(57)【要約】【課題】、磁石等を磁石挿入穴に挿入することが容易であり、且つ、磁石と磁石挿入穴の壁面との間に十分な隙間を確保することが可能な回転子の製造方法を提供する。【解決手段】１枚のシート材から切り取って複数のスペーサ１７を得る工程と、複数のスペーサ１７を永久磁石１４に貼り付ける工程と、スペーサ１７を貼り付けた永久磁石１４を磁石挿入穴１１ａ内に挿入する工程と、磁石挿入穴１１ａの壁面と永久磁石１４との隙間に樹脂１８を充填する工程とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアに形成された磁石挿入穴に磁石を挿入してなる回転子の製造方法であって、
１枚のシート材から切り取って複数のスペーサを得る工程と、
前記複数のスペーサを前記磁石に貼り付ける工程と、
前記スペーサを貼り付けた磁石を前記磁石挿入穴内に挿入する工程と、
前記磁石挿入穴の壁面と前記磁石との隙間に樹脂を充填する工程とを備えることを特徴とする回転子の製造方法。
【請求項２】
前記複数のスペーサを、前記樹脂の充填方向に対してずらせて磁石に貼り付けることを特徴とする請求項１に記載の回転子の製造方法。
【請求項３】
前記複数のスペーサは、前記樹脂の充填方向において、大きさが異なるものが存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子の製造方法。
【請求項４】
前記複数のスペーサを貼り付けた面が前記回転子の外周側になるように、前記磁石を前記磁石挿入穴に挿入することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機を構成する回転子（ロータ）として、ロータコア（回転子鉄心）に形成された磁石挿入穴に永久磁石を組み込んだ埋め込み永久磁石型（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）の回転子が知られている。磁石挿入穴に挿入した磁石を固定する方法として、磁石と磁石挿入穴との間の隙間に樹脂（接着剤）を充填する方法がある。
【０００３】
回転子が高速回転したとき、磁石は、大きな遠心力で磁石挿入穴の壁面に押し付けられるため、割れ、ひび、欠けなどが生じるおそれがある。そこで、特許文献１には、磁石に貼り付けた複数のガイド部材とガイド部材間の接着剤とによって、遠心力が作用しても磁石が磁石挿入穴の壁面に直接接触しないようにすることが開示されている。ガイド部材は磁石と磁石挿入穴の壁面との隙間を確保するスペーサとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、ガイド部材と接着剤とを設けた磁石を磁石挿入穴に挿入することが困難であるため、生産性に劣るという問題がある。そこで、磁石とスペーサとを磁石挿入穴に挿入した後、樹脂を充填することが考えられる。
【０００６】
しかし、磁石と磁石挿入穴の壁面との隙間は０．２ｍｍ程度と僅かである。そのため、磁石と磁石挿入穴の壁面との隙間を十分に確保するためにスペーサの厚さを厚くすると磁石及びスペーサの挿入が困難となる。一方、スペーサの厚さが薄いと十分な隙間を確保できずに、回転子の高速回転時に磁石が磁石挿入穴の壁面と接触するおそれがある。よって、スペーサの厚さを適切な値に設定し、且つそのバラツキを狭い範囲に収める必要がある。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、磁石等を磁石挿入穴に挿入することが容易であり、且つ、磁石と磁石挿入穴の壁面との間に十分な隙間を確保することが可能な回転子の製造方法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】
【０００８】
本発明は、ロータコアに形成された磁石挿入穴に磁石を挿入してなる回転子の製造方法であって、１枚のシート材から切り取って複数のスペーサを得る工程と、前記複数のスペーサを前記磁石に貼り付ける工程と、前記スペーサを貼り付けた磁石を前記磁石挿入穴内に挿入する工程と、前記磁石挿入穴の壁面と前記磁石との隙間に樹脂を充填する工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、１枚のシート材から切り取って得た複数のスペーサを磁石に貼り付けている。１枚のシート材は、その全体に亘って厚みが略均一であり、厚みのバラツキを所定の狭い範囲内に収めるように製造することが容易である。そのため、磁石と磁石挿入穴の壁面との隙間を略一定にすることが可能となる。
【００１０】
また、スペーサの厚みによって、磁石の磁石挿入穴の外周側内壁との間に所定の隙間が確実に確保されるので、この隙間に樹脂を確実に充填することが可能となる。
【００１１】
ところで、複数のスペーサが樹脂の充填方向と直交する方向に一列に配置されていると、充填される樹脂が複数のスペーサに同時に接触するので、大きな圧力が発生し、この圧力によって、スペーサが磁石から剥がれるおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明において、前記複数のスペーサを、前記樹脂の充填方向に対してずらせて磁石に貼り付けることが好ましい。この場合、樹脂充填時に樹脂がスペーサに時間差を有して接触するので、発生する圧力の大きさが抑えられ、スペーサが剥がれるおそれが低減する。
【００１３】
また、本発明において、前記複数のスペーサは、前記樹脂の充填方向において、大きさが異なるものが存在することも好ましい。
【００１４】
この場合、樹脂の充填方向と直交する方向に樹脂を不均一に流すことが可能となる。これにより、磁石を磁石挿入穴内の所望の方向に寄せて、回転子の周方向における磁石の配置位置を制御することが可能となる。
【００１５】
また、本発明において、前記複数のスペーサを貼り付けた面が前記回転子の外周側になるように、前記磁石を前記磁石挿入穴に挿入することが好ましい。
【００１６】
この場合、スペーサの厚みによって、磁石の外周側側面と磁石挿入穴の外周側内壁面との間に所定の隙間が確実に確保され、この隙間に樹脂が充填される。そのため、回転子が高速回転しても、磁石が磁石挿入穴の壁面と接触するおそれを確実に解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の回転子の製造方法を用いて製造される回転子の一例を概略的に示す正面図。
【図２】図１のII−II線断面図。
【図３】永久磁石に貼り付けたスペーサの位置を説明する図。
【図４】本発明の回転子の製造方法を説明するフローチャート。
【図５】永久磁石と磁石挿入穴との隙間に樹脂を充填する構成を示す断面図。
【図６】実施形態の変形に係る、永久磁石に貼り付けたスペーサの位置を説明する図。
【図７】実施形態の他の変形に係る、永久磁石に貼り付けたスペーサの位置を説明する図。
【図８】通実施形態のさらに他の変形に係る、永久磁石に貼り付けたスペーサの位置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明の回転子の製造方法を用いて製造される回転子（ロータ）の構造の一例について説明する。
【００１９】
図１及び図２に概略的に示すように、回転子１０は、大略円筒状のロータコア（回転子鉄心）１１と、ロータコア１１の内周側に接合されたボス部１２と、ボス部１２に固定された棒状のロータシャフト１３とを備える。
【００２０】
図示しないが、回転子１０の外側には間隙を介して大略円筒状の固定子（ステータ）が配置される。回転電機は、この固定子と固定子に対して回転自在な回転子１０とから構成される。
【００２１】
ロータコア１１に形成された磁石挿入穴（スロット）１１ａに永久磁石１４が埋め込まれており、回転電機は、埋め込み永久磁石型（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）となっている。ロータシャフト１３が出力軸又は入力軸として機能することにより、回転電機は、電動機（モータ）や発電機として用いられる。
【００２２】
ロータコア１１、ボス部１２及びロータシャフト１３は同軸に配置されており、これらの軸方向は一致する。以下、これらの軸方向を、回転子１０の軸方向、又は単に軸方向という。
【００２３】
ロータコア１１は、多数の珪素鋼板（電磁鋼板）が積層されて構成されている。ロータコア１１の外周近傍には複数の磁石挿入穴１１ａが周方向に間隔を開けて形成されている。磁石挿入穴１１ａは、軸方向に延びており、ここでは、断面が矩形形状となっている。
【００２４】
各磁石挿入穴１１ａには永久磁石１４が挿入されている。永久磁石１４は、焼結磁石からなり、断面が略矩形状の平板片である。
【００２５】
図２に示すように、ロータコア１１は、その軸方向の両端側で、非磁性体からなる端面板１５，１６によって挟み込まれている。そして、上側の端面板１５には、磁石挿入穴１１ａに連通する樹脂充填孔１５ａが形成されている。
【００２６】
図３も参照して、永久磁石１４の外周側側面には複数のスペーサ１７が貼り付けられている。そして、スペーサ１７の厚みによって確保された永久磁石１４の外周側側面と磁石挿入穴１１ａの外周側内壁面との間の隙間には樹脂１８が充填されている。また、永久磁石１４の他の面と磁石挿入穴１１ａの他の内壁面との間の隙間にも樹脂１８が充填されている。
【００２７】
複数のスペーサ１７は、１枚の樹脂製シートを切り取って得たものである。樹脂製シートは、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ガラス繊維樹脂等の耐熱性を有する樹脂からなる。なお、永久磁石１４と磁石挿入穴１１ａの壁面との隙間が例えば０．２ｍｍ程度である場合、スペーサ１７の厚さは、例えば０．１５ｍｍ程度とすればよい。
【００２８】
複数のスペーサ１７は、図３に矢印で示す樹脂１８の充填方向、すなわち軸方向に対してずらせて永久磁石１４に貼り付けられている。各スペーサ１７の形状は、ここでは、矩形状であるが、三角形、五角形、六角形との多角形、円形、卵形などの適宜な形状であってもよい。また、それぞれのスペーサ１７は、同じ形状であっても、異なる形状であっても大きさが異なってもよい。
【００２９】
樹脂１８は、例えば、シリコーン系、エポキシ系などの熱可塑性樹脂であり、接着剤として好適に使用されるものである。
【００３０】
まず、本発明の回転子の製造方法について説明する。ここでは、前述した回転子１０を製造する場合について図４を参照して説明する。なお、永久磁石１４を磁石挿入穴１１ａに挿入することに関連する以外の工程は従来周知の工程と同様であるので、説明を省略する。
【００３１】
まず、１枚のシート材から切り取って複数のスペーサ１７を得る工程を行う（ＳＴＥＰ１）。切り取り方法は、特に限定されず、例えば、各種のカッターを用いればよい。なお、本発明では、刳り貫きなど、カッター又はカッターと類似の切断方法も、切り取りに含まれる。ここでは、シート材は、樹脂層と接着剤層（又は粘着剤層）とを層状に重ね合わせたものとなっている。
【００３２】
次に、複数のスペーサ１７を永久磁石１４に貼り付ける工程を行う（ＳＴＥＰ２）。貼り付け方法は、特に限定されないが、例えば、負圧を発生させるピックアップノズルによって、スペーサ１７の樹脂層表面を吸着し、吸着したスペーサ１７の接着剤層表面を永久磁石１４の表面に押し付ければよい。
【００３３】
なお、スペーサ１７が接着剤層を含まないシート材を切り取ってなる場合、接着剤でスペーサ１７を永久磁石１４に貼り付ければよい。
【００３４】
次に、複数のスペーサ１７を貼り付けた永久磁石１４を磁石挿入穴１１ａ内に挿入する工程を行う（ＳＴＥＰ３）。このとき、スペーサ１７を貼り付けた面が外周側になるように、永久磁石１４を磁石挿入穴１１ａに挿入する。
【００３５】
次に、磁石挿入穴１１ａの壁面と永久磁石１４との隙間に樹脂１８を充填する工程を行う（ＳＴＥＰ４）。樹脂１８を充填する方法は、特に限定されない。
【００３６】
ここでは、図５に示すように、上側の端面板１５の上面に上型２１を設置し、下側の端面板１６の下面に下型２２を設置する。上型２１には、端面板１５の樹脂充填孔１５ａと連通する樹脂充填孔２１ａが形成されている。そして、プランジャ等の図示しない樹脂注入装置によって、樹脂充填孔１５ａ，２１ａを介して、永久磁石１４と磁石挿入穴１１ａの内壁面との間の隙間に昇温軟化した樹脂１８を充填する。
【００３７】
最後に、樹脂１８を冷却して凝固させることにより、樹脂１８を固化させて、磁石挿入穴１１ａ内に永久磁石１４を固定する工程を行う（ＳＴＥＰ５）。
【００３８】
以上説明したように、１枚のシート材から切り取って得た複数のスペーサ１７を１個の永久磁石１４に貼り付けている。１枚のシート材は、その全体に亘って厚みが略均一であり、厚みのバラツキを所定の狭いに範囲内に収めるように製造することが容易である。そのため、永久磁石１４と磁石挿入穴１１ａの壁面との隙間に、スペーサ１７を貼り付けた永久磁石１４を容易に挿入することが可能となる。
【００３９】
また、スペーサ１７の厚みによって、永久磁石１４の外周側側面と磁石挿入穴１１ａの外周側内壁面との間に所定の隙間が確実に確保され、この隙間に樹脂１８が充填される。そのため、回転子１０が高速回転しても、永久磁石１４が磁石挿入穴１１ａの壁面と接触するおそれを確実に解消することが可能となる。
【００４０】
ところで、複数のスペーサ１７が樹脂１８の充填方向に対して横方向（略周方向）に一列に配置されていると、充填される樹脂１８が複数のスペーサ１７に同時に接触するので、大きな圧力が発生し、この圧力によって、スペーサ１７が永久磁石１４から剥がれるおそれがある。
【００４１】
そこで、実施形態では、図３に示すように、複数のスペーサ１７は、樹脂１８の充填方向（図中の矢印方向）に対して位置をずらせて配置されている。そのため、樹脂充填時に樹脂１８がスペーサ１７に時間差を有して接触するので、発生する圧力の大きさが抑えられ、スペーサ１７が剥がれるおそれが低減する。また、少なくとも複数のスペーサ１７が同時に剥がれることはない。そして、あるスペーサ１７が剥がれたとしても、他のスペーサ１７により隙間は確保されるので、樹脂１８の充填に大きな悪影響は及ばない。
【００４２】
また、スペーサ１７間の間隔は、充填する樹脂１８に添加される粒子のうちの最大粒径のものが通過可能な間隔を超えるものとし、最大粒径の２倍以上であることが好ましい。これにより、スペーサ１７間が目詰まりすることを抑制でき、樹脂１８の充填性を高めることが可能となる。
【００４３】
なお、複数のスペーサ１７を永久磁石１４に貼り付ける箇所は、図３に例示されたように、樹脂１８の充填方向に対して位置をずらせたものに限定されない。
【００４４】
例えば、図６に示すように、樹脂１８の充填方向（図中矢印方向）に沿って延びるように、スペーサ１７Ａを配置してもよい。この場合、スペーサ１７Ａによって樹脂１８の流れる経路が形成され、磁石挿入穴１１ａの奥まで樹脂１８を確実に充填することが可能となる。
【００４５】
また、図７に示すように、樹脂１８の充填方向（図中矢印方向）に沿って延びるように、手前側に複数のスペーサ１７Ｂを配置し、奥側で、これらのスペーサ１７Ｂの横方向の中間に、樹脂１８の充填方向に沿って延びるスペーサ１７Ｃを配置してもよい。この場合、手前側のスペーサ１７Ｃによって形成された経路に沿ってて流れる樹脂１８がスペーサ１７Ｃと接触して大きな圧力が発生する。これにより、永久磁石１４が磁石挿入穴１１ａの外周側側面に押し付けられる。
【００４６】
また、図８に示すように、樹脂１８の充填方向（図中矢印方向）に沿って、左右不均一に複数のスペーサ１７Ｄを配置してもよい。この場合、複数のスペーサ１７Ｄによって形成された経路に沿って流れる樹脂１８が左右不均一に流れ、永久磁石１４が磁石挿入穴１１ａの周方向の一側面に押し付けられる。これにより、各永久磁石１４の周方向の配置位置を合わせることが可能となる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、磁石挿入穴１１ａの断面形状や配置方向が異なるものなど、本発明は、任意の埋め込み永久磁石型の回転子に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０…回転子、  １１…ロータコア、  １１ａ…磁石挿入穴、  １２…ボス部、  １３…ロータシャフト、  １４…永久磁石（磁石）、  １５，１６…端面板、１５ａ…樹脂充填孔、  １７，１７Ａ〜１７Ｄ…スペーサ、  １８…樹脂。
【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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