JP5200333B2

JP5200333B2 - 電動機の回転子製造方法および回転子

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Publication number: JP5200333B2
Application number: JP2006127574A
Authority: JP
Inventors: 良一溝上; 俊治大木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2026-05-01
Also published as: JP2007300754A

Description

本発明は、永久磁石が埋設された電動機の回転子製造方法および回転子に関する。

この種の回転子として、永久磁石に発生する渦電流を低減するために、複数個に分割した永久磁石を回転子コア内に埋設するものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載のものは、磁石片同士を接着剤により接着して一体化した状態で回転子コア内に埋設する。

特開２００３−１６４０８３号公報

しかしながら、接着剤を用いて磁石片同士を接着したのでは、材料費が余計にかかり、コストアップに繋がる。

本発明による電動機の回転子製造方法は、磁性素材よりなる複数の分割片を、前記磁性素材の磁化困難軸方向に着磁し、複数の磁石片を形成する第１の着磁工程と、複数の磁石片を異極同士が隣り合うように、前記第１の着磁工程による磁化方向と同一方向に並設し、磁石片の吸引力により一体化する一体化工程と、一体化された磁石片を回転子コアに埋設する埋設工程と、埋設された磁石片を再着磁する第２の着磁工程とを有し、前記第１の着磁工程における着磁を、前記第２の着磁工程における再着磁による着磁よりも弱くすることを特徴とする。
このような製造方法により電動機の回転子を製造することが好ましい。

本発明によれば、磁石片を接着することなく複数の磁石片を一体化して回転子コアに埋設することができ、製造コストを低減できる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る電動機の回転子製造方法の製造工程の一部、とくに回転子コア１０（図３）に埋設する磁石片１〜４の組付手順を示す図である。なお、本実施の形態では、細長の略直方体形状をした４個の磁石片１〜４を一体化して回転子コア１０に組み込む。以下では磁石片１〜４の縦方向、横方向、長さ方向はそれぞれ図示のようにａ，ｂ、ｃで定義する。

（ａ）前着磁工程
まず、磁性素材によって形成された分割片１０１〜１０４に磁場を印加し、磁石片１〜４を形成する。この場合、図１（ａ）の矢印で示す磁化困難方向に磁場を印加して着磁（前着磁）する。これにより例えばｂ方向にＮ極とＳ極を有する磁石片１〜４が形成される。磁石片１〜４はフェライト磁石、希土類磁石等、いかなる材質でもよい。

（ｂ）一体化工程
次いで、図１（ｂ）に示すように磁石片１〜４のＮ極とＳ極が隣り合うように、各磁石片１〜４を磁化方向と同一方向（ｂ方向）に並び替える。この状態では、隣り合う磁石片同士に互いに吸引力が作用し、吸引力により磁石片１〜４を一体化できる。このとき図２に示すように、各磁石片１〜４の接触面間に絶縁紙等のシート状の絶縁材５を挟み込み、磁石片間を電気的に絶縁することもできる。

（ｃ）埋設工程
次いで、吸引力により一体化した磁石片１〜４（これを一体磁石と呼ぶ）を、回転子コア内に埋設する。図３は回転子の要部構成を示す斜視図である。図３に示すように回転子コア１０は複数枚の鋼板を積層して構成され、回転子コア１０には略矩形状の挿入孔１１が周方向等間隔に所定数（図では４箇所）開口されている。挿入孔１１の寸法は一体磁石１〜４の外形寸法とほぼ等しく、挿入孔１１には軸方向から一体磁石１〜４が挿入される。この場合、磁石片１〜４は磁化困難軸方向に着磁して形成されるので、一体磁石の磁力は弱く、挿入孔１１への挿入が容易である。

（ｄ）端板取付工程
一体磁石１〜４の挿入後、回転子コア１０の両端面に略円板状の端板２１，２２を取り付け、挿入孔１１の全体を塞ぐ。端板２１，２２は、例えば回転子コア１０と端板２１，２２を貫通する貫通ボルトによって取り付けられる。なお、回転子の中心部（孔部）には回転軸が設けられ、回転子の径方向外側には巻線が巻回された固定子が設けられるが、図３ではこれらの図示を省略する。

（ｅ）後着磁工程
以上の工程終了後、図３に示すように挿入孔１１の長辺に沿ってＮ極およびＳ極が形成され、かつ、隣接する一体磁石同士が互いに異極となるように一体磁石１〜４を着磁（後着磁）する。これにより４極構成のＩＰＭ回転子が形成される。

この場合、図１（ｃ）に示すように一体磁石１〜４は磁化容易軸方向（ａ方向）に着磁されるため、一体磁石１〜４は強い磁力を得ることができる。この状態では、各磁石片１〜４のＮ極同士およびＳ極同士が隣接するため、磁石片１〜４には反発力が作用し、各磁石片同士の接触面に隙間が生じる。そこで、磁石片１〜４の接触面間に接着剤を注入し、接着剤により磁石片同士を絶縁することもできる。

例えば図４（ａ）に示すように一方の端板２２に、挿入孔１１に面し、かつ挿入口１１よりも小さい貫通孔２２ａを開口し、貫通孔２２ａを介して接着剤を注入すればよい。貫通孔２２ａは、接着剤を注入するための最小限の大きさであればよいため、図４（ａ）のｂ−ｂ線断面図である図４（ｂ）に示すように、貫通孔２２ａの縁部にガイド部２２ｂを設け、貫通孔２２ａの前面をガイド部２２ｂで覆うようにしてもよい。なお、接着剤は磁石片同士の接着用ではないため、接着剤の層は微少厚さであり、材料費の増加は最小限に抑えられる。

端板２２の他の変形例を図５に示す。図５（ａ）は端板２２の正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。図５に示すように端孔２２には挿入孔１１に向けてＶ字状に突起した突起部２２ｃが設けられている。突起部２２ｃは弾性変形可能な弾性体として機能する。これにより一体磁石１〜４の端面が弾性支持され、孔１１の内部における磁石のがたつきを防止し、磁石の割れを防止できる。また、一体磁石１〜４に着磁後の反発力が生じた場合に、その反発力による磁石片１〜４の変形を吸収することができ、磁石片１〜４の割れを防ぐことができる。

以上の第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）前着磁により磁石片１〜４を形成し、この磁石片１〜４をＮ極とＳ極が隣り合うように配置して各磁石片１〜４を吸引力により一体化し、一体磁石１〜４の状態で回転子コア１０の孔１１に挿入するようにした。これにより複数の磁石片１〜４を一度に回転子コア１０に埋設することができ、工数を低減できる。また、磁石片１〜４を接着剤等で接着する手間が省け、製造コストが安価となる。磁石片１〜４を一体化するため、細長の磁石片１〜４を一つづつ孔１１に挿入する必要がなく、挿入が容易である。

（２）各磁石片１〜４の接触面間に、磁石片同士を接着するための接着剤の層を介装する必要がないので、磁石の占積率の低下を防ぐことができ、良好な回転子の特性を得ることができる。
（３）磁石片１〜４の磁極を規則的にそろえた状態で挿入することができるので、後着磁工程により均一な磁石の特性が得られる。
（４）予め磁化困難軸方向に着磁するので、回転子コア１０への吸着力が大きくならず、磁石１〜４の組み込みが容易である。また、磁石片同士の吸引力が弱いため、吸引力による磁石の割れも防止できる。

（５）絶縁材５を介して磁石片同士を一体化すれば（図２）、磁石片同士が電気的に絶縁され、渦電流を低減できる。
（６）挿入孔１１に面して端板２２に貫通孔２２ａを設ければ（図４）、着磁後に反発力が作用する磁石片１〜４の接触面間に接着剤を注入することができ、磁石片同士を絶縁することができる。
（７）挿入孔１１に向けて端板２２に突起部２２ｃを設ければ（図５）、磁石のがたつきを防止することができ、磁石の割れを防ぐことができる。

−第２の実施の形態−
図６を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。
図６は、第２の実施の形態に係る回転子製造方法の製造工程の一部を示す図である。なお、図１〜図５と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、回転子コア１０に組み付ける際の磁石片１〜４の配置である。すなわち第２の実施の形態では、まず図６（ａ）に示すように複数の分割片を所定方向（ａ方向）に着磁し、磁石片１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂを形成する（前着磁工程）。ａ方向は例えば磁化容易軸方向である。なお、各磁石片１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂには磁石片を一体化できる程度の磁力が作用すれば十分であり、必要以上に大きな磁力が作用しないように前着磁を行う。

次いで、図６（ｂ）に示すように磁石片１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂのＮ極、Ｓ極が交互に天地反転するように、前着磁の磁化方向と直交する方向（ｂ方向）に磁石片１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂを配置する（一体化工程）。これにより磁石片の異極同士が隣接し、磁石片同士に吸引力が作用して、磁石片１ａ，２ｂ，３ａ，４ｂおよび１ｂ，２ａ，３ｂ，４ａを一体化することができる。

その後、一体化した磁石片１ａ，２ｂ，３ａ，４ｂおよび１ｂ，２ａ，３ｂ，４ａを回転子コア１０の挿入孔１１に埋設する（埋設工程）。この状態では、磁石片に作用する磁力は小さいため、回転子コア１０への埋設が容易である。

次いで、回転子コア１０の軸方向両端面に端板２１，２２を取り付けた後（端板取付工程）、前着磁よりも強い磁場をａ方向に印加する（後着磁工程）。すなわち前着磁の磁化方向（ａ方向）と同一方向または反対方向に磁石片を着磁する。これにより図６（ｃ）に示すように各磁石片にはそれぞれ同一側にＳ極、Ｎ極が形成される。

第２の実施の形態においても、磁石の吸引力により磁石片１ａ〜４ａ，１ｂ〜４を一体化して回転子コア１０の孔１１に挿入するので、磁石片同士を接着する必要がなく、コストを低減できる。

なお、前着磁工程（第１の着磁工程）の着磁方向および後着磁工程（第２の着磁工程）の着磁方向は、上述した例に限定されない。一体化工程において、予め着磁した複数の磁石片を異極同士が隣り合うように配置するのであれば、磁石片の個数および形状は上述したものに限らない。図４では端板２２に貫通孔２２ａを設け、図５では端板２２に突起部２２ｃを設けたが、これら開口部および押圧部の形状は上述したものに限らない。

すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の回転子の製造方法および回転子に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

第１の実施の形態に係る回転子の製造工程の一部を示す図。図１の一体化工程の変形例を示す図。第１の実施の形態に係る回転子の要部構成を示す斜視図。図３の変形例を示す図。端板の変形例を示す図。第２の実施の形態に係る回転子の製造工程の一部を示す図。

符号の説明

１〜４，１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂ磁石片
１０回転子コア
１１挿入孔
２１，２２端板
２２ａ貫通孔
２２ｃ突起部
１０１〜１０４分割片

Claims

磁性素材よりなる複数の分割片を、前記磁性素材の磁化困難軸方向に着磁し、複数の磁石片を形成する第１の着磁工程と、
前記複数の磁石片を異極同士が隣り合うように、前記第１の着磁工程による磁化方向と同一方向に並設し、磁石片の吸引力により一体化する一体化工程と、
前記一体化された磁石片を回転子コアに埋設する埋設工程と、
前記埋設された磁石片を再着磁する第２の着磁工程とを有し、
前記第１の着磁工程における着磁を、前記第２の着磁工程における再着磁による着磁よりも弱くすることを特徴とする電動機の回転子製造方法。
請求項１に記載の電動機の回転子製造方法において、
前記第２の着磁工程では、前記磁化困難軸と異なる方向に再着磁されることを特徴とする電動機の回転子製造方法。
請求項１または２に記載の電動機の回転子製造方法において、
前記一体化工程では、前記各磁石片の接触面間にシート状の絶縁部材を介装して一体化することを特徴とする電動機の回転子製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の回転子製造方法において、
さらに、前記埋設工程で埋設された磁石片の両端面を覆うように端板を取り付ける端板取付工程と、
前記第２の着磁工程後に、前記端板に設けた開口部を介して前記各磁石片の接触面間に接着剤を注入する接着剤注入工程とを有することを特徴とする電動機の回転子製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の回転子製造方法において、
さらに、前記埋設工程で埋設された磁石片の両端面を覆うように端板を取り付ける端板取付工程を有し、
前記端板には、前記磁石片の端面を弾性力により押圧する押圧部が設けられていることを特徴とする回転子製造方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動機の回転子製造方法により製造される回転子。