(57)【要約】【課題】樹脂割れの発生を抑制することが可能な回転子を提供すること。【解決手段】本発明に係る回転子１０は、下層から上層に積層された複数の鋼板１３１〜１３４であって、最上層に積層された第１鋼板１３１を含む複数の鋼板１３１〜１３４と、複数の鋼板１３１〜１３４のそれぞれの一部と樹脂１２の一部とが積層方向Ｄｒ１において重なる樹脂１２と、樹脂１２を積層方向Ｄｒ１に貫いて設けられた磁石１１を挿入するための磁石孔１１ｃと、を備え、第１鋼板１３１の積層方向Ｄｒ１を含む断面において、第１鋼板１３１の積層方向Ｄｒ１と垂直な方向の長さＬ１は、積層方向Ｄｒ１に向かうほど長いことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層から上層に積層された複数の鋼板であって、最上層に積層された第１鋼板を含む前記複数の鋼板と、
前記複数の鋼板のそれぞれの一部と樹脂の一部とが前記積層方向において重なる前記樹脂と、
前記樹脂を前記積層方向に貫いて設けられた磁石を挿入するための磁石孔と、
を備え、
前記第１鋼板の前記積層方向を含む断面において、前記第１鋼板の前記積層方向と垂直な方向の長さは、前記積層方向に向かうほど長いことを特徴とする、
回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に関するものであり、特に、樹脂割れの発生を抑制した回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
引用文献１には、積層した鋼板の開口部に磁石を挿入し、挿入した磁石を樹脂によりモールド成形した回転子が開示されている。このような回転子の製造においては、回転子を押圧しモールド成形するが、モールド成形中の歪や温度差によって積層した鋼板のスプリングバックにより、樹脂に割れが発生することがある。このとき、樹脂の破片が回転子から高速で飛散し、回転子の周辺機器を破損してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０９６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転子の製造の際、樹脂の破片が回転子から飛散し、回転子の周辺機器を破損してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、樹脂割れの発生を抑制することが可能な回転子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
下層から上層に積層された複数の鋼板であって、最上層に積層された第１鋼板を含む前記複数の鋼板と、
前記複数の鋼板のそれぞれの一部と樹脂の一部とが前記積層方向において重なる前記樹脂と、
前記樹脂を前記積層方向に貫いて設けられた磁石を挿入するための磁石孔と、
を備え、
前記第１鋼板の前記積層方向を含む断面において、前記第１鋼板の前記積層方向と垂直な方向の長さは、前記積層方向に向かうほど長いことを特徴とする、
回転子である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、樹脂割れの発生を抑制することが可能な回転子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る回転子を例示する模式図である。
【図２】図１に示す部分Ｂを例示する断面図である。
【図３】図１に示す部分Ｂを例示する断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２の部分Ｃを例示する断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は、実施形態に係る回転子の製造方法を例示する模式図である。
【図６】実施形態の比較例に係る回転子を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。
【００１０】
［実施形態］
先ず、実施形態に係る回転子の構成について説明する。
図１は、実施形態に係る回転子を例示する模式図である。
図２は、図１に示す部分Ｂを例示する断面図である。尚、図２は、後述する磁石孔付近の断面図である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、実施形態に係る回転子１０は、複数の鋼板１３１〜１３４と樹脂１２と磁石孔１１ｃとを有する。複数の鋼板１３１〜１３４は、下層から上層に積層される。複数の鋼板１３１〜１３４のうち、積層方向Ｄｒ１における最上層に積層された鋼板を、第１鋼板１３１と称する。尚、第１鋼板１３１を、単に、鋼板１３１と称することもある。複数の鋼板１３１〜１３４のそれぞれの一部と、樹脂１２の一部とが積層方向Ｄｒ１において重なる。例えば、第１鋼板１３１の端部１３１ｐと樹脂１２の一部とが積層方向Ｄｒ１において重なる。磁石孔１１ｃは、樹脂１２を積層方向Ｄｒ１に貫いて設けられ、磁石１１を挿入するための孔である。
【００１２】
尚、回転子１０の回転軸１０ｒの周りには、複数の磁石孔が設けられる。図２は、複数の磁石孔のうちの一つの磁石孔１１ｃ付近を例示する断面図である。また、鋼板１３１〜１３４を含む複数の鋼板を、鋼板１３と称することもある。
【００１３】
図２に示すように、第１鋼板１３１の積層方向Ｄｒ１を含む断面において、第１鋼板１３１の積層方向Ｄｒ１と垂直な方向Ｄｒ２の長さＬ１は、積層方向Ｄｒ１に向かうほど長い。すなわち、第１鋼板１３１の幅Ｌ１は、積層方向Ｄｒ１に向かうほど長い。鋼板１３１は、鋼板１３１が積層方向Ｄｒ１に移動した場合でも、樹脂１２と第１鋼板１３１とが物理的に干渉しないような断面形状を有する。長さＬ１を、幅Ｌ１と称することもある。
【００１４】
尚、図２に示す鋼板１３１の端部１３１ｐの角度θは、例えば、約４５度である。また、図示しない最下層の鋼板においては、第１鋼板１３１と対称な構造を有する。すなわち、最下層の鋼板の積層方向Ｄｒ１を含む断面において、最下層の鋼板の積層方向Ｄｒ１と垂直な方向の長さは、積層方向Ｄｒ１に向かうほど短い。すなわち、最下層の鋼板の幅は、積層方向Ｄｒ１に向かうほど短い。
【００１５】
また、磁石を永久磁石と称することもある。また、回転子をロータと称することもある。また、鋼板を電磁鋼板と称することもある。また、樹脂を封止樹脂と称することもある。また、積層方向及びこれと逆の方向を、回転軸方向と称することもある。
【００１６】
鋼板１３１の幅Ｌ１が積層方向Ｄｒ１に向かうほど長いとは、他の表現をすれば、別の鋼板１３２と比べて、鋼板１３１は切欠き部１３１ｎを設けていると言える。
【００１７】
図３は、図１に示す部分Ｂを例示する断面図である。
回転子１０を製造する場合、回転子１０を押圧しモールド成形する。このとき、モールド成形中の歪や温度差によって積層した鋼板１３１〜１３４のスプリングバックにより、樹脂１２に割れが発生することがある。すなわち、回転子１０のモールド成形時の型締力により、回転軸方向に圧縮力が掛かり、型開き後に回転軸方向にスプリングバックが発生する。そして、最上層付近の樹脂１２に接している第１鋼板１３１の引っ掛かり部分が押し上げられ、樹脂１２に割れが発生する。つまり、図３に示すように、スプリングバックにより、積層方向Ｄｒ１に沿った力Ｆが第１鋼板１３１に加わり、樹脂１２に割れが発生する。同様に、最下層付近の樹脂１２に接している鋼板（図示せず）の引っ掛かり部分が押し下げられ、樹脂１２に割れが発生する。
【００１８】
そこで、実施形態に係る回転子１０においては、第１鋼板１３１の幅Ｌ１は、積層方向Ｄｒ１に向かうほど長くしている。すなわち、第１鋼板１３１に切欠き部１３１ｎを設けている。
【００１９】
これにより、積層方向Ｄｒ１沿った力Ｆが加わり第１鋼板１３１が積層方向Ｄｒ１に移動して押し上げられた場合でも、樹脂１２の割れの発生が抑制される。その結果、樹脂割れの発生を抑制することが可能な回転子を提供することができる。
【００２０】
また、樹脂割れの発生を抑制することにより、樹脂の破片が回転子から飛散することを防止できるので、回転子の周辺部品並びに周辺機器の破損を防ぎ、製品品質を向上させることができる。
【００２１】
また、回転子の周辺部品並びに周辺機器の破損を防ぐことができ、新たに製品を製造する必要がないのでコストを削減することができる。
【００２２】
また、樹脂の破片が回転子から飛散することを防止できるので、回転子の上面及び下面に、飛散防止のための保護プレートを必要としない。このため、その分のコストを削減することができる。
【００２３】
尚、鋼板１３の材料及び樹脂１２の材料は、特に限定されない。用途に応じて適切な材料を選択する。
【００２４】
ここで、鋼板１３１の他の断面形状について説明する。
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、図２の部分Ｃを例示する断面図である。
図２に示す鋼板１３１の形状の他にも、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すような形状が鋼板１３１の形状として挙げられる。
【００２５】
図４（Ａ）に示す鋼板１３１は、幅Ｌ１の増加量が単調に増加しない。下面１３１ｄに近い部分の積層方向Ｄｒ１の単位長さに対する幅Ｌ１の増加量は、上面１３１ｕに近い部分の積層方向Ｄｒ１の単位長さに対する幅Ｌ１の増加量よりも小さい。すなわち、上面１３１ｕに向かうほど、単位長さに対する幅Ｌ１の増加量が徐々に大きくなる。
【００２６】
図４（Ｂ）に示す鋼板１３１は、下面１３１ｄに近い部分の積層方向Ｄｒ１の単位長さに対する幅Ｌ１の増加量が、上面１３１ｕに近い部分の積層方向Ｄｒ１の単位長さに対する幅Ｌ１の増加量よりも大きい。すなわち、上面１３１ｕに向かうほど、単位長さに対する幅Ｌ１の増加量が徐々に小さくなる。
【００２７】
図４（Ｃ）に示す鋼板１３１は、下面１３１ｄに近い部分と上面１３１ｕに近い部分とで、幅Ｌ１の単調増加の増加量が異なる。下面１３１ｄに近い部分の積層方向Ｄｒ１の単位長さに対する幅Ｌ１の増加量は、上面１３１ｕに近い部分の積層方向Ｄｒ１の単位長さに対する幅Ｌ１の増加量よりも大きい。
【００２８】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す鋼板１３１の形状を有する回転子１０によっても、図２
に示す鋼板１３１と同様な効果を得ることができる。すなわち、樹脂割れの発生を抑制することが可能な回転子を提供することができる。
【００２９】
次に、実施形態に係る回転子の製造方法について説明する。
図５（Ａ）〜図５（Ｅ）は、実施形態に係る回転子の製造方法を例示する模式図である。
【００３０】
図５（Ａ）に示すように、先ず、鋼板を、指定形状に打ち抜いた後、それらを精密に積層して回転子１０の形状を整える。尚、鋼板は、例えば、ケイ素鋼板である。
【００３１】
次に、複数の鋼板１３のうち、の最上層の鋼板１３１と最下層の鋼板１３ｎを取り出す。最上層の鋼板１３１を、積層方向Ｄｒ１に対して引っ掛かりが発生しないように、鋼板１３１の端部１３１ｐをテーパ状に切削する。鋼板１３１の端部１３１ｐは、例えば、図２に示す形状となるように切削する。
【００３２】
最下層の鋼板１３ｎを、積層方向Ｄｒ１とは逆の方向に対して引っ掛かりが発生しないように、鋼板１３ｎの端部をテーパ状に切削する。
【００３３】
鋼板１３１及び鋼板１３ｎの断面形状から引っ掛かり部分を除去することで、割れ及び割れの起点の発生が抑制され、樹脂の破片が回転子１０から飛散することを防止することができる。
【００３４】
図５（Ｂ）に示すように、鋼板１３１の断面形状を確認後、鋼板１３１を再度、回転子１０の最上層に積層し直す。同様に、鋼板１３ｎの断面形状を確認後、鋼板１３ｎを再度、回転子１０の最下層に配置し直す。
【００３５】
尚、鋼板１３１及び鋼板１３ｎの形成方法は、特に、どれかに限定されるものではない。鋼板１３１及び鋼板１３ｎは、例えば、切削、加工、エッチングなどの所望の加工法を用いて作製される。
【００３６】
図５（Ｃ）に示すように、指定形状の磁石１１を回転子１０の磁石孔１１ｃに挿入する。回転子１０を指定温度まで昇温させるために金型内にセットする。
【００３７】
図５（Ｄ）に示すように、プレートで挟んだ回転子１０を昇温し加熱した後、トランスファー成形機１８にセットする。型締め推力を適切な値に調整する。成形用の樹脂は、例えば、ポリエステル、スチレン、無機粒子の混合物でよい。
【００３８】
図５（Ｅ）に示すように、回転子１０をモールド成形し、回転子１０が硬化後、回転子１０を取り出して常温で冷却する。このようにして、実施形態に係る回転子１０を製造する。
【００３９】
ここで、実施形態に係る回転子１０の特徴を以下に示す。
・回転子は、鋼板であって、特に薄い電磁鋼板を積層して形成される。
・積層された電磁鋼板を貫く磁石孔において、磁石は樹脂により封入された形で固定される。
・第１鋼板（最上層の鋼板）の樹脂と接する部分の断面形状は、積層方向に第１鋼板が移動した場合でも樹脂と物理的に干渉しない形状を有する。
・第１鋼板に複数の磁石孔が設けられている場合、第１鋼板の各磁石孔の外周部において、積層方向に第１鋼板が移動した場合でも樹脂と物理的に干渉しない形状が適用される。
・第１鋼板の形状が、第１鋼板付近の鋼板の少なくとも１枚以上に適用される。
・上述のこれらの特徴により、回転子の樹脂の破損を防ぎ、製品の品質を向上させることができる。
【００４０】
尚、実施形態においては、鋼板の数を４として説明したが、これには限定されない。鋼板の数は２、３、又は５以上あっても良い。
【００４１】
［比較例］
次に、実施形態の比較例に係る回転子について説明する。
図６は、実施形態の比較例に係る回転子を例示する断面図である。
【００４２】
図６に示すように、比較例に係る回転子２０の最上層の鋼板２３１は、鋼板２３１の端部２３１ｐをテーパ状に切削する処理が施されておらず未処理のままである。よって、端部２３１ｐの形状は、実施形態のようなテーパ状となっていない。端部２３１ｐには、図６に示す干渉距離ｄ１がある。また、端部２３１ｐには、図６に示すような割れ起点ｋ１がある。
【００４３】
このような鋼板２３１を含む回転子２０に対して、前述の実施形態の図５（Ａ）〜図５（Ｅ）に示すようにして樹脂成形（モールド成形）を行うと、積層方向Ｄｒ１に沿った力Ｆが加わる。そして、鋼板２３１が積層方向Ｄｒ１に移動して押し上げられ、引っ掛かりが発生し、樹脂２２には割れが発生するとともに樹脂破片２２ａが樹脂２２から飛散する。このため、樹脂割れの発生を抑制することが可能な回転子を提供することが難しい。
【００４４】
また、硬化後に回転子２０を取り出し、室温まで冷却して表面状態を撮影した後、冷熱衝撃試験を行った。この冷熱衝撃試験においては、鋼板２３１と樹脂２２との界面には、微小な割れが高頻度で発生することがわかった。よって、冷熱衝撃試験の結果からも、比較例では、樹脂割れの発生を抑制することが可能な回転子を提供することが難しいと言える。
【００４５】
尚、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、２０…回転子  １０ｒ…回転軸  １１…磁石  １１ｃ…磁石孔  １２、２２…樹脂  ２２ａ…樹脂破片  １３ｎ、１３１〜１３４、２３１、２３２…鋼板  １３１ｎ…切欠き部  １３１ｕ…上面  １３１ｄ…下面  １３１ｐ、２３１ｐ…端部  １８…トランスファー成形機  Ｂ、Ｃ…部分  Ｄｒ１…積層方向  Ｄｒ２…垂直な方向  ｄ１…干渉距離  Ｆ…力  Ｌ１…幅  ｋ１…割れ起点  θ…角度
【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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