JP4861144B2

JP4861144B2 - ロータコアの製造方法

Info

Publication number: JP4861144B2
Application number: JP2006328904A
Authority: JP
Inventors: 仁塩原; 仁志佐々木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-12-06
Also published as: JP2008148365A

Description

本発明は、ロータコアの磁石挿入孔に挿入した永久磁石を固定するロータコアの製造方法に関するものである。

回転電機のロータコアの孔部に永久磁石を挿入した場合、永久磁石と孔部の間に隙間が生じるために、回転電機の駆動時や停止時に永久磁石が孔部内で移動し、衝突音が発生したり、永久磁石の塗装を剥がすおそれがあるので、永久磁石を孔部内で位置決め固定する必要がある。

回転電機のロータコアに永久磁石を固定する手法としては、孔部に永久磁石を挿入した後に樹脂材を注入する方法や、特許文献１に示されるように孔部に割りピンを挿入する方法が知られている。しかしながら、前者の方法では、樹脂材を硬化するための工程及び冷却工程が必要であるので製造工程が複雑となる。しかも、前記硬化工程及び冷却工程を行うための設備が必要であるために設備投資が高騰し、ロータコアを安価に製造することができない。一方、後者の方法では、永久磁石において、割りピンが当接した部分に応力が集中し、前記永久磁石にひびが生じるおそれがある。

これらの不具合を回避すべく、特許文献２には、ロータコアの孔部に挿入した接着シートによって、前記永久磁石を孔部に位置決め固定する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−８３８９２号公報特許第３２７７７８０号公報

しかしながら、特許文献２に示す方法では、接着シートに塗布されている接着剤の接着機能が低下した場合に、永久磁石の固定が不十分になるおそれがある。また、特許文献２で用いられている接着シートは、基材としてガラス繊維が用いられているために弾性力に乏しく、弾性力を利用して永久磁石を孔部に固定することは難しい。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、弾性部材からなるスペーサを用いてロータコアの孔部に永久磁石を簡単かつ確実に固定することが可能なロータコアの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るロータコアの製造方法は、永久磁石を挿入するための磁石挿入孔が形成されたロータコアの製造方法であって、前記磁石挿入孔に弾性部材からなるスペーサを挿入する工程と、前記永久磁石を前記磁石挿入孔に挿入する工程と、前記スペーサの両端に押圧装置によって押圧力を付与し、前記スペーサの少なくとも前記永久磁石に臨む部位を前記永久磁石側に指向して膨出させることにより前記磁石挿入孔内で前記永久磁石を固定する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、スペーサの両端を押圧して磁石挿入孔内に押し込み、前記スペーサの前記永久磁石に臨む部位を前記永久磁石側に指向して膨出させることにより生じる押圧力によって、磁石挿入孔内に永久磁石を簡単かつ確実に固定することができる。

他の本発明に係るロータコアの製造方法は、永久磁石を挿入するための磁石挿入孔が形成されたロータコアの製造方法であって、中空の弾性部材からなるスペーサに前記永久磁石を挿入する工程と、前記永久磁石が挿入された前記スペーサを前記磁石挿入孔に挿入する工程と、前記スペーサの両端に押圧装置によって押圧力を付与し、前記スペーサの少なくとも前記永久磁石に臨む部位を前記永久磁石側に指向して膨出させることにより前記磁石挿入孔内で前記永久磁石を固定する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、磁石挿入孔に挿入される永久磁石は、中空のスペーサによって周りが被われた状態で磁石挿入孔内に固定されるために、永久磁石の表面の酸化を防ぐことができる。

また、押圧部材は、ガイド部材に形成された貫通孔に摺動自在に挿入されているので、スペーサの両端に確実に押圧力を付与することができる。

さらに、押圧部材の長手方向に形成されたマーカ部によって、押圧部材の変位量を確認することにより、永久磁石の位置決め固定の確認が容易となり、ロータコアの品質の管理も容易となる。

さらにまた、永久磁石を固定する工程後に、前記スペーサの膨出部分を保持するために、前記磁石挿入孔内にスペーサ保持部材を挿入することにより、さらに確実に永久磁石の位置決め固定することができる。

本発明によれば、弾性部材からなるスペーサの両端を押圧して磁石挿入孔内に押し込み、前記スペーサの前記永久磁石に臨む部位を前記永久磁石側に指向して膨出させることにより生じる押圧力によって、磁石挿入孔内に永久磁石を簡単かつ確実に固定することができる。また、磁石挿入孔に挿入される永久磁石は、中空のスペーサによって周りが被われた状態で磁石挿入孔内に固定されるために、永久磁石の表面の酸化を防ぐことができる。さらに、押圧部材は、ガイド部材に形成された貫通孔に摺動自在に挿入されているので、スペーサの両端に確実に押圧力を付与することができる。さらにまた、押圧部材の長手方向に形成されたマーカ部によって、押圧部材の変位量を確認することにより、永久磁石の位置決め固定の確認が容易となり、ロータコアの品質の管理も容易となる。さらにまた、永久磁石を固定する工程後に、前記スペーサの膨出部分を保持するために、前記磁石挿入孔内にスペーサ保持部材を挿入することにより、さらに確実に永久磁石の位置決め固定することができる。

以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態のロータコアの製造方法を用いて製造するロータコア１０の概略全体斜視図である。

円筒状のロータコア１０の円周部分には、複数の磁石挿入孔１２が等間隔に離間して形成されている。磁石挿入孔１２には、永久磁石１４及びスペーサ１６が挿入される。永久磁石１４は平板形状であり、磁石挿入孔１２は永久磁石１４の形状に対応して断面が矩形状となるように形成されている。ここで、磁石挿入孔１２のロータコア１０の半径方向の寸法Ｈは、永久磁石１４の厚さｈに対して若干大きく設定されている。従って、磁石挿入孔１２に永久磁石１４を挿入したのみでは、磁石挿入孔１２の内壁と永久磁石１４との間にクリアランスが生じるために、永久磁石１４を位置決め固定することができない。そこで、前記クリアランスを消失し、永久磁石１４を位置決め固定するために磁石挿入孔１２に板形状のスペーサ１６が挿入される。

スペーサ１６は、磁石挿入孔１２への挿入後に押圧されることで、その略中腹部が膨出し、磁石挿入孔１２の内壁と永久磁石１４との間に堅牢に挟持される。すなわち、スペーサ１６は、前記クリアランスを埋め、且つ楔として機能することで永久磁石１４を磁石挿入孔１２の内部で位置決め固定する。また、スペーサ１６は、摩擦抵抗が小さい自己潤滑性の弾性材料で形成され、例えば、シリコーン樹脂やフッ素樹脂で形成される。スペーサ１６の長手方向の長さは、ロータコア１０の軸方向の磁石挿入孔１２の長さとほぼ同じである。さらに、スペーサ１６の磁石挿入孔１２への挿入前の厚さｔは、磁石挿入孔１２の寸法Ｈから永久磁石１４の厚さｈを引いた差分よりも若干小さく設定されている。

次に、後述する押圧装置１８を用いた第１実施形態に係るロータコア１０の製造方法について説明する。

まず、磁石挿入孔１２に永久磁石１４が挿入されていないロータコア１０を用意し、ロータコア１０の外周面が図示しない作業台に接するようにロータコア１０を載置する。次いで、磁石挿入孔１２にスペーサ１６を挿入する（図３Ａ、図４Ａ参照）。この場合、スペーサ１６は、磁石挿入孔１２における外周側の内壁に配置される（図１参照）。さらに永久磁石１４を矢印Ａ方向に移動し、磁石挿入孔１２に挿入する（図３Ｂ、図４Ｂ参照）。上述の記載から了解されるように、永久磁石１４の厚さｈと挿入される前のスペーサ１６の厚さｔとの和が、磁石挿入孔１２の寸法Ｈよりも小さいので、永久磁石１４を磁石挿入孔１２に挿入することは容易である。

次に、磁石挿入孔１２に挿入されたスペーサ１６を両端側から押圧する。この押圧に際しては、図２に示す押圧装置１８を使用する。

この場合、押圧装置１８は、略直方体形状のガイド部材２０と、前記ガイド部材２０に対して相対的に変位可能な押圧部材２２とを備え、押圧部材２２はガイド部材２０の長手方向に沿って貫通形成された貫通孔２６に摺動自在に挿入されている。押圧部材２２は、スペーサ１６の厚さｔと同じ又はそれ以下の厚さの平板であり、長手方向には磁石挿入孔１２内に押し込まれたスペーサ１６の長さを確認するために目盛りとしてマーカ部２４が形成されている。前記目盛りは等間隔に、例えば、ミリ単位で刻設され、センチ単位で数字が表されている（図２参照）。また、前記数字を用いない場合には、センチ単位で刻設された目盛りの長さをミリ単位で刻設された目盛りの長さよりも長くするようにしてもよい。さらに、ミリ単位で刻設された目盛りの長さを徐々に長くし、センチ単位で最大の長さとして、その後、ミリ単位で刻設された目盛りの長さを徐々に短くし、センチ単位で最小の長さとなるように繰り返してもよい。

このように構成された押圧装置１８を用いた磁石挿入孔１２に挿入されたスペーサ１６の押圧は以下のように行われる。

まず、押圧部材２２を一端面がガイド部材２０の一端面と面一となるまで変位させる。このようにして、面一とした端面側を図３Ｃに示すようにロータコア１０の端部２８に当接させる。この際、押圧部材２２の端面がスペーサ１６の端面に配置されるように押圧部材２２の位置合わせを行う。次に、押圧部材２２をスペーサ１６側（矢印Ｂ方向）に指向して変位させる。この変位に伴い、スペーサ１６の両端側から押圧部材２２によって押圧され、スペーサ１６が長手方向に沿って収縮され、この収縮に伴ってスペーサ１６の中腹部が磁石挿入孔１２の外周側及び永久磁石１４側に指向して膨出し、矢印Ｃ方向に押圧力が生じる（図３Ｃ、図４Ｃ参照）。

なお、この押圧装置１８によるスペーサ１６の押圧の際に、押圧部材２２はガイド部材２０に案内されながら変位する。従って、押圧部材２２のスペーサ１６からの位置ズレが回避され、結局、スペーサ１６が押圧部材２２によって、確実に押圧される。

最終的に、磁石挿入孔１２の内壁と永久磁石１４との間のクリアランス３０は、膨出したスペーサ１６の中腹部によって充填される。すなわち、図３Ｄ及び図４Ｄに示すように永久磁石１４と磁石挿入孔１２の内壁との間のクリアランス３０がスペーサ１６によって消失し、これにより磁石挿入孔１２が位置決め固定され、ロータコア１０が得られる。

ここで、長手方向に沿って収縮されたスペーサ１６は楔として機能し得るようになるまでスペーサ１６の中腹部が膨出されている。すなわち、スペーサ１６は、復元し得なくなるまで永久磁石１４と磁石挿入孔１２の内壁との間に嵌合されている。このため、永久磁石１４が磁石挿入孔１２の内部に堅牢に位置決め固定される。この位置決め固定されるまでの押圧部材２２の変位量をマーカ部２４で読み取ることにより、他の磁石挿入孔１２に永久磁石１４を挿入し、スペーサ１６を押圧する際に前記変位量で押圧部材２２を変位させることにより、永久磁石１４が磁石挿入孔１２の内部に位置決め固定されたことを把握することができる。すなわち、永久磁石１４の位置決め固定がなされたことを容易に確認することができ、ロータコア１０の品質管理も容易となる。

また、スペーサ１６を磁石挿入孔１２内に押圧した後に、スペーサ１６の中腹部の膨出状態を確実に保持するためにスペーサ保持部材を磁石挿入孔１２内に挿入してもよい。

図５Ａ、図５Ｂは、スペーサ１６の両端部近傍のクリアランス３２を消失させる一例である。この例では、まず、クリアランス３２に接着剤を注入しスペーサ１６を磁石挿入孔１２内に固定した後に、押止部材３４を挿入する（図５Ａ参照）。ここで、押止部材３４は、スペーサ１６の厚さｔと略同じ厚さであって、クリアランス３２におけるスペーサ１６の長手方向の長さと略等しい長さの平板形状の弾性部材である。次いで、磁石挿入孔１２の断面積と略同等の板状部材であるエンドプレート３６をロータコア１０の円周部分に磁石挿入孔１２を覆うように固着している（図５Ｂ参照）。

また、図６Ａ、図６Ｂに示す他の例では、図５Ａ、図５Ｂに示した例の押止部材３４とエンドプレート３６を一体成形した押止エンドプレート３８を用いている。押止エンドプレート３８は、押止部材３４と同形状の突起形状部４０と、エンドプレート３６と同形状の板状部４２とから構成されている。この押止エンドプレート３８を用いたクリアランス３２の消失は、まず、クリアランス３２に接着剤を注入しスペーサ１６を磁石挿入孔１２内に固定した後に、突起形状部４０をクリアランス３２に挿入し、次いで、板状部４２で磁石挿入孔１２を覆うようにロータコア１０の円周部分に固着している（図６Ｂ参照）。

上述した図５Ａ、図５Ｂに示したような押止部材３４及びエンドプレート３６からなるスペーサ保持部材又は、図６Ａ、図６Ｂに示したようなスペーサ保持部材である押止エンドプレート３８をクリアランス３２に挿入することにより、スペーサ１６の中腹部の膨出状態を確実に保持し、より堅牢に永久磁石１４の位置決め固定をすることができる。

以上説明したように第１実施形態のロータコア１０の製造方法では、磁石挿入孔１２に弾性部材からなるスペーサ１６を挿入する工程と、永久磁石１４を磁石挿入孔１２に挿入する工程と、スペーサ１６の両端に押圧力を付与し、スペーサ１６の少なくとも永久磁石１４に臨む部位を永久磁石１４側に指向して膨出させることにより磁石挿入孔１２内で永久磁石１４を固定する工程によってロータコア１０を製造する。

この場合、スペーサ１６の両端を押圧して磁石挿入孔１２内に押し込みスペーサ１６の永久磁石１４に臨む部位を永久磁石１４側に指向して膨出させることにより生じる押圧力によって、磁石挿入孔１２内に永久磁石１４を簡単かつ確実に固定することができる。

また、押圧部材２２は、ガイド部材２０に形成された貫通孔２６に摺動自在に挿入されているので、スペーサ１６の両端に確実に押圧力を付与することができる。さらに、押圧部材２２の長手方向に形成されたマーカ部２４によって、押圧部材２２の変位量を確認することにより、永久磁石１４の位置決め固定の確認が容易となり、ロータコア１０の品質の管理も容易となる。

なお、第１実施形態では、スペーサ１６の形状は、スペーサ１６の両端を押圧し横ひずみから生ずる押圧力を利用して磁石挿入孔１２内で永久磁石１４を固定することができれば、特に限定されるものではない。例えば、長手方向の断面形状が長方形、円形、凹状であってもよい。また、１個の永久磁石１４に対して、複数のスペーサ１６を磁石挿入孔１２に挿入してもよい。

次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。この場合、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。この第２実施形態に係るロータコアの製造方法では、第１実施形態におけるスペーサ１６の材質と同様の弾性部材であるが、内部が中空であるチューブ状のスペーサ４６が用いられる。スペーサ４６の磁石挿入孔１２への挿入前の厚さｔ’の２倍の厚さ、すなわち２ｔ’は、磁石挿入孔１２の寸法Ｈから永久磁石１４の厚さｈを引いた差分よりも若干小さく設定されている。

まず、磁石挿入孔１２に永久磁石１４が挿入されていないロータコア１０を用意し、ロータコア１０の外周面が図示しない作業台に接するようにロータコア１０を載置し、中空部分に永久磁石１４を挿入したスペーサ４６を矢印Ａ方向に移動し、磁石挿入孔１２内に挿入する（図７Ａ、図９Ａ、図７Ｂ、図９Ｂ参照）。上述の記載から了解されるように、挿入される前のスペーサ４６の厚さ２ｔ’と永久磁石１４の厚さｈとの和が、磁石挿入孔１２の寸法Ｈよりも小さいので、永久磁石１４が挿入されたスペーサ４６を磁石挿入孔１２に挿入することは容易である。

次に、磁石挿入孔１２に挿入されたスペーサ４６を両端側から押圧する。この押圧に際しては、図８に示す押圧装置４８を使用する。

この場合、押圧装置４８は、略直方体形状のガイド部材５０と、前記ガイド部材５０に対して相対的に変位可能な押圧部材５２とを備える。ガイド部材５０には、押圧部材５２の外周形状とほぼ同じ内周形状である矩形の貫通孔５６が形成され、この貫通孔５６に押圧部材５２が摺動自在に挿入される。また、押圧部材５２には、断面形状がスペーサ４６の断面形状とほぼ同じである貫通孔が形成され、スペーサ１６と同様に、長手方向には磁石挿入孔１２内に押し込まれたスペーサ４６の長さを確認するために目盛りとしてマーカ部５４が形成されている。

このように構成された押圧装置４８を用いた磁石挿入孔１２に挿入されたスペーサ４６の押圧は以下のように行われる。

まず、押圧部材５２を一端面がガイド部材５０の一端面と面一となるまで変位させる。このようにして、面一とした端面側を図７Ｃに示すようにロータコア１０の端部２８に当接させる。この際、押圧部材５２の端面がスペーサ４６の端面に配置されるように押圧部材５２の位置合わせを行う。次に、押圧部材５２をスペーサ４６側（矢印Ｂ方向）に指向して変位させる。この変位に伴い、スペーサ４６の両端側から押圧部材５２によって押圧され、スペーサ４６が長手方向に沿って収縮され、この収縮に伴ってスペーサ４６の中腹部が磁石挿入孔１２の外周側及び永久磁石１４側に指向して膨出し、矢印Ｃ方向に押圧力が生じる（図７Ｃ、図９Ｃ参照）。

最終的に、永久磁石１４と磁石挿入孔１２の内壁との間のクリアランス５８は、膨出したスペーサ４６の中腹部によって充填される。すなわち、図７Ｄ及び図９Ｄに示すようにクリアランス５８がスペーサ４６によって消失し、これにより磁石挿入孔１２が位置決め固定され、ロータコア１０が得られる。

また、スペーサ４６を磁石挿入孔１２内に押圧した後に、スペーサ４６の中腹部の膨出状態を確実に保持するためにスペーサ保持部材を磁石挿入孔１２内に挿入してもよい。

図１０Ａ、図１０Ｂは、スペーサ４６の両端部近傍のクリアランス６０を消失させる一例である。この例では、まず、クリアランス６０に接着剤を注入しスペーサ４６を磁石挿入孔１２内に固定した後に、押止部材６２を挿入する（図１０Ａ参照）。ここで、押止部材６２は、断面形状がスペーサ４６の断面形状とほぼ同じである環状の弾性部材である。次いで、磁石挿入孔１２の断面積と同等又はやや大きい板状部材であるエンドプレート６４をロータコア１０の円周部分に磁石挿入孔１２を覆うように固着している（図１０Ｂ参照）。

また、図１１Ａ、図１１Ｂに示す他の例では、図１０Ａ、図１０Ｂに示した例の押止部材６２とエンドプレート６４を一体成形した押止エンドプレート６６を用いている。押止エンドプレート６６は、押止部材６２と同形状の突起形状部６８と、エンドプレート６４と同形状の板状部７０から構成されている。この押止エンドプレート６６を用いたクリアランス６０の消失は、まず、クリアランス６０に接着剤を注入しスペーサ４６を磁石挿入孔１２内に固定した後に、突起形状部６８をクリアランス６０に挿入し、次いで、板状部７０で磁石挿入孔１２を覆うようにロータコア１０の円周部分に固着している（図１１Ｂ参照）。

上述した図１０Ａ、図１０Ｂに示したような押止部材６２及びエンドプレート６４からなるスペーサ保持部材又は、図１１Ａ、図１１Ｂに示したようなスペーサ保持部材である押止エンドプレート６６をクリアランス３２に挿入することにより、スペーサ１６の中腹部の膨出状態を確実に保持し、より堅牢に永久磁石１４の位置決め固定をすることができる。

以上説明したように第２実施形態のロータコア１０の製造方法では、中空の弾性部材からなるスペーサ４６に永久磁石１４を挿入する工程と、永久磁石１４が挿入されたスペーサ４６を磁石挿入孔１２に挿入する工程と、スペーサ４６の両端に押圧力を付与し、マーカ部２４の少なくとも永久磁石１４に臨む部位を永久磁石１４側に指向して膨出させることにより磁石挿入孔１２内で永久磁石１４を固定する工程によってロータコア１０を製造する。この場合、磁石挿入孔１２に挿入される永久磁石１４は、中空のスペーサ４６によって周りが被われた状態で磁石挿入孔１２内に固定されるために、永久磁石１４の表面の酸化を防ぐことができる。

本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の工程を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施形態に係るロータコアの概略全体斜視図である。第１実施形態で用いる押圧装置の外観図である。図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の第１実施形態のロータコアの製造方法の工程の説明図である。図４Ａは、図３ＡのＩＶＡ−ＩＶＡ断面図であり、図４Ｂは、図３ＢのＩＶＢ−ＩＶＢ断面図であり、図４Ｃは、図３ＣのＩＶＣ−ＩＶＣ断面図であり、図４Ｄは、図３ＤのＩＶＤ−ＩＶＤ断面図である。図５Ａ、図５Ｂは、第１実施形態において、永久磁石を磁石挿入孔内に確実に位置決め固定する方法の一例について説明した図である。図６Ａ、図６Ｂは、第１実施形態において、永久磁石を磁石挿入孔内に確実に位置決め固定する方法の他の例について説明した図である。図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の第２実施形態のロータコアの製造方法の工程の説明図である。第２実施形態で用いる押圧装置の外観図である。図９Ａは、図７ＡのＩＸＡ−ＩＸＡ断面図であり、図９Ｂは、図７ＢのＩＸＢ−ＩＸＢ断面図であり、図９Ｃは、図７ＣのＩＸＣ−ＩＸＣ断面図であり、図９Ｄは、図７ＤのＩＸＤ−ＩＸＤ断面図である。図１０Ａ、図１０Ｂは、第２実施形態において、永久磁石を磁石挿入孔内に確実に位置決め固定する方法の一例について説明した図である。図１１Ａ、図１１Ｂは、第２実施形態において、永久磁石を磁石挿入孔内に確実に位置決め固定する方法の他の例について説明した図である。

符号の説明

１０…ロータコア１２…磁石挿入孔
１４…永久磁石１６、４６…スペーサ
１８、４８…押圧装置２０、５０…ガイド部材
２２、５２…押圧部材２４、５４…マーカ部
２６、５６…貫通孔２８…端部
３０、３２、５８、６０…クリアランス３４、６２…押止部材
３６、６４…エンドプレート３８、６６…押止エンドプレート
４０、６８…突起形状部４２、７０…板状部

Claims

永久磁石を挿入するための磁石挿入孔が形成されたロータコアの製造方法において、
中空の弾性部材からなるスペーサに前記永久磁石を挿入する工程と、
前記永久磁石が挿入された前記スペーサを前記磁石挿入孔に挿入する工程と、
前記スペーサの両端に押圧部材によって押圧力を付与し、前記スペーサの少なくとも前記永久磁石に臨む部位を前記永久磁石側に指向して膨出させることにより前記磁石挿入孔内で前記永久磁石を固定する工程とを備えたことを特徴とするロータコアの製造方法。
請求項１記載のロータコアの製造方法において、
前記押圧部材は、ガイド部材に形成された貫通孔に摺動自在に挿入されていることを特徴とするロータコアの製造方法。
請求項１又は２記載のロータコアの製造方法において、
前記押圧部材の長手方向にはマーカ部が形成されていることを特徴とするロータコアの製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータコアの製造方法において、
前記永久磁石を固定する工程後に、前記スペーサの膨出部分を保持するために、前記磁石挿入孔内にスペーサ保持部材を挿入する工程を有することを特徴とするロータコアの製造方法。