JP2024017909A - Ipm motor, rotor thereof, rotor core basic structure, and rotor forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はIPMモータ、そのロータ、ロータコア基礎構造、およびロータ形成方法に係り、特にロータ形成工程の作業性を改善することのできる、IPMモータのロータ等に関するものである。 The present invention relates to an IPM motor, its rotor, rotor core basic structure, and rotor forming method, and particularly relates to a rotor of an IPM motor that can improve workability in a rotor forming process.
モータにおけるロータの磁石配置方法には従来、セグメント磁石をロータ表面に貼り付けるか、リング磁石を用いることで構成するSPM(Surfacial Permanent Magnet)構造による場合と、磁石をロータ内に埋め込むことで構成するIPM(Internal Permanent Magnet)構造による場合とがある。IPMモータ用のロータ構造については従来、特許出願等も多々なされている。 Conventionally, methods for arranging magnets on a rotor in a motor include a SPM (Surfacial Permanent Magnet) structure, which is constructed by pasting segment magnets on the rotor surface or using ring magnets, and embedding magnets in the rotor. It may be based on an IPM (Internal Permanent Magnet) structure. Conventionally, many patent applications have been filed regarding rotor structures for IPM motors.
たとえば出願人による後掲特許文献1には、ハルバッハ配列を有するIPMモータにおけるコギングトルク等の軽減を目的として、複数のセグメント磁石により囲繞形態に形成される極が連続配置されて構成され、各極は一の底部とその両端部に設けられた二の壁部とからなり、かつ、ロータの断面形状中における全ての二の壁部間の外縁が、軸心を中心とし外縁の最外点を通る円の円弧よりも曲率の大きい円の円弧弧より形成されている構成が開示されている。 For example, in Patent Document 1 by the applicant listed below, for the purpose of reducing cogging torque, etc. in an IPM motor having a Halbach arrangement, a plurality of segment magnets are formed in a continuous arrangement of poles formed in a surrounding shape, and each pole is consists of one bottom and two walls provided at both ends, and the outer edges between all the two walls in the cross-sectional shape of the rotor are centered on the axis and the outermost point of the outer edge is the center of the rotor. A configuration is disclosed in which the arc is formed by an arc of a circle having a larger curvature than the arc of the circle passing through.
なお図5は、このIPM構造を有するモータのロータ510製造方法を示す説明図であり、図中、(a)は当該方法を示す側面図、(b)は製造されたロータ510の平面図だが、図示するようにロータコア55は当然ながら環形であって、そのマグネット挿入孔52に着磁したマグネット56が挿入されて、ロータ510が形成される。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a rotor 510 of a motor having this IPM structure, in which (a) is a side view showing the method, and (b) is a plan view of the manufactured rotor 510. As shown in the figure, the rotor core 55 is of course ring-shaped, and a magnetized magnet 56 is inserted into the magnet insertion hole 52 to form a rotor 510.
また特許文献2には、磁石挿入孔内にロータ磁石を容易に挿入でき、また孔内での移動を抑制できるIPMモータ用のロータとして、積層によりロータコアを形成する複数のロータコア部材の少なくとも一つは、磁石挿入孔の内縁の一部を構成し、これに挿入されたロータ磁石と接触する突起部と、それを挟んで反対側に設けられた突起部変形許容部とを有する構成が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses that at least one of a plurality of rotor core members forming a rotor core by lamination is used as a rotor for an IPM motor in which a rotor magnet can be easily inserted into a magnet insertion hole and movement within the hole can be suppressed. discloses a configuration including a protrusion that forms a part of the inner edge of the magnet insertion hole and comes into contact with a rotor magnet inserted into the protrusion, and a protrusion deformation permitting part that is provided on the opposite side with the protrusion interposed therebetween. ing.
上述の通り文献1に開示したIPM構造では、着磁したマグネットをマグネット挿入孔に挿入する方法が用いられているが、着磁したマグネットをロータコアに挿入することは、マグネットの極同士が反発するため、困難を伴う。すなわち、ロータ製造におけるマグネット挿入工程の作業性が悪く、作業性の改善が求められていた。 As mentioned above, in the IPM structure disclosed in Document 1, a method is used in which a magnetized magnet is inserted into a magnet insertion hole, but inserting a magnetized magnet into a rotor core causes the poles of the magnets to repel each other. Therefore, it is difficult. That is, the workability of the magnet insertion process in rotor manufacturing is poor, and improvements in workability have been desired.
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、マグネット挿入工程における作業性を改善することのできる、IPMモータおよびその製造技術を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an IPM motor and its manufacturing technology that can eliminate the problems of the prior art and improve workability in the magnet insertion process.
本願発明者は上記課題について検討した結果、変形可能なロータコアを用い、未着磁状態でマグネットを挿入孔に挿入し、その後で着磁し、着磁後にロータコアを変形してロータを形成するという方法にによって課題解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。 As a result of studying the above-mentioned problems, the inventor of the present application has proposed that a rotor is formed by using a deformable rotor core, inserting a magnet in an unmagnetized state into an insertion hole, then magnetizing it, and deforming the rotor core after magnetization. We have found that the problem can be solved by a method, and based on this we have completed the present invention. That is, the invention claimed or at least disclosed in this application as a means for solving the above problems is as follows.
〔1〕 複数のコアピースからなるロータコアを備えたIPMモータ用のロータコア基礎構造であって、ロータコア形成の基礎単位である該コアピースが複数連結してなり、該コアピースにはマグネット挿入用の挿入孔が設けられており、隣接するコアピースの間は各外周側の角部を屈曲可能につなげる関節部をなしていることを特徴とする、IPMモータのロータコア基礎構造。
〔2〕 〔1〕に記載のロータコア基礎構造が内周側に湾曲して環形を形成しており、前記コアピースの挿入孔にマグネットが挿入されてなることを特徴とする、IPMモータのロータ。
〔3〕 前記マグネットはハルバッハ配列をなすように着磁されていることを特徴とする、〔2〕に記載のIPMモータのロータ。
〔4〕 〔2〕、〔3〕のいずれかに記載のロータを備えていることを特徴とする、IPMモータ。
[1] A rotor core basic structure for an IPM motor equipped with a rotor core consisting of a plurality of core pieces, in which a plurality of the core pieces, which are the basic units for forming the rotor core, are connected, and the core piece has an insertion hole for inserting a magnet. A rotor core basic structure for an IPM motor, characterized in that adjacent core pieces form joints that bendably connect corners on the outer circumferential side.
[2] A rotor for an IPM motor, characterized in that the rotor core basic structure according to [1] is curved inward to form an annular shape, and a magnet is inserted into an insertion hole of the core piece.
[3] The rotor of the IPM motor according to [2], wherein the magnet is magnetized to form a Halbach array.
[4] An IPM motor comprising the rotor according to any one of [2] and [3].
〔5〕 〔1〕に記載のロータコア基礎構造を用い、前記挿入孔にマグネットを挿入するマグネット挿入過程と、該マグネットが挿入された該ロータコア基礎構造を内周側に湾曲させて環形にし、両端部をつなげる環形形成過程と、を備えてなることを特徴とする、IPMモータのロータ形成方法。
〔6〕 前記マグネット挿入過程では未着磁のマグネットが挿入され、その後、該マグネットに着磁する着磁過程を備えることを特徴とする、〔5〕に記載のIPMモータのロータ形成方法。
〔7〕 前記着磁過程ではハルバッハ配列を有するように着磁がなされることを特徴とする、〔6〕に記載のIPMモータのロータ形成方法。
[5] Using the rotor core basic structure described in [1], a magnet insertion process of inserting a magnet into the insertion hole, and curving the rotor core basic structure into which the magnet is inserted into an annular shape, and forming a ring shape at both ends. 1. A method for forming a rotor of an IPM motor, comprising: forming a ring shape to connect parts.
[6] The method for forming a rotor for an IPM motor according to [5], characterized in that the magnet insertion step includes inserting an unmagnetized magnet, and then including a magnetization step of magnetizing the magnet.
[7] The method for forming a rotor for an IPM motor according to [6], wherein in the magnetization process, magnetization is performed so as to have a Halbach array.
本発明のIPMモータ、そのロータ、ロータコア基礎構造、およびロータ形成方法は上述のように構成されるため、これらによれば、マグネット挿入工程における作業性を改善することができる。 Since the IPM motor, its rotor, rotor core basic structure, and rotor forming method of the present invention are configured as described above, the workability in the magnet insertion process can be improved.
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明のIPMモータのロータコア基礎構造の構成例を示す平面視の説明図である。また図2は、本発明のIPMモータのロータの構成を示す平面視の説明図である。これらに示すように本IPMモータのロータコア基礎構造5は、複数のコアピース1、1、・・・からなるロータコア10を備えたIPMモータを形成するための構造であって、ロータコア10形成の基礎単位であるコアピース1が複数連結してなり、各コアピース1にはマグネット6挿入用の挿入孔2が設けられており、隣接するコアピース1-1の間は各外周側の角部を屈曲可能につなげる関節部3をなしていることを、主たる構成とする。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory plan view showing a configuration example of a rotor core basic structure of an IPM motor according to the present invention. Further, FIG. 2 is an explanatory plan view showing the configuration of the rotor of the IPM motor of the present invention. As shown in these figures, the rotor core basic structure 5 of the present IPM motor is a structure for forming an IPM motor equipped with a rotor core 10 consisting of a plurality of core pieces 1, 1, . . . , and is a basic unit for forming the rotor core 10. A plurality of core pieces 1 are connected, and each core piece 1 is provided with an insertion hole 2 for inserting a magnet 6, and the corners of each outer circumferential side are connected bendably between adjacent core pieces 1-1. The main configuration is that it forms a joint part 3.
かかる構成の本IPMモータのロータコア基礎構造5は、追って図3等による説明でも述べる通り、複数連結する各コアピース1、1、1、・・・に設けられている各挿入孔2、2、2、・・・にマグネット6、6、6、・・・が挿入され、その後、関節部3、3、・・・がコアピース1、1、・・・の内周側に屈曲されてロータコア基礎構造5全体が環形に形成され、それによって最終的にロータコア10の形成が得られる。すなわち、両端を有する長尺の形態のロータコア基礎構造5を用いて、環形のロータコア10が形成される。 The rotor core basic structure 5 of the present IPM motor having such a configuration has insertion holes 2, 2, 2 provided in each of the plurality of connected core pieces 1, 1, 1, . . . as described later in the explanation with reference to FIG. , ... are inserted into the magnets 6, 6, 6, ..., and then the joints 3, 3, ... are bent toward the inner peripheral side of the core pieces 1, 1, ... to form the rotor core basic structure. The whole 5 is formed in an annular shape, which ultimately results in the formation of a rotor core 10. That is, an annular rotor core 10 is formed using an elongated rotor core basic structure 5 having both ends.
関節部3は、左右をコアピース1、1の本体に挟まれて薄肉に形成されているため、内周側への屈曲は容易になされる。コアピース1は、ロータコア10形成のための分割構造とも言える。なお、図1、2では20個のコアピース1によりロータコア基礎構造5が構成されているが、この個数は限定されず、最終的な環形形成を円滑に行える限り、適宜の数に設定することができる。 Since the joint portion 3 is sandwiched between the main bodies of the core pieces 1 and 1 on the left and right sides and is formed thin, it can be easily bent inward. The core piece 1 can also be said to have a divided structure for forming the rotor core 10. Although the rotor core basic structure 5 is made up of 20 core pieces 1 in FIGS. 1 and 2, this number is not limited and can be set to an appropriate number as long as the final ring shape can be formed smoothly. can.
図2に示すように、ロータコア基礎構造5が内周側に湾曲して環形を形成しており、コアピース1、1、1、・・・の各挿入孔2、2、2、・・・にマグネット6、6、6、・・・が挿入されてなるロータコア10を有するIPMモータ、およびそのロータも、本発明の範囲内である。また、マグネット6、6、6、・・・は、ハルバッハ配列をなすように着磁されている構成とすることができる。 As shown in FIG. 2, the rotor core basic structure 5 is curved inward to form an annular shape, and is inserted into each insertion hole 2, 2, 2, . . . of the core pieces 1, 1, 1, . An IPM motor having a rotor core 10 into which magnets 6, 6, 6, . . . are inserted, and its rotor are also within the scope of the present invention. Moreover, the magnets 6, 6, 6, . . . can be configured to be magnetized to form a Halbach array.
図3は、本発明のIPMモータのロータ形成方法の構成を示すフロー図である。図示するように本IPMモータのロータ形成方法は、以上述べたいずれかの構成をとるロータコア基礎構造5を用い、挿入孔2にマグネット6を挿入するマグネット挿入過程P10と、マグネット6が挿入されたロータコア基礎構造5を内周側に湾曲させて環形にし、両端部をつなげる環形形成過程P20とを備えることを、主たる構成とする。 FIG. 3 is a flow diagram showing the configuration of a method for forming a rotor for an IPM motor according to the present invention. As shown in the figure, the present IPM motor rotor forming method uses a rotor core basic structure 5 having one of the configurations described above, and includes a magnet insertion step P10 in which a magnet 6 is inserted into an insertion hole 2, and a magnet 6 is inserted. The main configuration includes an annular forming process P20 in which the rotor core basic structure 5 is curved inward to form an annular shape and both ends are connected.
かかる構成の本フローによれば、マグネット挿入過程P10においてロータコア基礎構造5の各挿入孔2、2、2、・・・にマグネット6、6、6、・・・が挿入され、その後、環形形成過程P20においてマグネット6が挿入されたロータコア基礎構造5が内周側に湾曲させられて環形となり、その両端部つなげられて環形が形成され、ロータコア10が得られる。 According to this flow having such a configuration, the magnets 6, 6, 6, . . . are inserted into the respective insertion holes 2, 2, 2, . In step P20, the rotor core basic structure 5 into which the magnet 6 has been inserted is curved inward to form an annular shape, and both ends thereof are connected to form an annular shape, thereby obtaining the rotor core 10.
本ロータ形成方法は、なお、マグネット挿入過程P10では未着磁のマグネットが挿入され、その後、図3に示す通りマグネットに着磁する着磁過程P15を備えたフローとすることができる。すなわち、未着磁のマグネット6、6、6、・・・を挿入孔2、2、2、・・・に挿入する方式とすることで、着磁済みのマグネット6を挿入する際のマグネット同士の反発や吸引を発生させることなく、円滑に挿入作業を行うことができる。作業性を高めることができる。 The present rotor forming method may have a flow including a magnet insertion step P10 in which an unmagnetized magnet is inserted, and then a magnetization step P15 in which the magnet is magnetized as shown in FIG. In other words, by inserting unmagnetized magnets 6, 6, 6, ... into the insertion holes 2, 2, 2, ..., the magnets will not touch each other when inserting magnetized magnets 6. The insertion operation can be performed smoothly without causing any repulsion or suction. Workability can be improved.
このようにしてマグネット挿入過程P10での全マグネット6、6、6、・・・の挿入が完了した後に、着磁過程P15において未着磁の各マグネット6をたとえばハルバッハ配列を有するように等、然るべく着磁する。かかるマグネット挿入過程P10および着磁過程P15とすることによって、ロータコア10製造時の作業性を高めることができる。なお着磁過程P15後は、図示する通り環形形成過程P20を行う。 After the insertion of all the magnets 6, 6, 6, . Magnetize accordingly. By carrying out the magnet insertion process P10 and the magnetization process P15, the workability in manufacturing the rotor core 10 can be improved. Note that after the magnetization process P15, an annular forming process P20 is performed as shown in the figure.
なお図4は、本発明のIPMモータのロータ形成方法を構成する着磁過程P15を示す平面視の説明図である。このように、環形形成過程P20によって環形に形成される前に、未着磁のマグネット6、6、6、・・・を挿入孔2、2、2、・・・に挿入し(マグネット挿入過程P10)、ついで着磁過程P15に供するのである。 Note that FIG. 4 is an explanatory plan view showing the magnetization process P15 that constitutes the method for forming a rotor of an IPM motor according to the present invention. In this way, before the ring shape is formed in the ring shape forming process P20, the unmagnetized magnets 6, 6, 6, ... are inserted into the insertion holes 2, 2, 2, ... (magnet insertion process P10), and then subjected to a magnetization process P15.
本発明のIPMモータ、そのロータ、ロータコア基礎構造、およびロータ形成方法によれば、マグネット挿入工程における作業性を改善することができる。したがって、ACサーボモータを初めとするIPMモータ製造・使用分野、殊にFA分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。 According to the IPM motor, its rotor, rotor core basic structure, and rotor forming method of the present invention, workability in the magnet insertion process can be improved. Therefore, the present invention has high industrial applicability in the field of manufacturing and using IPM motors including AC servo motors, especially in the FA field and all related fields.
1…コアピース
2…挿入孔
3…関節部
5…IPMモータのロータコア基礎構造
6…マグネット
10…ロータコア
P10…マグネット挿入過程
P15…着磁過程
P20…環形形成過程
52…マグネット挿入孔
55…ロータコア
56…マグネット
58…モータ軸
510…ロータ
1... Core piece 2... Insertion hole 3... Joint part 5... Rotor core basic structure of IPM motor 6... Magnet 10... Rotor core P10... Magnet insertion process P15... Magnetization process P20... Annular formation process 52... Magnet insertion hole 55... Rotor core 56... Magnet 58...Motor shaft 510...Rotor
Claims (7)
ロータコア形成の基礎単位である該コアピースが複数連結してなり、
該コアピースにはマグネット挿入用の挿入孔が設けられており、
隣接するコアピースの間は各外周側の角部を屈曲可能につなげる関節部をなしている
ことを特徴とする、IPMモータのロータコア基礎構造。 A rotor core basic structure for an IPM motor having a rotor core composed of a plurality of core pieces,
A plurality of core pieces, which are the basic unit of rotor core formation, are connected,
The core piece is provided with an insertion hole for inserting a magnet,
A rotor core basic structure for an IPM motor, characterized in that adjacent core pieces form joints that bendably connect corners on each outer circumferential side.
前記コアピースの挿入孔にマグネットが挿入されてなる
ことを特徴とする、IPMモータのロータ。 The rotor core basic structure according to claim 1 is curved inwardly to form an annular shape,
A rotor for an IPM motor, characterized in that a magnet is inserted into an insertion hole of the core piece.
前記挿入孔にマグネットを挿入するマグネット挿入過程と、
該マグネットが挿入された該ロータコア基礎構造を内周側に湾曲させて環形にし、両端部をつなげる環形形成過程と、
を備えてなることを特徴とする、IPMモータのロータ形成方法。 Using the rotor core basic structure according to claim 1,
a magnet insertion step of inserting a magnet into the insertion hole;
an annular-forming process of curving the rotor core basic structure into which the magnet is inserted inward to form an annular shape and connecting both ends;
A method for forming a rotor of an IPM motor, comprising:
7. The method of forming a rotor for an IPM motor according to claim 6, wherein in the magnetization process, magnetization is performed so as to have a Halbach array.
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