in the die casting, the shape accuracy of the inner diameter of the rotor laminated core and the outer diameter of the cylindrical cover is deteriorated, and the magnetic characteristics of the permanent magnet are deteriorated by the molten metal. There was a problem that generation and loss (mainly iron loss) increased.
Furthermore, since integral molding is performed by die casting, there is a problem that a rotor that has been molded once cannot be easily disassembled.
Moreover, in the rotor laminated core described in
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、抜きかしめ、リベットピンやクランクピンおよびダイカストによりコアシートを固定することにより発生する形状精度の悪化や磁気特性の劣化が少なく、かつ、製造コストが低く、リサイクル性に優れた回転子積層鉄心とその製造方法とを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to reduce the shape accuracy and magnetic properties generated by caulking and fixing the core sheet by rivet pins, crank pins, and die casting. It is an object to provide a rotor laminated core and a method for producing the same, in which the deterioration of characteristics is small, the production cost is low, and the recyclability is excellent.
本発明に係わる回転子積層鉄心は、複数枚のコアシートを積層して形成され、且つコアシート積層面の中心に回転軸が挿入固定される回転軸用貫通孔を備えた回転子積層鉄心であって、回転子積層鉄心の回転軸用貫通孔と外周との間に、コアシートの位置決め用の貫通孔が複数設けられ、位置決め用の貫通孔を取り囲んで配設された熱可塑性の樹脂材で、コアシートを固着して固定されたものである。 A rotor laminated iron core according to the present invention is a rotor laminated iron core that is formed by laminating a plurality of core sheets, and that includes a rotation shaft through hole in which a rotation shaft is inserted and fixed at the center of the core sheet lamination surface. A thermoplastic resin material in which a plurality of core sheet positioning through-holes are provided between the through-holes for the rotating shaft of the laminated rotor core and the outer periphery, and are disposed surrounding the through-holes for positioning. The core sheet is fixed and fixed.
また、本発明に係わる回転子積層鉄心の製造方法は、回転子積層鉄心にしたときに、少なくとも回転軸用貫通孔となる第1の孔とリベットピンが挿入されるリベットピン用貫通孔となる複数の第3の孔とを備えたコアシートを打ち抜きで形成する工程と、打ち抜きで形成されたコアシートにおける全ての第3の孔にリベットピンを挿通する工程と、リベットピンが挿通されたコアシートの表面にリベットピンの外周を囲むように糸状の熱可塑性樹脂を配設する工程と、糸状の熱可塑性樹脂が配設されたコアシートに新たなコアシートを重ねる工程と、糸状の熱可塑性樹脂を配設する工程と新たなコアシートを重ねる工程とを繰り返してコアシート積層体を形成する工程と、コアシート積層体を加熱して糸状の熱可塑性樹脂を溶融する工程と、加熱されたコアシート積層体を冷却して溶融された糸状の熱可塑性樹脂を固化して形成される樹脂材でコアシートを固着する工程とを備えたものである。 In the method for manufacturing a rotor laminated core according to the present invention, when the rotor laminated core is made, at least a first hole serving as a through hole for a rotating shaft and a through hole for a rivet pin into which a rivet pin is inserted. A step of forming a core sheet having a plurality of third holes by punching, a step of inserting rivet pins into all the third holes in the core sheet formed by punching, and a core through which the rivet pins are inserted A step of disposing a thread-like thermoplastic resin on the surface of the sheet so as to surround the outer periphery of the rivet pin, a step of superimposing a new core sheet on the core sheet on which the thread-like thermoplastic resin is disposed, and a thread-like thermoplastic A step of repeating a step of arranging a resin and a step of stacking a new core sheet to form a core sheet laminate, a step of heating the core sheet laminate to melt the filamentous thermoplastic resin, The heated core sheet laminate is obtained and a step of fixing the core sheets with a resin material by cooling is formed by solidifying a thermoplastic resin in a molten filiform.
本発明に係わる回転子積層鉄心は、複数枚のコアシートを積層して形成され、且つコアシート積層面の中心に回転軸が挿入固定される回転軸用貫通孔を備えた回転子積層鉄心であって、回転子積層鉄心の回転軸用貫通孔と外周との間に、コアシートの位置決め用の貫通孔が複数設けられ、位置決め用の貫通孔を取り囲んで配設された熱可塑性の樹脂材で、コアシートを固着して固定されたものであり、形状精度が良好であり、磁気特性の劣化が小さく、回転電機に用いた場合にコギングトルク、トルクリップルおよび鉄損の発生が少ない。さらに、コアシートを固着した樹脂材は再溶融できるので、回転子積層鉄心からコアシート状への分解が容易であり、補修性が優れている。 A rotor laminated iron core according to the present invention is a rotor laminated iron core that is formed by laminating a plurality of core sheets, and that includes a rotation shaft through hole in which a rotation shaft is inserted and fixed at the center of the core sheet lamination surface. A thermoplastic resin material in which a plurality of core sheet positioning through-holes are provided between the through-holes for the rotating shaft of the laminated rotor core and the outer periphery, and are disposed surrounding the through-holes for positioning. Thus, the core sheet is fixed and fixed, the shape accuracy is good, the deterioration of magnetic characteristics is small, and the cogging torque, torque ripple and iron loss are less generated when used in a rotating electrical machine. Furthermore, since the resin material to which the core sheet is fixed can be remelted, the rotor laminated iron core can be easily disassembled into a core sheet shape and has excellent repairability.
また、本発明に係わる回転子積層鉄心の製造方法は、回転子積層鉄心にしたときに、少なくとも回転軸用貫通孔となる第1の孔とリベットピンが挿入されるリベットピン用貫通孔となる複数の第3の孔とを備えたコアシートを打ち抜きで形成する工程と、打ち抜きで形成されたコアシートにおける全ての第3の孔にリベットピンを挿通する工程と、リベットピンが挿通されたコアシートの表面にリベットピンの外周を囲むように糸状の熱可塑性樹脂を配設する工程と、糸状の熱可塑性樹脂が配設されたコアシートに新たなコアシートを重ねる工程と、糸状の熱可塑性樹脂を配設する工程と新たなコアシートを重ねる工程とを繰り返してコアシート積層体を形成する工程と、コアシート積層体を加熱して糸状の熱可塑性樹脂を溶融する工程と、加熱されたコアシート積層体を冷却して溶融された糸状の熱可塑性樹脂を固化して形成される樹脂材でコアシートを固着する工程とを備えたものであり、回転子積層鉄心の製造コストが低いとともに、回転電機に用いた場合にコギングトルク、トルクリップルおよび鉄損の発生が少なく、補修性にも優れた回転子積層鉄心を得ることができる。 In the method for manufacturing a rotor laminated core according to the present invention, when the rotor laminated core is made, at least a first hole serving as a through hole for a rotating shaft and a through hole for a rivet pin into which a rivet pin is inserted. A step of forming a core sheet having a plurality of third holes by punching, a step of inserting rivet pins into all the third holes in the core sheet formed by punching, and a core through which the rivet pins are inserted A step of disposing a thread-like thermoplastic resin on the surface of the sheet so as to surround the outer periphery of the rivet pin, a step of superimposing a new core sheet on the core sheet on which the thread-like thermoplastic resin is disposed, and a thread-like thermoplastic A step of repeating a step of arranging a resin and a step of stacking a new core sheet to form a core sheet laminate, a step of heating the core sheet laminate to melt the filamentous thermoplastic resin, The core sheet is fixed with a resin material formed by solidifying the melted thread-like thermoplastic resin by cooling the heated core sheet laminate, and the manufacturing cost of the rotor laminated core In addition, when used in a rotating electrical machine, the occurrence of cogging torque, torque ripple, and iron loss is small, and a laminated rotor core excellent in repairability can be obtained.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係わる回転子積層鉄心の斜視図(a)と回転子積層鉄心を構成するコアシート間の状態を示す図(b)とである。
図1に示すように、本実施の形態の回転子積層鉄心100は、複数枚が積層されて回転子積層鉄心本体を形成するコアシート2と、コアシート2を固定するリベットピン5と、各コアシート間に設けられ、隣接するコアシート2同士を固着する樹脂材6とを備えている。樹脂材6は、全てのリベットピン5を取り囲むように配置されている。
回転子積層鉄心100のコアシート2の積層方向(回転子積層鉄心の積層方向と記す)に垂直な面の中心には、回転軸が挿入固定される回転軸用貫通孔1が形成されている。
また、回転子積層鉄心1の積層方向に垂直な面の外周近傍には、形状が矩形状で、且つ永久磁石が挿入される複数の永久磁石用貫通孔3が周方向に間隔をおいて正多角形状に配置されている。図1では、永久磁石用貫通孔3の配置は、正八角形状になっているが、これに限定されず、例えば、正六角形状であっても良い。
FIG. 1 is a perspective view (a) of a rotor laminated core according to
As shown in FIG. 1, the rotor laminated
At the center of a plane perpendicular to the stacking direction of the
Further, in the vicinity of the outer periphery of the surface perpendicular to the stacking direction of the
また、正多角形状に配置された永久磁石用貫通孔3の内側には、リベットピン5が挿入され、コアシート2の位置を決める複数の貫通孔(図示せず)が設けられている。この複数の位置決め用の貫通孔は、隣接する貫通孔間を直線で結んだ場合、その直線が回転軸用貫通孔1の外側を通過するように配置されている。このような配置により、コアシート2の固着に使用される樹脂材の量が少なくなるのを防ぎ、コアシート2の固着力の低下を防止する。
また、本実施の形態では、コアシート2における複数の位置決用の貫通孔は、リベットピン5が挿入されるリベットピン用貫通孔となっている。リベットピン用貫通孔の直径は、リベットピン5の外径よりも十分に大きく、リベットピン5をコアシート2に容易に挿通できるので、コアシート2の積層が簡単な構造となっている。
Further, inside the
In the present embodiment, the plurality of positioning through holes in the
本実施の形態では、コアシート2には、例えば、厚さが約1mm以下の鉄板や電磁鋼板等の磁性板材が用いられる。隣接するコアシート2同士を固着する樹脂材6には、熱可塑性の樹脂材が用いられ、例えば、熱可塑性の樹脂材として、ナイロン、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン等が挙げられる。また、樹脂材6は、回転電機の運転時の温度上昇に耐えることができ、且つ、回転子積層鉄心製造時の加熱および冷却時間の短縮のため、上記熱可塑性の樹脂材において、融点が、概ね70℃〜200℃であるものが望ましい。特に、本実施例では、融点が125℃〜145℃の低融点ナイロン6を用いた。
In the present embodiment, for the
次に本実施の形態の回転子積層鉄心100の製造方法について説明する。
まず、コアシート形成工程では、例えば、厚さが約1mm以下の鉄板や電磁鋼板等の磁性板材を、順送型プレス機等により円形かつ中空形状に打抜き、コアシート2を形成する。このとき、コアシート2には、積層した時に連通して、回転子積層鉄心の回転軸用貫通孔1となる第1の孔1aと、永久磁石用貫通孔3となる第2の孔3aと、リベットピン用貫通孔となる第3の孔4aとの各々が形成される。
Next, the manufacturing method of the rotor lamination | stacking
First, in the core sheet forming step, for example, a magnetic plate material such as an iron plate or an electromagnetic steel plate having a thickness of about 1 mm or less is punched into a circular and hollow shape by a progressive press machine or the like to form the
次に、コアシートの積層工程では、打ち抜かれたコアシート2を、コアシート2に形成された全ての第3の孔4aにリベットピン5を挿通しながら、積層する。
また、コアシート2の積層工程では、コアシート2の積層方向に対して垂直な面(コアシートの表面と記す)に、各リベットピン5間をつないだ場合に形成される領域(リベットピンの外周と記す)を囲むように糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する工程がある。本実施例では、糸状の熱可塑性樹脂6aは、ナイロン6の樹脂糸であり、この樹脂糸の12本を束ねて1本とした等価直径が0.11mmのものを使用している。因みにその重量は10000mで約110gである。
Next, in the core sheet laminating step, the punched
Further, in the step of laminating the
リベットピン5の外周を取り囲むように糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する工程では、例えば、ノズル9の先端から糸状の熱可塑性樹脂6aが出てくる巻線機7を使用し、当該ノズル9をリベットピン5の外周で周回させるか、あるいは、リベットピン5を挿通して積層されているコアシート2の本体を回転させる方法が用いられる。所定量の糸状の熱可塑性樹脂6aが配設された後、ノズルから出ている糸状の熱可塑性樹脂6aは、例えば、はさみ等を用いて切断される。
このように、その表面に糸状の熱可塑性樹脂6aが配設されたコアシート2に、新たなコアシート2が重ねられ、この新たなコアシート2の表面に、同様にして糸状の熱可塑性樹脂6aが配設される。このような動作を繰り返すことにより、全てのコアシート2間に糸状の熱可塑性樹脂6aが配設される。
In the step of disposing the thread-
In this manner, a
次に、コアシート固着工程では、全てのコアシート2間に糸状の熱可塑性樹脂6aが配設されたコアシート2の積層体を加熱し、コアシート2間の糸状の熱可塑性樹脂6aを溶融し、樹脂材6としてコアシート2の表面上に薄く広げる。この状態で積層されたコアシート2を、例えば、ブロック等を用い、積層方向に対して垂直な方向における外周部から中心方向へ精度良く加圧し、コアシート2同士を整列させる。このコアシート2同士が整列した状態で、積層されたコアシート2を冷却し、樹脂材6を固化させ、隣接するコアシート2同士を固着する。
最後に、リベットピン固定工程では、例えば、積層されたコアシート2から突出しているリベットピン5の両端を、ハンマー等でたたきかしめることで、全てのコアシート2をリベットピン5でも固定する。
このような、各工程により回転子積層鉄心100が完成する。
しかし、リベットピンによるかしめ固定は、樹脂材6によって固着されたコアシートの積層体をより強固に固定する1つの方法であり、樹脂材6によるコアシート2の固着に対して付加的なものであるので、必ずしも行う必要はない。
Next, in the core sheet fixing step, the laminated body of the
Finally, in the rivet pin fixing step, for example, all the
Such a process completes the rotor laminated
However, the caulking and fixing with the rivet pin is one method for more firmly fixing the laminated body of the core sheets fixed by the
図2は、本発明の実施の形態1に係わる回転子積層鉄心の製造における糸状の熱可塑性樹脂の配設工程を詳細に説明する図である。
図2の(a)はコアシートを積層する工程である。図2の(a)に示すように、第1〜第3の各孔1a,3a,4aが形成されたコアシート2は、その第3の孔4aにリベットピン5を挿通しながら積層していく。このとき、回転子積層鉄心の回転軸用貫通孔1を形成する孔の部分に、巻線機7のアーム8を配置する。
図2の(b)は、糸状の熱可塑性樹脂6aの配設開始時の工程である。図2の(b)に示すように、コアシートの積層体中心部に配置された巻線機7のアーム8に設けられ、且つコアシート2の積層体の外周部方向に伸びたノズル9の先端から、糸状の熱可塑性樹脂6aを吐出し、この吐出した糸状の熱可塑性樹脂6aを、所定の1本のリベットピン5に絡げる。
FIG. 2 is a diagram for explaining in detail the process of disposing the thread-like thermoplastic resin in the manufacture of the rotor laminated core according to
(A) of FIG. 2 is a process of laminating core sheets. As shown in FIG. 2A, the
FIG. 2B is a process at the start of disposing the thread-
図2の(c)は、糸状の熱可塑性樹脂の配設途中の工程である。図2の(c)に示すように、巻線機7がロータ回転軸上で回転し、すなわち、アーム8が回転し、全てのリベットピン5を取り囲むように配設した糸状の熱可塑性樹脂6aを、最初に絡げたリベットピン5に、再度絡げた後に、切断する。
この糸状の熱可塑性樹脂6aが配設されたコアシート2の上に、新たなコアシート2を積層した後、同様にして糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する。この動作を繰り返すことにより、全てのコアシート2間に糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する。
これらの工程において、糸状の熱可塑性樹脂6aの太さや、糸状の熱可塑性樹脂6aがリベットピン5を取り囲む周回数を調整することにより、溶融して形成される樹脂材6の固着力や溶融後の厚さを、自由に調整することができる。それ故、回転子積層鉄心100は、運搬時やリベットピン5をかしめる際に加わる外力を受けても、分裂しない十分な固着力を確保ができるとともに、完成後の回転子積層鉄心100の積厚バラツキを容易に小さくできる。
FIG. 2C is a process in the middle of disposing the thread-like thermoplastic resin. As shown in FIG. 2 (c), the winding
After a
In these steps, by adjusting the thickness of the thread-
図3は、本発明の実施の形態1に係わる回転子積層鉄心の製造における樹脂材によるコアシートの固着工程を詳細に説明する図である。
図3の(a)は、糸状の熱可塑性樹脂をコアシート間に配設する工程が終了した後のコアシート積層体の斜視図と、糸状の熱可塑性樹脂の配設状態を示す断面模式図である。
図3の(a)に示すようにコアシート積層体は、全てのコアシート2の間に糸状の熱可塑性樹脂6aが挟み込まれている。但し、各コアシート2は整列してない。
図3の(b)は、コアシート間の糸状の熱可塑性樹脂を溶融する工程におけるコアシート積層体の斜視図と、溶融した樹脂材の状態を示す断面模式図である。
図3の(b)に示すように、コアシート積層体を、例えば、恒温炉(図示せず)に入れて加熱する。加熱の手段は、恒温炉を用いる以外にも誘導加熱、伝熱等であってもかまわない。加熱されたコアシート積層体では、コアシート2間の糸状の熱可塑性樹脂6aが溶融して樹脂材6としてコアシート2間で薄く広がっている。但し、まだ、各コアシート2は整列してない。
FIG. 3 is a diagram for explaining in detail the fixing process of the core sheet with the resin material in the manufacture of the rotor laminated core according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a perspective view of the core sheet laminate after the step of disposing the thread-like thermoplastic resin between the core sheets, and a schematic cross-sectional view showing the disposition state of the thread-like thermoplastic resin. It is.
As shown to (a) of FIG. 3, the core sheet laminated body has the thread-
FIG. 3B is a perspective view of the core sheet laminate in the step of melting the thread-like thermoplastic resin between the core sheets, and a schematic cross-sectional view showing the state of the molten resin material.
As shown in FIG. 3B, the core sheet laminate is heated, for example, in a constant temperature furnace (not shown). The heating means may be induction heating, heat transfer, etc. other than using a thermostatic furnace. In the heated core sheet laminate, the thread-
図3の(c)は、加熱されたコアシート積層体をその外周部から中心方向へ加圧する工程におけるコアシート積層体の斜視図と、加圧されたコアシートの状態を示す断面模式図である。
図3の(c)に示すように、樹脂材6が溶融した状態のコアシート積層体を、コアシート積層体の外形形状と合致する形状を有する扇形状のブロック10を用い、その外周部から中心方向へ加圧して、各コアシート2を整列している。ここでは、コアシート積層体の外周部を四方から加圧している。
図3の(d)は、各コアシート2が整列したコアシート積層体を、恒温炉から取り出して冷却する工程におけるコアシート積層体の斜視図と、樹脂材で固着されたコアシートの状態を示す断面模式図である。
図3の(d)に示すように、溶融した樹脂材6が固化し、コアシート積層体における、全てのコアシート2が整列して固着される。
この樹脂材6で固着されたコアシート積層体は、必須ではないが、リベットピン5で固定して、本実施の形態の回転子積層鉄心100を得る。
図3の(a)〜(d)に示した断面模式図では、永久磁石用貫通孔3の記載は省略されている。
FIG. 3C is a perspective view of the core sheet laminate in the process of pressing the heated core sheet laminate from the outer periphery to the center, and a schematic cross-sectional view showing the state of the pressurized core sheet. is there.
As shown in FIG. 3 (c), the core sheet laminated body in a state in which the
FIG. 3D shows a perspective view of the core sheet laminate in the process of taking out and cooling the core sheet laminate in which the
As shown in FIG. 3D, the
The core sheet laminate fixed with the
In the schematic cross-sectional views shown in FIGS. 3A to 3D, the description of the permanent magnet through-
このコアシート2の固着工程では、コアシート積層体の外形形状と合致する形状を有する扇形状のブロック10を用い、四方から中心方向へコアシート積層体を加圧するので、全てのコアシート2は、ブロック10の表面形状にならうように整列する。
それ故、ブロック10の形状精度を上げることで、コアシート2を精度よく整列できる。このコアシート2が精度良く整列した状態で、恒温炉から取り出して冷却すると、溶融した樹脂材6が固化し、隣り合うコアシート2同士が整列精度を保ったまま固着されて、形状精度の良好な回転子積層鉄心100を得ることができる。また、打抜かれたコアシート2の一部、例えば薄肉部、が変形していた場合においても、ブロック10による加圧で、コアシート2の形状を矯正することができる。すなわち、積層したコアシート2をブロック10の形状に倣わせることができる。
In the fixing process of the
Therefore, the
また、コアシート積層体は、外周部からの加圧による整列と同時に、積層方向の上部から加圧しても良い。こうすると、隣り合うコアシート2の隙間を減らすことができるとともに、上部から加圧しない場合よりも溶融した樹脂材6が薄く広がり、コアシート2間の固着力を増大させることができる。そして、隣り合うコアシート2の隙間を減らすことは、回転子積層鉄心の積厚に対する樹脂材の厚さが小さくなり、回転子積層鉄心の占積率(回転子積層鉄心の体積に対する強磁性体の割合)が向上し、より効率的な回転子積層鉄心を得ることができる。
Further, the core sheet laminate may be pressurized from the top in the stacking direction simultaneously with the alignment by pressurization from the outer periphery. If it carries out like this, while being able to reduce the clearance gap between the
また、ブロック10による加圧とコアシート積層体の積層方向への加圧とを解除した状態でコアシート積層体を冷却して、樹脂材6で固着しても良い。このようにすると、若干の形状精度の劣化が起こる場合もあるが、実用上差し支えのない範囲であり、このような工程を採用すると、回転子積層鉄心の生産性が向上する。
また、加圧と整列とを、同時に実施するだけではなく、コアシート2の積層方向へ加圧後に整列させるという手順や、コアシート2の整列後に積層方向へ加圧するという手順であっても良い。
また、回転子積層鉄心100に焼嵌めることで回転軸を固定する場合では、焼嵌めの際に回転子積層鉄心100を加熱するので、焼嵌めの加熱と同時に糸状の熱可塑性樹脂6aを溶融でき、作業時間を短縮できる。
Alternatively, the core sheet laminate may be cooled and fixed with the
Further, not only the pressing and alignment are performed simultaneously, but also a procedure of aligning after pressing in the stacking direction of the
Further, when the rotating shaft is fixed by shrink fitting to the rotor laminated
従来のダイカストでコアシートを積層固定する構成の回転子積層鉄心では、専用のダイカスト装置の導入が必要であるとともに、ダイカストの溶湯によって発生するバリを取り除く必要もあり、製造工程が多く、製造コストが高価になる。それと、ダイカストにより成形された回転子積層鉄心は、一体成形であり、1回成形すると容易に分解することができない。
また、ダイカストにおける溶湯充填時の熱や圧力により、回転子積層鉄心の内径の形状精度が悪化するとともに、熱により永久磁石の磁気特性が劣化し、回転電機のコギングトルクやトルクリップルの増大、および、損失(主に鉄損)の増大が発生する。
従来の、抜きかしめ、あるいはリベットピンのみでコアシートを積層固定する構成の回転子積層鉄心では、リベットピン外径と貫通穴の嵌めあい管理が必要となり、やはり、生産性が低下するとともに、製造コストが高価になる。
また、打ち抜き積層(抜きかしめ)により回転子積層鉄心を固定する場合では、ダボ成形時の残留応力やダボの位置ズレによる回転子積層鉄心の積層ズレが発生する。また、リベットピンのみで回転子積層鉄心を固定する場合では、固定するリベットピンの真直度を向上させないと、積層精度が悪化し、回転電機のコギングトルクやトルクリップルの増大、および、損失(主に鉄損)の増大が発生する。
In a rotor core with a conventional core structure in which core sheets are laminated and fixed using die casting, it is necessary to introduce a dedicated die casting device, and it is also necessary to remove burrs generated by molten die casting. Becomes expensive. And the rotor lamination | stacking iron core shape | molded by die-casting is integral molding, and if it shape | molds once, it cannot decompose | disassemble easily.
In addition, due to the heat and pressure at the time of filling the molten metal in the die casting, the shape accuracy of the inner diameter of the rotor laminated core deteriorates, the magnetic characteristics of the permanent magnet deteriorate due to the heat, and the cogging torque and torque ripple of the rotating electrical machine increase, and , An increase in loss (mainly iron loss) occurs.
In the conventional rotor laminated iron core with a core sheet laminated and fixed only with rivet pins, it is necessary to manage the fit between the outer diameter of the rivet pin and the through hole, which also reduces productivity and manufacture. Cost becomes expensive.
Further, in the case where the rotor laminated core is fixed by punching lamination (punching), lamination deviation of the rotor laminated core occurs due to residual stress during dowel forming or misalignment of the dowel. In addition, when fixing the rotor core with only rivet pins, if the straightness of the rivet pins to be fixed is not improved, the stacking accuracy will deteriorate, the cogging torque and torque ripple of the rotating electrical machine will increase, and loss (mainly Increase in iron loss).
しかし、本実施の形態の回転子積層鉄心は、コアシートが樹脂材を用いて積層固定されているので、リベットピンとコアシートとの嵌めあい精度が厳しくなくても、形状精度が良好であり磁気特性の劣化が小さく、回転電機に用いた場合にコギングトルクやトルクリップル、および、損失(主に鉄損)の発生が少ない。
また、本実施の形態の回転子積層鉄心は、コアシートを固着する樹脂材が熱可塑性の樹脂材であるので、1回固化した樹脂材を再溶融できるので、回転子積層鉄心からコアシート状への分解が容易であり、補修性が優れている。
本実施の形態で説明した回転子積層鉄心は、IPMタイプの回転電機の回転子積層鉄心であるが、永久磁石用貫通孔が設けられていないSPMタイプの回転電機の回転子積層鉄心として用いることができ、同様の効果が得られる。
However, in the rotor laminated iron core of the present embodiment, since the core sheet is laminated and fixed using a resin material, even if the fitting accuracy between the rivet pin and the core sheet is not strict, the shape accuracy is good and magnetic The deterioration of the characteristics is small, and when used in a rotating electrical machine, the occurrence of cogging torque, torque ripple, and loss (mainly iron loss) is small.
Moreover, since the resin material which fixes a core sheet is a thermoplastic resin material, since the resin material solidified once can be remelted, the rotor lamination | stacking iron core of this Embodiment can be core-sheet-shaped from a rotor lamination | stacking iron core. It is easy to disassemble and is easy to repair.
The rotor laminated core described in the present embodiment is a rotor laminated core of an IPM type rotating electrical machine, but is used as a rotor laminated core of an SPM type rotating electrical machine not provided with a permanent magnet through hole. And the same effect can be obtained.
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係わる回転子積層鉄心を構成するコアシート間の状態を示す図(a)と完成した回転子積層鉄心に回転軸を挿入した状態を示す図(b)とである。
図4(a)に示すように、本実施の形態の回転子積層鉄心200は、リベットピン用貫通孔が回転軸用貫通孔1の外周近傍に設けられ、隣接するコアシート2を固着する樹脂材6も回転軸用貫通孔1の外周近傍に配設された以外、実施の形態1の回転子積層鉄心100と同様である。
本実施の形態の回転子積層鉄心200では、樹脂材6を、回転軸用貫通孔1の外周近傍に配設しているが、樹脂材6の一部を、回転軸用貫通孔1の内壁部11まではみ出させて固化させて、配設しても良い。このような構成にすると、完成した回転子積層鉄心200を再度加熱し、回転軸用貫通孔1の内壁部11に付着している樹脂材6を再溶融させた状態で、図4(b)に示すように回転軸12を圧入すると、樹脂材6の冷却固化により、単に圧入する場合よりも強固に回転軸12と回転子積層鉄心200とが固着され、さらに信頼性の高い回転電機を得ることができる。
本実施の形態においても、焼嵌めで回転軸12を固定する場合は、焼嵌めの加熱と同時に樹脂材6を溶融できるので、作業時間を短縮できる。
FIG. 4A is a diagram showing a state between core sheets constituting a rotor laminated core according to
As shown in FIG. 4 (a), the rotor laminated
In the rotor laminated
Also in the present embodiment, when the
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3に係わる回転子積層鉄心の製造方法における糸状の熱可塑性樹脂の配設工程を詳細に説明する図である。
図5の(a)は、最下層のコアシート2に糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する工程である。図5の(a)に示すように、コアシート2の中心部にある第1の孔1aに配置された巻線機7のアーム8のノズル9の先端から、糸状の熱可塑性樹脂6aを吐出して、挿通した所定の1本のリベットピン5に絡げた後、アーム8の回転により全てのリベットピン5を、取り囲むように糸状の熱可塑性樹脂6aを配設し、最初に絡げられたリベットピン5に、再度糸状の熱可塑性樹脂6aを掛ける。
FIG. 5 is a diagram for explaining in detail the process of disposing the thread-like thermoplastic resin in the method for manufacturing a rotor laminated core according to the third embodiment of the present invention.
(A) of FIG. 5 is a process which arrange | positions the thread-
図5の(b)と(c)とは、第2層以上の中間部のコアシート2に糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する工程である。
まず、図5の(b)に示すように、最下層のコアシート2に配設された糸状の熱可塑性樹脂6aは、コアシート2の中心部にある第1の孔1aに設けられたキー溝用の切欠き部1bを通過して、第2層目のコアシート2の上面側に引き出す。コアシート2の第1の孔1aに設けられた切欠き部1bは、回転軸と回転子積層鉄心との回転防止のキー材を挿入する部分である。
次に、図5の(c)に示すように、切欠き部1bから第2層目のコアシート2の上面側に引き出された糸状の熱可塑性樹脂6aは、最下層のコアシート2において最初に糸状の熱可塑性樹脂6aが絡げられたリベットピン5に掛けた後、アーム8の回転により全てのリベットピン5を取り囲むように糸状の熱可塑性樹脂6aを配設し、最初に絡げられたリベットピン5に、再度糸状の熱可塑性樹脂6aを掛ける。この図5の(b)と(c)との工程を繰り返して、所定数のコアシート2間に糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する。
(B) and (c) in FIG. 5 are steps of disposing a thread-
First, as shown in FIG. 5B, the thread-
Next, as shown in FIG. 5 (c), the thread-
図5の(d)は最上層のコアシート2の1つ下の層のコアシート2に糸状の熱可塑性樹脂6aを配設し、最上層のコアシート2を積層する工程である。
図5の(d)に示すように、切欠き部1bを通過して、表面に引き出した糸状の熱可塑性樹脂6aは、全てのリベットピン5を取り囲むように配設し、最初に掛けられたリベットピン5に、再度絡げた後、切断する。次に、最上層のコアシート2を積層して、糸状の熱可塑性樹脂の配設工程が完了する。
これらの糸状の熱可塑性樹脂6aの配設工程は、コアシート2の積層工程でもあり、コアシート2の第3の孔4aに、リベットピン5が挿通されている。
FIG. 5D shows a process of disposing the thread-
As shown in FIG. 5 (d), the thread-
The arrangement process of these thread-like
また、本実施の形態では、糸状の熱可塑性樹脂6aが、リベットピン5を反時計回りに取り囲んで配設されるので、最下層のコアシート2に糸状の熱可塑性樹脂6aを配設する工程で、最初に糸状の熱可塑性樹脂6aを絡げるリベットピン5は、反時計周りの方向で切欠き部1bから最も近いものである。糸状の熱可塑性樹脂6aが、リベットピン5を時計回りに取り囲んで配設されるのであれば、最初に糸状の熱可塑性樹脂6aを絡げるリベットピン5は、時計周りの方向で切欠き部3bから最も近いものとなる。
本実施の形態の回転子積層鉄心の製造方法において、コアシートの形成工程、コアシートの固着工程、リベットピンの固定工程は、実施の形態1の回転子積層鉄心の製造方法のものと同様である。
In the present embodiment, since the thread-
In the method for manufacturing a rotor laminated core according to the present embodiment, the core sheet forming step, the core sheet fixing step, and the rivet pin fixing step are the same as those of the rotor laminated core manufacturing method according to the first embodiment. is there.
本実施の形態の製造方法によれば、糸状の熱可塑性樹脂6aをコアシート毎に切断することなく、連続的に供給が可能となるため、作業時間が短縮され、より効率的に回転子積層鉄心を製造することができる。
また、最下層と最上層とのコアシート2以外のコアシート2では、糸状の熱可塑性樹脂6aをリベットピン5の単体に巻回する必要がなく、巻線機7のノズル9を切欠き部1bからリベットピン5の外周側を旋回させ、再度切欠き部1bに戻ることで、糸状の熱可塑性樹脂6aを配設するので、コアシート2形成時の打抜き速度が速い場合においても、高速、且つ正確に糸状の熱可塑性樹脂6aを供給することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to continuously supply the thread-
Further, in the
実施の形態4.
図6は、本発明の実施の形態4に係わる回転子積層鉄心の製造方法における糸状の熱可塑性樹脂の配設工程を詳細に説明する図である。
図6の(a)は、コアシート2を挿通した所定リベットピン5に糸状の熱可塑性樹脂6aを絡げる工程である。図6の(a)に示すように積層されたコアシート2を挿通した所定のリベットピン5に、コアシート積層体の外周近傍に設置された巻線機7のノズル9から糸状の熱可塑性樹脂6aを吐出して、絡げる。
図6の(b)は、コアシート2の表面において、全てのリベットピン5を糸状の熱可塑性樹脂6aで囲む工程である。図6の(b)に示すように、糸状の熱可塑性樹脂6aは、全てのリベットピン5を囲み、最初に絡げられたリベットピン5に、再度絡げた後、切断する。
図6の(c)は、糸状の熱可塑性樹脂6aが配設されたコアシート2に新たなコアシート2を積層する工程である。図6の(c)に示すように、新たなコアシート2の積層時には、ノズル9がコアシート2と重ならないように、巻線機7をコアシート積層体の外周側に待避する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining in detail the process of disposing the thread-like thermoplastic resin in the method for manufacturing a rotor laminated core according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6A shows a process of binding a thread-
FIG. 6B shows a process of surrounding all the rivet pins 5 with a thread-
FIG. 6C is a step of laminating a
本実施の形態の製造方法における、糸状の熱可塑性樹脂6aが全てのリベットピン5を囲む手段は、コアシート2自身を回転させる方法である。このコアシート2自身の回転は、例えば、コアシート2を積層するテーブル16に回転機構を取り付けることで実現できる。
そして、図6の(a)〜(c)の工程を繰り返すことにより、隣接するコアシート2間に糸状の熱可塑性樹脂6aを配設しながら、コアシート2を積層する。
本実施の形態の回転子積層鉄心の製造方法においても、コアシートの形成工程、コアシートの固着工程、リベットピンの固定工程は、実施の形態1の回転子積層鉄心の製造方法のものと同様である。
本実施の形態の製造方法によれば、回転軸用貫通孔1の直径が小さく、この孔に巻線機7が設置できない場合でも、コアシート間に糸状の熱可塑性樹脂を配設できる。
また、打抜き形成したコアシートは、等角度で回転されながら積層されるため、コアシートの板厚偏差によって生じる回転子積層鉄心の倒れを解消することができ、形状精度の良い回転子積層鉄心を得ることができる。
In the manufacturing method of the present embodiment, the means for the thread-
And the
Also in the method for manufacturing the rotor laminated core of the present embodiment, the core sheet forming step, the core sheet fixing step, and the rivet pin fixing step are the same as those in the method of manufacturing the rotor laminated core of the first embodiment. It is.
According to the manufacturing method of the present embodiment, even when the diameter of the rotary shaft through
In addition, since the punched core sheet is laminated while rotating at an equal angle, it is possible to eliminate the collapse of the rotor laminated iron core caused by the thickness deviation of the core sheet, and to form a rotor laminated iron core with good shape accuracy. Obtainable.
実施の形態5.
図7は、本発明の実施の形態5に係わる回転子積層鉄心を説明する図である。
図7の(a)は完成した回転子積層鉄心を示す斜視図と積層固着されたコアシートを示す断面モデル図である。図7の(b)は、コアシート積層工程を示す斜視図と断面モデル図である。
本実施の形態の回転子積層鉄心300は、図7の(b)に示すように、コアシート2aの位置決め用の貫通孔として、突起14を備えた孔(突起付孔と記す)15が設けられたものである。
そして、図7の(a)に示すように、コアシート2aの全ての突起14を取り囲むように樹脂材6が配設されており、この樹脂材6で隣接する全てのコアシート2aが固着されている。積層された全てコアシート2aの突起14が、その上に重ねられたコアシート2aの突起付孔15の孔部13に挿入されている。但し、最上層のコアシート2bの突起14が挿入される孔には、突起がない。また、重ねられるコアシート2aの突起付孔15は、その下のコアシート2aの突起付孔15に対して、コアシート2aの中心と突起付孔15との距離を半径とする円周方向にずらして形成されている。
FIG. 7 is a view for explaining a rotor laminated iron core according to
FIG. 7A is a perspective view showing a completed rotor laminated iron core and a cross-sectional model view showing a core sheet laminated and fixed. (B) of
As shown in FIG. 7B, the rotor laminated
As shown in FIG. 7A, the
次に、本実施の形態の回転子積層鉄心300の製造方法について説明する。
コアシート2aでは、打抜き形成される前に複数の丸孔を形成し、丸孔の端面からコアシート2aの一部を切り起こすことで、各丸孔に突起14と孔部13とを形成し、突起付孔15としている。
そして、コアシート2aの形成と積層は、回転子積層鉄心の中心を軸として回転する駆動機構が組み込まれ、且つ、丸孔と突起とを形成するパーツを備えた打ち抜き積層金型を用いて行われる。このような金型を用いることにより、積層される次のコアシート2aは、孔部13がその下のコアシート2aの突起14の位置にくるまで回転させられて、打ち抜かれる。すなわち、コアシート2aは、1枚ごとに突起付孔15だけを、所定の角度、回転して打ち抜かれ、積層される。
Next, the manufacturing method of the rotor lamination | stacking
In the
The
本実施の形態の回転子積層鉄心300の製造方法では、隣接するコアシート2a間への糸状の熱可塑性樹脂6aの配設工程は、配設時に糸状の熱可塑性樹脂6aで取り囲むものをリベットピン5に代えて突起14とした以外、実施の形態1および実施の形態2と同様である。また、コアシート2aの固着工程も実施の形態1と同様である。
本実施の形態の回転子積層鉄心300は、リベットピンを用いないので、部品点数を減らすことができ、コストを低減できる。また、樹脂材6のみで固定しているので、リベットピンの両端をハンマー等でたたきかしめる必要がなく、回転子積層鉄心の組み立て工程を少なくでき、生産性が向上する。
In the method for manufacturing the rotor laminated
Since the rotor laminated
図8は、本発明の実施の形態5に係る突起の高さが板厚よりも大きいコアシートを用いた回転子積層鉄心を説明する図である。
図8に示す回転子積層鉄心は、突起付孔15の孔部13のサイズを大きくして、1枚のコアシート2aの突起付孔15の孔部13に、その下の2枚のコアシート2aの突起14が入るようにしてある。そのため、同じコアシート2aが2枚あり、重ねられた2枚ごとに、突起付孔15だけが任意の角度だけ回転させて設けられたものである。図示しないが、突起付孔15の孔部13のサイズを大きくしなくても、突起14を90°捻ることで、突起14を切り起こしたことにより開けられた矩形の孔内に、突起14を逃がすことができる。このとき、突起14の幅をコアシート2aの厚みよりも厚くしておく必要がある。
このような構造にすると、糸状の熱可塑性樹脂6aの配設が容易になる。
FIG. 8 is a view for explaining a rotor laminated core using a core sheet in which the height of the protrusion according to the fifth embodiment of the present invention is larger than the plate thickness.
The rotor laminated iron core shown in FIG. 8 increases the size of the
With such a structure, it becomes easy to dispose the thread-
本発明に係わる回転子積層鉄心は、コアシートが熱可塑性の樹脂材で固着接合されたものであり、全てのコアシートが整列しており、積層精度が優れているので、コギングトルクやトルクリップルの発生が小さく、さらに鉄損の少ない回転電機に適用できる。 In the rotor laminated core according to the present invention, the core sheet is fixedly joined with a thermoplastic resin material, and all the core sheets are aligned and the lamination accuracy is excellent, so that cogging torque and torque ripple are obtained. It can be applied to a rotating electrical machine with a small occurrence of iron loss.
1 回転軸用貫通孔、1a 第1の孔、1b 切欠き部、2,2a コアシート、
3 永久磁石用貫通孔、3a 第2の孔、4a 第3の孔、5 リベットピン、
6 樹脂材、6a 糸状の熱可塑性樹脂、7 巻線機、8 アーム、9 ノズル、
10 扇形状のブロック、11 内壁部、12 回転軸、13 孔部、14 突起、
15 突起付孔、16 テーブル、100,200,300 回転子積層鉄心。
DESCRIPTION OF
3 Permanent magnet through hole, 3a 2nd hole, 4a 3rd hole, 5 rivet pin,
6 resin material, 6a thread-like thermoplastic resin, 7 winding machine, 8 arm, 9 nozzle,
10 fan-shaped block, 11 inner wall part, 12 rotating shaft, 13 hole part, 14 protrusion,
15 hole with projection, 16 table, 100, 200, 300 Rotor laminated iron core.
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