JP4968928B2 - 永久磁石モータ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
複数の磁極を有する永久磁石を装着した回転子シャフトからなり、上記固定子に装着された上記コイルに一定の空隙を介して対向するように配置された回転子と、
上記回転子シャフトを回転可能に支持する軸受と、
上記軸受け及び上記固定子を固定するフレームとを備えた永久磁石モータにおいて、
上記圧粉鉄心の内周面と外周面の双方に上記樹脂として熱硬化性樹脂が配置され、上記空芯コイルの内周面に配置される上記熱硬化性樹脂の肉厚が上記圧粉鉄心の外周面に配置される樹脂の肉厚よりも小さいものである。
表面を絶縁処理された軟磁性体の粉末を圧縮成形することにより形成された円筒状の圧粉鉄心を形成する工程、上記圧粉鉄心の内周面に、上記圧粉鉄心の軸方向に長いトラック状に集中巻された複数の空芯コイルを上記圧粉鉄心の内周面に配置する工程、上記空芯コイルの内周にボビンをはめ込む工程、上記空芯コイルを配置した上記圧粉鉄心を金型のキャビティ内に設置し、熱硬化性樹脂を上記キャビティ内の上記圧粉鉄心の外周並びに上記圧粉鉄心の内周及び上記空芯コイルの内周に注入して上記空芯コイルを上記圧粉鉄心の内周面に固定して固定子を形成する工程、複数の磁極を有する永久磁石を装着した回転子シャフトを、上記固定子に装着された空芯コイルに一定の空隙を介して対向するように配置する工程、を備えたものである。
実施の形態1.
図1は、本発明に係る永久磁石モータの実施の形態1における固定子構造を示す平面図(a)及び固定子をA−A断面で切断した断面図(b)である。図2は、従来の小型スロットレスモータの固定子の構造を示す平面図(a)及び固定子をB−B断面で切断した断面図(b)である。図3は、空心コイルを貼り付けた圧粉鉄心2をインサートした状態の本発明の固定子モールド金型の平面図(a)、本発明の固定子モールド用金型のA−A断面図(b)及び空心コイル3を貼り付けた圧粉鉄心2がインサートされた状態の固定子モールド用金型のA−A断面図(c)である。図4は、空心コイル3を貼り付けた圧粉鉄心2をインサートした状態の従来の固定子モールド用金型の平面図(a)及び従来の固定子モールド金型のB−B断面図(b)である。
円筒状の圧粉鉄心2は、表面が絶縁材料でコーティングされた鉄粉を円筒状のキャビティーに充填し、充填した鉄粉を圧縮成形して製造される。圧粉鉄心2の外径が、例えば、φ20mm以下、圧粉鉄心2の厚みが1mm程度の永久磁石モータの場合、出力を得るために圧粉鉄心2の軸長を外径寸法以上にすることが多い。このように薄肉で直径に比べて軸長が長い鉄心を、珪素鋼板を打ち抜いた板を積層する方法で製造することは困難であるため、圧粉鉄心2が用いられることが多い。
第1節
次に、空心コイル3の製造方法について説明する。
断面が長方形形状の自己融着性のマグネットワイヤーを、圧粉鉄心2における内周面と密着するように、軸方向に長いトラック状に2層成形し、その成形状態で加熱することで自己融着層が固化し、空心コイル3が形成される。
固定子モールド用金型の構造は、図3(b)に示したように、上型9と下型10からなり、下型10には、コアピン15が設けられており、コアピン15の周囲に樹脂が充填されるキャビティー11が形成され、コアピン15の外径により固定子の内径部が形成される。キャビティ11の底部には圧粉鉄心2の内径部と嵌合する円形の凸部14が設けられており、凸部14の外径部に圧粉鉄心2の内径部を嵌合させることによって圧粉鉄心2とコアピン15との芯合わせができる構造になっている。
固定子モールド用金型は100℃以上になるように温度コントロールされている。成形機のノズルからランナー12、ゲート13を通じてキャビティ11内に充填された熱硬化性のエポキシ樹脂は金型からの熱伝導で加熱されることにより硬化する。
本発明の実施の形態2の永久磁石モータの構成について図に基づいて説明する。
図10は、本発明に係る永久磁石モータの実施の形態2における固定子の構造を示す平面図(a)及びH−H断面で切断した断面図(b)である。また、図11は、本実施の形態2の永久磁石モータの構造を示す平面図(a)及びJ−J断面で切断した断面図(b)である。
図12は、本発明に係る永久磁石モータの実施の形態3における固定子構造を示す平面図(a)、L−L断面で切断した断面図(b)及び図12(a)の底面図(c)である。また、図13は、本実施の形態3で用いた樹脂モールド用成形金型(圧粉鉄心等の部材が挿入された状態)の平面図(a)及びK−K断面で切断した断面図(b)である。図14は、図13の圧粉鉄心等の部材が挿入されていない状態を示す断面図である。
圧粉鉄心2、置き駒22等が挿入された後、樹脂モールド用成形金型が型締めされ、成形機から金型内へ樹脂が注入される。成形機から注入された樹脂は、図示はしないが金型内の流路を通って、ランナー24に達する。その後、ゲート25、置き駒内流路26を通り、製品部(固定子内)へと樹脂を導く樹脂注入口21を通り、キャビティ11内へ充填される。キャビティ11に導かれた樹脂は空芯コイル3の内径部に配置されたボビン20の中心部から、空芯コイル3の外径部へ向かって充填され、圧粉鉄心の上下端面部を通って、圧粉鉄心2の外周部へ流れ込む。このとき樹脂の成形圧力は内周面側から空芯コイル3に加わり、空芯コイル3を圧粉鉄心2の内面に押し付けるように作用する。この成形圧力によって空芯コイル3は圧粉鉄心2の内周面に沿う形状に変形させられる。成形圧力が作用したまま、熱硬化性樹脂の硬化が進行し、樹脂の粘度が上昇し、ついには硬化するので、空芯コイル3は圧粉鉄心2の内面に押さえつけられた状態のまま固定される。
5 回転子シャフト、6 軸受け、7,8 フレーム、9 上型、10 下型、
11 キャビティ、12 ランナー、13 ゲート、14 凸部、15 コアピン、
16 凸部、17 樹脂部材、18 狭間、19 フレーム、20 ボビン、
21 樹脂注入口、22 置き駒、23 置き駒位置決め用突起、24 ランナー、
25 ゲート、26 置き駒用流路。
Claims (5)
- 表面を絶縁処理された軟磁性体の粉末を圧縮成形することにより形成された円筒状の圧粉鉄心、上記圧粉鉄心の内周面に配置され、上記圧粉鉄心の軸方向に長いトラック状に集中巻された複数の空芯コイル、及び上記空芯コイルを上記圧粉鉄心に固定する樹脂を有する固定子と、
複数の磁極を有する永久磁石を装着した回転子シャフトからなり、上記固定子に装着された上記コイルに一定の空隙を介して対向するように配置された回転子と、
上記回転子シャフトを回転可能に支持する軸受と、
上記軸受け及び上記固定子を固定するフレームとを備えた永久磁石モータにおいて、
上記圧粉鉄心の内周面と外周面の双方に上記樹脂として熱硬化性樹脂が配置され、上記空芯コイルの内周面に配置される上記熱硬化性樹脂の肉厚が上記圧粉鉄心の外周面に配置される樹脂の肉厚よりも小さいことを特徴とする永久磁石モータ。 - 上記圧粉鉄心の外周面に配置される上記熱硬化性樹脂の肉厚に周期的な変化があり、上記空芯コイルの内周に上記空芯コイルの内周に嵌り込む形状を有するボビンが配置され、上記圧粉鉄心の内周面に配置される複数の空芯コイル間の狭間に対応する位置における上記外周面に配置される上記熱硬化性樹脂の肉厚が、上記空芯コイルの中心部に対応する位置における上記外周面に配置される上記熱硬化性樹脂の肉厚よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の永久磁石モータ。
- 上記フレームの上記固定子を固定する内壁面に上記圧粉鉄心の外周面に配置された熱硬化性樹脂の形状と嵌合する形状が形成されていることを特徴とする請求項2記載の永久磁石モータ。
- 上記樹脂を上記金型に充填するための樹脂注入口跡が上記ボビンの中心位置に対応する上記圧粉鉄心の内周面側に設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の永久磁石モータ。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の永久磁石の製造方法において、
表面を絶縁処理された軟磁性体の粉末を圧縮成形することにより形成された円筒状の圧粉鉄心を形成する工程、上記圧粉鉄心の内周面に、上記圧粉鉄心の軸方向に長いトラック状に集中巻された複数の空芯コイルを上記圧粉鉄心の内周面に配置する工程、上記空芯コイルの内周にボビンをはめ込む工程、上記空芯コイルを配置した上記圧粉鉄心を金型のキャビティ内に設置し、熱硬化性樹脂を上記キャビティ内の上記圧粉鉄心の外周並びに上記圧粉鉄心の内周及び上記空芯コイルの内周に注入して上記空芯コイルを上記圧粉鉄心の内周面に固定して固定子を形成する工程、複数の磁極を有する永久磁石を装着した回転子シャフトを、上記固定子に装着された空芯コイルに一定の空隙を介して対向するように配置する工程、を備えたことを特徴とする永久磁石モータの製造方法。
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