JP2012100499A

JP2012100499A - 回転電機用ロータの製造方法

Info

Publication number: JP2012100499A
Application number: JP2010248318A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kanashige; 慶一金重; Hirotsugu Tanaka; 寛嗣田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】回転電機用ロータの製造方法において、ロータを回転させるバランス測定装置を使用せずに、ロータの重量アンバランスを十分に抑制することである。
【解決手段】ロータ１６の製造方法は、ロータコア２４を構成する円板状鋼板３０の周方向複数個所に空洞孔３４を形成する孔形成ステップと、ロータコア２４の回転アンバランスを解消するために、一部の空洞孔連結部３８の少なくとも一部に樹脂を注入し固化させる注入ステップとを有する。製造方法は、さらに、注入ステップの前に、コンピュータに予め記憶させた、ロータコア２４の軸方向長さに関する偏差と樹脂注入量との関係である偏差樹脂量関係から、予め取得した偏差に基づいて、注入ステップで空洞孔連結部３８に注入する樹脂量を決定させる樹脂量決定ステップを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロータコアを含む回転電機用ロータの製造方法であって、ロータコアまたはロータコアを構成する円板状鋼板の周方向複数個所に空洞孔を形成するステップと、複数の空洞孔の少なくとも一部に樹脂を注入し固化させるステップとを有する回転電機用ロータの製造方法に関する。

従来から、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両の走行用モータ等として、ステータとロータとを備える回転電機を使用することが考えられている。また、回転電機が同期電動機である場合、ロータは、例えば鋼等の磁性材により構成するロータコアと、ロータコアの周方向複数個所に配置した永久磁石とを含む。例えば、ロータコアは、鋼製の長尺な板材に打ち抜き加工を施すことで複数の円板状鋼板を形成し、複数の円板状鋼板を積層することにより構成する積層体を含む。また、積層体の周方向複数個所に形成した磁石孔に複数の永久磁石を挿入配置した状態で、互いにかしめ固定したり、軸に嵌合固定することでロータが造られる。このようにロータコアを円板状鋼板の積層体により構成することで、磁気損失等の損失を小さく抑えることができる。また、回転電機が誘導電動機である場合、積層体の外周面等の周面の複数個所に突出するように設けられたティースにロータコイルを巻装することで、ロータを構成することもできる。

例えば、特許文献１には、電動機の固定子を構成する積層鉄心の製造方法であって、帯状鋼板から回転子鉄心片を打ち抜き形成した後、ステータコアに対応する固定子鉄心の分割鉄心片を互いに連結させた形態の領域において、隣接する分割鉄心片の連結部を互いに分離する工程と、分割鉄心片の外径を打ち抜いて個々の分割鉄心片を分離形成するとともに、分割鉄心片を先に打ち抜き形成した下層の分割鉄心片に積層してかしめ結合する工程とを有することが記載されている。また、かしめ結合する工程において、板厚偏差の相殺を目的として各分割鉄心片の転積をあわせて行うこともできるとされている。なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１の他に特許文献２，３がある。

特開２０１０−８１７９９号公報特開２００９−１２８１１８号公報特開２００６−１０９５９５号公報

特許文献１に記載された電動機の固定子を構成する積層鉄心の製造方法の場合、帯状鋼板から回転子鉄心片を打ち抜き形成している。この回転子鉄心片は複数枚積層することによりロータを構成する。ただし、帯状鋼板は長さ方向に対し直交する方向である横方向の位置によって板厚が異なる可能性がある。特に、帯状鋼板を圧延加工により形成する場合に、帯状鋼板の長さ方向に対し直交する方向に関する断面形状で両端の厚さ方向長さが小さくなる太鼓状となる。このため、帯状鋼板の横方向両端寄り部分での板厚の最大値と最小値との間の差である板厚偏差が大きくなる。

このように板厚偏差が大きい帯状鋼板の横方向にずれた複数個所でロータコアを構成する円板状鋼板を打ち抜いた場合、特に帯状鋼板の両端寄り部分から形成した円板状鋼板の板厚偏差も大きくなる。このような板厚偏差は円板状鋼板の中心に関して両側での重量のアンバランス、すなわち不均一につながる。このため、円板状鋼板の積層体を含むロータが回転時に大きく振れ動き、ロータを支持するための軸受等の周辺部品に大きな負荷が生じる等の不都合が生じる可能性がある。

これに対して、特許文献１に記載されているようなステータコアを分割鉄心片を積層する場合の構成と同様に、ロータコアを構成する円板状鋼板を積層時に転積する、すなわち１８０度向きを反対側にして積層することも考えられる。ただし、単純に転積するだけではロータコアの軸方向長さが各部で均一にならない場合がある。すなわち、ロータコアの軸方向長さの最大値と最小値との間の差である偏差が大きくなる可能性がある。この場合には、上記と同様に積層体を含むロータの重量アンバランスが生じる可能性があるため、改良の余地がある。

また、特許文献２には、ロータのアンバランス修正装置であって、修正対象のロータを回転させる回転部と、ロータの回転加速度を検出する加速度ピックアップと、ロータのアンバランスの位相を検出するためのレーザ投受光素子と、バランス修正のためロータを切削する切削装置と、切削されたロータに形成された空洞部に封入材である樹脂を封入する封入装置と、全体を制御する制御部とを備えるアンバランス修正装置が記載されている。制御部は、ロータの回転加速度が変化した位相位置及び変化量を検出し、ロータのアンバランスを検出するとされている。また、制御部は、ロータの回転中のバランスをとらせるためにロータの一部を切削する仮切削位置と仮切削体積とを仮算出し、ロータを切削することにより発生する空洞部に封入する樹脂の質量を加味してロータの切削位置及び切削体積を補正し、封入装置は、切削により発生する空洞部に樹脂を封入している。

また、特許文献３には、ロータを組み立て、バランシングマシンにロータを取り付けて回転バランスをチェックし、アンバランスが生じている場合には、バランス補正のためにウェイトを負荷すべき位置をポイントするとともに、補正に必要なウェイト量を表示し、作業者が必要な量のウェイトを指定されたポイントの溝に注入することが記載されている。

ただし、特許文献２，３のいずれの場合も、回転装置によりロータを回転させてアンバランスを検出し、樹脂やウェイトでアンバランスを修正しており、アンバランスの検出が必要になる。このため、アンバランス解消のための作業が複雑になり、ロータの製造コストが高くなったり、作業時の工数が多くなるという不都合を生じる可能性がある。このため、ロータを回転させるバランス測定装置を使用せずに、ロータの重量アンバランスを十分に抑制できるロータの製造方法の実現が望まれている。

本発明は、回転電機用ロータの製造方法において、ロータを回転させてバランスを測定する装置を使用せずに、ロータの重量アンバランスを十分に抑制することを目的とする。

本発明に係る回転電機用ロータの製造方法は、ロータコアを含む回転電機用ロータの製造方法であって、ロータコアまたはロータコアを構成する円板状鋼板の周方向複数個所に空洞孔を形成する孔形成ステップと、ロータコアの回転アンバランスを解消するために、複数の空洞孔の一部の空洞孔の少なくとも一部に溶融樹脂を注入し固化させる注入ステップとを有し、さらに、注入ステップの前にコンピュータにより実行する樹脂量決定ステップであって、コンピュータに予め記憶させておいた偏差樹脂量関係であり、ロータコアの軸方向長さに関する偏差と樹脂注入量との関係である偏差樹脂量関係から、予め取得した偏差に基づいて、注入ステップで空洞孔に注入する樹脂量を決定させる樹脂量決定ステップを有することを特徴とする回転電機用ロータの製造方法である。なお、「ロータコアの軸方向長さに関する偏差」とは、ロータコアを中心軸を含むある仮想平面で切断した場合の断面を考えた場合のロータコアの軸方向長さの最大値と最小値との間の差をいう（本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする）。

本発明に係る回転電機用ロータの製造方法によれば、複数の空洞孔の一部の空洞孔の少なくとも一部に樹脂を注入し固化させる注入ステップの前に、コンピュータに予め記憶させておいた偏差樹脂量関係から、予め測定等により求めたロータコアの軸方向長さに関する偏差に基づいて注入樹脂量を決定させる樹脂量決定量ステップを行う。このため、円板鋼板の転積を含む積層等によりロータを構成する場合でも、ロータコアの軸方向長さに関する偏差から注入樹脂量を決定するので、ロータを回転させてバランスを測定する装置を使用することなく、ロータの重量アンバランスを十分に抑制できる。

また、本発明に係る回転電機用ロータの製造方法において、好ましくは、孔形成ステップは、ロータコアまたはロータコアを構成する円板状鋼板の周方向複数個所の等間隔位置に同一の形状及び大きさを有する空洞孔を形成する。

また、本発明に係る回転電機用ロータの製造方法において、好ましくは、ロータコアは、帯状鋼板に打ち抜き加工を施すことで得られた複数の円板状鋼板を積層することにより構成され、注入ステップは、複数の円板状鋼板をそれぞれの空洞孔を整合させつつ積層されるロータコアを金型内に配置した状態で、複数の空洞孔の一部の空洞孔の少なくとも一部に樹脂量決定ステップで決定された量の樹脂を注入する。

また、本発明に係る回転電機用ロータの製造方法において、好ましくは、注入ステップは、金型内にロータを配置するとともに、金型の一部の空洞孔への樹脂注入用の空間であって、樹脂量決定ステップで決定した樹脂量に応じて設定された数のピン部が配置された空間に溶融樹脂を注入し、固化させる。

本発明の回転電機用ロータの製造方法によれば、ロータを回転させるバランス測定装置を使用することなく、ロータの重量アンバランスを十分に抑制できる。

本発明の第１の実施の形態の製造方法により製造するロータを含む回転電機の概略断面図である。図１からロータを取り出して示す斜視図である。図２のロータの正面及び側面を示す図である。第１の実施の形態の製造方法を示すフローチャートである。図３のロータを構成する円板状鋼板を形成するための帯状鋼板と、その帯状鋼板を複数に分離したと仮定した場合の複数の鋼板要素をその長さ方向片側から見たものとを並べて示す概略図である。図５の複数の円板状鋼板を転積しながら積層する場合の３形態を説明するための模式図である。ロータコアの軸方向長さに関する偏差を測定する方法の１例を示す、円板状鋼板の積層体と押圧部材との断面図である。第１の実施の形態で使用するロータコアの軸方向長さに関する偏差と重量アンバランス量との関係を示す図である。空洞孔の一部に樹脂を注入した様子を示す、図３のＡ部拡大相当図である。本発明の第２の実施の形態の製造方法において、空洞孔の一部に樹脂を注入した様子を示す、図３のＡ部拡大相当図である。

［第１の発明の実施の形態］
以下において、図面を用いて本発明に係る第１の実施の形態につき詳細に説明する。図１から図９は、本発明の第１の実施の形態を示している。

図１に示すように、本実施の形態の製造方法により製造するロータを含む回転電機１０は、モータケース１２に固定したステータ１４と、ステータ１４の径方向内側に対向配置した回転可能なロータ１６とを備える。ステータ１４は、ステータコア１８と、ステータコア１８の内周面に径方向に突出するように設けられた複数のティース２０と、複数のティース２０に巻装したステータ巻線２２とを含む。複数のステータ巻線２２は、例えば、３相のステータ巻線２２であり、図示しない電源からインバータを介して３相の交流電流が入力されることにより、ステータ１４において回転磁界を生成する。

また、ロータ１６は、円筒状のロータコア２４と、ロータコア２４に設けられた複数の永久磁石２６（図２、図３）とを備える。ロータコア２４は、モータケース１２に軸受２５により回転可能に支持された回転軸２７に固定されて使用されるもので、複数の円板状鋼板を積層してなる積層体により構成されている。また、モータケース１２内に、ロータ１６の回転角度を検出可能なレゾルバ２８が設けられている。

次に、図２、図３を用いてロータ１６を詳しく説明する。図２に示すように、ロータ１６は、複数の同一形状の円板状鋼板３０を積層してなる積層体であるロータコア２４を含む。各円板状鋼板３０は、後述するように帯状鋼板をプレスにより打ち抜き成形することにより造られるもので、外周寄り部分の周方向複数個所に設けられた磁石孔３２と、各磁石孔３２よりも円板状鋼板３０の中心側の周方向複数個所等間隔位置に設けられた空洞孔３４とを含む。また、図３の下部で示すように、ロータコア２４の軸方向長さは、外周部の一部で大きくなり、この一部に対し径方向反対側に向かうほど徐々に小さくなっている。なお、図３の下部で示すロータコア２４の軸方向長さは、説明の理解の容易化のために、軸方向長さの変化を径方向長さに対し誇張して示している。

また、各円板状鋼板３０の中心部に回転軸２７（図１）を挿入し、固定するための中心孔３６が設けられている。図３に示すように、中心孔３６は非円形であり、中心孔３６の形状に対応する外周形状を有する回転軸２７が中心孔３６に係合しつつ挿入されることにより、回転軸２７と円板状鋼板３０との相対回転が阻止されるようにしている。

また、複数の磁石孔３２は、２個１組として各組で径方向外側に向かって互いにＶ字形に開くように配置している。円板状鋼板３０を積層してロータコア２４が構成された状態で互いに整合する複数の磁石孔３２に永久磁石２６を挿入配置している。各永久磁石２６は、径方向に対し傾斜する方向に着磁させ、それぞれの着磁方向を隣り合う組の永久磁石２６同士で異ならせている。永久磁石２６は、例えば樹脂により磁石孔３２内に固定することができる。

また、円板状鋼板３０を積層してロータコア２４が構成された状態でそれぞれの円板状鋼板３０の空洞孔３４を互いに整合させ、連結した複数の空洞孔３４により、ロータ１６の複数個所にそれぞれ軸方向に長い空洞孔連結部３８が設けられている。そして、複数の空洞孔連結部３８の一部にバランスウェイトの役目を有する樹脂を注入し、固化させている。また、図３の下部の図において、斜線を付した部分は、１の空洞孔連結部３８に樹脂を注入する場合の最大注入可能範囲を表している。このような樹脂によりロータ１６の回転時の振れの原因となる重量アンバランスを抑制している。これについては後で詳しく説明する。なお、空洞孔３４の形状は、図示の例では略矩形としているが、この形状に限定するものではなく、円形、長円形、矩形以外の多角形等、種々の形状を採用できる。ただし、複数の空洞孔３４同士で形状及び大きさは同一とする。

このような複数の円板状鋼板３０により構成するロータコア２４と永久磁石２６とを含むロータ１６は、回転軸２７に固定された状態でステータ１４（図１）に径方向に対向させる。そしてステータ１４で回転磁界が生成されると、その回転磁界の影響を受けてロータ１６が回転する。

このようなロータコア２４を含むロータ１６の製造方法は、次のようにして行う。なお、以下の説明では、図１から図３に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図４に示すように、ロータ１６の製造方法は、工程順に述べる、孔形成ステップＳ１０と、偏差取得ステップＳ１２と、樹脂量決定ステップＳ１４と、注入ステップＳ１６とを有する。まず、孔形成ステップＳ１０は、図５に示すように、長尺な帯状鋼板４０から１の円板状鋼板３０を打ち抜き加工により形成する場合に、このうち抜き加工と同時に、または、このうち抜き加工の後に、複数の空洞孔３４を打ち抜き加工により形成する。帯状鋼板４０は、鉄鋼メーカーで製造された後、鉄鋼メーカーからロータ１６を製造する回転電機１０メーカー等のロータメーカーへ送られる。

また、１の帯状鋼板４０からは複数の円板状鋼板３０が打ち抜き成形される。例えば、図５に示すように、帯状鋼板４０の横方向複数個所を境として区分される複数の（図示の例では４の）鋼板要素４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄのそれぞれで、複数の円板状鋼板３０が打ち抜き加工される。この場合、１の円板状鋼板３０の打ち抜き加工と同時に、または１の円板状鋼板３０の打ち抜き加工の後に、中心孔３６と磁石孔３２の形成と同時に、または各孔３６，３２の形成とは別に、打ち抜き加工により空洞孔３４を形成する。すなわち、孔形成ステップＳ１０は、円板状鋼板３０の周方向複数個所の等間隔位置に同一の形状及び大きさを有する空洞孔３４を形成する。この際、図５の下部で示すように、帯状鋼板４０が圧延加工により形成される等のため、帯状鋼板４０は断面形状が太鼓状となり、特に、両端の２の鋼板要素４２ａ、４２ｄ部分で板厚の偏差である、板厚の最大値と最小値との間の差が大きくなる。このような偏差を小さくするため、例えば、同じ鋼板要素４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ部分から得られた円板状鋼板３０を積層する場合に、場合により、互いに積層する２の円板状鋼板３０同士で、帯状鋼板４０の横方向（図５の左右方向）に対応する方向に関して１８０度逆向きに積層する、すなわち転積することが行われる。このような転積は、円板状鋼板３０の中心軸の正規の位置からの位置ずれや中心軸の傾斜の修正、打ち抜き加工で生じる公差の解消等のためにも行われる。

例えば、図６は、図５の複数の円板状鋼板３０を転積しながら積層する場合の３形態を説明するための模式図である。図６で、ａ、ｂ、ｃ、ｄを付した部分は、それぞれ図５の鋼板要素４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから造られている円板状鋼板３０を表しており、それぞれの円板状鋼板３０をそれぞれロットａ、ｂ、ｃ、ｄとして説明する。例えば図６（Ａ）は、通常時に行われる積層形態であり、２のロットａ同士を転積により積層している。このため、ロットａの径方向反対側の端部同士での軸方向長さのずれが大きい場合でも、転積により積層されたロットａの積層体の径方向反対側端部同士での軸方向長さの差を小さくでき、ロータ１６のアンバランス量を小さくできることが分かる。

これに対して、図６（Ｂ）は、ロットまたぎと呼ばれる組み合わせであり、ロットａ、ｄを積層する場合に転積すると、それぞれの軸方向長さが大きい側が一致した状態で積層されてしまうので、ロットａ、ｄの積層体の径方向反対側の端部同士での軸方向長さの差は大きくなり、ロータ１６のアンバランス量が大きくなりやすい。また、図６（Ｃ）は、手直しと呼ばれるものであり、ロットａ、ｃ、及び、ロットｂ、ｄをそれぞれ積層する場合に、ロットｃとロットｄとを交換して相手ロットと積層する場合があり、この場合には、ロットａ、ｄの積層体とロットｂ、ｃの積層体との径方向反対側の端部同士での軸方向の長さの差、特にロットａ、ｄの積層体の径方向反対側の端部同士での軸方向の長さの差が大きくなる。このため、ロータ１６のアンバランス量が大きくなりやすい。

本実施の形態は、このように積層によりロータ１６の径方向反対側の端部同士での軸方向のずれが大きくなる場合でも、樹脂の注入により重量のアンバランス量を抑制するために考えられたものである。このために、孔形成ステップＳ１０に引き続いてロータ１６の軸方向長さに関する偏差を取得する偏差取得ステップＳ１２（図４）を行う。偏差取得ステップＳ１２は、ロータコア２４を構成する円板状鋼板３０と同数の、複数の円板状鋼板３０を組み付け時と同様に積層することにより得られた積層体の軸方向長さの偏差を測定、すなわち取得する。

図７は、ロータコア２４の軸方向長さに関する偏差を測定する方法の１例を示す、円板状鋼板３０の積層体４４と押圧部材４６との断面図である。図７に示す例では、ロータコア２４を構成するすべての円板状鋼板３０を互いの磁石孔３２、空洞孔３４、及び中心孔３６をそれぞれ整合させて積層し、積層体４４とした状態で、上面が水平面に対し平行な載置台４８に、軸方向を上下方向に一致させて配置している。そしてこの状態で、積層体４４の上面に円板状の押圧部材４６を押し付け、その上から図示しない押圧機構により予め設定された一定の荷重を付加する。また、押圧機構は、積層体４４の上面が水平面に対し傾斜した場合でも、上記の荷重が、上下方向と一致する方向に付加されることを可能としている。そして、押圧部材４６の水平面に対する傾斜度を傾斜度検出器等により測定する。また、図示の例では、押圧部材４６の下面外周部に下方に突出する円環状の突部５０を設けて、突部５０により小さい荷重でも積層体４４の外周部を大きな圧力で押圧できるようにしている。

次いで、測定された傾斜度を、制御部である図示しないコンピュータに入力することで、コンピュータにより、傾斜度に対応する積層体の軸方向長さに関する偏差を算出させる。軸方向長さに関する偏差とは、ロータコア２４を中心軸Ｏ（図３）を含むある仮想平面（図３のＸ方向）で切断した場合の断面を考えた場合のロータコア２４の軸方向長さの最大値と最小値との間の差δ（図３）をいう。なお、上記の図３では、Ｘ方向に対し直交するＹ方向が帯状鋼板４０（図５）の長さ方向に対応し、ロータコア２４の軸方向長さは、Ｘ方向の最大値となる端部（図３のＰ位置）で最大となり、Ｘ方向の最小値となる端部（図３のＱ位置）で最小となっている。そして、本実施の形態では、予めコンピュータに、傾斜度と積層体４４の軸方向長さに関する偏差との関係を表す関係式やマップを記憶させておき、この関係式やマップから傾斜度に基づいて偏差δを算出、すなわち取得させることができる。なお、作業者が測定及び算出により求めたロータ１６の軸方向に関する偏差δの取得値をコンピュータに入力することで、コンピュータに偏差δを取得させることもできる。

次に、取得された偏差δを用いて、ロータ１６に注入する注入樹脂量を決定する樹脂量決定ステップＳ１４（図４）を行う。樹脂量決定ステップＳ１４は、コンピュータにより実行するものであり、コンピュータに予め記憶させておいた偏差樹脂量関係から、偏差取得ステップＳ１２（図４）で取得した偏差δに基づいて、一部の空洞孔３４に注入する樹脂量を決定させる。偏差樹脂量関係は、ロータコア２４の軸方向長さに関する偏差と樹脂注入量との関係である。このために図８の関係を用いる。

図８は、本実施の形態で使用するロータコア２４の軸方向長さに関する偏差と重量アンバランス量との関係を示す図である。図８に示すように、ロータコア２４の軸方向長さに関する偏差と重量アンバランス量とはほぼ線形の比例関係にあり、ロータコア２４の軸方向長さに関する偏差が大きくなるほど重量アンバランス量が大きくなることが分かっている。このような偏差と重量アンバランス量との相関関係は、同数の円板状鋼板３０により構成する複数の積層体に一定荷重をかけた場合に成立することが分かっている。なお、「重量アンバランス量」とは、ロータコア２４（図３）の中心位置Ｏから片側に重量が偏っている程度を表すもので、ロータコア２４と重量バランス的に等価な構造で、中心位置Ｏから片側（図３の右側）に１ｃｍ離れた位置に偏って加わる重量を表している。

また、図８の横軸でＰＡは、通常品の偏差であり実用上樹脂の注入がなくても問題のない偏差を表している。これに対して、横軸でＰＢは、偏差が過度に大きくなる、修正が必要となる偏差を表している。横軸のＰＡ，ＰＢから、修正すべきロータコア２４の重量アンバランス量（Ｕ２−Ｕ１）が分かるので、重量アンバランス量から空洞孔３４に注入すべき樹脂量を算出することができる。すなわち、ロータコア２４の軸方向長さの偏差から注入すべき樹脂量が一義的に求められるので、その関係を表す関係式またはマップのデータを、偏差樹脂量関係としてコンピュータの記憶部に予め記憶させておくことで、コンピュータの演算部等により、入力された偏差から注入樹脂量を決定させ、決定した樹脂量をディスプレイ等の表示部に出力、すなわち表示させることができる。要するに、樹脂量決定ステップは、コンピュータに記憶させた偏差樹脂量関係から、偏差取得ステップで取得した偏差に基づいて、空洞孔３４に注入する樹脂量を決定させる。

次いで、ロータコア２４の回転アンバランスを解消するために、図３、図９に示すように、複数の空洞孔３４の一部の空洞孔３４により構成される一部の空洞孔連結部３８の少なくとも一部に、樹脂量決定ステップＳ１４（図４）で決定された量の溶融樹脂を注入し、固化させることにより樹脂部５２を設ける注入ステップＳ１６（図４）を行う。図９では、斜格子部分により樹脂部５２を示している（後述する図１０の場合も同様である）。すなわち、注入ステップＳ１６は、複数の円板状鋼板３０をそれぞれの空洞孔３４を整合させつつ積層することにより構成される積層体を含む樹脂注入前のロータ１６を、図示しない樹脂注入用の金型内に配置した状態で、一部の空洞孔連結部３８の少なくとも一部に、樹脂量決定ステップＳ１４で決定された量の溶融樹脂を注入する。

例えば、図３に示すロータコア２４の場合、中心Ｏに対し、軸方向長さが大きくなる側（図３の右側）に偏って重量アンバランス量が存在するので、軸方向長さが小さくなる側に最も近づく１の空洞孔連結部３８（以下、最先注入孔Ｒともいう。）を含む空洞孔連結部３８に、決定された量の樹脂を注入する。この際、決定された樹脂量から必要な空洞孔連結部３８の容積が分かるので、最先注入孔Ｒでその樹脂量が足りる場合には、最先注入孔Ｒのみに図９の径方向外側、すなわちロータコア２４の軸方向長さが小さい側（図３、図９の左側）から埋めるように、決定された量の樹脂を注入する。これに対して、最先注入孔Ｒでその樹脂量が足りない場合には、最先注入孔Ｒと、最先注入孔Ｒに図３の上下に隣り合う両側の２の空洞孔連結部３８とに、樹脂を注入する。その際、最先注入孔Ｒで足りない樹脂分のみを両側の２の空洞孔連結部３８に均等に、ロータコア２４の軸方向長さが小さい側（図３の左側）から埋めるように樹脂を注入する。

また、最先注入孔Ｒ及びその両側の空洞孔連結部３８への注入でも必要な樹脂量が不足する場合は、さらにその両側の２の空洞孔連結部３８等、樹脂を注入する空洞孔連結部３８の数を多くする。なお、決定された樹脂量からいずれの空洞孔連結部３８のどの部分に樹脂を注入するかが求められるので、コンピュータでその注入すべき空洞孔連結部３８とその注入部分とを算出させ、その結果をディスプレイ等に出力させることもできる。また、コンピュータで算出した注入すべき空洞孔連結部３８とその注入部分との算出結果に基づいて、コンピュータにより必要部分に必要樹脂を注入するよう、空洞孔連結部３８へ樹脂を注入する樹脂注入装置を制御することもできる。なお、注入ステップＳ１６は、ロータコア２４内に配置した永久磁石２６を固定するための樹脂の注入と同時に行うこともできる。

このようなロータ１６の製造方法によれば、複数の空洞孔連結部３８の一部の空洞孔連結部３８の少なくとも一部に溶融樹脂を注入し固化させる注入ステップの前に、コンピュータに予め記憶させておいた偏差樹脂量関係から、予め測定により求めたロータコア２４の軸方向長さに関する偏差δに基づいて注入樹脂量を決定させる樹脂量決定量ステップを行う。このため、円板状鋼板３０の転積を含む積層等によりロータ１６を構成する場合でも、ロータコア２４の軸方向長さに関する偏差δから注入樹脂量を決定するので、上記の特許文献２，３に記載された構成の場合と異なり、ロータ１６を回転させてバランスを測定する装置を使用することなく、ロータ１６の重量アンバランスを十分に抑制できる。したがって、ロータ１６の回転時の振れを十分に抑制でき、ロータ１６を支持するための軸受２５等の周辺部品の耐久性向上を図れる。また、各円板状鋼板３０に空洞孔３４を形成することでロータ１６の軽量化も図れる。

なお、本実施の形態では、ロータ１６の軸方向長さに関する偏差δを取得するために積層体での傾斜度や偏差を測定するのではなく、その代わりに、鉄鋼メーカーで帯状鋼板４０において円板状鋼板３０に対応する部分の軸方向寸法に関する偏差を測定し、その測定値をロータメーカーに知らせて、ロータメーカーがコンピュータにその測定値を入力することで、コンピュータによりロータ１６の軸方向に関する偏差δを算出、すなわち取得させることもできる。この場合、例えば、コンピュータにより、帯状鋼板４０の対応する部分の偏差の測定値から、積層体を構成する円板状鋼板３０の組み合わせでの軸方向に関する偏差δを算出させることで、コンピュータに偏差δを取得させることもできる。また、この場合、偏差取得ステップの後に孔形成ステップを行うこともできる。すなわち、本発明は、偏差取得ステップと孔形成ステップの順番を限定するものではない。

［第２の発明の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態の製造方法において、空洞孔の一部に樹脂を注入した様子を示す、図３のＡ部拡大相当図である。本実施の形態では、上記の第１の実施の形態において、注入ステップＳ１６（図４参照）において、図示しない金型に設けられた、一部の空洞孔連結部３８への樹脂注入用の空間内に複数の注入樹脂量調節用のピンを予め配置するように、金型にピンを形成または固定し、金型内に樹脂注入前のロータ１６（図２等参照）を配置した状態で必要部分に溶融樹脂を注入するようにする。そして、溶融樹脂を注入し固化させることにより樹脂部５２を設けている。すなわち、図１０で最先注入孔Ｒとなる１の空洞孔連結部３８内に白丸で示す部分は、固化された樹脂部５２に設けられた孔部であり、金型のピンの配置によりその分の樹脂量が少なくなっていることを表している。また、図１０で斜格子を付した丸印は、金型に複数のピンの全部を配置した場合に樹脂部５２に設けることが可能な孔部の残部に対応する部分を表している。また、金型に配置するピンの数を０とした場合、１の空洞孔３４全体に樹脂が充填される。例えば、ピンは、金型にネジ止め等により着脱可能に取り付ける構成を採用できる。

このように、本実施の形態では、注入ステップは、金型内にロータ１６を配置するとともに、金型に設けられた、一部の空洞孔連結部３８への樹脂注入用の空間であって、樹脂量決定ステップで決定した樹脂量に応じて設定された数のピンが配置された空間に、溶融樹脂を注入し、固化させる。このような本実施の形態の場合、１の空洞孔連結部３８用の金型の空間にピンを配置する場合に、図１０に示すように、ロータコア２４の軸方向長さが小さい側である径方向外側（図１０の左側）から樹脂が埋められるようにピンの配置位置を調整する。なお、上記では１の空洞孔連結部３８について説明したが、１の空洞孔連結部３８で必要な樹脂量が不足する場合に他の空洞孔連結部３８にも樹脂を注入するのは、上記の第１の実施の形態と同様であり、その場合も金型のピンの配置によって、注入樹脂量を調節する。

このような本実施の形態でも、上記の第１の実施の形態と同様、ロータ１６を回転させてバランスを測定する装置を使用することなく、ロータ１６の重量アンバランスを十分に抑制できる。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

なお、上記の各実施の形態では、ロータコア２４を複数の円板状鋼板３０の積層体により構成する場合を説明したが、ロータコアを磁性粉末を加圧成形することにより形成する圧粉磁心とする場合でも、本発明を適用できる。この場合でもロータコア２４の軸方向長さが各部でずれる偏差が生じる可能性があり、本発明を適用することで、ロータを回転させてバランスを測定する装置を使用することなく、ロータの重量アンバランスを十分に抑制できるという効果を得られる。

１０回転電機、１２モータケース、１４ステータ、１６ロータ、１８ステータコア、２０ティース、２２ステータ巻線、２４ロータコア、２５軸受、２６永久磁石、２７回転軸、２８レゾルバ、３０円板状鋼板、３２磁石孔、３４空洞孔、３６中心孔、３８空洞孔連結部、４０帯状鋼板、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ鋼板要素、４４積層体、４６押圧部材、４８載置台、５０突部、５２樹脂部。

Claims

ロータコアを含む回転電機用ロータの製造方法であって、
ロータコアまたはロータコアを構成する円板状鋼板の周方向複数個所に空洞孔を形成する孔形成ステップと、
ロータコアの回転アンバランスを解消するために、複数の空洞孔の一部の空洞孔の少なくとも一部に溶融樹脂を注入し固化させる注入ステップとを有し、
さらに、注入ステップの前にコンピュータにより実行する樹脂量決定ステップであって、コンピュータに予め記憶させておいた偏差樹脂量関係であり、ロータコアの軸方向長さに関する偏差と樹脂注入量との関係である偏差樹脂量関係から、予め取得した偏差に基づいて、注入ステップで空洞孔に注入する樹脂量を決定させる樹脂量決定ステップを有することを特徴とする回転電機用ロータの製造方法。
請求項１に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
孔形成ステップは、ロータコアまたはロータコアを構成する円板状鋼板の周方向複数個所の等間隔位置に同一の形状及び大きさを有する空洞孔を形成することを特徴とする回転電機用ロータの製造方法。
請求項２に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
ロータコアは、帯状鋼板に打ち抜き加工を施すことで得られた複数の円板状鋼板を積層することにより構成され、
注入ステップは、複数の円板状鋼板をそれぞれの空洞孔を整合させつつ積層されるロータコアを金型内に配置した状態で、複数の空洞孔の一部の空洞孔の少なくとも一部に樹脂量決定ステップで決定された量の樹脂を注入することを特徴とする回転電機用ロータの製造方法。
請求項３に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
注入ステップは、金型内にロータを配置するとともに、金型の一部の空洞孔への樹脂注入用の空間であって、樹脂量決定ステップで決定した樹脂量に応じて設定された数のピン部が配置された空間に溶融樹脂を注入し、固化させることを特徴とする回転電機用ロータの製造方法。