JP6401486B2

JP6401486B2 - 回転子積層鉄心及び回転子積層鉄心の製造方法

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Publication number: JP6401486B2
Application number: JP2014082942A
Authority: JP
Inventors: 亮長井; 一樹生池
Original assignee: Mitsui High Tech Inc
Current assignee: Mitsui High Tech Inc
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2034-04-14
Also published as: JP2015204693A

Description

本発明は、回転子積層鉄心の各磁石挿入孔にその半径方向内側壁又は半径方向外側壁に永久磁石（未磁化のものを含む）を沿わせて（又は寄せて）、永久磁石を固定する回転子積層鉄心の製造方法及びこの製造方法によって製造された回転子積層鉄心に関する。

従来、磁石挿入孔に挿入された永久磁石を、磁石挿入孔の半径方向外側面及び半径方向内側面のいずれか一方に寄せて、樹脂固定する回転子積層鉄心の製造方法が知られている。例えば、特許文献１には、磁石挿入孔の一方の周方向端部に形成された樹脂を注入するための注入孔と、他方の周方向端部に形成された樹脂を排出するための排出孔とを有し、磁石挿入孔の外周側の壁面（即ち、半径方向外側）に樹脂の回り込みを促進する溝を形成することで、樹脂が磁石挿入孔の半径方向外側に回り込み、永久磁石を磁石挿入孔の内周側（半径方向内側）に寄せて固定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、永久磁石を複数個に分割して磁石挿入孔に収容することで、永久磁石に発生する渦電流を低減する技術が開示されている。

特開２００６−２３８５８４号公報特開２００７−３００７５４号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、磁石挿入孔の一方の周方向端部から樹脂が充填されるので、樹脂が永久磁石を磁石挿入孔の半径方向内側壁に押し付ける力が、永久磁石の両端部で均等にならず、傾いて永久磁石が固定される原因となる。更に、樹脂の回り込みを促進する溝が小さすぎ、樹脂が溝に流入しても永久磁石を磁石挿入孔の半径方向内側面に押し付ける程の力は発生せず、結果として、永久磁石を磁石挿入孔の内周側の壁面に押し付けて固定することができないという問題がある。

また、磁石挿入孔に樹脂注入を行い、磁石挿入孔に樹脂を充填した後は、永久磁石が磁石挿入孔の半径方向外側壁又は半径方向内側壁のいずれの壁面に沿って固定されているか確認できないという問題がある。

特に、特許文献２に記載のように、複数に分割された分割永久磁石片を使用する場合、それぞれの分割永久磁石片同士は固定されていないため、樹脂注入する際の溶融した樹脂によって、分割永久磁石片の位置が変化してしまう恐れがあり、全部の分割永久磁石片を磁石挿入孔の半径方向内側又は半径方向外側に寄せて樹脂封止することは難しかった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、磁石挿入孔に挿入して樹脂封止する永久磁石を磁石挿入孔の半径方向一側に配置した回転子積層鉄心及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る回転子積層鉄心は、複数の磁石挿入孔のそれぞれの半径方向一側に永久磁石が寄せて固定された回転子積層鉄心であって、
前記磁石挿入孔の半径方向一側における一部に塗布されて前記永久磁石を該磁石挿入孔の半径方向一側に仮固定する接着剤と、前記磁石挿入孔の半径方向他側に充填されて前記永久磁石を本固定する樹脂とを有する。

第１の発明に係る回転子積層鉄心において、前記永久磁石は軸方向に分割されていてもよいし、前記永久磁石は周方向に分割されていてもよい。

また、第１の発明に係る回転子積層鉄心において、前記接着剤は耐熱性と速乾性を有する接着剤であるのが好ましい。

第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、回転子積層鉄心に形成された複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入された永久磁石が、該磁石挿入孔の半径方向一側に寄せて固定された回転子積層鉄心の製造方法において、
前記磁石挿入孔の半径方向一側に接着剤を塗布する工程と、
前記各磁石挿入孔に前記永久磁石を挿入し、該永久磁石により前記磁石挿入孔の挿入方向奥側に前記接着剤を引き延ばして、前記永久磁石を前記接着剤によって前記磁石挿入孔に仮固定する工程と、
前記各磁石挿入孔に樹脂を注入し、前記仮固定された永久磁石を本固定する工程を有する。

第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記複数の磁石挿入孔をブロックに分割し、前記ブロック毎に前記永久磁石を仮固定して、前記各磁石挿入孔に前記永久磁石が仮固定された後、前記永久磁石の本固定を行うのが好ましい。

また、第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記永久磁石の前記磁石挿入孔への挿入は、水平配置された前記回転子積層鉄心の前記磁石挿入孔に対して、前記永久磁石を長尺部材で押すことによって行われているのが好ましい。

そして、第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、水平配置された前記磁石挿入孔の下面に、前記接着剤が塗布され、挿入された前記永久磁石は該永久磁石の自重によって、前記磁石挿入孔の下側に仮固定されるのが好ましい。

また、第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記永久磁石は軸方向又は周方向に分割され、前記磁石挿入孔への挿入時は、分割された磁石片をテープで接合して一つの前記永久磁石とすることもできる。

第１の発明に係る回転子積層鉄心及び第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法においては、永久磁石を確実に磁石挿入孔の半径方向一側（内側又は外側）に寄せて固定できるので、特性のよい回転子積層鉄心を提供できる。
また、接着剤は永久磁石を樹脂で本固定するまでの繋ぎであるので、接着剤を大量に消費することがない。

更に、接着剤の塗布に当たってはディスペンサを使用することによって、確実に狙った箇所に接着剤を塗布でき、その後の処理及び管理が容易となる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る回転子積層鉄心を製造するための装置の側面図である。（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同回転子積層鉄心の製造方法の説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同回転子積層鉄心の製造方法の説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法の説明図である。（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の第３の実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法は、図１（Ａ）、（Ｂ）、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、回転子積層鉄心１０の各磁石挿入孔１１、１１ａに永久磁石１２を挿入する組立装置１３を使用する。この組立装置１３は、特許第５２８３５６１号「回転子鉄心の製造装置」と、永久磁石１２を長尺部材１４で磁石挿入孔１１、１１ａに押し込む点は共通しているが、異なる箇所もあるので、組立装置１３の概略を説明する。

まず、この実施の形態で使用する回転子積層鉄心１０は平面視して「ハ」字状に配置された磁石挿入孔１１、１１ａを８ブロック（複数ブロックの一例）有し、隣り合うブロックの角度は４５度となって、隣り合うブロックの外側に位置する断面長方形の磁石挿入孔１１、１１ａは水平（直線状）に並んでいる（図３、（Ａ）、（Ｂ）参照）。なお、磁石挿入孔１１、１１ａが直線状に並ぶことは必須の条件ではなく、一定の角度を有してもよい。

組立装置１３は、回転子積層鉄心１０の軸孔１６に挿通するガイド軸１７を備えた回転支持部材１８と、回転支持部材１８をフレーム１９に固定する支持部材２０と、支持部材２０に取付けられて回転支持部材１８を所定角度回転させる駆動モータ２１とを有する回転子積層鉄心保持機構２２を有する。

また、組立装置１３は、回転子積層鉄心保持機構２２と対となる永久磁石挿入機構２４を有する。永久磁石挿入機構２４は、水平状態に保持された回転子積層鉄心１０の磁石挿入孔１１、１１ａに永久磁石１２を入れるための機構で、図示しないレール上を水平方向（図１（Ａ）矢視Ｐ方向）に移動可能な台車２５と、台車２５に搭載され、回転子積層鉄心保持機構２２に保持された回転子積層鉄心１０の磁石挿入孔１１、１１ａに軸心を合わせて配置された対となる磁石ホルダ２６を有する磁石保持部材２７と、図１（Ｂ）に示すように、磁石ホルダ２６中に保持された永久磁石１２を磁石挿入孔１１、１１ａに、図示しない直線駆動手段を動作させて、押し込む長尺部材１４とを有している。なお、長尺部材１４のガイドは省略されている。

そして、組立装置１３は、回転子積層鉄心１０の隣り合うブロックの外側の磁石挿入孔１１、１１ａに接着剤２９（図１（Ａ）、図２（Ａ）参照）を塗布する対となるディスペンサ（分配器、噴霧器）３０を有している。ディスペンサ３０は図示しない駆動手段によって水平方向及び垂直方向に移動し、水平配置された磁石挿入孔１１、１１ａ内の底部（即ち、半径方向一側の一例、具体的には下側又は下面）に接着剤２９を所定量塗布する。この接着剤２９は耐熱性（例えば、１６０〜２５０℃）及び速乾性（２分以内には固まる）を有する。

この組立装置１３を用いた回転子積層鉄心の製造方法について説明する。
回転子積層鉄心１０を回転支持部材１８に搭載する。この場合、支持部材２０に９０度旋回機構を設け、回転支持部材１８を水平にした状態で、回転子積層鉄心１０を回転支持部材１８に搭載するのが好ましい。なお、回転子積層鉄心１０と回転支持部材１８の位置決めは、回転子積層鉄心１０の凸条を内側に有する軸孔１６と凹条を外側に有するガイド軸１７とによって行う。この実施の形態では、回転子積層鉄心１０は搭載板１７ａとガイド軸１７を有する搬送トレイ１７ｂに固定されている。

回転支持部材１８を垂直にした状態では、図３（Ａ）に示すように、回転子積層鉄心１０の隣り合うブロックの外側の磁石挿入孔１１、１１ａが直線状（平面状）となっている。次に対となるディスペンサ３０を用いて、図２（Ａ）に示すように、磁石挿入孔１１、１１ａの底部に接着剤２９を塗布する。この接着剤２９の塗布は磁石挿入孔１１、１１ａの中間位置程度まで行うのが好ましいが、磁石挿入孔１１、１１ａの一部又は全部であってもよい。

次に、ディスペンサ３０を磁石挿入孔１１、１１ａ及びその近傍から除いて、図１（Ｂ）に示すように、永久磁石挿入機構２４を、回転子積層鉄心保持機構２２に近づけて両者を合体し、磁石挿入孔１１、１１ａと磁石ホルダ２６に挿入された永久磁石１２とを、図２（Ｂ）に示すように、向き合うようにする。そして、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、永久磁石１２を長尺部材１４で押して、図２（Ｄ）に示すように、永久磁石１２を完全に磁石挿入孔１１、１１ａに入れる。これによって、永久磁石１２は磁石挿入孔１１、１１ａの半径方向一側、この実施の形態では半径方向内側壁（又は面）に寄せて自重によって接合（仮固定）される。

以上の動作が完了した時点で、長尺部材１４、永久磁石挿入機構２４を後退させて、回転支持部材１８を所定角度（この実施の形態では９０度）回転させて、次のブロックの磁石挿入孔１１、１１ａを水平に維持する。永久磁石挿入機構２４の磁石ホルダ２６には予め永久磁石１２を入れておく。なお、特許第５２８３５６１号「回転子鉄心の製造装置」に示すように、永久磁石挿入機構に回転駆動機構を設けると共に、回転子積層鉄心１０の磁石挿入孔１１、１１ａに対応する磁石ホルダを設けて、回転子積層鉄心保持機構２２の回転に合わせて回転させることによって、磁石ホルダ２６に各工程毎に永久磁石１２を挿入する手間が省ける。このようにして、各ブロックに永久磁石１２を仮固定していく。

この後、各磁石挿入孔１１、１１ａに永久磁石１２が装着された回転子積層鉄心１０を下型と上型で挟持し、上型及び下型のいずれか一方に配置された樹脂ポットから、樹脂を各磁石挿入孔１１、１１ａの半径方向他側（この例では、半径方向外側）に充填する。これによって、接着剤２９で磁石挿入孔１１、１１ａに仮固定していた永久磁石１２を、磁石挿入孔１１、１１ａに本固定することになり、永久磁石１２を樹脂封止したロータ（回転子積層鉄心１０）が完成する（なお、この樹脂封止工程は、以下の実施の形態においても同じ）。

続いて、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す本発明の第２の実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法について、第１の実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法と相違する点について説明する。
この実施の形態においては、磁石挿入孔１１、１１ａが最下位置にある状態で、永久磁石１２の挿入を行う。従って、この位置では永久磁石１２を磁石挿入孔１１、１１ａの下部に接合すると、永久磁石１２は磁石挿入孔１１、１１ａに対して半径方向他側、即ち、半径方向外側壁（面）に寄せて接合されることになる。組立装置１３は図１（Ａ）、（Ｂ）に示す構成要素を有するものを使用するが、磁石挿入孔１１、１１ａへの永久磁石１２の嵌入位置、長尺部材１４の配置位置は、１８０度異なり、最下位置となる。

次に、図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法について説明する。この実施の形態では、永久磁石３２が周方向に複数に分割されて磁石片３２ａとなっている。
この実施の形態では、必要個数の磁石片３２ａの側面（長辺）を細幅のテープ３３で接合し、一つの永久磁石３２としている。なお、テープ３３は樹脂封止時に分解しないように、耐熱性のテープを使用するのが好ましい。

図５に示すように、磁石挿入孔１１、１１ａ中にディスペンサ３０で接着剤２９を塗布し、永久磁石３２を磁石挿入孔１１、１１ａに挿入する。この場合、長尺部材１４で永久磁石３２を磁石ホルダ２６から押し出して、磁石挿入孔１１、１１ａ内に挿入する。これによって、永久磁石３２を接着剤２９で図５（Ｂ）に示すように、磁石挿入孔１１、１１ａの下面に接合する。

そして、図５（Ｃ）に示すように、最上段の磁石挿入孔１１、１１ａの仮固定が完了した後、所定角度回転子積層鉄心１０を回して異なるブロックの磁石挿入孔１１、１１ａに永久磁石３２を挿入し、半径方向一側面に寄せて接合することになる。
この実施の形態では、永久磁石３２は磁石挿入孔１１、１１ａの半径方向内側に接合したが、図４（Ａ）、（Ｂ）で示すように、磁石挿入孔１１、１１ａの半径方向外側に永久磁石３２を寄せることもできる。

この実施の形態においては、永久磁石を周方向に分割したが、断面矩形の永久磁石を軸方向に分割（即ち、横割り）し、片側又は両側をテープ等で固定することも可能であるし、分割面を両面テープ又は別の接着剤で接合することもできる。
また、分割した磁石片が接合されているため、一本の永久磁石として取り扱うことができ実際の作業が容易となる。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、各実施の形態の構成要素を組み合わせて回転子積層鉄心及びその製造方法を構成することもできる。
また、この磁石挿入孔には、２つの磁石挿入孔に同時に永久磁石を入れていたが、１つの磁石挿入孔に永久磁石を一つずつ、又は３つ以上の磁石挿入孔に同時に永久磁石を挿入する場合も本発明は適用される。

１０：回転子積層鉄心、１１、１１ａ：磁石挿入孔、１２：永久磁石、１３：組立装置、１４：長尺部材、１６：軸孔、１７：ガイド軸、１７ａ：搭載板、１７ｂ：搬送トレイ、１８：回転支持部材、１９：フレーム、２０：支持部材、２１：駆動モータ、２２：回転子積層鉄心保持機構、２４：永久磁石挿入機構、２５：台車、２６：磁石ホルダ、２７：磁石保持部材、２９：接着剤、３０：ディスペンサ、３２：永久磁石、３２ａ：磁石片、３３：テープ

Claims

複数の磁石挿入孔のそれぞれの半径方向一側に永久磁石が寄せて固定された回転子積層鉄心であって、
前記磁石挿入孔の半径方向一側における一部に塗布されて前記永久磁石を該磁石挿入孔の半径方向一側に仮固定する接着剤と、前記磁石挿入孔の半径方向他側に充填されて前記永久磁石を本固定する樹脂とを有することを特徴とする回転子積層鉄心。
請求項１記載の回転子積層鉄心において、前記永久磁石は軸方向に分割されていることを特徴とする回転子積層鉄心。
請求項１記載の回転子積層鉄心において、前記永久磁石は周方向に分割されていることを特徴とする回転子積層鉄心。
請求項１〜３のいずれか１記載の回転子積層鉄心において、前記接着剤は耐熱性と速乾性を有する接着剤であることを特徴とする回転子積層鉄心。
回転子積層鉄心に形成された複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入された永久磁石が、該磁石挿入孔の半径方向一側に寄せて固定された回転子積層鉄心の製造方法において、
前記磁石挿入孔の半径方向一側に接着剤を塗布する工程と、
前記各磁石挿入孔に前記永久磁石を挿入し、該永久磁石により前記磁石挿入孔の挿入方向奥側に前記接着剤を引き延ばして、前記永久磁石を前記接着剤によって前記磁石挿入孔に仮固定する工程と、
前記各磁石挿入孔に樹脂を注入し、前記仮固定された永久磁石を本固定する工程を有することを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
請求項５記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記複数の磁石挿入孔をブロックに分割し、前記ブロック毎に前記永久磁石を仮固定して、前記各磁石挿入孔に前記永久磁石が仮固定された後、前記永久磁石の本固定を行うことを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
請求項６記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記永久磁石の前記磁石挿入孔への挿入は、水平配置された前記回転子積層鉄心の前記磁石挿入孔に対して、前記永久磁石を長尺部材で押すことによって行われていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
請求項７記載の回転子積層鉄心の製造方法において、水平配置された前記磁石挿入孔の下面に、前記接着剤が塗布され、挿入された前記永久磁石は該永久磁石の自重によって、前記磁石挿入孔の下側に仮固定されることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
請求項５〜８のいずれか１記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記永久磁石は軸方向又は周方向に分割され、前記磁石挿入孔への挿入時は、分割された磁石片がテープで接合されて一つの前記永久磁石となっていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。