JP6707392B2 - Rotor manufacturing method - Google Patents
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Description
この発明は、ロータの製造方法に関する。 The present invention relates to a rotor manufacturing how.
従来のロータの製造方法に関して、たとえば、特開2002−64965号公報には、組み立てが正確、容易かつ低コストで、組み立て作業中および作動中に、エアギャップに永久磁石からの強磁性の粒子や外界からの汚染物が侵入することがなく、しかもロータの回転精度が高く、小型化することを目的とした、ロータアセンブリが開示されている(特許文献1)。 Regarding a conventional method of manufacturing a rotor, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-64965 discloses that assembly is accurate, easy and low cost, and ferromagnetic particles from permanent magnets or permanent magnets are generated in an air gap during assembly work and operation. A rotor assembly is disclosed in which contaminants from the outside world do not invade, the rotation accuracy of the rotor is high, and the size is reduced (Patent Document 1).
特許文献1に開示されたロータアセンブリは、両端部に軸受けを担持し、ロータ軸に永久磁石を形成してなるロータと、軸受けを気密に受ける受け部、および、これら受け部間に形成されるスリーブからなる保護筒体とを有する。ロータアセンブリは、ロータをスリーブ内に設けて構成される。 The rotor assembly disclosed in Patent Document 1 is formed with a rotor having bearings at both ends thereof and permanent magnets formed on the rotor shaft, a receiving portion for hermetically receiving the bearings, and a space between these receiving portions. And a protective cylinder made of a sleeve. The rotor assembly is constructed with the rotor within a sleeve.
また、特開2015−91202号公報には、ロータの軽量化を達成し、かつ、高速回転時の磁石の浮き上がりおよび飛散を防ぐことを目的とした、ロータが開示されている(特許文献2)。 Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2015-91202 discloses a rotor for the purpose of achieving weight reduction of the rotor and preventing lifting and scattering of the magnet during high-speed rotation (Patent Document 2). ..
特許文献2に開示されたロータは、シャフトと、シャフトの周りに設けられる磁石と、筒形状を有し、炭素繊維を磁石の外周方向に沿って巻回積層してなる炭素繊維強化樹脂製の磁石浮き上がりおよび飛散防止部材とを有する。
The rotor disclosed in
上述の特許文献1および2に開示されるように、ロータコアの外周上に永久磁石が設けられたロータが知られている。また、上述の特許文献2に開示されたロータでは、ロータの回転時に永久磁石がロータコアから分離することを防ぐため、永久磁石の外周上を覆うように炭素繊維強化樹脂製のスリーブが設けられている。
As disclosed in the above-mentioned
このような構成において、炭素繊維強化樹脂の母材として熱硬化性樹脂を用いる場合、ロータの製造時に、熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維を永久磁石の外周上に巻回する工程と、熱硬化性樹脂を加熱する工程とを順に実施する。 In such a configuration, when the thermosetting resin is used as the base material of the carbon fiber reinforced resin, the step of winding the carbon fiber impregnated with the thermosetting resin on the outer circumference of the permanent magnet at the time of manufacturing the rotor, The step of heating the thermosetting resin is sequentially performed.
しかしながら、熱硬化性樹脂の加熱時にロータコアが熱膨張するため、その影響によりスリーブが拡径方向に変形する。その後の温度下降の過程において、ロータコアは収縮するものの、スリーブは、拡径方向に変形した状態で硬化するため、永久磁石とスリーブとの間に隙間が生じてしまう。この場合、永久磁石がロータコアから分離することを防ぐという、スリーブ本来の機能が十分に発揮されなくなる。 However, since the rotor core thermally expands when the thermosetting resin is heated, the sleeve is deformed in the radial direction due to the effect of the thermal expansion. In the subsequent temperature decrease process, the rotor core contracts, but the sleeve hardens in a state of being deformed in the radial direction, so that a gap is generated between the permanent magnet and the sleeve. In this case, the original function of the sleeve, that is, preventing the permanent magnet from being separated from the rotor core, cannot be fully exerted.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、永久磁石をロータコアにより確実に保持するロータの製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, is to provide a manufacturing how the rotor to securely hold the permanent magnet by the rotor core.
この発明の1つの局面に従ったロータの製造方法は、ロータコアの外周上に永久磁石を配置する工程と、熱硬化性樹脂を含む保持部材を、永久磁石を覆うようにロータコアの外周上に設ける工程と、ロータコアを冷却しつつ、熱硬化性樹脂を加熱することによって、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程とを備える。ロータコアには、その軸方向に貫通する貫通孔が形成される。永久磁石をロータコアに保持する工程は、貫通孔に沿って冷媒を流通させる工程を含む。ロータコアは、その軸方向に沿って積層される複数枚の電磁鋼板を含む。貫通孔は、複数枚の電磁鋼板を一体に保持するためのボルトが挿入されるボルト孔である。
この発明の別の局面に従ったロータの製造方法は、ロータコアの外周上に永久磁石を配置する工程と、熱硬化性樹脂を含む保持部材を、永久磁石を覆うようにロータコアの外周上に設ける工程と、ロータコアを冷却しつつ、熱硬化性樹脂を加熱することによって、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程とを備える。ロータコアは、その軸方向に沿って積層される複数枚の電磁鋼板を含む。ロータコアには、複数枚の電磁鋼板を一体に保持するためのボルトが挿入されるボルト孔が形成される。永久磁石をロータコアに保持する工程は、ボルト孔に挿入されたボルトを通じてロータコアと熱交換が可能なように冷媒を設ける工程を含む。
この発明のさらに別の局面に従ったロータの製造方法は、ロータコアの外周上に永久磁石を配置する工程と、熱硬化性樹脂を含む保持部材を、永久磁石を覆うようにロータコアの外周上に設ける工程と、ロータコアを冷却しつつ、熱硬化性樹脂を加熱することによって、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程とを備える。
A method of manufacturing a rotor according to one aspect of the present invention includes a step of disposing a permanent magnet on the outer circumference of a rotor core, and a holding member containing a thermosetting resin is provided on the outer circumference of the rotor core so as to cover the permanent magnet. And a step of holding the permanent magnet to the rotor core by the holding member by heating the thermosetting resin while cooling the rotor core. The rotor core is formed with a through hole that penetrates in the axial direction. The step of holding the permanent magnets on the rotor core includes the step of circulating the coolant along the through holes. The rotor core includes a plurality of electromagnetic steel plates laminated along the axial direction of the rotor core. The through hole is a bolt hole into which a bolt for integrally holding a plurality of electromagnetic steel plates is inserted.
A method for manufacturing a rotor according to another aspect of the present invention includes a step of disposing a permanent magnet on the outer circumference of a rotor core, and a holding member containing a thermosetting resin is provided on the outer circumference of the rotor core so as to cover the permanent magnet. And a step of holding the permanent magnet to the rotor core by the holding member by heating the thermosetting resin while cooling the rotor core. The rotor core includes a plurality of electromagnetic steel plates laminated along the axial direction of the rotor core. The rotor core is formed with bolt holes into which bolts for integrally holding a plurality of electromagnetic steel plates are inserted. The step of holding the permanent magnet on the rotor core includes the step of providing a refrigerant so that heat can be exchanged with the rotor core through the bolts inserted in the bolt holes.
A method of manufacturing a rotor according to still another aspect of the present invention includes a step of disposing a permanent magnet on the outer circumference of a rotor core, and a holding member containing a thermosetting resin on the outer circumference of the rotor core so as to cover the permanent magnet. The method includes a step of providing and a step of holding the permanent magnet to the rotor core by the holding member by heating the thermosetting resin while cooling the rotor core.
このように構成されたロータの製造方法によれば、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程時、熱硬化性樹脂の加熱に起因してロータコアが熱膨張することを、ロータコアを冷却することにより抑制する。これにより、保持部材の拡径方向への変形が抑えられるため、保持部材によって、永久磁石をロータコアにより確実に保持することができる。 According to the method of manufacturing a rotor configured as described above, when the permanent magnet is held on the rotor core by the holding member, thermal expansion of the rotor core due to heating of the thermosetting resin is prevented by cooling the rotor core. Suppress by. As a result, deformation of the holding member in the radial direction is suppressed, so that the permanent magnet can be reliably held by the rotor core by the holding member.
また好ましくは、ロータコアには、その軸方向に貫通する貫通孔が形成される。永久磁石をロータコアに保持する工程は、貫通孔に沿って冷媒を流通させる工程を含む。 Further, preferably, the rotor core is formed with a through hole penetrating in the axial direction thereof. The step of holding the permanent magnets on the rotor core includes the step of circulating the coolant along the through holes.
このように構成されたロータの製造方法によれば、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程時、ロータコアに形成された貫通孔を利用して、ロータコアを冷却することができる。 According to the method of manufacturing a rotor configured as described above, the rotor core can be cooled by using the through hole formed in the rotor core during the step of holding the permanent magnet in the rotor core by the holding member.
また好ましくは、ロータコアは、その軸方向に沿って積層される複数枚の電磁鋼板を含む。貫通孔は、複数枚の電磁鋼板を一体に保持するためのボルトが挿入されるボルト孔である。 Further preferably, the rotor core includes a plurality of electromagnetic steel plates laminated along the axial direction thereof. The through hole is a bolt hole into which a bolt for integrally holding a plurality of electromagnetic steel plates is inserted.
このように構成されたロータの製造方法によれば、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程時、複数枚の電磁鋼板を一体に保持するためのボルトが挿入されるボルト孔を利用して、ロータコアを冷却することができる。 According to the method of manufacturing a rotor configured as described above, during the step of holding the permanent magnets on the rotor core by the holding member, the bolt holes into which the bolts for holding the plurality of electromagnetic steel sheets are integrally inserted are used. The rotor core can be cooled.
また好ましくは、ロータコアの内周側領域には、ロータコアの軸方向に貫通する空洞領域が形成される。永久磁石をロータコアに保持する工程は、空洞領域に沿って冷媒を流通させる工程を含む。 Further, preferably, a hollow region penetrating in the axial direction of the rotor core is formed in the inner peripheral region of the rotor core. The step of holding the permanent magnet in the rotor core includes the step of circulating the coolant along the hollow region.
このように構成されたロータの製造方法によれば、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程時、ロータコアの内周側領域に形成される空洞領域を利用して、ロータコアを冷却することができる。 According to the method of manufacturing a rotor configured as described above, the rotor core can be cooled by using the hollow region formed in the inner peripheral region of the rotor core during the process of holding the permanent magnet on the rotor core by the holding member. it can.
また好ましくは、ロータコアの製造方法は、ロータコアの外周上に保持部材と対向させてヒータを設置する工程をさらに備える。永久磁石をロータコアに保持する工程は、ヒータに通電する工程を含む。 Further preferably, the method of manufacturing the rotor core further includes a step of installing a heater on the outer periphery of the rotor core so as to face the holding member. The step of holding the permanent magnet on the rotor core includes the step of energizing the heater.
このように構成されたロータの製造方法によれば、保持部材を効率的に加熱するとともに、ヒータからの熱がロータコアに伝わることを抑制できる。 According to the rotor manufacturing method configured as described above, it is possible to efficiently heat the holding member and suppress the heat from the heater from being transmitted to the rotor core.
また好ましくは、永久磁石をロータコアに保持する工程時、保持部材は、繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics)となって、永久磁石をロータコアに保持する。 Further, preferably, during the step of holding the permanent magnet on the rotor core, the holding member is made of Fiber Reinforced Plastics to hold the permanent magnet on the rotor core.
このように構成されたロータの製造方法によれば、繊維強化プラスチックからなる保持部材によって、永久磁石をロータコアに強固に保持することができる。 According to the method of manufacturing a rotor configured as described above, the permanent magnet can be firmly held on the rotor core by the holding member made of fiber reinforced plastic.
また好ましくは、ロータコアの製造方法は、永久磁石をロータコアに保持する工程の前に、ロータコアの外周上において、永久磁石および保持部材の間に断熱性能を有する中間部材を設ける工程をさらに備える。 Further preferably, the method of manufacturing the rotor core further includes a step of providing an intermediate member having a heat insulating property between the permanent magnet and the holding member on the outer circumference of the rotor core before the step of holding the permanent magnet in the rotor core.
このように構成されたロータの製造方法によれば、保持部材により永久磁石をロータコアに保持する工程時、中間部材によって、保持部材からロータコアへの熱伝達を抑制することができる。 According to the method of manufacturing a rotor configured as described above, heat transfer from the holding member to the rotor core can be suppressed by the intermediate member during the step of holding the permanent magnet on the rotor core by the holding member.
この発明に従ったロータは、ロータコアと、ロータコアの外周上に配置される永久磁石と、熱硬化性樹脂を含み、永久磁石を覆うようにロータコアの外周上に設けられ、永久磁石をロータコアに保持する保持部材と、断熱性能を有し、永久磁石および保持部材の間に介挿される中間部材とを備える。 A rotor according to the present invention includes a rotor core, a permanent magnet arranged on the outer circumference of the rotor core, and a thermosetting resin, and is provided on the outer circumference of the rotor core so as to cover the permanent magnet and holds the permanent magnet on the rotor core. And a holding member, which has a heat insulating property, and is interposed between the permanent magnet and the holding member.
このように構成されたロータによれば、保持部材によって、永久磁石をロータコアにより確実に保持することができる。 According to the rotor configured in this way, the permanent magnet can be reliably held by the rotor core by the holding member.
以上に説明したように、この発明に従えば、永久磁石をロータコアにより確実に保持するロータの製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing how the rotor to securely hold the permanent magnet by the rotor core.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are designated by the same reference numerals.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1におけるロータを示す斜視図である。図1を参照して、本実施の形態におけるロータ10は、ロータ10の外周上に隙間(ギャップ)を設けて配置されるステータ(不図示)と対をなしてモータを構成する。ロータ10は、マシニングセンタの主軸を回転駆動させるモータに用いられる。
(Embodiment 1)
1 is a perspective view showing a rotor according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1,
ロータ10は、図中に示す仮想上の中心軸101を中心に回転可能なように支持されている。ロータ10は、モータの稼働時、中心軸101を回転中心軸として矢印106に示す方向に回転する。ロータ10の最高回転数は、たとえば、10000rpm以上である。
The
図2は、図1中のII−II線上に沿ったロータを矢視方向から見た図である。図1および図2を参照して、ロータ10は、シャフト14と、ロータコア21と、複数の永久磁石31と、断熱材51と、スリーブ41とを有する。
FIG. 2 is a view of the rotor taken along the line II-II in FIG. 1 as viewed from the direction of the arrow. With reference to FIGS. 1 and 2, the
ロータコア21は、円筒形状を有する。ロータコア21は、中心軸101を中心にその軸方向に円筒状に延びる形状を有する。ロータコア21は、端面23および端面24を有する。端面23および端面24は、それぞれ、中心軸101の軸方向におけるロータコア21の一方端および他方端に配置されている。端面23および端面24は、中心軸101に直交する平面内で延在する。
The
ロータコア21は、磁性材料から形成されている。本実施の形態では、ロータコア21が、複数枚の電磁鋼板と、複数のボルト27とを有する。ロータコア21は、複数枚の電磁鋼板が中心軸101の軸方向に積層されることによって構成されている。
The
ロータコア21には、複数のボルト孔(不図示)が形成されている。ボルト孔は、中心軸101の軸方向に延び、ロータコア21を貫通する。ボルト孔は、中心軸101の軸方向におけるロータコア21の両端にて、端面23および端面24に開口している。複数のボルト孔は、中心軸101を中心とする周方向(ロータ10の回転方向)において互いに間隔を隔てて設けられている。複数のボルト孔は、中心軸101を中心とする周方向において等間隔に設けられている。
A plurality of bolt holes (not shown) are formed in the
ボルト孔には、ロータコア21の端面23の側からボルト27が挿入されている。ロータコア21の端面24の側からボルト27にナット(不図示)が螺合されることによって、複数枚の電磁鋼板が一体に締結されている。
A
なお、複数枚の電磁鋼板を締結するための手段は、特に限定されず、たとえば、上記のナットに替わって、雌ねじが形成されたリング部材が用いられてもよい。 The means for fastening the plurality of electromagnetic steel plates is not particularly limited, and for example, a ring member having a female screw may be used instead of the above nut.
シャフト14は、全体として、中心軸101を中心にその軸方向に円筒状に延びる形状を有する。シャフト14は、ロータコア21の内周側に嵌合されている。シャフト14は、中心軸101の軸方向において、端面23および端面24から突出するように設けられている。シャフト14は、金属から形成されている。シャフト14は、モータの稼動時、ロータコア21と一体となって回転する。
The
複数の永久磁石31は、ロータコア21の外周上に設けられている。複数の永久磁石31は、中心軸101を中心とする周方向に間隔を設けて配置されている。永久磁石31は、接着剤によりロータコア21の外周面に接合されている。永久磁石31は、中心軸101の半径方向から見た場合に矩形形状を有する。
The plurality of
スリーブ41は、中心軸101を中心にその軸方向に円筒状に延びる形状を有する。中心軸101の軸方向におけるスリーブ41の長さは、同方向におけるロータコア21の長さと同じである。スリーブ41は、永久磁石31を覆うようにロータコア21の外周上に設けられている。スリーブ41は、中心軸101の半径方向において薄肉形状を有する。スリーブ41は、永久磁石31をロータコア21に保持する機能を有する。
The
スリーブ41は、熱硬化性樹脂を含む。より具体的には、スリーブ41は、繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics)からなり、そのFRPの母材として、熱硬化性樹脂が用いられている。繊維強化プラスチックとしては、たとえば、炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスチック(CFPR)や、ガラス繊維を用いたガラス繊維強化プラスチック(GFRP)が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ系の樹脂や、ビニルエステル系の樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂は、加熱硬化型に限られず、常温硬化型であってもよい。この場合であっても、ロータ10の製造時に、熱硬化性樹脂のガラス転移温度を高くするために加熱処理が施される。
The
断熱材51は、中心軸101を中心にその軸方向に円筒状に延びる形状を有する。中心軸101の軸方向における断熱材51の長さは、同方向におけるロータコア21の長さと同じである。断熱材51は、中心軸101の半径方向において薄肉形状を有する。断熱材51は、中心軸101の半径方向において、永久磁石31とスリーブ41との間に介挿されている。
The
断熱材51は、断熱性能を有する。断熱材51としては、代表的に、シリカ(SiO2)を含む製品(たとえば、シリカクロス)を用いることができる。断熱材としてシリカクロスを用いた場合、シリカクロスに内包される空気層が、高い断熱性能を発揮する。断熱材51は、中心軸101の半径方向に圧縮変形された場合であっても高い断熱性能を維持することが好ましい。
The
図3から図6は、この発明の実施の形態1におけるロータの製造方法の工程を示す斜視図である。続いて、この発明の実施の形態1におけるロータの製造方法により、図1中のロータ10を製造する工程について説明する。
3 to 6 are perspective views showing steps of the method for manufacturing the rotor according to the first embodiment of the present invention. Next, a step of manufacturing
図3を参照して、まず、ロータコア21を製造する。より具体的には、複数枚の電磁鋼板を一方向に積層する。ボルト孔(不図示)にボルト27を挿入し、ボルト27にナットを締め込むことによって、複数枚の電磁鋼板を一体に締結する。
Referring to FIG. 3, first,
図4を参照して、次に、ロータコア21の内周側にシャフト14を挿入する。焼嵌めにより、シャフト14をロータコア21に固定する。図5を参照して、次に、ロータコア21の外周上に永久磁石31を配置する。より具体的には、ロータコア21の外周面に複数の永久磁石31を貼り合わせる。
With reference to FIG. 4, next, the
図6を参照して、次に、ボルト孔25からボルト27を取り外す。この際、ロータコア21の内周側にはシャフト14が嵌合されているため、複数枚の電磁鋼板は、分離することなく一体に保持される。
Next, referring to FIG. 6, the
図7は、図6中に示す工程の変形例を模式的に示す断面図である。図7を参照して、ロータコア21の内周側にシャフト14が嵌合されていない場合には、複数枚の電磁鋼板を一体に保持するための治具を用いてもよい。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a modified example of the process shown in FIG. Referring to FIG. 7, when
より具体的には、治具は、治具本体71および蓋部73から構成されている。治具本体71は、その構成部位として、円筒部72および鍔部74を有する。円筒部72は、円筒形状を有する。鍔部74は、円筒部72のその軸方向における端部から鍔状に広がっている。蓋部73は、円盤形状を有する。
More specifically, the jig is composed of a
ロータコア21の端面24の側から円筒部72をロータコア21の内周側に挿入する。ロータコア21の端面23の側から蓋部73を治具本体71(円筒部72)に組み合わせる。ボルト(不図示)を用いて、蓋部73を治具本体71(円筒部72)に締結することによって、蓋部73および鍔部74の間にロータコア21の軸方向(矢印に示す方向)における締め付け力を発生させる。これにより、複数枚の電磁鋼板を、治具により一体に保持することができる。
The
図8および図9は、この発明の実施の形態1におけるロータの製造方法の工程を示す図である。図8および図9は、ロータ10の構造を示す図2に対応する図である。
8 and 9 are diagrams showing steps of the method for manufacturing the rotor according to the first embodiment of the present invention. 8 and 9 are views corresponding to FIG. 2 showing the structure of the
図8を参照して、次に、永久磁石31の外周上に断熱材51を配置する。たとえば、断熱材51としてシリカクロスを用いる場合、永久磁石31の外周上にシリカクロスを巻き付ける。
Referring to FIG. 8, next,
次に、熱硬化性樹脂を含むスリーブ41を、永久磁石31を覆うようにロータコア21の外周上に設ける。より具体的には、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を準備し、その繊維を断熱材51の外周上に複数層に渡って巻回する(フィラメントワインディング法)。
Next, a
図9を参照して、次に、ボルト孔25に冷却管61を挿入する。冷却管61は、一方向に延びる管部材から構成されている。冷却管61は、ボルト孔25の内周面と面接触していることが好ましい。冷却管61は、高い熱伝導性を有する材料(たとえば、銅)によって形成されていることが好ましい。
With reference to FIG. 9, next, the cooling
ロータコア21の外周上にスリーブ41と対向させてヒータ66を設置する。ヒータ66としては、スリーブ41よりも大径の円筒形状を有する面状ヒータが用いられることが好ましい。
A
次に、ロータコア21を冷却しつつ、スリーブ41に含まれる熱硬化性樹脂を加熱することによって、スリーブ41により永久磁石31をロータコア21に保持する。
Next, while the
より具体的には、冷却管61に冷媒を流通させることによって、ロータコア21を冷却する。ヒータ66に通電することによって、スリーブ41に含まれる熱硬化性樹脂を加熱する。加熱された熱硬化性樹脂が硬化することにより、スリーブ41が、繊維強化プラスチックとなって、永久磁石31をロータコア21に保持する。
More specifically, the coolant is circulated through the cooling
図1を参照して、次に、冷却管61をボルト孔25から取り外す。冷却管61が取り外されたボルト孔25にボルト27を挿入し、ボルト27にナットを締め込む。以上の工程により、図1中に示すロータ10が完成する。
With reference to FIG. 1, next, the cooling
なお、本発明におけるロータの製造方法においては、永久磁石31およびスリーブ41の間に介挿される断熱材51は、必須の構成ではない。冷却管61を配置する孔は、ボルト孔25に限られない。冷却管61を配置するための貫通孔が、ボルト孔25とは別に設けられてもよい。
In the rotor manufacturing method of the present invention, the
続いて、以上に説明した、この発明の実施の形態1におけるロータ10およびロータの製造方法によって奏される作用効果について、比較例における課題を交えながら説明する。
Next, the operational effects achieved by the
図1を参照して、ロータ10が高速回転すると、永久磁石31に過大な遠心力(図1中の矢印107に示す方向の力)が作用する。スリーブ41は、この遠心力によって永久磁石31がロータコア21から分離することを防ぐために設けられている。
Referring to FIG. 1, when the
図10は、比較例におけるロータの製造方法の工程を示す図である。図10を参照して、本比較例では、スリーブ41に含まれる熱硬化性樹脂を加熱する際に、ロータコア21を冷却しない。
FIG. 10 is a diagram showing steps of a method for manufacturing a rotor in a comparative example. Referring to FIG. 10, in this comparative example,
スリーブ41に含まれる熱硬化性樹脂の加熱により、ロータコア21が熱膨張するため、その影響によりスリーブ41が拡径方向に変形する(2段目の図)。その後の温度下降の過程において、ロータコア21は収縮するものの、スリーブ41は、拡径方向に変形した状態で硬化するため、永久磁石31とスリーブ41との間に隙間が生じてしまう(3段目の図)。この場合、永久磁石31がロータコア21から分離することを防ぐというスリーブ41の機能が発揮されなくなる。
The
図9を参照して、これに対して、本実施の形態では、スリーブ41により永久磁石31をロータコア21に保持する工程時、スリーブ41に含まれる熱硬化性樹脂の加熱と同時に、ロータコア21の冷却を実施する。これにより、ロータコア21が熱膨張することが抑制されるため、スリーブ41の拡径方向への変形を防ぐことができる。結果、温度下降の過程の後に永久磁石31およびスリーブ41の間に隙間が生じることがないため、スリーブ41により、永久磁石31をロータコア21により確実に保持することができる。
With reference to FIG. 9, in the present embodiment, on the other hand, during the step of holding
また、本実施の形態では、永久磁石31およびスリーブ41の間に、断熱性能を有する断熱材51が配されている。これにより、スリーブ41により永久磁石31をロータコア21に保持する工程時に、スリーブ41からロータコア21への熱伝導が断熱材51によって妨げられる。結果、ロータコア21が熱膨張することをより効果的に抑制することができる。
Further, in the present embodiment, a
また、モータの稼動中に発生するステータからの輻射熱によって永久磁石31の温度が上昇すると、永久磁石31の減磁(磁力が抜ける)現象が起こる可能性がある。これに対して、本実施の形態におけるロータ10においては、永久磁石31およびスリーブ41の間に、断熱性能を有する断熱材51が配されている。このような構成により、永久磁石31における減磁現象の発生を防ぎ、モータ特性を向上させることができる。
Further, when the temperature of the
以上に説明した、この発明の実施の形態1におけるロータ10の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるロータ10は、ロータコア21と、ロータコア21の外周上に配置される永久磁石31と、熱硬化性樹脂を含み、永久磁石31を覆うようにロータコア21の外周上に設けられ、永久磁石31をロータコア21に保持する保持部材としてスリーブ41と、断熱性能を有し、永久磁石31およびスリーブ41の間に介挿される中間部材としての断熱材51とを備える。
The structure of the
また、本実施の形態におけるロータの製造方法は、ロータコア21の外周上に永久磁石31を配置する工程と、熱硬化性樹脂を含む保持部材としてのスリーブ41を、永久磁石31を覆うようにロータコア21の外周上に設ける工程と、ロータコア21を冷却しつつ、熱硬化性樹脂を加熱することによって、スリーブ41により永久磁石31をロータコア21に保持する工程とを備える。
In addition, the method of manufacturing the rotor according to the present embodiment includes a step of disposing the
このように構成された、この発明の実施の形態1におけるロータ10およびロータの製造方法によれば、ロータの製造時に、永久磁石31およびスリーブ41間に隙間が生じることを防止できる。これにより、スリーブ41によって、永久磁石31をロータコア21により確実に保持することができる。
According to the
なお、本実施の形態では、本発明を工作機械の主軸モータ用ロータに適用した場合について説明したが、このような場合に限られず、たとえば、本発明を一般的な産業機械に用いられるモータに適用することも可能である。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the rotor for a spindle motor of a machine tool has been described, but the present invention is not limited to such a case, and for example, the present invention can be applied to a motor used for general industrial machines. It is also possible to apply.
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1におけるスリーブ41により永久磁石31をロータコア21に保持する工程(図9中に示す工程)において、ロータコア21を冷却する方法の各種変形例について説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, various modifications of the method of cooling
図11および図12は、ロータコアを冷却する方法の変形例を示す図である。図11および図12は、実施の形態1における図9に対応する図である。 11 and 12 are views showing a modified example of the method for cooling the rotor core. 11 and 12 are diagrams corresponding to FIG. 9 in the first embodiment.
図11を参照して、ロータコア21の内周側領域には、空洞領域81が形成されている。より具体的には、空洞領域81は、ロータコア21の内周側に嵌合されたシャフト14の内側の領域である。本変形例では、スリーブ41により永久磁石31をロータコア21に保持する工程時、空洞領域81に沿って冷媒を流通させることによって、ロータコア21を冷却する。
Referring to FIG. 11, a
なお、ロータコア21が、たとえば、圧粉磁心により形成されており、さらに、ロータコア21の内周側にシャフト14が嵌合されていない場合には、ロータコア21の内側の空洞領域に沿って冷媒を流通させてもよい。
In addition, when the
図12を参照して、本変形例では、スリーブ41により永久磁石31をロータコア21に保持する工程時、ボルト孔に挿入されたボルト27を通じてロータコア21と熱交換が可能なように冷媒を設けることによって、ロータコア21を冷却する。
Referring to FIG. 12, in the present modification, a refrigerant is provided so that heat can be exchanged with
より具体的には、冷却管86を、複数のボルト27に当接するようにロータコア21の端面23上に設置し、冷却管86に冷媒を流通させる。
More specifically, the cooling
冷却管86は、その構成部位として、周方向に延びる円周部89と、円周部89の両端に設けられる冷媒供給部87および冷媒排出部88とを有する。冷却管86は、ロータコア21の軸方向において、円周部89がボルト27の頭部に当接するように設置される。冷媒供給部87から供給された冷媒は、円周部89を流通し、その後、冷媒排出部88から排出される。ロータコア21は、ボルト27を通じて円周部89を流通する冷媒と熱交換を行なう。
The cooling
このように構成された、この発明の実施の形態2におけるロータの製造方法によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。 According to the rotor manufacturing method of the second embodiment of the present invention thus configured, the effects described in the first embodiment can be similarly obtained.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.
この発明は、たとえば、マシニングセンタの主軸を回転駆動させるモータに適用される。 The present invention is applied to, for example, a motor that rotationally drives a spindle of a machining center.
10 ロータ、14 シャフト、21 ロータコア、23,24 端面、25 ボルト孔、27 ボルト、31 永久磁石、41 スリーブ、51 断熱材、61,86 冷却管、66 ヒータ、71 治具本体、72 円筒部、73 蓋部、74 鍔部、81 空洞領域、87 冷媒供給部、88 冷媒排出部、89 円周部、101 中心軸。 10 rotor, 14 shaft, 21 rotor core, 23, 24 end face, 25 bolt hole, 27 bolt, 31 permanent magnet, 41 sleeve, 51 heat insulating material, 61,86 cooling pipe, 66 heater, 71 jig body, 72 cylindrical portion, 73 Lid part, 74 Collar part, 81 Cavity area, 87 Refrigerant supply part, 88 Refrigerant discharge part, 89 Circumferential part, 101 Central axis.
Claims (6)
熱硬化性樹脂を含む保持部材を、前記永久磁石を覆うように前記ロータコアの外周上に設ける工程と、
前記ロータコアを冷却しつつ、前記熱硬化性樹脂を加熱することによって、前記保持部材により前記永久磁石を前記ロータコアに保持する工程とを備え、
前記ロータコアには、その軸方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記永久磁石をロータコアに保持する工程は、前記貫通孔に沿って冷媒を流通させる工程を含み、
前記ロータコアは、その軸方向に沿って積層される複数枚の電磁鋼板を含み、
前記貫通孔は、前記複数枚の電磁鋼板を一体に保持するためのボルトが挿入されるボルト孔である、ロータの製造方法。 Placing a permanent magnet on the outer periphery of the rotor core,
A step of providing a holding member containing a thermosetting resin on the outer circumference of the rotor core so as to cover the permanent magnet,
Heating the thermosetting resin while cooling the rotor core, thereby holding the permanent magnet on the rotor core by the holding member ,
The rotor core is formed with a through hole penetrating in the axial direction thereof,
The step of holding the permanent magnet on the rotor core includes a step of circulating a refrigerant along the through hole,
The rotor core includes a plurality of electromagnetic steel plates laminated along the axial direction thereof,
The method of manufacturing a rotor, wherein the through hole is a bolt hole into which a bolt for integrally holding the plurality of electromagnetic steel plates is inserted .
前記永久磁石をロータコアに保持する工程は、前記空洞領域に沿って冷媒を流通させる工程を含む、請求項1に記載のロータの製造方法。 A cavity region is formed in the inner peripheral region of the rotor core, the cavity region penetrating in the axial direction of the rotor core,
The method of manufacturing a rotor according to claim 1, wherein the step of holding the permanent magnet in the rotor core includes the step of circulating a coolant along the hollow region.
前記永久磁石をロータコアに保持する工程は、前記ヒータに通電する工程を含む、請求項1または2に記載のロータの製造方法。 Further comprising a step of installing a heater on the outer periphery of the rotor core so as to face the holding member,
The step of holding the permanent magnet in the rotor core includes the step of energizing the heater, the manufacturing method of the rotor according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載のロータの製造方法。 In the step of holding the permanent magnet on the rotor core, the holding member is made of fiber reinforced plastics (Fiber Reinforced Plastics) to hold the permanent magnet on the rotor core.
The rotor manufacturing method according to any one of claims 1 to 3.
熱硬化性樹脂を含む保持部材を、前記永久磁石を覆うように前記ロータコアの外周上に設ける工程と、
前記ロータコアを冷却しつつ、前記熱硬化性樹脂を加熱することによって、前記保持部材により前記永久磁石を前記ロータコアに保持する工程とを備え、
前記ロータコアは、その軸方向に沿って積層される複数枚の電磁鋼板を含み、
前記ロータコアには、前記複数枚の電磁鋼板を一体に保持するためのボルトが挿入されるボルト孔が形成され、
前記永久磁石をロータコアに保持する工程は、前記ボルト孔に挿入されたボルトを通じて前記ロータコアと熱交換が可能なように冷媒を設ける工程を含む、ロータの製造方法。 Placing a permanent magnet on the outer periphery of the rotor core,
A step of providing a holding member containing a thermosetting resin on the outer circumference of the rotor core so as to cover the permanent magnet,
Heating the thermosetting resin while cooling the rotor core, thereby holding the permanent magnet on the rotor core by the holding member,
The rotor core includes a plurality of electromagnetic steel plates laminated along the axial direction thereof,
The rotor core is formed with bolt holes into which bolts for integrally holding the plurality of electromagnetic steel plates are inserted,
The step of holding the permanent magnet on the rotor core includes a step of providing a refrigerant so that heat can be exchanged with the rotor core through a bolt inserted in the bolt hole.
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