JP2012050325A - ロータコア組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータが回転するとき、磁石が過度の引張り応力を受けてひび割れを生じさせることを防止する、電気機械のためのロータコア組立体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によるロータコア組立体（２）は、磁石（４）と、磁石の一方の端部（９）に配置された第１のエンドキャップ（５）と、磁石の反対側の端部（１０）に配置された第２のエンドキャップ（６）と、磁石及びエンドキャップを包囲するスリーブ（７）を有している。スリーブは、エンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成する。磁石とスリーブとの間に、接着剤（１７）が配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気機械のためのロータコア組立体に関する。

電気機械のロータは、シャフトに固着された磁石を含む。ロータが回転するとき、半径方向の力により、磁石に応力を生じさせる。多くの磁石は、比較的脆弱であり、過度の引張り応力を受けるとひび割れを生じさせる。その結果、補強スリーブが磁石の周りに設けられる。

スリーブを磁石の周りに固着させる従来の方法は、磁石をスリーブに圧入する工程を含む。しかしながら、磁石の外面及びスリーブの内面における公差のため、磁石がスリーブと直接的に接触しない箇所がある。したがって、磁石に作用する応力は、かかる箇所においてスリーブに伝達されない。結果として、磁石にひび割れを生じさせることがある。スリーブは、磁石が破損してバラバラになることを防止するけれども、ひび割れは、磁石の僅かな質量再分配を引起こし、ロータの不釣合いを生じさせる。

異なる方法は、高粘度接着剤をスリーブの内面及び磁石の外面に付与する工程を含む。この場合、スリーブを磁石の上に滑らせ、接着剤を硬化させる。しかしながら、この固着方法には、いくつかの欠点がある。第１に、磁石及びスリーブの表面における公差及びその他の欠陥のため、接着剤が磁石とスリーブの間で十分に延びない箇所がある。その結果、応力が磁石からスリーブに伝達されない箇所があり、磁石にひび割れを生じさせる。第２に、スリーブは、シャフトに対してほとんど拘束されない。その結果、接着剤のクリープのため、ロータの使用と共に、スリーブの位置が移動する。スリーブの任意の移動は、ロータに不釣合いを導入する。第３に、磁石及びスリーブにおける公差は、良好な接着剤接合部を達成するために過剰の接着剤を表面に付与する必要があることを意味する。その結果、上記方法は、接着剤に関して特に無駄がある。第４に、接着剤の比較的高い粘度のため、過剰の接着剤をロータから洗浄することは一般的に困難である。

第１の態様では、本発明は、ロータコア組立体であって、磁石と、磁石の一方の端部に配置された第１のエンドキャップと、磁石の反対側の端部に配置された第２のエンドキャップと、磁石及びエンドキャップを包囲するスリーブと、を有し、スリーブは、エンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成し、更に、磁石とスリーブとの間に配置された接着剤を有する、ロータコア組立体を提供する。

接着剤は、磁石に作用する引張り応力をスリーブに伝達することができる媒体を構成する。したがって、磁石の過度の歪み又はひび割れを回避することができる。

エンドキャップは、スリーブを整列させて半径方向に拘束するように作用する。その結果、ロータコア組立体の回転中、スリーブの位置が移動することが防止される。これにより、スリーブの移動によるロータコア組立体の不釣合いが防止される。

磁石は、スリーブとの間にすき間嵌めを形成するのがよい。この場合、接着剤を磁石とスリーブの間のすき間を充填させて、連続層を形成する。変形例として、磁石は、スリーブとの間に、中間嵌め又は締り嵌めを形成してもよい。その結果、磁石がスリーブと直接的に接触している箇所と、磁石とスリーブの間にすき間が存在する箇所がある。この場合、接着剤をすき間が存在する箇所に充たす。したがって、磁石とスリーブの間にすき間嵌めが存在するか、中間嵌めが存在するか、締り嵌めが存在するかに関係なく、引張り応力が、磁石の外面全体にわたって、磁石からスリーブに伝達される。

ロータコア組立体は、エンドキャップ及び磁石の中を貫通するように延びるボアを含むのがよい。したがって、ロータコア組立体は、例えば接着剤によって、シャフトに都合よく固着される。

多くの磁石材料の特性のため、比較的厳密な幾何学的公差を有するボアを含む磁石を機械加工することは一般的に困難である。したがって、磁石の外径がエンドキャップの内径と同心であるように、エンドキャップを磁石に固着させる。したがって、磁石の外径を、磁石のボアの任意の偏心に関係なしに、シャフトと同心に配置する。この目的のために、シャフトに対する磁石の外径の同心度は、シャフトに対する磁石の内径の同心度よりも小さい。

エンドキャップは、接着剤によって磁石に固着されている。このことは、エンドキャップを磁石に固着させる便利な方法を提供する。エンドキャップを磁石に固着させるのに使用する接着剤は、磁石とスリーブの間に配置される接着剤と異なっていてもよい。特に、エンドキャップは、磁石とスリーブの間のすき間を充たすのに適さない接着剤を使用して、磁石に固着されてもよい。例えば、エンドキャップは、大気の湿気で比較的急速に硬化する接着剤を使用して、磁石に固着される。この場合、エンドキャップを比較的急速に且つ容易に磁石に固着させる利点を有する。

各エンドキャップは、プラスチックで形成されるのがよい。これにより、ロータコア組立体のコスト及び重量を低減させる。更に、このエンドキャップは、磁石の磁束に不利に干渉し又はそれを歪曲させることはなく、誘導加熱を受けにくい。

第２の態様では、本発明は、ロータコア組立体を製造する方法であって、組立体を準備する工程を有し、組立体は、磁石と、磁石の一方の端部に配置された第１のエンドキャップと、磁石の反対側の端部に配置された第２のエンドキャップと、磁石及びエンドキャップを包囲するスリーブとを有し、スリープがエンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成し、更に、磁石とスリーブの間のすき間に接着剤を導入する工程と、接着剤を硬化させる工程と、を含む方法を提供する。

エンドキャップは、スリーブを整列させて拘束する機能を有する。更に、エンドキャップは、必要に応じて硬化させる工程の前に組立体を輸送及び／又は洗うことができるように、すき間に導入された接着剤を収容する機能を有する。

エンドキャップの一方は、溝又は貫通孔を含んでいてもよい。この場合、接着剤をすき間内に導入する工程は、組立体を容器の中に配置し、真空含浸を行い、接着剤を溝又は貫通孔を通してすき間内に導入する工程を含むのがよい。特に、この方法は、組立体を、容器内に配置された接着剤に浸漬させる工程と、容器内の圧力を減少させて、すき間内の空気を排出する工程と、容器内の圧力を増加させて、接着剤をすき間に押込む工程とを含むのがよい。組立体を、容器の圧力が減少する前に接着剤に浸漬させてもよいし（湿式真空含浸）、容器の圧力が減少した後に接着剤に浸漬させてもよい（乾式真空含浸）。

組立体を準備する工程は、部分組立体を準備する工程を含み、部分組立体は、磁石と、第１のエンドキャップと、第２のエンドキャップとを有し、各エンドキャップが磁石の端部に固着され、更に、部分組立体をスリーブに挿入して、スリーブとエンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成する工程と、を含むのがよい。

部分組立体をスリーブに挿入させるとき、接着剤がすき間に導入されるのがよい。特に、この方法は、スリーブ及び部分組立体のうちの一方を、接着剤を収容する浴内に配置する工程を含み、そのため、部分組立体をスリーブに挿入する工程により、磁石とスリーブとの間のすき間に接着剤を保持する。その結果、磁石とスリーブの間の接着剤の連続分布が、磁石の全長にわたって達成される。

組立体は、更に、エンドキャップと磁石を貫いて延びるボアを有するのがよい。したがって、組立体を、例えば接着剤によって、シャフトに都合良く固着させることができる。実際、必要な場合、磁石とスリーブの間のすき間内に接着剤を導入する前に、シャフトをボア内に固着させるのがよい。

この方法は、接着剤が磁石のボアに入ることを防止する工程を含むのがよい。この場合、ロータコア組立体をシャフトに固着するための表面が清浄に維持されることを確保する。

第３の態様では、本発明は、ロータコア組立体を製造する方法であって、組立体を準備する工程を有し、組立体は、磁石と、磁石の一方の端部に配置された第１のエンドキャップと、磁石の反対側の端部に配置された第２のエンドキャップと、磁石及びエンドキャップを包囲するスリーブとを含み、スリーブが、エンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成し、磁石とスリーブとの間にすき間が形成され、エンドキャップの一方が溝又は貫通孔を含み、更に、組立体を容器内に配置する工程と、真空含浸法を使用して、接着剤を溝又は貫通孔を通じてすき間内に導入する工程と、接着剤を硬化させる工程と、を含む方法を提供する。

第４の態様では、本発明は、ロータコア組立体を製造する方法であって、スリーブを準備する工程と、部分組立体を準備する工程とを含み、部分組立体は、磁石と、磁石の端部に固着された第１のエンドキャップと、磁石の反対端に固着された第２のエンドキャップとを含み、更に、スリーブ及び部分組立体のうちの一方を、接着剤を収容した浴内に配置する工程と、部分組立体をスリーブに挿入する工程とを有し、スリーブは、各エンドキャップとの間に締り嵌めを形成し且つ磁石との間にすき間嵌めを形成し、接着剤は磁石とスリーブの間のすき間に保持され、更に、磁石とスリーブの間の接着剤を硬化させる工程を含む方法を提供する。

本発明をもっと簡単に理解するために、以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を例示として説明する。

本発明によるロータの分解図である。 ロータの断面図である。 ロータの製造の第１段階を示す図である。 ロータの製造の第２段階を示す図である。 ロータの製造の第３段階を示す図である。 本発明による変形例のロータコア組立体のエンドキャップの平面図である。 変形例のロータコア組立体の断面図である。 変形例のロータコア組立体の製造段階を示す図である。

図１及び図２に示すロータ１は、シャフト３に固着されたロータコア組立体２を含んでいる。

ロータコア組立体２は、永久磁石４と、第１のエンドキャップ５と、第２のエンドキャップ６と、スリーブ７を含んでいる。

磁石４は、円筒形であり、中心ボア８を有し、中心ボア８は、磁石４の中を第１の端部９から第２の端部１０まで延びている。中心ボア８の寸法は、シャフト３を中心ボア８内に挿入したときにシャフト３と磁石４との間にすき間嵌めが形成されるように定められている。

各エンドキャップ５、６は、プラスチックで作られ、各エンドキャップ５、６を貫通するように形成されたボア１２、１３を有している。各エンドキャップ５、６のボア１２、１３の寸法は、シャフト３をボア１２、１３に挿入したときにシャフト３とエンドキャップ５、６との間に締り嵌めが形成されるように定められている。かくして、各エンドキャップ５、６のボア１２、１３は、磁石４の中心ボア８よりも小さい。各エンドキャップ５、６は、接着剤１６によって磁石４の端部９、１０に固着される接合面１４、１５を有している。エンドキャップ５、６は、磁石４の外径が各エンドキャップ５、６の内径と同心に配置されるように、すなわち、磁石４の外面１１がエンドキャップ５、６のボア１２、１３と同心であるように、磁石４に固着されている。各エンドキャップ５、６の接合面１４、１５は、磁石４の外径よりも僅かに大きい外径を有している。その結果、各エンドキャップ５、６は、磁石４を半径方向に越えて延びている。

スリーブ７は、炭素繊維複合材で形成された中空円筒体である。スリーブ７は、磁石４及びエンドキャップ５、６を包囲している。スリーブ７の内径寸法は、スリーブ７と磁石４との間にすき間嵌めが形成されるように且つスリーブ７とエンドキャップ５、６の各々との間に締り嵌めが形成されるように定められている。接着剤１７は、磁石４とスリーブ７の間のすき間に配置されている。接着剤１７は、実質的に空所がなく、磁石４とスリーブ７の間に連続層を形成している。

シャフト３は、第１のエンドキャップ５のボア１２と磁石４の中心ボア８を貫通し、第２のエンドキャップ６のボア１３の中に延びている。シャフト３と磁石４の間にすき間嵌めが形成され、シャフト３とエンドキャップ５、６の各々との間に締り嵌めが形成されている。シャフト３は、シャフト３と磁石４の間のすき間に配置された接着剤１８によって磁石４に直接的に固着されている。接着剤１８は、実質的に空所がなく、シャフト３と磁石４の間に連続層を形成している。かくして、ロータコア組立体２は、エンドキャップ５、６によって及びシャフト３と磁石４の間に配置された接着剤１８によってシャフト３に固着されている。

シャフト３は、第２のエンドキャップ６のボア１３の全長にわたって延びていない。その代わりに、シャフト３は、ボア１３の一部分の中だけに延びている。そのため、接着剤１８は、ボア１３の残りの部分の中に配置されている。接着剤１８は、シャフト３と磁石４の間に配置された接着剤と同じ種類の接着剤であり、製造工程で人為的に生じたものであり、かかる製造工程を後で詳細に説明する。

ロータ１を加速させるとき、磁石４とロータ１の他の構成要素との間に作用する剪断力は、比較的大きい。後で説明するように、磁石４とエンドキャップ５、６との間の接着剤接合部、及び、磁石４とスリーブ７との間の接着剤接合部は、比較的弱い。その結果、磁石４とシャフト３との間の良好な接着剤接合部がなければ、磁石４は、他の構成要素に対して滑り且つ回転するであろう。磁石４とシャフト３の間の接着剤１８の連続層によって、それらの間の強力な結合部が達成される。その結果、ロータ１を、比較的高い割合の加速で作動させることができる。

ロータ１を回転させるとき、半径方向の力は、磁石４に半径方向及び周方向の応力を生じさせる。無検査の場合、比較的高いロータ速度において、かかる応力により、磁石４にひび割れを生じさせ、破壊してバラバラにすることがある。スリーブ７は、炭素繊維複合材で形成され、磁石４よりも大きい剛性を有する。したがって、スリーブ７は、磁石４に作用する応力に対抗するように作用する。磁石４とスリーブ７の間に配置された接着剤１７は、応力を磁石４からスリーブ７に伝達するように作用する。接着層１７が不完全であれば、磁石４は、接着剤１７内の空所がある箇所で過度の応力を受ける。その場合、過度の応力は、磁石４にひび割れを生じさせることがある。スリーブ７及びエンドキャップ５、６が磁石４を包囲してそれを収容しているので、磁石４は、それが破壊してバラバラになることから防止されている。それにも関わらず、磁石４には、僅かではあるが無視できない質量再分布が起こる可能性が高く、それにより、ロータ１を不釣合いにさせる。磁石４とスリーブ７の間の接着剤１７の連続層によって、応力を、磁石４からスリーブ７に磁石４の外面１１全体にわたって伝達させる。その結果、磁石４の過度の応力が回避される。

エンドキャップ５、６がスリーブ７との間に締り嵌めを形成するとき、ロータ１が回転している間、エンドキャップ５、６は、スリーブ７を半径方向に拘束するように作用し、かくして、スリーブ７の移動を阻止するように作用する。結果として、スリーブ７の移動によるロータの不釣合いが防止される。これに対して、スリーブ７が拘束されていない場合、接着剤１７のクリープ（ゆっくりとした移動）により、ロータ１の連続使用とともにスリーブ７の位置が移動する。スリーブ７の位置のいずれの移動も、ロータの不釣合いを引起こす。

以下、図３〜図５を参照して、ロータ１を製造する方法を説明する。

図３に示すように、最初、ピン２１とチャック２２を含んだジグ２０を使用して、磁石４及びエンドキャップ５、６を含む部分組立体１９を組立てる。第１のエンドキャップ５を、ピン２１に挿入する。ピン２１は、エンドキャップ５との間に僅かな締り嵌めを形成する直径を有している。次いで、接着剤１６を、エンドキャップ５の接合面１４と磁石４の端部９のうちの一方又は両方に付与する。次いで、磁石４をピン２１に挿入する。磁石４の中心ボア８の直径は、エンドキャップ５のボア１２の直径よりも大きいので、磁石４とピン２１との間にすき間嵌めが形成される。チャック２２のジョーを磁石４の周囲に閉じることによって、磁石４の外径とピン２１の軸とを同心に配置し、かくして、磁石４の外径とエンドキャップ５の内径とを同心に配置する。次いで、磁石４をエンドキャップ５と接触させ、磁石４とエンドキャップ５の間に接着剤接合部を形成する。接着剤１６は、比較的速い硬化時間を有し、その理由は、磁石４を最初にチャック２２によって整列させた後、磁石４をエンドキャップ５と接触させるからである。より遅い硬化時間を有する接着剤を使用する場合、変形例として、磁石４をエンドキャップ５と接触させてから、磁石４をチャック２２によって整列させてもよい。磁石４を第１のエンドキャップ５に接着させた後、接着剤１６を、第２のエンドキャップ６の接合面１５と磁石４の他方の端部１０のうちの一方又は両方に付与する。次いで、第２のエンドキャップ６をピン２１に挿入し、第２のエンドキャップ及びピン２１の間に僅かな締り嵌めを形成する。次いで、エンドキャップ６を磁石４と接触させ、磁石４とエンドキャップ６との間の接着剤接合部を形成する。次いで、部分組立体１９を短い時間放置し、接着剤１６を完全に硬化させることを確保し、その後、部分組立体１９をピン２１から取外す。

次に、図４を参照すると、第２のジグ２３を用いて、スリーブ７を部分組立体１９に固着させる。第２のジグ２３は、プレス部２４、接着剤浴２５、及び接着剤浴２５内に配置された固定部２６を含む。

プレス部２４は、ピン２７を含み、エンドストップ２８及びＯリング２９をピン２７に沿って配置する。Ｏリング２９は、ピン２７の自由端に隣接して配置され、エンドストップ２８は、ピン２７に沿ってより遠くに配置されている。ピン２７を、第２のエンドキャップ６のボア１３に通して部分組立体１９に挿入する。ピン２７を、エンドストップ２８が第２のエンドキャップ６に当接するまで部分組立体１９に挿入する。ピン２７は、磁石４及びエンドキャップ５、６との間にすき間嵌めを形成する。エンドストップ２８が第２のエンドキャップ６と当接するときにＯリング２９が第１のエンドキャップ５のボア１２の中に配置されるように、エンドストップ２８及びＯリング２９をピン２７に沿って離して配置する。Ｏリング２９の寸法は、第１のエンドキャップ５とシールを形成するように定められている。

固定部２６は、基部３０と、基部３０から上方に延びる支持壁３１と、支持壁３１を貫いて延びる複数のチャネル３２を含んでいる。支持壁３１は、円筒形であり、その内径に段部３３を含んでいる。支持壁３１を貫通するチャネル３２は、段部３３の下に配置されている。基部３０は、支持壁３１を接着剤浴２５の中心に配置するように作用し、チャネル３２は、接着剤１７の流路を定めている。

スリーブ７を支持壁３１内に配置する。段部３３よりも上方の支持壁３１の内径寸法は、スリーブ７との間にすき間嵌めを形成するように定められている。段部３３よりも下方の支持壁３１の内径は、スリーブ７の外径よりも小さい。その結果、スリーブ７は、段部３３の上面の上に乗っている。

接着剤浴２５に接着剤１７を充填し、接着剤１７のレベルがスリーブ７の上面よりも上になるようにして、スリーブ７の上面を接着剤で覆う。次いで、部分組立体１９を接着剤浴２５の中に下降させ、スリーブ７に圧入する。

第１のエンドキャップ５の外径及びスリーブ７の内径の寸法は、第１のエンドキャップ５とスリーブ７との間に締り嵌めが形成されるように定められている。その結果、部分組立体１９をスリーブ７に圧入するとき、第１のエンドキャップ５は、スリーブ７の内面に捕捉され得る任意の気泡をこすり取るように除去する。更に、第１のエンドキャップ５は、スリーブ７内の接着剤１７を支持壁３１のチャネル３２を通して押出すプランジャとして作用する。Ｏリング２９は、接着剤１７が部分組立体１９の内部に入ることを阻止する。段部３３よりも下方の支持壁３１の内径は、第１のエンドキャップ５の外径よりも小さい。部分組立体１９をスリーブ７に圧入し、第１のエンドキャップ５を支持壁３１の段部３３に当接させ、かくして、部分組立体１９の更なる移動を阻止する。かくして、支持壁３１の段部３３は、部分組立体１９のためのストップ部として作用する。

磁石４の外径及びスリーブ７の内径の寸法は、磁石４とスリーブ７との間にすき間嵌めが形成されるように定められる。その結果、部分組立体１９をスリーブ７に圧入するとき、磁石４とスリーブ７との間にすき間が形成される。接着剤浴２５内の接着剤１７のレベルがスリーブ７の上面よりも上になるようにして、スリーブ７の上面を接着剤で覆っているので、接着剤１７は、磁石４とスリーブ７との間に形成されたすき間を直ちに充たす。更に、第１のエンドキャップ５とスリーブ７との間に形成されている締り嵌めのため、スリーブ７を部分組立体１９に圧入することは、磁石４とスリーブ７との間のすき間の中に接着剤１７を積極的に引込む。結果として、接着剤１７の連続分布が、磁石４とスリーブ７の間に磁石４の全長にわたって形成される。

第２のエンドキャップ６の外径及びスリーブ７の内径の寸法は、第２のエンドキャップ６とスリーブ７との間に締り嵌めが形成されるように定められる。その結果、部分組立体１９をスリーブ７に完全に圧入し、部分組立体１９の更なる移動を支持壁３１の段部３３によって阻止しているとき、磁石４とスリーブ７との間に配置された接着剤１７は、２つのエンドキャップ５、６によってシールされる。スリーブ７の長さは、部分組立体１９の長さよりも短い。その結果、部分組立体１９をスリーブ７に完全に圧入させたとき、第２のエンドキャップ６は、スリーブ７を越えて軸線方向に延びている。

接着剤浴２５は、一定のレベルまで充たされ、部分組立体１９をスリーブ７に完全に圧入させたときに第２のエンドキャップ６が接着剤１７の上記一定のレベルよりも上に延びる。このことは、そのときに接着剤１７が部分組立体１９の内部に入ることを阻止する。部分組立体１９をスリーブ７に圧入するとき、部分組立体１９によって押しやられた接着剤は、接着剤浴２５内の接着剤１７のレベルを上昇させる。したがって、接着剤浴２５は、押しやられた接着剤が流入することができるオーバーフロー領域３４を含んでいる。その結果、部分組立体１９をスリーブ７に圧入したとき、接着剤浴２５内の接着剤１７のレベルはそれほど変化しない。これは、そのときに接着剤１７が第２のエンドキャップ６を浸漬させないことを確保する。

部分組立体１９をスリーブ７に完全に圧入した後、出来上がったロータコア組立体２を接着剤浴２５から持上げる。ロータコア組立体２を接着剤浴２５の上方に短時間保持し、接着剤がロータコア組立体２の外面から流れていくことを可能にする。接着剤が流れていった後、ロータコア組立体２を水で洗浄し、任意の残留接着剤を除去する。次いで、残留接着剤をその後の再利用のために水から回収する。次いで、ロータコア組立体２をピン２７から取外し、オーブン内に配置し、磁石４とスリーブ７の間に配置された接着剤１７を硬化させる。

部分組立体１９をスリーブ７に圧入するとき、接着剤１７が部分組立体１９の内部に入ることが阻止される。これは、そのときに磁石４の中心ボア８を接着剤がない状態に保つという利点を有する。その結果、接着剤に対する良好な表面が得られ、この表面は、引続いてロータコア組立体２をシャフト３に固着するのに使用される。それにも関わらず、変形例の方法では、接着剤１７を部分組立体１９の内部に入ることを許す。この場合、部分組立体１９をスリーブ７に圧入した後、ロータコア組立体２の内部及び外部の接着剤１７を排出し、洗い流す。変形例の方法は、ピン２７にＯリング２９を採用する必要がなく且つ接着剤浴２５内の接着剤１７のレベルを制御する必要がないので、ロータコア組立体２の製造を簡素化する可能性がある。しかしながら、この変形例の方法では、潜在的な問題である磁石４の腐食がある。ほとんどの磁石材料は、ロータコア組立体２から残留接着剤を洗い流すのに使用される水の存在下で腐食する。磁石４の中心ボア８内の任意の腐食は、磁石４とシャフト３の間の接着剤接合部を弱くする傾向がある。磁石４を予めコーティング又はメッキすることによって、腐食を回避してもよい。変形例として、ロータコア組立体２から残留接着剤を洗うのに非腐食性溶媒を採用することによって、腐食を回避してもよい。しかしながら、これらの選択肢は、製造コストを増加させる傾向がある。今日まで試されてきた特定の磁石及び接着剤について、接着剤の薄膜は、洗浄した後でさえも磁石４の中心ボア８を被覆し続けることが分かっている。この場合、接着剤のこの薄膜は、洗浄に対するバリヤとして作用し、かくして、磁石４の腐食を防止する。したがって、洗浄に水を使用する時でさえも、腐食を回避することができる。

次に、図５を参照すると、第３のジグ３５を用いて、ロータコア組立体２をシャフト３に固着させる。第３のジグ３５は、チャック３６と、ホルダ３７と、プレス部３８とを含んでいる。

チャック３６は、シャフト３を鉛直方向に支持している。

ホルダ３７は、金属ブロック３９を含んでおり、金属ブロック３９は、その一方の側面に沿って形成されたＶ字形チャネルを有している。ロータコア組立体２を、磁石４と金属ブロック３９との間に作用する磁力によって、Ｖ字形チャネル内に保持する。ロータコア組立体２がシャフト３よりも上方に保持され、且つ、ロータコア組立体２を貫通するボアがシャフト３と整列するように、ホルダ３７及びチャック３６を配置する。

プレス部３８をホルダ３７よりも上方に配置し、１回目の下方プレスをロータコア組立体２の上に行い、シャフト３を第１のエンドキャップ５のボア１２に挿入する。シャフト３の外径及び第１のエンドキャップ５の内径の寸法は、シャフト３と第１のエンドキャップ５との間に締り嵌めが形成されるように定められている。次いで、プレス部３８を引込め、接着剤１８を磁石４の中心ボア８内に導入する。所定の容量の接着剤１８を中心ボア８の底部に送出する送出チューブ４０を使用して、接着剤１８を導入する。次いで、プレス部３８により、２回目の下方プレスをロータコア組立体２の上に行い、シャフト３を磁石４の中心ボア８に挿入させ、引続いて、第２のエンドキャップ５のボア１３に挿入させる。

シャフト３の外径及び磁石４の内径の寸法は、シャフト３と磁石４との間にすき間嵌めが形成されるように定められている。接着剤１８は、シャフト３と磁石４の間において、ウエットシールをシャフト３の端部の周囲に形成する。シャフト３と第１のエンドキャップ５との間の締り嵌めは、気密シールを形成する。その結果、シャフト３を磁石４に挿入すると、接着剤１８は、シャフト３と磁石４の間に形成されたすき間に引込まれる。シャフト３を磁石４に貫通させて第２のエンドキャップ６に挿入させると、接着剤１８は、ウエットシールをシャフト３の周囲に維持する。その結果、接着剤１８の連続層が、シャフト３と磁石４の間に磁石４の全長にわたって形成される。

シャフト３の外径及び第２のエンドキャップ６の内径の寸法は、シャフト３と第２のエンドキャップ６との間に締り嵌めが形成されるように定められている。シャフト３は、第２のエンドキャップ６のボア１３の中を部分的に延びるに過ぎない。したがって、シャフト３と第２のエンドキャップ６との間の締り嵌めは、ボア１３の一部分に沿ってだけ形成される。シャフト３と磁石４との間のすき間に引込まれなかった過剰の接着剤１８は、ボア１３の残りの部分に集まる。

接着剤１８は、嫌気性でもあり、ＵＶ（紫外線）硬化性でもある。したがって、シャフト３を第２のエンドキャップ６のボア１３内に挿入するとき、シャフト３と磁石４の間の接着剤１８が硬化し始める。次いで、プレス部３８を引込め、第２のエンドキャップ６のボア１３をＵＶ光（紫外線光）に露出させ、ボア１３内に保持された過剰の接着剤１８を硬化させる。次いで、完成したロータ１をジグ３５から取外す。

シャフト３を磁石４の中心ボア８に挿入するとき、接着剤１８がシャフト３と磁石４との間のウエットシールを維持することが重要である。ウエットシールが維持されないならば、接着剤の代わりに空気がシャフト３と磁石４との間のすき間に引込まれ、不完全な接着層を生じさせる。したがって、磁石４の中心ボア８内に導入された接着剤１８の容量が、シャフト３を磁石４の中に挿入している間にわたってウエットシールを維持することを確保するのに十分であることが重要である。他方、過剰の接着剤１８を導入すれば、第２のエンドキャップ６のボア１３は、過剰な接着剤を保持することができない。したがって、所定の容量の接着剤１８を磁石４の中心ボア８に導入する。所定の容量は、ロータ１に関連した様々な公差を考慮に入れて定められ、ウエット接着剤シールが維持されること、及び、過剰の接着剤が第２のエンドキャップ６のボア１３に保持されることを確保する。

仮に接着剤１８を磁石４の中心ボア８の一番上のところで導入するならば、接着剤１８が中心ボア８の中を下方に移動するとき、接着剤１８の一部分が磁石４にくっつく可能性が非常に高い。このことは、シャフト３の端部の周囲の接着剤１８の容量を低減させることになろう。この場合、シャフト３を磁石４の中に挿入するときのシャフト３と磁石４の間のウエットシールが維持されない可能性がある。したがって、接着剤１８を磁石４の中心ボア８の底部に送出する送出チューブ４０が用いられる。更に、接着剤がシャフト３の端部から移動するのを促進させるために、シャフト３の端部に、丸み又はテーパが設けられている。

上述した製造方法であれば、接着剤の連続層が、磁石４の全長にわたってシャフトと磁石４の間に形成される。したがって、シャフト３と磁石４の間の強力な結合部が形成される。シャフト３と共にシールを形成するエンドキャップ５を採用することによって、シャフト３を磁石４に挿入するとき、接着剤１８は、シャフト３と磁石４との間のすき間に積極的に引込まれる。結果として、シャフト３と磁石４との間のすき間の大きさに関係なしに、接着剤１８の連続層が形成される。

シャフト３と磁石４との間の接着剤１８の連続層を形成することに加えて、磁石４とスリーブ７との間の接着剤１７の連続層が形成される。その結果、磁石４に作用する引張り応力が、磁石４の外面１１全体にわたって、磁石４からスリーブ７に伝達される。その結果、磁石４の過度の歪み及びひび割れのおそれを回避することができる。

多くの磁石材料の物理的特性のため、比較的厳密な幾何学的公差を有するボアを含む磁石を機械加工することは一般的に困難である。磁石４の外径をエンドキャップ５、６の内径と同心に配置するようにエンドキャップ５、６を磁石４に固着させることによって、磁石４の中心ボア８の任意の偏心に関係なしに、磁石４の外径をシャフト３と同心に配置する。実際、シャフト３に対する磁石４の外径の同心度は、一般的に、シャフト３に対する磁石４の内径の同心度よりも小さい。

次に、図６乃至図８を参照して、ロータコア組立体２を製造する変形例の方法を説明する。

最初、磁石４及びエンドキャップ５、６を含む部分組立体１９を、図３を参照して説明した仕方と同じ仕方で組立てる。部分組立体１９をジグ２０から取外した後、更なるジグ（図示せず）を使用して、スリーブ７を部分組立体１９の上に押圧する。

部分組立体１９を図３のジグ２０から取外した後で異なるジグを使用してスリーブ７を部分組立体１９の上に押圧する代わりに、同じジグ２０を使用して、スリーブ７を部分組立体１９に押圧してもよい。エンドキャップ５、６とスリーブ７との間に形成された締り嵌めのため、スリーブ７を部分組立体１９に押圧するとき、エンドキャップ５、６は、僅かに収縮しようとする。しかしながら、エンドキャップ５、６とジグ２０のピン２１との間に形成された締り嵌めにより、収縮を困難にさせている。実際、公差の積重なりに応じて、過度の力を付与することなしに及び／又は場合によってはスリーブ７に損傷を与えることなしに、スリーブ７を部分組立体１９の上に押圧することができない場合がある。これとは対照的に、部分組立体１９をジグ２０から取外してから、別体のジグを使用して、スリーブ７を部分組立体１９の上に押圧することによって、エンドキャップ５、６のボア１２、１３を空けた状態に保ってもよい。結果として、エンドキャップ５、６の収縮を容易にし、かくして、比較的小さい力を使用して及び／又はスリーブ７に損傷を与えることなしに、スリーブ７を部分組立体１９の上に押圧することができる。

スリーブ７を部分組立体１９上に押圧するとき、スリーブ７とエンドキャップ５、６の各々との間に締り嵌めが形成され、スリーブ７と磁石４との間にすき間嵌めが形成される。この段階で、磁石４とスリーブ７との間のすき間に、接着剤は配置されていない。図１に示し且つ上述した実施形態とは対照的に、エンドキャップ５の一方は、図６に示すように、エンドキャップ５の外面に沿って形成された軸線方向溝４１を含んでいる。図７に示すように、軸線方向溝４１は、組立体２の外面と、磁石４とスリーブ７の間のすき間との間の導管を構成している。

ここで図８を参照すると、スリーブ７を部分組立体１９の上に押圧した後、出来上がった組立体２を、真空含浸のために容器４２内に配置する。組立体２を、容器４２内に入れた接着剤１７に浸漬させる。次いで、容器４２をシールし、容器４２内の圧力を低減させ、部分真空（例えば、約０．０１Ｔｏｒｒ）を生じさせる。部分真空により、空気を容器４２、接着剤１７、及び組立体２から除去する。部分真空を、一定の期間にわたって（例えば、１０分）維持して、適当な脱気を確保する。次いで、容器４２内の圧力を増大させて、大気圧にする。これにより、容器４２内の接着剤１７を、エンドキャップ５の溝４１を通して、磁石４とスリーブ７との間のすき間内に押込む。次いで、容器４２を大気圧で一定の期間にわたって（例えば、２分）放置し、接着剤１７が磁石４及びスリーブ７の表面の様々な空所（例えば、孔及び亀裂）の浸透することを可能にする。次いで、組立体２を接着剤リザーバから持上げ、接着剤を排出させる。接着剤の排出後、組立体２を冷水浴内に配置し、任意の残留接着剤を組立体２から洗い流す。残留接着剤を、再利用のために、水から回収する。最後に、ロータコア組立体２を、磁石４とスリーブ７との間に配置された接着剤１７を硬化させるのに十分な期間にわたって温水浴内に配置する。

エンドキャップ５の溝４１は、空気を排出することができ且つ接着剤１７を磁石４とスリーブ７の間のすき間に導入することができる導管としてはたらく。真空含浸を採用することによって、磁石４とスリーブ７の間に形成された接着層１７は、実質的に空所がない。結果として、磁石４に作用する引張り応力は、磁石４の外面１１全体にわたって、磁石４からスリーブ７に伝達される。

エンドキャップ５の溝４１は、含浸中に接着剤１７の侵入を許すが、引続いて行われる輸送及び洗浄中に接着剤１７の漏れを制限する寸法のものである。したがって、溝４１の寸法は、使用する接着剤１７の粘度に依存する。

図６に示すエンドキャップ５は、単一の溝４１を有しているけれども、更なる溝を設けてもよい。更なる溝は、脱気速度を増大させ、かくして、必要とされる減圧時間を短縮させる。１つ又は２つ以上の溝が、エンドキャップ６の他方に含まれていてもよい。しかしながら、両方のエンドキャップ５、６に溝を設けると、輸送及び洗浄中に接着剤がすき間から漏れる可能性を増大させるおそれがある。

図６のエンドキャップ５の溝４１は、線形である。しかしながら、溝４１は、非線形であっても同様によい。例えば、溝４１は、回旋状又は螺旋状である。非線形溝の使用は、輸送及び洗浄中の接着剤１７の潜在的損失を低減させるのを助ける。更に、エンドキャップ５は、溝４１を有する代わりに、空気を排出することができ且つ接着剤１７を磁石４とスリーブ７の間のすき間内に導入することができる貫通孔を含んでいてもよい。

上述した真空含浸方法は、一般的には、ウエット（湿式）真空含浸法と呼ばれている。しかしながら、その他の真空含浸法を同様に採用してもよい。例えば、ドライ（乾式）真空含浸法を使用してもよい。更に、容器４２内の圧力を、大気圧まで増大させる代わりに、大気圧を超える圧力まで増大させてもよい。

上述した方法では、最初、エンドキャップ５、６を磁石４に固着させて部分組立体１９を作成し、次いで、部分組立体１９をスリーブ７に圧入することによって、ロータコア組立体２を製造する。しかしながら、真空含浸法を採用するとき、最初に部分組立体１９を組立てることなしに、すなわち、エンドキャップ５、６を磁石４に固着させることなしに、ロータコア組立体２を製造してもよい。例えば、締り嵌めを形成する第１のエンドキャップ５をスリーブ７に圧入することによって、ロータコア組立体２を組立てる。次いで、磁石４をスリーブ７に圧入し、第１のエンドキャップ５に当接させる。磁石４は、スリーブ７と共に中間嵌め又は緩い締り嵌めを形成する直径を有するのがよい。結果として、磁石４の外径は、エンドキャップ５、６の外径、したがって、その内径に対して同心に配置される。最後に、スリーブ７との間に締り嵌めを形成する第２のエンドキャップ６をスリーブ７に圧入し、磁石４に当接させる。磁石４は、スリーブ７との間に中間嵌め又は僅かな締り嵌めを形成するが、それにも関わらず、磁石４がスリーブ７と接触していない箇所があり、すなわち、磁石４とスリーブ７の間にすき間が存在する箇所がある。次いで、組立体２を、容器４２の中に配置し、上述した仕方で真空含浸させる。したがって、真空含浸法を採用するとき、エンドキャップ５、６を磁石４に直接的に固着させる必要なしに、ロータコア組立体２を製造することができる。

上述した様々な方法では、エンドキャップ５、６を磁石４に固着させ、スリーブ７を磁石４に固着させ、シャフト３を磁石４に固着させるのに、異なる接着剤１６、１７、１８を使用している。この理由は、各接着剤が異なる目的のために採用されているからである。例えば、磁石４の外径をエンドキャップ５、６の内径と同心に配置するために、エンドキャップ５、６を磁石４に固着させる。しかしながら、エンドキャップ５、６は、磁石４をシャフト３に保持することを要求されず、その代わり、この保持は、シャフト３と磁石４との間に配置された接着剤１８によって行われる。エンドキャップ５、６と磁石４との間の接着剤１６の強度は、特に重要ではない。したがって、製造工程を簡単にするために、大気の湿気中で比較的急速に硬化する接着剤１６、例えば、Ｌｏｃｔｉｔｅ（登録商標）４３５を使用して、エンドキャップ５、６を磁石４に固着させる。この接着剤は、大気の湿気中で硬化し且つ比較的急速な硬化時間を有しているので、磁石４をスリーブ７に固着させること又は磁石４をシャフト３に固着することには適していない。

磁石４とスリーブ７の間の接着剤１７は、半径方向応力及び周方向応力を磁石４からスリーブ７に伝達することを意図している。したがって、接着剤１７の重要な点は、磁石４及びスリーブ７の表面における様々な空所に浸透してそれを充填する機能である。したがって、低粘度含浸接着剤が、磁石４とスリーブ７との間に使用される。ロータコア組立体２を製造する仕方のため、接着剤１７は、ロータコア組立体２の外面から比較的容易に洗うことができるものである。適当な接着剤は、Ａｓｅｃ社製のＡＳ−６７０４である。この特定の接着剤は、熱硬化性であり、このことが、上述した製造方法において洗浄後のロータコア組立体２を熱硬化させるとした理由である。

シャフト３と磁石４の間の接着剤１８は、回転中にシャフト３と磁石４の間に作用する剪断力に耐えることができなければならない。したがって、この接着剤１８のために最も重要な基準は、剪断強度である。好ましい接着剤は、Ａｓｅｃ社製のＡＳ−５５０３である。この特定の接着剤を、ＵＶ又は熱によって嫌気的に硬化させることができる。したがって、第２のエンドキャップ６のボア１３の中に集まった過剰の接着剤１８をＵＶ光によって硬化させながら、シャフト３と磁石４の間の接着剤１８を嫌気的に硬化させることができる。変形例として、シャフト３と磁石４の間の接着剤１８を、熱によって硬化させてもよいし、透明なエンドキャップ５、６を採用する場合には、ＵＶ光によって硬化させてもよい。

ロータ１の特定の実施形態及びその製造方法を説明した。しかしながら、ロータ１及び／又は製造方法の変更を、本発明の範囲から逸脱することなしに行ってもよい。例えば、エンドキャップ５、６は、プラスチックで形成される必要はない。しかしながら、プラスチックの使用は、ロータ１のコスト及び重量を低減させる。更に、プラスチックエンドキャップ５、６は、磁石４の磁束に不利に干渉し又はそれを歪曲させることはなく、誘導加熱を受けにくい。同様に、スリーブ７は、炭素繊維複合材で形成される必要はない。スリーブを強化するのに従来使用される他の材料、例えば、ステンレス鋼又はＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）を使用してもよい。

図５に示すようにロータコア組立体２をシャフト３に固着させるとき、シャフト３は、第２のエンドキャップ６のボア１３の中を貫通するように延びていない。このため、過剰の接着剤１８が、シャフト３によって占有されていないボア１３の部分に集まっている。変形例の実施形態では、シャフト３は、第２のエンドキャップ６の中を貫通するように延びていてもよい。この場合、シャフト３及び／又は第２のエンドキャップ６のボア１３の形状は、過剰の接着剤１８が集まるすき間を有するように定められる。例えば、ボア１３の上部分が面取りされてもよいし、シャフト３の端部に段部を設けてもよい。それにも関わらず、シャフト３は、第２のエンドキャップ６のボア１３の下部分との間に締り嵌めを形成し続ける。この場合、過剰の接着剤１８は、ボア１３の上部分に集まる。

特定の構成要素を別の構成要素に圧入することを参照するとき、その逆を採用してもよいことを認識すべきである。例えば、最初に説明したロータコア組立体２を組立てる方法では、スリーブ７を接着剤浴２５内に配置し、次いで、部分組立体１９を下降させ、スリーブ７に圧入した。しかしながら、最初、部分組立体１９を接着剤浴２５内に配置し、次いで、スリーブ７を下降させて、部分組立体１９上に押圧してもよい。この場合、接着剤浴２５は、部分組立体１９を接着剤浴２５内に保持して位置決めする中心支持ピンを含むのがよい。このとき、スリーブ７に作用するプレス部は、スリーブ７を部分組立体１９の上に押圧するときにスリーブ７の内側の空気が自由に逃げる開口を含むのがよい。

１ ロータ
２ ロータコア組立体
３ シャフト
４ 磁石
５ 第１のエンドキャップ
６ 第２のエンドキャップ
７ スリーブ
８ 磁石の中心ボア
９ 磁石の第１端部
１０ 磁石の第２端部
１２ 第１のエンドキャップのボア
１３ 第２のエンドキャップのボア
１６ 接着剤（磁石とエンドキャップの間）
１７ 接着剤（磁石とスリーブの間）
１９ 部分組立体
４１ 軸線方向溝
４２ 容器

Claims (17)

1. ロータコア組立体であって、
   磁石と、
   前記磁石の一方の端部に配置された第１のエンドキャップと、
   前記磁石の反対側の端部に配置された第２のエンドキャップと、
   前記磁石及び前記エンドキャップを包囲するスリーブと、を有し、前記スリーブは、前記エンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成し、
   更に、前記磁石と前記スリーブとの間に配置された接着剤を有する、ロータコア組立体。
2. 更に、シャフトを受入れるために前記エンドキャップ及び前記磁石を貫通するボアを有する、請求項１に記載のロータコア組立体。
3. 前記エンドキャップは、前記磁石の外径が前記エンドキャップの内径と同心に配置されるように前記磁石に固着される、請求項２に記載のロータコア組立体。
4. 前記エンドキャップは、接着剤によって前記磁石に固着される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータコア組立体。
5. 前記エンドキャップは、前記スリーブと前記磁石の間に配置された接着剤と異なる接着剤によって前記磁石に固着される、請求項４に記載のロータコア組立体。
6. 前記磁石は、円筒形であり、各エンドキャップは、前記磁石を半径方向に越えて延びる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータコア組立体。
7. 前記スリーブは、前記磁石との間にすき間嵌めを形成し、前記接着剤は、前記磁石と前記スリーブの間に連続層を形成する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータコア組立体。
8. 前記エンドキャップは、プラスチックで形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータコア組立体。
9. ロータコア組立体を製造する方法であって、
   組立体を準備する工程を有し、前記組立体は、磁石と、前記磁石の一方の端部に配置された第１のエンドキャップと、前記磁石の反対側の端部に配置された第２のエンドキャップと、前記磁石及び前記エンドキャップを包囲するスリーブとを有し、前記スリープが前記エンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成し、
   更に、前記磁石と前記スリーブの間のすき間に接着剤を導入する工程と、
   前記接着剤を硬化させる工程とを含む、方法。
10. 前記エンドキャップの一方が、溝又は貫通孔を有し、
    前記すき間に前記接着剤を導入する工程は、前記組立体を容器の中に配置し、真空含浸を行い、接着剤を前記溝又は貫通孔を通して前記すき間に導入する工程を含む、請求項９に記載の方法。
11. 真空含浸を行う工程は、前記組立体を、前記容器内に配置された接着剤に浸漬させる工程と、前記容器内の圧力を減少させて、前記すき間内の空気を排出する工程と、前記容器内の圧力を増加させて、接着剤を前記すき間に押込む工程とを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記組立体を準備する工程は、部分組立体を準備する工程を含み、前記部分組立体は、前記磁石と、前記第１のエンドキャップと、前記第２のエンドキャップとを有し、各エンドキャップが前記磁石の端部に固着され、
    前記組立体を準備する工程は、更に、前記部分組立体を前記スリーブに挿入して、前記スリーブと前記エンドキャップの各々との間に締り嵌めを形成する工程を含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記エンドキャップは、前記すき間に導入される接着剤と異なる接着剤で前記磁石に固着される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記部分組立体を前記スリーブに挿入させるとき、前記接着剤が前記すき間に導入される、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記すき間に前記接着剤を導入する工程は、前記スリーブ及び前記部分組立体のうちの一方を、接着剤を収容した浴内に配置する工程を含み、そのため、前記部分組立体を前記スリーブに挿入する工程により、前記磁石と前記スリーブとの間のすき間に前記接着剤を保持する、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記組立体は、更に、前記シャフトを受入れるために前記エンドキャップと前記磁石を貫いて延びるボアを有する、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 更に、前記磁石の外径が前記エンドキャップの内径と同心になるように、前記エンドキャップを前記磁石に固着させる工程を含む、請求項１６に記載の方法。

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