(57)【要約】【課題】製造コストを抑制しつつ、樹脂の割れを抑制することができるロータコアを実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るロータコアは、スロット８２が形成される積層鋼板８０と、スロット８２に挿入され、樹脂７０によって固定される磁石９０と、を備えたロータコアであって、樹脂７０におけるロータコアの端面から露出する部分に、磁石９０を樹脂７０によって固定する際に生じる磁石９０と樹脂７０との線膨張差に起因する応力を開放させる凹部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットが形成される積層鋼板と、
前記スロットに挿入され、樹脂によって固定される磁石と、
を備えたロータコアであって、
前記樹脂における前記ロータコアの端面から露出する部分に、前記磁石を前記樹脂によって固定する際に生じる前記磁石と前記樹脂との線膨張差に起因する応力を開放させる凹部を有する、ロータコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコアに関し、例えば、積層鋼板のスロットに挿入された磁石が樹脂によって固定されたロータコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハイブリッド自動車などの電動モーターのロータコアは、積層鋼板のスロットに挿入された磁石が樹脂によって固定された構成である。このようなロータコアは、積層鋼板のスロットに磁石を挿入し、当該スロットに樹脂を注入することで磁石を固定するが、冷熱サイクル時の磁石と樹脂との線膨張差により、特に、磁石角部に位置する樹脂に高応力が発生する。その結果、樹脂に割れが生じ、樹脂が脱落する虞がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１のロータコアは、磁石角部近傍に補強材を配置し、磁石角部に位置する樹脂の割れを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８３５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のロータコアは、磁石角部に位置する樹脂の割れを抑制するために、磁石角部近傍に補強材を配置する必要がある。そのため、特許文献１のロータコアは、製造コストが上昇する課題を有する。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、製造コストを抑制しつつ、樹脂の割れを抑制することができるロータコアを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るロータコアは、
スロットが形成される積層鋼板と、
前記スロットに挿入され、樹脂によって固定される磁石と、
を備えたロータコアであって、
前記樹脂における前記ロータコアの端面から露出する部分に、前記磁石を前記樹脂によって固定する際に生じる前記磁石と前記樹脂との線膨張差に起因する応力を開放させる凹部を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、製造コストを抑制しつつ、樹脂の割れを抑制することができるロータコアを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１のロータコアを製造するために、樹脂注入装置を用いて積層鋼板のスロット内に樹脂を注入する様子を模式的に示す縦部分断面図である。
【図２】実施の形態１のロータコアを製造するために用いる第１のコアプレート、第２のコアプレート及び磁石を模式的に拡大して示す縦断面図である。
【図３】実施の形態１の第１のコアプレートを模式的に示す平面図である。
【図４】実施の形態１の第１のコアプレートの樹脂注入孔並びに突出部、磁石及びロータコアのスロットの平面的な配置を説明するための図である。
【図５】磁石を固定するために注入した樹脂及び当該磁石の冷却時に、磁石に発生する変形を説明するための図である。
【図６】実施の形態２のロータコアを製造するために用いる第１のコアプレート、第２のコアプレート及び磁石を模式的に拡大して示す縦断面図である。
【図７】実施の形態２の第１のコアプレートの樹脂注入孔並びに突出部、磁石及びロータコアのスロットの平面的な配置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
＜実施の形態１＞
本実施の形態のロータコアを説明する。先ず、本実施の形態のロータコアを製造するために用いる樹脂注入装置の構成を簡単に説明する。図１は、本実施の形態のロータコアを製造するために、樹脂注入装置を用いて積層鋼板のスロット内に樹脂を注入する様子を模式的に示す縦部分断面図である。図２は、本実施の形態のロータコアを製造するために用いる第１のコアプレート、第２のコアプレート及び磁石を模式的に拡大して示す縦断面図である。図３は、本実施の形態の第１のコアプレートを模式的に示す平面図である。
【００１２】
樹脂注入装置１は、図１に示すように、第１の固定型１０及びモールド金型２０を備えている。第１の固定型１０は、下面に平面部を備えている。モールド金型２０は、第１のコアプレート３０、第２のコアプレート４０、ランナープレート５０及び第２の固定型６０を備えている。
【００１３】
第１のコアプレート３０は、図１及び図２に示すように、樹脂注入孔３１及び突出部３２を有する板状部材である。樹脂注入孔３１は、第１のコアプレート３０の上面から下面まで貫通している。例えば、樹脂注入孔３１は、樹脂注入装置１の上方へ向かうに従って細くなる、円錐台形状である。このような樹脂注入孔３１は、積層鋼板８０の１つのスロット８２に対して複数個（例えば、２個）割り当てられるように配置されている。但し、樹脂注入孔３１の個数及び形状は、適宜変更することができる。
【００１４】
突出部３２は、図１及び図２に示すように、樹脂注入装置１の上方（即ち、第１の固定型１０側）に向かって突出する。例えば、突出部３２は、縦断面視が二等辺三角形の倒三角柱形状である。このような突出部３２は、図１乃至図３に示すように、隣接する樹脂注入孔３１の間に配置されている。
【００１５】
第２のコアプレート４０は、樹脂注入孔４１を有する板状部材である。樹脂注入孔４１は、第２のコアプレート４０の上面から下面まで貫通している。例えば、樹脂注入孔４１は、樹脂注入装置１の上方へ向かうに従って細くなる、円錐台形状である。そして、樹脂注入孔４１は、第１のコアプレート３０の樹脂注入孔３１に対応するように配置されている。但し、樹脂注入孔４１の個数及び形状は、適宜変更することができる。
【００１６】
このような第２のコアプレート４０は、第１のコアプレート３０の樹脂注入孔３１と第２のコアプレート４０の樹脂注入孔４１とが連通するように、第１のコアプレート３０の下方に配置されている。このとき、第２のコアプレート４０の上面と第１のコアプレート３０の下面とは略面接触している。
【００１７】
ランナープレート５０は、樹脂通路５１を有する板状部材である。樹脂通路５１は、ランナープレート５０の下面に注入口５２を備えている。また、樹脂通路５１は、ランナープレート５０の上面に注出口５３を備えている。
【００１８】
このようなランナープレート５０は、第２のコアプレート４０の樹脂注入孔４１とライナープレート５０の樹脂通路５１とが連通するように、第２のコアプレート４０の下方に配置されている。このとき、ランナープレート５０の上面と第２のコアプレート４０の下面とは略面接触している。
【００１９】
第２の固定型６０は、樹脂充填容器６１及びプランジャー６２を備えている。樹脂充填容器６１には、樹脂７０が充填される。プランジャー６２は、樹脂充填容器６１内に充填された樹脂７０を押し出す。
【００２０】
このような第２の固定型６０は、ランナープレート５０の注入口５２と第２の固定型６０の樹脂充填容器６１の出口が連通するように、ランナープレート５０の下方に配置されている。このとき、第２の固定型６０の上面とランナープレート５０の下面とは略面接触している。
【００２１】
なお、モールド金型２０は、上述の構成に限らない。トランスフアー成形機、射出成形機など、所望の圧力で樹脂７０を注入できれば、機種や構造を問わない。
【００２２】
次に、上述の構成の樹脂注入装置１を用いてロータコアを製造する流れを説明する。先ず、第１の固定型１０とモールド金型２０との間に配置される、積層鋼板８０及び磁石９０の構成を簡単に説明する。図４は、本実施の形態の第１のコアプレートの樹脂注入孔並びに突出部、磁石及びロータコアのスロットの平面的な配置を説明するための図である。
【００２３】
積層鋼板８０は、図１に示すように、複数枚の鋼板８１が積層されており、磁石９０が挿入されるスロット８２や回転軸が嵌合される軸孔（図示を省略）を備えている。これらのスロット８２及び軸孔は、鋼板８１の積層方向に貫通している。
【００２４】
磁石９０は、棒状（例えば、略四角柱形状）に形成されている。そして、磁石９０は、当該磁石９０の長手方向が積層鋼板８０における鋼板８１の積層方向に延在するように、積層鋼板８０のスロット８２内に配置されている。
【００２５】
ちなみに、本実施の形態の磁石９０は、鋼板８１の積層方向に沿った面で左右に分割されており、隣接する分割片９１の側面が略面接触している。但し、磁石９０の形状及び分割片９１の個数は、適宜変更することができる。
【００２６】
このような積層鋼板８０及び磁石９０を第１の固定型１０とモールド金型２０との間に配置する。詳細には、スロット８２内に磁石９０が挿入された積層鋼板８０を鋼板８１の積層方向から第１の固定型１０とモールド金型２０とで挟み込んで押圧する。
【００２７】
このとき、積層鋼板８０の上面は、第１の固定型１０の下面に略面接触する。そして、積層鋼板８０のスロット８２の上方は、第１の固定型１０によって塞がれる。また、積層鋼板８０の下面は、第１のコアプレート３０の上面と略面接触する。さらに、図４に示すように、樹脂注入装置１の上下方向から見て、積層鋼板８０のスロット８２内に第１のコアプレート３０の樹脂注入孔３１が配置され、当該スロット８２の下方における第１のコアプレート３０の樹脂注入孔３１と重なる部分の他の部分は、第１のコアプレート３０によって塞がれる。ここで、樹脂注入装置１の上下方向から見て、第１のコアプレート３０の樹脂注入孔３１の中心と、磁石９０における分割片９１の下面の中心とが一致していることが好ましい。
【００２８】
加えて、磁石９０の下面が第１のコアプレート３０における突出部３２の頂部と接触することで当該磁石９０が支持され、磁石９０の上面が第１の固定型１０の下面に略面接触する。これにより、磁石９０は、積層鋼板８０のスロット８２内で固定される。
【００２９】
また、第１のコアプレート３０における突出部３２の長手方向は、図４に示すように、積層鋼板８０のスロット８２の短手方向に略横断するように配置される。そのため、突出部３２の頂部は、磁石９０の厚さ方向（図５を参照）に延在する。ここで、突出部３２の頂部は、磁石９０の分割片９１相互の突き合せ面に沿って配置されていることが好ましい。
【００３０】
次に、樹脂充填容器６１に樹脂７０を充填し、当該樹脂７０をプランジャー６２で押し出す。これにより、樹脂７０がランナープレート５０の樹脂通路５１、第２のコアプレート４０の樹脂注入孔４１及び第１のコアプレート３０の樹脂注入孔３１を通って積層鋼板８０のスロット８２内に注入される。
【００３１】
このとき、樹脂７０は、図４に示すように、第１のコアプレート３０の突出部３２の両側から注入される。そのため、第１のコアプレート３０の突出部３２の近傍まで樹脂７０を略隙間無く注入することができる。ちなみに、図４では、樹脂７０の流れの方向の一例を矢印で示している。
【００３２】
その後、樹脂７０を固化させると、積層鋼板８０のスロット８２内に磁石９０が樹脂７０によって固定されたロータコアを製造できる。このとき、突出部３２によって、樹脂７０における磁石９０の下面を覆う部分にノッチ部７１が形成される。つまり、ノッチ部７１は、樹脂７０における磁石９０の下面を覆う他の部分に対して薄く、剛性が低い部分となる。
【００３３】
ここで、図５は、磁石を固定するために注入した樹脂及び当該磁石の冷却時に、磁石に発生する変形を説明するための図である。図５に示すように、注入した樹脂７０及び磁石９０の冷却時において、例えば、磁石９０の長手方向及び幅方向には、当該磁石９０に対して伸び変形が発生する。一方、磁石９０の厚さ方向には当該磁石９０に対して収縮変形が発生する。
【００３４】
このとき、冷熱サイクル時に樹脂７０と磁石９０との線膨張差に起因する応力が樹脂７０に発生するが、本実施の形態では、上述のように樹脂７０にノッチ部７１が形成されるので、低剛性部であるノッチ部７１に樹脂７０と磁石９０との線膨張差に起因する応力が集中して亀裂が生じ、当該応力を開放する。
【００３５】
これにより、樹脂７０における磁石９０の角部に発生する応力集中を緩和することができる。よって、樹脂７０における磁石９０の角部近傍の割れを抑制することができる。ここで、本実施の形態の突出部３２の頂部は、磁石９０の厚さ方向に延在しているので、樹脂７０がノッチ部７１で亀裂が生じることにより、磁石９０の長手方向の変形だけでなく、磁石９０の幅方向の変形も良好に吸収することができる。
【００３６】
上述のように製造したロータコアは、磁石９０を樹脂７０によって固定する際に生じる磁石９０と樹脂７０との線膨張差に起因する応力を開放させるノッチ部（凹部）７１が樹脂７０におけるロータコアから露出する端面に形成された構成となる。
【００３７】
このように本実施の形態では、引用文献１のロータコアのような補強材を用いなくても、樹脂７０における磁石９０の角部近傍の割れを抑制することができ、ロータコアを安価に製造することができる。また、例えば、割れた樹脂の飛散を防止するために、ロータコアの一端を金属製のプレートで覆う必要がない。
【００３８】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、縦断面視が二等辺三角形の倒三角柱形状の突出部３２を用いて樹脂７０にノッチ部７１を形成しているが、この限りではない。図６は、本実施の形態のロータコアを製造するために用いる第１のコアプレート、第２のコアプレート及び磁石を模式的に拡大して示す縦断面図である。図７は、本実施の形態の第１のコアプレートの樹脂注入孔並びに突出部、磁石及びロータコアのスロットの平面的な配置を説明するための図である。なお、本実施の形態は、実施の形態１と略等しいので、重複する説明は省略し、等しい要素には、等しい符号を用いて説明する。
【００３９】
図６及び図７に示すように、本実施の形態の第１のコアプレート３００の突出部３０１は、縦断面視が台形の倒台形柱形状である。ここで、突出部３０１は、耐熱性があり、柔軟性のあるシリコンゴムやフッ素ゴム、フッ素樹脂で形成するとよい。これにより、樹脂７０を第１のコアプレート３００から簡単に脱型することができる。
【００４０】
そして、第１の固定型１０とモールド金型とで積層鋼板８０及び磁石９０を挟み込んだ状態で、磁石９０の下面が第１のコアプレート３００における突出部３０１の頂面と接触することで当該磁石９０が支持され、磁石９０の上面が第１の固定型１０の下面に略面接触する。また、第１のコアプレート３００における突出部３０１の長手方向は、磁石９０の幅方向に延在し、樹脂注入装置の上下方向から見て、磁石９０の下面の略中央に配置される。
【００４１】
このような第１のコアプレート３００を用いて樹脂７０を積層鋼板８０のスロット８２内に注入すると、樹脂７０における磁石９０の下面を覆う部分に突出部３０１が転写されて縦断面視が逆台形状のポケット部（凹部)７２が形成される。そして、冷熱サイクル時に樹脂７０と磁石９０との線膨張差に起因する応力が樹脂７０に発生すると、低剛性部であるポケット部７２に樹脂７０と磁石９０との線膨張差に起因する応力が集中して当該ポケット部７２が広がり、当該応力を開放する。これにより、樹脂７０における磁石９０の角部に発生する応力集中を緩和することができる。よって、樹脂７０における磁石９０の角部近傍の割れを抑制することができる。
【００４２】
このように本実施の形態でも、引用文献１のロータコアのような補強材を用いなくても、樹脂７０における磁石９０の角部近傍の割れを抑制することができ、ロータコアを安価に製造することができる。また、例えば、割れた樹脂の飛散を防止するために、ロータコアの一端を金属製のプレートで覆う必要がない。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【００４４】
例えば、樹脂７０にノッチ部７１やポケット部７２を形成したが、冷熱サイクル時に樹脂７０と磁石９０との線膨張差に起因する応力を開放できる凹部であれば、形状は限定されない。
【００４５】
例えば、第１の固定型１０を積層鋼板８０の下方に配置し、モールド金型を積層鋼板８０の上方に配置し、積層鋼板８０の上方から樹脂７０を充填してもよい。
【００４６】
例えば、第１のコアプレートに突出部を形成したが、第１の固定型に突出部を形成してもよい。また、第１のコアプレート及び第１の固定型の両方に突出部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  樹脂注入装置
１０  第１の固定型
２０  モールド金型
３０  第１のコアプレート、３１  樹脂注入孔、３２  突出部
４０  第２のコアプレート、４１  樹脂注入孔
５０  ランナープレート、５１  樹脂通路、５２  注入口、５３  注出口
６０  第２の固定型、６１  樹脂充填容器、６２  プランジャー
７０  樹脂、７１  ノッチ部、７２  ポケット部
８０  積層鋼板、８１  鋼板、８２  スロット
９０  磁石、９１  分割片
３００  第１のコアプレート、３０１  突出部
【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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