JP2011125115A - Magnet-embedded rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子に永久磁石を埋め込んだ磁石埋込式回転電機に関し、特にサーボモータに用いるのに適した大トルクを発生可能なモータに関するものである。大出力や大トルクを発生させて射出成形機の射出軸や、プレス機械の加圧ラムなどに要求される高加速動作を実現するための駆動用モータを主たる対象とする。 The present invention relates to a magnet-embedded rotating electrical machine in which a permanent magnet is embedded in a rotor, and more particularly to a motor capable of generating a large torque suitable for use in a servomotor. The main target is a drive motor for generating a high output and a large torque to realize a high acceleration operation required for an injection shaft of an injection molding machine or a press ram of a press machine.
磁石埋込式回転電機は、堅牢、高効率が特徴で加工機のスピンドル軸駆動や、電気自動車の駆動モータなどで検討および実用が進んでいる。この構造は、所定の設計形状の電磁鋼板を積層して作った回転子コアに設けた磁石挿入用空間に、永久磁石を挿入し、樹脂や接着剤を隙間に充填して固定したものが主流である。 The magnet-embedded rotary electric machine is characterized by its robustness and high efficiency, and has been studied and put into practical use with a spindle shaft drive of a processing machine and a drive motor of an electric vehicle. In this structure, a permanent magnet is inserted into a space for inserting a magnet provided in a rotor core made by laminating electromagnetic steel sheets of a predetermined design shape, and a resin or adhesive is filled in the gap and fixed. It is.
しかし、この構造では、製作に時間がかかり、また品質的にも接着剤の充填具合によるばらつきなどの欠点があった。この改善策として、磁石を入れた後に、上下から当板を配置して、これらをカシメにより締結する方法があるが、追加の部品が必要となり、簡便さには欠けていた。 However, this structure takes a long time to manufacture and has disadvantages such as variations in quality due to the filling condition of the adhesive. As an improvement measure, there is a method in which after the magnets are inserted, the abutment plates are arranged from the top and bottom, and these are fastened by caulking, but additional parts are required and lack of convenience.
特許文献1である特開2000-341920号公報では、ロータの磁石挿入孔の空隙に固定用バネを圧入して、これにより永久磁石を一方向に押し付けて、位置のばらつきを無くすとともに、動作時の磁石のがたつきを防止していた。また、特許文献2の特開2004-289904号公報には、ロータの磁石挿入溝の周囲に予め弾性支持機構を形成し、弾性部材を別途設けることなく直接保持するようにしたものが記載されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-341920, which is Patent Document 1, a fixing spring is press-fitted into the gap of the magnet insertion hole of the rotor, thereby pressing the permanent magnet in one direction to eliminate the variation in position and during operation. The backlash of the magnet was prevented. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289904 of Patent Document 2 describes a structure in which an elastic support mechanism is formed in advance around the magnet insertion groove of the rotor and is directly held without separately providing an elastic member. Yes.
しかしながら、特許文献1に示されるものは、固定用バネの別部品を必要としてコストが掛かり、追加の作業を必要とする問題がある。また、特許文献2に示される構成では、弾性支持機構によって弾性力が常時働いている挿入溝に永久磁石を圧入することで、永久磁石に弾性力を作用させて支持しているが、圧入時に金属同士の摺動で永久磁石と挿入溝の表面に傷が付いたり塗装剥がれの問題がある。すなわち、永久磁石や電磁鋼板に傷や塗装剥れがあると、磁気的品質が不均一となり、錆びが生じる恐れがある。また、挿入溝に複数の磁石を圧入する場合は、挿入に手間がかかるなどの問題がある。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 requires a separate part of the fixing spring, which is expensive and requires additional work. Further, in the configuration shown in Patent Document 2, the permanent magnet is press-fitted into the insertion groove in which the elastic force always works by the elastic support mechanism, thereby supporting the permanent magnet by applying the elastic force. There is a problem that the surface of the permanent magnet and the insertion groove is scratched or the paint is peeled off by sliding between metals. That is, if the permanent magnet or the electromagnetic steel sheet has scratches or peeling of the paint, the magnetic quality becomes non-uniform and rusting may occur. In addition, when a plurality of magnets are press-fitted into the insertion groove, there is a problem that insertion is troublesome.
本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、永久磁石を傷を付けることなく挿入することにより、簡便で低コストで磁気特性の安定した磁石埋込式回転電機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnet-embedded rotating electrical machine that eliminates the above-described conventional problems and inserts a permanent magnet without damaging it, which is simple, low-cost, and has stable magnetic characteristics. .
上記課題を解決するため、本発明は、複数個の巻線構造体から形成された固定子と、電磁鋼板を積層したコア構造体の挿入溝に永久磁石を挿入して組立てた回転子とを有する磁石埋込式回転電機において、
上記回転子の上記挿入溝の一部に永久磁石に弾性接触する弾性支持片を形成し、この弾性支持片は上記永久磁石の挿入時に弾性変形して永久磁石との間に隙間を生じるように外力を受ける押圧部を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention includes a stator formed of a plurality of winding structures and a rotor assembled by inserting permanent magnets into insertion grooves of a core structure in which electromagnetic steel sheets are laminated. In a magnet-embedded rotary electric machine having
An elastic support piece that elastically contacts the permanent magnet is formed in a part of the insertion groove of the rotor, and the elastic support piece is elastically deformed when the permanent magnet is inserted so that a gap is formed between the elastic support piece and the permanent magnet. It has the press part which receives external force, It is characterized by the above-mentioned.
また、上記押圧部は上記弾性支持片の上記永久磁石との非接触面に設けられたことを特徴とする。また、上記押圧部は上記弾性支持片に設けられた凸部から構成されても良く、上記押圧部は上記弾性支持片に設けられた凹部から構成されても良い。 The pressing portion is provided on a non-contact surface of the elastic support piece with the permanent magnet. Moreover, the said press part may be comprised from the convex part provided in the said elastic support piece, and the said press part may be comprised from the recessed part provided in the said elastic support piece.
本発明によれば、回転子のコアに挿入した磁石を簡便かつ確実に固定ができ、低コストで特性の安定化を図ることができる。 According to the present invention, the magnet inserted into the core of the rotor can be easily and reliably fixed, and the characteristics can be stabilized at a low cost.
本発明の実施例を図に基いて説明する。図1で1は、半径方向の内側に向って固定子背部2から放射状に突出形成された複数のティース部3と、このティース部3を巻回するコイル4が挿入されるスロット部5を有する電磁鋼板からなる固定子、6は、上記ティース部3に対向するように外周部に沿って複数の矩形の永久磁石8が埋め込まれた電磁鋼板からなる回転子である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 includes a plurality of teeth 3 that are radially projected from the stator back 2 toward the inside in the radial direction, and a
図2は永久磁石の回転子6への2ヶ所の挿入部分の詳細図で、7は外周に沿って設けられた永久磁石8の挿入溝、9は挿入溝7の左右側面の一部を突出させて切込みを入れて形成された弾性支持片である。弾性支持片9は、湾曲状に切込まれた湾曲部9bと、この湾曲面9bの裏面の永久磁石8との接触部9dと、外力を受ける押圧部9aと、湾曲の切込みによって板厚が薄く形成された変形部9cで構成される。
FIG. 2 is a detailed view of two insertion portions of the permanent magnet into the
押圧部9aは、矢印A方向の外力が加えられたとき、その作用線(破線で示す)が湾曲部9bで形成される空洞と交差するように位置が設定される。したがって、押圧部9aに矢印A方向の外力を受けると、変形部9cで矢印B方向に変形する。
The position of the
上記構成において、永久磁石を挿入溝に挿入する動作を説明する。挿入に際し先ず、図3に示す挿入溝7の両側端に合成樹脂製の楔形の冶具(図示せず)を挿入して押圧部3aを矢印A方向に押す。両側の弾性支持片9は、挿入溝7の両側が広がるように左右に弾性変形して、接触面9dが矢印B方向に移動する。この状態で永久磁石8を挿入すると、図2、図3に示すように弾性支持片9の接触面9dと永久磁石8の間に空隙10が生じる。したがって、磁石8は上記空隙10によって拡大された挿入溝に挿入されることになり、挿入溝7の内壁との間で擦れて互いに傷が付くことなく円滑に挿入がなされる。このように、この弾性支持片9は上記永久磁石8の挿入時に弾性変形して永久磁石8との間に空隙10を生じるように外力を受ける押圧部9aを有する。
In the above configuration, the operation of inserting the permanent magnet into the insertion groove will be described. At the time of insertion, first, a wedge-shaped jig (not shown) made of synthetic resin is inserted into both side ends of the insertion groove 7 shown in FIG. 3, and the pressing portion 3a is pushed in the direction of arrow A. The
次いで、磁石8が挿入溝7の底部まで挿入されたとき、上記楔形の冶具を挿入溝7から抜き取る。すると押圧部9aへの外力が失われ、弾性支持片9は弾性により図4に示すように矢印c方向に戻り、上記空隙10が無くなるように接触面9dが永久磁石8の両側端面に接触して、永久磁石8を挿入溝内に支持する。この接触面9dは常に弾性力によって永久磁石8を両側から溝内に強固に支持し、回転子の大トルクによる急加減速に際しても、遊びが生じることはない。
Next, when the
このようにして、簡易な方法で永久磁石を挿入溝7内に固定でき、しかも挿入時に磁石と挿入溝に擦れ傷が生じることがないので、磁気特性にばらつきがなく均一な品質を保つことができる。なお、上記楔以外に合成樹脂製の薄板を挿入溝7に挿入し、矢印A方向に押圧しても良い。また、楔は合成樹脂製のものを用いるので、回転子を構成する電磁鋼板と接触しても傷をつけることがない。 In this manner, the permanent magnet can be fixed in the insertion groove 7 by a simple method, and the magnet and the insertion groove are not scratched during insertion, so that there is no variation in magnetic characteristics and uniform quality can be maintained. it can. In addition to the wedge, a synthetic resin thin plate may be inserted into the insertion groove 7 and pressed in the arrow A direction. Further, since the wedge is made of synthetic resin, it will not be damaged even if it comes into contact with the electromagnetic steel sheet constituting the rotor.
上記弾性支持片9の押圧部9aは、永久磁石との接触面以外の非接触面に設けられており、冶具挿入時に冶具が磁石の挿入の邪魔にならないようにしている。また、押圧部9aとして平坦な面を用いているが、他の形状でも良い。
The
図5は実施例2の永久磁石の挿入部分の説明図で、押圧部は円形の突状部9eから構成されている。この構成では、突状部9eの頂部が湾曲部で構成され空洞と交差する位置に設定することで、外力の作用点を限定することができる。断面矩形の楔11を挿入溝7に挿入することにより、突状部9eの頂部がA方向に押圧され、弾性支持片9を確実に変形させることができる。この実施例によれば、突状部9eが円形をしているので成形が容易である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the insertion portion of the permanent magnet according to the second embodiment, and the pressing portion is composed of a
図6は実施例3の永久磁石の挿入部分の説明図で、押圧部は凸部9fから構成されている。この構成では、突状部9fが湾曲部で構成され空洞と交差する位置に設定することで、外力の作用点を限定することができる。図5と同様に断面矩形の楔11を挿入溝7に挿入することにより、凸部9fの頂部がA方向に押圧され、弾性支持片9を確実に変形させることができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a permanent magnet insertion portion according to the third embodiment, and the pressing portion includes a
図7は実施例4の永久磁石の挿入部分の説明図で、押圧部は凹部9gから構成されている。この構成では、凹部9gが湾曲部で構成され空洞と交差する位置に設定することで、外力の作用点を限定することができる。断面矩形の楔11は挿入溝7に挿入されたとき、上記凹部9gに嵌り込む突起が形成され、凹部9gがA方向に押圧され、弾性支持片9を確実に変形させることができる。この実施例では、楔11で押圧部を押圧するとき、滑らないという特徴を有する。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a permanent magnet insertion portion of the fourth embodiment, and the pressing portion is constituted by a
なお、湾曲部9bは正確な変形寸法を実現して磁石挿入作業を容易にする作用を有するが、作業の容易性を考えず単に原理的に空隙を発生させるだけであれば、弾性支持片9に湾曲部9bを設けず、押圧部9fを弾性支持片9の磁石から遠い部分に設けることでも同様の作用と効果は実現可能である。
The
上記各実施例では、この弾性支持片9が上記永久磁石8の挿入時に弾性変形して永久磁石8との間に空隙10を生じるように外力を受ける押圧部(9a、9e、9f、9g)を有するので、回転子6の製作工程が短縮でき、また品質的にも接着剤の充填具合によるばらつきなどがなく、また、永久磁石や挿入溝の電磁鋼板に傷や塗装剥れを防止でき、磁気的品質が不均一となることもなく、錆びが生じる恐れもない。したがって、品質ばらつきがなく、射出成形機の射出性能の向上や制御性能の向上、また、プレス機械のプレス性能の向上や品質向上が実現できる。
In each of the above-described embodiments, the
1…固定子、6…回転子、7…挿入溝、8…永久磁石、9…弾性支持片、9a、9e、9f、9g…押圧部、9e…円形の突状部、9f…凸部、9g…凹部、9b…湾曲部、9c…変形部、9d…接触面、10…空隙。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator, 6 ... Rotor, 7 ... Insertion groove, 8 ... Permanent magnet, 9 ... Elastic support piece, 9a, 9e, 9f, 9g ... Press part, 9e ... Circular protrusion part, 9f ... Projection part, 9g ... concave portion, 9b ... curved portion, 9c ... deformed portion, 9d ... contact surface, 10 ... gap.
Claims (4)
上記回転子の上記挿入溝の一部に永久磁石に弾性接触する弾性支持片を形成し、この弾性支持片は上記永久磁石の挿入時に弾性変形して永久磁石との間に隙間を生じるように外力を受ける押圧部を有することを特徴とする磁石埋込式回転電機。 In a magnet-embedded rotating electrical machine having a stator formed of a plurality of winding structures and a rotor assembled by inserting permanent magnets into insertion grooves of a core structure in which electromagnetic steel sheets are laminated,
An elastic support piece that elastically contacts the permanent magnet is formed in a part of the insertion groove of the rotor, and the elastic support piece is elastically deformed when the permanent magnet is inserted so that a gap is formed between the elastic support piece and the permanent magnet. A magnet-embedded rotary electric machine having a pressing portion that receives an external force.
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