KR102075338B1 - 회전 전기를 위한 로터 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

회전 전기를 위한 로터는, 자석공을 갖는 로터 코어 (12) 와, 상기 로터 코어 (12) 의 자석공에 삽입되는 자석 (16) 을 포함한다. 상기 자석 (16) 은, 로터 반경 방향의 외측과 내측으로 각각 향하는 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 과, 로터 둘레 방향의 일방측과 타방측으로 각각 향하는 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 을 포함한다. 상기 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 적어도 일방의 상기 제 1 면의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막으로 덮임과 함께, 상기 일방의 상기 제 1 면에 있어서, 상기 절연 피막으로 덮여 있는 양단부의 사이의 측면 영역과, 상기 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 이 절연 피막으로 덮여 있지 않다.

Description

회전 전기를 위한 로터 및 그 제조 방법{ROTOR OF ROTATING ELECTRIC MACHINE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은, 로터 코어에 형성된 자석공에 자석이 삽입된 회전 전기 (電機) 를 위한 로터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

회전 전기를 구성하는 회전 전기를 위한 로터에 있어서, 로터 코어에 형성한 자석공에 자석을 삽입하여 로터 코어에 자석을 고정시킨 구성이 알려져 있다.

일본 공개특허공보 2015-23620호에는, 로터 코어에 형성한 자석공에 자석을 삽입하고, 자석에 있어서 로터 축선 방향 양단부의 로터 축선 방향과 평행한 면의 전체 둘레를 절연 피막으로 덮은 구성이 기재되어 있다. 이 구성에서는, 자석에 있어서, 절연 피막으로 덮은 로터 축선 방향 양단부의 사이는, 절연 피막으로 덮여 있지 않다. 이로써, 자석에 의해 와전류가 발생한 경우라도 회전 전기의 손실 증대를 억제할 수 있고, 또한, 절연 피막을 삭감할 수 있다고 되어 있다.

일본 공개특허공보 2015-23620호에 기재된 구성에서는, 자석과 로터 코어가 절연 피막을 개재하지 않고 접촉하는 부분을 줄일 수 있거나, 또는 없앨 수 있으므로, 자석과 로터 코어를 개재한 순환 전류의 억제에 의한 와전류 손실을 억제할 수 있을 가능성이 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 2015-23620호에 기재된 구성에서는, 자석에 있어서 로터 축선 방향 양단부의 로터 축선 방향과 평행한 면의 전체 둘레가 절연 피막으로 덮이므로, 절연 피막을 더욱 삭감하고, 비용을 더욱 저감시키는 면에서 개선의 여지가 있다. 한편, 자석의 전체면으로부터 절연 피막을 생략하는 경우에는, 자석공에서의 자석의 위치를 안정적으로 규제하는 것이 곤란하다.

본 발명은, 회전 전기를 위한 로터 및 그 제조 방법에 있어서, 와전류 손실을 억제하고, 또한, 비용을 저감시키며, 또한, 자석공에서의 자석의 위치를 안정적으로 규제한다.

본 발명의 제 1 양태는, 회전 전기를 위한 로터이다. 상기 로터는, 자석공을 갖는 로터 코어와, 상기 로터 코어의 자석공에 삽입되는 자석을 포함한다. 상기 자석은, 로터 반경 방향의 외측과 내측으로 각각 향하는 2 개의 제 1 면과, 로터 둘레 방향의 일방측과 타방측으로 각각 향하는 2 개의 제 2 면을 포함한다. 상기 2 개의 제 1 면의 적어도 일방의 상기 제 1 면의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막으로 덮임과 함께, 상기 일방의 상기 제 1 면에 있어서, 상기 절연 피막으로 덮여 있는 양단부의 사이의 측면 영역과, 상기 2 개의 제 2 면이 절연 피막으로 덮여 있지 않다.

상기 구성에 의하면, 자석과 로터 코어가 절연 피막을 개재하지 않고 접촉하는 부분을 줄일 수 있거나, 또는 없앨 수 있으므로, 자석과 로터 코어를 개재한 순환 전류의 억제에 의한 와전류 손실을 억제할 수 있다. 또한, 로터 축선 방향과 평행한 2 개의 제 1 면 중, 적어도 일방의 제 1 면의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막으로 덮이지만, 2 개의 제 2 면은 절연 피막으로 덮여 있지 않으므로, 자석에 있어서 절연 피막의 형성면이 줄어듦으로써, 비용을 저감시킬 수 있다. 또, 자석의 전체면에 절연 피막이 형성되지 않는 구성과 달리, 자석의 일방의 제 1 면을, 절연 피막을 개재하여 자석공의 내면에 접촉시킬 수 있어, 자석공에서의 자석의 제 1 면에 대해 직교하는 방향의 위치를 안정적으로 규제할 수 있다.

상기 회전 전기를 위한 상기 로터에 있어서, 상기 로터는 추가로, 상기 자석의 상기 제 2 면에 직교하는 방향의 이동을 저지하도록 구성되는 위치 결정 부재를 포함해도 된다. 상기 위치 결정 부재는, 상기 로터 축선 방향에 있어서의 양단부에 배치되어도 된다.

상기 구성에 의하면, 절연 피막이 형성되지 않는 자석의 제 2 면과 로터 코어가 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있으므로, 와전류 손실에 의한 손실 악화를 억제할 수 있다.

상기 회전 전기를 위한 상기 로터에 있어서, 상기 2 개의 제 1 면 중, 상기 일방의 제 1 면에만 있어서, 상기 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 상기 절연 피막으로 덮여도 된다. 상기 2 개의 제 1 면 중, 타방의 제 1 면은, 상기 로터 코어와는 직접 접촉하지 않아도 된다.

상기 구성에 의하면, 자석에 있어서 절연 피막의 형성면이 더욱 줄어들므로 비용을 더욱 저감시킬 수 있다.

상기 회전 전기를 위한 상기 로터에 있어서, 상기 로터는, 추가로, 상기 자석의 상기 제 2 면에 직교하는 방향의 이동을 저지하도록 구성되는 위치 결정 부재를 포함해도 된다. 상기 2 개의 제 1 면 중, 상기 일방의 상기 제 1 면에만 있어서, 상기 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 상기 절연 피막으로 덮여도 된다. 상기 2 개의 제 1 면 중, 타방의 상기 제 1 면은, 상기 로터 코어와는 직접 접촉하지 않아도 된다. 상기 위치 결정 부재는, 상기 타방의 제 1 면과 상기 로터 코어 사이에 공극이 형성되도록 배치되어도 된다.

상기 구성에 의하면, 자석 고정용의 수지를 사용하지 않고, 자석의 타방의 제 1 면과 로터 코어가 접촉하는 것에 의한 손실 악화를 억제할 수 있다.

상기 회전 전기를 위한 상기 로터의 제조 방법에 있어서, 상기 제조 방법은, 상기 자석공의 내측에 상기 자석을 배치한 상태로, 상기 로터 코어의 상기 로터 축선 방향 양단에 상기 자석공의 단부 개구를 막도록 위치 결정 지그를 각각 고정시키는 지그 고정 스텝과, 상기 자석공에 삽입되는 상기 위치 결정 지그마다의 2 개의 핀상 돌출부에 의해, 상기 자석의 상기 제 2 면에 직교하는 방향의 이동을 저지하도록, 상기 자석의 양단부를 유지한 상태로, 적어도 1 개의 상기 위치 결정 지그에 형성된 구멍을 통해서 상기 자석공과 상기 자석 사이에 수지를 주입하여 고화시키는 수지 주입 스텝을 포함해도 된다.

상기 구성에 의하면, 자석의 제 2 면과 로터 코어가 직접 접촉하여 자석공에 자석이 고정되는 것을 방지할 수 있으므로, 와전류 손실에 의한 손실 악화를 억제할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 실시형태의 회전 전기 로터를 포함하는 회전 전기의 절반부 단면도와 A 부 확대도이다.
도 2 는, 회전 전기 로터의 둘레 방향 일부에 있어서의 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.
도 3 은, 자석의 제 1 면 및 제 2 면의 정의를 설명하기 위한 도 2 에 대응하는 도면이다.
도 4 는, 본 발명에 관련된 실시형태의 회전 전기 로터의 제조 방법에 있어서, 자석공에 수지를 주입하는 수지 주입 스텝을 나타내는 도면으로, 회전 전기 로터의 둘레 방향 일부에 대응하는 단면도이다.
도 5 는, 본 발명에 관련된 실시형태의 다른 예의 회전 전기 로터를 포함하는 회전 전기의 절반부 단면도이다.
도 6 은, 회전 전기 로터의 둘레 방향 일부에 있어서의 도 5 의 Ⅵ-Ⅵ 단면도이다.
도 7 은, 회전 전기 로터의 둘레 방향 일부에 있어서의 도 5 의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다.
도 8 은, 본 발명에 관련된 실시형태의 다른 예의 회전 전기 로터를 나타내고 있는 도 2 에 대응하는 도면이다.
도 9 는, 본 발명에 관련된 실시형태의 다른 예의 회전 전기 로터를 나타내고 있는 도 7 에 대응하는 도면이다.

이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하에서 설명하는 형상, 재료 및 개수는, 설명을 위한 예시로서, 회전 전기 로터의 사양에 따라 적절히 변경할 수 있다. 이하에서는 모든 도면에 있어서 동등한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 설명한다. 또, 본문 중의 설명에 있어서는, 필요에 따라 그 이전에 서술한 부호를 사용하는 것으로 한다.

도 1 은, 실시형태의 회전 전기 로터 (10) 를 포함하는 회전 전기 (100) 의 절반부 단면도이고, A 부 확대도이다. 도 2 는, 회전 전기 로터 (10) 의 둘레 방향 일부에 있어서의 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다. 이하에서는, 회전 전기 로터 (10) 는, 로터 (10) 로 기재하는 경우가 있다.

로터 (10) 는, 회전 전기 (100) 를 형성하기 위해서 사용된다. 도 1 을 사용하여 회전 전기 (100) 를 설명한다. 회전 전기 (100) 는, 3 상 교류 전류로 구동하는 영구 자석형 동기 전동기이다. 예를 들어, 회전 전기 (100) 는, 하이브리드 차량을 구동시키는 모터로서, 또는 발전기로서, 또는 그 양방의 기능을 갖는 모터 제너레이터로서 사용된다.

회전 전기 (100) 는, 스테이터 (110) 와, 스테이터 (110) 의 반경 방향 내측에 배치된 로터 (10) 와, 회전축 (115) 을 구비한다. 스테이터 (110) 는, 대략 통상의 스테이터 코어 (111) 와, 스테이터 코어 (111) 의 내주면으로부터 돌출하는 복수의 티스 (112) 에 감겨진 스테이터 코일 (114) 을 포함하여 구성된다. 스테이터 (110) 는, 케이스 (도시 생략) 의 내측에 고정된다.

로터 (10) 는, 원통상의 부재이고, 사용시에는 회전축 (115) 이 로터 (10) 의 내측에 삽입되어 고정된다. 로터 (10) 는, 사용시에 케이스의 내측에 배치된다. 케이스의 내측에서는, 로터 (10) 는, 스테이터 (110) 의 반경 방향 내측에 대향하여 배치된다. 이 상태로, 회전축 (115) 의 양단부는, 베어링 (도시 생략) 에 의해 케이스에 대해 회전 가능하게 지지된다. 로터 (10) 의 외주면과 스테이터 (110) 의 내주면 사이에는, 반경 방향의 간극이 형성된다. 또, 후술하는 바와 같이 로터 (10) 의 둘레 방향 복수 위치에는 자석 (16) 이 배치된다. 이로써, 회전 전기 (100) 가 형성된다. 이하의 설명에서는, 「로터 반경 방향」은, 로터 (10) 의 반경 방향인 방사 방향을 말하고, 「로터 둘레 방향」은 로터 (10) 의 중심축을 중심으로 한 원형을 따른 방향을 말한다. 「로터 축선 방향」은, 로터 (10) 의 중심축을 따른 방향을 말한다.

로터 (10) 는, 로터 코어 (12) 와, 로터 코어 (12) 의 둘레 방향 복수 위치에 매립되어 배치된 영구 자석인 자석 (16) 을 포함하고 있다. 구체적으로는, 로터 코어 (12) 는, 자성재인 복수의 원판상의 강판 (13) 을 축방향으로 적층함으로써 형성된다. 로터 코어 (12) 의 중심부에는 축공 (12a) 이 형성되고, 축공 (12a) 의 주위에는 복수의 자석공 (14) 이 형성된다. 축공 (12a) 의 내측에는 회전축 (115) 이 고정된다. 복수의 자석공 (14) 은, 로터 코어 (12) 의 둘레 방향 복수 위치에 있어서 로터 축선 방향으로 연장되도록 형성된다. 자석공 (14) 에는 자석 (16) 이 삽입되고, 후술하는 수지부 (20) 에 의해 고정된다.

복수의 자석 (16) 의 각각은, 전체로서 직방체 형상이고, 로터 축선 방향으로 장척이다. 각 자석 (16) 은, 로터 축선 방향과 평행이고, 로터 반경 방향을 향하는 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 과, 로터 축선 방향과 평행이고, 로터 둘레 방향을 향하는 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 을 포함하고 있다. 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 은, 대략 로터 반경 방향의 외측과 내측으로 각각 향한다. 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 은, 대략 로터 둘레 방향의 일방측과 타방측으로 각각 향한다. 구체적으로는, 로터 코어 (12) 의 둘레 방향 복수 위치에는, 2 개를 1 세트로 하여 복수 세트의 자석공 (14) 이 배치된다. 각 세트의 자석공 (14) 은, 2 개가 조합되어 로터 반경 방향의 외측 (도 2 의 상측) 을 향하여 열리는 V 자형으로 형성된다. 도 2 에서는, 각 세트의 자석공 (14) 의 1 개의 자석공 (14) 을 나타내고 있다. 자석공 (14) 은, 로터 둘레 방향의 중간부에 있어서, 로터 둘레 방향에 대해 경사지고, 또한 서로 평행한 2 개의 평면부 (14a, 14b) 를 포함하고 있다. 2 개의 평면부 (14a, 14b) 사이의 공간이 로터 축선 방향으로 장척인 직방체 형상의 자석 삽입 부분이다.

복수의 자석 (16) 은, 복수의 자석공 (14) 의 각각의 자석 삽입 부분에 1 개씩 삽입된다. 이 때, 자석공 (14) 의 로터 둘레 방향에 있어서의 양단부에는 공극이 형성된다. 그리고, 이들 공극에 자석 고정재인 수지가 용융된 상태로 주입되고 고화됨으로써, 기본적으로 축방향으로 연장되는 수지부 (20) 가 배치된다. 이 수지부 (20) 에 의해, 로터 코어 (12) 에 대해 자석 (16) 이 고정된다. 도 2 에서는, 수지부 (20) 를 점으로 나타내고 있다. 수지부 (20) 는, 자석공 (14) 에 자석 (16) 을 삽입한 상태로, 자석공 (14) 의 일단으로부터 용융된 수지를 주입하고, 가열 경화시킨 후, 상온까지 냉각시킴으로써 형성된다.

도 3 은, 자석 (16) 의 제 1 면 (17a, 17b) 및 제 2 면 (18a, 18b) 의 정의를 설명하기 위한 도 2 에 대응하는 도면이다. 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 은, 자석 (16) 에 있어서, 자석공 (14) 의 평면부 (14a, 14b) 를 향하는 면이고, 로터 반경 방향에 대해 직교하는 평면 (D1, D2) 과의 사이에서 이루는 각도 (α1, α2) 가 45 도 미만이 되는 면이다. 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 일방의 제 1 면 (17a) 은, 대략 로터 반경 방향 외측을 향하는 면이고, 타방의 제 1 면 (17b) 은, 대략 로터 반경 방향 내측을 향하는 면이다. 또, 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 은, 자석 (16) 에 있어서, 로터 둘레 방향에 있어서의 양측의 수지부 (20) 를 향하는 면이다. 또, 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 은, 로터 반경 방향에 대해 직교하는 평면 (D1, D2) 과의 사이에서 이루는 각도 (β1, β2) 가 45 도를 초과하는 면이다. 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 의 일방의 제 2 면 (18a) 은, 대략 로터 둘레 방향 일방측을 향하는 면이고, 타방의 제 2 면 (18b) 은, 대략 로터 둘레 방향 타방측을 향하는 면이다. 도 3 에서는, 「로터 둘레 방향」으로서, 로터 둘레 방향과 일치하는 원의 접선의 방향을 나타내고 있다. 평면 (D1, D2) 은, 이 접선과 평행이다.

자석 (16) 의 자화 방향은 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 각각에 대해 직교하는 방향이다. 로터 (10) 에 있어서, 도 2 에 나타내는 부분에서는, 로터 반경 방향에 있어서의 자석 (16) 의 외측의 제 1 면 (17a) 이 N 극이고, 로터 반경 방향에 있어서의 자석 (16) 의 내측의 제 1 면 (17b) 가 S 극이도록, 자석 (16) 이 자화되어 있다.

복수의 자석 (16) 은, V 자형을 형성하는 이웃하는 2 개의 자석 (16) 을 1 세트로 하여, 1 세트의 자석 (16) 으로 1 개의 자극을 형성한다.

또한, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 각 자석 (16) 에 있어서, 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 양방의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막 (19) 으로 덮인다. 절연 피막 (19) 은, 수지 등의 절연 재료에 의해 형성되고, 피막 형성 공정에 의해, 자석 (16) 의 피막 형성 예정 부분에 형성된다. 이와 함께, 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 에 있어서, 절연 피막 (19) 으로 덮여 있는 양단부의 사이의 측면 영역은 절연 피막으로 덮여 있지 않다. 또한, 각 자석 (16) 에 있어서, 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) (도 2, 도 3) 은 절연 피막으로 덮여 있지 않다.

자석공 (14) 에 자석 (16) 이 삽입된 상태로, 자석 (16) 의 각 제 1 면 (17a, 17b) 의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부는, 절연 피막 (19) 을 개재하여 자석공 (14) 의 평면부 (14a, 14b) 에 접촉하고 있다. 자석 (16) 의 각 제 1 면 (17a, 17b) 의 양단부의 사이의 측면 영역은, 자석공 (14) 의 평면부 (14a, 14b) 에 접촉하고 있지 않다.

다음으로, 로터 (10) 의 제조 방법에 있어서, 자석공 (14) 에 자석 (16) 을 수지로 고정시키는 방법을 설명한다. 로터 (10) 의 제조 방법은, 지그 고정 스텝과 수지 주입 스텝을 갖는다.

도 4 는, 로터 (10) 의 제조 방법에 있어서, 자석공 (14) 에 수지를 주입하는 수지 주입 스텝을 나타내는 도면으로, 로터 (10) 의 둘레 방향 일부에 대응하는 단면도이다. 「지그 고정 스텝」은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 자석공 (14) 의 내측에 자석 (16) 을 배치한 상태로, 로터 코어 (12) 의 로터 축선 방향에 있어서의 양단에 자석공 (14) 의 단부 개구를 막도록 위치 결정 지그 (24) 를 각각 고정시킨다. 각 위치 결정 지그 (24) 는, 원판 형상의 금형으로, 로터 코어 (12) 측의 측면에 있어서, 복수의 자석공 (14) 에 대향하는 복수 위치의 각각으로부터 2 개씩 돌출되며, 자석공 (14) 에 삽입되는 핀상 돌출부 (25) 를 포함하고 있다. 핀상 돌출부 (25) 는, 선단을 향하여 직경이 작아지는 원추대 형상으로 형성된다. 자석 (16) 의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부의 각각은, 로터 둘레 방향의 양측으로부터 2 개의 핀상 돌출부 (25) 의 외주면이 가압된다. 이로써, 자석 (16) 에는, 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 에 직교하는 방향 (도 2 의 화살표 γ 방향) 으로, 2 개의 핀상 돌출부 (25) 에 의해 양측으로부터 압축하도록 힘이 가해진다.

「수지 주입 스텝」은, 위치 결정 지그 (24) 마다의 2 개의 핀상 돌출부 (25) 에 의해, 자석 (16) 의 제 2 면 (18a, 18b) 에 직교하는 방향의 이동을 저지하도록, 자석 (16) 의 양단부를 유지한 상태로, 자석공 (14) 에 수지를 주입하고 고화시킨다. 이 때, 용융된 수지가, 2 개의 위치 결정 지그 (24) 중, 일방 (도 4 의 상측) 의 위치 결정 지그 (24) 에 형성된 수지 주입공 (26) 을 통해서, 도 4 의 화살표 P 방향으로, 자석공 (14) 과 자석 (16) 사이에 주입되어 고화된다. 예를 들어, 수지 주입공 (26) 은, 일방의 위치 결정 지그 (24) 에 있어서, 자석 (16) 의 로터 축선 방향 단면과 대향하는 위치에 형성된다. 이와 같이 하여 자석공 (14) 에 수지가 주입되어 고화된 상태로, 로터 (10) 로부터 각 위치 결정 지그 (24) 를 분리하면, 자석공 (14) 의 로터 둘레 방향에 있어서의 양단부에는, 위치 결정 지그 (24) 의 각 핀상 돌출부 (25) 의 삽입 자국인 원형의 오목부 (21) (도 2) 가 형성된다.

또한, 수지 주입공은, 2 개의 위치 결정 지그 (24) 의 각각에 형성해도 된다. 이 때, 용융된 수지는, 자석공 (14) 의 로터 축선 방향에 있어서의 양단으로부터 수지 주입공을 통해서 자석공 (14) 의 내측에 주입된다. 또, 자석 (16) 의 로터 축선 방향 길이는, 자석공 (14) 의 로터 축선 방향 길이보다 짧고, 자석공 (14) 의 개구단과 자석공 (14) 의 로터 축선 방향 양단면 사이에도 수지가 충전된다. 또한, 도 1 에서는, 자석 (16) 의 각 제 1 면 (17a, 17b) 의 절연 피막 (19) 으로 덮여 있는 양단부의 사이의 측면 영역과 자석공 (14) 사이에 공극이 형성되도록 나타내고 있지만, 실제로는, 이 부분에도 수지가 충전된다. 상기와 같이 로터 코어 (12) 에 복수의 자석 (16) 이 고정됨으로써 로터 (10) 가 형성된다.

상기의 로터 (10) 에 의하면, 로터 축선 방향과 평행한 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막으로 덮인다. 이로써, 자석 (16) 과 로터 코어 (12) 가 절연 피막 (19) 을 개재하지 않고 접촉하는 부분을 줄일 수 있거나, 또는 없앨 수 있다. 이로써, 자석 (16) 과 로터 코어 (12) 를 개재한 큰 순환 전류의 발생을 억제할 수 있음으로써, 와전류 손실을 억제할 수 있다. 또한, 자석 (16) 에 있어서, 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 로터 축선 방향 양단부가 절연 피막 (19) 으로 덮이지만, 각 제 1 면 (17a, 17b) 에 있어서, 절연 피막 (19) 으로 덮여 있는 양단부의 사이의 측면 영역은 절연 피막으로 덮여 있지 않다. 또, 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 의 각각의 전체면도 절연 피막으로 덮여 있지 않다. 이로써, 각 자석 (16) 에 있어서 절연 피막의 형성면이 줄어듦으로써, 로터 (10) 의 비용을 저감시킬 수 있다.

또, 자석 (16) 에 있어서 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 로터 축선 방향 양단부가 절연 피막 (19) 으로 덮인다. 이로써, 자석 (16) 의 전체면에 절연 피막이 형성되지 않는 구성과 달리, 자석 (16) 의 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 을, 절연 피막 (19) 을 개재하여 자석공 (14) 의 내면에 접촉시킬 수 있고, 자석공 (14) 에서의 자석 (16) 의 제 1 면에 대해 직교하는 방향의 위치를 안정적으로 규제할 수 있다.

또한, 상기의 로터의 제조 방법에 의하면, 지그 고정 스텝 및 수지 주입 스텝에 있어서, 위치 결정 지그 (24) (도 4) 의 핀상 돌출부 (25) 에 의해, 자석 (16) 의 제 2 면 (18a, 18b) 에 직교하는 방향의 이동이 저지된 상태로 자석공 (14) 에 수지가 주입된다. 이로써, 자석 (16) 의 제 2 면 (18a, 18b) 과 로터 코어 (12) 가 직접 접촉하여 자석공 (14) 에 자석 (16) 이 고정되는 것을 방지할 수 있으므로, 와전류 손실에 의한 손실 악화를 억제할 수 있다.

도 5 는, 실시형태의 다른 예의 로터 (10a) 를 포함하는 회전 전기 (100a) 의 절반부 단면도이다. 도 6 은, 로터 (10a) 의 둘레 방향 일부에 있어서의 도 5 의 Ⅵ-Ⅵ 단면도이다. 도 7 은, 로터 (10a) 의 둘레 방향 일부에 있어서의 도 5 의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다.

본 예의 구성에서는, 도 1 내지 도 4 의 구성과 달리, 로터 (10a) 는, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부에 배치된 엔드 플레이트 (22) 를 포함하고 있다. 엔드 플레이트 (22) 는, 비자성재제의 원판 형상으로 형성되고, 중심에 형성된 중심공 (22a) 에 회전축 (115) 이 삽입되어 고정된다. 예를 들어, 엔드 플레이트 (22) 는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 비자성 스테인리스강 등의 비자성 금속에 의해 형성된다. 로터 코어 (12) 는, 2 개의 엔드 플레이트 (22) 에 의해 로터 축선 방향 양측으로부터 사이에 끼인다. 각 엔드 플레이트 (22) 는, 후술하는 바와 같이 자석 (16) 의 소정 방향의 이동을 저지하는 위치 결정 부재에 상당한다.

2 개의 엔드 플레이트 (22) 의 일방 (도 5 의 좌측, 도 6 의 상측) 의 엔드 플레이트 (22) 에 있어서, 복수의 자석공 (14) 의 일단과 대향하는 로터 둘레 방향의 복수 위치에는, 로터 축선 방향으로 관통하는 수지 주입공 (22b) 이 형성된다.

또한, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 각 엔드 플레이트 (22) 의 로터 코어 (12) 측의 측면에 있어서, 복수의 자석공 (14) 에 대향하는 복수 위치의 각각으로부터 2 개씩 돌출하고, 자석공 (14) 에 삽입되는 핀상 돌출부 (22c) 를 포함하고 있다. 핀상 돌출부 (22c) 는, 선단을 향하여 직경이 작아지는 원추대 형상으로 형성된다. 자석 (16) 의 로터 축선 방향 양단부에는, 로터 둘레 방향에 있어서의 양측으로부터 2 개의 핀상 돌출부 (22c) 의 외주면이 가압된다. 이로써, 자석 (16) 에는, 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 에 직교하는 방향 (도 7 의 화살표 δ 방향) 으로, 2 개의 핀상 돌출부 (22c) 에 의해 양측으로부터 압축하도록 힘이 가해진다. 이 때문에, 각 엔드 플레이트 (22) 는, 자석 (16) 의 소정 방향인 제 2 면 (18a, 18b) 에 직교하는 방향의 이동을 저지한다.

자석공 (14) 으로의 수지의 주입시에는, 로터 코어 (12) 의 로터 축선 방향에 있어서의 양단에 엔드 플레이트 (22) 를 중첩하여 배치한 상태로, 도 6 에 화살표 Q 로 나타내는 바와 같이, 수지 주입공 (22b) 을 통해서 용융된 수지를 자석공 (14) 에 주입한다. 그리고, 수지의 가열 경화 후, 상온까지 냉각시킴으로써 수지부 (20) 를 형성한다.

상기의 구성에 의하면, 절연 피막이 형성되지 않은 자석 (16) 의 제 2 면 (18a, 18b) 과 로터 코어 (12) 가 직접 접촉하는 것을 핀상 돌출부 (22c) 에 의해 방지할 수 있으므로, 와전류 손실에 의한 손실 악화를 억제할 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 4 의 구성과 달리, 수지 주입용의 금형에 핀상 돌출부를 형성하는 등의 특별한 형상으로 형성할 필요가 없어진다. 본 예에 있어서, 그 밖의 구성 및 작용은, 도 1 내지 도 4 의 구성과 동일하다. 또한, 수지 주입용의 구멍은, 2 개의 엔드 플레이트 (22) 의 양방에 형성해도 된다.

도 8 은 실시형태의 다른 예의 로터 (10b) 를 나타내고 있는 도 2 에 대응하는 도면이다. 본 예의 구성에서는, 도 1 내지 도 4 의 구성과 달리, 각 자석 (16) 에 있어서의 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 중, 일방 (도 8 의 상측) 의 제 1 면 (17a) 에만 있어서, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막 (19) 으로 덮인다. 각 자석 (16) 에 있어서의 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 타방 (도 8 의 하측) 의 제 1 면 (17b) 은, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부를 포함하여 전체가 절연 피막으로 덮이지 않고, 타방의 제 1 면 (17b) 과 로터 코어 (12) 는 직접 접촉하지 않는다. 타방의 제 1 면 (17b) 과 자석공 (14) 의 평면부 (14b) 사이의 간극에는 수지가 충전된다.

자석공 (14) 으로의 수지의 주입 전에는, 도 4 의 구성과 마찬가지로 로터 코어 (12) 의 로터 축선 방향 양측에 위치 결정 지그 (24) (도 4 참조) 를 배치한 상태로, 자석 (16) 의 일방의 제 1 면 (17a) 을, 절연 피막 (19) 을 개재하여 자석공 (14) 의 평면부 (14a) 에 접촉시킨다. 이 상태로, 자석공 (14) 에 용융된 수지를 주입한 후, 고화시킴으로써 수지부 (20) 를 형성한다.

상기의 구성에 의하면, 자석 (16) 에 있어서 절연 피막 (19) 의 형성면이, 도 1 내지 도 4 의 구성에 비해 더욱 줄어들므로, 로터 (10b) 의 비용을 더욱 저감시킬 수 있다. 또, 자석 (16) 의 전체면에 절연 피막이 형성되어 있지 않은 구성과 달리, 자석 (16) 의 일방의 제 1 면 (17a) 을, 절연 피막 (19) 을 개재하여 자석공 (14) 의 내면에 접촉시켜, 자석공 (14) 에서의 자석 (16) 의 제 1 면 (17a) 에 대해 직교하는 방향의 위치를 안정적으로 규제할 수 있다. 본 예에 있어서, 그 밖의 구성 및 작용은, 도 1 내지 도 4 의 구성과 동일하다. 또한, 본 예에 있어서, 자석 (16) 의 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 일방의 제 1 면을 로터 반경 방향 내측을 향한 제 1 면 (17b) 으로 하고, 타방의 제 1 면을 로터 반경 방향 외측을 향한 제 1 면 (17a) 으로 할 수도 있다. 이 때, 2 개의 제 1 면 중, 일방의 제 1 면 (17b) 에만 있어서, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부를 절연 피막으로 덮고, 일방의 제 1 면 (17b) 을, 자석공 (14) 의 평면부 (14b) 에 절연 피막을 개재하여 접촉시킨다. 또, 타방의 제 1 면 (17a) 과 자석공 (14) 의 평면부 (14a) 사이의 간극에는 수지를 충전한다. 상기의 도 1 내지 도 4 의 구성과 같이, 자석 (16) 에 있어서 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 양방에 절연 피막 (19) 을 형성한 구성에 있어서, 본 예와 같이 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 일방의 제 1 면만을 절연 피막 (19) 을 개재하여 자석공 (14) 의 내면에 접촉시키는 구성으로 해도 된다.

도 9 는 실시형태의 다른 예의 로터 (10b) 를 나타내고 있는 도 7 에 대응하는 도면이다. 본 예의 구성에서는, 도 5 내지 도 7 의 구성과 달리, 2 개의 엔드 플레이트 (22) 의 어느 것에도 수지 주입공을 형성하지 않는다. 자석공 (14) 에 배치된 자석 (16) 은, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부에 배치된 위치 결정 부재인 엔드 플레이트 (22) 에 의해 유지한다.

또, 도 8 의 구성과 마찬가지로, 각 자석 (16) 에 있어서의 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 일방 (도 9 의 상측) 의 제 1 면 (17a) 에만 있어서, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막 (19) 으로 덮인다. 타방의 제 1 면 (17a) 은, 자석공 (14) 의 내면에 절연 피막 (19) 을 개재하여 접촉시킨다. 각 자석 (16) 에 있어서의 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 타방 (도 9 의 하측) 의 제 1 면 (17b) 은, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부를 포함하여 전체가 절연 피막으로 덮이지 않는다. 그리고, 타방의 제 1 면 (17b) 과 로터 코어 (12) 사이에 공극이 형성되도록, 상기의 엔드 플레이트 (22) 의 핀상 돌출부 (22c) 가, 제 2 면 (18a, 18b) 에 대해 직교하는 방향의 이동을 저지하도록 자석 (16) 에 접촉한다. 엔드 플레이트 (22) 에 의해 자석 (16) 이 유지된 상태로, 자석공 (14) 에는 수지가 충전되지 않고, 이 상태로 로터 (10c) 가 형성된다.

상기의 구성에 의하면, 자석 고정용의 수지를 사용하지 않고, 자석 (16) 의 타방의 제 1 면 (17b) 과 로터 코어 (12) 가 접촉하는 것에 의한 손실 악화를 억제할 수 있다. 본 예에 있어서, 그 밖의 구성 및 작용은, 도 1 내지 도 4 의 구성, 또는 도 5 내지 도 7 의 구성, 또는 도 8 의 구성과 동일하다. 또한, 본 예에 있어서, 자석 (16) 의 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 일방의 제 1 면을 로터 반경 방향 내측을 향한 제 1 면 (17b) 으로 하고, 타방의 제 1 면을 로터 반경 방향 외측을 향한 제 1 면 (17a) 으로 할 수도 있다. 이 때, 2 개의 제 1 면 중, 일방의 제 1 면 (17b) 에만 있어서, 로터 축선 방향에 있어서의 양단부를 절연 피막으로 덮고, 일방의 제 1 면 (17b) 을, 자석공 (14) 의 내면에 절연 피막 (19) 을 개재하여 접촉시킨다. 또, 타방의 제 1 면 (17a) 과 로터 코어 (12) 사이에 공극이 형성되도록, 엔드 플레이트 (22) 의 핀상 돌출부를 자석 (16) 에 접촉시킨다.

또, 상기에서는, 위치 결정 지그 (24) (도 4) 또는 엔드 플레이트 (22) (도 5, 도 6) 에 자석 (16) 의 이동을 저지하기 위해서 핀상 돌출부를 형성하는 경우를 설명했지만, 이 돌출부는, 핀상에 한정하는 것은 아니고 블록상 등, 여러 가지의 형상을 채용할 수 있다. 또, 도 1 내지 도 4 의 구성, 또는 도 8 의 구성에 있어서, 로터의 축방향 양단부에 엔드 플레이트가 배치되어도 된다.

또, 상기의 각 예의 구성에서는, 로터의 둘레 방향 복수 위치에서 2 개의 자석 (16) 이 V 자형으로 배치되는 경우를 설명했지만, 로터에 있어서 각 자석이 둘레 방향을 따른 직선 방향으로 배치되는 구성으로 해도 된다. 이 때, 자석에 있어서, 로터 반경 방향의 양측을 향하는 2 개의 면이 제 1 면이고, 로터 둘레 방향의 양측을 향하는 2 개의 면이 제 2 면이다.

Claims (5)

1. 회전 전기를 위한 로터에 있어서,
   자석공을 갖는 로터 코어 (12) 와,
   상기 로터 코어 (12) 의 자석공에 삽입되는 자석 (16) 을 포함하고,
   상기 자석 (16) 은, 로터 반경 방향의 외측과 내측으로 각각 향하는 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 과, 로터 둘레 방향의 일방측과 타방측으로 각각 향하는 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 을 포함하고,
   상기 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 의 적어도 일방의 상기 제 1 면의 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 절연 피막으로 덮임과 함께, 상기 일방의 상기 제 1 면에 있어서, 상기 절연 피막으로 덮여 있는 양단부의 사이의 측면 영역과, 상기 2 개의 제 2 면 (18a, 18b) 이 상기 절연 피막으로 덮여 있지 않은 것을 특징으로 하는 회전 전기를 위한 로터.
2. 제 1 항에 있어서,
   추가로, 상기 자석 (16) 의 상기 제 2 면 (18a, 18b) 에 직교하는 방향의 이동을 저지하도록 구성되는 위치 결정 부재 (22) 를 포함하고,
   상기 위치 결정 부재 (22) 는, 상기 로터 축선 방향에 있어서의 양단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 전기를 위한 로터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 일방의 제 1 면에만 있어서, 상기 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 상기 절연 피막으로 덮이고, 상기 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 중, 타방의 제 1 면은, 상기 로터 코어 (12) 와는 직접 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 회전 전기를 위한 로터.
4. 제 1 항에 있어서,
   추가로, 상기 자석 (16) 의 상기 제 2 면 (18a, 18b) 에 직교하는 방향의 이동을 저지하도록 구성되는 위치 결정 부재 (22) 를 포함하고,
   상기 일방의 상기 제 1 면에만 있어서, 상기 로터 축선 방향에 있어서의 양단부가 상기 절연 피막으로 덮이고,
   상기 2 개의 제 1 면 (17a, 17b) 중, 타방의 상기 제 1 면은, 상기 로터 코어 (12) 와는 직접 접촉하지 않고,
   상기 위치 결정 부재 (22) 는, 상기 타방의 제 1 면과 상기 로터 코어 (12) 사이에 공극이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 전기를 위한 로터.
5. 제 1 항에 기재된 회전 전기를 위한 로터의 제조 방법에 있어서,
   상기 자석공의 내측에 상기 자석 (16) 을 배치한 상태로, 상기 로터 코어 (12) 의 상기 로터 축선 방향 양단에 상기 자석공의 단부 개구를 막도록 위치 결정 지그 (24) 를 각각 고정시키는 지그 고정 스텝과,
   상기 자석공에 삽입되는 상기 위치 결정 지그 (24) 마다의 2 개의 핀상 돌출부 (25) 에 의해, 상기 자석의 상기 제 2 면에 직교하는 방향의 이동을 저지하도록, 상기 자석 (16) 의 양단부를 유지한 상태로, 적어도 1 개의 상기 위치 결정 지그 (24) 에 형성된 구멍을 통해서 상기 자석공과 상기 자석 (16) 사이에 수지를 주입하여 고화시키는 수지 주입 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기를 위한 로터의 제조 방법.

Images