JP5509535B2

JP5509535B2 - 磁石埋込型回転子

Info

Publication number: JP5509535B2
Application number: JP2008105793A
Authority: JP
Inventors: 淳一尾崎; 鋼希木枝; 普道青木; 学深野; 竜也岩瀬
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2028-04-15
Also published as: JP2009261095A

Description

この発明は、積層鉄心に備えられた永久磁石挿入穴に埋設された永久磁石と、永久磁石が埋設された永久磁石挿入穴を閉塞する閉塞部からなる磁石埋込型回転子に関するものである。

この種の従来の磁石埋込型回転子としては、永久磁石の外周部に接着材を含侵または塗布した接着シートを配することにより、永久磁石を積層鉄心に設けられた穴に固定する方法が用いられてきた。しかしながら、接着剤が硬化するまで時間がかかることや作業性が悪いなどといった問題点の他、永久磁石の位置が一定せず、磁気特性が悪化し性能低下の原因になるなどの問題があった。また、永久磁石にＮｄ-Ｆｅ-Ｂのような希土類焼結磁石を使用した場合では、永久磁石が空気に曝されると錆びてしまうため、永久磁石表面にメッキや塗装などの表面処理が必要であった。この問題点を改善するため、積層鉄心の中心側に沿って軸方向に貫通し、永久磁石と対応する位置で、永久磁石が埋設される永久磁石挿入穴と連通する樹脂注入用穴を形成し、この樹脂注入用穴を介して樹脂部材を充填し永久磁石を固定する方法を提案している。（例えば特許文献１参照）

特開２００２−３４１８７号公報

従来の磁石埋込型回転子では、以上のように構成され、永久磁石の埋設される積層鉄心に備えられた永久磁石挿入穴に樹脂を充填し永久磁石を固定するようにしている。よって、永久磁石は樹脂により覆い隠された状態となっており、仮に永久磁石が埋設されてない場合は、目視で不良品の判別はできなかった。また、永久磁石の幅面、高さ面などで寸法が近似していた場合での永久磁石の埋設する方向の誤りや、永久磁石の極性を間違えて埋設されていた場合についても、目視での判別はできなかった。さらには、上記の問題点による磁石埋込型回転子単体での検査は、磁束の方向を検出する高価な検査機器を用いるか、または、磁石埋込型回転子を電動機として完成状態まで組み立てて検査する必要があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、磁石埋込型回転子単体の状態で、永久磁石を視認し磁石埋込型回転子が正常品か不良品の判別を容易におこなうことを目的とするものである。

発明に関わる磁石埋込型回転子では、積層鉄心と、積層鉄心に備えられた永久磁石挿入穴に埋設された永久磁石と、永久磁石が埋設された永久磁石挿入穴を填塞し永久磁石を固定する非磁性物質からなる閉塞部とを備え、この閉塞部を複数配置し閉塞部間の空隙により永久磁石を視認するための覗き孔を備えたものである。

また、覗き孔より視認できる永久磁石のいずれかの面に標識や、極性を示す標識を備え、永久磁石が埋設された方向や、極性の方向を視認できるようにしたものである。

この発明は、閉塞部に永久磁石を視認するための覗き孔を設けたことにより、この覗き孔を介して、永久磁石の埋設の有無や、埋設された永久磁石の方向や極性などの状態を容易に視認することが可能である。このため、磁石埋込型回転子単体にて正常品か不良品かの判別ができることから、品質の向上や、作業性の向上が図られるものである。

実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子を示す正面図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ線での断面を表す断面図である。

図１、図２において、１は、複数枚の電磁鋼板を積層して、例えばかしめなどで固着一体化し形成された積層鉄心を表す。また、積層鉄心１の中心には貫通された、磁石埋込回転子の軸を挿入する軸穴２を備え、磁石埋込型回転子はこの軸穴２を中心に回転駆動する。積層鉄心１の軸穴２の周囲には生産時の位置決めに用いる２箇所の位置決め穴３が設けられる。この２箇所の位置決め穴３を取り巻く周囲には、所定の間隔を介し４箇所に配置された永久磁石挿入穴４を備える。この永久磁石挿入穴４は、平面は帯状をなし、細長い矩形部分と、この矩形部分の両側から伸びた円弧状の部分より構成される。なお、位置決め穴３と、永久磁石挿入穴４は、積層鉄心１の軸方向に貫通されている。

図３は、この発明の実施の形態１における永久磁石５の概略の形状を示す斜視図である。この永久磁石５には、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂで構成された希土類焼結磁石を用いる。また、永久磁石５は、板状の直方体の形状で、前記永久磁石挿入穴４の細長い矩形部分より幅、厚さなどが小さい寸法からなり、４箇所の永久磁石挿入穴４にそれぞれ埋設される。なお、図１、図２では永久磁石５は永久磁石挿入穴４に所定の方向で埋設された状態を表している。

図２の、積層鉄心１の軸方向の両端面には、永久磁石挿入穴４を填塞し永久磁石５を所定の位置に固定する閉塞部６を備える。この閉塞部６は非磁性物質よりなる例えばＰＰＳ樹脂を用いて形成される。また、閉塞部６は各永久磁石挿入穴４を填塞する部分６ａと積層鉄心１の両端面に台形状の断面を有し円環状に成形される部分６ｂとからなる。

また、図１に示すように、閉塞部６の片側には、４枚の埋設された永久磁石５のほぼ中心で、なお且つ、それぞれの永久磁石５を視認するための覗き孔７を４箇所に丸孔で設ける。また、覗き孔７は、図２に示すように、永久磁石５の端面から閉塞部６の表面まで貫通して設けられている。

次に上記のように構成される、この発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子の製造方法について図４により説明する。

図４は、この発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子を製造する、射出成形機を用いた樹脂金型と積層鉄心１を示す概略図である。図４に示されるように、樹脂金型は主に下型８と、上型９により構成される。この下型８と上型９には、それぞれ閉塞部６の６ｂの形状を成型する断面が台形状の凹部を有しており、この凹部は、下型８の８ａと上型９の９ａとで示される。また、上型９の凹部９ａには、溶融されたＰＰＳ樹脂を吐出するゲート口１０が設けられ、下型８の凹部８ａには、永久磁石５を視認するための覗き孔７を閉塞部６に形成する円筒状のピンからなる覗き穴形成ピン１１を備えている。

次ぎに上記の樹脂金型の構成を備えた磁石埋込型回転子の製造方法の動作について説明する。

まず、積層鉄心１を下型８に固定する、この際、下型８の覗き孔形成ピン１１は積層鉄心１の永久磁石５のほぼ中心の位置で、なお且つ、永久磁石５の端面に接するように位置が決められる。次に、積層鉄心１を下型８と上型９とで挟み込むように上型９が下降する。上型９の下降後、上型９のゲート口１０より溶融されたＰＰＳ樹脂を下型８の凹部８ａと上型９の凹部９ａにそれぞれ押圧により充填する。なお、下型８では凹部８ａに覗き孔形成ピン１１が設けられており、この覗き孔形成ピン１１の箇所を除いた凹部８ａの部分にＰＰＳ樹脂が充填されることとなる。

以上のように、図２に示される閉塞部６を積層鉄心１の軸方向の両端面に成形する。また、図１、図２に示されるように、閉塞部６の成型後、覗き孔形成ピン１１が挿入されていた箇所が覗き孔７として閉塞部６に形成されることとなる。

このように、この発明の実施の形態１によれば、閉塞部６の永久磁石５を視認できる箇所に覗き孔７が形成され、磁石埋込型回転子単体にて覗き孔７を介して、永久磁石５を視認することが可能となる。この構成により、磁石埋込型回転子単体にて正常品か不良品かの判別が目視で容易におこなえることから、磁石埋込型回転子の品質を向上させ、また作業性の向上も図れるものである。さらには、閉塞部６は積層鉄心１の軸方向の端面に環状に形成されることから、機械的強度の向上も図ることができる。

この発明の実施の形態１では、４枚の永久磁石を用いた４極の磁石埋込型回転子を表したが、永久磁石挿入穴４の数や永久磁石５の枚数により磁石埋込型回転子の極数が異なっても、同様の効果が得られる。また、覗き孔形成ピン１１を円筒状にし、覗き孔７を丸孔で形成したが、覗き孔７は半円上や、角孔などでも同様の効果が得られ、永久磁石５は板状としたが、円弧状、半円状、なども同様の効果を得られるものである。

実施の形態２
図５は、この発明の実施の形態２における永久磁石５の概略の形状を示す斜視図である。図５に示されるように、永久磁石５には面５ａと面５ｂとがあり、この面５ａの幅寸法と面５ｂの高さ寸法が近似しているものである。よって永久磁石５の面５ａおよび面５ｂの区別をわかりやすくするために、実施の形態２では面５ａにマジックなどで付された標識１２を備える。

図６は、この発明の実施の形態２における磁石埋込型回転子を示す正面図である。また、図７はこの発明の実施の形態２に係る図６の変形例を示す磁石埋込型回転子の正面図である。なお、実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付しており、説明を省略する。図６に示されるように、閉塞部６には、４枚の埋設された永久磁石５のほぼ中心で、なお且つ、それぞれの永久磁石５の面５ａの標識１２を視認するための覗き孔７ａ〜７ｄを４箇所に丸孔で設ける。

この発明の実施の形態２では、例えば図６に示されるように、覗き孔７ａ〜７ｄでは永久磁石５の面５ａに備えた標識１２が視認されており、永久磁石５が正しく埋設されているものと判断できる。これに対し図７に示すように、覗き孔７ａ〜７ｃについては永久磁石５の面５ａに備えた標識１２が視認されることは、図６と同様である。ところが、覗き孔７ｄについては、永久磁石５の面５ａに備えた標識１２が視認されず、永久磁石５の埋設された方向が誤っており、永久磁石５の面５ｂが視認されているものと判断できる。以上の構成により、永久磁石５の面５ａの幅寸法および面５ｂの高さ寸法が近似していた場合、上記永久磁石５の面５ａと面５ｂを間違えて永久磁石挿入穴４に挿入された場合でも、閉塞部６に備えた覗き孔７ａ〜７ｄを介して、永久磁石５の挿入された面が面５ａか面５ｂかが容易に視認することが可能となる。

このように、この発明の実施の形態２によれば、永久磁石５の埋設の有無と、さらに永久磁石５の埋設された方向についても判別可能となり、磁石埋込型回転子単体にて正常品か不良品かの判別が目視でおこなえることから、磁石埋込型回転子の信頼性を向上させることが可能である。

実施の形態３
図８は、この発明の実施の形態３における永久磁石５の概略の形状を示す斜視図である。図８に示されるように実施の形態３では、永久磁石５の極性を示す標識１２ａ、１２ｂを永久磁石５の面５ａの両端にマジックなどで付したものである。

図９は、この発明の実施の形態３における磁石埋込型回転子を示す正面図である。また、図１０はこの発明の実施の形態３に係る図９の変形例を示す磁石埋込型回転子の正面図である。なお、実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付しており、説明を省略する。図９に示されるように、閉塞部６には、４枚の各永久磁石５の両端で、なお且つ、それぞれの永久磁石５の極性を示す標識１２ａ、標識１２ｂを視認するための覗き孔７ｅ〜７ｌを８箇所に丸孔で設ける。

この発明の実施の形態３では、例えば図９に示すように、覗き穴７ｅからは永久磁石５の極性を示す標識１２ａが、覗き孔７ｆからは永久磁石５の極性を示す標識１２ｂがそれぞれ視認可能である。また同様に覗き孔７ｇ、７ｉ、７ｋからは永久磁石５の極性を示す標識１２ａが、覗き孔７ｈ、７ｊ、７ｌからは永久磁石５の極性を示す標識１２ｂがそれぞれ視認されており、永久磁石５の極性が正しく埋設されているものと判断できる。これに対し図１０に示すように、覗き孔７ｅ、７ｇ、７ｉからは永久磁石５の極性を示す標識１２ａが、覗き孔７ｆ、７ｈ、７ｊからは永久磁石５の極性を示す標識１２ｂが、それぞれ視認されることは図９と同様である。ところが、覗き孔７ｋからは永久磁石５の極性を示す標識１２ｂが視認され、覗き孔７ｌからは永久磁石５の極性を示す標識１２ａが視認されている。よって、この覗き孔７ｋ、覗き孔７ｌの箇所に埋設された永久磁石５については、永久磁石５の極性を誤って埋設されたものと判断できる。

このように、この発明の実施の形態３によれば、永久磁石５の極性を示す標識１２ａ，１２ｂについても覗き孔７ｅ〜７ｌを介し視認することが可能となり、永久磁石５の埋設の有無と、さらに永久磁石５の極性の誤りを判別できることが可能となる。これより、磁石埋込型回転子単体にて正常品か不良品かの判別が目視でおこなえることから、磁石埋込型回転子の信頼性をさらに向上させることが可能である。

なお、この発明の実施の形態３では図８に示すように、永久磁石５の両端にそれぞれ永久磁石５の極性を示す標識１２ａ，１２ｂを付してあるが、どちらか片側に表示をおこなっても、同様の効果を得ることができる。

実施の形態４
図１１は、この発明の実施の形態４における磁石埋込型回転子を示す正面図である。また、図１２は図１１におけるＢ−Ｂ線での断面を表す断面図である。なお、実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付しており、説明を省略する。図１１、図１２に示されるように、覗き孔７ｍ、７ｎは、図８に示す永久磁石５の極性を示す標識１２ａ，１２ｂを視認できる位置より、積層鉄心１の軸中心側に内向される方向に、閉塞部６の８箇所に設けられた凹部により形成されている。この発明の実施の形態４では、この閉塞部６に設けた凹部の覗き孔７ｍからは図８に示す永久磁石５の極性を示す標識１２ａが、覗き孔７ｎからは図８に示す永久磁石５の極性を示す標識１２ｂがそれぞれ視認されるように構成したものである。

このように構成された、この発明の実施の形態４についても、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。また、閉塞部６の強度を維持しながら、成形される樹脂材料の低減をはかることが可能となる。なお、閉塞部６に設けた凹部は略角穴形状で覗き孔７ｍ、７ｎを形成しているが、各角を面取りし半円状としても同様の効果が得られる。

実施の形態５
図１３は、この発明の実施の形態５における磁石埋込型回転子を示す正面図である。また、図１４は図１３におけるＣ−Ｃ線での断面を表す断面図である。なお、実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付しており、説明を省略する。図１３、図１４に示されるように、覗き孔７ｍ、７ｎは、図８に示す永久磁石５の極性を示す標識１２ａ，１２ｂを視認できる位置より積層鉄心１の外縁方向に、閉塞部６の８箇所に設けられた凹部により形成されている。この発明の実施の形態５では、この閉塞部６に設けた凹部の、覗き孔７ｍからは図８に示す永久磁石５の極性を示す標識１２ａが、覗き孔７ｎからは図８に示す永久磁石５の極性を示す標識１２ｂが視認されるように構成したものである。

このように構成された、この発明の実施の形態５についても、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。なお閉塞部６に設けた凹部形状は実施の形態４と同様に半円状としても可能である。

実施の形態６
図１５は、この発明の実施の形態６における磁石埋込型回転子を示す正面図である。なお、実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付しており、説明を省略する。図１５に示されるように、閉塞部６c〜６ｆは、積層鉄心１に備えられた複数の永久磁石挿入穴４の隣り合う同士をそれぞれ連結される位置で、円弧状に４箇所配置される。また、覗き孔７ｏ〜７ｒは、閉塞部６ｃと閉塞部６ｄの空隙より覗き孔７ｏが、閉塞部６ｄと閉塞部６ｅの空隙より覗き孔７ｐが、閉塞部６ｅと閉塞部６ｆの空隙より覗き孔７ｑが、閉塞部６ｆと閉塞部６ｃの空隙より覗き孔７ｒがそれぞれ形成される。実施の形態６では、この各覗き孔７ｏ〜７ｒを介して永久磁石５、および図５に示す永久磁石５の面５ａの標識１２を視認されるように構成したものである。

このように構成された、この発明の実施の形態６についても、実施の形態１、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また、閉塞部６の強度を維持しながら、成形される樹脂材料の低減をはかることが可能となる。

実施の形態７
図１６は、この発明の実施の形態７における図２の変形例を示す断面図である。また、実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付しており、説明を省略する。実施の形態１では図２に示されるように、覗き孔７は、積層鉄心１の軸方向の両端面に成形した閉塞部６のどちらか一方に備えられている。これに対し図１６に示されるように、覗き孔７ｓ、７ｔは、積層鉄心１の軸方向の両端面に成形された閉塞部６のどちらにも備えることも可能である。この発明の実施の形態７では、この軸方向の両端面に成形された閉塞部６のどちらかの覗き孔７ｓ、７ｔを介して、永久磁石５および図５に示す永久磁石５の面５ａの標識１２が視認されるように構成したものである。

このように構成された、この発明の実施の形態７についても、実施の形態１、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また、覗き孔７ｓ、７ｔは、積層鉄心１の軸方向の両端面に成形された閉塞部６のどちらにも備えられていることから、視認性が向上し、作業性の向上が図れるものである。

実施の形態８
図１７は、この発明の実施の形態８における磁石埋込型回転子を示す正面図である。また、図１８は図１７におけるＤ−Ｄ線での断面を表す断面図である。なお、実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付しており、説明を省略する。実施の形態１では図１、図２に示されるように、覗き穴７を備えた閉塞部６は、各永久磁石挿入穴４を填塞する部分６ａと、積層鉄心１の軸方向の両端面に台形状の断面を有し円環状に成形する部分６ｂとで構成した。これに対し、この発明の実施の形態８では図１７、図１８に示されるように、閉塞部６は積層鉄心１の両端面の磁石挿入穴４を填塞する部分６ａのみとし、また、この深さは永久磁石５の端面から積層鉄心１の端面までとしたものである。

このように構成された、この発明の実施の形態８についても、実施の形態１、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また、閉塞部６が必要最小限の大きさで成形されることから、大幅な材料低減が図れるものである。

この発明の実施の形態１を示す磁石埋込型回転子の正面図である。図１のＡ−Ａ線における断面図である。この発明の実施の形態１における永久磁石の概略の斜視図である。この発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子を製造する射出成形機を用いた概略図である。この発明の実施の形態２における永久磁石の概略の斜視図である。この発明の実施の形態２を示す磁石埋込型回転子の正面図である。この発明の実施の形態２に係る図６の変形例を示す磁石埋込型回転子の正面図である。この発明の実施の形態３における永久磁石の概略の斜視図である。この発明の実施の形態３を示す磁石埋込型回転子の正面図である。この発明の実施の形態２に係る図９の変形例を示す磁石埋込型回転子の正面図であるこの発明の実施の形態４を示す磁石埋込型回転子の正面図である。図１１のＢ−Ｂ線における断面図である。この発明の実施の形態５を示す磁石埋込型回転子の正面図である。図１３のＣ−Ｃ線における断面図である。この発明の実施の形態６を示す磁石埋込型回転子の正面図である。この発明の実施の形態７における図２の変形例を示す磁石埋込型回転子の断面図である。この発明の実施の形態８を示す磁石埋込型回転子の正面図である。図１７のＤ−Ｄ線における断面図である。

符号の説明

１積層鉄心
２軸穴
３位置決め穴
４永久磁石挿入穴
５永久磁石
５ａ永久磁石の面、５ｂ永久磁石の面
６閉塞部
６ａ〜６ｆ閉塞部
７覗き孔
７ａ〜７ｔ覗き孔
８下型
８ａ下型の凹部
９上型
９ａ上型の凹部
１０ゲート口
１１覗き孔形成ピン
１２永久磁石の標識
１２ａ、１２ｂ永久磁石の極性を示す標識

Claims

積層鉄心と、積層鉄心に備えられた穴に埋設された永久磁石と、前記永久磁石が埋設された穴を填塞し前記永久磁石が固定される非磁性物質よりなる閉塞部と、を備えた磁石埋込型回転子において、前記閉塞部を複数配置し閉塞部間の空隙により前記永久磁石を視認するための覗き孔を備えたことを特徴とする磁石埋込型回転子。
前記覗き孔より視認できる永久磁石のいずれかの面に標識を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁石埋込型回転子。
前記覗き孔より視認できる永久磁石のいずれかの面に永久磁石の極性を示す標識を備えたことを特徴とする請求項２記載の磁石埋込型回転子。
前記閉塞部は、積層鉄心の軸方向の端面に円環状に形成したことを特徴とする請求項１記載の磁石埋込型回転子。