JP5829895B2 - ロータの永久磁石固定方法 - Google Patents

Description

本発明はロータの永久磁石固定方法に係り、より詳しくは、電気自動車またはハイブリッド自動車用駆動モータを製造するときに、ロータコア内に永久磁石を固定させるロータの永久磁石固定方法に関する。

一般的に、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：以下、ＨＥＶと略す）には、動力源としてエンジンと駆動モータが備えられる。
このようなＨＥＶに適用される駆動モータは、通常のモータと同じように、ステータコアにコイルが巻かれて構成されたステータと、ステータの内側に配置されてロータコアに永久磁石が挿入されたロータとを主な構成部品とし、１２Ｖバッテリとは別途に装着された高電圧バッテリの電力が供給されて駆動する。
ハイブリッドまたは電気自動車に備えられる駆動モータが永久磁石型モータであれば、高速で回転する駆動モータロータコアに永久磁石を埋め込んだ後に、その磁石の位置を維持し続けなければならない。

ロータコアのスロットに挿入される永久磁石は、遠心力によってコアの特定部分に応力を引き起こすため、従来は樹脂を充填して磁石を固定し、磁石によってロータコアが破断することを防止していた。すなわち、永久磁石が離脱したりロータコアのスロット内で動くと、高速運転時に磁石が割れたりロータコアの弱い部分が破損することがあった。
これを防ぐための方法として、従来は単純に永久磁石を挿入した後、ボンド材質や樹脂材質などを充填して磁石を固定する方法を用いていたが、樹脂を塗布する過程において樹脂の粘性や重力、充填方法などによって磁石にズレが生じ、磁石の中心が軸方向と一致しなかったり、積層されたコアの片側に偏るという現象が生じた（例えば、特許文献１を参照）。これにより、ロータアセンブリのアンバランスを招き、ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ， Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ， Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）などの機械的特性または電磁気的特性を悪化させるという問題があった。

特開平６−３１５２４５公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ハイブリッド自動車に装着される駆動モータを製造するときに、ロータコア内の永久磁石を適正に配置し、堅固に固定する方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的とするところは、ロータコアと永久磁石を適正に配置して固定することにより、ロータの性能を向上させる方法を提供することにある。
さらに、本発明のさらに他の目的とするところは、モータ全体の性能を向上させる方法を提供することにある。

上記の目的を達成するためになされた本発明のロータの永久磁石固定方法は、車両用駆動モータのロータコアの円周方向に沿って所定間隔で形成された複数の永久磁石挿入ホールに永久磁石を挿入する永久磁石挿入段階、ロータコアの軸方向および前記ロータコアの軸の放射方向に磁力を生成させ、永久磁石が一時的に固定させるロータコアに磁力を印加する磁力印加段階、永久磁石挿入ホールの空間に固定材を充填し、永久磁石を固定する永久磁石固定段階を含むことを特徴とする。

磁力印加段階において永久磁石は、ロータコアの軸方向に永久磁石挿入ホールの中心に位置し、ロータコアの軸の放射方向に移動して永久磁石挿入ホールの外面または内面に密着することが好ましい。
永久磁石挿入ホールの内面には突起が形成され、永久磁石の移動が制限されることが好ましい。

永久磁石挿入ホールの外面は、両端に折曲部が形成されており、永久磁石の移動が制限されることが好ましい。
ロータコアに磁力を印加する磁力印加段階は、前記ロータコアの内部または外部に配設された磁力生成器に電流を印加することによって行われることが好ましい。
永久磁石固定段階で使用される固定材は、ボンドまたは樹脂材質であることが好ましい。

本発明の実施形態によると、本発明のロータの永久磁石固定方法は、永久磁石を適正に配置し、堅固に固定することができるため、ロータの性能を向上させることができ、駆動モータの耐久性を増大させると同時に、量産性を向上させることができる。
また、本発明のロータの永久磁石固定方法は、磁力生成器によって永久磁石を固定させることにより、ロータアセンブリのアンバランスを減少させてＮＶＨを低減させることができ、ロータの性能を向上させることができる。また、アンバランス補正工程の縮小または削除によって原価を節減することができる。
さらに、本発明のロータの永久磁石固定方法は、永久磁石を適正な位置に固定させることにより、電磁気ノイズ（ｗｈｉｎｅ ｎｏｉｓｅ）を減少させることができ、電磁気リップルを減少させることによってモータの制御性能を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る永久磁石を固定した駆動モータの内部の様子を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る永久磁石の整列を示すロータコアの断面図である。 図２の“Ａ”部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係る永久磁石の整列を示すロータコアの断面図である。 図４のＢ−Ｂラインの断面図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る駆動モータの内部で、ロータコアに永久磁石を固定した装置の様子を示す斜視図である。
図１に示したとおり、ロータコア１００の外側に円形の磁力生成器２００が配設されており、ロータコア１００には回転軸を中心とする同心円上に複数の永久磁石１２０が埋め込まれている。本発明の実施形態に係る永久磁石１２０は、磁力がない永久磁石素材をロータコア１００に配置した後、外部磁場を印加して着磁（ｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇ）し、永久磁石１２０にしたものである。

以下、ハイブリッドまたは電気自動車に用いられる駆動モータのロータ内に永久磁石を固定させる方法について説明する。
まず、ロータコア１００をジグ（ｚｉｇ）のような固定装置にセッティングし、ロータコア１００の内部に磁化していない永久磁石素材を、ロータコア１００の円周方向に沿って形成された複数の永久磁石挿入ホール１２５のそれぞれに挿入する。永久磁石素材を挿入した後には、永久磁石１２０の位置を一時的に固定させるために、磁力生成器２００をロータコア１００の内部または外部に設置する。
磁力生成器２００は、ロータコア１００の内部または外部の一側に形成してもよく、内部および外部の両側に形成してもよい。

本発明の実施形態に係る磁力生成器２００は、巻線２５０に電流が流れるときに周囲に磁場を形成する器具であって、巻線２５０に流れる強い電流によって鉄心２２０に強い磁束を発生させる、樹脂またはボンドを充填する前に永久磁石１２０の適正な位置に一時的に固定させると共に、磁化していない永久磁石素材を着磁させる働きをする。
磁力生成器２００により、永久磁石１２０は、図２に示したとおり、円周方向に所定間隔で形成される複数の永久磁石挿入ホール１２５の内面１３４または外面１３８に密着されると同時に、軸方向には、図５に示したとおり、永久磁石挿入ホール１２５の軸方向の中心に永久磁石１２０が配置される。これは、固定材を注入する前に永久磁石１２０を適切な位置に一時的に固定させるための方法である。

永久磁石１２０の一時的な位置固定は、磁力生成器２００に電流を印加することによって巻線２５０に電流が流れて磁束が形成され、永久磁石素材を着磁させることによって行われる。着磁された永久磁石１２０は、磁力生成器２００が作り出す磁場の中で、自らの磁気力によって，互いの位置間隔のバランスを保って整列する。
図２、４は、本発明の実施形態に係るロータコアに固定された永久磁石の整列を示す図である。図３は、永久磁石挿入ホール内に固定された永久磁石の様子を示した図である。図５は、本発明の実施形態に係る軸方向への永久磁石の整列を示す図である。以下、図２乃至図５に示した実施の形態について説明する。

図２には、磁力生成器２００とロータコア１００、および永久磁石１２０の配置を示した。図２では、磁力生成器２００がロータコア１００の外側に形成されている形態を示しているが、磁力生成器２００をロータコア１００の内側に形成させてもよく、または、内側および外側の両方に形成させてもよい。
図３には、永久磁石１２０が永久磁石挿入ホール１２５の外面１３８に密着して堅固に保持され、内面１３４と左右側面１３２、１３６にはボンド材質または樹脂材質が充填される構成を示した。このとき、永久磁石挿入ホール１２５の内面１３４には、永久磁石１２０の移動を制限する突起１３５が形成され、永久磁石挿入ホール１２５の外面１３８には、その両端に折曲部１３７が形成されて永久磁石１２０の移動を制限する。この構造により、永久磁石１２０はロータコアの円周方向の位置が固定される。

図４は、永久磁石の整列を示すロータコアの断面図である。また、図５には、図４におけるＢ−Ｂ断面図を示した。
図５によると、ロータコア１００の軸方向の両側（上下部）に磁力生成器２００が設置され、上下部に配された磁力生成器２００に電流を印加することにより生じた磁場により、永久磁石１２０が永久磁石挿入ホール１２５の挿入方向の中心に一時的に位置が固定される。すなわち、永久磁石１２０は、ロータコア１００の軸方向の中心に配置される。
上述のとおり、磁力生成器２００によって永久磁石１２０が永久磁石挿入ホール１２５の軸方向の中心に位置し、内面１３４または外面１３８に密着して固定された後、永久磁石挿入ホール１２５の残りの空間である左側面１３２と右側面１３６にはボンドまたは樹脂材質などの固定材が充填される。もし、永久磁石１２０が内面１３４に密着すれば外面１３８に固定材が充填され、永久磁石１２０が外面１３８に密着すれば内面１３４に固定材が充填され、永久磁石が一時的に固定された位置においてさらに堅固に固定される。

上述の方法では、ボンドまたは樹脂材質などの固定材を充填する段階を、永久磁石１２０の位置を一時的に固定させた後に実施する方法を説明したが、その前段階である永久磁石挿入段階および磁力印加段階などで実施してもよい。固定材充填の順序は、量産性を考慮した上で変更しても問題はない。
上述の方法によって永久磁石１２０を適正に配置して固定することにより、電磁気的特性が改善され、電磁気ノイズを減少させることができる。さらに、ロータアセンブリのアンバランスを減少させることができる。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内で多様な形態への変更実施が可能である。

１００：ロータコア
１２０：永久磁石
１２５：永久磁石挿入ホール
１３２：左側面
１３４：内面
１３５：突起
１３６：右側面
１３７：折曲部
１３８：外面
２００：磁力生成器
２２０：鉄心
２５０：巻線

Claims (5)

1. 車両用駆動モータのロータコアの円周方向に沿って所定間隔で形成された複数の永久磁石挿入ホールに磁力のない永久磁石を挿入する永久磁石挿入段階、
   巻線と鉄心からなる磁力生成器を前記ロータコアの内部の一側、又は、内部及び外部の両側に配設し、前記磁力生成器に電流を流すことにより前記ロータコアの軸方向および前記ロータコアの軸の放射方向に磁力を生成させ、前記永久磁石を、前記ロータコアの軸の放射方向に移動して前記永久磁石挿入ホールの外面に密着させると同時に、前記ロータコアの軸方向には、前記永久磁石挿入ホールの軸方向の中心に、一時的に固定させると共に磁化していない前記永久磁石を着磁させる磁力印加段階、及び
   前記永久磁石が一時的に固定された前記永久磁石挿入ホールの残りの空間に固定材を充填し、前記永久磁石を固定する永久磁石固定段階、を含むことを特徴とするロータの永久磁石固定方法。
2. 前記ロータコアに磁力を印加する磁力印加段階は、前記ロータコアの軸方向の両側（上下部）に配された前記磁力生成器に電流を印加することにより生じた磁場により、前記永久磁石が前記永久磁石挿入ホールの挿入方向の中心に一時的に位置が固定されることを特徴とする請求項１に記載のロータの永久磁石固定方法。
3. 前記磁力印加段階において前記永久磁石を一時的に固定させた後は、前記永久磁石固定段階において、前記永久磁石挿入ホールには固定材としてボンドまたは樹脂材質が充填され、前記永久磁石が一時的に固定された位置においてさらに堅固に固定されたことを特徴とする請求項１に記載のロータの永久磁石固定方法。
4. 前記永久磁石挿入ホールの内面には突起が形成され、前記永久磁石の移動が制限されることを特徴とする請求項１に記載のロータの永久磁石固定方法。
5. 前記永久磁石挿入ホールの外面は、両端に折曲部が形成され、前記永久磁石の移動が制限されることを特徴とする請求項１に記載のロータの永久磁石固定方法。

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