(57)【要約】【課題】磁石挿入孔内に磁石を堅固に固定し、且つ、磁束を確実に通すことが可能な回転子を製造することのできる電動機回転子の製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】回転子コア５の磁石挿入孔５ａに対応する位置で磁石６を保持するカバー２と、このカバー２に保持された磁石６を回転子コア５内部へ移動させて磁石挿入孔５ａ内へ挿入する押し冶具４と、を備え、押し冶具４は、該押し冶具４、及び回転子コア５、及びカバー２を、回転子コア５のシャフト５ｂを中心とし且つ同一の回転速度で回転させた状態で、カバー２に保持されている磁石６を回転子コア５の磁石挿入孔５ａに挿入することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の回転軸方向に伸びる磁石挿入孔を備えた回転子コアと、該回転子コアの磁石挿入孔に挿入された磁石とを備える電動機回転子を製造する製造装置であって、
前記回転子コアの磁石挿入孔に対応する位置で磁石を保持する磁石保持手段と、
前記磁石保持手段に保持された磁石を前記回転子コア内部へ移動させて前記磁石挿入孔へ挿入する磁石挿入手段と、を備え、
前記磁石挿入手段は、
該磁石挿入手段、及び前記回転子コア、及び前記磁石保持手段を、前記回転子の回転軸を中心とし且つ同一の回転速度で回転させた状態で、前記磁石保持手段に保持されている磁石を前記回転子コアの磁石挿入孔へ挿入することを特徴とする電動機回転子の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機回転子の製造装置において、
前記回転子コアと前記磁石保持手段と前記磁石挿入手段のうちの少なくとも２つは、互いに固定可能であることを特徴とする電動機回転子の製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の電動機回転子の製造装置において、
前記電動機は、車両の駆動用電動機であり、
前記磁石を磁石挿入孔へ挿入する際の前記回転子コアの回転数は、前記電動機が車両を駆動するときの回転数よりも高い回転数であることを特徴とする電動機回転子の製造装置。
【請求項４】
回転子の回転軸方向に伸びる磁石挿入孔を備えた回転子コアと、該回転子コアの磁石挿入孔に挿入された磁石とを備える電動機回転子を製造する製造方法であって、
前記回転子コアと、前記磁石挿入孔に対応する位置に磁石が保持された磁石保持手段と、当該磁石保持手段に保持された磁石を前記磁石挿入孔方向へ移動させて挿入する磁石挿入手段と、を同一の回転速度で回転させる工程と、
回転の遠心力により前記回転子コアが外周側に変形した状態で、前記磁石挿入手段により、前記磁石保持手段に保持された磁石を前記回転子コアの磁石挿入孔に挿入する工程と、
を有することを特徴とする電動機回転子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電動機回転子の製造方法において、
前記回転子コアと前記磁石保持手段と前記磁石挿入手段のうちの少なくとも２つは、互いに固定可能であることを特徴とする電動機回転子の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれかに記載の電動機回転子の製造方法において、
前記電動機は、車両の駆動用電動機であり、
前記磁石を磁石挿入孔へ挿入する際の前記回転子コアの回転数は、前記電動機が車両を駆動するときの回転数よりも高い回転数であることを特徴とする電動機回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機回転子の製造装置及び製造方法に関り、特に、回転子コアの磁石挿入孔へ磁石を容易に挿入する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動機回転子に用いられる回転子コアには、複数の磁石が埋め込まれており、製造工程において、回転子コアに形成される複数の磁石挿入孔内に磁石を挿入する作業が必要となる。
【０００３】
図１０（ａ）は回転子コア１０１の構成図、同図（ｂ）は磁石挿入孔１０２に磁石１０３を挿入したときの様子を示す説明図であり、同図に示すように、従来における回転子コアの製造方法では、磁石挿入孔１０２に磁石１０３を挿入するために、磁石挿入孔１０２の幅を磁石１０３の幅よりも１００［μｍ］程度大きくしており、磁石挿入後には、大きさの違いにより生じる磁石挿入孔の隙間部分に接着剤を塗布したり、或いは、特開２０００−３４１９２０号公報（特許文献１）、特開２０００−１７５３８８号公報（特許文献２）に記載されているように、バネを挿入する方法が採られていた。
【０００４】
つまり、隙間に接着剤を塗布する方法では、図９（ａ）に示すように、磁石１０３に接着剤を塗布し、その後、磁石１０３を回転子コア１０１の磁石挿入孔１０２内に挿入し、接着剤を硬化させる。また、バネを挿入する方法では、同図（ｂ）に示すように、バネを磁石挿入孔１０２内に挿入し、その後、磁石１０３を挿入し、バネの弾性力により、磁石１０３を堅固に固定する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４１９２０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１７５３８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した接着剤を塗布する方法では、磁石１０３と磁石挿入孔１０２との間に接着剤の層ができてしまい、また、バネを挿入する方法では、磁石１０３と磁石挿入孔１０２との間に空気の層ができてしまうので、磁束が通り難くなってしまうという問題が発生していた。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、磁石挿入孔内に磁石を堅固に固定し、且つ、磁束を確実に通すことが可能な回転子を製造することのできる電動機回転子の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、回転子の回転軸方向に伸びる磁石挿入孔を備えた回転子コアと、該回転子コアの磁石挿入孔に挿入された磁石とを備える電動機回転子を製造する製造装置であって、前記回転子コアの磁石挿入孔に対応する位置で磁石を保持する磁石保持手段と、前記磁石保持手段に保持された磁石を前記回転子コア内部へ移動させて前記磁石挿入孔へ挿入する磁石挿入手段と、を備え、前記磁石挿入手段は、該磁石挿入手段、及び前記回転子コア、及び前記磁石保持手段を、前記回転子の回転軸を中心とし且つ同一の回転速度で回転させた状態で、前記磁石保持手段に保持されている磁石を前記回転子コアの磁石挿入孔へ挿入することを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の電動機回転子の製造装置及び製造方法では、回転子コアに形成される磁石挿入孔の弾性力により、磁石を保持するので、従来のように、接着剤を塗布する作業やバネを挿入する作業を省略することができ、磁石を固定する作業の工程を削減することができ、作業の能率化、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動機回転子の製造装置に回転子コアが取り付けられたときの様子を示す斜視図、図２（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
図示のように、この電動機回転子の製造装置は、磁石の挿入対象となる回転子コア５を覆うハウジング１と、該ハウジング１の前後に設けられるカバー２，３と、押し冶具４と、を備えている。カバー３とハウジング１とカバー２は、ボルト（図示省略）を締結することにより、互いに固定することができる。
【００１３】
回転子コア５は、例えば、車両に搭載される駆動用モータの回転子に用いられるものであり、円盤形状のケイ素鋼板等からなる薄板を積層して形成されている。この回転子コア５の中心部には、焼き嵌め等により電動機の回転軸となるシャフト５ｂが固定されている。また、回転子コア５の複数箇所（図では４極回転子の例であるので、４箇所）には、磁石６を挿入するための磁石挿入孔５ａが設けられている。
【００１４】
カバー３は、中心部にシャフト３ａが設けられており、該シャフト３ａは、回転子コア５に設けられたシャフト５ｂの一端側とスプライン結合している。つまり、シャフト３ａにはスプラインが形成され、シャフト５ｂの一端側には、このスプラインと嵌合する嵌合孔５ｃが形成され、これらが結合している。
【００１５】
カバー（磁石保持手段）２は、中心部にシャフト２ａが設けられており、該シャフト２ａは、回転子コア５に設けられたシャフト５ｂの他端側の嵌合孔５ｃとスプライン結合している。また、カバー２の外周部には、複数箇所（図では４箇所）に磁石保持孔２ｂが形成されており、該磁石保持孔２ｂ内には、回転子コア５の磁石挿入孔５ａに挿入するための磁石６が保持されている。
【００１６】
更に、カバー２の磁石保持孔２ｂの外周側面２ｂ１は、カバー２のシャフト２ａを回転子コア５のシャフト５ｃと連結した状態で、回転子コア５の磁石挿入孔５ａの外周側面５ａ１と略同一面となる位置に設けられている。
【００１７】
押し冶具（磁石挿入手段）４は、鉄等の剛性の高い材質で形成され、中央部にシャフト２ａを挿通するための透孔４ｃが形成された円盤状の基部４ａと、該基部４ａからカバー２側に突起し、磁石保持孔２ｂ内に保持されている磁石６を回転子コア５側に押しつけるための複数（図では４個）の突起部４ｂが形成されている。突起部４ｂは、磁石保持孔２ｂと略同一の長さを有している。
【００１８】
図３は、カバー３に設けられる磁石保持孔２ｂと、この磁石保持孔２ｂ内に保持されている磁石６、及び回転子コア５に形成される磁石挿入孔５ａの位置関係を示す説明図である。同図に示すように、磁石保持孔２ｂは、略長方形状を成しており、その横幅（長手方向の幅）はＬ２、縦幅（短手方向の幅）はｈ２とされ、磁石の横幅はＬ１、縦幅はｈ１とされている。そして、磁石保持孔２ｂの縦方向及び横方向にはそれぞれ、１００［μｍ］の隙間が形成されている。つまり、Ｌ２＝Ｌ１＋１００［μｍ］、ｈ２＝ｈ１＋１００［μｍ］である。
【００１９】
また、回転子コア５に形成される磁石挿入孔５ａは、外周側が幅広（図中三角形状に広がった部分）に形成され、その横幅はＬとされ、縦幅はｈ３とされている。縦幅ｈ３は磁石６の縦幅ｈ１以下、即ち、ｈ３≦ｈ１とされている。
【００２０】
次に、上述のように構成された電動機回転子の製造装置を用いて、回転子コア５の磁石挿入孔５ａ内に磁石６を挿入する際の手順について、図４（ａ）〜（ｄ）に示す説明図、及び図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２１】
ハウジング１内に回転子コア５を組み付ける手順を説明すると、まず、図１に示したカバー２とハウジング１をボルト締めにより固定する。その後、回転子コア５をハウジング１の挿入孔１ａ（図２（ａ）参照）に挿入し、回転子コア５のシャフト５ｂとカバー２に設けられたシャフト２ａとをスプライン結合する。
【００２２】
次いで、カバー３のシャフト３ａと回転子コア５のシャフト５ｂとをスプライン結合させてカバー３を組み付けた後、カバー３とハウジング１とをボルト締めにより固定する。これにより、図４（ａ）に示すように、ハウジング１内への回転子コア５の装着が終了する。
【００２３】
その後、同図（ｂ）に示すように、カバー２の磁石保持孔２ｂ内に、磁石６を挿入する。そして、同図（ｃ）に示すように、押し冶具４の突起部４ｂをカバー２の磁石保持孔２ｂ内に挿入し、磁石６を回転子コア５方向に押しつけるように、外力を加える。この際、回転子コア５の磁石挿入孔５ａの縦幅ｈ３（図３参照）は、磁石６の厚み寸法ｈ１以下であるので（ｈ３≦ｈ１）、磁石６は回転子コア５の磁石挿入孔５ａ内には挿入されない。
【００２４】
この状態で、同図（ｄ）、及び図８のステップＳ１に示すように、カバー２のシャフト２ａを、駆動用のモータ（図示省略）を用いて、常用回転数（例えば、車両の駆動用モータとして使用する場合には、車両搭載時の使用回転数）よりも高い回転数で回転させる。すると、シャフト２ａと連結されている回転子コア５、及びカバー３が共に回転することになる。
【００２５】
なお、この際の回転方向は、回転子コアが通常時に回転する方向（車両の駆動用モータとして使用する場合には、車両の前進側に回転する方向）とすることが望ましい。
【００２６】
これにより、図５に示すように、回転子コア５に遠心力が作用するので、図６（ａ）に示すように、回転子コア５の外周部に形成された磁石挿入孔５ａは、遠心力により、その縦方向の幅が広がることになり、磁石の縦幅ｈ３よりも大きくなる。この状態で、図４（ｄ）、及び図８のステップＳ２に示すように、押し冶具４の突起部４ｂをカバー２側へ押しつけると、磁石６が回転子コア５の磁石挿入孔５ａ内に挿入される。
【００２７】
このとき、回転子コア５の磁石挿入孔５ａが遠心力により広がり、破損する可能性がある場合には、円筒状のハウジング１の内径（図２（ａ）に示すコア挿入孔１ａの直径）を回転子コア５の静止時の直径に磁石挿入孔５ａが破損する変形量（限界変形量）を加えた寸法以下とすることにより、即ち、図２（ａ）に示す寸法Ｓ１を磁石挿入孔５ａが破損する変形量以下とすることにより、回転子コア５が遠心力による変形により破損することを防止することができる。
【００２８】
その後、磁石挿入孔５ａ内への磁石６の挿入が確認された場合には、図８のステップＳ３に示すように、シャフト２ａの回転を停止させ、押し冶具４の突起部４ｂに加えられる外力を停止させる。なお、磁石６が挿入されたことを確認する方法としては、押し冶具４がカバー２に接したことを作業者が目視で確認しても良いし、押し冶具４がカバー２に接したときにオンとなるスイッチを用いることにより、自動的に回転を停止させるようにしても良い。
【００２９】
そして、回転が停止すると、図６（ｂ）に示すように、遠心力で広げられた磁石挿入孔５ａが元の縦幅に戻るので、回転子コア５の弾力により、挿入した磁石６が堅固に固定される。
【００３０】
次に、実際に回転子コア５を回転させたときの、磁石挿入孔５ａの変形量について説明する。図７は、磁石挿入部５ａの変形量の実験結果データを示す説明図である。例えば、コアの外径Ｄがφ２５０［ｍｍ］、磁石挿入孔５ａの横幅Ｌｐが２７［ｍｍ］、ブリッジ部の高さｈ（変形していないときの高さ；図６（ｂ）参照）が１［ｍｍ］の回転子コア５の場合には、磁石外形が磁石挿入孔５ａよりも２０［μｍ］大きいとすると、回転速度を１６０００［ｒｐｍ］で回転させたときに、１２０［μｍ］以上の変形が生じ（つまり、変形量ｖ２が１２０［μｍ］以上となり）、従来の磁石挿入に必要とされていた１００［μｍ］以上の隙間が生じることが確認できた。
【００３１】
また、磁石６と回転子コア５の締め代が２０［μｍ］の場合、常用回転数（車両搭載時の回転数）４０００［ｒｐｍ］以下での使用が可能である。つまり、変形量ｖ１が２０［μｍ］以下となっている。
【００３２】
このようにして、本実施形態に係る電動機回転子の製造装置及び製造方法では、回転子コア５に形成される磁石挿入孔５ａの弾性力により、磁石６を保持するので、従来のように、接着剤を塗布する作業やバネを挿入する作業を省略することができ、磁石を固定する作業の工程を著しく削減することができる。これにより、作業の能率化、低コスト化を図ることができる。
【００３３】
また、作成された回転子コア５を用いた電動機を運転する際に、磁石６と回転子コア５が密着するので、磁束が通り易くなり、回転性能を向上させることができる。
【００３４】
更に、ハウジング１の内径が回転子コア５の限界変形量よりも小さくなるように設計することにより、磁石挿入孔５ａ内への磁石６挿入時における回転の遠心力により、回転子コア５が破損するというトラブルの発生を回避することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る電動機回転子の製造装置を、車両用の電動機に用いられる回転子コアの製造用とすれば、車両用電動機の回転性能を向上させることができる。
【００３６】
以上、本発明の電動機回転子の製造装置及び方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３７】
例えば、本実施形態では、回転子コアとして、車両の駆動用モータの回転子を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の電動機についても適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動機回転子の製造装置の構成を示す概観図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態に係る電動機回転子の製造装置の断面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【図３】磁石保持孔、磁石挿入孔、及び磁石保持孔に保持される磁石の位置関係を示す説明図である。
【図４】磁石挿入孔内に磁石を挿入する手順を示す説明図である。
【図５】回転子コアに回転による遠心力が加えられたときの様子を示す説明図である。
【図６】磁石挿入孔内に挿入される磁石の説明図であり、（ａ）は遠心力が加えられた場合、（ｂ）は静止した場合の状態を示す。
【図７】回転子コアの回転数と変形量の関係を示す説明図である。
【図８】本発明に係る電動機回転子の製造方法の、製造手順を示すフローチャートである。
【図９】従来における電動機回転子の製造方法の、製造手順を示すフローチャートであり、（ａ）は接着剤を塗布する場合、（ｂ）はバネを挿入する場合を示す。
【図１０】（ａ）は従来における回転子コアを示す説明図、（ｂ）は回転子コアの磁石挿入孔内に磁石を挿入したときの様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
１ａ  挿入孔
２    カバー（磁石保持手段）
２ａ  シャフト
２ｂ  磁石保持孔
３    カバー
３ａ  シャフト
４    押し冶具（磁石挿入手段）
４ａ  基部
４ｂ  突起部
４ｃ  透孔
５    回転子コア
５ａ  磁石挿入孔
５ｂ  シャフト
６    磁石
【図１】
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【図２】
2004336927.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004336927.tif 000008
【図７】
2004336927.tif 000009
【図８】
2004336927.tif 000010
【図９】
2004336927.tif 000011
【図１０】
2004336927.tif 000012