JP2012060839A - 永久磁石回転子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供する。詳しくは、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心に対する永久磁石の固定状態が経時的に変化しない永久磁石回転子を提供する。
【解決手段】中空部材１１と、磁石挿入孔１２が形成された回転子磁心１４と、磁石挿入孔１２に挿入される永久磁石１６と、を備えた永久磁石回転子１０において、中空部材１１の内面に内圧を印加することにより拡管成形を行う。これに伴い、中空部材１１に押圧される磁石挿入孔１２が変形し、永久磁石１６が回転子磁心１４に押圧固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石電動機に用いられる永久磁石回転子及びその製造方法に関するものである。

従来から、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する多種の電動機が知られている。図７は、一般的な永久磁石電動機１００の、回転軸１０１方向に垂直な横断面図である。図７に示すように、永久磁石電動機１００は、固定子１０２と永久磁石回転子７０とを備える。固定子１０２は、極歯部１０３が形成された固定子鉄心１０４を有し、この極歯部１０３に巻線１０５が巻き回されている。永久磁石回転子７０は、磁石挿入孔７２が形成された回転子磁心７４を有し、この磁石挿入孔７２に永久磁石７６が挿入されている。

巻線１０５に所定の電圧値、電流値、周波数の電流が流れると、固定子鉄心１０４の極歯部１０３に回転磁界が発生する。この回転磁界に同期して、永久磁石回転子７０が回転軸１０１回りに回転する。永久磁石電動機１００は、磁界の変化によって得た駆動力を、回転軸１０１を介して他の機構に伝達する。

図８に示すように、回転子磁心７４は、表面の絶縁された同一形状の電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。電磁鋼板にはプレス加工で打ち抜かれた開口孔が形成されており、この開口孔を重ねて磁石挿入孔７２が作られる。このため、磁石挿入孔７２は寸法精度が高い。一方、永久磁石７６は、成形、焼結、加工等の工程を経て形成される。このため、永久磁石７６は寸法精度に個体間でばらつきが生じる。

下記の特許文献には、永久磁石の寸法のばらつきを考慮した、回転子磁心に対する永久磁石の固定方法が開示されている。例えば、接着剤を用いて固定する方法（特許文献１）、回転子磁心に設けた突起を軸方向に折り曲げて固定する方法（特許文献２）、回転子磁心の一部を変形して磁石固定用の突起を設ける固定方法（特許文献３、４）、レーザー溶接による固定方法（特許文献５）、個々の永久磁石を覆う押さえ片による固定方法（特許文献６）、回転子磁心を周方向にずらせる固定方法（特許文献７）などがある。

上述した永久磁石の固定方法は、主として径方向または周方向の固定を目的としている。これとは別に、端板７８（図８（ｂ）参照）で磁石挿入孔７２を塞いで、永久磁石７６が軸方向に脱落するのを防止する（特許文献８）。

空気調和機などに用いる密閉型あるいは半密閉型の圧縮機においては、永久磁石電動機が冷媒中に置かれる。この場合、永久磁石回転子も冷媒にさらされる。このため、永久磁石回転子には、通常の機械的強度に加えて、化学的強度および温度変化についての耐久性（耐冷媒性）が必要とされる。

しかしながら、上述した永久磁石の固定方法では、以下に示すような原因で固定が不完全になるおそれがあるため、永久磁石回転子が冷媒中にさらされる環境下で使用するには好ましくない。例えば、冷媒および温度変化の影響による接着剤の劣化（特許文献１）、温度変化による固定手段の変形（特許文献２、３及び４）、熱膨張率の違い及び温度変化による溶接の外れ（特許文献５）、永久磁石の寸法のばらつきに起因する各永久磁石の固定強度の差異（特許文献６、７）などが主な原因として挙げられる。

また、回転子磁心７４の磁石挿入孔７２は、永久磁石７６の寸法のばらつきを考慮して、永久磁石７６よりも大きめに形成される。そのため、固定前の永久磁石７６と磁石挿入孔７２の間には隙間７９ができる。永久磁石７６は、永久磁石回転子７０が回転しても磁石挿入孔７２の中で移動しないように強固に固定されている。

ところが、上述のように永久磁石７６の固定が不完全になると、永久磁石回転子７０が回転したとき、永久磁石７６が磁石挿入孔７２の中で移動する。永久磁石７６の寸法にはばらつきがあるため、隙間７９の大きさ、形状は一定にはならない。このため、磁石挿入孔７２の中を移動する永久磁石７６の動きが不規則になり、回転軸１０１の円滑な回転を妨げるおそれがある。永久磁石７６の移動が回転軸１０１の回転に与える影響は、永久磁石回転子７０が大型化するほど顕著に現れる。

特開２０００−１９７２９１号公報 特開２００１−３７１２１号公報 特開平９−１９１５９０号公報 特開平５−２６０６８６号公報 特開２０００−８３３３４号公報 特開２００３−１４３７８６号公報 特開２００７−４９８０３号公報 特開２００９−１３１０２６号公報

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供することにある。さらに詳しくは、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心に対する永久磁石の固定状態が経時的に変化しない永久磁石回転子を提供することにある。

本発明の永久磁石回転子は、内面と外面とを有する管状の中空部材と、前記中空部材の外面側に配置され、磁石挿入孔が形成された回転子磁心と、前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、を備え、前記中空部材が内面に印加される内圧によって拡管成形されるとともに、前記磁石挿入孔が変形し、前記永久磁石が前記回転子磁心に押圧固定されることを特徴とする。

本発明の永久磁石回転子は、内面と外面とを有する管状の中空部材と、前記中空部材の外面側に配置され、磁石挿入孔が形成された回転子磁心と、前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、前記回転子磁心の内面から前記磁石挿入孔に通じる貫通孔と、を備え、前記中空部材が内面に印加される内圧によって拡管成形されるとともに、該中空部材が前記貫通孔に沿って変形し、前記永久磁石を前記回転子磁心に押圧固定することを特徴とする。

本発明の永久磁石回転子は、内面と外面とを有する管状の中空部材と、前記中空部材の外面側に配置された環状の保持部材と、前記中空部材と前記保持部材との間に配置された永久磁石と、前記中空部材の内面側に配置された回転子磁心と、を備え、前記中空部材、永久磁石、及び保持部材が、該中空部材の内面に内圧を印加する拡管成形によって一体化され、前記回転子磁心の外面に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の永久磁石回転子の製造方法は、前記拡管成形が、前記中空部材の中空部に充填された液体の液圧により内圧を印加し、該中空部材を径方向に膨張させる工程を含む。

前記拡管成形は、前記中空部材の中空部に挿入された成形治具を該中空部材の内面に沿って軸方向に通過させて、該中空部材を拡径させる工程を含むものであってもよい。

本発明に係る永久磁石回転子によれば、拡管成形の工程において、中空部材の外面が回転子磁心との接触面を押圧するため磁石挿入孔が変形する。磁石挿入孔に挿入された永久磁石は、変形した磁石挿入孔の内面の一部に押圧され回転子磁心に固定される。回転子磁心は温度変化等による変形がほとんど発生しない。このため、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心に対する永久磁石の固定状態には経時的な変化がほとんど発生しない。これにより、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供することができる。

また、本発明に係る永久磁石回転子によれば、拡管成形の工程において、磁石挿入孔に挿入された永久磁石は、貫通孔に沿って変形した中空部材の外面に押圧され回転子磁心に固定される。中空部材は温度変化等による変形がほとんど発生しない。このため、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心に対する永久磁石の固定状態には経時的な変化がほとんど発生しない。これにより、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供することができる。

また、本発明に係る永久磁石回転子によれば、拡管成形の工程において、中空部材、永久磁石、及び保持部材が一体化される。中空部材及び保持部材は温度変化等による変形がほとんど発生しない。このため、冷媒にさらされた環境下であっても、一体化された中空部材、永久磁石、及び保持部材の固定状態には経時的な変化がほとんど発生しない。これにより、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供することができる。

本発明に係る永久磁石回転子の製造方法によれば、中空部材の中空部に充填された液体の液圧により中空部材の内面に対して内圧を印加し、中空部材を径方向に膨張させる工程を含む拡管成形を行う。これにより、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心に対する永久磁石の固定状態に経時的な変化がほとんど発生しないように、且つ、永久磁石の寸法のばらつきに関係なく、永久磁石を強固に固定することができる。また、永久磁石を固定するための特別な部材や材料が必要ないため、製造工程を低減することができるとともに、永久磁石回転子の生産効率を向上させることができる。要するに、当該製造方法は、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に用いられる永久磁石回転子の製造方法として、特に適した製造方法である。

拡管成形として、中空部材の中空部に挿入された成形治具を中空部材の内面に沿って軸方向に通過させて、中空部材を拡径させる工程を含む成形方法を採用しても、上記と同様の効果を得ることができる。

第一実施形態に係る永久磁石回転子を示す（ａ）A1−A1線に沿った横断面図及び（ｂ）A2−A2線に沿った縦断面図である。 中空部材が拡管成形される工程の説明図である。 第二実施形態に係る永久磁石回転子を示す（ａ）B1−B1線に沿った横断面図及び（ｂ）B2−B2線に沿った縦断面図である。 第二実施形態に係る永久磁石回転子の変形例を示す（ａ）C1−C1線に沿った横断面図及び（ｂ）C2−C2線に沿った縦断面図である。 第二実施形態に係る永久磁石回転子の他の変形例を示す（ａ）D1−D1線に沿った横断面図及び（ｂ）D2−D2線に沿った縦断面図である。 第三実施形態に係る永久磁石回転子を示す（ａ）E1−E1線に沿った横断面図及び（ｂ）E2−E2線に沿った縦断面図である。 一般的な永久磁石電動機の横断面図である。 従来の永久磁石回転子を示す（ａ）横断面図及び（ｂ）X−X線に沿った縦断面図である。

以下、本発明に係る永久磁石回転子の実施形態について図面を用いて説明する。本明細書において、各図面は概略的に示されており、同一の符号で示されている場合は、同一の構成を示すものとする。また、各図面に示された永久磁石回転子の縦断面図において、各回転子磁心は、符号表示の便宜上、積層された電磁鋼板の表示を省略して示している。

図１に示すように、第一実施形態に係る永久磁石回転子１０は、中空部材１１と、磁石挿入孔１２が形成された回転子磁心１４と、磁石挿入孔１２に挿入される永久磁石１６と、を備える。中空部材１１が内面に印加される内圧によって拡管成形される。これに伴い磁石挿入孔１２が変形し、永久磁石１６が回転子磁心１４に押圧固定される。

中空部材１１は、内面１１ａと外面１１ｂとを有する管状の部材である。中空部材１１の形状は、拡管成形により変形させられるため特に限定されないが、加工作業の容易性及び作業効率の向上に関する点から、回転子磁心１４の内面の形状に近い形状であるのが好ましい。本実施形態では、円筒形状の中空部材１１が用いられる。中空部材１１の大きさは、回転子磁心１４の内面の大きさ等に応じて適宜決定される。中空部材１１の材質としては、通常の機械的強度に加えて化学的強度および温度変化についての耐久性（耐冷媒性）を有する材料が用いられる。

回転子磁心１４は、表面の絶縁された同一形状（平面視円環状）の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された円筒状の部品である。この電磁鋼板にはプレス加工で打ち抜かれた複数の開口孔が形成されている。本実施形態では、この開口孔を重ねて回転子磁心１４に複数の磁石挿入孔１２が形成される。このため、回転子磁心１４を構成する電磁鋼板は、プレス加工時の変形（反りなど）を防止するために、十分な径方向の肉厚を有するのが望ましい。こうして回転子磁心１４を形成することで、磁石挿入孔１２を高い寸法精度で形成することができる。回転子磁心１４は、中空部材１１の外面１１ｂ側に配置される。回転子磁心１４の大きさは、採用される電動機の大きさや構造、及び、対向する固定子（特に極歯部）の大きさ等に応じて適宜設計される。

永久磁石１６は、異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）を有する磁極面が互いに対向する板状の磁石である。永久磁石１６は、回転子磁心１４に形成された磁石挿入孔１２に挿入される。このとき、隣り合う各永久磁石１６の磁極面の極性が異なるように配置される。つまり、永久磁石１６は、回転子磁心１４の周方向に極性が交互に異なるように配置されている。永久磁石１６の形状及び大きさは、磁石挿入孔１２の形状及び大きさに合わせて適宜設計、形成される。永久磁石１６は、例えば、保磁力が高く減磁しにくいネオジム磁石を用いるのが好ましいが、その他の種類の磁石（例えば、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石など）を用いてもよい。

図２に示すように、本実施形態の永久磁石回転子１０は、上述の中空部材１１に対して拡管成形が行われる。この拡管成形の工程を以下に詳細に説明する。なお、図２（ｂ）に示されている矢印は、中空部材１１の内面１１ａに印加される内圧を示すものとする。

図２（ａ）は、拡管成形の準備を行う工程を示すものである。当該工程において、中空部材１１、回転子磁心１４、及び永久磁石１６がそれぞれ上述の所定位置に配置される。拡管成形が行われる前の状態では、中空部材１１の外面１１ｂと回転子磁心１４の内面１４ａとの間には隙間１９ａが形成されている。また、磁石挿入孔１２は、永久磁石１６の寸法のばらつきを考慮して、永久磁石１６の寸法よりも少し大きめに形成されている。したがって、磁石挿入孔１２と永久磁石１６との間にも隙間１９ｂが形成されている。

図２（ｂ）は、中空部材１１を変形させる工程を示すものである。当該工程において、中空部材１１は、その内面１１ａに内圧が印加されることにより、外面１１ｂの方向に膨張させられる。その後、膨張した中空部材１１の外面１１ｂと回転子磁心１４の内面１４ｂとの間には隙間１９ａ（図２（ａ）参照）がなくなり、これらが互いに接触する。さらに内圧を印加すると、中空部材１１の外面１１ｂが、回転子磁心１４の内面を径方向に押圧する。

本実施形態では、中空部材１１の中空部１１ｃに充填された液体（図示省略）の液圧により内面１１ａに対して内圧を印加し、中空部材１１を径方向に膨張させる工程を含む拡管成形が行われる。膨張した中空部材１１の外面１１ｂは、回転子磁心１４の内面１４ａに沿うように塑性変形する。

図２（ｃ）は、拡管成形後の永久磁石回転子１０を示すものである。回転子磁心１４の内面１４ａと磁石挿入孔１２との距離が最も短い部分（薄肉部Ｔ（図２（ｂ）参照））は、その他の部分に比べて、外力が加えられることにより変形しやすい。このため、図２（ｂ）に示す工程において、中空部材１１の内面１１ａに対する内圧がさらに印加されると、回転子磁心１４の薄肉部Ｔが中空部材１１の外面１１ｂに押圧されて径方向に変形する。これにより、磁石挿入孔１２が変形し、磁石挿入孔１２の内面の一部と永久磁石１６とが接触する。

永久磁石１６は、変形した磁石挿入孔１２の内面の一部（接触面Ｃ）によって径方向に押圧され、回転子磁心１４に固定される。つまり、永久磁石１６は径方向に対向する磁石挿入孔１２の内面に挟み込まれた状態で固定される。また、永久磁石１６が軸方向に脱落するのを防止するために、端板１８で磁石挿入孔１２を塞ぐ（図１（ｂ）参照）。このようにして、本実施形態に係る永久磁石回転子１０が製造されるのである。

本実施形態に係る永久磁石回転子１０によれば、拡管成形の工程において、中空部材１１の外面１１ｂが回転子磁心１４との接触面（内面１４ａ）を押圧することにより、磁石挿入孔１２が変形する。磁石挿入孔１２に挿入された永久磁石１６は、変形した磁石挿入孔１２の内面の一部（接触面Ｃ）に押圧され、回転子磁心１４の径方向に固定される。回転子磁心１４は温度変化等による変形がほとんど発生しない。このため、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心１４に対する永久磁石１６の固定状態には経時的な変化がほとんど発生しない。これにより、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供することができる。

また、本実施形態に係る永久磁石回転子１０によれば、磁石挿入孔１２が径方向に変形しているため、永久磁石１６が磁石挿入孔１２の中で移動することがない。このため、永久磁石１６の寸法のばらつきに起因する隙間１９ｂの大きさや形状の違いに関係なく、回転軸１０１を円滑に回転させることができる。また、磁石挿入孔１２を変形させることにより、永久磁石１６との間に形成される隙間１９ｂの面積（体積）を低減することができる。これにより、透磁率の低減を防止することができる。

さらに、本実施形態に係る永久磁石回転子１０によれば、回転子磁心１４の一部を変形させて永久磁石１６を固定するため、各永久磁石１６の寸法のばらつきに関係なく、永久磁石１６を強固に固定することができる。このような永久磁石１６の固定方法は、永久磁石１６を固定するための特別な部材や材料が必要ないため、製造工程を低減することができるとともに、永久磁石回転子１０の生産効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る永久磁石回転子１０の製造方法によれば、中空部材１１の中空部１１ｃに充填された液体の液圧により中空部材１１の内面１１ａに対して内圧を印加し、中空部材１１を径方向に膨張させる工程を含む拡管成形を行う。これより、上述のとおり、永久磁石１６を冷媒環境下に適した固定方法で回転子磁心１４に対して固定することができる。つまり、当該製造方法は、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に用いられる永久磁石回転子の製造方法として、特に適した製造方法であるといえる。

本実施形態に係る永久磁石回転子１０を冷媒中で駆動する永久磁石電動機に用いれば、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心１４に対する永久磁石１６の固定状態に経時的な変化がほとんど発生せず、永久磁石１６が磁石挿入孔１２の中で移動することもない。このため、永久磁石回転子１０を大型化しても円滑な回転を得ることができる。したがって、永久磁石電動機を大型化することができる。

以上、本発明の第一実施形態に係る永久磁石回転子１０について説明したが、本発明に係る永久磁石回転子は、その他の形態で実施することができる。

例えば、第二実施形態として図３に示す永久磁石回転子２０のような実施形態であってもよい。永久磁石回転子２０は、中空部材１１と、磁石挿入孔１２が形成された回転子磁心２４と、磁石挿入孔１２に挿入される永久磁石１６と、回転子磁心２４の内面２４ａから磁石挿入孔１２に通じる貫通孔２３と、を備える。本実施形態において、中空部材１１が内面に印加される内圧によって拡管成形される。これに伴い、中空部材１１が貫通孔２３に沿って変形し、永久磁石１６を回転子磁心２４に押圧固定する。

回転子磁心２４は、表面の絶縁された同一形状（平面視円環状）の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された円筒状の部品である。この電磁鋼板にはプレス加工で打ち抜かれた複数の開口孔が形成されている。本実施形態では、この開口孔を重ねて回転子磁心２４に複数の磁石挿入孔１２が形成される。ここで、開口孔が形成された電磁鋼板のうち、その一部の電磁鋼板には、回転子磁心２４の内面２４ａから開口部に通じる貫通部が形成されている。この貫通部を重ねて回転子磁心２４に貫通孔２３が形成される。

本実施形態においても、上述した中空部材１１の拡管成形の工程と同様の工程が行われる。このため、以下の説明においては、本実施形態に係る永久磁石回転子２０の特徴点に関する説明のみを行い、上記拡管成形と同様の作用を奏する同一の工程については説明を省略する。これは、後述する他の実施形態の説明においても同様とする。

中空部材１１を変形させる工程（図２（ｂ）参照）において、内面１１ａに内圧を印加された中空部材１１は径方向に膨張し、外面１１ｂが回転子磁心２４の内面２４ａと接触する。この内圧をさらに印加すると、中空部材１１は回転子磁心２４の内面２４ａに沿って塑性変形するとともに、外面１１ｂが貫通孔２３に沿って変形し、磁石挿入孔１２に挿入された永久磁石１６と接触する。ここから内圧をさらに印加すると、中空部材１１の外面１１ｂが永久磁石１６を径方向に押圧し、永久磁石１６が回転子磁心２４に固定される。

本実施形態に係る永久磁石回転子２０によれば、拡管成形の工程において、磁石挿入孔１２に挿入された永久磁石１６は、貫通孔２３に沿って変形した中空部材１１の外面１１ｂに押圧され回転子磁心２４に固定される。中空部材１１は温度変化等による変形がほとんど発生しない。このため、冷媒にさらされた環境下であっても、回転子磁心２４に対する永久磁石１６の固定状態には経時的な変化がほとんど発生しない。これにより、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供することができる。

また、本実施形態に係る永久磁石回転子２０の製造方法によれば、貫通孔２３を含む回転子磁心２４の内面２４ａが、金型としての機能を果たすため、回転子磁心２４が本実施形態のような複雑な内面形状であっても、これに沿って中空部材１１を変形させることができる。中空部材１１で永久磁石１６を直接押圧するため、中空部材１１を変形させるための圧力調整が上述の永久磁石回転子１０に比べて容易であり、より確実且つ強固に永久磁石１６を固定することができる。

上述の貫通孔２３の数及び貫通孔２３が形成される位置については特に制限されない。例えば、第二実施形態の変形例として図４に示す永久磁石回転子３０のように、一の磁石挿入孔１２に対して貫通孔２３が軸方向に複数形成された回転子磁心３４を備えた実施形態であってもよい。永久磁石回転子３０によれば、永久磁石１６を回転子磁心３４の軸方向に対して、より強固に固定することができる。

図示しないが、貫通孔２３が周方向に複数形成された回転子磁心を用いることもできる。この場合、永久磁石１６を回転子磁心の周方向に対してより強固に固定することができる。あるいは、これらの配置を適宜組み合せた貫通孔２３が設けられた回転子磁心を用いてもよい。

ところで、回転子磁心の内面形状が複雑になるほど、中空部材１１の拡管成形も困難になる。特に、膨張させられた中空部材１１の肉厚は、回転子磁心２４、３４の内面のどの位置と接触しているかによって厚みに差異が生じる。このような場合は、中空部材１１を変形させる工程において、中空部材１１の両端を軸方向に圧縮して肉厚を調整する軸押し工程を含めてもよい。これにより、変形させられる中空部材１１の肉厚をより均一にすることが可能となり、各貫通孔２３に沿って変形した中空部材１１が、永久磁石１６を押圧する圧力を均一にすることができる。

また、貫通孔２３の数が増えるほど回転子磁心２４、３４の剛性が低下し、永久磁石回転子２０、３０の機械的強度が低下し過ぎるおそれがある。貫通孔２３が大きくなる場合も同様のおそれがある。機械的強度が過度に低下すると、永久磁石回転子２０、３０が回転するときに回転子磁心２４、３４にかかる力によって回転子磁心２４、３４が変形し、永久磁石１６の固定が不十分になる可能性がある。したがって、貫通孔２３の数、貫通孔２３が形成される位置、及び貫通孔２３の大きさについては、例えば、回転子磁心２４、３４の大きさ、採用する永久磁石電動機の性能などに応じて適宜設計される。

また、第二実施形態の他の変形例として図５に示す永久磁石回転子４０のような実施形態であってもよい。永久磁石回転子４０は、貫通孔４３が、回転子磁心４４の内面４４ａから磁石挿入孔１２に通じるとともに、回転子磁心４４の軸方向にも連通する溝状に形成されている。貫通孔４３の周方向の幅は、永久磁石回転子４０の機械的強度が低下し過ぎない程度に適宜設計される。

永久磁石回転子４０によれば、中空部材１１は軸方向に連通する溝状に形成された貫通孔４４に沿って変形する。このため、変形した中空部材１１の外面１１ｂが、永久磁石１６の軸方向の両端の一部を覆う。したがって、拡管成形された中空部材１１によって、永久磁石１６を径方向に押圧し回転子磁心４４に固定するのみならず、永久磁石１６を軸方向に対しても回転子磁心４４に固定することができる。

また、永久磁石回転子４０の製造方法によれば、上述の拡管成形を行うことにより、回転子磁心４４に対する永久磁石１６の径方向及び軸方向の固定を一つの工程で達成することができる。これにより、永久磁石回転子４０の生産効率が向上するとともに、永久磁石１６をより確実且つ強固に固定することができる。中空部材１１及び回転子磁心４４は耐冷媒性を有するため、冷媒にさらされた環境であっても固定状態は劣化しない。

第三実施形態として図６に示す永久磁石回転子５０のような実施形態であってもよい。永久磁石回転子５０は、中空部材１１と、保持部材５７と、中空部材１１と保持部材５７との間に配置された永久磁石５６と、回転子磁心５４とを備える。本実施形態において、中空部材１１、永久磁石５６、及び保持部材５７は、中空部材１１の内面１１ａに内圧を印加する拡管成形によって一体化され、回転子磁心５４の外面５４ｂに取り付けられる。

永久磁石５６は、異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）を有する磁極面が互いに対向し、平面形状が１／４円弧状に形成された板状の磁石を環状に配置したものである。永久磁石５６は、隣り合う各永久磁石５６の磁極面の極性が異なるように配置されている。永久磁石５６の大きさは、回転子磁心５４の大きさ等に合わせて適宜設計される。永久磁石５６は、例えば、保磁力が高く減磁しにくいネオジム磁石を用いるのが好ましいが、その他の種類の磁石（例えば、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石など）を用いてもよい。

保持部材５７は、永久磁石５６を保持するために設けられる環状部材である。保持部材５７の内径は、環状に配置した永久磁石５６の外径とほぼ等しい。保持部材５７の材質としては、通常の機械的強度に加えて化学的強度および温度変化についての耐久性（耐冷媒性）を有する材料が用いられる。

回転子磁心５４は、中空部材１１、永久磁石５６、及び保持部材５７を外面５４ｂで支持するための支持部材である。回転子磁心５４は円筒状又は円柱状に形成されており、回転軸心Ｏが中心を通る仮想直線と一致するように回転軸１０１が取り付けられている。

中空部材１１を変形させる工程（図２（ｂ）参照）において、内面１１ａに内圧を印加された中空部材１１は径方向に膨張し、外面１１ｂが永久磁石５６の内面５６ａと接触する。この内圧をさらに印加すると、中空部材１１の外面１１ｂが永久磁石５６の内面５６ａを押圧する。これに伴い、永久磁石５６の外面５６ｂが保持部材５７の内面５７ａを押圧し、中空部材１１、永久磁石５６、及び保持部材５７が一体化される。これらは、一体化された後、回転子磁心５４の外面５４ｂに固定される。

本実施形態に係る永久磁石回転子５０によれば、拡管成形の工程において、中空部材１１、永久磁石１６、及び保持部材５７が一体化される。中空部材１１及び保持部材５７は温度変化等による変形がほとんど発生しない。このため、冷媒にさらされた環境下であっても、一体化された中空部材１１、永久磁石１６、及び保持部材５７の固定状態には経時的な変化がほとんど発生しない。これにより、冷媒中で駆動する永久磁石電動機に適した永久磁石回転子を提供することができる。

本発明の実施形態に係る永久磁石回転子１０〜５０の製造方法において、中空部材１１の拡管成形は、中空部材１１の中空部１１ｃに挿入された成形治具を中空部材１１の内面１１ａに沿って軸方向に通過させて、中空部材１１を拡径させる工程を含む成形方法であってもよい。成形治具として、先端部に拡管部材を備えたマンドレルなどを用いることができる。例えば、永久磁石回転子１０、５０を製造する場合は、テーパー状の拡管部材を備えたマンドレルを使用すればよい。また、永久磁石回転子２０、３０、４０を製造する場合は、内面１１ａに対する局所的な拡径を可能にするために、拡管部材の一部が部分的に張り出す開きマンドレルを使用すればよい。これにより、中空部材１１を貫通孔２３、４３に沿って塑性変形させ、永久磁石１６を押圧固定することができる。このような工程を含む拡管成形を採用しても永久磁石回転子１０〜５０を製造することができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

本発明の永久磁石回転子１０、２０、３０、４０はＩＰＭ型（埋込み磁石型）同期電動機に用いられ、永久磁石回転子５０はＳＰＭ型（表面磁石型）同期電動機に用いられる。これらの永久磁石回転子１０〜５０を用いた電動機は、冷媒にさらされる環境であっても高い信頼性を有するため、特に、空気調和機などに用いられる密閉型あるいは半密閉型の圧縮機に好適である。

１０、２０、３０、４０、５０：永久磁石回転子
１１：中空部材
１１ａ：中空部材の内面
１１ｂ：中空部材の外面
１２：磁石挿入孔
１４、２４、３４、４４、５４：回転子磁心
１４ａ、２４ａ、４４ａ：回転子磁心の内面
１６、５６：永久磁石
２３、４３：貫通孔
５７：保持部材

Claims (5)

1. 内面と外面とを有する管状の中空部材と、
   前記中空部材の外面側に配置され、磁石挿入孔が形成された回転子磁心と、
   前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、を備え、
   前記中空部材が内面に印加される内圧によって拡管成形されるとともに、前記磁石挿入孔が変形し、前記永久磁石が前記回転子磁心に押圧固定されることを特徴とする永久磁石回転子。
2. 内面と外面とを有する管状の中空部材と、
   前記中空部材の外面側に配置され、磁石挿入孔が形成された回転子磁心と、
   前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、
   前記回転子磁心の内面から前記磁石挿入孔に通じる貫通孔と、を備え、
   前記中空部材が内面に印加される内圧によって拡管成形されるとともに、該中空部材が前記貫通孔に沿って変形し、前記永久磁石を前記回転子磁心に押圧固定することを特徴とする永久磁石回転子。
3. 内面と外面とを有する管状の中空部材と、
   前記中空部材の外面側に配置された環状の保持部材と、
   前記中空部材と前記保持部材との間に配置された永久磁石と、
   前記中空部材の内面側に配置された回転子磁心と、を備え、
   前記中空部材、永久磁石、及び保持部材が、該中空部材の内面に内圧を印加する拡管成形によって一体化され、前記回転子磁心の外面に取り付けられることを特徴とする永久磁石回転子。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の永久磁石回転子の製造方法であって、
   前記拡管成形が、前記中空部材の中空部に充填された液体の液圧により内圧を印加し、該中空部材を径方向に膨張させる工程を含む永久磁石回転子の製造方法。
5. 請求項１から３のいずれか一つに記載の永久磁石回転子の製造方法であって、
   前記拡管成形が、前記中空部材の中空部に挿入された成形治具を該中空部材の内面に沿って軸方向に通過させて、該中空部材を拡径させる工程を含む永久磁石回転子の製造方法。

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