JP4453427B2 - 永久磁石モータのロータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石を備える永久磁石モータのロータ及びその製造方法に関し、特に永久磁石やその永久磁石を挿入するスロットの形成によってできたロータコアの薄肉部分が、高速回転する永久磁石の遠心力によってかかる荷重に耐え得る永久磁石モータのロータ及びその製造方法に関する。

従来の永久磁石モータのロータ及びその製造方法について、下記特許文献１に記載されたものを示して説明する。
先ず、永久磁石モータのロータ１００は、図５（ａ）に示すように、シャフト１０１のフランジ１１１に、薄板環状の電磁鋼板１１２を複数枚積層したロータコア１０２が保持される。ロータコア１０２に形成されたスロット１１３にはマグネット（永久磁石）１０３が挿入され、電磁鋼板１１２とともに下端がプレート１０４で支えられる。そして、電磁鋼板１１２の上にはエンドプレート１０５が配置され、かしめ部１１４が加圧プレート１０６に向かって押し倒され、エンドプレート１０５を押し下げて電磁鋼板１１２が加圧密着される。

次に、図５（ｂ）に示すように、組み立てられた後のロータコア１０２のスロット１１３内部には、ディスペンサ２００等で所定量の接着剤１０７が注入される。この接着剤１０７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１１２の隙間から漏れることなく、また、次の工程で接着剤１０７を押し退けながら挿入するマグネット１０３の挿入作業を容易に行うことができるからである。

次に、図５（ｃ）で示すように、エアシリンダ３００等を用いた挿入工具によってマグネット１０３がスロット１１３内部に挿入される。この時、接着剤１０７はマグネット１０３の挿入によって押し退けられ、スロット１１３の内壁とマグネット１０３との間の隙間（例えば、０．１ｍｍ程度）を伝って挿入口１１５の方向に隙間を埋めながら上昇していく。図５（ｂ）で注入される接着剤１０７の量は、図５（ｄ）に示すように、マグネット１０３をスロット１１３内部の所定位置（例えば、マグネット１０３の上端部が積層された電磁鋼板１１３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１０７がエンドプレート１０５の挿入口１１５を塞ぐ程度が好ましい。
そして、図５（ｄ）に示すようにマグネット１０３の挿入が完了後は、例えば接着剤１０７がエポキシ系の場合には１５０℃で３０分程度の加熱処理が行われ、接着剤１０７が熱硬化する。
特開平１１−９８７３５号公報（第３−４頁、図２）

ところで、従来における永久磁石モータのロータ製造方法では、マグネット１０３をスロット１１３内部に挿入することにより接着剤１０７が隙間を上昇して挿入口１１５を塞ぐようにしている。しかし、これではマグネット１０３とスロット１１３との加工寸法によって、両者の隙間が大きければ相対的に接着剤１０７が少なくなって挿入口１１５が塞がれず、逆に隙間小さければ接着剤１０７が溢れてしまう。

そこで、スロット１１３を挿入口１１５のないエンドプレート１０５で塞ぐようにしたロータが提案されているが、その場合、スロット１１３内に注入する接着剤が少なくなり、モータが高回転出力仕様になるとマグネット１０３にかかる遠心力によってそれ自身が折れてしまったり、マグネット１０３の遠心力が接着剤１０７を介して作用するせん断力によって、ロータコア１０２の薄肉部１２０（図５（ｄ）参照）に破損が生じるおそれがあった。その原因は、マグネット１０３をスロット１１３内に入れる際、隙間を這い上がった接着剤１０７の高さがマグネット１０３の周りで不均一になってしまうことにある。

スロット１１３に注入する接着剤１０７の量は常に一定で、マグネット１０３とスロット１１３との寸法公差を考慮し、マグネット１０３が挿入されたときに接着剤がある程度の高さにまで上昇し、更にスロット１１３から溢れ出ない量である。具体的には図６に示すように設定されている。図６は、スロット１１３（不図示）内に挿入されたマグネット１０３と、そのときの接着剤１０７の這い上がり状態を示した図である。
すなわち、スロット１１３の穴寸法が大きくマグネット１０３の外形寸法が小さい場合には、図６（ａ）に示すように接着剤１０７の量は相対的に少なくなって、マグネット１０３の周りの接着剤１０７の背は低くなり、逆にスロット１１３の穴寸法が小さくマグネット１０３の寸法が大きい場合には、図６（ｂ）に示すように接着剤１０７の背は高くなる。このように、図６（ａ）の場合でも接着剤１０７がある程度の高さにまで上昇し、図６（ｂ）の場合でも接着剤１０７がスロット１１３から溢れ出ないようにしている。

しかしながら、最近の永久磁石モータは高速回転させるための構造では、図７（ａ）に示すロータ１５０のように、ロータコア１５１のスロット１５２が円周方向に横穴１５３を広くして形成されている。図７（ｂ）に示すように、スロット１６２内にマグネット１０３を挿入した従来のロータ１６０の横穴１６３に比べると、横穴１５３による隙間がずいぶん大きくなっていることが分かる。高速回転出力の永久磁石モータでは、こうして突極部（マグネット１０３とマグネット１０３との間のコア部）１５４を狭くすることで磁力を高めている。

ところが、マグネット１０３とスロット１５２の内壁面との間の径方向の隙間が小さくなる一方で、円周方向の横穴１５３の隙間は大きくなって隙間の大きさに差ができると、マグネット１０３の挿入によって這い上がるスロット１５２内の接着剤１０７は、狭い径方向の隙間には流れ難く、抵抗の小さい横穴１５３の方へ大量に流れるようになる。そのため、加熱処理によって熱硬化した接着剤１０７は、図８に示すように径方向と円周方向とで高さに大きな違いが生じ、図面に現れている径方向の面は大きくえぐられるような形になってしまう。図６と同じようにマグネット１０３とスロット１５２との加工寸法によって接着剤１０７の高さに違いが生じるが、高速回転によるロータは、図８（ｂ）に示す相対的に接着剤の量が多くなった場合よりも、接着剤の相対的な量が少なく最下端位置が低い図８（ａ）に示す場合に破損の可能性が高くなる。

ここで、図９は、スロット部分のロータコア断面図である（図８（ａ）のＡ−Ａ断面部分）。これは、マグネット１０３とスロット１５２の径方向内壁面との隙間１７０が狭いため、図８（ａ）に示すように接着剤１０７の高さが低くなってしまった場合である。
こうして形成されたロータは、永久磁石モータの駆動によって高速回転すると、ロータやその中に挿入されたマグネット１０３に大きな遠心力Ｆが作用する。マグネット１０３に作用する遠心力は、接着剤１０７によって片持ち梁のような状態になったマグネット１０３自身に等分布荷重となって作用し、また接着剤１０７を介してロータコア１５１の薄肉部１５５にも荷重となって作用することになる。
従って、接着剤１０７の高さが低いと、接着剤１０７の上端部分でマグネット１０３に作用するせん断力が大きくなって、片持ち梁状態のマグネット１０３自身が折れてしまったり、或いは接着剤１０７を介して当該部分に高い応力が作用して薄肉部１５５が破損してしまうおそれがある。

よって、本発明は、かかる課題を解決すべく、高速回転によるロータの破損を防止する永久磁石モータのロータ及びその製造方法を提供することを目的とする

本発明に係る永久磁石モータのロータは、ロータコアには円周方向に複数のスロットが形成され、接着剤を入れた当該スロット内に永久磁石が挿入され、ロータコアにエンドプレートが重ねられてスロットが塞がれたものであって、上下を逆転させることにより前記スロット内の下側にあった接着剤を上側に垂らし、そのスロット内に挿入された永久磁石のほぼ全体に付着した接着剤を熱硬化させたものであることを特徴とする。
また、本発明に係る永久磁石モータのロータは、複数枚の電磁鋼板を積層したロータコアに当該電磁鋼板と熱膨張率が同程度の材料で形成したエンドプレートを重ねて固定し、前記接着剤および永久磁石が入ったスロットを塞ぐようにしたものであることを特徴とする。
また、本発明に係る永久磁石モータのロータは、複数枚の電磁鋼板を積層したロータコアにアルミのエンドプレートを重ねて固定し、前記接着剤および永久磁石が入ったスロットを塞ぐようにしたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る永久磁石モータのロータは、複数枚の電磁鋼板を積層したロータコアに薄肉の鉄板、ゴム板または樹脂板からなる蓋部材を重ねて前記接着剤および永久磁石が入ったスロットを塞ぎ、その蓋部材にアルミのエンドプレートを重ねて固定するようにしたものであることを特徴とする。
また、本発明に係る永久磁石モータのロータは、前記ロータコアに形成されたスロットは、円周方向に前記永久磁石との隙間が大きくなるようにして隣り合うスロットとの間の突極部を小さくしたものであることを特徴とする。
更に、本発明に係る永久磁石モータのロータは、前記永久磁石が、隣り合う永久磁石同士によってＶ字状に配置されたものであることを特徴とする。

一方、本発明に係る永久磁石モータのロータ製造方法は、ロータコアに形成されたスロット内に接着剤を所定量注入する接着剤注入工程と、そのスロット内に永久磁石を挿入する磁石挿入工程と、ロータコアにエンドプレートを重ねて固定しスロットを塞さぐ取付工程と、ロータを加熱することによってスロット内の接着剤を熱硬化させる熱硬化工程とを有するものであって、前記熱硬化工程が、ロータの上下を逆転させた状態のまま加熱して前記接着剤を熱硬化させるようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係る永久磁石モータのロータ製造方法は、ロータコアに形成されたスロット内に接着剤を所定量注入する接着剤注入工程と、そのスロット内に永久磁石を挿入する磁石挿入工程と、ロータコアにエンドプレートを重ねて固定しスロットを塞さぐ取付工程と、ロータを加熱することによってスロット内の接着剤を熱硬化させる熱硬化工程とを有するものであって、前記熱硬化工程が、ロータの上下を逆転させ、前記エンドプレートとロータコアとの熱膨張によって接着剤が漏れ出ない温度で所定時間加熱した後、ロータの上下を元の順方向に戻し、高温で加熱して前記接着剤を熱硬化させるようにしたことを特徴とする。
更に、本発明に係る永久磁石モータのロータ製造方法は、前記磁石挿入工程が、前記永久磁石に重りを載せて、その重りの荷重によって永久磁石を接着剤の内へ挿入するようにしたことを特徴とする。

よって、本発明によれば、上下を逆転させることによりスロット内の下側にあった接着剤を上側に垂らし、そのスロット内に挿入された永久磁石のほぼ全体に付着した接着剤を熱硬化させるようにしたので、接着剤が永久磁石の表面全体に広がっており、永久磁石にかかる遠心力を面全体で受け、ロータコアの薄肉部に伝達するため、高速回転によるロータの破損を防止することが可能になる。
また、ロータの上下を逆転させ、エンドプレートとロータコアとの熱膨張によって接着剤が漏れ出ない温度で所定時間加熱した後、ロータの上下を元の順方向に戻し、高温で加熱して前記接着剤を熱硬化させるようにすれば、接着剤が永久磁石の表面全体に広がって高速回転によるロータの破損を防止することが可能であるとともに、エンドプレートにアルミなどの安価な部品を選ぶことができ、ロータのコストを下げることができる。
更に、ロータコアに薄肉の鉄板、ゴム板または樹脂板からなる蓋部材を重ねて接着剤および永久磁石が入ったスロットを塞ぎ、その蓋部材にアルミのエンドプレートを重ねて固定するようにすれば、アルミのエンドプレートとコアとの熱膨張率の差が大きくても、ロータの上下を逆転させた状態のまま加熱して接着剤を熱硬化させることができ、製造工程の簡素化、接着剤が永久磁石の表面全体に広がって高速回転によるロータの破損防止、及びロータのコスト削減が可能になる。

次に、本発明に係る永久磁石モータのロータ及びその製造方法の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態のロータを簡略化して示した平面図である。
永久磁石モータを構成するのロータ１は、中心のロータシャフト１１からフランジ１１ａが径方向外側に延び、その先端のコア受け１１ｂが形成されている。コア受け１１ｂには、後述するように複数枚の電磁鋼板が積層されたロータコア１３が設けられ、そこには図示するようなＶ字形に２つのマグネット（永久磁石）１６が対になって配置されている。このロータ１は、小型で高回転出力をねらったものであり、マグネット１６をＶ字形に配置することでモータ磁石の数を増やしている。更に、マグネット１６を挿入するロータコア１３のスロット１４は、その横穴１４ａを広げて突極部１３ｂを積極的に利用する構成になっている。

次に、第１実施形態の永久磁石モータのロータ及びその製造方法について説明する。図２は、永久磁石モータのロータ製造方法を示した工程図である。
先ず、ロータシャフト１１には、フランジ１１ａが径方向に延び、その先端には断面がＬ字状のコア受け１１ｂが形成されている。図２（ａ）に示す第１工程では、コア受け１１ｂの下側段差部にリング状のマグネットエンド１２が装着され、その上に順次リング状の電磁鋼板１３ａがコア受け１１ｂに嵌め込まれ、所定枚数が積層されてロータコア１３を形成される。マグネット１６が挿入されるスロット１４は、電磁鋼板１３ａに形成された切欠きが重ねられたものである。その切欠きを重ねるため電磁鋼板１３ａはいわゆるダボかしめが行われ、凸状に変形した部分を重ねることで位置決めおよび位置ズレが防止される。

そして、電磁鋼板１３ａを重ねてできたロータコア１３には、そのスロット１４内部にディスペンサ５０等で所定量の接着剤１５が注入される。ここで使用される接着剤１５は、例えば従来例でも挙げたエポキシ系の接着剤やシリコーン系の接着剤である。粘度は、３０００〜９００００ｃｐ（センチポイズ）程度であり、積層した電磁鋼板１３ａの隙間から漏れることなく、次の工程で接着剤１５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からである。

次に、図２（ｂ）に示す第２工程では、スロット１４内へマグネット１６が挿入される。ただし、従来のようにエアシリンダ等で機械的にマグネット１６を挿入することはせず、重り６０を載せて静かに挿入することとする。スロット１４内の接着剤１５は、マグネット１６の挿入によって押し退けられてマグネット１６の周りの隙間を這い上がるように流動する。このとき、勢い良くマグネット１６を挿入してしまうと横穴１４ａに接着剤１５が大量に流れて、径方向の隙間１４ｂに入る接着剤１５が少なくなってしまう。
そこで、マグネット１６を重り６０の荷重で静かに挿入することで、狭くて抵抗の大きい隙間１４ｂにも横穴１４ａ部分とほぼ同じ速度で接着剤１５が這い上がり、全体がより均一な高さになるようにする。こうしてマグネット１６が挿入されたスロット１４内では、その内壁とマグネット１６との隙間に接着剤１５が介在するようになる。

次に、図２（ｃ）に示す第３工程では、エンドプレート１７の取り付けが行われる。第２工程でスロット１４内に挿入されたマグネット１６は、その上端面が電磁鋼板１３ａを積層したロータコア１３の上面と一致する高さにある。第３工程では、積層された電磁鋼板１３ａの上に更にエンドプレート１７を重ねてスロット１４を塞ぐ。このエンドプレート１７には、次の第４工程を考慮して、電磁鋼板１３ａとの熱膨張率の差が小さいステンレス鋼（ＳＵＳ）などが使用される。エンドプレート１７はリング状の厚板であり、その内周側が面取りされて楔状の被かしめ部が形成されている。そこで、エンドプレート１７はロータコア１３の上に重ねられ、マンドレル７０などによってコア受け１１ｂ上端部が折り曲げられてかしめられる。これによって、接着剤１５の注入されたスロット１４がエンドプレート１７によって気密に塞がれる。

次に、図２（ｄ）に示す第４工程では、加熱によって接着剤１５の熱硬化が行われる。例えば約２００℃で２０分程度の加熱処理が行われる。そして、特に本実施形態のロータ製造方法では、ロータ１の上下を逆転させた状態で加熱が行われる。
ロータ１は、図２（ｄ）に示すようにエンドプレート１７が下側に配置され、その上下及び外周側に設置したヒータ８０によって加熱が行われる。このときロータコア１３を構成する電磁鋼板１３ａやエンドプレート１７が膨張する。しかし、両者はほぼ同じ熱膨張率であるため、互いに膨張してもロータコア１３とエンドプレート１７とに隙間が生じることはない。従って、逆さにしたスロット１４内の接着剤１５が漏れ出ることなく熱硬化処理が行われる。

ロータ１の上下を逆転させると、図２（ｃ）で示すようにスロット１４内の下側に溜まっていた接着剤１５が上側に垂れ、スロット１４の内壁とマグネット１６との隙間に満遍なく広がる。第４工程では、こうして接着剤１５をマグネット１６の表面全体に広げるとともに、ヒータ８０による加熱によって広がった接着剤１５を硬化させる。そして、マグネット１６の全体に広がった接着剤１５が硬化することにより永久磁石モータを構成するロータ１が完成する。

こうして製造したロータ１は永久磁石モータの一部として組み立てられ、ステータコイルへの通電を制御することで回転磁界を生起し回転トルクが発生して回転する。このとき、マグネット１６には遠心力がかかり、スロット１４が形成されてできたロータコア１３の薄肉部１３ｂには径方向外向きの荷重が作用する。
本実施形態の場合、マグネット１６は、面全体にわたって付着した接着剤１５によって支えられるため、局部的に応力が作用することはないので折れてしまうことながなくなった。そして、ロータコア１３の薄肉部１３ｂは、マグネット１６からの荷重が面全体にわたって付着した接着剤１５を介してかかるため、応力が小さくなって破損を防ぐことができた。従って、ロータ２は、高速回転に耐え得るようになった。

また、本実施形態では、図２（ｂ）に示す第２工程で、重り６０によってマグネット１６を接着剤１５中に静かに挿入することで、マグネット１６と薄肉部１３ｂとの間の隙間１４ｂにより多くの接着剤１５が入り込むので、ロータ１を逆さまにしたときに隙間１４ｂに広がった接着剤１５によって、マグネット１６の遠心力をより広い面積で支持し、薄肉部１３ｂに作用する応力をより小さくすることができるようになった。
従って、この永久磁石モータのロータ１は、高速回転によるマグネット１６やロータコア１３の薄肉部１３ｂの破損を防止できるようになった。

続いて、第２実施形態の永久磁石モータのロータ及びその製造方法について説明する。第１実施形態のロータ１は、エンドプレート１７に電磁鋼板１３ａとほぼ同じ熱膨張率のステンレス鋼を使用した。しかし、ロータの価格を下げるには、このエンドプレートをステンレス鋼に代えてアルミによるプレス品のような低価格で得られるものを使用することが好ましい。従って、本実施形態ではアルミで形成したエンドプレートを使用したロータについて説明する。

アルミのエンドプレートは、コスト削減になるもののアルミと電磁鋼板との熱膨張率の違いを無視できない。第１実施形態で示したように、マグネットの表面全体に接着剤が行き渡るように上下を逆転させて加熱すると、粘性を低下させた接着剤が熱膨張率の違いによってできたエンドプレートとロータコアとの隙間から漏れ出してしまうからである。
そこで、本実施形態では、こうした点を考慮した永久磁石モータのロータ及びその製造方法について説明する。図３は、永久磁石モータのロータ製造方法を示した工程図であり、特に接着剤を硬化させる熱硬化工程を示している。なお、前記実施形態のロータ１と同じ構成要素については同じ符号を付して説明する。

前記第１実施形態で示した第１工程から第３工程は、本実施形態のロータ２の製造方法でも同じように行われる。
すなわち図２（ａ）に示す第１工程で、マグネットエンド１２の上に複数枚の電磁鋼板１３ａを積層してロータコア１３が形成され、スロット１４に所定量の接着剤１５が注入された後、図２（ｂ）に示す第２工程において、マグネット１６が重り６０の荷重によって挿入される。そして、図２（ｃ）に示す第３工程では、積層された電磁鋼板１３ａの上に重ねたエンドプレート２１（エンドプレート１７に相当する）がかしめられて取り付けられる。このエンドプレート２１は、リング状の厚板であり、その内周側が面取りされて楔状の被かしめ部が形成され第１実施形態のものと同じ形状をしている。

しかし、前述したようにコスト削減のため、エンドプレート２１にはステンレス鋼に代えてアルミが使用されている。そのため、本実施形態の製造方法では、第３工程を終えた後の熱硬化工程で、図３に示すような方法が取られている。接着剤１５を硬化させる場合には約２００℃程で加熱する必要があるが、第１実施形態と同様に逆さまのまま２００℃で加熱すると、エンドプレート２１の方が熱膨張が大きいため隙間ができて接着剤１５が漏れ出してしまう。そこで、第４工程では、ロータ２の上下を逆転させるが、エンドプレート２１と電磁鋼板１３ａとの間で熱膨張にあまり差が生じない温度で加熱する逆さプリヒート工程を行うこととした。

すなわち、逆さプリヒート工程では、図３（ａ）に示しように、上下を逆転させたロータ２が定温囲い９０の中に入れられ、その定温囲い９０内がヒータ８０によって加熱される。この場合、定温囲い９０内の加熱温度は、アルミのエンドプレート２１と電磁鋼板１３ａとの熱膨張が小さく、その差がほとんど生じないように約４０℃に設定されている。そして、約３０分ほどかけて加熱処理が行われる。
このとき、上下を逆転したロータ２では、スロット１４内の下側にあった接着剤１５が垂れて上側に移動し、スロット１４内壁とマグネット１６との隙間に満遍なく広がる。なお、プリヒート工程では加熱温度が低いため接着剤１５が硬化してしまうことはない。

そこで、次の第５工程では、図３（ｂ）に示すようにロータ２の上下を再び逆転して元の順方向に直され、熱硬化処理が行われる。ここではロータ２の上下及び外周側に設置した３つのヒータ８０が使用され、約２００℃の温度で加熱が行われる。スロット１４内の接着剤１５は、前の逆さプリヒート工程によってマグネット１６の全体に行き渡るように広がっており、加熱によって流動性を失っている。従って、ロータ２を順方向にしても一旦広がった接着剤１５が再び垂れて下にかたまってしまうことはない。そのため、ロータ２を順方向になおして加熱処理しても、第１実施形態の場合と同様にマグネット１６の面全体に広がった状態で接着剤１５が硬化することになる。そして、接着剤１５が硬化したところで永久磁石モータを構成するロータ２が完成する。

よって、本実施形態の永久磁石モータのロータ２によれば、エンドプレート２１にアルミを使用したので、ロータ２のコスト、ひいてはこのロータ２を使用する永久磁石モータのコストを下げることができた。そして、本実施形態のロータ製造方法では、逆さプリヒート工程を設けることによって、この低コスト化と高速回転出力に耐え得るロータを提供することが可能となった。
すなわち、本実施形態の場合でも、マグネット１６は、面全体にわたって付着した接着剤１５によって支えられるため、局部的に応力が作用することはないので折れてしまうことながなくなった。そして、ロータコア１３の薄肉部１３ｂは、マグネット１６からの荷重が面全体にわたって付着した接着剤１５を介してかかるため、応力が小さくなって破損を防ぐことができた。従って、ロータ２は、高速回転に耐え得るようになった。

そして、図２（ｂ）に示す第２工程で重り６０によってマグネット１６を接着剤１５中に静かに挿入することで、マグネット１６と薄肉部１３ｂとの間の隙間１４ｂにより多くの接着剤１５が入り込むようにしたので、ロータ２を逆さまにしたときに隙間１４ｂに広がった接着剤１５によって、マグネット１６の遠心力をより広い面積で支持し、薄肉部１３ｂに作用する応力をより小さくすることができるようになった。

続いて、第３実施形態の永久磁石モータのロータ及びその製造方法について説明する。
前述した第２実施形態のロータ２は、低コスト化を図るためエンドプレート２１にアルミのプレス品のような低価格で得られるものを使用することとした。これによってロータのコスト削減に寄与するようになった。しかし、第１実施形態の製造方法と比べると図３（ａ）で示した逆さプリヒート工程が余分に必要になってしまった。従って、本実施形態では、工程を増やすことなくエンドプレートにアルミを使用できるようにしたロータ及びその製造方法を提案する。図４は、本実施形態の永久磁石モータのロータ製造方法を示した工程図である。なお、ここでも第１実施形態のロータ１と同じ構成要素については同じ符号を付して説明する。

前記第１実施形態で示した第１工程及び第２工程は、本実施形態のロータ３でも同じように行われる。すなわち図４（ａ）に示す第１工程では、マグネットエンド１２の上に複数枚の電磁鋼板１３ａを積層してロータコア１３が形成され、スロット１４に所定量の接着剤１５が注入される。そして、図４（ｂ）に示す第２工程では、マグネット１６が重り６０の荷重によって挿入される。
次に、図４（ｃ）に示す第３工程では、積層された電磁鋼板１３ａの上にアルミで形成されたエンドプレート３１が重ねられるが、本実施形態では、そのエンドプレート３１と電磁鋼板１３ａとの間にスロット１４のを塞ぐ蓋部材３２が挟み込まれている。

蓋部材３２は、電磁鋼板１３ａとほぼ同じ熱膨張率の鉄板で形成されたものであり、極めて薄いリング状のプレートである。なお、蓋部材３２はマグネット１６に当てられた状態になるため、そうした蓋部材３２に鉄板を使用すると、ステータコイルによって発生する磁束がマグネット１６を貫き、その蓋部材３２において渦電流が発生する。そこで、この蓋部材３２は極めて薄く形成することで渦電流による発熱を小さくしている。蓋部材３２には、こうした薄肉の鉄板の他に、渦電流を発生させないようにしたゴム材や樹脂材を使用するようにしてもよい。

次に、図４（ｄ）に示す第４工程では、ロータ３の上下を逆転させてエンドプレート３１を下にして配置し、その上下及び外周側に設置したヒータ８０によって、例えば約２００℃で３０分程度加熱する熱硬化処理が行われる。加熱によって電磁鋼板１３ａ、エンドプレート３１及び蓋部材３２は膨張する。このとき鉄板の蓋部材３２とアルミのエンドプレート３１とは熱膨張率の違いによって大きなズレが生じるが、蓋部材３２と電磁鋼板３１とは熱膨張率がほぼ同じであるため、隙間が生じるようなことはなく、スロット１４内の接着剤１５が漏れ出るようなことはない。

そして、ロータ３の上下を逆転させたことにより、図４（ｃ）で示すようにスロット１４内の下側にあった接着剤１５が上側に垂れ、スロット１４内壁とマグネット１６との隙間１４ｂに満遍なく広がる。第４工程では、こうして接着剤１５をマグネット１６の面全体に広げるとともに、ヒータ８０で加熱することによって広がった接着剤１５が熱硬化することになる。そして、接着剤１５が硬化したところで永久磁石モータを構成するロータ３が完成する。

よって、本実施形態のロータ３によれば、蓋部材３２が構成部品として増えたもののエンドプレート３１にアルミを使用したので、ロータ３のコスト、ひいてはこのロータ３を使用する永久磁石モータのコストを下げることができた。そして、本実施形態のロータ製造方法では、蓋部材３２を設けたことで第２実施形態のように逆さプリヒート工程を設ける必要がなくなったため、その点でも低コスト化を図ることができた。また、本実施形態のロータ製造方法では、前記実施形態と同様に高速回転出力に耐え得るロータを提供することも可能となった。

すなわち、本実施形態の場合でも、マグネット１６は、面全体にわたって付着した接着剤１５によって支えられるため、局部的に応力が作用することはないので折れてしまうことながなくなった。そして、ロータコア１３の薄肉部１３ｂは、マグネット１６からの荷重が面全体にわたって付着した接着剤１５を介してかかるため、応力が小さくなって破損を防ぐことができた。従って、ロータ２は、高速回転に耐え得るようになった。
そして、図４（ｂ）に示す第２工程で重り６０によってマグネット１６を接着剤１５中に静かに挿入することで、マグネット１６と薄肉部１３ｂとの間の隙間１４ｂにより多くの接着剤１５が入り込むようにしたので、ロータ３を逆さまにしたときに隙間１４ｂに広がった接着剤１５によって、マグネット１６の遠心力をより広い面積で支持し、薄肉部１３ｂに作用する応力をより小さくすることができるようになった。

以上、本発明に係る永久磁石モータのロータ及びその製造方法の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

ロータの一実施形態を簡略化して示した平面図である。 第１実施形態における永久磁石モータのロータ製造方法を示した工程図である。 第２実施形態における永久磁石モータのロータ製造方法を示した工程図であり、特に接着剤を硬化させる熱硬化工程を示した図である。 第３実施形態における永久磁石モータのロータ製造方法を示した工程図である。 従来における永久磁石モータのロータ製造方法を示した工程図である。 スロット内に挿入されたマグネットと、そのときの接着剤の這い上がり状態を示した図である。 ロータコアにおけるスロットの穴形状を比較した図である。 スロット内に挿入されたマグネットと、そのときの接着剤の這い上がり状態を示した図である。 スロット部分のロータコア断面図である（図８（ａ）のＡ−Ａ断面部分）。

符号の説明

１ ロータ
１１ シャフト
１３ ロータコア
１３ａ 電磁鋼板
１３ｂ 突極部
１４ スロット
１４ａ 横孔
１５ 接着剤
１６ マグネット（永久磁石）
１７ エンドプレート

Claims (2)

1. ロータコアに形成されたスロット内に接着剤を所定量注入する接着剤注入工程と、そのスロット内に永久磁石を挿入する磁石挿入工程と、ロータコアにエンドプレートを重ねて固定しスロットを塞さぐ取付工程と、ロータを加熱することによってスロット内の接着剤を熱硬化させる熱硬化工程とを有する永久磁石モータのロータ製造方法において、
   前記熱硬化工程は、ロータの上下を逆転させ、前記エンドプレートとロータコアとの熱膨張によって接着剤が漏れ出ない温度で所定時間加熱した後、ロータの上下を元の順方向に戻し、高温で加熱して前記接着剤を熱硬化させるようにしたことを特徴とする永久磁石モータのロータ製造方法。
2. 請求項１に記載する永久磁石モータのロータ製造方法において、
   前記磁石挿入工程は、前記永久磁石に重りを載せて、その重りの荷重によって永久磁石を接着剤の内へ挿入するようにしたことを特徴とする永久磁石モータのロータ製造方法。
   
   

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