JP2024024954A - 回転電機用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアの磁石孔内で樹脂材料層により永久磁石を固定する構成において、永久磁石と樹脂材料層との間の線膨張係数の相違に起因して生じうる熱応力を低減する。【解決手段】磁石孔を有するロータコアと、磁石孔内に配置される永久磁石と、磁石孔内において永久磁石とロータコアの間に配置され、永久磁石の軸方向の両端面を露出させる樹脂材料層とを備える、回転電機用ロータが開示される。【選択図】図９

Description

本開示は、回転電機用ロータに関する。

ロータコアの磁石孔内の永久磁石の軸方向の両端面のうちの、一方側の端面を露出させる態様で、記永久磁石とロータコアに接合する樹脂材料層を形成する技術が知られている。

特開２０１４－２２０９１１号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、依然として、永久磁石の軸方向の両端面のうちの他方側の端面が樹脂材料層に覆われるため、当該他方側の部分において、永久磁石と樹脂材料層との間の線膨張係数の相違に起因した応力（熱応力）が問題となりうる。

そこで、１つの側面では、本開示は、ロータコアの磁石孔内で樹脂材料層により永久磁石を固定する構成において、永久磁石と樹脂材料層との間の線膨張係数の相違に起因して生じうる熱応力を低減することを目的とする。

１つの側面では、磁石孔を有するロータコアと、
前記磁石孔内に配置される永久磁石と、
前記磁石孔内において前記永久磁石と前記ロータコアの間に配置され、前記永久磁石の軸方向の両端面を露出させる樹脂材料層とを備える、回転電機用ロータが提供される。

１つの側面では、本開示によれば、ロータコアの磁石孔内で樹脂材料層により永久磁石を固定する構成において、永久磁石と樹脂材料層との間の線膨張係数の相違に起因して生じうる熱応力を低減することが可能となる。

一実施例によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。 ロータの断面図である。 図２に示した一の磁極に係る部分の拡大図である。 図３のラインＡ－Ａに沿った概略的な断面図である。 図４のＱ１部の拡大図である。 比較例の説明図である。 複数の積層ブロックを転積して形成されるロータコアの構成（その１）の説明図である。 複数の積層ブロックを転積して形成されるロータコアの構成（その２）の説明図である。 本実施例によるモータ１の製造方法の流れを概略的に示すフローチャートである。 ワーク支持工程の説明図である。 磁石配置工程の説明図である。 ノズル位置付け工程の説明図である。 樹脂配置工程の説明図である。 樹脂配置工程を実現するための樹脂配置装置の説明図である。 樹脂配置工程を実現するための樹脂配置装置の説明図である。 樹脂注入機の一例の説明図である。 樹脂硬化工程（軸力付与工程）の説明図であり、同工程中の状態を模式的に示す断面図である。 樹脂注入機の設定方法の一例に係る概略的なフローチャートである。 プレス機を説明する概略的な断面図である。 鋼板間を剥離する際に必要な力の説明図である。 鋼板間から樹脂材料が漏れ出す際の射出圧の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。

図１は、一実施例によるモータ１の断面構造を概略的に示す断面図である。図２は、ロータ３０の断面図（軸方向に垂直な平面による断面図）である。なお、図２等では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

図１には、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、軸方向外側とは、ロータコア３２の軸方向中心から離れる側を指し、軸方向内側とは、ロータコア３２の軸方向中心に向かう側を指す。また、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指し、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。

モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

モータ１は、インナロータタイプであり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、径方向外側がモータハウジング１０に固定される。ステータ２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるステータコア２１１を備え、ステータコア２１１の径方向内側には、コイル２２が巻回される複数のスロット（図示せず）が形成される。

ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。

ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４と、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂと、永久磁石６２とを備える。

ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側の表面に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータコア３２は、軸孔３２０（図２参照）を有し、軸孔３２０にロータシャフト３４が嵌合される。ロータコア３２は、ロータシャフト３４に焼き嵌め、圧入、又はその類により固定されてよい。例えば、ロータコア３２は、ロータシャフト３４にキー結合やスプライン結合により結合されてもよい。ロータシャフト３４は、モータハウジング１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。

ロータコア３２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板により形成される。ロータコア３２の内部には、永久磁石６２（図２参照）が埋め込まれる。すなわち、ロータコア３２は、軸方向に貫通する磁石孔３２２（図２参照）を有し、磁石孔３２２内に永久磁石６２が挿入され固定される。なお、変形例では、ロータコア３２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。

ロータコア３２は、図２に示すように、軸方向に視て、回転軸１２を中心とした回転対称の形態を有する。図２に示す例では、ロータコア３２は、回転軸１２を中心として４５度回転するごとに、各組の永久磁石６２が重なる形態である。

複数の永久磁石６２は、ネオジウム等により形成されてよい。本実施例では、一例として、図２に示すように、複数の永久磁石６２は、軸方向に視て、永久磁石６２がそれぞれ対をなして配置されている。この場合、対の永久磁石６２の間に、共通の磁極が形成される。なお、複数の永久磁石６２は、周方向でＳ極とＮ極とが交互に現れる態様で配置される。なお、本実施例では、磁極数が８つであるが、磁極数は任意である。また、本実施例では、永久磁石６２は、軸方向に視て直線状の同一形態であるが、異なる形態であってもよい。また、永久磁石６２の少なくともいずれか一方が、軸方向に視て円弧状の形態であってもよい。また、対の永久磁石６２とは異なる径方向の位置に他の対の永久磁石が配置されてもよい。この場合、以下で説明する永久磁石６２に係る固定構造等は、他の永久磁石にも同様に適用可能である。

なお、図１には、特定の構造を有するモータ１が示されるが、モータ１の構造は、かかる特定の構造に限定されない。例えば、図１では、ロータシャフト３４は、中空であるが、中実であってもよい。

次に、図３以降を参照して、ロータコア３２における永久磁石６２の固定構造を詳細に説明する。以下では、ある一の磁極に係る構成について説明するが、他の磁極に係る構成についても同様であってよい。

図３は、本実施例によるロータコア３２における永久磁石６２の固定構造を概略的に示す平面図であり、図２に示した一の磁極に係る部分の拡大図である。一の磁極に係る構成は、基本的に、ｄ軸（図３では「ｄ－ａｘｉｓ」と英語表記）に関して対称である。なお、ｄ軸とは、ロータ３０に配置される永久磁石６２が発生する磁界の方向に対応する。図４は、図３のラインＡ－Ａに沿った概略的な断面図である。図５は、図４のＱ１部の拡大図であり、アンカー効果の模式的な説明図である。

図４には、Ｚ方向とともにその両側であるＺ１側（軸方向第１側の一例）及びＺ２側（軸方向第２側の一例）が定義されている。Ｚ方向は、モータ１の軸方向に平行な方向である。以下では、Ｚ方向は、説明上、上下方向に対応するが、モータ１の車両実装状態での上下方向とは異なってよい。Ｚ１側及びＺ２側は、相対的な位置関係を表し、Ｚ１側が上側に対応する。

本実施例では、図３及び図４に示すように、永久磁石６２は、ロータコア３２の磁石孔３２２内で樹脂材料層７２により固定される。

樹脂材料層７２は、例えば、熱硬化性樹脂により形成されてよいし、熱可塑性樹脂により形成されてもよい。樹脂材料層７２の形成方法は、後に詳説する。樹脂材料層７２は、図５に模式的に示すように、永久磁石６２とロータコア３２の双方にアンカー効果を伴い接合する。この場合、永久磁石６２側でのアンカー効果は、永久磁石６２の表面被覆として設けられる絶縁層６２４が粗面化処理されることで実現されてもよい。ロータコア３２側でのアンカー効果は、ロータコア３２が積層鋼板により形成されることで実現されてもよい。また、ロータコア３２側でのアンカー効果は、後述する“無加圧下”での樹脂配置工程により増強される。

樹脂材料層７２は、図４に示すように、永久磁石６２の軸方向の両端面６２１、６２２を露出させる態様で、永久磁石６２に接合する。すなわち、樹脂材料層７２は、永久磁石６２の表面のうちの、軸方向に交差する方向の側面だけに接合する。

なお、図４に示す例では、樹脂材料層７２は、永久磁石６２の周方向両側のうちの、外周ブリッジ４２（ロータコア３２の外周面３２８側の外周ブリッジ４２）側に接合するが、これに代えて又は加えて、中央ブリッジ４４側に接合する樹脂材料層が設けられてもよい。この場合も、永久磁石６２の中央ブリッジ４４側に接合する樹脂材料層は、磁石孔３２２の周壁面に接合することで、永久磁石６２をロータコア３２に対して固定できる。

ここで、図６に示す比較例を対照的に参照して、本実施例の効果を説明する。

図６に示す比較例では、樹脂材料層７２’は、永久磁石６２の軸方向の両端面６２１、６２２のうちの、Ｚ１側の端面６２１を覆うように設けられる。この場合、樹脂材料層７２’と永久磁石６２との間の接合領域が増加することで、樹脂材料層７２’と永久磁石６２との間の接合強度を高めることができる反面、“発明が解決しようとする課題”の欄で上述したように、熱応力の問題が生じる。すなわち、永久磁石６２と樹脂材料層７２’との間の線膨張係数の相違に起因して、両者の間で温度変化の際に生じる軸方向の伸縮の差に起因した熱応力が問題となる。なお、比較例では、樹脂材料層７２’は、永久磁石６２の軸方向の両端面６２１、６２２のうちの、Ｚ２側の端面６２２を露出させるので、伸縮の差に起因した熱応力は低減されるものの、Ｚ１側では局所的な伸縮の差に起因した熱応力が依然として問題となる。

これに対して、本実施例によれば、上述したように、樹脂材料層７２は、永久磁石６２の軸方向の両端面６２１、６２２を露出させる態様で、永久磁石６２に接合するので、永久磁石６２の軸方向両側において、永久磁石６２及び樹脂材料層７２が互いに対して軸方向で実質的に拘束されることなく変位可能となる。これにより、本実施例によれば、比較例において生じる不都合（永久磁石６２と間の軸方向の伸縮の差に起因した熱応力の問題）を低減できる。

本実施例においては、樹脂材料層７２は、好ましくは、軸方向の両端面７２６１、７２６２のうちの、一方側の端面７２６１が他方側の端面７２６２よりも、ロータコア３２の軸方向端面３２６に対して軸方向内側に位置する。すなわち、端面７２６１とロータコア３２の軸方向端面３２６（端面７２６１と同じ側の軸方向端面３２６）との軸方向の距離は、端面７２６２とロータコア３２の軸方向端面３２６（端面７２６２と同じ側の軸方向端面３２６）との軸方向の距離よりも大きい。図４に示す例では、Ｚ１側の端面７２６１がＺ２側の端面７２６２よりも、ロータコア３２の軸方向端面３２６に対して軸方向内側に位置する。本実施例では、Ｚ２側の端面７２６２は、軸方向端面３２６と略面一であるのに対して、Ｚ１側の端面７２６１は、軸方向端面３２６よりも有意に軸方向内側に位置する。この場合、端面７２６２よりもＺ１側の空間ＳＰ１は、永久磁石６２に径方向で対向しやすくなる。これにより、分解等で永久磁石６２を取り出す際の作業性が向上する。すなわち、工具等を空間ＳＰ１に差し込む等により永久磁石６２を取り出すことが容易となり、永久磁石６２を取り出す際の空間ＳＰ１を作業領域として有効に利用できる。これにより、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の各目標到達に貢献することが可能となる。以下では、樹脂材料層７２の軸方向の両端面７２６１、７２６２のうちの、空間ＳＰ１に軸方向に隣接する端面７２６１を、「空間形成側の端面７２６１」とも称する。

このような軸方向に非対称な樹脂材料層７２の構成は、ロータコア３２を複数の積層ブロックを転積することで形成する際等に有効利用することも可能である。図７及び図８は、ロータコア３２を複数の積層ブロックを転積することで形成可能な構成の説明図である。

例えば図７に示す例では、ロータコア３２Ａは、４つの積層ブロック３２５（１）～３２５（４）により形成される。積層ブロック３２５（１）～３２５（４）のそれぞれには、互いに分離した形態で永久磁石６２及び樹脂材料層７２が設けられる。図７に示す例では、上側の２つの積層ブロック３２５（１）、３２５（２）と、下側の２つの積層ブロック３２５（３）、３２５（４）とは、対称（積層ブロック３２５（２）及び３２５（３）の間の境界面に関して対称）である。他方、上側の２つの積層ブロック３２５（１）、３２５（２）同士、及び、下側の２つの積層ブロック３２５（３）、３２５（４）同士は、それぞれ非対称である。例えば、上側の２つの積層ブロック３２５（１）、３２５（２）のうちの、上側の積層ブロック３２５（１）は、空間形成側の端面７２６１がＺ２側を向き、下側の積層ブロック３２５（２）は、空間形成側の端面７２６１がＺ１側を向く。

この場合、複数の積層ブロック３２５（１）～３２５（４）を転積して形成されるロータコア３２Ａは、それぞれ軸方向に非対称な積層ブロック３２５（１）～３２５（４）を組み合わせつつ、全体として軸方向に対称な構成を有することができる。すなわち、ロータコア３２Ａは、ロータコア３２Ａの軸方向の中心を通る平面であって、軸方向に垂直な平面に関して対称な構成を実現できる。

また、図８に示す例では、ロータコア３２Ｂは、同様に、４つの積層ブロック３２５（１）～３２５（４）により形成されるが、上側の２つの積層ブロック３２５（１）、３２５（２）が、図７に示したロータコア３２Ａとは異なる。この場合、上側の２つの積層ブロック３２５（１）、３２５（２）のうちの、上側の積層ブロック３２５（１）は、空間形成側の端面７２６１がＺ１側を向き、下側の積層ブロック３２５（２）は、空間形成側の端面７２６１がＺ２側を向く。この場合、複数の積層ブロック３２５（１）～３２５（４）を転積して形成されるロータコア３２Ｂは、全体として軸方向に非対称な構成を有することができる。このような非対称性は、他の構成要素との重量バランスの調整等に利用されてもよい。

次に、図９以降を参照して、本実施例によるモータ１の製造方法について説明する。

以下の説明において、上述したとおり、軸方向とは、モータ１の回転軸１２に対応するロータコア３２（ワークＷ）の中心軸Ｉ０が延在する方向を指し、径方向とは、ロータコア３２の中心軸Ｉ０を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、ロータコア３２の中心軸Ｉ０から離れる側を指し、径方向内側Ｉ０とは、ロータコア３２の中心軸Ｉ０に向かう側を指す。また、周方向とは、ロータコア３２の中心軸Ｉ０まわりの回転方向に対応する。

図９は、本実施例によるモータ１の製造方法の流れを概略的に示すフローチャートである。図１０から図１７までは、図９に示す製造方法における特定の工程の説明図である。具体的には、図１０は、ワーク支持工程の説明図であり、図１１は、磁石配置工程の説明図であり、図１２は、ノズル位置付け工程の説明図であり、それぞれ、同工程後の状態を模式的に示す断面図である。図１３は、樹脂配置工程の説明図であり、樹脂配置工程における各状態ＳＴ６１、ＳＴ６２、ＳＴ６３、及びＳＴ６４を、一の磁石孔３２２に関して概略的に示す断面図である。図１４及び図１５は、樹脂配置工程を実現するための樹脂配置装置１３０の説明図であり、図１４は、樹脂配置工程の開始前の状態（ノズル位置付け工程の完了後の状態）を模式的に示す断面図であり、図１５は、樹脂配置工程中の状態を模式的に示す断面図である。図１６は、樹脂注入機１３４の一例の説明図である。図１７は、樹脂硬化工程（軸力付与工程）の説明図であり、同工程中の状態を模式的に示す断面図である。

本製造方法は、まず、ロータコア３２のワークＷを準備する準備工程として、複数の鋼板３２５０を積層する鋼板積層工程（ステップＳ１）を含む。なお、図７及び図８を参照して上述したように、ロータコア３２のワークＷは、積層ブロック３２５の単位であってもよい。

ついで、本製造方法は、図１０に模式的に示すように、支持治具１２０上にワークＷを載置するワーク支持工程（ステップＳ２）を含む。支持治具１２０は、製造装置１００の一要素であり、ワークＷを支持しつつ、各工程間でのワークＷの搬送を担ってもよい。この場合、支持治具１２０は、それ自体が可動のコンベア等の形態であってもよいし、コンベア等に載置されることで搬送される搬送トレイの形態であってよい。また、支持治具１２０は、搬送用ロボットにより把持されるように構成されてもよい。

ついで、本製造方法は、図１１に模式的に示すように、支持治具１２０上のワークＷの磁石孔３２２に永久磁石６２を配置する磁石配置工程（ステップＳ３）を含む。永久磁石６２は、下側の端面６２２が支持治具１２０の表面に隙間なく当接する態様（すなわち面接触する態様）で配置されてよい。

ついで、本製造方法は、図１２に模式的に示すように、支持治具１２０上のワークＷの磁石孔３２２内に対して、樹脂配置装置１３０のノズル１３１を位置付けるノズル位置付け工程（ステップＳ５）を含む。樹脂配置装置１３０のノズル１３１は、永久磁石６２が挿入された磁石孔３２２内の空間うちの、残りの空間に挿入可能となるように位置付けられる。例えば、図１３に示す例では、ノズル１３１は、永久磁石６２の周方向一方側（外周ブリッジ４２側）のフラックスバリアに係る空間に挿入可能となるように位置付けられる。以下では、永久磁石６２が挿入された磁石孔３２２内の空間うちの、残りの空間を「ノズル挿入空間」とも称する。

ついで、本製造方法は、上述した樹脂材料層７２を形成するための樹脂材料を、磁石孔３２２内に配置する樹脂配置工程（ステップＳ６）を含む。この場合、樹脂材料は、ノズル挿入空間全体に充填される必要はなく、図３に示したように、一部のフラックスバリア部が空間（樹脂材料層７２が存在しない空間）として残る態様で配置されてよい。

本実施例では、樹脂材料は、比較的高い粘度を有するものの、硬化前の状態（流動可能な状態）で配置される。従って、磁石孔３２２内に配置される樹脂材料は、自重により下方へと流動し、支持治具１２０の表面まで至る。ただし、樹脂材料が比較的高い粘度であり、永久磁石６２の下側の端面６２２が支持治具１２０の表面に隙間なく当接する態様で配置されている場合、樹脂材料は、永久磁石６２の下側の端面６２２と支持治具１２０の表面との間に、実質的に浸透することはない。従って、上述したように永久磁石６２の下側の端面６２２を露出させる態様で樹脂材料層７２を形成できる。

本製造方法では、樹脂配置工程（ステップＳ６）は、製造装置１００の一要素であるノズル１３１を、その吐出口１３１０がロータコア３２の軸方向端面３２６（挿入側の軸方向端面３２６、以下同じ）よりも軸方向内側に位置付けつつ（図１３の状態ＳＴ６１参照）、吐出口１３１０から樹脂材料を吐出することを含む。また、樹脂配置工程（ステップＳ６）は、ノズル１３１の吐出口１３１０がロータコア３２の軸方向端面３２６よりも軸方向内側（Ｚ２側）に位置する範囲内で、吐出口１３１０の軸方向の位置を変化させながら、吐出口１３１０から樹脂材料を吐出することを含んでよい。これにより、上述したように上側の端面６２１を露出させる態様で樹脂材料層７２を形成できる。

図１３に示す樹脂配置工程（ステップＳ６）では、ノズル１３１の吐出口１３１０をノズル挿入空間の下部付近まで挿入させて（状態ＳＴ６１参照）から、樹脂材料９０の吐出が開始される。この場合、吐出口１３１０がロータコア３２の軸方向端面３２６よりも軸方向内側（Ｚ２側）に位置する範囲内で、ノズル１３１を徐々に上昇させつつ（状態ＳＴ６２参照）ノズル１３１から樹脂材料９０が吐出される。そして、ノズル１３１の吐出口１３１０が、ロータコア３２の軸方向端面３２６よりも軸方向内側の吐出停止位置に達すると（状態ＳＴ６３参照）、ノズル１３１から樹脂材料９０の吐出が停止され、樹脂配置工程（ステップＳ６）が完了する（状態ＳＴ６４参照）。

本製造方法において利用可能な樹脂配置装置１３０は、上述したノズル１３１を有する限り、任意であるが、例えば、図１４から図１６に示すような構成を有してもよい。

図１４から図１６に示す例では、製造装置１００の一要素である樹脂配置装置１３０は、樹脂注入機１３４と、テーブル部１３５と、金型部１３６とを含む。

樹脂注入機１３４は、図１６にも示すように、固形の樹脂を投入する樹脂材投入口１３４０Ｂを備え、スクリュ１３４６を介して送り出される溶融状態の樹脂材料を、射出口１３４０Ａから射出させるプランジャ１３４５を備える。テーブル部１３５は、設備に対して固定されてよい。テーブル部１３５には、金型部１３６が設置（支持）される。金型部１３６は、スプルー、ランナー、ゲート等の射出成形用の樹脂材料の経路を備える。樹脂材料の経路は、各磁石孔３２２に対応して設けられる各ノズル１３１に連通するための分岐を有する。金型部１３６は、樹脂注入機１３４からの樹脂材料を各ノズル１３１を介して各磁石孔３２２内に同時に配置する。具体的には、金型部１３６は、射出口１３４０Ａから金型部１３６の投入口１３６０Ａに樹脂が射出され、更に金型部１３６の各吐出口１３１０から樹脂材料が射出されることで、複数の磁石孔３２２内に同時に樹脂材料が配置される。なお、本実施例では、樹脂注入機１３４及び金型部１３６は、別体であるが、一体化されてもよい。

本実施例では、樹脂配置装置１３０は、支持治具１２０を昇降させる昇降機構１３８を更に備える。昇降機構１３８は、図１４及び図１５に示すように、金型部１３６に対するワークＷの上下方向の位置を変化させることができる。これにより、図１３を参照して上述したような態様で、ワークＷに対するノズル１３１の吐出口１３１０の位置を変化させることができる。なお、変形例では、テーブル部１３５側が上下動可能とされてもよい。

なお、ここでは、樹脂配置装置１３０の更なる詳細は説明しないが、樹脂注入機１３４、テーブル部１３５、金型部（ランナー部）１３６の構成自体は、ここでの参照により本願明細書にその開示内容が組み込まれる国際特許公開第２０２２／０９１３８９号に記載される同要素と実質的に同じであってよい。また、図１４から図１６に示す例では、複数の磁石孔３２２内に同時に樹脂材料が配置されるが、ワークＷを回転させながら、複数の磁石孔３２２に対して一部ずつ樹脂材料が配置されてもよい。

本製造方法では、樹脂配置工程（ステップＳ６）は、実質的にロータコア３２を軸方向に押圧することなく（すなわちロータコア３２に軸力を付与することなく）、実行される。従って、ワークＷを上下から挟持して押圧する押圧機構が実質的に不要であり、設備の簡略化を図ることができる。

なお、一般的な射出成形機（樹脂注入機１３４も同様）による樹脂材料の充填（射出成形）では、ボイドの防止等の観点から、充填済みの樹脂材料へ少なくとも大気圧よりも大きい圧力を付与し続けるために射出圧を比較的高く維持する傾向がある。射出圧を高めると、ロータコア３２を形成する鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出る可能性が高くなる。なお、このような樹脂材料の漏れは、ロータコア３２を組み込むロータ３０の特性の低下を招くおそれがある。

この点、本実施例では、上述したアンカー効果による樹脂材料層７２の接合力が高いため、樹脂材料層７２にボイド等が発生した場合でも、必要な固定強度を容易に確保できる。このため、本実施例によれば、充填済みの樹脂材料へ少なくとも大気圧よりも大きい圧力を付与する必要性もないので、射出圧を比較的高くする必要性を低減できる。その結果、本製造方法では、樹脂配置工程において、ロータコア３２に軸力を付与しなくても、鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出る可能性を低減できる。

特に本実施例では、ワークＷの磁石孔３２２内が大気圧に解放された状態で、磁石孔３２２内に樹脂材料が硬化前の状態で配置される。これにより、磁石孔３２２に射出された樹脂材料の圧力はすぐに低下し、鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出る可能性を大幅に低減できる。なお、ワークＷの磁石孔３２２内が大気圧に解放された状態とは、単にベント孔を介して大気に連通している状態ではなく、例えば磁石孔３２２の上部が大気に開放されている状態等を含む。

また、本製造方法では、ロータコア３２に軸力を付与することのない無加圧下で、樹脂材料が配置されるので、加圧下で樹脂材料が配置される場合に比べて、ロータコア３２の鋼板３２５０間の隙間が大きい状態で、樹脂材料をロータコア３２に接合させることができる。これにより、上述したアンカー効果が増強される（すなわち“無加圧下”での樹脂配置工程によりアンカー効果が増強される）。また、ワークＷを上下から挟持して押圧する押圧機構の省略や簡略化が可能となる。すなわち、加圧下で樹脂材料が配置される場合に比べて、加圧のための治具やエネルギ等の資源を削減できる。

ついで、本製造方法は、ロータコア３２に軸力を付与しつつ、磁石孔３２２に配置された樹脂材料を硬化させる樹脂硬化工程（ステップＳ７）を含む。樹脂硬化工程（ステップＳ７）は、樹脂配置装置１３０からワークＷを取り出した後に実行されてよい。樹脂硬化工程（ステップＳ７）は、ワークＷのロータコア３２に軸力を付与しつつ、ワークＷを加熱することで、樹脂材料を熱硬化させることを含む。

図１７に示す例では、製造装置１００の一要素である加熱装置１６０は、ワークＷのロータコア３２の径方向内側及び径方向外側に配置され、ロータコア３２を介して樹脂材料９０を加熱硬化することができる。また、製造装置１００は、図１７に示すように、ロータコア３２に軸力を付与する押圧治具１７０を有し、押圧治具１７０は、支持治具１２０上のワークＷに対して上から押圧することで（押圧力Ｆ９０参照）、ロータコア３２に軸力を付与できる（軸力Ｆ９２参照）。なお、変形例では、支持治具１２０とは異なる下側の治具を利用して押圧を実現してもよい。例えば、加熱装置１６０を内蔵する金型治具であって、上下方向で型締めが可能な金型治具を利用して、樹脂硬化工程（ステップＳ７）が実現されてもよい。また、加熱装置は、加熱炉により実現されてもよい。

本製造方法では、軸力Ｆ９２の大きさは、好ましくは、続くステップＳ８でロータコア３２を用いてロータ３０を組み立てる際にロータコア３２が受ける軸力の大きさに基づいて設定される。ロータ３０を組み立てる際にロータコア３２が受ける軸力は、例えばエンドプレート３５Ａにより挟持されることで生じる軸力（図１の力Ｆ１０参照）に対応してよい。この場合、軸力Ｆ９２の大きさは、軸力Ｆ１０の大きさの設計値又は測定値に対応してよい。なお、設計値とは、必ずしも設計図に記載の値である必要はなく、解析等を介して設計上得られる適合値や目標値を含む概念である。

このようにして、本製造方法では、ワークＷに発生させる軸力Ｆ９２の大きさは、ロータ３０を組み立てる際にロータコア３２が受ける軸力Ｆ１０（以下、単に「実装状態での軸力Ｆ１０」とも称する）の大きさに基づいて設定される。

ところで、本製造方法とは異なり、樹脂硬化工程において、ワークＷのロータコア３２に軸力を付与しない（すなわち軸力Ｆ９２の大きさを０とする）構成も可能である。あるいは、本製造方法とは異なり、樹脂硬化工程において、実装状態での軸力Ｆ１０よりも有意に大きい軸力を付与する構成も可能である。

しかしながら、これらの構成では、樹脂硬化工程においてロータコア３２に付与される軸力と、実装状態での軸力Ｆ１０との間の有意差に起因して、樹脂材料層７２に有意な応力が発生しやすくなる。具体的には、樹脂硬化工程においてロータコア３２に付与される軸力と、実装状態での軸力Ｆ１０との間の有意差が存在すると、ロータコア３２の軸長が、実装前後で変化する。かかる軸長の変化に起因して、ロータコア３２に接合する樹脂材料層７２に有意な応力が発生しやすくなる。このような問題は、樹脂硬化工程においてワークＷのロータコア３２に軸力を付与しない構成、及び、樹脂硬化工程において実装状態での軸力Ｆ１０よりも有意に大きい軸力を付与する構成のいずれにおいても生じる。

これに対して、本実施例によれば、樹脂硬化工程においてロータコア３２に付与される軸力と、実装状態での軸力Ｆ１０との関係を考慮して、これらの差が小さくなるように、樹脂硬化工程が実行される。これにより、ロータコア３２がモータ１に組み込まれた実装状態において、実装状態での軸力Ｆ１０に起因して樹脂材料層７２に生じうる応力を低減する又は無くすことができる。

また、本製造方法では、樹脂硬化工程においては、上述したようにロータコア３２に軸力を付与する一方で、上述した樹脂配置工程（ステップＳ６）では、上述したようにロータコア３２に軸力を付与しない。従って、樹脂硬化工程は、上述した樹脂配置工程（ステップＳ６）で用いる樹脂配置装置１３０からワークＷを取り出した状態で実行できる。すなわち、押圧治具１７０は、樹脂配置装置１３０とは切り離して配置できる。これにより、一のワークＷに対して樹脂配置装置１３０が拘束される時間を短縮でき、複数のワークＷに対して効率的に樹脂配置工程（ステップＳ６）を実行できる。

ついで、本製造方法は、ステップＳ７を終えたロータコア３２を、ロータ３０を組み立てる工程（ステップＳ８）を含む。例えば、ロータコア３２がロータシャフト３４に固定（例えば圧入等）され、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂが取り付けられる。これにより、実装状態での軸力Ｆ１０（図１参照）がロータコア３２に付与される。なお、このようにして組み立てられたロータ３０は、ステータ２１等とともにケース（図示せず）に組み付けられ、モータ１が組み立てられる。

次に、図１８から図２１を参照して、上述した樹脂配置工程（ステップＳ６）における樹脂注入機１３４の射出圧に対する好ましい設定方法について説明する。なお、本実施例において、樹脂注入機１３４は、射出成形機（樹脂配置装置１３０）に組み込まれない形態で利用することも可能である。すなわち、プランジャを備え、かつ、ノズル１３１に対応するノズルを吐出部分に有する形態の樹脂注入機が、樹脂配置装置１３０に代えて利用されてもよい。この場合、以下の説明及び上述の説明において、用語「射出」は、用語「注入」に読み替えることができる。従って、用語「射出圧」は、用語「注入圧」に読み替えることができる。

図１８は、樹脂注入機１３４の設定方法の一例に係る概略的なフローチャートである。図１９は、プレス機１４２を説明する概略的な断面図である。

ステップＳ６１では、樹脂注入機１３４の設定方法は、図９を参照して上述した鋼板積層工程（ステップＳ１）に関連した製造パラメータの値を取得することを含む。

図１８及び図１９に示す例では、製造パラメータは、ロータコア３２の鋼板３２５０間を結合させる際のプレス機１４２による押圧力の設計値又は測定値を含む。

ここで、前提となるプレス機１４２の一例について図１９を参照して説明する。

図１９に示す例では、プレス機１４２は、スクイズリング１４４及び支持装置１４６と協動して、プレス加工と積層とを同時に実現する。具体的には、プレス機１４２は、順送型の金型の一部であってよく、鋼板３２５０の外形（外側の輪郭）を打ち抜くプレス加工装置であってよい。プレス機１４２は、例えば、上下方向に移動可能なパンチ１４２１と、ダイス（ダイ）１４２２とを含む。パンチ１４２１がダイス１４２２内に入ることで、素材（例えば、各種前工程の処理を受けた圧延シート）が鋼板３２５０へと打ち抜かれる。なお、プレス機１４２自体は、例えばここでの参照により、その開示内容が本願明細書に組み込まれるＷＯ２０１９／０６６０３２号に記載のプレス加工装置のうちの対応する部分により実現されてもよい。

プレス機１４２は、プレス加工の際の軸方向の力（例えば油圧シリンダからの力）を利用して、鋼板３２５０に形成されるダボ（図示せず）による結合（カシメ結合）用の加圧を実現してよい。すなわち、プレス機１４２は、新たな一枚の鋼板３２５０を打ち抜くプレス加工（プレス成形）を行うと同時に、当該プレス成形した鋼板３２５０を、その下方のワークＷの最上層の鋼板３２５０に対して加圧することで、結合させてよい。

スクイズリング１４４は、円筒状の形態であり、ダイス１４２２の下方に配置される。スクイズリング１４４は、ダイス１４２２と一体化される態様で、ダイス１４２２に固定されてよい。

支持装置１４６は、例えば背圧パッドの形態であり、パンチ１４２１と協動して、上述したプレス加工に伴うダボによる結合のための加圧を実現する。すなわち、図１９に示すように、パンチ１４２１がワークＷを下向きに押圧する力Ｆ１に対する反力Ｆ２を発生することで、上述した加圧による鋼板３２５０同士の結合を実現する。

このような図１９に示す例においては、プレス機１４２による押圧力の設計値又は測定値は、力Ｆ１の設計値又は測定値に対応してもよい。あるいは、プレス機１４２による押圧力の設計値又は測定値は、力Ｆ１に相関する反力Ｆ２の設計値又は測定値に対応してもよい。また、上述したように積層ブロック３２５ごとに転積する構成では、プレス機１４２による押圧力の設計値又は測定値は、積層ブロック３２５同士を結合させる際の同値を含んでよい。

ついで、ステップＳ６２では、樹脂注入機１３４の設定方法は、上述した樹脂配置工程（ステップＳ６）の際に鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出ることがないように、ステップＳ６１で得た製造パラメータの値に基づいて、適宜、樹脂注入機１３４の射出圧を調整することを含む。この場合、樹脂注入機１３４の射出圧は、ステップＳ６１で得た製造パラメータの値に対応する目標圧になるように、調整されてもよい。この場合、目標圧は、上述したように、プレス機１４２による押圧力（図１９の力Ｆ１参照）に起因して鋼板３２５０間に発生する圧力に対応してもよい。

なお、図１８に示す樹脂注入機１３４の設定方法は、ワークＷごとに実行される必要はなく、定期的に又は不定期的に実行されてもよい。また、開発設計段階で適合されてもよいし、量産開始時だけ実行されてもよい。

このようにして図１８及び図１９に示す例によれば、ロータコア３２の鋼板３２５０間を結合させる際のプレス機１４２による押圧力に応じて、樹脂注入機１３４の射出圧を調整できるので、鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出る可能性を低減できる。

なお、図１８及び図１９に示す例では、製造パラメータは、ロータコア３２の鋼板３２５０間を結合させる際のプレス機１４２による押圧力の設計値又は測定値を含むが、製造パラメータは、これに限られない。例えば、製造パラメータは、鋼板３２５０間を剥離する際に必要な力の計算値又は測定値、及び、鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出す際の射出圧の計算値又は測定値等を含んでもよい。

図２０は、鋼板３２５０間を剥離する際に必要な力の説明図である。図２０には、鋼板３２５０間を剥離する際に必要な力として、ワークＷの両端面に作用する軸方向外向きの力が図示されている。このような鋼板３２５０間を剥離する際に必要な力Ｆ２０の測定は、例えば、鋼板積層工程（ステップＳ１）で得られたワークＷに対して、定期的に又は不定期的に実行されてもよい。あるいは、力Ｆ２０は、開発設計段階で導出又は測定されてもよいし、量産開始時だけ測定されてもよい。

この場合、樹脂注入機１３４の射出圧は、鋼板３２５０間を剥離する際に必要な力Ｆ２０に係る圧力（すなわち鋼板３２５０間の剥離に要する圧力）よりも有意に小さくなるように適合されてよい。これにより、樹脂配置工程（ステップＳ６）の際に鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出る可能性を低減又は無くすことができる。

図２１は、鋼板３２５０間から樹脂材料９０が漏れ出す際の射出圧の説明図である。図２１には、図２０のＱ２部の拡大図において、鋼板３２５０間から樹脂材料９０が漏れ出している状態が、当該樹脂材料により鋼板３２５０間に作用する力（Ｆ２１参照）とともに模式的に示されている。

上述したように樹脂配置工程（ステップＳ６）における樹脂注入機１３４の射出圧を比較的高い値に設定すると、ロータコア３２を形成する鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出る可能性が高くなる。従って、樹脂注入機１３４の射出圧は、鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出す際の射出圧よりも有意に小さくなるように適合されてよい。これにより、樹脂配置工程（ステップＳ６）の際に鋼板３２５０間から樹脂材料が漏れ出る可能性を低減又は無くすことができる。

ところで、図１８から図２１を参照して上述した樹脂注入機１３４の射出圧に対する好ましい設定方法は、上述した樹脂配置工程（ステップＳ６）にだけでなく、ロータコア用の積層鉄心の軸方向の孔に対する他の樹脂材料の充填（射出）にも適用可能である。例えば、上述した実施例では、永久磁石６２は焼結された磁石であるが、ボンド磁石により形成することも可能である。この場合、上述した樹脂注入機１３４の射出圧に対する好ましい設定方法は、ボンド磁石用の材料（磁石粉末と結合材とを混合した材料）を、磁石孔３２２に充填する構成に対しても適用可能である。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、支持治具１２０の上面（ロータコア３２の軸方向端面３２６に当接する面）は、平らな平面であるが、これに限られない。支持治具１２０の上面は、永久磁石６２の端面６２２に当接する平面部分だけ、他の平面部分よりも上側（Ｚ１側）に凸状に形成されてもよい。なお、この場合も、支持治具１２０の上面が永久磁石６２の端面６２２に面接触することで、樹脂材料層７２が永久磁石６２の端面６２２上に形成されることを防止できる。

また、上述した実施例において、射出成形又は樹脂注入の方法は任意であり、例えば、トランスファ成形や、シリンダを使用した圧縮成形による樹脂注入等を含んでよい。

１・・・モータ（回転電機）、３０・・・ロータ（回転電機用ロータ）、３２、３２Ａ・・・ロータコア、３２２・・・磁石孔、３２５・・・積層ブロック、６２・・・永久磁石、６２１、６２２・・・端面、７２・・・樹脂材料層

Claims (5)

1. 磁石孔を有するロータコアと、
   前記磁石孔内に配置される永久磁石と、
   前記磁石孔内において前記永久磁石と前記ロータコアの間に配置され、前記永久磁石の軸方向の両端面を露出させる樹脂材料層とを備える、回転電機用ロータ。
2. 前記樹脂材料層は、軸方向第１側の端面と前記ロータコアの軸方向第１側の端面との間の軸方向の距離が、軸方向第２側の端面と前記ロータコアの軸方向第２側の端面との間の軸方向の距離よりも大きい、請求項１に記載の回転電機用ロータ。
3. 前記ロータコアは、複数の鋼板の積層ブロックを複数積層して形成され、
   前記樹脂材料層は、前記積層ブロックごとに分離して配置される、請求項１に記載の回転電機用ロータ。
4. 一の前記積層ブロックの前記樹脂材料層は、軸方向第１側の端面と前記一の積層ブロックの軸方向第１側の端面との間の軸方向の距離が、軸方向第２側の端面と前記一の積層ブロックの軸方向第２側の端面との間の軸方向の距離よりも大きく、
   他の一の前記積層ブロックの前記樹脂材料層は、軸方向第１側の端面と前記他の一の積層ブロックの軸方向第１側の端面との間の軸方向の距離が、軸方向第２側の端面と前記他の一の積層ブロックの軸方向第２側の端面との間の軸方向の距離よりも小さい、請求項３に記載の回転電機用ロータ。
5. 前記積層ブロックのそれぞれの前記樹脂材料層は、軸方向第１側の端面と、対応する前記積層ブロックに係る軸方向第１側の端面との間の軸方向の距離が、軸方向第２側の端面と、対応する前記積層ブロックに係る軸方向第２側の端面との間の軸方向の距離よりも大きい、請求項３に記載の回転電機用ロータ。