(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心を軸方向に貫通する磁石収納孔の一方の開口から、二つ折りされた絶縁部材で先端部が覆われた永久磁石の前記先端部を挿入し、
前記磁石収納孔の他方の開口から、樹脂を、前記磁石収納孔の内面と前記絶縁部材との隙間に注入し、前記絶縁部材の端部に向かって流入させることにより、前記永久磁石の前記絶縁部材で覆われる軸方向に沿う一方の側面の側の前記隙間と、他方の側面の側の前記隙間との両方に前記樹脂を充填して、前記永久磁石を前記磁石収納孔に固定する、
回転子鉄心の永久磁石固定方法。
【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固定方法に関し、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固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の回転子鉄心においては、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、永久磁石を磁石収納孔に挿入した後に、永久磁石の挿入方向と同一方向から磁石収納孔に樹脂を充填している。このとき、充填される樹脂の勢いによってバンド状または紐状の絶縁部材の位置がずれたり変形することがある。そして、この位置ずれや変形により永久磁石が傾いて磁石収納孔の内面に接触することがある。
【０００６】
永久磁石が磁石収納孔の内面に接触する例を図８、９において説明する。図８に示すように、永久磁石１００の挿入方向Ａと同一方向から磁石収納孔１１０に樹脂１２０を充填すると、樹脂１２０は絶縁部材１３０の端部１３０ａに向かって流入し、絶縁部材１３０の端部１３０ａに衝突する。
【０００７】
このとき、絶縁部材１３０が複数のバンド状または紐状である場合には、この衝突により、絶縁部材１３０の位置がずれたり変形して、図９に示すように、磁石収納孔１１０の内部において永久磁石１００が傾いて、永久磁石１００の角１００ａが磁石収納孔１１０の内面に接触してしまう。
【０００８】
また、絶縁部材１３０がシート状である場合には、永久磁石１００と絶縁部材１３０との間に樹脂１２０が入り込み、絶縁部材１３０が磁石収納孔１１０の内面１１０ａに接触して、磁石収納孔１１０の内面１１０ａのバリにより絶縁部材１３０が損傷する可能性がある。そして、絶縁部材１３０の損傷部分において永久磁石１００が磁石収納孔１１０の内面１１０ａに接触することがある。
【０００９】
このように、永久磁石１００が磁石収納孔１１０の内面１１０ａに接触すると、この接触部分において永久磁石１００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。
【００１０】
また、充填される樹脂の勢いによって絶縁部材１３０の一部が磁石収納孔１１０の開口から押し出されることもあり、この押し出されて突出した部分が磁石収納孔１１０から脱落すると異物になってしまう。
【００１１】
そこで、本発明では、永久磁石と磁石収納孔の内面との直接的な接触を確実に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の回転子鉄心の永久磁石固定方法は、回転子鉄心を軸方向に貫通する磁石収納孔の一方の開口から、二つ折りされた絶縁部材で先端部が覆われた永久磁石の前記先端部を挿入し、前記磁石収納孔の他方の開口から、樹脂を、前記磁石収納孔の内面と前記絶縁部材との隙間に注入し、前記絶縁部材の端部に向かって流入させることにより、前記永久磁石の前記絶縁部材で覆われる軸方向に沿う一方の側面の側の前記隙間と、他方の側面の側の前記隙間との両方に前記樹脂を充填して、前記永久磁石を前記磁石収納孔に固定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、樹脂充填時に絶縁部材が変形することなく、永久磁石と磁石収納孔の内面との直接的な接触を確実に防止することができ、接触部分における永久磁石への渦電流の発生を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】永久磁石、磁石収納孔及び絶縁シートの寸法を示す磁石収納孔の平面図である。
【図３】絶縁シートを広げた状態で永久磁石を磁石収納孔に臨ませた平面図である。
【図４】永久磁石を磁石収納孔に挿入する状態を示すロータコアの側断面図である。
【図５】磁石収納孔に樹脂を充填する状態を示すロータコアの側断面図である。
【図６】図５における樹脂の充填状態を示す拡大図である。
【図７】絶縁帯を用いて永久磁石を磁石収納孔に挿入する磁石収納孔の平面図である。
【図８】従来例における絶縁部材のずれを説明するロータコアの側断面図である。
【図９】従来例における永久磁石が磁石収納孔の内部で傾く状態を説明する磁石収納孔の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、このロータコア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部材としての絶縁シート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。
【００１６】
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Ｒ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Ｒと平行してロータコア１１を貫通している。磁石収納孔１２は、ロータコア１１の両端面に開口１２ｂ，１２ｃをそれぞれ備えている。磁石収納孔１２は、ロータコア１１を構成する電磁鋼板を打ち抜き加工する際に同時に形成される。打ち抜き加工により形成されるため、磁石収納孔１２の内面１２ａにはバリが形成されることがある。
【００１７】
永久磁石１３は、ロータコア１１の軸方向Ｒの長さよりも僅かに短い長さＺを有しており、軸方向Ｒ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Ｒに直交する形状は、所定の長辺Ｘと短辺Ｙを備えた矩形状である。
【００１８】
磁石収納孔１２は、永久磁石１３を収納するために、永久磁石１３の長辺Ｘと短辺Ｙよりも大きい長辺Ｘ１と短辺Ｙ１を備えている。永久磁石１３の短辺Ｙ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長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、磁石収納孔１２の内面１２ａと絶縁シート２０との間に樹脂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に固定される。
【００１９】
図１に示すように、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、二つ折りされた状態、すなわち、磁石収納孔１２の内部においてコ字形状となって保持されている。絶縁シート２０は、図３に示すように広げると１枚のシートとなる。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。
【００２０】
絶縁シート２０を広げたときの長手方向の長さＺ２（図１における永久磁石１３を覆っている長さ）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いる。すなわち、絶縁シート２０の長手方向の長さＺ２は、永久磁石１３の長さＺと短辺Ｙに対して、少なくともＺ＋Ｙ以上であり、２Ｚ＋Ｙ以内の長さである。
【００２１】
図２、３に示すように、絶縁シート２０の短手方向の長さＸ２は、永久磁石１３の長辺Ｘよりも短い長さである。絶縁シート２０の厚さＹ２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である。
【００２２】
次に、永久磁石１３を磁石収納孔１２に固定する方法について説明する。まず、絶縁シート２０の中央部で永久磁石１３の先端に沿って二つ折りする。すなわち、図４に示すように、絶縁シート２０の中央部を永久磁石１３の形状に合わせて断面コ字形状となるように折り曲げる。そして、絶縁シート２０のコ字形状の部分に、永久磁石１３の先端部を合せて、この先端部を磁石収納孔１２の一方の開口１２ｂから挿入する。
【００２３】
図５に示すように、永久磁石１３の先端部を磁石収納孔１２の他方の開口１２ｃまで挿入する。絶縁シート２０の長さＺ２は、永久磁石１３の長さＺと短辺Ｙに対して、少なくともＺ＋Ｙ以上であり、２Ｚ＋Ｙ以内の長さであるので、絶縁シート２０は、永久磁石１３の先端部の半分以上の長さに亘って永久磁石１３を覆っている。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。
【００２４】
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を両端面側から挟み込む。このとき、モールド型３０の樹脂注入口３０ａ，３０ａが磁石収納孔１２の開口１２ｂとは反対側の開口１２ｃに接続するように、ロータコア１１をモールド型３０，３１に装着する。なお、図中、２つの樹脂注入口３０ａ，３０ａとしているが、樹脂注入口３０ａを１つとしてもよい。
【００２５】
次に、モールド型３０の樹脂注入口３０ａ，３０ａから磁石収納孔１２の開口１２ｃに、図中矢印Ｆで示すように樹脂１４を注入する。すなわち、樹脂１４は磁石収納孔１２の開口１２ｃから注入され、絶縁シート２０と磁石収納孔１２の内面１２ａとの間に充填される。
【００２６】
ここで、樹脂１４の流れについて説明する。図６に、樹脂１４が磁石収納孔１２の開口１２ｃから注入される部分の拡大図を示す。図６において、樹脂注入口３０ａ，３０ａから磁石収納孔１２内に注入される樹脂１４（矢印Ｆで示す）は、磁石収納孔１２内に流入すると、矢印Ｆ１と矢印Ｆ２の方向に分かれて流入する。矢印Ｆ１の向きに流入する樹脂１４は、モールド型３０と永久磁石１３の先端部との間において絶縁シート２０を永久磁石１３の先端部に押圧する押圧力を発生する。この押圧力により絶縁シート２０が永久磁石１３の先端部に押し付けられるので、絶縁シート２０は位置ずれが防止される。
【００２７】
矢印Ｆ２の向きに流入する樹脂１４は、絶縁シート２０の表面に沿って、引き続き矢印Ｆ３で示すように磁石収納孔１２の内部へ流入し、絶縁シート２０を永久磁石１３の表面に押し付けて、絶縁シート２０を永久磁石１３の表面に密着させる。
【００２８】
矢印Ｆ３の向きに流入する樹脂１４は、絶縁シート２０の表面を沿いつつ絶縁シート２０の端部２０ａを超えて、さらに、磁石収納孔１２の内部へ流入して、磁石収納孔１２に充填される。
【００２９】
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。その後、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。
【００３０】
以上説明した実施形態では、絶縁部材として絶縁シート２０を用いた場合について説明したが、絶縁部材として複数の帯状の絶縁帯２１，２１を用いてもよい。この場合について図７を参照して説明する。図７は開口１２ｃ側から見た図である。
【００３１】
特許文献１に記載されているように、互いに離間した複数の絶縁帯２１，２１を磁石収納孔１２の開口１２ｂを跨らせて配置して、その上方から永久磁石１３を磁石収納孔１２の開口１２ｂに進入させて、絶縁帯２１，２１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、絶縁帯２１，２１は、その中央部分から磁石収納孔１２に引き込まれながら、すなわち、二つ折りされた状態で磁石収納孔１２に入り込んでいく。そして、永久磁石１３が、開口１２ｃまで挿入されて、永久磁石１３が磁石収納孔１２に装着された後に、永久磁石１３の挿入側の開口１２ｂとは反対側の開口１２ｃから樹脂１４を充填する。
【００３２】
図７において、樹脂１４は符号Ｇで示すように、樹脂１４は紙面を突き抜ける方向に流入する。この場合でも、樹脂１４が絶縁帯２１，２１の中央部分を永久磁石１３の先端部に押し付けるので、絶縁帯２１，２１の位置ずれが防止される。
【００３３】
また、樹脂１４は、絶縁帯２１，２１の中央部分から絶縁帯２１，２１に沿って、絶縁帯２１，２１の端部に向かって流入するので、樹脂１４の絶縁帯２１，２１の端部との衝突が抑制される。
【００３４】
このように、先端部が二つ折りされた絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１で覆われた永久磁石１３の先端部を磁石収納孔１２の開口１２ｂから挿入し、この開口１２ｂとは反対側の開口１２ｃから樹脂１４を充填するので、樹脂１４の絶縁シート２０の端部２０ａまたは絶縁帯２１，２１の端部への衝突が回避される。この結果、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の変形や位置ずれが防止され、永久磁石１３の磁石収納孔１２の内面１２ａへの直接的な接触が確実に防止できる。
【００３５】
また、樹脂１４は、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１を永久磁石１３の表面に押し付けつつ磁石収納孔１２の内部へ流入するので、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１は永久磁石１３の表面に密着する。その結果、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１と永久磁石１３の表面との間への樹脂１４の侵入が抑制される。また、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の永久磁石１３の表面からの剥がれも抑制されるので、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の磁石収納孔１２の内面１２ａへの接触が防止されて、磁石収納孔１２の内面１２ａのバリによる絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の破損も防止される。
【００３６】
さらに、永久磁石１３の先端部を覆う絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の中央部、すなわち、二つ折りされた部分は、永久磁石１３の先端部に押し付けられるので、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の位置ずれが防止される。つまり、樹脂１４による押圧力により絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の位置が保持されて、絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の位置ずれが防止される。このため、充填される樹脂１４の勢いによって絶縁シート２０または絶縁帯２１，２１の一部が磁石収納孔１２の開口１２ｂから押し出されることが防止される。
【００３７】
特に、絶縁帯２１，２１を使用した場合には、樹脂１４の流入によって位置ずれ、変形、磁石収納孔１２からの押し出しが発生しやすいが、このように樹脂１４の流入方向を変えることによって、絶縁帯２１，２１の変形や位置ずれ、押し出しを効果的に抑制することができる。
【００３８】
したがって、永久磁石１３と磁石収納孔１２の内面１２ａとの直接的な接触が防止されて、永久磁石１３における渦電流の発生を防止でき、電気的な損失や発熱を防止できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  回転子鉄心、１１  ロータコア、１２  磁石収納孔、１２ａ  内面、１２ｂ，１２ｃ  開口、１３  永久磁石、２０  絶縁シート、２０ａ  端部、２１  絶縁帯、３０，３１  モールド型、３０ａ  樹脂注入口。
【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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