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WO2017199470A1 - ロータの製造方法およびロータ - Google Patents

ロータの製造方法およびロータ Download PDF

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Publication number
WO2017199470A1
WO2017199470A1 PCT/JP2017/002933 JP2017002933W WO2017199470A1 WO 2017199470 A1 WO2017199470 A1 WO 2017199470A1 JP 2017002933 W JP2017002933 W JP 2017002933W WO 2017199470 A1 WO2017199470 A1 WO 2017199470A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
magnet block
manufacturing
rotor core
magnet
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/002933
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
道生 河本
Original Assignee
Dmg森精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dmg森精機株式会社 filed Critical Dmg森精機株式会社
Priority to US16/097,709 priority Critical patent/US10951099B2/en
Priority to EP17798908.4A priority patent/EP3460955B1/en
Priority to CN201780032247.3A priority patent/CN109417322B/zh
Publication of WO2017199470A1 publication Critical patent/WO2017199470A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012—Rotor

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a rotor and a rotor.
  • JP-A-2006-109590 discloses a brushless motor for the purpose of simplifying the manufacturing process of the rotor while reducing cogging torque.
  • the brushless motor disclosed in Patent Document 1 includes a rotor, and a plurality of permanent magnets arranged side by side in a direction skewed from the rotation center axis and bonded to the outer peripheral surface of the rotor.
  • a filling groove for filling the adhesive is formed on the outer peripheral surface of the rotor.
  • Patent Document 1 there is known a rotor in which permanent magnets are provided at an angle (skew) with respect to the rotation axis of the rotor in order to reduce the cogging torque.
  • the ideal skew shape of permanent magnets is a shape in which permanent magnets parallel to the rotation axis of the rotor are twisted around the rotation axis.
  • the manufacturing process of the permanent magnet becomes complicated.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method of manufacturing a rotor and a rotor in which a rotor with reduced cogging torque can be obtained by a simple manufacturing process.
  • a method of manufacturing a rotor according to the present invention is a method of manufacturing a rotor including a rotor core, and a plurality of permanent magnets disposed circumferentially on the outer periphery of the rotor core and inclined with respect to the axial direction of the rotor core. is there.
  • the method of manufacturing a rotor includes the steps of manufacturing a permanent magnet and providing a plurality of permanent magnets on the outer periphery of a rotor core.
  • the step of manufacturing the permanent magnet includes the steps of preparing a thin plate-like magnet block, and processing the magnet block to form first and second surfaces, which are disposed on the front and back sides in the thickness direction, a first surface and a first surface.
  • the third surface and the fourth surface which are connected to each other on the front and back, and the fifth surface and the sixth connected to the first and second surfaces, and the first, the second, the third and the fourth surface.
  • the first and second surfaces are parallelograms, the third and fourth surfaces are parallel to one another, and the fifth and sixth surfaces are from the third to the fourth surfaces.
  • the first surface faces the outer peripheral surface of the rotor core, and the third and fourth surfaces are respectively positioned at both ends of the permanent magnet in the axial direction of the rotor core And disposing a plurality of permanent magnets on the outer periphery of the rotor core such that the fifth surface and the sixth surface face each other between the permanent magnets adjacent to each other.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the rotor in Embodiment 1 of this invention. It is a trihedral view which shows the permanent magnet which comprises the rotor in FIG. It is a figure which shows the permanent magnet seen from the direction shown to arrow III in FIG. It is a figure which shows the 1st process of the manufacturing method of the rotor in Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the 2nd process of the manufacturing method of the rotor in Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the 3rd process of the manufacturing method of the rotor in Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the 4th process of the manufacturing method of the rotor in Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a rotor in a first embodiment of the present invention.
  • rotor 10 in the present embodiment forms a motor in pair with a stator (not shown) disposed with a gap provided on the outer periphery of rotor 10.
  • the rotor 10 is used as a motor for rotationally driving the main shaft of the machining center.
  • the rotor 10 is rotatably supported about an imaginary central axis 101 shown in the drawing.
  • the rotor 10 rotates around the central axis 101 when the motor is in operation.
  • the maximum number of revolutions of the rotor 10 is, for example, 10000 rpm or more.
  • FIG. 2 is a trihedral view showing permanent magnets constituting the rotor in FIG.
  • rotor 10 has a rotor core 21 and a plurality of permanent magnets 31.
  • the rotor core 21 has a cylindrical shape.
  • the rotor core 21 has a shape extending cylindrically in the axial direction about the central axis 101.
  • the rotor core 21 has an end face 23 and an end face 24.
  • the end face 23 and the end face 24 are disposed at one end and the other end of the rotor core 21 in the axial direction of the central axis 101, respectively.
  • the end face 23 and the end face 24 extend in a plane perpendicular to the central axis 101.
  • the rotor core 21 is formed of a magnetic material.
  • the rotor core 21 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction of the central axis 101.
  • the plurality of permanent magnets 31 are provided on the outer periphery of the rotor core 21.
  • the plurality of permanent magnets 31 are arranged at intervals in the circumferential direction about the central axis 101.
  • the plurality of permanent magnets 31 are arranged at equal intervals.
  • the permanent magnet 31 is bonded to the outer peripheral surface of the rotor core 21 by an adhesive.
  • the permanent magnet 31 is configured by joining the divided bodies 32 of the magnet block (hereinafter also referred to as "block divided bodies 32") to one another (see the front view of the permanent magnet 31 in FIG. 2) .
  • the block segments 32 are stacked along the axial direction of the central axis 101.
  • the block segments 32 are joined together by an adhesive.
  • the permanent magnet 31 is configured by bonding the 55 block division bodies 32 to each other.
  • the thickness of each block division body 32 is 2 mm.
  • the permanent magnet 31 By thus forming the permanent magnet 31 from a joined body of a plurality of block divided bodies 32, it is possible to suppress the occurrence of eddy current loss in the rotor 10 when the motor is in operation.
  • the surface of the permanent magnet 31 (first surface 41, second surface 42, third surface 43, fourth surface 44, fifth surface 45 and sixth surface 46 described later) is coated.
  • the joint surfaces of the block divided bodies 32 are not coated.
  • the permanent magnet 31 has a skew shape provided to be inclined with respect to the axial direction (axial direction of the central axis 101) of the rotor core 21.
  • the skew shape of the permanent magnet 31 will be specifically described.
  • the permanent magnet 31 has a first surface 41, a second surface 42, a third surface 43, a fourth surface 44, a fifth surface 45, and a sixth surface 46.
  • the first surface 41 and the second surface 42 are disposed on the front and back of each other.
  • the first surface 41 is disposed to face the outer peripheral surface of the rotor core 21.
  • the permanent magnet 31 is bonded to the rotor core 21 by an adhesive interposed between the outer peripheral surface of the rotor core 21 and the first surface 41.
  • the second surface 42 faces the stator (not shown) disposed with a gap from the rotor 10.
  • the first surface 41 and the second surface 42 have a larger area than the third surface 43, the fourth surface 44, the fifth surface 45 and the sixth surface 46.
  • the first surface 41 and the second surface 42 have a plan view of a parallelogram when viewed from the radial direction of the central axis 101.
  • the first surface 41 and the second surface 42 are formed of curved surfaces extending in an arc shape in the circumferential direction around the central axis 101. Ends of the first surface 41 and the second surface 42 in the axial direction of the central axis 101 are closer to edges of the first surface 41 and the second surface 42 in the circumferential direction around the central axis 101 Too long.
  • the 1st surface 41 and the 2nd surface are not restricted to the shape comprised from said curved surface.
  • the first surface 41 may have a planar shape in conformity with the outer peripheral surface of the rotor core 21.
  • the second surface 42 may have a planar shape or a curved shape extending in a circumferentially high arc shape in accordance with the characteristics of the motor.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 are continuous with the first surface 41 and the second surface 42 and arranged on the front and back.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 are respectively positioned at both ends of the permanent magnet 31 in the axial direction of the central axis 101.
  • the third surface 43 is disposed on the same side as the end surface 23 of the rotor core 21 in the axial direction of the central axis 101, and the fourth surface 44 is disposed on the same side as the end surface 24 of the rotor core 21 in the axial direction of the central axis 101 There is.
  • the third surface 43 is disposed flush with the end surface 23 of the rotor core 21, and the fourth surface 44 is disposed flush with the end surface 24 of the rotor core 21.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 have a planar shape.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 are disposed in a plane orthogonal to the central axis 101.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 are parallel to each other.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 extend in a band shape in the circumferential direction around the central axis 101.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 are continuous with an edge of the first surface 41 and the second surface 42 having planar views of parallelograms along the circumferential direction centering on the central axis 101.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are continuous with the first surface 41, the second surface 42, the third surface 43, and the fourth surface 44, and are arranged on the front and back.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are arranged to face each other between the permanent magnets 31 adjacent to each other.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 extend in a planar manner from the third surface 43 to the fourth surface 44.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are parallel to each other.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are disposed in a plane oblique to the axial direction of the central axis 101.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are smooth planes extending along the axial direction of the central axis 101.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are continuous with an edge of the first surface 41 and the second surface 42 having a plan view of a parallelogram along the axial direction of the central axis 101.
  • FIG. 3 is a view showing the permanent magnet as viewed from the direction indicated by arrow III in FIG.
  • a ridge line 51 is formed at a position where the third surface 43 and the fifth surface 45 intersect.
  • a ridge line 52 is formed at a position where the fifth surface 45 and the fourth surface 44 intersect.
  • a ridge line 53 is formed at a position where the third surface 43 and the sixth surface 46 intersect.
  • a ridge line 54 is formed at a position where the sixth surface 46 and the fourth surface 44 intersect.
  • the ridgeline 51, the ridgeline 52, the ridgeline 53 and the ridgeline 54 are parallel to one another. Assuming a virtual straight line 102 extending from the central axis 101 to the central position in the circumferential direction of the permanent magnet 31 (the central position between the ridge line 52 and the ridge line 53), the virtual straight line 102, ridge line 51, ridge line 52 , Ridge line 53 and ridge line 54 are parallel to each other.
  • the fifth surface 45 is a flat surface in which straight lines parallel to the ridge lines 51 and 52 are continuously arranged between the ridge lines 51 and 52.
  • the sixth surface 46 is constituted by a plane in which straight lines parallel to the ridge lines 53 and 54 are continuously arranged between the ridge lines 53 and 54.
  • FIGS. 4-8 is a figure which shows the process of the manufacturing method of the rotor in Embodiment 1 of this invention. Subsequently, a process of manufacturing the rotor 10 in FIG. 1 will be described according to the method of manufacturing a rotor in the first embodiment of the present invention.
  • the magnet block 61 has a thin plate-like rectangular parallelepiped shape. When viewed from the thickness direction, the magnet block 61 has a rectangular plan view having a longitudinal direction and a short direction.
  • the magnet block 61 is cut in the thickness direction to obtain a block divided body 32 which is a divided body of the magnet block 61.
  • the magnet block 61 is cut along the short direction in a rectangular plan view.
  • the magnet block 61 is divided into 55 block divided bodies 32.
  • the block division body 32 has a thin plate shape in which the longitudinal direction in a plan view of the magnet block 61 is the thickness direction.
  • a magnet block hereinafter referred to as a “division block joint block” 62 having a shape corresponding to the original magnet block 61.
  • the plurality of block divisions 32 are stacked in one direction such that the cut surfaces of the block divisions 32 in the previous step face each other.
  • the block division bodies 32 are joined together using an adhesive.
  • the segment bonding block 62 obtained by this process has a thin plate-like rectangular parallelepiped shape having a shape corresponding to the magnet block 61.
  • the shape of the divided body joint block 62 does not necessarily match the shape of the magnet block 61. is not.
  • the segment joint block 62 has a first side 71, a second side 72, a third side 73, a fourth side 74, a fifth side 75, and a sixth side 76.
  • the first side surface 71 and the second side surface 72 are disposed on the front and back of each other.
  • the first side surface 71 and the second side surface 72 are planes orthogonal to the thickness direction of the segment bonding block 62.
  • the first side surface 71 and the second side surface 72 have a rectangular plan view.
  • the third side surface 73 and the fourth side surface 74 are disposed on the front and back of each other.
  • the third side surface 73 and the fourth side surface 74 are respectively disposed at both ends of the divided body bonding block 62 in the stacking direction of the block divided body 32.
  • the third side surface 73 and the fourth side surface 74 are continuous with the short sides of the first side surface 71 and the second side surface 72 having a rectangular plan view.
  • the third side surface 73 and the fourth side surface 74 are configured by the surfaces of the block divisions 32 disposed at both ends of the stacked plurality of block divisions 32.
  • the fifth side surface 75 and the sixth side surface 76 are disposed on the front and back of each other.
  • the fifth side surface 75 and the sixth side surface 76 are respectively disposed at both ends of the divided body bonding block 62 in the direction orthogonal to the thickness direction of the divided body bonding block 62 and the stacking direction of the block divided body 32.
  • the fifth side surface 75 and the sixth side surface 76 are continuous with the long sides of the first side surface 71 and the second side surface 72 having a rectangular plan view.
  • first and second surfaces 41 and 42, and first and second surfaces 41 and 42 which are disposed on the front and back sides in the thickness direction, by processing divided body joint block 62.
  • the third surface 43 and the fourth surface 44 connected to the two surfaces 42 and arranged on the front and back, and the first surface 41, the second surface 42, the third surface 43 and the fourth surface 44 connected to each other Of the first surface 41 and the second surface 42 are parallelograms, the third surface 43 and the fourth surface 44 are parallel to one another, and the fifth surface 45 includes the fifth surface 45 and the sixth surface 46.
  • the sixth surface 46 forms a shape (that is, a skew shape possessed by the permanent magnet 31 in FIG. 2) in the segment joint block 62 extending planarly from the third surface 43 to the fourth surface 44 Do.
  • the third side surface 73 of the divided body joint block 62 is cut along the oblique direction with respect to the third side surface 73 (processing shown by dotted line 103 in FIG. 7) ),
  • the fourth side surface 74 of the divided body joint block 62 is cut along the oblique direction with respect to the fourth side surface 74 (processing shown by the dotted line 104 in FIG. 7).
  • the processing surface of the third side surface 73 is the third surface 43 of the permanent magnet 31
  • the processing surface of the fourth side surface 74 is the fourth surface 44 of the permanent magnet 31.
  • the fifth side surface 75 is used as the fifth surface 45 of the permanent magnet 31 without processing
  • the sixth side surface 76 is used as the sixth surface 46 of the permanent magnet 31 without processing.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are smooth planes extending from the third surface 43 to the fourth surface 44.
  • the fifth side surface 75 and the sixth side surface 76 of the divided body joint block 62 may be cut, and these machined surfaces may be used as the fifth surface 45 and the sixth surface 46 of the permanent magnet 31.
  • the first side surface 71 of the segment bonding block 62 is cut into an arc shape that is concave as viewed from the second side surface 72 (processing shown by a dotted line 105 in FIG. 8).
  • the second side surface 72 of the divided body joint block 62 is cut into an arc shape which is convex when viewed from the first side surface 71 (processing shown by a dotted line 106 in FIG. 8).
  • the processing surface of the first side surface 71 is the first surface 41 of the permanent magnet
  • the processing surface of the second side surface 72 is the second surface 42 of the permanent magnet 31.
  • the coating process is performed on the massive divided body bonding block 62, the coating process can be simplified as compared to the case where the coating process is performed on each of the block divided bodies 32.
  • the step of providing a plurality of permanent magnets 31 on the outer periphery of rotor core 21 is performed.
  • the first surface 41 faces the outer peripheral surface of the rotor core 21, and the third surface 43 and the fourth surface 44 are permanent magnets 31 in the axial direction of the rotor core 21 (axial direction of the central axis 101).
  • the plurality of permanent magnets 31 are arranged on the outer periphery of the rotor core 21 such that the fifth surface 45 and the sixth surface 46 face each other between the permanent magnets 31 positioned at both ends of the first and second adjacent magnets.
  • the plurality of permanent magnets 31 are joined to the rotor core 21 by an adhesive applied to the first surface 41 of the permanent magnet 31 and / or the outer peripheral surface of the rotor core 21.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a first modified example of the segment bonding block shown in FIG.
  • block division body 33 which is a division body of magnet block 61 is obtained by cutting magnet block 61 in the thickness direction. At this time, the magnet block 61 is cut along the longitudinal direction in a rectangular plan view. Next, the block segments 33 are bonded to each other to form a segment bonding block 63 having a shape corresponding to the magnet block 61.
  • FIG. 10 is a view showing a second modified example of the divided body joint block shown in FIG.
  • block division body 34 which is a division body of magnet block 61
  • the magnet block 61 is cut along the lateral direction and the longitudinal direction in a rectangular plan view.
  • the block segments 34 are joined to each other to form a segment junction block 64 having a shape corresponding to the magnet block 61.
  • the method of dividing the magnet block 61 is not particularly limited as long as generation of eddy current loss can be suppressed.
  • 11 and 12 are perspective views showing the basic concept of ideal skew.
  • the length (height) of the permanent magnet 130 in the axial direction of the central axis 101 is H
  • the upper end position of the permanent magnet 130 in the height direction is indicated as “+ H / 2”
  • the lower end position of the permanent magnet 130 in the height direction is indicated as “ ⁇ H / 2”
  • the intermediate position between the upper end position and the lower end position of the permanent magnet 130 is indicated as “0”.
  • the angle around the axis of the central axis 101 from a certain specific position is shown as “ ⁇ ”.
  • permanent magnet 131 having an ideal skew shape twists permanent magnet 130 having a rectangular shape when viewed from the radial direction in a circumferential direction centering on central axis 101. It is obtained by
  • permanent magnet 130 is twisted in one direction indicated by arrow 111 from the intermediate position to the upper end position of permanent magnet 130, and permanent magnet 130 is directed to arrow 112 from the intermediate position to lower end position of permanent magnet 130.
  • a permanent magnet 131 having an ideal skew shape is obtained.
  • FIG. 13 is a view showing the permanent magnet as viewed from the direction shown by arrow XIII in FIG.
  • reference numerals are attached to the permanent magnets 131 in association with the permanent magnets 31 in FIG.
  • ridge lines 51 and 53 are parallel to one another, and ridge lines 52 and 54 are parallel to one another.
  • the virtual straight line 102 extends from the central axis 101 to the center position in the circumferential direction of the permanent magnet 131 (the center position between the ridge line 52 and the ridge line 53)
  • the ridge line 51 and the ridge line 53 are virtual straight lines 102.
  • the ridge line 52 and the ridge line 54 are inclined to one side in the circumferential direction (twist direction indicated by the arrow 111 in FIG. 11), and the other side in the circumferential direction It is inclined in the twisting direction shown by the arrow 112 in FIG.
  • the fifth surface 45 is formed of a curved surface extending from the ridge line 51 to the ridge line 52 while changing the inclination with respect to the virtual straight line 102
  • the sixth surface 46 is The curved surface extends from the ridge line 53 to the ridge line 54 while changing the inclination with respect to the virtual straight line 102.
  • the manufacturing process of the permanent magnet 131 becomes complicated.
  • the permanent magnet 31 has a skew shape in which the fifth surface 45 and the sixth surface 46 extend planarly from the third surface 43 to the fourth surface 44 and are parallel to each other. . For this reason, the processing process of the permanent magnet 31 for obtaining a skew shape becomes simple.
  • FIG. 14 is a graph showing the deviation (the gap side from the stator) between the skew shape and the ideal skew shape in the present embodiment.
  • FIG. 15 is a graph showing the deviation (the rotor core side) between the skew shape and the ideal skew shape in the present embodiment.
  • the skew shape in the present embodiment is indicated by solid line 141, and the ideal skew shape is indicated by dotted line 142.
  • the amount of deviation from the ideal skew shape is larger as it goes from the middle position "0" of the permanent magnet 130 to the upper end position "+ H / 2" and the lower end position "-H / 2".
  • the amount of deviation is an extent that does not significantly affect the skew effect of reducing the cogging torque, and is acceptable.
  • FIG. 16 is a view showing a permanent magnet having a skew shape in the comparative example.
  • the permanent magnet 231 having a skew shape in the present comparative example is configured by combining a plurality of divided body bonding units 232.
  • a pseudo-skew shape is realized by stacking the plurality of divided body bonding units 232 in the circumferential direction of the rotor while being shifted at constant intervals in the circumferential direction.
  • Each divided body joining unit 232 is composed of a plurality of block divided bodies 233 (corresponding to the block divided bodies 32 in the present embodiment) stacked in the rotation axis direction of the rotor.
  • the plurality of block division bodies 233 are joined to form the division body joint unit 232.
  • the plurality of divided body bonding units 232 are bonded to the outer peripheral surface of the rotor core.
  • the plurality of divided body joint units 232 are stacked in the direction of the rotation shaft of the rotor, the dimensional accuracy of the permanent magnet 231 in the direction of the rotation shaft of the rotor is degraded.
  • the number of divided body bonding units 232 bonded to the outer peripheral surface of the rotor core is large, and furthermore, in each permanent magnet 231, it is necessary to affix the plurality of divided body bonded units 232 to the outer peripheral surface of the rotor core while shifting the position. The manufacturing process of the rotor becomes complicated.
  • each permanent magnet 31 in order to process the third side surface 73 and the fourth side surface 74 of the divided body joint block 62 in the step shown in FIG.
  • the dimensions of the permanent magnet 31 can be precisely finished in the axial direction.
  • each permanent magnet 31 since each permanent magnet 31 is comprised from one division body joining block 62, it can paste the permanent magnet 31 with less man-hours and without requiring skilled techniques.
  • the rotor 10 and the rotor manufacturing method of Embodiment 1 of the present invention configured as described above, the rotor in which the cogging torque is reduced can be obtained by a simple manufacturing process.
  • the present invention is applied to the spindle motor rotor of the machine tool, the present invention is not limited to such a case.
  • the present invention can be applied to a motor used in a general industrial machine. It is also possible to apply.
  • FIG. 17 is a trihedral view showing a permanent magnet that constitutes a rotor in a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 corresponds to FIG. 2 in the first embodiment.
  • the rotor and the method of manufacturing the rotor in the present embodiment basically have the same structure and steps as the rotor 10 and the method of manufacturing the rotor in the first embodiment.
  • the description of the overlapping structures and steps will not be repeated.
  • the rotor in the present embodiment has permanent magnets 36 in place of permanent magnets 31 in the first embodiment.
  • the permanent magnet 36 is composed of a magnet block.
  • the permanent magnet 36 has the same appearance as the permanent magnet 31 formed of a joined body of a plurality of block division bodies 32 in the first embodiment.
  • thin plate-like magnet block 61 is prepared in the process of manufacturing permanent magnet 36.
  • first surface 41 and second surface 42 which are disposed on the front and back in the thickness direction, and first surface 41 and second surface 42 are connected.
  • the sixth surface 46 the planar view of the first surface 41 and the second surface 42 becomes a parallelogram, the third surface 43 and the fourth surface 44 become parallel to each other, and the fifth surface 45 and the sixth surface 46
  • the magnet block 61 has a shape that extends in a planar manner from the third surface 43 to the fourth surface 44 and is parallel to each other. Specifically, the processing of the magnet block 61 is performed in accordance with the processing of the divided body bonding block 62 in the first embodiment.
  • Embodiment 1 According to the rotor and the method of manufacturing a rotor in Embodiment 2 of the present invention thus configured, the effects described in Embodiment 1 can be similarly exhibited.
  • FIG. 18 is a view showing a permanent magnet constituting a rotor in a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 corresponds to FIG. 3 in the first embodiment.
  • the rotor and the method of manufacturing the rotor in the present embodiment basically have the same structure and steps as the rotor 10 and the method of manufacturing the rotor in the first embodiment.
  • the description of the overlapping structures and steps will not be repeated.
  • the rotor in the present embodiment has permanent magnets 37 instead of permanent magnets 31 in the first embodiment.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 extend in a planar manner from the third surface 43 to the fourth surface 44.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are nonparallel to each other.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are obliquely inclined to the central axis 101 when the permanent magnet 37 is viewed from the outside in the radial direction of the central axis 101.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are provided along the radial direction of the central axis 101 when the permanent magnet 37 is viewed from the axial direction of the central axis 101.
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are provided to be farther from an imaginary plane including the central axis 101 and the imaginary straight line 102 as going from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the central axis 101.
  • the ridgeline 51 and the ridgeline 52 are parallel to one another, and the ridgeline 53 and the ridgeline 54 are parallel to one another.
  • the ridge lines 51 and 52 and the ridge lines 53 and 54 are not
  • the fifth surface 45 and the sixth surface 46 are planar from the third surface 43 toward the fourth surface 44 when the split body bonding block 62 in the first embodiment is processed. , And a skew shape extending along the radial direction of the central axis 101 is machined into the segment joint block 62.
  • the shapes of the fifth surface 45 and the sixth surface 46 in the present embodiment may be applied to the permanent magnet 36 in the second embodiment.
  • Embodiment 3 of the present invention According to the rotor and the method of manufacturing a rotor in Embodiment 3 of the present invention thus configured, the effects described in Embodiment 1 can be similarly exhibited.
  • a method of manufacturing a rotor according to the present invention is a method of manufacturing a rotor including a rotor core, and a plurality of permanent magnets disposed circumferentially on the outer periphery of the rotor core and inclined with respect to the axial direction of the rotor core. is there.
  • the method of manufacturing a rotor includes the steps of manufacturing a permanent magnet and providing a plurality of permanent magnets on the outer periphery of a rotor core.
  • the step of manufacturing the permanent magnet includes the steps of preparing a thin plate-like magnet block, and processing the magnet block to form first and second surfaces, which are disposed on the front and back sides in the thickness direction, a first surface and a first surface.
  • the third surface and the fourth surface which are connected to each other on the front and back, and the fifth surface and the sixth connected to the first and second surfaces, and the first, the second, the third and the fourth surface.
  • the first and second surfaces are parallelograms, the third and fourth surfaces are parallel to one another, and the fifth and sixth surfaces are from the third to the fourth surfaces.
  • the first surface faces the outer peripheral surface of the rotor core, and the third and fourth surfaces are respectively positioned at both ends of the permanent magnet in the axial direction of the rotor core And disposing a plurality of permanent magnets on the outer periphery of the rotor core such that the fifth surface and the sixth surface face each other between the permanent magnets adjacent to each other.
  • the magnet block is processed into a skew shape in which the fifth surface and the sixth surface extend in a planar manner from the third surface to the fourth surface.
  • the thin plate-like magnet block is cut in the thickness direction to obtain divided pieces of the magnet block, and the divided pieces of the magnet block are joined together. Obtaining a magnet block having a shape corresponding to that of the magnet block.
  • the rotor in which the occurrence of the eddy current loss is suppressed can be obtained by a simple process.
  • the step of joining the divided members of the magnet block to each other includes the step of laminating the divided members of the magnet block in one direction.
  • the step of processing the magnet block includes the step of processing the end face of the magnet block located at both ends in the stacking direction of the divided body of the magnet block.
  • the length of the permanent magnet in the stacking direction of the divided members of the magnet block can be adjusted with high accuracy.
  • the step of manufacturing the permanent magnet further includes the step of coating the surface of the magnet block after the step of processing the magnet block.
  • the coating process can be simplified as compared with the case where the divided members of the magnet block are individually coated.
  • the magnet block has a shape in which the first surface and the second surface extend in a circular arc shape from the fifth surface to the sixth surface by processing the magnet block.
  • the method further comprises the steps of:
  • the first surface and the second surface of the magnet block can be processed into a shape according to the characteristics of the rotor core.
  • a rotor according to the present invention includes a rotor core, and a plurality of permanent magnets arranged circumferentially on the outer periphery of the rotor core and provided to be inclined with respect to the axial direction of the rotor core.
  • the permanent magnet is connected to the first surface and the second surface arranged on the front and back sides, the third surface and the fourth surface connected to the first surface and the second surface, and the first surface, the second surface.
  • the third surface and the fourth surface and includes the fifth surface and the sixth surface arranged on the front and back, and the first surface and the second surface have a parallelogram in plan view, and the third surface and the third surface
  • the four surfaces are parallel to one another, and the fifth and sixth surfaces have a shape extending planarly from the third surface to the fourth surface.
  • the first surface faces the outer peripheral surface of the rotor core
  • the third and fourth surfaces are positioned at both ends of the permanent magnet in the axial direction of the rotor core, respectively
  • the fifth surface and the sixth surface face each other on the outer periphery of the rotor core.
  • the permanent magnet has a skew shape in which the fifth surface and the sixth surface extend in a planar manner from the third surface to the fourth surface.
  • the permanent magnets are formed by joining the divided members of the magnet block to one another. According to the rotor configured as described above, generation of eddy current loss can be suppressed.
  • the first and second surfaces have a shape extending in an arc shape from the fifth surface to the sixth surface.
  • the first surface and the second surface of the permanent magnet can be shaped according to the characteristics of the rotor.
  • the present invention is applied to, for example, a motor that rotationally drives a main shaft of a machining center.

Landscapes

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Abstract

ロータの製造方法は、ロータコアの軸方向に対して傾いて設けられる複数の永久磁石（３６）を備えるロータの製造方法である。ロータの製造方法は、永久磁石（３６）を製造する工程と、ロータコアの外周上に複数の永久磁石（３６）を設ける工程とを備える。永久磁石（３６）を製造する工程は、第１面（４１）および第２面（４２）の平面視が平行四辺形となり、第３面（４３）および第４面（４４）が互いに平行となり、第５面（４５）および第６面（４６）が、第３面（４３）から第４面（４４）に向けて平面状に延在する形状を、磁石ブロックに形成する工程を含む。複数の永久磁石（３６）を設ける工程は、隣り合う永久磁石（３６）間において、第５面（４５）および第６面（４６）を互いに向かい合わせとする工程を含む。このような構成により、コギングトルクの低減が図られたロータが簡易な製造工程により得られるロータの製造方法を提供する。

Description

ロータの製造方法およびロータ
　この発明は、ロータの製造方法およびロータに関する。
　従来のロータに関して、たとえば、特開２００６－１０９５９０号公報には、コギングトルクの低減を図りつつ、ロータの製造工程を簡略化することを目的とした、ブラシレスモータが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたブラシレスモータは、ロータと、回転中心軸からスキューした方向に並んで配置され、ロータの外周面に接着された複数の永久磁石とを有する。ロータの外周面には、接着剤を充填するための充填溝が形成されている。
特開２００６－１０９５９０号公報
　上述の特許文献１に開示されるように、コギングトルクを低減するために、永久磁石がロータの回転軸に対して斜め（スキュー）に設けられたロータが知られている。このようなロータにおいて、永久磁石の理想的なスキュー形状は、ロータの回転軸に対して平行な永久磁石を回転軸を中心に捩じった形状である。しかしながら、そのような理想的なスキュー形状を得ようとすると、永久磁石の製造工程が複雑となる。
　そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、コギングトルクの低減が図られたロータが、簡易な製造工程により得られるロータの製造方法およびロータを提供することである。
　この発明に従ったロータの製造方法は、ロータコアと、ロータコアの外周上に周方向に並んで配置され、ロータコアの軸方向に対して傾いて設けられる複数の永久磁石とを備えるロータの製造方法である。ロータの製造方法は、永久磁石を製造する工程と、ロータコアの外周上に複数の永久磁石を設ける工程とを備える。永久磁石を製造する工程は、薄板状の磁石ブロックを準備する工程と、磁石ブロックを加工することによって、厚み方向において互いに表裏に配置される第１面および第２面と、第１面および第２面に連なり、互いに表裏に配置される第３面および第４面と、第１面、第２面、第３面および第４面に連なり、互いに表裏に配置される第５面および第６面とを含み、第１面および第２面の平面視が平行四辺形となり、第３面および第４面が互いに平行となり、第５面および第６面が、第３面から第４面に向けて平面状に延在する形状を、磁石ブロックに形成する工程とを含む。ロータコアの外周上に複数の永久磁石を設ける工程は、第１面が、ロータコアの外周面と向かい合わせとなり、第３面および第４面が、それぞれ、ロータコアの軸方向における永久磁石の両端に位置決めされ、互いに隣り合う永久磁石間において、第５面および第６面が向かい合わせとなるように、ロータコアの外周上に複数の永久磁石を配置する工程を含む。
　この発明に従えば、コギングトルクの低減が図られたロータが、簡易な製造工程により得られるロータの製造方法およびロータを提供することができる。
この発明の実施の形態１におけるロータを示す斜視図である。 図１中のロータを構成する永久磁石を示す三面図である。 図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た永久磁石を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるロータの製造方法の第１工程を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるロータの製造方法の第２工程を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるロータの製造方法の第３工程を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるロータの製造方法の第４工程を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるロータの製造方法の第４工程を示す図である。 図６中に示す分割体接合ブロックの第１変形例を示す斜視図である。 図６中に示す分割体接合ブロックの第２変形例を示す図である。 理想的なスキューの基本概念を示す斜視図である。 理想的なスキューの基本概念を示す斜視図である。 図１２中の矢印ＸＩＩＩに示す方向から見た永久磁石を示す図である。 本実施の形態におけるスキュー形状と、理想的なスキュー形状とのずれ（ステータとのギャップ側）を示すグラフである。 本実施の形態におけるスキュー形状と、理想的なスキュー形状とのずれ（ロータコア側）を示すグラフである。 比較例におけるスキュー形状を有する永久磁石を示す図である。 この発明の実施の形態２におけるロータを構成する永久磁石を示す三面図である。 この発明の実施の形態３におけるロータを構成する永久磁石を示す図である。
　この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
　（実施の形態１）
　図１は、この発明の実施の形態１におけるロータを示す斜視図である。図１を参照して、本実施の形態におけるロータ１０は、ロータ１０の外周上に隙間（ギャップ）を設けて配置されるステータ（不図示）と対をなしてモータを構成する。ロータ１０は、マシニングセンタの主軸を回転駆動させるモータに用いられる。
　ロータ１０は、図中に示す仮想上の中心軸１０１を中心に回転可能なように支持されている。ロータ１０は、モータの稼働時、中心軸１０１を回転中心として回転する。ロータ１０の最高回転数は、たとえば、１００００ｒｐｍ以上である。
　図２は、図１中のロータを構成する永久磁石を示す三面図である。図１および図２を参照して、ロータ１０は、ロータコア２１と、複数の永久磁石３１とを有する。
　ロータコア２１は、円筒形状を有する。ロータコア２１は、中心軸１０１を中心にその軸方向に円筒状に延びる形状を有する。ロータコア２１は、端面２３および端面２４を有する。端面２３および端面２４は、それぞれ、中心軸１０１の軸方向におけるロータコア２１の一方端および他方端に配置されている。端面２３および端面２４は、中心軸１０１に直交する平面内で延在する。
　ロータコア２１は、磁性材料から形成されている。本実施の形態では、ロータコア２１が、複数枚の電磁鋼板が中心軸１０１の軸方向に積層されることによって構成されている。
　複数の永久磁石３１は、ロータコア２１の外周上に設けられている。複数の永久磁石３１は、中心軸１０１を中心とする周方向に間隔を設けて配置されている。複数の永久磁石３１は、等間隔に配置されている。永久磁石３１は、接着剤によりロータコア２１の外周面に接合されている。
　永久磁石３１は、磁石ブロックの分割体３２（以下、「ブロック分割体３２」ともいう）が互いに接合されることによって構成されている（図２中の永久磁石３１の正面図を参照のこと）。
　ブロック分割体３２は、中心軸１０１の軸方向に沿って積層されている。ブロック分割体３２同士は、接着剤により接合されている。本実施の形態では、５５個のブロック分割体３２が互いに接合されることによって、永久磁石３１が構成されている。一例として、各ブロック分割体３２の厚みは、２ｍｍである。
　このように永久磁石３１を複数のブロック分割体３２の接合体から構成することによって、モータの稼動時、ロータ１０における渦電流損の発生を抑制することができる。
　永久磁石３１の表面（後述する第１面４１、第２面４２、第３面４３、第４面４４、第５面４５および第６面４６）には、塗装が施されている。ブロック分割体３２同士の接合面には、塗装が施されていない。
　永久磁石３１は、ロータコア２１の軸方向（中心軸１０１の軸方向）に対して傾いて設けられるスキュー形状を有する。以下、永久磁石３１が有するスキュー形状について、具体的に説明する。
　永久磁石３１は、第１面４１と、第２面４２と、第３面４３と、第４面４４と、第５面４５と、第６面４６とを有する。
　第１面４１および第２面４２は、互いに表裏に配置されている。第１面４１は、ロータコア２１の外周面と向かい合わせに配置されている。永久磁石３１は、ロータコア２１の外周面と第１面４１との間に介挿された接着剤によって、ロータコア２１に接合されている。第２面４２は、ロータ１０と隙間を設けて配置されるステータ（不図示）と向かい合わせとなる。
　第１面４１および第２面４２は、第３面４３、第４面４４、第５面４５および第６面４６よりも大きい面積を有する。第１面４１および第２面４２は、中心軸１０１の半径方向から見た場合に平行四辺形の平面視を有する。第１面４１および第２面４２は、中心軸１０１を中心とする周方向において円弧状に延びる湾曲面から構成されている。第１面４１および第２面４２の、中心軸１０１の軸方向に沿った端辺は、第１面４１および第２面４２の、中心軸１０１を中心とする周方向に沿った端辺よりも長い。
　なお、第１面４１および第２面は、上記の湾曲面から構成される形状に限られない。たとえば、ロータコア２１の外周面が多角形断面である場合、第１面４１は、そのロータコア２１の外周面に合わせて、平面形状を有してもよい。第２面４２は、モータの特性に合わせて、平面形状や、周方向において中高の円弧状に延びる湾曲形状を有してもよい。
　第３面４３および第４面４４は、第１面４１および第２面４２に連なり、互いに表裏に配置されている。第３面４３および第４面４４は、それぞれ、中心軸１０１の軸方向における永久磁石３１の両端に位置決めされている。
　第３面４３は、中心軸１０１の軸方向においてロータコア２１の端面２３と同じ側に配置され、第４面４４は、中心軸１０１の軸方向においてロータコア２１の端面２４と同じ側に配置されている。第３面４３は、ロータコア２１の端面２３と面一となるように配置され、第４面４４は、ロータコア２１の端面２４と面一となるように配置されている。
　第３面４３および第４面４４は、平面形状を有する。第３面４３および第４面４４は、中心軸１０１に直交する平面内に配置されている。第３面４３および第４面４４は、互いに平行である。第３面４３および第４面４４は、中心軸１０１の軸方向から見た場合に、中心軸１０１を中心にその周方向に帯状に延びている。第３面４３および第４面４４は、平行四辺形の平面視を有する第１面４１および第２面４２の、中心軸１０１を中心とする周方向に沿った端辺に連なっている。
　第５面４５および第６面４６は、第１面４１、第２面４２、第３面４３および第４面４４に連なり、互いに表裏に配置されている。互いに隣り合う永久磁石３１間において、第５面４５および第６面４６は、向かい合わせとなるように配置されている。
　第５面４５および第６面４６は、第３面４３から第４面４４に向けて平面状に延在している。第５面４５および第６面４６は、互いに平行である。第５面４５および第６面４６は、中心軸１０１の軸方向に対して斜め方向の平面内に配置されている。第５面４５および第６面４６は、中心軸１０１の軸方向に沿って延在する滑らかな平面である。第５面４５および第６面４６は、平行四辺形の平面視を有する第１面４１および第２面４２の、中心軸１０１の軸方向に沿った端辺に連なっている。
　図３は、図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た永久磁石を示す図である。図３を参照して、第３面４３と第５面４５とが交わる位置には、稜線５１が形成されている。第５面４５と第４面４４とが交わる位置には、稜線５２が形成されている。第３面４３と第６面４６とが交わる位置には、稜線５３が形成されている。第６面４６と第４面４４とが交わる位置には、稜線５４が形成されている。
　稜線５１、稜線５２、稜線５３および稜線５４は、互いに平行である。中心軸１０１から、永久磁石３１の周方向における中心位置（稜線５２と稜線５３との間の中心位置）に向けて延びる仮想直線１０２を想定した場合に、仮想直線１０２と、稜線５１、稜線５２、稜線５３および稜線５４とは互いに平行である。
　第５面４５は、稜線５１と稜線５２との間において、稜線５１および稜線５２に平行な直線が連続して並ぶ平面により構成されている。第６面４６は、稜線５３および稜線５４の間において、稜線５３および稜線５４に平行な直線が連続して並ぶ平面により構成されている。
　図４から図８は、この発明の実施の形態１におけるロータの製造方法の工程を示す図である。続いて、この発明の実施の形態１におけるロータの製造方法により、図１中のロータ１０を製造する工程について説明する。
　図４を参照して、まず、永久磁石３１を製造する工程を実施する。本工程時、薄板状の磁石ブロック６１を準備する。磁石ブロック６１は、薄板状の直方体形状を有する。磁石ブロック６１は、その厚み方向から見た場合に、長手方向と短手方向とを有する矩形形状の平面視を有する。
　図５を参照して、次に、磁石ブロック６１をその厚み方向に切断することによって、磁石ブロック６１の分割体であるブロック分割体３２を得る。
　本実施の形態では、磁石ブロック６１を、矩形形状の平面視における短手方向に沿って切断する。磁石ブロック６１を、５５個のブロック分割体３２に分割する。ブロック分割体３２は、磁石ブロック６１の平面視における長手方向が厚み方向となる薄板形状を有する。
　図６を参照して、次に、ブロック分割体３２を互いに接合することによって、元の磁石ブロック６１に対応する形状を有する磁石ブロック（以下、「分割体接合ブロック」という）６２を形成する。
　より具体的には、複数のブロック分割体３２を、前の工程におけるブロック分割体３２の切断面同士が向かい合わせとなるように、一方向に積層する。接着剤を用いて、ブロック分割体３２同士を接合する。本工程により得られる分割体接合ブロック６２は、磁石ブロック６１に対応する形状の薄板状の直方体形状を有する。しかしながら、磁石ブロック６１の切断時における切り屑の発生や、接着剤層の厚みまたは組み立て精度のばらつき等に起因して、分割体接合ブロック６２の形状は、必ずしも磁石ブロック６１の形状に一致するわけではない。
　分割体接合ブロック６２は、第１側面７１、第２側面７２、第３側面７３、第４側面７４、第５側面７５および第６側面７６を有する。
　第１側面７１および第２側面７２は、互いに表裏に配置されている。第１側面７１および第２側面７２は、分割体接合ブロック６２の厚み方向に直交する平面である。分割体接合ブロック６２をその厚み方向から見た場合に、第１側面７１および第２側面７２は、矩形形状の平面視を有する。
　第３側面７３および第４側面７４は、互いに表裏に配置されている。第３側面７３および第４側面７４は、それぞれ、ブロック分割体３２の積層方向における分割体接合ブロック６２の両端に配置されている。第３側面７３および第４側面７４は、矩形形状の平面視を有する第１側面７１および第２側面７２の短辺に連なっている。第３側面７３および第４側面７４は、積層された複数のブロック分割体３２のうち、その両端に配置されたブロック分割体３２の表面により構成されている。
　第５側面７５および第６側面７６は、互いに表裏に配置されている。第５側面７５および第６側面７６は、それぞれ、分割体接合ブロック６２の厚み方向およびブロック分割体３２の積層方向に直交する方向における分割体接合ブロック６２の両端に配置されている。第５側面７５および第６側面７６は、矩形形状の平面視を有する第１側面７１および第２側面７２の長辺に連なっている。
　図７および図８を参照して、次に、分割体接合ブロック６２を加工することによって、厚み方向において互いに表裏に配置される第１面４１および第２面４２と、第１面４１および第２面４２に連なり、互いに表裏に配置される第３面４３および第４面４４と、第１面４１、第２面４２、第３面４３および第４面４４に連なり、互いに表裏に配置される第５面４５および第６面４６とを含み、第１面４１および第２面４２の平面視が平行四辺形となり、第３面４３および第４面４４が互いに平行となり、第５面４５および第６面４６が、第３面４３から第４面４４に向けて平面状に延在する形状（すなわち、図２中の永久磁石３１が有するスキュー形状）を、分割体接合ブロック６２に形成する。
　より具体的には、図７中に示すように、分割体接合ブロック６２の第３側面７３を、第３側面７３に対して斜め方向に沿って切断し（図７中の点線１０３に示す加工）、分割体接合ブロック６２の第４側面７４を、第４側面７４に対して斜め方向に沿って切断する（図７中の点線１０４に示す加工）。これにより、第３側面７３の加工面を、永久磁石３１の第３面４３とし、第４側面７４の加工面を、永久磁石３１の第４面４４とする。また、第５側面７５を、未加工のまま永久磁石３１の第５面４５とし、第６側面７６を、未加工のまま永久磁石３１の第６面４６とする。第５面４５および第６面４６は、第３面４３から第４面４４に向けて延在する滑らかな平面となる。
　なお、分割体接合ブロック６２の第５側面７５および第６側面７６を切断し、これらの加工面を、永久磁石３１の第５面４５および第６面４６としてもよい。
　図８中に示すように、分割体接合ブロック６２の第１側面７１を、第２側面７２から見て凹となる円弧形状に切断する（図８中の点線１０５に示す加工）。分割体接合ブロック６２の第２側面７２を、第１側面７１から見て凸となる円弧形状に切断する（図８中の点線１０６に示す加工）。これにより、第１側面７１の加工面を、永久磁石３１の第１面４１とし、第２側面７２の加工面を、永久磁石３１の第２面４２とする。
　次に、分割体接合ブロック６２の表面に塗装処理を行なうことにより、図２中の永久磁石３１を得る。
　本実施の形態では、塊状の分割体接合ブロック６２に対して塗装処理を行なうため、ブロック分割体３２の個々に塗装処理を行なう場合と比較して、塗装工程を簡略化することができる。
　図１を参照して、続いて、ロータコア２１の外周上に複数の永久磁石３１を設ける工程を実施する。本工程時、第１面４１が、ロータコア２１の外周面と向かい合わせとなり、第３面４３および第４面４４が、それぞれ、ロータコア２１の軸方向（中心軸１０１の軸方向）における永久磁石３１の両端に位置決めされ、互いに隣り合う永久磁石３１間において、第５面４５および第６面４６が向かい合わせとなるように、ロータコア２１の外周上に複数の永久磁石３１を配置する。
　永久磁石３１の第１面４１および／またはロータコア２１の外周面に塗布された接着剤によって、複数の永久磁石３１をロータコア２１に接合する。以上の工程により、図１中のロータ１０が完成する。
　図９は、図６中に示す分割体接合ブロックの第１変形例を示す斜視図である。図９を参照して、本変形例では、磁石ブロック６１をその厚み方向に切断することによって、磁石ブロック６１の分割体であるブロック分割体３３を得る。この際、磁石ブロック６１を、矩形形状の平面視における長手方向に沿って切断する。次に、ブロック分割体３３を互いに接合することによって、磁石ブロック６１に対応する形状を有する分割体接合ブロック６３を形成する。
　図１０は、図６中に示す分割体接合ブロックの第２変形例を示す図である。図１０を参照して、本変形例では、磁石ブロック６１をその厚み方向に切断することによって、磁石ブロック６１の分割体であるブロック分割体３４を得る。この際、磁石ブロック６１を、矩形形状の平面視における短手方向および長手方向に沿って切断する。次に、ブロック分割体３４を互いに接合することによって、磁石ブロック６１に対応する形状を有する分割体接合ブロック６４を形成する。
　これらの変形例に示すように、磁石ブロック６１の分割方法は、渦電流損の発生を抑制可能なものであれば、特に限定されない。
　続いて、本実施の形態におけるロータ１０およびロータの製造方法によって奏される作用効果について、理想的なスキュー形状や比較例におけるスキュー形状の問題点を交えながら説明する。
　図１１および図１２は、理想的なスキューの基本概念を示す斜視図である。図中では、中心軸１０１の軸方向における永久磁石１３０の長さ（高さ）がＨである場合に、その高さ方向における永久磁石１３０の上端位置が「＋Ｈ／２」と示され、その高さ方向における永久磁石１３０の下端位置が「－Ｈ／２」と示され、永久磁石１３０の上端位置と下端位置との中間位置が「０」と示されている。図１２中では、ある特定位置からの、中心軸１０１の軸周りにおける角度が「θ」と示されている。
　図１１および図１２を参照して、理想的なスキュー形状を有する永久磁石１３１は、半径方向から見た場合に矩形形状を有する永久磁石１３０を、中心軸１０１を中心とする周方向に捩じることによって得られる。
　より具体的には、永久磁石１３０の中間位置から上端位置にかけて、永久磁石１３０を矢印１１１に示す一方向に捩じり、永久磁石１３０の中間位置から下端位置にかけて、永久磁石１３０を矢印１１２に示す反対方向に捩じることによって、理想的なスキュー形状を有する永久磁石１３１が得られる。
　図１３は、図１２中の矢印ＸＩＩＩに示す方向から見た永久磁石を示す図である。図中には、図３中の永久磁石３１に対応付けて永久磁石１３１に参照番号が付されている。
　図１３を参照して、理想的なスキュー形状を有する永久磁石１３１では、稜線５１および稜線５３が、互いに平行であり、稜線５２および稜線５４が、互いに平行である。中心軸１０１から、永久磁石１３１の周方向における中心位置（稜線５２と稜線５３との間の中心位置）に向けて延びる仮想直線１０２を想定した場合に、稜線５１および稜線５３は、仮想直線１０２に対して、周方向における一方の側（図１１中の矢印１１１に示す捩じり方向）に傾いており、稜線５２および稜線５４は、仮想直線１０２に対して、周方向における他方の側（図１１中の矢印１１２に示す捩じり方向）に傾いている。
　このため、理想的なスキュー形状においては、第５面４５が、稜線５１から稜線５２に向けて、仮想直線１０２に対する傾きを変化させながら延在する湾曲面により構成され、第６面４６が、稜線５３から稜線５４に向けて、仮想直線１０２に対する傾きを変化させながら延在する湾曲面により構成されている。この場合、第５面４５および第６面４６を３次元的な湾曲面に加工する必要があるため、永久磁石１３１の製造工程が複雑となる。
　一方、本実施の形態では、永久磁石３１が、第５面４５および第６面４６が第３面４３から第４面４４に向けて平面状に延在し、互いに平行となるスキュー形状を有する。このため、スキュー形状を得るための永久磁石３１の加工工程が簡易となる。
　図１４は、本実施の形態におけるスキュー形状と、理想的なスキュー形状とのずれ（ステータとのギャップ側）を示すグラフである。図１５は、本実施の形態におけるスキュー形状と、理想的なスキュー形状とのずれ（ロータコア側）を示すグラフである。
　図１４および図１５を参照して、本実施の形態におけるスキュー形状が実線１４１によって示され、理想的なスキュー形状が点線１４２によって示されている。本実施の形態におけるスキュー形状は、永久磁石１３０の中間位置「０」から上端位置「＋Ｈ／２」および下端位置「－Ｈ／２」に向かうほど、理想的なスキュー形状からのずれ量が大きくなるものの、そのずれ量は、コギングトルクを低減するスキュー効果に大きく影響しない程度であり、許容可能である。
　図１６は、比較例におけるスキュー形状を有する永久磁石を示す図である。図１６を参照して、本比較例におけるスキュー形状を有する永久磁石２３１は、複数の分割体接合ユニット２３２が組み合わさって構成されている。複数の分割体接合ユニット２３２が、周方向に一定間隔でずれながらロータの回転軸方向に積層されることによって、疑似的なスキュー形状が実現されている。各分割体接合ユニット２３２は、ロータの回転軸方向に積層された複数のブロック分割体２３３（本実施の形態におけるブロック分割体３２に対応）から構成されている。
　本比較例では、まず、複数のブロック分割体２３３を接合することによって、分割体接合ユニット２３２を形成する。そのあと、複数の分割体接合ユニット２３２をロータコアの外周面に接合する。この場合、複数の分割体接合ユニット２３２をロータの回転軸方向に積み重ねるため、ロータの回転軸方向における永久磁石２３１の寸法精度が悪くなる。また、ロータコアの外周面に接合する分割体接合ユニット２３２の数が多く、さらに、各永久磁石２３１において、複数の分割体接合ユニット２３２を位置をずらしながらロータコアの外周面に貼り付ける必要があるため、ロータの製造工程が煩雑となる。
　これに対して、本実施の形態では、図７中に示す工程において、分割体接合ブロック６２の第３側面７３および第４側面７４を加工するため、ブロック分割体３２の積層方向（ロータの回転軸方向）において永久磁石３１の寸法を精度よく仕上げることができる。また、各永久磁石３１は、１つの分割体接合ブロック６２から構成されるため、より少ない工数で、かつ、熟練の技術を要することなく、永久磁石３１の貼り付け作業を行なうことができる。
　このように構成された、この発明の実施の形態１におけるロータ１０およびロータの製造方法によれば、コギングトルクの低減が図られたロータを、簡易な製造工程により得ることができる。
　なお、本実施の形態では、本発明を工作機械の主軸モータ用ロータに適用した場合について説明したが、このような場合に限られず、たとえば、本発明を一般的な産業機械に用いられるモータに適用することも可能である。
　（実施の形態２）
　図１７は、この発明の実施の形態２におけるロータを構成する永久磁石を示す三面図である。図１７は、実施の形態１における図２に対応する。本実施の形態におけるロータおよびロータの製造方法は、実施の形態１におけるロータ１０およびロータの製造方法と比較して、基本的には、同様の構造および工程を備える。以下、重複する構造および工程については、その説明を繰り返さない。
　図１７を参照して、本実施の形態におけるロータは、実施の形態１における永久磁石３１に替えて、永久磁石３６を有する。永久磁石３６は、磁石ブロックから構成されている。永久磁石３６は、実施の形態１における、複数のブロック分割体３２の接合体からなる永久磁石３１と同じ外観を有する。
　図４を参照して、本実施の形態におけるロータの製造方法では、永久磁石３６を製造する工程時、薄板状の磁石ブロック６１を準備する。
　図１７を参照して、次に、磁石ブロック６１を加工することによって、厚み方向において互いに表裏に配置される第１面４１および第２面４２と、第１面４１および第２面４２に連なり、互いに表裏に配置される第３面４３および第４面４４と、第１面４１、第２面４２、第３面４３および第４面４４に連なり、互いに表裏に配置される第５面４５および第６面４６とを含み、第１面４１および第２面４２の平面視が平行四辺形となり、第３面４３および第４面４４が互いに平行となり、第５面４５および第６面４６が、第３面４３から第４面４４に向けて平面状に延在し、互いに平行となる形状を、磁石ブロック６１に形成する。具体的には、実施の形態１における分割体接合ブロック６２の加工に倣って、磁石ブロック６１の加工を実施する。
　次に、磁石ブロック６１の表面に塗装処理を行なうことにより、図１７中の永久磁石３６を得る。
　このように構成された、この発明の実施の形態２におけるロータおよびロータの製造方法によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。
　（実施の形態３）
　図１８は、この発明の実施の形態３におけるロータを構成する永久磁石を示す図である。図１８は、実施の形態１における図３に対応する。本実施の形態におけるロータおよびロータの製造方法は、実施の形態１におけるロータ１０およびロータの製造方法と比較して、基本的には、同様の構造および工程を備える。以下、重複する構造および工程については、その説明を繰り返さない。
　図１８を参照して、本実施の形態におけるロータは、実施の形態１における永久磁石３１に替えて、永久磁石３７を有する。
　第５面４５および第６面４６は、第３面４３から第４面４４に向けて平面状に延在している。第５面４５および第６面４６は、互いに非平行である。第５面４５および第６面４６は、永久磁石３７を中心軸１０１の半径方向外側から見た場合に、中心軸１０１に対して斜め方向に傾いている。第５面４５および第６面４６は、永久磁石３７を中心軸１０１の軸方向から見た場合に、中心軸１０１の半径方向に沿って設けられている。第５面４５および第６面４６は、中心軸１０１の内周側から外周側に向かうほど、中心軸１０１および仮想直線１０２を含む仮想平面から遠ざかるように設けられている。稜線５１および稜線５２は、互いに平行であり、稜線５３および稜線５４は、互いに平行である。稜線５１および稜線５２と、稜線５３および稜線５４とは、互いに非平行である。
　本実施の形態におけるロータの製造方法では、実施の形態１における分割体接合ブロック６２の加工時に、第５面４５および第６面４６が、第３面４３から第４面４４に向けて平面状に延在し、かつ、中心軸１０１の半径方向に沿って延在するスキュー形状を、分割体接合ブロック６２に加工する。
　なお、実施の形態２における永久磁石３６に、本実施の形態における第５面４５および第６面４６の形状を適用してもよい。
　このように構成された、この発明の実施の形態３におけるロータおよびロータの製造方法によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。
　この発明に従ったロータの製造方法は、ロータコアと、ロータコアの外周上に周方向に並んで配置され、ロータコアの軸方向に対して傾いて設けられる複数の永久磁石とを備えるロータの製造方法である。ロータの製造方法は、永久磁石を製造する工程と、ロータコアの外周上に複数の永久磁石を設ける工程とを備える。永久磁石を製造する工程は、薄板状の磁石ブロックを準備する工程と、磁石ブロックを加工することによって、厚み方向において互いに表裏に配置される第１面および第２面と、第１面および第２面に連なり、互いに表裏に配置される第３面および第４面と、第１面、第２面、第３面および第４面に連なり、互いに表裏に配置される第５面および第６面とを含み、第１面および第２面の平面視が平行四辺形となり、第３面および第４面が互いに平行となり、第５面および第６面が、第３面から第４面に向けて平面状に延在する形状を、磁石ブロックに形成する工程とを含む。ロータコアの外周上に複数の永久磁石を設ける工程は、第１面が、ロータコアの外周面と向かい合わせとなり、第３面および第４面が、それぞれ、ロータコアの軸方向における永久磁石の両端に位置決めされ、互いに隣り合う永久磁石間において、第５面および第６面が向かい合わせとなるように、ロータコアの外周上に複数の永久磁石を配置する工程を含む。
　このように構成されたロータの製造方法によれば、磁石ブロックを、第５面および第６面が第３面から第４面に向けて平面状に延在するスキュー形状に加工する。これにより、コギングトルクが低減されたロータを、簡易な工程により得ることができる。
　また好ましくは、磁石ブロックを準備する工程は、薄板状の磁石ブロックをその厚み方向に切断することによって、磁石ブロックの分割体を得る工程と、磁石ブロックの分割体を互いに接合することによって、元の磁石ブロックに対応する形状を有する磁石ブロックを得る工程とを含む。
　このように構成されたロータの製造方法によれば、渦電流損の発生が抑制されるロータを、簡易な工程により得ることができる。
　また好ましくは、磁石ブロックの分割体を互いに接合する工程は、磁石ブロックの分割体を一方向に積層する工程を含む。磁石ブロックを加工する工程は、磁石ブロックの分割体の積層方向において両端に位置する磁石ブロックの端面を加工する工程を含む。
　このように構成されたロータの製造方法によれば、磁石ブロックの分割体の積層方向における永久磁石の長さを、精度よく調整することができる。
　また好ましくは、永久磁石を製造する工程は、磁石ブロックを加工する工程の後に、磁石ブロックの表面を塗装する工程をさらに含む。
　このように構成されたロータの製造方法によれば、磁石ブロックの分割体を個々に塗装する場合と比較して、塗装工程を簡略化することができる。
　また好ましくは、永久磁石を製造する工程は、磁石ブロックを加工することによって、第１面および第２面が、第５面から第６面に向けて円弧状に延在する形状を、磁石ブロックに形成する工程をさらに含む。
　このように構成されたロータの製造方法によれば、磁石ブロックの第１面および第２面を、ロータコアの特性に応じた形状に加工することができる。
　この発明に従ったロータは、ロータコアと、ロータコアの外周上に周方向に並んで配置され、ロータコアの軸方向に対して傾いて設けられる複数の永久磁石とを備える。永久磁石は、互いに表裏に配置される第１面および第２面と、第１面および第２面に連なり、互いに表裏に配置される第３面および第４面と、第１面、第２面、第３面および第４面に連なり、互いに表裏に配置される第５面および第６面とを含み、第１面および第２面の平面視が平行四辺形となり、第３面および第４面が互いに平行となり、第５面および第６面が、第３面から第４面に向けて平面状に延在する形状を有する。複数の永久磁石は、第１面が、ロータコアの外周面と向かい合わせとなり、第３面および第４面が、それぞれ、ロータコアの軸方向における永久磁石の両端に位置決めされ、互いに隣り合う永久磁石間において、第５面および第６面が向かい合わせとなるように、ロータコアの外周上に配置されている。
　このように構成されたロータによれば、永久磁石が、第５面および第６面が第３面から第４面に向けて平面状に延在するスキュー形状を有する。これにより、コギングトルクが低減されたロータの製造工程を、簡易化することができる。
　また好ましくは、永久磁石は、磁石ブロックの分割体が互いに接合されてなる。
　このように構成されたロータによれば、渦電流損の発生を抑制することができる。
　また好ましくは、第１面および第２面は、第５面から第６面に向けて円弧状に延在する形状を有する。
　このように構成されたロータによれば、永久磁石の第１面および第２面を、ロータの特性に応じた形状とすることができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　この発明は、たとえば、マシニングセンタの主軸を回転駆動させるモータに適用される。
　１０　ロータ、２１　ロータコア、２３，２４　端面、３１，３６，３７，１３０，１３１，２３１　永久磁石、３２，３３，３４，２３３　ブロック分割体、４１　第１面、４２　第２面、４３　第３面、４４　第４面、４５　第５面、４６　第６側面、５１，５２，５３，５４　稜線、６１　磁石ブロック、６２，６３，６４　分割体接合ブロック、７１　第１側面、７２　第２側面、７３　第３側面、７４　第４側面、７５　第５側面、７６　第６側面、１０１　中心軸、１０２　仮想直線、２３２　分割体接合ユニット。

Claims (8)

  1. 　ロータコアと、前記ロータコアの外周上に周方向に並んで配置され、前記ロータコアの軸方向に対して傾いて設けられる複数の永久磁石とを備えるロータの製造方法であって、
    　前記永久磁石を製造する工程と、
    　前記ロータコアの外周上に複数の前記永久磁石を設ける工程とを備え、
    　前記永久磁石を製造する工程は、
    　薄板状の磁石ブロックを準備する工程と、
    　前記磁石ブロックを加工することによって、厚み方向において互いに表裏に配置される第１面および第２面と、前記第１面および前記第２面に連なり、互いに表裏に配置される第３面および第４面と、前記第１面、前記第２面、前記第３面および前記第４面に連なり、互いに表裏に配置される第５面および第６面とを含み、前記第１面および前記第２面の平面視が平行四辺形となり、前記第３面および前記第４面が互いに平行となり、前記第５面および前記第６面が、前記第３面から前記第４面に向けて平面状に延在する形状を、前記磁石ブロックに形成する工程とを含み、
    　前記ロータコアの外周上に複数の永久磁石を設ける工程は、
    　前記第１面が、前記ロータコアの外周面と向かい合わせとなり、前記第３面および前記第４面が、それぞれ、前記ロータコアの軸方向における前記永久磁石の両端に位置決めされ、互いに隣り合う前記永久磁石間において、前記第５面および前記第６面が向かい合わせとなるように、前記ロータコアの外周上に複数の前記永久磁石を配置する工程を含む、ロータの製造方法。
  2. 　前記磁石ブロックを準備する工程は、
    　薄板状の磁石ブロックをその厚み方向に切断することによって、前記磁石ブロックの分割体を得る工程と、
    　前記磁石ブロックの分割体を互いに接合することによって、元の前記磁石ブロックに対応する形状を有する磁石ブロックを得る工程とを含む、請求項１に記載のロータの製造方法。
  3. 　前記磁石ブロックの分割体を互いに接合する工程は、前記磁石ブロックの分割体を一方向に積層する工程を含み、
    　前記磁石ブロックを加工する工程は、前記磁石ブロックの分割体の積層方向において両端に位置する前記磁石ブロックの端面を加工する工程を含む、請求項２に記載のロータの製造方法。
  4. 　前記永久磁石を製造する工程は、前記磁石ブロックを加工する工程の後に、前記磁石ブロックの表面を塗装する工程をさらに含む、請求項２または３に記載のロータの製造方法。
  5. 　前記永久磁石を製造する工程は、前記磁石ブロックを加工することによって、前記第１面および前記第２面が、前記第５面から前記第６面に向けて円弧状に延在する形状を、前記磁石ブロックに形成する工程をさらに含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のロータの製造方法。
  6. 　ロータコアと、
    　前記ロータコアの外周上に周方向に並んで配置され、前記ロータコアの軸方向に対して傾いて設けられる複数の永久磁石とを備え、
    　前記永久磁石は、互いに表裏に配置される第１面および第２面と、前記第１面および前記第２面に連なり、互いに表裏に配置される第３面および第４面と、前記第１面、前記第２面、前記第３面および前記第４面に連なり、互いに表裏に配置される第５面および第６面とを含み、前記第１面および前記第２面の平面視が平行四辺形となり、前記第３面および前記第４面が互いに平行となり、前記第５面および前記第６面が、前記第３面から前記第４面に向けて平面状に延在する形状を有し、
    　複数の前記永久磁石は、前記第１面が、前記ロータコアの外周面と向かい合わせとなり、前記第３面および前記第４面が、それぞれ、前記ロータコアの軸方向における前記永久磁石の両端に位置決めされ、互いに隣り合う前記永久磁石間において、前記第５面および前記第６面が向かい合わせとなるように、前記ロータコアの外周上に配置されている、ロータ。
  7. 　前記永久磁石は、磁石ブロックの分割体が互いに接合されてなる、請求項６に記載のロータ。
  8. 　前記第１面および前記第２面は、前記第５面から前記第６面に向けて円弧状に延在する形状を有する、請求項６または７に記載のロータ。
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