WO2016067931A1 - ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotor, a method for manufacturing the rotor, and a rotating electrical machine including the rotor.
- JP 1999-299149A discloses a rotor used in a rotating electrical machine.
- the rotor includes a yoke with a magnet attached to the outer periphery, and a cover that covers the outer peripheral surface of the magnet.
- the magnet is provided with a notch at the circumferential end, and the cover is provided with a recess at the opening edge. The movement of the cover in the axial direction and the circumferential direction is restricted by engaging the recess of the cover with the notch between the adjacent magnets.
- the object of the present invention is to suppress an increase in man-hours while preventing rotation of the rotor cover.
- the rotor includes: a rotor core that is fixed to a rotary shaft so as to be integrally rotatable and has a plurality of permanent magnets attached thereto in a circumferential direction; and a cylindrical rotor cover that covers the outer periphery of the rotor core.
- the cover has an annular corner formed at an end portion in the axial direction of the rotor core, and a groove formed by depression between the permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction in the rotor cover.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotating electrical machine including a rotor according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a perspective view showing the rotor according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section obtained by cutting the rotor along a plane including the rotation axis of the shaft.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 6 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 7A is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 7B is a cross-sectional view showing a cross section of FIG.
- FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 11 is a diagram for explaining the manufacturing process of the rotor.
- FIG. 12 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 13 is a diagram for explaining the manufacturing process of the rotor.
- FIG. 14 is a diagram for explaining a rotor manufacturing process.
- FIG. 15 is a diagram for explaining a manufacturing process of the rotor.
- FIG. 16 is a diagram for explaining the manufacturing process of the rotor.
- FIG. 17 is an enlarged view showing a state in which the outer mold is removed by enlarging the range A in FIG. 10, and shows a case where the groove is formed only in the radial direction.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section obtained by cutting a rotating electrical machine 100 including a rotor 2 in the present embodiment in a direction perpendicular to a rotation axis.
- the rotating electrical machine 100 functions as at least one of a motor and a generator.
- the rotating electrical machine 100 includes a shaft 1 as a rotatable rotating shaft, a rotor 2 that is integrally fixed to the shaft 1, and a stator 3 that is disposed on the outer peripheral side of the rotor 2 via a rotor 2 and a predetermined gap. And comprising.
- the rotor 2 is fixed to the outer periphery of the shaft 1 and rotates together with the shaft 1, the permanent magnet 22 provided at equal intervals on the outer peripheral surface of the rotor core 21 in the circumferential direction, and the permanent magnet 22 is attached to the rotor 2. And a rotor cover 23 for accommodating the rotor core 21 thus formed.
- the stator 3 includes an annular stator core 31 provided so as to surround the rotor 2 with a predetermined gap from the rotor 2, and a winding 32 wound around the stator core 31.
- the stator core 31 includes an annular yoke portion 33, a plurality of teeth 34 that protrude radially inward from the yoke portion 33 and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and adjacent teeth 34. And a slot 35 defined on the inner peripheral side.
- the winding 32 is wound around the teeth 34 of the stator core 31, and a coil is formed on each tooth 34.
- a terminal of the winding 32 is connected to an electrode (not shown) provided on the stator 3.
- FIG. 2 is a perspective view showing the rotor 2 in the present embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the rotor 2 cut along a plane including the rotation axis of the shaft 1.
- the rotor cover 23 is formed in a bottomed cylindrical shape made of nonmagnetic stainless steel that accommodates the rotor core 21 to which the permanent magnets 22 are attached.
- the rotor cover 23 includes a cylindrical cylindrical portion 24 that covers the outer periphery of the rotor core 21, a bottom portion 25 that contacts an end portion on one axial side of the rotor core 21 (right side in FIG. 3), and the other axial side of the rotor core 21 ( And an upper surface portion 26 that comes into contact with the end portion on the left side in FIG.
- the bottom 25 is formed in an annular shape having a surface perpendicular to the axial direction and having a hole 25a having a diameter larger than that of the shaft 1 at the center.
- the end portion of the cylindrical portion 24 and the outer peripheral end of the bottom portion 25 are connected via a protruding portion 27 that protrudes from the end portion of the cylindrical portion 24 in the axial direction.
- the upper surface portion 26 is formed in an annular shape having a surface perpendicular to the axial direction and having a hole 26a having a diameter larger than that of the shaft 1 at the center.
- the upper surface portion 26 is formed by bending the end portion on the other axial side of the cylindrical portion 24 inward in the radial direction.
- An annular corner portion 28 is formed between the cylindrical portion 24 and the upper surface portion 26, and a groove portion 29 is formed in the corner portion 28 so as to be recessed between the permanent magnets 22 adjacent in the circumferential direction.
- the groove portion 29 is formed when the corner portion 28 is formed, and functions as a detent for the rotor cover 23.
- the hole at the bottom and the hole at the top are set larger in diameter than the rotor core, and the bottom and the top are extended so as to cover the side surface of the permanent magnet.
- a plurality of permanent magnets 22 are attached to the outer peripheral surface of the rotor core 21.
- the permanent magnets 22 are attached using an adhesive or the like so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the rotor core 21 to which the permanent magnet 22 is attached is put into the rotor cover 23 from the opening end of the rotor cover 23 in which the bottom portion 25 is formed in advance.
- the upper surface portion 26 has not yet been formed. Therefore, when the rotor core 21 is inserted until it contacts the bottom 25 of the rotor cover 23, the opening end of the rotor cover 23 is located above the upper end of the rotor core 21 as shown in FIG. 5.
- an outer die 41 as a regulating member is disposed on the outer periphery of the cylindrical portion 24 of the rotor cover 23 on the opening end side.
- the outer die 41 is a cylindrical member whose inner diameter is set substantially equal to the outer diameter of the cylindrical portion 24 of the rotor cover 23.
- the outer die 41 restricts the cylindrical portion 24 of the rotor cover 23 from bulging outward in the radial direction when the rotor cover 23 is pressed inward in the radial direction, which will be described later.
- the height of the outer mold 41 is substantially the same as the height of the rotor core 21.
- an outer collet 42 as a plurality of pressing members divided in the circumferential direction is arranged on the upper part of the outer mold 41.
- Each outer collet 42 is disposed so as to contact the outer peripheral surface of the opening end of the rotor cover 23 with a predetermined gap in the circumferential direction.
- an inner collet 43 serving as a plurality of holding members divided in the circumferential direction is arranged at the upper part of the rotor core 21 and on the inner peripheral side of the rotor cover 23.
- Each inner collet 43 is disposed so as to contact the inner peripheral surface of the opening end of the rotor cover 23 with a predetermined gap in the circumferential direction.
- Each outer collet 42 and each inner collet 43 are each divided into half the number of permanent magnets 22. That is, each outer collet 42 and each inner collet 43 have a size corresponding to two of the permanent magnets 22. As shown in FIG. 8, the gaps between the outer collets 42 and the gaps between the inner collets 43 are located between the permanent magnets 22 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core 21. Further, the gap between the outer collets 42 and the gap between the inner collets 43 are arranged so as to be shifted by one permanent magnet 22 in the circumferential direction.
- the outer collet 42 is pressed radially inward while the inner collet 43 is pressed radially outward.
- the pressing force of the outer collet 42 is set to exceed the pressing force of the inner collet 43.
- the opening end of the rotor cover 23 is pushed inward in the radial direction by the outer collet 42 while being held from the inner peripheral side by the inner collet 43.
- the portion to be pushed inward in the radial direction of the rotor cover 23 may only be pulled inward in the radial direction by the outer collet 42 and the inner collet 43, or may be stretched like a drawing process. .
- Whether to pull or stretch is adjusted by the relationship between the pressing force of the outer collet 42 and the inner collet 43. Further, at the time of pulling or stretching, wrinkles may or may not be formed in a portion that is pushed inward in the radial direction of the rotor cover 23.
- the outer collet 42 is pressed downward in the axial direction in addition to being pressed inward in the radial direction. Thereby, the spring back when the upper surface part 26 is completed can be reduced.
- the outer collet 42 is pressed downward in the axial direction by the weight of the outer collet 42 or the application of external stress, and is performed after the outer collet 42 has sufficiently moved radially inward.
- the open end of the rotor cover 23 is pushed inward in the radial direction so that the gaps between the outer collet 42 and the inner collet 43 are reduced. Accordingly, when the outer collet 42 and the inner collet 43 are removed, the opening end of the rotor cover 23 is bent radially inward from the cylindrical portion 24 to form an annular corner portion 28 as shown in FIG. Further, a part of the opening end of the rotor cover 23 enters between the adjacent permanent magnets 22 in the corner portion 28 to form a groove portion 29. The groove 29 is formed at the boundary between the adjacent permanent magnets 22.
- the groove 29 may be formed in the axial direction and the radial direction from the opening end of the rotor cover 23 and the portion bent radially inward from the cylindrical portion 24. However, it may be formed only in the radial direction.
- FIG. 17 is an enlarged view showing a state where the range A in FIG. 10 is enlarged and the outer mold 41 is removed, and shows a case where the groove 29 is formed only in the radial direction.
- the wrinkle portion 71 is formed on the upper surface portion 26, and the groove portion 29 is formed by the depression of the excess meat when the wrinkle portion 71 is formed by the force that escapes in the axial direction.
- the groove portion 29 is formed with a wrinkle portion 71 protruding from between two grooves 72 formed on both edges of the groove portion 29.
- the outer collet 52 is disposed on the outer peripheral side of the opening end of the rotor cover 23, and the inner collet 53 is disposed on the inner peripheral side of the opening end of the rotor cover 23.
- the outer collet 52 in FIG. The outer collet 42 is set to have a greater radial thickness, and the inner collet 53 is set to have a smaller radial dimension than the inner collet 43 in FIG.
- each outer collet 52 and each inner collet 53 are each divided into half the number of permanent magnets 22. That is, each outer collet 52 and each inner collet 53 are the size of two permanent magnets 22. As shown in FIG. 11, the gaps between the outer collets 52 and the gaps between the inner collets 53 are positioned between the permanent magnets 22 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core 21. Further, the gap between the outer collets 52 and the gap between the inner collets 53 are arranged so as to be shifted by one permanent magnet 22 in the circumferential direction. Furthermore, the gap between the outer collets 52 is shifted from the gap between the outer collets 42 in FIG. 8 in the circumferential direction. The clearance of the inner collet 53 is shifted from the clearance of the inner collet 43 in FIG. 8 in the circumferential direction.
- the outer collet 52 is pressed radially inward while the inner collet 53 is pressed radially outward.
- the pressing force of the outer collet 52 is set to exceed the pressing force of the inner collet 53.
- the opening end of the rotor cover 23 is pushed inward in the radial direction by the outer collet 52 while being held from the inner peripheral side by the inner collet 53.
- the portion that is pushed inward in the radial direction of the rotor cover 23 may only be pulled inward in the radial direction by the outer collet 52 and the inner collet 53, or may be stretched like a drawing process. .
- Whether to pull or stretch is adjusted according to the relationship between the pressing force of the outer collet 52 and the inner collet 53. Further, at the time of pulling or stretching, wrinkles may or may not be formed in a portion that is pushed inward in the radial direction of the rotor cover 23.
- outer collet 52 is also pressed downward in the axial direction in addition to being pressed inward in the radial direction. Thereby, the spring back when the upper surface part 26 is completed can be reduced.
- the outer collet 52 is pressed downward in the axial direction by the weight of the outer collet 52 or the application of external stress, and is performed after the outer collet 52 has sufficiently moved radially inward.
- the opening end of the rotor cover 23 is pushed inward in the radial direction so that the gaps between the outer collet 52 and the inner collet 53 are reduced as shown in FIG. Accordingly, when the outer collet 52 and the inner collet 53 are removed, the opening end of the rotor cover 23 is pushed further radially inward than the cylindrical portion 24 as shown in FIG. At this time, a part of the opening end of the rotor cover 23 enters between the adjacent permanent magnets 22 in the corner portion 28 to form the groove portion 29.
- the groove 29 is formed at the boundary between the adjacent permanent magnets 22.
- the outer collet 62 is disposed on the outer peripheral side of the opening end of the rotor cover 23.
- the opening end of the rotor cover 23 is reduced in diameter by being pushed radially inward by the outer collet 52 and the inner collet 53 during the transition from FIG. 11 to FIG.
- the outer collet 62 is set to have a larger radial thickness than the outer collet 52 in FIG.
- Each outer collet 62 is divided into half the number of permanent magnets 22. That is, each outer collet 62 is the size of two permanent magnets 22. As shown in FIG. 14, the gaps between the outer collets 62 are located between the permanent magnets 22 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core 21. Further, the gap between the outer collets 62 is shifted from the gap between the outer collets 52 in FIG. 11 by one permanent magnet 22 in the circumferential direction.
- the outer collet 62 is pressed inward in the radial direction.
- the opening end of the rotor cover 23 is further pushed inward in the radial direction by the outer collet 62.
- the portion to be pushed inward in the radial direction of the rotor cover 23 may only be pulled inward in the radial direction by the outer collet 62, or may be stretched like a drawing process. Whether to pull or stretch is adjusted by the pressing force of the outer collet 62. Further, at the time of pulling or stretching, wrinkles may or may not be formed in a portion that is pushed inward in the radial direction of the rotor cover 23.
- the outer collet 62 is pressed downward in the axial direction in addition to being pressed inward in the radial direction. Thereby, the spring back when the upper surface part 26 is completed can be reduced.
- the outer collet 62 is pressed downward in the axial direction by the weight of the outer collet 62 or the application of external stress, and is performed after the outer collet 62 has sufficiently moved radially inward.
- the open end of the rotor cover 23 is pushed inward in the radial direction so that the gap between the outer collets 62 is reduced.
- the open end of the rotor cover 23 is pushed further inward in the radial direction than the cylindrical portion 24 to form the upper surface portion 26 as shown in FIG.
- a part of the opening end of the rotor cover 23 enters between the adjacent permanent magnets 22 in the corner portion 28 to form the groove portion 29.
- the groove portion 29 is formed between the permanent magnets 22 so that the rotation of the rotor cover 23 in the circumferential direction can be restricted. Therefore, it is possible to suppress an increase in man-hours at the time of manufacturing the rotor while preventing the rotor cover 23 from rotating.
- the manufacturing cost of the rotor 2 can be reduced.
- the groove portion 29 is formed between the adjacent permanent magnets 22 in the corner portion 28.
- a clearance is provided for the portion where the rotor cover and the rotor core are hooked in the circumferential direction. It will be necessary. Therefore, it is difficult to completely fit the rotor core when the rotor cover is set.
- the rotor cover 23 is pressed from the circumferential direction like drawing, and is brought into close contact with the permanent magnet 22 on the outer periphery of the rotor core. It is processed so that the inner diameter clearance of 23 disappears.
- the groove part 29 formed at the time of processing has a function of eliminating the clearance, the rotation of the rotor cover 23 can be more reliably prevented. Furthermore, since the groove portion 29 is formed between the adjacent permanent magnets 22 in the corner portion 28, the rotor cover 23 fits the magnet with respect to the axial direction by the corner portion 28 and the upper surface portion 26, and the shaft of the rotor cover 23. Directional deviation can be prevented.
- the inner diameter of the upper surface portion 26 of the rotor cover 23 is smaller than the outer diameter of the rotor core 21, it is possible to prevent debris from scattering when the permanent magnet 22 is damaged.
- the open end of the rotor cover 23 is bent radially inward by the outer collets 42, 52, 62 that press the open end of the rotor cover 23 inward in the radial direction from the entire circumference.
- the groove portion 29 is formed between the portion 28 and the permanent magnet 22 adjacent in the circumferential direction in the rotor cover 23.
- the outer mold 41 is disposed on the outer periphery of the rotor cover 23, thereby forming the cylindrical portion of the rotor cover 23. It is restricted that 24 bulges radially outward. Therefore, it is possible to prevent the rotor cover 23 from being deformed to increase the outer diameter of the rotor 2.
- the gap between the outer collets 42, 52, 62 adjacent in the circumferential direction and the gap between the inner collets 43 adjacent in the circumferential direction are shifted in the circumferential direction.
- the gap between the outer collets 42, 52, 62 and the gap between the inner collets 43 face each other, and the meat of the rotor cover 23 is caught in the gaps between the outer collets 42, 52, 62 and the inner collet 43. Can be prevented.
- the outer collets 42, 52, 62 are arranged such that a gap between the outer collets 42, 52, 62 adjacent in the circumferential direction is located between the permanent magnets 22 adjacent in the circumferential direction.
- 43 is arrange
- the height of the outer mold 41 is set to be substantially the same as the height of the rotor core 21, so that the outer collet 42 can be positioned in the height direction. Thereby, the process of pressing the outer collet 42 radially inward can be performed stably. Further, since the outer collets 42, 52, 62 are pressed in the axially lower direction in addition to being pressed inward in the radial direction, the spring back of the upper surface portion 26 of the rotor cover 23 can be reduced.
- the groove portion 29 is formed between the adjacent permanent magnets 22 in the corner portion 28.
- the effect of rotation prevention is improved. May be.
- circular shaped rotor core 21 was illustrated, several convex part is formed in the outer peripheral surface of the rotor core 21 over the circumferential direction.
- the present embodiment can also be applied to a type of rotor in which the permanent magnet 22 is disposed between the convex portions.
- the groove portion 29 may be formed not between the permanent magnets 22 but between the permanent magnets 22 and the adjacent convex portions.
- the upper surface portion 26 of the rotor cover 23 extends radially inward from the corner portion 28 until it covers the permanent magnet 22, but extends so that a part of the permanent magnet 22 is exposed. May be.
- the upper surface portion 26 is formed at one end of the bottomed cylindrical rotor cover 23, but the rotor core 21 is inserted into the cylindrical rotor cover 23 that does not have the bottom portion 25, and then the rotor cover 23.
- Upper surface portions 26 may be formed at both ends.
- the outer die 41 is disposed on the entire outer periphery of the cylindrical portion 24 in forming the upper surface portion 26 of the rotor cover 23.
- the outer die 41 may be partially or not used.
- the upper surface portion 26 is formed gradually over three degrees using the outer collets 42, 52, 62.
- the upper surface portion 26 may be formed at a time, or the upper surface portion 26 may be gradually formed over 2 degrees or 4 degrees or more.
- the inner collet when the diameter of the opening end of the rotor cover 23 is reduced by the outer collet 62, the inner collet is not used, but the inner collet may be used similarly to the inner collet 43 and the inner collet 53.
- the upper surface portion 26 is formed using the outer collets 42, 52, 62 and the inner collets 43, 53, but the upper surface portion 26 may be formed using only the outer collet 62. .
- the gap between the outer collets 42, 52, 62 adjacent in the circumferential direction and the gap between the inner collets 43, 53 adjacent in the circumferential direction are shifted in the circumferential direction, but they are opposed to each other. You may arrange in.
- the outer collets 42, 52, 62 are arranged so that the gap between the outer collets 42, 52, 62 adjacent in the circumferential direction is located between the permanent magnets 22 adjacent in the circumferential direction, and the inner collets are arranged.
- 43 and 53 are arrange
- the gap between the outer collets 42, 52, 62 and the gap between the inner collets 43, 53 may not be disposed between the adjacent permanent magnets 22.
- the rotor cover 23 is described as being made of nonmagnetic stainless steel, but may be made of other nonmagnetic metal such as aluminum.
- the rotor cover 23 is prevented from rotating by forming the groove 29 between the permanent magnets 22 in the corner 28 of the rotor cover 23, but after the groove 29 is formed, A groove may be machined in the axial direction along the space between the permanent magnets 22 on the outer peripheral surface of the rotor cover 23.
- the position between the permanent magnets cannot be confirmed from the outside of the rotor cover, so that it is difficult to post-process grooves in the axial direction along the permanent magnets 22. It is.
- the groove part 29 is formed between the permanent magnets 22 even after the rotor cover 23 is mounted, the position between the permanent magnets can be confirmed, and the groove is formed in the axial direction along the permanent magnets 22. Can be post-processed. Thereby, since the clearance between the rotor cover 23 and the permanent magnet is further reduced by the post-processed groove, the rotation of the rotor cover 23 can be more reliably prevented.
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Abstract
ロータ2は、シャフト1に一体回転可能に固定され周方向に亘って複数の永久磁石22が取り付けられたロータコア21と、ロータコア21の外周を覆う円筒状のロータカバー23と、を備える。ロータカバー23は、ロータコア21の軸方向端部に形成される円環状の角部28と、角部28の形成によってロータカバー23における周方向に隣接する永久磁石22間に窪んで形成される溝部29と、を有する。
Description
本発明は、ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機に関する。
JP1999-299149Aには、回転電機に用いられるロータが開示されている。このロータは、マグネットが外周に取り付けられたヨークと、マグネットの外周面を覆うカバーと、を備える。マグネットには周方向端部に切り欠きが設けられ、カバーにはその開口縁部に凹陥部が設けられる。カバーの凹陥部が隣接するマグネット間の切り欠きに係止されることで、カバーの軸方向及び周方向の移動が規制される。
上記従来の技術では、ヨークに対するカバーの周方向の固定、すなわちカバーの回り止めを行うため、カバーをマグネットの外周に被せる前にマグネット及びカバーに加工を施す必要がある。このため、製造時における工数が増加する。
本発明は、ロータカバーの回り止めを行いながら工数の増加を抑えることを目的とする。
本発明のある態様によれば、回転軸に一体回転可能に固定され周方向に亘って複数の永久磁石が取り付けられたロータコアと、ロータコアの外周を覆う円筒状のロータカバーと、を備え、ロータカバーは、ロータコアの軸方向端部に形成される円環状の角部と、角部の形成によってロータカバーにおける周方向に隣接する永久磁石間に窪んで形成される溝部と、を有する。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態におけるロータ2を備える回転電機100を回転軸に垂直な方向に切断した断面を示す断面図である。
回転電機100は、モータ及び発電機の少なくとも一方として機能する。回転電機100は、回転可能な回転軸としてのシャフト1と、シャフト1に一体的に固定されるロータ2と、ロータ2の外周側にロータ2と所定の空隙を介して配設されるステータ3と、を備える。
ロータ2は、シャフト1の外周に固定されてシャフト1とともに回転するロータコア21と、ロータコア21の外周面に周方向に亘って等間隔に配置されて設けられる永久磁石22と、永久磁石22が取り付けられたロータコア21を収容するロータカバー23と、を備える。
ステータ3は、ロータ2と所定の空隙を介してロータ2を取り囲むように設けられる円環状のステータコア31と、ステータコア31に巻装される巻線32と、を備える。
ステータコア31は、環状のヨーク部33と、ヨーク部33から径方向内側に向けて突出して設けられ周方向に所定の間隔で配置される複数のティース34と、隣接するティース34によってヨーク部33の内周側に画成されるスロット35と、を有する。
巻線32は、ステータコア31のティース34に巻回され、各ティース34にはコイルが形成される。巻線32の端末は、ステータ3に設けられる電極(図示せず)に接続される。電極を介してコイルに電力が供給されるとステータコア31が磁化し、ロータ2の永久磁石22との作用によってロータ2がシャフト1を軸として回転する。
図2は、本実施形態におけるロータ2を示す斜視図である。図3は、ロータ2をシャフト1の回転軸を含む平面で切断した断面を示す断面図である。
ロータカバー23は、永久磁石22が取り付けられたロータコア21を収容する非磁性のステンレス鋼から成る有底筒状に形成される。ロータカバー23は、ロータコア21の外周を覆う円筒状の円筒部24と、ロータコア21の軸方向一方側(図3中右側)の端部に当接する底部25と、ロータコア21の軸方向他方側(図3中左側)の端部に当接する上面部26と、を有する。
底部25は、軸方向に垂直な面を有するとともに中央にシャフト1より大径の孔25aを有する円環状に形成される。円筒部24の端部と底部25の外周端とは、円筒部24の端部から軸方向に突出する突出部27を介して接続される。
上面部26は、軸方向に垂直な面を有するとともに中央にシャフト1より大径の孔26aを有する円環状に形成される。上面部26は、円筒部24の軸方向他方側の端部を径方向内側に折り曲げて形成される。円筒部24と上面部26との間には円環状の角部28が形成され、角部28には周方向に隣接する永久磁石22間に溝部29が窪んで形成される。溝部29は、角部28を形成する際にともに形成され、ロータカバー23の回り止めとして機能する。
また、底部の孔及び上面部の孔はロータコアより大径に設定され、底部及び上面部は永久磁石の側面を覆い隠すように延設される。
次に、ロータ2の製造方法について図4~図16を参照しながら説明する。
初めに、ロータコア21の外周面に複数の永久磁石22を取り付ける。永久磁石22は、周方向に亘って等間隔に配置されるように接着剤などを用いて取り付けられる。
続いて、図4に示すように、予め底部25が形成されたロータカバー23の開口端から、永久磁石22が取り付けられたロータコア21を入れてロータカバー23内に収容する。この段階では、まだ上面部26は形成されていない。よって、ロータコア21をロータカバー23の底部25に当接するまで入れると、図5に示すように、ロータカバー23の開口端はロータコア21の上端より上方に位置することになる。
続いて、図6に示すように、ロータカバー23の円筒部24の外周であって開口端側に規制部材としての外型41を配置する。外型41は、内径がロータカバー23の円筒部24の外径とほぼ等しく設定された円筒状部材である。外型41は、後述する径方向内側へのロータカバー23の押圧時にロータカバー23の円筒部24が径方向外側に膨出することを規制する。外型41の高さは、ロータコア21の高さとほぼ同一である。
続いて、図7Aに示すように、外型41の上部に周方向に分割された複数の押圧部材としての外側コレット42を配置する。各外側コレット42は、周方向に所定の隙間を有した状態でロータカバー23の開口端の外周面に当接するように配置される。
さらに、ロータコア21の上部であってロータカバー23の内周側に周方向に分割された複数の保持部材としての内側コレット43を配置する。各内側コレット43は、周方向に所定の隙間を有した状態でロータカバー23の開口端の内周面に当接するように配置される。
各外側コレット42及び各内側コレット43は、それぞれ永久磁石22の個数の半分の数に分割されている。すなわち、各外側コレット42及び各内側コレット43は永久磁石22の2つ分の大きさである。図8に示すように、各外側コレット42の隙間及び各内側コレット43の隙間は、それぞれロータコア21の周方向に隣接する永久磁石22間に位置する。さらに、各外側コレット42の隙間と各内側コレット43の隙間とは、それぞれ周方向に永久磁石22一つ分ずつずれて配置される。
続いて、内側コレット43を径方向外側に向けて押圧した状態で外側コレット42を径方向内側に向けて押圧する。このとき、外側コレット42の押圧力は内側コレット43の押圧力を上回るように設定される。これにより、ロータカバー23の開口端は、内側コレット43によって内周側から保持された状態で外側コレット42によって径方向内側へ向けて押し込まれる。このとき、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分は、外側コレット42及び内側コレット43によって径方向内側へ引っ張られるだけであってもよいし、引き抜き加工のように引き伸ばされてもよい。引っ張りとするか引き伸ばしとするかは、外側コレット42及び内側コレット43の押圧力の関係によって調整される。また、引っ張り又は引き伸ばしに際して、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分にしわが形成されていてもよいし、形成されなくてもよい。
また、外側コレット42は、径方向内側に向けて押圧させるのに加えて軸方向下方にも押圧させる。これにより、上面部26が完成した際のスプリングバックを低減することができる。外側コレット42の軸方向下方への押圧は、外側コレット42の自重又は外部応力の付加によって行われ、外側コレット42が径方向内側に十分移動した後に行われる。
ロータカバー23の開口端は、図9に示すように、外側コレット42及び内側コレット43の各隙間が減少するように径方向内側に押し込まれる。これにより、外側コレット42及び内側コレット43を取り除くと、図10に示すように、ロータカバー23の開口端は円筒部24より径方向内側に折り曲げられて円環状の角部28が形成される。さらに、ロータカバー23の開口端の一部が角部28における隣接する永久磁石22間に入り込み溝部29が形成される。溝部29は、隣接する永久磁石22間の境界に形成される。
なお、溝部29は、図2及び図10に示すように、ロータカバー23の開口端であって円筒部24より径方向内側に折り曲げられた部分から軸方向及び径方向に形成されていてもよいし、径方向のみに形成されていてもよい。図17は、図10の範囲Aを拡大して外型41を取り外した状態を示す拡大図であり、溝部29が径方向のみに形成される場合を示す。この場合、しわ部71が上面部26に形成され、このしわ部71の形成時に余った肉が軸方向に逃げる力で窪むことで溝部29が形成される。溝部29には、図17に示すように、溝部29の両縁に形成される2つの溝72間から突出するしわ部71が形成される。
続いて、図11に示すように、外側コレット52をロータカバー23の開口端の外周側に配置するとともに、内側コレット53をロータカバー23の開口端の内周側に配置する。ここで、ロータカバー23の開口端は図8から図9へ移行する間に外側コレット42及び内側コレット43によって径方向内側に折り曲げられて縮径されているので、外側コレット52は、図8における外側コレット42より径方向の厚みが大きくなるように設定され、内側コレット53は、図8における内側コレット43より径方向の寸法が小さくなるように設定される。
各外側コレット52及び各内側コレット53は、それぞれ永久磁石22の個数の半分の数に分割されている。すなわち、各外側コレット52及び各内側コレット53は永久磁石22の2つ分の大きさである。図11に示すように、各外側コレット52の隙間及び各内側コレット53の隙間は、それぞれロータコア21の周方向に隣接する永久磁石22間に位置する。さらに、各外側コレット52の隙間と各内側コレット53の隙間とは、それぞれ周方向に永久磁石22一つ分ずつずれて配置される。さらに、外側コレット52の隙間は図8における外側コレット42の隙間とは周方向にずれて配置される。内側コレット53の隙間は、図8における内側コレット43の隙間とは周方向にずれて配置される。
続いて、内側コレット53を径方向外側に向けて押圧した状態で外側コレット52を径方向内側に向けて押圧する。このとき、外側コレット52の押圧力は内側コレット53の押圧力を上回るように設定される。これにより、ロータカバー23の開口端は、内側コレット53によって内周側から保持された状態で外側コレット52によって径方向内側へ向けて押し込まれる。このとき、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分は、外側コレット52及び内側コレット53によって径方向内側へ引っ張られるだけであってもよいし、引き抜き加工のように引き伸ばされてもよい。引っ張りとするか引き伸ばしとするかは、外側コレット52及び内側コレット53の押圧力の関係によって調整される。また、引っ張り又は引き伸ばしに際して、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分にしわが形成されていてもよいし、形成されなくてもよい。
また、外側コレット52は、径方向内側に向けて押圧させるのに加えて軸方向下方にも押圧させる。これにより、上面部26が完成した際のスプリングバックを低減することができる。外側コレット52の軸方向下方への押圧は、外側コレット52の自重又は外部応力の付加によって行われ、外側コレット52が径方向内側に十分移動した後に行われる。
ロータカバー23の開口端は、図12に示すように、外側コレット52及び内側コレット53の各隙間が減少するように径方向内側に押し込まれる。これにより、外側コレット52及び内側コレット53を取り除くと、図13に示すように、ロータカバー23の開口端は円筒部24よりさらに径方向内側に押し込まれる。このとき、ロータカバー23の開口端の一部が角部28における隣接する永久磁石22間に入り込み、溝部29が形成される。溝部29は、隣接する永久磁石22間の境界に形成される。
続いて、図14に示すように、外側コレット62をロータカバー23の開口端の外周側に配置する。ここで、ロータカバー23の開口端は図11から図12へ移行する間に外側コレット52及び内側コレット53によって径方向内側に押し込まれて縮径されている。このため、外側コレット62は、図11における外側コレット52より径方向の厚みが大きくなるように設定される。
各外側コレット62は、永久磁石22の個数の半分の数に分割されている。すなわち、各外側コレット62は永久磁石22の2つ分の大きさである。図14に示すように、各外側コレット62の隙間は、それぞれロータコア21の周方向に隣接する永久磁石22間に位置する。さらに、外側コレット62の隙間は図11における外側コレット52の隙間とは周方向に永久磁石22一つ分ずつずれて配置される。
続いて、外側コレット62を径方向内側に向けて押圧する。これにより、ロータカバー23の開口端は、外側コレット62によって径方向内側へ向けてさらに押し込まれる。このとき、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分は、外側コレット62によって径方向内側へ引っ張られるだけであってもよいし、引き抜き加工のように引き伸ばされてもよい。引っ張りとするか引き伸ばしとするかは、外側コレット62の押圧力によって調整される。また、引っ張り又は引き伸ばしに際して、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分にしわが形成されていてもよいし、形成されなくてもよい。
また、外側コレット62は、径方向内側に向けて押圧させるのに加えて軸方向下方にも押圧させる。これにより、上面部26が完成した際のスプリングバックを低減することができる。外側コレット62の軸方向下方への押圧は、外側コレット62の自重又は外部応力の付加によって行われ、外側コレット62が径方向内側に十分移動した後に行われる。
ロータカバー23の開口端は、図15に示すように、外側コレット62の隙間が減少するように径方向内側に押し込まれる。これにより、外側コレット62を取り除くと、図16に示すように、ロータカバー23の開口端は円筒部24よりさらに径方向内側に押し込まれて上面部26が形成される。このとき、ロータカバー23の開口端の一部が角部28における隣接する永久磁石22間に入り込み、溝部29が形成される。
続いて、外型41が取り外され、ロータコア21の中央にシャフト1が挿入される。これにより、図2に示すように、シャフト1を有するロータ2が完成する。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
ロータカバー23の円環状の角部28が形成される時に永久磁石22間に溝部29が窪んで形成されるので、ロータカバー23の周方向の回転を規制することができる。よって、ロータカバー23の回り止めを行いながらロータ製造時の工数の増加を抑えることができる。
さらに、ロータ2が単一のロータカバー23から構成されるので、ロータ2の製造コストを低減することができる。
さらに、溝部29は、角部28における隣接する永久磁石22間に形成される。ロータカバーの内周面にロータコアとの回り止めを別途加工する場合には、ロータカバーを被せるための内径クリアランスに加えて、ロータカバーとロータコアとを周方向に引っ掛ける部分に対してのクリアランスを取ることが必要となる。よって、ロータカバーをセットした場合にロータコアに完全にフィットさせることは困難である。これに対して、本実施形態では、ロータカバー23を周方向から絞り加工のように押圧してロータコアの外周の永久磁石22に密着させるので、永久磁石22の軸方向端部付近においてはロータカバー23の内径クリアランスがなくなるように加工される。よって、加工時に形成される溝部29は、クリアランスをなくすような働きを有するので、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。さらに、溝部29は、角部28における隣接する永久磁石22間に形成されるので、角部28及び上面部26によってロータカバー23が軸方向に対して磁石にフィットして、ロータカバー23の軸方向のずれを防止することができる。
さらに、ロータカバー23の上面部26の内径はロータコア21の外径より小さいので、永久磁石22が破損した際に破片が飛散することを防止することができる。
さらに、本実施形態では、ロータカバー23の開口端を全周から径方向内側へ向けて押圧する外側コレット42、52、62によってロータカバー23の開口端を径方向内側に折り曲げて円環状の角部28とロータカバー23における周方向に隣接する永久磁石22間に窪む溝部29とを形成する。このため、ロータカバー23内にロータコア21を収容してロータカバー23の開口端を径方向内側に折り曲げるだけでロータカバー23の回り止めを行うことができる。よって、ロータカバー23の回り止めのために新たな加工を施す必要がないのでロータ2の製造コストを低減することができる。
さらに、本実施形態では、外側コレット42、52、62によってロータカバー23の開口端を径方向内側に折り曲げる際に、外型41をロータカバー23の外周に配置することでロータカバー23の円筒部24が径方向外側に膨出することが規制される。したがって、ロータカバー23が変形してロータ2の外径が大きくなることを防止することができる。
さらに、本実施形態では、外側コレット42、52、62によってロータカバー23の開口端を径方向内側に折り曲げる際に内側コレット43によってロータカバー23の開口端の内周を全周に亘って保持する。このため、ロータカバー23の開口端が径方向内側に折り曲げられる際にロータカバー23に生じるしわを低減することができる。
さらに、本実施形態では、周方向に隣接する外側コレット42、52、62間の隙間と周方向に隣接する内側コレット43間の隙間とは周方向にずれている。これにより、外側コレット42、52、62の隙間と内側コレット43の隙間とが対向してロータカバー23の肉が外側コレット42、52、62の隙間及び内側コレット43の隙間に噛み込まれることを防止することができる。
さらに、本実施形態では、外側コレット42、52、62は周方向に隣接する外側コレット42、52、62間の隙間が周方向に隣接する永久磁石22間に位置するように配置され、内側コレット43は周方向に隣接する内側コレット43間の隙間が周方向に隣接する永久磁石22間に位置するように配置される。これにより、ロータカバー23の肉の逃げ部が永久磁石22間に配置されるため、永久磁石22間に溝部29をより確実に形成することができる。
さらに、図7Bに示すように、外型41の高さは、ロータコア21の高さとほぼ同一に設定されるので、外側コレット42の高さ方向の位置決めを行うことができる。これにより、外側コレット42を径方向内側に向けて押圧する工程を安定して行うことができる。さらに、外側コレット42、52、62は、径方向内側に向けて押圧させるのに加えて軸方向下方にも押圧させるので、ロータカバー23の上面部26のスプリングバックを低減することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、溝部29が角部28における隣接する永久磁石22間に形成されているが、ロータカバー23の円筒部24に別途溝部29を形成することで回り止めの効果を向上させてもよい。また、上記実施形態では、円環状のロータコア21の外周面に永久磁石22が密に配設されるロータ2を例示したが、ロータコア21の外周面に周方向に亘って複数の凸部が形成され、永久磁石22が凸部間に配設されるタイプのロータにも本実施形態は適用可能である。この場合、溝部29は、永久磁石22間ではなく、永久磁石22と隣接する凸部との間に形成されても良い。
さらに、上記実施形態では、ロータカバー23の上面部26は角部28から永久磁石22を覆い隠すまで径方向内側に延設されているが、永久磁石22の一部が露出するように延設されていてもよい。
さらに、上記実施形態では、有底筒状のロータカバー23の一端に上面部26を形成したが、底部25を有していない筒状のロータカバー23にロータコア21を入れてからロータカバー23の両端に上面部26を形成してもよい。
さらに、上記実施形態では、ロータカバー23の上面部26を形成するに当たって外型41を円筒部24の外周全体に配置したが、外型41を一部、又は、用いなくてもよい。
さらに、上記実施形態では、外側コレット42、52、62を用いて3度に亘って徐々に上面部26を形成している。これに対し、1度に上面部26を形成してもよいし、2度又は4度以上に亘って徐々に上面部26を形成してもよい。また、上記実施形態では、外側コレット62によってロータカバー23の開口端を縮径させる場合には内側コレットを用いていないが、内側コレット43及び内側コレット53と同様に内側コレットを用いてもよい。
さらに、上記実施形態では、外側コレット42、52、62と内側コレット43、53とを用いて上面部26を形成しているが、外側コレット62のみを用いて上面部26を形成してもよい。
さらに、上記実施形態では、周方向に隣接する外側コレット42、52、62間の隙間と周方向に隣接する内側コレット43、53間の隙間とは周方向にずれているが、互いに対向するように配置してもよい。
さらに、上記実施形態では、外側コレット42、52、62は周方向に隣接する外側コレット42、52、62間の隙間が周方向に隣接する永久磁石22間に位置するように配置され、内側コレット43、53は周方向に隣接する内側コレット43、53間の隙間が周方向に隣接する永久磁石22間に位置するように配置されている。これに対し、外側コレット42、52、62間の隙間及び内側コレット43、53間の隙間は、隣接する永久磁石22間に配置されていなくてもよい。
さらに、上記実施形態では、ロータカバー23が、非磁性のステンレス鋼から構成されるとして説明したが、アルミ等の他の非磁性金属から構成されていてもよい。
さらに、上記実施形態では、ロータカバー23の角部28には永久磁石22間に溝部29が窪んで形成されることでロータカバー23の回り止めを行っているが、溝部29を形成した後、ロータカバー23の外周面に永久磁石22間に沿って軸方向に溝を加工してもよい。ロータカバーをロータコアの外周に被せただけの構造では、ロータカバーの外側から永久磁石間の位置を確認することができないため、永久磁石22間に沿って軸方向に溝を後加工することは困難である。しかし、本実施形態では、ロータカバー23を装着後であっても溝部29が永久磁石22間に形成されるため、永久磁石間の位置を確認でき、永久磁石22間に沿って軸方向に溝を後加工することができる。これにより、後加工された溝によってロータカバー23と永久磁石とのクリアランスがさらに小さくなるので、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
本願は2014年10月29日に日本国特許庁に出願された特願2014-220686に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (9)
- ロータであって、
回転軸に一体回転可能に固定され周方向に亘って複数の永久磁石が取り付けられたロータコアと、
前記ロータコアの外周を覆う円筒状のロータカバーと、
を備え、
前記ロータカバーは、前記ロータコアの軸方向端部に形成される円環状の角部と、前記角部の形成によって前記ロータカバーにおける周方向に隣接する前記永久磁石間に窪んで形成される溝部と、を有するロータ。 - 請求項1に記載のロータであって、
前記溝部は、隣接する前記永久磁石間における前記ロータカバーの前記角部に形成されるロータ。 - 請求項1に記載のロータであって、
前記ロータカバーは、前記角部と接続される上面部を有し、
前記上面部の内径は、前記ロータコアの外径より小さいロータ。 - 回転軸に一体回転可能に固定され周方向に亘って複数の永久磁石が取り付けられたロータコアを備えるロータの製造方法であって、
円筒状のロータカバーを前記ロータコアの外周に被せる工程と、
前記ロータカバーの軸方向端部を径方向内側へ向けて押圧する押圧部材によって前記ロータカバーを径方向内側に押圧して円環状の角部と前記ロータカバーにおける周方向に隣接する前記永久磁石間に窪む溝部とを形成する工程と、
を含むロータの製造方法。 - 請求項4に記載のロータの製造方法であって、
前記角部と前記溝部とを形成する工程は、前記ロータカバーの外周への膨出を規制する規制部材を配置してから前記ロータカバーの軸方向端部を径方向内側へ向けて押圧するロータの製造方法。 - 請求項4に記載のロータの製造方法であって、
前記角部と前記溝部とを形成する工程は、前記ロータカバーの軸方向端部の内周を全周に亘って保持する保持部材を配置した状態で全周から径方向内側へ向けて押圧するロータの製造方法。 - 請求項6に記載のロータの製造方法であって、
前記押圧部材は、周方向に分割された複数の外側コレットから構成され、
前記保持部材は、周方向に分割された複数の内側コレットから構成され、
周方向に隣接する前記外側コレット間の隙間と周方向に隣接する前記内側コレット間の隙間とは周方向にずれているロータの製造方法。 - 請求項7に記載のロータの製造方法であって、
前記外側コレット及び前記内側コレットは、周方向に隣接する前記外側コレット間の隙間及び周方向に隣接する前記内側コレット間の隙間が周方向に隣接する前記永久磁石間に位置するように配置されるロータの製造方法。 - 回転電機であって、
請求項1に記載のロータと、
前記ロータの外周側に前記ロータと所定の空隙を介して配設されるステータと、
を備える回転電機。
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