JP2017192221A - Rotor, rotary electric machine, and method of manufacturing rotor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、小型化、高速回転化および高出力化を満たすとともに、低コスト化にて形成することができる回転子、回転電機、および、回転子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a rotor, a rotating electrical machine, and a method of manufacturing a rotor that can be formed at a low cost while satisfying miniaturization, high-speed rotation, and high output.
近年、電動機や発電機として使用される回転電機において、小型化、高速回転化および高出力化を満たした上に、低コスト化が求められている。小型、高速回転化、および高出力を実現するための1つの方法として、永久磁石(以下、単に磁石と称す)として希土類焼結磁石を回転子に埋め込んで形成し、発生トルクを高める方法がある。しかし、希土類焼結磁石は、高価で、かつ、成形した後、回転子に挿入しなければならなく、コストが高くなるといった問題があった。 In recent years, rotating machines used as electric motors and generators have been required to be reduced in cost while satisfying miniaturization, high-speed rotation, and high output. As one method for realizing small size, high speed rotation, and high output, there is a method of increasing a generated torque by embedding a rare earth sintered magnet as a permanent magnet (hereinafter simply referred to as a magnet) in a rotor. . However, rare earth sintered magnets are expensive and have to be inserted into the rotor after being molded, resulting in high costs.
これに対し、例えば、特許文献1および特許文献2には、回転子の構成要素の一つである希土類焼結磁石を鉄心に直接成形するものが示されている。そして、回転電機はコストが低減され、発生トルクが向上する。
On the other hand, for example,
従来の回転子は、挿入孔の全周にわたり磁石が密着して形成されている。よって、磁石が発生させる磁束の漏れで、発生トルクを低下させる可能性があるという問題点があった。 The conventional rotor is formed with magnets in close contact with the entire circumference of the insertion hole. Therefore, there is a problem that the generated torque may be reduced due to leakage of magnetic flux generated by the magnet.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型化、高速回転化および高出力化を満たすとともに、低コスト化にて形成することができる回転子、回転電機、および、回転子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 order to solve the above-described problems. A rotor, a rotating electrical machine, and a rotor that can be formed at a low cost while satisfying downsizing, high-speed rotation, and high output, and An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a rotor.
この発明の回転子は、
円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
前記磁石と前記挿入孔の前記各端面部との間には、前記磁石に密着して形成された隔壁を備え、
前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有するものである。
また、この発明の回転子は、
円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有するものである。
また、この発明の回転電機は、
上記に示した回転子と、
前記回転子と同軸上に配置された固定子とを備えたものである。
また、この発明の回転子の製造方法は、
円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
前記挿入孔の中の二箇所に隔壁を設置する第一工程と、
二箇所の前記隔壁にて挟持して隔離された前記挿入孔の部分に、未着磁の磁性粉末を充填する第二工程と、
前記鉄心に磁界を印加して前記磁性粉末の磁化の向きを揃える第三工程と、
前記磁性粉末を前記鉄心の軸方向に圧縮する第四工程と、
前記磁性粉末を焼結する第五工程と、
前記磁性粉末を磁石に着磁する第六工程とを有するものである。
The rotor of the present invention is
In a rotor in which magnets are respectively arranged in a plurality of insertion holes formed at intervals in the circumferential direction of a circular iron core,
The insertion hole has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and an outer arc surface portion formed in the circumferential direction outside the radial direction, and has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and a diameter. An inner arc surface portion formed in the circumferential direction inside the direction, and each end surface portion connecting the outer arc surface portion and the inner arc surface portion,
Between the magnet and each end surface portion of the insertion hole, provided with a partition wall formed in close contact with the magnet,
The magnet has a portion that is not in contact with the end surface portions of the insertion hole and is in close contact with the outer arc surface portion and the inner arc surface portion of the insertion hole.
The rotor of the present invention is
In a rotor in which magnets are respectively arranged in a plurality of insertion holes formed at intervals in the circumferential direction of a circular iron core,
The insertion hole has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and an outer arc surface portion formed in the circumferential direction outside the radial direction, and has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and a diameter. An inner arc surface portion formed in the circumferential direction inside the direction, and each end surface portion connecting the outer arc surface portion and the inner arc surface portion,
The magnet has a portion that is not in contact with the end surface portions of the insertion hole and is in close contact with the outer arc surface portion and the inner arc surface portion of the insertion hole.
The rotating electrical machine of the present invention is
The rotor shown above,
The rotor and a stator arranged coaxially are provided.
In addition, the method for manufacturing the rotor of the present invention includes:
In a rotor in which magnets are respectively arranged in a plurality of insertion holes formed at intervals in the circumferential direction of a circular iron core,
A first step of installing partition walls at two locations in the insertion hole;
A second step of filling the portion of the insertion hole sandwiched and separated by the two partition walls with unmagnetized magnetic powder;
A third step of applying a magnetic field to the iron core to align the direction of magnetization of the magnetic powder;
A fourth step of compressing the magnetic powder in the axial direction of the iron core;
A fifth step of sintering the magnetic powder;
And a sixth step of magnetizing the magnetic powder on the magnet.
この発明の回転子、回転電機、および、回転子の製造方法によれば、
小型化、高速回転化および高出力化を満たすとともに、低コスト化にて形成できる。
According to the rotor of this invention, the rotating electrical machine, and the method of manufacturing the rotor,
It can be formed at low cost while satisfying miniaturization, high-speed rotation and high output.
実施の形態1.
以下、本願発明の実施の形態について説明する。
図1はこの発明の実施の形態1における回転子を備えた回転電機の構成を示す斜視図である。
図2は図1に示した回転電機の構成を示す上面図である。
図3は図1に示した回転電機の回転子の構成を示す上面図である。
図4は図3に示した回転子の1/8モデル(一極分)を拡大した示した上面図である。
Embodiments of the present invention will be described below.
1 is a perspective view showing a configuration of a rotating electrical machine including a rotor according to
FIG. 2 is a top view showing the configuration of the rotating electrical machine shown in FIG.
FIG. 3 is a top view showing the configuration of the rotor of the rotating electrical machine shown in FIG.
FIG. 4 is an enlarged top view of the 1/8 model (for one pole) of the rotor shown in FIG.
図5は図3に示した回転子の1/16モデル、すなわち、図3のモデルの半分を拡大して示した上面図である。
図6は図5に示した回転子のR−R線の断面を拡大して示す断面図である。
図7はこの発明の実施の形態1における回転子の磁石の製造方法を示す工程図である。
図8はこの発明の実施の形態1における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is an enlarged top view showing a 1/16 model of the rotor shown in FIG. 3, that is, a half of the model shown in FIG.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the RR line of the rotor shown in FIG.
FIG. 7 is a process diagram showing the method of manufacturing the rotor magnet in the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor manufacturing apparatus according to
本実施の形態1では、8極48スロットの磁石型の回転電機について説明する。これに限られることはなく、回転電機の極数およびスロット数に応じて適宜対応することにより、同様に構成し、同様の効果を奏することは可能である。尚、回転電機の極数およびスロット数については、以下の実施の形態についても同様であるためその説明は適宜省略する。 In the first embodiment, an 8-pole 48-slot magnet type rotating electrical machine will be described. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to configure similarly and achieve the same effect by appropriately dealing with the number of poles and the number of slots of the rotating electrical machine. Note that the number of poles and the number of slots of the rotating electrical machine are the same in the following embodiments, and therefore description thereof will be omitted as appropriate.
図1および図2において、回転電機1の構成について説明する。回転電機1は、固定子2と、回転子3と、シャフト31とで構成される。回転電機1は、径方向Xの外側から固定子2、回転子3、シャフト31の順番に配置される。固定子2と回転子3との間には、空隙であるエアギャップ32を有する。エアギャップ32は、径方向Xの間隔Gが、0.1mm〜2.5mmにて形成される。
1 and 2, the configuration of the rotary
固定子2は、固定子鉄心20とコイル21とで構成される。固定子鉄心20は、円環状に構成される。固定子鉄心20は、電磁鋼板を打ち抜いて形成する。但し、電磁鋼板の打ち抜きに限られるものではない。また、固定子鉄心20の使用材料は、電磁鋼板に限定されるものではない。固定子鉄心20は、電磁鋼板を軸方向Yに複数枚積層して構成される。
回転子3は、磁石型回転子である。回転子3は、シャフト31と、シャフト31に固定された鉄心30と、鉄心30に設置された磁石6とで構成される。
The
The
磁石6は、磁性粉末60の集合体であり、磁性粉末60を成形して形成する圧縮成型磁石である。シャフト31は、回転子3において軸心位置に挿通して構成される。シャフト31は、例えば、焼きばめや圧入等で鉄心30に固定される。また、回転電機1は分布巻き、集中巻きのどちらの構成でもよい。
The magnet 6 is an aggregate of the magnetic powder 60 and is a compression-molded magnet formed by forming the magnetic powder 60. The
図3を用いて回転子3の構成について説明する。回転子3は、鉄心30と、磁石6と、挿入孔7と、シャフト31とから構成される。鉄心30は、磁石6と、挿入孔7との他に、隔壁8と、空隙9と、ブリッジ5とを有している。磁石6は、挿入孔7に挿入され設置される。鉄心30は、中央にシャフト31が挿入されるため開口が形成された円環状に構成される。鉄心30は、電磁鋼板を打ち抜いて形成され、電磁鋼板の厚さは、0.1mm〜1.0mmの間にて構成される場合が多い。但し、電磁鋼板の打ち抜きに限られるものではない。また、鉄心30の使用材料は、電磁鋼板に限定されるものではない。鉄心30は、電磁鋼板を軸方向Yに複数枚積層して構成される。
The configuration of the
本実施の形態1においては、一極に対して、磁石6および挿入孔7がそれぞれ径方向Xに二層に形成される。また、一層に対して後述するブリッジ5を介して2個の挿入孔7および2個の磁石6が周方向Zに形成される。ここでは、径方向Xの外側X2を、一層目とし、径方向Xの内側X1を、二層目として説明する。
In the first embodiment, the magnet 6 and the insertion hole 7 are formed in two layers in the radial direction X with respect to one pole. In addition, two insertion holes 7 and two magnets 6 are formed in the circumferential direction Z via a
図4を用いて回転子3の一極分、すなわち1/8分の構成の詳細について説明する。この時の鉄心30を構成する構成要素を説明する。挿入孔7は、一層目の第一挿入孔71と、二層目の第二挿入孔72とを備える。ブリッジ5は、一層目の第一ブリッジ51と、二層目の第二ブリッジ52とを備える。第一ブリッジ51は、一層目の第一挿入孔71を左右に分割する。第二ブリッジ52は、二層目の第二挿入孔72を左右に分割する。
Details of the configuration of one pole of the
磁石6は、一層目の第一磁石61と、二層目の第二磁石62とを備える。隔壁8は、挿入孔7の中の二箇所に設置される。隔壁8は、軸方向Yに延在して形成される。挿入孔7は、二箇所の隔壁8により分離される。隔壁8は、一層目の第一隔壁81と、二層目の第二隔壁82とを備える。隔壁8は、非磁性材の板体で形成される。尚、隔壁8は板体に限定されるものではない。隔壁8は、圧入やすき間ばめ等で磁石6を成形している時は挿入孔7の中に固定されている。また、本実施の形態においては隔壁8を、1枚の板体にて形成する例を示したが、これに限られることなく、隔壁8として複数枚の板体を設置してもよい。
The magnet 6 includes a
空隙9は、フラックスバリアとして機能する。空隙9は、一層目の第一空隙91と、二層目の第二空隙92とを備える。尚、鉄心30の一極は、図4において、周方向Zの中心にて鏡対称に構成され、周方向Zの左右に鏡対称にて形成されている同様の部分は、同一符号を付して説明する。
The
さらに、図5を用いて回転子3の一極分の半分、すなわち1/16分であり、図4の半分の構成の詳細について説明する。尚、図5においては、図4に示した回転子3の右半分の構成を示す。よって、回転子3の左半分の構成は、図5の右半分の構成と鏡対称に構成されており、その説明は適宜省略する。
Further, the details of the configuration of the half of FIG. 4 will be described with reference to FIG. 5 shows the configuration of the right half of the
第一磁石61は、外周部61A、内周部61B、外端部61C、および内端部61Dの各面部を有して構成される。第二磁石62は、外周部62A、内周部62B、外端部62C、および内端部62Dの各面部を有して構成される。第一挿入孔71は、外弧面部71A、内弧面部71B、外端面部71C、および内端面部71Dの各面部を有して構成される。第二挿入孔72は、外弧面部72A、内弧面部72B、外端面部72C、および内端面部72Dの各面部を有して構成される。
The
外弧面部71A、72Aは、鉄心30の径方向Xの中心に向かう凸形状となり、径方向Xの外側X2で周方向Zに形成された面部である。内弧面部71B、72Bは、鉄心30の径方向Xの中心に向かう凸形状となり、径方向Xの内側X1で周方向Zに形成された面部である。外端面部71C、72Cは、外弧面部71A、72Aと内弧面部71B、72Bとを径方向Xの外側X2にて結ぶ面部である。内端面部71D、72Dは、外弧面部71A、72Aと内弧面部71B、72Bとを径方向Xの内側X1にて結ぶ面部である。外端面部71C、72C、内端面部71D、72Dは、弧状または直線状にて形成される。
The outer
第一磁石61の外周部61Aおよび内周部61Bは、第一挿入孔71の外弧面部71Aおよび内弧面部71Bにそれぞれ密着して形成される。第一磁石61の外端部61Cおよび内端部61Dは、第一隔壁81にそれぞれ密着して形成される。第二磁石62の外周部62Aおよび内周部62Bは、第二挿入孔72の外弧面部72Aおよび内弧面部72Bにそれぞれ密着して形成される。第二磁石62の外端部62Cおよび内端部62Dは、第二隔壁82にそれぞれ密着して形成される。
The outer
第一隔壁81と外端面部71Cとの間、および、第一隔壁81と内端面部71Dとの間には第一空隙91をそれぞれ形成する。第二隔壁82と外端面部72Cとの間、および、第二隔壁82と内端面部72Dとの間には第二空隙92をそれぞれ形成する。よって、第一磁石61の外端部61Cと、内端部61Dと、第一挿入孔71の外端面部71Cと、内端面部71Dとは非接触にて構成される。また、第二磁石62の外端部62Cと、内端部62Dと、第二挿入孔72の外端面部72Cと、内端面部72Dとは非接触にて構成される。
A
図6は図5におけるR−R線の軸方向Yの断面を示した断面図である。磁極中心Qより径方向Xの外側X2に向かって、第一ブリッジ51(鉄心30の一部)、第一空隙91、第一隔壁81、第一磁石61、第一隔壁81、第一空隙91、第一ブリッジ51(鉄心30の一部)にて構成される。
6 is a cross-sectional view showing a cross section in the axial direction Y of the line RR in FIG. From the magnetic pole center Q toward the outer side X2 in the radial direction X, the first bridge 51 (a part of the iron core 30), the
尚、以下の説明において、磁石6、挿入孔7、隔壁8、ブリッジ5、および空隙9と示す時は、回転子3における、全ての同様箇所を指す。また、このことは、以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。また、各部は、以下の実施の形態においても同様に形成されるため、その説明は適宜省略する。
In the following description, when the magnet 6, the insertion hole 7, the
次に、上記のように構成された実施の形態1の回転子の製造方法について説明する。尚、ここでは、鉄心30に磁石6を成形する製造工程について図7および図8に基づいて説明する。尚、図8は、図6にて示した軸方向Yの断面を模式的に示した図である。
Next, a method for manufacturing the rotor of the first embodiment configured as described above will be described. Here, a manufacturing process for forming the magnet 6 on the
まず、図8の回転子の製造装置10について説明する。図において、製造装置10は、電磁石13と、ヒータ12と、固定板14と、パンチ15とを備える。ヒータ12に挟持された領域の固定板14の上面に回転子の鉄心30が載置される。よって、鉄心30は、右側から、ブリッジ5、空隙9、隔壁8、磁性粉末60(磁石6)、隔壁8、空隙9、ブリッジ5にて配置される。
First, the
また、磁性粉末60の上部には、パンチ15が配置される。ヒータ12は、磁性粉末60を加熱するためのものである。尚、必然的に、鉄心30および隔壁8なども加熱される。電磁石13は、磁性粉末60の磁化の向きを揃えるために磁場を発生させるものである。パンチ15は、軸方向Yの固定板14側に移動し、磁性粉末60を上面から加圧して圧縮するものである。
A
次に、回転子の製造装置10を用いて、以下の工程を行う。まず、鉄心30を固定板14の上面に載置する。そして、鉄心30の挿入孔7の中の二箇所に隔壁8を挿入する第一工程としての挿入工程を行う(図7のステップST101)。この二箇所に挿入された隔壁8によって、挿入孔7の中が、空隙にて構成される空隙9の領域と、磁石6が形成される領域とに区別される。
Next, the following steps are performed using the
次に、磁石6を形成する領域に、未着磁の磁性粉末60を充填する第二工程としての充填工程を行う(図7のステップST102)。次に、充填した磁性粉末60を、ヒータ12により加熱して、150℃まで上昇する昇温工程を行う(図7のステップST103)。次に、昇温した磁性粉末60の外部から電磁石13にて磁界を印加して、磁性粉末60の磁化の向きを揃える第三工程としての磁界容易軸調製工程を行う(図7のステップST104)。
Next, a filling step is performed as a second step of filling the region where the magnet 6 is formed with unmagnetized magnetic powder 60 (step ST102 in FIG. 7). Next, a heating process is performed in which the filled magnetic powder 60 is heated by the
次に、磁性粉末60を鉄心30の軸方向Yにパンチ15を用いて圧縮する第四工程としての加圧工程を行う(図7のステップST105)。次に、圧縮した磁性粉末60を、ヒータ12により加熱して、250℃以下、30分以上硬化させ磁石6を形成する第五工程としてのキュア工程を行う(図7のステップST106)。次に、未着磁の磁石6を挿入孔7に内包したまま着磁して、磁石6を構成する第六工程としての着磁工程を行う(図7のステップST107)。以上の工程を経て、挿入孔7の中に磁石6が成形される。
Next, a pressurizing step is performed as a fourth step of compressing the magnetic powder 60 in the axial direction Y of the
このように、本実施の形態1においては、挿入孔7に配置される磁石6は、上記に示した工程を経て形成されるため、挿入孔と同様の形状に磁石を成形した後に、当該磁石に接着材を塗布して挿入孔に挿入して配置する場合とは異なる。すなわち、本実施の形態1においては、第一磁石61の外周部61Aおよび内周部61Bは、第一挿入孔71の外弧面部71Aおよび内弧面部71Bにそれぞれ密着して形成される。第一磁石61の外端部61Cおよび内端部61Dは、第一隔壁81にそれぞれ密着して形成される。第二磁石62の外周部62Aおよび内周部62Bは、第二挿入孔72の外弧面部72Aおよび内弧面部72Bにそれぞれ密着して形成される。第二磁石62の外端部62Cおよび内端部62Dは、第二隔壁82にそれぞれ密着して形成される。尚、挿入孔7と磁石6とが密着して形成される点は、以下の実施の形態においても同様に形成されるため、この説明は適宜省略する。
Thus, in this
次に、上記に示した回転子3を用いた回転電機1の製造方法について説明する。固定子鉄心20に円環状に組み立てたコイル21に絶縁紙など介して挿入する。そして、上記に示した磁石6が設置された鉄心30の回転子3にシャフト31を固定する。次に、固定子2と回転子3とを組み立てて回転電機1を製造する(図1および図2参照)。
Next, the manufacturing method of the rotary
上記のように構成された実施の形態1の回転子、回転電機、および、回転子の製造方法によれば、挿入孔の大きさよりも小さい磁石を成形することで、磁石が発生する磁束の漏れを防ぐことができる。
また、隔壁を挿入孔内に挿入し、磁石を成形するため、挿入孔内での磁石の位置決め精度および磁石の固定力が向上する。
According to the rotor, the rotating electrical machine, and the method for manufacturing the rotor of
Further, since the partition wall is inserted into the insertion hole and the magnet is formed, the positioning accuracy of the magnet in the insertion hole and the fixing force of the magnet are improved.
また、挿入孔に直接磁石を成形することで磁石の挿入する工程を減らすことができる。
また、磁石を成形する際に、回転子の鉄心の挿入孔自体が金型の役割を果たし、金型を新たに作成する必要がない。
また、磁石の外周面および内周面は、挿入孔の外弧面部および内弧面部にそれぞれ密着して形成され、磁石の外端部および内端部は、挿入孔の外端面部および内端面部とは非接触にて構成されるので、回転電機の特性が向上するとともに、トルクが向上する。
Moreover, the process of inserting a magnet can be reduced by directly forming a magnet in the insertion hole.
Further, when the magnet is formed, the insertion hole of the rotor iron core itself serves as a mold, and it is not necessary to create a new mold.
The outer peripheral surface and inner peripheral surface of the magnet are formed in close contact with the outer arc surface portion and inner arc surface portion of the insertion hole, respectively, and the outer end portion and inner end portion of the magnet are the outer end surface portion and inner end surface of the insertion hole. Since the portion is configured in a non-contact manner, the characteristics of the rotating electrical machine are improved and the torque is improved.
また、磁石の外周面および内周面と、挿入孔の外弧面部および内弧面部とを鉄心の径方向の内側(中心に)向かって、凸形状にて形成するので、リラクタンストルクを発生させるためのLd(d軸のインダクタンス)と、Lq(q軸のインダクタンス)との差を大きくすることができる。 Further, the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the magnet and the outer arc surface portion and inner arc surface portion of the insertion hole are formed in a convex shape toward the inner side (to the center) in the radial direction of the iron core, so that reluctance torque is generated. Therefore, the difference between Ld (d-axis inductance) and Lq (q-axis inductance) can be increased.
また、磁石の形成する焼結の第六工程であるキュア工程で、250℃以下の昇温にて形成できるため、昇温温度が従来の場合より低く設定でき行いやすくなり、かつ、昇温時間を短縮できる。
また、隔壁を非磁性材にて形成するため、磁石が発生させる磁束の漏れを防ぐことができる。
また、磁石を圧縮成形磁石にて形成するため、磁石の形状の自由度が向上する。
In addition, since it can be formed at a temperature rise of 250 ° C. or less in the curing step, which is the sixth step of sintering formed by the magnet, the temperature rise temperature can be set lower than in the conventional case, and the temperature rise time Can be shortened.
Moreover, since the partition is formed of a nonmagnetic material, leakage of magnetic flux generated by the magnet can be prevented.
Moreover, since the magnet is formed of a compression molded magnet, the degree of freedom of the shape of the magnet is improved.
尚、本実施の形態1では、挿入孔は一極あたり径方向に二層、周方向にブリッジにて二個に分割された例を示したが、これに限られることはなく、一極あたり、径方向に一層、周方向に1個以上の挿入孔が形成されていれば、上記実施の形態1と同様に形成することができ、同様の効果を奏することができる。
In
実施の形態2.
本実施の形態2は、上記実施の形態1と異なり、挿入孔7に突起部4を備える例について説明する。
図9はこの発明の実施の形態2の回転子の1/8モデル(一極分)を拡大した示した上面図である。
図10は図9に示した回転子のモデルの半分を拡大して示した上面図である。
図10は、図9に示した回転子の製造途中の構成を示す。
図11はこの発明の実施の形態2における回転子の磁石の製造方法を示す工程図である。
図12はこの発明の実施の形態2における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。
In the second embodiment, unlike the first embodiment, an example in which the protrusion 4 is provided in the insertion hole 7 will be described.
FIG. 9 is an enlarged top view showing a 1/8 model (for one pole) of the rotor according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an enlarged top view showing half of the rotor model shown in FIG.
FIG. 10 shows a configuration in the middle of manufacturing the rotor shown in FIG.
FIG. 11 is a process diagram showing a method of manufacturing a rotor magnet according to
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a rotor manufacturing apparatus according to
図において、上記実施の形態1と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。鉄心30は、挿入孔7の突起部4を有している。突起部4は、一層目の第一突起部41と、二層目の第二突起部42とを備える。第一突起部41は、第一挿入孔71の内弧面部71Bの二箇所に、径方向Xの外側X2に突出して形成される。第一磁石61は、第一突起部41に密着して形成される。第二突起部42は、第二挿入孔72の内弧面部72Bの二箇所に、径方向Xの外側X2に突出して形成される。第二磁石62は、第二突起部42に密着して形成される。
In the figure, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The
隔壁8は、一層目の第一隔壁83と、二層目の第二隔壁84とを備える。第一隔壁83は、第一突起部41と第一挿入孔71の外弧面部71Aとの間に配置される。第二隔壁84は、第二突起部42と第二挿入孔72の外弧面部72Aとの間に配置される。
The
次に、上記のように構成された実施の形態2の回転子の製造方法について説明する。尚、ここでは、鉄心30に磁石6を成形する製造工程について、図11および図12に基づいて説明する。尚、図12は、上記実施の形態1の図8と同様に、回転子3の軸方向Yの断面を模式的に示した図である。
Next, a method for manufacturing the rotor according to the second embodiment configured as described above will be described. Here, a manufacturing process for forming the magnet 6 on the
まず、図12の回転子の製造装置10について説明する。図において、上記実施の形態1と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態2においては、隔壁8が、軸方向Yにおいて、上隔壁8Aと、下隔壁8Bとに分割されている例にて説明する。製造装置10は、上パンチ15A、下パンチ15B、止め具17とを備える。
First, the
上パンチ15Aには、上隔壁8Aが止め具17を介して設置し、軸方向Yの上下に移動可能に構成される。上パンチ15Aは、上隔壁8Aとは別の移動機構により、軸方向Yの下側に移動し、磁性粉末60を上面から圧縮するものである。下パンチ15Bには、下隔壁8Bが止め具17を介して設置、軸方向Yの上下に移動可能に構成される。下パンチ15Bは、下隔壁8Bとは別の移動機構により、軸方向Yの上側に移動し、磁性粉末60を下面から圧縮するのである。
An
次に、回転子の製造装置10を用いて、以下の工程を行う。まず、上パンチ15Aに上隔壁8A、また、下パンチ15Bに下隔壁8Bを止め具17により設置し、軸方向Yに移動させ、鉄心30の挿入孔7の中の二箇所に隔壁8を挿入する第一工程としての挿入工程を行う(図11のステップST101)。この二箇所に挿入された上隔壁8Aおよび下隔壁8Bによって、挿入孔7の中が、空隙にて構成される空隙9の領域と、磁石6が形成される領域とに区別される。
Next, the following steps are performed using the
次に、上記実施の形態1と同様の工程を行い、磁石6を形成する領域に、未着磁の磁性粉末60を充填する第二工程としての充填工程を行う(図11のステップST102)。次に、充填した磁性粉末60を、ヒータ12により加熱して、150℃まで上昇する昇温工程を行う(図11のステップST103)。次に、昇温した磁性粉末60の外部から電磁石13にて磁界を印加して、磁性粉末60の磁化の向きを揃える第三工程としての磁界容易軸調製工程を行う(図11のステップST104)。
Next, a process similar to that of the first embodiment is performed, and a filling process is performed as a second process in which the region where the magnet 6 is to be formed is filled with the unmagnetized magnetic powder 60 (step ST102 in FIG. 11). Next, a heating step is performed in which the filled magnetic powder 60 is heated by the
次に、磁性粉末60を鉄心30の軸方向Yに上パンチ15A、および下パンチ15Bを用いて圧縮する第四工程としての加圧工程を行う(図11のステップST105)。次に、上パンチ15Aにより上隔壁8Aを軸方向Yの上側に移動し、また、下パンチ15Bにより下隔壁8Bを軸方向の下側に移動する。そして、挿入孔7から、隔壁8を抜き取る抜去工程を行う(図11のステップST109)。よって、抜去工程は、第四工程と第五工程との間に行われる。
Next, a pressing process is performed as a fourth process in which the magnetic powder 60 is compressed in the axial direction Y of the
以下、上記実施の形態1と同様の構成を行い、圧縮した磁性粉末60を、ヒータ12により加熱して、250℃以下、30分以上硬化させ磁石6を形成する第五工程としてのキュア工程を行う(図11のステップST106)。次に、未着磁の磁石6を挿入孔7に内包したまま着磁して、磁石6を構成する第六工程としての着磁工程を行う(図11のステップST107)。以上の工程を経て、挿入孔7の中に磁石6が成形される。このように、抜去工程にて挿入孔7から抜き取られた隔壁8は、他の磁石6を成形する時に再利用することが可能である。
Hereinafter, a curing process is performed as a fifth process in which the same configuration as in the first embodiment is performed and the compressed magnetic powder 60 is heated by the
上記のように構成された実施の形態2の回転子および回転電機および回転子の製造方法によれば、上記実施の形態1と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、隔壁を抜き取って再利用できるため、隔壁を複数回使用することができ、製造コストが低減する。
また、挿入孔に突起部を設けるので、磁石を成形後、隔壁を挿入孔から取り出しても、磁石が突起部に密着しているため、磁石を安定的に挿入孔内に配置することができる。
また、磁石が突起部に密着しているため、磁石の位置決め精度が向上する。
According to the rotor, the rotating electrical machine, and the method of manufacturing the rotor according to the second embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the partition wall can be extracted and reused. Therefore, the partition wall can be used a plurality of times, and the manufacturing cost is reduced.
In addition, since the projection is provided in the insertion hole, even after the magnet is molded, the magnet is in close contact with the projection even if the partition is removed from the insertion hole, so that the magnet can be stably placed in the insertion hole. .
Further, since the magnet is in close contact with the protrusion, the positioning accuracy of the magnet is improved.
尚、上記実施の形態2においては、隔壁8を抜き取る例を示したが、これに限られることはなく、上記実施の形態1と同様に、図10に示した状態のように、隔壁8を残存させたままに、回転子3を構成することも可能である。
また、上記実施の形態1においては、隔壁8を残存させる例を示したが、これに限られることはなく、上記実施の形態1において、本実施の形態2と同様に、隔壁8を抜き取るように構成することも可能で有る。
In the second embodiment, the example in which the
In the first embodiment, the example in which the
実施の形態3.
本実施の形態3は、上記各実施の形態と異なり、各層の挿入孔7をブリッジ5で分割しない例について説明する。
図13はこの発明の実施の形態3の回転子の1/8モデル(一極分)を拡大した示した上面図である。
図14はこの発明の実施の形態3における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。
In the third embodiment, an example in which the insertion hole 7 of each layer is not divided by the
FIG. 13 is an enlarged top view showing a 1/8 model (for one pole) of the rotor according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of a rotor manufacturing apparatus according to
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。挿入孔7は、上記各実施の形態と同様に、一層目の第一挿入孔71と、二層目の第二挿入孔72とを備える。但し、本実施の形態3においては、第一挿入孔71および第二挿入孔72は一極に対して1個形成され、分離されない。よって、本実施の形態3は、8極48スロットにて構成される。
In the figure, the same parts as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The insertion hole 7 includes a
次に、上記のように構成された実施の形態3の回転子の製造方法は、上記実施の形態1と同様である。よって、その説明は適宜省略する。図14は、実施の形態3における回転子の製造装置10を示し、上記実施の形態1の図8と同様に、回転子3の軸方向Yの断面を模式的に示した図である。図14に示すように、回転子の製造装置10は、上記各実施の形態と同様に形成されている。挿入孔7が分割されていないため、磁石6が形成するためのパンチ15が幅広に形成される。
Next, the manufacturing method of the rotor of the third embodiment configured as described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, the description is omitted as appropriate. FIG. 14 shows the
上記のように構成された実施の形態3の回転子および回転電機および回転子の製造方法によれば、挿入孔が分割されていない場合であっても、上記各実施の形態と同様に構成でき、上記各実施の形態と同様の効果を奏する。 According to the rotor, the rotating electrical machine, and the method for manufacturing a rotor of the third embodiment configured as described above, even if the insertion hole is not divided, it can be configured in the same manner as in the above-described embodiments. The same effects as those of the above embodiments are obtained.
実施の形態4.
本実施の形態4は、上記各実施の形態と異なり、挿入孔に空隙を備えない場合の例について説明する。
図15はこの発明の実施の形態4の回転子の1/8モデル(一極分)を拡大した示した上面図である。
図16はこの発明の実施の形態4における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, an example in which no gap is provided in the insertion hole, unlike the above embodiments, will be described.
FIG. 15 is an enlarged top view showing a 1/8 model (for one pole) of a rotor according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a rotor manufacturing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。隔壁8は、一層目の第一隔壁85と、二層目の第二隔壁86とを備える。第一隔壁85は、第一磁石61と第一挿入孔71の各端面部71C、71Dとの間の全ての領域に形成される。第二隔壁86は、第二磁石62と第二挿入孔72の各端面部72C、72Dとの間の全ての領域に形成される。よって、本実施の形態4において、第一挿入孔71および第二挿入孔72には空隙が存在せず、第一隔壁85および第二隔壁86がフラックスバリアとして機能する。
In the figure, the same parts as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The
次に、上記のように構成された実施の形態4の回転子の製造方法は、上記実施の形態1と同様である。よって、その説明は適宜省略する。図16は、実施の形態4における回転子の製造装置10を示し、上記実施の形態1の図8と同様に、回転子3の軸方向Yの断面を模式的に示した図である。図16に示すように、回転子の製造装置10は、上記各実施の形態と同様に形成されている。但し、空隙は存在しない。
Next, the method of manufacturing the rotor of the fourth embodiment configured as described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, the description is omitted as appropriate. FIG. 16 shows the
上記実施の形態4においては、あらかじめ所定の形状に形成された隔壁8を挿入孔7に挿入して設置する例を示したが、これに限られることはなく、他の例について説明する。図17は実施の形態4における他の例の回転子の製造装置10を示し、上記実施の形態1の図8と同様に、回転子3の軸方向Yの断面を模式的に示した図である。図18はこの発明の実施の形態4における他の例の回転子の製造方法を示す工程図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。仮型枠16は挿入孔7の中の磁石6を配置する箇所に設置するものである。
In the fourth embodiment, an example in which the
そして、隔壁8を挿入孔7の中に設置する第一工程を以下の工程にて行う。まず、挿入孔7の中の磁石6を配置する箇所に仮型枠16を設置する仮設置工程を行う(図18のステップST10)。よって、仮型枠16と磁石6との形状の外形は同様の形状にて形成されている。次に、挿入孔7の仮型枠16にて隔離された挿入孔7の部分に、非磁性体にてなる流動性材80を流しこみ硬化して隔壁8を形成する形成工程を行う(図18のステップST11)。次に、仮型枠16を挿入孔7から抜き取る仮抜去工程を行う(図18のステップST12)。以後の工程は、上記実施の形態4と同様の工程を行い、磁石6を形成し、回転子3を形成する。
And the 1st process which installs the
上記のように構成された実施の形態4の回転子および回転電機および回転子の製造方法によれば、挿入孔に空隙が存在しない場合であっても、上記各実施の形態と同様に構成でき、上記各実施の形態と同様の効果を奏する。 According to the rotor, the rotating electrical machine, and the method of manufacturing the rotor of the fourth embodiment configured as described above, even if there is no gap in the insertion hole, it can be configured in the same manner as in each of the above embodiments. The same effects as those of the above embodiments are obtained.
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 回転電機、10 製造装置、11 磁極中心、12 ヒータ、13 電磁石、
14 固定板、15 パンチ、15A 上パンチ、15B 下パンチ、16 仮型枠、
17 止め具、2 固定子、20 固定子鉄心、21 コイル、3 回転子、
30 鉄心、31 シャフト、32 エアギャップ、4 突起部、41 第一突起部、
42 第二突起部、5 ブリッジ、51 第一ブリッジ、52 第二ブリッジ、
6 磁石、60 磁性粉末、61 第一磁石、62 第二磁石、61A 外周部、
61B 内周部、61C 外端部、61D 内端部、62A 外周部、62B 内周部、62C 外端部、62D 内端部、7 挿入孔、71 第一挿入孔、71A 外弧面部、71B 内弧面部、71C 外端面部、71D 内端面部、72 第二挿入孔、
72A 外弧面部、72B 内弧面部、72C 外端面部、72D 内端面部、
8 隔壁、80 流動性材、81 第一隔壁、82 第二隔壁、83 第一隔壁、
84 第二隔壁、85 第一隔壁、86 第二隔壁、9 空隙、91 第一空隙、
92 第二空隙、X 径方向、X1 内側、X2 外側、Y 軸方向、Z 周方向。
DESCRIPTION OF
14 fixed plate, 15 punch, 15A upper punch, 15B lower punch, 16 temporary mold frame,
17 Stopper, 2 Stator, 20 Stator Core, 21 Coil, 3 Rotor,
30 iron core, 31 shaft, 32 air gap, 4 protrusions, 41 first protrusion,
42 second protrusion, 5 bridge, 51 first bridge, 52 second bridge,
6 magnets, 60 magnetic powder, 61 first magnet, 62 second magnet, 61A outer periphery,
61B inner peripheral part, 61C outer end part, 61D inner end part, 62A outer peripheral part, 62B inner peripheral part, 62C outer end part, 62D inner end part, 7 insertion hole, 71 first insertion hole, 71A outer arc surface part, 71B Inner arc surface portion, 71C outer end surface portion, 71D inner end surface portion, 72 second insertion hole,
72A outer arc surface portion, 72B inner arc surface portion, 72C outer end surface portion, 72D inner end surface portion,
8 partition wall, 80 fluidity material, 81 first partition wall, 82 second partition wall, 83 first partition wall,
84 2nd partition, 85 1st partition, 86 2nd partition, 9 space | gap, 91 1st space | gap,
92 2nd space | gap, X radial direction, X1 inner side, X2 outer side, Y axial direction, Z circumferential direction.
Claims (14)
前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
前記磁石と前記挿入孔の前記各端面部との間には、前記磁石に密着して形成された隔壁を備え、
前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有する回転子。 In a rotor in which magnets are respectively arranged in a plurality of insertion holes formed at intervals in the circumferential direction of a circular iron core,
The insertion hole has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and an outer arc surface portion formed in the circumferential direction outside the radial direction, and has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and a diameter. An inner arc surface portion formed in the circumferential direction inside the direction, and each end surface portion connecting the outer arc surface portion and the inner arc surface portion,
Between the magnet and each end surface portion of the insertion hole, provided with a partition wall formed in close contact with the magnet,
The magnet is a rotor that has a portion that is not in contact with the end surface portions of the insertion hole and is in close contact with the outer arc surface portion and the inner arc surface portion of the insertion hole.
前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有する回転子。 In a rotor in which magnets are respectively arranged in a plurality of insertion holes formed at intervals in the circumferential direction of a circular iron core,
The insertion hole has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and an outer arc surface portion formed in the circumferential direction outside the radial direction, and has a convex shape toward the center in the radial direction of the iron core and a diameter. An inner arc surface portion formed in the circumferential direction inside the direction, and each end surface portion connecting the outer arc surface portion and the inner arc surface portion,
The magnet is a rotor that has a portion that is not in contact with the end surface portions of the insertion hole and is in close contact with the outer arc surface portion and the inner arc surface portion of the insertion hole.
前記隔壁と前記挿入孔の前記各端面部との間には、空隙が形成される請求項1に記載の回転子。 The partition is formed of a non-magnetic plate.
The rotor according to claim 1, wherein a gap is formed between the partition wall and each end surface portion of the insertion hole.
前記磁石は、前記突起部に密着して形成され、
前記隔壁は、前記突起部と前記挿入孔の前記外弧面部との間に形成される請求項1、請求項3、請求項4のいずれか1項に記載の回転子。 The inner arc surface portion of the insertion hole has a protrusion protruding outward in the radial direction,
The magnet is formed in close contact with the protrusion,
The rotor according to claim 1, wherein the partition is formed between the protrusion and the outer arc surface portion of the insertion hole.
前記磁石は、前記突起部に密着して形成される請求項2に記載の回転子。 The inner arc surface portion of the insertion hole has a protrusion protruding outward in the radial direction,
The rotor according to claim 2, wherein the magnet is formed in close contact with the protrusion.
前記回転子と同軸上に配置された固定子とを備えた回転電機。 The rotor according to any one of claims 1 to 8,
A rotating electrical machine comprising the rotor and a stator arranged coaxially.
前記挿入孔の中の二箇所に隔壁を設置する第一工程と、
二箇所の前記隔壁にて挟持して隔離された前記挿入孔の部分に、未着磁の磁性粉末を充填する第二工程と、
前記鉄心に磁界を印加して前記磁性粉末の磁化の向きを揃える第三工程と、
前記磁性粉末を前記鉄心の軸方向に圧縮する第四工程と、
前記磁性粉末を焼結する第五工程と、
前記磁性粉末を磁石に着磁する第六工程とを有する回転子の製造方法。 In a rotor in which magnets are respectively arranged in a plurality of insertion holes formed at intervals in the circumferential direction of a circular iron core,
A first step of installing partition walls at two locations in the insertion hole;
A second step of filling the portion of the insertion hole sandwiched and separated by the two partition walls with unmagnetized magnetic powder;
A third step of applying a magnetic field to the iron core to align the direction of magnetization of the magnetic powder;
A fourth step of compressing the magnetic powder in the axial direction of the iron core;
A fifth step of sintering the magnetic powder;
And a sixth step of magnetizing the magnetic powder on the magnet.
前記第一工程は、前記挿入孔の中の前記磁石を配置する箇所に仮型枠を設置する仮設置工程と、
前記挿入孔の前記仮型枠にて隔離された前記挿入孔の部分に流動性材を流しこみ硬化して前記隔壁として形成する形成工程と、
前記形成工程の後に前記仮型枠を前記挿入孔から抜き取る仮抜去工程とを備えた請求項10または請求項11に記載の回転子の製造方法。 In the method of manufacturing a rotor, the partition is formed in all regions other than the location where the magnet and the magnet in the insertion hole are installed.
In the first step, a temporary installation step of installing a temporary formwork at a position where the magnet is disposed in the insertion hole;
A forming step in which a fluid material is poured into the portion of the insertion hole isolated by the temporary form frame of the insertion hole and cured to form the partition;
The method for manufacturing a rotor according to claim 10 or 11, further comprising a provisional extraction step of extracting the temporary form frame from the insertion hole after the formation step.
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