JP2013121284A - 電動機のロータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアをより強固に形成する。
【解決手段】ロータコア３１は、円筒状に配置された複数の分割コア部材５２，５４の円環状の両端面をそれぞれ覆う２つの円環部６１，６２と、２つの円環部６１，６２を連結する連結部６４とが、非磁性体のダイキャストにより形成されてなるダイキャスト部６０を有し、複数の分割コア部材５２，５４は、ダイキャスト部６０によって一体化されてなる。これにより、複数の分割コア部材５２，５４をより強固に一体化することができ、ロータコア３１をより強固に形成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動機のロータおよびその製造方法に関し、詳しくは、複数の分割コア部材を一体化して円筒状に形成したロータコアを有する電動機のロータおよびその製造方法に関する。

従来、この種の電動機のロータとしては、永久磁石同期モータのロータ（回転子）であって、内部にシャフトの圧入孔を形成してなるヨークと、このヨークの外周表面に接着された複数の永久磁石と、この永久磁石の外周面に取り付けられた保護パイプとによりロータ本体を形成し、アルミニウムや亜鉛等のダイキャストによってロータ本体の端面にエンドリングを形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−１７８３８号公報

複数の分割コア部材を一体化して円筒状に形成したロータコアを有する電動機のロータでは、ロータが高速回転することによりロータコアに大きな遠心力が作用することなどを考えると、分割コア部材を一体化する際の強度を高め、ロータコアを強固に形成することが望ましい。例えば、上述した永久磁石モータのロータのように、ダイキャストによってロータ本体の端面にエンドリングを形成するのみの場合、分割コア部材を一体化する際の強度が十分でない可能性がある。

本発明の電動機のロータおよびその製造方法は、ロータコアをより強固に形成することを主目的とする。

本発明の電動機のロータおよびその製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動機のロータは、
複数の分割コア部材を一体化して円筒状に形成したロータコアを有する電動機のロータにおいて、
前記ロータコアは、円筒状に配置された前記複数の分割コア部材の円環状の両端面をそれぞれ覆う２つの円環部と、前記２つの円環部を連結する連結部とが、非磁性体のダイキャストにより形成されてなるダイキャスト部を有し、
前記複数の分割コア部材は、前記ダイキャスト部によって一体化されてなる、
ことを特徴とする。

この本発明の電動機のロータでは、ロータコアは、円筒状に配置された複数の分割コア部材の円環状の両端面をそれぞれ覆う２つの円環部と、２つの円環部を連結する連結部とが、非磁性体のダイキャストにより形成されてなるダイキャスト部を有し、複数の分割コア部材は、ダイキャスト部によって一体化されてなる。これにより、複数の分割コア部材をより強固に一体化することができ、ロータコアをより強固に形成することができる。

本発明の電動機のロータの製造方法は、上述した態様の本発明の電動機のロータを製造する製造方法において、複数の永久磁石が挿入されるように前記２つの円環部および該２つの円環部間を貫通する複数の磁石挿入孔を、中子を用いたダイキャストによって前記ロータコアに形成する、ことを特徴とする。こうすれば、複数の永久磁石を挿入するための磁石挿入孔をより確実にロータコアに形成することができる。

本発明の一実施例としてのロータ３０を備える電動機２０の構成の概略を示す構成図である。 ロータ３０の構成の概略を示す構成図である。 ロータ３０の製造方法の一例を示す説明図である。 ロータコア３１を形成する際に中子７０を用いる様子の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのロータ３０を備える電動機２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、ロータ３０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、ロータ３０の製造方法の一例を示す説明図である。実施例の電動機２０は、図１に示すように、中心部に回転シャフト２２が取り付けられた円筒状のロータ３０と、内径がロータ３０の外径より若干大きくなるよう円筒状に形成されたステータ４０と、を備える同期発電電動機として構成されている。図１中、回転シャフト２２とステータ４０とは、それぞれ見やすさを考慮してハッチングを付して示した。

ロータ３０は、詳しくは次に説明するように円筒状に配置された４組の分割コア部材５２，５４（図２および図３参照）を一体化して円筒状に形成したロータコア３１と、ロータコア３１に埋め込まれた複数の永久磁石３５と、を備える。ロータコア３１には、中心部で回転シャフト２２が貫通する円柱状のシャフト貫通孔３２と、外周部で軸方向に垂直な断面の形状がハの字状の１組が周方向等間隔に４組並んで配置されて軸方向に貫通すると共に永久磁石３５がそれぞれ挿入される８つの磁石挿入孔３４と、が形成されている。

ロータコア３１は、図２や図３に示すように、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金，亜鉛合金などの高強度合金でもある非磁性体をダイキャストすることにより形成されたダイキャスト部６０を有し、このダイキャスト部６０により４組の分割コア部材５２，５４が一体化されたものとして構成されている。ダイキャスト部６０は、円筒の内周面を形成する分割コア部材５２とこの分割コア部材５２およびダイキャスト部６０と共に円筒の外周面を形成する分割コア部材５４との２種類の部材を１組として４組を周方向等間隔に並べて円筒状に配置したものに対して形成される。即ち、ダイキャスト部６０は、この円筒状に配置したものにおける円環状の両端面をそれぞれ覆う２つの円環部６１，６２と、２つの円環部６１，６２を連結する連結部６４とからなる。２種類の分割コア部材５２，５４は、高い材料歩留まりとなるように無方向性電磁鋼板を例えば打ち抜き加工などプレス加工することによって形成した２種類の板材を、それぞれダボかしめや溶接などにより軸方向に複数枚積層した積層体として形成されている。

ステータ４０は、無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工などにより形成した板材を複数枚積層してなる図示しないステータコアと、ステータコアの複数のスロットに巻回された図示しないコイルと、を備える。

次に、こうして構成された実施例の電動機２０のロータ３０の製造方法について図３および図４を用いて説明する。図４は、ロータコア３１を形成する際に中子７０を用いる様子の一例を示す説明図である。実施例では、まず、分割コア部材５２，５４の間に磁石挿入孔３４を形成するための空間を確保した状態で分割コア部材５２と分割コア部材５４とをそれぞれ内周側と外周側とに配置したものを４組用意すると共に、この４組を周方向に並べて配置した上で（図３（ａ）参照）、この４組を内周側で隣り合う分割コア部材５２が当接するように円筒状に配置する（図３（ｂ）参照）。続いて、図４に示すように、円筒状に配置された４組の分割コア部材５２，５４の一端面を覆う程度の大きさで円盤状の底部７２と、４組（８つ）の磁石挿入孔３４を形成するためにこの底部７２から立設する各々が直方体状の８つの立設部７４とからなる中子７０を用意し、円筒状に配置された４組の分割コア部材５２，５４に対して、立設部７４が分割コア部材５２，５４間の空間に挿入されるように中子７０を取り付ける。さらに、中子７０を取り付けた４組の分割コア部材５２，５４を円筒状の図示しない型枠内に収容する。ここで、中子７０の立設部７４の長さｄ１は、磁石挿入孔３４の挿入方向の長さより十分長く形成されており、長さｄ１の立設部７４のうち、ロータコア３１のダイキャスト部６０の円環部６２の厚さｔｈ１（図２参照）と等しい底部７２表面からの長さｄ２の部分を除いた部分（長さ（ｄ１−ｄ２）の部分）が、分割コア部材５２，５４間の隙間に挿入されるものとした。中子７０を用いることにより、ダイキャスト時にアルミニウム合金などが磁石挿入孔３４を形成する部分に充填されないようにすることができる。

こうして円筒状に組み付けられた４組の分割コア部材５２，５４を中子７０が取り付けられた状態で型枠内に収容すると、型枠内にアルミニウム合金などを流し込む鋳込み成型によって、中子７０の底部７２側の円環部６２と反対側の円環部６１と両円環部６１，６２を連結する連結部６４とからなるダイキャスト部６０を形成すると共に、型枠および中子７０を取り外して、分割コア部材５２，５４をダイキャストにより一体化した一体型コアとしてのロータコア３１を形成する（図３（ｃ）参照）。このとき、中子７０を用いたダイキャストによってロータコア３１に形成された８つの磁石挿入孔３４は、ダイキャスト部６０の２つの円環部６１，６２および２つの円環部６１，６２間を貫通するように形成される。そして、成型されたロータコア３１が十分に冷却された後、ロータコア３１に形成された８つの磁石挿入孔３４に８つの永久磁石３５をそれぞれ挿入し、磁石挿入孔３４と永久磁石３５との隙間に耐熱接着樹脂（例えば、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂，シリコン系樹脂，ポリアミド系樹脂など）や接着剤を充填することによって、永久磁石３５をロータコア３１に固定して（図３（ｄ）参照）、ロータ３０の製造を終了する。ここで、ロータコア３１におけるダイキャスト部６０の連結部６４は、従来の一体型ロータコアにおける軽量化のための空気穴に相当する部分（即ち、磁石挿入孔３４周辺で２種類の分割コア部材５２，５４間の軸方向に延在する隙間）やロータコア３１外周面の一部で両円環部６１，６２を連結するように形成されており、ダイキャスト部６０は、かご型誘導電動機のロータの二次導体に似た形状となっている。

このように、円筒状に配置された４組の分割コア部材５２，５４の両端面をそれぞれ覆う２つの円環部６１，６２と、２つの円環部６１，６２を連結する連結部６４とが、アルミニウム合金などの高強度合金でもある非磁性体のダイキャストにより形成された、かご型形状のダイキャスト部６０によって、合計８つの分割コア部材５２，５４を一体化するから、例えばダイキャスト部６０の連結部６４に相当する部分を有することなく円環部６１や円環部６２に相当するエンドリングのみをダイキャストにより形成するものなどに比して、分割コア部材５２，５４をより強固に一体化することができ、ロータコア３１をより強固に形成することができる。この結果、電動機２０のロータ３０の回転によりロータコア３１に作用する高い応力に十分耐え得るロータ３０を構成することができ、電動機２０をより高い回転数で回転させることができる。また、分割コア部材５２，５４を合金のキャスティングによって形成するから、他の部材で分割コア部材を一体化するなど機械加工を行なうものに比して、製造コストを抑えることができる。さらに、合金を高温でキャスティングした後に十分に冷却されたロータコア３１に永久磁石３５を組み付けるから、永久磁石３５がそのキュリー点を超えて磁石性能が損なわれるなどの問題が生じるのを防止することができる。しかも、ダイキャスト部６０の連結部６４によってロータコア３１の外周面の一部を形成するから、永久磁石３５からの磁束の漏れを抑制して有効な磁束を増大させることができ、電動機２０の小型化を図ることができる。

以上説明した実施例の電動機２０のロータ３０によれば、ロータコア３１は、円筒状に配置された複数の分割コア部材５２，５４の円環状の両端面をそれぞれ覆う２つの円環部６１，６２と、２つの円環部６１，６２を連結する連結部６４とが、非磁性体のダイキャストにより形成されてなるダイキャスト部６０を有し、複数の分割コア部材５２，５４は、ダイキャスト部６０によって一体化されてなるから、複数の分割コア部材５２，５４をより強固に一体化することができ、ロータコア３１をより強固に形成することができる。また、実施例の電動機２０のロータ３０を製造する際に、複数の永久磁石３５が挿入されるようにロータコア３１におけるダイキャスト部６０の２つの円環部６１，６２およびその２つの円環部６１，６２間を貫通する複数の磁石挿入孔３４を、中子７０を用いたダイキャストによって、ロータコア３１に形成するから、複数の永久磁石３５を挿入するための磁石挿入孔３４をより確実にロータコア３１に形成することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ロータコア３１が「ロータコア」に相当し、分割コア部材５２，５４が「分割コア部材」に相当し、円環部６１，６２と連結部６４とが形成されてなるダイキャスト部６０が「ダイキャスト部」に相当する。また、永久磁石３５が「永久磁石」に相当し、磁石挿入孔３４が「磁石挿入孔」に相当し、中子７０が「中子」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動機の製造産業などに利用可能である。

２０ 電動機、２２ 回転シャフト、３０ ロータ、３１ ロータコア、３２ シャフト貫通孔、３４ 磁石挿入孔、３５ 永久磁石、４０ ステータ、５２，５４ 分割コア部材、６０ ダイキャスト部、６１，６２ 円環部、６４ 連結部、７０ 中子、７２ 底部、７４ 立設部。

Claims (2)

1. 複数の分割コア部材を一体化して円筒状に形成したロータコアを有する電動機のロータにおいて、
   前記ロータコアは、円筒状に配置された前記複数の分割コア部材の円環状の両端面をそれぞれ覆う２つの円環部と、前記２つの円環部を連結する連結部とが、非磁性体のダイキャストにより形成されてなるダイキャスト部を有し、
   前記複数の分割コア部材は、前記ダイキャスト部によって一体化されてなる、
   ことを特徴とする電動機のロータ。
2. 請求項１記載の電動機のロータを製造する製造方法において、
   複数の永久磁石が挿入されるように前記２つの円環部および該２つの円環部間を貫通する複数の磁石挿入孔を、中子を用いたダイキャストによって前記ロータコアに形成する、
   ことを特徴とする電動機のロータの製造方法。