JP6241055B2 - ロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロータコアの磁石挿入孔に磁石を挿入する技術に関する。

従来、モータのロータコアの磁石挿入孔に挿入する磁石として、複数に分割された磁石片を一体化して形成された長板状磁石を用いる技術が知られている（特許文献１参照）。このように、ロータコアの磁石挿入孔に挿入する磁石を複数の磁石片で形成して、個々の磁石片の体積を小さくすることにより、作用する磁界の変動により発生する渦電流を低減させることができる。

ここで、複数の磁石片を接着して長板状にするのには大きな製造コストが発生するため、コスト低減のために、複数の磁石片を接着する工程を廃止して、複数の磁石片をそのままロータコアの磁石挿入孔に挿入する方法が考えられる。

国際公開第２００１／０９５４６０号

しかしながら、磁石片をそのままロータコアの磁石挿入孔に挿入しようとすると、長板状磁石を挿入する場合に比べて、１つの磁石片の重量が小さくなるため、その分、磁石挿入時の落下エネルギーが小さくなる。従って、磁石片が磁石挿入孔の側壁に接触すると、その摩擦抵抗により、磁石片の姿勢が傾き、磁石挿入孔の途中で磁石片が引っかかりやすくなるという問題が生じる。

本発明は、ロータコアの磁石挿入孔に磁石片を挿入する場合に、磁石片が磁石挿入孔の途中で引っかかるのを防いで、スムーズに磁石片を挿入する技術を提供することを目的とする。

本発明によるロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置は、磁石挿入孔への磁石片の挿入時に、ロータコアに振動を与える。

本発明によれば、磁石挿入孔への磁石片の挿入時に、ロータコアに振動を与えるので、磁石片が磁石挿入孔の途中で引っかかるのを防いで、スムーズに磁石片を挿入することができる。

図１は、本実施形態におけるロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置によって磁石が挿入されたロータを備える回転電機の主要部の構成を示す概略構成図である。 図２は、磁石挿入孔に挿入する複数の磁石片を示す図である。 図３は、磁石下端位置決め治具の上にロータコアをセットし、磁石挿入孔の位置を検出する工程について説明するための図である。 図４は、ロータコアの上にガイド治具をセットする工程について説明するための図である。 図５は、ガイド治具の上方から磁石片を１つずつ投入する工程について説明するための図である。 図６は、磁石挿入孔に全ての磁石が挿入された状態を示す図である。

図１は、本実施形態におけるロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置によって磁石が挿入されたロータを備える回転電機の主要部の構成を示す概略構成図である。図１において、左側の図は、回転電機の断面図であり、右側の図は、側面図である。回転電機Ａ（以下、単に「回転電機」という）は、図示しないケーシングの一部を構成する円環形のステータ１０と、このステータ１０と同軸的に配置された円柱形のロータ２０とを備える。この回転電機Ａは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動源として用いられる。ただし、用途が自動車に限定されることはない。

ステータ１０は、ステータコア１１と、複数のコイル１２とを備える。複数のコイル１２は、ステータコア１１に軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット１３に収設される。

ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１と一体的に回転する回転軸２３と、複数の界磁極用磁石体３０とを備える。複数の界磁極用磁石体３０は、軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔でロータコア２１に形成される磁石挿入孔（スロット）２２に収設される。

ロータ２０の磁石挿入孔２２に収設される界磁極用磁石体３０は、図２に示すように、磁石体３０を割断分割した複数の磁石片３１を、樹脂を用いて接着することによって、一列に整列した磁石片３１の集合体として構成されたものである。ただし、後述するように、磁石挿入孔２２に挿入する際には、割断分割された磁石片３１の状態で挿入し、全ての磁石片３１を挿入した状態で、樹脂を用いて磁石挿入孔２２内で一体化する。

続いて、図３〜図６を用いて、本実施形態におけるロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置を用いて、磁石挿入孔２２に複数の磁石片３１を挿入する方法について説明する。複数の磁石片３１は、ロータ２０の回転軸方向に設けられているロータコア２１の磁石挿入孔２２に１つずつ挿入する。ただし、一度に挿入する磁石の数を２つ以上としてもよい。

まず初めに、磁石下端位置決め治具４０の上にロータコア２１をセットする（図３参照）。磁石下端位置決め治具４０は、振動を発生させる機能を有する振動テーブル４１の上に固定されている。

磁石挿入孔位置検出装置４２は、ロータコア２１の磁石挿入孔２２の位置を高精度に検出する装置であって、例えば、非接触レーザ検出器、タッチプローブ式座標測定器、画像処理により位置を検出する装置である。

次に、磁石挿入孔位置検出装置４２で検出された磁石挿入孔２２の位置に基づいて、ロータコア２１の上にガイド治具４３をセットする（図４参照）。ガイド治具４３には、磁石片３１をロータコア２１の磁石挿入孔２２に導くための磁石整列孔４３ａが設けられており、磁石整列孔４３ａの上部は、磁石片３１を挿入しやすくするためにテーパ形状となっている。すなわち、磁石片３１の投入口であるガイド治具４３の上端の孔の大きさは、磁石片３１の出口であるガイド治具４３の下端の孔（磁石整列孔４３ａ）の大きさよりも大きい。また、ガイド治具４３の磁石整列孔４３ａを通過した磁石片３１がロータコア２１の磁石挿入孔２２に入る際に、磁石挿入孔２２の入り口で引っかからないように、ガイド治具４３の下端の孔（磁石整列孔４３ａ）の大きさは、ロータコア２１の磁石挿入孔２２の大きさ以下となっている。

ガイド治具４３は、磁石整列孔４３ａがロータコア２１の磁石挿入孔２２と同じ大きさなら、磁石整列孔４３ａとロータコア２１の磁石挿入孔２２の側壁の位置が一致するようにセットする。また、磁石整列孔４３ａがロータコア２１の磁石挿入孔２２よりも小さい場合には、磁石整列孔４３ａの側壁が磁石挿入孔２２の側壁よりも内側に位置するように、ガイド治具４３をセットする。

なお、磁石整列孔４３ａを形成している側壁に、摩擦力の低減と耐摩耗性向上を目的として、ＤＬＣコーティング（ダイヤモンドライクコーティング）やＣｒＮコーティング（窒化クロムコーティング）などの表面コーティングを施してもよい。

次に、ガイド治具４３の上方から、磁石片３１を１つずつ投入する（図５参照）。例えば、磁石片３１をガイド治具４３の上部まで運んで落下させるロボットを用いたり、傾斜シューターを用いて、磁石片３１をガイド治具４３の上部から投入する。

本実施形態におけるロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置では、磁石片３１の投入中に、振動テーブル５１を振動させる。これにより、振動テーブル５１の上に固定されている磁石下端位置決め治具４０、磁石下端位置決め治具４０の上にセットしたロータコア２１、および、ロータコア２１の上にセットしたガイド治具４３が振動するので、磁石片３１がロータコア２１の磁石挿入孔２２の途中で引っかかるのを防止することができる。

振動テーブル５１は、前後方向、左右方向、上下方向、すなわち、三次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に振動可能な構成となっている。振動テーブル５１の振動方向、振幅、および振動周波数は、挿入する磁石片３１の形状や重さなどから、磁石片３１の落下に対して最も効果が大きくなるように設定しておく。

また、磁石片３１をガイド治具４３のテーパ部分に投入する際にガイド治具４３が振動すると、磁石片３１がガイド治具４３のテーパ部分に当たって、うまく磁石整列孔４３ａに挿入できなくなる。従って、磁石片３１をガイド治具４３に投入する際には、振動テーブル５１の振動を停止させ、磁石片３１が少なくとも磁石整列孔４３ａに挿入されてから振動テーブル５１の振動を開始させる。例えば、磁石片３１がガイド治具４３に投入されてから所定時間経過後に、振動テーブル５１の振動を開始させる。

このように、振動テーブル５１を振動させて、ロータコア２１およびガイド治具４３を振動させることにより、ガイド治具４３の上部から投入された磁石片３１がガイド治具４３やロータコア２１の途中で引っかかることなく、ロータコア２１の磁石挿入孔２２に挿入される（図６参照）。

ロータコア２１の磁石挿入孔２２に全ての磁石片３１が挿入されると、次工程である磁石樹脂モールド工程において、全ての磁石片３１を磁石挿入孔２２内で樹脂モールドにより一体化固定する処理が行われる。なお、磁石挿入孔２２に挿入された磁石片の落下防止のために、ロータコア２１を磁石樹脂モールド工程へ搬送する際には、下端位置決め治具４０もロータコア２１と共に搬送する。

以上、一実施の形態におけるロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置によれば、ロータコア２１に設けられた磁石挿入孔２２への磁石片３１の挿入時に、ロータコア２１に振動を与えるので、磁石片３１が磁石挿入孔２２の途中で引っかかるのを防いで、スムーズに磁石片３１を挿入することができる。また、万が一、磁石挿入孔２２の途中で磁石片３１が引っかかった場合でも、ロータコア２１の振動によって、引っかかった磁石片３１を下方に落とすことができる。

また、スムーズに磁石片３１を挿入することができるので、磁石片３１の角を面取りする必要がなく、面取りの手間を省くことができる。また、磁石片３１の角を面取りすると、その分体積が減って磁石の性能が低下するが、そのような問題が生じることもない。

また、ロータコア２１の上に設置され、磁石投入口および磁石出口を有し、磁石投入口から投入された磁石片が磁石出口を経て磁石挿入孔２２に挿入されるように磁石片３１を導くガイド治具４３を設けるので、磁石挿入孔２２への挿入直前に磁石片３１の落下姿勢をある程度制御することができ、磁石片３１が磁石挿入孔２２の途中で引っかかるのをさらに効果的に抑制することができる。

一実施の形態におけるロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置によれば、磁石片３１がガイド治具４３の磁石投入口に投入される際は振動付与を停止し、磁石片がガイド治具４３の磁石投入口に投入された後に振動を与えるので、磁石片３１がガイド治具４３の磁石投入口（テーパ部分）に当たって、うまく磁石整列孔４３ａに挿入できなくなるのを防ぐことができる。

また、磁石挿入孔２２に挿入された磁石片３１が反対側から抜け落ちないように支えるとともに、磁石挿入孔２２内における磁石片３１の下端を位置決めする下端位置決め治具４０を設け、振動テーブル４１は、下端位置決め治具４０を振動させることによって、ロータコア２１に振動を与える。これにより、磁石片３１が磁石挿入孔２２の途中で引っかかるのを防いで、スムーズに磁石片３１を挿入することができる。また、万が一、磁石挿入孔２２の途中で磁石片３１が引っかかった場合でも、ロータコア２１の振動によって、引っかかった磁石片３１を下方に落とすことができる。さらに、磁石挿入孔２２に挿入された複数の磁石片３１を樹脂で固定する磁石樹脂モールド工程にロータコア２１を搬送する際に、下端位置決め治具４０も一緒に搬送することにより、磁石挿入孔２２に挿入された磁石片の落下を防止することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。

２１…ロータコア
２２…磁石挿入孔
３１…磁石片
４０…磁石下端位置決め治具（位置決め手段）
４１…振動テーブル（振動付与手段）
４３…ガイド治具（ガイド手段）

Claims (4)

1. モータのロータコアに設けられた磁石挿入孔に複数の磁石片を挿入するロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置であって、
   前記ロータコアの上に設置され、磁石投入口および磁石出口を有し、前記磁石投入口から投入された前記磁石片が前記磁石出口を経て前記磁石挿入孔に挿入されるように前記磁石片を導くガイド手段と、
   前記磁石挿入孔への前記磁石片の挿入時に、前記ロータコアに振動を与える振動付与手段と、
   前記磁石挿入孔に挿入された前記磁石片が反対側から抜け落ちないように支えるとともに、前記磁石挿入孔内における前記磁石片の下端を位置決めする位置決め手段と、を備え、
   前記振動付与手段は、
   前記位置決め手段を振動させることによって、前記ロータコアに振動を与えるとともに、前記磁石片が前記ガイド手段の前記磁石投入口に投入される際は振動付与を停止し、前記磁石片が前記ガイド手段の前記磁石投入口に投入された後に、振動を与えることを特徴とするロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置。
2. モータのロータコアに設けられた磁石挿入孔に複数の磁石片を挿入するロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置であって、
   前記磁石挿入孔に挿入された前記磁石片が反対側から抜け落ちないように支えるとともに、前記磁石挿入孔内における前記磁石片の下端を位置決めする位置決め手段と、
   前記磁石挿入孔への前記磁石片の挿入時に、前記ロータコアに振動を与える振動付与手段と、を備え、
   前記振動付与手段は、前記位置決め手段を振動させることによって、前記ロータコアに振動を与えることを特徴とするロータコア磁石挿入孔への磁石挿入装置。
3. モータのロータコアに設けられた磁石挿入孔に複数の磁石片を挿入するロータコア磁石挿入孔への磁石挿入方法であって、
   前記磁石挿入孔に挿入された前記磁石片が反対側から抜け落ちないように支えるとともに、前記磁石挿入孔内における前記磁石片の下端を位置決めする位置決め手段の上に前記ロータコアを配置し、
   前記磁石挿入孔への前記磁石片の挿入時に、前記位置決め手段を振動させることによって、前記ロータコアに振動を与えることを特徴とするロータコア磁石挿入孔への磁石挿入方法。
4. 磁石投入口および磁石出口を有し、前記磁石投入口から投入された前記磁石片が前記磁石出口を経て前記磁石挿入孔に挿入されるように前記磁石片を導くガイド手段を前記ロータコアの上に配置し、
   前記磁石挿入孔への前記磁石片の挿入時に、前記ロータコアに振動を与える場合において、前記磁石片が前記ガイド手段の前記磁石投入口に投入される際は振動付与を停止し、前記磁石片が前記ガイド手段の前記磁石投入口に投入された後に、振動を与えることを特徴とする請求項３に記載のロータコア磁石挿入孔への磁石挿入方法。

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