JP2013121253A - ローター、及びローターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローターコアのスリットに磁石を適切に充填でき、しかも製造コストの安価なローター、及びローターの製造方法を提供する。
【解決手段】ローター１は、電動機の回転軸９を中心に回転する複数のコアシート１１，１３を回転軸９の軸方向に積層し、複数のコアシート１１，１３を軸方向に貫く複数のスリット３が形成されたローターコア５と、複数のスリット３に充填された磁石とを備える。複数のコアシート１１，１３のうち１つ以上のコアシート１１，１３に、複数のスリット３を横切るように延びる連通スリット２７が形成されている。ローターコア５は、連通スリット２７の形成されたコアシート１３がローターコア５の端部２９に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸に回転力を発生させる電動機のローター、及びローターの製造方法に関する。

図１０は、電動機１０１の回転軸１０３、ローター１０５、ステーター１０７、及びハウジング１０９を示している。ローター１０５は、複数のスリット１１１が形成されたローターコア１１３と、複数のスリット１１１に射出成形された磁石１１５とを備える。図１１は、可塑性樹脂をバインダとして射出成形機から供給される磁石１１５の材料が、スプール１１７、ランナー１１９、及びゲート１２１を経て複数のスリット１１１に充填される工程を示している。ローターコア１１３の挿入されるインサート金型の図示は省略されている。

磁石１１５の材料は、スリット１１１の内側で硬化し、帯磁されることにより永久磁石となる。複数のスリット１１１に射出成形された磁石１１５に所望の磁界を発生させるには、これらの磁石１１５の総ての性状を均一にする必要がある。そこで、個々のスリット１１１にゲート１２１を１つずつ設けることにより、総てのスリット１１１に充填される磁石１１５の材料の圧力、又は密度を相互に等しくする試みがある。

しかしながら、図１０に示すように複数のスリット１１１がそれぞれの大きさ（容積）を違えている場合、これらのスリット１１１に射出成形される磁石１１５の総ての性状を均一にするのは困難である。また、ローター１０５は、電動機１０１の出力、又は用途を勘案して、スリット１１１の大きさ、個数、及び配置を含めた仕様が定められている。このため、個々のスリット１１１に１つずつゲート１２１を設ける場合、ローター１０５の複数の仕様に対応した複数のインサート金型が必要となり、ローター１０５の製造単価を高騰させる一因となる。

特開２００４−３３６８３１号公報 特開２００６−１８０６７７号公報

本発明の目的とするところは、ローターコアのスリットに磁石を適切に充填でき、しかも製造コストの安価なローター、及びローターの製造方法を提供することにある。

本発明は、電動機の回転軸を中心に回転する複数のコアシートを前記回転軸の軸方向に積層し、前記複数のコアシートを前記軸方向に貫く複数のスリットが形成されたローターコアと、前記複数のスリットに充填された磁石とを備えるローターであって、前記複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに、前記複数のスリットを横切るように延びる連通スリットを形成したことを特徴とする。

また、本発明は、前記ローターコアが前記軸方向の端部を画定され、前記連通スリットの形成されたコアシートを前記ローターコアの端部に配置したことを特徴とする。

また、本発明は、前記複数のスリットが、相互に前記回転軸の径方向に間隔を空けて配置され、個々の前記スリットが前記回転軸の回転方向に互いに隔たる両端を有し、前記連通スリットが、前記スリットの両端の間を二分する位置で前記スリットに交差することを特徴とする。

また、本発明は、前記複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに形成された連通スリットが、その他のコアシートに形成された前記複数のスリットに重なる広さを有することを特徴とする。

また、本発明は、前記回転軸の周りに等角度で個々の前記コアシートに割り当てられる複数の範囲に、前記複数のスリットがそれぞれ形成され、個々の前記コアシートに割り当てられた複数の範囲のうち１以上の範囲に前記連通スリットが形成され、複数の前記コアシートのうち一のコアシートの連通スリットを形成された範囲が、前記複数のコアシートのうち他のコアシートの前記連通スリットの形成されていない範囲に合致するように、前記複数のコアシートを積層したことを特徴とする。

また、本発明は、電動機の回転軸を中心に回転し前記回転軸の周りに複数のスリットを形成した複数のコアシートを準備する工程と、前記複数のコアシートを前記軸方向に積層し、前記複数のコアシートのそれぞれのスリットを互いに合致させる工程と、前記複数のスリットに磁石を射出成形する工程とから成るローターの製造方法であって、前記複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに、前記複数のスリットに射出成形される磁石を前記複数のスリットを横切るように導く連通スリットを形成することを特徴とする。

また、本発明は、前記回転軸の周りに等角度で割り当てられる複数の範囲に、相互に前記回転軸の径方向に間隔を空けた複数のスリットがそれぞれ形成され、前記複数の範囲のうち１以上の範囲に前記連通スリットを形成された複数のコアシートを準備する工程と、前記複数のコアシートのうち一のコアシートの連通スリットを形成された範囲が、前記複数のコアシートのうち他のコアシートの前記連通スリットの形成されていない範囲に合致するように、前記複数のコアシートを積層する工程とからなることを特徴とする。

本発明のローターは、複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに、複数のスリットを横切るよう延びる連通スリットが形成されている。例えば、可塑性樹脂をバインダとする磁石の材料（以下で単に「磁石」と記す。）が複数のスリットに充填される過程で、連通スリットは、複数のスリットの間を磁石が通過するのを許容し、複数のスリットに充填される磁石の圧力、又は密度を相互に等しくすることができる。これにより、本発明のローターは、ローターコアの複数のスリットに射出成形される磁石が所望の磁界を発生できるように、その性状を均一にすることができる。

また、本発明のローターによれば、ローターコアの挿入されるインサート金型のゲートの個数、及び位置に関わらず、本発明のローターは上記の効果を達成できる。このため、ローターの１つの仕様毎にそれに対応するインサート金型を準備しなくて済むので、本発明のローターはその製造単価を低減するのに有利である。

或いは、複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに形成された連通スリットが、その他のコアシートに形成された複数のスリットに重なる広さを有するものであっても良い。この場合も連通スリットは複数のスリットの間を磁石が通過するのを許容するので、本発明のローターは上記の効果を達成することができる。

更に、本発明のローターは、連通スリットの形成されたコアシートをローターコアの端部に配置している。連通スリットは、複数のスリットを横切るように延びる形状であるため、スリットに射出成形された磁石がローターコアに対して回転軸の軸方向に離脱するのを規制する保持部材の役割を担うことができる。

更に、本発明のローターは、連通スリットが複数のスリットにそれぞれの両端を二分する位置で交差するので、連通スリットからスリットへ流入する磁石は、スリットの両端へ向かう２つの流れを形成する。これらの磁石の流れは、スリットの両端の付近で互いに境界を接することがないので、スリットの両端の付近におけるウェルドの発生が抑止され、ウェルドによる磁界の強度の低下を予防することができる。

更に、本発明のローターは、複数のコアシートのうち一のコアシートの連通スリットを形成された範囲が、複数のコアシートのうち他のコアシートの連通スリットの形成されていない範囲に合致するように、複数のコアシートを積層している。このため、複数のコアシートの何かのスリットに磁石が供給されると、この磁石は連通スリットを通過し複数のスリットに充填される。これによる効果は上記の通りである。また、以上に述べた効果は、本発明のローターの製造方法によっても達成することができる。

本発明の実施例１のローターに適用したローターコアの要部、及び回転軸の斜視図。 本発明の実施例１のローターを図１のＡ−Ａ線で破断した断面図。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施例１のローターを構成するコアシートの平面図。 本発明の実施例１のローターを製造する工程を示す断面図。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施例１のローターを構成するコアシートの変形例を示す平面図。 本発明の実施例２のローターに適用したローターコアの要部、及び回転軸の斜視図。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施例２のローターを構成するコアシートの平面図。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例３のローターを構成するコアシートの平面図。 本発明の実施例４のローターを製造する工程を示す分解斜視図。 従来例のローターを備える電動機の断面図。 従来例のローターを製造する工程を示す断面図。

本発明の実施形態に係るローターについて説明する。従来の技術として既述の要素には、その図示の有無に関わらず、引き続き同じ呼称を用いるものとする。また、以下に記す軸方向、径方向、及び回転方向は電動機の回転軸に基づいている。

図１，２に示すように、本実施例のローター１は、複数のスリット３を有するローターコア５と、複数のスリット３に充填された磁石７とを備える。ローターコア５は、回転軸９を中心に回転する複数のコアシート１１，１３を軸方向に積層したものである。図１は説明の便宜によりコアシート１１，１３の間を開くため、複数のコアシート１１のうちの一部を省略している。

図３（ａ），（ｂ）は、本実施例に適用したコアシート１１，１３を示している。コアシート１１は、強磁性体から成る円板に、これを軸方向に貫く複数のスリット３、及び回転軸の挿通される軸孔１５を形成したものである。スリット３は、その両端１７を径方向の外方へ向けた円弧状の開口である。コアシート１１は、回転軸を中心に９０°の等角度で４つの範囲１９，２１，２３，２５が割り当てられ、それぞれの範囲に、相互に径方向に間隔を空けた複数のスリット３が形成されることで、４極のローターを構成している。この点はコアシート１３についても同様である。

コアシート１３は、更に複数の連通スリット２７を形成されている。個々の連通スリット２７は、複数のスリット３を横切る開口であれば良い。また、スリット３、コアシート１１，１３、及び連通スリット２７の数は限定されるものではない。複数のコアシート１１，１３の中に少なくとも１つのコアシート１３が含まれていれば良い。

本発明の実施形態に係るローターの製造方法について以下に説明する。先ずは複数のコアシート１１，１３を準備する。複数のコアシート１１，１３をそれぞれのスリット３が互いに合致するよう軸方向に積層することにより、ローターコア５を作成する。これらを積層する順番として、例えば図１に示すように、ローターコア５の軸方向の両側の端部２９に７枚のコアシート１３を配置し、その内方に複数のコアシート１１を配置しても良い。符号３１は、互いに積層された複数のコアシート１１，１３を結束するために、これらをかしめるポンチの打撃痕を指している。

続いて、図４に示すように、ローターコア５をインサート金型３３のキャビティー３５に挿入する。図に現れていない射出成形機のインジェクターから可塑性樹脂をバインダとする液状の磁石７の材料（以下で単に「磁石」と記す。）が、インサート金型３３のスプール１１７に供給される。更にランナー１１９、及びゲート１２１を経てキャビティー３５に達する磁石７は、連通スリット２７を通過し複数のスリット３に充填される。

上記のように磁石７が複数のスリット３に充填される過程で、連通スリット２７は、複数のスリット３の間で磁石７を自由に通過させるので、複数のスリット３に充填される磁石７の圧力、又は密度は相互に等しくなる。これにより、複数のスリット３に性状の均一な磁石７を充填し、磁石７の硬化するのを待ってインサート金型３３から図２に示すローターコア５が取り出される。この磁石７を帯磁させることにより、所望の磁界を発生するローターコア５を製造することができる。

径方向に複数層に設けられたスリット３に充填された磁石７は、周方向に交互にＮ極、Ｓ極を呈する４極のローターを構成する。尚、予め帯磁された磁石をインサート金型３３に内装しておけば、上記の磁石７の充填から硬化までの工程と同時に、磁石７の帯磁工程を行うことができる。また、上記の過程で、連通スリット２７を満たす磁石７は、複数のスリット３を横切るように延びる形状で硬化するので、スリット３に射出成形された磁石７がローターコア５に対して軸方向に離脱するのを規制する保持部材の役割を担うことができる。

また、連通スリット２７は、複数のスリット３にその両端１７を二分、又は二等分する位置で交差することが好ましい。この場合、射出成形機から連通スリット２７に供給される磁石７が個々のスリット３に流入する過程で、個々のスリット３の両端１７へ向かう２つの流れを形成する。これらの磁石７の流れは、スリット３の両端１７の付近で互いに境界を接することがないので、本実施例のローターの製造方法によれば、スリット３の両端１７の付近におけるウェルドの発生を抑制し、ウェルドによる磁界の強度の低下を予防することができる。このようなウェルドの抑制は、磁界に最も影響するスリット３の両端１７の付近で行われるのが効果的である。

以上の説明は、図２，４に表れたスリット３に注目したが、ローターコア５の総てのスリット３に充填される磁石７について、上記の効果が達成される。また、ローターコア５の挿入されるインサート金型３３のゲート１２１の位置、及びゲート１２１の個数に関わらず、以上の効果が達成される。このため、コアシート１１，１３のスリット３の大きさ、個数、及び配置が変更されても、インサート金型３３を交換する必要がないので、本実施例のローター１はその製造単価を低減するのに有利である。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施することができる。図１は、ローターコア５の両側の端部２９にコアシート１３を配置する例を示しているが、ローターコア５の両側の端部２９にコアシート１１を配置し、その内方にコアシート１３を配置しても良い。コアシート１１，１３を積層する順番は限定されるものではなく、コアシート１１，１３を１つずつ交互に積層しても良い。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、コアシート１１，１３に一対の分割スリット３７を形成し、上記のスリット３の約１つ分に相当する量の磁石７が一対の分割スリット３７に充填されるようにしても良い。この場合、コアシート１３には、個々の分割スリット３７の長手方向の途中を横切るように延びる複数の連通スリット２７が形成される。また、分割スリット３７の個数は限定されるものではなく、上記のスリット３の約１つ分に相当する量の磁石７を幾つの分割スリットに分けるかは適宜に選択される事項である。

ここに述べたスリット３７によりローターコア５に突極性を設け、リラクタンストルクを発生させることができる。また、スリット３７に充填された磁石により、磁石補助利用型リラクタンスモータを構成するのに十分なマグネットトルクを発生させることができる。スリット３７の幅が小さくても、スリット３７に磁石が隙間無く均一に高密度で充填されるため、この磁石の磁束を有効に利用して電動機を動作させることができる。

図６に示すように、本実施例のローター４３は、複数のコアシート１１，３９を積層したものである。図７（ａ），（ｂ）は、本実施例に適用したコアシート１１，３９を示している。コアシート３９に形成された１つの連通スリット４１は、コアシート１１に形成された３つのスリット３に重なる広さを有する開口である。

また、連通スリット４１は、実施例１の連通スリット２７に比較して、磁石７の流れる方向を径方向に制限する傾向が小さいので、磁石７のバインダの粘性に関わらず、個々のスリット３の全体に偏りなく磁石７を導くことができる。この他の構成、及び効果については実施例１と同様である。

図８（ａ）〜（ｄ）は、同一のコアシート４５を回転方向に９０°ずつ回転させた姿勢でそれぞれ表している。本実施例のローター４９は、複数のコアシート４５を軸方向に積層している。コアシート４５は、回転方向に９０°の等角度で４つの範囲１９，２１，２３，２５が割り当てられ、それぞれの範囲に、相互に径方向に間隔を空けた複数のスリット３が形成されている。コアシート４５の範囲１９には更に連通スリット２７が形成されている。コアシート４５に割り当てられる範囲は２つ以上であれば良い。

ローター４９の製造は、複数のコアシート４５のうち一のコアシート４５の連通スリット２７を形成された範囲１９が、複数のコアシート４５のうち他のコアシート４５の連通スリット２７の形成されていない範囲２１，２３，２５の何れかに合致するように、複数のコアシート４５を積層することにより行われる。

例えば、４８枚のコアシート４５を準備する。そのうちの図９に示す１２枚のコアシート４５ａを互いに重ね合わせ、残りのコアシート４５ｂ，４５ｃ，４５ｄをそれぞれ１２枚ずつ重ね合わせる。コアシート４５ａに対してコアシート４５ｂは図中で時計回りに９０°回転した姿勢をとる。コアシート４５ｂに対してコアシート４５ｃ、コアシート４５ｃに対してコアシート４５ｄが、それぞれ同様に回転した姿勢をとる。これらのコアシート４５ａ〜４５ｄを互いに積層し結束してなるローターコア４７を上記のインサート金型３３に挿入する。続いて、ローターコア４７の少なくとも１つのスリット３に磁石７が射出成形機から供給されると、この磁石７は連通スリット２７を通過し総てのスリット３に充填される。

本実施例のローター４９は、上記のように１種類のコアシート４５を準備すれば製造できるので、実施例１，２に比べて、その製造単価を低減するのに更に有利である。この他の構成、及び効果については実施例１と同様である。

本発明は、空調機器のコンプレッサ等を駆動する電動機に適用できるものである。

１，４３，４９，１０５...ローター、３，１１１...スリット、５，４７，１１３...ローターコア、７，１１５...磁石、９，１０３...回転軸、１１，１３，３９，４５...コアシート、１５...軸孔、１７...両端、１９，２１，２３，２５...範囲、２７，４１...連通スリット、２９...端部、３１...打撃痕、３３...インサート金型、３５...キャビティー、３７...分割スリット、１０１...電動機、１０７...ステーター、１０９...ハウジング、１１７...スプール、１１９...ランナー、１２１...ゲート。

Claims (7)

1. 電動機の回転軸を中心に回転する複数のコアシートを前記回転軸の軸方向に積層し、前記複数のコアシートを前記軸方向に貫く複数のスリットが形成されたローターコアと、
   前記複数のスリットに充填された磁石とを備えるローターであって、
   前記複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに、前記複数のスリットを横切るように延びる連通スリットを形成したことを特徴とするローター。
2. 前記ローターコアが前記軸方向の端部を画定され、前記連通スリットの形成されたコアシートを前記ローターコアの端部に配置したことを特徴とする請求項１に記載のローター。
3. 前記複数のスリットが、相互に前記回転軸の径方向に間隔を空けて配置され、個々の前記スリットが前記回転軸の回転方向に互いに隔たる両端を有し、
   前記連通スリットが、前記スリットの両端の間を二分する位置で前記スリットに交差することを特徴とする請求項１又は２に記載のローター。
4. 前記複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに形成された連通スリットが、その他のコアシートに形成された前記複数のスリットに重なる広さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のローター。
5. 前記回転軸の周りに等角度で個々の前記コアシートに割り当てられる複数の範囲に、前記複数のスリットがそれぞれ形成され、個々の前記コアシートに割り当てられた複数の範囲のうち１以上の範囲に前記連通スリットが形成され、
   複数の前記コアシートのうち一のコアシートの連通スリットを形成された範囲が、前記複数のコアシートのうち他のコアシートの前記連通スリットの形成されていない範囲に合致するように、前記複数のコアシートを積層したことを特徴とする請求項１に記載のローター。
6. 電動機の回転軸を中心に回転し前記回転軸の周りに複数のスリットを形成した複数のコアシートを準備する工程と、
   前記複数のコアシートを前記軸方向に積層し、前記複数のコアシートのそれぞれのスリットを互いに合致させる工程と、
   前記複数のスリットに磁石を射出成形する工程とから成るローターの製造方法であって、
   前記複数のコアシートのうち１つ以上のコアシートに、前記複数のスリットに射出成形される磁石を前記複数のスリットを横切るように導く連通スリットを形成することを特徴とするローターの製造方法。
7. 前記回転軸の周りに等角度で割り当てられる複数の範囲に、相互に前記回転軸の径方向に間隔を空けた複数のスリットがそれぞれ形成され、前記複数の範囲のうち１以上の範囲に前記連通スリットを形成された複数のコアシートを準備する工程と、
   前記複数のコアシートのうち一のコアシートの連通スリットを形成された範囲が、前記複数のコアシートのうち他のコアシートの前記連通スリットの形成されていない範囲に合致するように、前記複数のコアシートを積層する工程とからなる請求項６に記載のローターの製造方法。

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