(57)【要約】【課題】コアの製造工程を簡略化することができるとともに、コアの製造過程において発生する応力を低減することができる回転電機のコア及びその製造方法を提供する。【解決手段】コア１１に形成された収容孔１３に永久磁石１４を収容するとともに、収容孔１３の内面と永久磁石１４の外面との間に固定材１５を充填する。固定材１５として液晶ポリマー、より具体的には液晶ポリエステルを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアに形成された収容孔に永久磁石を収容するとともに、収容孔の内面と永久磁石の外面との間に固定材を充填した回転電機のコアにおいて、
前記固定材として液晶ポリマーを用いた回転電機のコア。
【請求項２】
前記液晶ポリマーは液晶ポリエステルである請求項１に記載の回転電機のコア。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機のコアの製造方法において、
コアの収容孔に永久磁石を収容した後に、シェア速度１０００ｓｅｃ-１において、８．０パスカル秒以下の溶融粘度の液晶ポリマーよりなる固定材を収容孔の内面と永久磁石の外面との間に充填する回転電機のコアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ等の回転電機におけるロータコア等のコア、及びそのコアの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータのロータコアとしては、例えば図５に示すような構成が知られている。この従来構成においては、ロータコア３１の外周縁にその外周縁に沿って複数の収容孔３２が形成され、それらの収容孔３２には永久磁石３３が収容されている。各収容孔３２の内面と永久磁石３３の外面との間には、永久磁石３３を収容状態に固定するための固定材３４が充填されている。この固定材３４としては、一般には熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が用いられている。
【０００３】
そして、このロータコア３１を製造する場合には、通常は図６に示すように、以下の工程に従って加工が順に行われる。最初の工程３５においては、コア板がプレス成形されるとともに、そのコア板が複数枚積層されることによって、ロータコア３１が形成される。次の工程３６においては、ロータコア３１の各収容孔３２に永久磁石３３が挿入されて収容される。続く工程３７においては、永久磁石３３を収容したロータコア３１が加熱炉等を用いて、１５０℃程度に加熱される。これは、永久磁石３３を収容状態に固定するための固定材３４として、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を使用するため、固定材３４の充填に先立ってロータコア３１及び永久磁石３３の予備加熱を必要とするためである。
【０００４】
次の工程３８においては、このロータコア３１及び永久磁石３３の加熱状態で、成形機等を用いて各収容孔３２の内面と永久磁石３３の外面との間に、エポキシ樹脂よりなる固定材３４が充填される。そして、この固定材３４の硬化によって、永久磁石３３が収容孔３２に対する収容状態に固定される。続く工程３９においては、永久磁石３３を収容固定したロータコア３１が冷却炉等を用いて常温まで冷却される。
【０００５】
以上の工程を経てロータコア３１が加工され、さらに、その後ロータ軸の組み付け等の各種の工程が施される。
さらに、この種のモータのロータコアとしては、例えば特許文献１に開示されるような構成も従来から提案されている。この従来構成においては、ロータコアの収容孔に収容される永久磁石が２つ以上に分割して構成され、その永久磁石の分割片間に発泡樹脂シートが介在されている。そして、この発泡樹脂シートが収容孔への永久磁石の挿入後に熱膨張して厚みを増すことにより、永久磁石の分割片が収容孔の内壁面に押し付けられて収容状態に固定されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４１９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、これらの従来構成においては、次のような問題があった。
図５及び図６に記載の従来構成では、永久磁石３３を固定するための固定材３４として、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を使用している。このため、固定材３４の充填に先立ってロータコア３１及び永久磁石３３を予備加熱する加熱工程３７と、固定材３４の充填後にロータコア３１及び永久磁石３３を冷却する冷却工程３９とを設ける必要がある。よって、ロータコア３１を製造するための加工工程が多くなり、設備も大がかりになる。
【０００８】
また、前記ロータコア３１の製造過程において、ロータコア３１及び永久磁石３３が常温まで冷却されるとき、図５に矢印で示すように、温度変化によって各永久磁石３３を構成する磁石鋼は幅方向へ伸びる特性がある。これにより、永久磁石３３やロータコア３１の外周縁の幅狭部３１１に応力が集中して、それらが変形されたりする要因になることがあった。
【０００９】
さらに、特許文献１に記載の従来構成では、永久磁石を収容孔内に固定する固定材として、熱膨張可能な発泡樹脂シートを用いている。このため、特許文献１に記載の従来構成では、部品点数が増えることになる。しかも、製造に際しては、永久磁石の分割片間に発泡樹脂シートを介在させるとともに、それらを収容孔内に挿入した状態で、ロータコア及び永久磁石を加熱して、発泡樹脂シートを厚さ方向に熱膨張させる必要がある。よって、この従来構成においては、製造工程が煩雑であるばかりでなく、前述した図５及び図６に記載の従来構成と同様に、加熱工程及び冷却工程が必要で、ロータコアを製造するための加工工程が多くなる。
【００１０】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、コアの製造工程を簡略化することができるとともに、コアの製造過程において発生する応力を低減することができる回転電機のコア及びそ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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、この回転電機のコアは、コアに形成された収容孔に永久磁石を収容するとともに、収容孔の内面と永久磁石の外面との間に固定材を充填した回転電機のコアにおいて、前記固定材として液晶ポリマーを用いたことを特徴としている。
【００１２】
また、この回転電機のコアの製造方法は、コアの収容孔に永久磁石を収容した後に、３．５パスカル秒以下の溶融粘度の液晶ポリマーよりなる固定材を収容孔の内面と永久磁石の外面との間に充填することを特徴としている。
【００１３】
従って、この回転電機のコア及びその製造方法においては、永久磁石を収容孔内への収容状態に固定するための固定材として常温で固化可能な液晶ポリマーを用いているので、その固定材の充填に先立ってコア及び永久磁石を加熱したり、固定材の充填後にコア及び永久磁石を冷却したりする必要がない。よって、従来構成に比較して、加熱工程及び冷却工程を省くことができて、コアの製造工程を簡略化することができる。また、コアの製造過程において、永久磁石が加熱及び冷却されないため、温度変化により永久磁石に幅方向への伸びが発生することがなく、コアの薄肉部等に生じる応力を低減することができて、コアの変形等のおそれを少なくできる。
【発明の効果】
【００１４】
前記の回転電機のコア及びその製造方法によれば、製造工程を簡略化できるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態のモータのロータコアを示す平面図。
【図２】図１の２−２線における断面図。
【図３】図１及び図２のロータコアの製造方法を工程順に示すブロック図。
【図４】図３の製造方法における固定材充填工程を示す断面図。
【図５】従来のモータのロータコアを示す要部平面図。
【図６】図５のロータコアの製造方法を工程順に示すブロック図。
【図７】実施形態の変更例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、モータのロータコアに具体化した一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態のロータコア１１は、複数枚のコア板１１１を積層することにより構成されている。ロータコア１１の中心部には、図示しないロータ軸を挿通するための平面円形状の軸孔１２が形成されている。ロータコア１１の外周縁には、平面細長形状の複数の収容孔１３が２個ずつ隣接状態で対をなすように形成されている。各収容孔１３には、板状の永久磁石１４がコア板１１１の積層方向に延びるように収容されている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、前記各収容孔１３の内面と永久磁石１４の外面との間には、固定材１５が充填されている。この固定材１５としては、常温で固化可能な熱可塑性樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）（Liquid Crystal Polymer）、より具体的には液晶ポリエステルが用いられている。この液晶ポリエステルは、周知の各種の成分と直鎖状にエステル結合させた周知の芳香族ポリエステル系樹脂，例えばサーモトロピック液晶に属する全芳香族ポリエステルである。そして、この固定材１５の充填及び固化によって、永久磁石１４が収容孔１３に対する収容状態に一体的に固定されている。
【００１８】
次に、前記のように構成されたロータコアの製造方法について説明する。
このロータコア１１を製造する場合には、図３に示すように、３つの工程に従って加工が順に行われる。最初の工程１７においては、電磁鋼板等の磁性体からコア板１１１がプレス成形されるとともに、そのコア板１１１が複数枚積層されてロータコア１１が形成される。次の工程１８においては、ロータコア１１の各収容孔１３に永久磁石１４が挿入されて収容される。続く工程１９においては、例えば図４に示すような成形機２０を用いて、各収容孔１３の内面と永久磁石１４の外面との間に、液晶ポリエステルよりなる固定材１５が充填される。そして、この固定材１５が常温で固化されることにより、永久磁石１４が収容孔１３に対する収容状態に固定される。
【００１９】
図４に示すように、前記成形機２０は、ロータコア１１を支持する基台２１と、ロータコア１１の外周を包囲する環状の外枠２２と、ロータコア１１の上面に接合される上枠２３とを備えている。上枠２３は、加熱部２３５を備えている。そして、成形機２０にロータコア１１がセットされた状態で、射出機３０によって上枠２３の注入口２３１から注入通路２３２を介して、ロータコア１１における各収容孔１３の内面と永久磁石１４の外面との間に、摂氏３００〜３５０度の固定材１５が上枠２３の口金２３６を通って溶融状態で充填される。このとき、前記加熱部２３５により、液晶ポリエステルよりなる固定材１５は前記摂氏３００〜３５０度に維持されて、低い粘性が維持され、良好な流動性が確保される。この場合、なお、ロータコア１１の温度は常温であってもよいが、摂氏４０〜８０度程度に維持されることが好ましい。そして、上枠２３には、ロータコア１１の過熱を防止し、ロータコア１１をほぼ常温や摂氏４０〜８０度程度に維持するための冷却水の通路２３７が形成されている。
【００２０】
この固定材１５の充填時には、液晶ポリエステルよりなる固定材１５の溶融粘度が、シェア速度１０００ｓｅｃ-１において、１．２〜８．０パスカル秒（以下、単にＰａ・ｓという）、好ましくは１．２〜３．５Ｐａ・ｓに調整される。なお、固定材１５の粘度は低いほど好ましいが、言い換えれば０Ｐａ・ｓに近いほど好ましいが、現段階ではそのような液晶ポリマーの存在は発見できないため、１．２Ｐａ・ｓを下限とした。以上のような固定材１５を用いることにより、固定材１５の充填速度（流速）が、１秒当たり１００〜３００ｍｍ、好ましくは１秒当たり１５０〜３００ｍｍに調整される。この場合、固定材１５に用いられる液晶ポリマーは、常温で固化するため、固定材１５の充填に先立ってロータコア１１及び永久磁石１４を高温に予備加熱したり、固定材１５の充填後にロータコア１１及び永久磁石１４を冷却したりする必要はない。よって、ロータコア１１の製造工程が簡略化される。なお、液晶ポリマーの流動性を確保するために、ロータコア１１を常温よりやや高めに昇温させることがあるが、この場合、昇温度合いが小さいため、冷却が必要だとしてもその冷却時間を短縮できて、工程の簡略化が可能になる。
【００２１】
また、このロータコア１１の製造過程においては、永久磁石１４が加熱されたり、冷却されたりしないため、温度変化により永久磁石１４に幅方向への伸びが発生することはほとんどない。よって、従来構成とは異なって、ロータコア１１の薄肉部１１２等に大きな応力が発生するおそれはなく、その薄肉部１１２等が損傷しやすくなることを防止することができる。
【００２２】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  この実施形態のコアにおいては、コア１１に形成された収容孔１３に永久磁石１４が収容されるとともに、収容孔１３の内面と永久磁石１４の外面との間に固定材１５が充填されている。そして、この固定材１５として、常温で固化可能な液晶ポリマー、より具体的には液晶ポリエステルが用いられている。
【００２３】
このため、コア１１の製造において、固定材１５の充填に先立ってコア１１及び永久磁石１４を加熱したり、固定材１５の充填後にコア１１及び永久磁石１４を冷却したりする必要がない。よって、従来構成に比較して、加熱工程及び冷却工程を省くことができて、コア１１の製造工程を簡略化することができる。また、コア１１の製造過程において、永久磁石１４が加熱及び冷却されることがないため、温度変化により永久磁石１４に幅方向への伸びが発生することはなく、コア１１の薄肉部１１２等に生じる大きな応力を抑制することができて、コア１１の変形等を防止できる。
【００２４】
（２）  この実施形態のコアの製造方法においては、コア１１の収容孔１３に永久磁石１４を収容した後に、１．２〜８．０Ｐａ・ｓの溶融粘度の液晶ポリマーよりなる固定材１５を収容孔１３の内面と永久磁石１４の外面との間に充填するようにしている。このため、固定材１５を好適な低粘度状態で、収容孔１３の内面と永久磁石１４の外面との間に能率よく充填することができる。
【００２５】
（３）  この実施形態のコアの製造方法においては、固定材１５を１秒当たり１００〜３００ｍｍ、好ましくは１５０〜３００ｍｍの速度で充填するようにしている。このため、固定材１５を好適な流速で所定の溶融粘度を保って能率よく充填することができる。ちなみに、固定材１５に用いられる液晶ポリマーは、流速が遅くなるほど溶融粘度が高くなる特性を有する。
【００２６】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  図７に示すように、成形機２０の上枠２３内の加熱部２３５及び口金２３６を省略すること。このように構成した場合、前記実施形態と比較して、液晶ポリマーの温度がやや低くなるが、低い粘性に基づく十分な流動性は確保される。
【００２７】
・  固定材１５の液晶ポリマーとして、液晶ポリエステルとは異なった材料を用いること。
・  前記実施形態をロータコアの製造方法に代えて、ステータコアの製造方法に具体化すること。
【００２８】
（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想は以下の通りである。
（Ａ）  充填される固定材の溶融粘度が１．２〜８．０パスカル秒、好ましくは１．２〜３．５パスカル秒である請求項３に記載の回転電機のコアの製造方法。
【００２９】
（Ｂ）  固定材を１秒当たり１００〜３００ｍｍの速度で充填する前記技術的思想（Ａ）項に記載の回転電機のコアの製造方法。
（Ｃ）  固定材を１秒当たり１５０〜３００ｍｍの速度で充填する前記技術的思想（Ａ）項に記載の回転電機のコアの製造方法。
【符号の説明】
【００３０】
１１…ロータコア、１３…収容孔、１４…永久磁石、１５…固定材、１７〜１９…工程。
【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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