(57)【要約】    【課題】  磁性体粉とバインダとを混合して加圧成形するモータの回転子用鉄心および回転子であって、その破損を抑制するよう機械的強度を確保しつつ、鉄損の増大が抑制されると共に、低コストの回転子用鉄心および回転子を提供すること。    【解決手段】  回転軸２が圧入される中心孔１ａを備えたヨーク部１ｂと、ヨーク部１ｂの外周面１ｂｏに設けられ巻線が巻回される複数の巻線胴体１ｃと、巻線胴体１ｃの径方向外側１ｃｏに設けられるティース部１ｄとを備えた圧粉コア１が、磁性体粉とバインダとを混合して加圧成形される。ヨーク部１ｂは、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉから外周面１ｂｏへ至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターンと、段階的に温度が低められる第二温度パターンと、第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布に設定され、加熱接着される。【選択図】  図１
2011151909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に回転軸を圧入可能な中心孔が形成されたヨーク部と、
前記ヨーク部の外周部に突設され巻線を巻回可能な複数の巻線胴体部と、
各々の前記巻線胴体部の径方向外側に設けられるティース部と、
を備えた回転子用鉄心であって、
前記回転子用鉄心は、磁性体粉およびバインダを加圧成形することにより形成され、
前記ヨーク部は、内周部から外周部へと至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、内周部から外周部へと至る径方向に段階的に温度が低められる第二温度パターン、および前記第一温度パターンと前記第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着されることを特徴とする回転子用鉄心。
【請求項２】
前記巻線胴体部と前記ティース部とは、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に段階的に温度が低められる第二温度パターン、および前記第一温度パターンと前記第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着されることを特徴とする請求項１に記載の回転子用鉄心。
【請求項３】
ヨーク部と、前記ヨーク部の外周部に突設され巻線を巻回可能な複数の巻線胴体部と、各々の前記巻線胴体部の径方向外側に設けられるティース部とを備えた回転子用鉄心と、
前記ヨーク部の中心部に設けた回転軸と、
を備えた回転子であって、
前記回転子は、磁性体粉およびバインダを加圧成形することにより形成され、
前記回転軸と前記ヨーク部とは、前記回転軸の中心軸から前記ヨーク部の外周部へ至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、前記回転軸の中心軸から前記ヨーク部の外周部へ至る径方向に階段的に温度が低められる第二温度パターン、および前記第一温度パターンと前記第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着されることを特徴とする回転子。
【請求項４】
前記巻線胴体部と前記ティース部とは、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に段階的に温度が低められる第二温度パターン、および前記第一温度パターンと前記第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着されることを特徴とする請求項３に記載の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに使用される回転子用鉄心および回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のモータの回転子用鉄心（コア）として、図１６に示すように、回転軸１０３と、回転軸１０３に固定した連結部材１０２と、連結部材１０２の外周面が圧入される中心孔１０５を形成したコア１０１と、連結部材１０２の図１６における上端面に配置され回転軸１０３に固定した整流子１０４とを備える直流モータ（図示せず）の電機子１００が開示されている。コア１０１は、第１コア部１１０と、第１コア部１１０と同一形状、同一寸法の第２コア部１２０とから構成される。図１７は図１６の第１コア部１１０の平面図を示し、図１８は図１７のＦＦ断面図である。図１９は図１６の第２コア部１２０の平面図を示し、図２０は図１９のＧＧ断面図である。
【０００３】
図１７および図１８に示すように、第１コア部１１０は、リング部１１１と、リング部１１１の外周面１１３に等分に設けた複数のティース部１１２とを備え、ティース部１１２には巻線１３０が巻回される。図１９および図２０に示すように、第２コア部１２０は、リング部１２１と、リング部１２１の外周面１２３に等分に設けた複数のティース部１２２とを備え、ティース部１２２には巻線１３０が巻回される。
【０００４】
そして、各ティース部１１２、１２２に巻線１３０を巻回した第１コア部１１０と第２コア部１２０とを互いに対向させて、各ティース部１１２、１２２が重なるように軸線方向の位置を一致させる。さらに、各ティース部１１２、１２２の位置を円周方向に４５度ずらした状態で、第１コア部１１０と第２コア部１２０とを互いに組付ける。この時、第１コア部１１０おけるリング部１１１が第２コア部１２０おけるリング部１２１の内側に嵌め込まれ、第２コア部１２０おけるリング部１２１が第１コア部１１０おけるリング部１１１の内側に嵌め込まれる。
【０００５】
より詳しくは、第１コア部１１０におけるリング部１１１の外周面１１３（図１７）と第２コア部１２０におけるリング部１２１の内側面１２４（図２０）とが当接され、その当接部位が接着剤等により固定される。一方、第２コア部１２０におけるリング部１２１の外周面１２３（図１９）と第１コア部１１０におけるリング部１１１の内側面１１４（図１８）とが当接され、その当接部位が接着剤等により固定される。
【０００６】
図１６に示すように、第１コア部１１０と第２コア部１２０が一体となって、第１コア部１１０の中心孔１１５と第２コア部１２０の中心孔１２５とにより形成される中心孔１０５に連結部材１０２が圧入される。さらに、連結部材１０２の中心部に設けた貫通孔１０６に軸１０３が圧入される。（例えば、特許文献１参照。）
また、絶縁材によりその表面がコーティングされた磁性体粒子を成形して得られ、その内部に磁石が配置され、且つその外周部に円筒状の補強層を有するモータ用ロータが開示されている。このモータ用ロータは、その外周部に設けた補強層によって圧粉磁性体の弱点である脆性が補強される。その結果、ロータの機械的強度が向上し、衝撃（急回転、急制動等）や高速回転時の大きな遠心力等による破壊、飛散が阻止される（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
また、複数のティースと、複数のティースのそれぞれに巻回されるコイルと、ティースを嵌合させるための嵌合孔を有するヨークとを備える電動機ステータであって、ティースは、磁性材料を含む圧粉磁心材料によって成形されるティース本体と、ティース本体に比べて高い機械的強度を有するティース補強材とを含み、ティース本体の表面の少なくとも一部にティース補強材が一体成形され、ヨークの嵌合孔の壁面と、ティース補強材とが接するように、ヨークにティースが嵌合される電動機ステータが開示されている。より具体的には、ティース本体は略Ｔ字形状をなし、Ｔ字の上側に張りでた部分であるティース頭部（電動機のロータに対面する部分）と、Ｔ字の下側に突き出た部分であるティース底部とを備える。ティースは、ティース底部の端面の全体がティース補強材によって覆われるように、ティース補強材とティース本体とが一体成形される。ヨークは、鋼材からなるリング状の鋼板が積層され、円筒状をなす（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
また、コイルが装着されたティースと、ティースの一端側に設けるヨーク部とを備える複数の分割コアが円環状に配置され、これら分割コイルのヨーク部を連結してモータのステータを構成するために、各分割コアの外周に焼き嵌めされる焼嵌リングであり、少なくとも周方向に複数の貫通孔が形成される焼嵌リングおよびステータが開示されている。この分割コアは、圧粉成形により成形されており、例えば、純鉄粉表面を無機絶縁物で絶縁し、少量の有機樹脂バインダで混合した後、加圧成形される（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３９２０７４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１８７６０号公報
【特許文献３】特開２００７−３２５３６２号公報
【特許文献４】特開２００８−８６１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１によれば、鉄損を低減するために磁性粉体と樹脂バインダとを混合して加圧成形により第１コア部１１０および第２コア部１２０を製造するため、第１コア部１１０と第２コア部１２０とから構成されるコア１０１は脆弱である。このため、連結部材１０２をコア１０１（第１コア部１１０と第２コア部１２０）のリング部１１１、１２１の中心孔１１５、１２５によって形成された中心孔１０５に圧入する際に、コア１０１が破損し易い問題がある。また、コア１０１の強度を確保するために加圧成形時におけるコア１０１の温度を高くすると、コア１０１の鉄損が増大する問題がある。
【００１１】
また、特許文献２によれば、モータ用ロータは、その外周部に設けた補強層によって圧粉磁性体の弱点である脆性が改善されるが、中心孔は補強されていないため、モータ用ロータの中心部に設けた中心孔に回転軸を圧入する際に、中心孔近傍が破損するおそれがあるといった問題がある。さらに、モータ回転時、モータ用ロータに生じる遠心力によって中心孔近傍が破損するおそれがある。また、接着材を塗布した回転軸を中心孔に挿入して接着材固定する方法も考えられるが、接着工程が増え、モータ用ロータのコストが高くなる問題が生じる。
【００１２】
また、特許文献３によれば、ティースのティース底部に備えられたティース補強材料と、ヨークに形成された嵌合孔の側面とが接するように嵌合され、圧粉磁心材料によって形成されたティース本体の表面は、ティース補強材料により保護されている。その結果、ティースをヨークの嵌合孔に嵌合させる際に、ティースの表面の破損が抑制されるが、ティース補強材料の部品がティースの個数分必要になり、電動機ステータのコストが高くなる問題がある。
【００１３】
また、特許文献４によれば、焼嵌リングを用いたステータは、貫通を有する焼嵌リングにより、所定の締付力で分割コアを締付けているので、分割コアを圧粉成形体としても、ステータの破損は起こらない。しかし、焼嵌のための加熱工程が必要となると共に、焼嵌リングには少なくとも周方向に複数の貫通孔が設けられているため、焼嵌リングのコストが高くなり、これに伴いステータのコストが高くなる問題がある。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、磁性体粉とバインダとを混合して加圧成形するモータの回転子用鉄心および回転子であって、その破損を抑制するよう機械的強度を確保しつつ、鉄損の増大が抑制されると共に、低コストの回転子用鉄心および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】
【００１５】
上記課題を解決するために講じた第１の課題解決手段は、内周部に回転軸を圧入可能な中心孔が形成されたヨーク部と、ヨーク部の外周部に突設され巻線を巻回可能な複数の巻線胴体部と、各々の巻線胴体部の径方向外側に設けられるティース部と、を備えた回転子用鉄心であって、回転子用鉄心は、磁性体粉およびバインダを加圧成形することにより形成され、ヨーク部は、内周部から外周部へと至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、内周部から外周部へと至る径方向に段階的に温度が低められる第二温度パターン、および第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着される、ことである。
【００１６】
また、第２の課題解決手段は、巻線胴体部とティース部とは、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に段階的に温度が低められる第二温度パターン、および第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着される、ことである。
【００１７】
また、第３の課題解決手段は、ヨーク部と、ヨーク部の外周部に突設され巻線を巻回可能な複数の巻線胴体部と、各々の巻線胴体部の径方向外側に設けられるティース部とを備えた回転子用鉄心と、ヨーク部の中心部に設けた回転軸と、を備えた回転子であって、回転子は、磁性体粉およびバインダを加圧成形することにより形成され、回転軸とヨーク部とは、回転軸の中心軸からヨーク部の外周部へ至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、回転軸の中心軸からヨーク部の外周部へ至る径方向に階段的に温度が低められる第二温度パターン、および第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着される、ことである。
【００１８】
また、第４の課題解決手段は、巻線胴体部とティース部とは、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に徐々に温度が低められる第一温度パターン、径方向内側から径方向外側へと至る径方向に段階的に温度が低められる第二温度パターン、および第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布で加熱接着される、ことである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ヨーク部の内周部からヨーク部の外周部へ至る径方向に沿った各場所は、徐々に温度が低くなる第一温度パターンと、段階的に温度が低くなる第二温度パターンと、第一温度パターンと第二温度パターンとが組み合わされた第三温度パターンのうちいずれかの一つの温度分布に設定され、加熱接着される。一般に、バインダを用いて粉体を加圧成型する際、粉体を構成する粒子同士の接着強度は加熱温度に依存するため、加熱接着後、ヨーク部の径方向内側からヨーク部の径方向外側へ至る径方向に沿った各場所の機械的強度は、徐々に低くなる第一強度分布と、段階的に低くなる第二強度分布と、第一強度分布と第二強度分布とが組み合わされた第三強度分布のうちいずれかの強度分布の機械的強度が得られる。従って、ヨーク部の径方向内側近傍の機械的強度は、ヨーク部の他の場所より高いので、中心孔に回転軸を圧入する際、ヨーク部の径方向内側近傍および中心孔の内周面の破損が抑制される。また、モータ回転時、ヨーク部の径方向外側からヨーク部の内周面に近づくほど、遠心力によって生じる回転子用鉄心の応力は高くなるが、第一強度分布、第二強度分布、第三強度分布により機械的強度の方も高くなるので、ヨーク部の中心孔周辺の破損が抑制される。
【００２０】
また、上述のヨーク部の温度により、成形接着後、ヨーク部の径方向内側からヨーク部の径方向外側へ至る径方向に沿った各場所の電気抵抗は、徐々に高くなる第一抵抗分布と、段階的に高くなる第二抵抗分布と、第一抵抗分布と第二抵抗分布とが組み合わされた第三抵抗分布のうちいずれかの抵抗分布の電気抵抗が得られる。従って、ヨーク部の径方向外側からヨーク部の径方向内側に近づくほど、電気抵抗は減少するが、モータ回転時におけるヨーク部の交番磁束による磁束密度の方も減少するので、ヨーク部の鉄損の増大は抑制される。
【００２１】
また、第２の課題解決手段では、加圧成形の際または加圧成形後、巻線胴体部の径方向内側からティース部の径方向外側へ至る径方向に沿った巻線胴体部とティース部の各場所は、徐々に温度が低くなる第一温度パターンと、段階的に温度が低くなる第二温度パターンと、第一温度パターンと第二温度パターンとが組み合わされた第三温度パターンとのいずれかの一つの温度分布に設定され、加熱接着される。これにより、巻線胴体部の径方向内側からティース部の径方向外側へ至る径方向に沿った巻線胴体部とティース部の機械的強度は、徐々に低くなる第一強度分布と、段階的に低くなる第二強度分布と、第一強度分布と第二強度分布とが組み合わされた第三強度分布のうちいずれかの強度分布の機械的強度が得られる。そして、ティース部の径方向外側から巻線胴体部の径方向内側に近づくほど、モータ回転時の遠心力によって生じる巻線胴体部とティース部の応力は高くなるが、第一、第二、第三強度分布により機械的強度の方も高くなるので、巻線胴体部とティース部の破損が阻止される。
【００２２】
また、上述の巻線胴体部とティース部の温度により、巻線胴体部の径方向内側からティース部の径方向外側へ至る径方向に沿った巻線胴体部とティース部の電気抵抗は、徐々に高くなる第一抵抗分布と、段階的に高くなる第二抵抗分布と、第一抵抗分布と第二抵抗分布とが組み合わされた第三抵抗分布のうちいずれかの抵抗分布の電気抵抗が得られる。巻線胴体部とティース部の各場所は、交番磁束による磁束密度がヨーク部の径方向内側近傍より高い。しかし、ティース部の径方向外側から巻線胴体部の径方向内側に近づくほど、第一、第二、第三抵抗分布により電気抵抗は減少すると共に、巻線胴体部の径方向内側近傍の電気抵抗はヨーク部の径方向内側近傍の電気抵抗より高いので、巻線胴体部とティース部の鉄損の増大は抑制される。結果、巻線胴体部、ティース部、およびヨーク部における各々の鉄損の増大は抑制され、鉄損の増大が抑制された回転子用鉄心が提供できる。以上により、回転子用鉄心の破損を抑制する機械的強度を確保しつつ、鉄損の増大が抑制される回転子用鉄心を提供できる。
【００２３】
さらに、回転子用鉄心は、破損を防止するための補強部材が不要で、部品点数が削減されるので、低コストになる。
【００２４】
また、回転子は、回転子用鉄心の中心孔に回転軸を圧入して構成されるので、複数種類の回転軸に対して適した回転子用鉄心を使用でき、汎用性のある回転子用鉄心を提供できる。
【００２５】
また、第３の課題解決手段では、回転軸とヨーク部とが第一温度パターンと、第二温度パターンと、第三温度パターンのうちいずれか一つの温度パターンの温度に設定され、加熱接着される。従って、成形接着後、回転軸とヨーク部において、回転軸の軸からヨーク部の径方向外側へ至る径方向に沿った各場所は、徐々に低くなる第一強度分布と、段階的に低くなる第二強度分布と、第一強度分布と第二強度分布とを組み合わせた第三強度分布のうちいずれかの強度分布の機械的強度が得られる。モータ回転時、回転軸とヨーク部において、ヨーク部の径方向外側から回転軸の軸に近づくほど、回転子の遠心力によって生じる各場所の応力は高くなるが、第一、第二、第三強度分布により機械的強度の方も高くなるので、回転軸とヨーク部の破損が抑制できる。
【００２６】
また、成形接着後、ヨーク部の軸からヨーク部の径方向外側へ至る径方向に沿ったヨーク部の各場所は、徐々に高くなる第一抵抗分布と、段階的に高くなる第二抵抗分布と、第一抵抗分布と第二抵抗分布とを組み合わせた第三抵抗分布のうちいずれかの抵抗分布の電気抵抗が得られる。従って、モータ回転時、ヨーク部の軸からヨーク部の径方向外側に近づくほど、交番磁束によって生じるヨーク部の各場所の磁束密度は高くなるが、第一、第二、第三抵抗分布により電気抵抗の方も高くなるので、ヨーク部の鉄損の増大は抑制される。
【００２７】
また、第４の課題解決手段では、成形時、巻線胴体部とティース部とが、第一温度パターンと、第二温度パターンと、第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布に設定され、加熱接着される。従って、成形接着後、巻線胴体部とティース部において、巻線胴体部の径方向内側からティース部の径方向外側へ至る径方向に沿った各場所は、徐々に低くなる第一強度分布と、段階的に低くなる第二強度分布と、第一強度分布と第二強度分布とを組み合わせた第三強度分布のうちいずれかの強度分布の機械的強度が得られる。そして、巻線胴体部とティース部において、ティース部の径方向外側から巻線胴体部の径方向内側に近づくほど、回転子の遠心力によって生じる各場所の応力は高くなるが、第一、第二、第三強度分布により機械的強度の方も高くなるので、巻線胴体部とティース部の破損が抑制できる。以上により、回転軸と、ヨーク部と、巻線胴体部と、ティース部との破損が抑制されるので、回転子の破損が抑制できる。
【００２８】
また、成形接着後、巻線胴体部とティース部において、巻線胴体部の径方向内側からティース部の径方向外側へ至る径方向に沿った各場所は、徐々に高くなる第一抵抗分布と、段階的に高くなる第二抵抗分布と、第一抵抗分布と第二抵抗分布とを組み合わせた第三抵抗分布のうちいずれかの抵抗分布で示される電気抵抗が得られる。
【００２９】
モータ回転時、巻線胴体部とティース部の交番磁束によって生じる各場所の磁束密度は、ヨーク部の中心近傍の交番磁束による磁束密度より高い。しかし、巻線胴体部とティース部の各部の電気抵抗は、第一、第二、第三抵抗分布により巻線胴体部の径方向内側からティース部の径方向外側に近づくほど高くなり、且つヨーク部の中心近傍の電気抵抗より高い。従って、巻線胴体部とティース部の鉄損の増大は抑制される。以上により、回転子の破損を抑制できる機械的強度を確保しつつ、鉄損の増大が抑制される回転子を提供できる。
【００３０】
さらに、回転子は、回転子用鉄心と回転軸とが一体成形されるので、回転軸の回転子用鉄心への圧入工程が不要であると共に、破損防止の補強部材が不要で部品点数が削減され、低コストになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１に係る圧粉コアの斜視図である。
【図２】図１の圧粉コアに圧入される回転軸の斜視図である。
【図３】実施例１に係る回転子の斜視図である。
【図４】図３のＭＭ断面図である。
【図５】図１のＬＬ断面図および加圧成形時の圧粉コアの温度を示す図である。
【図６】図５の圧粉コア温度における圧粉コアの機械的強度を示す図である。
【図７】図５の圧粉コア温度における圧粉コアの電気抵抗を示す図である。
【図８】図１のＬＬ断面図における加圧成形時の圧粉コアの他の温度を示す図である。
【図９】図８の圧粉コア温度における圧粉コアの機械的強度を示す図である。
【図１０】図８の圧粉コア温度における圧粉コアの電気抵抗を示す図である。
【図１１】図１のＬＬ断面図における加圧成形時の圧粉コアの他の温度を示す図である。
【図１２】図１１の圧粉コア温度における圧粉コアの機械的強度を示す図である。
【図１３】図１１の圧粉コア温度における圧粉コアの電気抵抗を示す図である。
【図１４】実施例２に係る回転子の斜視図である。
【図１５】図１４のＮＮ断面図である。
【図１６】従来技術のコアを備えた電機子の断面図である。
【図１７】図１６の第１コアの平面図である。
【図１８】図１７のＦＦ断面図である。
【図１９】図１６の第２コアの平面図である。
【図２０】図１９のＧＧ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は本発明の実施例１に係る圧粉コアの斜視図を示し、図２はモータの回転軸の斜視図である。図３は本発明の実施例１に係る回転子の斜視図を示し、図４は図３のＭＭ断面図である。
【００３４】
図１に示すように、圧粉コア（回転子用鉄心）１は、圧粉コア１の中心に中心孔１ａを開口したヨーク部１ｂ（矢印Ｐの範囲）と、ヨーク部１ｂの外周面（径方向外側）１ｂｏ（図４）に等分に設けた複数（例えば、３つ）の巻線胴体部１ｃ（矢印Ｑの範囲）と、各々の巻線胴体部１ｃの外周面（径方向外側）１ｃｏ（図４）に設けた円弧形状のティース部１ｄ（矢印Ｒの範囲）とを備える。圧粉コア１は、磁性体粉（例えば、直径０．２ｍｍ程度の軟磁性粉）の表面に絶縁材が皮膜され、この皮膜された磁性体粉とバインダとを混合して加圧成形される。このとき、隣接する磁性体粉の絶縁材皮膜が互いに結合すると共に、隣接する磁性体粉によって形成される隙間に樹脂材などのバインダが流動して磁性体粉が接着される。図４に示すように、ヨーク部１ｂの外周面１ｂｏの一部は巻線胴体部１ｃの内周面（径方向内側）１ｃｉを形成し、巻線胴体部１ｃの外周面１ｃｏはティース部１ｄの内周面１ｄｉの一部を形成する。また、ヨーク部１ｂの内周面（径方向内側）１ｂｉはヨーク部１ｂと中心孔１ａの共通した内周面である。
【００３５】
加圧成形時、内周面１ｂｉから外周面１ｂｏへ至る径方向に沿ったヨーク部１ｂの各場所は、徐々に温度が低められる第一温度パターン（図５（ａ））と、段階的に温度が低められる第二温度パターン（図８）と、第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターン（図１１）のうちいずれか一つの温度分布に設定される。
【００３６】
さらに、加圧成形時、巻線胴体部１ｃの内周面１ｃｉ（ヨーク部１ｂの外周面１ｂｏ）からティース部１ｄの外周面（径方向外側）１ｄｏへ至る径方向に沿った巻線胴体部１ｃとティース部１ｄの各場所は、徐々に温度が低くなる第一温度パターン（図５（ｂ））と、段階的に温度が低くなる第二温度パターン（図８）と、第一温度パターンと第二温度パターンとが組み合わされた第三温度パターン（図１１）とのいずれか一つの温度分布に設定される。
【００３７】
ところで、圧粉コア１の中心孔１ａの内径は、回転軸２（図２）の外径より僅かに小さく、図３および図４に示すように回転子２は圧粉コア１の中心孔１ａに圧入され、圧粉コア１と回転軸２により回転子３が構成される。
【００３８】
圧粉コア１の巻線胴体部１ｃには巻線（図示せず）が巻回される。そして、圧粉コア１は、ティース部１ｄの外周面１ｄｏがステータ（図示せず）の内周面に対し所定の隙間を持って対面するように挿入され、回転軸２の両端側が軸受（図示せず）により回転可能に支持される。
【００３９】
尚、回転軸２が圧入される中心孔１ａは貫通孔であるが、一端が閉じられた孔でも良い。この場合、回転軸の一端側が軸受に装着され、他端側が圧粉コア１の中心孔に圧入される。
【００４０】
次に、本発明の実施例１に係る圧粉コア１の作用と効果について説明する。表面に絶縁材の皮膜を施していない磁性体粉に熱を加えて加圧成形すると、磁性体粉同士の接触面が拡散接合され、磁性体粉間の機械的強度は高くなるが、磁性粒子間の電気抵抗値は低くなる。表面に絶縁材の皮膜を施した磁性体粉とバインダとを混合し熱を加えて加圧成形する場合は、前述の磁性体粉同士の拡散接合と比べ、一般的に絶縁材皮膜の介在により機械的強度は低下するが、電気抵抗は高くなる。この場合、機械的強度と電気抵抗の値は、加圧成形時の圧粉コア１の温度（以下、コア温度）に依存する。そして、コア温度を高くすると、表面に絶縁皮膜を施した磁性粒子間の接触部分の皮膜厚さが薄くなると共に、磁性粒子間の皮膜部分の接触面積が増大する。これにより、磁性粒子間の機械的強度は増大するが、電気抵抗は低下する。一方、コア温度を低くすると、表面に絶縁材の皮膜を施した磁性粒子間の接触部分の皮膜厚さは略加圧成形前の皮膜厚さになると共に、磁性粒子間の皮膜部分の接触面積が減少するので、磁性粒子間の電気抵抗は増大するが、磁性粒子間の機械的強度は減少する。また、コア温度が高過ぎると、磁性粒子表面の絶縁皮膜が破壊されて磁性粒子の金属同士が拡散接合し、磁性粒子間の機械的強度は大幅に増大するが、磁性粒子間の電気抵抗は著しく低下する。コア温度が低過ぎると、絶縁皮膜を施した磁性粒子の間に樹脂材などからなるバインダが多量に流れ込んで磁性粒子間の距離が増大し、電気抵抗値と磁気抵抗が著しく増大すると共に、機械的強度が著しく低下する。
【００４１】
従って加圧成形時、圧粉コア１において、機械的強度が多少低くても高い電気抵抗を必要とする場所は、コア温度を適正に低くし、電気抵抗値が多少低くても高い機械的強度を必要とする場所は、コア温度を適正に高くする。そこで、本実施例１の圧粉コア１は、加圧成形後、各場所における機械的強度と電気抵抗が適正になるように、加圧成形時、圧粉コア１の各場所における温度を適正に設定される。
【００４２】
図５の（ａ）は図１のＬＬ断面図であり、（ｂ）は加圧成形時における圧粉コア１の温度分布を示す図である。図中、Ｏは中心孔１ａの中心位置を示し、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは圧粉コア１の半径位置を示す。加圧成形時の圧粉コア１の温度は、図５（ａ）のＺ軸Ｚ左側においては、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉからヨーク部１ｂの外周面１ｂｏへ向かって徐々に低められ、そして図５（ａ）のＺ軸Ｚ右側においては、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉからヨーク部１ｂと巻線胴体部１ｃを通過してティース部１ｄの外周面１ｄｏへ向かって徐々に低められる（第一温度パターン）。
【００４３】
図６と図７は、図５（ｂ）に示すコア温度分布の下で加圧成形した圧粉コア１のＬＬ断面図（図５（ａ））における機械的強度の分布と、電気抵抗の分布とを示す図である。
【００４４】
上述の第一温度パターンでの加圧成形により、図６に示すように、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉから外周面１ｂｏ、および外周面１ｂｏを通過してティース部１ｄの外周面１ｄｏへ向かって、圧粉コア１の各場所の機械的強度は徐々に低下する（第一強度分布）。従って、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉ近傍は、機械的強度が高いので回転軸２を中心孔１ａに圧入する際に、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉ近傍および中心孔１ａの破損が抑制される。
【００４５】
また、モータ回転時において生じる遠心力に起因する圧粉コア１の各場所の応力は、ティース部１ｄの外周面１ｄｏからヨーク部１ｂの内周面１ｂｉへ向かうほど増大するが、圧粉コア１の機械的強度の方もヨーク部１ｂの内周面１ｂｉに近づくほど高くなるので、第一強度分布により圧粉コア１の遠心力による破損が抑制される。
【００４６】
また、モータ作動時において、圧粉コア１のティース部１ｄとステータ（図示せず）のティース部（図示せず）との間には交番磁束が交互に流出入する。そして、半サイクルにおいてステータのティース部から圧粉コア１のティース部１ｄへ流入した交番磁束は、巻線胴体部１ｃと、ヨーク部１ｂと、隣の巻線胴体部１ｃとを通過して隣のティース部１ｄからステータの隣のティース部へ流入し、次の半サイクルにおいて交番磁束が前述とは逆の方向へ流れる。
【００４７】
ところで、圧粉コア１を流れる交番磁束により、圧粉コア１内に誘導電流が発生して鉄損を生じるが、圧粉コア１の電気抵抗が低いほど誘導電流は増大し、誘導電流が増大するほど鉄損は増大する。上述の第一温度パターンにより、図７に示すように、ヨーク部１ｂの外周面１ｂｏから内周面１ｂｉへ向かって各場所の電気抵抗は徐々に減少し、さらに内周面１ｂｉを通過してティース部１ｄの外周面１ｄｏへ向かって、各場所の電気抵抗は徐々に増加する（第一抵抗分布）。従って、ヨーク部１ｂにおいて、ヨーク部１ｂの交番磁束による磁束密度はヨーク部１ｂの内周面１ｂｉに近づくほど減少するので、ヨーク部１ｂの鉄損の増大は抑制される。
【００４８】
また、巻線胴体部１ｃとティース部１ｄを流れる交番磁束による磁束密度は、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉ近傍の交番磁束による磁束密度より高い。しかし、巻線胴体部１ｃとティース部１ｄの各場所の電気抵抗は、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉ近傍の電気抵抗より大きいので、巻線胴体部１ｃとティース部１ｄの鉄損の増大は抑制される。以上により、ヨーク部１ｂと、巻線胴体部１ｃと、ティース部１ｄの鉄損の増大が抑制され、圧粉コア１の鉄損の増大は抑制される。
【００４９】
図８は、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉからティース部１ｄの外周面１ｄｏへ至る径方向へ向かって、加圧成形時、圧粉コア１の温度を段階的に低めた第二温度パターンのＬＬ断面図（図５（ａ））の圧粉コア１の温度分布を示す図である。図９および図１０は、図８の圧粉コア温度分布の下での加圧成形後の圧粉コア１のＬＬ断面図（図５（ａ））の機械的強度の分布と、電気抵抗の分布とを示す図である。図９および図１０に示すように、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉから外周面１ｂｏ、およびティース部１ｄの外周面１ｄｏへ向かって、圧粉コア１の機械的強度は段階的に低下し（第二強度分布）、電気抵抗は段階的に増加する（第二抵抗分布）。この場合の圧粉コア１の作用および効果は、図６の機械的強度と図７の電気抵抗とを有する圧粉コア１と同じである。尚、図８〜図１０中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｏは、図５（ａ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｏを示す。
【００５０】
図１１は、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉからティース部１ｄの外周面１ｄｏへ至る径方向へ向かって、加圧成形時、圧粉コア１の温度を徐々に低める第一温度パターンと段階的に低める第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのＬＬ断面図（図５（ａ））の圧粉コア１の温度分布を示す図である。図１２および図１３は、図１１のコア温度分布の下での加圧成形後の圧粉コア１のＬＬ断面図（図５（ａ））の機械的強度の分布と、電気抵抗の分布とを示す図である。図１２および図１３に示すように、ヨーク部１ｂの内周面１ｂｉから外周面１ｂｏおよびティース部１ｄの外周面１ｄｏへ向かって、圧粉コア１の機械的強度は徐々に、次に段階的に、再び徐々に低下し（第三強度分布）、そして電気抵抗は徐々に、次に段階的に、再び徐々に増加する（第三抵抗分布）。この場合の圧粉コア１の作用および効果は、図６の機械的強度と図７の電気抵抗とを有する圧粉コア１と同じである。尚、図１１〜図１３中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｏは、図５（ａ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｏを示す。
【００５１】
さらに、圧粉コア１は、破損を防止するための補強部材が不要で、部品点数が削減されるので、低コストになる。
【００５２】
また、回転子３は、圧粉コア１の中心孔１ａに回転軸２を圧入して構成されるので、複数種類の回転軸に対して圧粉コア１を使用でき、汎用性のある圧粉コア１が提供できる。
【実施例２】
【００５３】
図１４は本発明の実施例２に係る回転子の斜視図であり、図１５は図１４のＮＮ断面図である。図１４及び図１５に示すように、回転子１３は、圧粉コア１１（回転子用鉄心）と、圧粉コア１１の両端に設けた回転軸１２、１２からなり、表面に絶縁材を皮膜した磁性体粉（例えば、直径０．２ｍｍ程度の軟磁性粉）とバインダとを混合し熱を加え、加圧成形される。
【００５４】
圧粉コア１１は、ヨーク部１１ｂ（矢印Ｔの範囲）と、ヨーク部１１ｂの外周面（径方向外側）１１ｂｏに等分に設けた複数（例えば、３つ）の巻線胴体部１１ｃ（矢印Ｕの範囲）と、各々の巻線胴体部１１ｃの外周面（径方向外側）１１ｃｏに設けた各々のティース部１１ｄ（矢印Ｖの範囲）とを備える。回転軸１２は、回転軸１２の中心軸であるＺ軸Ｚと圧粉コア１１の軸とが一致するように圧粉コア１１の中心部分に設けられる。ここで、巻線胴体部１１ｃの外周面１１ｃｏは円弧形状のティース部１１ｄの内周面（径方向内側）１１ｄｉの一部を形成する。
【００５５】
そして、加圧成形の際、回転軸１２とヨーク部１１ｂにおいて、Ｚ軸Ｚからヨーク部１１ｂの外周面１１ｂｏへ至る径方向に沿った各場所は、徐々に温度が低められる第一温度パターンと、段階的に温度が低められる第二温度パターンと、第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布に設定される。
【００５６】
さらに、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄにおいて、巻線胴体部１１ｃの内周面（径方向内側）１１ｃｉ（ヨーク部１１ｂの外周面１１ｂｏの一部）からティース部１１ｄの外周面（径方向外側）１１ｄｏへ至る径方向に沿った各場所は、徐々に温度が低められる第一温度パターンと、段階的に温度が低められる第二温度パターンと、第一温度パターンと第二温度パターンとを組み合わせた第三温度パターンのうちいずれか一つの温度分布に設定される。
【００５７】
上述の第一、第二、第三温度パターンの下での加圧成形により、成形後、回転軸１２とヨーク部１１ｂにおいて、Ｚ軸Ｚからヨーク部１１ｂの外周面１１ｂｏへ至る径方向に沿った各場所は、徐々に低くなる第一強度分布と、段階的に低くなる第二強度分布と、第一強度分布と第二強度分布とを組み合わせた第三強度分布のうちいずれかの強度分布で示される機械的強度が得られる。
【００５８】
モータ回転時、回転子１３の遠心力によって生じるヨーク部１１ｂおよび回転軸１２の各場所の応力は、ヨーク部１１ｂの外周面１１ｂｏからＺ軸Ｚに近づくほど高くなるが、第一、第二、第三強度分布によりＺ軸Ｚに近づくにほど機械的強度の方も高くなる。結果、回転軸１２とヨーク部１１ｂの破損が抑制できる。
【００５９】
上述の第一、第二、第三温度パターンでの加圧成形により、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄにおいて、巻線胴体部１１ｃの内周面１１ｃｉからティース部１１ｄの外周面１１ｄｏへ至る径方向に沿った各場所は、徐々に低くなる第一強度分布と、段階的に低くなる第二強度分布と、第一強度分布と第二強度分布とを組み合わせた第三強度分布のうちいずれかの強度分布で示される機械的強度が得られる。
【００６０】
また、加圧成形後、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄにおいて、回転子１３の遠心力によって生じる各場所の応力は、ティース部１１ｄの外周面１１ｄｏから巻線胴体部１１ｃの内周面１１ｃｉに近づくほど高くなる。しかし、上述の第一、第二、第三強度分布により内周面１１ｃｉに近づくにつれ機械的強度も高くなるので、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄの破損が抑制できる。以上により、回転軸１２と、ヨーク部１１ｂと、巻線胴体部１１ｃと、ティース部１１ｄの破損が抑制できるので、回転子１３の破損が阻止できる。
【００６１】
また、前述の第一、第二、第三温度パターンの下での加圧成形により、成形後、Ｚ軸Ｚからヨーク部１１ｂの外周面１１ｂｏへ至る径方向に沿ったヨーク部１１ｂの各場所は、徐々に高くなる第一抵抗分布と、段階的に高くなる第二抵抗分布と、第一抵抗分布と第二抵抗分布とを組み合わせた第三抵抗分布のうちいずれかの抵抗分布で示される電気抵抗が得られる。
【００６２】
モータ回転時、交番磁束によって生じるヨーク部１１ｂの各場所の磁束密度は、回転軸１２のＺ軸Ｚからヨーク部１ｂの外周面１１ｂｏに近づくほど高くなるが、上述の第一、第二、第三抵抗分布によりＺ軸Ｚから外周面１１ｂｏに近づくほど電気抵抗が増加するので、ヨーク部１１ｂにおける鉄損の増大は抑制される。
【００６３】
また、前述の第一、第二、第三温度パターンの下での加圧成形により、成形後、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄにおいて、巻線胴体部１１ｃの内周面１１ｃｉからティース部１１ｄの外周面１１ｄｏへ至る径方向に沿った各場所は、徐々に高くなる第一抵抗分布と、段階的に高くなる第二抵抗分布と、第一抵抗分布と第二抵抗分布とを組み合わせた第三抵抗分布のうちいずれかの抵抗分布で示される電気抵抗が得られる。
【００６４】
モータ回転時、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄの交番磁束によって生じる各場所は、ヨーク部１１ｂの中心近傍の交番磁束による磁束密度より高い。しかし、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄの各部の電気抵抗は、上述の第一、第二、第三抵抗分布により巻線胴体部１１ｃの内周面１１ｃｉからティース部１１ｄの外周面１１ｄｏに近づくほど増大し、且つヨーク部１１ｂの中心近傍の電気抵抗より大きい。従って、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄの鉄損は抑制される。さらには、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄを流れる磁束に直交する断面の面積を増大することにより、巻線胴体部１１ｃとティース部１１ｄの鉄損を減少できる。
【００６５】
以上により、破損を抑制する機械的強度を確保しつつ、鉄損の増大が抑制され、鉄損の少ない回転子１３が提供できる。
【００６６】
また、回転子１３は圧粉コア１１と回転軸１２とが一体成形されので、回転軸１２の圧粉コア１１への圧入工程が不要であると共に、破損防止の補強部材が不要で、部品点数が削減され、コストが低減される。
【００６７】
尚、実施例１および実施例２では、各温度パターンは加圧成形時に圧粉コア１または回転子１３に設定され、圧粉コア１または回転子１３の成形と接着とをほぼ同時に行っている。しかし、圧粉コア１または回転子１３の形状を成形した後に、圧粉コア１または回転子１３各部を第一、第二、第三温度パターンうちのいずれかに一つの温度パターンに設定し、磁性体粉同士を加熱接着する加熱処理工程を設けても良い。この場合、成形により、圧粉コア１または回転子１３全体に亘り一定の機械的強度と電気抵抗が得られるが、その後、加熱接着により、所定の機械的強度と所定の電気抵抗とが確保される。
【００６８】
また、実施例１および実施例２では、磁性体粉の表面に絶縁材が被膜され、さらにバインダを添加する構成となっているが、絶縁材をバインダとして利用する構成としてもよい。この場合、磁性体粉の表面に予めバインダからなる絶縁材を被覆してもよいし、磁性体分とバインダとを混合状態で成型して磁性体粉の表面に絶縁被膜が形成されるようにしてもよい。
【００６９】
また、バインダとして熱硬化性樹脂を使用してもよい。この場合、比較的高温に設定される径方向内側の強度を高くすることができ、温度パターンに対応した圧粉コア１または回転子１３の強度分布をより適切に制御できる。
【符号の説明】
【００７０】
１、１１  圧粉コア（回転子用鉄心）
１ａ  中心孔
１ｂ、１１ｂ  ヨーク部
１ｃ、１１ｃ  巻線胴体部
１ｄ、１１ｄ  ティース部
２、１２  回転軸
１３  回転子
Ｚ  Ｚ軸（中心軸）
【図１】
2011151909.tif 000003
【図２】
2011151909.tif 000004
【図３】
2011151909.tif 000005
【図４】
2011151909.tif 000006
【図５】
2011151909.tif 000007
【図６】
2011151909.tif 000008
【図７】
2011151909.tif 000009
【図８】
2011151909.tif 000010
【図９】
2011151909.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2011151909.tif 000013
【図１２】
2011151909.tif 000014
【図１３】
2011151909.tif 000015
【図１４】
2011151909.tif 000016
【図１５】
2011151909.tif 000017
【図１６】
2011151909.tif 000018
【図１７】
2011151909.tif 000019
【図１８】
2011151909.tif 000020
【図１９】
2011151909.tif 000021
【図２０】
2011151909.tif 000022