JP2010130884A - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転電機の製造に関して歩留まり向上、作業性向上を図る回転電機を得る。
【解決手段】 永久磁石を埋設するための磁石挿入穴が形成された電磁鋼板を積層した端部に、前記電磁鋼板と同形状の磁石挿入穴が形成された端板を溶接固着した回転子鉄心、この回転子鉄心の磁石挿入穴に埋設される永久磁石、前記回転子鉄心に対して焼きばめまたは圧入により装着される回転軸、からなる回転子と、前記回転子と所定間隙離間して設けられた固定子と、から構成される回転電機であって、回転子の端板は、電磁鋼板の外周面に形成された凹部を前記回転軸に沿って溶接固定した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、永久磁石式回転電機に係り、特に回転子鉄心の内部に永久磁石が埋設された磁石埋め込み型永久磁石式回転電機の回転子に関するものである。

永久磁石を用いた回転電機は、一般的に回転子内に複数の永久磁石を配置して極を形成した回転子と、この回転子に対向して取り囲むように配置された固定子とを備えている。
固定子は回転子に対向する面にコイルが設けられており、このコイルに交流電流を通電することにより回転磁界を形成し、回転子に埋め込まれている永久磁石の磁束と回転磁界の磁束とが回転子及び固定子の間のエアギャップを介して連結し、回転子を同期速度で回転させる。
回転子の製造方法に関しては、特開平６−８６４８７号公報に開示されているように、打抜穴を有する電磁鋼板を多数積層した積層鉄心を形成し、前記打抜穴により形成された空洞部に磁石を挿着し、積層鉄心の両端面に端板を配置してリベットにより軸方向に締め付けた後にレーザビームによって溶接されている。

特開平６−８６４８７号公報

特許文献１に示された従来の回転子の製造方法は、多数積層した積層鉄心に磁石を装着し、端板で固定することで製造している。
しかしながら、製造工程としては、電磁鋼板の積層した後に直ちに磁石を装着することは行われず、積層鉄心を製造する工程、製造された積層鉄心を磁石装着工程に運搬する工程、積層鉄心を回転軸に装着する工程等で別工程に別れている。
そのため、厚み0.35mmや0.5mmなどの電磁鋼板を積層した積層鉄心が製造され、磁石を装着する工程への運搬工程等で外部からの振動、衝突などにより端部の電磁鋼板が剥がれ、歩留まりが悪化する問題が発生している。
また、振動、衝突などの電磁鋼板の剥がれを防止するためには、取り扱いをより注意しなければならず、保護するための治工具準備、作業工作悪化が発生していた。

本発明は、回転電機の製造に関して歩留まり向上、作業性向上を図る回転電機を得るものである。

本発明にかかる回転電機は、永久磁石を埋設するための磁石挿入穴が形成された電磁鋼板を積層した端部に、前記電磁鋼板の磁石挿入穴と同軸の磁石挿入穴が形成された端板を溶接固着した回転子鉄心、この回転子鉄心の磁石挿入穴に埋設される永久磁石、前記回転子鉄心に対して焼きばめまたは圧入により装着される回転軸、からなる回転子と、前記回転子と所定間隙離間して設けられた固定子と、から構成される回転電機であって、回転子の端板は、電磁鋼板の外周面に形成された凹部を前記回転軸に沿って溶接固定したものである。

この発明によれば、回転子鉄心の端部に端板を溶接することで、回転子鉄心端部の外部振動、外部衝撃からの保護が可能となった。
これにより、製造段階における回転子鉄心の破損を防止するための保護をする治工具の簡略化・省略化が可能となり、生産性を向上することが可能となる。
また、実機稼動による外部振動・衝撃に対しても、回転子鉄心端部が剥れ、破損に至る恐れもなくなった。

実施の形態１.
以下、本実施の形態について図を用いて説明する。
図1は、回転電機の構成を示す断面図である。
図1において、回転電機は回転子１と、この回転子１の周囲に設けられた固定子２とを備えている。
回転子１は、径方向に垂直の方向に細長い概略長方形断面形状の磁石挿着溝１１を、極毎（本実施の形態では８極）に有した回転子鉄心１０と、この磁石挿着溝１１に挿着される永久磁石１２とを有している。
固定子２は、ティース２１およびスロット２２を有する固定子鉄心２０、このスロット２２に装着されているコイル２３から構成されている。
回転子１と固定子２との間には隙間があり、回転子１と固定子２とが接触して破損しないようになっている。
なお、回転電機は、固定子２の固定子コイルに交流電流を通電することによって回転磁界が形成され、この回転磁界と回転子の永久磁石１２が作る起磁力との相互作用により、回転子１が回転磁界に同期して回転し、回転トルクを発生する。

次に、回転子の具体的構造について図２を用いて説明する。
図２は、回転子の側面図である。
図において、回転子鉄心１０は、厚み0.35ｍｍまたは0.5ｍｍなどの電磁鋼板を積層されて構成され、回転軸（シャフト）１４に焼きばめや圧入等により装着されている。
また、固定子１は、積層された電磁鋼板を保護するための端板１３が両端に溶接により固着されている。
なお、本実施の形態では、回転子鉄心端部の端板としてSPCC材を配置することにより漏れ磁束が増加するため、強度を保ちつつ、出来る限り厚みを少なくすることがよいと考えられることから、端板の厚さは2.3ｍｍとし、端板の磁石挿入穴の形状は、電磁鋼板に設けられた磁石挿入穴に磁石を挿入すべく、電磁鋼板の磁石挿入穴と同軸になるように設けられている。

図３は、回転子鉄心構造を示した図である。
図に示されるように、電磁鋼板が積層された回転子鉄心両端部には、例えばSPCC材で形成された、断面が電磁鋼板と略同形状または略同一径の円形状の端板が固着されている。
電磁鋼板と端板１３との固着は、積層された電磁鋼板の外周凹部を回転軸方向に沿って８箇所の溶接部１６にて溶接されている。（図中矢印部分）

次に磁石埋め込み型の永久磁石回転電機の回転子の製造について説明する。
図３に示されるようにSPCC材の端板で固着された回転子鉄心は、回転軸挿入工程にて、焼きばめや圧入等により回転軸１４を装着する。
そして、回転軸１４が装着された状態で、永久磁石１１を端板１３の磁石挿着溝１１より挿入を行い、埋設した上で、回転子のバランスを最適化するためのバランスリング１５を焼きばめや圧入などで回転子鉄心の両側に装着する工程で製作される。
なお、端板は、回転子鉄心と同様の形状とし、永久磁石を埋設するための穴を電磁鋼板の磁石挿入穴と同軸になるように設けているため、磁石を端板の磁石挿入穴から埋設することが可能である。

製作初期段階から回転子鉄心端部を保護するためには、電磁鋼板を固定する工程から保護することが必要であり、本実施の形態によれば、電磁鋼板の固定と同一工程において、回転子鉄心と同一の形状のSPCC材を溶接固定することで、製作初期段階からの回転子鉄心端部の保護と、生産性の向上を同時に容易に図ることができる。
なお、回転子鉄心の軸方向の幅が長く製作が困難であり、分割して製作する場合は、回転子完成段階にて両端にSPCC材が配置されるような構造としてもよい。
また、本実施の形態では、回転子極数が８、固定子スロット数が４８の永久磁石式回転電機について述べたが、回転子極数および固定子スロット数が任意であっても同様の効果を得ることができる。

実施の形態１による永久磁石式回転電機の断面図である。 実施の形態１による永久磁石式回転電機の回転子の拡大図である。 実施の形態１による永久磁石式回転電機の回転子鉄心の拡大図である。

符号の説明

１ 回転子、２ 固定子、１０ 回転子鉄心、１１ 磁石挿入穴、１２ 永久磁石、１３ 端板、１４ 回転軸、１６ 溶接部、２０ 固定子鉄心 ２１ ティース、２２ スロット、２３ 固定子巻線。

Claims (3)

1. 永久磁石を埋設するための磁石挿入穴が形成された電磁鋼板を積層した端部に、前記電磁鋼板の磁石挿入穴と同軸の磁石挿入穴が形成された端板を溶接固着した回転子鉄心、
   この回転子鉄心の磁石挿入穴に埋設される永久磁石、
   前記回転子鉄心に対して焼きばめまたは圧入により装着される回転軸、
   からなる回転子と、
   前記回転子と所定間隙離間して設けられた固定子と、
   から構成される回転電機であって、
   回転子の端板は、電磁鋼板の外周面に形成された凹部を前記回転軸に沿って溶接固定されていることを特徴とする回転電機。
2. 端板は、厚み0.35ｍｍ〜0.5ｍｍの電磁鋼板の両端または片側に、厚み2.3ｍｍのSPCC材で形成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 永久磁石を埋設するための磁石挿入穴が形成された電磁鋼板を積層した端部に、前記電磁鋼板の磁石挿入穴と同軸の磁石挿入穴が形成された端板を、電磁鋼板の外周面に形成された凹部を回転軸方向に沿って溶接する回転子鉄心製造工程と、
   この回転子鉄心に回転軸を焼きばめまたは圧入により装着する回転軸装着工程と、
   前記回転子鉄心の磁石挿入穴に、永久磁石を埋設する永久磁石埋設工程と、
   からなる回転電機の製造方法。

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