JP2011125115A

JP2011125115A - 磁石埋込式回転電機

Info

Publication number: JP2011125115A
Application number: JP2009279585A
Authority: JP
Inventors: Yukinari Fujisawa; 勧也藤澤; Toshihiko Sakai; 俊彦酒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-23

Abstract

【課題】上記従来の問題点を解消し、永久磁石を傷を付けることなく挿入することにより、簡便で低コストで磁気特性の安定した磁石埋込式回転電機を提供することにある。
【解決手段】複数個の巻線構造体から形成された固定子と、電磁鋼板を積層したコア構造体の挿入溝に永久磁石を挿入して組立てた回転子とを有する磁石埋込式回転電機において、上記回転子の上記挿入溝の一部に永久磁石に弾性接触する弾性支持片を形成し、この弾性支持片は上記永久磁石の挿入時に弾性変形して永久磁石との間に隙間を生じるように外力を受ける押圧部を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転子に永久磁石を埋め込んだ磁石埋込式回転電機に関し、特にサーボモータに用いるのに適した大トルクを発生可能なモータに関するものである。大出力や大トルクを発生させて射出成形機の射出軸や、プレス機械の加圧ラムなどに要求される高加速動作を実現するための駆動用モータを主たる対象とする。

磁石埋込式回転電機は、堅牢、高効率が特徴で加工機のスピンドル軸駆動や、電気自動車の駆動モータなどで検討および実用が進んでいる。この構造は、所定の設計形状の電磁鋼板を積層して作った回転子コアに設けた磁石挿入用空間に、永久磁石を挿入し、樹脂や接着剤を隙間に充填して固定したものが主流である。

しかし、この構造では、製作に時間がかかり、また品質的にも接着剤の充填具合によるばらつきなどの欠点があった。この改善策として、磁石を入れた後に、上下から当板を配置して、これらをカシメにより締結する方法があるが、追加の部品が必要となり、簡便さには欠けていた。

特許文献１である特開２０００-３４１９２０号公報では、ロータの磁石挿入孔の空隙に固定用バネを圧入して、これにより永久磁石を一方向に押し付けて、位置のばらつきを無くすとともに、動作時の磁石のがたつきを防止していた。また、特許文献２の特開２００４-２８９９０４号公報には、ロータの磁石挿入溝の周囲に予め弾性支持機構を形成し、弾性部材を別途設けることなく直接保持するようにしたものが記載されている。

特開２０００-３４１９２０号公報特開２００４-２８９９０４号公報

しかしながら、特許文献１に示されるものは、固定用バネの別部品を必要としてコストが掛かり、追加の作業を必要とする問題がある。また、特許文献２に示される構成では、弾性支持機構によって弾性力が常時働いている挿入溝に永久磁石を圧入することで、永久磁石に弾性力を作用させて支持しているが、圧入時に金属同士の摺動で永久磁石と挿入溝の表面に傷が付いたり塗装剥がれの問題がある。すなわち、永久磁石や電磁鋼板に傷や塗装剥れがあると、磁気的品質が不均一となり、錆びが生じる恐れがある。また、挿入溝に複数の磁石を圧入する場合は、挿入に手間がかかるなどの問題がある。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、永久磁石を傷を付けることなく挿入することにより、簡便で低コストで磁気特性の安定した磁石埋込式回転電機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、複数個の巻線構造体から形成された固定子と、電磁鋼板を積層したコア構造体の挿入溝に永久磁石を挿入して組立てた回転子とを有する磁石埋込式回転電機において、
上記回転子の上記挿入溝の一部に永久磁石に弾性接触する弾性支持片を形成し、この弾性支持片は上記永久磁石の挿入時に弾性変形して永久磁石との間に隙間を生じるように外力を受ける押圧部を有することを特徴とする。

また、上記押圧部は上記弾性支持片の上記永久磁石との非接触面に設けられたことを特徴とする。また、上記押圧部は上記弾性支持片に設けられた凸部から構成されても良く、上記押圧部は上記弾性支持片に設けられた凹部から構成されても良い。

本発明によれば、回転子のコアに挿入した磁石を簡便かつ確実に固定ができ、低コストで特性の安定化を図ることができる。

本発明実施例１の回転電機の構成を示す断面図。同じく図１の永久磁石の挿入部分の詳細図。同じく永久磁石の挿入時の状態を示す説明図。同じく永久磁石の挿入後の状態を示す説明図。本発明実施例２の永久磁石の挿入部分の説明図。本発明実施例３の永久磁石の挿入部分の説明図。本発明実施例４の永久磁石の挿入部分の説明図。

本発明の実施例を図に基いて説明する。図１で１は、半径方向の内側に向って固定子背部２から放射状に突出形成された複数のティース部３と、このティース部３を巻回するコイル４が挿入されるスロット部５を有する電磁鋼板からなる固定子、６は、上記ティース部３に対向するように外周部に沿って複数の矩形の永久磁石８が埋め込まれた電磁鋼板からなる回転子である。

図２は永久磁石の回転子６への２ヶ所の挿入部分の詳細図で、７は外周に沿って設けられた永久磁石８の挿入溝、９は挿入溝７の左右側面の一部を突出させて切込みを入れて形成された弾性支持片である。弾性支持片９は、湾曲状に切込まれた湾曲部９ｂと、この湾曲面９ｂの裏面の永久磁石８との接触部９ｄと、外力を受ける押圧部９ａと、湾曲の切込みによって板厚が薄く形成された変形部９ｃで構成される。

押圧部９ａは、矢印Ａ方向の外力が加えられたとき、その作用線（破線で示す）が湾曲部９ｂで形成される空洞と交差するように位置が設定される。したがって、押圧部９ａに矢印Ａ方向の外力を受けると、変形部９ｃで矢印Ｂ方向に変形する。

上記構成において、永久磁石を挿入溝に挿入する動作を説明する。挿入に際し先ず、図３に示す挿入溝７の両側端に合成樹脂製の楔形の冶具（図示せず）を挿入して押圧部３ａを矢印Ａ方向に押す。両側の弾性支持片９は、挿入溝７の両側が広がるように左右に弾性変形して、接触面９ｄが矢印Ｂ方向に移動する。この状態で永久磁石８を挿入すると、図２、図３に示すように弾性支持片９の接触面９ｄと永久磁石８の間に空隙１０が生じる。したがって、磁石８は上記空隙１０によって拡大された挿入溝に挿入されることになり、挿入溝７の内壁との間で擦れて互いに傷が付くことなく円滑に挿入がなされる。このように、この弾性支持片９は上記永久磁石８の挿入時に弾性変形して永久磁石８との間に空隙１０を生じるように外力を受ける押圧部９ａを有する。

次いで、磁石８が挿入溝７の底部まで挿入されたとき、上記楔形の冶具を挿入溝７から抜き取る。すると押圧部９ａへの外力が失われ、弾性支持片９は弾性により図４に示すように矢印ｃ方向に戻り、上記空隙１０が無くなるように接触面９ｄが永久磁石８の両側端面に接触して、永久磁石８を挿入溝内に支持する。この接触面９ｄは常に弾性力によって永久磁石８を両側から溝内に強固に支持し、回転子の大トルクによる急加減速に際しても、遊びが生じることはない。

このようにして、簡易な方法で永久磁石を挿入溝７内に固定でき、しかも挿入時に磁石と挿入溝に擦れ傷が生じることがないので、磁気特性にばらつきがなく均一な品質を保つことができる。なお、上記楔以外に合成樹脂製の薄板を挿入溝７に挿入し、矢印Ａ方向に押圧しても良い。また、楔は合成樹脂製のものを用いるので、回転子を構成する電磁鋼板と接触しても傷をつけることがない。

上記弾性支持片９の押圧部９ａは、永久磁石との接触面以外の非接触面に設けられており、冶具挿入時に冶具が磁石の挿入の邪魔にならないようにしている。また、押圧部９ａとして平坦な面を用いているが、他の形状でも良い。

図５は実施例２の永久磁石の挿入部分の説明図で、押圧部は円形の突状部９ｅから構成されている。この構成では、突状部９ｅの頂部が湾曲部で構成され空洞と交差する位置に設定することで、外力の作用点を限定することができる。断面矩形の楔１１を挿入溝７に挿入することにより、突状部９ｅの頂部がＡ方向に押圧され、弾性支持片９を確実に変形させることができる。この実施例によれば、突状部９ｅが円形をしているので成形が容易である。

図６は実施例３の永久磁石の挿入部分の説明図で、押圧部は凸部９ｆから構成されている。この構成では、突状部９ｆが湾曲部で構成され空洞と交差する位置に設定することで、外力の作用点を限定することができる。図５と同様に断面矩形の楔１１を挿入溝７に挿入することにより、凸部９ｆの頂部がＡ方向に押圧され、弾性支持片９を確実に変形させることができる。

図７は実施例４の永久磁石の挿入部分の説明図で、押圧部は凹部９ｇから構成されている。この構成では、凹部９ｇが湾曲部で構成され空洞と交差する位置に設定することで、外力の作用点を限定することができる。断面矩形の楔１１は挿入溝７に挿入されたとき、上記凹部９ｇに嵌り込む突起が形成され、凹部９ｇがＡ方向に押圧され、弾性支持片９を確実に変形させることができる。この実施例では、楔１１で押圧部を押圧するとき、滑らないという特徴を有する。

なお、湾曲部９ｂは正確な変形寸法を実現して磁石挿入作業を容易にする作用を有するが、作業の容易性を考えず単に原理的に空隙を発生させるだけであれば、弾性支持片９に湾曲部９ｂを設けず、押圧部９ｆを弾性支持片９の磁石から遠い部分に設けることでも同様の作用と効果は実現可能である。

上記各実施例では、この弾性支持片９が上記永久磁石８の挿入時に弾性変形して永久磁石８との間に空隙１０を生じるように外力を受ける押圧部（９ａ、９ｅ、９ｆ、９ｇ）を有するので、回転子６の製作工程が短縮でき、また品質的にも接着剤の充填具合によるばらつきなどがなく、また、永久磁石や挿入溝の電磁鋼板に傷や塗装剥れを防止でき、磁気的品質が不均一となることもなく、錆びが生じる恐れもない。したがって、品質ばらつきがなく、射出成形機の射出性能の向上や制御性能の向上、また、プレス機械のプレス性能の向上や品質向上が実現できる。

１…固定子、６…回転子、７…挿入溝、８…永久磁石、９…弾性支持片、９ａ、９ｅ、９ｆ、９ｇ…押圧部、９ｅ…円形の突状部、９ｆ…凸部、９ｇ…凹部、９ｂ…湾曲部、９ｃ…変形部、９ｄ…接触面、１０…空隙。

Claims

複数個の巻線構造体から形成された固定子と、電磁鋼板を積層したコア構造体の挿入溝に永久磁石を挿入して組立てた回転子とを有する磁石埋込式回転電機において、
上記回転子の上記挿入溝の一部に永久磁石に弾性接触する弾性支持片を形成し、この弾性支持片は上記永久磁石の挿入時に弾性変形して永久磁石との間に隙間を生じるように外力を受ける押圧部を有することを特徴とする磁石埋込式回転電機。
請求項１に記載の磁石埋込式回転電機において、上記押圧部は上記弾性支持片の上記永久磁石との非接触面に設けられたことを特徴とする磁石埋込式回転電機。
請求項２に記載の磁石埋込式回転電機において、上記押圧部は上記弾性支持片に設けられた凸部から構成されたことを特徴とする磁石埋込式回転電機。
請求項２に記載の磁石埋込式回転電機において、上記押圧部は上記弾性支持片に設けられた凹部から構成されたことを特徴とする磁石埋込式回転電機。