WO2017068639A1 - 電動機の回転子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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WO2017068639A1
WO2017068639A1 PCT/JP2015/079533 JP2015079533W WO2017068639A1 WO 2017068639 A1 WO2017068639 A1 WO 2017068639A1 JP 2015079533 W JP2015079533 W JP 2015079533W WO 2017068639 A1 WO2017068639 A1 WO 2017068639A1
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rotor
magnet
magnetizing
manufacturing
electric motor
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祐輔 前島
康真 竹内
由來 大橋
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三菱電機株式会社
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    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a rotor of an electric motor.
  • an electric motor in which a magnet for a magnetic pole sensor is provided on a rotor separately from a rotor magnet for the purpose of rotating the rotor with high efficiency is known.
  • the sensor magnet may be attached to the rotor so that the phase of the magnetic pole is shifted relative to the phase of the magnetic pole of the rotor magnet.
  • the magnetic pole of the magnet is magnetized using a magnetizing yoke or the like.
  • Patent Document 1 discloses a method of magnetizing a sensor magnet after shifting a magnetizing coil in order to make an angle difference between the magnetic pole of the magnetic field magnet and the magnetic pole of the sensor magnet. Yes. Also, for example, in Patent Document 2, first and second rotor magnet magnetizing yokes are arranged in the vertical direction, and current is supplied to both magnetizing yokes to magnetize the sensor magnet and the rotor magnet simultaneously. A magnetizing apparatus is disclosed.
  • the magnetizing method disclosed in Patent Document 1 a step of shifting the magnetizing coil is necessary when the sensor magnet is magnetized. Therefore, there is a problem that a mechanism for shifting the magnetizing coil is required, and the apparatus configuration becomes complicated. In addition, it is difficult to adjust the amount of shifting the magnetizing coil itself, and there is a problem that the phase adjustment accuracy of the magnetic pole is low.
  • the magnetizing method disclosed in Patent Document 2 is intended to match the phases of the magnetic poles of the sensor magnet and the rotor magnet, and the rotor having two magnets whose phases of the magnetic poles are relatively shifted. It was not applicable to manufacturing.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of manufacturing a rotor of an electric motor including two magnets having a phase difference with a simple configuration and having high phase difference adjustment accuracy.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for the rotor.
  • a method of manufacturing a rotor of an electric motor according to the present invention is a method of manufacturing a rotor of an electric motor, and includes a rotor magnet provided along a circumferential direction of a rotor shaft, and the axial direction of the rotor shaft.
  • the method for manufacturing a rotor of an electric motor includes a rotor magnet provided along a circumferential direction of the rotor shaft, and provided alongside the rotor magnet in the axial direction of the rotor shaft.
  • a rotor preparation step of preparing a rotor in which only the rotor magnet is magnetically poled, and a space in which the rotor can be inserted, and different poles are alternately arranged in the circumferential direction.
  • An apparatus for manufacturing a rotor for an electric motor according to the present invention is provided with a rotor magnet provided along a circumferential direction of a rotor shaft, and along with the rotor magnet in an axial direction of the rotor shaft.
  • An apparatus for manufacturing a rotor for an electric motor that includes a position detection magnet, each of which includes two magnetizing yokes that alternately generate magnetic fields of different polarities in the circumferential direction.
  • One of the magnetic yokes has a cylindrical space, and the other of the two magnetized yokes is provided on one end side in the cylindrical axis direction of the one magnetized yoke.
  • the magnetic field generated by the magnetic yoke and the magnetic field generated by the other magnetizing yoke have a phase difference in the circumferential direction.
  • a rotor including two magnets having a phase difference can be manufactured with a simple configuration, and phase difference adjustment accuracy can be improved.
  • FIG. (A) is the perspective view which looked at the stator assembly by which the board
  • (B) is the top view which looked at the stator assembly of (a) from the back side of the board
  • A) is the top view which looked at the board
  • (B) is the top view which looked at the board
  • (A) is the top view which looked at the rotor shaft and the rotor magnet from the one end side of a rotor axial direction.
  • (B) is a sectional view of the rotor shaft and the rotor magnet taken along line AA in (a).
  • (C) is the top view which looked at the rotor shaft and the rotor magnet from the other end side of the rotor shaft.
  • (A) is the top view which looked at the rotor from the opposite side to the position detection magnet attachment side.
  • (B) is a cross-sectional view of the rotor taken along line BB in (a).
  • (C) is the top view which looked at the rotor from the position detection magnet attachment side.
  • (A) is a perspective view of an example of the magnetizing apparatus of Embodiment 1, and a rotor.
  • (B) is a perspective view of another example of the magnetizing apparatus of Embodiment 1 and a rotor. It is a schematic diagram which shows the magnetization distribution of the rotor magnetized by the magnetizing apparatus of FIG.
  • (A) is a perspective view of an example of the magnetizing apparatus of Embodiment 2, and a rotor.
  • (B) is a perspective view of another example of the magnetizing apparatus of Embodiment 1 and a rotor. It is a perspective view of the magnetization apparatus and rotor of Embodiment 3. It is a graph which shows the relationship between the magnetic flux instruction
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electric motor 100 including a rotor 20 manufactured by the method and apparatus for manufacturing an electric motor rotor according to the present embodiment.
  • 2A is a perspective view of the stator assembly 50 in which the substrate 46 is assembled to the stator 20 of FIG.
  • FIG. 2B is a plan view of the stator assembly 50 of FIG.
  • FIG. 3A is a plan view of the substrate 46 of FIG. 2A as viewed from the front side.
  • FIG. 3B is a plan view of the substrate 46 of FIG.
  • the electric motor 100 includes a mold stator 40, a rotor 20 disposed inside the mold stator 40, and a metal attached to one end of the mold stator 40 in the axial direction.
  • the bracket 30 is provided.
  • the electric motor 100 is, for example, a brushless DC motor.
  • the mold stator 40 includes a stator 42, a stator assembly 50 in which a substrate 46 is assembled to the stator 42, and a mold resin portion 41 that covers the stator assembly 50.
  • the mold stator 40 is formed by embedding the stator assembly 50 with a mold resin that is a material of the mold resin portion 41.
  • the stator 42 includes a stator core 43 in which electromagnetic steel plates are laminated, an insulating portion 44 applied to the stator core 43, and a coil 45 wound around the insulating portion 44.
  • a plurality of coils 45 are arranged in an annular shape.
  • the insulating portion 44 is integrally molded with the stator core 43 with a thermoplastic resin, or a separate molded product molded with the thermoplastic resin is assembled with the stator core 43.
  • the insulating portion 44 is provided with a plurality of protrusions 51 for assembling the substrate 46.
  • the protrusions 51 are deformed by a processing method such as heat welding, and the substrate 46 is assembled.
  • the insulating portion 44 is provided with a plurality of terminals 53 to which windings are electrically connected. The terminal 53 is inserted into the terminal insertion hole 54 of the substrate 46, soldered, and electrically connected to the substrate 46.
  • the substrate 46 is provided with a plurality of holes 52 that fit into the plurality of protrusions 51 of the insulating portion 44. A plurality of protrusions 51 of the insulating portion 44 are inserted into the holes 52. The protrusion 51 of the insulating portion 44 is deformed by a processing method such as heat welding and is assembled to the insulating portion 44.
  • the substrate 46 is provided with a plurality of terminal insertion holes 54 that fit into the plurality of terminals 53 of the insulating portion 44. The terminal 53 is inserted into the terminal insertion hole 54, soldered, and electrically connected to the substrate 46.
  • a magnetic detection element 47 is mounted on the substrate 46. The magnetic detection element 47 constitutes a sensor circuit that detects the position of the rotor 20.
  • the magnetic detection element 47 is disposed to face the position detection magnet 11 shown in FIG. 5 and detects the position of the rotor 20 by detecting magnetism generated from the position detection magnet 11.
  • the electric motor 100 is a brushless DC motor
  • the electric motor 100 is provided with a drive circuit (not shown) on the outside or the substrate 46.
  • the drive circuit controls energization of the coil 45 according to the position of the rotor magnet 10 of the rotor 20 with respect to the stator 42. Thereby, the motor 100 can be driven with high efficiency and low noise.
  • the rotor shaft 1 is integrally provided with the rotor shaft 1. That is, the rotor shaft 1 is inserted through the shaft hole 48 of the rotor 20.
  • a pair of bearings 21 a and 21 b are assembled to the rotor shaft 1.
  • the rotor 20 assembled with the bearings 21a and 21b is inserted.
  • the bearing 21a is disposed on the substrate 46 side, and the bearing 21b is disposed on the bracket 30 side. Since the bracket 30 side is the load side, the bearing 21 b is disposed on the load side of the electric motor 100 and is supported by the bracket 30. Further, the bearing 21 a is disposed on the anti-load side of the electric motor 100 and is supported by the mold resin portion 41.
  • the load side is the tip side of the rotor shaft 1 protruding from the mold stator 40, and the anti-load side is the opposite side of the load side.
  • FIG. 4A is a plan view of the rotor shaft 1 and the rotor magnet 10 viewed from one end side in the direction of the rotor shaft 1.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the rotor shaft 1 and the rotor magnet 10 taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 4C is a plan view of the rotor shaft 1 and the rotor magnet 10 viewed from the other end side in the direction of the rotor shaft 1.
  • FIG. 5A is a plan view of the rotor 20 as viewed from the side opposite to the side on which the position detection magnet 11 is attached.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the rotor 20 taken along line BB in FIG.
  • FIG. 5C is a plan view of the rotor 20 as viewed from the side where the position detection magnet 11 is attached.
  • the rotor 20 is arranged on the rotor shaft 1 and the outer peripheral surface of the rotor shaft 1 coaxially with the rotor shaft 1, and the first is opposed to each other in the axial direction.
  • a rotor magnet 10 having an end face 14 and a second end face 15 and formed by molding a molding material is disposed coaxially with the rotor shaft 1, and the rotor magnet 10 in the axial direction of the rotor shaft 1.
  • a position detecting magnet 11 assembled at one end.
  • the axial direction of the rotor shaft 1 is simply referred to as “axial direction”.
  • the axial direction of the rotor shaft 1 is the axial direction of the rotor magnet 10 and also the axial direction of the position detection magnet 11.
  • the rotor magnet 10 is provided along the circumferential direction of the rotor shaft.
  • the position detection magnet 11 is provided along with the rotor magnet 10 along the axial direction of the rotor shaft 1.
  • the rotor magnet 10 is magnetically oriented so that N poles and S poles alternate in the circumferential direction.
  • the position detection magnet 11 is not magnetic pole oriented.
  • a plurality of pedestals 3 are provided on the first end surface 14 which is one end surface in the axial direction of the rotor magnet 10, and the position detecting magnets 11 are placed on the plurality of pedestals 3. That is, the position detection magnet 11 contacts the plurality of bases 3.
  • a protrusion 2 is provided on each pedestal 3. Each of the protrusions 2 is inserted into a hole 15 provided in the position detection magnet 11, and a tip end portion of the protrusion 2 is thermally welded to form a heat welded portion 12. Thereby, the position detection magnet 11 is easily positioned and fixed to the rotor magnet 10.
  • the recess 13 can be used for positioning in the magnetizing process of the rotor magnet 10. That is, when the rotor magnet 10 is inserted into the magnetizing yoke 60, the recess 13 can be used to align the rotor magnet 10 and the magnetizing yoke 60. As a result, the magnetization accuracy can be improved and stabilized, and the performance of the electric motor 100 can be improved.
  • the detection accuracy of the circumferential position of the rotor 20 by the magnetic detection element 47 is affected by manufacturing variations in the mounting position of the magnetic detection element 47 on the substrate 46. That is, an error occurs in the detection position of the rotor 20 due to the positional deviation of the magnetic detection element 47 with respect to the stator 42. Since the position shift according to the accuracy of the mounting equipment occurs, it is difficult to improve the mounting position accuracy of the magnetic detection element 47. Therefore, a method is adopted in which a phase difference is provided between the magnetic pole of the rotor magnet 10 and the magnetic pole of the position detection magnet 11 to increase the adjustment accuracy of the phase difference.
  • the phase of the magnetic pole of the rotor magnet 10 of the rotor 20 and the phase of the magnetic pole of the position detection magnet 11 are set in a direction to cancel the position detection error of the rotor 20 due to the positional deviation of the magnetic detection element 47 with respect to the stator 42.
  • the position detection error of the rotor 20 is absorbed.
  • the mold stator 40 having an error in the positive rotation direction (+ direction) with the rotor 20 having an error (phase difference) in the negative rotation direction ( ⁇ direction)
  • the mold stator 40 and the rotor are combined.
  • the error of 20 is offset and corrected, and the position detection error of the rotor 20 is absorbed.
  • an error measurement rotor 20 including a rotor magnet 10 and a position detection magnet 11 provided on the rotor shaft 1 along with the rotor magnet 10 is prepared (error measurement rotor preparation step). ).
  • the phase of the magnetic poles of the rotor magnet 10 of the rotor 20 and the phase of the magnetic poles of the position detection magnet 11 coincide with each other.
  • a mold stator 40 is prepared by embedding a stator 42 including a plurality of coils 45 arranged in an annular shape and a substrate 46 on which a magnetic detection element 47 for detecting magnetism is embedded with a mold resin. (Mold stator preparation step).
  • the rotor 20 is inserted into the stator 42 and the electric motor 100 is temporarily assembled in combination with the mold stator 40. And while rotating the rotor 20 with external force, while detecting the magnetic pole of the position detection magnet 10, the induced voltage induced by the coil 45 of the stator 20 is detected (detection process).
  • the position detection error is measured by observing and comparing the waveform of the induced voltage induced in the coil 45 and the output waveform of the magnetic detection element 47 (error measurement step).
  • error measurement step a difference between the positive / negative switching position of the magnetic pole and the positive / negative switching position of the induced voltage is detected as an error.
  • the positive / negative switching position of the magnetic pole can be determined from, for example, the rising or falling position of the output waveform of the magnetic detection element 47.
  • the positive / negative switching position of the induced voltage can be determined from, for example, the positive / negative boundary position (ground level) of the induced voltage waveform.
  • the error reflects the amount of positional deviation of the magnetic detection element 47 on the substrate 46 provided in the mold stator 40 used in the error measurement process.
  • FIG. 6A is a perspective view of an example of the magnetizing device 60 and the rotor 20 according to the present embodiment.
  • FIG. 6B is a perspective view of another example of the magnetizing device 60 of the present embodiment and the rotor 20.
  • the magnetizing process of the rotor 20 for absorbing the displacement amount of the magnetic detection element 47 described above will be described.
  • the rotor 20 is prepared (rotor preparation step).
  • the rotor 20 includes a rotor magnet 10 provided along the circumferential direction of the rotor shaft 1 and a position detection magnet 11 provided side by side with the rotor magnet 10 on the rotor shaft 1. .
  • the magnetizing device 60 is prepared (device preparation process).
  • the magnetizing device 60 is provided with a space 65 into which the rotor 20 can be inserted.
  • the magnetizing device 60 generates a magnetic field for magnetizing the position detection magnet 11 and a magnetizing yoke 62 for the rotor magnet having a magnetizing coil 61 for the rotor magnet that generates a magnetic field for magnetizing the rotor magnet 10.
  • a position detecting magnet magnetizing yoke 64 provided with a position detecting magnet magnetizing coil 63.
  • Each of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the position detecting magnet magnetizing yoke 64 generates a magnetic field in which different polarities are alternately arranged in the circumferential direction.
  • the position detecting magnet magnetizing yoke 64 is fixed at a position shifted in the circumferential direction with respect to the rotor magnet magnetizing yoke 62. With this configuration, the phase of the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the phase of the magnetic pole of the position detecting magnet magnetizing yoke 64 are shifted from each other in the circumferential direction. As a result, the magnetizing device 60 can generate two magnetic fields having different polarities alternately arranged in the circumferential direction and having a phase difference in the circumferential direction. The amount of deviation in the circumferential direction of the position detection magnet magnetizing yoke 64 is based on the error (phase difference) measured in the error measurement step.
  • the error obtained by the measurement can be used as the amount of deviation in the circumferential direction. it can.
  • the rotation direction of the position detection magnet magnetizing yoke 64 is a direction that cancels out the error.
  • the rotor 20 is moved in the direction of the arrow Y1 shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) and inserted into the space 65 of the magnetizing device 60. While the rotor 20 is inserted into the magnetizing device 60, the magnetizing device 60 is energized, and the rotor magnet 10 is magnetized by the magnetic field of the rotor magnet magnetizing yoke 62, and the position detecting magnet magnetizing yoke. The position detection magnet 11 is magnetized by 64 magnetic fields (magnetization step).
  • the rotor magnet 10 When the rotor magnet 10 is preliminarily magnetized and oriented, and the rotor 20 is not magnetized and oriented, the rotor magnet 10 is magnetized according to the orientation magnetic poles of the rotor magnet 10.
  • the position detection magnet 11 is magnetized according to the phase of the position detection magnet magnetizing yoke 64.
  • the phase difference between the magnetic pole of the rotor magnet 10 and the magnetic pole of the position detection magnet 11 is the position of the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the magnetic pole of the position detection magnet magnetizing yoke 64. Equal to the phase difference. Thereby, all the errors obtained by the measurement in the error measurement process can be absorbed.
  • the rotor magnet 10 is magnetized according to the phase of the magnet pole 62 for the rotor magnet
  • the position detection magnet 11 is magnetized according to the phase of the magnetizing yoke 64 for the position detection magnet.
  • the phase difference between the magnetic pole of the rotor magnet 10 and the magnetic pole of the position detection magnet 11 becomes equal to the phase difference between the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the magnetic pole of the position detection magnet magnetizing yoke 64. .
  • all the errors obtained by the measurement in the error measurement process can be absorbed.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a magnetization distribution of the rotor 20 magnetized by the magnetizing device 60.
  • the rotor magnet 10 is located on the outer peripheral side of the rotor 20, and N and S magnetic poles are alternately magnetized in the circumferential direction.
  • the position detection magnet 11 is located on the end face side of the substrate 46, and N magnetic poles and S magnetic poles are alternately magnetized in the circumferential direction.
  • the switching position between the N magnetic pole and the S magnetic pole of the rotor magnet 10 (hereinafter referred to as “between poles”) and the gap between the poles of the position detection magnet 11 are shifted in the circumferential direction.
  • the amount of deviation in the circumferential direction is the same amount as the error obtained in the error measurement process.
  • the direction of deviation is a direction that cancels out the error.
  • the magnetizing device 60 in which the phase of the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the phase of the magnetic pole of the position detecting magnet magnetizing yoke 64 are shifted in the circumferential direction. Is used to magnetize the rotor 20. As a result, the magnetic poles of the rotor magnet 10 and the magnetic poles of the position detection magnet 11 can be magnetized with a phase difference.
  • the magnitude of the phase difference can be made equal to the magnitude of the error measured in the error measurement step, and the direction of the shift can be a direction that absorbs the error.
  • the electric motor 100 including the rotor 20 manufactured by the manufacturing method and manufacturing apparatus of the present embodiment even when the mounting position of the magnetic detection element 47 on the substrate 46 is shifted, the magnetic A position detection error of the rotor 20 by the detection element 47 can be corrected and absorbed.
  • the phase adjustment accuracy due to the rotation is lowered, and the phase error correction accuracy is also lowered.
  • the magnetizing device 60 including two magnetized yokes whose positions are fixed to generate two magnetic fields having a phase difference in the circumferential direction is used, the rotor 20 is rotated. At least, the rotor 20 having the magnetic pole phase difference can be manufactured. Thereby, the phase adjustment accuracy of the magnetic pole is improved, and as a result, the correction accuracy can be improved.
  • the rotor 20 in which the rotor magnet 10 and the position detection magnet 11 are not magnetized and oriented can be used. If the rotor 20 that is not magnetized and oriented is used, the magnetic poles of the rotor magnet 10 and the magnetic poles of the position detection magnet 11 can be obtained without adjusting the rotational position of the rotor 20 inserted in the magnetizing device 60 in the circumferential direction. Thus, a desired magnetic pole phase difference can be generated. According to the manufacturing method and the manufacturing apparatus of the present embodiment, the error correction accuracy can be improved and the manufacturing time can be shortened as compared with the manufacturing method in which the rotor magnet is positioned in the circumferential direction and then magnetized.
  • the magnetic field of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the magnetic field of the position detecting magnet magnetizing yoke 64 can be generated simultaneously. Thereby, the rotor magnet 10 and the position detection magnet 11 can be magnetized simultaneously. As a result, the magnetizing time of the rotor 20 can be shortened.
  • a rotor in which the phase of the magnetic pole of the rotor magnet and the phase of the magnetic pole of the position detection magnet coincide with each other can be used as the reference rotor.
  • the measurement error can be directly used as a circumferential shift amount (correction amount). Therefore, the phase difference between the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the magnetic pole of the position detecting magnet magnetizing yoke 64 can be easily adjusted.
  • the electric motor 100 including the rotor 20 manufactured by the method for manufacturing the rotor of the electric motor according to the present embodiment the misalignment error of the rotor 20 with respect to the stator 20 of the mold stator 40 is absorbed, and the rotor 20 positions can be detected with high accuracy. As a result, the electric motor 100 can be driven with high efficiency and low noise.
  • the error detection rotor 20 having a known phase difference between the phase of the magnetic pole of the rotor magnet 10 and the phase of the magnetic pole of the position detection magnet 11 may be used.
  • the position detection magnet magnetizing yoke 64 is rotated in a direction to cancel the measurement error obtained in the error measuring step, and further rotated in a direction to cancel the known phase difference.
  • a magnetizing device 60 fixed to the above is used.
  • the rotor magnet 10 and the position detection magnet 11 are magnetized at positions shifted by an amount that cancels the measurement error.
  • the order of the reference rotor preparation process and the member preparation process may be interchanged, and the same effect can be obtained in this case.
  • the order of the rotor preparation process and the apparatus preparation process may be interchanged, and the same effect can be obtained in this case.
  • FIG. FIG. 8A is a perspective view of an example of the magnetizing device 60 according to the second embodiment and the rotor 20.
  • FIG. 8B is a perspective view of another example of the magnetizing device 60 according to the first embodiment and the rotor 20.
  • the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the magnetic pole of the position detecting magnet magnetizing yoke 64 are fixed at positions shifted in the circumferential direction.
  • the rotor magnet magnetizing yoke 62 can be rotated in the direction of the arrow Y2 shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • the process of rotating the rotor magnet magnetizing yoke 62 (phase difference changing process) is performed between the apparatus preparing process and the magnetizing process of the first embodiment.
  • the rotor magnet magnetizing yoke 62 can be rotated manually or by a rotation drive unit (not shown).
  • the rotation direction and the rotation amount can be determined based on the error obtained by the measurement in the error measurement process.
  • correction data representing the rotation direction and the rotation amount for correcting the error is input to the rotation drive unit.
  • the correction data is input by a user to an input terminal (not shown), and transmitted from the input terminal to the rotation driving unit.
  • a communication unit (not shown) is provided in the magnetizing device 60, and the correction data based on the error measured in the error measurement process is transmitted from the communication unit to the rotation drive unit before moving to the magnetizing process. It can also be.
  • the rotation driving unit rotates and fixes the position of the rotor magnet magnetizing yoke 62 by the amount of rotation indicated by the correction data in the rotation direction indicated by the input correction data.
  • the circumferential position of the rotor magnet magnetizing yoke 62 can be easily changed.
  • the rotor magnet magnetizing yoke 62 is manually rotated by an amount corresponding to the error measured in the error measuring step and then fixed in position.
  • the magnetizing device 60 after the position change is shown, for example, in FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • the electric motor 100 including the rotor 20 manufactured by the method for manufacturing the rotor of the electric motor according to the present embodiment the misalignment error of the rotor 20 with respect to the stator 20 of the mold stator 40 is absorbed, and the rotor 20 positions can be detected with high accuracy. As a result, the electric motor 100 can be driven with high efficiency and low noise.
  • FIG. 9 is a perspective view of the magnetizing device 60 and the rotor 20 of the present embodiment.
  • the phase of the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the phase of the magnetic pole of the position detecting magnet magnetizing yoke 64 coincide with each other in the circumferential direction.
  • the rotor magnet magnetizing yoke 62 includes a rotor magnet magnetizing coil 61 that generates a magnetic field for magnetizing the rotor magnet 10.
  • the position detecting magnet magnetizing yoke 64 includes a position detecting magnet magnetizing coil 63 for generating a magnetic field for magnetizing the position detecting magnet 11.
  • the error measurement process of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the magnetization process of the present embodiment will be described.
  • the rotor 20 is prepared (rotor preparation step).
  • the rotor 20 includes a rotor magnet 10 provided along the circumferential direction of the rotor shaft 1 and a position detection magnet 11 provided side by side with the rotor magnet 10 on the rotor shaft 1. .
  • the rotor magnet 10 is magnetic pole oriented in advance at the time of molding.
  • the position detection magnet 11 is not pre-polarized at the time of molding.
  • the magnetizing device 60 is prepared (device preparation process).
  • the magnetizing device 60 includes a space 65 into which the rotor 20 can be inserted.
  • the magnetizing device 60 can generate two magnetic fields whose phases coincide with each other in the circumferential direction by the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the position detecting magnet magnetizing yoke 64.
  • the rotor 20 is inserted into the magnetizing device 60.
  • the rotor 20 is inserted into the magnetizing device 60 at a position where the phase of the orientation magnetic pole of the rotor magnet 10 and the phase of the magnetic field generated by the magnetizing device 60 are shifted in the circumferential direction.
  • the difference between these two phases can be the same amount as the error measured in the error measurement step.
  • the rotation direction of the rotor magnet 10 is a direction that cancels the error.
  • the position of the rotor 20 inserted into the magnetizing device 60 is fixed until magnetization is completed.
  • the rotor magnet 10 is magnetized by the magnetic field of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the position detecting magnet 11 is magnetized by the magnetic field of the position detecting magnet magnetizing yoke 64.
  • the rotor magnet 10 is applied with a magnetizing magnetic field deviating from its orientation magnetic pole, but is magnetized according to the orientation magnetic pole of the rotor magnet 10. Since the position detection magnet 11 is not magnetically oriented, it is magnetized according to the phase of the position detection magnet magnetizing yoke 64. As a result, a phase difference is formed between the magnetic pole of the rotor magnet 10 and the magnetic pole of the position detection magnet 11.
  • the following methods for setting the circumferential angle of the rotor 20 inserted into the magnetizing device 60 For example, a method using a plurality of holders (not shown) having different circumferential angles for holding the rotor 20 can be employed. In the case of this method, the holder currently holding the rotor 20 is replaced with another holder having a different circumferential angle selected according to the measurement error of the mold stator 40, and the other holder is used. The rotor 20 is held at the circumferential angle. As a result, the rotor 20 can be held at the optimum circumferential angle according to the measurement error over the magnetizing period.
  • FIG. 10 is a graph showing the correlation between the magnetic flux instruction value of the rotor magnet 10 and the circumferential deviation angle of the magnetic flux of the rotor magnet 10 during magnetization from the magnetic pole of the magnetizing device 60.
  • the magnetizing efficiency decreases.
  • the circumferential shift angle becomes 3.2 degrees or more, the magnetic flux instruction value greatly decreases from about 935. Therefore, it is desirable that the circumferential shift angle of the rotor magnet 10 during magnetization is less than 3.2 degrees.
  • the magnetic flux instruction value when aligned with the oriented magnetic pole is about 961, whereas it is about 960 when it is shifted by 1.5 degrees in the circumferential direction. If the difference between the magnetic flux indication values is about this level, the performance is not greatly affected, and the effect of correcting the measurement error of the mold stator 40 is greater. Therefore, it is more desirable that the circumferential shift angle of the rotor magnet 10 at the time of magnetization is 0 degree or more and less than 1.5 degree.
  • indication value changes with measurement facilities, it is proportional to the magnetic flux number.
  • the magnetizing device 60 is used in which the phase of the magnetic pole of the rotor magnet magnetizing yoke 62 and the phase of the magnetic pole of the position detecting magnet magnetizing yoke 64 coincide. And the deviation
  • the magnetizing device 60 of the present embodiment has a structure shown in FIG. 9, and a structure in which the rotor magnet magnetizing yoke 62 is rotated as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
  • the magnetized yoke is a consumable item, it is desirable to have a structure with a low replacement cost, that is, a simple structure. If the magnetizing device 60 of this embodiment having a simple structure is used, the cost can be reduced. Further, the electric motor 100 including the rotor manufactured by the manufacturing method and manufacturing apparatus of the present embodiment can be driven with high efficiency and low noise.
  • the rotor is manufactured by the manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention. It can be estimated that it was manufactured. Furthermore, the implementation of the present invention can be estimated even when the patterns of the magnetic pole phase differences are different among the rotors of a plurality of electric motors of the same model.

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Abstract

高効率な電動機を得るための電動機の回転子の製造方法及び製造装置を提供するため、回転子軸の周方向に沿って設けられた回転子マグネットと当該回転子軸の軸方向に当該回転子マグネットと並んで設けられた位置検出マグネットとを備える回転子を、異極が周方向に交互に並び且つ周方向に位相差を有する２つの磁界を発生させる回転子マグネット用着磁ヨークと位置検出マグネット用着磁ヨークからなる着磁装置を用いて着磁して、当該回転子マグネットの磁極と当該位置検出マグネットの磁極とに位相差をつける。

Description

電動機の回転子の製造方法及び製造装置
　この発明は、電動機の回転子の製造方法及び製造装置に関するものである。
　従来より、回転子を高効率で回転させることを目的として、ロータマグネットとは別に磁極センサ用のマグネットを回転子に設けた電動機が知られている。センサ用マグネットは、その磁極の位相がロータマグネットの磁極の位相に対して相対的にずれた位置となるように回転子に取り付けられることがある。マグネットの磁極は着磁ヨークなどを用いて着磁される。
　例えば、特許文献１には、磁界用マグネットの磁極とセンサマグネットの磁極との間に角度差をつけるため、センサマグネットを着磁する時に着磁コイルをずらしてから着磁する方法が開示されている。また、例えば、特許文献２には、第１及び第２のロータマグネット着磁ヨークが上下方向に配置され、これら両方の着磁ヨークに電流供給して、センサマグネットとロータマグネットとを同時に着磁する着磁装置が開示されている。
特開２００４－０２３８００号公報 特開２００８－１３１６７８号公報
　特許文献１に開示されている着磁方法の場合、センサマグネットの着磁時に着磁コイルをずらす工程が必要である。それ故、着磁コイルをずらすための機構が必要となり、装置構成が複雑になってしまうという問題があった。また、着磁コイルをずらす量の調整自体が困難であり、磁極の位相調整精度が低いという問題もあった。また、特許文献２に開示されている着磁方法は、センサマグネットとロータマグネットの磁極の位相を一致させることを目的としており、磁極の位相が相対的にずれた２つのマグネットを有する回転子の製造には適用できなかった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、位相差を有する２つのマグネットを備える電動機の回転子を簡単な構成で製造可能であり、位相差調整精度が高い電動機の回転子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
　この発明に係る電動機の回転子の製造方法は、電動機の回転子の製造方法であって、回転子軸の周方向に沿って設けられた回転子マグネットと、前記回転子軸の軸方向に前記回転子マグネットと並んで設けられた位置検出マグネットと、を備えた回転子を準備する回転子準備工程と、前記回転子を挿入できる空間を備え、異極が周方向に交互に並び且つ周方向に位相差を有する２つの磁界を発生させる着磁装置を準備する装置準備工程と、前記回転子を前記着磁装置の前記空間に挿入し、前記２つの磁界の一方によって前記回転子マグネットを着磁し、前記２つの磁界の他方によって前記位置検出マグネットを着磁する着磁工程と、を含むことを特徴とする。
　また、この発明に係る電動機の回転子の製造方法は、回転子軸の周方向に沿って設けられた回転子マグネットと、前記回転子軸の軸方向に前記回転子マグネットと並んで設けられた位置検出マグネットと、を備え、且つ、前記回転子マグネットのみが磁極配向された回転子を準備する回転子準備工程と、前記回転子を挿入できる空間を備え、異極が周方向に交互に並び且つ周方向において位相が互いに一致した２つの磁界を発生させる着磁装置を準備する装置準備工程と、前記回転子を、前記回転子マグネットの配向磁極と前記着磁装置の発生磁界とに位相差を持たせて前記着磁装置の前記空間に挿入し、前記２つの磁界の一方によって前記回転子マグネットを着磁し、前記２つの磁界の他方によって前記位置検出マグネットを着磁する着磁工程と、を含むことを特徴とする。
　また、この発明に係る電動機の回転子の製造装置は、回転子軸の周方向に沿って設けられた回転子マグネットと、前記回転子軸の軸方向に前記回転子マグネットと並んで設けられた位置検出マグネットとを備える電動機の回転子を製造する電動機の回転子の製造装置であって、各々が異極の磁界を周方向に交互に発生させる２つの着磁ヨークを含み、前記２つの着磁ヨークの一方は、円筒状の空間を有しており、前記２つの着磁ヨークの他方は、当該一方の着磁ヨークの円筒軸方向の一端部側に設けられており、当該一方の着磁ヨークの発生磁界と当該他方の着磁ヨークの発生磁界とは周方向に位相差を有することを特徴とする。
　この発明の電動機の回転子の製造方法及び製造装置によれば、位相差を有する２つのマグネットを備える回転子を簡単な構成で製造でき、位相差調整精度も向上させることができる。
実施の形態１の電動機の回転子の製造方法及び製造装置によって製造された回転子を備える電動機の構成を示す断面図である。 （ａ）は、図１の固定子に基板が組付けられた固定子組立体を基板の表側から見た斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の固定子組立体を基板の裏側から見た平面図である。 （ａ）は、図２（ａ）の基板を表側から見た平面図である。（ｂ）は、（ａ）の基板を裏側から見た平面図である。 （ａ）は、回転子軸及び回転子マグネットを回転子軸方向の一端側から見た平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ－Ａ線における回転子軸及び回転子マグネットの断面図である。（ｃ）は、回転子軸及び回転子マグネットを回転子軸の他端側から見た平面図である。 （ａ）は、回転子を位置検出マグネット付け側の反対側から見た平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ－Ｂ線における回転子の断面図である。（ｃ）は、回転子を位置検出マグネット取り付け側から見た平面図である。 （ａ）は、実施の形態１の着磁装置の一例と回転子の斜視図である。（ｂ）は、実施の形態１の着磁装置の別の一例と回転子の斜視図である。 図６の着磁装置によって着磁された回転子の着磁分布を示す模式図である。 （ａ）は、実施の形態２の着磁装置の一例と回転子の斜視図である。（ｂ）は、実施の形態１の着磁装置の別の一例と回転子の斜視図である。 実施の形態３の着磁装置と回転子の斜視図である。 回転子マグネットの磁束指示値と周方向ずれ角度の関係を示すグラフである。
実施の形態１．
　図１は、本実施の形態の電動機の回転子の製造方法及び製造装置によって製造された回転子２０を備える電動機１００の構成を示す断面図である。図２（ａ）は、図１の固定子２０に基板４６が組付けられた固定子組立体５０を基板４６の表側から見た斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の固定子組立体５０を基板４６の裏側から見た平面図である。図３（ａ）は、図２（ａ）の基板４６を表側から見た平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の基板４６を裏側から見た平面図である。
　図１から図３に示すように、電動機１００は、モールド固定子４０と、モールド固定子４０の内側に配置される回転子２０と、モールド固定子４０の軸方向の一端部に取り付けられる金属製のブラケット３０とを備える。電動機１００は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。モールド固定子４０は、固定子４２と、固定子４２に基板４６が組付けられてなる固定子組立体５０と、固定子組立体５０を覆うモールド樹脂部４１とを備える。モールド固定子４０は、固定子組立体５０をモールド樹脂部４１の材料であるモールド樹脂で包埋して形成される。
　固定子４２は、電磁鋼板を積層した固定子コア４３と、固定子コア４３に施された絶縁部４４と、絶縁部４４に巻付けられたコイル４５とを備えている。固定子４２においては、複数のコイル４５が円環状に配列されている。絶縁部４４は、熱可塑性樹脂で固定子コア４３に一体成形され、又は熱可塑性樹脂で成形された別体の成形品を固定子コア４３に組付けられている。また、絶縁部４４には、基板４６を組み付けるための突起５１が複数個、設けられている。突起５１を熱溶着等の加工法によって変形させて基板４６を組付ける。さらに、絶縁部４４には巻線が電気的に接続された複数の端子５３が設けられている。端子５３は、基板４６の端子挿入穴５４に挿入され、半田付けされて、基板４６に電気的に接続される。
　基板４６には、絶縁部４４の複数の突起５１に勘合する複数の穴５２が設けられている。絶縁部４４の複数の突起５１は穴５２に挿入されている。絶縁部４４の突起５１は、熱溶着等の加工法によって変形し、絶縁部４４に組付けられている。また、基板４６には、絶縁部４４の複数の端子５３に勘合する複数の端子挿入穴５４が設けられている。端子５３は、端子挿入穴５４に挿入され、半田付けされ、基板４６に電気的に接続される。基板４６には、磁気検出素子４７が実装されている。磁気検出素子４７は、回転子２０の位置を検出するセンサ回路を構成する。磁気検出素子４７は、図５の位置検出用マグネット１１と対向して配置され、位置検出用マグネット１１から発生する磁気を検出することで回転子２０の位置を検出する。電動機１００がブラシレスＤＣモータである場合、電動機１００には、外部または基板４６に駆動回路（図示せず）が設けられている。駆動回路は、回転子２０の回転子マグネット１０の、固定子４２に対する位置に応じてコイル４５の通電制御をする。これにより、電動機１００の高効率で低騒音な駆動を行うことができる。
　回転子２０には、回転子軸１が一体的に設けられている。すなわち、回転子２０の軸孔４８に回転子軸１が挿通されている。回転子軸１には一対の軸受２１ａ，２１ｂが組付けられている。モールド固定子４０に設けられた中空部４９には、軸受２１ａ，２１ｂが組付けられた回転子２０が挿入されている。軸受２１ａは、基板４６側に配置され、軸受２１ｂはブラケット３０側に配置される。ブラケット３０側は負荷側であるので、軸受２１ｂは、電動機１００の負荷側に配置され、ブラケット３０によって支持されている。また、軸受２１ａは、電動機１００の反負荷側に配置され、モールド樹脂部４１によって支持されている。なお、負荷側は、モールド固定子４０から突出した回転子軸１の先端側であり、反負荷側は、負荷側の反対側である。
　図４（ａ）は、回転子軸１及び回転子マグネット１０を回転子軸１方向の一端側から見た平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ線における回転子軸１及び回転子マグネット１０の断面図である。図４（ｃ）は、回転子軸１及び回転子マグネット１０を回転子軸１方向の他端側から見た平面図である。図５（ａ）は、回転子２０を位置検出マグネット１１付け側の反対側から見た平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ－Ｂ線における回転子２０の断面図である。図５（ｃ）は、回転子２０を位置検出マグネット１１付け側から見た平面図である。
　図４及び図５に示すように、回転子２０は、回転子軸１と、回転子軸１と同軸的に回転子軸１の外周面上に配置され、軸方向に互いに対向する第１の端面１４及び第２の端面１５を有し、成形材料の成形により形成された回転子マグネット１０と、回転子軸１と同軸的に配置され、回転子軸１の軸方向における回転子マグネット１０の一端部に組み付けられた位置検出用マグネット１１とを備えている。なお、以下では、回転子軸１の軸方向を単に「軸方向」という。回転子軸１の軸方向は、回転子マグネット１０の軸方向であり、位置検出用マグネット１１の軸方向でもある。回転子マグネット１０は、回転子軸の周方向に沿って設けられている。位置検出用マグネット１１は、回転子軸１の軸方向に沿って回転子マグネット１０と並んで設けられている。
　回転子マグネット１０は、周方向にＮ極とＳ極とが交互となるように磁極配向される。一方、位置検出マグネット１１は磁極配向されていない。回転子マグネット１０の軸方向の一端面である第１の端面１４には複数個の台座３が設けられており、位置検出用マグネット１１は複数個の台座３上に載置されている。すなわち、位置検出用マグネット１１は複数個の台座３に当接する。また、各台座３上には突起２が設けられている。突起２の各々は位置検出用マグネット１１に設けられた穴１５に挿通され、突起２の先端部が熱溶着されて、熱溶着部１２が形成されている。これにより、位置検出マグネット１１は回転子マグネット１０に容易に位置決め固定される。凹部１３は、回転子マグネット１０の着磁工程において位置決めとして用いることができる。すなわち、回転子マグネット１０を着磁ヨーク６０に挿入する際に、回転子マグネット１０と着磁ヨーク６０との位置合わせに凹部１３を利用することができる。これにより、着磁精度の向上と安定化が図れ、電動機１００の性能が向上する。
　電動機１００を高効率且つ低騒音で駆動するには、回転子２０の位置検出誤差を小さくする必要がある。磁気検出素子４７による回転子２０の周方向の位置の検出精度は、磁気検出素子４７の基板４６上の搭載位置の製造ばらつきの影響を受ける。すなわち、固定子４２に対する磁気検出素子４７の位置ずれによって、回転子２０の検出位置に誤差が生じる。実装設備の精度に応じた位置ずれが生じるので、磁気検出素子４７の実装位置精度を向上させることは困難である。そこで、回転子マグネット１０の磁極と位置検出用マグネット１１の磁極とに位相差を設け、位相差の調整精度を高める方法を採用する。すなわち、固定子４２に対する磁気検出素子４７の位置ずれによる回転子２０の位置検出誤差を打ち消す方向に、回転子２０の回転子マグネット１０の磁極の位相と位置検出用マグネット１１の磁極の位相とを互いにずらすことにより、回転子２０の位置検出誤差の吸収を図る。例えば、回転正方向（＋方向）に誤差があるモールド固定子４０に、回転負方向（－方向）の誤差（位相差）がある回転子２０を組合せることで、モールド固定子４０と回転子２０の誤差が相殺、補正され、回転子２０の位置検出誤差の吸収を図る。
　以下、上記した誤差を測定する誤差測定工程について説明する。
　先ず、回転子マグネット１０と、回転子軸１上に回転子マグネット１０と並んで設けられた位置検出マグネット１１と、を備えた誤差測定用の回転子２０を準備する（誤差測定回転子準備工程）。回転子２０の回転子マグネット１０の磁極の位相と位置検出用マグネット１１の磁極の位相とは互いに一致している。
　次に、円環状に配列された複数のコイル４５を備える固定子４２と、磁気を検出する磁気検出素子４７が搭載された基板４６とをモールド樹脂により包埋してなるモールド固定子４０を準備する（モールド固定子準備工程）。
　次に、回転子２０を固定子４２に挿入してモールド固定子４０と組み合わせて電動機１００を仮り組みする。そして、外力によって回転子２０を回転させながら、位置検出マグネット１０の磁極を検出するとともに、固定子２０のコイル４５に誘起される誘起電圧を検出する（検出工程）。
　次に、コイル４５に誘起される誘起電圧の波形と、磁気検出素子４７の出力波形とを観測、比較して位置検出誤差を測定する（誤差測定工程）。測定においては、例えば、磁極の正負の切り替わり位置と、誘起電圧の正負の切り替わり位置との差を誤差として検出する。磁極の正負の切り替わり位置は、例えば、磁気検出素子４７の出力波形の立上り又は立下り位置から判別できる。誘起電圧の正負の切り替わり位置は、例えば、誘起電圧波形の正負の境界位置（グランドレベル）から判別できる。当該誤差は、誤差測定工程で使用したモールド固定子４０に備えられた基板４６上の磁気検出素子４７の位置ずれ量を反映している。
　図６（ａ）は、本実施の形態の着磁装置６０の一例と回転子２０の斜視図である。図６（ｂ）は、本実施の形態の着磁装置６０の別の一例と回転子２０の斜視図である。以下、図６（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ、上記した磁気検出素子４７の位置ずれ量を吸収するための回転子２０の着磁工程について説明する。
　先ず、回転子２０を準備する（回転子準備工程）。回転子２０は、回転子軸１の周方向に沿って設けられた回転子マグネット１０と、回転子軸１上に回転子マグネット１０と並んで設けられた位置検出マグネット１１と、を備えている。
　次に、着磁装置６０を準備する（装置準備工程）。着磁装置６０には、回転子２０を挿入できる空間６５が設けられている。着磁装置６０は、回転子マグネット１０を着磁する磁界を発生させる回転子マグネット用着磁コイル６１を備えた回転子マグネット用着磁ヨーク６２と、位置検出マグネット１１を着磁する磁界を発生させる位置検出マグネット用着磁コイル６３を備えた位置検出マグネット用着磁ヨーク６４とを有する。回転子マグネット用着磁ヨーク６２及び位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の各々は、異極が周方向に交互に並ぶ磁界を発生する。位置検出マグネット用着磁ヨーク６４は、回転子マグネット用着磁ヨーク６２に対して周方向にずれた位置で固定されている。かかる構成により、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極の位相と、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁極の位相とは互いに周方向にずれている。その結果、着磁装置６０は、異極が周方向に交互に並び且つ周方向に位相差を有する２つの磁界を発生させることができる。位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の周方向のずれ量は、誤差測定工程において測定した誤差（位相差）に基づく。誤差測定工程において、回転子マグネット１０と位置検出用マグネット１１の磁極位相が一致している基準回転子２０を用いた場合には、測定で得られた誤差を周方向のずれ量とすることができる。位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の回転方向は、当該誤差を相殺する方向である。
　次に、図６（ａ）及び（ｂ）に示される矢印Ｙ１の方向に回転子２０を移動させて、着磁装置６０の空間６５に挿入する。回転子２０が着磁装置６０に挿入された状態で着磁装置６０に通電し、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁界によって回転子マグネット１０を着磁するとともに、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁界によって位置検出マグネット１１を着磁する（着磁工程）。
　回転子マグネット１０が予め着磁配向されており、且つ位置検出マグネット１１が着磁配向されていない回転子２０を用いた場合には、回転子マグネット１０は回転子マグネット１０の配向磁極に従って着磁され、位置検出マグネット１１は位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の位相に従って着磁される。このような回転子２０を着磁装置６０に挿入するときには、回転子マグネット１０の配向磁極と回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極とを一致させて着磁装置６０に挿入することができる。このように挿入すれば、回転子マグネット１０の磁極と位置検出マグネット１１の磁極との位相差は、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極と位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁極との位相差に等しくなる。これによって、誤差測定工程における測定によって得られた誤差を全て吸収できる。
　回転子マグネット１０及び位置検出マグネット１１が着磁配向されていない回転子２０を着磁装置６０に挿入するときには、挿入角度を調整する必要はない。回転子マグネット１０は回転子マグネット用着磁ヨーク６２磁極の位相に従って着磁され、位置検出マグネット１１は位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の位相に従って着磁される。これによって、回転子マグネット１０の磁極と位置検出マグネット１１の磁極との位相差は、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極と位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁極との位相差に等しくなる。これによって、誤差測定工程における測定によって得られた誤差を全て吸収できる。
図７は、着磁装置６０によって着磁された回転子２０の着磁分布を示す模式図である。回転子マグネット１０は回転子２０の外周側に位置し、周方向にＮ磁極とＳ磁極とが交互に着磁されている。位置検出用マグネット１１は基板４６の端面側に位置し、周方向にＮ磁極とＳ磁極とが交互に着磁されている。回転子マグネット１０のＮ磁極とＳ磁極の切り替わり位置（以下、極間と称する）と、位置検出用マグネット１１の極間とは互いに周方向にずれている。この周方向のずれ量は誤差測定工程で得られた誤差と同じ量である。ずれの方向は、当該誤差を相殺する方向である。
　以上説明したように、本実施の形態においては、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極の位相と、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁極の位相とが周方向にずれた着磁装置６０を用いて回転子２０を着磁する。これによって、回転子マグネット１０の磁極と、位置検出用マグネット１１の磁極とに位相差をつけて着磁することができる。本実施の形態においては、当該位相差の大きさを誤差測定工程において測定された誤差の大きさに等しくすることができ、当該ずれの方向を当該誤差を吸収する方向とすることができる。それ故、本実施の形態の製造方法及び製造装置によって製造された回転子２０を備える電動機１００によれば、基板４６上の磁気検出素子４７の実装位置がずれている場合であっても、磁気検出素子４７による回転子２０の位置検出誤差を補正、吸収することができる。
　また、本実施の形態とは異なり、回転子２０を回転させて位相を調整する製造方法の場合には、回転による位相調整精度が低くなり、位相誤差の補正精度も下がってしまう。これに対して、本実施の形態においては、周方向に位相差を有する２つの磁界を発生させる位置固定された２つの着磁ヨークを備える着磁装置６０を用いるので、回転子２０を回転させずとも、磁極位相差のある回転子２０を製造することができる。これにより、磁極の位相調整精度が向上し、その結果、補正精度を向上させることができる。
　また、本実施の形態においては、回転子マグネット１０及び位置検出マグネット１１が着磁配向されていない回転子２０を用いることができる。着磁配向されていない回転子２０を用いれば、着磁装置６０に挿入される回転子２０の周方向の回転位置を調整せずとも、回転子マグネット１０の磁極と位置検出マグネット１１の磁極とに所望の磁極位相差を生じさせることができる。本実施の形態の製造方法及び製造装置によれば、回転子マグネットを周方向に位置決めしてから着磁する製造方法に比較して誤差の補正精度を向上できるとともに製造時間も短縮できる。
　また、本実施の形態においては、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁界と、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁界とを同時に発生させることができる。これによって、回転子マグネット１０と位置検出用マグネット１１とを同時に着磁させることができる。その結果、回転子２０の着磁時間を短縮することができる。
　また、誤差測定工程においては、回転子マグネットの磁極の位相と位置検出マグネットの磁極の位相とが互いに一致している回転子を基準回転子として用いることができる。この場合、測定誤差をそのまま周方向のずれ量（補正量）として用いることができる。それ故、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極と位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁極との位相差を簡単に調整できる。
　また、本実施の形態による電動機の回転子の製造方法によって製造した回転子２０を備えた電動機１００においては、モールド固定子４０の固定子２０に対する回転子２０の位置ずれ誤差が吸収され、回転子２０の位置を精度よく検出できる。その結果、電動機１００を高効率且つ低騒音で駆動できる。
　なお、誤差測定工程においては、回転子マグネット１０の磁極の位相と位置検出用マグネット１１の磁極の位相とが既知の位相差を有する誤差検出用の回転子２０を用いることもできる。この場合、着磁工程においては、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４を、誤差測定工程によって得られた測定誤差を打ち消す方向に回転させ、更に、当該既知の位相差分を打ち消す方向に回転させた位置に固定した着磁装置６０を用いる。これによって、上記例と同様に、回転子マグネット１０及び位置検出マグネット１１は、測定誤差を打ち消す分だけずれた位置に着磁される。また、本実施の形態においては、基準回転子準備工程と部材準備工程の順番を入れ替えても良く、この場合にも同様の効果が得られる。また、本実施の形態においては、回転子準備工程と装置準備工程の順番を入れ替えても良く、この場合にも同様の効果が得られる。
実施の形態２．
　図８（ａ）は、実施の形態２の着磁装置６０の一例と回転子２０の斜視図である。図８（ｂ）は、実施の形態１の着磁装置６０の別の一例と回転子２０の斜視図である。実施の形態１の着磁装置６０においては、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極と位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁極とが周方向にずれた位置で固定されていた。これに対して、本実施の形態の着磁装置６０においては、図８（ａ）及び（ｂ）に示される矢印Ｙ２の方向に、回転子マグネット用着磁ヨーク６２を回転自在である。回転子マグネット用着磁ヨーク６２を回転させる工程（位相差変更工程）は、実施の形態１の装置準備工程と着磁工程との間に行われる。回転子マグネット用着磁ヨーク６２は、手動又は回転駆動部（図示せず）によって回転できる。回転方向及び回転量は、誤差測定工程における測定によって得られた誤差に基づいて決定することができる。
　回転駆動部を用いる場合、誤差を補正するための回転方向及び回転量を表す補正データを当該回転駆動部に入力する。補正データは、例えば、ユーザーによって入力端末（図示せず）に入力され、当該入力端末から回転駆動部に送信される。また、例えば、着磁装置６０に通信部（図示せず）を設け、誤差測定工程において測定された誤差に基づく補正データを着磁工程に移る前に当該通信部から回転駆動部に送信する構成とすることもできる。回転駆動部は、入力された補正データが表す回転方向に、補正データが表す回転量だけ、回転子マグネット用着磁ヨーク６２を回転させて位置固定する。かかる回転駆動部を設けることによって、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の周方向の位置を容易に変更できる。手動で誤差補正するためには、回転子マグネット用着磁ヨーク６２を、誤差測定工程において測定された誤差の分だけ手動で回転させてから位置固定する。位置変更後の着磁装置６０は、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される。
　本実施の形態によれば、実施の形態１の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるような、回転子マグネット用着磁ヨーク６２と位置検出マグネット用着磁ヨーク６４とを周方向にずらした位置に予め固定して組み立てた着磁装置６０を複数個、用意する必要が無くなる。すなわち、１つの着磁装置６０を用いて、回転子２０の回転子マグネット１０の磁極と位置検出用マグネット１１の磁極とに、測定誤差に応じた位相差をつけて着磁することが可能となる。着磁装置６０の個数が１つで済むので、製造コストを低減できる。また、本実施の形態による電動機の回転子の製造方法によって製造した回転子２０を備えた電動機１００においては、モールド固定子４０の固定子２０に対する回転子２０の位置ずれ誤差が吸収され、回転子２０の位置を精度よく検出できる。その結果、電動機１００を高効率且つ低騒音で駆動できる。
実施の形態３．
　図９は、本実施の形態の着磁装置６０と回転子２０の斜視図である。本実施の形態の着磁装置６０においては、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極の位相と、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁極の位相とが周方向において互いに一致している。回転子マグネット用着磁ヨーク６２は、回転子マグネット１０を着磁する磁界を発生させる回転子マグネット用着磁コイル６１を備えている。位置検出マグネット用着磁ヨーク６４は、位置検出マグネット１１を着磁する磁界を発生させる位置検出マグネット用着磁コイル６３を備えている。
　本実施の形態の誤差測定工程は実施の形態１と同様である。以下、本実施の形態の着磁工程を説明する。
　先ず、回転子２０を準備する（回転子準備工程）。回転子２０は、回転子軸１の周方向に沿って設けられた回転子マグネット１０と、回転子軸１上に回転子マグネット１０と並んで設けられた位置検出マグネット１１と、を備えている。回転子マグネット１０は、成形時に予め磁極配向されている。一方、位置検出マグネット１１は、成形時に予め磁極配向されていない。
　次に、着磁装置６０を準備する（装置準備工程）。着磁装置６０は、回転子２０を挿入できる空間６５を備えている。着磁装置６０は、回転子マグネット用着磁ヨーク６２と位置検出マグネット用着磁ヨーク６４とにより、周方向において位相が互いに一致する２つの磁界を発生させることができる。
　次に、回転子２０を着磁装置６０に挿入する。このとき、回転子２０を、回転子マグネット１０の配向磁極の位相と着磁装置６０の発生磁界の位相とが周方向にずれた位置で着磁装置６０に挿入する。これら両位相の差は、誤差測定工程において測定した誤差と同じ量とすることができる。回転子マグネット１０の回転方向は、当該誤差を相殺する方向である。着磁装置６０に挿入された回転子２０の位置は、着磁が完了するまで固定される。
　次に、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁界によって回転子マグネット１０を着磁するとともに、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の磁界によって位置検出マグネット１１を着磁する。回転子マグネット１０には、その配向磁極からずれて着磁磁界がかけられるが、回転子マグネット１０の配向磁極に従って着磁される。位置検出マグネット１１は、磁極配向されていないので、位置検出マグネット用着磁ヨーク６４の位相に従って着磁される。これによって、回転子マグネット１０の磁極と位置検出用マグネット１１の磁極とに位相差が形成される。
　着磁装置６０に挿入される回転子２０の周方向の角度を設定する方式としては、以下がある。例えば、回転子２０を保持する周方向角度が異なる複数の保持具（図示せず）を用いる方式を採用することができる。この方式の場合、回転子２０を現在保持している保持具と、モールド固定子４０の測定誤差に応じて選択した、周方向角度が異なる別の保持具とを入れ替え、当該別の保持具で回転子２０を当該周方向角度で保持する。これによって、回転子２０を着磁期間中に亘って、測定誤差に応じた最適な周方向角度で保持することができる。
　また、回転子２０の保持具の周方向の位置を決める位置決め機構（図示せず）を用いる方式を採用することもできる。この方式の場合、モールド固定子４０の測定誤差に応じて周方向への回転角度を決定し、位置決め機構によって回転子２０を当該回転角度分だけ回転させた位置で固定する。これによって、回転子２０の周方向の角度を変えて保持することができる。
　図１０は、回転子マグネット１０の磁束指示値と、着磁時における回転子マグネット１０の磁束の、着磁装置６０の磁極からの周方向ずれ角度との相関を示すグラフである。一般的に、マグネットの配向磁極からずらした位置で着磁磁界をかけた場合には着磁効率は落ちる。図１０に示されるとおり、周方向のずれ角度が３．２度以上になると、磁束指示値が約９３５から大きく低下する。それ故、着磁時における回転子マグネット１０の周方向のずれ角度は３．２度未満であることが望ましい。また、配向磁極に合わせた場合の磁束指示値が約９６１であるのに対し、周方向に１．５度ずれた場合には約９６０である。磁束指示値の差がこの程度であれば性能に大きな影響はなく、モールド固定子４０の測定誤差を補正する効果の方が大きい。それ故、着磁時における回転子マグネット１０の周方向のずれ角度は０度以上１．５度未満であることが更に望ましい。なお、磁束指示値は、測定設備により変わるが、磁束数に比例する。
　本実施の形態の製造方法においては、回転子マグネット用着磁ヨーク６２の磁極の位相と位置検出用マグネット着磁ヨーク６４の磁極の位相とが一致している着磁装置６０を用いる。そして、着磁時に回転子２０の周方向のずれ角度を調整する。これにより、単純な構成の着磁装置６０を用いながらも、回転子２０の回転子マグネット１０と位置検出用マグネット１１の磁極とに位相差をつけて着磁することができる。本実施の形態の着磁装置６０は、図９に示される構造を有しており、図６（ａ）及び図６（ｂ）のように回転子マグネット用着磁ヨーク６２を回転させた構造と比較して簡単な構造である。一般的に着磁ヨークは消耗品であるので、交換コストが安価な構造すなわち簡単な構造であることが望ましい。簡単な構造である本実施の形態の着磁装置６０を用いれば、コストを低減できる。また、本実施の形態の製造方法及び製造装置によって製造した回転子を備えた電動機１００は、高効率で低騒音な駆動を行うことができる。
　なお、例えば、電動機の回転子にマグネットビュアシートを当てて回転子マグネットと位置検出マグネットとに磁極位相差が形成されていることを確認できれば、当該回転子が本発明の製造方法及び製造装置によって製造されたと推定することができる。さらには、同一機種の複数個の電動機の回転子において磁極位相差のパターンが異なる場合にも、本発明の実施を推定できる。
１　回転子軸、２　突起、３　台座、４　熱溶着部、１０　回転子マグネット、１１　位置検出用マグネット、１２　熱溶着部、１３　凹部、１４　第１の端面、１５　第２の端面、２０　回転子、２１ａ，２１ｂ　軸受、３０　ブラケット、４０　モールド固定子、４１　モールド樹脂部、４２　固定子、４３　固定子コア、４４　絶縁部、４５　コイル、４６　基板、４７　磁気検出素子、４８　軸孔、４９　中空部、５０　固定子組立体、５１　突起、５２　穴、５３　端子、５４　端子挿入穴、６０　着磁ヨーク、６１　回転子マグネット用着磁コイル、６２　回転子マグネット用着磁ヨーク、６３　位置検出マグネット用着磁コイル、６４　位置検出マグネット用着磁ヨーク

Claims (13)

  1. 　電動機の回転子の製造方法であって、
    　回転子軸の周方向に沿って設けられた回転子マグネットと、前記回転子軸の軸方向に前記回転子マグネットと並んで設けられた位置検出マグネットと、を備えた回転子を準備する回転子準備工程と、
    　前記回転子を挿入できる空間を備え、異極が周方向に交互に並び且つ周方向に位相差を有する２つの磁界を発生させる着磁装置を準備する装置準備工程と、
    　前記回転子を前記着磁装置の前記空間に挿入し、前記２つの磁界の一方によって前記回転子マグネットを着磁し、前記２つの磁界の他方によって前記位置検出マグネットを着磁する着磁工程と、を含むことを特徴とする電動機の回転子の製造方法。
  2. 　前記回転子準備工程においては、前記回転子として、前記回転子マグネット及び位置検出マグネットが磁極配向されていないものを準備することを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子の製造方法。
  3. 　前記装置準備工程と前記着磁工程との間に、前記位相差を変更する位相差変更工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機の回転子の製造方法。
  4. 　円環状に配列された複数のコイルを備える固定子と、磁気の変化を検出する磁気検出素子が搭載された基板と、をモールド樹脂により包埋してなるモールド固定子を準備するモールド固定子準備工程と、
    　回転子を前記モールド固定子に挿入して回転させながら前記位置検出マグネットの磁極を検出するとともに、前記固定子の前記コイルに誘起される誘起電圧を検出する検出工程と、
    　前記検出工程において検出された磁極の正負の切り替わり位置と誘起電圧の正負の切り替わり変化位置との差を誤差として測定する誤差測定工程と、を含み、
    　前記装置準備工程においては、前記誤差に基づく補正量を前記位相差とすることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電動機の回転子の製造方法。
  5. 　前記検出工程においては、前記回転子として、回転子マグネットの磁極の位相と位置検出マグネットの磁極の位相とが互いに一致している回転子を用い、
    　前記装置準備工程においては、前記誤差に相当する周方向の距離を前記補正量とすることを特徴とする請求項４に記載の電動機の回転子の製造方法。
  6. 　電動機の回転子の製造方法であって、
    　回転子軸の周方向に沿って設けられた回転子マグネットと、前記回転子軸の軸方向に前記回転子マグネットと並んで設けられた位置検出マグネットと、を備え、且つ、前記回転子マグネットのみが磁極配向された回転子を準備する回転子準備工程と、
    　前記回転子を挿入できる空間を備え、異極が周方向に交互に並び且つ周方向において位相が互いに一致した２つの磁界を発生させる着磁装置を準備する装置準備工程と、
    　前記回転子を、前記回転子マグネットの配向磁極と前記着磁装置の発生磁界とに位相差を持たせて前記着磁装置の前記空間に挿入し、前記２つの磁界の一方によって前記回転子マグネットを着磁し、前記２つの磁界の他方によって前記位置検出マグネットを着磁する着磁工程と、を含むことを特徴とする電動機の回転子の製造方法。
  7. 　前記着磁工程においては、前記位相差を１．５度以上３．２度以下とすることを特徴とする請求項６に記載の電動機の回転子の製造方法。
  8. 　前記着磁工程においては、前記位相差を０度以上１．５度以下とすることを特徴とする請求項６に記載の電動機の回転子の製造方法。
  9. 　前記着磁工程においては、前記２つの磁界を同時に発生させることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の電動機の回転子の製造方法。
  10. 　回転子軸の周方向に沿って設けられた回転子マグネットと、前記回転子軸の軸方向に前記回転子マグネットと並んで設けられた位置検出マグネットとを備える電動機の回転子を製造する電動機の回転子の製造装置であって、
    　各々が異極の磁界を周方向に交互に発生させる２つの着磁ヨークを含み、
    　前記２つの着磁ヨークの一方は、円筒状の空間を有しており、
    　前記２つの着磁ヨークの他方は、当該一方の着磁ヨークの円筒軸方向の一端部側に設けられており、
    　当該一方の着磁ヨークの発生磁界と当該他方の着磁ヨークの発生磁界とは周方向に位相差を有することを特徴とする電動機の回転子の製造装置。
  11. 　前記２つの着磁ヨークの一方を周方向に回転させる回転駆動部を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電動機の回転子の製造装置。
  12. 　前記位相差が１．５度以上３．２度以下であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電動機の回転子の製造装置。
  13. 　前記位相差が０度以上１．５度以下であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電動機の回転子の製造装置。
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