(57)【要約】【課題】いわゆるボンド磁石の成形過程におけるボンド磁石用材料の流動性の悪化を抑制する。【解決手段】ボンド磁石（26）を有したロータの製造方法において、成形型（40）と、ロータコア（21）の一部若しくは全体とを断熱材（50）で区画する工程を設ける。成形型（40）にボンド磁石用材料（26a）を射出して、磁場によって該ボンド磁石用材料（26a）を磁場配向させる工程を設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコア（21）内にボンド磁石用材料（26a）を射出して形成したボンド磁石（26）を有したロータの製造方法において、
成形型（40）と、上記ロータコア（21）の一部若しくは全体とを断熱材（50）で区画する工程と、
上記成形型（40）に上記ボンド磁石用材料（26a）を射出して、磁場によって該ボンド磁石用材料（26a）を磁場配向させる工程と、
を有することを特徴とするロータの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記断熱材（50）として、上記ロータコア（21）よりも熱伝導率が小さいものを用いることを特徴とするロータの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記断熱材（50）として、上記キャビティ（43）に開口したゲート（48）に対応する箇所に貫通孔（51）が形成されているものを用いることを特徴とするロータの製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかにおいて、
上記断熱材（50）として、上記ロータの端部に設けられる端板（28）を用いることを特徴とするロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気機械のロータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機などの回転電気機械には、微小な粉状乃至粒状の磁石材料を樹脂（バインダー）と混合して固化させることにより形成された、いわゆるボンド磁石を有したロータを備えるものがある（例えば特許文献１を参照）。このようなロータを製造する場合は、キャビティ内に磁場を発生する成形型内に、ロータコアをセットし、該成形型に磁石用材料（粉状乃至粒状の磁石材料と樹脂バインダーとの混合物）を射出し、上記磁場によって該磁石用材料を磁場配向させるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−５７４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ボンド磁石は、その成形中に磁石用材料の熱が奪われるとその流動性が悪化して磁場配向が不完全なうちに磁石用材料が硬化し、その結果、ボンド磁石の配効率が低下して所望の磁力が得られない可能性がある。
【０００５】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、いわゆるボンド磁石の成形過程における磁石用材料の流動性の悪化を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
ロータコア（21）内にボンド磁石用材料（26a）を射出して形成したボンド磁石（26）を有したロータの製造方法において、
成形型（40）と、上記ロータコア（21）の一部若しくは全体とを断熱材（50）で区画する工程と、
上記成形型（40）に上記ボンド磁石用材料（26a）を射出して、磁場によって該ボンド磁石用材料（26a）を磁場配向させる工程と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成では、ボンド磁石（26）の形成に際して上記のように断熱材（50）を用いることによって、ロータコア（21）からの放熱を抑制し、またロータコア（21）が断熱材（50）によって覆われることで、直接空気に触れなくなるので、成形型（40）とロータコア（21）との隙間における空気の対流によって、ロータコア（21）の熱が奪われにくくなる。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
上記断熱材（50）として、上記ロータコア（21）よりも熱伝導率が小さいものを用いることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
上記断熱材（50）として、上記キャビティ（43）に開口したゲート（48）に対応する箇所に貫通孔（51）が形成されているものを用いることを特徴とする。
【００１０】
この構成では、貫通孔（51）を経由してボンド磁石用材料（26a）がロータコア（21）に供給される。
【００１１】
また、第４の発明は、第１から第３の発明の何れかにおいて、
上記断熱材（50）として、上記ロータの端部に設けられる端板（28）を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、ロータコア（21）が空気に触れないので、成形型（40）とロータコア（21）との隙間における空気の対流によって、ロータコア（21）の熱が成形型（40）に奪われにくくなる。したがって、成形過程における磁石用材料の流動性の悪化を抑制することが可能になる。
【００１３】
また、第２の発明によれば、成形過程における磁石用材料の流動性の悪化をより効果的に抑制することが可能になる。
【００１４】
また、第３の発明によれば、磁石用材料の流動を妨げることなく成形工程を実施できる。
【００１５】
また、第４の発明によれば、使用する断熱材（50）を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１に係る回転電気機械の一例である磁石埋込型の電動機を示す。
【図２】図２は、ロータの斜視図である。
【図３】図３は、ロータを軸方向から見た平面図である。
【図４】図４は、ロータの縦断面図である。
【図５】図５は、ロータの製造の際に用いる射出成形用の成形型の縦断面を示す。
【図６】図６は、固定型の平面図である。
【図７】図７は、ロータコアへの断熱材の装着状態を例示する。
【図８】図８は、ロータの縦断面図である。
【図９】図９は、実施形態２のロータ製造方法の実施に用いる成形型を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１８】
《発明の実施形態１》
図１は、実施形態１に係るロータの製造方法を適用した回転電気機械の一例である磁石埋込型の電動機（1）を示す。
【００１９】
本実施形態に係る電動機（1）は、ステータ（10）、ロータ（20）、駆動軸（30）、及びケーシング（2）を備えている。なお、以下の説明において、軸方向とは駆動軸（30）の軸心の方向を意味し、径方向とは軸方向と直交する方向を意味する。また、外周側とは軸心から遠離する側を意味し、内周側とは軸心に近接する側を意味する。
【００２０】
〈ステータ（10）〉
ステータ（10）は、円筒状のステータコア（11）とコイル（16）を備えている。
【００２１】
ステータコア（11）は、いわゆる積層コアであり、プレス加工機によって電磁鋼板を打ち抜き加工して形成した複数の板状部材が軸方向に積層されて構成されている。ステータコア（11）は、１つのバックヨーク部（12）、複数（この例では６つ）のティース部（13）、及び複数のツバ部（14）を備えている。ステータコア（11）は、ケーシング（2）に、バックヨーク部（12）の外周面の一部分がケーシング（2）の内周面に接触するように嵌め入れられて固定されている。
【００２２】
バックヨーク部（12）は、ステータコア（11）の外周側の、平面視で環状の部分である。
【００２３】
各ティース部（13）は、ステータコア（11）において径方向に伸びる直方体状の部分である。各ティース部（13）には、例えば集中巻方式でコイル（16）が巻回され、相互に隣接するティース部（13）間の空間がコイル（16）を収容するためのコイル用スロット（15）に構成されている。以上により、各ティース部（13）には電磁石が構成されている。
【００２４】
ツバ部（14）は、各ティース部（13）の内周側に連続して両側に張り出した部分である。したがって、ツバ部（14）は、ティース部（13）よりも幅（周方向の長さ）が大きく形成されている。ツバ部（14）は、内周側の面が円筒面であり、その円筒面は、ロータ（20）の外周面（円筒面）と所定の距離（エアギャップ（G））をもって対向している。
【００２５】
〈ロータ（20）〉
図２にロータ（20）の斜視図、図３にロータ（20）を軸方向から見た平面図を示す。また、図４にはロータ（20）の縦断面図を示す。この図４は、図３のIV−IV断面に相当している。
【００２６】
ロータ（20）は、ロータコア（21）、２つの端板（28）、及び４つのボンド磁石（26）を備えている。すなわち、本実施形態では、ロータ（20）は４つの磁極を備えている。なお、図２〜図４では、端板（28）の図示を省略してある。
【００２７】
−ロータコア（21）−
ロータコア（21）は、いわゆる積層コアであり、プレス加工機によって例えば厚さが０．３〜０．５ｍｍの電磁鋼板を同一形状に打ち抜き加工して形成した複数のコア部材（22）が軸方向に積層されて構成されている。このコア部材（22）の原材料である電磁鋼板は、渦電流の発生を抑制する観点から、絶縁被覆されていることが好ましい。
【００２８】
また、ロータコア（21）には、その中心に軸穴（23）が形成されており、この軸穴（23）には、負荷（例えば空調装置のロータリ式圧縮機）を駆動するための駆動軸（30）が絞まり嵌め（例えば焼き嵌め）によって固定されている。
【００２９】
ロータコア（21）には、ボンド磁石（26）を収容するための４つの磁石用スロット（24）がロータコア（21）の軸心回りに９０°ピッチで配置されている。それらの４つの磁石用スロット（24）は、各々の穴形状が平面視で概ね円弧状に形成されており、ロータコア（21）を軸方向に貫通している。
【００３０】
−ボンド磁石（26）−
ボンド磁石（26）は、磁石材料である微小な粉状乃至粒状のフェライト系磁石や希土類系磁石を、ナイロン樹脂、ＰＰＳ樹脂等のバインダーと混合して固化させることにより形成された永久磁石である。なお、本実施形態では、後述するように、ロータ（20）の製造時において、ロータコア（21）の磁石用スロット（24）に、磁性を帯びていない粉状乃至粒状の磁石材料とバインダーとを混合したボンド磁石用材料（26a）を供給すると共に、それを着磁させてボンド磁石（26）を形成する。
【００３１】
ボンド磁石（26）は、その端面が、それぞれの磁石用スロット（24）の開口に露出しているが、それらのうち一方の端面にはゲートマーク（27）が形成されている。ここで、ゲートマーク（27）とは、後述のロータ（20）の製造時に用いるボンド磁石用材料（26a）を供給するための成形型（40）におけるゲート（48）の位置に対応して形成されるゲート形状（通常は円形）の材料供給痕である。したがって、ボンド磁石（26）は、ボンド磁石用材料（26a）が磁石用スロット（24）の一端から流入して形成されたということになる。なお、ボンド磁石（26）の端面に形成されたゲートマーク（27）は後加工により除去されていてもよい。
【００３２】
〈ロータ（20）の製造方法〉
図５は、ロータ（20）の製造の際に用いる射出成形用の成形型（40）の縦断面を示す。また、図６は、後述の固定型（41）の平面図である。なお、図５及び図６では、ロータコア（21）を型内に入れた状態を示している。
【００３３】
成形型（40）は、ロータコア（21）を内嵌め状に配置することができる凹部（41a）が形成された固定型（41）と、その凹部（41a）の開口側に設けられた板状の可動型（42）とで構成されており、それらが型締めされて固定型（41）の凹部（41a）が可動型（42）によって閉じられ、それによって内部にキャビティ（43）が形成されるように構成されている。
【００３４】
固定型（41）の凹部（41a）内には、ロータコア（21）の軸穴（23）を嵌め込む円柱状のセンターピン（41b）が設けられている。センターピン（41b）は、凹部（41a）内におけるロータコア（21）の位置決めに利用する。また、固定型（41）には、凹部（41a）の周囲には、永久磁石（44）とポールピース（45）とが周方向に交互に配置されている（図６参照）。ポールピース（45）は、ロータ（20）のボンド磁石（26）と１対１に対応するように、磁極数に応じた数が設けられており、したがって、本実施形態では、４つのポールピース（45）が設けられ、また、永久磁石（44）も同数設けられている。この構成によって成形型（40）では、キャビティ（43）内に磁場を発生させることができる。具体的に、成形型（40）では、各ポールピース（45）が、接触する永久磁石（44）からの磁束をキャビティ（43）にセットされたロータコア（21）に印加する。
【００３５】
可動型（42）には、スプール（46）、及びそこから分岐したランナー（47）、並びにそれに連続してキャビティ（43）に開口したゲート（48）がそれぞれ形成されている。ゲート（48）は、キャビティ（43）に設けられたロータコア（21）における磁石用スロット（24）に対応する位置に設けられている。
【００３６】
ボンド磁石（26）の形成に際し、射出成形機に成形型（40）を装着し、ロータコア（21）を、固定型（41）の凹部（41a）に配置する。このとき、本実施形態では、ロータコア（21）の周囲を予め断熱材（50）で包んでおいて、断熱材（50）に包まれた状態のロータコア（21）を凹部（41a）内にセットする。つまり、ロータコア（21）を断熱材（50）で包み、それを凹部（41a）内にセットする工程は、本発明の成形型（40）とロータコア（21）とを断熱材（50）で区画する工程の一例である。
【００３７】
図７は、ロータコア（21）への断熱材（50）の装着状態を例示する。この例では、ロータコア（21）における軸方向の両端面、外周円筒面（ティース部（13）に対向する外周面）、及び軸穴（23）の内周面を断熱材（50）で覆ってある。換言すれば、本実施形態では、ロータコア（21）が、可動型（42）のキャビティ（43）側の面、凹部（41a）の外周側の面、及びセンターピン（41b）の外周側の面に対向する部分を断熱材（50）で覆っている。これにより、この例ではロータコア（21）の全体が断熱材（50）によって成形型（40）と区画される。
【００３８】
この断熱材（50）には、種々の材質や形態が考えられる。本実施形態の断熱材（50）は、ロータコア（21）よりも熱伝導率が小さいもので、且つ、厚さがエアギャップ（G）よりも薄いシート状の部材を用いている。ここでは一例としてポリイミドのフィルムを採用した。なお、ボンド磁石（26）の形成に際して、ボンド磁石用材料（26a）を磁石用スロット（24）に注入する必要があるので、断熱材（50）には、ゲート（48）に対応する位置に貫通孔（51）を形成してある（図５参照）。
【００３９】
次いで、固定型（41）及び可動型（42）を型締めする。このとき、ロータコア（21）が成形型（40）のキャビティ（43）に配置される。図５に示すように、この例では、ロータコア（21）は、成形型（40）と断熱材（50）によって区画され、直接的に接している箇所がない。
【００４０】
続いて、射出成形機から成形型（40）にボンド磁石用材料（26a）を射出供給して、永久磁石（44）の磁場によってボンド磁石用材料（26a）を磁場配向させる工程を実施する。なお、図５には、スプール（46）を通過してランナー（47）、及びゲート（48）に到達したボンド磁石用材料（26a）をハッチングで示した。
【００４１】
ここで、本実施形態で用いるボンド磁石用材料（26a）は、磁性を帯びていない粉状乃至粒状の磁石材料とバインダーとを混合したものである。このとき、射出成形機において加熱及び混練されて流動体となったボンド磁石用材料（26a）は、成形型（40）内のスプール（46）及びランナー（47）を流動してゲート（48）からキャビティ（43）内に入り、断熱材（50）の貫通孔（51）を経由して、磁石用スロット（24）に流入する。そして、ボンド磁石用材料（26a）は、固化すると共にポールピース（45）からの磁束によって磁場配向及び着磁が行われてボンド磁石（26）に形成される。
【００４２】
このとき、ロータコア（21）の周囲には断熱材（50）が設けられているので、磁石用スロット（24）内のボンド磁石用材料（26a）から、ロータコア（21）を介した成形型（40）への伝熱は、断熱材（50）を用いない工法（従来工法）と比べて低減する。
【００４３】
なお、ボンド磁石（26）は、ボンド磁石用材料（26a）注入側の端面にはゲートマーク（27）が形成される。このゲートマーク（27）の付近には、断熱材（50）の痕跡（例えば段差）が形成される場合がある。また、ボンド磁石用材料（26a）注入側の端面には、断熱材（50）の凹凸が転写される場合がある。なお、ボンド磁石（26）のもう一方の端面は、固定型（41）の凹部（41a）の底面が転写された平坦面に形成される。
【００４４】
続いて、成形型（40）を開き、固定型（41）から、ボンド磁石（26）が充填されたロータコア（21）を取り出す。また、断熱材（50）をロータコア（21）から取り外す。そして、図８に示すように、ボンド磁石（26）が充填されたロータコア（21）の軸方向両端に端板（28）を固定する。なお、端板（28）とロータコア（21）との固定には、例えばリベットやボルト（図示は省略）を用いることができる。
【００４５】
以上のようにして得られたロータ（20）には、駆動軸（30）を例えば焼き嵌め（絞まり嵌めの一例）によって固定する。なお、射出成形によりボンド磁石（26）を形成する前のロータコア（21）に、この駆動軸（30）の焼き嵌めを行ってもよい。
【００４６】
〈本実施形態における効果〉
以上のように、本実施形態では、ボンド磁石（26）の形成に際して、ロータコア（21）よりも熱伝導率が小さな断熱材（50）を用いることによって、ロータコア（21）からの放熱を抑制し、またロータコア（21）が断熱材（50）によって覆われることで、直接空気に触れなくなるので、成形型（40）とロータコア（21）との隙間における空気の対流によって、ロータコア（21）の熱が奪われにくくなる。このようにして、磁石用スロット（24）内でのボンド磁石用材料（26a）の流動性悪化が抑制され、流動性悪化に起因する配効率の低下も抑制される。
【００４７】
また、断熱材（50）の厚さをエアギャップ（G）よりも小さくしてあるので、ボンド磁石用材料（26a）を確実に磁場配向させることが可能になる。
【００４８】
《発明の実施形態２》
図９は、本発明の実施形態２に係るロータ（20）の製造方法の実施に用いる成形型（40）を示す。この図９は、ロータコア（21）を型内に入れた状態を示している。
【００４９】
本実施形態では、図９に示すように、ロータコア（21）の軸方向両端面用の断熱材（50）として、ロータ（20）の軸方向両端部に設けられる端板（28）を用いている。この端板（28）は、非磁性体の材料（例えばステンレス鋼）を用いて形成した円板状の部材であり、その中央に、ロータコア（21）の軸穴（23）に対応した貫通孔を有している。
【００５０】
そして、本実施形態では、２つの端板（28）をロータコア（21）に予め固定し、そのロータコア（21）を凹部（41a）にセットする。それにより、可動型（42）に面した端板（28）は、ゲート（48）に対向することになるので、その端板（28）には、ゲート（48）に対応する位置に、射出されたボンド磁石用材料（26a）を磁石用スロット（24）に導くための貫通孔（51）を形成してある。
【００５１】
また、ロータコア（21）の端板（28）以外の部分については、実施形態１と同様にシート状の断熱材（50）（以下、シート状断熱材（50）とも呼ぶ）で包めば、その部分と成形型（40）とを区画できる。すなわち、この場合は、ロータコア（21）に端板（28）を取り付ける工程、及び、そのロータコア（21）をシート状断熱材（50）で包む工程が本発明の成形型（40）とロータコア（21）とを断熱材（50）で区画する工程に相当する。なお、シート状断熱材（50）は、永久磁石（44）からの磁束が通過する部分については、ロータコア（21）よりも熱伝導率を小さく、且つ、厚さをエアギャップ（G）よりも薄くするのが好ましい。この例で上記磁束が通過する部分は、断熱材（50）において、ロータコア（21）の外周円筒面に対向する部分である。
【００５２】
以上のように端板（28）を断熱材（50）として利用しても、ボンド磁石（26）の形成に際し、ロータコア（21）からの放熱を抑制し、またロータコア（21）が断熱材（50）によって覆われることで、直接空気に触れなくなるので、成形型（40）とロータコア（21）との隙間における空気の対流によって、ロータコア（21）の熱が奪われにくくなる。したがって、本実施形態でも実施形態１と同様の効果を得ることが可能になる。
【００５３】
《その他の実施形態》
なお、ロータコア（21）の一部分のみを断熱材（50）によって成形型（40）と区画するようにしてもよい。
【００５４】
また、断熱材（50）の設置位置に応じて、その厚さを変えたり、その熱伝導率を変えたりすることも可能である。
【００５５】
また、各実施形態で説明したロータの製造方法は、電動機用のロータの他に、発電機のロータの製造にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、回転電気機械のロータの製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１      電動機（回転電気機械）
２１      ロータコア
２６      ボンド磁石
２６ａ    ボンド磁石用材料
２８      端板
４０      成形型
４３      キャビティ
４８      ゲート
７０      断熱材
７１      貫通孔
【図１】
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【図２】
2017079575.tif 000004
【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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