JP5988951B2 - 永久磁石型回転電機と永久磁石型回転電機の製造方法 - Google Patents
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Description
磁極ティース部に巻線を施された円筒状の固定子コアと、
シャフトを挿入され、前記固定子コアの内側で回転する円柱状の永久磁石型回転子コアと、
前記固定子コアを収納するフレームを有する永久磁石型回転電機において、
前記フレームは、前記固定子コアの外径より大きい内径を有し、
外周面の周方向に継ぎ目が無く、
前記シャフトの軸方向に、前記外周面の一端部から他端部まで、前記フレームを貫通しない範囲で溶融された溶融部を有するものである。
磁極ティース部に巻線を施された円筒状の固定子コアと、
シャフトを挿入され、前記固定子コアの内側で回転する円柱状の永久磁石型回転子コアと、
前記固定子コアを収納するフレームを有する永久磁石型回転電機の製造方法において、
前記固定子コアの外径より大きい内径を有し、外周面の周方向に継ぎ目の無い前記フレームに前記固定子コアを挿入する固定子コア挿入工程と、
前記フレームの外周面を、前記シャフトの軸方向に、前記外周面の一端部から他端部まで、前記フレームの一部を貫通しない範囲で溶融する溶融工程と、
前記溶融工程による溶融後、冷却時の熱ひずみにより前記フレームの溶融部に生じる、前記フレームの外周方向への収縮力によって、前記フレームの内周面と前記固定子コアの外周面とを固定する固定工程とを有するものである。
以下、本発明の実施の形態1を、図を用いて説明する。
図1は、本実施の形態に係る永久磁石型回転電機100(以下、単に回転電機100という)を、シャフト3の軸方向に垂直に切断した断面図であり、図1(a)は、フレーム5と固定子コア21を固定する前の状態を示し、図1(b)は固定後の状態を示している。
図2は、図1の回転電機100を、シャフト3の中心軸を通る平面で切断した断面図である。
溶融工程によるフレーム5の溶融後の熱ひずみで生じるフレーム5の収縮を利用して、フレーム5と固定子コア21を固定する(固定工程)。
溶融工程では、フレーム5の4つの外周面55の内、一面の中心部を、一端部52から他端部53に向かって溶接機11によりシャフト3の軸方向に向かって溶融させる。このとき、フレーム5の溶融部51を溶融させる深さは、図1に示すように、フレーム5の内周面側に貫通しない程度である。
収縮量S(mm)=αQ/cρh
この式より、収縮量Sは、溶接入熱量Qに比例することが分かる。
溶接機11からの入熱量を大きくし、それに比例して収縮量が大きくなると、フレーム5の内周と固定子コア21の外周が接している状態から更にフレーム5が変形し、固定子コア21がフレーム5の変形に倣って変形して固定される。
図4中に点線で示す形状は、変形後の固定子コア21の外周面の形状(もし固定子コア21が内部に無ければこのような形になるという形状)を示している。このように、溶融部51を4つの外周面55のそれぞれの中央部分に設けると、フレーム5の隣り合う溶融部51の中間部分が最も変形量が多くなり、固定子コア21の当該部分に内側に向かう押圧力Pが最も強く作用し、固定子コア21が四角形に近づく形状に変形する。
実際には、本実施の形態では、フレーム5を変形させて固定子コア21を固定しているので、「変形の前」の波形図とは、フレーム5の変形を伴わない方法、例えば、接着剤で固定する方法で、フレーム5と固定子コア21を固定したと仮定する場合における20次成分の波形図である。図5(a)において、縦軸は20次成分の振幅であり、横軸は回転子の回転位置を示している。点線は、変形の前における20次成分を示し、実線は変形の後の20次成分を示している。
図5(b)において、縦軸はコギングトルクの総和の振幅であり、横軸は回転子の回転位置を示している。点線は変形の前におけるコギングトルクの総和を示し、実線は変形の後のコギングトルクの総和を示している。図5(a)の20次成分の振幅が、固定子コア21の変形により減少することで、結果として図5(b)のコギングトルクの総和の振幅が減少していることが分かる。
以下、本発明の実施の形態2を図を用いて、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。実施の形態1と本実施の形態とは、フレームの溶融部の形状が異なるものであり、その他の構成は実施の形態1と同様である。
図6は、フレーム205と固定子コア21を固定する前の永久磁石型回転電機200(以下、回転電機200という)を、シャフト3の軸方向に垂直に切断した断面図である。フレーム205の、溶融部251を設ける外周面部分には、長手方向に垂直な断面がフレーム205の内側に向かって凹んだ弧状の溝254を設けている。溶融部251を溶融した際のフレーム205の収縮量は、溶融部251の部材の厚さに反比例する。溶融部251を設ける部分に、予め溝254を設け、当該部分の厚さを小さくしておくことによりフレーム205の収縮量を増加させること、或いは、実施の形態1と同じ収縮量を得るために必要な入熱量を減少させることができる。また、孤状の溝254は、溝の底から縁にかけて次第に厚さが大きくなり鉄心片を製造する金型に尖った部分が少ない。よって金型の寿命の延長に貢献する。
以下、本発明の実施の形態3を図を用いて、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。実施の形態1と本実施の形態とは、フレームの四隅の内周面の形状が異なるものであり、その他の構成は実施の形態1と同様である。
図7は、フレーム305と固定子コア321を固定する前の永久磁石型回転電機300を、シャフト3の軸方向に垂直に切断した断面図である。フレーム305は、フレーム305の内周面56の四カ所(隣合う溶融部351の中間の四隅)にシャフト3の軸方向に延在する凹部16を備え、フレーム305の四隅の径方向の肉厚が薄くなるように形成されている。フレーム305の四隅部分は、フレームの肉厚が他の部分に比べて非常に厚いので変形を起こしにくい。そこで、フレーム305の四隅を薄肉加工することにより当該部分の強度を落とし、当該各部分における変形量が増加するようにしている。これにより、同じ入熱量であればフレーム305の収縮量を増加させることができる。或いは、実施の形態1と同じ収縮量を得るために必要な入熱量を減少させることができる。
21 固定子コア、21a ヨーク部、21b 磁極ティース部、3 シャフト、
4 回転子、41 回転子コア、42 永久磁石、5,205,305 フレーム、
51,251,351 溶融部、52 一端部、53 他端部、254 溝、
7 スロット、9,10 空隙、P 押圧力、11 溶接機、16 凹部。
Claims (7)
- 磁極ティース部に巻線を施された円筒状の固定子コアと、
シャフトを挿入され、前記固定子コアの内側で回転する円柱状の永久磁石型回転子コアと、
前記固定子コアを収納するフレームを有する永久磁石型回転電機において、
前記フレームは、前記固定子コアの外径より大きい内径を有し、
外周面の周方向に継ぎ目が無く、
前記シャフトの軸方向に、前記外周面の一端部から他端部まで、前記フレームを貫通しない範囲で溶融された溶融部を有する永久磁石型回転電機。 - 前記フレームの前記溶融部を設ける外周面部分には、予め溝を設けてある請求項1項に記載の永久磁石型回転電機。
- 前記溝は、前記シャフトの軸方向に垂直な断面が弧状である請求項2に記載の永久磁石型回転電機。
- 前記溶融部は、前記永久磁石型回転電機を前記シャフトの軸方向に垂直に切断した断面において、前記フレームの周方向に均等に四カ所設けている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の永久磁石型回転電機。
- 前記フレームは、前記シャフトの軸方向に垂直な断面の外周形状が四角形状であり、前記溶融部は、前記フレームの4つの外周面の中心に設けている請求項4に記載の永久磁石型回転電機。
- 前記フレームには複数の前記溶融部を設け、隣り合う前記溶融部の中間に相当する前記フレームの内周面には、前記シャフトの軸方向に延在する凹部を設けている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の永久磁石型回転電機。
- 磁極ティース部に巻線を施された円筒状の固定子コアと、
シャフトを挿入され、前記固定子コアの内側で回転する円柱状の永久磁石型回転子コアと、
前記固定子コアを収納するフレームを有する永久磁石型回転電機の製造方法において、
前記固定子コアの外径より大きい内径を有し、外周面の周方向に継ぎ目の無い前記フレームに前記固定子コアを挿入する固定子コア挿入工程と、
前記フレームの外周面の一部を、前記シャフトの軸方向に、前記外周面の一端部から他端部まで、前記フレームを貫通しない範囲で溶融する溶融工程と、
前記溶融工程による溶融後、冷却時の熱ひずみにより前記フレームの溶融部に生じる、前記フレームの外周方向への収縮力によって、前記フレームの内周面と前記固定子コアの外周面とを固定する固定工程とを有する永久磁石型回転電機の製造方法。
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JP2013227821A JP5988951B2 (ja) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 永久磁石型回転電機と永久磁石型回転電機の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013227821A JP5988951B2 (ja) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 永久磁石型回転電機と永久磁石型回転電機の製造方法 |
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JP2015089299A JP2015089299A (ja) | 2015-05-07 |
JP5988951B2 true JP5988951B2 (ja) | 2016-09-07 |
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ID=53051544
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JP2013227821A Expired - Fee Related JP5988951B2 (ja) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 永久磁石型回転電機と永久磁石型回転電機の製造方法 |
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