JP3684344B2 - 永久磁石回転子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【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】
この種従来の永久磁石回転子は、例えばこの出願と同一の出願人によって出願された特願2001−003929号に記載されているように、図10に示すように磁極1を、本体層1aおよびこの本体層1aの表面に厚みが均一に形成された磁極層1bで構成することにより、磁極層1bを形成する磁性材料成形用粉末の粒子2のプレス段階におけるキャビティ内での移動を抑制し、図11に示すように配向の乱れを防止して、トルクリップルの小さな高性能のモータを得ることが提示されている。
【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、磁極層1bを形成する磁性材料成形用粉末の粒子2のプレス段階における磁極着磁時の移動を抑制し、配向の乱れを防止することにより性能の向上を図るようにしているが、一般に、キャビティ内での磁場のかかり具合は、着磁装置の構成等が原因で、中央部に比較して端部がどうしても弱くなるため、端部は着磁されにくく平均化されないので、効率が低下す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、磁極を均一に着磁することにより効率の向上を図ることが可能な永久磁石回転子およびその製造方法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、中央層と、上記中央層の幅方向両端側に端部層とを一体に成形した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、
上記中央層を形成する磁性材料と、上記中央層の磁性材料より保磁力の低い上記端部層を形成する磁性材料とを一体に成形した後、着磁してなるものである。
【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、溶接可能な部材で形成された溶接層を、各端部層の外側に一体に固着させたものである。
【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、ヨーク部の外周面に、中央層と、上記中央層の幅方向両端側に端部層とを一体に成形した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の製造方法において、
上記中央層を形成する磁性材料成型用粉末と、上記中央層の幅方向両端側に、上記中央層より保磁力の低い端部層を形成する磁性材料成型用粉末とを、プレス成形型のキャビティ内にそれぞれ区画して充填し、上記各磁性材料成型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上記中央層および端部層を一体に成形してなる磁石を形成する工程と、上記磁石をヨーク部の外周面に所定の間隔を介して装着して、着磁して上記磁極を形成する工程とを包含するものである。
【0008】
又、この発明の請求項4に係る永久磁石回転子の製造方法は、磁石を形成する工程において、プレス成形型のキャビティ内に、端部層を形成する磁性材料成型用粉末と区画して、端部層の外側に溶接可能な部材の粉末を充填した後、各磁性材料成形用粉末および溶接可能な部材の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端部層に接合された溶接層を有する磁石を形成し、磁石をヨーク部に装着する工程において、溶接層を有する磁石を溶接層を介してヨーク部の外周面に溶接するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
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における磁極の構成を示す斜視図、図3は図2における磁極の製造方法の第1の工程を示す断面図、図4は図2における磁極の製造方法の第2の工程を示す断面図、図5は図2における磁極の製造方法の第3の工程を示す断面図、図6は図2における磁極の製造方法の第4の工程を示す断面図である。
【0010】
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はこのヨーク部12の切り込み12aに嵌合して固着され永久磁石でなる磁極で、磁性材料でなり外周面が円弧状に形成された中央層13aと、外周面がこの中央層13aの外周面に連なる円弧状を有し、中央層13aの幅方向両端側に一体に固着され、中央層13aより保磁力の低い磁性材料で形成された一対の端部層13bとで構成されている。そして、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。
【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内を、2枚の仕切り板16、17により領域18a、18b、18cに区画する。次いで、図4に示すようにこれら各領域18a、18b、18cにそれぞれ磁性材料成形用粉末19a、19b、19cを充填する。この時、両端部に充填された両磁性材料成形用粉末19a、19cは、中央部に充填された磁性材料成形用粉末19bより保磁力の低い磁性材料が用いられる。次いで、図示はしないが両仕切り板16、17を上方に引き上げて、図5に示すようにキャビティ15内に充填された各磁性材料成形用粉末19a、19b、19cがそれぞれ区画された状態とする。
【0012】
次に、図6に示すようにパンチ14と対向する側の面21aが、磁極13の外周面の円弧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着磁装置により磁場22をかけながら配向を行う。そして、さらにプレスを進行させることにより、両パンチ14、21間に磁場22の配向により着磁された磁極13が図2に示すように形成される。最後に、図1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】
このように上記実施の形態1によれば、各磁極13を、中央層13aおよびこの中央層13aの幅方向両端側に一体に固着され、中央層13aより保磁力の低い磁性材料で形成された端部層13bとで構成しているので、磁極着磁時に磁場をかける場合に両端部層13bにかかる磁場が弱くとも、中央層13aよりも保磁力の低い磁性材料で形成され磁化されやすくなっているので、磁極13全体として均一に着磁されるため、モータの効率の向上が可能になる。
【0014】
実施の形態2.
図7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、図8は図7における磁極の構成を示す斜視図、図9は図8における磁極をヨーク部に固着させた状態を示す正面図である。
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。23はヨーク部12の切り込み12aに嵌合し後述の溶接層を介して溶接24により固着され永久磁石でなる磁極で、磁性材料でなり外周面が円弧状に形成された中央層23aと、外周面がこの中央層23aの外周面に連なる円弧状を有し、中央層23aの幅方向両端側に一体に固着され、中央層13aより保磁力の低い磁性材料で形成された一対の端部層23bと、外周面がこれら中央層23aおよび両端部層23bの外周面に連なる円弧状を有し、両端部層23bの外端側にそれぞれ一体に固着され、溶接可能な部材で形成された一対の溶接層23cとで構成されている。そして、これら11、12、23で永久磁石回転子30が構成されている。
【0015】
なお、上記のように構成される実施の形態2における永久磁石回転子30も、上記実施の形態1における永久磁石回転子20の場合と同様の工程を経て製造されるので、詳しい説明はしないが、上記実施の形態1においては、図3に示すようにキャビティ15内を2枚の仕切り板16、17で3つの領域18a、18b、18cに区画し、中央層13a、両端部層13bを形成しているのに対し、この実施の形態2では、図示はしないがキャビティ内を4枚の仕切り板で5つの領域に区画し、中央層23a、両端部層23b、両溶接層23cを形成することは言うまでもない。
【0016】
このように上記実施の形態2によれば、各磁極23を、中央層23a、この中央層23aの幅方向両端側に一体に固着され、中央層23aより保磁力の低い磁性材料で形成された一対の端部層23b、および両端部層23bの外端側にそれぞれ一体に固着され、溶接可能な部材で形成された一対の溶接層23cで構成しているので、溶接層23cを介して図9に示すように溶接24による固着一体化が可能になるため、組立作業性を向上させてコストの低減を図ることができる。
【0017】
【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、中央層と、上記中央層の幅方向両端側に端部層とを一体に成形した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、
上記中央層を形成する磁性材料と、上記中央層の磁性材料より保磁力の低い上記端部層を形成する磁性材料とを一体に成形した後、着磁してなるものであるので、磁極を均一に着磁し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。
【0018】
又、この発明の請求項2によれば、請求項1において、溶接可能な部材で形成された溶接層を、各端部層の外側に一体に固着させたので、効率の向上は勿論のことコストの低減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。
【0019】
又、この発明の請求項3によれば、ヨーク部の外周面に、中央層と、上記中央層の幅方向両端側に端部層とを一体に成形した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の製造方法において、
上記中央層を形成する磁性材料成型用粉末と、上記中央層の幅方向両端側に、上記中央層より保磁力の低い端部層を形成する磁性材料成型用粉末とを、プレス成形型のキャビティ内にそれぞれ区画して充填し、上記各磁性材料成型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上記中央層および端部層を一体に成形してなる磁石を形成する工程と、上記磁石をヨーク部の外周面に所定の間隔を介して装着して、着磁して上記磁極を形成する工程とを包含するようにしたので、磁極を均一に着磁し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。
【0020】
又、この発明の請求項4によれば、磁石を形成する工程において、プレス成形型のキャビティ内に、端部層を形成する磁性材料成型用粉末と区画して、端部層の外側に溶接可能な部材の粉末を充填した後、各磁性材料成形用粉末および溶接可能な部材の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端部層に接合された溶接層を有する磁石を形成し、磁石をヨーク部に装着する工程において、溶接層を有する磁石を溶接層を介してヨーク部の外周面に溶接するようにしたので、効率の向上は勿論のことコストの低減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における磁極の構成を示す斜視図である。
【図3】 図2における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における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における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における磁極の製造方法の第4の工程を示す断面図である。
【図7】 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8】 図7における磁極の構成を示す斜視図である。
【図9】 図8における磁極をヨーク部に固着させた状態を示す正面図である。
【図10】 従来の永久磁石回転子の磁極の構成を示す斜視図である。
【図11】 図10における磁極の配向の状態を模式して示す図である。
【符号の説明】
11 回転軸、12 ヨーク部、12a 切り込み、13,23 磁極、
13a,23a 中央層、13b,23b 端部層、23c 溶接層、
14,21 パンチ、15 キャビティ、16,17 仕切り板、
18a,18b,18c 領域、
19a,19b,19c 磁性材料成形用粉末、20,30 永久磁石回転子、
22 磁場、24 溶接。
Claims (4)
- ヨーク部の外周面に、中央層と、上記中央層の幅方向両端側に端部層とを一体に成形した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、
上記中央層を形成する磁性材料と、上記中央層の磁性材料より保磁力の低い上記端部層を形成する磁性材料とを一体に成形した後、着磁してなるものであることを特徴とする永久磁石回転子。 - 溶接可能な部材で形成された溶接層が、上記各端部層の外側に一体に固着さ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。
- ヨーク部の外周面に、中央層と、上記中央層の幅方向両端側に端部層とを一体に成形した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の製造方法において、
上記中央層を形成する磁性材料成型用粉末と、上記中央層の幅方向両端側に、上記中央層より保磁力の低い端部層を形成する磁性材料成型用粉末とを、プレス成形型のキャビティ内にそれぞれ区画して充填し、上記各磁性材料成型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上記中央層および端部層を一体に成形してなる磁石を形成する工程と、上記磁石をヨーク部の外周面に所定の間隔を介して装着して、着磁して上記磁極を形成する工程とを包含したことを特徴とする永久磁石回転子の製造方法。 - 上記磁石を形成する工程において、上記プレス成形型のキャビティ内に、上記端部層を形成する磁性材料粉末と区画して、上記端部層の外側に溶接可能な部材の粉末を充填し、上記端部層に接合された溶接層を有する磁石を形成し、上記磁石をヨーク部に装着する工程において、上記溶接層を有する磁石を上記溶接層を介して上記ヨーク部の外周面に溶接することを特徴とする請求項3記載の永久磁石回転子の製造方法。
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