JP2013126330A - 回転電機のコア及びその組み付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石が応力の集中により破損するおそれを抑制することができるとともに、コアの回転時に永久磁石がコアから離脱したりするおそれを防止することができる回転電機のコア及びその組み付け方法を提供する。
【解決手段】挿入孔１４が形成された複数枚のコア板１２を積層するとともに、挿入孔１４に永久磁石１５を挿入する。コア板１２の外周部と挿入孔１４の内側縁との間のブリッジ部１６を永久磁石１５側に変形させて、そのブリッジ部１６により永久磁石１５を押さえる。
【選択図】図３

Description

この発明は、モータ等の回転電機におけるロータコア等のコア、及びそのコアの組み付け方法に関するものである。

従来、この種のロータコアとしては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、図１０に示すように、複数枚のコア板を積層してなるロータコア５１の外周面に、ロータコア５１の周方向の幅がロータコア５１の径方向の外側に向かうに従って広がる形状の突起部５２が、ロータコア５１周方向に所定間隔おきで複数形成されている。ロータコア５１の外周の突起部５２間には、ロータコア５１の周方向の幅がロータコア５１の径方向の内側に向かうに従って広がる台形状の永久磁石５３が嵌合されている。そして、この突起部５２間への永久磁石５３の嵌合状態で、矢印で示すように、突起部５２の外周にロータコア５１の中心方向への力が加えられることにより、突起部５２がロータコア５１の周方向に広がるように変形されて永久磁石５３の側面に圧接され、これによって永久磁石５３がロータコア５１に固定されている。

特開２００４−２３９４４号公報

ところが、この従来構成においては、ロータコア５１の外周の突起部５２間に永久磁石５３を嵌合させた状態で、突起部５２の外周に力を加えて突起部５２をロータコア５１の周方向に変形させたとき、永久磁石５３の側面に突起部５２の先端角部が圧接され、これによって永久磁石５３に集中応力が作用して、永久磁石５３が破損するおそれがあった。また、永久磁石５３がロータコア５１の外周面に露出状態で支持されるとともに、その永久磁石５３は突起部５２によって両側から把持されているだけであるため、永久磁石５３が突起部５２間においてがたついたり、ロータコア５１の高速回転時に、遠心力によりがロータコア５１の外周から離脱したりするおそれもあった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、永久磁石の組み付け時に、永久磁石が応力の集中によって破損するおそれを抑制することができるとともに、コアの回転時に永久磁石がコアから離脱するおそれを防止することができる回転電機のコア及びその組み付け方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、回転電機のコアに係る発明では、挿入孔が形成された複数枚のコア板を積層するとともに、前記挿入孔に永久磁石を挿入した回転電機のコアにおいて、前記コア板の外周部と挿入孔の内側縁との間のブリッジ部を永久磁石側に変形させて、そのブリッジ部により永久磁石を押さえたことを特徴としている。

従って、この発明の回転電機のコアにおいては、永久磁石はブリッジ部の変形によって挿入孔の内側縁によって押さえられるため永久磁石に応力が集中することはない。よって、永久磁石が応力の集中で破損するおそれを抑制することができる。また、永久磁石がコアの外周面に露出することなく挿入孔内に配置されているため、永久磁石ががたついたり、遠心力によりコアから離脱したりするおそれを防止することも可能になる。

前記回転電機のコアにおいて、前記ブリッジ部の外側部を内側に凹ませるとよい。
前記回転電機のコアにおいて、隣接する挿入孔間におけるコア板の外周部をコア板の中心側へ移動させることにより、その挿入孔間の境界部を永久磁石側に変形させるとよい。

前記回転電機のコアにおいて、隣接する挿入孔間の境界部にコア板の径方向に延びるスリットを形成するとよい。
また、回転電機のコアの組み付け方法に係る発明では、挿入孔が形成された複数枚のコア板を積層して、前記挿入孔に永久磁石を挿入した後に、前記コア板の外周部と挿入孔の内側縁との間のブリッジ部を永久磁石側に変形させて、そのブリッジ部により永久磁石を押さえることを特徴としている。

従って、この発明の回転電機のコアの組み付け方法においては、挿入孔に永久磁石を挿入した状態で、コア板の外周部と挿入孔の内側縁との間のブリッジ部を永久磁石側に変形させるという簡単な工程により、永久磁石を破損することなく強固に組み付け固定することができる。

前記コアの組み付け方法において、前記ブリッジ部の外側部をコア板の中心側に押圧しながら、隣接する挿入孔間におけるコア板の外周部をコア板の中心側へ移動させることにより、前記ブリッジ部及び挿入孔間の境界部を永久磁石側に変形させるとよい。

以上のように、この発明によれば、永久磁石が応力の集中により破損するおそれを抑制することができるとともに、コアの回転時に永久磁石がコアから離脱したりするおそれを防止することができるという効果を発揮する。

第１実施形態のモータのロータコアを示す斜視図。 図１のロータコアの平面図。 図２の一部を拡大して示す部分平面図。 同ロータコアのコア板を示す平面図。 図４の一部を拡大して示す部分平面図。 同ロータコアの組み付け方法を示す部分平面図。 第２実施形態のロータコアの組み付け方法を示す部分平面図。 第３実施形態のロータコアの組み付け方法を示す部分平面図。 （ａ）は第４実施形態のロータコアの組み付け方法を示す部分平面図。（ｂ）はロータコアの組み付け後の状態を示す部分平面図。 従来技術を示す平面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明をモータのロータコア及びその組み付け方法に具体化した第１実施形態を、図１〜図６に従って説明する。

図１及び図２に示すように、この実施形態のロータコア１１は、複数枚のコア板１２を積層することにより構成されている。各コア板１２の中心部には、図示しない回転軸を挿通するための平面円形状の挿通孔１３が形成されている。各コア板１２の外周部には、平面ほぼ四角形状の挿入孔１４が２個ずつ隣接状態でほぼＶ字状の対をなすように複数対形成されている。各挿入孔１４には、断面四角形状の永久磁石１５がコア板１２の積層方向に沿って延びるように挿入されている。

図１〜図３に示すように、前記コア板１２の外周部と各挿入孔１４の外側の端部の内側縁との間にはブリッジ部１６が形成され、そのブリッジ部１６の外側部には内側へ向かって凹んだ凹部１７が形成されている。そして、ブリッジ部１６がコア板１２の中心側に押圧されて、挿入孔１４内の永久磁石１５側に変形され、その変形されたブリッジ部１６によって永久磁石１５のコア外周側の端面が押さえられている。

前記各対の挿入孔１４間のコア板１２には境界部１８が形成され、その境界部１８にはコア板１２の径方向に延びるスリット１９が形成されており、このスリット１９により境界部１８が２分割されている。そして、隣接する挿入孔１４間におけるコア板１２の外周部１２ａがコア板１２の中心側へ押し付け移動されることにより、その挿入孔１４間の境界部１８がスリット１９を境にして永久磁石１５側に膨らむように変形され、その変形された境界部１８によって永久磁石１５の端面が、前記ブリッジ部１６の反対側から押さえられている。

なお、各コア板１２には複数のダボ（図示しない）が厚さ方向に切り込まれ、それらのダボが隣接する他のコア板１２のダボと凹凸の関係で嵌合されて、隣接するコア板１２どうしが位置決めされている。

次に、前記のように構成されたロータコアの組み付け方法について説明する。
さて、このロータコア１１の組み付け時には、回転軸用の挿通孔１３及び永久磁石１５用の複数の挿入孔１４を形成した図４に示す形状のコア板１２が打ち抜き成形されて、それらが順に積層される。この場合、図５に示すように、対をなす挿入孔１４間におけるコア板１２の外周部１２ａの外径寸法Ｄ１が、それと隣接する一対のブリッジ部１６間の別の外周部１２ｂの外径寸法Ｄ２よりも大きくなるように形成される。また、この状態では、挿入孔１４のブリッジ部１６側の内側縁がコア板１２の外周側に膨らんでいる。さらに、対をなす挿入孔１４間の一対の境界部１８はほぼ平行状をなし、境界部１８間のスリット１９は閉じられた状態あるいは狭い状態に形成されている。そして、この状態において、図６に示すように、積層状態のコア板１２の各挿入孔１４内に永久磁石１５が挿入される。

続いて、図６に矢印で示すように、対をなす挿入孔１４間におけるコア板１２の外周部１２ａがプレス装置等（図示しない）によってコア板１２の中心側へ押し付け移動されるとともに、ブリッジ部１６が凹部１７の位置において治具等（図示しない）によってコア板１２の中心側に押圧される。なお、この場合、ブリッジ部１６は、外周部１２ａのコア中心側の移動によって外側に膨らまない程度に凹部１７の部分において押圧状態で保持されるだけでもよい。

以上のようにすれば、図３に示すように、挿入孔１４が幅狭となるように押し潰され、ブリッジ部１６が永久磁石１５側に変形されるとともに、挿入孔１４間のスリット１９が広がって、挿入孔１４間の境界部１８が永久磁石１５側に変形される。その結果、永久磁石１５の両端がブリッジ部１６及び境界部１８によって押さえられる。また、外周部１２ａのコア板１２の中心側への移動によって、永久磁石１５の両端間の側面が挿入孔１４の内側縁によって挟持される。これらの結果、永久磁石１５が挿入孔１４内に固定される。

そして、以上のように構成されたロータコア１１は以下のように作用する。
すなわち、永久磁石１５は挿入孔１４内にあってその四辺が押さえられているため、がたつくことを防止でき、しかも、ロータコア１１が高速で回転されても、遠心力で移動されることを防止できる。従って、このロータコア１１を用いたモータは常に所期の性能を得ることができる。

加えて、ブリッジ部１６には変形歪が生じているため、磁束が流れにくい状態になっている。このため、永久磁石１５からの漏れ磁束を低減することができて、モータのトルク特性の向上を図ることもできる。

この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この実施形態においては、コア板１２の外周部と挿入孔１４の内側縁との間のブリッジ部１６が永久磁石１５側に変形されて、そのブリッジ部１６により永久磁石１５が押さえられている。このため、前記従来技術とは異なり、永久磁石１５に対して角部が当たるようなことはなく、従って、永久磁石１５に集中応力が作用することを防止できて、永久磁石１５が破損するおそれを防止することが可能となる。

（２） この実施形態においては、永久磁石１５がロータコア１１の外周面に露出することなく挿入孔１４内に配置されて、挿入孔１４の内側縁によって保持されているため、永久磁石１５のがたつきを防止できるとともに、遠心力により永久磁石１５がロータコア１１から離脱するおそれを防止することができる。

（３） この実施形態においては、永久磁石１５を挿入孔１４内において強固に固定できるため、永久磁石１５を固定するための合成樹脂を挿入孔１４内に充填することを省略できる。このため、製造工程が簡素化できるばかりでなく、ロータコア１１を軽量化できる。しかも、ロータコア１１のリサイクルや廃棄に際して、合成樹脂を加熱によって炭化させる作業も不要になり、リサイクル等の作業を簡素化できる。ちなみに、永久磁石を合成樹脂で固定した場合は、コア本体からの永久磁石の分離が困難になるとともに、合成樹脂の分別も必要になるため、その合成樹脂を加熱炭化させることが一般に行なわれている。

（４） この実施形態においては、ブリッジ部１６が変形歪によって磁束が流れにくい状態になっているため、永久磁石１５の漏れ磁束を低減することができて、モータのトルク特性の向上を図ることもできる。

（５） この実施形態においては、前記ブリッジ部１６の外側部に内側へ向かって凹んだ凹部１７が設けられている。このため、この凹部１７を介してブリッジ部１６をコア板１２の中心側に押圧したり、あるいは保持したりすることにより、ブリッジ部１６を永久磁石１５側へ容易に変形させて、挿入孔１４内の永久磁石１５を固定することができる。

（６） この実施形態においては、隣接する挿入孔１４間におけるコア板１２の外周部１２ａがコア板１２の中心側へ移動されることにより、その挿入孔１４間の境界部１８が永久磁石１５側に変形されている。このため、永久磁石１５をブリッジ部１６と反対側からもブリッジ部１６と協働して押さえることができ、永久磁石１５を適切に固定できる。

（７） この実施形態においては、隣接する挿入孔１４間の境界部１８にコア板１２の径方向に延びるスリット１９が形成されている。このため、コア板１２の外周部１２ａがコア板１２の中心側へ移動されたとき、挿入孔１４間の境界部１８を両永久磁石１５側へより確実に変形させることができ、永久磁石１５の固定に有効である。

（８） この実施形態のロータコアの組み付け方法においては、挿入孔１４が形成された複数枚のコア板１２を積層して、挿入孔１４に永久磁石１５を挿入した後に、コア板１２の外周部と挿入孔１４の内側縁との間のブリッジ部１６を永久磁石１５側に変形させて、そのブリッジ部１６により永久磁石１５を押さえるようにしている。つまり、コア板１２の外周部と挿入孔１４の内側縁との間のブリッジ部１６を永久磁石１５側に変形させるという簡単な工程により、永久磁石１５を破損することなく強固に組み付け固定することができる。

（９） この実施形態のロータコアの組み付け方法においては、前記ブリッジ部１６の外側部をコア板１２の中心側に押圧しながら、隣接する挿入孔１４間におけるコア板１２の外周部１２ａをコア板１２の中心側へ移動させることにより、ブリッジ部１６及び挿入孔１４間の境界部１８を永久磁石１５側に変形させるようにしている。このため、ブリッジ部１６及び挿入孔１４間の境界部１８により、永久磁石１５をその両端から強固に押し付け保持することができる。

（第２実施形態）
次に、この発明を具体化したロータコア及びその組み付け方法の第２実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態では、図７に示すように、挿入孔１４内においてコア板１２の中心側の内側面に、スリット部２１ａを有する凸部２１が形成されている。そして、コア板１２の外周部１２ａがコア板１２の中心側へ押し付け移動されて、挿入孔１４が幅狭となるように押し潰されたとき、凸部２１がスリット部２１ａ側に押圧変形されて、永久磁石１５の内側面に押し付けられる。このため、凸部２１により永久磁石１５に対してコアの径方向の外方への反発力が作用し、永久磁石１５が挿入孔１４内で一層強固に固定される。

そして、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（９）に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、この発明を具体化したロータコア及びその組み付け方法の第３実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第３実施形態では、図８に示すように、挿入孔１４の内側縁に斜面が形成されて、その挿入孔１４におけるコア板１２の径方向の幅が、両挿入孔１４間の境界部１８側に向かって次第に狭くなるように形成されている。そして、コア板１２の外周部１２ａがコア板１２の中心側へ押し付け移動されたとき、前記斜面の作用により、永久磁石１５が挿入孔１４内において境界部１８側に押圧移動される。このため、永久磁石１５が挿入孔１４内で幅狭部分側に挟入されて、一層強固に固定される。

そして、この第３実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（９）に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第４実施形態）
次に、この発明を具体化したロータコア及びその組み付け方法の第４実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第４実施形態では、図９に示すように、挿入孔１４が２つずつ対をなすことなく、１つずつ間隔をおいて形成されている。コア板１２の外周縁と挿入孔１４の両側縁との間のブリッジ部１６の外側部には、凹部１７が形成されている。そして、図９（ａ）に示すように、挿入孔１４内に永久磁石１５が挿入された状態で、ブリッジ部１６が凹部１７を介してコア板１２の中心側に押圧されるとともに、挿入孔１４と対応するコア板１２の外周部１２ａがコア板１２の中心側へ押し付け移動される。このため、図９（ｂ）に示すように、挿入孔１４が幅狭となるように押し潰されるとともに、両ブリッジ部１６が永久磁石１５側に変形されて、永久磁石１５が挿入孔１４内に固定される。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（５）及び（８）に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 前記各実施形態において、ブリッジ部１６の外側部の押圧及びコア板１２の外周部１２ａの押し付け移動を、積層状態のすべてのコア板１２に対して施すことなく、例えば数枚おきに配置された特定枚数のコア板１２に対して施すようにすること。従って、この場合、外周部１２ａが押し付け移動されないコア板１２には、他の部分より径方向の外周部に突出した外周部１２ａを形成する必要はない。

・ この発明を発電機のロータコア１１において具体化すること。
・ 挿入孔１４間のスリット１９等の空隙に固定用の合成樹脂を充填すること。

１１…ロータコア、１２…コア板、１２ａ…外周部、１４…挿入孔、１５…永久磁石、１６…ブリッジ部、１７…凹部、１８…境界部、１９…スリット。

Claims (6)

1. 挿入孔が形成された複数枚のコア板を積層するとともに、前記挿入孔に永久磁石を挿入した回転電機のコアにおいて、
   前記コア板の外周部と挿入孔の内側縁との間のブリッジ部を永久磁石側に変形させて、そのブリッジ部により永久磁石を押さえたことを特徴とする回転電機のコア。
2. 前記ブリッジ部の外側部を内側に凹ませたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のコア。
3. 隣接する挿入孔間におけるコア板の外周部をコア板の中心側へ移動させることにより、その挿入孔間の境界部を永久磁石側に変形させたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機のコア。
4. 隣接する挿入孔間の境界部にコア板の径方向に延びるスリットを形成したことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の回転電機のコア。
5. 挿入孔が形成された複数枚のコア板を積層して、前記挿入孔に永久磁石を挿入した後に、前記コア板の外周部と挿入孔の内側縁との間のブリッジ部を永久磁石側に変形させて、そのブリッジ部により永久磁石を押さえることを特徴とした回転電機のコアの組み付け方法。
6. 前記ブリッジ部の外側部をコア板の中心側に押圧しながら、隣接する挿入孔間におけるコア板の外周部をコア板の中心側へ移動させることにより、前記ブリッジ部及び挿入孔間の境界部を永久磁石側に変形させることを特徴とした請求項５に記載の回転電機のコアの組み付け方法。