JP2009100634A - 埋込磁石型モータのロータ - Google Patents

Abstract

【課題】埋込磁石型モータのロータにおいて、ロータの軽量化を図りつつ、かつ効率よく磁石をロータコアに固定することができるようにする。
【解決手段】ロータコア１４は、軽量化のために磁石収納孔１８より径方向の内側に中空孔２０を有する。ロータコア１４の軸方向における一方の端部の鋼板２２には、磁石収納孔１８と磁石１６の隙間に樹脂４０を注入する樹脂注入装置２４のカル部３２の底面となるカル座３６が形成されている。カル座３６は、中空孔２０の一部を覆っている。これにより、樹脂４０がカル部３２から中空孔２０に漏れ出すことなく、磁石収納孔１８と磁石１６の隙間に注入される。
【選択図】図６

Description

本発明は埋込磁石型モータのロータの構造に関する。

従来から、ロータの内部に磁石を備え、ステータで発生する回転磁界とロータとの間に働く電磁的作用によりロータを回転させる埋込磁石型モータが知られている。この埋込磁石型モータのロータは、シャフトと、シャフトに軸支されるロータコアと、ロータコアに固定される磁石とを有する。ロータコアには、軸方向に鋼板を積層して構成されるものがあり、この積層鋼板には、磁石を収納する磁石収納孔が形成されている。

下記特許文献１には、ロータコアに磁石を固定する固定方法が記載されている。この固定方法においては、磁石収納孔に磁石を収納したロータコアの上下端面にプレートを押し当て、ロータコア上部に位置するプレートが有するカル部から熱硬化性樹脂を磁石収納孔と磁石との隙間に注入することで、磁石をロータコアに固定することが示されている。

そして、特許文献２には、埋込磁石型モータのロータであって、軽量化のためにロータコアに貫通孔を設けたロータが記載されている。このロータにおいては、貫通孔によりロータコアの質量を減少させているので、回転モーメントを小さくすることができ、回転速度を変化させる際の応答性が向上することが示されている。

特開２００６−２１１７４８号公報 特開２００７−６８３５７号公報

上記特許文献２のようなロータにおいては、ロータコアの貫通孔を大きくすれば、より軽量化を図ることができる。しかしながら、上記特許文献１のような方法でロータコアに磁石を固定する場合、カル部が貫通孔にかかってしまい、樹脂がカル部から貫通孔に漏れ出してしまうおそれがある。カル部が貫通孔にかからないように、カル部を小さくすることが考えられるが、そうするとロータコアに磁石を固定する作業の効率が悪化してしまうという問題があった。

本発明の目的は、ロータの軽量化を図りつつ、かつ効率よく磁石をロータコアに固定することができる埋込磁石型モータのロータを提供することにある。

本発明は、シャフトに軸支され、軸方向に鋼板を積層して構成されると共に、磁石収納孔を有するロータコアと、前記磁石収納孔に収納される磁石と、前記磁石収納孔と前記磁石の隙間に注入され、前記磁石を前記ロータコアに固定する樹脂と、を備えた埋込磁石型モータのロータにおいて、前記ロータコアは、さらに、前記磁石収納孔より径方向の内側に中空孔を有し、前記ロータコアの軸方向における一方の端部の鋼板には、前記磁石収納孔と前記磁石の隙間に前記樹脂を注入する樹脂注入装置のカル部の底面となるカル座が形成されていることを特徴とする。

また、前記カル座を、前記ロータコアの一方の端面に位置する鋼板にのみ形成することができる。

また、前記カル座を、前記中空孔の少なくとも一部にかかっているように形成することができる。

さらに、前記カル座を、前記中空孔を全て覆うように形成することができる。

本発明の埋込磁石型モータのロータによれば、ロータの軽量化を図りつつ、かつ効率よく磁石をロータコアに固定することができる。

本発明に係る埋込磁石型モータのロータの実施形態について、図を用いて説明する。図１は、ロータ１０の概略構成を示す斜視図である。

ロータ１０は、シャフト１２と、シャフト１２に軸支されるロータコア１４と、ロータコア１４に固定される磁石１６とを有する。

ロータコア１４について図２及び３を用いて説明する。図２は、ロータコア１４の概略構成を示す平面図であり、図３は、ロータコア１４の概略構成を示す断面図である。

ロータコア１４は、磁性体の鋼板２２を軸方向に積層して構成される。このようなロータコア１４には、周方向に所定の間隔をあけて磁石収納孔１８が１６個形成されている。また、磁石収納孔１８より径方向の内側には、周方向に所定の間隔をあけて中空孔２０が８個形成されている。磁石収納孔１８は、その孔内に磁石１６を収納するために形成された孔である。一方、中空孔２０は、ロータ１０を軽量化するために形成された孔である。なお、本実施形態におけるロータコア１４には、磁石収納孔１８が１６個、そして中空孔２０が８個設けられているが、これら磁石収納孔１８及び中空孔２０の個数は一例であって、本発明はそれらの孔１８，２０の数に限定されない。

図２及び３に示される磁石収納孔１８内には、磁石１６が収納され、後述する樹脂４０によりモールドされて固定されるようになっている。磁石１６は、例えばネオジウム磁石またはフェライト磁石である。

続いて、樹脂注入装置２４を用いて磁石１６をロータコア１４に固定する方法について図４から６を用いて説明する。図４は、ロータコア１４の磁石収納孔１８に磁石１６を収納し、下型２６及び上型２８をセットした状態を示す図である。図５は、上型２８を下方（ロータコア１４側）から見た図である。そして、図６は、樹脂４０が磁石収納孔１８と磁石１６との隙間に注入された状態を示す図である。

まず、樹脂注入装置２４の概略構成について説明する。図４に示されるように、樹脂注入装置２４は、樹脂成型のための金型、すなわち下型２６と上型２８を有する。下型２６は、シャフト１２が貫通するロータコア１４の開口部に嵌る凸部３０を有する。凸部３０は、軸方向におけるロータコア１４の長さに相当する長さを有する。その凸部３０には、ロータコア１４の内径基準を規定する外周面３０ａが形成されている。

上型２８は、樹脂４０を蓄えるカル部３２を複数有する。このカル部３２は、後述する押し型３８が挿入できるように形成されている。これらのカル部３２は、図５に示されるように、上型２８の同一円上に等間隔に配置されている。そして、これらのカル部３２は、上型２８をロータコア１４の上面にセットした際に磁石収納孔１８より径方向の内側にあって、かつ隣接する磁石収納孔１８の中間に位置するように配置されている。また、上型２８の下面（ロータコア１４の上面との接触面）には、図５及び図６に示されるように、カル部３２の下端部と磁石収納孔１８の上端部とを連通するゲート３４が形成されている。なお、本実施形態においては、図５に示されるように、上型２８に８個のカル部３２が設けられ、１個のカル部３２から分岐した２本のゲート３４が形成されている。これらカル部３２及びゲート３４の個数は一例であって、本発明はそれらの数に限定されない。

本実施形態においては、ロータコア１４には、上型２８のカル部３２と同様、磁石収納孔１８より径方向の内側に中空孔２０が位置する。そうすると、カル部３２が中空孔２０にかかってしまい、樹脂４０がカル部３２から中空孔２０に漏れ出してしまうおそれがある。そこで、本発明に係るロータ１０においては、ロータコア１４の軸方向における一方の端部の鋼板２２には、上型２８のカル部３２の底面となるカル座３６が形成されている。具体的には、ロータコア１４の上端部に位置する１枚の鋼板２２には、上型２８のカル部３２の底面を形成するようにカル座３６が一体に形成されている。このカル座３６は、中空孔２０の一部を覆うように形成されている。このような構成からなるロータ１０においては、ロータ１０の軽量化のためにロータコア１４に中空孔２０が形成されたとしても、カル部３２が中空孔２０にかかってしまうことはなく、確実にカル座３６によりカル部３２の底面を形成することができる。

次に、磁石１６をロータコア１４に固定する方法について説明する。ロータコア１４を下型２６にセットする。具体的には、凸部３０にロータコア１４のシャフト貫通用の開口部を嵌め合わせて、下型２６の円板部の上にロータコア１４を配置する。このとき、凸部３０の外周面３０ａにより、ロータコア１４を構成する各鋼板２２が内周側から拘束され、各鋼板２２の中心が回転軸上に配置される。また、ロータコア１４が下型２６に配置されると、磁石収納孔１８の底面の開口が塞がれる。

続いて、ロータコア１４に形成された各磁石収納孔１８内に磁石１６を挿入し配置する。このとき、磁石１６は、図４に示されるように、磁石収納孔１８のほぼ中央に配置される。

そして、上型２８を下型２６側に向けて移動させ、ロータコア１４の型締めを行なう。型締め状態においては、積層された鋼板２２が、軸方向に所定の圧力を受け、各鋼板２２の間の隙間を詰めるように保持される。

このような状態で、図６に示されるように、上型２８のカル部３２内に樹脂４０を装填する。樹脂４０は、例えば、ロータ１０の回転に対する耐振動性などの強度に優れるエポキシ樹脂である。

樹脂４０をカル部３２内に充填した後、押し型３８を下型２６側（図面の下方）に向け、カル部３２内の樹脂４０に圧力を加えながら下降させる。押し型３８の下方への移動により、樹脂４０は、カル部３２からゲート３４に流れ込んだ後、磁石収納孔１８と磁石１６の間の隙間に注入される。ここで、カル部３２内において押し型３８により樹脂４０が加圧されるが、カル部３２がカル座３６の上に配置されているため、樹脂４０がカル部３２から中空部２０のほうに漏れ出すことなく、確実に磁石収納孔１８と磁石１６の間の隙間に注入される。

引き続き、押し型３８を下方に移動させることで、樹脂４０が磁石収納孔１８と磁石１６の間の隙間に充填され、磁石１６が樹脂４０によりモールドされる。そして、樹脂４０を冷却して凝固させることにより、ロータコア１４に磁石１６が固定される。

その後、磁石１６が固定されたロータコア１４をシャフト１２が軸支することにより、図１に示されるようなロータ１０が完成する。

本実施形態においては、カル座３６がロータコア１４の一方の端部に位置する鋼板２２にのみ設けられている場合について説明したが、その端部に位置する複数枚の鋼板２２に設けられてもよい。複数枚の鋼板２２にカル座３６を設けることにより、樹脂注入装置２４による樹脂注入の際、注入圧力によるカル座３６の撓みを抑制することができる。

本実施形態では、図５及び図６に示されるように、カル座３６が中空孔２０に一部かかっている場合について説明したが、ロータコア１４の一方の端部において中空孔２０を全て覆うようにカル座３６を設けることもできる。

ロータの概略構成を示す斜視図である。 ロータコアの概略構成を示す平面図である。 ロータコアの概略構成を示す断面図である。 ロータコアの磁石収納孔に磁石を収納し、上および下型をセットした状態を示す図である。 上型を下方（ロータコア側）から見た図である。 樹脂が磁石収納孔と磁石との隙間に注入された状態を示す図である。

符号の説明

１０ ロータ、１２ シャフト、１４ ロータコア、１６ 磁石、１８ 磁石収納孔、２０ 中空孔、２２ 鋼板、２４ 樹脂注入装置、２６ 下型、２８ 上型、３０ 凸部、３２ カル部、３４ ゲート、３６ カル座、３８ 押し型、４０ 樹脂。

Claims (4)

1. シャフトに軸支され、軸方向に鋼板を積層して構成されると共に、磁石収納孔を有するロータコアと、
   前記磁石収納孔に収納される磁石と、
   前記磁石収納孔と前記磁石の隙間に注入され、前記磁石を前記ロータコアに固定する樹脂と、
   を備えた埋込磁石型モータのロータにおいて、
   前記ロータコアは、さらに、前記磁石収納孔より径方向の内側に中空孔を有し、
   前記ロータコアの軸方向における一方の端部の鋼板には、前記磁石収納孔と前記磁石の隙間に前記樹脂を注入する樹脂注入装置のカル部の底面となるカル座が形成されている、
   ことを特徴とする埋込磁石型モータのロータ。
2. 請求項１に記載の埋込磁石型モータのロータであって、
   前記カル座は、前記ロータコアの一方の端面に位置する鋼板にのみ形成されていることを特徴とする埋込磁石型モータのロータ。
3. 請求項１または２に記載の埋込磁石型モータのロータであって、
   前記カル座は、前記中空孔の少なくとも一部にかかっているように形成されていることを特徴とする埋込磁石型モータのロータ。
4. 請求項３に記載の埋込磁石型モータのロータであって、
   前記カル座は、前記中空孔を全て覆うように形成されていることを特徴とする埋込磁石型モータのロータ。

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