(57)【要約】【課題】本発明は、スリット積層孔の外側部付近に圧力が負荷されるという事情を考慮しつつ、スリット積層孔を有するロータの遠心力に対する強度を向上させることのできるロータ及びロータ製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】一端１２から他端１４まで延びる湾曲形状のスリット１６を有する複数枚のコアシート１８が積層されることにより磁石２０を埋設するための湾曲形状のスリット積層孔２２が形成されたロータコア３０と、ロータコア３０のスリット積層孔２２内に射出成形により埋設された磁石２０と、を備えたロータ１０において、スリット積層孔２２のコアシート外周側の壁面３２と磁石２０との剥離強度が、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度よりも低いように構成されている。【選択図】図１
2013121221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端から他端まで延びるスリットを有する複数枚のコアシートが積層されることにより磁石を埋設するためのスリット積層孔が形成され、該コアシートは、該スリットの一端と該コアシートの外周との間に一端ブリッジが設けられるとともに該スリットの他端と該コアシートの外周との間に他端ブリッジが設けられたロータコアと、
前記ロータコアのスリット積層孔内に射出成形により埋設された磁石と、
を備え、
前記スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と前記磁石との剥離強度が、該スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と該磁石との剥離強度よりも低いロータ。
【請求項２】
前記コアシート外周側の壁面と前記磁石との間にフィルムが設けられた請求項１に記載するロータ。
【請求項３】
一端から他端まで延びるスリットを有するコアシートであり、該スリットの一端と該コアシートの外周との間に一端ブリッジが設けられるとともに該スリットの他端と該コアシートの外周との間に他端ブリッジが設けられたコアシートを形成するステップと、
前記コアシートを、複数枚積層することにより、磁石を埋設するためのスリット積層孔を有するロータコアを形成するステップと、
前記スリット積層孔内に磁石原材料を注入成形するステップと、を含み、
前記スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と前記磁石との剥離強度が、該スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と該磁石との剥離強度よりも低くなる剥離強度調節を行うロータ製造方法。
【請求項４】
前記剥離強度調節が、前記スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と前記磁石を剥離させる剥離処理である請求項３に記載するロータ製造方法。
【請求項５】
前記剥離処理が、前記コアシート外周側の壁面と該磁石との間にフィルムを設ける処理である請求項４に記載するロータ製造方法。
【請求項６】
前記剥離強度調節が、前記スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と前記磁石を固着させる固着処理である請求項３に記載するロータ製造方法。
【請求項７】
前記固着処理が、前記コアシート中心側の壁面に凹凸を設ける処理である請求項６に記載するロータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を製造するためのロータ、及びロータ製造方法である。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、回転軸を中心として回転自在に配設されたロータと、ロータを磁力によって回転させるステータとから構成される。例えば図７に示すロータ１０１は、一端１０２から他端１０３まで延びるスリット１０４を３層有するコアシート１０５が複数枚積層されることにより磁石１０６を埋設するためのスリット積層孔１０７が形成されたロータコア１０８と、ロータコア１０８の３層のスリット積層孔１０７内に成形される磁石１０６と、図示しない回転軸と、を備えて構成される。コアシート１０５の３層のスリット１０４は、互いに平行であり、１個のスリット群１１２を成し、４個のスリット群１１２が、中心点Ｃのまわりに点対称位置に配設されている。
【０００３】
多層のスリットを有するロータの場合には、高速回転による遠心力によって、ロータにロータの重力が負荷されロータが損傷するおそれがある。例えば、図７に示すロータ１０１の場合、ロータの遠心力Ｎにより、スリット積層孔１０７の外側部１０９付近に圧力が負荷される。
【０００４】
また、スリット積層孔１０７内に磁石１０６を注入成形して冷却した場合、磁石１０６の熱膨張係数がロータコア１０８の熱膨張係数よりも高いため、磁石１０６がロータコア１０８よりも収縮し、磁石１０６とロータコア１０８との間に隙間が生じ分離する。この場合、磁石１０６の重量による圧力が外側部１０９に負荷され、ロータ１０１が損傷する可能性が高くなる。また、遠心力Ｎによりロータ１０１が変形した場合には、磁力特性が変化し、ロータ１０１の性能低下を招き、それ以上に変形した場合は、エアギャップが接触し、モータの破損につながる。
【０００５】
そこで、遠心力に対する強度を向上させるロータについて案出され、本願出願人によって出願されている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載するロータは、スリット積層孔に楔を設け、その楔内に、スリット積層孔内に埋設される永久磁石に固着する圧粉磁芯を設けることにより、ロータの機械的強度の低下を防止できる。
【０００６】
しかし、ロータの遠心力に対する強度を更に向上させる必要がある。また、図７に示すロータ１０１の場合には、スリット積層孔１０７を有することにより、遠心力Ｎによりスリット１０４の外側部１０９付近に圧力が負荷されるという特殊な事情を考慮して、遠心力に対する強度を向上させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３１６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、スリット積層孔の外側部付近に圧力が負荷されるという事情を考慮しつつ、スリット積層孔とその中に成形した磁石を有するロータの遠心力に対する強度を向上させることのできるロータ及びロータ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】
本発明のロータは、一端から他端まで延びるスリットを有する複数枚のコアシートが積層されることにより磁石を埋設するためのスリット積層孔が形成され、該コアシートは、該スリットの一端と該コアシートの外周との間に一端ブリッジが設けられるとともに該スリットの他端と該コアシートの外周との間に他端ブリッジが設けられたロータコアと、前記ロータコアのスリット積層孔内に射出成形により埋設された磁石と、を備え、前記スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と前記磁石との剥離強度が、該スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と該磁石との剥離強度よりも低いことを特徴とする。
【００１０】
なお、剥離強度とは、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）Ｄ−９０３が定める強度であり、付着している単位幅あたりの剥離に必要な平均荷重をいう。
【００１１】
本発明のロータは、前記ロータにおいて、前記コアシート外周側の壁面と前記磁石との間にフィルムが設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のロータ製造方法は、一端から他端まで延びるスリットを有するコアシートであり、該スリットの一端と該コアシートの外周との間に一端ブリッジが設けられるとともに該スリットの他端と該コアシートの外周との間に他端ブリッジが設けられたコアシートを形成するステップと、前記コアシートを、複数枚積層することにより、磁石を埋設するためのスリット積層孔を有するロータコアを形成するステップと、前記スリット積層孔内に磁石原材料を注入成形するステップと、を含み、前記スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と前記磁石との剥離強度が、該スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と該磁石との剥離強度よりも低くなる剥離強度調節を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明のロータ製造方法は、前記ロータ製造方法において、前記剥離強度調節が、前記スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と前記磁石を剥離させる剥離処理であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のロータ製造方法は、前記ロータ製造方法において、前記剥離処理が、前記コアシート外周側の壁面と該磁石との間にフィルムを設ける処理であることを特徴とする。
【００１５】
本発明のロータ製造方法は、前記ロータ製造方法において、前記剥離強度調節が、前記スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と前記磁石を固着させる固着処理であることを特徴とする。
【００１６】
本発明のロータ製造方法は、前記ロータ製造方法において、前記固着処理が、前記コアシート中心側の壁面に凹凸を設ける処理であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のロータ及びロータ製造方法によれば、スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と磁石との剥離強度を、スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と磁石との剥離強度よりも低くすることにより、ロータの回転により遠心力が負荷されても、磁石はコアシート内周側壁面に固着するとともにコアシート外周側の壁面から剥離する。このため、遠心力による磁石からの圧力がスリット積層孔の外側部に負荷されることなく、ロータの損傷を防止できる。
【００１８】
また、スリット積層孔内に磁石原材料を注入成形して冷却する時に、磁石原材料の熱膨張係数がロータコアの熱膨張係数よりも高いため、磁石原材料がロータコアよりも収縮し、埋設された磁石とロータコアとの間に隙間が生じ分離するが、スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と磁石との剥離強度を、スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と磁石との剥離強度よりも低くすることにより、磁石はコアシート内周側壁面に固着するとともにコアシート外周側の壁面から剥離する。これにより、遠心力による磁石からの圧力がスリット積層孔の外側部に負荷されることなく、ロータの損傷を防止できるという目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のロータを示す図であり、同図（ａ）は、斜視図であり、同図（ｂ）は、拡大平面図である。
【図２】図１のロータを組み立てる状態を説明するための斜視図である。
【図３】本発明のロータの他の実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明のロータの更に他の実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明のロータの更に他の実施形態を示す拡大平面図である。
【図６】本発明のロータの更に他の実施形態を示す図であり、同図（ａ）は、斜視図であり、同図（ｂ）は、拡大平面図であり、同図（ｃ）は、Ａ−Ａ線切断部拡大断面図である。
【図７】従来のロータを示す図であり、同図（ａ）は、斜視図であり、同図（ｂ）は、拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明について図面を用いて説明する。なお、図は模式的に示しており、実際の大きさとは異なる場合がある。
【００２１】
図１に示すように、本発明のロータ１０は、一端１２から他端１４まで延びる湾曲形状のスリット１６を有する複数枚のコアシート１８が積層されることにより磁石２０を埋設するための湾曲形状のスリット積層孔２２が形成され、コアシート１８は、スリット１６の一端１２とコアシート１８の外周２４との間に一端ブリッジ２６が設けられるとともにスリット１６の他端１４とコアシート１８の外周２４との間に他端ブリッジ２８が設けられたロータコア３０と、ロータコア３０のスリット積層孔２２内に射出成形により埋設された磁石２０と、を備え、スリット積層孔２２のコアシート外周側の壁面３２と磁石２０との剥離強度が、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度よりも低いように構成されている。具体的には、コアシート外周側の壁面３２と磁石２０との間にフィルム３６を設けるという剥離処理（剥離強度調節）を行って製造されている。
【００２２】
このロータ１０を製造するロータ製造方法を以下に説明する。
【００２３】
まず、コアシート原材料が打ち抜きによりコアシート１８が製造される。コアシート１８には、一端１２から他端１４まで延びるスリット１６が打ち抜きにより形成される。次に、図２に示すように、複数のコアシート１８が、各スリット１６同士が合わされた状態で積層され、カシメや溶接によって固着されることにより、ロータコア３０が製造される。固着は、カシメの他、溶接、接着又はワニス塗りであってもよい。複数のコアシート１８が積層されることにより、スリット積層孔２２が形成される。
【００２４】
次に、製造されたロータコア３０のスリット積層孔２２のコアシート外周側の壁面３２に薄肉のフィルム３６が当接された状態で、スリット積層孔２２内にボンド磁石（磁石原材料）が射出成形され、磁石２０が形成される。フィルム３６は、磁石２０とコアシート外周側の壁面３２との剥離強度を低減できるものであれば、言い換えれば、磁石２０とコアシート外周側の壁面３２との固着を防止する手段を設けるものであれば、樹脂フィルム、不織布、織布、紙等、特に限定はされない。ボンド磁石は、ネオジウム磁石、フェライト磁石等の磁石粉末を、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に練り込んだ柔軟性のある磁石原材料のことである。ボンド磁石は、柔軟性のある磁石原材料を加熱し射出成形し冷却した後に帯磁させてもよい。
【００２５】
加熱し射出成形したボンド磁石が冷却する際に熱収縮するが、ボンド磁石とコアシート外周側の壁面３２との間にフィルム３６が挟み込まれるため、ボンド磁石はコアシート外周側の壁面３２とは固着することなく剥離する。ボンド磁石は、一方で、冷却することによりコアシート中心側の壁面３４に固着する。これにより、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度が高くなる。以上のようにしてロータ１０が製造され、ロータ１０と図示しないステータが組み合わされて回転電機が製造される。なお、ロータ１０に端板を設けるか否かは任意である。
【００２６】
このようにして製造された回転電機が稼働すると、ロータ１０が回転し、ロータ１０に遠心力Ｎが負荷される。ここで、磁石２０とコアシート外周側の壁面３２との間にフィルム３６が挟み込まれているため、磁石２０はコアシート内周側壁面３４に固着するとともにコアシート外周側の壁面３２から剥離する。このため遠心力による磁石２０からの圧力が外側部３８に負荷されることなく、外側部３８のみの質量にかかる遠心力のみを一端ブリッジ２６と他端ブリッジ２８が保持すればよく成り、ロータ１０の損傷を防止できる。外側部３８とは、コアシート１８の中、スリット１６よりもコアシート外周側の部分である。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００２８】
例えば、本発明のロータ１０において、スリット１６及びスリット積層孔２２は、３層設けることに限定されず、図３に示すように、１層のみ設けてもよい。この場合でも、磁石２０とコアシート外周側の壁面３２との間にフィルム３６が挟み込まれているため、磁石２０はコアシート内周側壁面３４に固着するとともにコアシート外周側の壁面３２から剥離し、スリット積層孔２２のコアシート外周側の壁面３２と磁石２０との剥離強度が、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度よりも低くなり、遠心力Ｎによる磁石２０からの圧力が外側部３８に負荷されることなく、ロータ１０の損傷を防止できる。
【００２９】
また、本発明のロータ１０において、スリット１６及びスリット積層孔２２は、湾曲形状であることに限定されない。例えば、図４に示すように、一端１２から他端１４まで延び、コの字を外周２４に向かって広げた形状であってもよい。この場合でも、磁石２０とコアシート外周側の壁面３２との間にフィルム３６が挟み込まれているため、遠心力による磁石２０からの圧力が外側部３８に負荷されることなく、ロータ１０の損傷を防止できる。
【００３０】
また、本発明のロータ１０において、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度を高めることによって、スリット積層孔２２のコアシート外周側の壁面３２と磁石２０との剥離強度が、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度よりも低くなるように構成してもよい。例えば、ロータ１０において、図５に示すように、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４に、軸方向に直交する平面上に多数の長方形の凹凸が連続して成る凹凸列４０を設けてもよい。また、図６（ｃ）に示すように、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４に、軸方向に、多数の凹凸が連続してなる凹凸列４０が形成されるように構成してもよい。そのためには、あるスリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４が微小に異なるコアシート１８を少なくとも2通り設けておく必要がある。または、1枚のコアシート１８に、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４の位置を、磁極毎に少なくとも2通りに異ならせ、磁極ピッチで回転させながら積層することにより、構成できる。この場合、コアシート１８の形状は1通りでよく、金型が簡素化される。例えば、図６（ａ）において、コアシート１８のスリット１６におけるコアシート中心側の壁面３５の半径が、Ｒ１＝Ｒ３＜Ｒ２＝Ｒ４となるように１枚のコアシート１８を形成し、この１枚のコアシート１８を９０°ずつ回転させながら積層することにより、図６（ｃ）に示すように、軸方向に凹凸列４０を形成できる。
【００３１】
このような凹凸列４０を設けることにより、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との固着面積を広げて、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度を高めることができる。一方、ボンド磁石は、熱収縮又は風化による収縮により、コアシート外周側の壁面３２から剥離して隙間ができる。この場合でも、スリット積層孔２２のコアシート外周側の壁面３２と磁石２０との剥離強度が、スリット積層孔２２のコアシート中心側の壁面３４と磁石２０との剥離強度よりも低くなるように構成することにより、遠心力による磁石２０からの圧力が外側部３８に負荷されることなく、ロータ１０の損傷を防止できる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は図示したものに限定されない。すなわち、以下の方法又は構成によって、スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と磁石との剥離強度を、スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と磁石との剥離強度よりも低くしてもよい。
【００３３】
例えば、スリット積層孔のコアシート外周側の壁面に、離型材を塗布し、研磨し、又は鏡面処理を施した後に、スリット積層孔内に磁石を成形することによって、スリット積層孔のコアシート外周側の壁面と磁石との剥離強度を低くしてもよい。
【００３４】
一方で、スリットを金型で打ち抜く時にコアシート中心側の壁面を打ち抜く金型のダイとパンチのクリアランスを大きくしてコアシート中心側の壁面にダレやバリ（かえり）を生じさせることにより、スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と磁石との剥離強度を高めてもよい。また、コアシート中心側の壁面にローレット加工を施した後にスリット積層孔内に磁石を成形することによって、スリット積層孔のコアシート中心側の壁面と磁石との剥離強度を高めてもよい。これによって、スリットにより、ロータコアに突極性を設けることで、リラクタンストルクを発生させ、スリット内部に充填された磁石により、マグネットトルクを発生させることができるので、磁石補助利用型リラクタンスモータを構成できる。また、磁石を補助的に利用することにより、磁石の重量がコアシート外側部に負荷されて遠心力が大きくなることによるロータ外径の変形を抑えることができる。
【００３５】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
ロータ及びロータ製造方法によれば、ロータの回転により遠心力が負荷されても、磁石はコアシート内周側壁面に固着するとともにコアシート外周側の壁面から剥離し、遠心力による磁石からの圧力がスリット積層孔の外側部に負荷されることなく、ロータの損傷を防止できる。このため、回転電機を製造するためのロータ及びロータ製造方法として広く利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：ロータ
１２：一端
１４：他端
１６：スリット
１８：コアシート
２０：磁石
２２：スリット積層孔
２４：外周
２６：一端ブリッジ
２８：他端ブリッジ
３０：ロータコア
３２：コアシート外周側の壁面
３４：コアシート中心側の壁面
３６：フィルム
３８：外側部
４０：凹凸列
【図１】
2013121221.tif 000003
【図２】
2013121221.tif 000004
【図３】
2013121221.tif 000005
【図４】
2013121221.tif 000006
【図５】
2013121221.tif 000007
【図６】
2013121221.tif 000008
【図７】
2013121221.tif 000009