JP7052889B2

JP7052889B2 - 回転電機の回転子

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Publication number: JP7052889B2
Application number: JP2020567702A
Authority: JP
Inventors: 隆司梅田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: WO2020152776A1; CN113316880A; JPWO2020152776A1

Description

本発明は、回転電機の回転子および回転電機の回転子の組立て方法に関する。

特許文献１は、回転電機の例を開示する。回転電機は、回転子を備える。回転子は、接着剤により接着される複数の永久磁石を有する。回転子は、第１の突出部および第２の突出部を有する。第１の突出部および第２の突出部は、永久磁石を接着する接着剤のはみ出しが当該永久磁石に隣接する永久磁石を接着する部分に流入することを抑制する。

国際公開２０１８／１０５０４６号

しかしながら、特許文献１の回転電機において、第１の突出部および第２の突出部は、円筒状部材を切削加工することにより形成される。このため、回転子本体の製作工数が増加する。

本発明の目的は、永久磁石を接着する接着剤のはみ出しの当該永久磁石に隣接する永久磁石を接着する部分への流入を抑制する仕切りが容易に形成できる回転電機の回転子およびその組立て方法を提供することである。

本発明に係る回転電機の回転子は、回転対称に設けられる電機子の対称軸のまわりに回転可能に設けられ、軸方向に延びる複数の凸部を円周方向において等間隔に有し、円周方向において側面を一周する仕切り溝が設けられる回転体と、前記電機子に各々が対向し、前記複数の凸部および前記仕切り溝によって仕切られる複数の貼付面の各々に接着剤によって接着される複数の永久磁石と、各々の形状が円弧状である複数の仕切り片を有し、前記仕切り溝の全周にわたって設けられ、前記回転体の側面から径方向に突出する仕切り板と、を備え、前記仕切り板は、前記接着剤によって前記仕切り溝に接着され、前記複数の仕切り片の各々は、前記接着剤が流入する複数の流入溝が側面に設けられる。

本発明によれば、回転電機の回転子の回転体は、軸方向に延びる凸部を円周方向において等間隔に有する。円周方向において側面を一周する仕切り溝が回転体に設けられる。複数の貼付面は、複数の凸部および仕切り溝によって仕切られる。仕切り板は、各々の形状が円弧状である複数の仕切り片を有する。仕切り板は、仕切り溝の全周にわたって設けられる。仕切り板は、回転体の側面から径方向に突出する。複数の永久磁石は、複数の貼付面の各々に接着剤によって接着される。これにより、永久磁石を接着する接着剤のはみ出しの隣接する貼付面への流入を抑制する仕切りが容易に形成される。

実施の形態１に係る回転電機の正面図である。実施の形態１に係る回転子を示す斜視図である。実施の形態１に係る回転子を示す分解斜視図である。実施の形態１に係る回転子を示す斜視図である。実施の形態１に係る回転子の要部拡大図である。実施の形態１に係る回転子を示す側面図である。実施の形態２に係る仕切り板を示す正面図である。

本発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一または相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機の正面図である。

回転電機１は、例えば永久磁石同期電動機である。回転電機１は、電機子２と、軸体３と、回転子５と、を備える。

電機子２は、中心軸に関して回転対称に設けられる。電機子２の中心軸は、図１の紙面に垂直な向きの軸である。電機子２は、電機子コイル４を備える。電機子コイル４は、電機子２の内面の内側に設けられる。

軸体３は、電機子２の中心に設けられる。軸体３は、電機子２の内側に設けられる。軸体３は、例えば円柱状の部材である。軸体３の中心軸は、電機子２の中心軸と同軸上に設けられる。

回転子５は、電機子２の内側に設けられる。回転子５は、軸体３のまわりに回転可能に設けられる。回転子５は、回転体６と、複数の永久磁石７と、を備える。

回転体６は、軸体３のまわりに回転可能に設けられる。回転体６は、例えば軸方向に延びる正多角柱状の部材である。回転体６は、複数の凸部８を側面に有する。複数の凸部８の各々は、回転体６の軸方向に延びる。複数の凸部８は、円周方向において等間隔に配置される。複数の凸部８の各々は、例えば正多角柱状の部材である回転体６の側面の辺上に設けられる。

複数の永久磁石７の各々は、回転体６の側面に設けられる。複数の永久磁石７の各々は、電機子コイル４に対向する。複数の永久磁石７の各々は、例えば正多角柱状の部材である回転体６の側面上に設けられる。

図２は、実施の形態１に係る回転子の斜視図である。

回転体６は、複数の仕切り溝９を有する。複数の仕切り溝９の各々は、円周方向において回転体６の側面を一周する。複数の仕切り溝９の各々は、複数の凸部８の各々を軸方向において分割する。

回転体６は、複数の貼付面１０を外側面に有する。複数の貼付面１０の各々は、複数の凸部８および複数の仕切り溝９によって仕切られる領域である。複数の凸部８の各々は、円周方向において隣接する一対の貼付面１０の境界に設けられる。複数の仕切り溝９の各々は、軸方向において隣接する一対の貼付面１０の境界に設けられる。この例において、複数の貼付面１０は、円周方向に３列に並んで設けられる。

複数の永久磁石７の各々は、複数の貼付面１０の各々に接着剤によって接着される。複数の永久磁石７の各々は、複数の貼付面１０の各々に１つずつ接着される。

回転子５は、複数の仕切り板１１を備える。複数の仕切り板１１の各々は、円環状の部材である。複数の仕切り板１１の各々は、複数の仕切り溝９の各々に径方向の外側から挿入される。複数の仕切り板１１の各々は、磁性材料または非磁性材料のいずれの材料で形成されてもよい。

図３は、実施の形態１に係る回転子を示す分解斜視図である。図３において、複数の永久磁石７は図示されない。

複数の仕切り板１１の各々は、複数の仕切り片１２を備える。この例において、複数の仕切り板１１の各々は、４つの仕切り片１２を備える。複数の仕切り片１２の各々は、円弧状の形状の部材である。複数の仕切り片１２の各々は、回転体６の円周方向の一端に接続凸部１３を有する。複数の仕切り片１２の各々は、回転体６の円周方向の他端に接続凹部１４を有する。接続凸部１３は、例えば回転体６の径方向の外側に向けて突出する部分である。接続凹部１４は、例えば回転体６の径方向の内側に向けて開く穴を有する部分である。接続凹部１４は、接続凸部１３がはめ込まれる部分である。

複数の仕切り片１２の各々は、複数の仕切り溝９の各々に径方向の外側から挿入される。複数の仕切り片１２の各々は、複数の仕切り溝９の各々に圧入固定されてもよい。回転体６の径方向における複数の仕切り片１２の各々の高さは、複数の仕切り溝９の各々の深さより高い。複数の仕切り片１２の各々は、少なくとも一方の側面に複数の流入溝１５を有する。複数の仕切り片１２の各々の側面は、回転体６の軸方向を向く面である。複数の流入溝１５の各々は、径方向の内側に向けて開く溝である。図３に示す例において、複数の流入溝１５は、円周方向において等間隔に並ぶ。複数の流入溝１５は、円周方向において不等間隔に並んでもよい。

図４は、実施の形態１に係る回転子の斜視図である。図４において、複数の永久磁石７は図示されない。

円周方向に隣接する一対の仕切り片１２は、一方の仕切り片１２の接続凸部１３が他方の仕切り片１２の接続凹部１４にはめ込まれることによって連結される。複数の仕切り片１２は、端部が連結されることによって、円環状の複数の仕切り板１１の各々を形成する。

複数の仕切り板１１の各々は、複数の仕切り溝９の各々の全周にわたって設けられる。複数の仕切り板１１の各々は、回転体６の側面から径方向の外側に向かって突出する。

続いて、図５および図６を用いて、実施の形態１に係る回転子の組立て方法を説明する。図５は、実施の形態１に係る回転子の要部拡大図である。図６は、実施の形態１に係る回転子の側面図である。

回転子５の組立て方法は、仕切り板取付け工程と、永久磁石接着工程と、を備える。この例において、永久磁石接着工程は、仕切り板取付け工程の後の工程である。

まず、図５を用いて、仕切り板取付け工程の作業を説明する。図５において、複数の永久磁石７が接着されていない状態の回転子５が示される。

仕切り板取付け工程において、回転子５の組立て作業の作業員は、複数の仕切り板１１の各々を、回転体６の側面から径方向に突出するように複数の仕切り溝９の各々の全周にわたって設ける。作業員は、複数の仕切り片１２の一つを複数の仕切り溝９のいずれかに挿入する。作業員は、当該仕切り片１２に隣接する仕切り片１２を、当該仕切り溝９に挿入する。このとき、作業員は、一方の仕切り片１２の接続凸部１３を他方の仕切り片１２の接続凹部１４にはめ込むことで、互いに隣接する一対の仕切り片１２を連結する。作業員は、複数の仕切り片１２の連結を一周分繰り返すことで、円環状の仕切り板１１を形成する。このとき形成された仕切り板１１は、挿入されている仕切り溝９の全周にわたって一円状に設けられる。当該仕切り板１１は、回転体６の側面から突出する。

次に、図６を用いて、永久磁石接着工程の作業を説明する。

永久磁石接着工程において、作業員は、複数の永久磁石７の各々を、複数の貼付面１０の各々に接着剤によって接着する。作業員は、例えば永久磁石７を接着する貼付面１０に接着剤を塗布する。作業員は、永久磁石７を貼付面１０に接着するために必要な最低限の量より多く接着剤を塗布する。

作業員は、接着剤を塗布した貼付面１０に永久磁石７を貼り付ける。貼付面１０に塗布された接着剤は、貼付面１０と永久磁石７との間に充填される。接着剤は、永久磁石７を貼付面１０に接着するために必要な最低限の量より多く塗布されているので、余剰の接着剤が貼付面１０からはみ出す。作業員は、はみ出した余剰の接着剤をふき取らない。

貼付面１０から円周方向にはみ出した接着剤は、当該貼付面１０を仕切る凸部８の側面と永久磁石７との間に充填される。貼付面１０から軸方向にはみ出した接着剤は、当該貼付面１０を仕切る仕切り溝９に挿入されている仕切り板１１の側面にそって当該仕切り溝９に流入する。このとき、当該仕切り溝９に流入した接着剤は、当該仕切り板１１の複数の仕切り片１２に設けられる複数の流入溝１５の各々に充填される。当該仕切り板１１は、複数の流入溝１５の各々に充填された接着剤によって当該仕切り溝９に接着される。

作業員は、接着剤の塗布と永久磁石７の貼付けを繰り返し、回転体６の側面における全ての貼付面１０に一個ずつ永久磁石７を貼り付ける。

以上に説明したように、実施の形態１に係る回転子５は、回転体６と、永久磁石７と、仕切り板１１と、を備える。回転体６は、回転対称に設けられる電機子２の対称軸のまわりに回転可能に設けられる。回転体６は、複数の凸部８を円周方向において等間隔に有する。複数の凸部８の各々は、軸方向に延びる。回転体６は、仕切り溝９を有する。仕切り溝９は、円周方向において側面を一周する。複数の永久磁石７の各々は、電機子２に対向する。複数の永久磁石７の各々は、複数の貼付面１０の各々に接着剤によって接着される。複数の貼付面１０の各々は、複数の凸部８および仕切り溝９によって仕切られる。仕切り板１１は、複数の仕切り片１２を有する。複数の仕切り片１２の各々の形状は、円弧状である。仕切り板１１は、仕切り溝９の全周にわたって設けられる。仕切り板１１は、回転体６の側面から径方向に突出する。

また、実施の形態１に係る回転子５の組立て方法は、仕切り板取付け工程と、永久磁石接着工程と、を備える。仕切り板取付け工程において、仕切り板１１は、仕切り溝９に、回転体６の側面から径方向に突出するように仕切り溝９の全周にわたって設けられる。永久磁石接着工程において、複数の貼付面１０の各々に接着剤によって複数の永久磁石７の各々が接着される。

回転体６の複数の凸部８の各々は、軸方向の一方向にのみ延びる単純な形状である。このため、回転体６の製作において、複雑な形状の仕切りを切削加工などにより形成する必要がない。仕切り板１１は、円周方向に設けられる仕切り溝９の全周にわたって設けられる。仕切り板１１は、回転体６の側面から径方向に突出する。これにより、回転体６に設けられた仕切り板１１および回転体６の凸部８は、永久磁石７が接着される貼付面１０からはみ出した接着剤が当該貼付面１０に隣接する貼付面１０に流入することを抑制する。これにより、永久磁石７を接着する接着剤のはみ出しの隣接する貼付面１０への流入を抑制する仕切りが容易に形成される。

複数の永久磁石７の各々は、接着の強度を確保するためにできるだけ大きい接着面積で回転体６に接着されることが望ましい。このため、接着剤は、十分な量が塗布されることが望ましい。一方で、永久磁石７を回転体６に貼り付けるときに、余剰の接着剤は当該永久磁石７および当該永久磁石７が貼り付けられる貼付面１０の間からはみ出す。はみ出した接着剤が当該貼付面１０に隣接する貼付面１０に流入する場合に、硬化した接着剤によって隣接する貼付面１０における接着強度が低下することになる。このように、はみ出した接着剤の隣接する貼付面１０への流入は、永久磁石７の接着の妨げとなる。このため、隣接する貼付面１０に接着剤のはみ出しが流入する場合に、作業員は、流入した接着剤をふき取る必要がある。ここで、実施の形態１に係る回転体６に設けられた仕切り板１１および回転体６の凸部８は、はみ出した接着剤の隣接する貼付面１０への流入を抑制する。このため、隣接する貼付面１０に流入した接着剤をふき取る作業が不要になる。したがって、回転子５の組み立て作業性が向上する。また、十分な量の接着剤を塗布できるので、永久磁石７の接着強度が確保される。また、隣接する貼付面１０に接着剤が流入しないように貼付面１０の間隔を空けて回転体６を設ける必要がない。このため、回転電機１の大型化および高コスト化を抑制できる。

また、複数の仕切り片１２は、接続凸部１３を円弧の端部に有する。当該仕切り片１２に隣接する仕切り片１２は、接続凸部１３がはめ込まれる接続凹部１４を円弧の端部に有する。

これにより、単純な構造によって、複数の仕切り片１２の各々を連結することで円環状の仕切り板１１が容易に形成される。このため、回転子５の組立て作業性が向上する。

また、仕切り板１１は、接着剤によって仕切り溝９に接着される。

また、永久磁石接着工程において、接着剤は、仕切り溝９にはみ出すように複数の貼付面１０の各々に塗布される。

これにより、仕切り溝９に仕切り板１１がより確実に固定される。このため、回転子５の強度が向上する。また、仕切り板１１を固定するために、別途接着剤を塗布する必要がない。このため、回転子５の組立て作業性が向上する。

また、複数の仕切り片１２の各々は、複数の流入溝１５を側面に有する。流入溝１５は、接着剤が流入する溝である。

また、永久磁石接着工程において、接着剤は、複数の流入溝１５の各々に流入するように複数の貼付面１０の各々に塗布される。

貼付面１０からはみ出した接着剤は、複数の流入溝１５の各々に充填される。これにより、仕切り溝９の中において、貼付面１０からはみ出した接着剤を取り込む容量を多くできる。このため、仕切り板１１は、接着剤のはみ出しの隣接する貼付面１０への流入をより効果的に抑制する。

なお、複数の仕切り片１２の各々は、軸方向において両側の側面に複数の流入溝１５を有してもよい。複数の流入溝１５の各々は、側面の両側に貫通する切欠きであってもよい。複数の仕切り片１２の各々は、軸方向において片側の側面にのみ複数の流入溝１５を有してもよい。複数の仕切り片１２の各々は、流入溝１５を有さなくてもよい。

また、複数の仕切り板１１の各々は、３種類の仕切り片１２を備えてもよい。ここで、第１の種類の仕切り片１２は、円弧の一端に接続凸部１３を有し、円弧の他端に接続凹部１４を有する。第２の種類の仕切り片１２は、円弧の両端に接続凸部１３を有する。第３の種類の仕切り片１２は、円弧の他端に接続凹部１４を有する。このとき、複数の仕切り板１１の各々は、３種類の仕切り片１２を組み合わせて円環状に形成される。あるいは、複数の仕切り板１１の各々は、第２の種類の仕切り片１２と、第３の種類の仕切り片１２との２種類の仕切り片１２のみを備えてもよい。このとき、複数の仕切り板１１の各々は、２種類の仕切り片１２を交互に組み合わせて円環状に形成される。すなわち、複数の仕切り片１２の少なくともいずれかは、接続凸部１３を円弧の端部に有する。当該仕切り片１２に隣接する仕切り片１２は、接続凹部１４を円弧の端部に有する。

また、永久磁石接着工程において、作業員は、永久磁石７に接着剤を直接塗布してもよい。あるいは、作業員は、永久磁石７および貼付面１０の両方に接着剤を塗布してもよい。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１で開示された例と相違する点について詳しく説明する。実施の形態２で説明しない特徴については、実施の形態１で開示された例のいずれの特徴が採用されてもよい。

図７は、実施の形態２に係る仕切り板を示す正面図である。複数の仕切り板１１の各々は、複数の架橋部１６を有する。複数の架橋部１６の各々は、隣接する一対の仕切り片１２を円弧の端部において連結する。複数の架橋部１６の各々は、連結する一対の仕切り片１２の円弧を含む面内において折り曲げ可能な薄肉の部分である。複数の仕切り板１１の各々の一端に設けられる仕切り片１２は、接続凸部１３を有する。複数の仕切り板１１の各々の他端に設けられる仕切り片１２は、接続凹部１４を有する。

引き続き図７を用いて、実施の形態２に係る回転子５の組立て方法を説明する。

仕切り板取付け工程において、作業員は、複数の仕切り板１１の各々を、回転体６の側面から径方向に突出するように複数の仕切り溝９の各々の全周にわたって設ける。作業員は、複数の仕切り片１２の一つを複数の仕切り溝９のいずれかに挿入する。作業員は、当該仕切り片１２に隣接する仕切り片１２を、架橋部１６で折り曲げて回転させることによって当該仕切り溝９に挿入する。作業員は、連結された複数の仕切り片１２の両端において接続凸部１３を接続凹部１４にはめ込むことで、円環状の仕切り板１１を形成する。接続凸部１３を接続凹部１４にはめ込む際に、作業員は、接続凸部１３または接続凹部１４の少なくとも一方が設けられる端部を回転体６の側面から径方向の外側に持ち上げてもよい。このとき形成された仕切り板１１は、挿入されている仕切り溝９の全周にわたって一円状に設けられる。当該仕切り板１１は、回転体６の側面から突出する。

永久磁石接着工程において、作業員は、実施の形態１に係る組立て方法と同様にして複数の永久磁石７の各々を回転体６に接着する。

以上に説明したように、実施の形態２に係る回転子５の仕切り板１１は、架橋部１６を有する。架橋部１６は、複数の仕切り片１２を円弧の端部において連結する。架橋部１６は、折り曲げ可能な部分である。

このように、複数の仕切り片１２は架橋部１６によって連結されている。このため、仕切り板１１が仕切り溝９に取り付けやすくなる。これにより、回転子５の組立て作業性が向上する。

なお、複数の仕切り板１１の各々において、複数の仕切り片１２および複数の架橋部１６は、一体に形成されてもよい。

本発明に係る回転子は、回転電機に適用できる。本発明に係る組立て方法は、当該回転子の組立てに適用できる。

１回転電機、２電機子、３軸体、４電機子コイル、５回転子、６回転体、７永久磁石、８凸部、９仕切り溝、１０貼付面、１１仕切り板、１２仕切り片、１３接続凸部、１４接続凹部、１５流入溝、１６架橋部

Claims

回転対称に設けられる電機子の対称軸のまわりに回転可能に設けられ、軸方向に延びる複数の凸部を円周方向において等間隔に有し、円周方向において側面を一周する仕切り溝が設けられる回転体と、
前記電機子に各々が対向し、前記複数の凸部および前記仕切り溝によって仕切られる複数の貼付面の各々に接着剤によって接着される複数の永久磁石と、
各々の形状が円弧状である複数の仕切り片を有し、前記仕切り溝の全周にわたって設けられ、前記回転体の側面から径方向に突出する仕切り板と、
を備え、
前記仕切り板は、前記接着剤によって前記仕切り溝に接着され、
前記複数の仕切り片の各々は、前記接着剤が流入する複数の流入溝が側面に設けられる
回転電機の回転子。
前記仕切り板は、前記複数の仕切り片を円弧の端部において連結する折り曲げ可能な架橋部を有する
請求項１に記載の回転電機の回転子。
前記複数の仕切り片の少なくともいずれかは、接続凸部を円弧の端部に有し、
当該仕切り片に隣接する仕切り片は、前記接続凸部がはめ込まれる接続凹部を円弧の端部に有する
請求項１または請求項２に記載の回転電機の回転子。