JP2016195494A - Manufacturing apparatus and manufacturing method of outer rotor for internal magnet type motor - Google Patents

Manufacturing apparatus and manufacturing method of outer rotor for internal magnet type motor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize the magnetic field of a bonded magnet emitted to fill the internal part of a non-closed annular yoke block obtained by dividing an outer rotor.SOLUTION: A manufacturing apparatus of the outer rotor of an internal magnet synchronous machine including an annular outer yoke composed of a soft magnetic material surrounding an inner stator consisting of an armature and rotatable for the inner stator, and a permanent magnet consisting of an anisotropic bonded magnet embedded in the internal part consisting of a cavity formed in the outer yoke is disclosed. The outer yoke is a closed annular body where yoke blocks, including a plurality of unit yokes coupled in a non-closed ring, are connected. The manufacturing apparatus includes at least one dummy yoke disposed on the circumferential end side of the yoke block, a plurality of orientation yokes located on the inner peripheral side of the yoke block and dummy yoke, and extending in the radial direction, and a plurality of orientation magnets sandwiching an adjoining orientation yoke from the opposite side in the circumferential direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、異方性ボンド磁石を内包した内包磁石型モータ用アウターロータの製造装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for manufacturing an inner rotor for an internal magnet type motor including an anisotropic bonded magnet, and a method for manufacturing the same.

永久磁石をロータ内部に埋め込んでなる内包磁石型モータ(以下、IPMモータという)は、永久磁石をロータ外周面に貼着してなる表面磁石型モータ(SPMモータ)に比して高トルクかつ高効率であるため、高出力性能が要求されるハイブリット車や電気自動車の駆動用モータ、洗濯機、エアコン若しくは冷蔵庫等に用いられる家電製品用モータ等に使用されている。   An internal magnet type motor (hereinafter referred to as an IPM motor) in which a permanent magnet is embedded in the rotor has a higher torque and a higher torque than a surface magnet type motor (SPM motor) in which a permanent magnet is bonded to the outer peripheral surface of the rotor. Because of its efficiency, it is used in motors for home appliances used in drive motors, washing machines, air conditioners, refrigerators, etc. for hybrid vehicles and electric vehicles that require high output performance.

特許文献1に、IPMモータの閉環状のアウターロータを、連結した6つの単位ヨークを含む非閉環状のヨークブロックに分割した状態で、配向磁場中で各単位ヨークの内包部に異方性ボンド磁石を充填し、成形する技術が開示されている。なお、本明細書では、「閉環状」とは、一つまたは二つ以上のヨークブロックの各周方向端面が相互に密接して環状になっている状態をいう。逆に「非閉環状」とは、そのような閉環状になっていない状態、すなわち、ヨークブロックの周方向端面が密接していない状態をいう。ヨークブロックが直線状、湾曲状にあるときは勿論、例えば、C字状のように略環状でも一箇所に開端面がある状態でも本明細書でいう閉環状に相当する。なお、本明細書では、文脈から混同を生じない限り、便宜的に、閉環状を単に「環状」、非閉環状を単に「非環状」ということがある。特許文献1では、分割された非閉環状のヨークブロックは、それぞれ、インナーステータ側が外周側となるように反転した背面環状に配置され、その外周側から各単位ヨークの内包部に異方性ボンド磁石が充填される。異方性ボンド磁石が充填された後、各ヨークブロックは連設されて、閉環状のアウターロータが形成される。   In Patent Document 1, the closed ring outer rotor of the IPM motor is divided into non-closed ring yoke blocks including six unit yokes connected to each other, and an anisotropic bond is formed on the inner portion of each unit yoke in an orientation magnetic field. Techniques for filling and forming magnets are disclosed. In the present specification, the term “closed ring” refers to a state in which the circumferential end surfaces of one or more yoke blocks are in close contact with each other to form a ring. Conversely, the “non-closed ring” refers to a state in which such a closed ring is not formed, that is, a state in which the circumferential end surfaces of the yoke block are not in close contact. Of course, when the yoke block is linear or curved, for example, a substantially annular shape such as a C-shape or a state where an open end surface is provided at one place corresponds to the closed annular shape in this specification. In the present specification, the closed ring may be simply referred to as “annular” and the non-closed ring may be simply referred to as “non-annular” for the sake of convenience unless confusion arises from the context. In Patent Document 1, each of the divided non-closed yoke blocks is arranged in a rear annular shape that is inverted so that the inner stator side becomes the outer peripheral side, and an anisotropic bond is formed from the outer peripheral side to the inner packet part of each unit yoke. The magnet is filled. After the anisotropic bonded magnet is filled, the yoke blocks are connected to form a closed annular outer rotor.

特開2014−192980号公報JP 2014-192980 A

特許文献1のようにヨークブロックを背面環状配置すると、広く配向磁石の形状自由度が拡大するため配向磁場を大きくすることができる。しかし、ヨークブロックを背面環状配置した状態で配向してボンド磁石を充填成形する場合、工数増加を招き、必ずしも効率的ではない。   When the yoke block is annularly arranged on the back surface as in Patent Document 1, the orientation magnetic field can be increased because the degree of freedom in shape of the orientation magnet is widened. However, when a bonded magnet is filled and molded with the yoke block arranged in a ring shape on the back surface, man-hours are increased and it is not always efficient.

また、モータの仕様によっては、配向磁石を内側環状配置した状態で配向磁場を供給しても十分な場合もある。   Further, depending on the specifications of the motor, it may be sufficient to supply the orientation magnetic field with the orientation magnet arranged in an annular shape.

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、アウターロータを分割したヨークブロックを背面環状配置するまでもなく非閉環状のままとして、その内包部に配向磁場を印加しつつ異方性ボンド磁石を充填成形することにより高特性を発揮するアウターロータを得ることができるアウターロータの製造装置と、その製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the yoke block in which the outer rotor is divided is left in a non-closed ring shape without disposing the annular ring on the back side, and an anisotropic magnetic field is applied while applying an orientation magnetic field to the inner packet part. An object of the present invention is to provide an outer rotor manufacturing apparatus capable of obtaining an outer rotor exhibiting high characteristics by filling and forming a conductive bonded magnet, and a manufacturing method thereof.

本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究したところ、先ず、アウターロータを分割したヨークブロックを非閉環状のままで配向磁場を印加すると、ヨークブロックの周方向(単位ヨークの連結方向)の両端部(開放端部)で、配向磁場が乱れ易く、その端部側に位置する単位ヨークに作用する磁場が低下し易くなることを新たに見出した。なお、単位ヨーク間の配向磁場の不均衡は、モータ性能の低下(トルクの低下やコギングトルクの発生等)を招来して好ましくない。   The present inventor has intensively studied to solve this problem. First, when an orientation magnetic field is applied while the yoke block obtained by dividing the outer rotor is left in a non-closed annular shape, the circumferential direction of the yoke block (unit yoke connection direction) It was newly found that the orientation magnetic field tends to be disturbed at both end portions (open end portions), and the magnetic field acting on the unit yoke located on the end portion side tends to decrease. Note that an imbalance in the orientation magnetic field between the unit yokes is not preferable because it causes a reduction in motor performance (a reduction in torque, generation of cogging torque, etc.).

そこで本発明者は、ヨークブロックの周方向(単位ヨークの連結方向)の端部に、ダミーヨークを配置することを着想した。そして、ヨークブロックとダミーヨークに対して一体的に配向磁場を印加することにより、単位ヨーク間で生じる配向磁場の不均衡を低減または解消できることを確認した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。   In view of this, the present inventor has conceived that a dummy yoke is disposed at the end of the yoke block in the circumferential direction (unit yoke connection direction). Then, it was confirmed that by applying an alignment magnetic field integrally to the yoke block and the dummy yoke, the alignment magnetic field imbalance generated between the unit yokes can be reduced or eliminated. By developing this result, the present invention described below has been completed.

先ず本発明の内包磁石同期機のアウターロータの製造装置は、電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された異方性ボンド磁石からなる永久磁石とを備える。前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体である。この製造装置は、前記ヨークブロックの周方向端側に少なくとも1つ配置されるダミーヨークと、該ヨークブロックおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと、隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部と、を備える。   First, an apparatus for manufacturing an outer rotor of an internal magnet synchronous machine according to the present invention includes an annular outer yoke made of a soft magnetic material that surrounds an inner stator made of an armature and can rotate with respect to the inner stator, and the outer yoke. And a permanent magnet made of an anisotropic bonded magnet embedded in an inner packet part made of a gap. The outer yoke is a closed ring body in which a yoke block including a plurality of unit yokes connected in a non-closed ring shape is connected. The manufacturing apparatus includes at least one dummy yoke disposed on a circumferential end side of the yoke block, a plurality of alignment yokes extending radially in the inner circumferential side of the yoke block and the dummy yoke, and adjacent to the yoke block. And an orientation portion having a plurality of orientation magnets that sandwich the orientation yoke from both sides in the circumferential direction.

本発明の製造装置は、ヨークブロックの周方向端側(さらには両端側)に少なくとも1つずつ配置されるダミーヨークを備え、配向部によりヨークブロックとダミーヨークとに一体的に配向磁場が印加される。これにより、ヨークブロックの周方向端側にある単位ヨークにも、その中央側にある単位ヨークと実質的に同様な配向磁場が印加され、各単位ヨーク間における配向磁場の不均衡が低減または解消され得る。従って本発明の製造装置を用いると、ヨークブロックの各内包部に充填成形される異方性ボンド磁石の特性の均一化を図れ、特性に優れたアウターロータひいてはIPMモータを効率的に得ることができる。   The manufacturing apparatus of the present invention includes dummy yokes arranged at least one on each circumferential end (and both ends) of the yoke block, and an orientation magnetic field is applied integrally to the yoke block and the dummy yoke by the orientation portion. Is done. As a result, an orientation magnetic field substantially the same as that of the unit yoke on the center side is applied to the unit yoke on the circumferential end side of the yoke block, thereby reducing or eliminating the imbalance of the orientation magnetic field between the unit yokes. Can be done. Therefore, when the manufacturing apparatus of the present invention is used, the characteristics of the anisotropic bonded magnet filled and molded in each inner part of the yoke block can be made uniform, and an outer rotor with excellent characteristics, and thus an IPM motor can be efficiently obtained. it can.

本発明の製造装置では、前記ダミーヨークは、単数または複数の前記ヨークブロックの周方向の両端側にそれぞれ少なくとも3つずつ配置されることが好ましい。より確実にヨークブロック内での単位ヨーク毎の磁場のアンバランスを抑制できる。   In the manufacturing apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that at least three dummy yokes are disposed on both ends of the yoke block in the circumferential direction. The magnetic field imbalance for each unit yoke in the yoke block can be suppressed more reliably.

次に本発明の製造方法は、電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された永久磁石とを備える内包磁石同期機のアウターロータの製造方法である。前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体である。この製造方法は、該非閉環状のヨークブロックが配置されるキャビティと、該キャビティの周方向端側に少なくとも1つずつ配置されるダミーヨークと該キャビティおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと、隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部とを備える配向金型の該キャビティに該ヨークブロックを配置する配置工程と、溶融したバインダ樹脂中に異方性磁石粒子を分散させた溶融混合物を該ヨークブロックの内包部へ配向磁場中で射出充填して前記永久磁石となる異方性ボンド磁石を成形する射出成形工程と、を備える。   Next, in the manufacturing method of the present invention, the inner stator made up of an annular outer yoke made of a soft magnetic material that surrounds the inner stator made of an armature and can rotate with respect to the inner stator, and an air gap formed in the outer yoke. It is a manufacturing method of the outer rotor of an internal magnet synchronous machine provided with the embedded permanent magnet. The outer yoke is a closed ring body in which a yoke block including a plurality of unit yokes connected in a non-closed ring shape is connected. The manufacturing method includes a cavity in which the non-closed annular yoke block is disposed, a dummy yoke disposed at least one on the circumferential end side of the cavity, and an inner circumferential side of the cavity and the dummy yoke in a radial direction. An arrangement step of arranging the yoke block in the cavity of an orientation mold comprising a plurality of orientation yokes extending to the orientation mold and an orientation portion having a plurality of orientation magnets sandwiching the orientation yoke adjacent from both sides in the circumferential direction; An injection molding process for forming an anisotropic bonded magnet that becomes the permanent magnet by injecting and filling a molten mixture in which anisotropic magnet particles are dispersed in a molten binder resin into the inner portion of the yoke block in an orientation magnetic field And comprising.

本発明の製造方法によれば、本発明の製造装置と同様に、ヨークブロックにおける単位ヨークの位置によらず安定した磁場を得ることができる。また、本発明の製造方法では、前記ダミーヨークは、ヨークブロックの周方向の両端側に少なくとも3つずつ配置されていることが好ましい。より確実にヨークブロック内での単位ヨーク毎の磁場のアンバランスを抑制することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, similarly to the manufacturing apparatus of the present invention, a stable magnetic field can be obtained regardless of the position of the unit yoke in the yoke block. In the manufacturing method of the present invention, it is preferable that at least three dummy yokes are arranged on both ends in the circumferential direction of the yoke block. It is possible to more reliably suppress the magnetic field unbalance for each unit yoke in the yoke block.

上記の射出成形工程は、その詳細を問わない。例えば、単数のヨークブロック毎に各単位ヨークの内包部へ射出成形を行ってもよし、複数のヨークブロックを連結すると共にそれらの両端側にダミーヨークを配置した状態で配向磁場を印加して射出成形を行ってもよい。なお、ダミーヨークは、単数または複数の単位ヨークと略同形状であるが、その内包部は空隙のままでもよいし、既に異方性ボンド磁石等がその内包部に充填されていてもよい。   The details of the injection molding process are not limited. For example, injection molding may be performed on the inner part of each unit yoke for each single yoke block, or injection is performed by applying an orientation magnetic field with a plurality of yoke blocks connected and dummy yokes arranged on both ends thereof. Molding may be performed. The dummy yoke has substantially the same shape as that of the single or plural unit yokes, but the inner part may be left as a gap, or the inner part may already be filled with an anisotropic bonded magnet or the like.

上記の製造方法では、さらに、磁場中成形したヨークブロックを閉環状に配設する連設行程を行ってもよい。連設工程では、例えば、射出成形後のヨークブロックの両端部に位置する単位ヨークの周方向の端面同士を密接させて閉環状にしてもよいし、射出成形後のヨークブロックを環状筐体(軟磁性材からなるリングケース等)へ圧入等して閉環状にしてもよい。また、配設工程の際、適宜、射出成形後のアウターヨークを多少塑性変形させてもよい。   In the manufacturing method described above, a step of arranging the yoke blocks molded in a magnetic field in a closed ring may be performed. In the connecting step, for example, the end faces in the circumferential direction of the unit yokes located at both ends of the yoke block after injection molding may be brought into close contact with each other to form a closed ring, or the yoke block after injection molding is formed into an annular casing ( A closed ring may be formed by press-fitting into a ring case made of a soft magnetic material. In addition, the outer yoke after injection molding may be somewhat plastically deformed as appropriate during the disposing step.

本明細書では、対象物または対象部を相対的に観て、特に断らない限り、アウターロータの回転中心に近い側(インナーステータ側)を「内周側」といい、逆にその回転中心から遠い側を「外周側」という。   In this specification, unless the object or target portion is relatively viewed, the side near the rotation center of the outer rotor (inner stator side) is referred to as the “inner stator side”, and conversely from the rotation center. The far side is called “outer side”.

また、本明細書では、複数の構成要素が少なくとも一部分において一体に形成されて互いに連なることを「連結する」といい、互いに完全に分離された複数の構成要素を連ねて設置することを「連設する」という。なお「連結する」には、全体として切れ目無く、一体の状態も含まれる。   Further, in this specification, the fact that a plurality of components are integrally formed at least partially and connected to each other is referred to as “connecting”, and the installation of a plurality of components completely separated from each other is referred to as “connecting”. "It will be installed." Note that “connecting” includes an integrated state without a break as a whole.

実施例に係る製造装置または製造方法によって製造されるアウターロータの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of outer rotor manufactured by the manufacturing apparatus or manufacturing method which concerns on an Example. 実施例に係る製造装置(配向金型)に図1に示すアウターロータを分割したヨークブロックを設置した図である。It is the figure which installed the yoke block which divided | segmented the outer rotor shown in FIG. 1 in the manufacturing apparatus (orientation metal mold | die) which concerns on an Example. 図2に示すヨークブロックの周方向端面に設けられた溝部を示す図である。It is a figure which shows the groove part provided in the circumferential direction end surface of the yoke block shown in FIG. 図2のヨークブロックの近傍の配向部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an orientation portion in the vicinity of the yoke block of FIG. 2. ヨークブロックおよびダミーヨークにおける単位ヨークの位置と配向磁場の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of the unit yoke in a yoke block and a dummy yoke, and an orientation magnetic field. 変形例に係るアウターロータを分割したヨークブロックの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of yoke block which divided | segmented the outer rotor which concerns on a modification.

本明細書が開示する内容は、アウターロータのみならず、それを用いた内包磁石型モータにも該当し得る。製造方法に関する事項も、プロダクトバイプロセスとして理解すれば物に関する構成要素となり得る。本明細書中に記載した事項から任意に選択した一つまたは二つ以上を上述した本発明の構成要素に付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。   The contents disclosed in the present specification can be applied not only to the outer rotor but also to an internal magnet type motor using the outer rotor. Matters related to the manufacturing method can also be components related to products if understood as product-by-process. One or more arbitrarily selected from the matters described in the present specification may be added to the above-described components of the present invention. Which embodiment is the best depends on the target, required performance, and the like.

本明細書でいう内包磁石型モータは、特に断らない限り、発電機(ジェネレータ)を含む。また本明細書の内包磁石型モータには、固定子(インナーステータ)に設けたコイル(電機子巻線)へ供給する交流電流の周波数に同期して回転数が変化する本来的なモータの他、ホール素子、ロータリエンコーダ、レゾルバ等の検出手段により検出された回転子(アウターロータ)の位置に基づいて固定子側に回転磁界を生じさせるブラシレス直流(DC)モータも含まれる。ちなみに、ブラシレスDCモータは、インバータに供給する直流電圧を変化させて回転数を変化させ得るので、通常の直流モータと同様に制御性に優れる。   Unless otherwise specified, the internal magnet type motor referred to in this specification includes a generator. Further, the internal magnet type motor of the present specification includes an original motor whose rotational speed changes in synchronization with the frequency of an alternating current supplied to a coil (armature winding) provided in a stator (inner stator). Also included is a brushless direct current (DC) motor that generates a rotating magnetic field on the stator side based on the position of the rotor (outer rotor) detected by detection means such as a Hall element, a rotary encoder, or a resolver. Incidentally, since the brushless DC motor can change the rotation speed by changing the DC voltage supplied to the inverter, it is excellent in controllability like a normal DC motor.

本明細書が開示する内包磁石型モータは、その用途を問わないが、例えば、洗濯機、エアコン若しくは冷蔵庫等に用いられる家電製品用モータ、または電気自動車、ハイブリッド車若しくは鉄道車両等に用いられる車両駆動用モータなどに好適である。特に本発明のモータは、高出力、低振動、低騒音等が同時に要求されるダイレクトドライブ式モータ(DD式モータ)として好適である。   The internal magnet type motor disclosed in the present specification may be used for any purpose. For example, a motor for home appliances used in a washing machine, an air conditioner, a refrigerator, or the like, or a vehicle used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, a railway vehicle, or the like It is suitable for a drive motor. In particular, the motor of the present invention is suitable as a direct drive motor (DD motor) that simultaneously requires high output, low vibration, low noise, and the like.

《内包磁石型モータのアウターロータ》
(1)ヨークブロック
アウターロータの骨格を構成するヨークブロックは、軟磁性材からなり、通常、両面を絶縁被覆した電磁鋼板の積層体、または絶縁被覆された金属粒子からなる軟磁性粉末を加圧成形した圧粉磁心等からなる。軟磁性材は、その材質を問わないが、例えば、純鉄、ケイ素鋼、合金鋼等の鉄系材であると好ましい。ヨークブロックは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含む。隣接する単位ヨークは、その半径方向において互いに全体的に連結されていてもよいし、一部のみが連結しており他の部分では分離されていてもよい。
《Outer rotor of internal magnet type motor》
(1) Yoke block The yoke block constituting the skeleton of the outer rotor is made of a soft magnetic material, and usually pressurizes a laminate of electromagnetic steel sheets with insulation coating on both sides or soft magnetic powder made of insulation coated metal particles. It consists of a molded dust core. The soft magnetic material may be any material, but is preferably an iron-based material such as pure iron, silicon steel, or alloy steel. The yoke block includes a plurality of unit yokes connected in a non-closed ring shape. Adjacent unit yokes may be connected to each other in the radial direction, or only a part of the unit yokes may be connected and may be separated from each other.

ヨークブロックは、ヨーブロック単位で、例えば、表面が絶縁されたケイ素鋼板を打ち抜き、その板状部材を積層することで作成される。打ち抜き時の歩留まり向上のため、複数の単位ヨークを架橋部等により連ねた構造を有する場合、ヨークブロックを連設する連設工程時に多少の塑性変形が必要となることがある。このような場合、上記の軟磁性材は延性材(具体的には電磁鋼板の積層体)であると好ましい。また、複数の単位ヨークを環状に配列して環状のヨークブロックを構成する場合、隣接する単位ヨークが相互に当接する周方向端面近傍に、凹凸、ノッチ、ガイド等の係合部または嵌合部を設けると、連設工程を効率的に行うことができる。アウターヨークを構成するそれぞれのヨークブロックの個数は任意に選ぶことができる。例えば、後述する実施例のように同じ個数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設してアウターロータを構成してもよいし、互いに相違する単位ヨークを含むヨークブロックを連設してアウターロータを構成してもよい。同じ個数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設してアウターロータを構成する場合、同一の配向金型(本明細書が開示する製造装置の一例である)を用いてアウターロータを製造することができる点において好ましい。   The yoke block is produced by punching out a silicon steel plate whose surface is insulated and laminating the plate-like members in units of yaw blocks. In order to improve the yield at the time of punching, when having a structure in which a plurality of unit yokes are connected by a bridging portion or the like, some plastic deformation may be required during the connecting process of connecting the yoke blocks. In such a case, the soft magnetic material is preferably a ductile material (specifically, a laminate of electromagnetic steel sheets). In addition, when a plurality of unit yokes are arranged in an annular shape to form an annular yoke block, an engaging portion or a fitting portion such as a concavo-convex portion, a notch, or a guide is provided in the vicinity of the circumferential end surface where adjacent unit yokes contact each other. If it is provided, the connecting step can be performed efficiently. The number of each yoke block constituting the outer yoke can be arbitrarily selected. For example, an outer rotor may be configured by connecting yoke blocks including the same number of unit yokes as in the embodiments described later, or by connecting yoke blocks including different unit yokes. It may be configured. When an outer rotor is configured by connecting yoke blocks including the same number of unit yokes, the outer rotor can be manufactured using the same orientation mold (which is an example of a manufacturing apparatus disclosed in the present specification). It is preferable in that it can be performed.

(2)内包部
内包部は、単位ヨーク毎に少なくとも一つ以上設けられた空隙からなる。この内包部へ希土類異方性ボンド磁石を磁場中成形することにより、単位ヨーク毎にアウターロータの一磁極が構成される。
(2) Inner part The inner part consists of a gap provided at least one for each unit yoke. By forming a rare earth anisotropic bonded magnet in the magnetic field on the inner part, one magnetic pole of the outer rotor is formed for each unit yoke.

内包部の形態は問わず、モータの仕様等に応じて適宜調整される。例えば、内包部は、円弧状、U字状、曲角状、V字状、直線状等のいずれでもよい。また内包部が曲線状である場合、内包部の開放端が内周側(インナーステータ側)であると、モータの高性能化を図れて好ましい。また、内包部は均一的な溝幅からなる滑らかな曲線状(例えば円弧状)であるほど、内包部全体に高い配向磁場を均一的に作用させることができて好ましい。内包部は、通常、各単位ヨーク内で連続的に形成され得るが、アウターロータの仕様に応じて、分断された状態でもよい。また、内包部は単位ヨーク内に多重(または多層)に設けられていてもよい。さらに、内包部に透磁率の低い低磁性部を設けて、配向磁場の強さや方向を制御してもよい。   Regardless of the form of the inner packet part, it is appropriately adjusted according to the specifications of the motor. For example, the inner packet part may be arc-shaped, U-shaped, curved, V-shaped, linear, or the like. Further, when the inner packet part is curved, it is preferable that the open end of the inner packet part is on the inner peripheral side (inner stator side) because the motor can be improved in performance. In addition, it is preferable that the inner envelope portion has a smooth curved shape (for example, an arc shape) having a uniform groove width because a high orientation magnetic field can be uniformly applied to the entire inner envelope portion. The inner packet part can be normally formed continuously in each unit yoke, but may be in a divided state according to the specifications of the outer rotor. The inner packet part may be provided in multiple (or multiple layers) within the unit yoke. Furthermore, a low magnetic part having a low magnetic permeability may be provided in the inner packet part to control the strength and direction of the orientation magnetic field.

《ダミーヨーク》
ダミーヨークの材料は、軟磁性材を用い、純鉄、ケイ素鋼、合金鋼等の鉄系材を特に好適に用いることができる。また、ダミーヨークの材料は、ヨークブロックの材料と同一であることが好ましい。ダミーヨークの形状は、ヨークブロックの単位ヨークの形状と同一であることが好ましい。
《Dummy York》
As the material of the dummy yoke, a soft magnetic material is used, and iron-based materials such as pure iron, silicon steel, and alloy steel can be particularly preferably used. The material of the dummy yoke is preferably the same as the material of the yoke block. The shape of the dummy yoke is preferably the same as the shape of the unit yoke of the yoke block.

《希土類異方性ボンド磁石》
(1)原料
希土類異方性ボンド磁石は、基本的に希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂からなる。希土類異方性磁石粉末は、その種類を問わないが、例えば、Nd−Fe−B系磁石粉末、Sm−Fe−N系磁石粉末、Sm−Co系磁石粉末等である。本発明に係る希土類異方性磁石粉末は、一種のみならず複数種でもよい。ちなみに複数種の磁石粉末は、成分組成が異なるものに限らず、粒径分布が異なるものでもよい。例えば、Nd−Fe−B系磁石粉末の粗粉と微粉を組み合わせたものでも、Nd−Fe−B系磁石粉末の粗粉とSm−Fe−N系磁石粉末の微粉を組み合わせたものでもよい。このような希土類異方性磁石粉末を用いることにより、ボンド磁石内の磁石粉末の充填率を向上させることができ、高磁束密度を発揮するボンド磁石が得られる。さらに、各種の等方性磁石粉末やフェライト磁石粉末等を希土類異方性磁石粉末中に混在させてもよい。
<Rare earth anisotropic bonded magnet>
(1) Raw material A rare earth anisotropic bonded magnet basically comprises a rare earth anisotropic magnet powder and a binder resin. The type of rare earth anisotropic magnet powder is not limited, and examples thereof include Nd—Fe—B magnet powder, Sm—Fe—N magnet powder, and Sm—Co magnet powder. The rare earth anisotropic magnet powder according to the present invention may be one kind or plural kinds. Incidentally, the plurality of types of magnet powders are not limited to those having different component compositions but may have different particle size distributions. For example, a combination of coarse powder and fine powder of Nd-Fe-B magnet powder or a combination of coarse powder of Nd-Fe-B magnet powder and fine powder of Sm-Fe-N magnet powder may be used. By using such rare earth anisotropic magnet powder, the filling rate of the magnet powder in the bonded magnet can be improved, and a bonded magnet exhibiting a high magnetic flux density can be obtained. Furthermore, various isotropic magnet powders, ferrite magnet powders, and the like may be mixed in the rare earth anisotropic magnet powder.

バインダ樹脂には、ゴムを含む種々の材料を用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル/スチレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、超高分子量ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート、メチルペンテン、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリテトラフロロエチレン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド等の熱可塑性樹脂を用いると好ましい。またエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ジリアルフタレート樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂も適宜用いることもできる。   Various materials including rubber can be used for the binder resin. For example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, acrylonitrile / styrene resin, acrylonitrile / butadiene / styrene resin, methacrylic resin, vinyl chloride, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, ultrahigh molecular weight polyethylene, polybutylene terephthalate, methylpentene, polycarbonate, polyphenylene sulfide, It is preferable to use a thermoplastic resin such as polyetheretherketone, liquid crystal polymer, polytetrafluoroethylene, polyetherimide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, and polyamideimide. Also, thermosetting resins such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, amino resin, phenol resin, polyamide resin, polyimide resin, polyamideimide resin, urea resin, melamine resin, urea resin, direal phthalate resin, polyurethane, etc. should be used as appropriate. You can also.

(2)射出成形
上記原料からなるペレット等を加熱溶融させた溶融混合物を、配向磁場を印加した内包部へ射出充填した後、冷却固化されることにより、内包部の形態に応じた希土類異方性ボンド磁石が成形される。射出成形の各条件は、原料の特性、充填量、内包部の冷却性等を考慮して適宜調整される。配向磁場は、溶融混合物の固化前に印加させる必要があるが、その開始は射出成形の当初からでも、射出成形の途中からでもよい。例えば、配向磁場源に永久磁石を用いる場合は射出成形の当初からとしてもよい。 なお、本明細書が開示する製造方法では、単位ヨークの内包部へ十分に高い配向磁場を印加できるため、射出成形工程後の着磁の有無を問わない。また、本明細書の製造方法では、射出成形工程後の配設工程前に脱磁工程を行い、環状のアウターロータとした段階で、別途、着磁を行ってもよい。
(2) Injection molding After the molten mixture obtained by heating and melting the pellets made of the above raw material is injected and filled into the inclusion part to which the orientation magnetic field is applied, it is cooled and solidified, so that the rare earth anisotropic according to the form of the inclusion part A bonded magnet is formed. Each condition of the injection molding is appropriately adjusted in consideration of the characteristics of the raw material, the filling amount, the cooling property of the inner packet part, and the like. The orientation magnetic field needs to be applied before the molten mixture is solidified, but may start from the beginning of injection molding or from the middle of injection molding. For example, when a permanent magnet is used as the orientation magnetic field source, it may be from the beginning of injection molding. Note that, in the manufacturing method disclosed in this specification, a sufficiently high orientation magnetic field can be applied to the inner portion of the unit yoke, so it does not matter whether there is magnetization after the injection molding process. Moreover, in the manufacturing method of this specification, you may magnetize separately in the step which performs a demagnetization process before the arrangement | positioning process after an injection molding process, and is set as the cyclic | annular outer rotor.

配向磁場の印加形態(アウターロータ内に形成させる磁束密度の分布)は、内包部の形状ひいてはモータの仕様に応じて適宜調整される。配向磁場源は電磁石を用いても良いが、強力な永久磁石(希土類磁石)を用いると、省エネルギー化、配向金型や射出成形装置のコンパクト化等を図れて好ましい。   The application mode of the orientation magnetic field (distribution of magnetic flux density formed in the outer rotor) is appropriately adjusted according to the shape of the inner packet part and the specification of the motor. An electromagnet may be used as the orientation magnetic field source, but it is preferable to use a strong permanent magnet (rare earth magnet) in order to save energy and make the orientation mold and the injection molding apparatus compact.

《内包磁石型モータのアウターロータ》
図1は、ダイレクトドライブ式モータ(内包磁石型モータの一例である)に用いるアウターロータRの一部を示す図である。このアウターロータRは、環状のケースCと、このケースCの内周側に圧入された48個の単位ヨークPと、各単位ヨークPに設けられた半円弧状の内包部kへ磁場中成形された希土類異方性ボンド磁石からなる永久磁石mとからなる。ケースCおよび単位ヨークPは、所定形状に打ち抜いた積層電磁鋼板からなる。
《Outer rotor of internal magnet type motor》
FIG. 1 is a view showing a part of an outer rotor R used in a direct drive motor (which is an example of an internal magnet motor). The outer rotor R is molded in a magnetic field into an annular case C, 48 unit yokes P press-fitted on the inner peripheral side of the case C, and a semicircular arc-shaped inner portion k provided in each unit yoke P. And a permanent magnet m made of a rare earth anisotropic bonded magnet. The case C and the unit yoke P are made of laminated electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape.

アウターロータRは、単位ヨークPが12個ずつ連結されたヨークブロックを4個含み、全体として一連に連結または配置された48個の単位ヨークを含んでいる。それぞれのヨークブロックにおいて、隣接する単位ヨークPは、その周方向において互いに全体的に連結されている。ヨークブロック内の4個のヨークブロックは、ケースC内に嵌入された状態で連設されて一連の閉環状のアウターロータRを形成している。   The outer rotor R includes four yoke blocks in which 12 unit yokes P are connected to each other, and includes 48 unit yokes that are connected or arranged in series as a whole. In each yoke block, adjacent unit yokes P are entirely connected to each other in the circumferential direction. Four yoke blocks in the yoke block are connected in a state of being fitted in the case C to form a series of closed annular outer rotors R.

図2は、ヨークブロックL1を、射出成形装置の配向金型D(本明細書が開示するアウターロータの製造装置の一例である)に配置した状態を示している。配向金型Dは12極からなるヨークブロック用である。配向金型Dは、配向部D1と、配向部D1の周方向の両端側に配置された1対のダミー配向部D2と、1対のダミー配向部D2に対応する1対のダミーヨークLd1〜Ld3とを備えている。配向部D1は、その半径方向(図2に示すr軸方向)に延在する12個の配向ヨークDyと、隣接する配向ヨークDyを周方向両側から挟持する12対(24個)の配向磁石Dmと、を備えている。1個の配向ヨークDyと、これに隣接する2個の配向磁石Dmが1組となって配向部の1極分を構成している。各ダミー配向部D2は、それぞれ、その半径方向に延在する3個のダミー配向ヨークDd1〜Dd3と、それぞれ隣接するダミー配向ヨークDd1〜Dd3を周方向両側から挟持する3対(6個)のダミー配向磁石Dn1〜Dn3とを備えている。ダミー配向ヨークDd1〜Dd3は、配向部D1に近い側からDd1、Dd2、Dd3の順序で配置されている。ダミーヨークLd1、Ld2、Ld3の内周面は、それぞれ対応するダミー配向ヨークDd1、Dd2、Dd3とダミー配向磁石Dn1〜Dn3の外周面に対面する。   FIG. 2 shows a state in which the yoke block L1 is arranged in an orientation mold D (an example of an outer rotor manufacturing apparatus disclosed in this specification) of an injection molding apparatus. The orientation mold D is for a yoke block having 12 poles. The alignment mold D includes an alignment portion D1, a pair of dummy alignment portions D2 disposed on both ends in the circumferential direction of the alignment portion D1, and a pair of dummy yokes Ld1 corresponding to the pair of dummy alignment portions D2. Ld3. The orientation portion D1 includes 12 orientation yokes Dy extending in the radial direction (r-axis direction shown in FIG. 2) and 12 pairs (24) orientation magnets that sandwich the adjacent orientation yokes Dy from both sides in the circumferential direction. Dm. One orientation yoke Dy and two orientation magnets Dm adjacent to the orientation yoke Dy constitute one set and constitute one pole of the orientation portion. Each dummy orientation portion D2 includes three pairs (six) of three dummy orientation yokes Dd1 to Dd3 extending in the radial direction and the dummy orientation yokes Dd1 to Dd3 adjacent to each other from both sides in the circumferential direction. Dummy orientation magnets Dn1 to Dn3 are provided. The dummy alignment yokes Dd1 to Dd3 are arranged in the order of Dd1, Dd2, and Dd3 from the side close to the alignment portion D1. The inner peripheral surfaces of the dummy yokes Ld1, Ld2, and Ld3 face the outer peripheral surfaces of the corresponding dummy alignment yokes Dd1, Dd2, and Dd3 and the dummy alignment magnets Dn1 to Dn3, respectively.

各ダミーヨークLd1〜Ld3は、ヨークブロックL1の各単位ヨークと同一材質である積層電磁鋼板からなり、同一形状で形成されている。配向ヨークDy、ダミー配向ヨークDd1〜Dd3は、一般構造用圧延鋼材SS440(JIS G3101)からなる軟磁性体であり、18個全て同形状である。配向磁石Dmおよびダミー配向磁石Dn1〜Dn3は、Nd−Fe−B系希土類異方性焼結磁石からなる永久磁石であり、36個全て同形状である。   The dummy yokes Ld1 to Ld3 are made of laminated electromagnetic steel plates made of the same material as the unit yokes of the yoke block L1, and are formed in the same shape. The orientation yoke Dy and the dummy orientation yokes Dd1 to Dd3 are soft magnetic bodies made of general structural rolled steel SS440 (JIS G3101), and all 18 pieces have the same shape. The orientation magnet Dm and the dummy orientation magnets Dn1 to Dn3 are permanent magnets made of an Nd—Fe—B rare earth anisotropic sintered magnet, and all 36 pieces have the same shape.

配向金型Dの配向部D1の外周面に沿って、ヨークブロックL1を配置するためのキャビティXが形成されている。キャビティXにヨークブロックL1を配置すると、ヨークブロックL1に含まれる12個の単位ヨークPの内周面は、12組の配向ヨークDyと配向磁石Dmの外周面に対面する。図3に示すように、ヨークブロックL1の一方の周方向の端部E1は、凸状の結合部E11と直線状の端面E12とを備え、他方の周方向の端部E2は、凹状の結合部E21と直線状の端面E22とを備えている。2つのヨークブロックL1を連設するに際しては、一方のヨークブロックL1の端面E12と他方のヨークブロックL1の端面E22とを密接させ、凸状の結合部E11を凹状の結合部E21に嵌め込む。   A cavity X for disposing the yoke block L1 is formed along the outer peripheral surface of the orientation portion D1 of the orientation mold D. When the yoke block L1 is disposed in the cavity X, the inner peripheral surfaces of the twelve unit yokes P included in the yoke block L1 face the outer peripheral surfaces of the 12 sets of the orientation yokes Dy and the orientation magnets Dm. As shown in FIG. 3, one circumferential end E1 of the yoke block L1 includes a convex coupling portion E11 and a linear end surface E12, and the other circumferential end E2 is a concave coupling. A portion E21 and a linear end surface E22 are provided. When connecting the two yoke blocks L1, the end surface E12 of one yoke block L1 and the end surface E22 of the other yoke block L1 are brought into close contact with each other, and the convex coupling portion E11 is fitted into the concave coupling portion E21.

配向部D1によって、ヨークブロックL1に配向磁場が印可され、配向部D2によって、ダミーヨークLd1〜Ld3に配向磁場が印加される。図4は、図2のヨークブロックL1の近傍の配向部D1の拡大図である。図4中に示した矢印は、配向磁場の向きを示す。図2、4に示す状態で、配向磁場中でヨークブロックL1にのみ異方性ボンド磁石の射出成形(磁場中成形)を行う(射出成形工程)。これにより、バインダ樹脂と希土類異方性磁石粉末の溶融混合物が配向磁場中で内包部kへ射出充填される。そして、希土類異方性磁石粒子が配向磁場に沿って所望の方向に配向(姿勢変更)した後に冷却凝固される。こうして所望方向に配向した希土類異方性ボンド磁石からなる永久磁石mを内包したヨークブロックL1が得られる。   An orientation magnetic field is applied to the yoke block L1 by the orientation part D1, and an orientation magnetic field is applied to the dummy yokes Ld1 to Ld3 by the orientation part D2. FIG. 4 is an enlarged view of the orientation portion D1 in the vicinity of the yoke block L1 in FIG. The arrows shown in FIG. 4 indicate the direction of the orientation magnetic field. 2 and 4, the anisotropic bonded magnet is injection-molded (molded in a magnetic field) only on the yoke block L1 in an orientation magnetic field (injection molding process). As a result, the molten mixture of the binder resin and the rare earth anisotropic magnet powder is injected and filled into the inclusion part k in an orientation magnetic field. Then, the rare earth anisotropic magnet particles are cooled and solidified after being oriented (changed in posture) in a desired direction along the orientation magnetic field. Thus, the yoke block L1 including the permanent magnet m made of the rare earth anisotropic bonded magnet oriented in the desired direction is obtained.

なお、本実施例では、希土類異方性磁石粉末として、Nd−Fe−B系異方性磁石粉末とSm−Fe−N系磁石粉末の混合磁石粉末を用いた。またバインダ樹脂として、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いた。射出成形した溶融混合物は、その混合磁石粉末とバインダ樹脂とからなるペレットを加熱溶融させたものである。   In this example, a mixed magnet powder of Nd—Fe—B type anisotropic magnet powder and Sm—Fe—N type magnet powder was used as the rare earth anisotropic magnet powder. Moreover, polyphenylene sulfide resin was used as binder resin. The injection-molded molten mixture is obtained by heating and melting pellets made of the mixed magnet powder and a binder resin.

磁場中成形後のヨークブロックL1を配向金型Dから取り出し、アウターロータRに沿った形状となるように、環状のケースC内へ嵌入する。上記に説明した同様の工程によって、4個のヨークブロックL1が製造される。隣接する2つのヨークブロックL1間において、一方のヨークブロックL1の端面E12と他方のヨークブロックL1の端面E22とを密接させ、一方のヨークブロックL1の凸状の結合部E11を他方のヨークブロックL1の凹状の結合部E21に嵌め込み、4個のヨークブロックL1を連設して閉環状体にすることで、ボンド磁石が充填された環状のアウターヨークを形成する。その環状のアウターヨークがケースCに嵌挿されることによって、アウターロータRが完成する。   The yoke block L1 after being molded in the magnetic field is taken out from the orientation mold D and is inserted into the annular case C so as to have a shape along the outer rotor R. The four yoke blocks L1 are manufactured by the same process described above. Between two adjacent yoke blocks L1, the end surface E12 of one yoke block L1 and the end surface E22 of the other yoke block L1 are brought into close contact with each other, and the convex coupling portion E11 of one yoke block L1 is connected to the other yoke block L1. Is inserted into the concave coupling portion E21, and the four yoke blocks L1 are connected to form a closed annular body, thereby forming an annular outer yoke filled with bond magnets. By inserting the annular outer yoke into the case C, the outer rotor R is completed.

《単位ヨークの位置と磁場の関係》
配向金型Dと同様の、もしくは、ダミーヨーク(Ld)及びダミー配向部D2に含まれるダミー配向ヨークとダミー配向磁石の組の数が相違すること以外は配向金型Dと同様の形態を有する計算用配向金型を用いて、各単位ヨークPの配向磁場分布について二次元静磁場法を用いたシミュレーションによって調べた。例えば、ダミーヨークを3極使用する場合において、シミュレーションは、配向部D1に対面させて配置するヨークブロックL1の12極の中心から片側の周方向端側に配置された6個の単位ヨーク(Ls1〜Ls6)と、これに続いて周方向端側に配置されたダミー配向部D2に対面させて設置するダミーヨーク(Ld1〜Ld3)に対して行った。シミュレーションに際しては、配向磁石およびダミー配向磁石:Nd−Fe−B系磁石 NMX33UH(日立金属社製)、ヨークブロックおよびダミーヨーク:電磁鋼板 50H1300(新日鉄住金株式会社製)、配向ヨークおよびダミー配向ヨーク:一般構造用圧延鋼材 SS440(JIS G3101)を材料として用いた条件で行った。
<< Relationship between unit yoke position and magnetic field >>
Similar to the orientation mold D, or has the same form as the orientation mold D except that the number of dummy orientation yokes and dummy orientation magnets included in the dummy yoke (Ld) and the dummy orientation portion D2 is different. Using an orientation mold for calculation, the orientation magnetic field distribution of each unit yoke P was examined by simulation using a two-dimensional static magnetic field method. For example, in the case of using three dummy yokes, the simulation is performed with six unit yokes (Ls1) arranged on the circumferential end side on one side from the center of the 12 poles of the yoke block L1 arranged facing the orientation portion D1. To Ls6) and the dummy yokes (Ld1 to Ld3) that are placed facing the dummy orientation portion D2 disposed on the circumferential end side. In the simulation, oriented magnet and dummy oriented magnet: Nd-Fe-B series magnet NMX33UH (manufactured by Hitachi Metals), yoke block and dummy yoke: electromagnetic steel sheet 50H1300 (manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd.), oriented yoke and dummy oriented yoke: Rolling steel for general structure SS440 (JIS G3101) was used as the material.

(比較計算例)
ダミーヨーク(Ld)及びダミー配向部D2を含まない(ダミー配向ヨークとダミー配向磁石の組の数が零)点において図2の配向金型Dと相違する計算用の12極用の配向金型を用いて、配向部D1に対面させて配置するヨークブロックL1の12極の中心から片側の周方向に配置された6個の単位ヨーク(Ls1〜Ls6)の配向磁場を計算した。なお、配向磁場の値は、内包部kの断面(図2の紙面に平行な方向の断面)における配向磁場の平均値を用いている。
(Comparison calculation example)
A 12-pole orientation mold for calculation different from the orientation mold D of FIG. 2 in that the dummy yoke (Ld) and the dummy orientation portion D2 are not included (the number of pairs of dummy orientation yokes and dummy orientation magnets is zero). Was used to calculate the orientation magnetic fields of the six unit yokes (Ls1 to Ls6) arranged in the circumferential direction on one side from the center of the 12 poles of the yoke block L1 arranged to face the orientation part D1. In addition, the value of the orientation magnetic field uses the average value of the orientation magnetic field in the cross section of the inner envelope k (the cross section in the direction parallel to the paper surface of FIG. 2).

(計算例1)
ダミー配向部D2がそれぞれ1組のダミー配向ヨークDd1と1対のダミー配向磁石Dn1のみを含み、ヨークブロックL1の周方向の最端部側に位置するLs6に隣接する位置にダミー配向部D2に対面させて1つのみのダミーヨークLd1を配置する点において図2の配向金型Dと相違する計算用の14極用の配向金型を用いて、ヨークブロックL1の12極の中心から片側の周方向に配置された6個の単位ヨーク(Ls1〜Ls6)の配向磁場、およびダミーヨークLd1の配向磁場を計算した。
(Calculation Example 1)
Each of the dummy orientation portions D2 includes only one pair of dummy orientation yokes Dd1 and a pair of dummy orientation magnets Dn1, and the dummy orientation portions D2 are positioned adjacent to Ls6 located on the outermost end side in the circumferential direction of the yoke block L1. A 14-pole orientation mold for calculation, which is different from the orientation mold D in FIG. 2 in that only one dummy yoke Ld1 is arranged facing each other, is arranged on one side from the center of the 12 poles of the yoke block L1. The orientation magnetic fields of the six unit yokes (Ls1 to Ls6) arranged in the circumferential direction and the orientation magnetic field of the dummy yoke Ld1 were calculated.

(計算例2)
配向金型Dと同様の18極用の計算用配向金型を用いて、ヨークブロックL1の12極の中心から片側の周方向に配置された6個の単位ヨーク(Ls1〜Ls6)の配向磁場、およびダミーヨークLd1〜Ld3の配向磁場を計算した。
(Calculation Example 2)
Using the 18-pole calculation orientation mold similar to the orientation mold D, the orientation magnetic fields of the six unit yokes (Ls1 to Ls6) arranged in the circumferential direction on one side from the center of the 12 poles of the yoke block L1. , And the dummy magnetic fields Ld1 to Ld3 were calculated.

比較計算例および計算例1、2の結果を図5に示す。図5において、白い四角の記号および一点鎖線は比較計算例の配向磁場分布(を示しており、三角の記号および破線は計算例1の配向磁場分布を示しており、黒い四角の記号および実線は計算例2の配向磁場分布を示している。図5の横軸は内包部番号であり、ヨークブロックL1の周方向(単位ヨークPの連結方向)の中央に最も近くに位置する単位ヨークPの内包部kの内包部番号が1であり、その周方向の端部側に向かうほど番号が大きくなっている。図2を用いて説明すると、ヨークブロックL1については、単位ヨークLs1、Ls2、Ls3、Ls4、Ls5、Ls6にこの順序で内包部番号1、2、3、4、5、6が付与され、ダミーヨークLd1、Ld2,Ld3については、この順序で内包部番号7、8、9が付与されている。   The results of the comparative calculation example and calculation examples 1 and 2 are shown in FIG. In FIG. 5, the white square symbol and the alternate long and short dash line indicate the orientation magnetic field distribution of the comparative calculation example (the triangle symbol and the broken line indicate the orientation magnetic field distribution of the calculation example 1, and the black square symbol and the solid line indicate 5 shows the orientation magnetic field distribution of Calculation Example 2. The horizontal axis in FIG.5 is the inner packet number, and the unit yoke P located closest to the center in the circumferential direction of the yoke block L1 (the connecting direction of the unit yokes P) is shown. The inner packet part number of the inner packet part k is 1, and the number increases toward the end in the circumferential direction, and the yoke block L1 will be described with reference to the unit yokes Ls1, Ls2, and Ls3. , Ls4, Ls5, and Ls6 are given the inclusion numbers 1, 2, 3, 4, 5, and 6 in this order, and the dummy yokes Ld1, Ld2, and Ld3 have the inclusion numbers 7, 8, and 9 in this order. Granted That.

図5に示すように、比較計算例の場合(ヨークブロックL1のみの場合)の配向磁場は、内包部番号6において、磁場が著しく大きく低下した。この内包部番号は、ヨークブロックL1の最端部側に位置する単位ヨークLs6の内包部に付された番号であり、最端部側に位置する単位ヨークPにおいては磁場が著しく大きく低下することがわかった。また、内包部番号1〜3の単位ヨークLs1〜Ls3と比較して内包部番号4、5の単位ヨークLs4、5においては磁場の変動が大きく、ヨークブロックL1の最端部側から3番目に位置する単位ヨークLs4(内包部番号4)では磁場が低下し、ヨークブロックL1の最端部側から2番目に位置する単位ヨークLs5(内包部番号5)では逆に磁場が大きく上昇することがわかった。   As shown in FIG. 5, in the case of the comparative calculation example (only in the case of the yoke block L1), the magnetic field of the orientation magnetic field is remarkably reduced at the inclusion part number 6. The inner part number is a number assigned to the inner part of the unit yoke Ls6 located on the endmost side of the yoke block L1, and the magnetic field is remarkably reduced in the unit yoke P located on the endmost side. I understood. In addition, the unit yokes Ls4 and 5 with the inner part numbers 4 and 5 have larger magnetic field fluctuations than the unit yokes Ls1 to Ls3 with the inner part numbers 1 to 3, and the third from the endmost side of the yoke block L1. In the unit yoke Ls4 (inner part number 4) located, the magnetic field decreases, and in the unit yoke Ls5 (inner part number 5) located second from the endmost side of the yoke block L1, the magnetic field greatly increases. all right.

これに対し、計算例1、2では、ヨークブロックL1の最端部側に位置する内包部番号6の単位ヨークLs6で十分な配向磁場が得られている。一方で、計算例1では、ヨークブロックL1の単位ヨークLs6に隣接するダミーヨークDd1(内包部番号7)において、比較計算例における単位ヨークLs6と同様に、磁場が著しく大きく低下している。また、内包部番号1〜4の単位ヨークLs1〜Ls4と比較して内包部番号5、6の単位ヨークLs5、6においては磁場の変動が大きい。すなわち、計算例1の場合には、ヨークブロックL1の端部での配向磁場の著しい低下は防止されている。しかしながら、ヨークブロックL1の端部近傍においては磁場分布に変動がみられる。   On the other hand, in the calculation examples 1 and 2, a sufficient orientation magnetic field is obtained by the unit yoke Ls6 having the inner part number 6 located on the endmost side of the yoke block L1. On the other hand, in Calculation Example 1, in the dummy yoke Dd1 (including part number 7) adjacent to the unit yoke Ls6 of the yoke block L1, the magnetic field is significantly reduced as in the unit yoke Ls6 in the comparative calculation example. In addition, the unit yokes Ls5 and 6 of the inner packet part numbers 5 and 6 have a larger magnetic field fluctuation than the unit yokes Ls1 to Ls4 of the inner packet part numbers 1 to 4. That is, in the case of Calculation Example 1, a significant decrease in the orientation magnetic field at the end of the yoke block L1 is prevented. However, the magnetic field distribution varies in the vicinity of the end of the yoke block L1.

また、計算例2では、ヨークブロックL1に最も遠い位置に配置されたダミーヨークDd3(内包部番号9)において、比較計算例における単位ヨークLs6(内包部番号6)と同様に、磁場が著しく大きく低下している。また、ヨークブロックL1に属する内包部番号1〜6の単位ヨークLs1〜Ls6と比較すると、内包部番号7、8のダミーヨークDd1、Dd2においては、十分な配向磁場は得られてはいるが磁場の変動が大きい。すなわち、計算例2の場合には、ヨークブロックL1の端部での配向磁場の著しい低下は防止されており、かつ、ヨークブロックL1の端部近傍における磁場分布の変動も抑制されている。   In Calculation Example 2, the magnetic field is extremely large in the dummy yoke Dd3 (including part number 9) arranged farthest from the yoke block L1, as in the unit yoke Ls6 (including part number 6) in the comparative calculation example. It is falling. Compared with the unit yokes Ls1 to Ls6 of the inner part numbers 1 to 6 belonging to the yoke block L1, the dummy yokes Dd1 and Dd2 of the inner part numbers 7 and 8 have a sufficient orientation magnetic field, but a magnetic field is obtained. The fluctuation of is large. That is, in the calculation example 2, a significant decrease in the orientation magnetic field at the end of the yoke block L1 is prevented, and fluctuations in the magnetic field distribution in the vicinity of the end of the yoke block L1 are also suppressed.

すなわち、閉環状のアウターロータRを小分割したヨークブロックL1を非閉環状の状態のまま用いて、その内包部kに異方性ボンド磁石を充填し成形する場合、その成形に用いるヨークブロックの両端側にそれぞれ1つ以上のダミーヨークを配置することで、ヨークブロックの両端側で起こり得る著しく大きな磁場の低下を防ぎ、十分な配向磁場を得られることができることがわかった。また、その成形に用いるヨークブロックL1の両端側に配置するダミーヨークを3個以上とすることで、配向磁場の乱れをより抑制することができることがわかった。   That is, when the yoke block L1 obtained by subdividing the closed annular outer rotor R is used in the non-closed annular state and the inner portion k is filled with an anisotropic bonded magnet and molded, the yoke block used for the molding is It has been found that by disposing one or more dummy yokes on both ends, it is possible to prevent a significant decrease in magnetic field that can occur on both ends of the yoke block and to obtain a sufficient orientation magnetic field. Further, it was found that the disturbance of the orientation magnetic field can be further suppressed by using three or more dummy yokes disposed on both ends of the yoke block L1 used for the molding.

なお、ヨークブロックは、図6に示すヨークブロックL11のように、隣接する単位ヨーク同士がその一部においてのみ連結されるものであってもよい。ヨークブロックL11では、スリットsにより略扇状に分断された単位ヨークP11が、架橋部aによって連結されている。架橋部aは、単位ヨークPの外周側(図6に示す外周面fo側)に設けられており、外周側に容易に塑性変形してスリットsを開いた状態にすることができる。ヨークブロックL11は、各単位ヨークPが互いにほぼ直線状となる状態で積層電磁鋼板から打ち抜くことができるため、積層電磁鋼板を歩留りよく使用できる。   The yoke block may be such that adjacent unit yokes are connected only at a part thereof, as in a yoke block L11 shown in FIG. In the yoke block L11, the unit yokes P11 divided in a substantially fan shape by the slits s are connected by a bridging portion a. The bridging portion a is provided on the outer peripheral side of the unit yoke P (the outer peripheral surface fo side shown in FIG. 6), and can easily be plastically deformed on the outer peripheral side to open the slit s. Since the yoke block L11 can be punched from the laminated electromagnetic steel sheet in a state where the unit yokes P are substantially linear with each other, the laminated electromagnetic steel sheet can be used with a high yield.

R :アウターロータ
L1 :ヨークブロック
P :単位ヨーク
C :ケース
D :配向金型
D1 :配向部
D2 :ダミー配向部
Dd1〜Dd3 :ダミー配向ヨーク
Dm :配向磁石
Dn1〜Dn3 :ダミー配向磁石
Dy :配向ヨーク
Ld1〜Ld3 :ダミーヨーク
Ls1〜Ls6 :単位ヨーク
X :キャビティ
a :架橋部
m :永久磁石
k :内包部
s :スリット
R: outer rotor L1: yoke block P: unit yoke C: case D: orientation mold D1: orientation portion D2: dummy orientation portion Dd1-Dd3: dummy orientation yoke Dm: orientation magnet Dn1-Dn3: dummy orientation magnet Dy: orientation Yoke Ld1 to Ld3: Dummy yokes Ls1 to Ls6: Unit yoke X: Cavity a: Bridge portion m: Permanent magnet k: Inclusion portion s: Slit

Claims (4)

電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された異方性ボンド磁石からなる永久磁石とを備える内包磁石同期機のアウターロータの製造装置であって、
前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体であり、
前記ヨークブロックの周方向端側に少なくとも1つ配置されるダミーヨークと、
該ヨークブロックおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと、
隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部と、
を備えるアウターロータの製造装置。
An annular outer yoke made of a soft magnetic material surrounding an inner stator made of an armature and capable of rotating with respect to the inner stator, and an anisotropic bonded magnet embedded in an inner packet portion formed by a gap formed in the outer yoke An apparatus for manufacturing an outer rotor of an internal magnet synchronous machine including a permanent magnet,
The outer yoke is a closed annular body in which a yoke block including a plurality of unit yokes connected in a non-closed annular shape is connected,
At least one dummy yoke disposed on the circumferential end side of the yoke block;
A plurality of orientation yokes extending radially in the inner peripheral side of the yoke block and the dummy yoke;
An orientation portion having a plurality of orientation magnets sandwiching the orientation yoke adjacent from both sides in the circumferential direction;
An outer rotor manufacturing apparatus comprising:
前記ダミーヨークは、単数または複数の前記ヨークブロックの周方向の両端側にそれぞれ少なくとも3つずつ配置される請求項1に記載のアウターロータの製造装置。   2. The outer rotor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein at least three of the dummy yokes are disposed on both ends of the yoke block in the circumferential direction. 電機子からなるインナーステータを囲繞し該インナーステータに対して回転し得る軟磁性材からなる環状のアウターヨークと該アウターヨークに形成された空隙からなる内包部に埋設された永久磁石とを備える内包磁石同期機のアウターロータの製造方法であって、
前記アウターヨークは、非閉環状に連結された複数の単位ヨークを含むヨークブロックを連設した閉環状体であり、
該非閉環状のヨークブロックが配置されるキャビティと該キャビティの周方向端側に少なくとも1つずつ配置されるダミーヨークと該キャビティおよび該ダミーヨークの内周側にあり半径方向に延在する複数の配向ヨークと隣接する該配向ヨークを周方向両側から挟持する複数の配向磁石とを有する配向部とを備える配向金型の該キャビティに該ヨークブロックを配置する配置工程と、
溶融したバインダ樹脂中に異方性磁石粒子を分散させた溶融混合物を該ヨークブロックの内包部へ配向磁場中で射出充填して前記永久磁石となる異方性ボンド磁石を成形する射出成形工程と、
を備えるアウターロータの製造方法。
An inner envelope comprising an annular outer yoke made of a soft magnetic material that surrounds an inner stator made of an armature and can rotate with respect to the inner stator, and a permanent magnet embedded in an inner packet portion formed by a gap formed in the outer yoke. A method of manufacturing an outer rotor of a magnet synchronous machine,
The outer yoke is a closed annular body in which a yoke block including a plurality of unit yokes connected in a non-closed annular shape is connected,
A cavity in which the non-closed annular yoke block is disposed, a dummy yoke disposed at least one on the circumferential end side of the cavity, and a plurality of radially extending radial cavities on the inner circumferential side of the cavity and the dummy yoke An arranging step of arranging the yoke block in the cavity of an orientation mold comprising an orientation portion having an orientation yoke and a plurality of orientation magnets sandwiching the orientation yoke adjacent from both sides in the circumferential direction;
An injection molding step of forming an anisotropic bonded magnet that becomes the permanent magnet by injecting and filling a molten mixture in which anisotropic magnet particles are dispersed in a molten binder resin into an inner portion of the yoke block in an orientation magnetic field; ,
An outer rotor manufacturing method comprising:
前記ダミーヨークは、前記ヨークブロックの連結方向の両端側に少なくとも3つずつ配置されている請求項3に記載のアウターロータの製造方法。   The outer rotor manufacturing method according to claim 3, wherein at least three dummy yokes are arranged at both ends of the yoke block in the connecting direction.
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