(57)【要約】【課題】ロータコアの製造中のインシュレータの割れを抑制する。【解決手段】常温で永久磁石１ａの周囲にインシュレータ２ａを組み付けてインシュレータ付永久磁石体３ａを形成するインシュレータ組付け工程と、常温でインシュレータ付永久磁石体３ａを磁石スロットに挿入する挿入工程と、挿入工程の後に、インシュレータ２ａの軸方向の端部２１に加熱冶具６を接触させてインシュレータ２ａの軸方向の端部２１を加熱溶融させ、インシュレータ２ａの軸方向の端部２１を永久磁石１ａの外面と磁石スロット５１の内壁面とに固着させて永久磁石１ａを積層鉄心５に固定する磁石固定工程と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の電磁鋼板によって構成され、積層方向に貫通する磁石スロットを有する積層鉄心と、
前記磁石スロットに配置される永久磁石と、
前記永久磁石と前記磁石スロットの内壁面との間に配置される熱可塑性樹脂のインシュレータと、を備えるロータコアの製造方法であって、
常温で前記永久磁石及び前記インシュレータを前記磁石スロットに挿入する挿入工程と、
前記挿入工程の後に、前記インシュレータの軸方向の端部に加熱冶具を接触させて前記インシュレータの軸方向の端部を加熱溶融させ、前記インシュレータの軸方向の端部を前記永久磁石の外面と前記磁石スロットの内壁面とに固着させて前記永久磁石を前記積層鉄心に固定する磁石固定工程と、
を有す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、電磁鋼板を積層した積層鉄心の磁石スロットに永久磁石を挿入固定するロータコアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を樹脂でインサート成形したインシュレータ付永久磁石体を積層鉄心の磁石スロットに挿入し、積層鉄心及びインシュレータ付永久磁石体を加熱して樹脂製のインシュレータを軟化させた後に常温に冷却して固化することによって、永久磁石を積層鉄心に固定するロータの製造方法が提案されている（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２０１７−１６３７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、温度が下がると膨張する線膨張特性を有する永久磁石を用いる場合、温度低下により永久磁石の周囲に成形された樹脂製のインシュレータの寸法が小さくなる一方、永久磁石の外周寸法は大きくなる。そのため、永久磁石とインシュレータとが共に高温状態から常温に戻る際に両者の熱膨張差により樹脂製のインシュレータに大きな熱応力が加わる。その結果、ロータコアの製造中に樹脂製のインシュレータが割れてしまい、永久磁石を積層鉄心に固定できなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ロータコアの製造中のインシュレータの割れを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るロータコアの製造方法は、積層された複数の電磁鋼板によって構成され、積層方向に貫通する磁石スロットを有する積層鉄心と、磁石スロットに配置される永久磁石と、永久磁石と磁石スロットの内壁面との間に配置される熱可塑性樹脂のインシュレータと、を備えるロータコアの製造方法であって、常温で永久磁石及びインシュレータを磁石スロットに挿入する挿入工程と、挿入工程の後に、インシュレータの軸方向の端部に加熱冶具を接触させてインシュレータの軸方向の端部を加熱溶融させ、インシュレータの軸方向の端部を永久磁石の外面と磁石スロットの内壁面とに固着させて永久磁石を積層鉄心に固定する磁石固定工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、インシュレータ付永久磁石体を積層鉄心に挿入した後の磁石固定工程において、インシュレータの軸方向の端部に加熱冶具を接触させてインシュレータの軸方向の端部を加熱溶融させ、インシュレータの軸方向の端部を永久磁石の外面と磁石スロットの内壁面とに固着させて永久磁石を積層鉄心に固定するので、磁石固定工程中に永久磁石を直接加熱しない。このため、永久磁石が高温状態にならず、熱可塑性樹脂のインシュレータに加わる熱応力を低減してロータコア製造中のインシュレータの割れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】永久磁石とインシュレータが共に高温状態から常温に戻る際の熱膨張特性を説明する図（ａ）と、高温状態から常温に戻る際のインシュレータの割れを示す図（ｂ）である。
【図２】本実施形態の製造方法の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態のインシュレータ組付け工程を示す斜視図で、永久磁石にインシュレータを組み付ける前の状態を示す斜視図（ａ）と、永久磁石にインシュレータを組み付けた後の状態を示す斜視図（ｂ）である。
【図４】インシュレータ付永久磁石体を磁石スロットに挿入する工程を示す斜視図であって、磁石スロットにインシュレータ付永久磁石体を挿入する前のロータコアの斜視図（ａ）と、磁石スロットにインシュレータ付永久磁石体を挿入した後のロータコアの斜視図（ｂ）である。
【図５】インシュレータの端部を加熱する磁石固定工程を説明するロータコアの断面図であって、加熱前の図４におけるＡ−Ａ断面図（ａ）と、加熱後の図４におけるＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図６】永久磁石の抜け止め部材であるプレートを付けた状態を示すロータコアの斜視図である。
【図７】図６におけるＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態のロータコアの製造方法を述べる前に、まず、永久磁石１及び熱可塑性樹脂製のインシュレータ２の熱膨張特性について説明する。熱可塑性樹脂製のインシュレータ２は温度に対してプラスの線膨張特性を有し、高温になると寸法が大きくなり、低温になると縮む。一方、永久磁石は温度に対してマイナスの線膨張特性を有し、温度低下により外周寸法が大きくなる。そのため、インサート成形等のように永久磁石１及びインシュレータ２を共に高温状態として、図１（ａ）に示すように永久磁石１の周囲にインシュレータ２を組み付けると、永久磁石１及びインシュレータ２が常温に戻る際に、インシュレータ２の寸法が小さくなる一方、永久磁石１の外周寸法は大きくなる。その結果、インシュレータ２に大きな熱応力が加わり、図１（ｂ）に示すように、インシュレータ２が割れることがある。
【００１０】
本実施形態のロータコアの製造方法は、ロータコアの製造中にインシュレータ２を加熱して高温状態にする際に永久磁石１を高温状態とせず、インシュレータ２が常温に戻る際の永久磁石１の外周寸法の拡大を低減して、インシュレータ２に加わる熱応力を緩和し、インシュレータ２の割れを抑制するものである。
【００１１】
以下、図面を参照しながら、実施形態のロータコアの製造方法について説明する。まず、図２のＳ１のインシュレータ組付け工程について述べる。図３（ａ）は、３個の永久磁石１ａ、１ｂ及び１ｃと、３種類の形状の異なる熱可塑性樹脂製のインシュレータ２ａ、２ｂ及び２ｃとを示す。インシュレータ２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ永久磁石１ａ、１ｂ、１ｃが挿入される開口２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有している。各開口２５ａ、２５ｂ，２５ｃの内形寸法は、各永久磁石１ａ、１ｂ、１ｃの外形寸法よりも少し大きくなっている。図３（ｂ）に示すように、インシュレータ２ａの開口２５ａの中に永久磁石１ａを挿入して、隙間嵌めで永久磁石１ａの周囲にインシュレータ２ａを組み付け、インシュレータ付永久磁石体３ａを形成する。同様に、永久磁石１ｂの周囲にインシュレータ２ｂを隙間嵌めで組み付けてインシュレータ付永久磁石体３ｂを形成し、永久磁石１ｃの周囲にインシュレータ２ｃを隙間嵌めで組み付けてインシュレータ付永久磁石体３ｃを形成する。これらの組付け作業は全て常温で行われる。そのため、図２のＳ１のインシュレータ組付け工程では、インシュレータ２ａ、２ｂ及び２ｃに熱応力がかからない。また、インシュレータ付永久磁石体３ａ、３ｂ、３ｃの各永久磁石１ａ、１ｂ、１ｃとインシュレータ２ａ、２ｂ、２ｃの各開口２５ａ、２５ｂ、２５ｃの内面との間には、図５（ａ）に示す組み付け隙間５２が開いている。なお、本発明において、永久磁石は必ずしも予めインシュレータに組み付けられていなくてもよい。永久磁石とインシュレータは別個に各磁石スロット５１に挿入することもできる。
【００１２】
次に、図２のＳ２の挿入工程について述べる。図４（ａ）に示すように、積層された複数の電磁鋼板４によって構成された積層鉄心５には、積層方向に貫通する複数の磁石スロット５１が形成されている。磁石スロット５１の内形寸法は、インシュレータ付永久磁石体３ａ、３ｂ、３ｃの外形寸法よりも少し大きくなっている。図４（ｂ）に示すように、これらの磁石スロット５１にインシュレータ付永久磁石体３ａ、３ｂ及び３ｃを挿入して隙間嵌めで組み付ける。なお、図４（ｂ）では、インシュレータ付永久磁石体３ａ、３ｂ及び３ｃを１個ずつしか積層鉄心５に組み付けていないが、不図示の複数の磁石スロット５１が積層鉄心５には形成されているため、全ての磁石スロット５１にインシュレータ付永久磁石体３ａ、３ｂ又は３ｃが挿入されて組付けられる。これらの組付け作業は全て常温で行われる。そのため、図２のＳ２の挿入工程でも、インシュレータ２ａ、２ｂ及び２ｃに熱応力がかからない。また、磁石スロット５１の内壁面とインシュレータ付永久磁石体３ａ、３ｂ、３ｃの外面との間には、図５（ａ）に示す組み付け隙間５３が開いている。
【００１３】
次に、図２のＳ３の磁石固定工程について述べる。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、いずれも図４（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図である。先に説明したように、インシュレータ付永久磁石体３ａのインシュレータ２ａの開口２５ａの内面と永久磁石１ａとの間に組み付け隙間５２が開いており、インシュレータ付永久磁石体３ａのインシュレータ２ａの外面と磁石スロット５１の内壁面との間には組み付け隙間５３が開いている。そして、インシュレータ２ａの軸方向の端部２１に加熱冶具６を接触させて端部２１を加熱溶融させることによって、図５（ｂ）に示すように、端部２１において組み付け隙間５２及び組み付け隙間５３がインシュレータ２ａで詰まる。その結果、インシュレータ２ａの軸方向の端部２１が永久磁石１ａの外面と磁石スロット５１の内壁面とに固着し、永久磁石１ａが積層鉄心５に固定される。このように、図２のＳ３の磁石固定工程では、永久磁石１ａを直接加熱しないため、永久磁石１ａが高温状態にはならない。そのため、永久磁石１ａも高温状態となる従来技術の製造方法と比較して、インシュレータ２ａが高温状態となった後に常温に戻る際の永久磁石１の外周寸法の拡大は低減し、インシュレータ２に加わる熱応力を緩和することができる。その結果、ロータコア７の製造中のインシュレータ２ａの割れを抑制できる。なお、ここでは永久磁石１ａの積層鉄心５への固定について述べたが、永久磁石１ｂ及び永久磁石１ｃも、永久磁石１ａと同様に積層鉄心５に固定される。また、上記磁石固定工程では、加熱冶具６はインシュレータ２ａに接触して熱を伝達しているが、本発明では、この接触時に適当な圧力で加熱冶具６をインシュレータ２ａに押し込むことにより、端部２１において組み付け隙間５２及び組み付け隙間５３をインシュレータ２ａで効率よく詰めることが可能である。
【００１４】
次に、図２のＳ４のプレート組付け工程について述べる。Ｓ３の磁石固定工程により、永久磁石１ａなどは積層鉄心５に固定されたが、万が一に永久磁石１ａらが積層鉄心５から抜けることを防ぐため、抜け止め部材としてプレート８をロータコア７に組み付ける。図６に示すように、プレート８をロータコア７に組み付けた状態で永久磁石１ａ、１ｂ及び１ｃの外面の一部が見えるように、プレート８には複数の磁石穴８１が形成されている。図７に示すように、プレート８は積層鉄心５やインシュレータ２ａを完全に覆い、永久磁石１ａの一部のみ覆っている。図７は、永久磁石１ａについて記載しているが、永久磁石１ｂ及び１ｃについても同様に、プレート８は一部のみ覆っている。
【００１５】
本開示のロータコアの製造方法は、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、磁石スロット５１の形状や数は異なっていてもよい。また、永久磁石の抜け止め部材としてプレート８を付けなくてもよい。
【００１６】
また、本実施形態では、常温でインシュレータ２ａの開口２５ａの中に永久磁石１ａを挿入してインシュレータ付永久磁石体３ａを形成することとして説明したが、他の方法によって常温で永久磁石１ａの周囲にインシュレータ２ａを組み付けてもよい。例えば、インシュレータ２ａを永久磁石１ａの厚み方向に二分割の構成とし、永久磁石１ａを厚み方向の両側から挟み込んでインシュレータ付永久磁石体３ａとしてもよい。また、インシュレータ２ａを永久磁石１ａの各面に組み付けられる複数のパーツで構成し、永久磁石１ａの各外面に各パーツを組み付けてインシュレータ付永久磁石体３ａとしてもよい。この場合、インシュレータ２ａと永久磁石１ａとは密着せず、組み付け隙間５２が形成される。
【符号の説明】
【００１７】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  永久磁石、２、２ａ、２ｂ、２ｃ  インシュレータ、３ａ、３ｂ、３ｃ  インシュレータ付永久磁石体、４  電磁鋼板、５  積層鉄心、６  加熱冶具、７  ロータコア、８  プレート、２１  端部、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  開口、５１  磁石スロット、５２、５３  組み付け隙間、８１  磁石穴。
【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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