JP2021019425A - ロータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】永久磁石の、ロータの磁石挿入孔への挿入性を改善する。【解決手段】実施形態に係るロータの製造方法は、ロータコア2に設けられた磁石挿入孔3の中心軸Cを算出する工程と、算出した中心軸Cと、磁石挿入孔3内に収容される永久磁石1の中心軸cとを一致させる工程と、中心軸Cと中心軸cとを一致させた状態で、中心軸に沿って永久磁石1を磁石挿入孔3内に挿入する工程とを含む。磁石挿入孔3と永久磁石1の中心軸を一致させて挿入することで、永久磁石1の破損を抑制することができる。【選択図】図2
Description
本発明は、ロータの製造方法に関する。
ハイブリットカー等の駆動用モータとして、ロータコアの内部に永久磁石が埋め込まれたIPM(Interior Permanent Magnet)モータが知られている。IPMモータのロータは、貫通孔が形成された電磁鋼鈑を積層することで磁石挿入孔を有するロータコアを形成した後、磁石挿入孔に磁石を挿入し、挿入した磁石を磁石挿入孔内で固定することで製造される。
IPMモータのロータコアへの磁石挿入工程には、例えば、特許文献1に記載された技術がある。特許文献1では、軸心を同一にして対向配置されたロッドにより、永久磁石をその長さ方向両側から挟持した状態で、磁石挿入孔内に挿入する技術が開示されている。
ロータコアは積層鋼板であるため、積層ずれが発生し、磁石挿入孔内に段差が発生する場合がある。また、電磁鋼板の貫通孔はプレス打ち抜き加工により形成されるため、電磁鋼板の端面にはバリが形成される。このため、磁石を磁石挿入孔に挿入する際に、ロータコアと磁石とが接触し、磁石の割れや欠けが発生するという問題がある。
また、モータの損失の増大を防止するため磁石には絶縁処理がなされているが、磁石挿入工程におけるロータコアと磁石との接触により、絶縁塗装・絶縁フィルムの損傷が発生する恐れがある。さらに、特許文献1のように、永久磁石をその長さ方向両側から挟持すると、磁石に圧縮応力がかかり、磁石が破損する恐れがある。ロータコアが連続的なスキュー構造を有しており、磁石挿入孔が複数の電磁鋼板の積層方向に対して斜めの方向の場合には、特に、磁石を磁石挿入孔に挿入することが困難となる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、永久磁石の、ロータの磁石挿入孔への挿入性を改善することが可能なロータの製造方法を提供することである。
本発明の一態様に係るロータの製造方法は、ロータコアに設けられた磁石挿入孔の孔中心軸を算出する工程と、算出した前記孔中心軸と、前記磁石挿入孔内に収容される永久磁石の中心軸とを一致させる工程と、前記孔中心軸と前記中心軸とを一致させた状態で、前記孔中心軸に沿って前記永久磁石を前記磁石挿入孔内に挿入する工程とを含む。
本発明によれば、永久磁石の、ロータの磁石挿入孔への挿入性を改善することが可能なロータの製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、本明細書において、永久磁石を単に「磁石」と表現する場合がある。
実施の形態は、ロータの磁石挿入孔に永久磁石を挿入する工程を含む、ロータの製造方法に関する。実施の形態に係るロータの製造方法は、ロータコアに設けられた磁石挿入孔の孔中心軸を算出する工程と、算出した前記孔中心軸と、前記磁石挿入孔内に収容される永久磁石の中心軸とを一致させる工程と、前記孔中心軸と前記中心軸とを一致させた状態で、前記孔中心軸に沿って前記永久磁石を前記磁石挿入孔内に挿入する工程とを含む。このように、磁石挿入孔と永久磁石の中心軸を一致させて挿入することで、挿入性を改善することができる。以下、具体的な内容について説明する。
図1は、実施の形態の磁石挿入工程の一例を説明する図である。また、図2は、実施の形態に係るロータの製造方法における、永久磁石挿入工程を説明するフロー図である。図1では、永久磁石1を挿入する一つの磁石挿入孔3のみが示されているが、ロータコア2内に設定される磁極数はこれに限定されるものでない。なお、以下の実施の形態においては、ロータコア2の上側から永久磁石1を挿入する例を示している。
図1は、ロータコア2を、磁石挿入孔3の中心軸を通る面で切断した断面を示している。ロータは、ロータコア2の磁石挿入孔3内に永久磁石1を挿入して、樹脂で固定することで得られる。このようにして得られるロータは、主にIPMモータに用いられる。
ロータコア2は、複数の電磁鋼鈑を積層して形成される。なお、ロータコア2を構成する一つの電磁鋼鈑は、円周方向に連結部が設けられていない一体構造のものであってもよく、円弧状のロータコア片部を環状に連結できる分割構造のものでもよい。
複数の電磁鋼板には、それぞれ貫通孔が形成されている。これらの電磁鋼鈑を、貫通孔が連通するように積層することで、磁石挿入孔3が形成される。ロータコア2の磁石挿入孔3の開口部の形状は、永久磁石1の断面形状に対応している。図1、2に示す例では、永久磁石1は直方体状であり、磁石挿入孔3は断面矩形状である。なお、永久磁石1や、磁石挿入孔3形状や配置は、用途に応じて種々変更可能である。例えば、永久磁石1は円柱状であり、磁石挿入孔3は断面円形状であってもよい。
ここで、図2を参照して、実施の形態における磁石挿入工程について説明する。図2に示すように、まず、ロータコア2を治具11上にセットする(ステップS11)。ロータコア2は治具11により固定され、治具11の移動とともに移動する。そして、磁石挿入孔3の位置、形状を測定する(ステップS12)。例えば、孔内周面に光を照射し、孔内周面からの反射光を光センサにより受光し、受光した位置に基づいて、磁石挿入孔3の軸方向の各部における形状を測定することができる。
その後、磁石挿入孔3の測定結果に基づき、ロータコア高さH1、H2、H3…の孔中心(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)…と、孔上面形状Aと孔底面位置Bを定義する(ステップS13)。なお、孔上面形状Aとは、永久磁石1が挿入される直前に、永久磁石1に対向する磁石挿入孔3の開口部の形状を指すものとする。ここでの開口部が形成される面は、ロータコア2の上面であり、地面に対して水平な面である。また、孔底面位置Bとは、永久磁石1の挿入が完了したときに、永久磁石1の下端が到達する磁石挿入孔3の下端を指すものとする。
ステップS13により得られた孔中心(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)…より最小二乗法で中心軸Cを定義する(ステップS14)。この中心軸Cは、磁石挿入孔3の孔中心軸に相当する。そして、中心軸Cが地面に対して垂直となるように治具を移動する(ステップS15)。
ステップS11〜S15と並行して、永久磁石1がチャック10にセットされる(ステップS16)。永久磁石1は、チャック10により固定され、チャック10が移動するとともに移動する。そして、永久磁石1の位置、形状が測定される(ステップS17)。永久磁石1の測定には、例えば三次元測定機が用いられ得る。
その後、永久磁石1の測定結果に基づき、磁石高さh1、h2、h3…の磁石中心(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)…と、磁石底面形状aと磁石底面位置bとが定義される(ステップS18)。なお、磁石底面形状aとは、永久磁石1の底面の形状を指すものとする。また、磁石底面位置bとは、永久磁石1の下端の位置を指すものとする。
ステップS18により得られた孔中心(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)…より最小二乗法で中心軸cを定義する(ステップS19)。そして、中心軸Cと中心軸cとが一致するように、チャック10を移動させて(ステップS20)、永久磁石1の位置を調整する。
その後、中心軸を一致させた状態で、孔上面形状Aと磁石底面形状aとが一致するまで、チャック10を回転させる(ステップS21)。そして、中心軸を一致させた状態で、該中心軸に沿って永久磁石1を磁石挿入孔3内に挿入する(ステップS22)。永久磁石1は、その磁石底面位置bが孔底面位置Bに達するまで、磁石挿入孔3内を移動する。その後、チャック10を永久磁石1から離して上昇させる(ステップS23)ことで、ロータが得られる。
ここで、比較例について説明する。図4は、比較例の磁石挿入工程を説明する図である。比較例では、軸心を同一にして対向配置されたロッド20により、永久磁石1をその長さ方向両側から挟持した状態で、磁石挿入孔内に挿入している。この場合、矢印で示すように、永久磁石1に圧縮応力がかかり、磁石が破損する恐れがある。
これに対し、実施の形態では、永久磁石1と磁石挿入孔3の中心軸を一致させ、中心軸に沿って永久磁石1を挿入する。これにより、永久磁石1とロータコア2の接触を抑制し、永久磁石の破損を防止することが可能となる。
なお、永久磁石1の表面は絶縁処理が施されていてもよい。絶縁処理としては、例えば、絶縁塗装、絶縁フィルム、不織布等があげられる。実施の形態によれば、このような絶縁処理部材の破損も防止することが可能である。
図3A〜3Dは、実施の形態の磁石挿入工程の他の例を説明する図である。図3A〜3Dに示す例では、ロータコア2は、スキュー構造を有している。すなわち、この例のロータコア2では、複数の電磁鋼板が軸方向の一方側へ向かうに従って周方向の一方側に一定角度ずつ位置がずれるように配置されている。これにより、図3Aに示すように、各電磁鋼板に形成された貫通孔により、複数の電磁鋼板にわたって、電磁鋼板の積層方向に対して斜めに連通する磁石挿入孔3が形成される。
図3A〜3Dは、図2に示したフロー図のステップの一部に対応する。その他のステップは、図2に示したステップと同一であるため、説明を省略する。図3Bは、図2のステップS15に対応する。図3Bに示すように、中心軸Cが地面に対して垂直となるように治具を移動する。
図3Cは、図2のステップS21に対応する。中心軸を一致させた状態で、孔上面形状Aと磁石底面形状aとが一致するまで、チャック10を回転させる。なお、ここでは、孔上面形状Aは、永久磁石1が挿入される直前に、永久磁石1に対向する磁石挿入孔3の開口部の形状を指す。ここでの開口部が形成される面は、図3Bにおいて、両矢印で示すように、地面に対して水平な面であるが、ロータコア2の上面とは異なる。
図3Dは、図2のステップS22に対応する。図3Dに示すように、中心軸を一致させた状態で、該中心軸に沿って永久磁石1を磁石挿入孔3内に挿入する。永久磁石1は、その磁石底面位置bが、図3D中矢印で示される孔底面位置Bに達するまで、磁石挿入孔3内を移動する。このように、実施の形態によれば、スキュー構造の磁石挿入孔3であっても、挿入性の悪化を最小に抑えながら、永久磁石1を磁石挿入孔3内に挿入することが可能となる。
永久磁石1に絶縁処理がなされている場合には、永久磁石1と磁石挿入孔3の中心軸を合わせて挿入することで、絶縁フィルムや不織布といった絶縁部材の破損を抑制することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。ロータコア2の材質は電磁鋼板に限定されない。例えば、電磁軟鉄等の軟磁性体を用いることもできる。また、ロータコア2は、表面を絶縁被膜で覆った磁性体の粉末を圧縮して円筒状に固めた圧粉磁心であってもよい。
また、永久磁石1の挿入方向は上述の例に限定されない。例えば、ロータコア2の下側から永久磁石1を挿入してもよく、ロータコア2と永久磁石1を横向きに配置して挿入することも可能である。
なお、図2のステップS20の中心軸Cと中心軸cとを一致させるステップ、孔上面形状Aと磁石底面形状aとを一致させるステップは、十分に精度よく一致している場合には省略可能である。
また、上述の例では、チャック10を移動させて永久磁石1の位置を調整したが、これに限定されない。例えば、治具11を移動させて、ロータコア2の位置を調整してもよい。永久磁石1と磁石挿入孔3との相対的に移動できれば、チャック10、治具11の両方を移動させてもよく、いずれか一方のみを移動させてもよい。実施の形態の製造方法により得られるロータを用いたIPMモータは、ハイブリッドカーや電気自動車、発電機等に用いられ得る。
1 永久磁石
2 ロータコア
3 磁石挿入孔
10 チャック
11 治具
A 孔上面形状
B 孔底面位置
a 磁石底面形状
b 磁石底面位置
2 ロータコア
3 磁石挿入孔
10 チャック
11 治具
A 孔上面形状
B 孔底面位置
a 磁石底面形状
b 磁石底面位置
Claims (1)
- ロータコアに設けられた磁石挿入孔の孔中心軸を算出する工程と、
算出した前記孔中心軸と、前記磁石挿入孔内に収容される永久磁石の中心軸とを一致させる工程と、
前記孔中心軸と前記中心軸とを一致させた状態で、前記孔中心軸に沿って前記永久磁石を前記磁石挿入孔内に挿入する工程と、
を含む、
ロータの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019133746A JP2021019425A (ja) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | ロータの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019133746A JP2021019425A (ja) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | ロータの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021019425A true JP2021019425A (ja) | 2021-02-15 |
Family
ID=74564433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019133746A Withdrawn JP2021019425A (ja) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | ロータの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2021019425A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4044601A1 (en) | 2021-02-10 | 2022-08-17 | Seiko Epson Corporation | Circuit device, electronic apparatus, and image processing method |
-
2019
- 2019-07-19 JP JP2019133746A patent/JP2021019425A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP4044601A1 (en) | 2021-02-10 | 2022-08-17 | Seiko Epson Corporation | Circuit device, electronic apparatus, and image processing method |
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