JP4642589B2 - 永久磁石式回転子とその製造方法 - Google Patents
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Description
一般に、永久磁石式回転子は、ロータ鉄心に複数の磁石挿入孔を設けておき、各磁石挿入孔に永久磁石片を挿入し固定しているが、永久磁石片が磁石挿入孔内でガタ付いてしまってはロータの性能が低下したり、異音が発生してしまう。
この永久磁石片のガタ付きを防止するために、永久磁石片を接着剤で磁石挿入孔に固定する方法が知られている。
また、特許文献2には、ロータ鉄心の磁石挿入孔に永久磁石片と接着剤とを挿入し、ロータ鉄心を回転することにより遠心力で永久磁石片を径方向外側に移動させて位置決めし、接着剤を固化して永久磁石片を固定する方法が記載されている。
また、特許文献2に記載された従来の永久磁石片の固定方法では、ロータ鉄心の回転によって一度は永久磁石片を磁石挿入孔内において径方向外側に位置決めできるが、接着剤が固化するまでの間に永久磁石片が動いてしまう場合があり、やはり取り付け位置にばらつきが生じる。
また、特許文献1および特許文献2に開示されたいずれの方法の場合も、磁石挿入孔と永久磁石片の間に挿入し固化させた接着剤が経年変化等によって収縮し、磁石挿入孔と永久磁石片との間に隙間が生じ、永久磁石片がガタ付いて異音が発生する場合がある。
そこで、この発明は、接着剤や樹脂を用いずに永久磁石片を簡単に位置決めし固定することができる永久磁石式回転子とその製造方法を提供するものである。
このように構成することにより、ロータ鉄心の前記一部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の一方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の一方のテーパ面が当接し、ロータ鉄心の前記他部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の他方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の他方のテーパ面が当接し、これら当接部でのテーパ作用により永久磁石片が径方向外側に平行移動するので、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができるとともに、磁石挿入用開口部と永久磁石片との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片を確実にガタ付かないように固定することができる。
このように構成することにより、永久磁石片の外周側側面と磁石挿入用開口部の外周側内壁とを面当接させることができる。
このように構成することにより、永久磁石片の外周側側面の一方のテーパ面がロータ鉄心の前記一部の磁石挿入用開口部の外周側内壁の一方のテーパ面に当接し、永久磁石片の外周側側面の他方のテーパ面がロータ鉄心の前記他部の磁石挿入用開口部の外周側内壁の他方のテーパ面に当接して、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができるとともに、磁石挿入用開口部と永久磁石片との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片を確実にガタ付かないように固定することができる。
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の発明において、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁(例えば、後述する実施例における内周側内壁33)は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面(例えば、後述する実施例におけるテーパ面33a,33b)を備え、前記永久磁石片の内周側側面(例えば、後述する実施例における内周側側面61)は、前記永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面(例えば、後述する実施例におけるテーパ面61a,61b)を備え、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角は前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きいことを特徴とする。
このように構成することにより、ロータ鉄心の前記一部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の一方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の一方のテーパ面が当接し、ロータ鉄心の前記他部の磁石挿入用開口部の内周側内壁の他方のテーパ面と永久磁石片の内周側側面の他方のテーパ面が当接し、これら当接部でのテーパ作用により永久磁石片を径方向外側に平行移動させて、永久磁石片を磁石挿入用開口部内において径方向外側に位置決めすることができる。
このように構成することにより、ロータ鉄心を構成する鋼板によって、永久磁石片を磁石挿入用開口から離脱するのを阻止することができる。
請求項7に係る発明は、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の発明において、前記ロータ鉄心の前記一部にロータシャフト(例えば、後述する実施例におけるロータシャフト10)に対するロータ鉄心の周方向位置を規制する固定手段(例えば、後述する実施例におけるキー36)が設けられていることを特徴する。
このように構成することにより、前記ロータ鉄心の前記一部をロータシャフトに対して周方向に移動不能にすることができる。
このように構成することにより、前記請求項1および請求項2に記載の永久磁石式回転子を容易に製造することができる。
また、磁石挿入用開口部内で永久磁石片がガタ付かないので、回転子を回転したときに永久磁石片が磁石挿入用開口部の内壁をたたくこともなく、異音発生を防止することができる。
また、磁石挿入用開口部内で永久磁石片がガタ付かないので、回転子を回転したときに永久磁石片が磁石挿入用開口部の内壁をたたくこともなく、異音発生を防止することができる。
請求項7に係る発明によれば、前記ロータ鉄心の前記一部をロータシャフトに対して周方向に移動不能にすることができるので、前記ロータ鉄心の前記一部に対して前記他部を周方向にずらし易くなる。
初めに、この発明に係る永久磁石式回転子とその製造方法に関連する技術の参考例を図1から図9の図面を参照して説明する。
図1は参考例の永久磁石式回転子(以下、回転子と略す)1の正面図であり、図2は回転子の製造工程を示す部分断面図であって、図2(f)は図1におけるA−A断面図に相当する。
ロータシャフト10は、ロータ鉄心30が取り付けられる円筒状の鉄心装着部11を有し、鉄心装着部11の軸方向の一端側には径方向外方に延出する円環状の係止部12が設けられている。
端面板20A,20Bは、例えばオーステナイト系ステンレス鋼SUS304などの非磁性体で構成されていて、円板状をなし、その中央に形成された孔は、ロータシャフト10の鉄心装着部11に圧入する為に、鉄心装着部11の外径より若干小さい内径にされている。端面板20Aは鉄心装着部11の外周に圧入されて係止部12に突き当てられており、端面板20Bは端面板20Aと協働してロータ鉄心30を挟み込むように鉄心装着部11の外周に圧入されている。鉄心装着部11に圧入され端面板20Bの外側に設置されたカラー25は、端面板20A,20Bおよびロータ鉄心30がロータシャフト10から離脱するのを阻止する。
ロータ鉄心30の外周近傍には永久磁石片60が挿入される複数の磁石挿入孔(磁石挿入用開口部)32が周方向等間隔に配置されて設けられており、各磁石挿入孔32はロータ鉄心30を軸方向に貫通している。ロータ鉄心30を構成する全ての積層板において磁石挿入孔32は同一形状をなしており、図3(a)に示すように、磁石挿入孔32の内周側内壁33は平坦面に形成され、磁石挿入孔32の周方向両側の側部内壁34,34は内周側内壁33に対して直角をなす面に形成され、磁石挿入孔32の外周側内壁35は径方向外側に膨出する円弧面に形成されている。
なお、端面板20A,20Bはロータ鉄心30の磁石挿入孔32の両端を塞いで永久磁石片60が磁石挿入孔32から抜け出るのを阻止する。
しかも、永久磁石片60は第1積層群30Aの磁石挿入孔32Aの内壁と第2積層群30Bの磁石挿入孔32Bの内壁によって挟持され固定されているので、磁石挿入孔32と永久磁石片60との間に接着剤や樹脂を充填しなくても永久磁石片60を確実にガタ付かないようにすることができる。
また、磁石挿入孔32内で永久磁石片60がガタ付かず、回転子1を回転したときに永久磁石片60が磁石挿入孔32の内壁をたたくこともないので、異音発生を防止することができ、この回転子1を備えた回転電機(例えばモーター等)の静粛性を向上させることができる。
まず、図2(a)に示すように、ロータシャフト10の鉄心装着部11に端面板20Aを圧入し係止部12に突き当てた状態に取り付けておく。
次に、ロータ鉄心30を用意し、第1積層群30Aの磁石挿入孔32Aと第2積層群30Bの磁石挿入孔32Bを完全に重複させ、各磁石挿入孔32に永久磁石片60を挿入する(図2(b)および図3(a)参照)。
さらに、図2(e)に示すように、端面板20Bを鉄心装着部11に圧入してロータ鉄心30に密接する。
最後に、図2(f)に示すように、カラー25を鉄心装着部11に圧入して端面板20Bに圧接する。これにより、前述した回転子1が完成する。
次に、ロータシャフト10の鉄心装着部11に第2積層群30Bを圧入する。その際には第1積層群30Aの磁石挿入孔32Aと第2積層群30Bの磁石挿入孔32Bがほぼ重複するように配置する。
この後、ロータシャフト10の鉄心装着部11に端面板20Bとカラー25を圧入して回転子1が完成する。
なお、図9に示す形態では、磁石挿入孔32の側部内壁34と永久磁石片60の側面62の両方をテーパ面にしているが、少なくとも磁石挿入孔32の外周側内壁35がテーパ面であれば永久磁石片60を径方向外側に平行移動することが可能である。
図10に示す実施例の回転子1と図1,図3に示す参考例の回転子1との相違点を説明する。図10に示す回転子1において、磁石挿入孔32の内周側内壁33は、磁石挿入孔32の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面33a,33bから構成されており、永久磁石片60の内周側側面61は永久磁石片60の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面61a,61bから構成されていて、磁石挿入孔32の内周側内壁33の挟角は永久磁石片60の内周側側面61の挟角よりも若干大きく設定されている。また、磁石挿入孔32の外周側内壁35の曲率半径と永久磁石片60の外周側側面63の曲率半径は同一に設定されている。
なお、図10に示す回転子1では、磁石挿入孔32の内周側内壁33と永久磁石片60の内周側側面61の両方をテーパ面にしているが、少なくとも磁石挿入孔32の内周側内壁33がテーパ面であれば永久磁石片60を径方向外側に平行移動することが可能である。
なお、図11に示す回転子1の場合も、図10に示す回転子1の場合と同様に、少なくとも磁石挿入孔32の内周側内壁33がテーパ面であれば永久磁石片60を径方向外側に平行移動することが可能である。
30 ロータ鉄心
30A 第1積層群(ロータ鉄心の一部)
30B 第2積層群(ロータ鉄心の他部)
32,32A,32B 磁石挿入孔(磁石挿入用開口部)
33 内周側内壁
34 側部内壁
35 外周側内壁
35a,35b テーパ面
36 キー(固定手段)
60 永久磁石片
63 外周側側面
63a,63b テーパ面
Claims (8)
- 外周近傍に複数の磁石挿入用開口部を設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心が構成され、前記磁石挿入用開口部に永久磁石片が挿入されてなる永久磁石式回転子において、
前記永久磁石片の外周側側面は円弧面に形成されており、
前記磁石挿入用開口部は周方向幅および径方向幅が共に前記永久磁石片よりも大きく、該磁石挿入用開口部の外周側内壁が円弧面に形成されており、
前記磁石挿入用開口部の内周側内壁は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記永久磁石片の内周側側面は、前記永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角は前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きく、
前記ロータ鉄心の一部が他部に対して周方向にずれていて、前記永久磁石片は前記一部の磁石挿入用開口部の内壁と前記他部の磁石挿入用開口部の内壁によって挟持されるとともに、前記永久磁石片の外周側側面が前記磁石挿入用開口部の外周側内壁に密接していることを特徴とする永久磁石式回転子。 - 前記磁石挿入用開口部の外周側内壁の曲率半径と、前記永久磁石片の外周側側面の曲率半径は同一に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石式回転子。
- 外周近傍に複数の磁石挿入用開口部を設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心が構成され、前記磁石挿入用開口部に永久磁石片が挿入されてなる永久磁石式回転子において、
複数の前記磁石挿入用開口部は少なくとも前記ロータ鉄心の一部を軸方向に貫通しており、
前記永久磁石片の外周側側面は、該永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記磁石挿入用開口部は周方向幅および径方向幅が共に前記永久磁石片よりも大きく、該磁石挿入用開口部の外周側内壁は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記ロータ鉄心の一部が他部に対して周方向にずれていて、前記永久磁石片は前記一部の磁石挿入用開口部の内壁と前記他部の磁石挿入用開口部の内壁によって挟持されるとともに、前記永久磁石片の外周側側面が前記磁石挿入用開口部の外周側内壁に密接していることを特徴とする永久磁石式回転子。 - 前記磁石挿入用開口部の内周側内壁は、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記永久磁石片の内周側側面は、前記永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備え、
前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角は前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の永久磁石式回転子。 - 前記ロータ鉄心は、軸方向両端部に前記磁石挿入用開口部を閉塞する鋼板を備え、前記磁石挿入用開口部は閉空間であることを特徴する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の永久磁石式回転子。
- 前記磁石挿入用開口部を閉塞する鋼板は、前記磁石挿入用開口部が設けられている鋼板と同じ材質からなることを特徴する請求項5に記載の永久磁石式回転子。
- 前記ロータ鉄心の前記一部にロータシャフトに対するロータ鉄心の周方向位置を規制する固定手段が設けられていることを特徴する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の永久磁石式回転子。
- 永久磁石片の内周側側面に該永久磁石片の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備えて該永久磁石片を構成し、
前記永久磁石片よりも磁石挿入用開口部の周方向幅および径方向幅が共に大きく、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁が、該磁石挿入用開口部の周方向略中央で屈曲しその挟角が180度より小さい一対のテーパ面を備え、前記磁石挿入用開口部の内周側内壁の前記挟角が前記永久磁石片の内周側側面の前記挟角よりも大きい前記磁石挿入用開口部を外周近傍に複数設けた円板状の鋼板を多数積層してロータ鉄心を構成し、
前記ロータ鉄心の前記磁石挿入用開口部に前記永久磁石片を挿入し、
前記ロータ鉄心を軸方向に複数の積層群に分割してその一部の積層群を他の積層群に対して周方向にずらし、
前記永久磁石片を前記一部の積層群の磁石挿入用開口部内壁と前記他の積層群の磁石挿入用開口部内壁により挟持し、
前記永久磁石片を挟持した前記ロータ鉄心をロータシャフトに圧入することを特徴とする永久磁石式回転子の製造方法。
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