(57)【要約】【課題】  回転シャフトとロータコアとが強く結合した回転電機のロータを提供する。【解決手段】  回転電機のロータ２は、回転シャフト２０と、回転シャフト２０の外周に設けられ、回転シャフト２０の軸方向に沿って延びる孔３１が設けられたロータコア３０と、孔３１に挿入される永久磁石４０とを備える。回転シャフト２０とロータコア３０とは凹部２１と凸部３２により係合している。孔３１に樹脂６０が注入されて永久磁石４０が孔３１に固定されるとともに、樹脂６０が凹部２１にも注入されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、
前記回転シャフトの外周に設けられ、前記回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、
前記孔に挿入される永久磁石とを備え、
前記回転シャフトと前記ロータコアとは凹凸により係合しており、前記孔に樹脂が注入されて前記永久磁石が前記孔に固定されているとともに、樹脂が前記凹凸に注入されている、回転電機のロータ。
【請求項２】
回転シャフトと、回転シャフトの外周に設けられ、回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、前記孔に挿入される永久磁石とを備え、前記回転シャフトと前記ロータコアとは凹凸により係合している回転電機のロータの製造方法であって、
前記孔および凹凸に樹脂を注入するための注入機構を前記孔および凹凸に向かい合わせて位置決めする工程と、
前記注入機構を用いて前記孔および凹凸に樹脂を注入する工程とを備え、
前記注入機構は、前記孔および前記凹凸の両方に樹脂を注入する第一注入部と、前記孔にのみ樹脂を注入する第二注入部とを有し、前記第一および第二注入部は樹脂を溜める第一および第二シリンダと、前記第一および第二シリンダに嵌め合わされて樹脂を押出す第一および第二ピストンとを含み、前記第一シリンダの断面積と前記第二シリンダの断面積との比率は、前記凹凸および前記孔に注入される樹脂量と前記孔に注入される樹脂量との比率とほぼ同一であり、前記第一および第二ピストンを同じ長さストロークさせることで前記樹脂を前記孔および凹凸に注入する、回転電機のロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機のロータおよびその製造方法に関し、より特定的には、ロータコアに永久磁石が埋込まれる回転電機のロータおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機の構造は、たとえば特開２００１−１７８０４２号公報（特許文献１）、特開２００２−３６９４２３号公報（特許文献２）、特開２００４−４０９８４号公報（特許文献３）、特開２００２−２４７７８４号公報（特許文献４）、特開２００２−３４１８７号公報（特許文献５）に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１７８０４２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９４２３号公報
【特許文献３】特開２００４−４０９８４号公報
【特許文献４】特開２００２−２４７７８４号公報
【特許文献５】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】
【０００３】
特許文献１では、マグネットを固定するために、凹凸部と接着剤とを用いる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、ロータコアと永久磁石の組付けのために、回り止め用の溝とアルミモールドとを用いる技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、電磁鋼板と軸とを多数のハブからなるセレーションで結合する構成が開示されている。
【０００６】
特許文献４および特許文献５では永久磁石を樹脂モールドによって固定する技術が開示されている。
【０００７】
ロータシャフト（回転シャフト）とロータコアとをキーによって結合し、このキーによりトルクを伝達する構成を採用した場合に、キーがキー溝の中で回転方向および回転逆方向に移動する。これにより、キー（凹凸部）に大きな応力が加わるという問題があった。また、ロータコアを積層電磁鋼板で構成した場合には、積層時にずれが生じ、電磁鋼板の一部分がキーと接触し、キーに大きな応力が加わるという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、回転シャフトとロータコアとの結合部分に加わる応力を低減することが可能な回転電機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】
【０００９】
この発明に従った回転電機のロータは、回転シャフトと、回転シャフトの外周に設けられ、回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、孔に挿入される永久磁石とを備える。回転シャフトとロータコアとは凹凸により係合しており、孔に樹脂が注入されて永久磁石が孔に固定されているとともに、樹脂が凹凸に注入されている。
【００１０】
このように構成された回転電機のロータでは、樹脂が凹凸に注入されているため樹脂により凹凸が互いに回転方向に移動することなく凹凸により回転シャフトとロータコアとを確実に係合させることができる。また、凹凸の間に樹脂が介在しているため広い面積で凹凸間で力の伝達が行なわれる。そのため、結合部で部分的に大きな応力が生じることを防止できる。さらに、孔に注入された樹脂により孔内に永久磁石を確実に固定することができる。
【００１１】
この発明に従った回転電機のロータの製造方法は、回転シャフトと、回転シャフトの外周に設けられ、回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、孔に挿入される永久磁石とを備え、回転シャフトとロータコアとは凹凸により係合している回転電機のロータの製造方法であって、孔および凹凸に樹脂を注入するための注入機構を孔および凹凸に向かい合わせて位置決めする工程と、注入機構を用いて孔および凹凸に樹脂を注入する工程とを備え、注入機構は、孔および凹凸の両方に樹脂を注入する第一注入部と、孔にのみ樹脂を注入する第二注入部とを有し、第一および第二注入部は樹脂を溜める第一および第二シリンダと、第一および第二シリンダに嵌め合わされて樹脂を押出す第一および第二ピストンとを含む。第一シリンダの断面積と第二シリンダの断面積との比率は、凹凸および孔に注入される樹脂量と孔に注入される樹脂量との比率とほぼ同一であり、第一および第二ピストンを同じ長さストロークさせることで樹脂を孔および凹凸に注入する。
【００１２】
このように構成された回転電機のロータの製造方法では、第一注入部により、孔および凹凸の両方に樹脂を注入するため別々に樹脂を注入する場合に比べて注入工程を増加させることがない。
【００１３】
さらに、第一および第二ピストンを同じ長さストロークさせることで樹脂を孔および凹凸に注入するため、同一の注入機構を用いて容易に孔および凹部に樹脂を注入することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に従えば、回転シャフトとロータコアとが強力に固定される回転電機のロータおよびその製造方法を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】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った回転電機の平面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った回転電機１は、たとえば車両に搭載されるモータ／ジェネレータであり、中心部に設けられるロータ２と、ロータ２を取囲むステータ５０とを有する。ロータ２は、回転シャフト２０と、回転シャフト２０の外周に設けられ、回転シャフト２０の軸方向に沿って延びる孔３１が設けられたロータコア３０と、孔３１に挿入される永久磁石４０とを備える。回転シャフト２０と、ロータコア３０とは凹部２１および凸部３２により係合している。孔３１に樹脂６０が注入されて永久磁石４０が孔３１に固定されるとともに、樹脂６０が凹部２１に注入されている。
【００１７】
ステータ５０は円筒形状であって、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルが巻かれている。ステータ５０へのコイルの巻付け方法として、集中巻きおよび分布巻きのいずれをも採用することができる。
【００１８】
ロータ２はステータ５０の内周側に配置されており、回転軸１０を中心として回転することが可能である。回転シャフト２０は長手方向に延び、ほぼ円柱形状である。回転シャフト２０の外周面の一部分に凹部２１が設けられる。凹部２１は図１では１箇所のみ示されているが、これに限られるものではなく、複数箇所の凹部２１が設けられていてもよい。凹部２１は回転軸１０と平行に長手方向に延びるように設けられる。
【００１９】
電磁鋼板を積層して構成されるロータコア３０は円筒形状であり、その内周部に回転シャフト２０が嵌合する。ロータコア３０は磁性材料により構成され、その内部には孔３１が設けられる。この実施の形態では６つの孔３１が設けられるが、孔３１の数は特に限定されるものではない。
【００２０】
図１では、孔３１が円周方向に沿って設けられるが、孔３１の向きに関しては図１で示されるものに限られず、「Ｖ」字型に配置されてもよい。
【００２１】
凹部２１および孔３１を埋込むように樹脂６０が設けられる。樹脂６０は接着剤として機能し、孔３１内に永久磁石４０を位置決めする。また、樹脂６０は凹部２１と凸部３２との係合を確実なものとする。孔３１に注入される樹脂と凹部２１に注入される樹脂６０は同一の樹脂であってもよく、また別の樹脂であってもよい。
【００２２】
図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２を参照して、一方向に延びる中心軸としての回転軸１０周りに回転シャフト２０が設けられ、回転シャフト２０の外周にロータコア３０が嵌め合わせられる。ロータコア３０は電磁鋼板３５を積層して形成されている。回転シャフト２０の外周の凹部２１とロータコア３０との間に樹脂６０が注入される。孔３１は回転軸１０と平行な方向に延びており、孔３１はロータコア３０を貫通している。孔３１に永久磁石４０が埋められており、永久磁石４０の周りを樹脂６０が取囲んでいる。
【００２３】
この発明に従った回転電機１はモータに限られず、ジェネレータとして作用してもよい。たとえば、車両に搭載される場合には、図１中の矢印４１で示す方向にロータ２は回転する。加速時など回転電機１がモータとして作用する場合には、永久磁石４０には矢印４１で示す方向に力が働く。これに対し、回転電機１がジェネレータとして作用するときには、永久磁石４０には矢印４２で示す方向、すなわち回転方向と逆方向にトルクが加わる。この場合として、たとえば回生ブレーキ時がある。
【００２４】
図１および図２で示されるように、キーを構成する凸部３２の周りには樹脂６０が設けられ樹脂６０により回転シャフト２０とロータコア３０との間でトルクの伝達が行なわれるため、瞬間的に凸部３２へ大きな力が加わることを防止できる。これにより、回転シャフト２０とロータコア３０間での確実な結合が可能となり、回転トルクをより確実に伝達することができる。
【００２５】
さらに、孔３１は樹脂６０で充填されて樹脂６０が永久磁石４０を固定しているため、永久磁石４０が孔３１内で動くことを防止することができる。
【００２６】
さらに、ロータコア３０が電磁鋼板３５を積層して構成しているため、電磁鋼板のうち、キー（凸部３２）を構成する部分の幅のばらつきや、積重ね位置のずれにより、凸部３２と凹部２１とが少ない枚数の電磁鋼板３５で接触する可能性もあるが、この場合においても、凸部３２と凹部２１との間に樹脂６０が設けられているため、大きな面積でトルクを伝達することができる。
【００２７】
次に、図１および図２で示す回転電機の製造方法について説明する。図３は図１で示す回転電機の製造方法を説明するための平面図である。図４は図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【００２８】
図３および図４を参照して、本発明に従ったロータを製造する場合には、まず電磁鋼板３５を積層し、ロータコア３０を構成する。ロータコア３０の内周側に回転シャフト２０を嵌め合わされる。さらに、ロータコア３０の孔３１に永久磁石４０を嵌め合わせる。ロータコア３０上に型枠１１０を嵌め合わせる。型枠１１０は第一シリンダ１１１および第二シリンダ１１２を有する。第一シリンダ１１１は第二シリンダ１１２より断面積が大きい。凹部２１および凸部３２が設けられた部分に第一シリンダ１１１が位置し、その他の部分では第二シリンダ１１２が位置する。第一シリンダ１１１および第二シリンダ１１２には樹脂６０が溜められている。第一シリンダ１１１および第二シリンダ１１２には第一ピストン１２１および第二ピストン１２２が嵌め合わせられている。第一ピストン１２１および第二ピストン１２２は第一シリンダ１１１および第二シリンダ１１２に対して摺動することが可能であり、第一シリンダ１１１および第二シリンダ１１２内の樹脂６０を押出すことが可能である。第一ピストン１２１および第二ピストン１２２はともに押圧機構１２０により押圧される。樹脂の注入機構１００は型枠１１０と、第一および第二ピストン１２１，１２２と、押圧機構１２０とを有する。
【００２９】
このような注入機構１００を用いて凹部２１および孔３１に樹脂６０を注入する。このとき、第一シリンダ１１１の断面積が第二シリンダ１１２の断面積よりも大きく、第一シリンダ１１１の断面積と第二シリンダ１１２の断面積は凹部２１への樹脂の注入量と孔３１への樹脂の注入量との合計の注入量と、孔３１への樹脂６０の注入量との比となっている。そのため、第一ピストン１２１および第二ピストン１２２を等しい長さＬだけストロークさせることで第一ピストン１２１を用いて孔３１および凹部２１へ樹脂６０を注入するとともに、第二ピストン１２２を用いて孔３１へ樹脂を注入することができる。
【００３０】
このような方法に従えば同時に樹脂６０を注入することができるため簡単な工程で図１および図２で示すロータ２を製造することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図５から７は、この発明の別の凹凸の斜視図である。図５を参照して、ロータコア３０から凸部３２が内周側へ延びていてもよい。
【００３２】
図６を参照して、ロータコア３０の内周部に凹部３３が設けられ、この凹部３３にキー部材１３１が設けられてもよい。キー部材１３１は回転シャフト２０の凹部２１に嵌り合う。また、図７で示すように、回転シャフト２０側に凸部２２が設けられ、ロータコア３０側に凹部３３が設けられてもよい。
【００３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この発明は、たとえば車両に搭載される回転電機の分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１に従った回転電機の平面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１で示す回転電機の製造方法を説明するための平面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】この発明の別の凹凸の斜視図である。
【図６】この発明の別の凹凸の斜視図である。
【図７】この発明の別の凹凸の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  回転電機、２  ロータ、１０  回転軸、２０  回転シャフト、２１  凹部、３０  ロータコア、３１  孔、３２  凸部、３５  電磁鋼板、６０  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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