JP2016092980A - ロータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】永久磁石からの磁束の漏れを防止するために、ロータコア2に形成された漏れ防止孔15と、漏れ防止孔15の外周側の内壁に形成された外周側あり溝20と、漏れ防止孔15の内周側の内壁に、外周側あり溝20に対向して形成された内周側あり溝21と、両端部61、62が、外周側あり溝20と内周側あり溝21に係合する非磁性体ブリッジ6とを有し、外力(押圧力F)を付加して、外周側の内壁が内周側の内壁に近づくように弾性変形させること、弾性変形させた状態で、非磁性体ブリッジ6を外周側あり溝20と内周側あり溝21に挿入すること、挿入後に、外力を解放すること、を特徴とする。
【選択図】図4
Description
磁石量を低減するために、またステータへの電流量を減らしてモータの発熱量を低下させるために、ロータコアにおける磁束の漏れをカットし、モータの消費電流を減少させることが効果的な方法である。そのため、特許文献1では、ロータコアを磁束が流れる外周部材と、内周部材に分離して、それらを非磁性体ブリッジで連結することにより、内周部材へ磁束が漏れることを防止している。また、特許文献2においても、磁石挿入孔の強度補強のためのブリッジを非磁性体とすることで、磁束漏れを防止することが記載されている。
(1)特許文献1は、ロータコアが外周部材と内周部材とに分離されており、両者を非磁性体ブリッジで固定しているため、ロータコアの外形寸法に組付け精度のばらつきが反映するため、ステータとロータとの隙間を小さくすることが困難である問題があった。ステータに流す電流量を低減するためには、ステータとロータとの隙間を小さくしたいのであるが、それが困難であった。
また、ロータの外径寸法が変化すると、ステータとの干渉の恐れのみならず、モータのトルクと損失が変動する問題があった。
また、非磁性体ブリッジと一対のあり溝とを隙間(クリアランス)を持たせて挿入した場合には、遠心力によってロータコアの外周に変形が発生する問題がある。元々、ステータへの電流供給量を低減させるため、ロータの外周とステータとの間の隙間は小さいため、ロータコアの外周発生した変形が小さいものであっても、割合的に大きな変化となるため、ロータの回転に悪影響を与える恐れがあった。
(1)中心孔と、外周部に形成された磁石用孔とを備えるロータコアと、磁石用孔に内蔵された永久磁石と、中心孔に圧入されたロータ軸とを有するロータの製造方法であって、永久磁石からの磁束の漏れを防止するために、ロータコアに形成された磁束漏れ防止用孔部と、磁束漏れ防止用孔部の外周側の内壁に形成された外周あり溝と、磁束漏れ防止用孔部の内周側の内壁に、外周側あり溝に対向して形成された内周側あり溝と、両端部が、外周側あり溝と内周側あり溝に係合する非磁性体ブリッジとを有し、外力を付加して、外周側の内壁が内周側の内壁に近づくように弾性変形させること、弾性変形させた状態で、非磁性体ブリッジを外周側あり溝と内周側あり溝に挿入すること、挿入後に、外力を解放すること、を特徴とする。
(3)(1)または(2)に記載されたロータの製造方法において、前記非磁性体ブリッジを2本以上とすることにより、前記非磁性体ブリッジの前記両端部の膨らみ部を小さくし、前記永久磁石の磁束が通過する断面積を大きくしたこと、を特徴とする。
(1)中心孔と、外周部に形成された磁石用孔とを備えるロータコアと、磁石用孔に内蔵された永久磁石と、中心孔に圧入されたロータ軸とを有するロータの製造方法であって、永久磁石からの磁束の漏れを防止するために、ロータコアに形成された磁束漏れ防止用孔部と、磁束漏れ防止用孔部の外周側の内壁に形成された外周側あり溝と、磁束漏れ防止用孔部の内周側の内壁に、外周側あり溝に対向して形成された内周側あり溝と、両端部が、外周側あり溝と内周側あり溝に係合する非磁性体ブリッジとを有し、外力を付加して、外周側の内壁が内周側の内壁に近づくように弾性変形させること、弾性変形させた状態で、非磁性体ブリッジを外周側あり溝と内周側あり溝に挿入すること、挿入後に、外力を解放すること、を特徴とするので、非磁性体ブリッジを一対のあり溝に挿入するときには、非磁性体ブリッジと、外周側あり溝、内周側あり溝の各々の内壁面との間には隙間があるため、削り屑が発生することを皆無とすることができる。また、漏れ磁束を低減できるため、磁石量を減少させてモータのコストを低減することができる。
また、挿入後に、外力を解放すると、非磁性体ブリッジと一対のあり溝の内壁面が一定の力で接触するため、ロータに遠心力が作用したときに、ロータコアの外周部が外側に変形することがなく、ロータとステータとの隙間を常に一定に保つことができ、ロータの回転に悪影響を与える恐れがない。
図1にロータ1の構成図を示し、図2にロータ1の部分拡大図を示し、図3に図2の部分拡大図において永久磁石3、4、5と非磁性体ブリッジ6が装着されていない図を示す。
ロータコア2は、0.1〜0.3mmの厚みの磁性鋼板をプレスで打ち抜いた薄板を数百枚重ねて構成している。各々の薄板には、図示しないハーフカットのダボが複数個形成されており、薄板は、ダボの凸部が隣のダボの凹部に嵌合して重ね合わされている。これにより、第1磁石孔12、第2磁石孔13、第4磁石孔14等は、精度良く内壁面が整って形成されている。
ロータコア2の中心孔11には、ロータ軸10が嵌合されている。ロータコア2の外周部には、等角度(45度)毎に8箇所に円周方向磁石用孔である第1磁石孔12A〜12Hが形成され、各々の孔に永久磁石3A〜3Hが装着されている。永久磁石3の磁極は、例えば、外周側がN極で内周側がS極とされている。
第2磁石孔13には、永久磁石4が装着されている。永久磁石4は、永久磁石3に近い面がN極、反対側の面がS極とされている。また、第3磁石孔14には、永久磁石5が装着されている。永久磁石5は、永久磁石3に近い面がN極、反対側の面がS極とされている。
第2磁石孔13と第3磁石孔14との間には、永久磁石3、4、5からの磁束の漏れを防止するために、漏れ防止孔15が形成されている。漏れ防止孔15により、第2磁石孔13と第3磁石孔14とは孔として繋がっている。
漏れ防止孔15の外周側の内壁には、8個の外周側あり溝20a〜20hが形成されている。漏れ防止孔15の内周側の内壁には、外周側あり溝20a〜20hに対向して、内周側あり溝21a〜21hが形成されている。外周側あり溝20a〜20hと、内周側あり溝21a〜21hの各々対向するあり溝には、非磁性体ブリッジ6a〜6hの一方の端部61a〜61hと、他方の端部62a〜62hが装着されている。
図1において、第1磁石孔12のうち、永久磁石3が装着されていない空間は、樹脂モールドによって埋められている。また、第2磁石孔13のうち、永久磁石4が装着されていない空間は、樹脂モールドによって埋められている。さらに、第3磁石孔14のうち、永久磁石4が装着されていない空間は、樹脂モールドによって埋められている。
非磁性体ブリッジ6は、図5に示す断面がロータコア2の厚みと同じ寸法長さ連続したI型材の形状を成している。非磁性体ブリッジ6のI型材の形状の一方の端面の両端部61、62の全周には、図10に示すように、面取り63が形成されている。面取りは、一方の端面にのみ形成されており、他方の端面には形成されていない。
そして、非磁性体ブリッジ6aは、ロータコア2に対して、図10の下から上に向かって挿入され、非磁性体ブリッジ6bは、ロータコア2に対して、上から下に向かって挿入される。本実施例では、8個の非磁性体ブリッジ6a〜6hを挿入しているが、非磁性体ブリッジ6a、6c、6e、6gは、下から上に向かって挿入され、非磁性体ブリッジ6b、6d、6f、6hは、上から下に向かって挿入される。
なお、本実施例では、非磁性体ブリッジ6を一体物として形成しているが、非磁性体鋼板を積層して構成しても良い。
図4に示すように、ロータコア2の第1磁石孔12の中心線に沿って押圧力Fが掛けられている。第1磁石孔12、第2磁石孔13、第3磁石孔14、及び漏れ防止孔15は、第1磁石孔12の中心線により線対称に構成されているため、押圧力Fによりコア外周繋ぎ部16、17が均等に弾性変形する。これにより、漏れ防止孔15の外周側の内壁は、内周側の内壁に対して平行関係を保ったまま近づくため、外周側あり溝20a〜20hの各々が、内周側あり溝21a〜21hに対して互いの中心線に沿って近づけられる。
端部61a〜61hを外周側あり溝20a〜20hに挿入すると同時に、端部62a〜62hを内周側あり溝21a〜21hに挿入する。挿入している時の状態(挿入後の状態でもある。)を、図5に1箇所のみ示す。
図5に示すように、押圧力Fにより、外周側の内壁が内周側の内壁に平行状態を保ったまま近づけられるため、非磁性体ブリッジ6の一方の端部61の、他方の端部62側に形成された曲面611は、外周側あり溝20の開口部近辺に形成された曲面201と所定の隙間を維持している。同時に、非磁性体ブリッジ6の他方の端部62の、一方の端部61側に形成された曲面621は、外周側あり溝21の開口部近辺に形成された曲面211と所定の隙間を維持している。
これにより、ロータ1に遠心力が作用したときに、ロータコア2の外周部が外側に変形することがなく、ロータ1とステータとの隙間を常に一定に保つことができ、ロータ1の回転に悪影響を与える恐れがない。
図9に、モータの回転数とロータコア2の外径寸法との関係を示す。ロータコア2の外形寸法は、200mm〜300mmである。横軸はモータ(ロータ)の回転数であり、単位は1000rpmである。縦軸はロータコア2の外径変形量であり、単位はmmである。
N1は、隙間嵌めのロータコアの結果であるが、両端部とあり溝内壁との隙間は大小ばらつきを有している。N2は、本発明のロータコア2の結果である。ロータコア2では、全ての両端部61、62の曲面611、621と、あり溝20、21の曲面201、211は、常に接触した状態にある。
回転数が常用回転数の半分の回転数になると、N1では、外径変形量が0.01mmのオーダーで変形が発生するが、N2では、ほとんど0である。これにより、本発明のロータコア2によれば、回転数が高くなっても外径変形がほとんど発生しないことがわかる。
非磁性体ブリッジ6の個数を1個とした場合には、強度上の必要性より端部61の膨らみ部の大きさがかなり大きくなり、磁束の流れGを遮ってしまい、磁束密度が低下する恐れがある。本実施例では、8本の非磁性体ブリッジ6a〜6hを設けることにより、各別の端部61a〜61hの大きさを小さくしているため、磁束の流れGを遮ることが少なくなっている。
また、挿入後に、外力を解放すると、非磁性体ブリッジ6と一対のあり溝20、21の内壁面が一定の力で接触するため、ロータ1に遠心力が作用したときに、ロータコア2の外周部が外側に変形することがなく、ロータ1とステータとの隙間を常に一定に保つことができ、ロータ1の回転に悪影響を与える恐れがない。
例えば、本実施形態では、非磁性体ブリッジ6を8個用いているが、2個、4個、6個、10個であっても良い。
2 ロータコア
3、4、5 永久磁石
6 非磁性体ブリッジ
10 ロータ軸
12 第1磁石孔
13 第2磁石孔
14 第3磁石孔
15 漏れ防止孔
16、17 コア繋ぎ部
20 外周側あり溝
21 内周側あり溝
Claims (3)
- 中心孔と、外周部に形成された磁石用孔とを備えるロータコアと、該磁石用孔に内蔵された永久磁石と、該中心孔に圧入されたロータ軸とを有するロータの製造方法において、
前記永久磁石からの磁束の漏れを防止するために、前記ロータコアに形成された磁束漏れ防止用孔部と、
前記磁束漏れ防止用孔部の外周側の内壁に形成された外周側あり溝と、前記磁束漏れ防止用孔部の内周側の内壁に、前記外周側あり溝に対向して形成された内周側あり溝と、
両端部が、前記外周側あり溝と前記内周側あり溝に係合する非磁性体ブリッジとを有し、
外力を付加して、前記外周側の内壁が前記内周側の内壁に近づくように弾性変形させること、
前記弾性変形させた状態で、前記非磁性体ブリッジを前記外周側あり溝と前記内周側あり溝に挿入すること、
前記挿入後に、前記外力を解放すること、
を特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1に記載されたロータの製造方法において、
前記磁石用孔が、前記ロータコアの円周方向に形成された円周方向磁石用孔と、前記円周方向磁石用孔の両側に前記ロータコアの半径方向に形成された一対の半径方向磁石用孔とを有すること、
前記一対の半径方向磁石用孔のコア外周に、コア外周繋ぎ部が形成されていること、
前記一対の半径方向磁石用孔の前記コア繋ぎ部で、前記弾性変形が生じること、
を特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載されたロータの製造方法において、
前記非磁性体ブリッジを2本以上とすることにより、前記非磁性体ブリッジの前記両端部の膨らみ部を小さくし、前記永久磁石の磁束が通過する断面積を大きくしたこと、
を特徴とするロータの製造方法。
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