(57)【要約】【課題】コア本体と永久磁石との固定強度にばらつきが生じることを抑制することができるとともに、充填材の歩留まりを高めることができる。【解決手段】略筒状をなすコア本体２の軸線方向Ａに沿って形成された貫通孔３に永久磁石４を挿入し、貫通孔３内に充填材５を充填することによってコア本体２に対して永久磁石４が固定されてロータコアが製造される。またロータコアの製造方法には、コア本体２の貫通孔３内に挿入された永久磁石４と貫通孔３の内壁３ａとの間に充填材５として固形の発泡性樹脂を充填する充填工程と、コア本体２の軸線方向Ａにおける貫通孔３の両端が閉塞された状態で充填材５を発泡させるべくコア本体２を加熱する加熱工程とが含まれる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア本体の軸線方向に沿って形成された貫通孔に永久磁石を挿入し、前記貫通孔内に充填材を充填することによってコア本体に対して永久磁石を固定してロータコアを製造する方法において、
前記貫通孔内に挿入された永久磁石と前記貫通孔の内壁との間に充填材として固形の発泡性樹脂を充填する充填工程と、
前記軸線方向における前記貫通孔の両端が閉塞された状態で充填材を発泡させるべく前記コア本体を加熱する加熱工程と、を備える、
ことを特徴とするロータコアの製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程では、前記貫通孔の先端を閉塞する閉塞部材に形成された加圧部によって充填材が加圧された状態で前記コア本体を加熱する、
請求項１に記載のロータコアの製造方法。
【請求項３】
前記加圧部は前記貫通孔の先端の形状に沿った形状とされる、
請求項２に記載のロータコアの製造方法。
【請求項４】
前記加圧部には前記軸線方向に対して直交する方向における永久磁石の変位を規制する規制部が形成され、
前記加圧部によって充填材を加圧する際に前記規制部が永久磁石に当接して永久磁石の位置決めが行なわれる、
請求項２又は請求項３に記載のロータコアの製造方法。
【請求項５】
前記充填材は粉末状とされる、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の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、モータや発電機等の回転電機におけるロータコアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁石埋込型モータのロータコアを製造する方法が周知である（例えば特許文献１参照）。
従来のロータコアの製造方法では、まず、略筒状をなすコア本体の軸線方向に沿って形成された貫通孔に永久磁石が挿入される。次に、貫通孔の内壁と永久磁石との間に充填材としての樹脂が充填される。すなわち、貫通孔の上下端が型によって閉塞された状態で貫通孔の先端側から、加熱されて液状となった樹脂が充填装置によって流し込まれる。こうして流し込まれた樹脂が硬化することによってコア本体に対して永久磁石が固定されてロータコアが製造される。
【０００３】
また、永久磁石の側面に接着剤を塗布することによってコア本体に対して永久磁石を固定する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８―４２９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、貫通孔の内壁と永久磁石との間に充填装置を通じて液状の樹脂を流し込む方法の場合、貫通孔内に流し込まれた充填材以外に、余分なランナが生じることとなる。そのため、充填材の歩留まりが低いものとなっている。尚、特許文献１では、樹脂を流し込む通路内に挿入された状態で昇降するプランジャによって樹脂を押し出すようにしてはいるものの、プランジャが最も降下した状態においてプランジャの先端と貫通孔との間には空間が存在するため、余分なランナが生じることを回避することができないものとなっている。
【０００６】
また、永久磁石に接着剤を塗布する方法の場合、貫通孔の内部全体に接着剤が行き渡らないため、コア本体と永久磁石との固定強度にばらつきが生じやすいものとなっている。
本発明の目的は、コア本体と永久磁石との固定強度にばらつきが生じることを抑制することができるとともに、充填材の歩留まりを高めることのできるロータコアの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に従うロータコアの製造方法は、コア本体の軸線方向に沿って形成された貫通孔に永久磁石を挿入し、前記貫通孔内に充填材を充填することによってコア本体に対して永久磁石を固定してロータコアを製造する方法において、前記貫通孔内に挿入された永久磁石と前記貫通孔の内壁との間に充填材として固形の発泡性樹脂を充填する充填工程と、前記軸線方向における前記貫通孔の両端が閉塞された状態で充填材を発泡させるべく前記コア本体を加熱する加熱工程と、を備える。
【０００８】
同方法によれば、充填工程が、貫通孔内に挿入された永久磁石と貫通孔の内壁との間に固形の発泡性樹脂を充填する工程とされるため、永久磁石と貫通孔の内壁との間の容積に応じた分量だけ充填材を充填することが容易にできる。また、充填材が固形であることから貫通孔から溢れた余分な充填材を回収して再利用することが容易にできる。このため、例えば充填材として液状の樹脂を流し込むものに比べて無駄となる充填材の量を低減することができる。また、発泡後の充填材が貫通孔の内部全体に行き渡ることから、コア本体と永久磁石との固定強度にばらつきが生じることを好適に抑制することができる。
【０００９】
この場合、前記加熱工程では、前記貫通孔の先端を閉塞する閉塞部材に形成された加圧部によって充填材が加圧された状態で前記コア本体を加熱する、といった態様が好ましい。
【００１０】
同態様によれば、閉塞部材の加圧部によって充填材が加圧された状態でコア本体が加熱されるため、充填材の発泡中に気泡同士が一体化することが抑制され、発泡後の充填材の内部に大きな空洞（ボイド）が生じることが抑制される。従って、コア本体と永久磁石との固定強度にばらつきが生じることを一層好適に抑制することができる。
【００１１】
この場合、前記加圧部は前記貫通孔の先端の形状に沿った形状とされる、といった態様が好ましい。
同態様によれば、充填材を加圧する際の圧力分布にばらつきが生じることが抑制されるため、充填材の発泡中に気泡同士が一体化することが一層抑制される。従って、発泡後の充填材の内部に大きな空洞（ボイド）が生じることを一層抑制することができる。
【００１２】
この場合、前記加圧部には前記軸線方向に対して直交する方向における永久磁石の変位を規制する規制部が形成され、前記加圧部によって充填材を加圧する際に前記規制部が永久磁石に当接して永久磁石の位置決めが行なわれる、といった態様が好ましい。
【００１３】
同態様によれば、加圧部によって充填材を加圧する際に規制部が永久磁石に当接して導入孔内における永久磁石の位置決めが行なわれる。このため、例えばコア本体における貫通孔の縁部に永久磁石の位置決めを行なうための部位を突出形成しなくとも済む。従って、コア本体の構造を簡易なものとすることができる。
【００１４】
また、前記充填材は粉末状とされる、といった態様が好ましい。この場合、永久磁石と貫通孔の内壁との間の容積に応じた分量だけ充填材を充填することが一層容易にできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コア本体と永久磁石との固定強度にばらつきが生じることを抑制することができるとともに、充填材の歩留まりを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態におけるロータコアを構成するコア本体の斜視図。
【図２】同実施形態におけるロータコアの平面図。
【図３】同実施形態における一対の貫通孔を中心とした平面図。
【図４】同実施形態における充填材の成形装置の縦断面図。
【図５】同実施形態における充填材の成形工程を説明する縦断面図であって、（ａ）は永久磁石と貫通孔の内壁との間に粉末状の充填材が充填された状態を示す断面図、（ｂ）は閉塞板の加圧部によって充填材が加圧されている状態を示す断面図、（ｃ）は高周波誘導加熱装置によってコア本体が加熱されている状態を示す断面図、（ｄ）はコア本体から閉塞板が外された状態を示す断面図。
【図６】比較例における充填材の成形装置の縦断面図。
【図７】比較例の成形装置によって成形された充填材を中心としたロータコアの縦断面図。
【図８】同実施形態の成形装置によって成形された充填材を中心としたロータコアの縦断面図。
【図９】本発明の変形例における充填材の成形装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図８を参照して、本発明に係るロータコアの製造方法を具体化した一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、ロータコア１は、薄板状且つドーナツ状をなすコア片２０が複数枚積層されて全体として略筒状をなすコア本体２と、このコア本体２の軸線方向Ａに沿って形成された貫通孔３に挿入された永久磁石４とを備えている。貫通孔３はコア本体２の周方向に沿って複数形成されている。尚、永久磁石４は断面矩形状をなしている。
【００１８】
コア本体２の貫通孔３は全８対であり、それらが周方向において等角度間隔（この場合、４５度間隔）にて形成されている。
ここで、図３を参照して、一対の貫通孔３の構造について説明する。
【００１９】
図３に示すように、貫通孔３は、平面視において長尺状をなすとともにコア片２０（コア本体２）の周方向に対して傾斜して延びている。一対の貫通孔３間には径方向に沿って延びるブリッジ部２１が形成されており、上記一対の貫通孔３はこのブリッジ部２１に近接するほど内周側に位置するように延びている。
【００２０】
貫通孔３は永久磁石４が挿入される部分である挿入部３１と、貫通孔３の内壁３ａにおいて長手方向内側の部位とこれに対向する永久磁石４の側面との間に形成される内側空隙部３２と、貫通孔３の内壁３ａにおいて長手方向外側の部位とこれに対向する永久磁石４の側面との間に形成される外側空隙部３３とを有している。
【００２１】
また、貫通孔３の縁部には永久磁石４の位置決めを行なう一対の位置決め部（内側位置決め部２２、外側位置決め部２３）が形成されている。
上記内側空隙部３２及び外側空隙部３３には充填材５が充填されており、この充填材５によってコア本体２に対して永久磁石４が固定されている。ここで、充填材５として粉末状の発泡性樹脂、例えばエポキシ樹脂が用いられている。尚、本実施形態では、１〜２０μｍ程度の粉末が用いられている。
【００２２】
次に、充填材５を発泡成形する成形装置９０について説明する。
図４に示すように、成形装置９０は、コア本体２が載置される基台９１と、コア本体２の軸線方向Ａにおける貫通孔３の先端（同図における上端）を閉塞する閉塞板９２と、コア本体２の外周を覆うように配置される略筒状をなす高周波誘導加熱装置９３とを備えている。この基台９１の上面によって貫通孔３の基端（同図における下端）が閉塞される。
【００２３】
閉塞板９２の下面には下方に向けて突出するとともに貫通孔３と断面同一形状を有するとともに同貫通孔３の先端内部に突出可能な加圧部９２ａが形成されている。加圧部９２ａの突出量は閉塞板９２の本体がコア本体２の上面に当接した際に永久磁石４に接触しない程度の大きさとされている。尚、永久磁石４はコア本体２よりも軸線方向Ａにおける長さが短くされている。
【００２４】
次に、成形装置９０による充填材５の発泡成形方法について説明する。
充填材５の発泡成形方法では、まず、図５（ａ）に示すように、基台９１上であって高周波誘導加熱装置９３の内部に、貫通孔３内に永久磁石４が挿入された状態のコア本体２が載置される。そして、永久磁石４と貫通孔３の内壁３ａとの間に貫通孔３の先端側から粉末状の充填材５が充填される（充填工程）。ここで、充填材５は永久磁石４と貫通孔３の内壁３ａとによって区画される空間の容積に応じた所定の量だけ充填される。
【００２５】
次に、図５（ｂ）に示すように、閉塞板９２によって貫通孔３の先端が閉塞され、閉塞板９２の加圧部９２ａによって充填材５が所定の態様にて加圧される。尚、加圧部９２ａによる充填材５の圧縮度合は実験等を通じて予め設定されている。
【００２６】
次に、図５（ｃ）に示すように、加圧部９２ａによって充填材５が加圧されている状態で高周波誘導加熱装置９３に対して通電を行なうことによってコア本体２が加熱される（加熱工程）。こうしてコア本体２を介して充填材５が加熱されることで充填材５の発泡が進行する。その後、充填材５に対して所定の熱量が投入されることをもって高周波誘導加熱装置９３への通電が停止される。ちなみに、当該加熱工程は、充填材５の硬化反応が完了するまで継続される。
【００２７】
最後に、充填材５が冷却されると、図５（ｄ）に示すように、閉塞板９２が取り外される。そして、成形装置９０からロータコア１が取り外される。
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２８】
充填工程が、貫通孔３内に挿入された永久磁石４と貫通孔３の内壁３ａとの間に充填材５として固形の発泡性樹脂を充填する工程とされるため、永久磁石４と貫通孔３の内壁３ａとの間の容積に応じた分量だけ充填材５を充填することが容易にできる。また、充填材５が固形であることから貫通孔３から溢れた余分な充填材を回収して再利用することが容易にできる。このため、例えば充填材として液状の樹脂を流し込むものに比べて無駄となる充填材の量を低減することができる。
【００２９】
また、発泡後の充填材５が貫通孔３の内部全体に行き渡ることから、コア本体２と永久磁石４との固定強度にばらつきが生じることを好適に抑制することができる。
また、液状の樹脂を高圧にて充填する方法とは異なり、コア本体２に対して大きな充填圧が作用しないことから、コア本体２に残留応力が生じにくい。
【００３０】
ここで、図６に示すように、閉塞板１９２の下面が平面状とされており、上記閉塞板９２の加圧部９２ａに相当する部位が設けられていない閉塞板１９２を用いて充填材５の発泡成形を行なった場合、図７に示すように、発泡後の充填材５の内部に大きな空洞（ボイドＢ）が生じることが発明者によって見出された。
【００３１】
これに対して、本実施形態におけるロータコアの製造方法によれば、閉塞板９２の加圧部９２ａによって充填材５が加圧された状態でコア本体２が加熱される。特に、加圧部９２ａは貫通孔３の先端の形状に沿った形状とされているため、加圧部９２ａが充填材５を加圧する際の圧力分布にばらつきが生じることが抑制される。このため、充填材５の発泡中に気泡Ｃ同士が一体化することが的確に抑制され、発泡後の充填材５の内部に大きな空洞（ボイド）が生じることが的確に抑制される。
【００３２】
以上説明した本実施形態に係るロータコアの製造方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ロータコア１の製造方法は、コア本体２の貫通孔３内に挿入された永久磁石４と貫通孔３の内壁３ａとの間に充填材５として固形の発泡性樹脂を充填する充填工程と、コア本体２の軸線方向Ａにおける貫通孔３の両端が閉塞された状態で充填材５を発泡させるべくコア本体２を加熱する加熱工程と、を備える。こうした方法によれば、コア本体２と永久磁石４との固定強度にばらつきが生じることを抑制することができるとともに、充填材の歩留まりを高めることができるようになる。
【００３３】
また、充填材５の充填に起因したコア本体２の変形を抑制することができ、モータの効率低下を好適に抑制することができる。
（２）加熱工程では、貫通孔３の先端を閉塞する閉塞板９２に形成された加圧部９２ａによって充填材５が加圧された状態でコア本体２が加熱される。こうした方法によれば、充填材５の発泡中に気泡同士が一体化することが抑制され、発泡後の充填材５の内部に大きな空洞（ボイド）が生じることが抑制される。従って、コア本体２と永久磁石４との固定強度にばらつきが生じることを好適に抑制することができる。
【００３４】
＜変形例＞
尚、本発明に係るロータコアの製造方法は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００３５】
・本発明に係る充填材はエポキシ樹脂に限られるものではなく、発泡性樹脂であれば他の材料に置換することができる。また、充填材は粉末状のものに限られるものではなく、固形であれば棒状等、他の形状とすることもできる。
【００３６】
・上記実施形態では、コア片２０（コア本体２）における貫通孔３の縁部に位置決め部２２，２３が形成されるものとしたが、以下の製造方法によれば、こうした位置決め部を省略することもできる。すなわち、図９に示すように、軸線方向Ａに対して直交する方向における永久磁石４の変位を規制する規制部２９２ｂを加圧部２９２ａに形成し、この加圧部２９２ａによって充填材５を加圧する際に規制部２９２ｂが永久磁石４に当接して永久磁石４の位置決めが行なわれるようにすればよい。この場合、例えばコア本体２０２における貫通孔２０３の縁部に永久磁石４の位置決めを行なうための部位を突出形成しなくとも済むことから、コア本体２０２の構造を簡易なものとすることができる。
【００３７】
・発泡後の充填材の内部に生じる大きな空洞（ボイド）が問題とならない場合や、充填材の材料を変更することによりこうした空洞がそもそも生じない場合であれば、閉塞板（閉塞部材）に形成される加圧部を省略してもよい。
【００３８】
・上記実施形態のように高周波誘導加熱装置９３によってコア本体２を加熱することが、コア本体２、ひいては充填材５の加熱を急速に行なう上では望ましい。しかしながら、本発明に係る加熱工程は高周波誘導加熱装置９３によって行なわれるものに限られるものではなく、他の誘導加熱装置を用いることもできる。また、貫通孔内に挿入された永久磁石と貫通孔の内壁との間に充填材が充填され、貫通孔の両端が閉塞された状態のものを加熱用の炉の中に入れて加熱するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…ロータコア、２，２０２…コア本体、２０…コア片、２１…ブリッジ部、２２…内側位置決め部、２３…外側位置決め部、３、２０３…貫通孔、３ａ…内壁、３１…挿入部、３２…内側空隙部、３３…外側空隙部、４，１０４…永久磁石、５…充填材、９１…基台、９２，１９２，２９２…閉塞板（閉塞部材）、９２ａ，２９２ａ…加圧部、９３…高周波誘導加熱装置、２９２ｂ…規制部。
【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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【図８】
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【図９】
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