JP2020108187A - ロータ、回転電機、及びロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石と、その永久磁石が固定される部材との接合の高強度化が図られ得るロータ、そのロータを備える回転電機、及びそのロータの製造方法を提供する。【解決手段】第１端板１０は、回転軸１１０が挿通された状態で回転軸１１０に固定されている。第２端板２０は、第１端板１０との間に間隔をおいて第１端板１０と対向しており、回転軸１１０が挿通された状態で回転軸１１０に固定されている。第１端板１０と第２端板２０とによって挟まれ、かつ回転軸１１０が挿通されているプラスチック磁石３０は、プラスチックを含有する母材と、その母材の組織中に分散している磁性体とを有する。プラスチック磁石３０の母材が、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０のそれぞれに、直接的に溶着していることにより、プラスチック磁石３０が、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０に固定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ロータ、回転電機、及びロータの製造方法に関する。

回転軸の周りの周方向に回転するロータと、そのロータと電磁気的に相互作用するステータとを備える回転電機において、ロータが、回転軸に永久磁石が固定されている構造を有するものが知られている。

特許文献１は、このタイプのロータの改良品として、永久磁石を挟み込んだ状態で回転軸に固定された第１端板及び第２端板と、第１端板、第２端板、及び永久磁石を包囲するスリーブとを備えるロータを開示している。特許文献１によれば、第１端板及び第２端板は、スリーブを回転軸に固定する目的で設けられたものである。

また、特許文献１に開示されるように、上記ロータは、予め成形された完成品としての永久磁石を、接着剤によって、回転軸、第１端板、及び第２端板に固定することにより製造される。

特開２０１２−５０３２５号公報

ロータの回転中に、永久磁石と接着剤との界面にせん断応力が作用する。このため、接着剤による接合の強度が充分でない場合、回転軸、第１端板、又は第２端板と、永久磁石との間に剥離が生じる懸念がある。

回転軸と永久磁石との間に剥離が生じると、回転軸と永久磁石との一方が他方に対してスリップしてしまう。また、第１端板及び第２端板と、永久磁石との間に剥離が生じると、ロータの回転が不安定化するといった問題が生じる。そこで、永久磁石と、その永久磁石が固定される部材との強い接合が望まれる。

本発明の目的は、永久磁石と、その永久磁石が固定される部材との接合の高強度化が図られ得るロータ、そのロータを備える回転電機、及びそのロータの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るロータは、
一方向に延在している回転軸と、
前記回転軸が挿通された状態で前記回転軸に固定されている第１端板と、
前記第１端板との間に間隔をおいて前記一方向に前記第１端板と対向しており、前記回転軸が挿通された状態で前記回転軸に固定されている第２端板と、
前記第１端板と前記第２端板とによって挟まれ、かつ前記回転軸が挿通された状態で、前記回転軸、前記第１端板、及び前記第２端板に固定されている永久磁石と、
を備え、
前記永久磁石が、プラスチックを含有する母材と、前記母材の組織中に分散している磁性体とを有するプラスチック磁石であり、
前記母材が、前記回転軸、前記第１端板、及び前記第２端板のそれぞれに、直接的に溶着していることにより、前記プラスチック磁石が、前記回転軸、前記第１端板、及び前記第２端板に固定されている。

上記構成によれば、プラスチック磁石の母材が、回転軸、第１端板、及び第２端板のそれぞれに、直接的に溶着しているので、永久磁石と、その永久磁石が固定される部材である、回転軸、第１端板、及び第２端板との接合の高強度化が図られ得る。

実施形態１に係る電動送風機の、回転軸に平行な縦断面図 実施形態１に係るモータの、回転軸に垂直な横断面図 実施形態１に係るロータの斜視図 実施形態１に係るロータの、回転軸に平行な部分縦断面図 実施形態１、比較形態１、及び比較形態２に係るプラスチック磁石に作用するミーゼス応力の相対値を示すグラフ 実施形態１に係るロータの製造方法を示すフローチャート 実施形態１に係るロータの製造の途中段階を示す概念図 実施形態２に係るロータの製造の途中段階を示す概念図 実施形態２に係るロータの斜視図 実施形態３に係るロータの製造の途中段階を示す概念図 実施形態３に係るロータの斜視図 実施形態４に係るロータの製造の途中段階を示す概念図 実施形態５に係るロータの製造方法を示すフローチャート 実施形態６に係るロータの、回転軸に平行な部分縦断面図 実施形態７に係る圧縮機の、回転軸に平行な縦断面図

以下、図面を参照し、回転電機がモータである場合を具体例に挙げて、実施形態１−７について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。

［実施形態１］
図１に示すように、本実施形態に係る電動送風機４００は、回転電機としてのモータ３００と、モータ３００によって回転されることにより気流を形成する羽根車４１０と、モータ３００を制御する制御回路を有する基板４２０とを備える。

モータ３００は、回転するロータ１００と、ロータ１００と電磁気的に相互作用するステータ２００とを備える。

ロータ１００は、一方向に延在している回転軸１１０と、回転軸１１０の一端部分に固定された磁石ユニット１２０とを有する。回転軸１１０の他端部分に、上述した羽根車４１０が固定されている。なお、回転軸１１０は、ステンレス鋼によって構成されている。磁石ユニット１２０は、永久磁石であるプラスチック磁石３０を含む。

ステータ２００は、コイル２１０と、コイル２１０が巻き付けられるステータコア２２０と、コイル２１０と基板４２０とを電気的に接続する端子２３０と、コイル２１０の一部及び端子２３０を保持するインシュレータ２４０とを有する。端子２３０は、はんだによって基板４２０と電気的に接続されている。ステータ２００は、プラスチック磁石３０に磁力を与えることにより、ロータ１００を、回転軸１１０の周りの周方向に回転させる。これにより、羽根車４１０が回転し、回転する羽根車４１０によって気流が形成される。

また、電動送風機４００は、回転軸１１０の、羽根車４１０と磁石ユニット１２０との間の部分を回転自在に保持する第１軸受け４３０及び第２軸受け４４０を備える。第１軸受け４３０と第２軸受け４４０は、回転軸１１０が延在している方向（以下、延在方向という。）に間隔をおいて配置されている。

図２に示すように、ステータ２００のステータコア２２０は、回転軸１１０に垂直な横断面内において各々回転軸１１０に向かって突出している複数のティース部２２０ａを有する。コイル２１０は、各々のティース部２２０ａに巻き付けられている。各々のコイル２１０が、ロータ１００のプラスチック磁石３０に磁力を与える。

本実施形態に係るモータ３００は、ロータ１００において、磁石ユニット１２０の内部における接合の高強度化、及びプラスチック磁石３０と回転軸１１０との接合の高強度化が図られている点を最大の特徴としている。そこで、以下では、ロータ１００の構成について具体的に説明する。

図３に示すように、ロータ１００の磁石ユニット１２０は、既述のプラスチック磁石３０の他に、プラスチック磁石３０を挟み込んでいる第１端板１０及び第２端板２０を含む。第１端板１０は、回転軸１１０の一端に固定されている。第２端板２０は、第１端板１０よりも回転軸１１０の他端に近い位置において、回転軸１１０に固定されている。第２端板２０は、第１端板１０との間に間隔をおいて、回転軸１１０の延在方向に第１端板１０と対向している。

第１端板１０と第２端板２０との間に、プラスチック磁石３０が配置されている。第１端板１０、第２端板２０、及びプラスチック磁石３０の３者は、全体として、回転軸１１０の延在方向を高さ方向とする、回転軸１１０と同心の円筒状の外形を有する磁石ユニット１２０を構成している。

第１端板１０及び第２端板２０は、金属、具体的には、炭素鋼によって構成されている。第１端板１０及び第２端板２０は、プラスチック磁石３０を保持する役割の他、削られることにより、磁石ユニット１２０全体としての、回転軸１１０の周りの質量分布を均等に近づけるバランス調整の役割を果たす。回転軸１１０の延在方向に離間する第１端板１０と第２端板２０の各々を削ることができるため、バランス調整が容易である。

図４に示すように、第１端板１０には、回転軸１１０の延在方向に貫通している挿通孔１１が形成されており、その挿通孔１１に回転軸１１０が挿通されている。回転軸１１０は、挿通孔１１の一端から他端にわたって配置されている。第１端板１０の、回転軸１１０の延在方向に関してプラスチック磁石３０とは反対側の外面１２の位置は、回転軸１１０の一端面１１１の位置と揃っている。

同様に、第２端板２０にも、回転軸１１０の延在方向に貫通している挿通孔２１が形成されており、その挿通孔２１に回転軸１１０が挿通されている。回転軸１１０は、挿通孔２１を貫いており、挿通孔２１の一端から他端にわたって配置されている。

そして、第１端板１０と第２端板２０の各々は、回転軸１１０が挿通された状態で、締り嵌めによって回転軸１１０に固定されている。具体的には、挿通孔１１の内面が回転軸１１０を締め付けていることにより、第１端板１０が回転軸１１０に固定されている。同様に、挿通孔２１の内面が回転軸１１０を締め付けていることにより、第２端板２０が回転軸１１０に固定されている。

第１端板１０が、挿通孔１１の全長にわたって回転軸１１０に圧接し、第２端板２０も、挿通孔２１の全長にわたって回転軸１１０に圧接しているため、第１端板１０と第２端板２０の各々は、回転軸１１０に対してずれ動きにくい。具体的には、第１端板１０と第２端板２０の各々は、回転軸１１０に対して、回転軸１１０の延在方向に移動しにくく、かつ回転軸１１０の延在方向の周りの周方向にスリップしにくい。

また、プラスチック磁石３０にも、回転軸１１０の延在方向に貫通している挿通孔３３が形成されている。プラスチック磁石３０は、挿通孔３３に回転軸１１０が挿通され、かつ第１端板１０と第２端板２０とによって挟まれた状態で、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０に固定されている。

プラスチック磁石３０は、プラスチックを含有する母材と、母材の組織中に分散している磁性体の粉末とを有する。そして、プラスチック磁石３０は、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０のそれぞれに、母材が直接的に溶着していることにより、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０に固定されている。

具体的には、プラスチック磁石３０の母材は、挿通孔３３の内面において、回転軸１１０に直接的に溶着している。また、プラスチック磁石３０の母材は、第１端板１０と接する第１端面３１において、第１端板１０に直接的に溶着している。また、プラスチック磁石３０の母材は、第２端板２０と接する第２端面３２において、第２端板２０に直接的に溶着している。

この構成によれば、プラスチック磁石３０の挿通孔３３の内面、第１端面３１、及び第２端面３２のそれぞれに接着剤を塗布し、接着剤によってプラスチック磁石３０を回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０に固定する場合に比べ、プラスチック磁石３０と、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０との接合の高強度化が図られ得る。

プラスチック磁石３０と回転軸１１０との接合の高強度化が図られるため、回転軸１１０とプラスチック磁石３０との間に剥離が生じにくく、回転軸１１０とプラスチック磁石３０の間のスリップが防止される。

また、プラスチック磁石３０と、第１端板１０及び第２端板２０との接合の高強度化が図られ、しかも、既述のように、第１端板１０と第２端板２０の各々は、回転軸１１０に対してずれ動きにくい。このため、第１端板１０及び第２端板２０を通じて、プラスチック磁石３０を回転軸１１０に強固に固定でき、ロータ１００の安定した回転が得られる。また、磁石ユニット１２０全体としての強度が向上するので、第１端板１０と第２端板２０の少なくとも一方を削った場合に、上述したバランス調整の効果が適切に反映される。

また、ロータ１００の回転中にプラスチック磁石３０に作用する、回転軸１１０の延在方向と直交する半径方向外方の引っ張り応力が、第１端面３１と第２端面３２を通じて、第１端板１０と第２端板２０とに伝達される。このため、従来技術では必要であった、プラスチック磁石３０を囲い込むスリーブを用いることなく、上記引っ張り応力に起因するプラスチック磁石３０の歪み又はひび割れを抑制できる。

図５を参照し、プラスチック磁石３０に作用するミーゼス応力を定量的に調べた結果について説明する。比較形態１とは、上記スリーブを備えずに、接着剤によってプラスチック磁石３０を回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０に固定した構造を指す。比較形態２とは、比較形態１の構造に対して、上記スリーブを追加した構造を指す。

本実施形態、比較形態１、及び比較形態２のそれぞれについて、回転軸１１０の回転に伴ってプラスチック磁石３０に遠心力が作用した場合に、プラスチック磁石３０に生じるミーゼス応力の最大値を数値解析によって求めた。そして、比較形態１でプラスチック磁石３０に生じるミーゼス応力の最大値を１とした場合の相対値を求めた。図５は、その相対値を示している。

比較形態２でのミーゼス応力の相対値は０．６４４であり、比較形態１の場合よりも小さい。これは、プラスチック磁石３０を囲い込む上記スリーブが、プラスチック磁石３０に作用する遠心力を受け止めたことによる。しかし、本実施形態１によれば、上記スリーブを備えないにも関わらず、比較形態２の場合よりもさらに小さいミーゼス応力の相対値０．６４０が得られた。

これは、本実施形態では、プラスチック磁石３０が第１端板１０及び第２端板２０に直接的に溶着しているので、プラスチック磁石３０の歪みが、第１端板１０及び第２端板２０によって充分に抑えられたためである。

比較形態１及び比較形態２の場合のように、プラスチック磁石３０と第１端板１０及び第２端板２０との間に接着剤が介在していると、その接着剤自身がせん断力によって歪むため、第１端板１０及び第２端板２０のみによっては、プラスチック磁石３０の歪みを充分に抑制できない。接着剤に割れが生じることもある。

以上のように、本実施形態によれば、上記スリーブを備えないにも関わらず、プラスチック磁石３０に作用するミーゼス応力を抑制できる。上記スリーブが不要であるため、その分、部品数及びコストを削減できる。

また、プラスチック磁石３０と図２に示すステータコア２２０のティース部２２０ａとの間に上記スリーブが介在しないので、その分、プラスチック磁石３０と、図２に示すティース部２２０ａとの、回転軸１１０の延在方向と直交する半径方向の距離を短縮できる。これにより、コイル２１０がプラスチック磁石３０に与える磁力の減衰が抑えられる。

以上説明した本実施形態に係るプラスチック磁石３０は、射出成形によって形成することができる。以下、図６に示すフローチャートに沿い、図７を参照しながら、本実施形態に係るロータ１００の製造方法について具体的に説明する。

図６に示すように、まず、固定工程として、回転軸１１０に第１端板１０と第２端板２０とを固定する（ステップＳ１１）。具体的には、回転軸１１０の一端に、回転軸１１０が挿通された状態で、第１端板１０を締り嵌めによって固定する。また、回転軸１１０の、第１端板１０と対面する位置に、回転軸１１０が挿通された状態で、第２端板２０を締り嵌めによって固定する。

図７に示すように、次に型枠配置工程として、第１端板１０、第２端板２０、及び回転軸１１０の周囲に、型枠としての金型６００を取り付ける（ステップＳ１２）。金型６００は、回転軸１１０における第１端板１０と第２端板２０との間の部分、第１端板１０、及び第２端板２０を取り囲んでおり、かつ第１端板１０及び第２端板２０に密接している。これにより、回転軸１１０、第１端板１０、第２端板２０、及び金型６００によって、回転軸１１０の外周面を取り巻く空洞ＣＡが画定される。

なお、金型６００には、空洞ＣＡに通じるゲート孔６１０が形成されている。また、図示しないが、金型６００には、空洞ＣＡの空気を外部に排出するための通気孔であるエアーベントも形成されている。また、図示しないが、金型６００には、磁性体を配向させるための、配向用磁石が付設されている。

次に、注入工程として、空洞ＣＡに磁性ペーストを注入する（ステップＳ１３）。磁性ペーストとは、プラスチックを含有する母材と、母材の組織中に分散している磁性体の粉末とを有し、母材が軟化している物質を指す。母材の軟化は加熱による。磁性ペーストが冷めて固化したものが、図４に示すプラスチック磁石３０を構成する。

磁性ペーストは、ゲート孔６１０を通じて、空洞ＣＡに注入される。磁性ペーストの注入に伴って、空洞ＣＡの空気が、図示せぬエアーベントを通じて、外部に排気される。また、注入の過程で、磁性ペースト中の磁性体が、金型６００に付設された図示せぬ配向用磁石によって、磁気的に配向される。

これにより、磁性ペーストが固化することで得られる図２に示すプラスチック磁石３０が、回転軸１１０の周りの周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されているラジアル異方性又は極異方性を有することとなる。このように、注入工程では、空洞ＣＡへの磁性ペーストの注入と、注入される磁性ペーストの磁気的な配向とが並行して行われる。

次に、磁性ペーストが常温へと冷めることにより固化した後、金型６００を第１端板１０及び第２端板２０から取り外す（ステップＳ１４）。

次に、磁性ペーストが固化した固化物に対して、プラスチック磁石３０の外周面となる面から突出した部分を除去する仕上げ加工を施す（ステップＳ１５）。以上で、ロータ１００が完成する。

以上説明した製造方法によれば、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０のそれぞれに直接的に溶着している状態のプラスチック磁石３０が得られる。回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０が、射出成形のための空洞ＣＡを画定する部材としての役割を兼ねるので、金型６００の簡素化が図られる。

［実施形態２］
上記実施形態１では、磁性ペーストを空洞ＣＡに注入するためのゲート孔６１０を金型６００に配置したが、ゲート孔６１０は、第１端板１０に配置されていてもよい。以下、その具体例について述べる。

図８に示すように、本実施形態では、第１端板１０に、空洞ＣＡを外部と連通させる連通部としての貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４は、回転軸１１０の周りの周方向に均等な間隔をおいて複数、具体的には４つ形成されている。そのうちの２つの貫通孔１４のみが図８に現れている。

各々の貫通孔１４は、第１端板１０における空洞ＣＡに面する内面１３から、第１端板１０における空洞ＣＡの外部に面する外面１２にわたって形成されている。本実施形態では、各々の貫通孔１４が、磁性ペーストを空洞ＣＡに注入するためのゲート孔としての役割を果たす。即ち、図６に示すステップＳ１３の注入工程では、各々の貫通孔１４を通して空洞ＣＡに磁性ペーストを注入する。

上述した実施形態１では、図６に示すステップＳ１５の仕上げ加工において、図７に示す金型６００のゲート孔６１０内で磁性ペーストが固化した突起状の固化物を除去する必要がある。これに対し、本実施形態では、図８に示す貫通孔１４内で磁性ペーストが固化した突起状の固化物は除去する必要がなく、そのまま貫通孔１４内に残される。従って、実施形態１に比べると、仕上げ加工が容易である。

図９に示すように、本実施形態では、プラスチック磁石３０が、第１端板１０の各々の貫通孔１４に嵌合する突起部３４を有する。突起部３４は、貫通孔１４内で磁性ペーストが固化することで形成されたものである。第１端板１０の貫通孔１４は、突起部３４を受け入れる受け入れ部としての役割を果たす。

本実施形態によれば、プラスチック磁石３０の突起部３４と、第１端板１０の貫通孔１４とが嵌合しているため、プラスチック磁石３０の半径方向外方の歪みを第１端板１０によって抑える効果が高められる。また、プラスチック磁石３０の、第１端板１０に溶着している部分の面積が増大するため、プラスチック磁石３０と第１端板１０との接合の強度を、より高めることができる。

［実施形態３］
上記実施形態２では、第１端板１０に貫通孔１４を形成したが、貫通孔１４の代わりに、第１端板１０に溝を形成してもよい。以下、その具体例について述べる。

図１０に示すように、本実施形態では、第１端板１０に、空洞ＣＡを外部と連通させる連通部としての溝１５が形成されている。溝１５は、回転軸１１０の周りの周方向に均等な間隔をおいて複数、具体的には４つ形成されている。そのうちの２つの溝１５のみが図１０に現れている。

各々の溝１５は、第１端板１０の、空洞ＣＡに面する内面１３において、回転軸１１０の延在方向と直交する半径方向に延在している。また、金型６００には、各々の溝１５と連通する磁性ペーストの流路６２０が形成されている。各々の流路６２０は、回転軸１１０の延在方向と直交する半径方向に延在している部分を有する。

本実施形態では、図６に示すステップＳ１３の注入工程において、各々の溝１５及び流路６２０を通して、空洞ＣＡに磁性ペーストを注入する。磁性ペーストは、回転軸１１０に近づく半径方向内方に向かって、空洞ＣＡに流れ込む。

図１１に示すように、本実施形態では、プラスチック磁石３０が、第１端板１０の各々の溝１５に嵌合する突起部３５を有する。突起部３５は、溝１５において磁性ペーストが固化することで形成されたものである。第１端板１０の溝１５は、突起部３５を受け入れる受け入れ部としての役割を果たす。

本実施形態によれば、プラスチック磁石３０の突起部３５と、第１端板１０の溝１５とが嵌合しているため、プラスチック磁石３０の、第１端板１０に溶着している部分の面積が増大する。このため、プラスチック磁石３０と第１端板１０との接合の強度を、より高めることができる。

［実施形態４］
上記実施形態２及び３では、第１端板１０を経由して空洞ＣＡに磁性ペーストを注入したが、回転軸１１０の内部に形成された貫通孔を経由して、空洞ＣＡに磁性ペーストを注入してもよい。以下、その具体例について述べる。

図１２に示すように、本実施形態では、回転軸１１０に、センター穴１１２が形成されている。センター穴１１２は、回転軸１１０を作成する過程で、旋盤その他の工作機械の芯押し台によって、回転軸１１０を保持するためのものである。

センター穴１１２は、回転軸１１０の一端面１１１に形成されており、回転軸１１０の延在方向に延在している。さらに、回転軸１１０には、センター穴１１２を回転軸１１０の延在方向に延長する第１流路１１３と、回転軸１１０の延在方向と直交する半径方向に延在し、第１流路１１３を空洞ＣＡと連通させる第２流路１１４とが形成されている。

本実施形態では、図６に示すステップＳ１３の注入工程において、センター穴１１２、第１流路１１３、及び第２流路１１４を通して、空洞ＣＡに磁性ペーストを注入する。磁性ペーストは、回転軸１１０の延在方向と直交する半径方向外方に向かって、空洞ＣＡに流れ込む。センター穴１１２、第１流路１１３、及び第２流路１１４に、磁性ペーストを残留させてもよい。

［実施形態５］
上記実施形態１では、回転軸１１０に第１端板１０と第２端板２０とを圧入した後に、第１端板１０と第２端板２０との間にプラスチック磁石３０を形成した。この手順には、第１端板１０と第２端板２０とを圧入する際に、第１端板１０又は第２端板２０によってプラスチック磁石３０に無用な応力を与えてしまうおそれがない、という利点がある。

しかし、プラスチック磁石３０が、回転軸１１０、第１端板１０、及び第２端板２０に溶着した構造は、プラスチック磁石３０を回転軸１１０に取り付けた後に、回転軸１１０に第１端板１０と第２端板２０とを挿入することによっても形成し得る。以下、その具体例について述べる。

図１３に示すように、本実施形態では、まず、ラジアル異方性又は極異方性を有するプラスチック磁石３０を作成する（ステップＳ２１）。回転軸１１０が挿通されていない状態のプラスチック磁石３０は、円筒状の外形を有する。プラスチック磁石３０の、図４に示す挿通孔３３の内径は、回転軸１１０の外径よりも小さいものとする。

次に、プラスチック磁石３０の母材を溶融させる程の温度に回転軸１１０を加熱し、加熱された回転軸１１０をプラスチック磁石３０の挿通孔３３に圧入する（ステップＳ２２）。回転軸１１０が、プラスチック磁石３０の挿通孔３３の内面を局所的に溶融させながら、挿通孔３３に進入するため、プラスチック磁石３０に割れが生じにくい。圧入が完了すると、プラスチック磁石３０が回転軸１１０に溶着した構造が得られる。なお、回転軸１１０に、１本又は複数本の突出した歯を形成するスプライン加工が施されていてもよい。

次に、回転軸１１０が常温に冷めた後、加熱された第１端板１０及び第２端板２０を回転軸１１０に挿入する（ステップＳ２３）。なお、第１端板１０及び第２端板２０は、プラスチック磁石３０の母材を溶融させ、かつ熱膨張によって図４に示す挿通孔１１及び２１の内径が充分に広がる程の温度に加熱する。

第１端板１０がプラスチック磁石３０に接することで、プラスチック磁石３０が第１端板１０に溶着した構造が得られる。また、第２端板２０がプラスチック磁石３０に接することで、プラスチック磁石３０が第２端板２０に溶着した構造が得られる。

また、第１端板１０及び第２端板２０が常温に冷めると、挿通孔１１及び２１の内径が縮小する結果、第１端板１０及び第２端板２０が締り嵌めによって回転軸１１０に固定された構造が得られる。即ち、本実施形態では、第１端板１０及び第２端板２０の締り嵌めを、焼き嵌めによって実現する。

［実施形態６］
上記実施形態１では、図４に示したように、プラスチック磁石３０の第１端板１０に溶着している第１端面３１と、プラスチック磁石３０の第２端板２０に溶着している第２端面３２とが、回転軸１１０の延在方向に直交する方向に延在していた。第１端面３１と第２端面３２の少なくとも一方は、回転軸１１０の延在方向に直交する仮想平面に対して傾斜していてもよい。以下、その具体例について述べる。

図１４に示すように、本実施形態では、プラスチック磁石３０の第１端面３１及び第２端面３２の各々が、回転軸１１０の延在方向に直交する仮想平面ＶＰに対して傾斜している。このため、第１端面３１及び第２端面３２が仮想平面ＶＰに平行である実施形態１に比べると、プラスチック磁石３０が第１端板１０及び第２端板２０に溶着している部分の面積を広く確保できる。この結果、実施形態１よりも、プラスチック磁石３０と、第１端板１０及び第２端板２０との接合の強度が高められる。

また、第１端面３１は、回転軸１１０から遠ざかるに従って、第２端板２０に近づく向きに傾斜している。このため、第１端板１０が、第１端面３１に対して、回転軸１１０に近づく半径方向内方の成分を有する力を付与できる。同様に、第２端面３２は、回転軸１１０から遠ざかるに従って、第１端板１０に近づく向きに傾斜している。このため、第２端板２０が、第２端面３２に対して、回転軸１１０に近づく半径方向内方の成分を有する力を付与できる。

このため、プラスチック磁石３０に、回転軸１１０から遠ざかる半径方向外方の歪みが生じにくい。従って、回転軸１１０が高速で回転し、プラスチック磁石３０に大きな遠心力が作用する場合でも、プラスチック磁石３０がひび割れにくい。

［実施形態７］
上記実施形態１では、モータ３００を電動送風機４００に適用した構成を例示したが、モータ３００は、他の機器にも適用できる。以下、その具体例について述べる。

図１５に示すように、本実施形態では、モータ３００が圧縮機５００に備えられる。圧縮機５００は、モータ３００と、モータ３００によって回転される圧縮機構５１０と、モータ３００及び圧縮機構５１０を収容する気密なケーシング５２０とを備える。

また、圧縮機５００は、モータ３００の回転軸１１０の他端に配置された片持ち軸受け５３０を備える。回転軸１１０は、片持ち軸受け５３０によって回転自在に支持されている。上述した圧縮機構５１０は、回転軸１１０の、磁石ユニット１２０と片持ち軸受け５３０との間の部分によって回転される。

ケーシング５２０には、各々外部に通じる吸引口５４０及び排出口５５０が形成されている。圧縮機構５１０は、モータ３００によって回転されることにより、吸引口５４０を通じて外部から冷媒を吸い込み、吸い込んだ冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を、排出口５５０を通じて外部に排出する。

以上、本発明の実施形態について説明した。本発明はこれに限られず、以下に述べる変形も可能である。

上記実施形態１−７では、回転電機として、ステータ２００がロータ１００を回転させるモータ３００を例示したが、回転電機は、ロータ１００が、自身の回転に伴う電磁誘導によってステータ２００に起電力を生じさせる発電機であってもよい。

上記実施形態１では、第１端板１０及び第２端板２０が炭素鋼で構成されていると述べたが、第１端板１０及び第２端板２０は、炭素鋼以外の鉄、黄銅、若しくはアルミニウム、又はこれらのいずれかを含む合金、その他の金属で構成されてもよい。また、第１端板１０及び第２端板２０の素材は、加熱されている磁性ペーストに接触した際に形状を保つ耐熱性を有し、かつプラスチック磁石３０の母材の溶着を許容する素材であれば、特に金属に限定されない。第１端板１０及び第２端板２０は、樹脂又はセラミックで構成することもできる。

上記実施形態１では、回転軸１１０がステンレス鋼で構成されていると述べたが、回転軸１１０の素材は、加熱されている磁性ペーストに接触した際に形状を保つ耐熱性を有し、かつプラスチック磁石３０の母材の溶着を許容する素材であれば、特に金属に限定されない。回転軸１１０は、セラミックで構成することもできる。

実施形態２では、図８に示したように、第１端板１０に貫通孔１４を形成したが、さらに第２端板２０にも同様の貫通孔を形成してもよい。これにより、第２端板２０とプラスチック磁石３０との接合も高強度化される。

実施形態３では、図１０に示したように、第１端板１０に溝１５を形成したが、さらに第２端板２０にも同様の溝を形成してもよい。これにより、第２端板２０とプラスチック磁石３０との接合も高強度化される。

実施形態６では、図１４に示したように、プラスチック磁石３０の第１端面３１と第２端面３２の各々が全面にわたって傾斜していたが、第１端面３１と第２端面３２の各々は、一部の領域のみに傾斜した部分を有していてもよい。また、第１端面３１と第２端面３２の一方のみが、傾斜した部分を有していてもよい。

図１において、基板４２０への端子２３０のはんだ付けには、はんだごてを用いてもよいし、溶融したはんだに浸漬させるＤＩＰ方式を用いてもよい。また、基板４２０と端子２３０との電気的な接続の方法は、特にはんだ付けに限定されない。また、コイル２１０と端子２３０との電気的及び機械的な接続の方法も特に限定されない。コイル２１０を構成する絶縁電線の絶縁皮膜を端子２３０で剥離しながら絶縁電線を端子２３０に挿入し、絶縁電線における絶縁皮膜の内側の導体を端子２３０に食い込ませることにより、コイル２１０と端子２３０とを電気的及び機械的に接続してもよい。また、コイル２１０を構成する絶縁電線の導体を挟み込んだ状態の端子２３０に電流を流し、発生したジュール熱を利用して熱かしめを行うことで、コイル２１０と端子２３０とを電気的及び機械的に接続してもよい。

１０…第１端板、１１…挿通孔、１２…外面、１３…内面、１４…貫通孔（連通部、受け入れ部）、１５…溝（連通部）、２０…第２端板、２１…挿通孔、３０…プラスチック磁石（永久磁石）、３１…第１端面、３２…第２端面、３３…挿通孔、３４，３５…突起部、１００…ロータ、１１０…回転軸、１１１…一端面、１１２…センター穴、１１３…第１流路、１１４…第２流路、１２０…磁石ユニット、２００…ステータ、２１０…コイル、２２０…ステータコア、２２０ａ…ティース部、２３０…端子、２４０…インシュレータ、３００…モータ（回転電機）、４００…電動送風機、４１０…羽根車、４２０…基板、４３０…第１軸受け、４４０…第２軸受け、５００…圧縮機、５１０…圧縮機構、５２０…ケーシング、５３０…片持ち軸受け、５４０…吸引口、５５０…排出口、６００…金型（型枠）、６１０…ゲート孔、６２０…流路、ＣＡ…空洞、ＶＰ…仮想平面。

Claims (8)

1. 一方向に延在している回転軸と、
   前記回転軸が挿通された状態で前記回転軸に固定されている第１端板と、
   前記第１端板との間に間隔をおいて前記一方向に前記第１端板と対向しており、前記回転軸が挿通された状態で前記回転軸に固定されている第２端板と、
   前記第１端板と前記第２端板とによって挟まれ、かつ前記回転軸が挿通された状態で、前記回転軸、前記第１端板、及び前記第２端板に固定されている永久磁石と、
   を備え、
   前記永久磁石が、プラスチックを含有する母材と、前記母材の組織中に分散している磁性体とを有するプラスチック磁石であり、
   前記母材が、前記回転軸、前記第１端板、及び前記第２端板のそれぞれに、直接的に溶着していることにより、前記プラスチック磁石が、前記回転軸、前記第１端板、及び前記第２端板に固定されている、
   ロータ。
2. 前記第１端板と前記プラスチック磁石との一方に、他方に向かって突出している突起部が形成され、かつ前記他方に、前記突起部を受け入れる受け入れ部が形成されており、
   前記突起部と前記受け入れ部とが嵌合している、
   請求項１に記載のロータ。
3. 前記プラスチック磁石の前記第１端板に溶着している第１端面と、前記プラスチック磁石の前記第２端板に溶着している第２端面との少なくとも一方が、前記回転軸が延在する方向に直交する仮想平面に対して傾斜した部分を有する、
   請求項１又は２に記載のロータ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のロータと、
   前記プラスチック磁石と電磁気的に相互作用するコイルを有するステータと、
   を備える回転電機。
5. 一方向に延在している回転軸に、前記回転軸が挿通された状態で第１端板を固定し、かつ前記回転軸の、前記一方向に間隔をおいて前記第１端板と対面する位置に、前記回転軸が挿通された状態で第２端板を固定する固定工程と、
   前記回転軸における前記第１端板と前記第２端板との間の部分、前記第１端板、及び前記第２端板を型枠によって取り囲むことにより、前記回転軸、前記第１端板、前記第２端板、及び前記型枠によって空洞を画定する型枠配置工程と、
   前記空洞に、プラスチックを含有する母材と、前記母材の組織中に分散している磁性体とを有し、前記母材が軟化している磁性ペーストを注入する注入工程と、
   を有する、ロータの製造方法。
6. 前記第１端板に、前記空洞を外部と連通させる連通部が形成されており、
   前記注入工程では、前記連通部を通して、前記空洞に前記磁性ペーストを注入する、
   請求項５に記載のロータの製造方法。
7. 前記連通部が、前記第１端板における前記空洞に面する内面から、前記第１端板における前記空洞の外部に面する外面にわたって形成された貫通孔である、
   請求項６に記載のロータの製造方法。
8. 前記連通部が、前記第１端板の、前記空洞に面する内面に延在する溝である、
   請求項６に記載のロータの製造方法。