JP2008109777A - ロータ、回転電動機およびロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアに形成された貫通孔内に収容された磁石の発錆が抑制されたロータおよび回転電動機を提供すると共に、ロータコアに形成された貫通孔に収容された磁石の発錆が図られたロータの製造方法を提供することである。
【解決手段】ロータは、表面に開口する貫通孔２４が形成されたコア体２０と、貫通孔２４内に収容され、該貫通孔２４の延在方向に配列する両端面３１ａ、３１ｂが貫通孔２４の開口部２４ａ、２４ｂより貫通孔２４内方側に位置する磁石３１と、磁石３１の両端面３１ａ、３１ｂを覆うように、貫通孔２４内に充填された絶縁材料とを備える。
【選択図】図５

Description

この発明は、一般的には、ロータ、回転電動機およびロータの製造方法に関し、より特定的には、コア体に埋設された磁石を備えるロータ、そのロータを備える回転電動機およびそのロータの製造方法に関する。

コア体内に磁石が埋設されたロータの製造方法は、従来から各種提案されている（下記特許文献１〜４参照）。

たとえば、特開２００２−３４１８７号公報に記載されたロータおよび回転電動機の製造方法によれば、まず、磁石の底面を支持する突起部が形成された下型に、複数の貫通孔が形成された積層鉄心を配置する。そして、貫通孔内に磁石を挿入し、突起部で磁石を支持した状態で、上型から樹脂を貫通孔内に充填する。

また、特開２００３−６１２８３号公報に記載されたロータおよび回転電動機の製造方法では、湿度を極力低減した環境下で、酸化防止状態に密封された箱や袋に収容された磁石を取り出す。そして、取り出した磁石を回転子コアに形成された磁石埋設孔に挿入する。その後、磁石埋設孔の開口部を閉塞する端板にて閉塞して、磁石埋設孔内を機密状態に維持する。

なお、ロータの表面に磁石が設けられた回転電動機の製造方法としては、たとえば、特開２００２−３６１６７８号公報に記載されたロータおよび回転電動機の製造方法が記載されている。

この特開２００２−３６１６７８号公報に記載されたロータおよび回転電動機の製造方法によれば、まず、ロータコアを収容可能な型内にロータコアを収容する。そして、型に設けられた位置決めピンで、磁石をロータの所定の位置に固定する。この状態で、型内に樹脂をして、磁石の表面上に樹脂からなる層を形成する。

また、特開２０００−１４０６２号公報に記載された回転電動機およびロータの製造方法によれば、ロータコアの表面に磁石を配置し、その後、この磁石を覆うように磁性材料の金属により構成された円筒状のカバーを設ける。そして、樹脂材料をカバーとロータとの間に充填し、硬化する。

特開２００４−２２２３４６号公報に記載された回転電動機は、複数の積層鋼板を積層して構成されたロータコアと、ステータコアとを備えている。そしてロータコアは、磁石が埋め込まれた開口部が形成されている。そして、この開口部内には、内部に挿入された磁石を両側から挟み込むＣ型のクリップが設けられており、このＣ型のクリップと磁石とは一体にモールド成形され固定される。
特開２００２−３４１８７号公報 特開２００３−６１２８３号公報 特開２００２−３６１６７８号公報 特開２０００−１４０６２号公報 特開２００４−２２２３４６号公報

上記特開２００２−３４１８７号公報に記載されたロータおよび回転電動機の製造方法においては、下型に形成された突起部で磁石を支持した状態で、樹脂を貫通孔内に充填すると、磁石の表面のうち、突起部で支持されている部分の表面には、樹脂が形成されない。このため、その後、下型からロータコアを取り外すと、突起部で支持されていた部分が、外方に露出し、当該部分から磁石が錆びる。

また、特開２００３−６１２８３号公報に記載されたロータおよび回転電動機の製造方法においては、湿気が極力低減された環境を維持するのは、非常に困難であり、僅かな湿気が磁石埋設孔内に収容されたとしても、磁石が錆びるおそれがある。

特開２００２−３６１６７８号公報に記載されたロータおよび回転電動機の製造方法においては、磁石の表面のうち、位置決めピンによって支持された部分に、樹脂が形成されない。このため、当該部分から磁石が錆びるおそれがある。

特開２０００−１４０６２号公報に記載された回転電動機においては、ロータの表面に磁石を覆うカバーを設けることが必須の工程となっている。すなわち、特開２０００−１４０６２号公報に記載されたロータの製造方法は、後付けのカバーをロータコアの表面に装着できることが前提となっている。このため、磁石がロータコアに形成された貫通孔内に挿入されるロータに転用することはできない手法となっている。特開２００４−２２２３４６号公報に記載された回転電動機およびその製造方法によれば、穴部内に磁石を挿入し、磁石の側面をＣ型クリップで押圧固定して、穴部内に樹脂を充填する。このため、磁石を穴部内に挿入したときに、磁石が穴部の中央部で止まらず、所定の位置からずれるおそれがあり、磁石の端面が穴部から露出したりして、磁石の表面の一部に樹脂で覆われない部分が生じる恐れがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、ロータコアに形成された貫通孔内に収容された磁石の発錆が抑制されたロータおよび回転電動機を提供することである。第２の目的は、ロータコアに形成された貫通孔に収容された磁石の発錆が図られたロータの製造方法を提供することである。

本発明に係るロータは、表面に開口する貫通孔が形成されたコア体と、貫通孔内に収容され、該貫通孔の延在方向に配列する両端面が貫通孔の開口部より貫通孔内方側に位置する磁石と、磁石の両端面を覆うように、貫通孔内に充填された絶縁材料とを備える。好ましくは、上記コア体は、貫通孔を規定するコア体の内表面に形成され、磁石を支持する支持部を含む。本発明に係る回転電動機は、上記ロータを備える。

本発明に係るロータの製造方法は、１つの局面では、貫通孔と、該貫通孔を規定するコア体の内表面に形成された突出部とを有するコア体を治具に配置して、貫通孔の一方の開口部を治具の表面で閉塞する工程と、貫通孔の他方の開口部から磁石を貫通孔内に挿入し、貫通孔の延在方向に配列する磁石の端面の一方を突出部で支持して磁石を貫通孔内に収容する工程と、貫通孔内に絶縁材料を充填して、磁石の端面を絶縁材料で覆う工程とを備える。

好ましくは、上記磁石を貫通孔内に収容する工程は、磁石の両端面を貫通孔の開口部より、貫通孔の内方側に位置させて、磁石の両端面と開口部との間に第１、第２空間を規定する工程を含み、貫通孔内に絶縁材料を充填する工程は、第１空間と第２空間とを連通する連通路を介して、第１空間側から供給された絶縁材料を第２空間に充填する。

本発明に係るロータの製造方法は、他の局面では、貫通孔を有するコア体を治具に配置して、貫通孔の一方の開口部を治具の表面で閉塞する工程と、貫通孔の延在方向に配列する磁石の端面の一方を絶縁部材を介して治具の表面上で支持した状態で、磁石を貫通孔内に収容する工程と、貫通孔内に絶縁材料を充填して、磁石の端面を絶縁材料で覆う工程とを備える。

本発明に係るロータの製造方法は、他の局面では、貫通孔が形成されたコア体を、治具に配置する工程と、貫通孔内に磁石を収容する工程と、貫通孔の両開口部から絶縁材料を充填する工程とを備える。

本発明に係るロータおよび回転電動機によれば、樹脂が磁石の端面から貫通孔の開口部までの空間を満たすため、磁石の表面が外方に露出することを抑制することができ、磁石に発錆を抑制することができる。

（実施の形態１）
本実施の形態に係るロータ、回転電動機およびロータの製造方法を図面を用いて、詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１におけるロータを備える回転電動機を示す断面図である。図中に示す回転電動機は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車に搭載されたモータである。

図１を参照して、回転電動機１００は、ロータ１０と、ロータ１０の外周上に配置されたステータ５０とを備える。ロータ１０は、中心軸１０１に沿って延びるシャフト５８に設けられている。シャフト５８は、ロータ１０とともに中心軸１０１を中心に回転する。

ロータ１０は、ロータコア２０と、ロータコア２０に埋設された磁石３１とを有する。すなわち、回転電動機１００は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータである。ロータコア２０は、中心軸１０１に沿った円筒形状を有する。ロータコア２０は、中心軸１０１の軸方向に積層された複数の電磁鋼板２１から構成されている。

ステータ５０は、ステータコア５５と、ステータコア５５に巻回されたコイル５１とを有する。ステータコア５５は、中心軸１０１の軸方向に積層された複数の電磁鋼板５２から構成されている。なお、ロータコア２０およびステータコア５５は、電磁鋼板に限定されず、たとえば圧粉磁心から構成されても良い。

コイル５１は、３相ケーブル６０によって制御装置７０に電気的に接続されている。３相ケーブル６０は、Ｕ相ケーブル６１、Ｖ相ケーブル６２およびＷ相ケーブル６３からなる。コイル５１は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなり、これらの３つのコイルの端子に、それぞれ、Ｕ相ケーブル６１、Ｖ相ケーブル６２およびＷ相ケーブル６３が接続されている。

制御装置７０には、ハイブリッド自動車に搭載されたＥＣＵ（Electrical Control Unit）８０から、回転電動機１００が出力すべきトルク指令値が送られる。制御装置７０は、そのトルク指令値によって指定されたトルクを出力するためのモータ制御電流を生成し、そのモータ制御電流を、３相ケーブル６０を介してコイル５１に供給する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったステータの正面図である。図１および図２を参照して、ステータコア５５は、中心軸１０１に沿った円筒形状を有する。ステータコア５５は、中心軸１０１を中心としてその周方向に配列された複数のティース１を内周面に有する。本実施の形態では、ステータコア５５は、４８個のティース１を有する。

コイル５１は、Ｕ相コイルを構成するコイル５１０〜５１７、Ｖ相コイルを構成するコイル５２０〜５２７およびＷ相コイルを構成するコイル５３０〜５３７からなる。コイル５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７の各々は、周方向に連続する複数のティース１に集中して巻回されている。コイル５１０〜５１７は、最外周に配置されている。コイル５２０〜５２７は、コイル５１０〜５１７の内側であって、それぞれ、コイル５１０〜５１７に対して周方向に一定の位相だけずれた位置に配置されている。コイル５３０〜５３７は、コイル５２０〜５２７の内側であって、それぞれ、コイル５２０〜５２７に対して周方向に一定の位相だけずれた位置に配置されている。

コイル５１０〜５１３は、直列に接続されており、その一方端が端子Ｕ１であり、他方端が中性点ＵＮ１である。コイル５１４〜５１７は、直列に接続されており、その一方端が端子Ｕ２であり、他方端が中性点ＵＮ２である。

コイル５２０〜５２３は、直列に接続されており、その一方端が端子Ｖ１であり、他方端が中性点ＶＮ１である。コイル５２４〜５２７は、直列に接続されており、その一方端が端子Ｖ２であり、他方端が中性点ＶＮ２である。

コイル５３０〜５３３は、直列に接続されており、その一方端が端子Ｗ１であり、他方端が中性点ＷＮ１である。コイル５３４〜５３７は、直列に接続されており、その一方端が端子Ｗ２であり、他方端が中性点ＷＮ２である。

中性点ＵＮ１，ＵＮ２，ＶＮ１，ＶＮ２，ＷＮ１，ＷＮ２は、１点に共通接続されている。端子Ｕ１，Ｕ２は、３相ケーブル６０のＵ相ケーブル６１に接続され、端子Ｖ１，Ｖ
２は、Ｖ相ケーブル６２に接続され、端子Ｗ１，Ｗ２は、Ｗ相ケーブル６３に接続されている。

図３は、ロータコア２０の平面図であり、図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。この図３および図４に示されるように、ロータコア２０は、環状に形成されており、このロータコア２０には、上面から底面に貫通する貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４は、ロータコア２０の周方向に間隔を隔てて複数形成されており、ロータコア２０の中心軸線１０１に沿って延在している。この貫通孔２４内には、磁石３１が収納されており、樹脂２６が磁石３１の表面を覆うように、貫通孔２４内に充填されている。そして、各貫通孔２４の開口部は、樹脂２６によって閉塞されている。

図５は、ロータコア２０の一部を拡大した断面図である。この図５に示されるように、貫通孔２４の延在方向に配列する磁石３１の両端面３１ａ、３１ｂは、開口部２４ａ、２４ｂより、貫通孔２４内方側に位置している。

すなわち、磁石３１のロータコア２０の軸方向の長さは、貫通孔２４の軸方向の長さより短くなるように形成されている。

そして、樹脂２６は、磁石３１の表面を覆うとともに、磁石３１の端面３１ａ、３１ｂから貫通孔２４の開口部２４ａ、２４ｂまでの間に位置する空間２００Ａ，２００Ｂを満たすように形成されている。すなわち、磁石３１は、貫通孔２４内に収納されており、磁石３１の端面３１ａ、３１ｂが樹脂２６によって覆われている。これにより、磁石３１の表面と外気との接触が抑制されており、磁石が錆びることを抑制することができる。なお、磁石３１の端面３１ａ、３１ｂと、ロータコア２０の端面２０ａ、２０ｂとのロータコア２０の軸方向の距離は、たとえば、０．０５ｍｍから０．３ｍｍ程度とされている。

ここで、０．０５ｍｍより小さい場合には、樹脂２６の厚みが薄く、磁石３１と外気との遮断を長期間保持するのが困難なものとなるためである。また、０．３ｍｍより大きくなると、貫通孔２４内で磁石が位置しない領域が大きくなり、回転電動機の性能低下につながるためである。

貫通孔２４を規定するロータコア２０の内壁面と、磁石３１の外周面との間には隙間が形成されており、この隙間にも樹脂２６が充填されている。樹脂２６は、単一の樹脂材料から形成されている。樹脂２６は、ロータコア２０および磁石３１の双方に接触している。樹脂２６は、たとえば、エポキシ、不飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートまたはポリフェニレンスルフィド等の樹脂材料から形成されている。

なお、この図５に示されるように、ロータコア２０は、複数の電磁鋼板２１を積層して構成されている。

図６は、ロータコア２０の端面２０ａ側から見たロータコア２０の一部を拡大した平面図である。この図６および図５に示されるように、ロータコア２０の軸方向端面２０ａに位置する電磁鋼板２１には、磁石３１の端面３１ａを支持する突出部２５Ａ，２５Ｂが形成されている。このため、磁石３１の端面３１ａは、開口部２４ａより、ロータコア２０の軸方向内方に位置する。

なお、突出部２５Ａ、２５Ｂの形状は、磁石３１の端面３１ａの一部を支持可能なものであれば、図６に示す形状に限られない。なお、図７は、開口部２４ａの開口縁部に４箇所に突出部２５Ｄ〜２５Ｆを形成した例を示す平面図である。

なお、本実施の形態１においては、突出部２５Ａ，２５Ｂをロータコア２０の軸方向に位置する一方の端面２０ａに位置する電磁鋼板２１に形成しているが、この位置に限られない。すなわち、磁石３１の端面３１ａと貫通孔２４の開口部２４ａとの間に、樹脂２６が入り込むことが可能な空間ができる程度に、磁石３１の端面３１ａと開口部２４ａとを離間させることができれば、端面２０ａに位置する電磁鋼板２１に限られず、他の電磁鋼板２１に突出部２５Ａ，２５Ｂを形成してもよい。

上記のように構成されたロータおよびこのロータを備えた回転電動機の製造方法について、説明する。図８は、ロータの製造方法を示す断面図であり、図９は、図８に示された製造工程後の製造工程を示す断面図である。図８に示されるように、電磁鋼板２１を複数積層して構成されたロータコア２０を治具２０１の環状凹部（ロータコア収容部）２０１ａ内に配置する。この際、突出部２５Ａ，２５Ｂが形成された電磁鋼板２１が治具２０１の表面上に載置されるようにロータコア２０を配置する。

このようにして、開口部２４ａを治具２０１の表面で閉塞する。その一方で、環状凹部２０１ａの開口部側に位置するロータコア２０の端面２０ｂは、環状凹部２０１ａの開口部と隣り合う表面と略面一となる。このような状態で、開口部２４ｂから磁石３１を貫通孔２４内に挿入する。

貫通孔２４内に挿入された磁石３１は、突出部２５Ａ，２５Ｂによって支持される。そして、磁石３１の端面３１ａが開口部２４ａから、貫通孔２４の延在方向内方に位置している。ここで、磁石３１のロータコア２０の軸方向の長さは、貫通孔２４の軸方向の長さより短くされている。このため、磁石３１の端面３１ａが突出部２５Ａ，２５Ｂによって支持された際に、磁石の端面３１ｂは、開口部２４ｂから貫通孔２４の延在方向内方に位置する。そして、端面３１ｂと開口部２４ｂとの間に空間２００Ｂが規定される。なお、磁石３１を貫通孔２４内に収容可能な支持可能な手段であれば、上記のような突出部２５Ａ，２５Ｂのような手段に限られない。このように、本実施の形態１においては、磁石３１を突出部２５Ａ，２５Ｂで支持しており、磁石３１が所定の位置から位置ずれするそれがない。すなわち、突出部２５Ａ、２５Ｂは弾性変形し難くなっており、磁石３１を貫通孔２４内に挿入したときに、突出部２５Ａ，２５Ｂは確実に磁石３１の端面３１ａを支持することができ、端面３１ａが開口部２４ａから外方に突出することを抑制することができる。特に、突出部２５Ａ，２５Ｂという機械的構造によって磁石３１の位置決めをすることができるので、磁石３１を挿入する際に、磁石３１を挿入する速度や磁石３１に加える押圧力等を正確に制御する必要もない。

磁石３１の周面と、貫通孔２４を規定するロータコア２０の内周面との間には、隙間が形成されており、空間２００Ａと空間２００Ｂとは、この隙間を介して連通している。

そして、図９に示すように、治具２０１上に、射出型２０３と押し型２０４とを備えるインジェクション装置２０２を配置する。射出型２０３内に樹脂材料を供給し、その上に押し型２０４を配置する。そして、押し型２０４を押し込む。射出型２０３のゲート２０５を介して、樹脂材料が貫通孔２４内に注入される。

この際、樹脂材料は、磁石３１の周面と貫通孔２４を規定するロータコア２０の内壁面との隙間のみならず、空間２００Ａ，２００Ｂ内に充填される。

開口部２４ｂ側から樹脂材料を貫通孔２４内に流し込むと、図６に示す隙間４３Ａ〜４３Ｄから樹脂が入り込む。

そして、樹脂材料が、磁石３１の周面と貫通孔２４の周面との隙間に充填される。さらに、貫通孔２４の下端部側にまで垂れ下がった樹脂材料は、図６および図７に示す隙間４３Ａ〜４３Ｄを通って、図９に示す空間２００Ａ内に達する。

そして、空間２００Ａ内に樹脂材料が充填されることにより、磁石３１の端面３１ａの表面は、樹脂材料に覆われる。

その後、さらに、樹脂材料を充填することにより、磁石３１の上端面３１ｂの表面も、樹脂材料によって覆われ、さらに、空間２００Ａ内にも樹脂材料が充填される。このように、磁石３１の全表面を樹脂２６で覆うことで、外気雰囲気に含まれる水分が、磁石３１に達することを抑制することができ、磁石３１に錆びが発生することを防止することができる。さらに、形成された樹脂２６は、磁石３１を貫通孔２４内に保持する役割をも備えている。

なお、貫通孔２４の開口部２４ｂも射出型２０３によって覆われているため、開口部２４ｂから樹脂材料がはみ出すことが抑制されている。これにより、図１に示すシャフト５８が挿入されるロータコア２０の中心に形成された貫通孔に樹脂２６入り込むことを抑制することができる。

上記のように樹脂材料を貫通孔２４内に充填した後に、樹脂材料を固化して、磁石３１の周囲に樹脂２６が形成される。

樹脂材料が固化した後、ロータコア２０を治具２０１から取り外す。そして、図１のように、取り外したロータコア２０をシャフト５８に固定して、回転電動機１００を製造する。

（実施の形態２）
図１０および図１１を用いて、本実施の形態２に係るロータ、回転電動機およびロータの製造方法について説明する。なお、上記図１から図９に示された構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０は、本実施の形態２に係るロータコア２０の断面図である。この図１０に示されるように、磁石３１の端面３１ａには、絶縁部材１２５が設けられている。この絶縁部材１２５の高さは、０．０５ｍｍから０．３ｍｍ程度とされている。

この絶縁部材１２５は、樹脂から形成されており、磁石３１よりも錆びにくい材料が選択される。絶縁部材１２５の端面は、開口部２４ａにまで達している。端面３１ａは、開口部２４ａよりも、貫通孔２４の延在方向内方に位置している。なお、絶縁部材１２５の端面から絶縁部材１２５が設けられた端面３１ａと反対側に位置する端面３１ｂまでの、ロータコア２０の軸方向の長さは、貫通孔２４の軸方向の長さより短い。磁石３１の端面３１ｂは、開口部２４ｂより貫通孔２４の延在方向内方に位置している。磁石３１の端面３１ａ側には、空間２００Ａが規定されており、端面３１ｂ側には、空間２００Ｂが規定されている。そして、樹脂２６が空間２００Ａ、２００Ｂ内に充填されている。

このため、磁石３１と外気との接触が抑制されており、磁石３１が錆びることを抑制することができる。なお、絶縁部材１２５の端面は、樹脂から形成されているため、腐食されがたい。さらに、絶縁部材１２５は、樹脂から形成されているため、磁石３１の表面を保護する機能も有する。絶縁部材１２５は、磁石３１の端面３１ａに接着剤等を介して接着されている。なお、絶縁部材１２５を樹脂２６と同質の樹脂から形成してもよい。

上記のように構成されたロータの製造方法について、図１１を用いて、説明する。図１１は、本実施の形態２に係るロータの製造方法を示す断面図である。この図１１において、治具２０１の環状凹部２０１ａ内にロータコア２０を収容する。そして、環状凹部２０１ａの開口部側に位置する貫通孔２４の開口部２４ｂから磁石３１を挿入する。磁石３１を挿入する際には、絶縁部材１２５が接着された端面３１ａから貫通孔２４内に挿入する。

そして、絶縁部材１２５が、環状凹部２０１ａの底面に当接して、端面３１ａが環状凹部２０１ａの端面から離間する。なお、磁石３１の端面３１ｂも開口部２４ｂよりロータコア２０の軸方向内方に位置している。このように、絶縁部材１２５が端面３１ａを支持しており、貫通孔２４内で磁石が、ロータコア２０の軸方向に位置ずれするおそれがなく、確実に、端面３１ｂを治具２０１の表面から離間させることができる。すなわち、本実施の形態２に係る製造方法においても、上記実施の形態１に係る製造方法と同様に、絶縁部材１２５という機械的要素で磁石３１の位置決めをすることができるので、磁石３１を挿入する際に細やかな制御をする必要がない。

そして、治具２０１上に、射出型２０３と押し型２０４とを備えるインジェクション装置２０２を配置する。射出型２０３内に樹脂材料を供給し、その上に押し型２０４を配置する。押し型２０４を押し込みゲート２０５を介して、樹脂材料を貫通孔２４内に充填する。このようにして、本実施の形態２に係るロータおよび回転電動機を製造することができる。なお、絶縁部材１２５を樹脂２６と同質の材料により構成することにより、絶縁部材１２５と樹脂２６とを一体化させることができる。

また、樹脂２６を充填する際の温度で溶融可能な材料から形成された表面層と、この表面層より内側に形成され、樹脂２６を充填する際の温度より溶融温度が高い樹脂により形成された内層とから構成してもよい。

このような絶縁部材１２５によれば、樹脂２６を形成する際に、表面層が溶融して、樹脂２６と一体化させることができ、さらに、樹脂２６の形成工程中にわたって、内層によって、磁石３１を支持することができる。

（実施の形態３）
図１２および図１３を用いて、本実施の形態３に係るロータ、回転電動機およびロータの製造方法について説明する。なお、上記図１から図１１に示された構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１２は、本実施の形態３に係る回転電動機のロータコア２０の一部を拡大した断面図である。

この図１２に示されるように、ロータコア２０の軸方向に配列する磁石３１の端面３１ａ、３１ｂが、開口部２４ａ、２４ｂから、ロータコア２０の軸方向内方に離間している。

さらに、磁石３１は、貫通孔２４を規定するロータコア２０の内壁面によって支持されていない。すなわち、磁石３１と貫通孔２４を規定するロータコア２０の内壁面とは、非接触状態とされており、磁石３１と、ロータコア２０との間には、樹脂２６が充填されている。なお、磁石３１と貫通孔２４を規定するロータコア２０の内壁面とが非接触状態であるとは、たとえば、製造過程において、磁石３１が傾斜して、貫通孔２４を規定するロータコア２０の内表面とが接触する場合のような不可避的な接触を除くものではない。

このように、磁石３１の表面を樹脂２６が覆うため、本実施の形態３に係るロータおよび回転電動機においても、上記実施の形態１に係るロータおよび回転電動機と同様に、磁石３１と外気との接触を抑制することができる。

さらに、本実施の形態３に係るロータによれば、各電磁鋼板２１の形状は略同一形状とされているため、ロータコア２０内の磁束密度にばらつきを抑制することができる。

上記のように構成されたロータおよび回転電動機の製造方法について説明する。図１３は、本実施の形態３に係るロータ３１の製造方法を示す断面図である。

この図１３に示されるように、治具２０１は、ロータコア２０を収容可能な環状凹部２０１ａと、環状凹部２０１ａの底面に接続されたゲート２１５およびゲート２１５内に設けられた押出型２１４とを備えている。

まず、治具２０１の環状凹部２０１ａ内にロータコア２０を収容する。その後、環状凹部２０１ａの開口部側に位置する貫通孔２４の開口部２４ｂから磁石３１を挿入する。

その後、治具２０１上に、射出型２０３と押し型２０４とを備えるインジェクション装置２０２を配置する。

ここで、貫通孔２４の両開口部２４ａ、２４ｂから樹脂材料を同時に充填する。開口部２４ａから樹脂材料を注入すると、磁石３１が環状凹部２０１ａの底面から浮き、磁石３１の端面３１ａと開口部２４ａとの間に空間２００Ａが規定される。その一方で、開口部２４ｂからも樹脂材料が充填されるため、磁石３１の端面３１ｂが開口部２４ｂより貫通孔２４の延在方向内方に位置し、空間２００Ｂが規定される。

このようにして、樹脂材料を貫通孔２４内に充填することにより、磁石３１の端面３１ａ、３１ｂおよび周面を樹脂材料で覆うことができる。なお、磁石３１が貫通孔２４内でいずれかの開口部２４ａ、２４ｂに近接するように変位すると、樹脂材料の注入圧力で貫通孔２４の中央部に向けて押圧されるので、磁石３１は、開口部２４ａ、２４ｂのいずれからも離間した状態に維持される。このように、本実施の形態３の製造方法によれば、磁石３１の挿入工程での磁石３１の位置で磁石３１の位置を固定しておらず、磁石３１を挿入した後に磁石３１の位置を正確に位置決めしている。このため、磁石３１の挿入工程では、磁石３１の挿入量や加える押圧力を正確に制御する必要がない。さらに、磁石３１の位置決めは、樹脂材料を両開口部２４ａ、２４ｂから充填することで容易に達成することができるので、磁石３１の位置決めについて細やかな制御を必要もなく、容易に達成することができる。なお、開口部２４ａ、２４ｂから樹脂材料を充填する際に、環状凹部２０１ａの底面側に位置する開口部２４ａから樹脂材料を注入する注入圧力は、開口部２４ｂから樹脂材料を注入する注入圧力より僅かに大きくするのが好ましい。

また、本実施の形態３においては、両開口部２４ａ、２４ｂから同時に樹脂材料を充填しているが、いずれか一方の開口部２４ａ、２４ｂから樹脂材料を充填し、その後、他方の開口部２４ａ、２４ｂから樹脂材料を充填するようにしてもよい。

上記のように、樹脂材料を充填した後、樹脂材料を固化して、磁石３１の周囲に樹脂２６を形成して、ロータを製造する。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、ロータ、回転電動機およびロータの製造方法に好適である。

実施の形態１におけるロータを備える回転電動機を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったステータの正面図である。 ロータコアの平面図である。 図３に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 ロータコアの一部を拡大した断面図である。 ロータコアの端面側から見たロータの一部を拡大した平面図である。 開口部の開口縁部に４箇所に突出部を形成した例を示す平面図である。 ロータの製造方法を示す断面図である。 図８に示された製造工程後の製造工程を示す断面図である。 本実施の形態２に係るロータコアの断面図である。 本実施の形態２に係るロータの製造方法を示す断面図である。 本実施の形態３に係る回転電動機のロータコアの一部を拡大した断面図である。 本実施の形態３に係るロータの製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１０ ロータ、２０ ロータコア、２０ａ，２０ｂ 端面、２１ 電磁鋼板、２４ａ，２４ｂ 開口部、２４ 貫通孔、２５Ａ，２５Ｂ 突出部、５０ ステータ、５１ コイル、５５ ステータコア、５８ シャフト、２００Ａ，２００Ｂ 空間。

Claims (7)

1. 表面に開口する貫通孔が形成されたコア体と、
   前記貫通孔内に収容され、該貫通孔の延在方向に配列する両端面が前記貫通孔の開口部より前記貫通孔内方側に位置する磁石と、
   前記磁石の両端面を覆うように、前記貫通孔内に充填された絶縁材料と、
   を備えた、ロータ。
2. 前記コア体は、前記貫通孔を規定する前記コア体の内表面に形成され、前記磁石を支持する支持部を含む、請求項１に記載のロータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のロータを備えた回転電動機。
4. 貫通孔と、該貫通孔を規定する前記コア体の内表面に形成された突出部とを有するコア体を治具に配置して、前記貫通孔の一方の開口部を前記治具の表面で閉塞する工程と、
   前記貫通孔の他方の開口部から磁石を前記貫通孔内に挿入し、前記貫通孔の延在方向に配列する前記磁石の端面の一方を前記突出部で支持して前記磁石を前記貫通孔内に収容する工程と、
   前記貫通孔内に絶縁材料を充填して、前記磁石の端面を前記絶縁材料で覆う工程と、
   を備えた、ロータの製造方法。
5. 前記磁石を前記貫通孔内に収容する工程は、前記磁石の両端面を前記貫通孔の開口部より、前記貫通孔の内方側に位置させて、前記磁石の前記両端面と前記開口部との間に第１、第２空間を規定する工程を含み、
   前記貫通孔内に絶縁材料を充填する工程は、前記第１空間と前記第２空間とを連通する連通路を介して、前記第１空間側から供給された前記絶縁材料を前記第２空間に充填する、請求項４に記載のロータの製造方法。
6. 貫通孔を有するコア体を治具に配置して、前記貫通孔の一方の開口部を前記治具の表面で閉塞する工程と、
   前記貫通孔の延在方向に配列する前記磁石の端面の一方を絶縁部材を介して前記治具の表面上で支持した状態で、前記磁石を前記貫通孔内に収容する工程と、
   前記貫通孔内に絶縁材料を充填して、前記磁石の端面を前記絶縁材料で覆う工程と、
   を備えた、ロータの製造方法。
7. 貫通孔が形成されたコア体を、治具に配置する工程と、
   前記貫通孔内に磁石を収容する工程と、
   前記貫通孔の両開口部から絶縁材料を充填する工程と、
   を備えたロータの製造方法。

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