JP4642589B2

JP4642589B2 - 永久磁石式回転子とその製造方法

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Publication number: JP4642589B2
Application number: JP2005230589A
Authority: JP
Inventors: 真樹大上; 稔中島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: JP2007049803A

Description

この発明は、永久磁石式回転子とその製造方法に関するものである。

モータに使用される回転子として、積層体からなるロータ鉄心に複数の永久磁石片を埋め込んで構成された永久磁石式回転子が知られている。
一般に、永久磁石式回転子は、ロータ鉄心に複数の磁石挿入孔を設けておき、各磁石挿入孔に永久磁石片を挿入し固定しているが、永久磁石片が磁石挿入孔内でガタ付いてしまってはロータの性能が低下したり、異音が発生してしまう。
この永久磁石片のガタ付きを防止するために、永久磁石片を接着剤で磁石挿入孔に固定する方法が知られている。

例えば、特許文献１には、ロータ鉄心の磁石挿入孔に永久磁石片と接着剤とを挿入し、積層体であるロータ鉄心の一部を他部に対して回転することにより磁石挿入孔内で永久磁石片を位置決めし、その状態で接着剤を固化して永久磁石片を固定する方法が記載されている。
また、特許文献２には、ロータ鉄心の磁石挿入孔に永久磁石片と接着剤とを挿入し、ロータ鉄心を回転することにより遠心力で永久磁石片を径方向外側に移動させて位置決めし、接着剤を固化して永久磁石片を固定する方法が記載されている。
特開平１１−２５２８３８号公報特開平１１−２５２８３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の永久磁石片の固定方法では、永久磁石片の取り付け位置が一定せず、ばらつきがあった。
また、特許文献２に記載された従来の永久磁石片の固定方法では、ロータ鉄心の回転によって一度は永久磁石片を磁石挿入孔内において径方向外側に位置決めできるが、接着剤が固化するまでの間に永久磁石片が動いてしまう場合があり、やはり取り付け位置にばらつきが生じる。
また、特許文献１および特許文献２に開示されたいずれの方法の場合も、磁石挿入孔と永久磁石片の間に挿入し固化させた接着剤が経年変化等によって収縮し、磁石挿入孔と永久磁石片との間に隙間が生じ、永久磁石片がガタ付いて異音が発生する場合がある。

また、前記接着剤を用いる代わりに、永久磁石片を磁石挿入孔内で径方向外側に位置決めした後、磁石挿入孔と永久磁石片との間の隙間に樹脂を充填し固化させて永久磁石片を固定する方法も考えられているが、樹脂を硬化するために熱処理工程が必要になり、生産性が悪かった。
そこで、この発明は、接着剤や樹脂を用いずに永久磁石片を簡単に位置決めし固定することができる永久磁石式回転子とその製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、外周近傍に複数の磁石挿入用開口部（例えば、後述する実施例における磁石挿入孔３２）を設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心（例えば、後述する実施例におけるロータ鉄心３０）が構成され、前記磁石挿入用開口部に永久磁石片（例えば、後述する実施例における永久磁石片６０）が挿入されてなる永久磁石式回転子（例えば、後述する実施例における永久磁石式回転子１）において、前記永久磁石片の外周側側面（例えば、後述する実施例における外周側側面６３）は円弧面に形成されており、前記磁石挿入用開口部は周方向幅および径方向幅が共に前記永久磁石片よりも大きく、該磁石挿入用開口部の外周側内壁（例えば、後述する実施例における外周側内壁３５）が円弧面に形成されており、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁（例えば、後述する実施例における内周側内壁３３）は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例におけるテーパ面３３ａ，３３ｂ）を備え、前記永久磁石片の内周側側面（例えば、後述する実施例における内周側側面６１）は、前記永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例におけるテーパ面６１ａ，６１ｂ）を備え、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角は前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きく、前記ロータ鉄心の一部（例えば、後述する実施例における第１積層群３０Ａ）が他部（例えば、後述する実施例における第２積層群３０Ｂ）に対して周方向にずれていて、前記永久磁石片は前記一部の磁石挿入用開口部の内壁と前記他部の磁石挿入用開口部の内壁によって挟持されるとともに、前記永久磁石片の外周側側面が前記磁石挿入用開口部の外周側内壁に密接していることを特徴とする。
このように構成することにより、ロータ鉄心の前記一部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の一方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の一方のテーパ面が当接し、ロータ鉄心の前記他部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の他方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の他方のテーパ面が当接し、これら当接部でのテーパ作用により永久磁石片が径方向外側に平行移動するので、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができるとともに、磁石挿入用開口部と永久磁石片との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片を確実にガタ付かないように固定することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁石挿入用開口部の外周側内壁の曲率半径と、前記永久磁石片の外周側側面の曲率半径は同一に設定されていることを特徴とする。
このように構成することにより、永久磁石片の外周側側面と磁石挿入用開口部の外周側内壁とを面当接させることができる。

請求項３に係る発明は、外周近傍に複数の磁石挿入用開口部（例えば、後述する実施例における磁石挿入孔３２）を設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心（例えば、後述する実施例におけるロータ鉄心３０）が構成され、前記磁石挿入用開口部に永久磁石片（例えば、後述する実施例における永久磁石片６０）が挿入されてなる永久磁石式回転子（例えば、後述する実施例における永久磁石式回転子１）において、複数の前記磁石挿入用開口部は少なくとも前記ロータ鉄心の一部を軸方向に貫通しており、前記永久磁石片の外周側側面（例えば、後述する実施例における外周側側面６３）は、該永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例における外周側側面６３ａ，６３ｂ）を備え、前記磁石挿入用開口部は周方向幅および径方向幅が共に前記永久磁石片よりも大きく、該磁石挿入用開口部の外周側内壁（例えば、後述する実施例における外周側内壁３５）は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例におけるテーパ面３５ａ，３５ｂ）を備え、前記ロータ鉄心の一部（例えば、後述する実施例における第１積層群３０Ａ）が他部（例えば、後述する実施例における第２積層群３０Ｂ）に対して周方向にずれていて、前記永久磁石片は前記一部の磁石挿入用開口部の内壁と前記他部の磁石挿入用開口部の内壁によって挟持されるとともに、前記永久磁石片の外周側側面が前記磁石挿入用開口部の外周側内壁に密接していることを特徴とする。
このように構成することにより、永久磁石片の外周側側面の一方のテーパ面がロータ鉄心の前記一部の磁石挿入用開口部の外周側内壁の一方のテーパ面に当接し、永久磁石片の外周側側面の他方のテーパ面がロータ鉄心の前記他部の磁石挿入用開口部の外周側内壁の他方のテーパ面に当接して、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができるとともに、磁石挿入用開口部と永久磁石片との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片を確実にガタ付かないように固定することができる。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の発明において、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁（例えば、後述する実施例における内周側内壁３３）は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例におけるテーパ面３３ａ，３３ｂ）を備え、前記永久磁石片の内周側側面（例えば、後述する実施例における内周側側面６１）は、前記永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例におけるテーパ面６１ａ，６１ｂ）を備え、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角は前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きいことを特徴とする。
このように構成することにより、ロータ鉄心の前記一部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の一方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の一方のテーパ面が当接し、ロータ鉄心の前記他部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の他方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の他方のテーパ面が当接し、これら当接部でのテーパ作用により永久磁石片を径方向外側に平行移動させて、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記ロータ鉄心は、軸方向両端部に前記磁石挿入用開口部を閉塞する鋼板（例えば、後述する実施例における鋼板３０ａ）を備え、前記磁石挿入用開口部は閉空間であることを特徴する。
このように構成することにより、ロータ鉄心を構成する鋼板によって、永久磁石片を磁石挿入用開口から離脱するのを阻止することができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の発明において、前記磁石挿入用開口部を閉塞する鋼板は、前記磁石挿入用開口部が設けられている鋼板と同じ材質からなることを特徴する。
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記ロータ鉄心の前記一部にロータシャフト（例えば、後述する実施例におけるロータシャフト１０）に対するロータ鉄心の周方向位置を規制する固定手段（例えば、後述する実施例におけるキー３６）が設けられていることを特徴する。
このように構成することにより、前記ロータ鉄心の前記一部をロータシャフトに対して周方向に移動不能にすることができる。

請求項８に係る発明は、永久磁石片（例えば、後述する実施例における永久磁石片６０）の内周側側面（例えば、後述する実施例における内周側側面６１）に該永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例におけるテーパ面６１ａ，６１ｂ）を備えて該永久磁石片を構成し、前記永久磁石片よりも磁石挿入用開口部（例えば、後述する実施例における磁石挿入孔３２）の周方向幅および径方向幅が共に大きく、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁（例えば、後述する実施例における内周側内壁３３）が、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面（例えば、後述する実施例におけるテーパ面３３ａ，３３ｂ）を備え、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角が前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きい前記磁石挿入用開口部を外周近傍に複数設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心（例えば、後述する実施例におけるロータ鉄心３０）を構成し、前記ロータ鉄心の前記磁石挿入用開口部に前記永久磁石片を挿入し、前記ロータ鉄心を軸方向に複数の積層群に分割してその一部の積層群（例えば、後述する実施例における第２積層群３０Ｂ）を他の積層群（例えば、後述する実施例における第１積層群３０Ａ）に対して周方向にずらし、前記永久磁石片を前記一部の積層群の磁石挿入用開口部内壁と前記他の積層群の磁石挿入用開口部内壁により挟持し、前記永久磁石片を挟持した前記ロータ鉄心をロータシャフト（例えば、後述する実施例におけるロータシャフト１０）に圧入することを特徴とする永久磁石式回転子（例えば、後述する実施例における永久磁石式回転子１）の製造方法である。
このように構成することにより、前記請求項１および請求項２に記載の永久磁石式回転子を容易に製造することができる。

請求項１に係る発明によれば、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができるので、回転子の永久磁石片をステータに接近して配置することができ、永久磁石片の磁力を有効に利用することができる。また、磁石挿入用開口部と永久磁石片との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片を確実にガタ付かないように固定することができる。
また、磁石挿入用開口部内で永久磁石片がガタ付かないので、回転子を回転したときに永久磁石片が磁石挿入用開口部の内壁をたたくこともなく、異音発生を防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、永久磁石片の外周側側面と磁石挿入用開口部の外周側内壁とを面当接させることができる。

請求項３および請求項４に係る発明によれば、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができるので、回転子の永久磁石片をステータに接近して配置することができ、永久磁石片の磁力を有効に利用することができる。また、磁石挿入用開口部と永久磁石片との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片を確実にガタ付かないように固定することができる。
また、磁石挿入用開口部内で永久磁石片がガタ付かないので、回転子を回転したときに永久磁石片が磁石挿入用開口部の内壁をたたくこともなく、異音発生を防止することができる。

請求項５および請求項６に係る発明によれば、ロータ鉄心を構成する鋼板によって、永久磁石片を磁石挿入用開口から離脱するのを阻止することができるので、永久磁石片の離脱防止専用の部材が不要になり、構成が簡単になる。
請求項７に係る発明によれば、前記ロータ鉄心の前記一部をロータシャフトに対して周方向に移動不能にすることができるので、前記ロータ鉄心の前記一部に対して前記他部を周方向にずらし易くなる。

請求項８に係る発明によれば、前記請求項１および請求項２に記載の永久磁石式回転子を容易に製造することができる。

以下、この発明に係る永久磁石式回転子とその製造方法の実施例を図１０および図１１の図面を参照して説明する。
初めに、この発明に係る永久磁石式回転子とその製造方法に関連する技術の参考例を図１から図９の図面を参照して説明する。
図１は参考例の永久磁石式回転子（以下、回転子と略す）１の正面図であり、図２は回転子の製造工程を示す部分断面図であって、図２（ｆ）は図１におけるＡ−Ａ断面図に相当する。

初めに、完成品である回転子１の構成を説明する。回転子１は、ロータシャフト１０と、一対の端面板２０Ａ，２０Ｂと、ロータ鉄心３０と、複数の永久磁極片６０と、カラー２５とから構成されている。なお、図１では端面板２０Ｂとカラー２５を省略している。
ロータシャフト１０は、ロータ鉄心３０が取り付けられる円筒状の鉄心装着部１１を有し、鉄心装着部１１の軸方向の一端側には径方向外方に延出する円環状の係止部１２が設けられている。
端面板２０Ａ，２０Ｂは、例えばオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４などの非磁性体で構成されていて、円板状をなし、その中央に形成された孔は、ロータシャフト１０の鉄心装着部１１に圧入する為に、鉄心装着部１１の外径より若干小さい内径にされている。端面板２０Ａは鉄心装着部１１の外周に圧入されて係止部１２に突き当てられており、端面板２０Ｂは端面板２０Ａと協働してロータ鉄心３０を挟み込むように鉄心装着部１１の外周に圧入されている。鉄心装着部１１に圧入され端面板２０Ｂの外側に設置されたカラー２５は、端面板２０Ａ，２０Ｂおよびロータ鉄心３０がロータシャフト１０から離脱するのを阻止する。

ロータ鉄心３０は、円板状のケイ素鋼板（電磁鋼板）を多数積層して構成されている。ロータ鉄心３０の中央には、ロータシャフト１０の鉄心装着部１１が圧入される貫通孔３１が設けられている。ロータ鉄心３０は、その貫通孔３１に鉄心装着部１１を圧入してロータシャフト１０に固定されている。
ロータ鉄心３０の外周近傍には永久磁石片６０が挿入される複数の磁石挿入孔（磁石挿入用開口部）３２が周方向等間隔に配置されて設けられており、各磁石挿入孔３２はロータ鉄心３０を軸方向に貫通している。ロータ鉄心３０を構成する全ての積層板において磁石挿入孔３２は同一形状をなしており、図３（ａ）に示すように、磁石挿入孔３２の内周側内壁３３は平坦面に形成され、磁石挿入孔３２の周方向両側の側部内壁３４，３４は内周側内壁３３に対して直角をなす面に形成され、磁石挿入孔３２の外周側内壁３５は径方向外側に膨出する円弧面に形成されている。

図２、図４に示すように、ロータ鉄心３０は軸方向に二つの積層群に分割されており、軸方向略中央を境として端面板２０Ａに近い側が第１積層群（ロータ鉄心の一部）３０Ａ、端面板２０Ｂに近い側が第２積層群（ロータ鉄心の他部）３０Ｂとなっている。そして、第１積層群３０Ａを構成する全ての積層板において磁石挿入孔３２の周方向位置は完全に一致しており、第２積層群３０Ｂを構成する全ての積層板において磁石挿入孔３２の周方向位置は完全に一致している（以下の説明では、区別する必要がある場合は第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａ、第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂとして記載し、区別する必要がない場合はロータ鉄心３０の磁石挿入孔３２と記載する）。しかしながら、図３（ｂ）および図４に示すように、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａと第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂは周方向に重複する部分を残しながら周方向に若干ずれており、両磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂの周方向重複部分に永久磁石片６０が挿入されている。

永久磁石片６０は図３（ａ）に示す断面形状の板状をなし、永久磁石片６０の内周側側面６１は平坦面に形成され、永久磁石片６０の周方向両側の側面６２，６２は内周側側面６１に対して直角をなす面に形成され、永久磁石片６０の外周側側面６３は径方向外側に膨出する円弧面に形成されている。ここで、永久磁石片６０と磁石挿入孔３２の寸法関係について説明すると、磁石挿入孔３２は周方向幅および径方向幅が共に永久磁石片６０よりも大きく、磁石挿入孔３２の外周側内壁３５の曲率半径は永久磁石片６０の外周側側面６３の曲率半径よりも大きい。

この永久磁石片６０は、図３（ｂ）に示すように、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａの内壁と第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの内壁によって挟持されている。詳述すると、永久磁石片６０の外周側側面６３は第１積層群３０Ａにおける磁石挿入孔３２Ａの外周側内壁３５と第２積層群３０Ｂにおける磁石挿入孔３２Ｂの外周側内壁３５の両方に密接し、永久磁石片６０の内周側側面６１と図中左側の側面６２とが交差する角部６４は第１積層群３０Ａにおける磁石挿入孔３２Ａの内周側内壁３３に密接し、永久磁石片６０の内周側側面６１と図中右側の側面６２とが交差する角部６５は第２積層群３０Ｂにおける磁石挿入孔３２Ｂの内周側内壁３３に密接している。
なお、端面板２０Ａ，２０Ｂはロータ鉄心３０の磁石挿入孔３２の両端を塞いで永久磁石片６０が磁石挿入孔３２から抜け出るのを阻止する。

このように構成された回転子１は、永久磁石片６０が磁石挿入孔３２内において径方向外側に固定されているので、回転子１の外側に配置されるステータ（図示略）に対して永久磁石片６０を接近して配置することができ、永久磁石片６０の磁力を有効に利用することができ、この回転子１を備えた回転電機（例えばモーター等）の性能を向上させることができる。
しかも、永久磁石片６０は第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａの内壁と第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの内壁によって挟持され固定されているので、磁石挿入孔３２と永久磁石片６０との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片６０を確実にガタ付かないようにすることができる。
また、磁石挿入孔３２内で永久磁石片６０がガタ付かず、回転子１を回転したときに永久磁石片６０が磁石挿入孔３２の内壁をたたくこともないので、異音発生を防止することができ、この回転子１を備えた回転電機（例えばモーター等）の静粛性を向上させることができる。

次に、この回転子１の製造方法を図２を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ロータシャフト１０の鉄心装着部１１に端面板２０Ａを圧入し係止部１２に突き当てた状態に取り付けておく。
次に、ロータ鉄心３０を用意し、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａと第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂを完全に重複させ、各磁石挿入孔３２に永久磁石片６０を挿入する（図２（ｂ）および図３（ａ）参照）。

次に、図２（ｃ）および図４に示すように、ロータ鉄心３０の貫通孔３１がずれないようにしながら、第２積層群３０Ｂを第１積層群３０Ａに対して第２積層群３０Ｂ側から見て反時計回り方向に回転させる。すると、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａと第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの重複部分が狭まっていき、永久磁石片６０の角部６４が第１積層群３０Ａにおける磁石挿入孔３２Ａの内周側内壁３３に接触し、永久磁石片６０の角部６５が第２積層群３０Ｂにおける磁石挿入孔３２Ｂの内周側内壁３３に接触して、永久磁石片６０を徐々に径方向外側へと移動させていく。そして、永久磁石片６０の外周側側面６３が第１積層群３０Ａにおける磁石挿入孔３２Ａの外周側内壁３５あるいは第２積層群３０Ｂにおける磁石挿入孔３２Ｂの外周側内壁３５に接触すると、永久磁石片６０の外周側側面６３と磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂの外周側内壁３５は円弧面をなしていて互いに引っ掛かることがないので、永久磁石片６０は一番収まりの良い位置まで移動する。この収まりの良い位置において、永久磁石片６０の外周側側面６３が磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂの両外周側内壁３５に密接し、永久磁石片６０は第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａの内壁と第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの内壁によって挟持されて固定される。図３（ｂ）はこの状態を示している。

次に、この永久磁石片６０を備えたロータ鉄心３０を、図２（ｄ）に示すようにロータシャフト１０の鉄心装着部１１に圧入する。
さらに、図２（ｅ）に示すように、端面板２０Ｂを鉄心装着部１１に圧入してロータ鉄心３０に密接する。
最後に、図２（ｆ）に示すように、カラー２５を鉄心装着部１１に圧入して端面板２０Ｂに圧接する。これにより、前述した回転子１が完成する。

なお、前述した回転子１では、ロータ鉄心３０を軸方向に二つの積層群に分割したが、分割数は三つ以上にすることも可能である。例えば、図５に示すようにロータ鉄心３０を軸方向に三つの積層群３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅに分割した場合には、第２積層群３０Ｄを第１積層群３０Ｃおよび第３積層群３０Ｅに対して周方向にずらすことにより、永久磁石片６０を各積層群３０Ｃ〜３０Ｅの磁石挿入孔３２の内壁によって挟持することができる。また、図６に示すようにロータ鉄心３０を軸方向に四つの積層群３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉに分割した場合には、第２，第４積層群３０Ｇ、３０Ｉを第１，第３積層群３０Ｆ，３０Ｈに対して周方向にずらすことにより、永久磁石片６０を各積層群３０Ｆ〜３０Ｉの磁石挿入孔３２の内壁によって挟持することができる。つまり、分割数を幾つにしても、互いに隣り合う積層群を周方向にずらせば、永久磁石片６０を各積層群の磁石挿入孔の内壁によって挟持することができる。

次に、回転子１の別の製造方法を図７を参照して説明する。ここでは、ロータ鉄心３０を軸方向に二つの積層群３０Ａ，３０Ｂに分割した場合で説明する。この回転子１の場合には、第１積層群３０Ａにだけ貫通孔３１から中心方向に突出するキー（固定手段）３６を一体に形成しておき、ロータ鉄心３０の鉄心装着部１１にキー３６が嵌合するキー溝１３を軸方向全長に亘って設けておく。第２積層群３０Ｂにはキーを設けない。

まず、ロータシャフト１０の鉄心装着部１１に端面板２０Ａを装着し、さらに、図７（ａ）に示すように、ロータシャフト１０の鉄心装着部１１にロータ鉄心３０の第１積層群３０Ａを、キー３６をキー溝１３に嵌合させながら装着する。
次に、ロータシャフト１０の鉄心装着部１１に第２積層群３０Ｂを圧入する。その際には第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａと第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂがほぼ重複するように配置する。

次に、重複した磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂに永久磁石片６０を挿入し、その後、図７（ｂ）に示すように、第２積層群３０Ｂをロータシャフト１０に対して図中反時計回り方向に回転する。ロータシャフト１０と第１積層群３０Ａはキー３６とキー溝１３の嵌合によって回転不能になっているので、第２積層群３０Ｂをロータシャフト１０に対して回転させることにより、第２積層群３０Ｂを第１積層群３０Ａに対して回転させることができる。これにより、前述した製造方法と同様に、永久磁石片６０を径方向外側の一番収まりの良い位置まで移動させ、且つ、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａの内壁と第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの内壁によって挟持し固定することができる。
この後、ロータシャフト１０の鉄心装着部１１に端面板２０Ｂとカラー２５を圧入して回転子１が完成する。

ところで、前述した参考例の回転子１では磁石挿入孔３２をロータ鉄心３０の軸方向に貫通して設けたが、図８に示すように、ロータ鉄心３０の軸方向両端部を構成するケイ素鋼板３０ａには磁石挿入孔３２を設けないでおくことにより、磁石挿入孔３２の両端をケイ素鋼板３０ａで閉塞し、磁石挿入孔３２を軸方向両端が閉塞された閉空間にしてもよい。このようにすると、前述した端面板２０Ａ，２０Ｂを設けずに、永久磁石片６０が磁石挿入孔３２から離脱するのを阻止することができる。したがって、端面板２０Ａ，２０Ｂが不要になり、構成を簡単にすることができる。

次に、図９を参照して他の参考例の回転子１を説明する。図９に示す他の参考例の回転子１が前述した参考例の回転子１と相違する点は、磁石挿入孔３２の断面形状と永久磁石片６０の断面形状にある。

図９に示す回転子１と図１，図３に示す回転子１との相違点を説明する。図９に示す回転子１において、磁石挿入孔３２の周方向両側の側部内壁３４，３４は径方向外側に進むにしたがって磁石挿入孔３２の周方向中央から遠ざかるテーパ面に形成されており、永久磁石片６０の周方向両側の側面６２，６２は径方向外側に進むにしたがって永久磁石片６０の周方向中央から遠ざかるテーパ面に形成されていて、磁石挿入孔３２の側部内壁３４のテーパ角度と永久磁石片６０の側面６２のテーパ角度は同一に設定されている。

この回転子１では、図９（ａ）に示すように、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａと第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂを完全に重複させ、各磁石挿入孔３２に永久磁石片６０を挿入した後、第２積層群３０Ｂを第１積層群３０Ａに対して図中反時計回り方向に回転すると、図９（ｂ）に示すように、第１積層群３０Ａにおける磁石挿入孔３２Ａの左側の側部内壁３４と永久磁石片６０の周方向左側の側面６２が面当接し、第２積層群３０Ｂにおける磁石挿入孔３２Ｂの周方向右側の側部内壁３４と永久磁石片６０の右側の側面６２が面当接し、これら当接面におけるテーパ作用によって永久磁石片６０が径方向外側に平行移動し、永久磁石片６０の外周側側面６３が磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂの両外周側内壁３５，３５に密接する。これにより、永久磁石片６０は径方向外側に位置決めされるとともに、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａの内壁と第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの内壁によって挟持され固定される。
なお、図９に示す形態では、磁石挿入孔３２の側部内壁３４と永久磁石片６０の側面６２の両方をテーパ面にしているが、少なくとも磁石挿入孔３２の外周側内壁３５がテーパ面であれば永久磁石片６０を径方向外側に平行移動することが可能である。

次に、この発明に係る永久磁石式回転子とその製造方法の実施例を図１０および図１１の図面を参照して説明する。図１０および図１１に示すこの発明の実施例の回転子１が前述した参考例の回転子１と相違する点は、磁石挿入孔３２の断面形状と永久磁石片６０の断面形状にある。
図１０に示す実施例の回転子１と図１，図３に示す参考例の回転子１との相違点を説明する。図１０に示す回転子１において、磁石挿入孔３２の内周側内壁３３は、磁石挿入孔３２の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面３３ａ，３３ｂから構成されており、永久磁石片６０の内周側側面６１は永久磁石片６０の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面６１ａ，６１ｂから構成されていて、磁石挿入孔３２の内周側内壁３３の挟角は永久磁石片６０の内周側側面６１の挟角よりも若干大きく設定されている。また、磁石挿入孔３２の外周側内壁３５の曲率半径と永久磁石片６０の外周側側面６３の曲率半径は同一に設定されている。

この回転子１では、図１０（ａ）に示すように、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａと第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂを完全に重複させ、各磁石挿入孔３２に永久磁石片６０を挿入した後、第２積層群３０Ｂを第１積層群３０Ａに対して図中反時計回り方向に回転すると、図１０（ｂ）に示すように、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａにおける内周側内壁３３の左側テーパ面３３ａと永久磁石片６０の内周側側面６１の左側テーパ面６１ａが当接し、第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂにおける内周側内壁３３の右側テーパ面３３ｂと永久磁石片６０の内周側側面６１の右側テーパ面６１ｂが当接し、磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂの内周側内壁３３ａ，３３ｂのテーパ作用によって永久磁石片６０が径方向外側に平行移動し、永久磁石片６０の外周側側面６３が磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂの両外周側内壁３５，３５に面当接する。これにより、永久磁石片６０は径方向外側に位置決めされるとともに、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａの内壁と第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの内壁によって挟持され固定される。
なお、図１０に示す回転子１では、磁石挿入孔３２の内周側内壁３３と永久磁石片６０の内周側側面６１の両方をテーパ面にしているが、少なくとも磁石挿入孔３２の内周側内壁３３がテーパ面であれば永久磁石片６０を径方向外側に平行移動することが可能である。

次に、図１１に示す回転子１と図１０に示す回転子１との相違点を説明する。図１０に示す回転子１では、磁石挿入孔３２の外周側内壁３５と永久磁石片６０の外周側側面６３が共に円弧面に形成されていたが、図１１に示す回転子１では、磁石挿入孔３２の外周側内壁３５が、磁石挿入孔３２の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面３５ａ，３５ｂから構成されており、永久磁石片６０の外周側側面６３が永久磁石片６０の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面６３ａ，６３ｂから構成されていて、磁石挿入孔３２の外周側内壁３５の挟角と永久磁石片６０の外周側側面６３の挟角はほぼ同じに設定されている。それ以外の構成は図１０に示す回転子１と同じである。

この回転子１では、図１１（ａ）に示すように、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａと第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂを完全に重複させ、各磁石挿入孔３２に永久磁石片６０を挿入した後、第２積層群３０Ｂを第１積層群３０Ａに対して図中反時計回り方向に回転すると、図１１（ｂ）に示すように、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａにおける内周側内壁３３の左側テーパ面３３ａと永久磁石片６０の内周側側面６１の左側テーパ面６１ａが当接し、第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂにおける内周側内壁３３の右側テーパ面３３ｂと永久磁石片６０の内周側側面６１の右側テーパ面６１ｂが当接し、磁石挿入孔３２Ａ，３２Ｂの内周側内壁３３ａ，３３ｂのテーパ作用によって永久磁石片６０が径方向外側に平行移動し、永久磁石片６０の外周側側面６３における右側テーパ面６３ｂが第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａにおける外周側内壁３５の右側テーパ面３５ｂに当接し、永久磁石片６０の外周側側面６３における左側テーパ面６３ａが第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂにおける外周側内壁３５の左側テーパ面３５ａに当接する。これにより、永久磁石片６０は径方向外側に位置決めされるとともに、第１積層群３０Ａの磁石挿入孔３２Ａの内壁と第２積層群３０Ｂの磁石挿入孔３２Ｂの内壁によって挟持され固定される。
なお、図１１に示す回転子１の場合も、図１０に示す回転子１の場合と同様に、少なくとも磁石挿入孔３２の内周側内壁３３がテーパ面であれば永久磁石片６０を径方向外側に平行移動することが可能である。

この発明に係る永久磁石式回転子に関連する技術の参考例１の正面図である。前記参考例１の永久磁石式回転子の製造方法を示す工程図である。前記参考例１の永久磁石式回転子における永久磁石片固定工程を説明するための部分正面図である。前記参考例１の永久磁石式回転子における永久磁石片固定工程を説明するための斜視図である。前記参考例１の永久磁石式回転子の変形例を示す斜視図である。前記参考例１の永久磁石式回転子の別の変形例を示す斜視図である。この発明に係る永久磁石式回転子に関連する技術の参考例２とその製造方法を説明するための部分正面図である。この発明に係る永久磁石式回転子に関連する技術の参考例３の部分断面図である。この発明に係る永久磁石式回転子に関連する技術の参考例４とその製造方法を説明するための部分正面図である。この発明に係る永久磁石式回転子の実施例１とその製造方法を説明するための部分正面図である。この発明に係る永久磁石式回転子の実施例２とその製造方法を説明するための部分正面図である。

符号の説明

１永久磁石式回転子
３０ロータ鉄心
３０Ａ第１積層群（ロータ鉄心の一部）
３０Ｂ第２積層群（ロータ鉄心の他部）
３２，３２Ａ，３２Ｂ磁石挿入孔（磁石挿入用開口部）
３３内周側内壁
３４側部内壁
３５外周側内壁
３５ａ，３５ｂテーパ面
３６キー（固定手段）
６０永久磁石片
６３外周側側面
６３ａ，６３ｂテーパ面

Claims

外周近傍に複数の磁石挿入用開口部を設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心が構成され、前記磁石挿入用開口部に永久磁石片が挿入されてなる永久磁石式回転子において、
前記永久磁石片の外周側側面は円弧面に形成されており、
前記磁石挿入用開口部は周方向幅および径方向幅が共に前記永久磁石片よりも大きく、該磁石挿入用開口部の外周側内壁が円弧面に形成されており、
前記磁石挿入用開口部の内周側内壁は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記永久磁石片の内周側側面は、前記永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角は前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きく、
前記ロータ鉄心の一部が他部に対して周方向にずれていて、前記永久磁石片は前記一部の磁石挿入用開口部の内壁と前記他部の磁石挿入用開口部の内壁によって挟持されるとともに、前記永久磁石片の外周側側面が前記磁石挿入用開口部の外周側内壁に密接していることを特徴とする永久磁石式回転子。
前記磁石挿入用開口部の外周側内壁の曲率半径と、前記永久磁石片の外周側側面の曲率半径は同一に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転子。
外周近傍に複数の磁石挿入用開口部を設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心が構成され、前記磁石挿入用開口部に永久磁石片が挿入されてなる永久磁石式回転子において、
複数の前記磁石挿入用開口部は少なくとも前記ロータ鉄心の一部を軸方向に貫通しており、
前記永久磁石片の外周側側面は、該永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記磁石挿入用開口部は周方向幅および径方向幅が共に前記永久磁石片よりも大きく、該磁石挿入用開口部の外周側内壁は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記ロータ鉄心の一部が他部に対して周方向にずれていて、前記永久磁石片は前記一部の磁石挿入用開口部の内壁と前記他部の磁石挿入用開口部の内壁によって挟持されるとともに、前記永久磁石片の外周側側面が前記磁石挿入用開口部の外周側内壁に密接していることを特徴とする永久磁石式回転子。
前記磁石挿入用開口部の内周側内壁は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記永久磁石片の内周側側面は、前記永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角は前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の永久磁石式回転子。
前記ロータ鉄心は、軸方向両端部に前記磁石挿入用開口部を閉塞する鋼板を備え、前記磁石挿入用開口部は閉空間であることを特徴する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石式回転子。
前記磁石挿入用開口部を閉塞する鋼板は、前記磁石挿入用開口部が設けられている鋼板と同じ材質からなることを特徴する請求項５に記載の永久磁石式回転子。
前記ロータ鉄心の前記一部にロータシャフトに対するロータ鉄心の周方向位置を規制する固定手段が設けられていることを特徴する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の永久磁石式回転子。
永久磁石片の内周側側面に該永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備えて該永久磁石片を構成し、
前記永久磁石片よりも磁石挿入用開口部の周方向幅および径方向幅が共に大きく、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁が、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が１８０度より小さい一対のテーパ面を備え、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角が前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きい前記磁石挿入用開口部を外周近傍に複数設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心を構成し、
前記ロータ鉄心の前記磁石挿入用開口部に前記永久磁石片を挿入し、
前記ロータ鉄心を軸方向に複数の積層群に分割してその一部の積層群を他の積層群に対して周方向にずらし、
前記永久磁石片を前記一部の積層群の磁石挿入用開口部内壁と前記他の積層群の磁石挿入用開口部内壁により挟持し、
前記永久磁石片を挟持した前記ロータ鉄心をロータシャフトに圧入することを特徴とする永久磁石式回転子の製造方法。