JP2014003795A - 回転子およびその製造方法ならびに永久磁石モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 回転子コアの構造を変更せずに回転子のスキュー角度やスキュー段数を変更する。
【解決手段】 本発明のある態様においては、磁石片１６０の配置が順にずれているスキュー段構造をもつ永久磁石モータの回転子１００が提供される。回転子は、回転子コア１３０、爪部材１４０、そして磁石片１６０を有している。回転子コアは、回転中心を軸とする略円柱面の外側面１３２を有しており、その外側面は、典型的には回転軸１２０の回転中心と同軸の軸を有する円筒面となっている。外側面には、直線溝１３４が形成されている。直線溝は、複数のスキュー段にわたり回転中心の方向に平行に延びている。爪部材は、直線溝に嵌まり、各スキュー段の磁石片１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃが固定されるべき位置に応じた外側面からの突出部を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は回転子およびその製造方法ならびに永久磁石モータに関する。さらに詳細には本発明は、回転子コアの外側面に永久磁石を配置した回転子およびその製造方法ならびに永久磁石モータに関する。

近年、電動機（モータ）の高効率化のため、従来から用いられている誘導電動機に代えて永久磁石を用いた永久磁石型同期モータが採用されている。永久磁石型同期モータは回転子コアに磁石挿入孔を設けそこに永久磁石を挿入する埋込磁石型同期モータと、回転子コアの表面に永久磁石を配置した表面磁石型同期モータとに大別される。これら永久磁石型同期モータにおいては、コギングトルクと呼ばれる種類のトルク脈動を低減するために、回転子を複数段の回転子で構成し、各段の位置を円周方向にずらしてスキューを施す場合が多い。特に表面磁石型同期モータにおいては、回転中の永久磁石の剥離・飛散を防止する必要がある。また、スキューによる期待通りの効果を得るため、正確な位置への磁石片の貼り付けも必要である。

図１に示す従来例の回転子コア外側面への永久磁石の固定法では、図１の回転子７００のように、回転軸７２０の回りの回転子コア７３０の外側面に磁石片７６０が配置されている。段階的なスキューを持つ永久磁石の配置とするために、図１（ａ）の斜視図および図１（ｂ）の正面図に示すように、第１段目のスキュー段の磁石片７６０Ａ、第２段目のスキュー段の磁石片７６０Ｂ、第３段目のスキュー段の磁石片７６０Ｃは、この順に回転軸７２０の回りつまり周方向に配置がずらされている。このように、軸方向のスキュー段別に周方向にずらした永久磁石の配置を、本出願において「スキュー段構造」という。スキュー段構造となるように永久磁石を配置するために、従来、突起部を回転子コアに設け、その突起を位置決めのために利用して磁石片を貼り付けるようにしている（以下、「従来例１」という）。

また、特許文献１（特開２０１０−１１９１９２号公報）には、回転子コアを軸方向に分断して軸方向端部に突起を設けて磁石片の位置決めとし、軸方向に分断された回転子コア同士を、軸方向側面に設けた穴とピンで周方向位置をずらして互いに固定する手法が開示されている（「従来例２」）。

さらに、特許文献２（特開２００４−１５３９１３号公報）には、回転子コアに貼り付けられた永久磁石の剥離・飛散防止のために、回転子コアに設けた突起部先端をＴ字形状としこの突起で磁石片の両端を把持する手法が開示されている（「従来例３」）。

特開２０１０−１１９１９２号公報 特開２００４−１５３９１３号公報

しかしながら、上記従来例１や従来例３においては、スキュー角やスキュー段数を変更する場合、積層鋼板等からなる回転子コアのための金型などの製作型を再作製する必要がある。あるいは、複数のスキュー角を有する回転子を製造するためには、スキュー段の数や、スキュー角の設定に応じて造り分けられた複数の製作型が必要となる。また、これらの従来例においては、永久磁石の位置決めを回転子コアと同一材料により行なうため、周方向に隣接する磁石間に磁性体の突起が位置する。しかし、この突起により、周方向隣の磁極への漏洩磁束が生じ磁束分布が乱れる結果、期待通りのスキュー効果が得られなくなる。

さらに、上記従来例２にあっては、永久磁石を貼り付けた回転子コアを回転軸に取り付けることから、事前に着磁した磁石片を用いる場合、高温保持による永久磁石の磁力劣化が発生する場合がある。このために、事前に着磁した磁石片を採用すると焼き嵌めによる回転軸と回転子コアの強固な固定が困難となる。そのため、圧入による固定が採用される。ところが、一般に回転軸や回転子コアが大きくなるほど、圧入による強固な固定は困難であり、回転子を回転軸へ挿入した後に軸方向に固定する部品が必要となる。つまり、上記従来例２は、回転子や回転子コアの大型化のためには追加の部品が必要になるという課題がある。

加えて、上記従来例３においては、回転子コアに設けた隣接する突起部間に磁石を軸方向に挿入する構造となっている。しかしながら、３段以上のスキュー段の場合、端部以外の位置への磁石挿入時に他のスキュー段の上記突起部が障害となり容易に挿入することができないという問題を伴う。

本発明は上記課題の少なくともいずれかを解決することを課題とする。本発明は、スキュー段別に磁石を配置するための構造を回転子コアに設けず、スキュー角度やスキュー段数の変更を行う際にも回転子コアの形状変更を必要としない永久磁石モータの回転子を提供することにより、安価で高性能な永久磁石モータの発展に貢献するものである。

本願の発明者は、永久磁石を配置するスキュー段別に回転子コアを造り分けること無く、スキュー段構造を実現する手法を探索した。そして、磁石片の位置決めのために構造を工夫した爪部材を採用することより、スキュー段構造を実現しうることに気付き、本発明を創出するに至った。

すなわち、本発明のある態様においては、磁石片の配置が順にずれているスキュー段構造をもつ永久磁石モータの回転子であって、回転中心を軸とする略円柱面の外側面を有し、複数のスキュー段にわたり該回転中心の方向に平行に延びる直線溝が該外側面に形成されている回転子コアと、該直線溝に嵌まり、各スキュー段の磁石片が固定されるべき位置に応じた前記外側面からの突出部を前記直線溝に嵌まった状態で有する爪部材と、該爪部材の前記突出部により前記外側面に対して位置決めされ、前記回転中心まわりにスキュー段別にずらして固定されている複数の磁石片とを備える回転子が提供される。

さらに本発明は永久磁石モータとしても実施される。すなわち、本発明のある態様においては、本発明のいずれかの態様の回転子と、巻線が巻かれ、前記回転子の前記外側面の周りにギャップを挟んで配置されるティース部を有する固定子とを備えてなる永久磁石モータが提供される。

加えて、本発明は回転子の製造方法としても実施される。すなわち、本発明のある態様においては、磁石片の配置が順にずれているスキュー段構造をもつ永久磁石モータの回転子の製造方法であって、回転中心を軸とする略円柱面の外側面を有し、複数のスキュー段にわたり該回転中心の方向に平行に延びる直線溝が該外側面に形成されている回転子コアを作製する工程と、各スキュー段の磁石片が固定されるべき位置に応じた前記外側面からの突出部を前記直線溝に嵌まった状態で有する爪部材を該直線溝に配置する配置工程とを含み、これにより、複数の磁石片を、前記回転中心まわりにスキュー段別にずらして前記爪部材の前記突出部により位置決めする回転子の製造方法が提供される。

本発明の各態様において、直線溝は、回転中心となる軸の向きに平行に延びる、回転子コアの外側面に設けられている。また、爪部材とは、各スキュー段の磁石片が固定されるべき位置に応じた外側面からの突出部を有している、直線溝に嵌まる部材である。

本発明のいずれかの態様においては、スキュー角度やスキュー段数ごとに作り分ける必要のない回転子コアを採用する永久磁石モータ、回転子およびその製造方法が提供される。

従来の固定子の構成を示す斜視図および断面図である。 本発明のある実施形態における一例の回転子の構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態における回転子に採用される回転子コアの構造を示す斜視図（図３（ａ））および概略断面図（図３（ｂ））である。 本発明の実施形態における回転子に備わる爪部材の断面図である。 本発明の実施形態における図３に示す回転子の各スキュー段における概略断面図である。 本発明の実施形態の回転子における爪部材とその改良例を示す斜視図である。 本発明の実施形態における回転子の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の爪部材を採用する実施形態において、一体化中間部材を経て回転子を製造する製造方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における回転子コアそれ自体を利用して爪部材を成形する場合の配置工程を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る回転子およびその製造方法ならびに永久磁石モータについての実施形態を図面に基づいて説明する。当該説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。さらに、本実施形態において説明するモータの極数、回転子の形状、スキュー段の段数などは説明のための例示のものに過ぎない。

［回転子の全体構造］
図２は、本実施形態における一例の回転子１００の構造を示す斜視図である。また、図３は、回転子１００に採用される回転子コア１３０の構造を示す斜視図（図３（ａ））および概略断面図（図３（ｂ））である。さらに図４は、回転子１００に備わる爪部材の断面図である。そして図５は、図３に示す回転子１００の各スキュー段における概略断面図である。

回転子１００は、磁石片１６０の配置が順にずれているスキュー段構造をもつ永久磁石モータの回転子である。本実施形態においては、３段のスキュー段を有する構造のものを例示している。この回転子１００は、図２に示すように、回転子コア１３０、爪部材１４０、そして磁石片１６０を有している。

図３に示すように、回転子コア１３０は、回転中心を軸とする略円柱面の外側面１３２を有している。回転子コア１３０の外側面１３２は、典型的には回転軸１２０の回転中心と同軸の軸を有する円筒面となっている。その外側面１３２には、直線溝１３４が形成されている。直線溝１３４は、複数のスキュー段にわたり回転中心の方向に平行に延びている。

図４に示すように、爪部材１４０はスキュー段ごとの断面構造を有している。つまり、爪部材１４０は、スキュー段別に、ここでは３種の爪部材１４２、１４４、１４６を含んでいる。そして、爪部材１４２、１４４、１４６は、それぞれが脚部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａと突出部１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂとを有している。スキュー段を、図２の斜視図上の奥から順に第１段、第２段および第３段と呼ぶ場合、第１段〜第３段のそれぞれのスキュー段をなすように、爪部材１４２、１４４、１４６が、直線溝１３４に脚部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａを嵌めて配置される。そして、第１段、第２段および第３段における爪部材１４２、１４４、１４６それぞれの突出部１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂにより位置決めして磁石片１６０が配置される。第１段、第２段および第３段の磁石片１６０を、必要に応じ、磁石片１６０Ａ、磁石片１６０Ｂおよび磁石片１６０Ｃと区別する。

図４に示すように、爪部材１４２、１４４、１４６の間において、脚部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａに対する突出部１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂの相対的な位置関係がずらされている。このような爪部材１４２、１４４、１４６の形状のために、直線溝１３４が複数のスキュー段にわたって延びているにもかかわらず、磁石片１６０をスキュー段応じた位置にずらして配置することができる。この様子は、図５の回転子１００の各スキュー段の位置における断面図にも示されている。図５に示すように、各スキュー段の磁石片１６０の配置は、径方向がその背面を外側面１３２に当接することにより決まり、周方向が爪部材１４２、１４４、１４６の突出部１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂにより位置決めされている。このように、爪部材１４２、１４４、１４６は、直線溝１３４に嵌まり、各スキュー段の磁石片１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃが固定されるべき位置に応じた外側面１３２からの突出部１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂを直線溝１３４に嵌まった状態で有している。そして、複数の磁石片１６０は、爪部材１４２、１４４、１４６の突出部１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂにより外側面１３２に対して位置決めされ、回転中心まわりにスキュー段別にずらして固定されている。以下、爪部材１４２、１４４、１４６を区別する必要の無いときは爪部材１４０と総称する。

上述した構成の回転子１００では、爪部材１４０として例えばスキュー段別の爪部材１４２、１４４、１４６を作製することにより、スキュー段の構成を容易に変更することが可能となり、その際、回転子コア１３０の構造の変更を必要としない。例えば、スキュー段を、図２に示した３段のものから変更する場合、必要に応じて磁石片１６０のサイズの変更と、爪部材１４０の変更のみが必要となる。また、複数の出力のモータを製造するために回転子コア１３０の回転軸方向の長さを変更することにより出力を変更することも容易である。つまり、本実施形態のようにスキュー段別の磁石片１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃの配置を爪部材１４０のみにより決定できるなら、回転子コア１３０は回転軸方向の長さを例えば軸方向に積層する鋼板の枚数により変更し、出力の変更によるスキュー段の違いを、爪部材１４０の形状変更と、必要であれば磁石片１６０の数の変更とにより行なうことも可能となる。このように各スキュー段における磁石片１６０の配置を爪部材１４０の変更のみにより変更しうることは、回転子およびモータの生産工程における多品種のモータの生産効率の向上に大きく寄与する。

［爪部材の詳細構造］
図３（ｂ）に示すように、回転子１００の実施に好適な直線溝１３４は開口幅Ｗ１が内部幅Ｗ２よりも幅狭となっている。また、回転子１００の実施に好適な爪部材１４０は、その内部幅Ｗ２の部分に嵌まる開口幅Ｗ１よりも幅広の脚部、例えば脚部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａ（図４）を有している。溝の形状に適合させたこのような爪部材１４０は、回転時の遠心力に対して外れにくい形状となっている。重要なことに、このような溝形状に適合させた爪部材１４０が例えば金属や樹脂材料により爪部材１４２、１４４、１４６のように造り分けられていても、直線溝１３４の直線の形状のために、スキュー段構造に磁石片１６０を配置することが容易なことである。例えば爪部材１４２、１４４、１４６が互いに別体の部材となっているとする。この場合、第１段の磁石片１６０を配置するには、爪部材１４２を直線溝１３４に挿入してから第１段の磁石片１６０を配置する。さらにその後第２段、第３段についても同様にすることにより、スキュー段構造を実現することができる。

また、図４に示すように、爪部材１４２の突出部１４２ｂは周方向に向かって延びる延出部１４２ｃ、１４２ｄを突出部１４２ｂの頂部の両側に有している。爪部材１４４、１４６の突出部１４４ｂ、１４６ｂについても同様に延出部１４４ｃ、１４４ｄ、１４６ｃ、１４６ｄが備わっている。延出部１４２ｃ、１４２ｄが備わっている突出部１４２ｂは、脚部１４２ａを下方にして観察した場合に例えば逆Ｔ字形状となる。この延出部１４２ｃ、１４２ｄは、周方向両側から突出部１４２ｂを挟む双方の磁石片１６０の周方向端部を留めている（図２）。このような爪部材１４０の構造は、回転時の遠心力に対して磁石片１６０が外れにくい好適な構造である。そして、上記脚部１４２ａ、１４４ａ、１４６ａの構造と組み合わせれば、爪部材１４２、１４４、１４６を利用して、十分な強度で磁石片１６０を回転子コア１３０に対して固定することができる。

爪部材１４０の材質は、好適には非磁性材料、つまり、強磁性体でも軟磁性体でもない材質により作製される。そのような材質の例は、例えばアルミニウム（合金を含む）や、非磁性ステンレス材、また、各種の樹脂材料である。爪部材１４０を非磁性材料により作製することにより、周方向で隣り合う磁極への漏洩磁束が防止される。その結果、設計時に期待した通りのスキュー効果を得ることができる。

図６は、本実施形態の回転子１００における爪部材１４０とその改良例である爪部材１４０Ａおよび１４０Ｂを示す斜視図である。ここでは、図４に示した第２段目のスキュー段のための爪部材１４４とその改良例を示す。図６（ａ）は、図４（ｂ）示す断面を至るところで有している爪部材１４４である。これに対し、改良した爪部材１４０Ａは、角部に隅切りがされた磁石片１６２や、磁石片１６０に比べて爪部材１４０Ａの軸方向長さが長い場合に用いられる。爪部材１４０Ａの突出部には、軸方向規制部１４０Ａ１、１４０Ａ２が設けられ、磁石片１６２の隅切りされた角部や、磁石片１６０の角部に嵌まることにより、磁石片１６２や磁石片１６０の回転中心軸の方向の移動を規制している。また、改良した爪部材１４０Ｂは、周方向の端部辺に切欠部を有する磁石片１６４を利用する場合に用いられる。この爪部材１４０Ｂも、軸方向規制部１４０Ｂ１を有しているため、磁石片１６４の回転中心軸の方向への移動を規制している。爪部材１４０Ａや爪部材１４０Ｂは、各スキュー段の位置に応じ爪部材１４２、爪部材１４４、爪部材１４６のようにスキュー段別に作製しても、軸方向規制部１４０Ａ１、１４０Ａ２、１４０Ｂ１を設けてスキュー段構造を実現することができる。これは、回転子コア１３０の直線溝１３４に嵌める前に軸方向規制部１４０Ａ１、１４０Ａ２、１４０Ｂ１を有する爪部材１４０Ａ、１４０Ｂを磁石片１６０、１６２、１６４に組み合わせ、その後に直線溝１３４に挿入して各スキュー段に配置することが可能なためである。

［回転子の製法］
次に、回転子１００の製造方法について説明する。本製造方法は、図３（ａ）に示したスキュー段別となっていない構造の回転子コア１３０を利用して磁石片１６０を配置する点に特徴が見られる。

図７は、本実施形態の回転子１００の製造方法を示すフローチャートである。回転子１００は、少なくとも、回転子コア作製工程Ｓ１２と配置工程Ｓ１４を含む。回転子コア作製工程Ｓ１２は、回転子コア１３０を作製する工程である。これは、例えば無方向性電磁鋼板などの板材を図３（ｂ）に示した形状に打ち抜き、それを軸方向に多数積層することなど、公知の手法によって作製される。この際、例えば図３（ａ）に示したように、複数のスキュー段別とはなっていない同一の断面形状の回転子コア１３０とすることができる。また、配置工程Ｓ１４は、爪部材１４０を直線溝１３４に配置する工程である。そして、最終的に、複数の磁石片１６０は、爪部材１４０の突出部により回転中心まわりにスキュー段別にずらして位置決めされる。この磁石片１６０の配置は、順にずれているスキュー段構造を持たせて、永久磁石モータの回転子として回転子１００が製造される。

上記配置工程Ｓ１４は、採用する爪部材１４０の具体的構成に応じて実施される。具体例として、図４に断面を示したようなスキュー段別の爪部材１４２、１４４、１４６を採用する場合について説明する。回転子１００の設計に合わせて具体的形状が決まる爪部材１４２、１４４、１４６は、何らかの加工方法によって図４に示したような形状に作製されている。例えばアルミ合金を材質とする場合、マシニング、ダイキャストなどの手法によりスキュー段別の爪部材１４２、１４４、１４６を作製する。そして配置工程Ｓ１４として、典型的には、まず、爪部材１４２が直線溝１３４の第１段のスキュー段の部分に配置される。そしてその第１段のスキュー段の磁石片１６０Ａが、爪部材１４２の突出部１４２ｂに合わせて位置決めされる。図４（ａ）のように、延出部１４２ｃ、１４２ｄを有している爪部材１４２を採用する場合には、磁石片１６０Ａの周方向端部を、延出部１４２ｃ、１４２ｄのそれぞれと外側面１３２との間に配置する。これを、爪部材１４４、爪部材１４６を用いて第２段、第３段と繰り返せば、磁石片１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃが配置される。結果として、配置工程Ｓ１４が実行されることとなる。

配置工程Ｓ１４の別の典型例では、まず磁石片１６０を例えば第１段目のスキュー段に配置して、その後に爪部材１４２を直線溝１３４に沿わせて移動させながら配置する。この順序を採用しても、各スキュー段に磁石片１６０を適切に配置することが可能であり、配置工程Ｓ１４を実行し、回転子１００を作製することができる。

配置工程Ｓ１４のさらに別の典型例では、まず磁石片１６０と爪部材１４０を予め組み合わせることによって各スキュー段の爪部材１４０と磁石片１６０の配置を形成する。そして、その後に爪部材１４０の脚部を直線溝１３４に沿って移動させる。この順序によっても、配置工程Ｓ１４を実行して回転子１００を作製することが可能である。また、この場合には、図６に示した爪部材１４０Ａや爪部材１４０Ｂを利用することも可能となる。

［樹脂の爪部材］
次に、回転子１００の製造方法として、特に爪部材１４０が樹脂部材である場合に採用できる手法について説明する。その場合、樹脂部材が溶融して成形可能であることを活かした二つの手法が好適なものとなる。

［爪部材と磁石片の一体化中間部材］
爪部材１４０が樹脂部材であることを活かした一つの手法は、爪部材１４０が樹脂部材であるときに、磁石片１６０と爪部材１４０を一体化した中間部材（一体化中間部材）を作製して、その後に回転子コア１３０に対して爪部材１４０の脚部を嵌める手法である。図８は、本実施形態において樹脂部材の爪部材を採用する場合に一体化中間部材を経て回転子１００を製造する場合の配置工程Ｓ１４（以下、配置工程Ｓ１４Ａという）の工程を説明するフローチャートである。

この場合、上記配置工程Ｓ１４Ａは、大別し３つの工程により実行される。第１の工程は、複数の磁石片１６０の少なくともいくつかを、回転子コア１３０の直線溝１３４に周方向に固定したときの相対配置に保ちながら樹脂部材の溶融した樹脂材料を各磁石片の周方向端部に接触させる工程（Ｓ１４０２）である。この際、適当な金型等を利用することにより、外側面１３２に配置した磁石片１６０と直線溝１３４に配置した爪部材１４０との関係を実現しておく。その金型には、直線溝１３４に相当する形状も形成しておく。そして、金型内に溶融状態の樹脂材料を射出成形などの手法により中に注入する。

第２の工程は、樹脂材料を硬化させ、複数の磁石片に爪部材が融着している一体化中間部材を形成する工程（Ｓ１４０４）である。樹脂材料を硬化させることにより、樹脂部材の爪部材１４０の形状が画定する。その結果、磁石片１６０の相対配置も固定されるこの段階の爪部材１４０と磁石片１６０とを一体化したものを一体化中間部材と呼ぶ。

第３の工程は、爪部材を直線溝に嵌めて一体化中間部材を回転子コアの外側面に装着する工程（Ｓ１４０６）である。

こうして配置工程Ｓ１４Ａを実行することにより回転子１００を製造すると、着磁後の磁石片１６０同士の反発力による軸方向の位置ずれを容易に防止することができる。しかも、事前に爪部材１４０をモータの極数に合わせて準備する必要が無いため、効率良く回転子１００を製造することが可能となる。なお、図８のＳ１４０２〜Ｓ１４０６の工程において、最終的な回転子１００をいくつの一体化中間部材により作製するかは、任意である。一つの典型は、回転子１００に配置するすべての磁石片１６０を爪部材１４０とともに一体化した一体化中間部材を利用するものである。直線溝１３４は直線状であるため、このような一体化中間部材を採用しても、回転子コア１３０に対して爪部材１４０の脚部を嵌めることが可能である。また、別の典型例は、スキュー段別の一体化中間部材を作製してスキュー段毎に爪部材１４０を直線溝１３４に嵌める手法である。この場合であっても、個別の磁石片１６０と爪部材１４０を組み合わせる工程が必要ないため、生産効率を向上させることが可能となる。

［爪部材の一体成形］
爪部材１４０が樹脂部材であることを活かしたもう一つの手法は、回転子コア１３０それ自体を利用して爪部材１４０を成形する手法である。図９は、本実施形態において回転子コア１３０それ自体を利用して爪部材１４０を成形する場合の配置工程Ｓ１４（以下、配置工程Ｓ１４Ｂという）の工程を説明するフローチャートである。

この場合も配置工程Ｓ１４Ｂは、大別し３つの工程により実行される。第１の工程は、各スキュー段に応じてずらして回転子コア１３０の外側面１３２に対し複数の磁石片１６０を仮配置する工程（Ｓ１４１２）である。この仮配置は、最終的な回転子１００の一部となる回転子コア１３０の外側面１３２に対し複数の磁石片１６０を何らかの手段により取り付けることにより行なわれる。そして仮配置の際には、回転子コア１３０と組み合わせて磁石片１６０と爪部材１４０のための空間を作るような金型を外側に配置する。

第２の工程は、爪部材１４０のための樹脂部材の溶融した樹脂材料を、複数の磁石片１６０の周方向端部および直線溝１３４の内壁に接触させる工程（Ｓ１４１４）である。この場合には回転子コア１３０と上記金型との隙間に溶融した樹脂材料を例えば射出成形の手法によって注入する。

第３の工程は、樹脂材料を硬化させ、硬化した樹脂によって爪部材１４０を形成し、複数の磁石片を保持させる工程（Ｓ１４１６）である。樹脂材料を硬化させることにより、樹脂部材の爪部材１４０の形状が画定するとともに、回転子コア１３０に対して磁石片１６０と爪部材１４０とが一体化した回転子１００が形成される。

この配置工程Ｓ１４Ｂも、一体化中間部材を作製する手法と同様に、事前に爪部材１４０を極数に合わせて準備する必要が無いため効率のよい製造方法である。さらに、配置工程Ｓ１４Ｂには、一体化中間部材を作製する上記手法に比べていくつかの利点もある。第１の利点は、磁石片１６０を製造するための金型が簡便となることである。例えば、図６に示すような、磁石片１６２の角部の隅切りや、磁石片１６４の周方向端部辺の切欠部のような方向規制部を設けなくとも、磁石片１６０の固定を効果的に行なうことができる。第２に、一体化中間部材を作製する配置工程Ｓ１４Ａにおける溶融した樹脂を接触させる工程Ｓ１４０２および硬化する工程Ｓ１４０４に比べて、配置工程Ｓ１４Ｂの磁石片を仮配置する工程Ｓ１４１２や溶融した樹脂を接触させる工程Ｓ１４１４の際の金型が簡易なものとできることである。第３は、爪部材１４０の脚部が直線溝１３４に対して直接接触して硬化されるため、爪部材１４０が直線溝１３４に対してより強固に摩擦係合することである。特に、実用的な回転子コア１３０の製造方法では、打ち抜きによる板材の軸方向積層体として回転子コア１３０が作製されるため、直線溝１３４にはその板材の端部である打ち抜き時の断面が露出し、それが軸方向に周期的な凹凸の表面となっている。この凹凸に溶融した樹脂が直接接触して硬化すると、軸方向に対して微細な多数の引っかかりを有する爪部材１４０が作製できるため、例えば接着剤により直線溝１３４に固定したりしなくても、爪部材１４０は十分な強度で固定される。

図９のＳ１４１２〜Ｓ１４１６の工程において、最終的な回転子１００を１回の成形により形成するか、複数回の成形により形成するかは任意である。

［変形例］
本実施形態にて説明した回転子およびその製造方法により製造される回転子は、永久磁石モータとしても実施される。特に、本実施形態の回転子は、スキュー段別の磁石片１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃの配置を爪部材１４０のみにより決定できるため、回転子コア１３０を作り分けなくとも永久磁石モータの軸方向のサイズを変更するなどの手法により多品種のモータの生産効率を高めることができるため有利である。

以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および実施例は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき定められるべきものである。また、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。

本発明の回転子やモータは、電力から動力を取り出す任意の機器に利用可能である。

１００ 回転子
１２０ 回転軸
１３０ 回転子コア
１３２ 外側面
１３４ 直線溝
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ、１４２、１４４、１４６ 爪部材
１４０Ａ１、１４０Ａ２、１４０Ｂ１ 方向規制部
１４２ａ、１４４ａ、１４６ａ 脚部
１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂ 突出部
１４２ｃ、１４２ｄ 延出部
１６０、１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６２、１６４ 磁石片

Claims (12)

1. 磁石片の配置が順にずれているスキュー段構造をもつ永久磁石モータの回転子であって、
   回転中心を軸とする略円柱面の外側面を有し、複数のスキュー段にわたり該回転中心の方向に平行に延びる直線溝が該外側面に形成されている回転子コアと、
   該直線溝に嵌まり、各スキュー段の磁石片が固定されるべき位置に応じた前記外側面からの突出部を前記直線溝に嵌まった状態で有する爪部材と、
   該爪部材の前記突出部により前記外側面に対して位置決めされ、前記回転中心まわりにスキュー段別にずらして固定されている複数の磁石片と
   を備える
   回転子。
2. 前記直線溝は開口幅が内部幅よりも幅狭となっているものであり、
   前記爪部材が該内部幅の部分に嵌まる該開口幅よりも幅広の脚部を有している
   請求項１に記載の回転子。
3. 前記爪部材は、周方向に向かって延びる延出部を前記突出部の頂部の両側に有するとともに、周方向両側から該突出部を挟む双方の磁石片の周方向端部を該延出部により留めているものである
   請求項１または請求項２に記載の回転子。
4. 前記爪部材の材質が非磁性体である
   請求項１に記載の回転子。
5. 前記爪部材の前記突出部は、該爪部材が位置決めする磁石片の角部または該磁石片に設けられている切欠部のうちの少なくともいずれかに嵌まる軸方向規制部を有しているものである
   請求項１に記載の回転子。
6. 前記爪部材が樹脂部材であり、
   前記複数の磁石片の少なくともいくつかを前記回転子コアの前記外側面に周方向に固定したときの相対配置に保ちながら各磁石片の周方向端部に前記爪部材を融着させた一体化中間部材が形成され、該一体化中間部材が前記爪部材を前記直線溝に嵌めて前記回転子コアの前記外側面に装着されている
   請求項１に記載の回転子。
7. 前記爪部材が樹脂部材であり、
   前記爪部材は、該樹脂部材の溶融した樹脂材料が、各スキュー段に応じてずらして前記回転子コアの前記外側面に対し仮配置した前記複数の磁石片の周方向端部および前記直線溝の内壁に接触しながら硬化されることにより前記直線溝に嵌められているものである
   請求項１に記載の回転子。
8. 前記回転子コアが、前記回転中心の方向へ積層された板材を含み、
   前記直線溝の内壁に、該板材の断面が露出している
   請求項７に記載の回転子。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の回転子と、
   巻線が巻かれ、前記回転子の前記外側面の周りにギャップを挟んで配置されるティース部を有する固定子と
   を備えてなる
   永久磁石モータ。
10. 磁石片の配置が順にずれているスキュー段構造をもつ永久磁石モータの回転子の製造方法であって、
    回転中心を軸とする略円柱面の外側面を有し、複数のスキュー段にわたり該回転中心の方向に平行に延びる直線溝が該外側面に形成されている回転子コアを作製する工程と、
    各スキュー段の磁石片が固定されるべき位置に応じた前記外側面からの突出部を前記直線溝に嵌まった状態で有する爪部材を該直線溝に配置する配置工程と
    を含み、これにより、複数の磁石片を、前記回転中心まわりにスキュー段別にずらして前記爪部材の前記突出部により位置決めする
    回転子の製造方法。
11. 前記爪部材が樹脂部材であり、
    前記配置工程は、
    前記複数の磁石片の少なくともいくつかを前記回転子コアの前記外側面に周方向に固定したときの相対配置に保ちながら前記樹脂部材の溶融した樹脂材料を各磁石片の周方向端部に接触させる工程と、
    前記樹脂材料を硬化させ、前記複数の磁石片に前記爪部材が融着している一体化中間部材を形成する工程と、
    前記爪部材を前記直線溝に嵌めて該一体化中間部材を前記回転子コアの前記外側面に装着する工程と
    を含むものである
    請求項１０に記載の回転子の製造方法。
12. 前記爪部材が樹脂部材であり、
    前記配置工程は、
    各スキュー段に応じてずらして前記回転子コアの前記外側面に対し前記複数の磁石片を仮配置する工程と、
    前記樹脂部材の溶融した樹脂材料を、前記複数の磁石片の周方向端部および前記直面溝の内壁に接触させる工程と、
    前記樹脂材料を硬化させることにより、前記爪部材を前記直線溝に嵌めた状態にする工程と
    を含むものである
    請求項１０に記載の回転子の製造方法。

Images