JP6664268B2 - 回転子、回転電機、および、回転子の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、小型化、高速回転化および高出力化を満たすとともに、低コスト化にて形成することができる回転子、回転電機、および、回転子の製造方法に関するものである。

近年、電動機や発電機として使用される回転電機において、小型化、高速回転化および高出力化を満たした上に、低コスト化が求められている。小型、高速回転化、および高出力を実現するための１つの方法として、永久磁石（以下、単に磁石と称す）として希土類焼結磁石を回転子に埋め込んで形成し、発生トルクを高める方法がある。しかし、希土類焼結磁石は、高価で、かつ、成形した後、回転子に挿入しなければならなく、コストが高くなるといった問題があった。

これに対し、例えば、特許文献１および特許文献２には、回転子の構成要素の一つである希土類焼結磁石を鉄心に直接成形するものが示されている。そして、回転電機はコストが低減され、発生トルクが向上する。

特開２０１５−１０４２４３号公報 特開２００９−０４４７９５号公報

従来の回転子は、挿入孔の全周にわたり磁石が密着して形成されている。よって、磁石が発生させる磁束の漏れで、発生トルクを低下させる可能性があるという問題点があった。

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あり、小型化、高速回転化および高出力化を満たすとともに、低コスト化にて形成することができる回転子、回転電機、および、回転子の製造方法を提供することを目的とする。

この発明の回転子は、
円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
前記磁石と前記挿入孔の前記各端面部との間には、前記磁石に密着して形成された隔壁を備え、
前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有し、
前記鉄心において一極における磁極中心に沿う位置に設けられたブリッジを挟んで２個の前記挿入孔が周方向に並んで形成され、
周方向に並ぶ２個の前記挿入孔の内、少なくとも一方の前記挿入孔には、前記磁極中心より径方向の外側に向かって、前記ブリッジ、第１の前記隔壁、前記磁石、および第２の前記隔壁が、順に並んで配置されるものである。
また、この発明の回転子は、
円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
前記磁石と前記挿入孔の前記各端面部との間には、前記磁石に密着して形成された隔壁を備え、
前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有し、
前記挿入孔の前記内弧面部は、径方向の外側に突出する突起部を有し、
前記磁石は、前記突起部に密着して形成され、
前記隔壁は、前記突起部と前記挿入孔の前記外弧面部との間に形成され、
前記隔壁における径方向の内側の端面は、前記突起部における前記内弧面部側と反対側の端面に接するものである。
また、この発明の回転電機は、
上記に示した回転子と、
前記回転子と同軸上に配置された固定子とを備えたものである。
また、この発明の回転子の製造方法は、
円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
前記挿入孔の中の二箇所に隔壁を設置する第一工程と、
二箇所の前記隔壁にて挟持して隔離された前記挿入孔の部分に、未着磁の磁性粉末を充填する第二工程と、
前記鉄心に磁界を印加して前記磁性粉末の磁化の向きを揃える第三工程と、
前記磁性粉末を前記鉄心の軸方向に圧縮する第四工程と、
前記磁性粉末を焼結する第五工程と、
前記磁性粉末を磁石に着磁する第六工程とを有し、
前記第四工程と、前記第五工程との間に、各前記隔壁を前記挿入孔から抜き取る抜去工程を有するものである。
また、この発明の回転子の製造方法は、
円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
前記挿入孔の中の二箇所に隔壁を設置する第一工程と、
二箇所の前記隔壁にて挟持して隔離された前記挿入孔の部分に、未着磁の磁性粉末を充填する第二工程と、
前記鉄心に磁界を印加して前記磁性粉末の磁化の向きを揃える第三工程と、
前記磁性粉末を前記鉄心の軸方向に圧縮する第四工程と、
前記磁性粉末を焼結する第五工程と、
前記磁性粉末を磁石に着磁する第六工程とを有し、
前記隔壁を、前記磁石と前記挿入孔の中の前記磁石が設置される箇所以外の全ての領域に形成する回転子の製造方法において、
前記第一工程は、前記挿入孔の中の前記磁石を配置する箇所に仮型枠を設置する仮設置工程と、
前記挿入孔の前記仮型枠にて隔離された前記挿入孔の部分に流動性材を流しこみ硬化して前記隔壁として形成する形成工程と、
前記形成工程の後に前記仮型枠を前記挿入孔から抜き取る仮抜去工程とを備えたものである。

この発明の回転子、回転電機、および、回転子の製造方法によれば、
小型化、高速回転化および高出力化を満たすとともに、低コスト化にて形成できる。

この発明の実施の形態１における回転子を備えた回転電機の構成を示す斜視図である。 図１に示した回転電機の構成を示す上面図である。 図２に示した回転電機の回転子の構成を示す上面図である。 図３に示した回転子の一部を拡大して示す上面図である。 図４に示した回転子の一部を拡大して示す上面図である。 図５に示した回転子のＱ−Ｑ線の断面を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態１における回転子の磁石の製造方法を示す工程図である。 この発明の実施の形態１における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における回転電機の回転子の一部を拡大して示す上面図である。 図９に示した回転子の一部を拡大して示す上面図である。 この発明の実施の形態２における回転子の磁石の製造方法を示す工程図である。 この発明の実施の形態２における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における回転電機の回転子の一部を拡大して示す上面図である。 この発明の実施の形態３における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態４における回転電機の回転子の一部を拡大して示す上面図である。 この発明の実施の形態４における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態４における他の例の回転子の製造装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態４における他の例の回転子の磁石の製造方法を示す工程図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１における回転子を備えた回転電機の構成を示す斜視図である。
図２は図１に示した回転電機の構成を示す上面図である。
図３は図１に示した回転電機の回転子の構成を示す上面図である。
図４は図３に示した回転子の１／８モデル（一極分）を拡大した示した上面図である。

図５は図３に示した回転子の１／１６モデル、すなわち、図３のモデルの半分を拡大して示した上面図である。
図６は図５に示した回転子のＲ−Ｒ線の断面を拡大して示す断面図である。
図７はこの発明の実施の形態１における回転子の磁石の製造方法を示す工程図である。
図８はこの発明の実施の形態１における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。

本実施の形態１では、８極４８スロットの磁石型の回転電機について説明する。これに限られることはなく、回転電機の極数およびスロット数に応じて適宜対応することにより、同様に構成し、同様の効果を奏することは可能である。尚、回転電機の極数およびスロット数については、以下の実施の形態についても同様であるためその説明は適宜省略する。

図１および図２において、回転電機１の構成について説明する。回転電機１は、固定子２と、回転子３と、シャフト３１とで構成される。回転電機１は、径方向Ｘの外側から固定子２、回転子３、シャフト３１の順番に配置される。固定子２と回転子３との間には、空隙であるエアギャップ３２を有する。エアギャップ３２は、径方向Ｘの間隔Ｇが、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍにて形成される。

固定子２は、固定子鉄心２０とコイル２１とで構成される。固定子鉄心２０は、円環状に構成される。固定子鉄心２０は、電磁鋼板を打ち抜いて形成する。但し、電磁鋼板の打ち抜きに限られるものではない。また、固定子鉄心２０の使用材料は、電磁鋼板に限定されるものではない。固定子鉄心２０は、電磁鋼板を軸方向Ｙに複数枚積層して構成される。
回転子３は、磁石型回転子である。回転子３は、シャフト３１と、シャフト３１に固定された鉄心３０と、鉄心３０に設置された磁石６とで構成される。

磁石６は、磁性粉末６０の集合体であり、磁性粉末６０を成形して形成する圧縮成型磁石である。シャフト３１は、回転子３において軸心位置に挿通して構成される。シャフト３１は、例えば、焼きばめや圧入等で鉄心３０に固定される。また、回転電機１は分布巻き、集中巻きのどちらの構成でもよい。

図３を用いて回転子３の構成について説明する。回転子３は、鉄心３０と、磁石６と、挿入孔７と、シャフト３１とから構成される。鉄心３０は、磁石６と、挿入孔７との他に、隔壁８と、空隙９と、ブリッジ５とを有している。磁石６は、挿入孔７に挿入され設置される。鉄心３０は、中央にシャフト３１が挿入されるため開口が形成された円環状に構成される。鉄心３０は、電磁鋼板を打ち抜いて形成され、電磁鋼板の厚さは、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間にて構成される場合が多い。但し、電磁鋼板の打ち抜きに限られるものではない。また、鉄心３０の使用材料は、電磁鋼板に限定されるものではない。鉄心３０は、電磁鋼板を軸方向Ｙに複数枚積層して構成される。

本実施の形態１においては、一極に対して、磁石６および挿入孔７がそれぞれ径方向Ｘに二層に形成される。また、一層に対して後述するブリッジ５を介して２個の挿入孔７および２個の磁石６が周方向Ｚに形成される。ここでは、径方向Ｘの外側Ｘ２を、一層目とし、径方向Ｘの内側Ｘ１を、二層目として説明する。

図４を用いて回転子３の一極分、すなわち１／８分の構成の詳細について説明する。この時の鉄心３０を構成する構成要素を説明する。挿入孔７は、一層目の第一挿入孔７１と、二層目の第二挿入孔７２とを備える。ブリッジ５は、一層目の第一ブリッジ５１と、二層目の第二ブリッジ５２とを備える。第一ブリッジ５１は、一層目の第一挿入孔７１を左右に分割する。第二ブリッジ５２は、二層目の第二挿入孔７２を左右に分割する。

磁石６は、一層目の第一磁石６１と、二層目の第二磁石６２とを備える。隔壁８は、挿入孔７の中の二箇所に設置される。隔壁８は、軸方向Ｙに延在して形成される。挿入孔７は、二箇所の隔壁８により分離される。隔壁８は、一層目の第一隔壁８１と、二層目の第二隔壁８２とを備える。隔壁８は、非磁性材の板体で形成される。尚、隔壁８は板体に限定されるものではない。隔壁８は、圧入やすき間ばめ等で磁石６を成形している時は挿入孔７の中に固定されている。また、本実施の形態においては隔壁８を、１枚の板体にて形成する例を示したが、これに限られることなく、隔壁８として複数枚の板体を設置してもよい。

空隙９は、フラックスバリアとして機能する。空隙９は、一層目の第一空隙９１と、二層目の第二空隙９２とを備える。尚、鉄心３０の一極は、図４において、周方向Ｚの中心にて鏡対称に構成され、周方向Ｚの左右に鏡対称にて形成されている同様の部分は、同一符号を付して説明する。

さらに、図５を用いて回転子３の一極分の半分、すなわち１／１６分であり、図４の半分の構成の詳細について説明する。尚、図５においては、図４に示した回転子３の右半分の構成を示す。よって、回転子３の左半分の構成は、図５の右半分の構成と鏡対称に構成されており、その説明は適宜省略する。

第一磁石６１は、外周部６１Ａ、内周部６１Ｂ、外端部６１Ｃ、および内端部６１Ｄの各面部を有して構成される。第二磁石６２は、外周部６２Ａ、内周部６２Ｂ、外端部６２Ｃ、および内端部６２Ｄの各面部を有して構成される。第一挿入孔７１は、外弧面部７１Ａ、内弧面部７１Ｂ、外端面部７１Ｃ、および内端面部７１Ｄの各面部を有して構成される。第二挿入孔７２は、外弧面部７２Ａ、内弧面部７２Ｂ、外端面部７２Ｃ、および内端面部７２Ｄの各面部を有して構成される。

外弧面部７１Ａ、７２Ａは、鉄心３０の径方向Ｘの中心に向かう凸形状となり、径方向Ｘの外側Ｘ２で周方向Ｚに形成された面部である。内弧面部７１Ｂ、７２Ｂは、鉄心３０の径方向Ｘの中心に向かう凸形状となり、径方向Ｘの内側Ｘ１で周方向Ｚに形成された面部である。外端面部７１Ｃ、７２Ｃは、外弧面部７１Ａ、７２Ａと内弧面部７１Ｂ、７２Ｂとを径方向Ｘの外側Ｘ２にて結ぶ面部である。内端面部７１Ｄ、７２Ｄは、外弧面部７１Ａ、７２Ａと内弧面部７１Ｂ、７２Ｂとを径方向Ｘの内側Ｘ１にて結ぶ面部である。外端面部７１Ｃ、７２Ｃ、内端面部７１Ｄ、７２Ｄは、弧状または直線状にて形成される。

第一磁石６１の外周部６１Ａおよび内周部６１Ｂは、第一挿入孔７１の外弧面部７１Ａおよび内弧面部７１Ｂにそれぞれ密着して形成される。第一磁石６１の外端部６１Ｃおよび内端部６１Ｄは、第一隔壁８１にそれぞれ密着して形成される。第二磁石６２の外周部６２Ａおよび内周部６２Ｂは、第二挿入孔７２の外弧面部７２Ａおよび内弧面部７２Ｂにそれぞれ密着して形成される。第二磁石６２の外端部６２Ｃおよび内端部６２Ｄは、第二隔壁８２にそれぞれ密着して形成される。

第一隔壁８１と外端面部７１Ｃとの間、および、第一隔壁８１と内端面部７１Ｄとの間には第一空隙９１をそれぞれ形成する。第二隔壁８２と外端面部７２Ｃとの間、および、第二隔壁８２と内端面部７２Ｄとの間には第二空隙９２をそれぞれ形成する。よって、第一磁石６１の外端部６１Ｃと、内端部６１Ｄと、第一挿入孔７１の外端面部７１Ｃと、内端面部７１Ｄとは非接触にて構成される。また、第二磁石６２の外端部６２Ｃと、内端部６２Ｄと、第二挿入孔７２の外端面部７２Ｃと、内端面部７２Ｄとは非接触にて構成される。

図６は図５におけるＲ−Ｒ線の軸方向Ｙの断面を示した断面図である。磁極中心Ｑより径方向Ｘの外側Ｘ２に向かって、第一ブリッジ５１（鉄心３０の一部）、第一空隙９１、第一隔壁８１、第一磁石６１、第一隔壁８１、第一空隙９１、第一ブリッジ５１（鉄心３０の一部）にて構成される。

尚、以下の説明において、磁石６、挿入孔７、隔壁８、ブリッジ５、および空隙９と示す時は、回転子３における、全ての同様箇所を指す。また、このことは、以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。また、各部は、以下の実施の形態においても同様に形成されるため、その説明は適宜省略する。

次に、上記のように構成された実施の形態１の回転子の製造方法について説明する。尚、ここでは、鉄心３０に磁石６を成形する製造工程について図７および図８に基づいて説明する。尚、図８は、図６にて示した軸方向Ｙの断面を模式的に示した図である。

まず、図８の回転子の製造装置１０について説明する。図において、製造装置１０は、電磁石１３と、ヒータ１２と、固定板１４と、パンチ１５とを備える。ヒータ１２に挟持された領域の固定板１４の上面に回転子の鉄心３０が載置される。よって、鉄心３０は、右側から、ブリッジ５、空隙９、隔壁８、磁性粉末６０（磁石６）、隔壁８、空隙９、ブリッジ５にて配置される。

また、磁性粉末６０の上部には、パンチ１５が配置される。ヒータ１２は、磁性粉末６０を加熱するためのものである。尚、必然的に、鉄心３０および隔壁８なども加熱される。電磁石１３は、磁性粉末６０の磁化の向きを揃えるために磁場を発生させるものである。パンチ１５は、軸方向Ｙの固定板１４側に移動し、磁性粉末６０を上面から加圧して圧縮するものである。

次に、回転子の製造装置１０を用いて、以下の工程を行う。まず、鉄心３０を固定板１４の上面に載置する。そして、鉄心３０の挿入孔７の中の二箇所に隔壁８を挿入する第一工程としての挿入工程を行う（図７のステップＳＴ１０１）。この二箇所に挿入された隔壁８によって、挿入孔７の中が、空隙にて構成される空隙９の領域と、磁石６が形成される領域とに区別される。

次に、磁石６を形成する領域に、未着磁の磁性粉末６０を充填する第二工程としての充填工程を行う（図７のステップＳＴ１０２）。次に、充填した磁性粉末６０を、ヒータ１２により加熱して、１５０℃まで上昇する昇温工程を行う（図７のステップＳＴ１０３）。次に、昇温した磁性粉末６０の外部から電磁石１３にて磁界を印加して、磁性粉末６０の磁化の向きを揃える第三工程としての磁界容易軸調製工程を行う（図７のステップＳＴ１０４）。

次に、磁性粉末６０を鉄心３０の軸方向Ｙにパンチ１５を用いて圧縮する第四工程としての加圧工程を行う（図７のステップＳＴ１０５）。次に、圧縮した磁性粉末６０を、ヒータ１２により加熱して、２５０℃以下、３０分以上硬化させ磁石６を形成する第五工程としてのキュア工程を行う（図７のステップＳＴ１０６）。次に、未着磁の磁石６を挿入孔７に内包したまま着磁して、磁石６を構成する第六工程としての着磁工程を行う（図７のステップＳＴ１０７）。以上の工程を経て、挿入孔７の中に磁石６が成形される。

このように、本実施の形態１においては、挿入孔７に配置される磁石６は、上記に示した工程を経て形成されるため、挿入孔と同様の形状に磁石を成形した後に、当該磁石に接着材を塗布して挿入孔に挿入して配置する場合とは異なる。すなわち、本実施の形態１においては、第一磁石６１の外周部６１Ａおよび内周部６１Ｂは、第一挿入孔７１の外弧面部７１Ａおよび内弧面部７１Ｂにそれぞれ密着して形成される。第一磁石６１の外端部６１Ｃおよび内端部６１Ｄは、第一隔壁８１にそれぞれ密着して形成される。第二磁石６２の外周部６２Ａおよび内周部６２Ｂは、第二挿入孔７２の外弧面部７２Ａおよび内弧面部７２Ｂにそれぞれ密着して形成される。第二磁石６２の外端部６２Ｃおよび内端部６２Ｄは、第二隔壁８２にそれぞれ密着して形成される。尚、挿入孔７と磁石６とが密着して形成される点は、以下の実施の形態においても同様に形成されるため、この説明は適宜省略する。

次に、上記に示した回転子３を用いた回転電機１の製造方法について説明する。固定子鉄心２０に円環状に組み立てたコイル２１に絶縁紙など介して挿入する。そして、上記に示した磁石６が設置された鉄心３０の回転子３にシャフト３１を固定する。次に、固定子２と回転子３とを組み立てて回転電機１を製造する（図１および図２参照）。

上記のように構成された実施の形態１の回転子、回転電機、および、回転子の製造方法によれば、挿入孔の大きさよりも小さい磁石を成形することで、磁石が発生する磁束の漏れを防ぐことができる。
また、隔壁を挿入孔内に挿入し、磁石を成形するため、挿入孔内での磁石の位置決め精度および磁石の固定力が向上する。

また、挿入孔に直接磁石を成形することで磁石の挿入する工程を減らすことができる。
また、磁石を成形する際に、回転子の鉄心の挿入孔自体が金型の役割を果たし、金型を新たに作成する必要がない。
また、磁石の外周面および内周面は、挿入孔の外弧面部および内弧面部にそれぞれ密着して形成され、磁石の外端部および内端部は、挿入孔の外端面部および内端面部とは非接触にて構成されるので、回転電機の特性が向上するとともに、トルクが向上する。

また、磁石の外周面および内周面と、挿入孔の外弧面部および内弧面部とを鉄心の径方向の内側（中心に）向かって、凸形状にて形成するので、リラクタンストルクを発生させるためのＬｄ（ｄ軸のインダクタンス）と、Ｌｑ（ｑ軸のインダクタンス）との差を大きくすることができる。

また、磁石の形成する焼結の第六工程であるキュア工程で、２５０℃以下の昇温にて形成できるため、昇温温度が従来の場合より低く設定でき行いやすくなり、かつ、昇温時間を短縮できる。
また、隔壁を非磁性材にて形成するため、磁石が発生させる磁束の漏れを防ぐことができる。
また、磁石を圧縮成形磁石にて形成するため、磁石の形状の自由度が向上する。

尚、本実施の形態１では、挿入孔は一極あたり径方向に二層、周方向にブリッジにて二個に分割された例を示したが、これに限られることはなく、一極あたり、径方向に一層、周方向に１個以上の挿入孔が形成されていれば、上記実施の形態１と同様に形成することができ、同様の効果を奏することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２は、上記実施の形態１と異なり、挿入孔７に突起部４を備える例について説明する。
図９はこの発明の実施の形態２の回転子の１／８モデル（一極分）を拡大した示した上面図である。
図１０は図９に示した回転子のモデルの半分を拡大して示した上面図である。
図１０は、図９に示した回転子の製造途中の構成を示す。
図１１はこの発明の実施の形態２における回転子の磁石の製造方法を示す工程図である。
図１２はこの発明の実施の形態２における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。

図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。鉄心３０は、挿入孔７の突起部４を有している。突起部４は、一層目の第一突起部４１と、二層目の第二突起部４２とを備える。第一突起部４１は、第一挿入孔７１の内弧面部７１Ｂの二箇所に、径方向Ｘの外側Ｘ２に突出して形成される。第一磁石６１は、第一突起部４１に密着して形成される。第二突起部４２は、第二挿入孔７２の内弧面部７２Ｂの二箇所に、径方向Ｘの外側Ｘ２に突出して形成される。第二磁石６２は、第二突起部４２に密着して形成される。

隔壁８は、一層目の第一隔壁８３と、二層目の第二隔壁８４とを備える。第一隔壁８３は、第一突起部４１と第一挿入孔７１の外弧面部７１Ａとの間に配置される。第二隔壁８４は、第二突起部４２と第二挿入孔７２の外弧面部７２Ａとの間に配置される。

次に、上記のように構成された実施の形態２の回転子の製造方法について説明する。尚、ここでは、鉄心３０に磁石６を成形する製造工程について、図１１および図１２に基づいて説明する。尚、図１２は、上記実施の形態１の図８と同様に、回転子３の軸方向Ｙの断面を模式的に示した図である。

まず、図１２の回転子の製造装置１０について説明する。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態２においては、隔壁８が、軸方向Ｙにおいて、上隔壁８Ａと、下隔壁８Ｂとに分割されている例にて説明する。製造装置１０は、上パンチ１５Ａ、下パンチ１５Ｂ、止め具１７とを備える。

上パンチ１５Ａには、上隔壁８Ａが止め具１７を介して設置し、軸方向Ｙの上下に移動可能に構成される。上パンチ１５Ａは、上隔壁８Ａとは別の移動機構により、軸方向Ｙの下側に移動し、磁性粉末６０を上面から圧縮するものである。下パンチ１５Ｂには、下隔壁８Ｂが止め具１７を介して設置、軸方向Ｙの上下に移動可能に構成される。下パンチ１５Ｂは、下隔壁８Ｂとは別の移動機構により、軸方向Ｙの上側に移動し、磁性粉末６０を下面から圧縮するのである。

次に、回転子の製造装置１０を用いて、以下の工程を行う。まず、上パンチ１５Ａに上隔壁８Ａ、また、下パンチ１５Ｂに下隔壁８Ｂを止め具１７により設置し、軸方向Ｙに移動させ、鉄心３０の挿入孔７の中の二箇所に隔壁８を挿入する第一工程としての挿入工程を行う（図１１のステップＳＴ１０１）。この二箇所に挿入された上隔壁８Ａおよび下隔壁８Ｂによって、挿入孔７の中が、空隙にて構成される空隙９の領域と、磁石６が形成される領域とに区別される。

次に、上記実施の形態１と同様の工程を行い、磁石６を形成する領域に、未着磁の磁性粉末６０を充填する第二工程としての充填工程を行う（図１１のステップＳＴ１０２）。次に、充填した磁性粉末６０を、ヒータ１２により加熱して、１５０℃まで上昇する昇温工程を行う（図１１のステップＳＴ１０３）。次に、昇温した磁性粉末６０の外部から電磁石１３にて磁界を印加して、磁性粉末６０の磁化の向きを揃える第三工程としての磁界容易軸調製工程を行う（図１１のステップＳＴ１０４）。

次に、磁性粉末６０を鉄心３０の軸方向Ｙに上パンチ１５Ａ、および下パンチ１５Ｂを用いて圧縮する第四工程としての加圧工程を行う（図１１のステップＳＴ１０５）。次に、上パンチ１５Ａにより上隔壁８Ａを軸方向Ｙの上側に移動し、また、下パンチ１５Ｂにより下隔壁８Ｂを軸方向の下側に移動する。そして、挿入孔７から、隔壁８を抜き取る抜去工程を行う（図１１のステップＳＴ１０９）。よって、抜去工程は、第四工程と第五工程との間に行われる。

以下、上記実施の形態１と同様の構成を行い、圧縮した磁性粉末６０を、ヒータ１２により加熱して、２５０℃以下、３０分以上硬化させ磁石６を形成する第五工程としてのキュア工程を行う（図１１のステップＳＴ１０６）。次に、未着磁の磁石６を挿入孔７に内包したまま着磁して、磁石６を構成する第六工程としての着磁工程を行う（図１１のステップＳＴ１０７）。以上の工程を経て、挿入孔７の中に磁石６が成形される。このように、抜去工程にて挿入孔７から抜き取られた隔壁８は、他の磁石６を成形する時に再利用することが可能である。

上記のように構成された実施の形態２の回転子および回転電機および回転子の製造方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、隔壁を抜き取って再利用できるため、隔壁を複数回使用することができ、製造コストが低減する。
また、挿入孔に突起部を設けるので、磁石を成形後、隔壁を挿入孔から取り出しても、磁石が突起部に密着しているため、磁石を安定的に挿入孔内に配置することができる。
また、磁石が突起部に密着しているため、磁石の位置決め精度が向上する。

尚、上記実施の形態２においては、隔壁８を抜き取る例を示したが、これに限られることはなく、上記実施の形態１と同様に、図１０に示した状態のように、隔壁８を残存させたままに、回転子３を構成することも可能である。
また、上記実施の形態１においては、隔壁８を残存させる例を示したが、これに限られることはなく、上記実施の形態１において、本実施の形態２と同様に、隔壁８を抜き取るように構成することも可能で有る。

実施の形態３．
本実施の形態３は、上記各実施の形態と異なり、各層の挿入孔７をブリッジ５で分割しない例について説明する。
図１３はこの発明の実施の形態３の回転子の１／８モデル（一極分）を拡大した示した上面図である。
図１４はこの発明の実施の形態３における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。

図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。挿入孔７は、上記各実施の形態と同様に、一層目の第一挿入孔７１と、二層目の第二挿入孔７２とを備える。但し、本実施の形態３においては、第一挿入孔７１および第二挿入孔７２は一極に対して１個形成され、分離されない。よって、本実施の形態３は、８極４８スロットにて構成される。

次に、上記のように構成された実施の形態３の回転子の製造方法は、上記実施の形態１と同様である。よって、その説明は適宜省略する。図１４は、実施の形態３における回転子の製造装置１０を示し、上記実施の形態１の図８と同様に、回転子３の軸方向Ｙの断面を模式的に示した図である。図１４に示すように、回転子の製造装置１０は、上記各実施の形態と同様に形成されている。挿入孔７が分割されていないため、磁石６が形成するためのパンチ１５が幅広に形成される。

上記のように構成された実施の形態３の回転子および回転電機および回転子の製造方法によれば、挿入孔が分割されていない場合であっても、上記各実施の形態と同様に構成でき、上記各実施の形態と同様の効果を奏する。

実施の形態４．
本実施の形態４は、上記各実施の形態と異なり、挿入孔に空隙を備えない場合の例について説明する。
図１５はこの発明の実施の形態４の回転子の１／８モデル（一極分）を拡大した示した上面図である。
図１６はこの発明の実施の形態４における回転子の製造装置の構成を示す断面図である。

図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。隔壁８は、一層目の第一隔壁８５と、二層目の第二隔壁８６とを備える。第一隔壁８５は、第一磁石６１と第一挿入孔７１の各端面部７１Ｃ、７１Ｄとの間の全ての領域に形成される。第二隔壁８６は、第二磁石６２と第二挿入孔７２の各端面部７２Ｃ、７２Ｄとの間の全ての領域に形成される。よって、本実施の形態４において、第一挿入孔７１および第二挿入孔７２には空隙が存在せず、第一隔壁８５および第二隔壁８６がフラックスバリアとして機能する。

次に、上記のように構成された実施の形態４の回転子の製造方法は、上記実施の形態１と同様である。よって、その説明は適宜省略する。図１６は、実施の形態４における回転子の製造装置１０を示し、上記実施の形態１の図８と同様に、回転子３の軸方向Ｙの断面を模式的に示した図である。図１６に示すように、回転子の製造装置１０は、上記各実施の形態と同様に形成されている。但し、空隙は存在しない。

上記実施の形態４においては、あらかじめ所定の形状に形成された隔壁８を挿入孔７に挿入して設置する例を示したが、これに限られることはなく、他の例について説明する。図１７は実施の形態４における他の例の回転子の製造装置１０を示し、上記実施の形態１の図８と同様に、回転子３の軸方向Ｙの断面を模式的に示した図である。図１８はこの発明の実施の形態４における他の例の回転子の製造方法を示す工程図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。仮型枠１６は挿入孔７の中の磁石６を配置する箇所に設置するものである。

そして、隔壁８を挿入孔７の中に設置する第一工程を以下の工程にて行う。まず、挿入孔７の中の磁石６を配置する箇所に仮型枠１６を設置する仮設置工程を行う（図１８のステップＳＴ１０）。よって、仮型枠１６と磁石６との形状の外形は同様の形状にて形成されている。次に、挿入孔７の仮型枠１６にて隔離された挿入孔７の部分に、非磁性体にてなる流動性材８０を流しこみ硬化して隔壁８を形成する形成工程を行う（図１８のステップＳＴ１１）。次に、仮型枠１６を挿入孔７から抜き取る仮抜去工程を行う（図１８のステップＳＴ１２）。以後の工程は、上記実施の形態４と同様の工程を行い、磁石６を形成し、回転子３を形成する。

上記のように構成された実施の形態４の回転子および回転電機および回転子の製造方法によれば、挿入孔に空隙が存在しない場合であっても、上記各実施の形態と同様に構成でき、上記各実施の形態と同様の効果を奏する。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 回転電機、１０ 製造装置、１１ 磁極中心、１２ ヒータ、１３ 電磁石、
１４ 固定板、１５ パンチ、１５Ａ 上パンチ、１５Ｂ 下パンチ、１６ 仮型枠、
１７ 止め具、２ 固定子、２０ 固定子鉄心、２１ コイル、３ 回転子、
３０ 鉄心、３１ シャフト、３２ エアギャップ、４ 突起部、４１ 第一突起部、
４２ 第二突起部、５ ブリッジ、５１ 第一ブリッジ、５２ 第二ブリッジ、
６ 磁石、６０ 磁性粉末、６１ 第一磁石、６２ 第二磁石、６１Ａ 外周部、
６１Ｂ 内周部、６１Ｃ 外端部、６１Ｄ 内端部、６２Ａ 外周部、６２Ｂ 内周部、６２Ｃ 外端部、６２Ｄ 内端部、７ 挿入孔、７１ 第一挿入孔、７１Ａ 外弧面部、７１Ｂ 内弧面部、７１Ｃ 外端面部、７１Ｄ 内端面部、７２ 第二挿入孔、
７２Ａ 外弧面部、７２Ｂ 内弧面部、７２Ｃ 外端面部、７２Ｄ 内端面部、
８ 隔壁、８０ 流動性材、８１ 第一隔壁、８２ 第二隔壁、８３ 第一隔壁、
８４ 第二隔壁、８５ 第一隔壁、８６ 第二隔壁、９ 空隙、９１ 第一空隙、
９２ 第二空隙、Ｘ 径方向、Ｘ１ 内側、Ｘ２ 外側、Ｙ 軸方向、Ｚ 周方向。

Claims (11)

1. 円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
   前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
   前記磁石と前記挿入孔の前記各端面部との間には、前記磁石に密着して非磁性材によって形成された隔壁を備え、
   前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有し、
   前記鉄心において一極における磁極中心に沿う位置に設けられたブリッジを挟んで２個の前記挿入孔が周方向に並んで形成され、
   周方向に並ぶ２個の前記挿入孔の内、少なくとも一方の前記挿入孔には、前記磁極中心より径方向の外側に向かって、前記ブリッジ、第１の前記隔壁、前記磁石、および第２の前記隔壁が、順に並んで配置される回転子。
2. 前記隔壁は、非磁性材の板体にて形成され、
   前記隔壁と前記挿入孔の前記各端面部との間には、空隙が形成される請求項１に記載の回転子。
3. 前記隔壁は、複数枚の前記板体にて形成される請求項２に記載の回転子。
4. 前記隔壁は、前記磁石と前記挿入孔の前記各端面部との間の全ての領域に形成される請求項１に記載の回転子。
5. 円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
   前記挿入孔は、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の外側で周方向に形成された外弧面部と、前記鉄心の径方向の中心に向かう凸形状になるとともに径方向の内側で周方向に形成された内弧面部と、前記外弧面部および前記内弧面部を結ぶ各端面部とを有し、
   前記磁石と前記挿入孔の前記各端面部との間には、前記磁石に密着して非磁性材によって形成された隔壁を備え、
   前記磁石は、前記挿入孔の前記各端面部とは非接触に、かつ、前記挿入孔の前記外弧面部および前記内弧面部に密着する箇所を有し、
   前記挿入孔の前記内弧面部は、径方向の外側に突出する突起部を有し、
   前記磁石は、前記突起部に密着して形成され、
   前記隔壁は、前記突起部と前記挿入孔の前記外弧面部との間に形成され、
   前記隔壁における径方向の内側の端面は、前記突起部における前記内弧面部側と反対側の端面に接する回転子。
6. 前記磁石は、圧縮成型磁石にて形成される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転子。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項の回転子と、
   前記回転子と同軸上に配置された固定子とを備えた回転電機。
8. 円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
   前記挿入孔の中の二箇所に隔壁を設置する第一工程と、
   二箇所の前記隔壁にて挟持して隔離された前記挿入孔の部分に、未着磁の磁性粉末を充填する第二工程と、
   前記鉄心に磁界を印加して前記磁性粉末の磁化の向きを揃える第三工程と、
   前記磁性粉末を前記鉄心の軸方向に圧縮する第四工程と、
   前記磁性粉末を焼結する第五工程と、
   前記磁性粉末を磁石に着磁する第六工程と、
   前記第四工程と、前記第五工程との間に、各前記隔壁を前記挿入孔から抜き取る抜去工程を有する回転子の製造方法。
9. 前記隔壁は、非磁性材にて形成する請求項８に記載の回転子の製造方法。
10. 円状の鉄心の周方向に間隔を隔てて形成される複数の挿入孔に磁石がそれぞれ配置された回転子において、
    前記挿入孔の中の二箇所に隔壁を設置する第一工程と、
    二箇所の前記隔壁にて挟持して隔離された前記挿入孔の部分に、未着磁の磁性粉末を充填する第二工程と、
    前記鉄心に磁界を印加して前記磁性粉末の磁化の向きを揃える第三工程と、
    前記磁性粉末を前記鉄心の軸方向に圧縮する第四工程と、
    前記磁性粉末を焼結する第五工程と、
    前記磁性粉末を磁石に着磁する第六工程とを有し、
    前記隔壁を、前記磁石と前記挿入孔の中の前記磁石が設置される箇所以外の全ての領域に形成する回転子の製造方法において、
    前記第一工程は、前記挿入孔の中の前記磁石を配置する箇所に仮型枠を設置する仮設置工程と、
    前記挿入孔の前記仮型枠にて隔離された前記挿入孔の部分に流動性材を流しこみ硬化して前記隔壁として形成する形成工程と、
    前記形成工程の後に前記仮型枠を前記挿入孔から抜き取る仮抜去工程とを備えた回転子の製造方法。
11. 前記第五工程は、前記磁性粉末を３００℃以下で焼結する請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の回転子の製造方法。

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