(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状磁性部材を積層して円筒状に形成され回転子軸に嵌着される積層鉄心と、上記積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介し且つ軸方向に断面矩形状に貫通して形成された複数の穴部と、上記各穴部に嵌挿される断面矩形状の永久磁石と、上記各穴部の上記回転子軸側に沿ってそれぞれ貫通され上記各永久磁石と対応する位置で連通穴部を介して上記穴部と連通する注入用穴部と、上記各穴部の上記回転子軸側の面の上記連通穴部から周方向両端側に延在して形成された注入用溝部と、上記注入用穴部、連通穴部および注入用溝部を介して注入され上記永久磁石の上記回転子軸側に一部空間を残して装填される樹脂部材とを備えたことを特徴とする磁石埋込型回転子。
【請求項２】
各穴部には軸方向に複数個ずつの永久磁石が並べて嵌挿され各連通穴部は上記各永久磁石の継ぎ目と対応する位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁石埋込型回転子。
【請求項３】
積層鉄心の両端面に上記各穴部と上記各注入用穴部の間をそれぞれ連通する連通溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁石埋込型回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層鉄心の外周部に沿って設けられた複数の穴部に、それぞれ永久磁石が嵌挿され回転電機の回転子として機能する磁石埋込型回転子に係り、特に永久磁石を穴部に固定するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の磁石埋込型回転子としては、例えば特開平９−１６３６４９号公報に示されるように、永久磁石の外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを配することにより、永久磁石を積層鉄心に設けられた打抜き穴内に固定することが提案されている。
しかしながら、上記のような埋込型回転子においては、永久磁石の外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを配置しているので、各打抜き穴内における永久磁石の位置が一定せず、磁気特性および重量バランスが悪くなり、性能の低下を招くという問題点があったので、この出願と同一出願人によって出願された特願平１１−３３６９７６号によれば、永久磁石が嵌挿される穴部の積層鉄心の中心側に沿って軸方向に貫通し、永久磁石と対応する位置で穴部と連通する注入用穴部を形成し、この注入用穴部を介して穴部と永久磁石の間に樹脂部材を充填することにより、永久磁石をバランス良く確実に固定することを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁石埋込型回転子は以上のように構成され、永久磁石が嵌挿される穴部内に樹脂を充填し、この樹脂により永久磁石を固定するようにしているので、樹脂部材を注入するための圧力が永久磁石の全面にかかって、積層鉄心に大きな力が作用するため、薄肉部分が損傷する等の恐れがあるという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、永久磁石をバランス良く確実に固定することにより磁気特性の向上を図るとともに、樹脂部材の注入時に積層鉄心にかかる圧力を低減することにより信頼性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る磁石埋込型回転子は、板状磁性部材を積層して円筒状に形成され回転子軸に嵌着される積層鉄心と、積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介し且つ軸方向に断面矩形状に貫通して形成された複数の穴部と、各穴部に嵌挿される断面矩形状の永久磁石と、各穴部の回転子軸側に沿ってそれぞれ貫通され各永久磁石と対応する位置で連通穴部を介して穴部と連通する注入用穴部と、各穴部の回転子軸側の面の連通穴部から周方向両端側に延在して形成された注入用溝部と、注入用穴部、連通穴部および注入用溝部を介して注入され永久磁石の回転子軸側に一部空間を残して装填される樹脂部材とを備えたものである。
【０００６】
又、この発明の請求項２に係る磁石埋込型回転子は、請求項１において、各穴部に軸方向に複数個ずつの永久磁石を並べて嵌挿し各連通穴部を各永久磁石の継ぎ目と対応する位置にそれぞれ形成するようにしたものである。
【０００７】
又、この発明の請求項３に係る磁石埋込型回転子は、請求項１または２において、積層鉄心の両端面に各穴部と各注入用穴部の間をそれぞれ連通する連通溝を形成するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態をそれぞれ図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子の構成を示す斜視図、図２は図１における磁石埋込型回転子の構成を示す側断面図、図３は図２における線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を示す断面図、図４は図３における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示す断面図、図５は図２における永久磁石回転子の積層鉄心の構成を示す正面図、図６は図５における線ＶＩ−ＶＩに沿った断面を示す断面図、図７は図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面を示す断面図、図８は図６における第１の板状磁性部材の構成を示す正面図、図９は図６における第２の板状磁性部材の構成を示す正面図、図１０は図６における第３の板状磁性部材の構成を示す正面図、図１１は図１における磁石埋込型回転子の製造に適用される注入金型の構成を積層鉄心が装着された状態で示す断面図である。
【０００９】
図において、１は図８に示すように、外周近傍に周方向に所定の間隔を介して配置される断面矩形状の複数の穴１ａ、これら各穴１ａの後述する積層鉄心の中心側の周方向中央部に配置される注入用穴１ｂ、および中心部に配置される軸用穴１ｃがそれぞれ形成された円形状の第１の板状磁性部材、２は図９に示すように、第１の板状磁性部材１の各穴１ａ、１ｂ、１ｃと同様の穴２ａ、注入用穴２ｂ、軸用穴２ｃ、および穴２ａと注入用穴２ｂの間を連通するスリット２ｄがそれぞれ形成された円形状の第２の板状磁性部材、３は図１０に示すように、第２の板状磁性部材２の各穴２ｂ、２ｃ、スリット２ｄと同様の注入用穴３ｂ、軸用穴３ｃ、スリット３ｄ、および穴２ａより径方向の幅が中心側に所定の幅だけ広がった穴３ａがそれぞれ形成された円形状の第３の板状磁性部材である。
【００１０】
４は図６に示すように、後述する各永久磁石とそれぞれ対応する位置の中央部に、例えば第３の板状磁性部材３を２〜３枚程度、そして、その両側に第２の板状磁性部材２を１〜２枚程度、残りの他の位置には第１の板状磁性部材１を所定の枚数だけそれぞれ配置した組み合わせで積層し、各穴１ａと２ａと３ａ、１ｂと２ｂと３ｂ、１ｃと２ｃと３ｃをそれぞれ一致させ、例えば抜きかしめ等で固着一体化することにより構成される円筒状の積層鉄心である。
【００１１】
そして、各穴１ａ、２ａ、３ａにより断面矩形状の穴部５が、各注入用穴１ｂ、２ｂ、３ｂにより注入用穴部６が、各軸用穴１ｃ、２ｃ、３ｃにより軸用穴部７が、それぞれ軸方向に貫通して形成され、第２および第３の板状磁性部材２、３が配置された部分には、各スリット２ｄ、３ｄにより穴部５と注入用穴部６を連通する連通穴部８が、又、第３の板状磁性部材３が配置された部分には、穴部５の注入用穴部６側の面に沿って、連通穴部８から周方向両端側に延在する注入用溝部９がそれぞれ形成されており、この注入用溝部９は穴３ａの径方向の幅が穴２ａのその幅より所定の幅分だけ中心側に広がった部分により形成されている。
【００１２】
１０は各穴部５にそれぞれ複数個ずつ対をなして嵌挿される断面矩形状の永久磁石、１１は軸用穴部７に嵌着される回転子軸、１２は各注入用穴部６から連通穴部８および注入用溝部９を介して各穴部５内に注入され、各永久磁石１０の回転子軸１１側に一部空間１３を残して装填された熱硬化性樹脂でなる樹脂部材、１４はこの樹脂部材１２を注入するための注入金型で、図１１に示すように樹脂供給穴部１５ａ、この樹脂供給穴部１５ａから分岐する分岐穴部１５ｂ、この分岐穴部１５ｂから積層鉄心４の各注入用穴部６と対応する位置で、それぞれ開口される複数の注入穴部１５ｃ、および積層鉄心４の各穴部５内の永久磁石１０の端面に当接可能な突起部１５ｄを有する上型１５と、積層鉄心４が嵌挿可能な有底穴部１６ａ、およびこの有底穴部１６ａの底部の積層鉄心４の各穴部５と対応する位置にそれぞれ突設され、各穴部５内の永久磁石１０の端面に当接可能な突起部１６ｂを有する下型１６とで構成されている。
【００１３】
次に、上記のように構成される実施の形態１における磁石埋込型回転子の製造方法について説明する。
まず、打ち抜き加工により穴１ａ、注入用穴１ｂ、軸用穴１ｃを有する第１の板状磁性部材１、穴２ａ、注入用穴２ｂ、軸用穴２ｃ、スリット２ｄを有する第２の板状磁性部材２、および穴３ａ、注入用穴３ｂ、軸用穴３ｃ、スリット３ｄを有する第３の板状磁性部材３をそれぞれ形成する。次いで、図６に示すように、各永久磁石１０（図２に示す）とそれぞれ対応する位置の中央部に、例えば第３の板状磁性部材３を２〜３枚程度、その両側に第２の板状磁性部材２を１〜２枚程度、そして、残りの他の位置には第１の板状磁性部材１を所定の枚数だけそれぞれ配置した組み合わせで積層し、各穴１ａと２ａと３ａ、１ｂと２ｂと３ｂ、１ｃと２ｃと３ｃをそれぞれ一致させ、例えば抜きかしめ等で固着一体化して積層鉄心４を形成する。
【００１４】
次に、上記のようにして形成された積層鉄心４を、図１１に示すように各穴部５が各突起部１６ｂと一致するように下型１６の有底穴部１６ａ内に装着する。次いで、積層鉄心４の各穴部５にそれぞれ永久磁石１０を所定の個数ずつ挿入する。そして、上型１５を各注入穴部１５ｃが積層鉄心４の各注入用穴部６の位置と、各突起部１５ｄが積層鉄心４の各穴部５の位置とそれぞれ一致するように下型１６の上部に載置し、図示はしないが締付部材により上型１５および下型１６を締め付け固定させた後、所定の圧力により樹脂供給穴部１５ａから樹脂部材１２を注入する。
【００１５】
すると、この樹脂部材１２は上型１５の分岐穴部１５ｂ、各注入穴部１５ｃ、および積層鉄心４の各注入用穴部６内を順に流れて、図２ないし図４に示すように連通穴部８を介して各穴部５内に導かれ、各永久磁石１０を外周側に押圧し軸中心側に一部空間１３を残した状態で、又、注入用溝部９を介して各永久磁石１０の周方向両端側に導かれ、各永久磁石１０の両側面から押圧した状態でそれぞれ充填される。次いで、この状態のまま加熱することにより樹脂部材１２を硬化させて積層鉄心４内に一体化する。そして、その後締付部材（図示せず）を緩めて上型１５を外し、積層鉄心４を下型１６から取り出して軸用穴部７に、回転子軸１１を嵌着させることにより磁石埋込型回転子が完成する。
【００１６】
このように上記実施の形態１によれば、各注入用穴部６から注入された樹脂部材１２を、連通穴部８を介して各穴部５内に導くとともに、注入用溝部９を介して各永久磁石１０の周方向両端側に導くことにより、永久磁石１０を外周側に押圧するとともに、周方向両端側から両端面を押圧するようにしているので、永久磁石１０をバランス良く確実に固定することができ、磁気特性の向上を図ることができる。
又、各永久磁石１０の軸中心側に一部空間１３を形成するように樹脂部材１２を装填しているので、この一部空間１３が形成されている領域分だけ、積層鉄心４にかかる力を低減することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
実施の形態２．
図１２はこの発明の実施の形態２における磁石埋込型回転子の構成を示す側断面図、図１３は図１２における磁石埋込型回転子の積層鉄心の構成を示す側断面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
１７は図１３に示すように、各永久磁石１０（図１２に示す）とそれぞれ対応する位置の中央部に、例えば第３の板状磁性部材３を２〜３枚程度、そして、その両側および両端部に第２の板状磁性部材２を１〜２枚程度、残りの他の位置には第１の板状磁性部材１を所定の枚数だけそれぞれ配置した組み合わせで積層し、各穴１ａと２ａと３ａ、１ｂと２ｂと３ｂ、１ｃと２ｃと３ｃをそれぞれ一致させ、例えば抜きかしめ等で固着一体化することにより形成された円筒状の積層鉄心である。
【００１９】
そして、上記実施の形態１におけると同様に、各穴１ａ、２ａ、３ａにより断面矩形状の穴部５が、各注入用穴１ｂ、２ｂ、３ｂにより注入用穴部６が、各軸用穴１ｃ、２ｃ、３ｃにより軸用穴部７が、それぞれ軸方向に貫通して形成され、第２および第３の板状磁性部材２、３が配置された部分には、各スリット２ｄ、３ｄにより穴部５と注入用穴部６を連通する連通穴部８が、又、第３の板状磁性部材３が配置された部分には、穴部５の注入用穴部６側の面に沿って、連通穴部８から周方向両端側に延在する注入用溝部９がそれぞれ形成されており、この注入用溝部９は穴３ａの径方向の幅が穴２ａのその幅より所定の幅分だけ中心側に広がった部分により形成されている。
【００２０】
又、積層鉄心１７の両端部には、第２の板状磁性部材２のスリット部２ｄにより穴部５と注入用穴部６を連通する連通溝１８が形成されている。そして、製造方法については上記実施の形態１におけると同様なので説明しないが、上記のように構成される積層鉄心１７および、上記実施の形態１と同様な永久磁石１０、回転子軸１１、樹脂部材１２により磁石埋込型回転子が構成され、永久磁石１０は連通溝１８により充填される樹脂部材１２により、軸方向両端側から内側に押圧されている。
【００２１】
このように上記実施の形態２によれば、各注入用穴部６から注入された樹脂部材１２を、連通穴部８を介して各穴部５内に導くとともに、注入用溝部９を介して各永久磁石１０の周方向両端側に導くことにより、永久磁石１０を外周側に押圧するとともに、周方向両端側から両側面を押圧し、さらに又、連通溝１８を介して各穴部５の両端側へ導くことにより、永久磁石１０を軸方向両端側から内側に押圧するようにしているので、永久磁石１０をさらにバランス良く確実に固定することができ、磁気特性の向上を図ることができる。
【００２２】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３における磁石埋込型回転子の構成を示す側断面図、図１５は図１４における磁石埋込型回転子の積層鉄心の構成を示す側断面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
１９は図１５に示すように、各永久磁石１０（図１４に示す）の継ぎ目とそれぞれ対応する位置に、例えば第３の板状磁性部材３を２〜３枚程度、そして、その両側に第２の板状磁性部材２を１〜２枚程度、残りの他の位置には第１の板状磁性部材１を所定の枚数だけそれぞれ配置した組み合わせで積層し、各１ａと２ａと３ａ、１ｂと２ｂと３ｂ、１ｃと２ｃと３ｃをそれぞれ一致させ、例えば抜きかしめ等で固着一体化することにより形成された円筒状の積層鉄心である。
【００２４】
そして、上記実施の形態１におけると同様に、各穴１ａ、２ａ、３ａにより断面矩形状の穴部５が、各注入用穴１ｂ、２ｂ、３ｂにより注入用穴部６が、各軸用穴１ｃ、２ｃ、３ｃにより軸用穴部７が、それぞれ軸方向に貫通して形成され、第２および第３の板状磁性部材２、３が配置された部分には、各スリット２ｄ、３ｄにより穴部５と注入用穴部６を連通する連通穴部８が、又、第３の板状磁性部材３が配置された部分には、穴部５の注入用穴部６側の面に沿って、連通穴部８から周方向両端側に延在する注入用溝部９がそれぞれ形成されており、この注入用溝部９は穴３ａの径方向の幅が穴２ａのその幅より所定の幅分だけ中心側に広がった部分により形成されている。
【００２５】
なお、製造方法については上記実施の形態１におけると同様なので説明しないが、上記のように構成される積層鉄心１９、および上記実施の形態１と同様な永久磁石１０、回転子軸１１、樹脂部材１２により磁石埋込型回転子が構成されている。
【００２６】
このように上記実施の形態３によれば、上記実施の形態１におけると同様に、各注入用穴部６から注入された樹脂部材１２を、連通穴部８を介して各穴部５内に導くとともに、注入用溝部９を介して各永久磁石１０の周方向両端側に導くことにより、永久磁石１０を外周側に押圧するとともに、周方向両端側から両端面を押圧するようにしているので、永久磁石１０をバランス良く確実に固定することができ、磁気特性の向上を図ることができる。
【００２７】
又、各永久磁石１０の軸中心側に一部空間１３を形成するように樹脂部材１２を装填しているので、この一部空間１３が形成されている領域分だけ、積層鉄心４にかかる力を低減することができ、信頼性の向上を図ることができる。
さらに又、各永久磁石１０の継ぎ目とそれぞれ対応する位置に、連通穴部８を設けて樹脂部材１２を装填するようにしているので、樹脂部材１２が永久磁石１０の継ぎ目内にも浸透するため、各永久磁石１０間の固定が可能となり、永久磁石１０をよりバランス良く確実に固定することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、板状磁性部材を積層して円筒状に形成され回転子軸に嵌着される積層鉄心と、積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介し且つ軸方向に断面矩形状に貫通して形成された複数の穴部と、各穴部に嵌挿される断面矩形状の永久磁石と、各穴部の回転子軸側に沿ってそれぞれ貫通され各永久磁石と対応する位置で連通穴部を介して穴部と連通する注入用穴部と、各穴部の回転子軸側の面の連通穴部から周方向両端側に延在して形成された注入用溝部と、注入用穴部、連通穴部および注入用溝部を介して注入され永久磁石の回転子軸側に一部空間を残して装填される樹脂部材とを備えたので、永久磁石をバランス良く確実に固定することにより磁気特性の向上を図るとともに、樹脂部材の注入時に積層鉄心にかかる圧力を低減することにより信頼性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子を提供することができる。
【００２９】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、各穴部に軸方向に複数個ずつの永久磁石を並べて嵌挿し各連通穴部を各永久磁石の継ぎ目と対応する位置にそれぞれ形成するようにしたので、永久磁石をよりバランス良く確実に固定することによりさらに磁気特性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子を提供することができる。
【００３０】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１または２において、積層鉄心の両端面に各穴部と各注入用穴部の間をそれぞれ連通する連通溝を形成するようにしたので、永久磁石をよりバランス良く確実に固定することによりさらに磁気特性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における磁石埋込型回転子の構成を示す斜視図である。
【図２】  図１における磁石埋込型回転子の構成を示す側断面図である。
【図３】  図２における線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図４】  図３における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示す断面図である。
【図５】  図２における永久磁石回転子の積層鉄心の構成を示す正面図である。
【図６】  図５における線ＶＩ−ＶＩに沿った断面を示す断面図である。
【図７】  図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図８】  図６における第１の板状磁性部材の構成を示す正面図である。
【図９】  図６における第２の板状磁性部材の構成を示す正面図である。
【図１０】  図６における第３の板状磁性部材の構成を示す正面図である。
【図１１】  図１における磁石埋込型回転子の製造に適用される注入金型の構成を積層鉄心が装着された状態で示す断面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態２における磁石埋込型回転子の構成を示す側断面図である。
【図１３】  図１２における磁石埋込型回転子の積層鉄心の構成を示す側断面図である。
【図１４】  この発明の実施の形態３における磁石埋込型回転子の構成を示す側断面図である。
【図１５】  図１４における磁石埋込型回転子の積層鉄心の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  第１の板状磁性部材、２  第２の板状磁性部材、
３  第３の板状磁性部材、４，１７，１９  積層鉄心、５  穴部、
６  注入用穴部、７  軸用穴部、８  連通穴部、９  注入用溝部、
１０  永久磁石、１１  回転子軸、１２  樹脂部材、１３  一部空間、
１４  注入金型、１８  連通溝。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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