JP2017108557A - ロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの製造コストの増加を抑制する。
【解決手段】ロータ製造方法は、予め定められた形状の電磁鋼板を形成する工程（Ｓ１００）と、電磁鋼板を積層する工程（Ｓ１０２）と、磁石挿入孔の内周面に絶縁層を形成する工程（Ｓ１０４）と、ロータを加熱する工程（Ｓ１０６）と、磁石を挿入する工程（Ｓ１０８）と、磁石とロータコアとを固定する工程（Ｓ１１０）とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロータの製造方法に関し、特に、複数の電磁鋼板を積層して形成されるロータコアを有するロータの製造方法に関する。

特開２０００−３２４７３６号公報（特許文献１）には、永久磁石の各々の表面に絶縁層が形成され、当該永久磁石を磁石挿入孔に挿入してロータコアに固定するモータが開示される。

特開２０００−３２４７３６号公報

磁石に絶縁層が形成される場合には、磁石の全体（６面）が覆われるように絶縁層が形成されることがコストや生産性等の観点から一般的であるが、不必要な面に対しても絶縁層が形成されることとなり、生産コストが増加する場合がある。永久磁石が挿入される磁石挿入孔側に絶縁層を設けることも考えられるが、ロータコアが複数の電磁鋼板を積層して形成される構成を有する場合に、絶縁層が磁石挿入孔にどのように設けられるかについては検討の余地がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、生産コストの増加を抑制したロータの製造方法を提供することである。

この発明のある局面に係るロータの製造方法は、複数の電磁鋼板を積層して磁石挿入孔が設けられたロータコアを形成する工程と、磁石挿入孔の内周面に熱硬化性粉体樹脂を付着させる工程と、熱硬化性粉体樹脂が硬化する温度になるようにロータコアを加熱する工程と、磁石挿入孔に磁石を挿入する工程と、ロータコアに磁石を固定する工程とを備える。

このようにすると、複数の電磁鋼板を積層して磁石挿入孔が設けられたロータコアが形成された後に、磁石挿入孔の内周面に熱硬化性粉体樹脂を付着させることができる。そのため、永久磁石に絶縁層を形成することなく、永久磁石とロータコアとの絶縁が可能となる。そのため、ロータにおいて不必要な箇所に絶縁層が形成されることを抑制することができる。

この発明によると、コストの増加を抑制したロータの製造方法を提供することができる。

本実施の形態に係るロータを備える回転電機の概略構成を示す断面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った回転電機の断面のうちのロータの断面の一部を示す図である。 本実施の形態に係るロータの製造方法を示すフローチャートである。 ロータコアに絶縁層を形成する工程を説明するための図である。 磁石を磁石挿入孔に挿入する工程を説明するための図である。 磁石をロータコアに固定する工程を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰り返さないものとする。

図１は、本実施の形態に係るロータを備える回転電機１００の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、回転電機１００は、回転中心線Ｏを中心に回転可能に支持された回転シャフト１１０と、この回転シャフト１１０に固設され、回転シャフト１１０と共に回転可能に設けられたロータ１２０と、このロータ１２０の周囲に設けられた環状のステータ１４０とを備える。回転電機１００は、ロータ１２０に永久磁石１２３が埋設されたＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet）である。回転電機１００は、典型的には、ハイブリッド車両に搭載され、車輪を駆動する駆動源や、エンジンなどの動力によって電気を発電する発電機として機能する。また、回転電機１００は、エンジンを備えずに電力のみで走行する電気自動車や、燃料を用いて電気エネルギを発生する燃料電池を車載電源として備える燃料電池車にも適用可能である。

ロータ１２０は、複数の電磁鋼板１２１を軸方向ＤＲ２に積層して構成されたロータコア１２５と、ロータコア１２５に形成された磁石挿入孔１２７内に挿入された永久磁石１２３と、ロータコア１２５の軸方向ＤＲ２の端面に設けられたエンドプレート１２２とを備える。磁石挿入孔１２７は、ロータコア１２５を軸方向ＤＲ２に貫通するように形成される。磁石挿入孔１２７の内周には、絶縁層１２６が形成される。永久磁石１２３は、絶縁層１２６との間に充填された樹脂等により構成される固定材１２４によって接着固定されている。

ステータ１４０は、環状に形成されており、ロータ１２０の周囲を取り囲むように環状に形成されたステータコア１４１と、ステータコア１４１に装着されたＵ相コイル１８０Ｕ，Ｖ相コイル１８０Ｖ，Ｗ相コイル１８０Ｗとを備える。ステータコア１４１は、複数の電磁鋼板３００が軸方向ＤＲ２に積層されて構成されている。

ステータ１４０（ステータコア１４１）の軸方向端面１７７，１７８には、絶縁性のモールド樹脂１７２が形成されている。このモールド樹脂１７２は、たとえばＢＭＣ（Bulk Molding Compound）、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）、ＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate）などの熱可塑性樹脂などを含んでいる。

ステータコア１４１は、環状に延びるヨーク部本体１７０と、ヨーク部本体１７０から突出する複数のステータティース１７１とを備える。ステータティース１７１は、ステータコア１４１のティース部を形成し、ヨーク部本体１７０の内周面から径方向ＤＲ３内方に向けて突出する。

図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った回転電機１００の断面のうちのロータ１２０の断面の一部を示す図である。図２に示すように、磁石挿入孔１２７は、径方向について対称に設けられる第１挿入孔１２７ａと、第２挿入孔１２７ｂとを含む。磁石挿入孔１２７は、周方向に沿って複数個設けられる。第１挿入孔１２７ａおよび第２挿入孔１２７ｂは、いずれも略長方形状を有しており、内周側に凸となるＶ字状に配置される。

以上のような構成を有するロータ１２０の製造工程について図３に示すフローチャートに沿って説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００は、予め定められた形状の電磁鋼板１２１を形成する工程である。予め定められた形状の電磁鋼板１２１は、円盤形状の外縁部分を有し、周方向に沿って、磁石挿入孔１２７の断面形状と同形状の穴部が複数個形成される。電磁鋼板１２１は、たとえば、プレス成型等によって形成される。

Ｓ１０２は、複数枚の電磁鋼板１２１を積層してロータコア１２５を形成する工程である。この場合、電磁鋼板１２１の積層方向に電磁鋼板１２１に形成された穴部が配列するように電磁鋼板１２１が積層される。穴部が積層方向に配列することによって、磁石挿入孔１２７が形成される。

Ｓ１０４は、磁石挿入孔１２７の内周面に絶縁層１２６を形成する工程である。図４は、磁石挿入孔１２７の内周面に絶縁層１２６が形成された状態を示す。絶縁層１２６は、数μｍ〜１０μｍ程度の薄膜であって、たとえば、熱硬化性粉体樹脂（たとえば、エポキシ樹脂等）がスプレー等を用いた静電塗装によって磁石挿入孔１２７の内周面に付着されることによって形成される。絶縁層１２６は、磁石挿入孔１２７の内周面全体に付着される。なお、ロータコア１２５のうちのエンドプレート１２２と対向するロータ端面等の塗装の必要ない部分は、塗装前に、治具やテープ等を用いてマスキングされることが望ましい。

Ｓ１０６は、熱硬化性粉体樹脂が硬化する温度（熱硬化性粉体樹脂がエポキシ樹脂の場合は、１５０℃から２００℃程度）になるようにロータコア１２５を加熱する工程である。ロータコア１２５の加熱は熱硬化性粉体樹脂が硬化する程度の時間継続される。

Ｓ１０８は、ロータコア１２５の各磁石挿入孔１２７に永久磁石１２３を挿入する工程である。図５は、磁石挿入孔１２７に永久磁石１２３が挿入された状態を示す。このとき、ロータコア１２５と永久磁石１２３との相対位置がたとえば、治具等用いて固定される。

Ｓ１１０は、各磁石挿入孔１２７に挿入された永久磁石１２３をロータコア１２５に固定する工程である。永久磁石１２３は、たとえば、固定材を用いてロータコア１２５に固定される。たとえば、樹脂材料を固定材として永久磁石１２３をロータコア１２５に固定する。より具体的には、各磁石挿入孔１２７において永久磁石１２３と絶縁層１２６との間に樹脂材料を充填する。その後、再度ロータコア１２５を加熱して樹脂材料を硬化させる。樹脂材料が硬化することによって、永久磁石１２３がロータコア１２５に固定される。図６は、磁石挿入孔１２７に挿入された永久磁石１２３が固定材によってロータコア１２５に固定された状態を示す。

このような製造工程によれば、永久磁石１２３が磁石挿入孔１２７に挿入される前に絶縁層１２６が磁石挿入孔１２７の内周面に形成される。そのため、永久磁石１２３側に絶縁層を形成することなく、永久磁石１２３とロータコア１２５とを絶縁することが可能となる。

以上のようにして、本実施の形態に係るロータの製造方法によると、複数の電磁鋼板１２１を積層して磁石挿入孔１２７が設けられたロータコア１２５が形成された後に、磁石挿入孔１２７の内周面に熱硬化性粉体樹脂を付着させることによって、絶縁層１２６を形成することができる。そのため、永久磁石１２３側に絶縁層を形成することなく、永久磁石１２３とロータコア１２５との絶縁が可能となる。特に、永久磁石１２３に絶縁層が形成される場合には、めっき加工を施すなど、永久磁石１２３の全体（６面）が覆われるように絶縁層が形成されることがコストや生産性等の観点から一般的である。そのため、永久磁石１２３に絶縁層が形成される場合と比較して、磁石挿入孔１２７における挿入された永久磁石１２３に対向する４面に絶縁層を形成することにより永久磁石１２３とロータコア１２５との絶縁が可能となるため、ロータ１２０において不必要な箇所に絶縁層が形成されることを抑制することができる。したがって、コストの増加を抑制したロータの製造方法を提供することができる。

以下、変形例について記載する。
上述した実施の形態においては、磁石挿入孔１２７の第１挿入孔１２７ａおよび第２挿入孔１２７ｂのいずれも略長方形状を有する場合を一例として説明したが、特に、このような形状に限定されるものではない。

上述した実施の形態においては、磁石挿入孔１２７の第１挿入孔１２７ａと第２挿入孔１２７ｂとは、Ｖ字状に配置されるものとして説明したが、特にこのような配置に限定されるものではない。たとえば、図２の紙面横方向に横並びに配置されるものであってもよい。

上述した実施の形態においては、各磁石挿入孔１２７に挿入される永久磁石１２３の数が１つであるものとして説明したが、たとえば、１つの磁石挿入孔に対して複数個の永久磁石が挿入される構成であってもよい。永久磁石に絶縁層を形成する場合には、１つの磁石挿入孔１２７に挿入される複数個の永久磁石の各々に対して絶縁処理をする必要がある。これに対して、磁石挿入孔１２７の内周面に絶縁層１２６が形成される場合には、磁石挿入孔１２７に複数の永久磁石を挿入した後に、挿入した複数の永久磁石をロータコア１２５に固定することにより、複数の永久磁石とロータコア１２５との絶縁が可能となるため、製造工程をより短縮化することが可能となる。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。

１００ 回転電機、１１０ 回転シャフト、１２０ ロータ、１２１，３００ 電磁鋼板、１２２ エンドプレート、１２３ 永久磁石、１２４ 固定材、１２５ ロータコア、１２６ 絶縁層、１２７ 磁石挿入孔、１２７ａ 第１挿入孔、１２７ｂ 第２挿入孔、１４０ ステータ、１４１ ステータコア、１７０ ヨーク部本体、１７１ ステータティース、１７２ モールド樹脂、１７７，１７８ 軸方向端面、１８０Ｕ，１８０Ｖ，１８０Ｗ コイル。

Claims (1)

1. 複数の電磁鋼板を積層して磁石挿入孔が設けられたロータコアを形成する工程と、
   前記磁石挿入孔の内周面に熱硬化性粉体樹脂を付着させる工程と、
   前記熱硬化性粉体樹脂が硬化する温度になるように前記ロータコアを加熱する工程と、
   前記磁石挿入孔に磁石を挿入する工程と、
   前記ロータコアに前記磁石を固定する工程とを備えた、ロータの製造方法。

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