JP2022184651A - Method of manufacturing pm motor, and pm motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PM(Permanent Magnet)モータの製造方法及びPMモータに関する。 The present invention relates to a PM (Permanent Magnet) motor manufacturing method and a PM motor.
特許文献1に示すようなPMモータは、様々な用途に使用されている。例えば、エンジン、モータ等の自動車部品の試験において、周速が約150m/s(540km/h)であり回転数が20000r/minである、高速PMモータが使用されている。 A PM motor as shown in Patent Document 1 is used for various purposes. For example, in testing automobile parts such as engines and motors, high-speed PM motors with a peripheral speed of about 150 m/s (540 km/h) and a rotation speed of 20000 r/min are used.
PMモータを使用するにあたり、ベアリングの交換時等に、ロータをステータに挿入したり、ロータをステータから引き抜いたりすることがある。この際に、ロータコアに擦り傷等の損傷が発生することがあった。 When using a PM motor, the rotor may be inserted into or pulled out of the stator when replacing bearings or the like. At this time, damage such as scratches may occur in the rotor core.
また、PMモータの両側にはベアリングが取り付けられており、ベアリング交換時などに片側のベアリングを外すと、ロータは自重又は永久磁石の吸引力でステータに接触してる状態になる。この状態で、ロックナットを締め付けていくと、ロータが回転するので、ロータに打痕が付いて損傷する。 Bearings are attached to both sides of the PM motor, and if one bearing is removed for replacement of the bearings, the rotor comes into contact with the stator due to its own weight or the attractive force of the permanent magnet. If the lock nut is tightened in this state, the rotor will rotate, and the rotor will be dented and damaged.
動作中のPMモータのロータには、遠心力が作用する。遠心力(F=mrω2)は、回転数の二乗に比例するため、ロータが高速回転するとより大きな遠心力が発生する。高速PMモータでは特に、この遠心力により、ロータコアの損傷箇所を起点として亀裂が進展し、その結果モータが故障するおそれがあった。 A centrifugal force acts on the rotor of a PM motor during operation. Since the centrifugal force (F=mrω 2 ) is proportional to the square of the number of revolutions, a higher centrifugal force is generated when the rotor rotates at high speed. Particularly in high-speed PM motors, this centrifugal force may cause cracks to grow starting from damaged portions of the rotor core, resulting in failure of the motor.
本発明は、ロータコアの損傷を防止するPMモータの製造方法及びPMモータを提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a PM motor manufacturing method and a PM motor that prevent damage to the rotor core.
本発明の第1の態様としてのPMモータの製造方法は、コイルをステータコアのスロットに配置するコイル配置ステップと、前記PMモータのロータ挿入部にモールド型を配置して、前記ステータコアの内径側面に樹脂経路を形成する樹脂経路形成ステップと、樹脂を前記コイルの間及び前記樹脂経路に流した後、前記樹脂を硬化させて、前記ステータコアの内径側面及び前記コイルを被覆するモールド樹脂層を形成する、モールド樹脂層形成ステップと、を含むものである。 A PM motor manufacturing method as a first aspect of the present invention includes a coil placement step of placing a coil in a slot of a stator core, and a mold die placed in a rotor insertion portion of the PM motor to form a mold on the inner diameter side surface of the stator core. a resin path forming step of forming a resin path; and after flowing resin between the coils and in the resin path, curing the resin to form a mold resin layer covering the inner diameter side surface of the stator core and the coil. , and a molding resin layer forming step.
本発明の1つの実施形態としてのPMモータの製造方法は、前記樹脂経路形成ステップにおいて、前記ステータコアの外径側面上にも樹脂経路が形成され、前記外径側面上の樹脂経路は、前記ステータコアの外径側面上をらせん状に延びるスキューであることが好ましい。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a PM motor, in which, in the resin path forming step, a resin path is also formed on the outer diameter side surface of the stator core, and the resin path on the outer diameter side surface is formed on the stator core. Preferably, the skew extends helically on the outer diameter side of the .
本発明の1つの実施形態としてのPMモータの製造方法は、前記樹脂経路は、前記ステータコアの内径側面上をらせん状に延びるスキューであることが好ましい。 In the PM motor manufacturing method as one embodiment of the present invention, it is preferable that the resin path is a skew extending spirally on the inner diameter side surface of the stator core.
本発明の1つの実施形態としてのPMモータの製造方法は、前記PMモータは高速PMモータであることが好ましい。 In the PM motor manufacturing method as one embodiment of the present invention, the PM motor is preferably a high-speed PM motor.
本発明の1つの実施形態としてのPMモータの製造方法は、前記モールド樹脂層形成ステップを低真空下又は常圧下で行うことが好ましい。 In the PM motor manufacturing method as one embodiment of the present invention, the mold resin layer forming step is preferably performed under low vacuum or normal pressure.
本発明の第2の態様としてのPMモータは、内径側面に樹脂経路を有するステータコアと、前記ステータコアのスロットに配置されるコイルと、前記コイルの間及び前記樹脂経路に設けられ、前記ステータコアの内径側面及び前記コイルを被覆するモールド樹脂層と、を備えるものである。 A PM motor as a second aspect of the present invention includes: a stator core having a resin path on an inner diameter side surface; coils arranged in slots of the stator core; and a molded resin layer covering the side surface and the coil.
本発明によれば、ロータコアの損傷を防止するPMモータの製造方法及びPMモータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a PM motor manufacturing method and a PM motor that prevent damage to the rotor core.
以下、本発明の一実施形態に係るPMモータについて、図面を参照して説明する。 A PM motor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、PMモータを製造するにあたり、結線側コイルエンドからモールド樹脂を注入しているときに、モールド型の中心を通る平面で切断した断面図である。PMモータ1は、ステータコア3と、結線側コイルエンド4a及び反結線側コイルエンド4bを含むコイル4と、モールド樹脂層5と、結線部6と、外枠10と、を備える。PMモータ1は、モールド樹脂の注入時に、モールド型100と係合している。
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along a plane passing through the center of the mold when injecting mold resin from the connection side coil end in manufacturing the PM motor. The PM motor 1 includes a
モールド型100は、フランジ部を有する円柱形状である。モールド型100は、ロータ2(図4参照)が挿入されるロータ挿入部に、この実施形態ではフランジ部が反結線側コイルエンド4b側に存在するように配置される。注入されたモールド樹脂は、モールド型100の外側を流れる。
The
ステータコア3は、円筒形状であり、モールド型100の周りを取り囲むように配置されている。また、ステータコア3は、図5に示すように、その内径側面に、径方向内側に向けて突出する、周方向に等間隔に配置された複数の歯部31を有する。
The
ステータコア3の内径側面(ステータコア3及びモールド型100の隙間)に、樹脂経路3aが形成されている。また、この実施形態では、ステータコア3の外径側面にも、樹脂経路3cが形成されている。図2は、ステータコア3の外径側面を示す図である。ステータコア3の外側側面には、ステータコア3の回転軸線周りに、ステータコア3の外径側面上をらせん状に延びる樹脂経路3cが形成されている。樹脂経路3cは、トルクリップル低減のためスキューされている。後述するように、樹脂経路3cは、薄板を積層し一体化させてステータコア3を形成するために溶接される溶接溝である。
A
スロット32は、トルクリップル低減のためスキューされている。すなわち、スロット32は、ステータコア3の回転軸線周りにらせん状に延びる。図5に示すように、スロット32には、ステータコア3周りに巻回して形成されるコイル4が設けられている。後述する端子箱14(図4)から結線部6に電流が流れてコイル4に通電することによって、ロータがその中心軸線の周りを回転する。
The
図5に示すように、ステータコア3のスロット32内のコイル4の素線間に、樹脂経路3bが形成されている。樹脂経路3bは、ステータコア3の周りに巻回されたコイル4の間に形成される。
As shown in FIG. 5 ,
結線側コイルエンド4a及び反結線側コイルエンド4bは、ステータコア3のいずれかのスロット32から出て、次のスロット32のコイルに接続される。
The connection-
図1に示すように、モールド樹脂層5は、ステータコア3の内径側面上及び外径側面の溶接溝3c上に成形され、ステータコア3の内径側面及び外径側面を被覆し封止する。この実施形態では、図5に示すように、モールド樹脂層5は、ステータコア3の歯部31の内側においてコイル4の素線間に成形され、コイル4を完全に被覆する。モールド樹脂層5は、後述するように、コイル4の間及び樹脂経路3a,3b,3cに樹脂を流すことによって形成される。この実施形態ではモールド樹脂層5は絶縁性を有する。
As shown in FIG. 1, the
図5を参照して、ステータコア3の内径側面上のモールド樹脂層5とロータ2との間には、空気層7が存在する。モールド型100(図1)の外径をロータ2(図4)の外径よりも大きくすることで、図4に示すようにステータコア3とロータ2の間にはモールド樹脂層5と空気層7とがモータ完成時に形成されている。
Referring to FIG. 5,
外枠10は、PMモータ1の表面を構成するフレームである。
The
以下、この実施形態のPMモータ1の作用効果について、図4を参照して説明する。 The effects of the PM motor 1 of this embodiment will be described below with reference to FIG.
ロータ2とステータコア3との間にモールド樹脂層5が存在することで、ロータ2と、ステータコア3とが直接接触することを妨げ、ロータコア2cの損傷を防止することができる。また、PMモータ1の動作時にはコイル4が約200℃の高温となるが、モールド樹脂層5がコイル4を被覆することで、ベアリング13の潤滑油が高温のコイル4により引火することを防止することができる。また、モールド樹脂層5がコイル4を被覆することで、コイル4でスパークが発生することも防止できる。これらの観点から、モールド樹脂層5が、ステータコア3の歯部31の内側において、コイル4を完全に被覆することが好ましい。
The presence of the
モールド樹脂層5に空気溜まりが存在すると、ヒートスポットの原因となる。しかしながら、この実施形態のモールド樹脂層5は、樹脂経路3a,3b,3cに樹脂を流すことによって形成されることにより、後述するように空気溜まりができにくい。
The presence of air pockets in the
以下、本発明の一実施形態に係るPMモータの製造方法について、図面を参照して説明する。 A method of manufacturing a PM motor according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず樹脂経路形成ステップでは、ステータコア3の内径側に樹脂経路3aが形成されるように、ステータコア3のロータ挿入部にモールド型100を配置する。また、この実施形態では、ステータコア3は、複数の板を、樹脂経路3cが形成されるように積層して溶接する。溶接には例えばレーザを使用することができる。
First, in the resin path forming step, the
次に図3を参照して、PMモータ1の製造方法について説明する。ステップS101では、ステータコア3の内径側の、歯部31,31の間のスロット32において、コイル4をステータコア3の周りに巻回させることにより、コイル4をステータコア3のスロット32に配置する。この実施形態では、コイル4が複数個のスロット32を跨るように分布して巻回され、この実施形態のコイル4の巻き方は分布巻きと呼ばれる。ここで、樹脂経路3bが、コイル4の間に形成される。
Next, a method for manufacturing the PM motor 1 will be described with reference to FIG. In step S<b>101 , the
その後、ステップS102では、図1に示すように、結線側コイルエンド4aの上方のモールド注入口8から樹脂を流し込む。
After that, in step S102, as shown in FIG. 1, resin is poured from the
図1に示すように、樹脂が、ステータコア3の周りに巻回されたコイル4の間に形成される樹脂経路3bのみを流れる場合を考える。この場合には、コイル4が配置されているため、樹脂は、モールド注入口8とは長手方向反対側の反結線側コイルエンド4bまで流れにくい。これに対し、この実施形態では、樹脂経路3aがステータコア3の内径側面上に形成され、溶接溝3cがステータコア3の外径側面上に形成されているため、樹脂は、モールド注入口8とは長手方向反対側の反結線側コイルエンド4bまで流れやすくなる。また、モールド注入口8から樹脂を流し込むことで、エナメル線のコイルエンド4a,4bが全て樹脂で埋まり、軸受潤滑油が付着しなくなる。
As shown in FIG. 1, consider a case where resin flows only through
このように、この実施形態では、樹脂経路3bに加えて樹脂経路3a及びステータコア3の外径側面の溶接溝3cを設けたので、樹脂がモールド注入口8から反結線側コイルエンド4bまで流れやすくなり、空気溜まりを抜きやすくすることができる。
Thus, in this embodiment, in addition to the
この実施形態では、樹脂が、樹脂経路3b及びステータコア3の外径側面の溶接溝3c上を流れることで、図1において点線で囲まれたステータコア3の出口で旋回流が発生する。これにより、樹脂の流動性を高めることができる。流動性をより高める観点から、この実施形態のように、樹脂経路3b及び溶接溝3cは、ステータコア3の回転軸線周りにらせん状に延びるスキューとすることが好ましい。
In this embodiment, the resin flows over the
なお、この実施形態では、結線側コイルエンド4aから樹脂を注入しているが、反結線側コイルエンド4bから注入しても同様の効果を得ることができる。
Although the resin is injected from the connection
樹脂がステータコア3の内径側面上、外径側面の溶接溝3c上及びコイル4の周りに流れた後、ステップS103では、樹脂を加熱等により硬化させて、ステータコア3の内径側面、外径側面の溶接溝3c及びコイル4を被覆するモールド樹脂層5を形成する。従来の技術では、コイルを特に分布巻きとする場合には、空気溜まりが発生しやすかったが、この実施形態では、ステップS102を、低真空下又は常圧下で行うことができる。これにより、高真空環境を作り出す大掛かりな設備及び工程が不要になり、PMモータ1の製造コストを削減することができる。なお、必要な真空環境は使用するモールド樹脂の粘度によって変化すると考えられる。
After the resin flows on the inner diameter side surface of the
図4は、本発明の一実施形態に係るPMモータ1の完成品を、ロータ2の中心軸線を通る平面で切断した断面図である。PMモータ1は、ロータコア2c及び磁石2mを含むロータ2と、ステータコア3と、結線側コイルエンド4a及び反結線側コイルエンド4bを含むコイル4と、モールド樹脂層5と、結線部6と、外枠10と、シャフト11と、ロックナット12と、ベアリング13と、端子箱14とを備える。以下、図1で上述した構成要素については説明を省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the finished PM motor 1 according to one embodiment of the present invention, taken along a plane passing through the central axis of the
ロータ2は円柱形状である。ロータ2は、シャフト11に固定されており、シャフト11とともに回転する。図5に示すように、ロータ2の径方向外側には、ロータ2の周方向に沿って永久磁石2mが設けられている。
The
ロックナット12は、ロータ2がステータコア3の内側に挿入された状態で、ロータ2及びシャフト11を支持するベアリング13を外側から締め付けている。
The
端子箱14は、結線部6から引き回されたモータケーブルと電源ケーブルへの接続部を備える。当該接続部は絶縁体で被覆される。端子箱14を介して、結線部6に電圧を印加して、結線部6に電流を流す。
The
1 PMモータ
2 ロータ
2c ロータコア
2m 磁石
3 ステータコア
31 ステータコアの歯部
32 ステータコアのスロット
3a ステータコアの樹脂経路
3b ステータコアの樹脂経路
3c ステータコアの樹脂経路(溶接溝)
4 コイル
5 モールド樹脂層
6 結線部
7 空気層
8 モールド注入口
10 外枠
11 シャフト
12 ロックナット
13 ベアリング
14 端子箱
100 モールド型
1
4
Claims (5)
コイルをステータコアのスロットに配置するコイル配置ステップと、
前記PMモータのロータ挿入部にモールド型を配置して、前記ステータコアの内径側面に樹脂経路を形成する樹脂経路形成ステップと、
樹脂を前記コイルの間及び前記樹脂経路に流した後、前記樹脂を硬化させて、前記ステータコアの内径側面及び前記コイルを被覆するモールド樹脂層を形成する、モールド樹脂層形成ステップと、
を含む、PMモータの製造方法。 A method for manufacturing a PM motor,
a coil placement step of placing the coils in the slots of the stator core;
a resin path forming step of placing a mold in the rotor insertion portion of the PM motor to form a resin path on the inner diameter side surface of the stator core;
a mold resin layer forming step of forming a mold resin layer covering the inner diameter side surface of the stator core and the coil by flowing the resin between the coils and the resin path, and then curing the resin;
A method of manufacturing a PM motor, comprising:
前記ステータコアのスロットに配置されるコイルと、
前記コイルの間及び前記樹脂経路に設けられ、前記ステータコアの内径側面及び前記コイルを被覆するモールド樹脂層と、
を備える、PMモータ。 a stator core having a resin path on the inner diameter side surface;
coils disposed in slots of the stator core;
a mold resin layer provided between the coils and on the resin path and covering the inner diameter side surface of the stator core and the coil;
PM motor.
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