JP3487143B2 - 回転電機のロータ及び回転電機のロータの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機のロータ
及び回転電機のロータの製造方法、特にロータからのマ
グネットの脱落を容易な構成で防止することのできる回
転電機のロータ及び回転電機のロータの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータや発電器等の永久磁石形同
期回転機（回転電機）に使用されているロータ１００
は、図６に示すように、プレス加工等によって所定の形
状に加工された板状の電磁鋼板１０２ａを複数枚重ね合
わせて形成されたヨークとしてのロータコア１０２と、
当該ロータコア１０２に形成されたスロット１０２ｂに
挿入されるマグネット１０４とで構成され、回転中心に
は回転運動の出力または入力用のシャフト１０６が固定
されている。このロータ１００は、回転磁界を形成可能
なステータの中に挿入され、モータとして使用する場合
には、供給電力により回転する回転磁界に前記マグネッ
ト１０４が順次引かれ、ロータ１００が回転駆動する。
また、外力により前記ロータ１００が回転させられるこ
とによって、ステータ側に回転磁界を発生して発電機と
して機能する。

【０００３】ところで、前記ロータコア１０２のスロッ
ト１０２ｂに挿入されるマグネット１０４は、例えば、
特開平８−２５６４４０号公報に示されるように、接着
剤によって固定されている。接着剤によってマグネット
１０４を固定する場合、スロット１０２ｂにマグネット
１０４を挿入した後、スロット１０２ｂの開口端から接
着剤を注入し、スロット１０２ｂの内壁面とマグネット
１０４の表面との接着を行っていた。

【０００４】マグネット１０４をスロット１０２ｂ内で
遊ぶこと無く強固に固定することによって、マグネット
１０４の破損を防止することができる。また、マグネッ
ト１０４とロータコア１０２が強固に固定されることに
よって、ステータ側で形成された回転磁界に正確に追従
して正確な回転駆動を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のロータ
１００を有する回転電機を任意の方向に移動する移動
体、例えば、自動車やロボット等に搭載した場合、移動
体の旋回運動等によって前記マグネット１０４に、スロ
ット１０２ｂから抜ける方向に外力がかかる場合があ
る。そして、その外力が接着剤の剪断力を上回った場
合、マグネット１０４はロータ１００から脱落してしま
い、回転電機が正常に機能しなくなるという問題があ
る。特に、接着剤は、高温多湿等の環境に対する耐久性
には弱く長期間にわたって安定したマグネット１０４の
接着保持を行うことは困難である。

【０００６】また、前述したように、マグネット１０４
をスロット１０２ｂに挿入後に開口端側から接着剤を注
入する場合、接着剤がマグネット１０４全体に行き渡る
ように注入することは困難であり、また、注入状態の確
認を行うことは不可能であり、信頼性に欠けるという問
題があった。

【０００７】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、容易な構成及び容易な組立作業
によりロータのマグネットの固定を確実かつ恒久的に行
いマグネットの脱落を防止することのできる回転電機の
ロータ及び回転電機のロータの製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の構成は、回転軸を中心に回転自在
で、その外周部に前記回転軸に沿って延びたスロットを
有するヨークと、前記スロット内に接着剤と共に挿入さ
れるマグネットと、を含む回転電機のロータにおいて、
当該ロータを構成するヨークは、前記回転軸に沿って延
びるスロットを形成するスロット形成開口を有する複数
の平板を積層して形成され、前記積層された複数の平板
の最上面には、積層された平板を押圧すると共に、前記
スロットに連なる挿入穴を有する押え部材が配置され、
前記挿入穴の内部には、前記回転軸の回転方向に沿う凸
条部が形成され、前記スロット内で前記マグネットによ
り押し退けられ、前記挿入穴位置まで押し上げられ、挿
入穴内で硬化した接着剤が前記凸条部と係合することに
よって前記マグネットの回転軸方向の移動を規制するこ
とを特徴とする。

【０００９】上記のような目的を達成するために、上記
構成において、前記凸条部は、押え部材の下端側が上端
側より広いテーパ形状を呈することを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、挿入穴内まで押し退け
られて硬化した接着剤はスロットの開口端に蓋をする状
態になり、また、挿入穴内に進入し硬化した接着剤は、
ロータの回転方向に延びる凸条部に対してロータの直径
方向の突起片となり、凸条部と突起片が係合することに
よりロータの回転軸方向の外力に対してマグネットの移
動を機械的に規制すると共にマグネットを保持する。ま
た、前記挿入穴に十分な接着剤が提供されるように、接
着剤を供給することにより、接着剤による接着 力も向上
しマグネットの脱落を防止できる。

【００１１】ここで、前記凸条部は押え部材の開口端が
押え部材の内部より小さな開口になるように形成され、
前記凸条部によって、押え部材の断面形状は、例えば段
付き形状やテーパー形状を呈する。

【００１２】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、回転軸を中心に回転自在なヨークであっ
て、その外周部に前記回転軸に沿って延びたスロットを
有するヨークと、前記スロットに挿入されるマグネット
と、を含む回転電機のロータの製造方法であって、前記
スロットに接着剤を注入する工程と、前記スロットの底
部に溜まった接着剤をスロット上方に押し退けながらマ
グネットを当該スロット内に挿入する工程と、押し退け
られた接着剤を硬化させて硬化片を形成し、前記スロッ
ト内壁またはマグネット表面の少なくとも一方に前記回
転軸の回転方向に沿って形成された凹条部または凸条部
と係合させてマグネットの回転軸方向の移動を規制する
工程と、を含むことを特徴とする。

【００１３】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、回転軸を中心に回転自在で、その外周部に
前記回転軸に沿って延びたスロットを有するヨークと、
前記スロットに挿入されるマグネットと、を含む回転電
機のロータの製造方法であって、前記回転軸に沿って延
びるスロットを形成するスロット形成開口を有する複数
の平板を積層する工程と、前記スロットに連なる穴であ
って、内部に前記回転軸の回転方向に沿う凸条部が形成
された挿入穴を有する押え部材を、積層した平板の最上
面に配置し、積層された平板を押圧する工程と、前記ス
ロットに接着剤を注入する工程と、前記スロットの底部
に溜まった接着剤をスロット上方に押し退けながらマグ
ネットを当該スロット内に挿入する工程と、押し退けら
れ、前記挿入穴位置まで押し上げられた接着剤を硬化さ
せて硬化片を形成し、前記凸条部と係合させてマグネッ
トの回転軸方向の移動を規制する工程と、を含むことを
特徴とする。

【００１４】ここで、前記スロットは、マグネットを挿
入した時に先に注入されている接着剤をスロット上方に
移動させることができるようにマグネットの外形寸法よ
り僅かに大きく形成されている。

【００１５】この構成によれば、スロットの底に溜まっ
ていた接着剤をマグネットによってスロット上端まで押
し退けながら上昇させることによって、確実にスロット
の周囲の空間を全て接着剤で満たすことができると共
に、その確認も容易になる。また、凹条部や凸条部によ
って形成されるロータの回転方向に延びた空間に進入し
硬化した接着剤はロータの直径方向の突起片となり、ロ
ータの回転軸方向の外力に対してマグネットを機械的に
保持し、脱落を防止する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。図
１（ａ），（ｂ）は、本実施形態の回転電機のロータ１
０の外観斜視図、及び断面図である。ロータ１０の回転
軸であるシャフト１２は一部にヨークとしてのロータコ
ア１４を保持するためのフランジ１２ａを有している。
前記ロータコア１４は前述したように、プレス加工等に
より打ち抜き加工された薄板環状の電磁鋼板１４ａを複
数枚積層して形成されている。また、前記フランジ１２
ａの下端には、前記電磁鋼板１４ａを安定して支持する
と共に、前記ロータコア１４に形成されるスロット１４
ｂに挿入されるマグネット１６の支持を行う下端押さえ
プレート１８が配置されている。そして、前記フランジ
１２ａと前記下端押さえプレート１８との上に、環状の
電磁鋼板１４ａが順次積層される。

【００１７】所定枚数の電磁鋼板１４ａを積層後、最上
層の電磁鋼板１４ａの上にロータコア１４の一部を構成
する環状の上端押さえプレート２０が配置される。さら
に、この上端押さえプレート２０の内周側には、当該上
端押さえプレート２０を上面側から加圧し積層された電
磁鋼板１４ａを圧縮すると共に、自らも電磁鋼板１４ａ
に接触して、積層された電磁鋼板１４ａを圧縮する加圧
プレート２２が配置される。本実施形態の場合、この加
圧プレート２２は自らでは加圧力を発生することはな
く、加圧工具等で加圧された状態で、前記シャフト１２
のフランジ１２ａの上端に形成されたカシメ部１２ｂが
加圧プレート２２に向かって押し倒され、前記加圧プレ
ート２２の加圧状態を維持して、前記上端押さえプレー
ト２０を押し下げている。その結果、電磁鋼板１４ａの
加圧密着を実現している。なお、本実施形態の場合は、
上端押さえプレート２０と加圧プレート２２とを別部品
としているが、一体部品として、カシメ部１２ｂによっ
て加圧力を維持して電磁鋼板１４ａの加圧密着を行うよ
うにしてもよい。

【００１８】前記ロータコア１４の一部として、密着積
層された電磁鋼板１４ａの上面に配置される前記上端押
さえプレート２０には、スロット形成開口を有する電磁
鋼板１４ａの積層によって形成されたスロット１４ｂに
接着剤及びマグネット１６を挿入するための挿入穴２０
ａが形成されている。この挿入穴２０ａは、図１（ａ）
から明らかなように、ロータコア１４の外周に沿って複
数形成され、それぞれの挿入穴２０ａにはスロット１４
ｂが連続している。また、図１（ｂ）に示すように、挿
入穴２０ａは、シャフト１２の回転軸１２ｃを含む断面
が、電磁鋼板１４ａに接触側が広がったテーパー形状を
呈している。従って、挿入穴２０ａの上端側は、少なく
ともマグネット１６と同形状を有し、挿入穴２０ａの内
部（下端側）に向かうに連れて広くなっている。つま
り、スロットの一部である上端押さえプレート２０の上
端部は、前記回転軸の回転方向に沿って帯状の凸条部を
形成することとなる。

【００１９】本実施形態の特徴的事項は、スロット内に
凸条部を有し、当該凸条部とスロット内に注入され硬化
した接着剤とが係合し、スロット内に挿入配置されたマ
グネットの回転軸の軸方向の移動を規制しているところ
である。

【００２０】図２には、本実施形態のロータの製造方法
が示されている。

【００２１】まず、第１ステップとして、図２（ａ）に
示すように、シャフト１２のフランジ１２ａに、下端押
さえプレート１８を装着し、その上に順次電磁鋼板１４
ａを所定枚数積層配置する。

【００２２】さらに、積層した電磁鋼板１４ａの上面に
上端押さえプレート２０を配置し、当該上端押さえプレ
ート２０の内周面に加圧プレート２２を配置する。そし
て、図示しない加圧工具等によって、加圧プレート２２
にシャフト１２の軸方向の加圧力を加え、電磁鋼板１４
ａの積層状態を密着させつつ、カシメ部１２ｂを加圧プ
レート２２側にカシメて、当該加圧プレート２２の加圧
力を維持し、電磁鋼板１４ａの密着状態を維持し、ロー
タコア１４としてのヨークを組み立てる。

【００２３】続いて、第２ステップとして、組み立てら
れたロータコア１４のスロット１４ｂ内部に、ディスペ
ンサ２４等で所定量（所定量については後述する）の接
着剤２６を注入する。この接着剤２６は例えばエポキシ
系の接着剤やシリコーン系の接着剤であり、その粘度
は、３０００〜９００００ｃｐ（センチポイズ）程度が
好ましい。この程度の粘度であれば、積層した電磁鋼板
１４ａの隙間から漏れることなく、また、次のステップ
で接着剤２６を押し退けながら挿入するマグネット１６
の挿入作業を容易に行うことができる。

【００２４】次に、図２（ｃ）に示すように、エアシリ
ンダ２８等を用いた挿入工具によってマグネット１６を
スロット１４ｂ内部に挿入する。この時、前述したよう
に、先に注入されている接着剤２６は、マグネット１６
の挿入によって、押し退けられて、スロット１４ｂの内
壁とマグネット１６との間の隙間（例えば、０．１ｍｍ
程度）を伝って挿入穴２０ａの方向に隙間を埋めながら
上昇していく。図２（ｂ）で注入される接着剤２６の量
は、図２（ｄ）に示すように、マグネット１６をスロッ
ト１４ｂ内部の所定位置（例えば、マグネット１６の上
端部が積層された電磁鋼板１４ｂの最上層と一致する位
置）まで、挿入した時に押し退けられた接着剤２６が上
端押さえプレート２０の挿入穴２０ａを満たす程度が好
ましい。

【００２５】マグネット１６の挿入完了後、接着剤２６
を硬化させる。接着剤２６がエポキシ系の場合、例えば
１５０℃で３０分程度の硬化処理が行われる。

【００２６】図２（ｄ）に示すように、上端押さえプレ
ート２０の挿入穴２０ａ内部で硬化した接着剤２６は、
マグネット１６側に向かって広がったテーパ形状（ロー
タの直径方向に突出した突起片形状）の蓋を形成するた
め、接着剤２６の接着力に加えて、挿入穴２０ａのテー
パと接着剤２６の硬化片の機械的な係合力によってマグ
ネット１６の保持を行うので、接着剤２６の硬化形状が
破壊される以外は、挿入穴２０ａ（スロット１４ｂ）か
らマグネット１６の脱落を防止し、ロータに回転軸方向
の外力が付加された場合でもマグネット１６をスロット
１４ｂ内に保持することができる。また、挿入穴２０ａ
で硬化している接着剤２６が回転軸方向の外力を吸収す
るため、マグネット１６の周囲で硬化している接着剤２
６には直接外力が作用せず、マグネット１６のスロット
１４ｂ内における固定を良好かつ恒久的に行う。

【００２７】従って、接着剤２６の経時劣化等に伴っ
て、マグネット１６に対する接着力が低下する場合でも
マグネット１６の保持固定を継続することができる。そ
のため、マグネット１６がスロット１４ｂ内でガタつく
ことがなく、図示しないステータで生じる回転磁界のト
ルクを効率よく伝達し、ロータ１０の回転を正確に追従
させることができる。

【００２８】また、スロット１４ｂ内でマグネット１６
の移動がないため、マグネット１６の表面に形成されて
いる腐食防止用の被膜が破損することがなくマグネット
１６の腐食による減磁等が発生しない。

【００２９】また、図２に示すロータ１０の組立方法に
よれば、先にスロット１４ｂ内部に注入した接着剤２６
をマグネット１６で押し退けながら挿入穴２０ａ側に導
くため、マグネット１６とスロット１４ｂとの間に気泡
が残ることがほとんどなく、マグネット１６の表面全体
に接着剤２６を確実に行き渡らせることが可能で、接着
塗布の信頼性を向上させることが可能になると共に、ロ
ータ駆動時に発生するマグネット１６の発熱を接着剤層
を介して良好に放熱することができる。

【００３０】図３には、ロータコア１４に形成される凸
条部の他の実施形態が示されている。図３の例では、上
端押さえプレート２０に形成される凸条部２０ａの断面
形状が矩形の段部形状を呈している。この場合、挿入穴
２０ａはフライス加工等により容易に形成することがで
きると共に、矩形段部によって硬化した接着剤２６との
係合も強固に行うことができる。

【００３１】図４は、スロット１４ｂとマグネット１６
との他の係合形態の例を示している。この例では、マグ
ネット１６の側面に凹条部３０を形成している。この場
合も、スロット１４ｂ内に先に注入された接着剤２６が
マグネット１６のスロット１４ｂ内への挿入に伴って押
し退けられ、凹条部３０に進入し、そこで硬化する。そ
して、接着剤２６がスロット１４ｂと一体化した硬化片
となり、当該マグネット１６がロータ１０の回転軸方向
へ移動することを規制し、図１〜図３に示す例と同様な
効果を得ることができる。

【００３２】図５は、スロット１４ｂとマグネット１６
とのさらに他の係合形態の例を示している。この例で
は、電磁鋼板１４ａの積層部分に凹条部３２を形成して
いる。この場合も、スロット１４ｂ内に先に注入された
接着剤２６がマグネット１６のスロット１４ｂ内への挿
入に伴って押し退けられ、凹条部３２に進入し、そこで
硬化する。そして、接着剤２６がマグネット１６と一体
化した硬化片となり、当該マグネット１６がロータ１０
の回転軸方向へ移動することを規制し、図１〜図４に示
す例と同様な効果を得ることができる。

【００３３】なお、電磁鋼板１４ａはプレス加工等によ
って形成されるため加工時に付着する油分が付着してお
り、その除去を十分に行うことが困難である場合が多
い。その場合、スロット１４ｂと接着剤２６との接着力
が低下する場合がある。一方、マグネット１６は成型時
に油分が付着することはなく、また、洗浄も容易に行う
ことができる。従って、図５の場合、接着剤２６はマグ
ネット１６の表面に完全かつ強固に結合する。その結
果、マグネット１６の脱落方向への大きな抵抗となり、
当該マグネット１６の脱落を完全に防止する。

【００３４】なお、図４、図５のように、マグネット１
６や電磁鋼板１４ａの積層部に凹条部３０，３２を形成
する例に、図１〜図３に示すような上端押さえプレート
２０に断面テーパ形状や段部形状の凸条部を形成する例
を組み合わせれば、さらに、強固なマグネットの保持を
行うことができる。

【００３５】また、本実施形態では、凸条部または凹条
部をスロットまたはマグネットに形成する際に、ロータ
の内周側と外周側に形成しているが、接着剤の硬化片の
強度が十分確保できればどちらか一方でも同様の効果を
得ることができる。

【００３６】なお、本実施形態で説明したロータ構造は
一例であり、ロータの回転方向に延設された凸条部、ま
たは凹条部に接着剤を充填し、硬化した接着剤と凸条
部、または凹条部とを係合させることによって、マグネ
ットの保持を機械的に行う構造であれば、本実施例と同
等の効果を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、凹条部または凸条部に
よって形成されるロータの回転方向に延びる空間に進入
し硬化した接着剤はロータの直径方向の突起片となり、
容易な構成でロータの回転軸方向の外力に対してマグネ
ットを機械的に保持することができる。また、前記空間
に十分な接着剤を提供することで、接着剤による接着力
も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の回転電機のロータの構成
を説明する説明図である。

【図２】 本発明の実施形態の回転電機のロータの製造
方法を説明する説明図である。

【図３】 本発明の実施形態の回転電機のロータの上端
押さえプレートに形成された他の凸条部の形状を説明す
る説明図である。

【図４】 本発明の実施形態の回転電機のロータのマグ
ネットに形成された凹条部の形状を説明する説明図であ
る。

【図５】 本発明の実施形態の回転電機のロータの積層
された電磁鋼板に形成された凹条部の形状を説明する説
明図である。

【図６】 従来の回転電機のロータの構造を説明する説
明図である。

【符号の説明】

１０ ロータ、１２ シャフト、１２ａ フランジ、１
２ｂ カシメ部、１２ｃ 回転軸、１４ ロータコア、
１４ａ 電磁鋼板、１４ｂ スロット、１６マグネッ
ト、１８ 下端押さえプレート、２０ 上端押さえプレ
ート、２０ａ挿入穴、２２ 加圧プレート。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸を中心に回転自在で、その外周部
   に前記回転軸に沿って延びたスロットを有するヨーク
   と、前記スロット内に接着剤と共に挿入されるマグネッ
   トと、を含む回転電機のロータにおいて、当該ロータを構成するヨークは、 前記回転軸に沿って延びるスロットを形成するスロット
   形成開口を有する複数の平板を積層して形成され、 前記積層された複数の平板の最上面には、積層された平
   板を押圧すると共に、前記スロットに連なる挿入穴を有
   する押え部材が配置され、 前記挿入穴の内部には、前記回転軸の回転方向に沿う凸
   条部が形成され、前記スロット内で前記マグネットによ
   り押し退けられ、前記挿入穴位置まで押し上げられ、挿
   入穴内で硬化した接着剤が前記凸条部と係合することに
   よって前記 マグネットの回転軸方向の移動を規制するこ
   とを特徴とする回転電機のロータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のロータであって、 前記凸条部は、押え部材の下端側が上端側より広いテー
   パ形状を呈することを特徴とする回転電機のロータ。
3. 【請求項３】 回転軸を中心に回転自在なヨークであっ
   て、その外周部に前記回転軸に沿って延びたスロットを
   有するヨークと、前記スロットに挿入されるマグネット
   と、を含む回転電機のロータの製造方法であって、 前記スロットに接着剤を注入する工程と、 前記スロットの底部に溜まった接着剤をスロット上方に
   押し退けながらマグネットを当該スロット内に挿入する
   工程と、 押し退けられた接着剤を硬化させて硬化片を形成し、前
   記スロット内壁またはマグネット表面の少なくとも一方
   に前記回転軸の回転方向に沿って形成された凹条部また
   は凸条部と係合させてマグネットの回転軸方向の移動を
   規制する工程と、 を含むことを特徴とする回転電機のロータの製造方法。
4. 【請求項４】 回転軸を中心に回転自在で、その外周部
   に前記回転軸に沿って延びたスロットを有するヨーク
   と、前記スロットに挿入されるマグネットと、を含む回
   転電機のロータの製造方法であって、 前記回転軸に沿って延びるスロットを形成するスロット
   形成開口を有する複数の平板を積層する工程と、 前記スロットに連なる穴であって、内部に前記回転軸の
   回転方向に沿う凸条部が形成された挿入穴を有する押え
   部材を、積層した平板の最上面に配置し、積層された平
   板を押圧する工程と、 前記スロットに接着剤を注入する工程と、 前記スロットの底部に溜まった接着剤をスロット上方に
   押し退けながらマグネットを当該スロット内に挿入する
   工程と、 押し退けられ、前記挿入穴位置まで押し上げられた接着
   剤を硬化させて硬化片を形成し、前記凸条部と係合させ
   てマグネットの回転軸方向の移動を規制する工程と、 を含むことを特徴とする回転電機のロータの製造方法。