JP4726105B2

JP4726105B2 - 配向装置

Info

Publication number: JP4726105B2
Application number: JP2001235937A
Authority: JP
Inventors: 陽至日野; 真也内藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: CN1405947A; US6713923B2; DE60202564D1; DE60202564T2; US20030025415A1; JP2003047212A; EP1282215B1; CN1240172C; EP1282215A1; TWI268038B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機などの回転電機に用いられる磁石埋込形回転子のロータコアを内部に収容して、そのロータコアの各極毎のスリット内で永久磁石を形成するときに利用される配向装置及び着磁装置に係り、特に、ロータコアのスリットに配された樹脂磁石を効率よく配向できる配向装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁石埋込型回転子において、ロータコア１の各極毎のスリット２に充填された樹脂磁石３の配向は、図６に示すような構成により行われていた。すなわち、ロータコア収容部４の外周に沿って前記スリット２と等しい間隔で同極を隣り合せて配された複数の永久磁石５と、その複数の永久磁石５間にロータコア収容部４の外周に沿って配された複数のポールピース６と、を備えた成形金型７が用いられていた。
【０００３】
そして、前記ロータコア収容部４にロータコア１が配されて、図６に１本の破線で示すように、前記複数の永久磁石５から前記ポールピース６を経て樹脂磁石３に向かう磁束が発生して、スリット２に充填された樹脂磁石３を配向するようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような成形金型７を用いて配向する方法では、スリット２の磁気抵抗はロータコア１の磁気抵抗よりも大きいため、図７に複数の破線で示すように、永久磁石５から発生する磁束がロータコア１の最外周側のスリット２ａに充填されている樹脂磁石３を避けてしまい、前記最外周側の樹脂磁石３が十分に配向されないことがあった。
【０００５】
このような磁石埋込型回転子を用いた回転電機においては、一般的に、出力トルクの大きさは樹脂磁石３から発生する磁束に依存するため、その樹脂磁石３の配向が不十分で樹脂磁石３からの磁束が小さいと、出力トルクが小さくなって回転電機としての性能が低下してしまう。
なお、このような課題は、樹脂磁石の配向時に限ったものではなく、その他の永久磁石の着磁時においても同様に存在するものである。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術の未解決の課題を解決することを目的とするものであって、ロータコアのスリットに充填された樹脂磁石を効率よく配向することができる配向装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題のうち前者を解決するために、請求項１に係る配向装置は、ロータコアの外周面の周方向に等間隔に所定個数の磁極を備え、該磁極は、前記ロータコアに円弧状のスリットがそれぞれ軸中心に向かうように形成され、該スリットに樹脂磁石が充填および配向されてなる永久磁石が収容されて形成される磁石埋込型回転子の前記ロータコアを内部に収容し、収容した前記ロータコアの前記スリットに樹脂磁石が充填される際に該樹脂磁石を配向する配向装置であって、前記ロータコアを収容するロータコア収容部の外周に沿って等間隔に同極を隣り合わせて配される前記磁極の数と同数の永久磁石と、前記複数の永久磁石間に配され強磁性体からなる複数のポールピースと、を備え、前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記ロータコア収容部から遠い側における周方向の両端部間の幅が、前記ロータコア収容部側における周方向の両端部間の幅よりも広く、前記複数のポールピースのそれぞれは、前記ロータコア収容部側における周方向の両端部間の幅が、前記ロータコアの最外周側にある前記スリットの周方向の両端部間の幅よりも狭いことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明である配向装置において、前記ポールピース及び前記永久磁石の外周側に配される部材を非磁性体とした。
【００１１】
したがって、請求項１に係る配向装置にあっては、ポールピースは、ロータコア収容部側の端部の幅が、ロータコアの最外周側にあるスリットの両端部間の幅よりも小さいため、配向用の永久磁石又は電磁石コイルから発生する磁束がロータコアの最外周側のスリットに充填されている樹脂磁石を避けることを防止でき、ロータコアの各極毎のスリットに充填された樹脂磁石を効率よく十分に配向することができ、このような磁石埋込型回転子を用いた回転電機においては、出力トルクが大きくなって回転電機としての性能が向上する。
【００１２】
また、前記ロータコアのスリット自身に無視できない幅（太さ）があるときには、前記ロータコア収容部側の端部の幅を、ロータコアの最外周側にあるスリットの両端部間が最大となる部分の幅よりも小さくするようにしてもよい。
さらに、請求項１に係る発明である配向装置にあっては、前記永久磁石は、ロータコア収容部から遠い側の端部の幅が、ロータコア収容部側の端部の幅よりも大きいため、両端部の幅が同一である永久磁石を用いたときに比べ、ポールピースのロータコア収容部から遠い側の磁気抵抗が大きくなり、その結果、ロータコア収容部側を通る磁束が多くなって、ロータコアのスリットに充填された樹脂磁石を効率よく十分に配向することができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明である配向装置にあっては、前記ポールピース及び前記永久磁石の外周側に配される部材を非磁性体としたため、永久磁石外周側の磁気抵抗が大きくなり、その結果、ロータコア収容部側を通る磁束が多くなって、ロータコアのスリットに充填された樹脂磁石を効率よく十分に配向することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る配向装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図６及び図７に対応する部分には同一符号を付している。
図１は、本発明の配向装置である成形金型の構成を示す断面図である。
成形金型７は、図１（ａ）に示すように、上型８、中間型９及び下型１０から構成され、上型８には、外部から樹脂磁石３を注入するための注入口１１が設けられている。また、中間型９には、注入口１１から注入された樹脂磁石３をロータコア１の各スリット２に充填するための、スプルーランナ１２及びゲート１３が設けられている。
【００１６】
さらに、下型１０には、当該下型１０の平面図である図１（ｂ）に示すように、ロータコア１を収容するロータコア収容部４が中央に設けられ、そのロータコア収容部４の外周に沿って、ロータコア１のスリット２と等しい間隔で同極を隣り合せて配された複数の永久磁石５が配されている。その永久磁石５は、ロータコア収容部４から遠い側の端部５ｂの幅が大きくなっており、ロータコア収容部４側の端部５ａの幅の３〜４倍になっている。
【００１７】
永久磁石５間には複数の強磁性体からなるポールピース６が配されており、そのポールピース６は、図１（ｂ）の要部拡大図である図２に示すように、ロータコア収容部４側の端部６ａの幅θが、ロータコア１の最外周側にあるスリット２ａの両端部間が最大となる部分の幅αmaxと最小となる部分の幅αminとの平均値になっている。
【００１８】
また、永久磁石５及びポールピース６のロータコア収容部４から遠い側の端部５ｂ、６ｂには、それらを囲む非磁性体部材１４が配されている。
次に、円周方向に等間隔に４つ設けられた各極毎に３層の円弧状のスリット２が設けられているロータコア１の当該スリット２に、上述の成形金型７を用いて樹脂磁石３を充填する手順を説明する。
【００１９】
まず、図１（ｂ）に示すように、樹脂磁石３を充填する前のロータコア１を下型１０のロータコア収容部４に装着するとともに、当該ロータコア１のスリット２の端部を永久磁石５に向ける。
次いで、下型１０の上面に中間型９及び上型８を配した後、上型８の注入口１１から樹脂磁石３を注入する。すると、注入口１１から注入された樹脂磁石３は、中間型９のスプルーランナ１２及びゲート１３を介して、下型１０に収容されているロータコア１の各スリット２に充填される。その際、永久磁石５からポールピース６を経て樹脂磁石に向かう磁束が発生し、図３に複数の破線で示すように、その磁束はロータコア１の最外周側から順に内側のスリット２ａに充填されている樹脂磁石３を通って、各極のスリット２に配された樹脂磁石３が配向される。
【００２０】
このように、本実施の形態の配向装置では、ポールピース６は、ロータコア収容部４側の端部６ａの幅が、ロータコア１の最外周側にあるスリット２ａの両端部間の幅よりも小さいため、図３に複数の破線で示すように、永久磁石５から発生する磁束がロータコア１の最外周側のスリット２ａに充填されている樹脂磁石３を避けることがなく、ロータコア１の各極毎のスリット２に配された樹脂磁石３を効率よく十分に配向することができる。また、このような磁石埋込型回転子を用いた回転電機においては、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、出力トルクが大きくなるなど回転電機としての性能が向上する。
【００２１】
また、永久磁石５は、ロータコア収容部４から遠い側の端部５ｂの幅がロータコア収容部４側の端部５ａの幅よりも大きくなっているため、両端部５ａ、５ｂの幅が同一である永久磁石を用いたときに比べ、ポールピース６のロータコア収容部４から遠い側の磁気抵抗が大きくなり、その結果、ロータコア収容部４側を通る磁束が多くなって、ロータコア１のスリット２に配された樹脂磁石３を効率よく十分に配向することができる。
【００２２】
さらに、ポールピース６及び永久磁石５の外周側に配される部材を非磁性体とすることで、永久磁石５の外周側の磁気抵抗が大きくなり、その結果、ロータコア収容部４側を通る磁束が多くなって、ロータコア１のスリット２に充填された樹脂磁石３を効率よく十分に配向することができる。
なお、上記実施の形態は、本発明に係る配向装置の実施例を示したものであり、収容できるロータコア１の形状や配向用の磁石の種類等を限定するものではない。
【００２３】
例えば、上記実施の形態においては、ポールピース６の、ロータコア収容部４側の端部６ａの幅θを、ロータコア１の最外周側にあるスリット２ａの両端部間が最大となる部分の幅αmaxと最小となる部分の幅αminとの平均値とした例を示したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、前記ロータコア収容部４側の端部６ａの幅θを、ロータコア１の最外周側にあるスリット２ａの両端部間が最大となる部分の幅αmaxとしてもよいし、最小となる部分の幅αminより小さくしてもよい。
【００２４】
また、３つのスリット２が設けられたロータコア１を収容して、そのスリット２に充填された樹脂磁石３を配向する例を示したが、上記実施の形態はロータコア１の形状を限定するものではなく、ロータコア１は、１極当たりに３つよりも多くのスリット２が設けられているものでもよいし、１極当たりに１つのスリット２が設けられているものでもよい。また、円弧状に形成されたスリット２に充填された樹脂磁石３を配向する例を示したが、スリット２の形状は円弧状に限定されるものではなく、その他の形状であってもよい。
【００２５】
さらに、上記実施の形態においては、永久磁石５間にポールピース６を配して、永久磁石５から発生する磁束で樹脂磁石を配向する例を示したが、図５に示すように、ポールピース６の外周側を連結する電磁石部材１５を当該ポールピース６と一体に設けて着磁ヨークを形成するとともに、各ポールピース６に電磁石コイル１６をそれぞれ巻回して、電磁石コイル１６から発生する磁束で樹脂磁石を配向するようにしてもよく、永久磁石５を用いるときと同様に、ロータコア１の各極毎のスリット２に充填された樹脂磁石３を効率よく十分に配向することができる。また、ポールピース６に電磁石コイル１６を巻回するようにしたときには、ロータコア１のスリット２に配された永久磁石を着磁する着磁装置として利用してもよく、配向装置として用いるときと同様に、ロータコア１の各極毎のスリット２に配された永久磁石を効率よく十分に着磁することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る配向装置にあっては、ポールピースは、ロータコア収容部側の端部の幅が、ロータコアの最外周側にあるスリットの両端部間の幅よりも小さいため、配向用の磁石から発生する磁束がロータコアの最外周側のスリットに充填されている樹脂磁石を避けることを防止でき、ロータコアの各極毎のスリットに充填された樹脂磁石を効率よく十分に配向することができ、このような磁石埋込型回転子を用いた回転電機においては、出力トルクが大きくなって回転電機としての性能が向上する。
【００２７】
また、本発明に係る着磁装置にあっては、本発明の配向装置と同様に、ポールピースは、ロータコア収容部側の端部の幅が、ロータコアの最外周側にあるスリットの両端部間の幅よりも小さいため、着磁用の電磁石コイルから発生する磁束がロータコアの最外周側のスリットに充填されている永久磁石を避けることを防止でき、ロータコアの各極毎のスリットに配された永久磁石を効率よく十分に着磁することができ、このような磁石埋込型回転子を用いた回転電機においては、出力トルクが大きくなって回転電機としての性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配向装置である成形金型の構成を示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図であり、（ｂ）は上型及び中間型が外された状態を示す平面図である。
【図２】図１の成形金型とスリットとの関係を説明するための要部拡大図である。
【図３】図１の永久磁石による磁束の流れを説明するための要部拡大図である。
【図４】図１の成形金型を用いて製造された回転電機の性能を示すグラフである。
【図５】本発明の配向装置の変形例を示す図であって、図１（ｂ）に対応する平面図である。
【図６】従来の成形金型を示す図であって、図１（ｂ）に対応する平面図である。
【図７】図６の成形金型による作用を説明するための図であって、図３に対応する要部拡大図である。
【符号の説明】
１ロータコア
２スリット
３樹脂磁石
４ロータコア収容部
５永久磁石
５ａ、５ｂ端部
６ポールピース
６ａ、６ｂ端部
７成形金型
８上型
９中間型
１０下型
１５連結部材
１６電磁石コイル

Claims

ロータコアの外周面の周方向に等間隔に所定個数の磁極を備え、該磁極は、前記ロータコアに円弧状のスリットがそれぞれ軸中心に向かうように形成され、該スリットに樹脂磁石が充填および配向されてなる永久磁石が収容されて形成される磁石埋込型回転子の前記ロータコアを内部に収容し、収容した前記ロータコアの前記スリットに樹脂磁石が充填される際に該樹脂磁石を配向する配向装置であって、
前記ロータコアを収容するロータコア収容部の外周に沿って等間隔に同極を隣り合わせて配される前記磁極の数と同数の永久磁石と、
前記複数の永久磁石間に配され強磁性体からなる複数のポールピースと、を備え、
前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記ロータコア収容部から遠い側における周方向の両端部間の幅が、前記ロータコア収容部側における周方向の両端部間の幅よりも広く、
前記複数のポールピースのそれぞれは、前記ロータコア収容部側における周方向の両端部間の幅が、前記ロータコアの最外周側にある前記スリットの周方向の両端部間の幅よりも狭いことを特徴とする配向装置。
前記ポールピース及び前記永久磁石の外周側に配される部材を非磁性体としたことを特徴とする請求項１に記載の配向装置。