(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内で磁場配向成形された永久磁石を具備するリング状永久磁石ロータとステータとから構成されるモータの製造方法において、前記金型の前記リング状永久磁石成形キャビティー内に、前記リング状永久磁石内周側に相当する部分の軸方向の一部に磁性体を配置し、かつ前記磁性体の上下に非磁性体よりなる中芯を配置させた状態で、前記リング状永久磁石が成形されるモータの製造方法であり、さらに前記磁性体の上下に配置される非磁性体よりなる中芯のうち少なくとも一方に取り付けられた中芯とともに、リング状永久磁石内周側に相当する部分の一部に前記磁性体が配置されるモータの製造方法であり、さらに上記金型内での磁場配向が上記リング状永久磁石の円周上に配置された磁場配向用永久磁石によって、極異方配向であるモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータに用いるリング状永久磁石を外側から磁界をかけながらリング状永久磁石を磁場配向成形させるモータの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータに対する省エネルギー化要求に応えるため、モータのＤＣブラシレス化が進んでいる。ＤＣブラシレスモータにおいては、誘導電動機におけるロータバーがないため２次銅損がなく、永久磁石による強い磁力による高トルクが実現できる。
【０００３】
従来、リング状永久磁石を成形する際、磁場配向を乱さないために成形品周りの金型部品材質は非磁性体を用いたため、バックヨークがなく配向度が弱まった。
【０００４】
また、特開平５−１７５０３７号公報には、極異方配向されたリング状永久磁石に係る磁場配向成形金型の磁気回路装置について開示されており、磁場配向用の永久磁石外周部に、強磁性体からなるバックヨークを配置させ、かつリング状永久磁石成形キャビティー内であって、前記リング状永久磁石内周側に相当する部分の一部に磁性体を配置した構成が記載されている。
【０００５】
さらに、特開２０００−３２４７８５公報には磁性粉体の磁化容易軸が極配向された主磁極部とシャフトが磁場配向用の磁石を収納した金型内で、一体的に成形する製造方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成においてトルクおよび効率向上のためにロータの磁束量を増加させる必要がある場合には、積厚を増やす、またはリング状永久磁石の材質を残留磁束密度の高いものを使う、または、磁場配向用永久磁石の材質を残留磁束密度の高いものを使うなどの方法がある。
【０００７】
しかし、これらは材料を多く使うため材料費が高くなり、モータの大型化に結び付くという課題を有していた。
【０００８】
また、磁場配向用の永久磁石外周部に、強磁性体からなるバックヨークを配置させるような金型構成とした場合、バックヨークに磁場配向用の永久磁石を精度良く組み立てる必要があり、強力な磁気特性を有する磁場配向用の永久磁石の組立は困難であった。
【０００９】
さらに、シャフト材質としては磁性体である鉄系のものを採用する場合もあるが、一般的にシャフトの径は、リング状永久磁石の外径と比較して、かなり細いため、すなわち、磁場配向用磁石表面からシャフト表面までの距離が長くなるため、シャフトでは磁場配向の際のヨークとしての役割を果たすことはできなかった。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トルクおよび効率向上させることができる永久磁石ロータを構成要素とするモータの製造方法、並びに当該製造方法に最適なリング状永久磁石成形用金型を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、モータのロータを構成するリング状永久磁石を、上下に配置される非磁性体よりなる中芯のうち少なくとも一方に取り付けられた中芯とともに、リング状永久磁石内周側に相当する部分の一部に磁性体を配置させた磁場配向用の磁石を収納した金型内で成形することとしたものであり、リング状永久磁石の配向度を高めることが可能で、トルクおよび効率を向上させることができる。具体的には、つぎのとおりである。
【００１２】
請求項１記載の発明は、金型内で磁場配向成形された永久磁石を具備するリング状永久磁石ロータとステータとから構成されるモータの製造方法において、前記金型の前記リング状永久磁石成形キャビティー内に、前記リング状永久磁石内周側に相当する部分の軸方向の一部に磁性体を配置し、かつ前記磁性体の上下に非磁性体よりなる中芯を配置させた状態で、前記リング状永久磁石が成形されるモータの製造方法であり、さらに前記磁性体の上下に配置される非磁性体よりなる中芯のうち少なくとも一方に取り付けられた中芯とともに、リング状永久磁石内周側に相当する部分の一部に前記磁性体が配置されるモータの製造方法であり、さらに上記金型内での磁場配向が上記リング状永久磁石の円周上に配置された磁場配向用永久磁石によって、極異方配向であるモータの製造方法である。
【００１３】
金型内で磁場配向成形された永久磁石を具備するリング状永久磁石ロータとステータより構成されるモータの製造方法において、前記金型の前記リング状永久磁石成形キャビティー内に、前記リング状永久磁石内周側に相当する部分の軸方向の一部に磁性体を配置し、かつ前記磁性体の上下に非磁性体よりなる中芯を配置させた状態で、前記リング状永久磁石が成形されるモータの製造方法であり、磁場配向用磁石から近い位置（リング状永久磁石内周面に相当する位置）に磁性体中芯を配置することで外側に設置した磁場配向用永久磁石のバックヨークとなり、リング状永久磁石の配向度を高めることが可能で、さらに、リング状永久磁石の中で最も磁力を高めたい部分に磁性体ロータコアまたは磁性体中芯を配置することでトルクおよび効率向上させることができる。
【００１４】
磁性体の上下に配置される非磁性体よりなる中芯のうち少なくとも一方に取り付けられた中芯とともに、リング状永久磁石内周側に相当する部分の一部に前記磁性体が配置されるモータの製造方法によれば、精度良く磁性体を配置することが可能で、その配置も容易である。
【００１５】
なお、リング状永久磁石成形後、脱磁を行った後に組立を行うモータの製造方法によれば、リング状永久磁石ロータを成形硬化後に脱磁を行い、その後磁性体ロータコアを挿入することで組立の作業性を向上させることができる。
【００１６】
なお、非磁性体よりなる中芯間に配置される磁性体がロータコアであるモータの製造方法によれば、ロータコアとリング状永久磁石を一体成形するため、モータの組立工数を減らすことができる。
【００１７】
金型内での磁場配向がリング状永久磁石の円周上に配置された磁場配向用永久磁石によって、極異方配向であるモータの製造方法によれば、リング状永久磁石の磁力を強くし、かつ表面の磁束分布が正弦波状にすることができる。
【００１８】
なお、リング状永久磁石ロータのリング状永久磁石成形用金型において、前記金型の前記リング状永久磁石成形キャビティー内の前記リング状永久磁石内周側に相当する部分に非磁性体よりなる上下に２分割された中芯と、前記上下に２分割された中芯の少なくとも一方に固定された磁性体よりなる中芯とを具備し、かつ金型内部の前記キャビティー外周部に、非磁性体よりなる磁場配向用永久磁石ホルダーに備えられた磁場配向用の磁石を収納したリング状永久磁石成形用金型によれば、金型メンテナンスを含めた金型の組立が容易になり、かつ、リング状永久磁石の配向度を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について、以下、実施例にて説明する。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の具体例を図１から図７を用いて説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１はリング状永久磁石を成形するための金型の断面図、図２はリング状永久磁石を成形するための金型の１／４の平面図を示している。
【００２２】
図１に示すとおり、金型内部に納められている磁場配向用永久磁石１は、リング状永久磁石２の外側に配置され、リング状永久磁石２の高さと比較して、同等以上の高さを有している。
【００２３】
また、磁場配向用永久磁石１はリング状永久磁石２の円周上に配置されており（図２参照）、リング状永久磁石２の厚みを大きくすることで、極異方配向となる。さらに、成形の際、磁性体中芯５がバックヨークになり配向度が高まり、結果的にコストを増大させることなくトルクおよび効率が向上することができる。
【００２４】
金型構成部品の材質は、リング状永久磁石２を成形する際の磁場配向を乱さないために上中芯、下中芯、上型型板３ｅ、下型型板３ｆ、磁場配向用永久磁石ホルダー３ｇは、非磁性体であり、上中芯は、上型中芯３ａと上型中芯３ｂより、下中芯は下型中芯３ｃと下型中芯３ｄより構成されている。
【００２５】
さらに、金型構成部品等を取り付けるためのボルト等の材質も非磁性体のものを用いることが望ましいが、磁性体のボルトでも、その影響は小さく、特に必要なければ、この点考慮しなくてもよい。
【００２６】
これに対して、磁性体中芯５は磁性体であり、下型中芯３ｄとボルト等によって固定されている。この時のボルトは磁性体であってもよい。
【００２７】
なお、実際の金型構成はさらに複雑であるが、詳細については簡略化して描画してある。
【００２８】
以下、製造工程について説明することとする。
【００２９】
まず、金型を閉じリング状永久磁石２の素材を流し込む。この時の金型温度は４０度〜１５０度の範囲内であり、当該設定温度は、リング状永久磁石２の素材が流れ、かつ磁場配向用永久磁石１が減磁しない温度である。
【００３０】
リング状永久磁石２の素材は金型に充填された後、冷却しリング状永久磁石２を硬化させる。
【００３１】
成形の際、磁性体中芯５がバックヨークになり配向度が高まり結果的にトルクおよび効率が向上する効果がある。
【００３２】
その後、図３に示すように、リング状永久磁石２と磁性体ロータコア４は組み立てられる。
【００３３】
図４は図１において成形された本発明のリング状永久磁石２の断面図を示したものであり、リング状永久磁石２と磁性体ロータコア４は接着剤６により固定される。
【００３４】
冷却後リング状永久磁石とシャフト間を締結させる磁性体ロータコアを接着剤６で固着することにより、例えば一体成形の際に発生する、リング状永久磁石２とロータコアの線膨張係数の違いによる内部応力を最小限にすることができる。
【００３５】
なお、ここでロータコア４は必ずしも磁性体でなくてもよいが、磁性体中芯５とほぼ同じ大きさで材質が磁性体のものが望ましい。
【００３６】
このように製造されたロータは、ステータに対して回転自在に軸受により保持するように組み立てられ、モータ完成品となる。
【００３７】
なお、リング状永久磁石２と磁性体中芯５の軸方向高さが同一の場合、リング状永久磁石２の両端部分において、ラジアル配向となりやすいため、磁性体中芯５は成形に際し、リング状永久磁石２内周側に相当する軸方向の一部に磁性体中芯５を配置する必要がある。
【００３８】
さらに、上記説明では、磁場配向用の磁石を永久磁石としているが、電磁石とした場合においても同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
（実施例２）
図５はリング状永久磁石を成形するための金型の断面図、図６はリング状永久磁石を成形するための金型の１／４の平面図を示している。
【００４０】
図５に示すとおり、金型内部に納められている磁場配向用永久磁石１は、リング状永久磁石２の外側に配置され、リング状永久磁石２の高さと比較して、同等以上の高さを有している。
【００４１】
また、磁場配向用永久磁石１はリング状永久磁石２の円周上に配置されており（図６参照）、リング状永久磁石２の厚みを大きくすることで、極異方配向となる。さらに、成形の際、磁性体ロータコア４がバックヨークになり配向度が高まり、結果的にコストを増大させることなくトルクおよび効率が向上することができる。
【００４２】
金型構成部品の材質は、リング状永久磁石２を成形する際の磁場配向を乱さないために上中芯、下中芯、上型型板３ｅ、下型型板３ｆ、磁場配向用永久磁石ホルダー３ｇは、非磁性体であり、上中芯は、上型中芯３ａと上型中芯３ｂより、下中芯は下型中芯３ｃと下型中芯３ｄより構成されている。
【００４３】
さらに、金型構成部品等を取り付けるためのボルト等の材質も非磁性体のものを用いることが望ましいが、磁性体のボルトでも、その影響は小さく、特に必要なければ、この点考慮しなくてもよい。
【００４４】
なお、実際の金型構成はさらに複雑であるが、詳細については簡略化して描画してある。
【００４５】
以下、製造工程について説明することとする。
【００４６】
まず、磁性体ロータコア４を機械または作業者の手により金型に配置される。この際、挿入前の磁性体ロータコア４は金型と同じ温度ぐらいに予熱するのが望ましい。
【００４７】
この時、磁性体ロータコア４の位置決めには磁性体ロータコア４のシャフト穴または位置決め用の穴が用いられる。
【００４８】
次に、金型を閉じリング状永久磁石２の素材を流し込む。この時の金型温度は４０度〜１５０度の範囲内であり、当該設定温度は、リング状永久磁石２の素材が流れ、かつ磁場配向用永久磁石１が減磁しない温度である。
【００４９】
リング状永久磁石２の素材は金型に充填された後、冷却しリング状永久磁石２を硬化させる。
【００５０】
最後に金型からリング状永久磁石２を取り出し、その工程を繰り返す。
【００５１】
なお、以上の説明では、リング状永久磁石２は磁性体ロータコア４と一体成形されている。
【００５２】
図７は図５によって一体成形されたリング状永久磁石ロータを示しており、リング状永久磁石２と磁性体ロータコア４は一体成形され固着される。
【００５３】
このように製造されたロータは、ステータに対して回転自在に軸受により保持するように組み立てられ、モータ完成品となる。
【００５４】
なお、リング状永久磁石２とロータコア４の軸方向高さが同一の場合、リング状永久磁石２の両端部分において、ラジアル配向となりやすいため、ロータコア４の積厚は、リング状永久磁石２の高さより低くするとよい。
【００５５】
さらに、上記説明では、磁場配向用の磁石を永久磁石としているが、電磁石とした場合においても同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、リング状永久磁石の成形に際し、金型のリング状永久磁石成形キャビティー内であって、前記リング状永久磁石内周側に相当する部分の軸方向の一部に磁性体を配置し、かつ前記磁性体の上下に非磁性体よりなる中芯を配置させた状態で、極異方配向となるように金型内で磁場配向され、リング状永久磁石を成形することとしたので、磁性体が外側に設置した配向用永久磁石のバックヨークとなり、配向度を高めることができるモータの製造方法を実現することができる。そして、当該方法で製造されたモータは、磁束量の増加にともない、トルクおよび効率を向上することが可能である。
【００５７】
また、リング状永久磁石の中で最も磁力を高めたい部分に磁性体を配置することで、リング状永久磁石の磁気中心を任意に変化させることができ、モータのトルクおよび効率向上させることができる。
【００５８】
また、上記磁性体を、磁性体の上下に配置される非磁性体よりなる中芯のうち少なくとも一方に取り付けられた中芯構成とすることで、精度良く磁性体を配置することが可能で、特性にばらつきの少ない信頼性の高いモータを提供することが可能な、モータの製造方法を実現することができる。
【００５９】
また、リング状永久磁石の磁場配向を極異方にすることにより、リング状永久磁石の磁力を強くし、かつ表面の磁束分布が正弦波状になるため振動、騒音を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１に記載のリング状永久磁石成形金型の断面図
【図２】  本発明の実施例１に記載のリング状永久磁石成形金型の平面図
【図３】  本発明の実施例１に記載のリング状永久磁石ロータの製造方法を示す概略図
【図４】  本発明の実施例１に記載のリング状永久磁石ロータの断面図
【図５】  本発明の実施例２に記載のリング状永久磁石成形金型の断面図
【図６】  本発明の実施例２に記載のリング状永久磁石成形金型の平面図
【図７】  本発明の実施例２に記載のリング状永久磁石ロータの断面図
【符号の説明】
１  磁場配向用永久磁石
２  リング状永久磁石
３ａ、３ｂ  上型中芯
３ｃ、３ｄ  下型中芯
３ｅ  上型型板
３ｆ  下型型板
３ｇ  磁場配向用永久磁石ホルダー
４  磁性体ロータコア
５  磁性体中芯
【図１】
0004876364.tif 000002
【図２】
0004876364.tif 000003
【図３】
0004876364.tif 000004
【図４】
0004876364.tif 000005
【図５】
0004876364.tif 000006
【図６】
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【図７】
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