(57)【要約】【課題】ロータコアに組み込んだ磁石の放熱性を向上させる。【解決手段】電磁鋼板１１を積層した積層鉄心１０と、積層鉄心１０に設けられた軸方向に延びる磁石スロット１２の中に樹脂３１により固定された磁石２０と、を含むロータコア１００であって、樹脂３１は、長手方向の長さが幅方向の長さよりも長いフィラー３５を含有し、フィラー３５は、長手方向が磁石２０の表面に向かう方向となるように配向されている。【選択図】図２
2020031499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層した積層鉄心と、
前記積層鉄心に設けられた軸方向に延びる磁石スロットの中に樹脂を介して固定された磁石と、を含むロータコアであって、
前記樹脂は、長手方向の長さが幅方向の長さよりも長いフィラーを含有し、
前記フィラーは、長手方向が前記磁石の表面に向かう方向となるように配向されていること、
を特徴とするロータコア。
【請求項２】
請求項１に記載のロータコアであって、
前記フィラーは、非磁性体であること、
を特徴とするロータコア。
【請求項３】
電磁鋼板を積層した積層鉄心と、前記積層鉄心に設けられた軸方向に延びる磁石スロットの中にフィラーを含有するフィラー樹脂により固定された磁石と、を備えるロータコアの製造方法であって、
長手方向の長さが幅方向の長さよりも長い前記フィラーと樹脂材料とを混練する混練工程と、
前記混練工程で得られた混練物を平板状に整形し、乾燥させてシートを形成するシート形成工程と、
前記シートを積層して積層体とする積層工程と、
前記積層体を積層方向にプレスして、前記フィラーの長手方向が積層面に沿った方向となるように前記フィラーを配向して前記フィラー樹脂とするプレス工程と、
前記シートの積層面の方向が前記磁石の表面に向かう方向となるように前記フィラー樹脂を前記磁石と前記磁石スロットの内面との間に配置し、前記フィラー樹脂を介して前記磁石を前記磁石スロットに固定する固定工程と、
を備えることを特徴とするロータコアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石を組み込んだロータコアの構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層鉄心に設けられた磁石スロットの内面と磁石との間に熱硬化性樹脂の接着シートを配置し、接着シートを加熱硬化させて磁石を磁石スロットの中に固定したロータコアを用いたモータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、大電流を流してロータを高速回転させると、ロータコアに組み込んだ磁石に大きな誘導電流が流れて磁石の発熱量が多くなる。しかし、特許文献１に記載された従来技術のように樹脂で磁石を磁石スロットに固定した場合、樹脂の熱伝導率が低いため磁石で発生した熱を十分に外部に放熱できず、磁石の温度が高温になり減磁が発生してモータの性能を低下させる虞があった。
【０００５】
そこで、本発明は、ロータコアに組み込んだ磁石の放熱性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロータコアは、電磁鋼板を積層した積層鉄心と、前記積層鉄心に設けられた軸方向に延びる磁石スロットの中に樹脂を介して固定された磁石と、を含むロータコアであって、前記樹脂は、長手方向の長さが幅方向の長さよりも長いフィラーを含有し、前記フィラーは、長手方向が前記磁石の表面に向かう方向となるように配向されていること、を特徴とする。
【０００７】
熱伝導が良いフィラーの長手方向を磁石の表面に向かう方向に配向することにより、磁石表面から外部へ放熱される熱量を大きくして磁石の外部への放熱性を向上させることができる。
【０００８】
本発明のロータコアにおいて、前記フィラーは、非磁性体であってもよい。
【０００９】
フィラーを非磁性体とすることによりフィラーが磁石や電磁鋼板と接触しても渦磁束密度を低下させる等、渦磁束の挙動に影響がなくモータの出力が低下することを抑制できる。
【００１０】
本発明のロータコアの製造方法は、電磁鋼板を積層した積層鉄心と、前記積層鉄心に設けられた軸方向に延びる磁石スロットの中にフィラーを含有するフィラー樹脂により固定された磁石と、を備えるロータコアの製造方法であって、長手方向の長さが幅方向の長さよりも長い前記フィラーと樹脂材料とを混練する混練工程と、前記混練工程で得られた混練物を平板状に整形し、乾燥させてシートを形成するシート形成工程と、前記シートを積層して積層体とする積層工程と、前記積層体を積層方向にプレスして、前記フィラーの長手方向が積層面に沿った方向となるように前記フィラーを配向して前記フィラー樹脂とするプレス工程と、前記シートの積層面の方向が前記磁石の表面に向かう方向となるように前記フィラー樹脂を前記磁石と前記磁石スロットの内面との間に配置し、前記フィラー樹脂を介して前記磁石を前記磁石スロットに固定する固定工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、熱伝導が良いフィラーの長手方向を磁石の表面に向かう方向に配向することができ、磁石表面から外部へ放熱される熱量を大きくして磁石の外部への放熱性がよいロータコアを提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ロータコアに組み込んだ磁石の放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態のロータコアの断面図である。
【図２】図１に示すＡ部の詳細断面図である。
【図３】図１に示すＢ部の詳細断面図である。
【図４】実施形態のロータコアの製造工程を示す説明図である（混練工程から積層工程まで）。
【図５】実施形態のロータコアの製造工程を示す説明図である（固定工程（１））。
【図６】実施形態のロータコアの製造工程を示す説明図である（固定工程（２））。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら実施形態のロータコア１００について説明する。ロータコア１００は、電磁鋼板１１を積層した積層鉄心１０と、積層鉄心１０に設けられた軸方向に延びる磁石スロット１２の中に樹脂３０を介して固定された磁石２０と、を含む。図１に示すように、ロータコア１００は、積層方向の両端面をエンドプレート１３，１４で挟み込み、中心にシャフト１５を嵌め込んで、ナット１６でシャフト１５に固定される。
【００１５】
図１に示すように、磁石スロット１２の内壁面と磁石２０の外面との間には樹脂３１がモールドされており、磁石２０の軸方向端面２１とエンドプレート１３，１４との間には樹脂３２がモールドされている。樹脂３１，３２は、例えば、エポキシ、フェノール、ポリイミド等で構成されていてもよいが、これに限定されず、シリコン、スチレン、ポリエチレン、フェノール等で構成されていてもよい。
【００１６】
図２に示すように、樹脂３１はフィラー３５を含有している。フィラー３５は、非磁性体で、長手方向の長さが幅方向の長さよりも長い楕円形状、長方形状、線状、帯状のものである。材料としては、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３，ｈ−ＢＮ（または、ｃ−ＢＮ），ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４，ＢｅＯ等でもよい。フィラー３５は、長手方向が磁石２０の表面に向かう方向となるように樹脂３１の中に配向されている。例えば、図２に示すように、フィラー３５は、長手方向が電磁鋼板１１の積層面１１ａに沿って半径方向に配向されていてもよい。
【００１７】
また、図３に示すように樹脂３２も樹脂３１と同様のフィラー３５を含有している。樹脂３２の中のフィラー３５も樹脂３１の中のフィラー３５と同様、長手方向が磁石２０の表面に向かう方向となるように樹脂３１の中に配向されている。図３に示すように、樹脂３２の中のフィラー３５は、長手方向が軸方向となるように配向されていてもよい。
【００１８】
樹脂３１，３２は、フィラー３５の配向されている方向の熱伝導が大きくなる。このため、図２に示す樹脂３１中のフィラー３５は、磁石２０で発生した熱を半径方向外側の電磁鋼板１１に伝達し、積層鉄心１０の外周面から外部に伝達する。これにより、磁石２０の熱を半径方向外側に効率的に伝達することができる。また、磁石２０で発生した熱は、樹脂３２からエンドプレート１３，１４を通って外部に伝達される。図３に示すように、樹脂３２のフィラー３５は長手方向が軸方向に配向されているので、磁石２０の軸方向端面２１からエンドプレート１３，１４への熱伝導が大きくなる。このため、磁石２０の熱を軸方向に効率的に伝達することができる。
【００１９】
このため、磁石２０の表面から外部へ放熱される熱量が大きくなり、磁石２０の外部への放熱性を向上させることができる。
【００２０】
また、フィラー３５を非磁性体としているので、フィラー３５が磁石２０や電磁鋼板１１と接触しても渦磁束密度を低下させる等の渦磁束の挙動に影響がなく、モータの出力が低下することを抑制できる。
【００２１】
ロータコア１００は高速で回転すると大きな遠心力が加わる。このため、樹脂３１、３２の強度を大きくするためにフィラー３５の充填量を大きくすることが好ましい。また、フィラー３５の充填量を大きくすることにより、熱伝導率も大きくして冷却性能をより向上させることができる。例えば、フィラー３５の充填量を５０（ｖｏｌ％）から７０（ｖｏｌ％）とすることにより、強度、熱伝導率を共に大きくすることができる。また、フィラー３５の径を大きくしても強度、熱伝導率を共に大きくすることができる。
【００２２】
また、先の説明では、フィラー３５は楕円形状、長方形状、線状、帯状のものとして説明したがこれに限らず、長手方向に長さが幅方向の長さよりも長いものであればこの形状に限定されない。例えば、長手方向に山谷が繰り返されるような形状のフィラー３５を用いることにより、強度、熱伝導率を共に大きくすることができる。
【００２３】
次に図４から図６を参照してロータコア１００の製造方法の一例について説明する。図４（ａ）に示すように、フィラー３５を樹脂材料５０と混練して混練物とし、これを図４（ｂ）に示すように平らな板の上で平板状に整形し、乾燥させて薄いシート５１を形成する（シート形成工程）。シート５１の中のフィラー３５の方向はバラバラの方向となっている。
【００２４】
次に、図４（ｃ）に示すように磁石２０が貫通する貫通孔５２をあける。また、シート５１の外形を磁石スロット１２の内形に合わせて打ち抜く。打抜き時に、同時にプレスをしてフィラーの配向をそろえる。そして、図４（ｄ）に示すように多数のシート５１を積層して積層体５３を形成する（積層工程）。積層体５３の中には、磁石２０が取り付けられる磁石取り付け穴５４が形成されている。
【００２５】
次に図５（ａ）に示すように、フィラー樹脂５５の磁石取り付け穴５４の中に磁石２０を挿入し、磁石樹脂組み立て体５６とする。そして、図５（ｂ）に示すように、この磁石樹脂組み立て体５６を積層鉄心１０の磁石スロット１２の中に挿入する。
【００２６】
次に図６に示すように、磁石２０の軸方向端面２１にフィラー３５が厚さ方向に配向されたフィラー樹脂５７を配置する。フィラー樹脂５７は、例えば、プレスして形成したフィラー樹脂５５を積層方向に所定の厚さに切り出したものでも良い。
【００２７】
このように、シート５１の積層面５１ａの方向が磁石２０の表面に向かう方向となるようにフィラー樹脂５５を磁石２０と磁石スロット１２の内面との間に配置し、フィラー樹脂５７を磁石２０の軸方向端面２１に配置すると、フィラー３５の長手方向を磁石２０の表面に向かう方向となるように配向することができる。
【００２８】
フィラー樹脂５５、５７を配置したら、ロータコア１００を加熱してフィラー樹脂５５、５７を一部溶融させた後に熱硬化させることにより、樹脂３１、３２とし、樹脂３１，３２を介して磁石２０を積層鉄心１０に固定する（固定工程）。
【００２９】
以上説明した製造方法より、フィラー３５の長手方向が磁石２０の表面に向かう方向となるように配向された樹脂３１，３２により磁石２０を積層鉄心１０に固定することができる。
【００３０】
以上、ロータコア１００の製造方法の一例を示したが、ロータコア１００の製造方法はこれに限らず、例えば、磁石樹脂組み立て体５６の外面に熱硬化性の接着剤を塗布して磁石スロット１２に挿入して接着剤によって磁石２０を固定しても良いし、磁石樹脂組み立て体５６と磁石スロット１２の内面との隙間に樹脂材料５０を注入して磁石２０を固定しても良い。また、シート５１に貫通孔５２をあけずに積層してプレスすることにより、フィラー３５の方向がシート５１の積層面５１ａに沿った方向に配向されたブロック状のフィラー樹脂５５を形成し、これを積層方向に切断して板状の部材として磁石スロット１２の内面と磁石２０の外面との間に挿入し、加熱して隙間に樹脂材料５０を注入するようにしてもよいし、隙間に接着剤を配置して固定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０  積層鉄心、１１  電磁鋼板、１１ａ  積層面、１２  磁石スロット、１３，１４  エンドプレート、１５  シャフト、１６  ナット、２０  磁石、２１  軸方向端面、３０，３１，３２  樹脂、３５  フィラー、５０  樹脂材料、５１  シート、５１ａ  積層面、５２  貫通孔、５３  積層体、５４  穴、５５，５７  フィラー樹脂、５６  磁石樹脂組み立て体、１００  ロータコア。
【図１】
2020031499.tif 000003
【図２】
2020031499.tif 000004
【図３】
2020031499.tif 000005
【図４】
2020031499.tif 000006
【図５】
2020031499.tif 000007
【図６】
2020031499.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月30日(2018.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層した積層鉄心と、
前記積層鉄心に設けられた軸方向に延びる磁石スロットの中に樹脂を介して固定された磁石と、を含むロータコアであって、
前記樹脂は、長手方向の長さが幅方向の長さよりも長いフィラーを含有し、
前記フィラーは、長手方向が前記磁石の表面に向かう方向となるように配向されていること、
を特徴とするロータコア。
【請求項２】
請求項１に記載のロータコアであって、
前記フィラーは、非磁性体であること、
を特徴とするロータコア。
【請求項３】
電磁鋼板を積層した積層鉄心と、前記積層鉄心に設けられた軸方向に延びる磁石スロットの中にフィラーを含有するフィラー樹脂により固定された磁石と、を備えるロータコアの製造方法であって、
長手方向の長さが幅方向の長さよりも長い前記フィラーと樹脂材料とを混練する混練工程と、
前記混練工程で得られた混練物を平板状に整形し、乾燥させてシートを形成するシート形成工程と、
前記シートを積層方向にプレスして、前記フィラーの長手方向が積層面に沿った方向となるように前記フィラーを配向して前記フィラー樹脂とするプレス工程と、
前記フィラー樹脂を積層して積層体とする積層工程と、
前記フィラー樹脂の積層面の方向が前記磁石の表面に向かう方向となるように前記フィラー樹脂を前記磁石と前記磁石スロットの内面との間に配置し、前記フィラー樹脂を介して前記磁石を前記磁石スロットに固定する固定工程と、
を備えることを特徴とするロータコアの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明のロータコアの製造方法は、電磁鋼板を積層した積層鉄心と、前記積層鉄心に設けられた軸方向に延びる磁石スロットの中にフィラーを含有するフィラー樹脂により固定された磁石と、を備えるロータコアの製造方法であって、長手方向の長さが幅方向の長さよりも長い前記フィラーと樹脂材料とを混練する混練工程と、前記混練工程で得られた混練物を平板状に整形し、乾燥させてシートを形成するシート形成工程と、前記シートを積層方向にプレスして、前記フィラーの長手方向が積層面に沿った方向となるように前記フィラーを配向して前記フィラー樹脂とするプレス工程と、前記フィラー樹脂を積層して積層体とする積層工程と、前記フィラー樹脂の積層面の方向が前記磁石の表面に向かう方向となるように前記フィラー樹脂を前記磁石と前記磁石スロットの内面との間に配置し、前記フィラー樹脂を介して前記磁石を前記磁石スロットに固定する固定工程と、を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
次に、図４（ｃ）に示すように磁石２０が貫通する貫通孔５２をあける。また、シート５１の外形を磁石スロット１２の内形に合わせて打ち抜く。打抜き時に、同時にプレスをしてフィラーの配向をそろえてフィラー樹脂５５とする（プレス工程）。そして、図４（ｄ）に示すように多数のフィラー樹脂５５を積層して積層体５３を形成する（積層工程）。積層体５３の中には、磁石２０が取り付けられる磁石取り付け穴５４が形成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2020031499.tif 000009