JP5378345B2 - 永久磁石モータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、永久磁石モータ及びその製造方法に関し、特に磁石のロータコアへの接着技術に関するものである。

通常この種の永久磁石モータにおいては、電磁鋼板を積層してなるロータコア外周面または内周面に形成した磁石貼付け面に、磁石と同じ幅で、深さが磁気特性に影響を与えない程度として、磁石厚さの十分の一程度の溝が複数設けられており、この溝の底面と磁石の底面の間に接着剤を塗布し、磁石を溝に位置決めして、押し込むことにより接着する構成となっている。
このように、ロータコアの外表面に磁石を接着剤で取り付ける技術として、下記特許文献１、２が挙げられる。

特開２００９−３０３４４５号公報 特開２００７−６０８３６号公報

この種のモータにおいては、ロータコアに接着された磁石の外表面と、これに対向するステータの内表面の間隙が、磁石毎に不均一であると、モータ出力に変動が生じるおそれがあるので、磁石の底面と、ロータコア外表面の溝の底面とが平行となり、しかも均一の接着剤層が形成されるように接着する必要がある。特に近年、エレベータの昇降機には、減速機を使用せず、こうした永久磁石モータにより直接駆動することが主流になっているが、磁石の外表面とステータの内表面の間隙が磁石毎に不均一であると、微少なトルク変動が周期的に発生し、乗り心地を悪化させる原因ともなる。

そこで、この種の磁石をロータコアに接着する際、両底面間に塗布された接着剤が、磁石の自重、はめ込みの際の外力、貼付け方法、もしくは磁石の磁気吸引力によって磁石周辺部に溢れ、磁石周辺部に接着剤が盛り上がるような状態とし、この盛り上がり状態をみて、磁石の接着状態を確認するようにしていた。

このような従来の接着構造を図１１に示す。
ロータコア２は、水平軸回りに回転可能に保持する治具に取り付けられており、上端にきた磁石用溝部３に対し、底面に接着剤が塗布された、平板型の磁石１を、磁石保持機構を備えたプッシャなどにより、（ｂ）に示されるように位置決めした後、（ａ）に示されるように磁石用溝３の内部に水平に押し込む。

従来の接着構造では、磁石用溝部３の側壁は、その上端まで磁石１の側壁と平行になっており、磁石１の押し込みに伴い、底面に塗布された接着剤が、磁石用溝部３の側壁と磁石１の側壁との間に押し出され、図１１（ａ）に示されるように、磁石用溝部３の側壁の上端に沿って接着剤が溢れ出たのを視認することにより、磁石１の接着が正しく行われたことを確認していた。

しかし、このように溢れ出た接着剤は本来不要なものであり、また、製造工程で作業者や他の製品等と接触して品位を悪化させるので、最小限とするのが望ましい。
一方、接着剤が少なすぎて、接着剤が磁石の周囲に溢れ出さない状態であると、接着剤が磁石底面とロータコアに形成した溝底面の間に、接着剤が均一に充填されているかどうかの確認ができないことから、ある程度の接着剤が溢れるように塗布せざるを得ず、そのため、磁石１を押し込んだ後、その周辺部の全域に、何ら制御されることなく流出した接着剤を取り除き、清浄化する工程が必要不可欠となる。特に溢れ出た接着剤が硬化してしまうと、除去作業が困難になり、製造工程を複雑にするとともに、コストアップの原因となっていた。

本発明は、このような問題に鑑み、電磁鋼板を積層して形成されたロータコアの外周面または内周面に磁石を貼付ける溝と、この溝に接着剤により貼付される永久磁石とで構成されるロータを備えた永久磁石モータにおいて、接着剤を溢れさせることなく、適正な量の接着剤充填を実現し、しかも永久磁石との底面と溝の底面に、設計上最適な厚さの接着剤層を均一に形成することを目的とする。

本発明では、使用する接着剤を最小限に抑えつつ、接着剤が磁石とロータコアの間に全面にわたり均一に充填されていることを確認する機能を設ける。具体的には、本発明の永久磁石モータ及びその製造方法においては、次のような技術的手段を講じた。
（１）巻線を設けたステータと、電磁鋼板を積層したロータコアと、該ロータコアに接着した永久磁石とからなるロータコアとで構成され、前記ロータコアの径方向外周には、前記永久磁石の形状に合わせた複数の溝がモータ中心軸方向に沿って前記ロータコアの両端部を貫通するように設けられており、前記永久磁石が前記溝に押し込められて、前記永久磁石の底面と該溝の底面との間に塗布された接着剤により接着される永久磁石モータであって、前記ロータコアが押し込められる際、前記溝の底面と前記永久磁石の底面との間から、前記溝の側壁と前記永久磁石の側壁との間隙を通して流出した接着剤が導入される接着剤貯留凹所が、前記溝の側壁の前記ロータコア径方向外周側端角部であって、前記ロータコアのモータ中心軸方向両端部から離間した位置に少なくとも１つ設けられ、該凹所に貯留された前記接着剤の量を視認することにより、接着剤の塗布状態を確認できるようにした。

（２）上記の永久磁石モータを製造する際、前記磁石を前記溝に押し込み、両者の底面間に一定の厚さの接着剤層が形成され、しかも、前記接着剤が前記接着剤貯留凹所を溢れ出すことなく、一定の高さに貯留される接着剤の塗布量を予め実験により定める工程と、前記磁石の底面あるいは前記溝の底面のいずれか一方に、前記実験により求めた塗布量の接着剤を塗布する工程と、前記磁石を前記溝に押し込み、前記接着剤貯留凹所に貯留される接着剤の量に基づいて、前記磁石の接着状態を判定する工程とからなる製造方法を採用した。

本発明によると、磁石をロータコアに形成した溝に押し込み際、両者の底面から溢れた接着剤を接着剤貯留凹所に確実に貯留させることができ、ロータコアの表面に何ら制御されることなく溢れた接着剤を取り除く作業を行なうなどの作業負担を低減し、品位の高い永久磁石モータの製造が可能になるとともに、接着剤貯留凹所に貯留される接着剤の量により、磁石が溝内に適正に接着されたか否かを確実に判定することが可能になる。そして、このような判定結果に基づいて、各種の修正を行うことにより、磁石の外表面とステータの内表面の間隙を均一化し、トルク変動の小さいモータを製造することができる。

実施形態１の磁石接着部断面を示す図。 磁石接着時の接着剤の挙動を示す図。 実施形態２の磁石接着部断面を示す図。 実施形態２の接着剤貯留凹所の拡大図。 実施形態３の磁石接着部断面を示す図。 実施形態３の接着剤貯留凹所拡大図。 実施形態４の磁石接着部断面を示す図。 実施形態４の接着剤貯留凹所拡大図。 実施形態５の磁石接着部の上面図。 実施形態５の磁石接着部断面を示す図。 従来の形態の磁石接着部断面の拡大図を示す。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。

図１〜図１０は、本発明による接着構造の実施形態１〜６を示し、従来の接着構造を示す図１１と同様に、（ａ）は磁石１をロータコア２に接着した状態、（ｂ）は磁石１をロータコア２の磁石用溝部３に接着する前の状態を示しており、従来と同様に接着剤４を所定量塗布した後、磁石１を上方から押し込むことにより行われる。
図１に示す実施形態１では、磁石１は平板状の形状であり、ロータコア２の磁石用溝部３の底面に、エラストマー系あるいはエポキシ系など、ある程度の粘度を有する接着剤４を塗布した後、磁石１をこの磁石用溝部３に押し込んで接着する。

この実施形態１では、磁石用溝部３の左右両側壁の上端角部に、ロータコア２の厚さ方向（モータ中心軸方向）に沿ってテーパ５が設けられ、これにより磁石２の左右両側壁との間で接着剤貯留凹所６が形成される。
磁石用溝部３の底面に塗布された接着剤４は、磁石１の押し込みに伴い、磁石１の底面と磁石用溝部３の底面との間で広がった後、磁石１の両側壁と磁石用溝部３の両側壁との間に押し出され、テーパ部５により左右に形成された接着剤貯留凹所６の双方に到り、徐々に貯留されることになる。

すなわち、図２は、ロータコア２の厚さ方向の端面を上方からみたとき、磁石１を磁石用溝部３の底面に押し込んだ際の接着剤４の挙動を示しており、（ａ）に示すように、磁石用溝部３の底面に塗布された接着剤４は、磁石１により押されて放射状に広がり、（ｂ）に示すように、まず磁石用溝部３の両側壁に到り、その後、（ｃ）に示すように、磁石１の両側壁と磁石用溝部３の両側壁との間に押し出されて上昇するとともに、上下方向に広がる。
したがって、磁石１の底面に塗布される接着剤４を適正な塗布量に調節しておけば、この接着剤貯留凹所６の左右双方にわずかでも接着剤４が押し出されていれば、（ｄ）に示すように、接着剤４が磁石１の底面全面にわたり均一に塗布されたことになる。これにより、接着剤４が接着剤貯留凹所６のいずれからも溢れ出ることなく、磁石１の底面と磁石用溝部３の底面との間に、全面にわたり略一定厚さの接着剤層が形成されたことを容易に判別することができる。

なお、後述する実施形態６の磁石接着部の上面図を示す図９にみられるように、ロータコア２の磁石用溝部３は、ロータコア２の厚さ方向、すなわち上下方向の端部で開放しているが、ロータコア２は、図２において、電磁鋼板を水平方向に上下に積層したものであることから、磁石用溝部３においても、電磁鋼板の端面により左右方向の凹凸が形成されており、この凹凸が上下方向への広がりに対する抵抗となり、接着剤４は、上下方向の端部に到る前に、この凹凸に案内されて確実に左右方向に広がることになる。
より確実に上下方向からの流出を防止するため、磁石１あるいは磁石用溝部３の底面に、この開放端に沿って、接着剤の流出を防ぐ微少突起を設けてもよいし、あるいは、磁石１の押し込みに先立って、ロータコア２の表裏に、接着剤の流出を防止する、フッ素樹脂コーティング等の難接着処理を施した流出防止板等を押し当てるようにしてもよい。

ここで、接着剤４の適正な塗布量を定めるため、例えば、次のような手順で最適塗布量を求めておく必要がある。
すなわち、図１において、予め準備段階で、磁石１の底面を磁石用溝部３の底面に対して、厳格に水平を維持しながら所定の深さに押し込む。その際、磁石１の底面と磁石用溝部３の底面との間に、全面にわたり一定厚さの接着剤層が形成され、磁石１が強固に接着されるとともに、磁石１の上面が設計上最適な高さに配置され、しかも、左右双方の接着剤貯留凹所６から接着剤４が溢れ出ることなく、容易に視認できる程度の量が左右両接着剤貯留凹所６に貯留されるよう、試行錯誤を繰り返して、接着剤４の最適塗布量を予め実験で求めておく。
このように最適塗布量が定められれば、実際の接着工程において、接着剤充填装置から供給される接着剤の量を調整した上で、上記の手順で磁石２の接着を行えばよい。

上記のように定められた量の接着剤４を磁石用溝部３の底面に塗布した上で磁石１を磁石用溝部３の内部に押し込んだ際、図１において、左側の接着剤貯留凹所６に接着剤４が十分に貯留されない場合は、磁石１が図１に向かって右下がりに傾いて押し込まれているため、磁石１の底面と磁石用溝部３の底面との間隙が左方に向けて徐々に広がり、接着剤４がこの間隙にとどまり、左側の接着剤貯留凹所６に十分に貯留されていないことが判定できる。
また、両方の接着剤貯留凹所６のいずれにも接着剤４が十分に貯留されない場合は、磁石１の押し込み量が不十分であり、磁石１の適正な押し込みが行われておらず、接着剤４の塗布厚さは想定していた厚さよりも厚くなっていると判定できる。
逆に左右双方の接着剤貯留凹所６から、接着剤４が溢れるような場合は、磁石１の押し込みが過度であり、適正な厚さの接着剤塗布層が形成されていないことが判定できる。

このように磁石１が磁石用溝部３の内部に適正に押し込まれ、かつ、両者の底面間にわたり適正な厚さの接着剤４の層が形成されているか否かを容易に判定することができ、その場で磁石１の押し込み量や押し込みを修正したり、さらには、磁石１を押し込むプッシャの押し込み量、押し込み方向や、接着剤充填装置から供給される接着剤の量を調整することにより、常に磁石１の適正な接着を実現することができる。

したがって、従来の接着構造のように、磁石用溝部３の側壁の上端に沿って接着剤が溢れ出た接着剤を除去、浄化する必要はなく、しかも、接着剤４は、貯留用隙間内で硬化するので、製品の品位を高めることができ、常に一定厚さの接着剤層を形成して、磁石１の上面の高さのばらつきを低減し、ステータの内表面に対する間隙を常に設計目標値にすることができる。

なお、図１に示す実施形態１に限らず、接着剤貯留凹所６をさまざま形態にすることができる。例えば、図３、図４に示す実施形態２のように、テーパ５の形状を上に凸の円弧状としてもよい。上に凸の円弧状とすることで、接着剤貯留凹所６に溢れさせる接着剤４の量を最小限に抑えながら充填の確認が可能となる。

また、図５、図６に示す実施形態３のように、テーパ５の形状を下に凸の円弧状としてもよい。下に凸の円弧状とすることで、溢れた接着剤４を多く溜めておくことが可能となり、接着剤の塗布量に幅を持たせることができる。
さらに、溢れた接着剤が硬化した後は、磁石１に作用する応力に対し、応力集中が起きにくい形状になることから、ダンパーの働きをするといった効果もある。

一方、図７、図８に示す実施形態４のように、接着剤充填用隙間６の形状を角型としても良い。接着剤貯留凹所６を角型とすることで、溢れた接着剤４の量を高さで正確に確認できることから、確認作業が簡便になるという効果がある。

また、図９、図１０に示す実施形態５のように、テーパ部５を、ロータコア２の厚さ方向の中央部等、一部にのみ設けることで、接着剤貯留凹所６の幅を小さくできる。これにより、磁石１と磁石用溝部３の上端との間から接着剤４を確認することにより、故意に溢れさせる接着剤４の量を最小限に抑えながら充填の確認が可能となる効果がある。
なお、図９ではテーパ部５は磁石用溝部３の上端角部の中心に１箇所のみで示したが、数箇所に設けてもよいし、磁石用溝部３の端部等に設けてもよい。なお、ロータコア２に電磁鋼鈑を用いることにより、磁石用溝部３の形状は抜き型により自由に成型できるので、上記の態様のほか、様々な態様をきわめて簡単に実現することができる。

一方、要は、磁石用溝部３の側壁と磁石１の側壁との間に、接着剤貯留凹所６が形成されればよいから、磁石１の側壁に上述した様々な形状のテーパ部を形成してもよいし、磁石用溝部３の側壁と磁石１の側壁の両者にこうしたテーパ部を形成してもよい。なお、磁石１にテーパ部を形成する場合、加工コストが若干高まるが、このテーパ部内で硬化した接着剤が、磁石１のストッパとなるので、より確実に磁石１の剥離を防止して、磁石の飛散という重大事故を確実に防止することができる。
また。図１〜１０の実施形態では、断面が平板上の磁石を使用したが、磁石１の断面がかまぼこ型や扇型でも、この形状に対応した形状の磁石用溝部３に接着する構造であれば、その上端の角部に、上述のようなテーパ等を設けて接着剤貯留凹所６を形成することで同様な効果が得られる。

さらに、各実施形態では、磁石用溝部３の左右双方に接着剤貯留凹所６を形成したが、例えば、磁石１、磁石用溝部３の加工精度が高く、一方の側壁が互いに密接するように磁石１を磁石用溝部３に沿って押し込む工程を採用した場合、密接する側壁間には接着剤が流出しないので、磁石用溝部３の他方の側壁上端のみに接着剤貯留凹所６を設けても、同様の作用を奏することができる。また、加工精度がさほど高くない場合でも、磁石１の位置決め精度を高くして、磁石用溝部３の一方の側壁に密着させれば、この間隙から接着が流出しないようにすることができるので、このような場合も、磁石用溝部３の他方の側壁上端のみに接着剤貯留凹所６を設ければよい。

また、接着剤貯留凹所６に貯留される接着剤４を容易に視認できるよう、接着剤４を着色するのも好適であり、これにより、上方から左右の接着剤貯留凹所６に貯留される接着剤の幅を容易に比較することが可能となり、ＣＣＤカメラなどを用いて、接着剤貯留凹所６に貯留される接着剤の量を画像解析し、磁石を磁石用溝部に押し込むプッシャなどの工具の押込量や押込方向、さらに塗布する接着剤の量を自動的に最適値に制御するなどのさまざまな応用例も可能である。

本発明は、永久磁石を使用するモータすべてに利用可能であり、ロータコア２を構成する電磁鋼鈑、あるいは永久磁石の側壁にわずかな加工を加えるだけで、コストアップを招くことなく、永久磁石モータの製造工程を簡略化でき、しかも、磁石の外表面とステータの内表面の間隙を確実に均一化できるので、広く適用されることが期待される。

１ 磁石
２ ロータコア
３ 磁石用溝部
４ 接着剤
５ テーパ部
６ 接着剤貯留凹所

Claims (2)

1. 巻線を設けたステータと、電磁鋼板を積層したロータコアと、該ロータコアに接着した永久磁石とからなるロータコアとで構成され、前記ロータコアの径方向外周には、前記永久磁石の形状に合わせた複数の溝がモータ中心軸方向に沿って前記ロータコアの両端部を貫通するように設けられており、前記永久磁石が前記溝に押し込められて、前記永久磁石の底面と該溝の底面との間に塗布された接着剤により接着される永久磁石モータであって、
   前記ロータコアが押し込められる際、前記溝の底面と前記永久磁石の底面との間から、前記溝の側壁と前記永久磁石の側壁との間隙を通して流出した接着剤が導入される接着剤貯留凹所が、前記溝の側壁の前記ロータコア径方向外周側端角部であって、前記ロータコアのモータ中心軸方向両端部から離間した位置に少なくとも１つ設けられ、該凹所に貯留された前記接着剤の量を視認することにより、接着剤の塗布状態を確認できるようにしたことを特徴とする永久磁石モータ。
2. 前記磁石を前記溝に押し込み、両者の底面間に一定の厚さの接着剤層が形成され、しかも、前記接着剤が前記接着剤貯留凹所を溢れ出すことなく、一定の高さに貯留される接着剤の塗布量を予め実験により定める工程と、
   前記磁石の底面あるいは前記溝の底面のいずれか一方に、前記実験により求めた塗布量の接着剤を塗布する工程と、
   前記磁石を前記溝に押し込み、前記接着剤貯留凹所に貯留される接着剤の量に基づいて、前記磁石の接着状態を判定する工程とからなる、請求項１の永久磁石モータを製造する方法。

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