(57)【要約】【課題】永久磁石をロータコアに対して強固に固定できるロータの製造方法及びロータの製造装置を提供する。【解決手段】ロータコア３に形成された挿入孔１３の内周面に接触することなく該挿入孔１３に挿入可能な形状の永久磁石４に樹脂材料からなる皮膜層１５を設けたコーティング磁石２１を用い、該コーティング磁石２１を樹脂材料が溶融する溶融温度以上に加熱したロータコア３の挿入孔１３に挿入する。さらに、コーティング磁石２１を挿入孔１３に挿入した後に、パレット３２の流路に冷却ユニットから冷却液を供給することでロータコア３を冷却する。また、ロータコア３として、電磁鋼板１１を複数枚積層することにより構成されたものを用い、コーティング磁石２１として、挿入方向の端面に面取り部２２が形成されたものを用いる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石に樹脂材料からなる皮膜層が設けられたコーティング磁石をロータコアに形成された挿入孔に挿入することにより、前記永久磁石が前記ロータコアに埋め込まれる態様で固定されるロータの製造方法において、
前記永久磁石として、前記挿入孔の内周面に接触することなく該挿入孔に挿入可能な形状のものを用いるとともに、前記コーティング磁石として、前記挿入孔に圧入可能な形状のものを用い、
前記ロータコアを前記樹脂材料が溶融する溶融温度以上に加熱した状態で、前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入することを特徴とするロータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のロータの製造方法において、
前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入した後に、冷却装置を用いて前記ロータコアを冷却することを特徴とするロータの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータの製造方法において、
前記ロータコアとして、鋼板を複数枚積層することにより構成されたものを用いることを特徴とするロータの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータの製造方法において、
前記コーティング磁石として、該コーティング磁石における挿入方向の端面に面取り部が形成されたものを用いることを特徴とするロータの製造方法。
【請求項５】
永久磁石に樹脂材料からなる皮膜層が設けられたコーティング磁石をロータコアに形成された挿入孔に挿入することにより、前記永久磁石が前記ロータコアに埋め込まれる態様で固定されるロータの製造装置において、
前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入する際に、前記ロータコアを前記樹脂材料が溶融する溶融温度以上に加熱する加熱装置を備えたことを特徴とするロータの製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載のロータの製造装置において、
前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入した後に、前記ロータコアを冷却する冷却装置を備えたことを特徴とするロータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの製造方法及びロータの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のロータには、ロータコアに形成された挿入孔に永久磁石を挿入することにより、該永久磁石をロータコアに埋め込む態様で固定する所謂埋込磁石型のものが広く知られている。
【０００３】
こうしたロータの製造方法として、近年では、ロータコアの挿入孔よりも一回り小さな永久磁石に樹脂材料からなる皮膜層を設けたコーティング磁石を用い、皮膜層を挿入孔のエッジ部分で削りながらコーティング磁石を該挿入孔に挿入することで、永久磁石をロータコアに固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この方法では、例えば永久磁石をそのまま挿入孔に軽圧入して固定する場合等に比べ、永久磁石の表面が傷つき難いといった利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７４５３７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、上記特許文献１の方法では、コーティング磁石を挿入孔に挿入する際に皮膜層が削られるため、コーティング磁石の断面形状の寸法は挿入孔の断面形状の寸法と略等しくなる。その結果、コーティング磁石（皮膜層）は、挿入孔の内周面に対してあまり強く接触せず、永久磁石のロータコアに対する固定が不十分となる虞があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、永久磁石をロータコアに対して強固に固定できるロータの製造方法及びロータの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するロータの製造方法は、永久磁石に樹脂材料からなる皮膜層が設けられたコーティング磁石をロータコアに形成された挿入孔に挿入することにより、前記永久磁石が前記ロータコアに埋め込まれる態様で固定されるものにおいて、前記永久磁石として、前記挿入孔の内周面に接触することなく該挿入孔に挿入可能な形状のものを用いるとともに、前記コーティング磁石として、前記挿入孔に圧入可能な形状のものを用い、前記ロータコアを前記樹脂材料が溶融する溶融温度以上に加熱した状態で、前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入することを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ロータコアが樹脂材料の溶融温度以上に加熱されているため、コーティング磁石を挿入孔に挿入する際に皮膜層が溶け、この溶けた樹脂が挿入孔の内周面の微小な凹凸に対して密着する。これにより、皮膜層が永久磁石の表面及び挿入孔の内周面の双方に密着するため、永久磁石をロータコアに対して強固に固定できる。
【０００９】
上記ロータの製造方法において、前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入した後に、冷却装置を用いて前記ロータコアを冷却することが好ましい。
上記構成によれば、コーティング磁石を挿入する際に溶けた樹脂（皮膜層）が素早く固まるため、挿入孔内での永久磁石の位置を速やかに安定させることができる。
【００１０】
上記ロータの製造方法において、前記ロータコアとして、鋼板を複数枚積層することにより構成されたものを用いることが好ましい。
上記構成によれば、コーティング磁石を挿入孔に挿入する際に溶けた樹脂（皮膜層）が鋼板間の隙間に入り込むため、永久磁石をロータコアにより強固に固定できる。
【００１１】
上記ロータの製造方法において、前記コーティング磁石として、該コーティング磁石における挿入方向の端面に面取り部が形成されたものを用いることが好ましい。
上記構成によれば、挿入方向の端面に面取り部が形成されているため、コーティング磁石を挿入孔に円滑に挿入できる。
【００１２】
上記課題を解決するロータの製造装置は、永久磁石に樹脂材料からなる皮膜層が設けられたコーティング磁石をロータコアに形成された挿入孔に挿入することにより、前記永久磁石が前記ロータコアに埋め込まれる態様で固定されるものにおいて、前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入する際に、前記ロータコアを前記樹脂材料が溶融する溶融温度以上に加熱する加熱装置を備えたことを要旨とする。上記構成によれば、永久磁石をロータコアに対して強固に固定できる。
【００１３】
上記ロータの製造装置において、前記コーティング磁石を前記挿入孔に挿入した後に、前記ロータコアを冷却する冷却装置を備えることが好ましい。上記構成によれば、挿入孔内での永久磁石の位置を速やかに安定させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、永久磁石をロータコアに対して強固に固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）はロータの平面図、（ｂ）はロータの軸方向に沿った断面図（図１（ａ）のＡ−Ａ断面図）。
【図２】（ａ）はコーティング磁石の正面図、（ｂ）はコーティング磁石の側面図、（ｃ）はコーティング磁石の平面図。
【図３】ロータの製造装置の概略構成図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はロータの製造工程を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、ロータの製造方法及びロータの製造装置の一実施形態を図面に従って説明する。
先ず、ロータの構成について説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、ロータ１は、回転軸２と一体回転可能に固定されるロータコア３と、ロータコア３に埋め込まれる態様で固定される複数（本実施形態では、４つ）の永久磁石４とを備えている。
【００１７】
詳しくは、ロータコア３は、電磁鋼板１１を複数枚積層することにより構成されており、円柱状に形成されている。ロータコア３の中央には、軸方向に貫通した嵌合孔１２が形成されており、この嵌合孔１２が回転軸２の外周に圧入されることにより、回転軸２と一体回転可能に設けられている。つまり、本実施形態のロータ１は、インナロータとして構成されている。また、ロータコア３の外周縁部には、軸方向に貫通した複数（本実施形態では、４つ）の挿入孔１３が形成されている。各挿入孔１３の軸方向と直交する断面形状は長方形状とされるとともに、その断面がなす長方形の長手方向がその中央を通る径方向線に対して略直交するように形成されている。
【００１８】
永久磁石４は、焼結磁石等からなるセグメント磁石が採用されており、長方形板状に形成されている。永久磁石４におけるロータ１の軸方向と直交する断面形状は、挿入孔１３の断面形状よりも一回り小さな長方形状とされており、該挿入孔１３の内周面に接触することなく挿入可能となっている。具体的には、永久磁石４の断面がなす長方形の長手方向長さＬ１は、挿入孔１３の断面がなす長方形の長手方向長さＬ２よりも短く設定されている。また、永久磁石４の断面がなす長方形の短手方向長さＬ３は、挿入孔１３の断面がなす長方形の短手方向長さＬ４よりも短く設定されている。なお、永久磁石４におけるロータ１の軸方向に沿った長さは、挿入孔１３の軸方向に沿った長さよりも短く設定されている。また、永久磁石４は、ロータコア３の外周側に現れる極性が周方向に沿って交互に反対となるように、その板厚方向（ロータ１の径方向に略沿った方向）に磁化されている。
【００１９】
また、永久磁石４には、樹脂材料からなる皮膜層１５が設けられている。樹脂材料には、熱硬化性及び絶縁性を有するエポキシ樹脂等が採用されている。そして、永久磁石４は、皮膜層１５が該永久磁石４の表面及び挿入孔１３の内周面の双方に密着することで、ロータコア３に固定されている。なお、本実施形態の永久磁石４には、防錆等を目的とした表面処理（例えば、ニッケルめっき等）が施されている。
【００２０】
次に、ロータの製造について説明する。
ロータ１を製造する際には、電磁鋼板１１を積層してロータコア３を製造した後、該ロータコア３に永久磁石４を固定する。ここで、本実施形態では、図２に示す永久磁石４に皮膜層１５を設けたコーティング磁石２１を、図３に示す製造装置３１によって樹脂材料が溶融する溶融温度以上に加熱したロータコア３の挿入孔１３に挿入することで、永久磁石４をロータコア３に固定する。
【００２１】
詳しくは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、コーティング磁石２１は、永久磁石４にその表面全体を覆う薄い皮膜層１５を設けることで構成されており、長方形板状に形成されている。コーティング磁石２１のロータコア３への挿入方向（ロータ１の軸方向）と直交する断面形状は、挿入孔１３の断面形状よりも一回り大きな長方形状とされており、挿入孔１３に圧入（軽圧入）可能となっている。具体的には、コーティング磁石２１（永久磁石４及び皮膜層１５）の断面がなす長方形の長手方向長さＬ５は、挿入孔１３の長手方向長さＬ２よりも長く設定されている。また、コーティング磁石２１の断面がなす長方形の短手方向長さＬ６は、挿入孔１３の短手方向長さＬ４よりも長く設定されている。なお、コーティング磁石２１におけるロータ１の軸方向に沿った長さは、挿入孔１３の軸方向に沿った長さと略等しく設定されている。
【００２２】
また、コーティング磁石２１の挿入方向両側の端面には、その全周に亘って皮膜層１５を面取りした面取り部２２が形成されている。なお、本実施形態の面取り部２２は、挿入方向に対して略４５°傾斜した斜面状に形成されている。また、本実施形態のコーティング磁石２１は、溶融した樹脂材料が貯留された貯留槽（図示略）内に永久磁石４を浸漬してから引き上げることにより製造される。
【００２３】
図３に示すように、製造装置３１は、永久磁石４が固定される前段階のロータコア３を搬送する複数のパレット３２と、順次搬送されたパレット３２上のロータコア３にコーティング磁石２１を供給する供給ユニット３３と、パレット３２に冷却液を供給する冷却ユニット３４と、これらの作動を制御する制御装置３５とを備えている。
【００２４】
詳しくは、パレット３２は、熱伝導性に優れた金属材料等からなり、正方形板状に形成されている。パレット３２には、電熱線等からなる加熱装置（ヒータ）４１が内蔵されている。そして、パレット３２に載置されたロータコア３は、加熱装置４１の作動により樹脂材料が溶融する溶融温度以上の所定加熱温度（例えば、２００℃程度）に加熱される。
【００２５】
また、パレット３２には、ロータコア３が載置される載置面と平行な面内に延在する流路４２が形成されている。パレット３２における流路４２の開口部分には、冷却ユニット３４のチューブ４３を該流路４２に連結するための連結部４４が設けられている。なお、本実施形態の連結部４４は、パレット３２の移動に伴ってチューブ４３を自動で着脱可能に構成されている。そして、パレット３２に載置されたロータコア３は、冷却ユニット３４から流路４２に冷却液が供給されることで、熱硬化性の樹脂材料が硬化する硬化温度以下の所定冷却温度（例えば、１７０℃程度）に冷却される。つまり、本実施形態では、パレット３２の流路４２及び冷却ユニット３４により冷却装置が構成されている。
【００２６】
供給ユニット３３は、コーティング磁石２１を保持可能なアーム（図示略）等を備えており、多数のコーティング磁石２１を貯蔵する貯蔵ユニット（図示略）からコーティング磁石２１を取り出し、所定位置に搬送されたパレット３２上のロータコア３に該コーティング磁石２１を供給する。
【００２７】
次に、ロータコアに永久磁石を固定する手順（作用）について説明する。
図４（ａ）に示すように、制御装置３５は、パレット３２にロータコア３が載置されると、加熱装置４１を作動させてロータコア３（パレット３２）を所定加熱温度に加熱し、供給ユニット３３の手前の所定位置まで搬送する。続いて、図４（ｂ）に示すように、ロータコア３が所定加熱温度まで加熱されると、供給ユニット３３の作動を制御してコーティング磁石２１を挿入孔１３に挿入（軽圧入）する。
【００２８】
ここで、挿入孔１３の内周面は、巨視的には平坦な形状であるが、図４（ｂ）において拡大して示すように、微視的には凹凸を有する形状であるとともに隣接する電磁鋼板１１間には隙間が存在する。そのため、コーティング磁石２１を挿入孔１３に挿入した際にその内周面に接触して皮膜層１５の溶けた樹脂が、該挿入孔１３の内周面の微小な凹凸に密着するとともに電磁鋼板１１間の隙間に入り込む。このとき、ロータコア３が加熱されているため、溶けた樹脂が固まり難く、該樹脂が隙間の奥まで入り込み易い。そして、制御装置３５は、各挿入孔１３へのコーティング磁石２１の挿入が完了すると、図４（ｃ）に示すように、連結部４４にチューブ４３を接続し、冷却ユニット３４から冷却液を流路４２に供給してロータコア３を冷却し、永久磁石４をロータコア３に対して固定する。
【００２９】
次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）コーティング磁石２１を樹脂材料の溶融温度以上の所定加熱温度に加熱したロータコア３の挿入孔１３に挿入することにより、永久磁石４をロータコア３に固定するようにした。これにより、皮膜層１５が永久磁石４の表面及び挿入孔１３の内周面の双方に密着するため、永久磁石４をロータコア３に対して強固に固定できる。
【００３０】
（２）コーティング磁石２１を挿入孔１３に挿入した後に、冷却液をパレット３２の流路４２に供給することでロータコア３を冷却するようにしたため、コーティング磁石２１を挿入する際に溶けた樹脂（皮膜層１５）が素早く固まる。これにより、挿入孔１３内での永久磁石４の位置を速やかに安定させることができる。
【００３１】
（３）電磁鋼板１１を複数枚積層することによりロータコア３を構成したため、コーティング磁石２１を挿入孔１３に挿入する際に溶けた樹脂（皮膜層１５）が、電磁鋼板１１間の隙間に入り込む。これにより、永久磁石４をロータコア３により強固に固定できる。
【００３２】
（４）コーティング磁石２１における挿入方向の端面に面取り部２２を形成したため、コーティング磁石２１を挿入孔１３に円滑に挿入できる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
【００３３】
・上記実施形態において、永久磁石４として挿入孔１３の形状に対応した長方形板状のセグメント磁石を用いたが、これに限らず、例えば複数の分割磁石をこれらの間に絶縁体を介在させて軸方向に積層したものを用いてもよい。このように構成することで、ロータ１の回転時に永久磁石４に発生する渦電流を低減でき、該永久磁石４が過熱することを抑制できる。
【００３４】
・上記実施形態では、溶融樹脂が貯留された貯留槽に永久磁石４を浸漬してから引き上げることでコーティング磁石２１を製造したが、これに限らず、例えば射出成形等によってコーティング磁石２１を製造してもよい。
【００３５】
・上記実施形態では、永久磁石４の表面全体を覆うように皮膜層１５を設けたが、これに限らず、例えば永久磁石４における挿入方向の端面の一部等が露出するように皮膜層１５を設けてもよい。
【００３６】
・上記実施形態では、面取り部２２を斜面状に形成したが、これに限らず、例えば断面円弧状の曲面状に形成してもよい。また、コーティング磁石２１に面取り部２２を形成しなくてもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、樹脂材料として熱硬化性及び絶縁性を有するものを用いたが、これに限らず、熱可塑性や導電性を有するものを用いてもよい。
・上記実施形態では、永久磁石４を長方形板状に形成したが、これに限らず、挿入孔１３の内周面に接触することなく挿入可能な形状であれば、例えば永久磁石４を円弧状に湾曲した板状としてもよく、その形状は適宜変更可能である。
【００３８】
・上記実施形態では、永久磁石４に表面処理を施したが、これに限らず、表面処理を施さなくてもよい。
・上記実施形態では、挿入孔１３をロータ１の軸方向両側に開口する形状としたが、これに限らず、軸方向一端側のみに開口し軸方向他端側が閉塞され形状としてもよい。なお、挿入孔１３の断面形状は長方形状でなくともよく、例えば円弧状等でもよいことはいうまでもない。
【００３９】
・上記実施形態では、ロータコア３を円柱状に形成してその外径形状を円形状としたが、モータ特性（例えばコギングトルクやトルクリップル、あるいは最大トルク等）を向上させるために外径形状を円形状（真円形状）以外の形状としてもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、電磁鋼板１１を複数枚積層することによりロータコア３を構成したが、これに限らず、鉄等の軟磁性材料からなる円柱状の一体成形品により構成してもよい。
【００４１】
・上記実施形態では、パレット３２に形成された流路４２に冷却液を供給することで、ロータコア３を冷却したが、これに限らず、例えばファン等により送風を行うことでロータコア３を冷却してもよい。また、製造装置３１に冷却装置を設けず、ロータコア３を自然冷却させてもよい。
【００４２】
・上記実施形態では、製造装置３１が加熱装置４１の内蔵されたパレット３２を複数備える構成としたが、これに限らず、例えば加熱装置４１が内蔵されたパレット３２を１つだけ備え、コーティング磁石２１を挿入する前に加熱装置のない別のパレットからロータコア３を移し替えるようにしてもよい。
【００４３】
・上記実施形態では、インナロータとして構成されたロータ１を製造したが、アウタロータとして構成されたロータを製造してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…ロータ、３…ロータコア、４…永久磁石、１１…電磁鋼板（鋼板）、１３…挿入孔、１５…皮膜層、２１…コーティング磁石、２２…面取り部、３１…製造装置、３２…パレット、３３…供給ユニット、３４…冷却ユニット（冷却装置）、４１…加熱装置、４２…流路（冷却装置）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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