JP2018530303A - 永久磁石型ローター及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、永久磁石型ローター及びその製造方法に関するものであり、特に永久磁石のスリップ現象が防止されるように中心に回転軸が結合され、軟磁性体からなる回転子コアと、前記回転子コアの外周縁に沿って配置される複数の永久磁石とを含み、前記回転子コアは、長さ方向に沿って形成された固定溝が外周縁に沿って所定の間隔で複数形成され、前記永久磁石は固定溝に強制的に挿入され、非磁性体からなるジグ体によって両側が囲まれる形態で固定されることを特徴とする永久磁石型ローター及びその製造方法に関するものである。

Description

本発明は、永久磁石型ローター及びその製造方法に関するものであり、特に永久磁石のスリップ現象が防止される永久磁石型ローターと、その永久磁石型ローターを簡単に製造することができる製造方法に関するものである。

一般的に、ローター（Ｒｏｔｏｒ）は、回転子または回転体とも呼ばれ、発電機や電動機の回転部分を総称する。永久磁石型発電機は、通常、コイルが巻線されている固定子内の永久磁石が取り付けられた回転子を設置し、回転子を回転させることで発生する電流を有機させる。永久磁石型電動機は、通常、コイルが巻線された固定子内の永久磁石が付着した回転子を設置し、ステータに巻線されたコイルに他の電流を交互に印加して、永久磁石とステータとの間に発生する刺激を変更させ、回転子が回転されるようにし、それを動力として利用する。

上記のように、永久磁石型発電機または電動機に採用される回転子は、通常、複数の薄い珪素鋼板を積み重ねた 回転子コアの外周面に永久磁石を取り付けて固定させる構造であり、上記の回転子コアの外周面に永久磁石を取り付けるための様々な方法が提案されている。

これらの方法の中で、いずれかを［図1］を参照にして見てみると、積み重ねた複数の鋼板が成層され、円筒状の回転子コア（20）の外周面には、それと緊密に接触するよう同じ曲率半径を持つ複数の永久磁石（30）が円周方向に各々所定の間隔を開けて付着される一方で、各永久磁石（30）は、接着剤（32）で相互結合され、永久磁石（30）の外側にバインダー（34）が付着される。

しかし、このように接着剤（32）とバインダー（34）で永久磁石を固定する場合、ローターが動作することによって発生される熱により接着剤（32）が溶けてしまい、回転子コア（20）とバイダー（34）との間で永続磁石（30）が流動するようになるという問題点があり、これにより、刺激の変化が一定せず、ローターの機能を喪失することになるという問題点が発生する。

韓国登録特許第１０−０８５７７９８号公報

本発明の目的は、上記のような問題点を解決するためのものであって、永久磁石のスリップ現象が発生せず、簡単に製造することができる永久磁石型ローター及びその製造方法を提案することである。

上記の目的を達成するための本発明の永久磁石型ローターは、中心に回転軸が結合され、強磁性体からなる回転子コアと、上記の回転子コアの外周縁に沿って配置される複数の永久磁石が含まれるが、上記の回転子コアは、長さ方向に沿って形成された固定溝が外周縁に沿って所定の間隔で複数形成され、上記の永久磁石は、固定溝に無理やり挟まれて非磁性体からなる治具体によって、両側が囲まれる形で固定されることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明の永久磁石型ローターの製造方法は、中心に回転軸が結合され、強磁性体で形成され、長さ方向に沿って形成された固定溝が外周縁に沿って所定の間隔で複数形成されている回転子コアを具備した上で、上記の固定溝に非磁性体からなる治具体を無理やり挟ん結合する段階；複数の永久磁石を具備して、上記の治具体により両側が囲まれるように、上記の回転子コアの外周縁（外枠）に沿って配置する段階を含む。

本発明による永久磁石型ローターは、接着剤を使わなくても、永久磁石と回転子コアを結合することができ、ローターの動作中に発生される熱による永久磁石のスリップ現象が発生しないので、ローターの安全性が高く、そのため、高速回転が可能である。

また、本発明による永久磁石型ローターの製造方法は、簡単な工程を通じて安全性が高く、高速回転が可能な永久磁石型ローターを生産することができるので、生産性の向上という効果を得ることができる。

図１は、従来の永久磁石型ローターの断面を示す例示図、 図２は、本発明による永久磁石型ローターを示す透視図、 図３は、本発明による永久磁石型ロータに採用される回転子コアを示す透視図、 図４は、本発明による永久磁石型ロータに採用される回転軸を示す透視図、 図５は、本発明による永久磁石型ロータに採用される冶具体を示す透視図、 図６は、本発明による永久磁石型ロータに採用される回転子コアに冶具体が結合されている状態を示す透視図、 図７は、本発明による永久磁石型ロータに採用される永久磁石を示した透視図、 図８は、本発明による永久磁石型ローターに採用される回転子コアを構成する回転板の一例を示す例示図、 図９は、本発明による永久磁石型ローターに採用される回転子コアを構成する回転板の一例を示す例示図、 図１０は、本発明による永久磁石型ローターに採用される回転子コアを構成する回転板の一例を示す例示図、 図１１は、本発明による永久磁石型ローターに採用される回転子コアを構成する回転板の一例を示す例示図、 図１２は、本発明による永久磁石型ローターに採用される回転子コアを構成する回転板の一例を示す例示図、 図１３は、本発明による永久磁石型ローターに採用される回転子コアを構成する回転板が相互にパンチング結合されている状態を示す透視図、 図１４は、本発明による永久磁石型ローターに採用される回転しコアに治具体が結合されていることを示す例示図、 図１５は、本発明による永久磁石型ローターに採用される冶具体を構成する治具板の一例を示す例示図、 図１６は、本発明による永久磁石型ローターに採用される冶具体を構成する冶具板が積層されている状態を示す透視図、 図１７は、本発明による永久磁石型ローターに採用される保護板を示す透視図、 図１８は、本発明による永久磁石型ローターの他の一例を示す透視図。

本発明では、永久磁石のスリップ現象が発生さしないように、中心に回転軸が結合され、強磁性体からなる回転子コア及び前記回転子コアの外周縁に沿って配置される複数の永久磁石が含まれるが、上記の回転子コアは、長さ方向に沿って形成された固定溝が外周縁に沿って所定の間隔で複数形成され、上記の永久磁石は、固定溝に無理やり挟まれて非磁性体からなる治具体によって、両側が囲まれる形で固定されることを特徴とする永久磁石型ローターを提案する。

また、永久磁石型ローターを簡単に製造するために、中心に回転軸が結合され、強磁性体で形成され、長さ方向に沿って形成された固定溝が外周縁に沿って所定の間隔で複数形成されている回転子コアを具備した上で、上記の固定溝に非磁性体からなる治具体を無理やり挟ん結合する段階；複数の永久磁石を具備して、上記の治具体により両側が囲まれるように、上記の回転子コアの外周縁（外枠）に沿って配置する段階；を含む永久磁石型ローターの製造方法を提案する。

本発明の権利範囲は、以下で説明する実施例に限られるものではなく、本発明の技術的な要旨を逸脱しない範囲内で、当該技術分野の通常的な知識を保有する者によって、多様に変形することができる。

以下、本発明の永久磁石型ローター及びその製造方法は、添付された図面、図2〜図18を参考にして詳細に説明する。

本発明の永久磁石型ローターは、図2に示すように、中心に回転軸（10）が結合されている回転子コア（100）及び、前記回転子コア（100）の外周縁に沿って配置される複数の永久磁石（200）及び、上記の永久磁石（200）を回転子コア（100）の外側に固定させる複数の治具体（300）を含む。

より具体的には、上記の回転子コア（100）は、ケイ素等の強磁性体で構成され、図3に示すように長さ方向に沿って固定溝（20）が形成される。この時、上記の固定溝（20）は、外周縁に沿って複数の固定溝が所定の間隔で形成され、その間隔が一定になるように形成されるのが望ましい。また、上記の回転子コア（100）は、図4に示すように回転軸（10）が貫通して結合されるように中心に軸孔（30）が形成される。

上記の冶具体（300）は、非磁性体からなり、一例として、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、ステンレス等の素材をダイ・ケイティン（Ｄｉｅ-ｃａｓｔｉｎｇ）や射出成形（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）して製作することができる。また、上記の冶具体（300）は、固定溝（20）に無理やりに挟まれ、図6に示すように結合されるので、その長さは、上記の固定溝（20）の長さと同一になるように形成されるのが望ましいが、それに限られるものではない。

一方、図7に示すように、永久磁石（200）は、内側曲率が回転子コア（100）の外周縁と同じ曲率をなすように形成されるが望ましく、このような永久磁石（200）は、上記の治具体（300）によって両側が囲まれる形で、図2に示すように結合されて固定される。即ち、1つの永久磁石（200）は、2つの治具体（300）によって両側が囲まれる形で無理やりに挟まって結合されるものである。

前述した上記の回転子コア（100）と冶具体（300）との結合、上記の冶具体（300）と永久磁石（200）との結合の際、堅固な固定のために無理やりに挟まれた後、溶接を行うこともできる。

上記のように製作された永久磁石型ローターは、冶具体（300）により接着剤を使わなくても永久磁石（200）を回転子コア（100）の外側に固定させるので、ローターの動作中に発生される熱により接着剤が溶けてしまい、永久磁石（200）が移動する現象であるスリップ現象が発生しない。したがって、本発明による永久磁石型ローターは、安全性が高く、高速回転が可能である。

一方、上記の回転子コア（100）は、図3に示すように、複数の回転板（110）が積層されて形成することができる。上記の回転板（110）は、プレスを利用して加工するスタンピング方式により製作することができ、図8〜図12に示すように中心に軸孔（30）が形成され、外周縁に沿って固定溝（20）が形成される。

また、上記の軸孔（30）と固定溝（20）との間には、結合孔（40）が形成することができ、上記の結合孔（40）には、結合溝（50）が結合され、回転板(110）が積み重ねられた状態で一つの回転子コア（100）を形成するようにすることができる。

特に、上記の回転板（110）をパンチング打ち抜き時（より具体的には、高速打ち抜き時）上記の回転板（110）には、図12及び図13に示すようにパンチング跡（60）が形成することができる。このようなパンチング跡（60）は、回転板（110）の所定の部分を加圧して、一面には突起を形成し、かつ、他面には上記の突起に対応する溝が形成されるようにしたもので、同じ位置にパンチング跡（60）が形成されている多数の回転板（110）は、パンチング跡（60）によって相互に頑固に固定され、図13に示すように回転子コア（100）を生成することができる。

このように、複数の回転板（110）を積層して回転子コア（100）を形成する場合、本発明による永久磁石型ローターを採用している発電機や電動機を通じて得ようとする電流量、または電力量に応じて回転子コア（100）を形成する回転板（110）の数を調節することができる。

また、一般的に固定子を形成する時に、ケイ素鋼板を成形して製作することになり、この時にケイ素鋼板中古精子を製作して、残りの部分を利用して、回転板（110）を製作することができる。このように製作された回転板（110）を積層して回転子コア（100）を形成することができるので、コストの削減はもちろん、作業速度の向上という効果を得ることができる。

一方、上記の固定溝（20）は、回転子コア（100）または回転板（110）に図9〜図12に示すように様々な形で軸方向に向かって形成することができ、下部が上部より広い空間を有するように形成され、上記の固定溝（20）に結合される冶具体（300）がローターの回転時に離脱することを防止することが望ましい。

この時、上記の冶具体（300）の下部、即ち、上記の固定溝（20）と結合される部分は、上記の固定溝（20）に対応されるように形成することができ、一例として、図9に示すように上記の固定溝（20）の縦断面が「⊥」の形になる場合には、上記の冶具体（300）の下部は固定溝（20）に対応されるように「⊥」の形になり、これと共に上記の冶具体（300）は、永久磁石（200）の側面を囲まなければならないので、全冶具体（300）の縦断面が「工」の形になるように形成されるのが望ましい。

また、上記の固定溝（20）は、図14に示すように冶具体（300）の結合時、冶具体（300）の下部と離隔された空間を持つように形成することができ、前記の離隔された空間を通じて冶具体（300）を固定溝（20）に結合した後、溶接することにより、冶具体（300）と固定溝（20）の結合をより強固にすることができる。

一方、上記の永久磁石（200）は、冶具体（300）の両側面が接するように形成されるが、図7に示すように冶具体（300）と接する面が曲面になるように形成されるのが望ましい。このような場合、ローターにかかる負荷が大きすぎるか、電圧・電流が低すぎて、磁場に沿って適切に動作しない現状であるコーキング現象を防止することができ、騒音や振動を最低限に抑えることができるので、本発明による永久磁石型ローターの寿命を延長させる効果を得ることができる。

また、上記のように永久磁石（200）の側面が曲面になる場合、上記の治具体（300）は、永久磁石（200）と接する部分を永久磁石（200）の側面と対応されるように、曲面になることが好ましい。

さらに、図7に示すように、永久磁石（200）の側面が下部から上部に行くほど傾きが減少する曲面になるようにして、上記の冶具体（300）を図5に示すように、永久磁石（200）の曲面の全体を囲むことができる。これにより、 上記の冶具体（300）によって永久磁石（200）は、側面はもちろん、上面の一部を囲まれるので、ローターの回転時の永久磁石（200）が離脱されることを、より効果的に防止することができる。

上記の冶具体（300）は、図15に示すような冶具板（310）を複数形成して、図16に示すように、それを積層して形成することができ、この場合、 上記の冶具板（310）を貫通する孔（40）を形成し、複数の冶具板（310）に形成されている固定孔（40）を貫通してつなぐ結合溝（50）を通じて、冶具板（310）の相互間を頑固に固定することができる。

このように、冶具板（310）が積層されて形成された治具体（300）は、治具板（310）の間を絶縁させることにより、交流磁界によって生成される渦電流を遮断することができるので、発熱を防止することはもちろん、電気の省エネルギー化を一層強化することができる。

一方、本発明の永久磁石型ローターは、図17に示すように保護板（400）がもっと含まれることがあり、上記の保護板（400）は、非磁性体からなり、中心に回転軸（10）が貫通するための軸孔（30）が形成され、回転子コア（100）と結合するための結合孔（40）が形成することができる。

このような、上記の保護板（400）は、上記の回転子コア（100）の両端に、図18に示すように結合することができ、この時、結合孔（40）に結合溝（50）が挟まれて、回転子コア（100）と頑固に固定することができる。また、上記の回転子コア（100）にも保護板（400）と同様に結合孔（40）が形成さている場合には、上記の保護板（400）の結合孔（40）は、回転子コア（100）の結合孔（40 ）が形成されている位置に対応されるように形成され、結合溝（50）が保護板（400）と回転子コア（100）を一度に貫通し、それを堅く固定されるようにすることが望ましい。

前述の本発明による永久磁石型ローターの製造方法を見てみると、まず、中心に回転軸（10）が結合され、強磁性体からなり、長さ方向に沿って形成された固定溝（20）が外周縁に沿って所定の間隔で複数形成されている回転子コア（100）を具備する。

この時、上記の回転子コア（100）は、回転軸（10）を中心にスタンピング方式により生成された複数の回転板（110）を積層させて形成することができ、このような場合、短時間内に複数の回転板（110）を生成することができ、複雑な加工作業を必要としないので、生産性が向上される。また、複数の回転板（110）は、相互間でパンチング結合することができる。

次に、具備された回転子コア（100）の固定溝（20）に非磁性体からなる治具体（300）を無理やりに挟ん結合させ、上記の治具体（300）は、回転子コア（100）と同様に、スタンピング方式によって生成された複数の治具板（310）を積層させて形成することができる。

その次に、複数の永久磁石（200）を具備して、上記の治具体（300）によって両側が囲まれるように、上記回転子コア（100）の外周縁に沿って配置されており、この時の永久磁石（200）は、側面が曲面になるように加工することができる。

即ち、永久磁石（200）及び固定溝（20）の形に応じて治具体（300）の形態が決定されるものである。

最後に、保護板（400）が具備されている場合、上記の保護板（400）を、上記の回転子コア（100）の両端に結合して、本発明の永久磁石型ローターを完成する。

上記のように、別度の接着剤を使わずにスタンピング、パンチング方式及び部品の単純結合だけで、永久磁石型ローターを完成することができるので、短時間で大量生産が可能である。

10：回転軸
20：固定溝
30：軸孔
40：結合孔
50：結合溝
60：パンチング痕跡
70：固定孔
100：回転子コア
110：回転板
200：永久磁石
300：治具体
310：治具板
400：保護板

Claims (5)

1. 中心に回転軸（10）が結合され、強磁性体からなる回転子コア（100）、及び上記の回転子コア（100）の外周縁に沿って配置される複数の永久磁石（200）、及び上記の回転子コア（100）の長さ方向に沿って所定の間隔で複数形成される固定溝（20）、及び上記の固定溝（20）に無理やりに挟まれて、上記の永久磁石を固定させる非磁性体からなる治具体（300）が含まれて形成される永久磁石型ローターにおいて、
   上記の治具体（300）は、縦断面が「工」形で、下部は上記の固定溝に対応されるように形成され、
   前記固定溝（20）は、縦断面が「⊥」"形で下部が上部より広い空間を有するように形成され、
   上記の回転子コア（100）は、複数の回転板（110）が積層されて形成され、
   上記の治具体（300）は、複数の治具板（310）が積層されて形成され、
   上記の固定溝（20）は、結合した上記の治具体（300）の下部と離隔されるように形成された離隔空間を利用して、上記の治具体（300）を上記のコア（100）に溶接的に固定することができ、
   上記の永久磁石（200）と、上記の治具体（300）の側面は、互いに突き当たるように対応する曲面で構成され、 上記の治具体（300）が上記の永久磁石（200）の側面を囲んで固定されるように形成されることを特定とする永久磁石型ローター。
2. 上記の回転子コア（100）の両端には、非磁性体からなる保護板（400）が結合されていることを特定とする請求項１に記載の永久磁石型ローター。
3. 中心に回転軸（10）が結合され、軟磁性体からなり、長さ方向に沿って形成されている固定溝（20）が外周縁に沿って所定の間隔で複数が形成された回転子コア（100）を備えた後、上記の固定溝（20）に非磁性体からなる治具体（300）を無理やり挟ん結合する段階；
   複数の永久磁石（200）を備えて、上記の治具体（300）を通じて両側が囲まれるように、上記の回転子コア（100）の外周縁に沿って配置する段階を含む永久磁石型ローターの製造方法。
4. 上記の回転軸（10）を中心に、スタンピング方式により生成された複数の回転板（110）を積み重ねて、さらに、回転子コア（100）を形成する段階を含むことを特定とする請求項３に記載の永久磁石型ローターの製造方法。
5. 上記の複数の回転板（110）は、相互にパンチング結合されることを特徴とする請求項４に記載の永久磁石型ローターの製造方法。

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