(57)【要約】【課題】永久磁石をバランス良く確実に固定するとともに、樹脂部材の充填時に積層鉄心に圧力が加わった場合にも積層鉄心の破損を防止し、信頼性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子を提供する。【解決手段】板状磁性部材１，２を積層して形成された積層鉄心３と、複数の穴部１ａ、２ａにそれぞれ嵌挿される永久磁石６と、穴部１ａ、２ａの積層鉄心３の中心側に沿ってそれぞれ延在し永久磁石６と対応する位置で穴部１ａ、２ａと連通して形成される注入穴部１ｂ、２ｂと、注入穴部１ｂ、２ｂを介して注入され穴部１ａ、２ａと永久磁石６の間に充填される樹脂部材６とを備え、積層鉄心６の各穴部１ａ、２ａと積層鉄心３の外周部との間の領域で、積層された各板状磁性部材１，２同士が結合されている。【選択図】図１
2007306726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、上記積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、上記各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、上記各穴部の上記積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し上記永久磁石と対応する位置で上記穴部と連通して形成される注入穴部と、上記注入穴部を介して注入され上記穴部と上記永久磁石の間に充填される樹脂部材とを備えた磁石埋込型回転子において、
上記積層鉄心の各穴部と上記積層鉄心の外周部との間の領域で、積層された各板状磁性部材同士が結合されていることを特徴とする磁石埋込型回転子。
【請求項２】
積層された各板状磁性部材同士が抜きカシメにより結合されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子。
【請求項３】
上記抜きカシメ部が円形であり、そのカシメ部面積をＳとするとＳ＞Ｆ／σであることを特徴とする請求項２に記載の磁石埋込型回転子。ただし、Ｆは上記穴部に充填する樹脂の成形圧力により上記積層鉄心の外周側に向けて作用する力、σは上記板状磁性部材のせん断強度である。
【請求項４】
上記抜きカシメ部が矩形状のＶカシメであり、そのカシメ部面積をＳとするとＳ＞Ｆ／σであることを特徴とする請求項２に記載の磁石埋込型回転子。ただし、Ｆは上記穴部に充填する樹脂の成形圧力により上記積層鉄心の外周側に向けて作用する力、σは上記板状磁性部材のせん断強度である。
【請求項５】
上記抜きカシメ部が矩形状のＶカシメであり、その抜きカシメの方向が上記積層鉄心の径方向とほぼ直交する方向であることを特徴とする請求項４に記載の磁石埋込型回転子。
【請求項６】
積層された各板状磁性部材同士が接着により結合されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子。
【請求項７】
上記積層鉄心の板状磁性部材同士の隙間（積層隙間）が３μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁石埋込型回転子。
【請求項８】
板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、上記積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、上記各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、上記各穴部の上記積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し上記永久磁石と対応する位置で上記穴部と連通して形成される注入穴部とを有し、上記積層鉄心の各穴部と上記積層鉄心外周部との間の領域で、積層された各板状磁性部材同士が結合されているものに樹脂部材を注入する成形金型であって、
上記積層鉄心の上下端面に当接して型締めする上型及び下型を備え、上記積層鉄心の上記注入穴部に樹脂部材を注入することを特徴とする成形金型。
【請求項９】
上記上型及び下型には、それぞれ上記永久磁石の上端面及び下端面に当接する突起部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の成形金型。
【請求項１０】
上記下型には、上記積層鉄心が型締めされたときの全長が一定になるための所定高さのストッパを設けられていることを特徴とする請求項８に記載の成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層鉄心の外周部の穴部に複数の永久磁石が装着され回転電機の回転子として機能する磁石埋込型回転子及びその成形金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の磁石埋込型回転子として、例えば特許文献１に示されるように、永久磁石の外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを配することにより、永久磁石を積層鉄心に設けられた打抜き穴内に固定することが提案されている。
【０００３】
しかしながら、上記の磁石埋込型回転子は、永久磁石の外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを配置しているので、各打抜き穴内における永久磁石の位置が一定せず、磁気特性および重量バランスが悪くなり、性能の低下を招くという問題点があった。
【０００４】
そこで、この出願と同一出願人によって出願された特許文献２、特許文献３によれば、永久磁石が嵌挿される穴部の積層鉄心の中心側に沿って軸方向に貫通し、永久磁石と対応する位置で穴部と連通する注入用穴部を形成し、この注入用穴部を介して穴部と永久磁石の間に樹脂部材を充填することにより、永久磁石をバランス良く確実に固定することを提案している。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１６３６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５７３９４号公報
【特許文献３】特開２００２−３４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献２、特許文献３のように永久磁石が嵌挿される穴部の積層鉄心の中心側に沿って軸方向に貫通し、永久磁石と対応する位置で穴部と連通する注入用穴部を形成し、この注入用穴部を介して穴部と永久磁石の間に熱可塑性樹脂部材を充填する場合、樹脂を流動させて穴部と永久磁石の間に充填するため、樹脂には大きな圧力（５０ＭＰａ程度）を加える必要がある。積層鉄心の穴部にこのような圧力が加わった場合、積層鉄心の薄肉部が樹脂の圧力で破損する等の恐れがあるという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、永久磁石をバランス良く確実に固定するとともに、樹脂部材の充填時に積層鉄心に圧力が加わった場合にも積層鉄心の破損を防止し、信頼性の向上を図ることが可能な磁石埋込型回転子及びその成形金型を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る磁石埋込型回転子は、板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、各穴部の積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し永久磁石と対応する位置で穴部と連通して形成される注入穴部と、注入穴部を介して注入され穴部と永久磁石の間に充填される樹脂部材とを備えた磁石埋込型回転子において、積層鉄心の各穴部と積層鉄心の外周部との間の領域で、積層された各板状磁性部材同士が結合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明に係る成形金型は、板状磁性部材を積層して形成された積層鉄心と、積層鉄心の端面に周方向に所定の間隔を介して配置されるとともに軸方向に貫通して形成された複数の穴部と、各穴部にそれぞれ嵌挿される永久磁石と、各穴部の上記積層鉄心の中心側に沿ってそれぞれ延在し永久磁石と対応する位置で穴部と連通して形成される注入穴部とを有し、積層鉄心の各穴部と積層鉄心外周部との間の領域で、積層された各板状磁性部材同士が結合されているものに樹脂部材を注入する成形金型であって、積層鉄心の上下端面に当接して型締めする上型及び下型を備え、積層鉄心の注入穴部に樹脂部材を注入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る磁石埋込型回転子によれば、積層鉄心の各穴部と積層鉄心の外周部との間の領域で積層された各板状磁性部材が結合されているので、樹脂を充填するときに積層鉄心に圧力が加わっても、積層鉄心の薄肉部が破損する恐れがなく、信頼性が高い磁石埋込型回転子を生産性よく提供することができる。
【００１１】
この発明に係る成形金型によれば、積層鉄心の上下端面に当接して型締めする上型及び下型を備えているので、樹脂を充填するときに積層鉄心に圧力が加わっても、積層鉄心の薄肉部が破損する恐れがなく、信頼性が高い磁石埋込型回転子を生産性よく提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による磁石埋込型回転子の回転中心軸を含む平面で切断した断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面を示す図、図５は図１のＤ−Ｄ線に沿う断面を示す図、図６は図１のＥ−Ｅ線に沿う断面を示す図である。図７は本実施の形態の磁石埋込型回転子を構成する第１の板状磁性部材を示す平面図、図８は本実施の形態の磁石埋込型回転子を構成する第２の板状磁性部材を示す平面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態の磁石埋込型回転子の積層鉄心３は、第１の板状磁性部材１及び第２の板状磁性部材２を積層して構成される。そして、図７に示すように、第１の板状磁性部材１には、その外周近傍の周方向に延設され所定の間隔を介して配置される複数の穴部１ａ、これら各穴部１ａの積層鉄心３の中心側の周方向中央部に配置される注入用穴部１ｂ、積層鉄心３の中心部に配置される軸用穴部１ｃ、各穴部１ａと外周部１ｇとの間の領域１ｈに配置されている外周部抜きカシメ部１ｅ、および注入用穴部１ｂと軸用穴部１ｃの間の領域に配置されている内周部抜きカシメ部１ｆが、それぞれ形成されている。また、図８に示すように、第２の板状磁性部材２には、上記第１の板状磁性部材１の各穴部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｅ、１ｆと同様の、穴部２ａ、注入用穴部２ｂ、軸用穴部２ｃ、外周部抜きカシメ部２ｅ、内周部抜きカシメ部２ｆとが形成され、さらに、穴部２ａと注入用穴部２ｂの間を連通するスリット部２ｄが形成されている。
【００１５】
図１〜図６に示すように、本実施の形態の積層鉄心３は、その軸方向両端部および永久磁石６の軸方向略中心部に対応する位置に第２の板状磁性部材２を例えば３〜４枚程度、残りの位置に第１の板状磁性部材１をそれぞれ配置した組み合わせで積層して、各穴部１ａと２ａ、１ｂと２ｂ、１ｃと２ｃをそれぞれ一致させ、抜きカシメ（１ｅ、２ｅ、１ｆ、２ｆ）で固着一体化することにより構成される。そして、第２の板状磁性部材２が配置された部分には、各スリット部２ｄにより、板状磁性部材の板厚の例えば３〜４倍分の深さを有する連通溝部４および連通穴部５が形成されている。
【００１６】
複数の永久磁石６は、第１及び第２の板状磁性部材１、２の穴部１ａ、２ａに、それぞれ挿入される。回転子軸７は、第１及び第２の板状磁性部材１、２の軸用穴部１ｃ、２ｃに嵌合される。樹脂部材８は、第１及び第２の板状磁性部材１、２の注入用穴部１ｂ、２ｂを通して注入される。そして、樹脂部材８は、連通溝部４および連通穴部５を介して各穴部１ａ、２ａに注入され、各永久磁石６の軸中心側に一部空間を残して装填される。
【００１７】
図９（ａ）及び（ｂ）は本実施の形態の磁石埋込型回転子の製造に適用される成形金型の構成を積層鉄心が嵌挿された状態で示す断面図である。図１０は本実施の形態の磁石埋め込み型回転子を構成する積層鉄心の平面図およびＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。
【００１８】
図９に示すように、成形金型９は積層鉄心３に樹脂部材８を注入するための金型であり、上型１０と下型１１から構成される。上型１０は、樹脂供給穴部１０ａ、この樹脂供給穴部１０ａから分岐する分岐穴部１０ｂ、この分岐穴部１０ｂから積層鉄心３の各注入用穴部１ｂ、２ｂと対応する位置においてそれぞれ開口する複数の注入穴部１０ｃ、および積層鉄心３の各穴部１ａ、２ａ内に配置される永久磁石６の上端面に当接可能な突起部１０ｄを備えている。下型１１は、積層鉄心３の軸用穴部１ｃ、２ｃが嵌挿可能な軸部１１ａと、積層鉄心３の各穴部１ａ、２ａと対応する位置にそれぞれ突設され、各穴部１ａ、２ａ内に配置される永久磁石６の下端面に当接可能な突起部１１ｂを備えている。また、型締め時に積層鉄心３の上下端面と当接する上型、下型の当接面１０ｅ、１１ｅの表面粗さはＲｍａｘ：５μｍより悪くなるように表面が荒されており、潤滑材、防錆剤などの油分が除去された状態に保たれている。
【００１９】
次に、上記のように構成される実施の形態１における磁石埋込型回転子の製造方法について説明する。
【００２０】
まず、図７に示すように、第１の板状磁性部材１に、打ち抜き加工により穴部１ａ、注入用穴部１ｂ、軸用穴部１ｃを形成する。同じく、図８に示すように、第２の板状磁性部材２に、打ち抜き加工により穴部２ａ、注入用穴部２ｂ、軸用穴部２ｃ、スリット部２ｄを形成する。次に、図１０に示すように、第２の板状磁性部材２を積層鉄心３の軸方向両端部に相当する位置、および各永久磁石６の軸方向略中心部と対応する位置にそれぞれ例えば３〜４枚ずつ配置するとともに、残りの部分には第１の板状磁性部材１を配置し、それぞれの穴部１ａ、２ａ、注入用穴部１ｂ、２ｂ、および軸用穴部１ｃ、２ｃがそれぞれ一致するように積層する。そして、第１及び第２の板状磁性部材１、２を、抜きカシメ１ｅ、１ｆ、２ｅ、２ｆにより固着一体化して積層鉄心３を形成する。
【００２１】
上記のようにして形成された積層鉄心３を、図９（ａ）に示すように成形金型の下型１１にセットする。この場合、積層鉄心３の各穴部２ａが下型１１の突起部１１ｂと一致するようにして、積層鉄心３の軸用穴部１ｃ、２ｃを下型１１の軸部１１ａに嵌挿する。次に、積層鉄心３の各穴部１ａ、２ａ内にそれぞれ永久磁石６を所定の個数ずつ挿入する。次に、上型１０を、各注入穴部１０ｃが積層鉄心３の各注入用穴部２ｂの位置と、各突起部１０ｄが積層鉄心３の各穴部２ａの位置とそれぞれ一致するように、下型１１の上部に載置する。そして、図示はしないが射出成形機の型締め機構により上型１０および下型１１を型締め固定させた後、所定の圧力により樹脂供給穴部１０ａから樹脂部材８を射出成形する。
【００２２】
樹脂部材８は、上型１０の分岐穴部１０ｂ及び各注入穴部１０ｃを介して積層鉄心３に注入される。そして、樹脂部材８は、積層鉄心３の各注入用穴部１ｂ、２ｂ内を順に流れて、スリット部２ｄによって形成される各連通穴部５を介して各穴部１ａ、２ａ内に導かれ、各永久磁石６を外周側に押圧し軸中心側に一部空間を残した状態で充填される。また、樹脂部材８は、積層鉄心３の軸方向両端部にスリット部２ｄによって形成される各連通溝部４を介して各穴部１ａ、２ａ内に導かれ、永久磁石６を積層鉄心３の上下端面側からおよび永久磁石３の両側面から押圧した状態で充填される。
【００２３】
このとき、樹脂充填のために加えられた樹脂成形圧力は、積層鉄心３に対して図１１に示すように作用する。積層鉄心３の穴部１ａ、２ａの内周側の寸法（穴部１ａ、２ａから軸用穴部３ａ、３ｃまでの寸法）が大きくこの部分での剛性が高いため、内周方向に樹脂成形圧力１２ａが作用しても、積層鉄心３が破損する心配はない。また、積層鉄心３の穴部１ａ、２ａに充填される樹脂がそれぞれ隣の穴部１ａ、２ａに充填される樹脂から成形圧力を受け合うため、周方向に作用する樹脂成形圧力１２ｂ、１２ｃによっても積層鉄心３が破損する心配はない。一方、積層鉄心３の穴部１ａ、２ａに充填する樹脂の成形圧力のうち外周側への圧力１２ｄが作用すると、積層鉄心３の薄肉部１ｊ、２ｊに大きな応力が発生し、積層鉄心３が破損する可能性がある。しかしながら、本実施の形態の積層鉄心３には、穴部１ａ、２ａと外周部１ｇ、２ｇとの間の領域１ｈ、２ｈに抜きカシメ部１ｅ、２ｅがあり、さらに樹脂を射出成形する際には上型１０と下型１１により積層鉄心３が挟み込まれ、型締め力により圧縮された状態に固定されるので、積層鉄心３の薄肉部１ｊ、２ｊが破損することはない。
【００２４】
第１及び第２の板状磁性部材１、２の厚さをｔ（ｍ）、穴部の１ａ、２ａの周方向幅寸法をＬ（ｍ）、樹脂の成形圧力をＰ（Ｐａ）、永久磁石の軸方向端面から積層鉄心の軸方向端面までの寸法（穴部全体に樹脂が充填される部分の高さ）をＧ（Ｇは積層鉄心高さから永久磁石高さを引いた値を２で割った値）、永久磁石の周方向幅をＬｍ（ｍ）、永久磁石の軸方向高さをＨｍ（ｍ）とした場合、積層鉄心３の穴部１ａ、２ａに充填される樹脂成形圧力によって作用する上記外周側への圧力１２ｄ（Ｆ）は、次式（１）で表される。
Ｆ＝２ＰＬＧ＋（Ｌ−Ｌｍ）×ＨｍＰｍ・・・（１）
ここで、２ＰＬＧは、永久磁石の軸方向端面から積層鉄心の軸方向端面までの領域（穴部全体に樹脂が充填される部分：図１０（ｂ）のＧ部分）に充填される樹脂による成形圧力が与える力である。また、（Ｌ−Ｌｍ）×ＨｍＰｍは、永久磁石の軸方向側面に充填される樹脂（図１１（ａ）の斜線Ｋ部分）による成形圧力が与える力である。なお、Ｐｍは永久磁石の軸方向側面に充填される樹脂による成形圧力の平均値である。
【００２５】
本実施の形態の磁石埋込型回転子の各部寸法は、Ｌ＝３２ｍｍ、Ｌｍ＝３１ｍｍ、Ｈｍ＝３８ｍｍ、ｔ＝０．５ｍｍ、積層鉄心３の最大外径は７５ｍｍ、高さ４０ｍｍ、回転子軸の直径はφ２５ｍｍ、永久磁石の軸方向の長さは３８ｍｍ、永久磁石の軸方向端面から積層鉄心の軸方向端面までの寸法Ｇは１ｍｍである。また、射出成形樹脂としてＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）を用いた。ここで、樹脂の成形圧力をＰ＝３０ＭＰａ、Ｐｍ＝１０ＭＰａとした場合（下記の樹脂の流動解析により算出）、穴部２ａに充填する樹脂の成形圧力によって作用する外周側への力Ｆは、式（１）に上記数値を代入して、
Ｆ＝２×３０×１０６×３２×１０−３×１×１０−３＋
（３２×３１）×１０−３×３８×１０−３×１０×１０６
＝１９２０Ｎ＋３８０Ｎ＝２３００Ｎ＝２．３ＫＮ・・・（２）
となる。
【００２６】
成形金型９の当接面の面粗さをＲｍａｘ：５μｍ以上とし、当接面の油分を除去することにより成形金型９の当接面１０ｅ、１１ｅと積層鉄心３の上下端面との摩擦係数は０．１以上となる。そして、金型の型締め力を１０００ＫＮとした場合、積層鉄心３の穴部の１ａ、２ａと外周の間の領域１ｈ、２ｈが受ける型締め力は約４０ＫＮ（全体の１／２４程度）となり、積層鉄心３の上下端面に働く摩擦力は約４ＫＮとなる。このため、積層鉄心３は樹脂成形による力（Ｆ＝２．３ＫＮ）よりも約２倍大きな力で保持されることとなり、樹脂成形圧力によって積層鉄心３の上下端面の板状磁性部材が破損することがなくなる。
【００２７】
図１２に示すように、積層鉄心３の各磁極の境界で区切られた領域の各穴部２ａ、１ａの外周側の面積をＳ１、各穴部２ａ、１ａの内周側の面積をＳ２、型締め力をＫ、積層鉄心３と成形金型９の摩擦係数をμ、磁極数をｎすると
μ×Ｋ×Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）／ｎ＞２ＰＬＧ＋（Ｌ−Ｌｍ）ＨｍＰｍ
の関係であれば、積層鉄心３は破損しないので、型締め力Ｋが下記式（３）を満たせば、板状磁性部材が破損することはない。
Ｋ＞ｎ×（２ＰＬＧ＋（Ｌ−Ｌｍ）ＨｍＰｍ）×
（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ１／（μ×Ｋ）・・・（３）
【００２８】
積層鉄心３に樹脂を充填するために、積層鉄心３の穴部１ａ、２ａに加える必要のある樹脂の成形圧力を実測するのは困難である。しかし、樹脂の流動解析により本実施の形態の構成の場合、３０ＭＰａの樹脂の成形圧力があれば、樹脂を充填することができることがわかった。また、本実施の形態の構成であれば、積層鉄心３の各部の寸法が変わっても、穴部の樹脂の成形圧力が最大５０ＭＰａであれば、樹脂を充填できることがわかった。
【００２９】
また、本実施の形態では、第１及び第２の板状磁性部材同士は抜きカシメ１ｅ、２ｅにより固着一体化されている。そのため、積層鉄心３の上下軸方向端面が成形金型９の当接面１０ｅ、１１ｅとの摩擦力により保持されれば、積層鉄心３の軸方向全体を通して第１及び第２の板状磁性部材１，２は上型１０及び下型１１に保持されることとなり、樹脂の成形圧力を受けても、破損することはない。
【００３０】
ここで、第１及び第２の板状磁性部材１，２の抜きカシメ部１ｅ、２ｅを円形とし、その直径をＤ、面積をＳ（Ｓ＝π×Ｄ２／４）、第１及び第２の板状磁性部材１，２のせん断強度をσとすると、抜きカシメ部１ｅ、２ｅをせん断力で破壊するための力は、σＳとなる。本実施の形態ではＤが２ｍｍ、σが３００Ｎ／ｍｍ２であり、抜きカシメ部１ｅ、２ｅのせん断強度は１５ＫＮとなり、樹脂の成形圧力が加わっても、抜きカシメ部１ｅ、２ｅは破損せず、つまり積層鉄心３が破損しないことがわかった。実際、積層鉄心３と永久磁石６を成形金型９にセットし、樹脂を射出成形した結果、積層鉄心３が破損することなく、樹脂を充填することができた。
【００３１】
このように、σＳ＞Ｆ＝２ＰＬＧ＋（Ｌ−Ｌｍ）×ＨｍＰｍの条件を満たせば、抜きカシメ部１ｅ、２ｅの破壊がなく、樹脂を充填することができる。すなわち、
Ｓ＞｛２ＰＬＧ＋（Ｌ−Ｌｍ）×ＨｍＰｍ｝／σ・・・（４）
の条件を満たす面積Ｓを有する抜きカシメ部が、積層鉄心３の穴部１ａ、２ａと外周部１ｇ、２ｇの間の領域１ｈ、２ｈに形成されていれば、積層鉄心３を破損させずに樹脂を充填することができる。
【００３２】
次に、型締め機構（図示せず）を緩めて上型１０を外し、積層鉄心３を下型１１から取り出して、積層鉄心３の軸用穴部１ｃ、２ｃに回転子軸７を嵌合させて固着することにより、本実施の形態の磁石埋込型回転子が完成する。
【００３３】
以上のように、実施の形態１によれば、樹脂部材８をスリット部２ｄによって形成される各連通溝部４および連通穴部５を介して各穴部１ａ、２ａ内に導き、永久磁石６を外周側に押圧し軸中心側に一部空間を残した状態および永久磁石６の両側面から押圧した状態および永久磁石を積層鉄心の上限端面側から押圧下状態でそれぞれ充填するようにしているので、永久磁石６をバランス良く確実に固定することができ、信頼性の向上を図ることが可能になる。さらに、各穴部１ａ、２ａと積層鉄心３の外周部１ｇ、２ｇの間の領域１ｈ、２ｈに抜きカシメ部１ｅ、２ｅを形成しているので、樹脂充填時の成形圧力によって積層鉄心３が破損することがなく、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００３４】
また、上記実施の形態１の説明では、抜きカシメ部１ｅ、２ｅとして円形の場合を説明したが、図１３に示すように、矩形状（長さＢ、幅Ｈ）のＶカシメを形成する場合にも、適用できる。つまり、矩形状カシメ部のせん断される断面積の大きさが上記の式（４）を満足していれば、円形の場合と同様に積層鉄心３を破損することなく、樹脂を充填することができる。この場合、図１４に示すように抜きカシメの深さが板状磁性部材の厚さｔよりも小さい抜きカシメＡの場合には、抜きカシメ部１ｅ、２ｅのせん断面積ＳはＳ＝Ｂ×Ｈとなる。一方、図１５に示すように抜きカシメの深さが板状磁性部材の厚さｔよりも大きい抜きカシメＢの場合には、抜きカシメ部１ｅ、２ｅのせん断面積ＳはＳ＝２×Ｅ×Ｈとなる。
【００３５】
さらに、矩形状のＶカシメの場合には、図１３に示すように、Ｖカシメの方向が積層鉄心３のラジアル方向と直交する方向である必要がある。図１６に示すようにＶカシメの方向がラジアル方向と同方向である場合には、図１７のように抜きカシメの深さが板状磁性部材の厚さｔよりも小さい場合、図１８のように抜きカシメの深さが板状磁性部材の厚さｔよりも大きい場合の両方とも、樹脂を充填するときの成形圧力がカシメ部に加えられると、Ｖカシメのテーパ部に沿って、積層した第１及び第２の板状磁性部材１，２のズレが容易に起こり、積層鉄心３が破損するとともに樹脂がその隙間からバリとなってはみ出し、損傷のない磁石埋め込み型回転子が得られない。
【００３６】
また、積層鉄心３は樹脂を充填するための射出成形時に、図９のように上型１０と下型１１により型締めされるが、その際、図１９、図２０に示すように板状磁性部材の積層隙間が型締め力により小さくなり、その結果積層鉄心３の全長も小さくなる。型締め後の平均積層隙間Ｇ２は型締め時の積層鉄心の全長をＨ２、板状磁性部材の板厚をｔ、積層枚数をｎとすると、
Ｇ２＝（Ｈ２−ｔ×ｎ）／（ｎ−１）・・・（５）
となる。
例えば、本実施の形態の積層鉄心３の場合、図２２のように型締め力を大きくすると平均積層隙間は小さくなり、５０ＫＮ程度で、ほぼ一定（約２μｍ）となる。ただし、その後も徐々に積層隙間は小さくなる。
【００３７】
本実施の形態の場合、板状磁性部材の板厚０．５ｍｍ、積層枚数８０枚であり、型締め力を２０ＫＮ、平均積層隙間を０．９μｍとすると、型締め時の積層鉄心３の全長は４０．０７ｍｍとなる。永久磁石６の全長は３８ｍｍであり、下型１１に設置されている突起部１１ｂ（永久磁石６を支持し、樹脂を充填する端面部の空間を形成するためのピン）の凸寸法は１ｍｍであるので、積層鉄心３の下側端面と永久磁石６の下側端面の隙間に形成される樹脂充填部の厚さは１ｍｍとなる。型締め時の積層鉄心３の全長が４０．０７ｍｍであるので、積層鉄心３の上側端面と永久磁石６の上側端面の隙間に形成される樹脂充填部の厚みは１．０７ｍｍ（４０．７−３８−１）となり、上側端面側と下側端面側で樹脂充填部の厚みに７％の差が生じ、若干ではあるが永久磁石６の固定位置が軸方向の中心からずれることになる。このような場合、型締め時の積層鉄心３の全長を考慮し、永久磁石６の軸方向の長さを３８．０７ｍｍとすることで永久磁石６の固定位置を軸方向の中心位置と一致させることができる。また、金型に設置されているピンの凸量を１．０３５ｍｍとすることでも永久磁石６の固定位置を軸方向の中心位置と一致させることできる。
【００３８】
また、型締めしていないときの積層鉄心３の全長は平均積層隙間を８μｍとすると４０．６３ｍｍであるが、このように型締め前の積層鉄心３の全長を基準に積層枚数を決めて、積層鉄心３を製造すると（この場合７９枚積層で積層鉄心を製造する）、樹脂充填工程（射出成形時）に積層鉄心３が圧縮され、全長が小さくなる（積層隙間を０．９μｍとすると全長は０．５×７９＋０．００９×７８＝３９．５７ｍｍとなる）。その結果、積層鉄心３の上側端面と永久磁石６の上側端面の隙間に形成される樹脂充填部の厚みが極端に小さくなり（厚みは３９．５７−３８−１＝０．５７ｍｍとなる）、樹脂の充填ができなくなるといった不具合が発生することがあり、積層枚数の設定には型締め時の全長を考慮することが必要である。さらに、板状磁性部材の板厚にもバラツキがあり、ロット毎に積層鉄心の型締め後の全長を確認し、それに合わせた金型のピンの凸寸法の調整を実施する必要がある。
【００３９】
また、積層鉄心３に加わる型締め力が１０ＫＮ以下であると、本実施の形態の場合、積層隙間が４μｍ以上になり、樹脂充填時の成形圧力により、板状磁性部材と板状磁性部材の積層隙間に樹脂が入り込み、バリとなって不具合を起こすことがあり、適正値以上の型締め力を積性鉄心に加える必要がある。本発明者は、実験によって、積層隙間寸法が４μｍ以上であると、平均積層隙間寸法だけの厚み（隙間）では樹脂は入り込まないが、複数の積層隙間の空間（隙間）が１箇所に偏ることによる大きな隙間ＧＢが生まれ（図２１参照）、そこに樹脂が侵入して樹脂の成形圧によりさらにその隙間が拡大し、おおきなバリとなって不良が発生することを発見した。したがって、積層隙間を３μｍ以下にすることがバリ防止のために必要である。
【００４０】
図２３に示すように、下型１１にストッパ１１ｃを設けて、型締めしたときの積層鉄心３の全長がいつも一定になるようにして、射出成形（樹脂充填）を行うようにしてもよい。そうすることで、常に一定の全長を有する磁石埋込型回転子を得ることができるとともに、永久磁石６の軸方向の中心位置を積層鉄心３の軸方向の中心位置と一致させることができる。この場合、ストッパ１１ｃの高さは積層鉄心３を型締めした時の平均積層隙間が４μｍ以下になるように設定すればよい。
【００４１】
以上のように、本実施の形態では、積層鉄心の各穴部と外周部の間の領域で板状磁性部材同士を連結する連結力が、樹脂を充填するときの成形圧力によって板状磁性部材が受ける力よりも大きくなるように構成することにより、破損、損傷のない磁石埋込型回転子が得られる。
【００４２】
実施の形態２．
図２４はこの発明の実施の形態２による磁石埋込型回転子を回転中心軸を通る平面で切断した断面図、図２５は本実施の形態の磁石埋込型回転子を構成する積層鉄心１３の平面図および回転中心軸を通る平面で切断した断面図（Ｆ−Ｆ線断面図）、図２６は本実施の形態の積層鉄心１３を構成する第１の板状磁性部材１４の平面図、図２７は本実施の形態の積層鉄心１３を構成する第２の板状磁性部材１５の平面図を示す。なお、図２８は実施の形態１で使用される永久磁石６の側面図及び平面図、図２９は実施の形態２で使用される永久磁石６の側面図及び平面図である。
【００４３】
図２４〜図２５に示すように、本実施の形態の磁石埋込型回転子の積層鉄心１３は、その軸方向両端部および永久磁石１６の軸方向略中心部に対応する位置に第２の板状磁性部材１５を例えば３〜４枚程度、残りの位置に第１の板状磁性部材１４をそれぞれ配置した組み合わせで積層して構成される。そして、図２６に示すように、第１の板状磁性部材１４には、その外周近傍の周方向に延設され所定の間隔を介して配置される複数の穴部１４ａ、これら各穴部１４ａの積層鉄心１３の中心側の周方向中央部に配置される注入用穴部１４ｂ、積層鉄心１３の中心部に配置される軸用穴部１４ｃ、および注入用穴部１４ｂと軸用穴部１４ｃの間の領域に配置されている内周部抜きカシメ部１４ｆが、それぞれ形成されている。また、図２７に示すように、第２の板状磁性部材１５には、上記第１の板状磁性部材１４の各穴部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｆと同様の、穴部１５ａ、注入用穴部１５ｂ、軸用穴部１５ｃ、内周部抜きカシメ部１５ｆとが形成され、さらに、穴部１５ａと注入用穴部１５ｂの間を連通するスリット部１５ｄが形成されている。
【００４４】
すなわち、実施の形態２の積層鉄心１３の構成は、穴部１４ａ、１５ａと積層鉄心の外周部１４ｇ、１５ｇの間の領域１４ｈ、１５ｈに、抜きカシメ部が形成されていない。ただし、打ち抜き加工により第１の板状磁性部材１４と第２の板状磁性部材１５を組み合わせて積層し、内周側の抜きカシメ１４ｆ、１５ｆにより固着一体化し、積層鉄心１３を形成した後に、ワニスを含侵し、硬化させる処理を実施する。このようにして、積層鉄心１３の第１及び第２の板状磁性部材同士を接着固定することで、実施の形態１と同様に後の樹脂充填工程において、樹脂の成形圧力によって積層鉄心が破損するのを防止することができる。その後、永久磁石１６が固定された積層鉄心１３に回転子軸７を嵌合させて固着することにより磁石埋込型回転子が完成する。
【００４５】
本実施の形態２は、図に示すように、積層鉄心１３の穴部１４ａ、１５ａと外周部１４ｇ、１５ｇとの間の領域１４ｈ、１５ｈが狭く、抜きカシメが形成できない場合に適用する。本実施の形態２では、樹脂部材８をスリット部１５ｄによって形成される各連通溝部１８および連通穴部１９を介して各穴部１４ａ、１５ａ内に導き、永久磁石１６を外周側に押圧し軸中心側に一部空間を残した状態および永久磁石１６の両側面から押圧した状態および永久磁石を積層鉄心１３の上限端面側から押圧下状態でそれぞれ充填するようにしているので、永久磁石１６をバランス良く確実に固定することができ、信頼性の向上を図ることが可能になる。さらに、各穴部１４ａ、１５ａと積層鉄心１３の外周部１４ｇ、１５ｇの間の領域が接着によって固定されているので、樹脂充填時の成形圧力によって積層鉄心１３が破損することがなく、信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００４６】
第１及び第２の板状磁性部材同士１４，１５を接着固定する方法として、接着剤が予め板状磁性部材に塗布されている接着鋼板を用いてもよい。また、板状磁性部材を打ち抜き加工する際に接着剤を塗布しながら積層することで板状磁性部材を接着固定してもよい。また、板状磁性部材を打ち抜き加工する際に積層鉄心１３の外周部をレーザを用いて溶接しながら板状磁性部材同士を固着して積層してもよい。この場合、上記実施の形態１で内周側に形成した抜きカシメ部を形成しなくても良いため、打ち抜き金型を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１による磁石埋込型回転子の回転中心軸を含む平面で切断した断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面を示す図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ線に沿う断面を示す図である。
【図６】図１のＥ−Ｅ線に沿う断面を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子を構成する第１の板状磁性部材を示す平面図である。
【図８】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子を構成する第２の板状磁性部材を示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される成形金型の構成を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１の磁石埋め込み型回転子を構成する積層鉄心の平面図およびＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１の積層鉄心に対して作用する樹脂成形圧力を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態１の積層鉄心を説明するための平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態１の外周部に矩形状のＶカシメ部を形成した積層鉄心を示す平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１の矩形状のＶカシメ部を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１の矩形状のＶカシメ部を示す断面図である。
【図１６】外周部に矩形状のＶカシメ部をラジアル方向と同方向に形成した積層鉄心を示す平面図である。
【図１７】図１６の場合の矩形状のＶカシメ部を示す断面図である。
【図１８】図１６の場合の矩形状のＶカシメ部を示す断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態１の積層鉄心の積層隙間を示す断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態１の積層鉄心の積層隙間を示す断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１の積層鉄心の積層隙間を示す断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態１による型締め力と積層隙間の関係を示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態１の磁石埋込型回転子の製造に適用される他の例の成形金型の構成を示す断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態２による磁石埋込型回転子の回転中心軸を通る平面で切断した断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態２の磁石埋込型回転子を構成する積層鉄心の平面図および回転中心軸を通る平面で切断した断面図（Ｆ−Ｆ線断面図）である。
【図２６】この発明の実施の形態２の積層鉄心を構成する第１の板状磁性部材の平面図である。
【図２７】この発明の実施の形態２の積層鉄心を構成する第２の板状磁性部材の平面図である。
【図２８】この発明の実施の形態１で使用される永久磁石６の側面図及び平面図である。
【図２９】この発明の実施の形態２で使用される永久磁石６の側面図及び平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  第１の板状磁性部材、２  第２の板状磁性部材、３  積層鉄心、４  連通溝部、
５  連通穴部、６  永久磁石、７  回転子軸、８  樹脂部材、９  成形金型、
１０  上型、１１  下型、１３  積層鉄心、１４  第１の板状磁性部材、
１５  第２の板状磁性部材、１６  永久磁石。
【図１】
2007306726.tif 000003
【図２】
2007306726.tif 000004
【図３】
2007306726.tif 000005
【図４】
2007306726.tif 000006
【図５】
2007306726.tif 000007
【図６】
2007306726.tif 000008
【図７】
2007306726.tif 000009
【図８】
2007306726.tif 000010
【図９】
2007306726.tif 000011
【図１０】
2007306726.tif 000012
【図１１】
2007306726.tif 000013
【図１２】
2007306726.tif 000014
【図１３】
2007306726.tif 000015
【図１４】
2007306726.tif 000016
【図１５】
2007306726.tif 000017
【図１６】
2007306726.tif 000018
【図１７】
2007306726.tif 000019
【図１８】
2007306726.tif 000020
【図１９】
2007306726.tif 000021
【図２０】
2007306726.tif 000022
【図２１】
2007306726.tif 000023
【図２２】
2007306726.tif 000024
【図２３】
2007306726.tif 000025
【図２４】
2007306726.tif 000026
【図２５】
2007306726.tif 000027
【図２６】
2007306726.tif 000028
【図２７】
2007306726.tif 000029
【図２８】
2007306726.tif 000030
【図２９】
2007306726.tif 000031