(57)【要約】【課題】簡単且つ確実に、磁石を固定するための樹脂の熱硬化の品質及び加熱時間を安定化させることを可能にする。【解決手段】製造装置４０は、ロータ１０を周回して配置される円環状の加熱機構４８と、前記ロータ１０の中心軸を基準にして前記ロータ１０を保持する保持機構７０と、前記ロータ１０の中心軸を基準にして前記保持機構７０を回転させる回転機構７２と、前記ロータ１０の中心軸を前記加熱機構４８の径方向に移動させる径方向移動機構７４とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に連結される円筒状のロータコアに形成された開口部に磁石を収容するとともに、前記開口部に樹脂を注入したロータを配置し、前記樹脂を加熱固化させるための回転電機用ロータの製造装置であって、
前記ロータを周回して配置される円環状の加熱機構と、
前記ロータの中心軸を基準にして前記ロータを保持する保持機構と、
前記ロータの中心軸を基準にして前記保持機構を回転させる回転機構と、
前記ロータの中心軸を前記加熱機構の径方向に移動させる径方向移動機構と、
を備え、
前記径方向移動機構を介して前記ロータの中心軸を前記加熱機構の中心から偏心させた状態で、前記回転機構を介して前記ロータを回転させながら、前記加熱機構を介して前記樹脂を加熱固化させることを特徴とする回転電機用ロータの製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の製造装置において、前記保持機構を前記ロータの軸方向に移動させる軸方向移動機構と、
前記ロータを載置して搬送する搬送パレットと、
を備え、
前記搬送パレット上の前記ロータを前記保持機構により保持した後、前記軸方向移動機構の作用下に、前記ロータを前記搬送パレットから取り出して前記加熱機構の内方に配置させることを特徴とする回転電機用ロータの製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の製造装置において、前記加熱機構を前記ロータの軸方向に沿って往復させる軸方向往復機構を備え、
前記回転機構を介して前記ロータを回転させながら、前記軸方向往復機構を介して前記加熱機構を前記軸方向に往復動作させることにより、前記樹脂を加熱固化させることを特徴とする回転電機用ロータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に連結される円筒状のロータコアに形成された開口部に磁石を収容するとともに、前記開口部に樹脂を注入したロータを配置し、前記樹脂を加熱固化させるための回転電機用ロータの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を構成するロータとして、例えば、薄板鋼板を積層した円筒状のロータコアを備え、このロータコアに形成された複数の開口部（収納溝）に磁石を組み込んだ磁石埋め込み型ロータが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている永久磁石モータのロータでは、ロータコアには円周方向に複数のスロットが形成され、接着剤を入れた当該スロット内に永久磁石が挿入され、ロータコアにエンドプレートが重ねられてスロットが塞がれている。そして、上下を逆転させることによりスロット内の下側にあった接着剤を上側に垂らし、そのスロット内に挿入された永久磁石のほぼ全体に付着した接着剤を、ロータコアの外周側に配置されたヒータを用いて熱硬化させている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０４２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の従来技術では、短時間に接着剤を加熱硬化できるヒータとして、例えば、高周波加熱装置が用いられている。その際、高周波加熱装置は、誘導加熱用コイルを備えているが、このコイルは、形状のばらつきがあり、真円に形成されていない場合がある。一方、ロータコアの配置状態によっては、このロータコアの外周とコイルとの位置にばらつきが発生するおそれがある。しかも、ロータコアの外形寸法等に製造誤差が存在し易い。
【０００６】
これにより、ロータコアとコイルとの間隙は、場所や位相等によって異なってしまう。この間隔のばらつきは、加熱温度のムラとなり、接着剤の熱硬化の品質や加熱時間が安定しないという問題がある。
【０００７】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つ確実に、磁石を固定するための樹脂の熱硬化の品質及び加熱時間を安定化させることが可能な回転電機用ロータの製造装置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】
【０００８】
本発明は、回転軸に連結される円筒状のロータコアに形成された開口部に磁石を収容するとともに、前記開口部に樹脂を注入したロータを配置し、前記樹脂を加熱固化させるための回転電機用ロータの製造装置に関するものである。
【０００９】
この製造装置は、ロータを周回して配置される円環状の加熱機構と、前記ロータの中心軸を基準にして前記ロータを保持する保持機構と、前記ロータの中心軸を基準にして前記保持機構を回転させる回転機構と、前記ロータの中心軸を前記加熱機構の径方向に移動させる径方向移動機構とを備えている。
【００１０】
そして、径方向移動機構を介してロータの中心軸を加熱機構の中心から偏心させた状態で、回転機構を介してロータを回転させながら、前記加熱機構を介して樹脂を加熱固化させている。
【００１１】
また、この製造装置は、保持機構をロータの軸方向に移動させる軸方向移動機構と、ロータを載置して搬送する搬送パレットとを備え、前記搬送パレット上の前記ロータを前記保持機構により保持した後、前記軸方向移動機構の作用下に、前記ロータを前記搬送パレットから取り出して加熱機構の内方に配置させることが好ましい。
【００１２】
さらに、この製造装置は、加熱機構をロータの軸方向に沿って往復させる軸方向往復機構を備え、回転機構を介して前記ロータを回転させながら、前記軸方向往復機構を介して前記加熱機構を前記軸方向に往復動作させることにより、樹脂を加熱固化させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ロータの中心軸を加熱機構の中心から偏心させた状態で、前記ロータを回転させながら、前記加熱機構を介して樹脂を加熱固化させている。従って、ロータが、偏心した状態で回転するため、前記ロータの所定部位における加熱機構との間隙は、小さく且つ常時、一定に維持されている。
【００１４】
このため、ロータと加熱機構との場所や位相等による間隙のばらつきに起因する温度ばらつきを良好に吸収することができ、加熱温度のムラを低減することが可能になる。これにより、簡単且つ確実に、磁石を固定するための樹脂の熱硬化の品質及び加熱時間を安定化させることができる。
【００１５】
しかも、径方向移動機構により、ロータの偏心量を変更させることが可能になる。従って、機種変更等、外形寸法の異なるロータに容易に対応することができるとともに、段取り替えが簡単に遂行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る製造装置により製造される回転電機用ロータ１０の斜視図であり、図２は、前記ロータ１０の断面図である。
【００１７】
ロータ１０は、円筒状のロータコア１２と、前記ロータコア１２の内径側に鋳造成形されたボス部１４と、前記ボス部１４に固定されるシャフト１６とを備える。シャフト１６が出力軸又は入力軸として作用することにより、回転電機は、モータや発電機として用いられる。ロータ１０の一端は、カラー１８に挿入されるボルト２０によってシャフト１６に固定される。
【００１８】
ロータコア１２は、例えば、周方向で相互に接続された３つの分割ロータコアを有するととともに、複数の磁石２２が収容される。各分割ロータコアは、複数の薄板鋼板２４が軸方向に積層されて積層鉄心を構成するとともに、各磁石２２が収容される複数の開口部（収納溝）２５が所定の角度間隔ずつ離間して形成される。
【００１９】
開口部２５には、樹脂、例えば、シリコーン系（又はエポキシ系）の接着剤が注入され、磁石２２がこの開口部２５内に固定される。ロータ１０の一端側には、複数の薄板鋼板２６が軸方向に積層されて積層鉄心を構成する。
【００２０】
ボス部１４は、後述する製造装置を用いたアルミニウム鋳造（例えば、ダイキャスト）により成形され、ロータコア１２と接合される筒部２８と、前記筒部２８の内径側に設けられる底部３０と、前記底部３０とは反対側に設けられる開口端部３２とを有する。底部３０には、シャフト１６の一端が挿入される中心孔３４が設けられるとともに、前記中心孔３４の周りには、カラー１８が等間隔に配置される。
【００２１】
図３は、本実施形態に係る製造装置４０の一部断面正面図であり、図４は、前記製造装置４０の一部断面側面図である。
【００２２】
製造装置４０は、搬送機構４２の途上に配置されており、この搬送機構４２は、複数の搬送用ローラ４４に沿って矢印Ｂ方向に搬送される搬送パレット４６を備える。この搬送パレット４６上には、ロータ１０が載置される。
【００２３】
製造装置４０は、搬送パレット４６の停止位置上方に位置し、ロータ１０を周回して配置される加熱機構４８を備える。加熱機構４８は、ロータ１０の加熱位置で前記ロータ１０の外周面を周回する円環状誘導加熱コイル５０を備える。誘導加熱コイル５０は、軸方向往復機構５２に連結されるとともに、ケーブル５４ａ、５４ｂを介して誘導加熱電源（ＡＣ電源）５６に接続される。
【００２４】
軸方向往復機構５２は、床面５８に載置されるコイル昇降シリンダ６０を備え、このコイル昇降シリンダ６０から上方に延在するロッド６２に、昇降ベース６３が連結される。この昇降ベース６３には、誘導加熱コイル５０の両端部及びケーブル５４ａ、５４ｂの一端部が接続される。
【００２５】
誘導加熱コイル５０の上方には、ロータ１０の複数の開口部２５からシリコーン漏れが発生することを防止するためのピン部材６４が配設される。ピン部材６４は、スプリング６６の弾性力を介して開口部２５側に付勢され、この開口部２５を閉塞する。誘導加熱コイル５０の内方には、カラー１８に挿入されてロータ１０の位相決めを行う位相決めピン６７ａが配置される。搬送パレット４６には、同様にロータ１０の位相決めを行う位相決めピン６７ｂが設けられる。
【００２６】
床面５８には、架台６８が立設される。架台６８には、ロータ１０の中心軸を基準にして前記ロータ１０を保持する保持機構７０と、前記ロータ１０の中心軸を基準にして前記保持機構７０を回転させる回転機構７２と、前記ロータ１０の中心軸を加熱機構４８の径方向（図３中、矢印Ｂ方向）に移動させる径方向移動機構７４と、前記保持機構７０を前記ロータ１０の軸方向（矢印Ａ方向）に移動させる軸方向移動機構７６とが設けられる。
【００２７】
架台６８の鉛直面７８には、径方向移動機構７４を構成する偏心駆動用モータ８０が装着される。偏心駆動用モータ８０から矢印Ｂ方向に延在するねじ軸８２は、水平スライダ８４に設けられているナット部８６に螺合する。この水平スライダ８４は、鉛直面７８に鉛直方向に所定距離離間し且つ互いに平行して矢印Ｂ方向に延在する水平ガイド８８ａ、８８ｂに支持される。水平スライダ８４の上部側には、略Ｌ字状の取り付け板９０を介して、軸方向移動機構７６を構成するユニット昇降シリンダ９２が固着される。
【００２８】
ユニット昇降シリンダ９２から下方に延在するロッド９４は、昇降スライダ９６に固着される。昇降スライダ９６は、水平スライダ８４に互いに矢印Ｂ方向に離間して鉛直方向（矢印Ａ方向）に延在する一対の昇降ガイド９８ａ、９８ｂに支持される。
【００２９】
昇降スライダ９６の上端には、取り付け板１００を介して保持機構７０を構成する開閉シリンダ１０２が装着される。開閉シリンダ１０２から鉛直下方向にボールスプライン１０４が延在するとともに、前記ボールスプライン１０４は、複数の支持部１０６を介して昇降スライダ９６に支持される。
【００３０】
ボールスプライン１０４の下端部には、コレットチャック１０８が連結される。コレットチャック１０８は、ロータ１０の中心孔３４内に挿入されて拡径することにより、前記中心孔３４を形成する内壁面に押圧されて前記ロータ１０を保持する。
【００３１】
回転機構７２は、昇降スライダ９６に取り付け台１１０を介して装着されるワーク回転用モータ１１２を備える。このワーク回転用モータ１１２の回転軸１１４には、プーリ１１６が固着される。ボールスプライン１０４には、プーリ１１８が係合しており、前記プーリ１１６、１１８にタイミングベルト１２０が架け渡される。
【００３２】
このように構成される製造装置４０の動作について、以下に説明する。
【００３３】
先ず、搬送機構４２を構成する搬送パレット４６は、ロータ１０を載置して製造装置４０に対応する位置に搬送される。ロータ１０は、各開口部２５に樹脂（シリコーン系又はエポキシ系の接着剤）が注入されるとともに、磁石２２が収容されている。
【００３４】
次いで、軸方向移動機構７６を構成するユニット昇降シリンダ９２が駆動され、ロッド９４が鉛直下方向に進出する。このため、ロッド９４に固着される昇降スライダ９６は、昇降ガイド９８ａ、９８ｂの案内作用下に、水平スライダ８４の鉛直面に沿って鉛直下方向に移動する。
【００３５】
昇降スライダ９６には、保持機構７０が装着されている。従って、前記保持機構７０を構成するコレットチャック１０８は、下降して搬送パレット４６上のロータ１０の中心孔３４内に配置される。この状態で、保持機構７０を構成する開閉シリンダ１０２が駆動され、ボールスプライン１０４の変位作用下に、コレットチャック１０８が拡径する。これにより、コレットチャック１０８を介して中心孔３４の内周面が押圧保持される。
【００３６】
そして、軸方向移動機構７６を構成するユニット昇降シリンダ９２は、前記とは逆方向に駆動され、昇降スライダ９６が上昇される。従って、昇降スライダ９６に装着されている保持機構７０は、コレットチャック１０８を介しロータ１０の中心軸を基準にして前記ロータ１０を保持した状態で上昇する。このため、ロータ１０は、加熱機構４８を構成する誘導加熱コイル５０内の所定の加熱位置に配置される。
【００３７】
その際、ロータ１０の各開口部２５の開放上端部は、ピン部材６４により閉塞され、前記開口部２５内の樹脂の漏れを防止する。一方、ロータ１０の所定のカラー１８には、位相決めピン６７ａが嵌合して前記ロータ１０の位相決めが行われる。
【００３８】
そこで、径方向移動機構７４を構成する偏心駆動用モータ８０が駆動される。偏心駆動用モータ８０には、ねじ軸８２が連結されており、このねじ軸８２が所定の方向に回転することによって、水平スライダ８４は、水平ガイド８８ａ、８８ｂの案内作用下に、誘導加熱コイル５０の径方向（矢印Ｂ方向）に移動する。
【００３９】
図５に示すように、誘導加熱コイル５０の中心Ｏに対して、ロータ１０の中心軸（回転機構７２の回転中心）Ｏ１が所定の距離Ｌだけ偏心する。これにより、誘導加熱コイル５０とロータ１０の外周面との間には、最小間隙Ｓが設定される。
【００４０】
上記のように、ロータ１０の中心軸Ｏ１を加熱機構４８の中心Ｏから偏心させた状態で、回転機構７２を構成するワーク回転用モータ１１２が駆動される。このため、ワーク回転用モータ１１２の回転軸１１４に固着されるプーリ１１６と、ボールスプライン１０４に装着されるプーリ１１８とに架け渡されるタイミングベルト１２０の周回走行作用下に、前記ボールスプライン１０４が回転を開始する。
【００４１】
ボールスプライン１０４の端部には、ロータ１０が、コレットチャック１０８を介して前記ロータ１０の中心軸Ｏ１を基準にして保持されている。従って、ロータ１０は、誘導加熱コイル５０の中心Ｏに対して、中心孔３４が偏心した状態で回転する。
【００４２】
一方、加熱機構４８では、誘導加熱電源５６からケーブル５４ａ、５４ｂを介して誘導加熱コイル５０に交流電流が供給される。このため、誘導加熱コイル５０に磁界が発生し、ロータ１０が誘導加熱される。これにより、ロータ１０の各開口部２５に注入されている樹脂が加熱固化し、前記開口部２５内に磁石２２が固定される。
【００４３】
この場合、本実施形態では、図５に示すように、ロータ１０は、中心軸Ｏ１が誘導加熱コイル５０の中心Ｏから偏心した状態で回転している。このため、誘導加熱コイル５０とロータ１０の外周との最小間隙Ｓは、常時一定に維持されている。従って、ロータ１０は、最小間隙Ｓの部分で、加熱機構４８を介してこのロータ１０に付与される熱量が一挙に増加し、偏心させない場合に比べて、全体としての熱量が向上し、加熱時間の短縮化を図ることができる。
【００４４】
しかも、ロータ１０は、回転機構７２を介して回転している。これにより、ロータ１０と誘導加熱コイル５０との場所や位相等による温度ばらつきを良好に吸収することができ、加熱温度のムラを低減することが可能になる。従って、簡単且つ確実に、各磁石２２を固定するための樹脂の熱硬化の品質及び加熱時間の安定化を図ることが可能になるという効果が得られる。
【００４５】
しかも、本実施形態では、径方向移動機構７４によりロータ１０の偏心量を変更させることができる。このため、機種変更等、外径寸法の異なる種々のロータ１０に容易に対応することが可能になるとともに、段取り替えが簡単に遂行されるという利点がある。
【００４６】
また、製造装置４０は、軸方向移動機構７６を備えており、ロータ１０を保持する保持機構７０が昇降可能に構成されている。これにより、搬送パレット４６を介して搬送されるロータ１０は、保持機構７０によって保持された後、上昇されて加熱機構４８に対応して配置される。次に、ロータ１０は、所定の加熱処理が施された後、下降されて、再度、搬送パレット４６上に載置される。従って、ロータ１０のハンドリング性が向上し、生産効率の向上を図ることができる。
【００４７】
さらにまた、製造装置４０は、加熱機構４８を構成する誘導加熱コイル５０を矢印Ａ方向に往復動作させる軸方向往復機構５２を備えている。この軸方向往復機構５２では、誘導加熱コイル５０内に偏心して配置されたロータ１０が回転機構７２を介して回転される際、コイル昇降シリンダ６０の駆動作用下に、昇降ベース６３を矢印Ａ方向に往復動作させることが可能になる。このため、誘導加熱コイル５０によるロータ１０の軸方向の温度ばらつきを可及的に低減させることができる。
【００４８】
さらに、誘導加熱コイル５０の軸方向の寸法よりも軸長の長いロータ１０を用いる際には、前記誘導加熱コイル５０を前記ロータ１０の軸方向に往復動作させることによって、該ロータ１０全体を均一に加熱させることが可能になるという利点がある。
【００４９】
本発明に係る製造装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る製造装置により製造される回転電機用ロータの斜視図である。
【図２】前記ロータの断面図である。
【図３】本実施形態に係る製造装置の一部断面正面図である。
【図４】前記製造装置の一部断面側面図である。
【図５】前記製造装置を構成する加熱機構に前記ロータを偏心して配置した際の説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…ロータ                        １２…ロータコア
１４…ボス部                        ２２…磁石
２５…開口部                        ４０…製造装置
４２…搬送機構                      ４６…搬送パレット
４８…加熱機構                      ５０…誘導加熱コイル
５２…軸方向往復機構                ６０…コイル昇降シリンダ
６４…ピン部材                      ６８…架台
７０…保持機構                      ７２…回転機構
７４…径方向移動機構                ７６…軸方向移動機構
８０…偏心駆動用モータ              ８４…水平スライダ
９２…ユニット昇降シリンダ          ９６…昇降シリンダ
１０２…開閉シリンダ                １０４…ボールスプライン
１０８…コレットチャック            １１２…ワーク回転用モータ
【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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