JP5996106B2 - 回転電機の磁石埋込型ロータ - Google Patents
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Description
この発明は、例えば電動機、発電機などの回転電機の磁石埋込型ロータに関し、特にロータコアに埋め込まれた磁石の保持構造に関するものである。
従来の回転電機の磁石埋込型ロータは、回転軸と、回転軸の周りに配置され、複数の貫通孔が設けられる鉄心部と、複数の貫通孔にそれぞれ収容される複数の永久磁石と、複数の貫通孔のそれぞれの内部の永久磁石と鉄心部との隙間に充填された充填剤と、貫通孔の開口を塞ぐように鉄心部を両側から挟み込む一対のエンドプレートと、エンドプレートと鉄心部との境界部分に設けられ、充填剤によるエンドプレートと鉄心部との接着を抑制する接着抑制部と、を備えていた(例えば、特許文献1参照)
上記従来の回転電機の磁石埋込型ロータにおいては、永久磁石の固定および飛散防止の機能をエンドプレートに担わせているので、エンドプレートを鉄心部の軸方向の両側に鉄心部の貫通孔の外周縁部に接するように配置する必要があった。そこで、2枚のエンドプレートが必要となり、部品点数が多くなり、コストアップするという課題があった。さらに、鉄心部の外周部に軸方向の反りが発生した場合には、鉄心部の反りの凸部側に配置されたエンドプレートが鉄心部の貫通孔の外周縁部から離間し、永久磁石の固定が不十分となり、永久磁石の飛散をもたらすという課題があった。また、鉄心部の反りを避けて、鉄心部の貫通孔の外周縁部に接するようにエンドプレートの形状を変えることもできるが、エンドプレートの形状が複雑となり、コストアップもたらすという課題があった。
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、永久磁石を保持する接着剤の充填量をロータコアの軸方向に関して傾斜を持たせ、接着剤の充填量が多い側では、接着剤に磁石の固定・飛散防止の機能を担わせ、接着剤の充填量が少ない側では、エンドプレートに磁石の固定・飛散防止の機能を担わせ、あるいはロータコアを軸方向に二分した分割コアの接着剤の充填量の少ない側同士を突き合わせて、磁石の固定・飛散防止の機能を担わせ、複雑な形状のエンドプレートを用いることなく、安価に永久磁石の飛散を防止できる回転電機の磁石埋込型ロータを得ることを目的とする。
この発明に係る回転電機の磁石埋込型ロータは、磁性薄板を積層一体化して作製され、シャフト挿入穴が軸心位置を貫通するように形成され、かつ複数の磁石収納穴がそれぞれ外周側を貫通して周方向に等角ピッチで配列されたロータコアと、上記シャフト挿入穴に挿入されて上記ロータコアを保持するシャフトと、上記複数の磁石収納穴にそれぞれ収納される複数の永久磁石と、上記複数の磁石収納穴のそれぞれの上記永久磁石と上記ロータコアとの間の隙間に充填、硬化されて上記永久磁石を上記ロータコアに固着する接着剤と、上記ロータコアの軸方向の両端に接するように上記シャフトに保持され、上記複数の磁石収納穴の軸方向の開口を塞ぐ一対のエンドプレートと、を備えている。上記ロータコアは、外周部が軸方向の一端側に変位する軸方向の反りを有する第1ロータコアと、外周部が軸方向の他端側に変位する軸方向の反りを有する第2ロータコアとを、外周部の軸方向の突出部同士を向き合わせて、互いに接するように軸方向に配列して構成され、上記第1ロータコアにおける上記隙間内に充填された上記接着剤の充填量が、上記第1ロータコアの軸方向の他端から一端に向かって漸次多くなっており、上記第2ロータコアにおける上記隙間内に充填された上記接着剤の充填量が、上記第2ロータコアの軸方向の一端から他端に向かって漸次多くなっている。
この発明によれば、ロータコアと永久磁石との間に形成された隙間内に充填された接着剤の充填量が磁石収納穴の軸方向の一端から他端に向かって漸次多くなっているので、接着剤による永久磁石の保持力が磁石収納穴の軸方向の一端から他端に向かって漸次大きくなっている。そこで、磁石収納穴内の軸方向の他端側に収納されている永久磁石は接着剤により強固にロータコアに保持され、飛散するような事態の発生が抑制される。
また、第1エンドプレートがロータコアの軸方向の一端に接し、かつ磁石収納穴の軸方向の一端開口を塞いでいる。そこで、磁石収納穴内の軸方向一端側に収納され、接着剤による保持強度が小さい永久磁石は、第1エンドプレートに保持され、飛散するような事態の発生が抑制される。
さらに、ロータコアに軸方向の反りが発生しても、ロータコアの反りの凸部側の接着剤の充填量を多くすることにより、接着剤に磁石の固定・飛散防止の機能を担わせ、複雑な形状のエンドプレートを用いることなく、磁石の固定・飛散防止を可能とし、コストアップを抑制できる。
以下、本発明の回転電機の磁石埋込型ロータの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転電機の磁石埋込型ロータの組立方法を説明する図である。なお、縦断面とは回転軸の軸心を含む断面図である。
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転電機の磁石埋込型ロータの組立方法を説明する図である。なお、縦断面とは回転軸の軸心を含む断面図である。
図1において、回転電機100は、ハウジング1と、ハウジング1に保持されたステータ6と、ステータ6の軸方向の一端に配設される結線ユニット9と、ハウジング1内に回転可能に保持されて、ステータ6内に同軸に配設されるロータ20と、を備える。
ハウジング1は、第1および第2ブラケット2,3と、第1および第2ブラケット2,3に軸方向の両側から挟持され、第1および第2ブラケット2,3を締着するボルト5の締着力により第1および第2ブラケット2,3に保持される金属製の円筒状のフレーム4と、を備える。
ステータ6は、円環状のステータコア7と、ステータコア7に巻装されたステータコイル8と、を備えている。ステータ6は、ステータコア7をフレーム4内に挿入し、焼きばめなどにより固着されて、フレーム4に保持される。さらに、ステータコイル8を交流結線する結線ユニット9がステータ6の軸端に配設されている。
ロータ20は、複数の磁石収納穴22がそれぞれ軸方向に貫通して周方向に等角ピッチで形成されたロータコア21と、複数の磁石収納穴22にそれぞれ収納されて、磁石収納穴22内に充填硬化された接着剤23によりロータコア21に固着された複数の永久磁石24と、ロータコア21の軸心位置に挿通、固定されるシャフト25と、ロータコア21の軸方向の一端面に固着された第1エンドプレート26と、を備える。そして、ロータ20は、第1および第2ブラケット2,3に設けられた第1および第2ベアリング10,11にシャフト25を回転可能に支持されて、ハウジング1内に回転可能に配設される。
ロータコア21は、例えば電磁鋼板などの磁性薄板を打ち抜いて作製された多数枚のコア片を積層一体化して作製される。永久磁石24は、複数個の直方体の磁石ブロック24aを磁石収納穴22に1列に並んで収納し、接着剤23により固着されて構成される。第1エンドプレート26は、例えばステンレスなどの非磁性材料で軸心位置にシャフト挿通穴を有するリング状平板に作製される。
つぎに、ロータ20の組立て方法について図2を参照しつつ説明する。
まず、電磁鋼板などの磁性薄板からリング平板状のコア片を打ち抜く(ステップ100)。コア片には、貫通穴が中心に形成され、かつ磁石収納穴が外周側に等角ピッチで形成されている。ついで、複数枚のコア片を積層し、カシメなどにより一体化し、ロータコア21を作製する(ステップ101)。このように作製されたロータコア21では、コア片の貫通穴が軸方向に連なってシャフト挿通穴21aを構成し、コア片の磁石収納穴が軸方向に連なって磁石収納穴22を構成する。そして、磁石収納穴22は、磁石ブロック24aの矩形断面より大きな矩形断面の一定の穴形状で、シャフト挿通穴21aと平行にロータコア21に形成されている。
ついで、ロータコア21のシャフト挿通穴21aにシャフト25を圧入し、ロータコア21とシャフト25を一体化する(ステップ102)。ついで、第1エンドプレート26を、シャフト25に軸方向の一端側からロータコア21の軸方向の一端面に接するまで圧入する(ステップ103)。これにより、ロータコア21に穿設された磁石収納穴22の軸方向の一端開口が第1エンドプレート26により塞がれる。
ついで、接着剤23が塗布された磁石ブロック24aを、1個ずつ、磁石収納穴22の軸方向の他端開口から挿入する(ステップ104)。ここでは、7個の磁石ブロック24aが磁石収納穴22に挿入される。そして、1番先に磁石収納穴22に挿入された磁石ブロック24aが、後から磁石収納穴22に挿入された磁石ブロック24aに押されて軸方向の一側に移動し、ついには第1エンドプレート26に当接し、磁石ブロック24aの磁石収納穴22への挿入が完了する。このとき、磁石ブロック24aに塗布された接着剤23は、磁石収納穴22への挿入時に、他端開口の縁部で掻き取られ、接着剤23が磁石収納穴22の軸方向の他端開口の縁部に溜まり、接着剤溜まり部23aが形成される。また、磁石ブロック24aに付着した接着剤23は、磁石収納穴22内を軸方向の一側に移動するにつれ、磁石収納穴22の内壁面側に剥ぎ取られる。そこで、磁石ブロック24aに付着する接着剤23の量は、軸方向の一側に向かって少なくなる。
磁石ブロック24aの磁石収納穴22への装着工程が終了すると、室温で接着剤23を硬化させ、あるいは硬化温度に上げられた恒温槽内に収容して硬化させ(ステップ105)、ロータ20の組立が完了する。
このように組み立てられたロータ20においては、磁石収納穴22と磁石ブロック24aとの間の隙間に充填された接着剤23の充填量は、軸方向の他端から一端に向かって漸次少なくなるように傾斜している。そこで、硬化された接着剤23による磁石ブロック24aの保持力が、軸方向の一端から他端に向かって漸次大きくなる。これにより、軸方向の他端側の接着剤23は、永久磁石24の固定・飛散防止の機能を担うに十分な永久磁石24の保持力が得られる。
さらに、硬化した接着剤溜まり部23aが、磁石ブロック24aを覆い、磁石収納穴22の軸方向の他端開口を塞いでいる。そこで、軸方向の他端側における硬化された接着剤23による磁石ブロック24aの保持力がさらに増大する。
一方、軸方向の一端側では、接着剤23の充填量が少なく、接着剤23による永久磁石24の保持力が小さい。しかし、第1エンドプレート26が、シャフト25に圧入されて、ロータコア21の軸方向の一端面に接し、磁石収納穴22の軸方向の一端開口を塞いでいる。そこで、第1エンドプレート26が、永久磁石24の固定・飛散防止の機能を担っている。
このように、この実施の形態1によれば、接着剤23による永久磁石24の保持力に勾配を持たせて、軸方向の他端側の接着剤23による永久磁石24の保持力を大きくしている。また、第1エンドプレート26が、シャフト25に圧入されて、ロータコア21の軸方向の一端面に接し、磁石収納穴22の軸方向の一端開口を塞いでいる。これにより、軸方向の他端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を接着剤23に担わせ、軸方向の一端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を第1エンドプレート26に担わせており、特殊な形状のエンドプレートを用いることなく、安価に、永久磁石24の飛散を防止することができる。
また、接着剤溜まり部23aが磁石ブロック24aを覆って磁石収納穴22の軸方向の他端開口を塞いでいる。そこで、軸方向の他端側における硬化された接着剤23による磁石ブロック24aの保持力がさらに増大し、永久磁石24の飛び出しを確実に阻止することができる。
さらに、軸方向の他端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を担うエンドプレートが不要となり、部品点数が削減されるとともに、ロータ20の組立性が高められ、ロータ20の低コスト化が図られる。
さらに、軸方向の他端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を担うエンドプレートが不要となり、部品点数が削減されるとともに、ロータ20の組立性が高められ、ロータ20の低コスト化が図られる。
なお、上記実施の形態1では、第1エンドプレート26をシャフト25に軸方向の一端側からロータコア21の軸方向の一端面に接するように圧入した後、磁石ブロック24aを磁石収納穴22に挿入するものとしているが、磁石ブロック24aを磁石収納穴22に挿入した後、第1エンドプレート26をシャフト25に軸方向の一端側からロータコア21の軸方向の一端面に接するように圧入してもよい。
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図3はこの発明の実施の形態2に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図3において、ロータ20Aは、シャフト25に圧入、固着されてロータコア21の軸方向の他端側に配設される第2エンドプレート28を備えている。第2エンドプレート28は、例えばステンレスなどの非磁性材料で軸心位置にシャフト挿通穴を有するリング状平板に作製される。そして、接着剤溜まり部収納凹部29が第2エンドプレート28の一面に接着剤溜まり部23aに対応するように凹設されている。
なお、実施の形態2によるロータ20Aは、第2エンドプレート28を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
なお、実施の形態2によるロータ20Aは、第2エンドプレート28を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
ロータ20Aは、上記実施の形態1と同様にして、シャフト25をロータコア21に組み付け、第1エンドプレート26をシャフト25に軸方向の一端側から圧入し、磁石ブロック24aを磁石収納穴22に挿入し、接着剤23を硬化した後、第2エンドプレート28の一面をロータコア21に向けて第2エンドプレート28を軸方向の他端側からシャフト25に圧入して、組み立てられる。
このように組み立てられたロータ20Aでは、図3に示されるように、第2エンドプレート28は、ロータコア21の軸方向の他端面に接し、接着剤溜まり部23aが接着剤溜まり部収納凹部29内に収納されている。
この実施の形態2では、第1エンドプレート26がロータコア21の軸方向の一端面に接するようにシャフト25に圧入され、磁石収納穴22の軸方向の一端開口を塞いでいる。また、接着剤23による永久磁石24の保持力に勾配を持たせて、軸方向の他端側の接着剤23による永久磁石24の保持力を大きくしている。これにより、軸方向の他端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を接着剤23に担わせ、軸方向の一端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を第1エンドプレート26に担わせているので、この実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
この実施の形態2によれば、第2エンドプレート28がロータコア21の軸方向の他端面に接するようにシャフト25に圧入され、接着剤溜まり部23aを覆っているので、軸方向の他端側における永久磁石24の飛散をより確実に防止できる。
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図4はこの発明の実施の形態3に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図4において、ロータ20Bは、シャフト25に保持されてロータコア21の軸方向の他端側に配設される第2エンドプレート28Aを備えている。第2エンドプレート28Aは、例えばステンレスなどの非磁性材料でリング状平板に作製され、シャフト挿入穴が軸心位置に形成され、フランジ部30が外周部から一面側に突出して環状に形成されている。
なお、実施の形態3によるロータ20Bは、第2エンドプレート28Aを備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
なお、実施の形態3によるロータ20Bは、第2エンドプレート28Aを備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
ロータ20Bは、上記実施の形態1と同様にして、シャフト25をロータコア21に組み付け、第1エンドプレート26をシャフト25に軸方向の一端側から圧入し、磁石ブロック24aを磁石収納穴22に挿入し、接着剤23を硬化した後、第2エンドプレート28Aの一面をロータコア21に向けて第2エンドプレート28Aを軸方向の他端側からシャフト25に圧入して、組み立てられる。
このように組み立てられたロータ20Bでは、第2エンドプレート28Aのフランジ部30は、ロータコア21の軸方向の他端面に接し、接着剤溜まり部23aがフランジ部30の内周側のスペース内に収納されている。
この実施の形態3では、第1エンドプレート26がロータコア21の軸方向の一端面に接するようにシャフト25に圧入され、磁石収納穴22の軸方向の一端開口を塞いでいる。また、接着剤23による永久磁石24の保持力に勾配を持たせて、軸方向の他端側の接着剤23による永久磁石24の保持力を大きくしている。これにより、軸方向の他端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を接着剤23に担わせ、軸方向の一端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を第1エンドプレート26に担わせているので、この実施の形態3においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
この実施の形態3によれば、第2エンドプレート28Aがロータコア21の軸方向の他端面に接するようにシャフト25に圧入され、接着剤溜まり部23aを覆っているので、軸方向の他端側における永久磁石24の飛散をより確実に防止できる。
実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図5はこの発明の実施の形態4に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図5において、ロータ20Cは、ロータコア21Aがシャフト25に焼きばめにより固定され、外周部が軸方向の他端側に反っている。第1および第2エンドプレート26,31がロータコア21Aを挟むようにシャフト25に圧入されている。
なお、実施の形態4によるロータ20Cは、ロータコア21Aが焼きばめによりシャフト25に固着され、第2エンドプレート31を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
なお、実施の形態4によるロータ20Cは、ロータコア21Aが焼きばめによりシャフト25に固着され、第2エンドプレート31を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
つぎに、ロータ20Cの組立て方法について説明する。
まず、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板からコア片を打ち抜く。そして、複数枚のコア片を打ち抜き方向を揃えて積層し、カシメなどにより一体化し、ロータコア21Aを作製する。ついで、ロータコア21Aを加熱してシャフト挿通穴21aの径を大きくし、シャフト25をシャフト挿通穴21aに挿入する。このとき、コア片の打ち抜き方向をシャフト25の軸方向の他端から一端に向かう方向とする。その後、ロータコア21Aを冷却して、ロータコア21Aとシャフト25を一体化する。つまり、ロータコア21Aは、焼きばめにより、シャフト25に一体化されている。このロータコア21Aは、焼きばめ時に、内周部に応力が発生し、外周部が軸方向の他端側に反っている点を除いて、ロータコア21と同様に構成されている。
ここで、コア片を磁性薄板から打ち抜いた際に、ダレがコア片の端面の一側に発生し、バリがコア片の端面の他側に発生する。そして、ダレが発生した側からバリが発生した側に向かう方向が、打ち抜き方向となる。
ついで、第1エンドプレート26を、シャフト25に軸方向の一端側からロータコア21Aの軸方向の一端面に接するまで圧入する。ついで、接着剤23が塗布された磁石ブロック24aを、1個ずつ、磁石収納穴22の軸方向の他端開口から挿入する。そして、磁石ブロック24aの磁石収納穴22への装着工程が終了すると、室温で接着剤23を硬化させ、あるいは硬化温度に上げられた恒温槽内に収容して硬化させる。ついで、第2エンドプレート31を、シャフト25に軸方向の他端側からロータコア21Aの軸方向の他端面に接するまで圧入し、図5に示されるように、ロータ20Cの組立が完了する。第2エンドプレート31は、一面外周端がロータコア21Aの外周部の軸方向の他端側に突出する凸部に接し、磁石収納穴22の軸方向の他端開口を塞いでいる接着剤溜まり部23aから離間している。
この実施の形態4では、第1エンドプレート26がロータコア21Aの軸方向の一端面に接するようにシャフト25に圧入され、磁石収納穴22の軸方向の一端開口を塞いでいる。また、接着剤23による永久磁石24の保持力に勾配を持たせて、軸方向の他端側の接着剤23による永久磁石24の保持力を大きくしている。これにより、軸方向の他端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を接着剤23に担わせ、軸方向の一端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を第1エンドプレート26に担わせているので、この実施の形態4においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
この実施の形態4によれば、ロータコア21Aは、焼きばめにより、外周部が軸方向の他端側に反っているが、軸方向の他端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を接着剤23に担わせているので、第2エンドプレート31を、ロータコア21Aの反りを避けて、ロータコア21Aの磁石収納穴22の軸方向の他端開口の縁部に接するような特殊な形状に形成する必要がない。つまり、第2エンドプレート31は、その外周部をロータコア21Aの軸方向の他端側の凸部のみに接すればよく、第1エンドプレート26と同じ形状とすることができ、部品点数を削減できる。
また、第2エンドプレート31がロータコア21の軸方向の他端面に接するようにシャフト25に圧入され、接着剤溜まり部23aを覆っているので、軸方向の他端側における永久磁石24の飛散をより確実に防止できる。
また、第2エンドプレート31がロータコア21の軸方向の他端面に接するようにシャフト25に圧入され、接着剤溜まり部23aを覆っているので、軸方向の他端側における永久磁石24の飛散をより確実に防止できる。
実施の形態5.
図6はこの発明の実施の形態5に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図6はこの発明の実施の形態5に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図6において、ロータコア40は、第1ロータコア41と、第2ロータコア42と、から構成されている。第1および第2ロータコア41,42は、シャフト25に焼きばめにより固定され、軸方向の反りが相対するようにシャフト25に配設されている。さらに、第1エンドプレート26がロータコア41を挟むようにシャフト25に圧入されている。
なお、実施の形態5によるロータ20Dは、ロータコア40がシャフト25に固着され、ロータコア40を挟むように第1エンドプレート26を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
なお、実施の形態5によるロータ20Dは、ロータコア40がシャフト25に固着され、ロータコア40を挟むように第1エンドプレート26を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
第1および第2ロータコア41,42は、電磁鋼板などの磁性薄板から打ち抜かれた複数枚のコア片を打ち抜き方向を揃えて積層し、カシメなどにより一体化して作製される。第1および第2ロータコア41,42は、シャフト挿通穴41a,42aが軸心位置を貫通するように形成されている。さらに、磁石収納穴43,44が、第1および第2ロータコア41,42の外周側を軸方向に貫通して周方向に等角ピッチで配列されている。磁石収納穴43,44は、磁石ブロック24aの矩形断面より大きな矩形断面の一定の穴形状で、シャフト挿通穴41a,42aと平行に第1および第2ロータコア41,42に形成されている。
第1および第2ロータコア41,42は、互いに接して軸方向に並んで、焼きばめによりシャフト25に固着されている。このとき、第1ロータコア41はコア片の打ち抜き方向をシャフト25の軸方向の一端から他端に向かう方向とし、第2ロータコア42はコア片の打ち抜き方向をシャフト25の軸方向の他端から一端に向かう方向とする。そこで、第1ロータコア41は、焼きばめ時に、内周部に応力が発生し、外周部が軸方向の一端側に反り、第2ロータコア42は、焼きばめ時に、内周部に応力が発生し、外周部が軸方向の他端側に反っている。そして、第1ロータコア41の外周部の軸方向の一端側に突出する凸部が第2ロータコア42の外周部の軸方向の他端側に突出する凸部に接している。
そして、第1および第2ロータコア41,42の磁石収納穴43,44に収納された永久磁石24は、接着剤23により保持されている。さらに、接着剤溜まり部23aが、隙間を持って相対し、磁石ブロック24aを覆って磁石収納穴43,44の開口を塞いでいる。さらに、第1エンドプレート26は、シャフト25に軸方向の両側から圧入され、第1ロータコア41の軸方向の他端面および第2ロータコア42の軸方向の一端面に接している。
この実施の形態5では、第1および第2ロータコア41,42は、反り出ている側を相対させ、外周部の軸方向に突出する凸部同士を突き合わせて、軸方向に並んでシャフト25に取り付けられている。また、接着剤23の充填量がロータコア40の軸方向の両端から中央に向かって漸次多くなるように傾斜している。そこで、軸方向の両端部において、接着剤23による永久磁石24の保持力が小さくなるが、ロータコア40を挟むようにシャフト25に圧入された一対の第1エンドプレート26が軸方向の両端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を担い、永久磁石24の飛散を防止できる。
また、第1および第2ロータコア41,42間に隙間が形成されているが、ロータコア40の軸方向の中央側における接着剤23による永久磁石24の保持力が大きくなっている。永久磁石24が第1および第2ロータコア41,42間の隙間に飛び出すようなことはない。
接着剤溜まり部23aが、隙間を介して相対し、磁石ブロック24aを覆って磁石収納穴43,44の開口を塞いでいるので、ロータコア40の軸方向の中央側における接着剤23による永久磁石24の保持力がさらに大きくなる。そこで、永久磁石24が第1および第2ロータコア41,42間の隙間に飛び出すようなことはない。
接着剤溜まり部23aが、隙間を介して相対し、磁石ブロック24aを覆って磁石収納穴43,44の開口を塞いでいるので、ロータコア40の軸方向の中央側における接着剤23による永久磁石24の保持力がさらに大きくなる。そこで、永久磁石24が第1および第2ロータコア41,42間の隙間に飛び出すようなことはない。
また、第1および第2ロータコア41,42は、焼きばめによる外周部の反りが相対するようにシャフト25に取り付けられているので、第1エンドプレート26を、第1および第2ロータコア41,42反りを避けて、第1および第2ロータコア41,42の磁石収納穴43,44の開口の縁部に接するような特殊な形状に形成する必要がない。
実施の形態6.
図7はこの発明の実施の形態6に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図7はこの発明の実施の形態6に係る回転電機の磁石埋込型ロータを示す片側断面図である。
図7において、ロータコア45は、第1ロータコア46と、第2ロータコア47と、から構成されている。第1および第2ロータコア46,47は、シャフト25に焼きばめにより固定され、軸方向の反りが軸方向の外方となるようにシャフト25に配設されている。さらに、第2エンドプレート31がロータコア45を挟むようにシャフト25に圧入されている。
なお、実施の形態6によるロータ20Eは、ロータコア45がシャフト25に固着され、第2エンドプレート31を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
なお、実施の形態6によるロータ20Eは、ロータコア45がシャフト25に固着され、第2エンドプレート31を備えている点を除いて、上記実施の形態1によるロータ20と同様に構成されている。
つぎに、ロータ20Eの組立て方法について説明する。
まず、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板からコア片を打ち抜く。そして、複数枚のコア片を打ち抜き方向を揃えて積層し、カシメなどにより一体化し、第1および第2ロータコア46,47を作製する。第1および第2ロータコア46,47は、シャフト挿通穴46a,47aが軸心位置を貫通するように形成されている。さらに、磁石収納穴48,49が、第1および第2ロータコア46,47の外周側を軸方向に貫通して周方向に等角ピッチで配列されている。磁石収納穴48,49は、磁石ブロック24aの矩形断面より大きな矩形断面の一定の穴形状で、シャフト挿通穴46a,47aと平行に第1および第2ロータコア46,47に形成されている。
ついで、第1および第2ロータコア46,47を加熱してシャフト挿通穴46a,47aの径を大きくし、シャフト25をシャフト挿通穴46a,47aに挿入する。このとき、第1ロータコア46はコア片の打ち抜き方向をシャフト25の軸方向の他端から一端に向かう方向とし、第2ロータコア47はコア片の打ち抜き方向をシャフト25の軸方向の一端から他端に向かう方向とする。
その後、第1および第2ロータコア46,47を冷却して、第1および第2ロータコア46,47とシャフト25を一体化する。つまり、第1および第2ロータコア46,47は、焼きばめにより、シャフト25に一体化されている。第1ロータコア46は、焼きばめ時に、内周部に応力が発生し、外周部が軸方向の他端側に反り、第2ロータコア47は、焼きばめ時に、内周部に応力が発生し、外周部が軸方向の一端側に反っている。また、第1ロータコア46の軸方向の一端面が第2ロータコア47の軸方向の他端面に接している。
ついで、接着剤23が塗布された4個の磁石ブロック24aを、1個ずつ、磁石収納穴48の軸方向の他端開口から挿入する。ついで、接着剤23が塗布された4個の磁石ブロック24aを、1個ずつ、磁石収納穴49の軸方向の一端開口から挿入する。この磁石ブロック24aの磁石収納穴48,49への装着が終了すると、室温で接着剤23を硬化させ、あるいは硬化温度に上げられた恒温槽内に収容して硬化させる。そして、硬化した接着剤溜まり部23aが、磁石ブロック24aを覆い、磁石収納穴48,49の開口を塞いでいる。
ついで、第2エンドプレート31を、シャフト25に軸方向の一端側および他端側からロータコア45の軸方向の両端面に接するまで圧入し、図7に示されるように、ロータ20Eの組立が完了する。第2エンドプレート31は、外周端が第1および第2ロータコア46,47の外周部の軸方向に突出する凸部に接し、磁石収納穴48,49の開口を塞いでいる接着剤溜まり部23aから離間している。
この実施の形態6では、第1および第2ロータコア46,47は、反り出ている側を軸方向の外方に向けて、反り出ている側と逆側の端面同士を突き合わせて、軸方向に並んでシャフト25に取り付けられている。また、接着剤23の充填量がロータコア45の軸方向の中央から両端に向かって漸次多くなるように傾斜している。そこで、軸方向の両端部において、接着剤23による永久磁石24の保持力が大きくなる。これにより、軸方向の両端側における接着剤23が永久磁石24の固定・飛散防止の機能を担い、永久磁石24の飛散を防止できる。
また、第1および第2ロータコア46,47の磁石収納穴48,49に収納され、接着剤23による保持力の小さい永久磁石24は、ロータコア45の軸方向の中央部で突き合わされているので、永久磁石24が飛び出して飛散するような事態が防止される。
また、ロータコア45は、焼きばめにより、外周部が軸方向の両端側に反っているが、軸方向の両端側における永久磁石24の固定・飛散防止の機能を接着剤23に担わせているので、第2エンドプレート31を、ロータコア45の反りを避けて、ロータコア45の磁石収納穴48,49の開口の縁部に接するような特殊な形状に形成する必要がない。
また、第2エンドプレート31がロータコア45の軸方向の両端面に接するようにシャフト25に圧入され、接着剤溜まり部23aを覆っているので、永久磁石24の飛散をより確実に防止できる。
また、第2エンドプレート31がロータコア45の軸方向の両端面に接するようにシャフト25に圧入され、接着剤溜まり部23aを覆っているので、永久磁石24の飛散をより確実に防止できる。
なお、上記各実施の形態では、磁石収納穴は、矩形断面の穴形状に形成されているが、磁石収納穴の穴形状は矩形断面に限定されず、磁石ブロックを収納できる穴形状であればよい。
また、上記各実施の形態では、磁石収納穴の軸方向における断面形状が一定に形成されているが、磁石収納穴と永久磁石との間の隙間に充填される接着剤の充填量が軸方向に勾配を持っていれば、磁石収納穴の軸方向における断面形状を一定にする必要はない。
また、上記各実施の形態では、磁石収納穴の軸方向における断面形状が一定に形成されているが、磁石収納穴と永久磁石との間の隙間に充填される接着剤の充填量が軸方向に勾配を持っていれば、磁石収納穴の軸方向における断面形状を一定にする必要はない。
また、上記各実施の形態では、永久磁石が複数個の磁石ブロックにより構成されているが、永久磁石は一部品で構成されてもよい。
Claims (3)
- 磁性薄板を積層一体化して作製され、シャフト挿入穴が軸心位置を貫通するように形成され、かつ複数の磁石収納穴がそれぞれ外周側を貫通して周方向に等角ピッチで配列されたロータコアと、
上記シャフト挿入穴に挿入されて上記ロータコアを保持するシャフトと、
上記複数の磁石収納穴にそれぞれ収納される複数の永久磁石と、
上記複数の磁石収納穴のそれぞれの上記永久磁石と上記ロータコアとの間の隙間に充填、硬化されて上記永久磁石を上記ロータコアに固着する接着剤と、
上記ロータコアの軸方向の両端に接するように上記シャフトに保持され、上記複数の磁石収納穴の軸方向の開口を塞ぐ一対のエンドプレートと、を備えた回転電機の磁石埋込型ロータにおいて、
上記ロータコアは、外周部が軸方向の一端側に変位する軸方向の反りを有する第1ロータコアと、外周部が軸方向の他端側に変位する軸方向の反りを有する第2ロータコアとを、外周部の軸方向の突出部同士を向き合わせて、互いに接するように軸方向に配列して構成され、
上記第1ロータコアにおける上記隙間内に充填された上記接着剤の充填量が、上記第1ロータコアの軸方向の他端から一端に向かって漸次多くなっており、
上記第2ロータコアにおける上記隙間内に充填された上記接着剤の充填量が、上記第2ロータコアの軸方向の一端から他端に向かって漸次多くなっていることを特徴とする回転電機の磁石埋込型ロータ。 - 磁性薄板を積層一体化して作製され、シャフト挿入穴が軸心位置を貫通するように形成され、かつ複数の磁石収納穴がそれぞれ外周側を貫通して周方向に等角ピッチで配列されたロータコアと、
上記シャフト挿入穴に挿入されて上記ロータコアを保持するシャフトと、
上記複数の磁石収納穴にそれぞれ収納される複数の永久磁石と、
上記複数の磁石収納穴のそれぞれの上記永久磁石と上記ロータコアとの間の隙間に充填、硬化されて上記永久磁石を上記ロータコアに固着する接着剤と、を備えた回転電機の磁石埋込型ロータにおいて、
上記ロータコアは、外周部が軸方向の一端側に変位する軸方向の反りを有する第1ロータコアと、外周部が軸方向の他端側に変位する軸方向の反りを有する第2ロータコアとを、外周部の軸方向の突出部を逆方向に向けて、互いに接するように軸方向に配列して構成され、
上記第1ロータコアにおける上記隙間内に充填された上記接着剤の充填量が、上記第1ロータコアの軸方向の他端から一端に向かって漸次多くなっており、
上記第2ロータコアにおける上記隙間内に充填された上記接着剤の充填量が、上記第2ロータコアの軸方向の一端から他端に向かって漸次多くなっていることを特徴とする回転電機の磁石埋込型ロータ。 - 上記ロータコアを軸方向の両側から挟み込むように配置され、上記第1ロータコアの外周部の軸方向の突出部と上記第2ロータコアの外周部の軸方向の突出部とに接するように上記シャフトに保持される一対のエンドプレートをさらに備えていることを特徴とする請求項2記載の回転電機の磁石埋込型ロータ。
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