JP6025683B2 - Embedded magnet type motor - Google Patents
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Description
この発明は、積層鋼板製の回転子または固定子の溝穴に埋め込まれたボンド磁石の抜け止め構造を有する埋込磁石型モータに関するものである。 The present invention relates to an embedded magnet type motor having a structure in which a bonded magnet embedded in a slot of a rotor or stator made of laminated steel plates is retained.
磁石を回転子または固定子の溝穴へ埋め込む構造のモータにおいて、ボンド磁石を射出成形にて充填した場合、ボンド磁石の熱収縮、モータ動作時の振動、およびモータに加わる振動等により、溝穴に埋め込まれたボンド磁石が抜け落ちてしまうことが懸念される。そのため、従来より、カバーで溝穴の開口を塞いだり、特許文献1に開示されているようにボンド磁石の一端部が溝穴の縁に掛止する形状に成形したりして、ボンド磁石の抜け止め構造を設けていた。
When a bonded magnet is filled by injection molding in a motor with a structure in which the magnet is embedded in the rotor or stator slot, the slot may be damaged due to thermal shrinkage of the bond magnet, vibration during motor operation, vibration applied to the motor, etc. There is a concern that the bonded magnet embedded in may fall off. Therefore, conventionally, the opening of the slot is closed with a cover, or the bonded magnet is molded into a shape in which one end of the bonded magnet is hooked on the edge of the slot as disclosed in
従来の抜け止め構造は以上のように構成されているので、カバーとその固定部材(リベットなど)が必要になったり、回転子の外側でボンド磁石の掛止形状を成形するために複雑な金型構造が必要になったりする課題があった。 Since the conventional retaining structure is configured as described above, it is necessary to use a cover and a fixing member (such as a rivet), or to form a bonded magnet latch shape outside the rotor. There was a problem that a mold structure was necessary.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、積層鋼板製の回転子または固定子に射出成形されたボンド磁石の抜け止めを実現することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object of realizing the retaining of a bonded magnet injection-molded on a laminated steel rotor or stator with a simple configuration. To do.
この発明に係る埋込磁石型モータは、積層鋼板製の回転子または固定子に設けられた軸方向の溝穴に、射出成形によりボンド磁石が充填されたものであって、溝穴の内部に、ボンド磁石に係合して軸方向の抜けを防止する段部を備え、回転子または固定子を成す軸方向における一端側の鋼板には、溝穴より小さい、ボンド磁石の射出成形用のゲート穴が設けられると共に、軸方向における他端側の鋼板には、溝穴より小さい、射出成形用のエア抜き穴が設けられ、段部は、ゲート穴と、エア抜き穴と、一端側の鋼板と他端側の鋼板の間に挟まれた鋼板に設けられた溝穴とにより構成されるものである。 An embedded magnet type motor according to the present invention is an axial slot provided in a laminated steel rotor or stator filled with a bond magnet by injection molding, and the inside of the slot is A gate for injection molding of a bond magnet having a stepped portion that engages with a bond magnet to prevent axial slippage, and is smaller than a slot in a steel plate on one end side in the axial direction forming a rotor or a stator. A hole is provided, and the steel plate on the other end side in the axial direction is provided with an air vent hole for injection molding, which is smaller than the slot, and the stepped portion is a gate hole, an air vent hole, and a steel plate on one end side. a it shall be constituted by a slot provided in sandwiched steel between the other end of the steel sheet.
この発明によれば、溝穴の内部に、ボンド磁石に係合して軸方向の抜けを防止する段部を備え、回転子または固定子を成す軸方向における一端側の鋼板には、溝穴より小さい、ボンド磁石の射出成形用のゲート穴が設けられると共に、軸方向における他端側の鋼板には、溝穴より小さい、射出成形用のエア抜き穴が設けられ、段部は、ゲート穴と、エア抜き穴と、一端側の鋼板と他端側の鋼板の間に挟まれた鋼板に設けられた溝穴とにより構成されるようにしたので、簡易な構成でボンド磁石の抜け止めを実現することができる。 According to the present invention, the steel plate on one end side in the axial direction that forms the rotor or the stator is provided with a step portion that engages with the bond magnet to prevent the axial detachment inside the slot. A smaller gate hole for injection molding of the bonded magnet is provided, and the steel plate on the other end side in the axial direction is provided with an air vent hole for injection molding smaller than the groove hole. And an air vent hole and a slot provided in a steel plate sandwiched between a steel plate on one end and a steel plate on the other end. Can be realized.
実施の形態1.
図1に示す埋込磁石型モータは、ケース1とハウジング2の内部に、2個の軸受け3により回転自在に支持されたシャフト4と、シャフト4に固定された回転子5と、回転子5を囲むように配設された固定子6とを備えている。
The interior magnet type motor shown in FIG. 1 includes a shaft 4 rotatably supported by two
回転子5および固定子6は、多数枚の鋼板を軸方向Xに積層して作製されている。積層鋼板製の回転子5または固定子6のいずれか一方には軸方向Xに連通した溝穴7が設けられており、その溝穴7にボンド磁石8(ネオジム等の磁性粉末を混ぜた樹脂)が射出成形にて充填される。
なお、図1では、回転子5と固定子6の両方に溝穴7とボンド磁石8を設けた例を示したが、回転子5と固定子6のいずれか一方に溝穴7とボンド磁石8を設ける構成であってもよい。
The
Although FIG. 1 shows an example in which the
以下では、回転子5に溝穴7とボンド磁石8を設けた構成を例にして本発明を説明する。
固定子6に絶縁体のボビン10が装着されてコイル線9が巻回され、このコイル線9の端部がコネクタ11のターミナル12に接続されている。コネクタ11はモータ制御装置(不図示)などに接続されて電源供給を受ける。シャフト4にはセンサマグネット15が固定されており、センサ基板13上のセンサ14でセンサマグネット15の磁極を読み取り、回転子5の回転位置を検出する。モータ制御装置(不図示)は、回転子5の回転位置に基づいてコイル線9への通電を制御して固定子6に回転磁界を発生させ、ボンド磁石8との磁気作用によって回転子5を回転させる。
なお、図1ではセンサ基板13、センサ14、およびセンサマグネット15を備えたタイプのモータを例示したが、モータの種類はこれに限定されるものではなく、例えばセンサレスモータであってもかまわない。
Hereinafter, the present invention will be described by taking as an example a configuration in which the
An
1 illustrates a motor of the type including the
次に、ボンド磁石8の軸方向Xの抜け止め構造を説明する。
図2(a)は回転子5の平面図、図2(b)は回転子5をAA線で切断した断面図である。回転子5は、シャフト4を挿通する穴のあいた円盤状の鋼板5−1〜5−n(nは任意の数)を軸方向Xに積層して成る。この積層鋼板のうち、一端側の鋼板5−1に射出成形用のゲート穴を設けて、このゲート穴を溝穴7−1にする。また、他端側の鋼板5−nに射出成形用のエア抜き穴を設けて、このエア抜き穴を溝穴7−nにする。射出成形時、ボンド磁石8を射出する金型のゲートをゲート穴(溝穴7−1)に連通させ、溝穴7のエアを抜く金型のエア抜きをエア抜き穴(溝穴7−2)に連通させる。
Next, a structure for preventing the
2A is a plan view of the
両端の鋼板5−1,5−nの間に挟まれた鋼板5−2〜5−m(m=n−1)には、溝穴7−1,7−nより大きな溝穴7−2〜7−mを設け、これら溝穴7−1〜7−nを軸方向Xに連通させて図1の溝穴7を構成している。回転子5の上端側において小さい溝穴7−1と大きい溝穴7−2とで段部20を形成すると共に、下端側において小さい溝穴7−nと大きい溝穴7−mとで段部20を形成することにより、上下の段部20でボンド磁石8を係合でき、軸方向Xの抜けを防止できる。
なお、ボンド磁石8の配置および形状等は任意でよく、図2の例に限定されるものではない。
In the steel plates 5-2 to 5-m (m = n−1) sandwiched between the steel plates 5-1 and 5-n at both ends, a slot 7-2 larger than the slots 7-1 and 7-n is provided. 1 to 7-m are provided, and the slots 7-1 to 7-n are communicated in the axial direction X to form the
The arrangement, shape, and the like of the
ここで、本実施の形態1の抜け止め構造の効果を説明するために、図3に従来の抜け止め構造の例を示す。
図3(a)の従来例では、リベット100を使用して回転子5aの上面と下面にカバー101を取り付けて溝穴7の上下開口を塞ぎ、溝穴7に埋め込んだボンド磁石8の軸方向Xの抜けを防止する。この構成の場合、別部品であるカバー101、およびそのカバー101を固定する構造(リベット101など)が必要となる。
一方、本実施の形態1では、ボンド磁石8を埋め込む溝穴7の内部に抜け止め用の段部20を形成しているので、別部品が不要である。
Here, in order to explain the effect of the retaining structure of the first embodiment, an example of a conventional retaining structure is shown in FIG.
3A, the
On the other hand, in the first embodiment, the
図3(b)の従来例では、ボンド磁石8の上端に掛止部102を一体的に設けて溝穴7の縁に掛止することにより、溝穴7に埋め込んだボンド磁石8の軸方向X下側への抜けを防止する。この掛止部102による抜け止め構造を実現する場合、掛止部102を金型で成形するため、図4の「従来例」に示すような凹部103を設けた金型構造が必要となる。
このように、従来は抜け止め用の掛止部102を回転子5の外に形成するために複雑な金型構造が必要であったのに対し、本実施の形態1では積層鋼板で作られた回転子5の溝穴7の内部に積層鋼板自体で抜け止め用の段部20を形成しているので、図4の「本発明」に示すような比較的簡易な金型構造にてボンド磁石8を射出成形できる。
In the conventional example of FIG. 3 (b), the
Thus, in the past, a complicated mold structure was required to form the retaining
また、従来の射出成形品では、金型と成形部(ボンド磁石8および掛止部102)との境界部分にバリが発生しやすい傾向にあるが、本実施の形態1では金型と成形部(ボンド磁石8)との境界部分が、ゲート穴である溝穴7−1とエア抜き穴である溝穴7−nしかないため、発生するバリが少なく、またその処理と対策も容易である。
Further, in the conventional injection molded product, there is a tendency that burrs are likely to occur at the boundary between the mold and the molded part (bonded
以上より、実施の形態1によれば、積層鋼板製の回転子5に設けられた軸方向Xの溝穴7に、射出成形によりボンド磁石8が充填された埋込磁石型モータにおいて、ボンド磁石8に係合して軸方向Xの抜けを防止する段部20を溝穴7の内部に設けたので、簡易な構成でボンド磁石8の抜け止めを実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, in the embedded magnet type motor in which the
また、実施の形態1によれば、積層鋼板のうちの一端側の鋼板5−1に、ボンド磁石8の射出成形用のゲート穴(溝穴7−1)を設けると共に、他端側の鋼板5−nには当該射出成形用のエア抜き穴(溝穴7−n)を設けて、これらゲート穴(溝穴7−1)と、エア抜き穴(溝穴7−n)と、両端の鋼板5−1,5−nの間に挟まれた鋼板5−2〜5−mに設けられた溝穴7−2〜7−mとにより段部20を構成するようにしたので、射出成形で発生するバリが少なく、またその処理と対策も容易である。
Moreover, according to
実施の形態2.
図5および図6は、本実施の形態2に係る埋込磁石型モータの回転子5の構成を示し、図5(a)および図6(a)は平面図、図5(b)および図6(b)は回転子5をBB線およびCC線で切断した断面図である。なお、図5および図6において、図1および図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
5 and 6 show the configuration of the
図5では、回転子5を成す積層鋼板において、上下端の鋼板5−1,5−nの溝穴7−1,7−nを、その間に挟まれた鋼板5−2〜5−mの溝穴7−2〜7−mより小さくして、溝穴7の内部に段部20を形成している。溝穴7−1〜7−nに射出成形したボンド磁石8を2箇所の段部20で係合することにより、軸方向Xの抜けを防止できる。
In FIG. 5, in the laminated steel plate constituting the
図6では、回転子5を成す積層鋼板において、上下端の鋼板5−1,5−nの溝穴7−1,7−nを、その間に挟まれた鋼板5−2〜5−mの溝穴7−2〜7−mより大きくして、溝穴7の内部に段部20を形成している。図6の構成の場合も図5と同様に、溝穴7−1〜7−nに射出成形したボンド磁石8を2箇所の段部20で係合することにより、軸方向Xの抜けを防止できる。
In FIG. 6, in the laminated steel plate constituting the
以上より、実施の形態2によれば、ボンド磁石8の抜けを防止する段部20が、積層鋼板を成す両端の鋼板5−1,5−nとその間に挟まれた鋼板5−2〜5−mとで大きさの異なる溝穴7−1,7−nと7−2〜7−mにより構成されるようにした。このため、回転子5を構成する積層鋼板の中で溝穴の形状が異なるのは上下端合計2枚分のみであり、また上下端の鋼板とその間の鋼板とで溝穴の形状の差異は僅かであるため、抜け止め構造がない場合と比べて図5および図6の方が回転子5へ充填できる磁石容積の差が小さい。回転子5へ充填する磁石量が変るとモータ特性が変化するが、抜け止め構造を付加しても磁石量の変化は小さいのでモータ特性への影響および跳ね返りも小さい。
As described above, according to the second embodiment, the stepped
なお、図5および図6の例では、上下端の溝穴7−1,7−nの大きさを変えたが、これに限定されるものではなく、例えば間に挟まれる鋼板5−2〜5−mのうちの少なくとも1枚の溝穴の大きさを変えることによって抜け止め構造を実現してもよい。 5 and 6, the sizes of the upper and lower slots 7-1 and 7-n are changed, but the present invention is not limited to this. For example, the steel plates 5-2 sandwiched therebetween The retaining structure may be realized by changing the size of at least one slot among 5-m.
また、図5および図6の例では、溝穴7−1〜7−nの大きさを変えたが、形状を変えることによって抜け止め構造を実現してもよい。
例えば図7(a)および図7(b)に示すように、上下端の鋼板5−1,5−nの溝穴7−1,7−nの周縁部に1個以上(図7(a)では3個)の凸部を設けて、この凸部を段部20とする。上下の段部20でボンド磁石8を係合することにより、軸方向Xの抜けを防止できる。図7の例でも抜け止め構造がない場合とある場合とで磁石容積の差が小さいので、モータ特性への影響および跳ね返りが小さい。
5 and 6, the size of the slots 7-1 to 7-n is changed. However, the retaining structure may be realized by changing the shape.
For example, as shown in FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b), one or more pieces are provided in the peripheral portions of the slots 7-1 and 7-n of the upper and lower steel plates 5-1 and 5-n (FIG. 7 (a). ) Is provided with three projections, and these projections are referred to as stepped
なお、図7の例では溝穴7−1,7−nの周縁部から内側に凸部を突設したが、反対に、周縁部を切り欠いて凹部を形成してもよい。また、凸部を上下端の鋼板5−1,5−nの溝穴7−1,7−nに形成せず、その間に挟まれる鋼板5−2〜5−mのうちの少なくとも1枚の溝穴に形成してもよい。 In the example of FIG. 7, the convex portions are projected inward from the peripheral portions of the slots 7-1 and 7-n, but conversely, the peripheral portions may be cut out to form concave portions. Further, the convex portions are not formed in the slots 7-1 and 7-n of the steel plates 5-1 and 5-n at the upper and lower ends, but at least one of the steel plates 5-2 to 5-m sandwiched therebetween. You may form in a slot.
実施の形態3.
図8は、本実施の形態3に係る埋込磁石型モータの回転子5の構成を示し、図8(a)は平面図、図8(b)は回転子5をEE線で切断した断面図である。なお、図8において、図1および図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 8 shows the configuration of the
本実施の形態3では、溝穴が大きい鋼板と小さい鋼板の2種類を用意し、交互に積層して回転子5を構成する。図8の例では、上から奇数番目の鋼板5−1,5−3,・・・の溝穴7−1,7−3,・・・を小さくし、上から偶数番目の鋼板5−2,5−4,・・・の溝穴7−2,7−4,・・・を大きくしている。奇数番目と偶数番目の溝穴の大きさの違いにより複数の段部20が構成されて、溝穴7の内部が多段形状になるので、ボンド磁石8を係合する強度が大きく、信頼性の高い抜け止め構造を実現できる。
In the third embodiment, two types of steel plates having large slots and small steel plates are prepared and laminated alternately to constitute the
図8の例では溝穴の大きさを鋼板1枚ずつ交互に変えることによって抜け止め構造を実現したが、数枚ずつ交互に変えてもよい。また、溝穴の大きさを大小2種類にしたが、3種類以上であってもよい。さらに、溝穴の形状を鋼板1枚ずつ交互に変えて段部20を構成してもよい。
In the example of FIG. 8, the retaining structure is realized by alternately changing the size of the slot one by one, but may be changed by several sheets. In addition, although the size of the slot is two types, the size may be three or more. Further, the stepped
以上より、実施の形態3によれば、大きさの異なる溝穴7−1,7−3,・・・と7−2,7−4,・・・を設けた鋼板5−1,5−3,・・・と5−2,5−4,・・・を交互に積層することにより、ボンド磁石8の抜けを防止する段部20が多段形状に構成されるようにした。溝穴7−1〜7−nから成る溝7の内部が多段形状になってボンド磁石8との係合部分が多くなるため、より強度が大きく信頼性の高い抜け止め構造を実現できる。
As described above, according to the third embodiment, the steel plates 5-1, 5- provided with the grooves 7-1, 7-3,..., 7-2, 7-4,. 3 and 5-2, 5-4, and the like are alternately laminated so that the stepped
実施の形態4.
図9は、本実施の形態4に係る埋込磁石型モータの回転子5の構成を示し、図9(a)は平面図、図9(b)は回転子5をFF線で切断した断面図、図9(c)は回転子5をGG線で切断した断面図である。なお、図9において、図1および図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 shows the configuration of the
本実施の形態4では、同じ大きさおよび形状の溝穴7−1〜7−nを設けた鋼板5−1〜5−nを用意し、上半分の鋼板5−1〜5−jと下半分の鋼板5−k〜5−nとを周方向にずらして積層して回転子5を構成する。これにより、上半分の溝穴7−1〜7−jと下半分の溝穴7−k〜7−nとが周方向にずれ、ずれた部分が段部20になる。
In the fourth embodiment, steel plates 5-1 to 5-n provided with slots 7-1 to 7-n having the same size and shape are prepared, and the upper half steel plates 5-1 to 5-j and the lower plate are provided. Half of the steel plates 5-k to 5-n are stacked while being shifted in the circumferential direction. Accordingly, the upper half slot 7-1 to 7-j and the lower half slot 7-k to 7-n are shifted in the circumferential direction, and the shifted portion becomes the stepped
図9の例では、積層鋼板の上半分と下半分を周方向にずらすことによって抜け止め構造を実現したが、鋼板を数枚ずつ(もしくは、1枚ずつ)周方向にずらしてもよい。 In the example of FIG. 9, the retaining structure is realized by shifting the upper half and the lower half of the laminated steel plates in the circumferential direction. However, the steel plates may be shifted in the circumferential direction by several sheets (or one sheet at a time).
以上より、実施の形態4によれば、溝穴7−1〜7−nの位置を周方向にずらして鋼板5−1〜5−nを積層することにより、ボンド磁石8の抜けを防止する段部20を構成するようにした。このため、1枚1枚の鋼板は全て同じ形状となるため、打ち抜き用の金型が1種類でよく、費用を抑えることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the positions of the slots 7-1 to 7-n are shifted in the circumferential direction and the steel plates 5-1 to 5-n are stacked to prevent the
実施の形態5.
本実施の形態5では、回転子5を成す鋼板5−1〜5−nのうちの少なくとも1枚以上の鋼板と他の鋼板とで溝穴7の大きさまたは形状が異なることにより、段部20を構成して、抜け止め構造を実現する。
図10〜図12は、本実施の形態5に係る埋込磁石型モータの回転子5の構成を示す断面図である。なお、図10〜図12において、図1および図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
In the fifth embodiment, at least one or more of the steel plates 5-1 to 5-n constituting the
FIGS. 10-12 is sectional drawing which shows the structure of the
図10の例では、回転子5を成す積層鋼板において、上側の2枚の鋼板5−1,5−2および下側の2枚の鋼板5−m,5−nの溝穴7−1,7−2,7−m,7−nを、その他の鋼板5−3〜5−gの溝穴7−3〜7−gより大きくして、溝穴7の内部に段部20を形成している。
In the example of FIG. 10, in the laminated steel plate forming the
図11の例では、回転子5を成す積層鋼板において、上下端の鋼板5−1,5−nおよびその間に挟まれた鋼板5−hの溝穴7−1,7−n,7−hを、その他の鋼板5−2〜5−g,5−i〜5−mの溝穴7−2〜7−g,7−i〜7−mより大きくして、溝穴7の内部に段部20を形成している。
In the example of FIG. 11, in the laminated steel plate constituting the
図12の例では、回転子5を成す積層鋼板において、1枚の鋼板5−hの溝穴7−hを、その他の鋼板5−1〜5−g,5−i〜5−nの溝穴7−1〜7−g,7−i〜7−nより大きくして、溝穴7の内部に段部20を形成している。
In the example of FIG. 12, in the laminated steel plate forming the
なお、図10〜図12の例では、溝穴7の一部の大きさを変えたが、形状を変えることによって抜け止め構造を実現してもよい。また、図10〜図12は一例であって、溝穴7のどの部分の大きさまたは形状を変えるかは任意でよい。
10 to 12, the size of a part of the
以上の実施の形態1〜5では、積層鋼板製の回転子5にボンド磁石8を埋め込む場合の抜け止め構造を説明したが、図1に示したように積層鋼板製の固定子6においても同様の抜け止め構造を適用可能である。
In the first to fifth embodiments described above, the retaining structure in the case where the bonded
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 ケース、2 ハウジング、3 軸受け、4 シャフト、5 回転子、5−1〜5−n 鋼板、6 固定子、7,7−1〜7−n 溝穴、8 ボンド磁石、9 コイル線、10 ボビン、11 コネクタ、12 ターミナル、13 センサ基板、14 センサ、15 センサマグネット、20 段部、100 リベット、101 カバー、102 掛止部、103 凹部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記溝穴の内部に、前記ボンド磁石に係合して前記軸方向の抜けを防止する段部を備え、
前記回転子または前記固定子を成す前記軸方向における一端側の鋼板には、前記溝穴より小さい、前記ボンド磁石の射出成形用のゲート穴が設けられると共に、前記軸方向における他端側の鋼板には、前記溝穴より小さい、当該射出成形用のエア抜き穴が設けられ、
前記段部は、前記ゲート穴と、前記エア抜き穴と、前記一端側の鋼板と前記他端側の鋼板の間に挟まれた鋼板に設けられた前記溝穴とにより構成されることを特徴とする埋込磁石型モータ。 An embedded magnet type motor in which a bonded magnet is filled by injection molding into an axial slot provided in a rotor or stator made of laminated steel sheet,
In the inside of the slot, provided with a stepped portion that engages with the bond magnet to prevent the axial disconnection ,
The steel plate on one end side in the axial direction forming the rotor or the stator is provided with a gate hole for injection molding of the bond magnet, which is smaller than the slot, and the steel plate on the other end side in the axial direction. Is provided with an air vent hole for injection molding smaller than the slot,
The stepped portion, wherein said gate hole, and the air vent hole, the Rukoto is constituted by said groove holes provided sandwiched between steel plates between the steel sheet of the one end steel plate and the other end of the An embedded magnet type motor.
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