(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心の磁石収納孔に永久磁石を装着する回転子製造方法であって、
前記磁石収納孔内で前記永久磁石が当該永久磁石の幅方向に関して傾いたときに前記永久磁石と共に傾き、その縁が前記永久磁石の角よりも先に前記磁石収納孔の内面に接触する幅を有する単一の絶縁シートを、前記磁石収納孔の上に配置し、
前記絶縁シートが前記磁石収納孔に巻き込まれるように、前記絶縁シートの上から前記永久磁石を前記磁石収納孔に挿入し、
前記絶縁シートと前記磁石収納孔の内面との間に隙間が形成された状態で、前記永久磁石を前記磁石収納孔に装着し、
前記永久磁石が前記磁石収納孔に装着された後に、前記絶縁シートと前記磁石収納孔の内面との間、および前記永久磁石と前記磁石収納孔との間に樹脂を注入する、回転子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子鉄心の永久磁石装着方法に関し、特に、回転子鉄心の磁石収納孔に永久磁石を挿入して永久磁石を回転子鉄心に装着する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の回転子においては、回転子鉄心の磁石収納孔に永久磁石を挿入し、磁石収納孔と永久磁石との隙間に樹脂等を充填して、永久磁石を磁石収納孔に固定している。この際、磁石収納孔の内面と永久磁石とを絶縁する必要があり、この絶縁方法として、永久磁石の表面に絶縁処理を施す方法や、磁石収納孔と永久磁石との間に絶縁部材を介在する方法等が知られている。
【０００３】
特に、後者の方法として、複数のバンド状または紐状の絶縁部材を磁石収納孔上に互いに離間して平行に配置して、これらの絶縁部材を磁石収納孔に巻き込みながら永久磁石を磁石収納孔に挿入する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２２９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された方法では、永久磁石が磁石収納孔の内面に接触することがある。すなわち、永久磁石の磁石収納孔への挿入時に、絶縁部材の位置がずれて絶縁部材が斜めになることがある。この状態で永久磁石を磁石収納孔に挿入していくと、絶縁部材からの永久磁石の幅方向に加わる力のバランスが崩れて、永久磁石の幅方向に関して永久磁石が傾いて挿入される場合があり、この場合には、永久磁石の幅方向の角が磁石収納孔の内面に接触することがある。
【０００６】
また、永久磁石の幅方向に関して永久磁石が傾いた状態で磁石収納孔に挿入してしまうと、絶縁部材に関係なく、永久磁石の幅方向の角が磁石収納孔の内面に接触することがある。
【０００７】
さらに、永久磁石が磁石収納孔内において正常な位置に挿入したとしても、磁石収納孔と永久磁石との隙間に樹脂等を充填する際に、充填される樹脂の勢いによって永久磁石がずれる可能性があり、特に永久磁石の幅方向側面は面積が大きいので、樹脂の勢いの影響を受けて永久磁石が幅方向に傾く可能性があり、この場合にも永久磁石と磁石収納孔の内面とが接触することがある。
【０００８】
このように、永久磁石が磁石収納孔の内面に接触した状態では、この接触部分において永久磁石に渦電流が流れることになり、その結果、電気的な損失や発熱が生じてしまう。
【０００９】
なお、永久磁石の表面に絶縁被膜等の絶縁処理を施すことによって、永久磁石と磁石収納孔の内面との電気的な接触を抑制することが可能であるが、絶縁処理が必要となるので作業工数が増えるとともにコストが上昇する。
【００１０】
そこで、本発明では、永久磁石と磁石収納孔の内面との接触を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、回転子鉄心の磁石収納孔に永久磁石を装着する回転子製造方法であって、 前記磁石収納孔内で前記永久磁石が当該永久磁石の幅方向に関して傾いたときに前記永久磁石と共に傾き、その縁が前記永久磁石の角よりも先に前記磁石収納孔の内面に接触する幅を有する単一の絶縁シートを、前記磁石収納孔の上に配置し、前記絶縁シートが前記磁石収納孔に巻き込まれるように、前記絶縁シートの上から前記永久磁石を前記磁石収納孔に挿入し、前記絶縁シートと前記磁石収納孔の内面との間に隙間が形成された状態で、前記永久磁石を前記磁石収納孔に装着し、前記永久磁石が前記磁石収納孔に装着された後に、前記絶縁シートと前記磁石収納孔の内面との間、および前記永久磁石と前記磁石収納孔との間に樹脂を注入するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、永久磁石と磁石収納孔の内面との接触を抑制することができ、接触部分における永久磁石への渦電流の発生を抑制できる。また、永久磁石の表面への絶縁処理も必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ロータコアの磁石収納孔近傍の側断面図である。
【図２】絶縁シートと永久磁石の幅の関係を示す磁石収納孔の平面図である。
【図３】絶縁シートと磁石収納孔との位置関係を示すロータコアの平面図である。
【図４】永久磁石が磁石収納孔に接触する状態を示す磁石収納孔の平面図である。
【図５】絶縁シートが磁石収納孔に接触する状態を示す磁石収納孔の平面図である。
【図６】絶縁シートをロータコアに載置した状態を示すロータコアの側断面図である。
【図７】永久磁石を磁石収納孔に挿入している状態を示すロータコアの側断面図である。
【図８】ロータコアをモールド型にセットした状態を示すロータコアの側断面図である。
【図９】絶縁シートの変形例を示すロータコアの側断面図である。
【図１０】絶縁シートの変形例を示すロータコアの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の回転子鉄心１０は、例えば、回転電機の回転子鉄心１０として使用される。図１に示すように、回転子鉄心１０は、ロータコア１１と、ロータコア１１に設けられた磁石収納孔１２に挿入された永久磁石１３と、磁石収納孔１２の内面１２ａと永久磁石１３との間に介在された絶縁シート２０と、磁石収納孔１２の内面１２ａと永久磁石１３との間に充填される熱可塑性の樹脂１４とを備えている。
【００１５】
ロータコア１１は、それぞれ円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を軸方向Ｚに積層して構成されている。磁石収納孔１２は、ロータコア１１の周方向において等間隔に複数設けられ、ロータコア１１の軸方向Ｚと平行してロータコア１１を貫通している。
【００１６】
永久磁石１３は、ロータコア１１の軸方向Ｚの長さよりも僅かに短い長さＲを有しており、軸方向Ｚに長い平板形状である。図２に示すように、永久磁石１３の軸方向Ｚに直交する形状は矩形状であり、所定の厚さＭと幅Ｌを備えている。永久磁石１３の厚さＭは、永久磁石１３と磁石収納孔１２の内面１２ａとの間に隙間が形成されるような厚さに設定されており、この隙間に絶縁シート２０が介在されている。また、この隙間に樹脂１４が充填されて、樹脂１４が硬化することによって、永久磁石１３は磁石収納孔１２に固定されている。
【００１７】
絶縁シート２０は、永久磁石１３を挿入したときに、永久磁石１３の挿入側の先端部を覆うように、磁石収納孔１２の奥側にコ字形状となって保持されている。絶縁シート２０には、耐熱性を有するフィルム状の合成樹脂繊維や耐熱紙等を使用することができ、本実施形態では、例えば、単層のＰＥＴフィルムを使用している。また、破れにくく柔軟性を有し、変形可能である材質で形成することが好ましい。
【００１８】
図２、３に示すように、絶縁シート２０は、永久磁石１３の幅方向Ｅ（図４参照）に直交する方向に長い長方形状であり、一つの永久磁石１３に対して一つ使用される単一のシートである。絶縁シート２０の長辺の長さＹは、絶縁シート２０が磁石収納孔１２に保持された際に、永久磁石１３の挿入側先端部の半分以上を覆う長さを有しており、永久磁石１３の長さＲと厚さＭに対して、少なくともＲ＋Ｍ以上であり、２Ｒ＋Ｍ以内の長さである。絶縁シート２０の短辺の長さＸ（以下幅Ｘという）は、永久磁石１３の幅Ｌよりも狭い幅Ｘであり、その幅Ｘの設定に関しては後述する。絶縁シート２０の厚さは、永久磁石１３と磁石収納孔１２の内面１２ａとの隙間よりも薄い厚さＴである。
【００１９】
絶縁シート２０の幅Ｘの設定に関して説明する前に、永久磁石１３と磁石収納孔１２の内面１２ａとの接触について説明する。図４に示すように、永久磁石１３を磁石収納孔１２内へ挿入する際に、磁石収納孔１２内において、永久磁石１３の幅方向Ｅに関して、永久磁石１３が符号Ｆで示すように傾いた場合、絶縁シート２０の幅Ｘが永久磁石１３の幅Ｌに対して著しく狭いときには、図中、符号Ａ、Ｂで示す部分において、永久磁石１３の角１３ａが磁石収納孔１２の内面１２ａに接触することがある。
【００２０】
しかし、図５に示すように、絶縁シート２０の幅Ｘが、永久磁石１３の幅Ｌに対して僅かに狭いとき、すなわち、絶縁シート２０の幅Ｌと永久磁石１３の幅Ｘとが同じような幅であるときには、図中、符号Ｃ、Ｄで示す部分において、絶縁シート２０の縁２０ａが永久磁石１３の角１３ａよりも先に磁石収納孔１２の内面１２ａに接触する。このため、永久磁石１３の角１３ａが磁石収納孔１２の内面１２ａに接触することが抑制される。
【００２１】
このように、絶縁シート２０の幅Ｘが、永久磁石１３の幅Ｌと近ければ近い程、永久磁石１３の角１３ａが磁石収納孔１２の内面１２ａに接触することが抑制されることが理解できる。
【００２２】
そこで、図２に示すように、絶縁シート２０の幅Ｘを以下のとおり設定している。図２において、絶縁シート２０の幅Ｘ、絶縁シート２０の厚みＴ、永久磁石１３の幅Ｌ、永久磁石１３の厚さＭ、磁石収納孔１２の短辺Ｎ、絶縁シート２０と磁石収納孔１２の内面１２ａとの隙間（ｇ１＋ｇ２）＝Ｇとしたときに、実験等によって、絶縁シート２０の厚さＴ、絶縁シート２０と磁石収納孔１２の内面１２ａとの隙間Ｇ、永久磁石１３の幅Ｌ、絶縁シート２０の幅Ｘの関係について以下の数式を見出した。すなわち、絶縁シート２０の幅Ｘを以下の数式によって設定する。なお、図２において、隙間Ｇは、Ｇ＝Ｎ−Ｍ−２Ｔで表される。
（数式）：Ｌ×Ｇ／（Ｇ＋Ｔ）≦Ｘ≦Ｌ
【００２３】
絶縁シート２０の幅Ｘを、永久磁石１３の幅Ｌよりも広くすると、永久磁石１３の角１３ａからはみ出した絶縁シート２０が折れ曲がったり、破れたりする可能性があるので、絶縁シート２０の幅Ｘは永久磁石１３の幅Ｌ以下に設定する。
【００２４】
なお、本実施形態では、永久磁石１３の幅方向Ｅにおける永久磁石１３の端面と、磁石収納孔１２の内面１２ａとの隙間は、磁石収納孔１２内で永久磁石１３が傾いても、接触しないような隙間に設定されている。
【００２５】
次に、上記数式によって設定された幅Ｘを有する絶縁シート２０を使用して、永久磁石１３を磁石収納孔１２に装着する方法について説明する。
【００２６】
図６に示すように、絶縁シート２０で磁石収納孔１２を覆うように、絶縁シート２０をロータコア１１の上端面に載置する。また、各磁石収納孔１２に対して単一の絶縁シート２０をそれぞれ使用する。この際、図３に示すように、磁石収納孔１２の中心線Ｓ１と絶縁シート２０の中心線Ｓ２とが一致するように絶縁シート２０を磁石収納孔１２に対して位置合せする。なお、絶縁シート２０は、ロータコア１１の上端面に密着させてもよいし、磁石収納孔１２を覆うように載置するのみでもよい。
【００２７】
図７に示すように、絶縁シート２０の上方から永久磁石１３を進入させて、絶縁シート２０を磁石収納孔１２に巻き込むように永久磁石１３を磁石収納孔１２に挿入する。このとき、永久磁石１３の側面が絶縁シート２０に包まれながら永久磁石１３は磁石収納孔１２に入り込んでいく。
【００２８】
図８に示すように、永久磁石１３を磁石収納孔１２の奥まで挿入すると、永久磁石１３は、絶縁シート２０を介して磁石収納孔１２に保持される。このとき、絶縁シート２０と磁石収納孔１２の内面１２ａとの間には隙間が形成されている。
【００２９】
また、絶縁シート２０の長さＹは、永久磁石１３の長さＲと厚さＭに対して、少なくともＲ＋Ｍ以上であり、２Ｒ＋Ｍ以内の長さであるので、永久磁石１３の挿入先端部の半分以上の長さに亘って永久磁石１３を包み込んでいる。このようにして永久磁石１３がロータコア１１の磁石収納孔１２に装着される。
【００３０】
永久磁石１３の装着後、ロータコア１１をモールド型３０，３１に装着して、ロータコア１１を上下から挟み込む。次に、モールド型３０の樹脂注入口３０ａからロータコア１１の磁石収納孔１２に樹脂１４を注入する。樹脂１４は、絶縁シート２０と磁石収納孔１２の内面１２ａとの間や、永久磁石１３と絶縁シート２０との間に充填される。
【００３１】
樹脂１４の充填後、ロータコア１１を加熱することによって樹脂１４を硬化させて、永久磁石１３をロータコア１１の磁石収納孔１２に固定する。ロータコア１１をモールド型３０，３１から取り外すと、回転子鉄心１０は図１に示す状態となり、回転子鉄心１０の製造が完了する。
【００３２】
このように、永久磁石１３の磁石収納孔１２への装着時に、磁石収納孔１２内において永久磁石１３が幅方向Ｅに関して傾いても、絶縁シート２０の縁２０ａが、永久磁石１３の角１３ａよりも先に磁石収納孔１２の内面１２ａに接触し、永久磁石１３のそれ以上の傾きが阻止されて、永久磁石１３の磁石収納孔１２への接触が抑制される。また、樹脂１４の充填時に、充填される樹脂１４の勢いによって永久磁石１３が傾いても、同様に永久磁石１３の磁石収納孔１２への接触が抑制される。
【００３３】
このため、永久磁石１３における渦電流の発生を抑制でき、電気的な損失や発熱を抑制できる。また、永久磁石１３に絶縁処理を施す必要もない。
【００３４】
次に、絶縁シート２０を磁石収納孔１２に載置する際の変形例について説明する。図９に示すように、絶縁シート２１の中央部を磁石収納孔１２の形状に合わせて、複数回折り曲げて断面コ字状とする。また、磁石収納孔１２から突出する部分がテーパ状に広がるように折り目をつける。そして、絶縁シート２１を磁石収納孔１２の上に配置し、このコ字状部分を磁石収納孔１２に挿入した後、永久磁石１３を磁石収納孔１２に挿入する。
【００３５】
また、図１０に示すように、絶縁シート２２を中央線に沿って２つ折りして断面Ｖ字状として、絶縁シート２２を磁石収納孔１２の上に配置し、その先端を磁石収納孔１２に挿入してもよい。
【００３６】
このように、絶縁シート２１，２２の中央部を予め断面コ字状や断面Ｖ字状として、絶縁シート２１，２２を磁石収納孔１２の上に配置し、磁石収納孔１２に挿入しておくことで、絶縁シート２１，２２を磁石収納孔１２に対して効果的に位置決めすることができる。また、絶縁シート２１，２２がテーパ状に広がっているので、永久磁石１３を磁石収納孔１２に挿入する際に、絶縁シート２１，２２が永久磁石１３の側面を包み込みやすくなる。この結果、永久磁石１３及び絶縁シート２１，２２を磁石収納孔１２にスムーズに挿入することができ、永久磁石１３の磁石収納孔１２への挿入による位置ずれや傾きを抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  回転子鉄心、１１  ロータコア、１２  磁石収納孔、１２ａ  内面、１３  永久磁石、１３ａ  角、１４  樹脂、２０，２１，２２  絶縁シート、２０ａ  縁、３０，３１  モールド型、３０ａ  樹脂注入口、Ｅ  幅方向、Ｇ  隙間、Ｌ，Ｘ  幅、Ｎ  短辺、Ｔ  厚み、Ｚ  軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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