(57)【要約】【課題】構成を簡単にしてモータトルクを高め、モータの性能向上を図ることができる回転電機のロータコア及びそのようなロータコアを容易に得ることができるロータコアの製造方法を提供する。【解決手段】ロータコア１１のマグネット孔１５には、マグネット材１６が挿入された状態でマグネット材１６の外面とマグネット孔１５の内面との間に固定剤としての熱硬化性樹脂１７が充填されている。前記マグネット材１６は、マグネット孔１５の外径側の内面に密接した状態で位置決め固定されている。このロータコア１１を製造する場合には、ロータコア１１のマグネット孔１５に未着磁のマグネット材１６を挿入した後、未硬化の熱硬化性樹脂１７を注入し、次いでロータコア１１の周囲に位置決め用マグネットを配置してマグネット孔１５内のマグネット材１６をマグネット孔１５の外径側内面に揃うように吸着し、その状態で熱硬化性樹脂１７を硬化させる。【選択図】図１
2016039676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のコア板を積層して構成するとともに、該コア板にはマグネット孔を貫設し、該マグネット孔にはマグネット材が挿入された状態でマグネット材の外面とマグネット孔の内面との間にマグネット材を固定する固定剤を充填した回転電機のロータコアであって、
前記マグネット材は、マグネット孔の外径側及び内径側のいずれか一方の内面に接触した状態で固定剤が固化されて位置決め固定されている回転電機のロータコア。
【請求項２】
請求項１に記載のロータコアの製造方法であって、
ロータコアのマグネット孔にマグネット材を挿入した後、未硬化の固定剤を充填し、次いでロータコアの周囲に位置決め用マグネットを配置してマグネット孔内のマグネット材をマグネット孔の外径側及び内径側のいずれか一方の内面に揃うように吸着し、その状態で固定剤を固化させるロータコアの製造方法。
【請求項３】
前記位置決め用マグネットは、ロータコアのマグネット孔に対向するように配置されている請求項２に記載のロータコアの製造方法。
【請求項４】
前記マグネット材は、未着磁の状態でマグネット孔に挿入され、固定剤の固化後に着磁される請求項２又は請求項３に記載のロータコアの製造方法。
【請求項５】
前記固定剤は熱硬化性樹脂であり、溶融状態でマグネット孔に注入され、マグネット材がマグネット孔の外径側及び内径側のいずれか一方の内面に揃うように吸着された後に加熱硬化される請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のロータコアの製造方法。
【請求項６】
前記ロータコアのマグネット孔は対をなして形成され、各対をなすマグネット孔はロータコアの径方向外方に向かって断面Ｖ字状をなすように形成されている請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のロータコアの製造方法。
【請求項７】
前記ロータコアのマグネット孔はロータコアの周方向に延び、マグネット材はマグネット孔の周方向中央部に固定されている請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のロータコアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばモータ、発電機等の回転電機に用いられるロータコアに係り、特にマグネット孔内のマグネット材の配置を特定し、モータトルクを高めてモータの性能を向上させることができる回転電機のロータコア及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばモータのロータコアにおいては、そのマグネット孔にマグネット材を挿入し、その後モールド樹脂をマグネット孔とマグネット材との間の隙間に充填してマグネット材をロータコアに固定する方法が採用されている。この場合、マグネット材はマグネット孔内においてほぼランダムに配置され、そのままモールド樹脂で固定されている。このため、マグネット材による磁束の位置に等ばらつきが生じ、モータの性能が低下するという欠点があった。このような欠点を解消するため、マグネット材を例えばマグネット孔の外周側の内面に配置することが考えられる。
【０００３】
そのようなロータコアが例えば特許文献１に開示されている。すなわち、そのロータコアは、その円周方向に等ピッチで設けられた磁石挿入溝の内周側にバネ挿入用溝を設け、該バネ挿入用溝に固定用バネを挿入し、永久磁石を磁石挿入溝の外周側の内面に付勢するように構成されている。前記各磁石挿入溝には、その両端部に前記バネ挿入用溝が設けられ、永久磁石全体を磁石挿入溝の外周側の内面に付勢できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７５３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１に記載のロータコアにおいては、磁石挿入溝毎に２箇所のバネ挿入用溝を形成しなければならず、溝加工が煩雑で、構成が複雑になる。さらに、各バネ挿入用溝にそれぞれバネを挿入することから部品点数が増えるとともに、磁石挿入溝に永久磁石を挿入すると同時にバネ挿入用溝にバネを挿入して永久磁石を外周側へ付勢しなければならず、そのような作業には手間を要するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、構成を簡単にしてモータトルクを高め、モータの性能向上を図ることができる回転電機のロータコア及びそのようなロータコアを容易に得ることができるロータコアの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の回転電機のロータコアは、複数枚のコア板を積層して構成するとともに、該コア板にはマグネット孔を貫設し、該マグネット孔にはマグネット材が挿入された状態でマグネット材の外面とマグネット孔の内面との間にマグネット材を固定する固定剤を充填した回転電機のロータコアであって、前記マグネット材は、マグネット孔の外径側及び内径側のいずれか一方の内面に接触した状態で固定剤が固化されて位置決め固定されている。
【０００８】
請求項２に記載の発明のロータコアの製造方法は、ロータコアのマグネット孔にマグネット材を挿入した後、未硬化の固定剤を充填し、次いでロータコアの周囲に位置決め用マグネットを配置してマグネット孔内のマグネット材をマグネット孔の外径側及び内径側のいずれか一方の内面に揃うように吸着し、その状態で固定剤を固化させるものである。
【０００９】
前記の構成において、位置決め用マグネットは、ロータコアのマグネット孔に対向するように配置されているとよい。
前記の構成において、マグネット材は、未着磁の状態でマグネット孔に挿入され、固定剤の固化後に着磁されるとよい。
【００１０】
前記の構成において、前記固定剤は熱硬化性樹脂であり、溶融状態でマグネット孔に注入され、マグネット材がマグネット孔の外径側及び内径側のいずれか一方の内面に揃うように吸着された後に加熱硬化されるとよい。
【００１１】
前記の構成において、ロータコアのマグネット孔は対をなして形成され、各対をなすマグネット孔はロータコアの径方向外方に向かって断面Ｖ字状をなすように形成されるとよい。
【００１２】
前記の構成において、前記ロータコアのマグネット孔はロータコアの周方向に延び、マグネット材はマグネット孔の周方向中央部に固定されるとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の回転電機のロータコアによれば、構成を簡単にしてモータトルクを高め、モータの性能向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態におけるマグネット材がロータコアのマグネット孔内の外周側の内面に密着した状態で収容されている状態を示す部分破断平面図。
【図２】ロータコアを示す断面図。
【図３】マグネット材がロータコアのマグネット孔の外周側の内面に密着した状態で収容されている状態を拡大して示す部分破断平面図。
【図４】ロータコアのマグネット孔と、ロータコアの周囲の位置決め用マグネットを示す平面図。
【図５】熱硬化性樹脂の充填装置を示す断面図。
【図６】ロータコアのマグネット孔にマグネット材を挿入した後、溶融した熱硬化性樹脂を充填した状態を拡大して示す部分破断平面図。
【図７】図６の状態から位置決め用マグネットを着磁してマグネット孔内のマグネット材を外周側へ吸着した状態を拡大して示す部分破断平面図。
【図８】本発明の別例を示し、マグネット孔がロータコアの径方向と直交する方向に延び、位置決め用マグネットがマグネット孔に対向するように配置されている状態を示す部分破断平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、回転電機のロータコア１１は多数枚の磁性体（電磁鋼板）製のコア板１２が積層されて円筒状に形成され、その中心の軸孔１３には鉛直方向に延びる図示しない出力軸が嵌合されるようになっている。図１及び図２の二点鎖線に示すように、ロータコア１１の外周には、微少間隔をおいてステータコア１４が円環状に配置され、該ステータコア１４の図示しない電磁コイルから発生する磁束がロータコア１１の外周部に流れるようになっている。
【００１６】
前記ロータコア１１には、複数のマグネット孔１５が前記軸孔１３の延びる方向に貫設されている。これらのマグネット孔１５はそれぞれ平面長四角形状に形成され、対をなすマグネット孔１５を一組として周方向に一定間隔をおいて円環状に配列されている。対をなすマグネット孔１５は、その平面形状がロータコア１１の径方向外方に向かって傾斜されて、周方向においてほぼジグザグ状に形成されている。
【００１７】
図３に示すように、各マグネット孔１５には永久磁石よりなる長四角柱状のマグネット材１６が、マグネット孔１５の外周側に配置されている。マグネット孔１５内のマグネット材１６以外の隙間には、固定剤としての熱硬化性樹脂１７が硬化された状態で充填されている。従って、マグネット材１６はマグネット孔１５の外周側の内面に接触した状態で固定されている。
【００１８】
前記マグネット材１６としての例えばフェライト磁石は、酸化鉄にバリウムやストロンチウムを微量添加したものを焼いて１μｍ程度の微粒子に粉砕したものを所定形状に成形し、焼結したものが用いられる。このようなマグネット材１６がマグネット孔１５内に埋設されたロータコア１１は、永久磁石埋設型の回転子となる。
【００１９】
前記固定剤はマグネット孔１５内にマグネット材１６が挿入された状態で、マグネット材１６の外面とマグネット孔１５の内面との間の隙間に満たされて固化されるものであって、具体的には前記熱硬化性樹脂１７、接着剤、シール剤等が用いられる。熱硬化性樹脂１７としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が適宜選択して使用される。また、接着剤としては、一液加熱硬化型エポキシ接着剤、一液加熱硬化型シリコーン接着剤等の加熱硬化型の接着剤等が使用される。前記熱硬化性樹脂１７をマグネット孔１５の隙間に充填する場合には、熱硬化性樹脂１７を溶融した状態でマグネット孔１５に注入した後、加熱硬化させることにより行われる。
【００２０】
次に、上記のように構成されたロータコア１１の製造方法について説明する。
図４に示すように、まずロータコア１１の外周に電磁石よりなる位置決め用マグネット１８を、ロータコア１１の外周面から一定間隔をおいて、各マグネット孔１５に対向するように配置する。続いて、各マグネット孔１５内にそれぞれマグネット材１６を未着磁の状態で挿入する。
【００２１】
図５に示すように、マグネット材１６の挿入完了後に、固定剤の充填装置１９を使用し、マグネット孔１５内に熱硬化性樹脂１７を未硬化の状態で注入する。この充填装置１９について説明すると、基台２０上にロータコア１１を収容する保持枠２１が支持され、その保持枠２１上に蓋枠２２が被嵌されている。蓋枠２２の中心部には、溶融した未硬化状態の熱硬化性樹脂１７を射出する射出機２３が接続されている。この射出機２３内には未硬化状態の熱硬化性樹脂１７を収容する収容部２４が設けられるとともに、その収容部２４には複数に分岐された注入通路２５が接続されている。
【００２２】
前記複数の注入通路２５の先端部は、それぞれ保持枠２１内に保持されたロータコア１１のマグネット孔１５に接続されている。注入通路２５の周囲には図示しない加熱部が設けられ、注入通路２５を通過する熱硬化性樹脂１７を加熱して溶融状態に保持するようになっている。なお、蓋枠２２内には冷却液通路２６が設けられ、ロータコア１１の過熱を防止するとともに、ロータコア１１の温度を調節できるようになっている。
【００２３】
図６に示すように、マグネット孔１５内に未硬化の熱硬化性樹脂１７を注入した状態では、マグネット材１６はマグネット孔１５内でランダムに配置されている。図７に示すように、前記図６に示す状態で位置決め用マグネット１８を着磁し、マグネット材１６をマグネット孔１５内の外径側の内面に吸着させる。このとき、各マグネット孔１５はロータコア１１の径方向外方に向かって断面Ｖ字状に形成されていることから、マグネット材１６はマグネット孔１５内の外周側の内面の最も外周側へ寄るように配置される。
【００２４】
その状態でマグネット孔１５内の熱硬化性樹脂１７を加熱して硬化させ、マグネット材１６をマグネット孔１５内の外径側の内面に接触した状態で固定する。その後、マグネット孔１５内のマグネット材１６を常法に従って着磁する。このようにして、図１に示すようなロータコア１１を得ることができる。
【００２５】
次に、前記のように構成された本実施形態のロータコアについて作用を説明する。
さて、図５に示すように、ロータコア１１を製造する場合には、ロータコア１１のマグネット孔１５に未着磁のマグネット材１６を挿入した後、未硬化の熱硬化性樹脂１７を充填装置１９の注入通路２５からマグネット孔１５に注入する。次いで、図６及び図７に示すように、ロータコア１１の周囲に配置され、着磁された位置決め用マグネット１８により、マグネット孔１５内のマグネット材１６をマグネット孔１５の外径側の内面に揃うように吸着し、その状態で熱硬化性樹脂１７を加熱して硬化させることにより行われる。
【００２６】
このとき、対をなすマグネット孔１５はロータコア１１の周方向に対して斜めに形成されていることから、マグネット材１６は位置決め用マグネット１８による磁力でマグネット孔１５内の外周側の内面に沿って移動し、マグネット孔１５内の最も外周側の隅に引き寄せられる。
【００２７】
このように、位置決め用マグネット１８を使用することにより、マグネット孔１５内のマグネット材１６の位置決めを簡単な操作で速やかに行うことができる。そして、得られたロータコア１１は、全てのマグネット材１６が各マグネット孔１５の最も外径側の内面に密接した状態で固定される。このため、ステータコア１４の電磁コイルから発生する磁束が多く流れるロータコア１１の外周部にマグネット材１６が位置し、マグネット材１６に十分な磁束が流れてモータのトルクが高められる。
【００２８】
以上のように構成された実施形態により得られる効果を以下にまとめて説明する。
（１）本実施形態の回転電機のロータコア１１においては、マグネット材１６がマグネット孔１５の外径側の内面に接触した状態で位置決め固定されている。このため、ロータコア１１のマグネット材１６をステータコア１４の電磁コイルによる磁束に対して有効に対応させることができ、モータのトルク向上に寄与することができる。
【００２９】
従って、本実施形態のロータコア１１によれば、構成を簡単にしてモータトルクを高め、モータの性能向上を図ることができるという効果を奏する。
（２）前記ロータコア１１の製造方法では、ロータコア１１のマグネット孔１５にマグネット材１６を挿入した後、未硬化の熱硬化性樹脂１７を注入する。次いで、ロータコア１１の周囲に位置決め用マグネット１８を配置してマグネット孔１５内のマグネット材１６をマグネット孔１５の外径側の内面に揃うように吸着し、その状態で熱硬化性樹脂１７を硬化させることにより行われる。このため、複数のバネ挿入用溝にそれぞれバネを挿入してマグネット材１６をマグネット孔１５内の外周側に付勢するという面倒な操作が不要で、ロータコア１１を容易に製造することができる。
【００３０】
（３）前記位置決め用マグネット１８は、ロータコア１１の各マグネット孔１５に対向するように配置されている。このため、位置決め用マグネット１８により、マグネット孔１５内のマグネット材１６を強く吸着してマグネット孔１５内の外周側に速やかに移動させることができる。
【００３１】
（４）前記マグネット材１６は、未着磁の状態でマグネット孔１５に挿入され、熱硬化性樹脂１７の硬化後に着磁される。そのため、マグネット材１６にごみなどが付着することを回避して、マグネット材１６をマグネット孔１５に挿入することができ、マグネット材１６の挿入操作を円滑に進めることができる。
【００３２】
（５）前記固定剤は熱硬化性樹脂１７であり、溶融状態でマグネット孔１５に注入され、マグネット材１６がマグネット孔１５の外径側の内面に揃うように吸着された後に加熱硬化される。このため、マグネット材１６の位置決めを容易に行うことができるとともに、位置決め後のマグネット材１６をその位置に固定することができる。
【００３３】
（６）前記ロータコア１１のマグネット孔１５は対をなして形成され、各対をなすマグネット孔１５はロータコア１１の径方向外方に向かって断面Ｖ字状をなすように配置されている。そのため、ステータコア１４の電磁コイルから発生する磁束が対をなすマグネット孔１５に収容されたマグネット材１６に沿って流れ、モータの回転性能を高めることができる。
【００３４】
なお、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・前記ロータコア１１のマグネット孔１５及びマグネット材１６を、ロータコア１１の周方向に延びるように構成してもよい。例えば、図８に示すように、ロータコア１１の複数のマグネット孔１５をロータコア１１の周方向に形成するとともに、複数の位置決め用マグネット１８を各マグネット孔１５に対向するようにロータコア１１の周囲に配置してもよい。この場合、マグネット材１６をマグネット孔１５の周方向中央部に配置することができ、ステータコア１４からの磁束を安定した状態で受けることができる。
【００３５】
・前記ロータコア１１のマグネット材１６を、マグネット孔１５の内周側の内面に接触した状態で固定するように構成してもよい。この場合、位置決め用マグネット１８をロータコア１１の内周側の周囲に配置し、位置決め用マグネット１８を着磁してマグネット孔１５内のマグネット材１６を内周側の内面に吸着させることにより、ロータコア１１を製造することができる。
【００３６】
・前記マグネット材１６は、着磁した状態でマグネット孔１５に挿入することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１１…ロータコア、１２…コア板、１５…マグネット孔、１６…マグネット材、１７…固定剤としての熱硬化性樹脂、１８…位置決め用マグネット。
【図１】
2016039676.tif 000003
【図２】
2016039676.tif 000004
【図３】
2016039676.tif 000005
【図４】
2016039676.tif 000006
【図５】
2016039676.tif 000007
【図６】
2016039676.tif 000008
【図７】
2016039676.tif 000009
【図８】
2016039676.tif 000010