JP3617827B2

JP3617827B2 - 永久磁石回転子およびその製造方法

Info

Publication number: JP3617827B2
Application number: JP2001324292A
Authority: JP
Inventors: 義一鵜飼; 泰造石見; 裕治中原; 悟林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: JP2003134703A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヨーク部の外周面に永久磁石で形成された複数の磁極を装着して構成される永久磁石回転子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は例えば特開平１０−４２４９８号公報等に示される従来の永久磁石回転子の構成を示す斜視図である。
図において、１は回転軸、２はこの回転軸１の外周部に装着されるヨーク部、３はこのヨーク部２の外周面に所定の間隔を介して装着され永久磁石で形成される複数の磁極であり、これら１ないし３で永久磁石回転子１０が構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の永久磁石回転子は以上のように構成され、固定子の内側に配置されて回転電機を構成しているが、永久磁石は一般的に機械的強度が小さく脆いので、加工精度、組立精度を上げるのが困難であり、永久磁石回転子自身の外周の寸法精度が悪くなるため、固定子との間の隙間を小さくするのに限界があり、効率の向上を図ることが困難であるという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、固定子との間の隙間の縮小化を図り、回転電機の効率の向上を図ることが可能な永久磁石回転子を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る永久磁石回転子は、ヨーク部の外周面に永久磁石で形成された複数の磁極を装着して構成された永久磁石回転子において、各磁極を、ヨーク部の外周面に固着され永久磁石で形成された本体層と、この本体層の表面に一体に固着されるとともに外周面が永久磁石回転子の軸心を中心とした円と一致する形状に形成され軟磁性体でなる表面層とで構成し、かつ表面層を周方向両端側より中央が薄くなるように形成したものである。
【０００６】
又、この発明の請求項２に係る永久磁石回転子は、請求項１において、表面層の外周面は嵌合する環状部材で覆うようにしたものである。
【０００７】
又、この発明の請求項３に係る永久磁石回転子の製造方法は、磁性材料成形用粉末をプレス成形型のキャビティ内に充填し、磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、磁場と同方向にプレス加工して本体層を形成する工程と、本体層に重ねて軟磁性体の粉末をプレス成形型のキャビティ内に充填し、磁場と同方向にプレス加工して表面層を形成し本体層と一体化し磁極を構成する工程と、複数の磁極をヨーク部の外周面に所定の間隔を介して装着する工程と、各磁極の表面層の外周面を永久磁石回転子の軸心を中心とした円形状に研削加工する工程を包含し、各磁極の表面層の厚さが周方向両端側より中央が薄くなるように形成するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における永久磁石回転子の構成を示す斜視図、図２は図１に示す磁極の構成を示す斜視図、図３は図２に示す磁極の製造方法の第１の工程を示す断面図、図４は図２に示す磁極の製造方法の第２の工程を示す断面図、図５は図２に示す磁極の製造方法の第３の工程を示す断面図、図６は図２に示す磁極の製造方法の第４の工程を示す断面図、図７は図２に示す磁極をヨーク部に装着する工程を示す正面図、図９はこの発明の実施の形態１における永久磁石回転子の特徴を顕著に示す正面図、図１０は図９に示す磁極の構成を示す正面図である。
【０００９】
図において、１１は回転軸、１２はこの回転軸１１の外周部に装着され、外周面に所定の間隔を介して複数の切り込み１２ａが形成されたヨーク部、１３は永久磁石でなり内側がヨーク部１２の切り込み１２ａに嵌合して固着され、外側が円弧状に形成された本体層１３ａと、この本体層１３ａの表面に一体に固着されるとともに、外周面が回転軸１１の軸心を中心とした円と一致する形状に形成され軟磁性体でなる表面層１３ｂとで形成される磁極であり、これら１１ないし１３で永久磁石回転子２０が構成されている。
【００１０】
特に、図９および図１０において、２３は永久磁石でなり内側がヨーク部１２の切り込み１２ａに嵌合して固着され、外側が円弧状に形成された本体層２３ａと、この本体層２３ａの表面に一体に固着されるとともに、外周面が回転軸１１の軸心を中心とした円と一致し、且つ周方向両端側の厚みｔ _１より中央部の厚みｔ _２が薄い形状に形成され軟磁性体でなる表面層２３ｂとで形成される磁極であり、これら１１、１２、２３で永久磁石回転子３０が構成されている。
【００１１】
次に、上記のように構成される実施の形態１における永久磁石回転子２０の製造方法を図に基づいて説明する。
まず、図３に示すようにパンチ１４によって下方が閉塞されたキャビティ１５内に磁性材料成形用粉末１６を充填する。次いで、図４に示すようにパンチ１７を下降させて、キャビティ１５の上方を閉塞してプレス加工を開始するとともに、図示はしないが装置内に組み込まれたコイル装置により磁場１８をかけながら配向を行う。この時、キャビティ１５内の磁性材料成形用粉末１６の粒子は磁場１８により整列された状態となっている。そして、さらにプレス加工が進行すると、両パンチ１４、１７の対向する面間には、磁場１８の配向により整列された状態が維持された本体層１３ａが形成される。
【００１２】
次に、図５に示すようにパンチ１４の面上に形成された本体層１３ａの上方に、重ねて軟磁性体の粉末１９を充填し、次いで、図６に示すようにパンチ１４と対向する側の面２１ａが、回転軸１１の軸心を中心とした円と一致する形状を有する別のパンチ２１を下降させ、キャビティ１５の上方を閉塞してプレス加工を行うことにより、本体層１３ａの表面に表面層１３ｂが一体化されて形成され、図２に示すように本体層１３ａと共に磁極１３が構成される。そして最後に、図７に示すように各磁極１３をヨーク部１２の切り込み１２ａに嵌合させ、例えば接着、溶接等により固着一体化させることにより、永久磁石回転子２０が完成する。
【００１３】
また、図９および図１０の永久磁石回転子３０の製造方法も、上記と同様である。
【００１４】
このように上記実施の形態１によれば、ヨーク部１２の外周面に装着される磁極１３を、永久磁石で形成された本体層１３ａと、この本体層１３ａの表面に一体に固着されるとともに、永久磁石回転子２０の軸心、すなわち回転軸１１の軸心を中心とした円と一致する形状に形成され軟磁性体でなる表面層１３ｂとで構成したので、磁極１３の表面に比較的加工の容易な軟磁性体でなる表面層１３ｂが介在することになるため、加工精度、組立精度を上げることができ、固定子との間の隙間の縮小化が可能となり、しかも軟磁性体であるため磁気的に悪影響を与えることもなく、回転電機の効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、図９および図１０において特に顕著に示したように、表面層２３ｂの周方向両端側の厚みｔ _１より、中央部の厚みｔ _２を薄く形成しているので、本体層２３ａの周方向中央部を固定子（図示せず）と接近させることができるため、さらに効率向上を図ることが可能になる。
【００１６】
なお、上記で説明した製造方法では、磁極１３をプレス加工で形成し、図７に示すようにヨーク部１２の外周面に装着することにより、表面層１３ｂの外周面を永久磁石回転子２０の軸心を中心とした円と一致させるようにしているが、予め表面層１３ｂの外周面を若干大きめな寸法で加工しておき、図７に示す状態とした後、表面層１３ｂの外周面を永久磁石回転子２０の軸心を中心とした円形状に研削加工するようにすれば、さらに加工精度を上げることができ、より効率の向上を図ることが可能になる。
【００１７】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２における永久磁石回転子の構成を示す斜視図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。２２は各磁極１３の表面層１３ｂの外周面に嵌合して一体化された環状の保護部材で、万が一、磁極１３が破損した場合に、その破片等が飛散するのを防止するために装着されている。
【００１８】
このように上記実施の形態２によれば、各磁極１３の表面層１３ｂの外周面に環状の保護部材２２を嵌合して覆うようにしているので、容易に破片等が飛散するのを防止することができる。すなわち、各磁極１３の外周面が精度よく加工されているので、簡単な構造の保護部材２２で腐食や飛散の防止ができるので、コストの低減を図ることが可能になる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、ヨーク部の外周面に永久磁石で形成された複数の磁極を装着して構成された永久磁石回転子において、各磁極を、ヨーク部の外周面に固着され永久磁石で形成された本体層と、この本体層の表面に一体に固着されるとともに外周面が永久磁石回転子の軸心を中心とした円と一致する形状に形成され軟磁性体でなる表面層とで構成したので、回転電機の効率の向上を図ることが可能な永久磁石回転子を提供することができる。
【００２０】
又、表面層を周方向両端側より中央を薄く形成したので、回転電機の効率の向上をさらに図ることが可能な永久磁石回転子を提供することができる。
【００２１】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、表面層の外周面は嵌合する環状部材で覆うようにしたので、コストの低減が可能な永久磁石回転子を提供することができる。
【００２２】
又、この発明の請求項４によれば、磁性材料成形用粉末をプレス成形型のキャビティ内に充填し、磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、磁場と同方向にプレス加工して本体層を形成する工程と、本体層に重ねて軟磁性体の粉末をプレス成形型のキャビティ内に充填し、磁場と同方向にプレス加工して表面層を形成し本体層と一体化し磁極を構成する工程と、複数の磁極をヨーク部の外周面に所定の間隔を介して装着する工程と、各磁極の表面層の外周面を永久磁石回転子の軸心を中心とした円形状に研削加工する工程とを包含し、各磁極の表面層の厚さが周方向両端側より中央が薄くなるように形成したので、回転電機の効率の向上を図ることが可能な永久磁石回転子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における永久磁石回転子の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す磁極の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す磁極の製造方法の第１の工程を示す断面図である。
【図４】図２に示す磁極の製造方法の第２の工程を示す断面図である。
【図５】図２に示す磁極の製造方法の第３の工程を示す断面図である。
【図６】図２に示す磁極の製造方法の第４の工程を示す断面図である。
【図７】図２に示す磁極をヨーク部に装着する工程を示す正面図である。
【図８】この発明の実施の形態２における永久磁石回転子の構成を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１における永久磁石回転子の構成を示す正面図である。
【図１０】図９に示す磁極の構成を示す正面図である。
【図１１】従来の永久磁石回転子の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１回転軸、１２ヨーク部、１３，２３磁極、１３ａ，２３ａ本体層、
１３ｂ，２３ｂ表面層、１４，１７，２１パンチ、１５キャビティ、
１６磁性材料成形用粉末、１８磁場、１９軟磁性体の粉末、
２０，３０永久磁石回転子、２２保護部材。

Claims

ヨーク部の外周面に永久磁石で形成された複数の磁極を装着して構成された永久磁石回転子において、上記各磁極は、上記ヨーク部の外周面に固着され永久磁石で形成された本体層と、この本体層の表面に一体に固着されるとともに外周面が上記永久磁石回転子の軸心を中心とした円と一致する形状に形成され軟磁性体でなる表面層とで構成され、表面層は周方向両端側より中央が薄く形成されていることを特徴とする永久磁石回転子。
表面層の外周面は嵌合する環状部材で覆われていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石回転子。
磁性材料成形用粉末をプレス成形型のキャビティ内に充填し、上記磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、上記磁場と同方向にプレス加工して本体層を形成する工程と、上記本体層に重ねて軟磁性体の粉末を上記プレス成形型のキャビティ内に充填し、上記磁場と同方向にプレス加工して表面層を形成し上記本体層と一体化し磁極を構成する工程と、複数の上記磁極をヨーク部の外周面に所定の間隔を介して装着する工程と、各磁極の表面層の外周面を永久磁石回転子の軸心を中心とした円形状に研削加工する工程を包含し、各磁極の表面層の厚さが周方向両端側より中央が薄くなるように形成することを特徴とする永久磁石回転子の製造方法。