JP2006149059A - ロータおよびロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータコアの強度を確保しつつ、コストを抑制する。
【解決手段】 ロータは、ロータコア２０に設けられたマグネット孔部３０と、マグネット孔部３０に挿入された永久磁石と、マグネット孔部３０および永久磁石をモールドする第１の樹脂４０と、ロータコア２０の両端面を、シャフト１０と第１の樹脂４０とともにモールドする第２の樹脂５０とを含む。第１の樹脂４０は、カーボン繊維およびガラス繊維などを含有する高強度の樹脂である。第１の樹脂４０は、第２の樹脂５０よりも高強度である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータおよびロータの製造方法に関し、特に、永久磁石とともに樹脂によりモールドされるロータコアを有するロータおよびロータの製造方法に関する。

従来より、モータのロータには、永久磁石が設けられたものがある。このようなロータにおいては、永久磁石をロータコアに固定するため、ロータコアおよび磁石が樹脂によりモールドされる。

特開２００２−３５４７２２号公報（特許文献１）は、樹脂により永久磁石を固定したロータ（回転子）を開示する。特許文献１に記載の回転子は、回転子鉄心と、永久磁石を挿入する磁石挿入穴と、積層鉄心と永久磁石とを一体にする樹脂モールドと、回転軸と、打ち抜き鉄心を積層した際の仮止めを行なうカシメクランプ部とを含む。回転子鉄心は、打ち抜き穴を有する打ち抜き鋼板にカシメクランプ用突起（カシメクランプ部）を設け、プレス打ち抜きと同時に打ち抜き鋼板を固着して鉄心ブロックを形成し、この鉄心ブロックに永久磁石を挿入した後樹脂型に固定し、樹脂モールドにより固定して構成している。

この公報に記載の回転子によれば、永久磁石を磁石挿入穴に挿入した状態で積層鉄心と永久磁石とを一体に樹脂モールドすることにより、端板、およびボルト、ナットを用いる場合よりも回転子の製作工数を削減することが可能になる。
特開２００２−３５４７２２号公報

特開２００２−３５４７２２号公報に記載のロータ（回転子）のように、ロータコア（鉄心）に永久磁石を設けた場合、ロータ回転時の遠心力や熱膨張により発生する応力が磁石挿入穴に集中する。そのため、モールドする樹脂の強度は高いほうが望ましい。しかしながら、高強度の樹脂を用いてモールドした場合、それだけコストが増加するという問題点があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、強度を確保しつつ、コストを抑制することができるロータおよびロータの製造方法を提供することである。

第１の発明に係るロータは、回転軸に平行に設けられた孔部を有するロータコアと、孔部に挿入された磁石と、孔部および磁石をモールドする第１の樹脂と、ロータコアをモールドする、第１の樹脂よりも低強度の第２の樹脂とを含む。

第１の発明によると、磁石が挿入される孔部および磁石が第１の樹脂によりモールドされ、ロータコアが第１の樹脂よりも低強度の第２の樹脂によりモールドされる。これにより、高い強度が必要な孔部付近を第１の樹脂を用いてモールドして強度を確保し、他の部分を第１の樹脂よりも低強度で、低コストな第２の樹脂を用いてモールドすることができる。そのため、強度を確保しつつ、コストを抑制することができる。その結果、強度を確保しつつ、コストを抑制することができるロータを提供することができる。

第２の発明に係るロータにおいては、第１の発明の構成に加え、第１の樹脂は、カーボン繊維およびガラス繊維の少なくともいずれか一方を含む樹脂である。

第２の発明によると、第１の樹脂に、カーボン繊維およびガラス繊維の少なくともいずれか一方を含む高強度な樹脂を用いて、孔部の周辺の強度を確保することができる。

第３の発明に係るロータにおいては、第１の発明の構成に加え、第１の樹脂の線膨張率とロータコアの線膨張率との差は、予め定められた値よりも小さい。

第３の発明によると、ロータコアの線膨張率との差が小さい第１の樹脂が用いられている。これにより、ロータ回転時の熱によりロータコアおよび第１の樹脂が膨張した際に、ロータコアや樹脂にクラックが発生することを抑制することができる。そのため、孔部の強度を確保することができる。

第４の発明に係るロータにおいては、第１の発明の構成に加え、第１の樹脂の熱伝導率は、第２の樹脂の熱伝導率よりも高い熱伝導率である。

第４の発明によると、第１の樹脂には、その熱伝導率が第２の樹脂の熱伝導率よりも高い樹脂が用いられている。これにより、孔部付近の放熱性を向上することができる。そのため、ロータ回転時に発生する熱により、ロータコアおよび第１の樹脂が膨張することを抑制することができる。その結果、ロータコアや樹脂にクラックが発生することを抑制し、孔部の強度を確保することができる。また、熱による磁石の磁力低下を抑制することができる。

第５の発明に係るロータの製造方法は、ロータコアに設けられた孔部に磁石を挿入するステップと、孔部および磁石を第１の樹脂によりモールドするステップと、ロータコアを、第１の樹脂よりも低強度の第２の樹脂によりモールドするステップとを含む。

第５の発明によると、磁石が挿入される孔部および磁石が第１の樹脂によりモールドされ、ロータコアが第１の樹脂よりも低強度の第２の樹脂によりモールドされる。これにより、高い強度が必要な孔部付近を第１の樹脂を用いてモールドして強度を確保し、他の部分を第１の樹脂よりも低強度で、低コストな第２の樹脂を用いてモールドすることができる。そのため、強度を確保しつつ、コストを抑制することができる。その結果、強度を確保しつつ、コストを抑制することができるロータの製造方法を提供することができる。

第６の発明に係るロータの製造方法は、第５の発明の構成に加え、ロータコアの外周面を圧するステップをさらに含む。

第６の発明によると、ロータコアの外周面が圧せられる。これにより、樹脂によりモールドする際のロータコアの変形を抑制することができる。そのため、ロータコアの変形による残留応力を抑制することができる。その結果、ロータコアの強度を確保することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係るロータについて説明する。このロータは、シャフト１０と、シャフト１０の外周に設けられたロータコア２０と、ロータコア２０に設けられたマグネット孔部３０と、マグネット孔部３０をモールドする第１の樹脂４０と、ロータコア２０をモールドする第２の樹脂５０とを含む。

ロータコア２０は、鋼板から打ち抜かれた複数の薄板を、シャフト１０の回転軸方向に積層して形成される。なお、ロータコア２０を形成する方法は、これに限らない。マグネット孔部３０は、ロータコア２０を形成する薄板を打抜く際に、同時に打抜かれ、薄板を積層することにより、シャフト１０の回転軸と平行なマグネット孔部３０が形成される。

第１の樹脂４０は、マグネット孔部３０の内周面および図１における左右端部をモールドする。第１の樹脂４０は、たとえば、カーボン繊維およびガラス繊維の少なくともいずれか一方を含有する高強度の樹脂である。よって、第１の樹脂４０は、第２の樹脂５０よりも高強度である。

第１の樹脂４０の線膨張率とロータコア２０の線膨張率との差は、予め定められた値よりも小さい。すなわち、第１の樹脂４０の線膨張率は、ロータコア２０の線膨張率と同じであるかほぼ同じである。これにより、ロータ回転時に発生する熱によりロータコア２０および永久磁石３２が膨張する際、ロータコア２０のマグネット孔部３０付近や永久磁石３２にクラックが生じることを抑制することができる。

また、第１の樹脂４０の熱伝導率は、第２の樹脂５０よりも熱伝導率が高い。すなわち、第１の樹脂４０には、熱伝導率が高い樹脂が用いられる。これにより、マグネット孔部３０付近の放熱性を向上することができる。そのため、ロータ回転時に発生する熱により、ロータコア２０および第１の樹脂４０が膨張することを抑制することができる。その結果、ロータコア２０のマグネット孔部３０付近や永久磁石３２にクラックが生じることを抑制することができる。また、熱による永久磁石３２の磁力低下を抑制することができる。

第２の樹脂５０は、ロータコア２０の図１における左右端面を、シャフト１０と第１の樹脂４０とともにモールドする。第２の樹脂５０には、第１の樹脂４０よりも低強度で、低コストの樹脂が用いられる。そのため、強度が必要なマグネット孔部３０付近の強度を第１の樹脂４０により確保しつつ、ロータのコストを抑制することができる。

ロータをＡ方向から見た図を、図２に示す。図２に示すように、マグネット孔部３０は、１対のマグネット孔部３０がＶ字状になるように、ロータコア２０の外周端部に等間隔で複数設けられる。なお、マグネット孔部３０の配置はこれに限らない。

各マグネット孔部３０に、永久磁石３２が挿入される。永久磁石３２が挿入された状態で、マグネット孔部３０が第１の樹脂４０によりモールドされる。マグネット孔部３０を第１の樹脂４０によりモールドする場合、マグネット孔部３０の内周面に係る圧力により、ロータコア２０が、図３において破線で示すように変形するおそれがある。モールド時のロータコア２０の変形を抑制するため、スライド型６０によりロータコア２０の外周面が圧せられた（押さえられた）状態で、モールドが行なわれる。

スライド型６０は、金属製の金型である。なお、金属以外の材料を用いてスライド型６０を形成してもよい。スライド型６０は、ロータの半径方向にスライドする。スライド型６０の内周面には、柱状のピン６２が設けられる。このピン６２とロータコア２０の外周面との間にたとえばスプリングが設けられ、ロータコア２０の外周面が圧せられる。なお、ピン６２は柱状以外の形状であってもよい。

図４を参照して、本実施の形態に係るロータの製造工程について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）Ｓ１００にて、薄板を積層することによりロータコア２０が形成される。なお、ロータコア２０を形成する方法は、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではこれについてのさらなる説明は繰返さない。

Ｓ２００にて、ロータコア２０のマグネット孔部３０に、永久磁石３２が挿入される。Ｓ３００にて、ロータコア２０の外周面が、スライド型６０により圧せられる。Ｓ４００にて、高強度の第１の樹脂４０により、マグネット孔部３０および永久磁石３２がモールドされる。

このとき、マグネット孔部３０に第１の樹脂４０が圧入されるが、モールドされる部分はマグネット孔部３０付近のみであるため、ロータコア２０全体を１度にモールドする場合に比べて、モールド時の樹脂の圧力を低くすることができる。また、ロータコア２０の外周面がスライド型６０により圧せられる。そのため、第１の樹脂４０によりモールドする際に、ロータコア２０が変形することを抑制することができる。Ｓ５００にて、第１の樹脂４０よりも低強度の第２の樹脂５０により、ロータコア２０がモールドされる。

以上のように、本実施の形態に係るロータは、ロータコアに設けられたマグネット孔部と、マグネット孔部に挿入された永久磁石と、マグネット孔部および永久磁石をモールドする第１の樹脂と、ロータコアをモールドする第２の樹脂とを含む。第１の樹脂は第２の樹脂よりも高強度の樹脂である。これにより、マグネット孔部付近の強度を第１の樹脂により確保しつつ、ロータコアを第１の樹脂よりも低強度で低コストな第２の樹脂によりモールドして、コストを抑制することができる。

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特許請求の範囲によって示され、特許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。

本発明の実施の形態に係るロータを示す側部断面図である。 図１のＡ方向から見たロータを示す図である。 マグネット孔部付近の拡大図である。 本発明の実施の形態に係るロータの製造行程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ シャフト、２０ ロータコア、３０ マグネット孔部、３２ 永久磁石、４０ 第１の樹脂、５０ 第２の樹脂、６０ スライド型、６２ ピン。

Claims (6)

1. 回転軸に平行に設けられた孔部を有するロータコアと、
   前記孔部に挿入された磁石と、
   前記孔部および磁石をモールドする第１の樹脂と、
   前記ロータコアをモールドする、前記第１の樹脂よりも低強度の第２の樹脂とを含む、ロータ。
2. 前記第１の樹脂は、カーボン繊維およびガラス繊維の少なくともいずれか一方を含む樹脂である、請求項１に記載のロータ。
3. 前記第１の樹脂の線膨張率と前記ロータコアの線膨張率との差は、予め定められた値よりも小さい、請求項１に記載のロータ。
4. 前記第１の樹脂の熱伝導率は、前記第２の樹脂の熱伝導率よりも高い熱伝導率である、請求項１に記載のロータ。
5. ロータコアに設けられた孔部に磁石を挿入するステップと、
   前記孔部および前記磁石を第１の樹脂によりモールドするステップと、
   前記ロータコアを、前記第１の樹脂よりも低強度の第２の樹脂によりモールドするステップとを含む、ロータの製造方法。
6. 前記ロータの製造方法は、前記ロータコアの外周面を圧するステップをさらに含む、請求項５に記載のロータの製造方法。

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