(57)【要約】【課題】回転電機用ロータにおいて、外周面に線材が巻き付けられる構成において、線材の巻き付け張力を大きくし、かつ、線材の固定部の径方向の過度な盛り上がりを防止することである。【解決手段】ロータ１０は、隣り合うコア要素１４，１６，１８の外周面同士の間である、ロータ１０の外周面に設けられた凹部２８と、外周面に巻き付けられたワインディング線材２６とを含む。ワインディング線材２６の少なくとも一部は、凹部２８に挿入し固定する。この構成により上記課題の解決を図る。【選択図】図４
2013176210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機用ロータであって、
外周面に設けられた凹部と、
外周面に巻き付けられたワインディング線材とを備え、
前記ワインディング線材の少なくとも一部は、前記凹部に挿入され固定されている回転電機用ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記ワインディング線材は、前記凹部に挿入し固定される巻き始め側端部を含み、前記凹部に前記巻き始め側端部が固定された状態で、前記ロータの外周面に巻き付けられている回転電機用ロータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記ワインディング線材は、巻き方向中間部に設けられ、前記凹部に挿入し固定される中間固定部を含み、前記ロータの外周面に巻き付けられている回転電機用ロータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機用ロータにおいて、
少なくとも一部で互いに磁石を介して配置された複数の磁性材製のコア要素と、隣り合う前記コア要素同士の間に設けられた樹脂部とを、環状に一体的に結合することにより構成されており、
前記凹部は、周方向に隣り合う前記コア要素の外周面同士の間に形成されている回転電機用ロータ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機用ロータにおいて、
外周面の周方向複数個所に設けられた突部と、
複数の前記突部に巻回されたコイルとを備え、
前記凹部は、周方向に隣り合う前記コイルの隣接部分の径方向外端部及び前記突部の径方向外端面の少なくとも一方に設けられている回転電機用ロータ。
【請求項６】
少なくとも一部で互いに磁石を介して配置された複数の磁性材製のコア要素と、隣り合う前記コア要素同士の間に設けられた樹脂部とを、環状に一体的に結合することにより構成されている回転電機用ロータの製造方法であって、
前記樹脂部形成用のモールド型内に複数の前記コア要素を配置する配置ステップと、
前記モールド型に設けられた位置決め部により前記複数のコア要素を位置決めしつつ、前記モールド型内に樹脂を射出することで前記複数のコア要素を前記樹脂部で結合する結合ステップとを含む回転電機用ロータの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
前記結合ステップは、前記モールド型内に前記樹脂を射出することで前記複数のコア要素を前記位置決め部である位置決めガイドに押し付けつつ、前記複数のコア要素を前記樹脂部で結合する回転電機用ロータの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
前記結合ステップは、前記モールド型内での前記樹脂の射出方向を変更する変更ステップを含む回転電機用ロータの製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
前記配置ステップは、前記モールド型に設けられた前記位置決め部であるモールド型側係合部を少なくとも一部の前記コア要素に設けられたコア側係合部に係合させた状態で、前記モールド型内に前記複数のコア要素を配置する回転電機用ロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を構成する回転電機用ロータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている、車両用電動機等の回転電機は、ステータとロータとを備える。ロータとして、例えばロータコアの複数個所に永久磁石を配置したり、ロータコアの外周面の複数個所の突部にロータコイルを巻回する構造が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ロータではないが、ステータの製造方法であって、複数のステータコアの外周にコイルを巻き付けたコイル付ステータコアを成形容器に入れ、加熱溶融樹脂を射出して一体化させる樹脂モールド成形を行うステータの製造方法が記載されている。ステータコアの表面に凸部を設け、凸部が嵌め合わされる凹部をコイル付ステータ成形容器に設け、ステータコアをステータ成形容器内に入れる際、容器内でステータコアの凹凸位置決めした状態で樹脂を射出するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７４６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロータコアを複数のコア要素により形成し、複数の永久磁石とともに外周面に線材を巻き付けたり、ロータコアの複数個所に設けた突部にロータコイルを巻回した場合に外周面に線材を巻き付ければ、遠心力にかかわらず、ロータの構成要素の分離を有効に防止でき、強度を確保できる可能性がある。この場合、線材の巻き付け張力が小さいと、遠心力により線材を含むロータの外径が膨らみ、ステータと接触する可能性が０ではない。ただし、線材をロータに固定せずに線材の巻き付け張力を大きくする、すなわちタイトにワインディングすることは難しい。線材をタイトに巻き付けるために巻き数を過度に多くすると巻き厚さが大きくなり性能が低下する要因となる。また、線材は狙った方向に巻き付けることが難しく、巻き方向がずれると巻き付け強度が低下する要因となる。これに対して、ロータコアに樹脂部等の固定部で線材を固定すると、ロータの外周面から径方向外側に固定部が盛り上がりやすくなる。ステータに対向する面であるロータの外周面とステータとの間のギャップは過大にならないことが性能上望まれているので、ロータの外周面での線材の固定部の盛り上がりは小さくするか、なくすことが好ましい。これに対して、特許文献１には、ロータの外周面に線材を巻き付ける場合に、線材の巻き付け張力を大きくしたり、線材の固定部の径方向の過度な盛り上がりを防止する手段は開示されていない。
【０００６】
また、ロータを永久磁石付きとする場合、遠心力に対する強度確保等の面から、永久磁石の径方向外側等のロータコアの外周部の複数個所にブリッジ部を設ける場合がある。遠心力に対するロータの必要強度と磁気特性とを考慮して、できるだけ細いブリッジ部を性能悪化が生じにくい部分に配置し、ブリッジ部の影響を抑制することが考えられるが、このブリッジ部は、回転電機の出力向上の面からは無駄な部分である。これに対して、ロータコアを複数のコア要素により構成することでブリッジ部をなくし、複数のコア要素を磁石固定用の樹脂により結合することが考えられる。ただし、樹脂の成形型内で複数のコア要素を精度よく位置決めして固定する必要があり、この位置決めのための別の部材や治具が必要になる。このため、位置決めのための別の部材や治具を用いることなく、樹脂の成形型内でロータの複数の構成要素を精度よく位置決めして仮固定できるようにすることが望まれている。特許文献１には、ロータの製造方法を改良することは開示されていない。
【０００７】
本発明の回転電機用ロータは、外周面に線材が巻き付けられる構成において、線材の巻き付け張力を大きくし、かつ、線材の固定部の径方向の過度な盛り上がりを防止することを目的とする。また、本発明の回転電機用ロータの製造方法は、ロータの複数の構成要素を樹脂により結合する構造を実現し、かつ、樹脂の成形型内で位置決めのための別の部材や治具を用いることなく、複数の構成要素を精度よく位置決めして仮固定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機用ロータは、外周面に設けられた凹部と、外周面に巻き付けられたワインディング線材とを備え、前記ワインディング線材の少なくとも一部は、前記凹部に挿入され固定されている回転電機用ロータである。なお、「凹部に挿入され固定され」とはワインディング線材の巻き付け時にのみ凹部に固定されている場合も含む（本明細書全体及び特許請求の範囲で同じである。）。
【０００９】
また、本発明に係る回転電機用ロータの製造方法は、少なくとも一部で互いに磁石を介して配置された複数の磁性材製のコア要素と、隣り合う前記コア要素同士の間に設けられた樹脂部とを、環状に一体的に結合することにより構成されている回転電機用ロータの製造方法であって、前記樹脂部形成用のモールド型内に複数の前記コア要素を配置する配置ステップと、前記モールド型に設けられた位置決め部により前記複数のコア要素を位置決めしつつ、前記モールド型内に樹脂を射出することで前記複数のコア要素を前記樹脂部で結合する結合ステップとを含む回転電機用ロータの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回転電機用ロータによれば、外周面に線材が巻き付けられるロータにおいて、線材の巻き付け張力を大きくでき、かつ、線材の固定部の径方向の過度な盛り上がりを防止できる。また、本発明に係る回転電機用ロータの製造方法によれば、ロータの複数の構成要素であるコア要素を樹脂により結合する構造を実現でき、かつ、樹脂の成形型内で位置決めのための別の部材や治具を用いることなく、複数のコア要素を精度よく位置決めして仮固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の回転電機用ロータを回転軸に固定した状態で示す概略図である。
【図２】図１から回転軸を省略して、図１の矢印Ａ方向に見た図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】図２のロータの周方向一部で、ワインディング線材の巻き始め側端部を固定した部分を示す拡大図である。
【図５】ワインディング線材を巻き付ける前のロータを示す、図４に対応する図である。
【図６】図５のロータにワインディング線材を巻き付ける工程において、ワインディング線材の端部を凹部に挿入した様子を示す図である。
【図７】第１実施形態の別例のロータの製造途中の工程を示す、図４に対応する図である。
【図８】比較例の第１例のロータの外周部の周方向一部を示す図である。
【図９】比較例の第２例のロータにワインディング線材を巻き付ける工程を示す概略図である。
【図１０】比較例の第３例のロータにワインディング線材を巻き付ける工程を示す概略図である。
【図１１】本発明に係る第２実施形態の回転電機用ロータを軸方向に対し直交する平面で切断した断面図である。
【図１２】ワインディング線材を巻き付ける以前の様子を示す、図１１のロータの外周部の周方向一部の拡大図である。
【図１３】図１２のロータにワインディング線材を巻き付ける工程において、ワインディング線材の端部を凹部に挿入し固定した様子を示す図である。
【図１４】本発明に係る第３実施形態の回転電機用ロータの外周部の周方向一部を示す図である。
【図１５】図１４のロータにワインディング線材を巻き付ける工程において、ワインディング線材を巻き付け後、外部から加圧する前の様子を示す図である。
【図１６】図１５において、ワインディング線材の中間部を外部から加圧する様子を示す図である。
【図１７】本発明に係る第４実施形態の回転電機用ロータの製造方法において、樹脂成形型内でコア要素と永久磁石とを位置決めした様子を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る第５実施形態の回転電機用ロータの製造方法において、樹脂成形型内でコア要素と永久磁石とを位置決めするために樹脂の射出方向及び射出順序を規定したことを示す断面図である。
【図１９】本発明に係る第６実施形態の回転電機用ロータの製造方法において、樹脂成形型内でコア要素と永久磁石とを位置決めした様子を示す断面図である。
【図２０】第６実施形態に用いる１つのコア要素のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下において、図１から図６を用いて本発明に係る第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の回転電機用ロータを回転軸に固定した状態で示す概略図である。本実施の形態の回転電機用ロータ（以下、単に「ロータ」という。）を含む回転電機は、例えばハイブリッド車両や電気自動車を駆動するモータとして、または、発電するための発電機として、または、その両方の機能を有するものとして使用する。回転電機は、例えば、３相交流電流で駆動する永久磁石型の同期電動機であり、ハウジングである図示しないモータケースの内面に固定した図示しないステータと、ステータの径方向内側に対向配置したロータ１０（図１）と、ロータ１０を固定した回転軸１２（図１）とを備える。回転軸１２は、モータケースに回転可能に支持される。
【００１３】
図２に示すように、ロータ１０は、第１コア要素１４と、複数ずつの第２コア要素１６及び第３コア要素１８とを樹脂部２０で結合することにより形成されるロータコア２２と、ロータコア２２の複数個所に配置された永久磁石２４とを備える。第２コア要素１６は、それぞれ第１コア要素１４の凹部分の外周側に配置され、第３コア要素１８は、それぞれ第２コア要素１６の外周側に配置され、第１コア要素１４及び第２コア要素１６の間と、第２コア要素１６及び第３コア要素１８の間とに永久磁石２４が配置されている。
【００１４】
各コア要素１４，１６，１８は、複数の電磁鋼板等の鋼板を軸方向に積層することにより構成される積層体である。なお、単に「径方向」という場合、「径方向」はロータの径方向をいい、「周方向」及び「軸方向」は、それぞれロータの周方向及び径方向をいう（本明細書全体で同じである。）。
【００１５】
複数の永久磁石２４のうち、一部の永久磁石２４は、ロータ１０の周方向複数個所に２つ１組として互いにＶ字形に外側に向かうほど間隔が広がるように配置されている。一部の永久磁石２４は、ロータ１０の径方向に対し斜め方向に着磁され、かつ、各組の永久磁石２４で径方向に関して同じ側に着磁されている。また、残りの永久磁石２４は、ロータ１０の周方向に沿って複数個所に配置されており、かつ、径方向に着磁されている。この結果、ロータ１０の外周面の周方向複数個所の径方向の着磁方向が周方向に交互に変化している。
【００１６】
樹脂部２０形成用のモールド成形型を用いて、第１コア要素１４及び第２コア要素１６の間と、第２コア要素１６及び第３コア要素１８の間とで、永久磁石２４から外れた空間に高温の溶融樹脂が注入され、固化されることで、ロータ１０の複数個所に樹脂部２０が配置されている。樹脂部２０によって、離れたコア要素１４，１６，１８同士がそれぞれ結合されている。このようにロータ１０は、少なくとも一部で互いに永久磁石２４を介して配置された複数の磁性材製のコア要素１４，１６，１８と、隣り合うコア要素１４，１６，１８同士の間に設けられた樹脂部２０とを環状に一体的に結合することにより構成されている。
【００１７】
また、ロータ１０は、外周面に１周分または複数周分巻き付けられたワインディング線材２６を備える。ワインディング線材２６は、ＧＦＲＰまたはＣＦＲＰ等の繊維強化樹脂、または金属製ワイヤ等である。なお、図２、図３、図４、図６（及び後述する図７、図１１）ではワインディング線材２６とロータ１０のワインディング線材２６を除く部分の外周面とが径方向に離れたような図示をしている。ただし、これは説明の明りょう化のためで実際は、ワインディング線材２６はロータ１０のワインディング線材２６を除く外周面に強く巻き付けられている。また、ロータ１０は、外周面の周方向一部または複数個所に設けられたヌスミ形状部である凹部２８（図３、図４）を備える。すなわち、凹部２８は、周方向に隣り合うコア要素１４，１６，１８の外周面のうち、ワインディング線材２６を除いた状態でロータ１０の外周面となる部分同士の間に形成されている。図３の例では、ロータ１０の外周面のうち、第２コア要素１６と第３コア要素１８との間の周方向複数個所の少なくとも一部に樹脂部２０が完全には充填されないで、その不十分な充填部の径方向外側に軸方向全長にわたる凹部２８が形成されている。また、図４に示すように、図３に示すロータ１０の周方向一部とは周方向にずれた部分に形成された凹部２８にワインディング線材２６の巻き始め側端部３０が挿入され固定されている。すなわち、ワインディング線材２６は、凹部２８に挿入し固定される巻き始め側端部３０を含む。例えば、ワインディング線材２６が繊維強化樹脂である場合には、ワインディング線材２６の巻き始め側端部３０が挿入された状態で、接着により樹脂部２０にこの巻き始め側端部３０が固定されている。
【００１８】
図５は、ワインディング線材を巻き付ける前のロータを示す、図４に対応する図である。図６は、図５のロータにワインディング線材を巻き付ける工程において、ワインディング線材の端部を凹部に挿入した様子を示す図である。ロータ１０の製造方法において、ワインディング線材２６の巻き工程では、図５のように樹脂部２０で各コア要素１４，１６，１８と永久磁石２４とが一体的に形成された状態で、ロータ１０の外周面に設けられた凹部２８に、図６のようにワインディング線材２６の巻き始め側端部３０を挿入する。次いで、上記の図４のように、凹部２８内でワインディング線材２６の巻き始め側端部３０を接着等により固定する。なお、ワインディング線材２６が金属製のワイヤである場合、凹部２８内にワインディング線材２６の巻き始め側端部３０を挿入した状態で、巻き始め側端部３０を一部のコア要素１４（または１６または１８）の凹部２８内面に溶接等により固定することもできる。
【００１９】
このように巻き始め側端部３０をロータ１０に固定した後、ワインディング線材２６の他の部分をロータ１０の外周面に大きな張力を持たせながら巻き付け、巻き終わり側端部をロータ１０の外周面等の一部に接着、溶接等により固定する。すなわち、ワインディング線材２６は、凹部２８に巻き始め側端部３０が固定された状態で、ロータ１０の外周面に巻き付けられている。この場合、巻き終わり側端部の固定部もロータ１０の外周面の凹部２８に設けることができる。
【００２０】
図７は、第１実施形態の別例のロータの製造途中の工程を示す、図４に対応する図である。図７に示す別例では、ロータ１０に対するワインディング線材２６の巻き付け時にワインディング線材２６の巻き始め側端部３０を凹部２８内に挿入した状態で、軸形状を有する押さえ治具３２を挿入し巻き始め側端部３０に押し付けている。この状態で、凹部２８内で両側のコア要素１６，１８に押さえ治具３２と巻き始め側端部３０とが挟持され、それぞれ凹部２８から径方向外側に抜け出ることが阻止されている。ワインディング線材２６の他の部分がロータ１０の外周面に巻き付けられ、巻き終わり側端部がロータ１０に固定された状態で、押さえ治具３２がロータ１０の軸方向（図７の裏表方向）に抜き取られる。この状態で巻き始め側端部３０の外側にワインディング線材２６の他の部分が巻き付けられているので、凹部２８内から巻き始め側端部３０が抜け出ることはない。なお、押さえ治具３２は、凹部２８内に径方向外側から挿入し、凹部２８内で巻き始め側端部３０を凹部２８内面に押さえ付け、この状態で、ロータ１０の外周面にワインディング線材２６を巻き付けることもできる。この場合もワインディング線材２６の巻き付け後には、ロータ１０の軸方向に押さえ治具３２を凹部２８内から抜き取る。
【００２１】
図１〜６の実施形態及び図７の別例のロータ１０によれば、外周面にワインディング線材２６が巻き付けられる構成において、ワインディング線材２６の巻き始め側端部３０がロータ１０に固定されるので、ワインディング線材２６の巻き付け張力を大きくできる。また、ワインディング線材２６を狙った方向に巻き付けることをより容易に行える。しかも、ワインディング線材２６の巻き始め側端部３０をロータ１０に固定する固定部が凹部２８内に設けられるので、固定部の径方向の過度な盛り上がりを防止できる。このため、この固定部がワインディング線材２６の他の部分に干渉することがない。この結果、ロータ１０からブリッジ部をなくした構造でも、ロータ１０の必要強度を有効に確保できる。また、ロータ１０の外周面にワインディング線材２６をタイトに巻き付けることができるので、ロータ１０の回転時の遠心力が生じる場合でも、ワインディング線材２６の径方向外側への膨らみを抑制できる。
【００２２】
これに対して図８は、比較例の第１例のロータの外周部の周方向一部を示す図である。図８の比較例のロータ１０では、ロータコア３４の外周寄り部分にブリッジ部３６，３８，４０が設けられ、ロータコア３４の上記の各コア要素１４，１６，１８（図２等参照）に対応する複数個所は複数のブリッジ部３６，３８，４０で結合され、ロータコア３４は単一の部材により形成されている。このため、ブリッジ部３６，３８，４０を設けた分、回転電機の出力向上の面から無駄な部分が生じる。これに対して、上記の図１から図７の実施形態によれば、ブリッジ部３６，３８，４０をなくすことができ、回転電機の出力をより有効に向上させることができる。
【００２３】
また、図９は、比較例の第２例のロータにワインディング線材を巻き付ける工程を示す概略図である。図９のように、図１〜７の実施形態と異なる比較例では、ロータ１０の外周面にワインディング線材２６をセルフロックと呼ばれる方法を使って巻き付けており、巻き始め側端部３０をロータ１０の外周面に固定せずに巻き付けている。その巻き付け時には、まずロータ１０の外周面にワインディング線材２６を数回緩く巻き付けることで、巻き始め側端部３０をワインディング線材２６の別の部分で上から押さえ付けて固定する。その後、ワインディング線材２６の他の部分を、ある程度大きい張力を付与しつつロータ１０の外周面に強く巻き付ける。ただし、この方法では、ワインディング線材２６の巻き付け張力を大きくする面から改良の余地がある。
【００２４】
また、図１０は、比較例の第３例のロータにワインディング線材を巻き付ける工程を示す概略図である。図１０の比較例では、ワインディング線材２６の巻き始め側端部を、ロータ１０が固定された回転軸１２等の他の部分でロータ１０の外周面よりも径方向内側となる部分に固定している。ただし、この構成ではワインディング線材２６の巻き付け後に巻き始め側部分を巻き解く必要がある。上記の図１〜７の実施形態では、図９、図１０の比較例で生じる不都合をいずれも防止できる。
【００２５】
［第２実施形態］
図１１は、本発明に係る第２実施形態の回転電機用ロータを軸方向に対し直交する平面で切断した断面図である。図１２は、ワインディング線材を巻き付ける以前の様子を示す、図１１のロータの外周部の周方向一部の拡大図である。図１３は、図１２のロータにワインディング線材を巻き付ける工程において、ワインディング線材の端部を凹部に挿入し固定した様子を示す図である。
【００２６】
本実施形態の場合、図１１に示すように、ロータ１０は、環状に形成されたロータコア４２の外周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられた突部４４と、複数の突部４４に巻回されたロータコイル４６とを備える。ロータコア４２は、例えば複数の鋼板を積層した積層体等の磁性材により形成されている。複数のロータコイル４６は、対応する突部４４に集中巻きまたは分布巻き等により巻回されている。図示の例では、各突部４４に集中巻きでロータコイル４６が巻回される場合を示している。また、図１２に示すように、少なくとも１つの突部４４の径方向外端面である先端面の周方向中間部にヌスミ形状部である凹部４８が形成されている。図１３に示すように、ロータ１０の外周面にはワインディング線材２６が巻き付けられている。この巻き付けにより、各突部４４に対しロータコイル４６が径方向外側に抜け出ることをより有効に防止できる。
【００２７】
特に、ワインディング線材２６の巻き始め側端部３０は、１つの突部４４の先端面に設けられた凹部４８内に挿入された状態で押さえ治具５０により径方向外側から押し付けられ、その状態でワインディング線材２６はロータ１０の外周面に巻き付けられている。また、ワインディング線材２６の巻き付け後には、押さえ治具５０をロータ１０の軸方向に抜き取る。
【００２８】
このようなロータ１０の場合も、外周面にワインディング線材２６が巻き付けられる構成において、ワインディング線材２６の巻き始め側端部３０がロータ１０に固定されるので、ワインディング線材２６の巻き付け張力を大きくできる。しかも、ワインディング線材２６の巻き始め側端部３０をロータ１０に固定する固定部が凹部４８内に設けられるので、固定部の径方向の過度な盛り上がりを防止できる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図６または図７の実施形態と同様である。なお、図示は省略するが、本実施形態において、ワインディング線材２６の巻き始め側端部３０を凹部４８内に挿入した状態で接着や溶接等により巻き始め側端部３０を凹部４８内に固定し、ワインディング線材２６をロータ１０の外周面に巻き付けることもできる。また、図１２、図１３のように周方向に隣り合うロータコイル４６の隣接部分の径方向外端部同士の間にヌスミ形状部である凹部５２を形成するとともに、この凹部５２内に繊維強化樹脂等の絶縁材製のワインディング線材２６の巻き始め側端部３０を挿入し固定することもできる。すなわち、凹部は、周方向に隣り合うロータコイル４６の隣接部分の径方向外端部及び突部４４の径方向外端面の少なくとも一方に設けられている。
【００２９】
［第３実施形態］
図１４は、本発明に係る第３実施形態の回転電機用ロータの外周部の周方向一部を示す図である。図１５は、図１４のロータにワインディング線材を巻き付ける工程において、ワインディング線材を巻き付け後、外部から加圧する前の様子を示す図である。図１６は、図１５において、ワインディング線材の中間部を外部から加圧する様子を示す図である。
【００３０】
本実施形態では、上記の図１〜６に示した実施形態において、ロータ１０の外周面の少なくとも一部に凹部２８が設けられている。図１４の例では、凹部２８が周方向に離れて２つ設けられているが、凹部２８は１つまたは３つ以上でもよい。また、ワインディング線材２６の巻き始め側端部をロータ１０の別の凹部に固定するとともに、または、ワインディング線材２６の巻き始め側端部をロータ１０の凹部に固定することなく、ワインディング線材２６の巻き方向の中間部に、上記凹部２８にそれぞれ挿入し固定される１つまたは複数の中間固定部５４，５６が設けられている。中間固定部５４，５６は、樹脂部２０が設けられた凹部２８内に径方向内側に窪むように変形させることで挿入されたワインディング線材２６の中間部であって、樹脂部２０または凹部２８の内面に固定されたワインディング線材２６の中間部により形成されている。例えば、ワインディング線材２６が繊維強化樹脂により形成される場合には、ワインディング線材２６の巻き方向中間部で凹部２８内に進入させた部分を凹部２８内の樹脂部２０に接着により固定したり、巻き方向中間部を変形させ、凹部２８内に進入させた部分を変形したまま熱硬化させ凹部２８内面に固定する等により、中間固定部５４，５６が形成される。また、ワインディング線材２６が金属製ワイヤである場合、ワインディング線材２６の巻き方向中間部で凹部２８内に進入させた部分を凹部２８の内面に溶接により固定することで、中間固定部５４，５６を形成することができる。
【００３１】
例えば、図１５のように、ワインディング線材２６を各コア要素１４，１６，１８の外周面に沿って周方向に張った状態で、図１６のように、ワインディング線材２６の中間部の径方向外側から凹部２８内に向け加圧治具５８で加圧し、この中間部を変形させる。図１６の例ではワインディング線材２６の中間部２個所位置を２つの凹部２８内に同時に２つの加圧治具５８で加圧しているが、ワインディング線材２６の複数個所の加圧は時間をずらして１つまたは複数の加圧治具５８で行ってもよい。
【００３２】
このようなロータ１０の場合も、外周面にワインディング線材２６が巻き付けられる構成において、ワインディング線材２６の巻き方向中間部がロータ１０に固定されるので、ワインディング線材２６の巻き付け張力を大きくできる。しかも、ワインディング線材２６の巻き方向中間部をロータ１０に固定する固定部が凹部２８内に設けられるので、固定部の径方向の過度な盛り上がりを防止できる。このため、ロータ１０からブリッジ部をなくした構造でも、ロータ１０の必要強度を有効に確保できる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図６の実施形態と同様である。なお、本実施形態の構成は、図７の実施形態と組み合わせて実施することもできる。
【００３３】
なお、図示は省略するが、上記の図１１〜１３の実施形態のような複数のロータコイル４６を含むロータ１０において、本実施形態のようにワインディング線材２６の巻き方向中間部を突部４４の先端面または隣り合うロータコイル４６の径方向外端部同士の間に設けられた凹部４８（または５２）に向け加圧し、凹部４８（または５２）内で固定することにより中間固定部を形成することもできる。
【００３４】
［第４実施形態］
図１７は、本発明に係る第４実施形態の回転電機用ロータの製造方法において、樹脂成形型内でコア要素と永久磁石とを位置決めした様子を示す断面図である。本実施形態は、ロータ１０（図２等参照）の構成要素である複数のコア要素１４，１６，１８と複数の永久磁石２４とを環状に組み合わせた状態で、樹脂部２０形成用のモールド成形型６０内で位置決めのための別の部材や治具を用いることなく、複数のコア要素１４，１６，１８を精度よく位置決めして仮固定できるようにすることを目的として考えられている。
【００３５】
すなわち、本実施形態のロータの製造方法では、例えば上記の図１〜６の実施形態、または図７の実施形態、または図１４〜１６の実施形態のロータ１０を製造する。なお、この場合、ワインディング線材２６の巻き始め側端部等、ワインディング線材２６の一部をロータ１０の凹部２８（図４等参照）内に挿入し固定しない構造のロータ１０とすることもできる。いずれにしても、ワインディング線材２６を外周面に巻き付ける前のロータは、上記の図１〜３を用いて説明したように、各コア要素１４，１６，１８と永久磁石２４とを組み合わせた状態で、モールド成形型６０内に配置し、第１コア要素１４及び第２コア要素１６の間部分と、第２コア要素１６及び第３コア要素１８の間部分とに溶融樹脂を注入し、固化させることで各構成要素１４，１６，１８，２４を結合させる。ただし、この場合、モールド成形型６０内の樹脂注入前に各コア要素１４，１６，１８を位置決めし仮固定する必要がある。このために治具や別の部材を用いてこの仮固定を行うことも考えられるが、その場合には固定作業が煩雑になる。
【００３６】
本実施形態はこのような課題を解決するために、樹脂部２０（図４等参照）形成用のモールド成形型６０に位置決めのための位置決め部であり、位置決めガイドである位置決め案内面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及び位置決め突部Ｑが設けられている。すなわち、モールド成形型６０の内面で各コア要素１４，１６，１８の外周面と対向する部分にこの外周面に沿う形状を有する位置決め案内面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が設けられている。また、モールド成形型６０の内面で、ロータの外周面となる周方向に隣り合うコア要素１４，１６，１８同士の間に設けられた凹部２８と対向する部分に、対応する凹部２８に進入可能な複数の位置決め突部Ｑが設けられている。
【００３７】
ロータの製造方法は、モールド成形型６０内に複数のコア要素１４，１６，１８及び複数の永久磁石２４を環状に組み合わせて配置する「配置ステップ」と、「結合ステップ」とを含む。「結合ステップ」は、モールド成形型６０の内面に設けられた位置決め突部Ｑを対向する凹部２８内に進入させることにより複数のコア要素１４，１６，１８を位置決めしつつ、各コア要素１４，１６，１８の外周面を対応する位置決め案内面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対向させる。この状態で、モールド成形型６０内に溶融樹脂を射出し、固化させることで複数のコア要素１４，１６，１８及び永久磁石２４を樹脂部２０で結合する。この際、「結合ステップ」では、モールド成形型６０内に溶融樹脂を射出することで複数のコア要素１４，１６，１８の外周面を位置決め案内面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に押し付けつつ、複数のコア要素１４，１６，１８を樹脂部２０で結合する。また、位置決め突部Ｑにより、各コア要素１４，１６，１８の周方向の位置ずれが規制される。
【００３８】
なお、図１７では、各コア要素１４，１６，１８の外周面と位置決め案内面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の間に隙間が形成されるように図示しているが、各コア要素１４，１６，１８の外周面を対応する位置決め案内面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にほぼ隙間なく押し付けることもできる。モールド成形型６０内で一体的に結合されたロータは、モールド成形型６０内から取り出した後、外周面にワインディング線材２６を巻き付けて、ロータの完成品とすることができる。なお、ワインディング線材２６は巻き始め側端部等の一部を外周面の凹部２８に挿入し固定させることを行わないで、ロータを形成することもできる。
【００３９】
このような製造方法によれば、ロータの複数の構成要素であるコア要素１４，１６，１８を樹脂部２０により結合する構造を実現でき、かつ、モールド成形型６０内で位置決めのための別の部材や治具を用いることなく、複数のコア要素１４，１６，１８を精度よく位置決めして仮固定できる。また、磁石固定のために樹脂モールドを実施する他の方法でもモールド成形型６０を用いた樹脂を注入及び固化させる工程が行われる場合があるが、その場合の工程数に対して、各コア要素１４，１６，１８の位置決めのための工程の追加をなくすかまたは少なくできる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜６、または図７、または図１４〜１６の実施形態と同様である。
【００４０】
［第５実施形態］
図１８は、本発明に係る第５実施形態の回転電機用ロータの製造方法において、樹脂成形型内でコア要素と永久磁石とを位置決めするために樹脂の射出方向及び射出順序を規定したことを示す断面図である。本実施形態では、上記の図１７の実施形態において、モールド成形型６０から位置決め突部Ｑ（図１７）を省略している。また、「配置ステップ」では、モールド成形型６０内にロータ１０の構成要素である複数のコア要素１４，１６，１８及び複数の永久磁石２４を環状に組み合わせて配置し、さらに「結合ステップ」では、モールド成形型６０内での樹脂の射出方向を変更する。すなわち、図１８に丸の中に１，２の符号で表す矢印を示しており、その１，２を付した順序で対応する矢印の方向に溶融樹脂を第２コア要素１６または第３コア要素１８に向け流動させ、押し当てている。このために、例えば、樹脂の射出孔の位置、射出方向、及び射出圧力のいずれか１つまたは２つまたは全部を規制する。すなわちまず第２コア要素１６に径方向外側に向かうように溶融樹脂を押し当て、次に第３コア要素１８に周方向両側の径方向内側から、第３コア要素１８を径方向外側に向かうように周方向に対し傾斜する方向に均等に溶融樹脂を押し当てる。このため、各コア要素１４，１６，１８が位置決め案内面Ｐに押し付けられ、かつ、周方向の位置決めが行われる。
【００４１】
このような製造方法の場合も、複数のコア要素１４，１６，１８を樹脂部２０（図４等参照）により結合する構造を実現でき、かつ、モールド成形型６０内で位置決めのための別の部材や治具を用いることなく、複数のコア要素１４，１６，１８を精度よく位置決めして仮固定できる。その他の構成及び作用は、上記の図１７の実施形態と同様である。
【００４２】
［第６実施形態］
図１９は、本発明に係る第６実施形態の回転電機用ロータの製造方法において、樹脂成形型内でコア要素と永久磁石とを位置決めした様子を示す断面図である。図２０は、第６実施形態に用いる１つのコア要素のＣ−Ｃ断面図である。
【００４３】
本実施形態では、上記の図１７の実施形態において、モールド成形型６０から位置決め突部Ｑ（図１７）を省略している。また、「配置ステップ」では、モールド成形型６０内にロータの構成要素である複数のコア要素１４，１６，１８及び複数の永久磁石２４を環状に組み合わせて配置し、かつ、第２コア要素１６及び第３コア要素１８に設けられたコア側係合部である係合孔６２に、モールド成形型６０に設けられた位置決め部であり、モールド成形型側係合部である係合軸部６４を挿入し、係合させている。例えば係合孔６２に係合軸部６４をがたつきなく挿入する。なお、第１コア要素１４に係合孔を設けるとともに、この係合孔にモールド成形型６０に設けた係合軸部を挿入し係合させることもできる。
【００４４】
そして「結合ステップ」では、モールド成形型６０の係合軸部６４で複数のコア要素１４，１６，１８を位置決めしつつ、モールド成形型６０内に溶融樹脂を注入し固化させることで複数のコア要素１４，１６，１８及び永久磁石２４を樹脂部２０（図４等参照）で結合する。
【００４５】
このような製造方法の場合も、複数のコア要素１４，１６，１８を樹脂部２０により結合する構造を実現でき、かつ、モールド成形型６０内で位置決めのための別の部材や治具を用いることなく、複数のコア要素１４，１６，１８を精度よく位置決めして仮固定できる。その他の構成及び作用は、上記の図１７の実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ロータ、１２  回転軸、１４  第１コア要素、１６  第２コア要素、１８  第３コア要素、２０  樹脂部、２２  ロータコア、２４  永久磁石、２６  ワインディング線材、２８  凹部、３０  巻き始め側端部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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