(57)【要約】  【課題】磁石をロータコアの磁石収納部に固定するのに金型を必要とせず、ロータコアの磁石収納穴から接着剤が溢れ出さず、接着剤乾燥工程において複雑な設備を必要とせず、温度管理も容易で従来よりも設備費や加工コストを低減できる磁石付きモータのロータおよびその製造方法を提供すること。  【解決手段】ロータコア８の磁石収納部１１に磁石１２を収納して、前記ロータコア８とエンドプレート９ａまたはエンドプレート９ｂの少なくともいずれか一方に設けられた磁石収納部１１に連通した開口部１５と、開口部１５から熱可塑性樹脂を注入して磁石１２をロータコア８の収納部に固定する熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６とから構成したロータを備える。【選択図】  図３
2008245405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなるロータコアと、
前記ロータコアに設けられた収納部と、
前記収納部へ収納される磁石と、
前記ロータコアの一端に設けられる第１のエンドプレートと
前記ロータコアの他端に設けられる第２のエンドプレートと、
前記ロータコアと、前記第１のエンドプレートと、前記第２のエンドプレートと、を一体に締結する締結手段と、からなるロータにおいて、
前記第１のエンドプレート及び前記第２エンドプレートの少なくともいずれか一方に設けられ、前記収納部に連通する開口部と、
前記開口部から熱可塑性樹脂を注入して前記磁石を前記収納部に固定する前記熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材と、を備えたことを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記収納部と前記磁石の間に隙間を備え、前記開口部の一部または全部は前記隙間に対して開口すること、を特徴とする請求項１記載のロータ。
【請求項３】
前記開口部は、前記磁石の円周方向または接線方向に設けられた前記隙間に対して全部開口すること、を特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記開口部は、前記第１のエンドプレート及び前記第２のエンドプレートの少なくともいずれか一方の外周に設けた切り欠き部であること、を特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項５】
前記ロータコアに設けられた前記収納部へ前記磁石を収納する磁石収納工程と、
前記第１のエンドプレートを前記磁石を収納した前記ロータコアの一端に設け、前記第２のエンドプレートを前記磁石を収納した前記ロータコアの他端に設ける組合せ工程と、
前記第１のエンドプレートと、前記ロータコアと、前記第２のエンドプレートと、を締結手段で一体に締結する締結工程と、
前記第１のエンドプレートまたは前記第２のエンドプレートの少なくともいずれか一方に設けられ、前記収納部に連通する前記開口部より前記熱可塑性樹脂を注入して、前記熱可塑性樹脂が凝固して成る前記磁石固定部材で前記磁石を前記ロータコアヘ固定する磁石固定工程と、を備えたことを特徴とするロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのロータおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の永久磁石付きモータのロータは、積層板等によって形成されたロータコアに、永久磁石収納穴を設け、その中に永久磁石を挿入し固定する。
【０００３】
特許文献１には、ロータコアと永久磁石の固定方法として、積層板等により成形されたロータコア（鉄心）に設けた磁石収納穴に永久磁石を収納し成形型の下型に設置し、フレームを被せ更に上型を被せて型締めし、金型内に合成樹脂を溶融状態で充填し、ロータコア（鉄心）と永久磁石を合成樹脂で一体に成形する、永久磁石付きモータのロータが開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、積層板によって形成されたロータコアに磁石収納穴を設け、ロータコア下面はロータシャフトで磁石収納穴を塞ぎ、その中に接着剤を注入する接着剤注入工程、接着剤注入後に磁石収納穴に永久磁石を挿入する磁石挿入工程、ロータコア上面にエンドプレートを重ねて固定し磁石収納穴を塞ぐ取り付け工程、上記接着剤注入工程のときにロータの上下を逆転させた状態でロータを常温より高く接着剤の硬化温度より低いプリヒート温度に保持する倒立プリヒート工程と、ロータの上下を接着剤注入工程と同じ状態にしてプリヒート温度に保持する正立プリヒート工程と、ロータを接着剤の硬化温度で加熱する熱硬化工程と、からなる永久磁石付モータのロータが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１４７４５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２４６５６０号公報
【発明の開示】
【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に開示される永久磁石付きモータのロータは、フレームとロータコア（鉄心）と永久磁石を合成樹脂で一体に成形するのに金型を必要とし、成形終了後に発生したバリ取り等の後加工が必要でコスト高となる。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示される永久磁石付きモータのロータは、接着剤を注入した磁石収納穴に永久磁石を挿入する際、挿入する永久磁石により接着剤が磁石収納穴より溢れ出る。
【０００７】
更に、ロータシャフトのコア受け部に電磁鋼板を積層すると、電磁鋼板が積層方向に膨らんだり（クッション効果）、積層した電磁鋼板の間に接着剤が入り込んで積層した電磁鋼板の積層方向の高さが変わる問題がある。電磁鋼板が積層方向に膨らんだり、積層方向の高さが変わると、ロータコアの組み付け性の悪化や、モータの運転時に電磁鋼板が破損する等の不具合を招来する恐れがある。
【０００８】
ロータコアにエンドプレートを重ねて固定し磁石収納穴を塞ぐ取り付け工程、ロータの上下を接着剤注入工程の時とは逆の方向に設定してプリヒート温度に保持し、さらにロータの上下を接着剤注入工程の時と同じ方向に戻してプリヒート温度に保持した後、接着剤硬化温度に保持するので、工程内でロータの上下方向を変える必要があり、ロータの方向を変えるための装置が複雑で設備コストがかかる。また工程別に数種類の温度管理を行うため、工程管理が複雑になる問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、磁石をロータコアの磁石収納穴に固定するのに金型を必要とせず、ロータコアの磁石を収納する収納部ら接着剤が溢れ出さず、接着剤乾燥工程において複雑な設備を必要とせず、温度管理も容易で従来よりも設備費や加工コストを低減できるモータのロータおよびそ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】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、磁性材料からなるロータコアと、前記ロータコアに設けられた収納部と、前記収納部へ収納される磁石と、前記ロータコアの一端に設けられる第１のエンドプレートと、前記ロータコアの他端に設けられる第２のエンドプレートと、前記ロータコアと、前記第１のエンドプレートと、前記第２のエンドプレートと、を一体に締結する締結手段と、からなるロータにおいて、前記第１のエンドプレート及び前記第２エンドプレートの少なくともいずれか一方に設けられ、前記収納部に連通する開口部と、前記開口部から熱可塑性樹脂を注入して前記磁石を前記収納部に固定する前記熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材と、から構成される。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記収納部と前記磁石の間に隙間を備え、前記開口部の一部または全部は前記隙間に対して開口する。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記開口部は、前記磁石の円周方向または接線方向に設けられた前記隙間に対して全部開口する。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、前記開口部は、前記第１のエンドプレート及び前記第２のエンドプレートの少なくともいずれか一方の外周に設けた切り欠き部である。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、前記ロータコアに設けられた前記収納部へ前記磁石を収納する磁石収納工程と、前記第１のエンドプレートを前記磁石を収納した前記ロータコアの一端に設け、前記第２のエンドプレートを前記磁石を収納した前記ロータコアの他端に設ける組合せ工程と、前記第１のエンドプレートと、前記ロータコアと、前記第２のエンドプレートと、を締結手段で一体に締結する締結工程と、前記第１のエンドプレートまたは前記第２のエンドプレートの少なくともいずれか一方に設けられ、前記収納部に連通する前記開口部より前記熱可塑性樹脂を注入して、前記熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材で前記磁石を前記ロータコアヘ固定する磁石固定工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明では、ロータコアの収納部に磁石を収納して、ロータと、第１のエンドプレートと、第２エンドプレートと、を組み付けた後に、収納部に連通した開口部から熱可塑性樹脂を注入して、熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材で磁石をロータコアの収納部に固定することが可能である。ロータと、第１のエンドプレートと、第２エンドプレートが金型の役目を果たすため、熱可塑性樹脂を注入するのに別途金型が不要である。そのためバリの発生を防止でき、安価にモータを製造できる。
【００１６】
また、ロータと、第１のエンドプレートと、第２エンドプレートと、一体に締結した状態で熱可塑性樹脂を注入し、熱可塑性樹脂からなる磁石固定部材するため、電磁鋼板が積層方向に膨らんだり（クッション効果）、積層した電磁鋼板の間に接着剤が入り込んで積層した電磁鋼板の積層方向の高さが変わる問題を解決できる。よって、ロータコアの組み付け性の悪化や、モータの運転時に電磁鋼板が破損する等の不具合を防止できる。
【００１７】
また、ロータの上下の姿勢を変更したり、複雑な温度管理が不要なので、設備費や部品コストの低減につながる。
【００１８】
請求項２に記載の発明では、磁石と収納部の隙間に対応して、開口部の一部または全部が開口する開口部としたので、開口部から熱可塑性樹脂を注入すると、開口部近傍に位置する収納部と磁石の隙間へ確実に熱可塑性樹脂を流入させることが出来る。また、開口部の１部が磁石の上面に開口しているので、磁石の上面にも確実に熱可塑性樹脂が注入され、磁石は収納部へ確実に固定される。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明では、開口部は磁石の円周方向または接線方向に設けられた隙間に対して全部開口するので、流路断面が大きく確保でき熱可塑性樹脂がスムーズに収納部へ注入され、注入時間が短縮できる。また注入圧力を低く抑えることが出来るので、ケイ素鋼板などで積層した磁性体でロータコアを構成する場合に、積層した鋼板の間に熱可塑性樹脂が入り込んで、ロータコアの外周へ漏れ出すことを防止できる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明では、第１のエンドプレートまたは第２エンドプレートの少なくともいずれか一方の外周に切り欠き部を設けたので、第１のエンドプレートまたは第２エンドプレートをプレス加工で成形する場合に、切り欠き部を外形抜きと同じ工程で加工できる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明では、磁石収納工程の後、第１のエンドプレートと、ロータコアと、第２のエンドプレートを締結手段で一体に締結し、ロータコアの磁石収納部は、第１のエンドプレートとロータコアと第２のエンドプレートにより囲まれる。この囲まれた収納部へ開口部より熱可塑性樹脂を注入して、熱可塑性樹脂が凝固してなる磁石固定部材で磁石をロータコアヘ固定するため、金型が不要であり、バリの発生を防止でき、安価にロータを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明のロータおよびその製造方法について、図を用いて説明する。なお図中の同一記号または同一符号は、同一または相当する構成部分を示すものであるから、その詳細な説明を省略し、主に相違点のみを説明する
図１及び図２で第１の実施形態を説明する。図１は、本発明のモータ１の構成を模式的に示した断面図である。図２は、本発明の実施形態に係わる、エンドプレート９ｂを一部取り除いたロータ４をエンドプレート９ｂ側から見た図である。
【００２３】
図１でモータ１は、ブラシレスタイプのモータであり、モータ１は主に、ハウジング２、ステータ３、ロータ４、フライホイール５を備える。ハウジング２は、有低円筒形状を呈し、中央にボス部が形成され、ハウジング２のボス部の内径には軸受け６ａ及び６ｂが設けられており、回転自在のシャフト７が２つの軸受け６ａ及び６ｂを介して軸支されている。このシャフト７とハウジング２を取り付けている端部とは軸方向で反対側になるシャフト７側（図１に示す上側）にはフライホイール５が６本のボルト１４によって取り付けられている。ハウジング２とフライホイール５の間には、シャフト７に支持されたハウジング２に対し回転自在のロータ４がハウジング２及びフライホイール５と同軸上に配設され、このロータ４と対向した位置にステータ３が設けられている。
【００２４】
ロータ４は、ボルト１３によりフライホイール５に取り付けられ、フライホイール５は取り付けボルト１４によって、シャフト７と同軸上に固定されている。ロータコア８は複数のケイ素鋼板がシャフト７の軸方向に積層された構造とし、ロータコア８の磁石収納部１１に磁石１２を収納するとともに、ロータコア８を軸方向の両側からエンドプレート９ａと９ｂで狭持して、エンドプレート９ａまたは９ｂからシャフト７方向へ加圧しながらまたは、加圧後固定用ピン１０を圧入して固定ピン１０の両端をカシメることにより、エンドプレート９ａ、９ｂとロータコア８を固定している。エンドプレート９ｂに開口して磁石収納部１１に連通して設けられた開口部１５へ、図示しないノズルから加熱された熱可塑性樹脂を注入すると磁石収納部１１へ加熱された熱可塑性樹脂が流れ込み、熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６が磁石１２を磁石収納部１１へ固定する。そしてロータ４は、軸方向及び円周方向でハウジング２の内壁と接触しない位置にシャフト７を介して収納される。
【００２５】
図３は、磁石収納部１１に対し、エンドプレート９ｂに設けられた開口部１５を示す。磁石１２は、磁石収納部１１の外径側の隙間１７、内径側の隙間１８、接線方向の隙間１９ａ、１９ｂを介して収納される。熱可塑性樹脂が外径側の隙間１７に流入し易いように外径側の隙間１７に対応した位置に、開口部１５を設置する。よって、溶融温度以上に加熱された熱可塑性樹脂が開口部１５から外形側の隙間１７に注入される。また粘性が充分低い状態の熱可塑性樹脂は外形側の隙間１７に加えて、内径側の隙間１８、接線方向の隙間１９ａ、１９ｂや広い隙間２０ａ、２０ｂに入り込み、熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６により磁石１２が磁石収納部１１へ確実に固定される。
【００２６】
また、外周側の隙間１７及び磁石上面に対応して開口部１５を設けたが、開口位置１５はこれに限定するものではなく、外形側の隙間１７と磁石１２と内径側の隙間１８を含む開口部、または接線方向の隙間１９ａまたは１９ｂと内周側の隙間１７と磁石１２に対応した開口部１５も有効である。
【００２７】
図４は、上記図３のＡ−Ａ断面を模式的に示した断面図である。ケイ素鋼板を積層して一体に構成したロータコア８の高さＨのバラツキを考慮して、磁石１２の高さはｇ（０〜１ｍｍ程度）の隙間を有する構成になっている。
【００２８】
モータ１の製造方法は、磁性材料からなるロータコア８を成形し、ロータコア８に設けられた磁石収納部１１へ磁石１２を収納する磁石収納工程と、エンドプレート９ａを磁石１２を収納したロータコア８の一端に、エンドプレート９ｂを磁石１２を収納したロータコア８の他端に設ける組合せ工程と、エンドプレート９ａとロータコア８とエンドプレート９ｂを固定ピン１０で一体に締結する締結工程と、エンドプレート９ｂに設けられた磁石収納部１１に連通した開口部１５より熱可塑性樹脂を注入して、熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６で磁石１２をロータコア８ヘ固定する磁石固定工程とを備えたロータ４を組み込んで成る。
【００２９】
ロータコア８の磁石収納部１１に磁石１２を収納して、ロータコア８とエンドプレート９ｂに設けられた磁石収納部１１に連通した開口部１５と、開口部１５から注入されて磁石１２をロータコア８の磁石収納部１１に固定する熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６とから構成されるので、金型が不要であり、そのためバリの発生を防止でき安価なモータを提供できる。また、加工工程においてロータの上下の姿勢を変更したり、複数種類の温度管理が不要なので、設備費や部品コストの低減につながる。
【００３０】
また、開口部１５をロータコア８の磁石１２を収納する磁石収納部１１であって、磁石１２と磁石収納部１１の隙間１７に対応して、開口部１５の一部または全部が開口してなる開口部１５としたので、開口部１５から熱可塑性樹脂を注入すると、開口部１５近傍に位置する磁石収納部１１と磁石１２の隙間１７へ確実に熱可塑性樹脂を注入することが出来る。また、開口部１５の一部が磁石１２の上面に開口しているので、磁石１２の上面へ確実に熱可塑性樹脂が注入され、熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６で磁石１２は磁石収納部１１へ確実に固定される。
【００３１】
磁石収納工程の後、エンドプレート９ａと、ロータコア８と、エンドプレート９ｂを固定ピン１０で一体に締結し、ロータコア８の磁石収納部１１は、エンドプレート９ａとロータコア８とエンドプレート９ｂにより囲まれ、この囲まれた収納部１１へ開口部１５より熱可塑性樹脂を注入して、熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６で磁石１２をロータコア８ヘ固定するため、金型が不要であり、バリ取りの必要もなくなり、安価にロータを製造できる。
【００３２】
図３及び図４で説明した通り、実施形態１によれば、狭い隙間に対しても熱可塑性樹脂が注入され、広い隙間２０ａ、２０ｂに連通する流路をスムーズに熱可塑性樹脂が流れる。あわせて磁石１２の上面にも熱可塑性樹脂が注入されるので、熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６で磁石収納部１１内で磁石１２は確実に固定される。
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施形態で、磁石収納部１１の広い隙間２０ａに対応した開口部１５ａと、広い隙間２０ｂに対応した開口部１５ｂを、エンドプレート９ｂに設けている。複数の磁石１２を収納して複数の磁極を有するロータ４は、隣接する磁石１２の間に、ロータコア８の外周側に磁気抵抗大なるロータコア８の幅狭少部２２を設け、内径側にも隣接する磁石１２の間に磁気抵抗大なる空隙２４を形成する。
【００３４】
図６は、図５のＢ−Ｂ断面を模式的に示す図である。図示しない加熱手段を備えたノズルより、開口部１５ａないし１５ｂから別々にまたは同時に、熱可塑性樹脂を注入すると、開口部１５ａ、１５ｂに対応した広い隙間２０ａ、２０ｂへ熱可塑性樹脂は注入される。広い隙間２０ａ、２０ｂは開口部１５の下方に位置するので、低圧（２ＭＰａ〜１０ＭＰａ）でも容易に隙間２０ａ、２０ｂへ熱可塑性樹脂は流入する。
【００３５】
図７は、第３の実施形態で、エンドプレート９ｂの外周に収納部１１に連通した切り欠き部１５ｃ、１５ｄを設ける。外周に切り欠き部１５ｃ、１５ｄを設けたエンドプレート９ｂをプレス加工で成形する場合、切り欠き部１５ｃ、１５ｄは外形抜き工程と同時に加工できるので、加工工数を低減できる
本発明の実施形態では、ロータコア８は複数のケイ素鋼板と前述したが、これに限定されるものではなく一体に形成したフェライト磁性体など他の磁性体に置き換えても良い。また磁石収納部１１に収納する磁石１２は、収納する前に着磁して永久磁石としても良いし、または、ロータコア８の磁石収納部１１へ熱可塑性樹脂が凝固して成る磁石固定部材１６で磁石１２を固定した後に着磁しても良い。
【００３６】
また、開口部１５、１５ａ、１５ｂの形状は円形であるが、円形に限定されるものではなく、楕円形状、矩形形状、及びそれらを組み合わせた形状でも良い。また開口部１５、１５ａ、１５ｂの数量は、磁石収納部１１に対して１個もしくは２個（連通した収納部は１個と数える）であるが、３個以上設けても良い。
【００３７】
熱可塑性樹脂は、ポリエステル系の低粘度のホットメルト樹脂を使用したが、他の熱可塑性樹脂に置き換えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るモータの構成を模式的に示した断面図である。
【図２】エンドプレート側より見たロータの図である。
【図３】磁石収納部の隙間に対して開口部を設けた図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面を模式的に示した図である。
【図５】磁石収納部の隙間に対して開口部を設けた図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面を模式的に示した図である。
【図７】エンドプレートの外周に切り欠き部を設けた図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      モータ
４      ロータ
８      ロータコア
９ａ    エンドプレート（第１のエンドプレート）
９ｂ    エンドプレート（第２のエンドプレート）
１１    磁石収納部（収納部）
１２    磁石
１３    ボルト
１４    取り付けボルト
１５    開口部
１５ａ  開口部
１５ｂ  開口部
１６    磁石固定部材（熱可塑性樹脂）
１７    外径側の隙間（隙間）
１８    内径側の隙間（隙間）
１９ａ  接線方向の隙間（隙間）
１９ｂ  接線方向の隙間（隙間）
２０ａ  広い隙間（隙間）
２０ｂ  広い隙間（隙間）
【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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