JP4850528B2 - ロータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータに使用するロータの製造方法に関する。より詳細には、ロータコアに磁石を樹脂によって固定するロータの製造方法に関するものである。

モータに使用するロータにおいて、ロータコアに磁石を固定する方法として、樹脂を用いてロータコアに磁石を固定する方法がある。このように樹脂により磁石を固定する技術の１つとして、例えば、特開２００１−２９８８８７号公報に開示されたものがある。この技術では、図２０および図２１に示すように、ロータ１０１において、互いに隣接する磁石１１１の間に樹脂を流し込み、複数の磁石１１１をロータコア１１２に固定している。なお、図２０は、特許文献１に開示されているロータ１０１の外観斜視図である。図２１は、特許文献１に開示されているロータ１０１について樹脂１１３を流し込む前の分解斜視図である。

特開２００１−２９８８８７号公報

しかしながら、上記した従来技術では、磁石１１１の円周方向の両端部は樹脂で固定されているものの、磁石１１１の円周方向中心付近１１１ａの外側は樹脂で固定されていない。そのため、ロータ１０１が回転することにより発生する遠心力による応力が磁石１１１の円周方向の両端部に存在する樹脂の部分に集中してしまう。従って、樹脂による固定が不十分となり、磁石１１１がロータコア１１２から剥がれてしまって、応力集中によりロータコア１１２が破損してしまうおそれがある。

このような事態を防止するために、図２２に示すようなロータ２０１が存在する。図２２は、電磁鋼板を積層してなる中空円筒形状のロータコア２１２の径方向から見た断面図である。このロータ２０１も、樹脂２１３を用いてロータコア２１２に磁石２１１を固定している。具体的には、図２２に示すように、ロータコア２１２に磁石２１１を挿入するための貫通孔であるスロット２１２ｓが所定の周方向ピッチの間隔で複数設けられている。そして、各スロット２１２ｓに対して各シリンダからそれぞれ溶融した樹脂２１３が注入され、それが各スロット２１２ｓ内で固まることにより磁石２１１が固定されている。これにより、磁石２１１がロータコア２１２から剥がれないようになっている。

ところが、樹脂２１３の充填量に関する管理が不十分であるときには、樹脂２１３が充填されていない部分が存在する場合や、樹脂２１３の充填量が部分毎に不均一である場合などが生じるおそれがある。このような場合、スロット２１２ｓ内における磁石２１１の位置が各スロットごとにバラバラになってしまい、ロータのアンバランス量が大きくなってしまうおそれがある。

また、樹脂２１３の充填量に関する管理が十分であったとしても、スロット２１２ｓ内における磁石２１１の配置位置に関しては何ら制御されていない。このため、樹脂２１３の充填量を十分に管理するだけでは、スロット２１２ｓ内における磁石２１１の位置が各スロットごとにバラバラになってしまい、ロータのアンバランス量が大きくなってしまうおそれがある。つまり、現状において、図２２に示すようなロータ２０１において、スロット２１２ｓ内における磁石２１１の配置（固定）位置については何ら考慮されていないのが実情である。

また、各スロット２１２ｓ内で樹脂２１３により磁石２１１を固定する場合、上記したように、各スロット２１２ｓに対して各シリンダからそれぞれ溶融した樹脂２１３を注入している。このため、数多くのシリンダへ樹脂を投入する必要があり、作業効率が悪いという問題もあった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ロータコアにおける磁石の配置位置を制御することにより、ロータのアンバランス量を低減するとともに、樹脂を用いてロータコアに磁石を固定する際の作業効率を向上させることができるロータの製造方法を提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係るロータの製造方法は、ダボが形成された複数の電磁鋼板を前記ダボ同士を嵌合させて積層した中空円筒形状のロータコアの下面を下型に配置する準備工程と、前記ロータコアに複数形成された軸方向に貫通する磁石収容孔に、前記ロータコアの上面と磁石の上面との間に所定の隙間を確保して、磁石を収容する磁石収容工程と、前記ロータコアの上面に上型を配置し、前記上型の下面に形成された連通路により前記上型の底面まで延在する各シリンダの下端部と前記磁石収容孔とを連通させ、前記上型および下型により前記ロータコアを加圧し、前記各シリンダからプランジャで溶融樹脂を押し出し、前記連通路および前記所定の隙間を介して溶融樹脂を前記各磁石収容孔に加圧注入して、前記磁石を樹脂でモールドすることにより前記ロータコアに固定するモールド工程とを含み、前記モールド工程では、前記各シリンダから複数の磁石収容孔に向けて分岐した複数の前記連通路を介し前記複数の磁石収容孔に対して、溶融樹脂を内径側または外径側から加圧注入して、前記磁石を前記磁石収容孔の外径側または内径側に押圧しながら前記磁石を樹脂でモールドすることを特徴とする。

このロータの製造方法では、まず、準備工程において、ダボが形成された複数の電磁鋼板をダボ同士を嵌合させて積層したロータコアが下型に配置される。そして、磁石収容工程において、ロータコアに形成された軸方向に貫通する各磁石収容孔にそれぞれ磁石が収容される。このとき、ロータコアの上面と磁石の上面との間に所定の隙間が確保された状態で磁石は磁石収容孔に収容される。次に、モールド工程において、磁石が収容されたロータコアに対して上型が配置されて、上型および下型によりロータコアが加圧される。そして、ロータコアが加圧された状態で上型から上記所定の隙間を介して溶融樹脂が磁石収容孔に加圧注入され、磁石が樹脂でモールドされてロータコアに固定される。

ここで、モールド工程では、磁石収容孔の内径側または外径側から溶融樹脂が加圧注入されるため、磁石が磁石収容孔の外径側または内径側に押圧されながら樹脂でモールドされる。すなわち、磁石収容孔の内径側から溶融樹脂が加圧注入されると、磁石が磁石収容孔の外径側に押圧されながら樹脂でモールドされる。あるいは、磁石収容孔の外径側から溶融樹脂が加圧注入されると、磁石が磁石収容孔の内径側に押圧されながら樹脂でモールドされる。このため、磁石が磁石収容孔の外径側または内径側のどちらか一方に寄った状態で固定される。これにより、磁石収容孔内における磁石の位置ばらつきが低減されるため、ロータのアンバランス量を低減することができる。

また、モールド工程では、上型に設けられた各シリンダから複数の磁石収容孔に対して溶融樹脂を加圧注入するため、各磁石収容孔に対する樹脂の充填性を向上させる（樹脂充填のばらつきを低減する）ことができる。
なぜなら、磁石や磁石収容孔の大きさのばらつき、および磁石収容孔の形状等により、磁石収容孔への樹脂の注入をストローク制御（樹脂の注入量を一定に保つ制御）で行うと、磁石収容孔への樹脂の充填が不十分になる可能性がある。このため、磁石収容孔への樹脂の注入は、圧力制御（注入圧力を一定に保つ制御）で行うことが必要となる。そして、従来のように各磁石収容孔のそれぞれに対して各シリンダから樹脂を注入する場合に比べ、本発明のように各シリンダから複数の磁石収容孔へ樹脂を注入する方が、同じ注入圧力であれば、ゆっくりと樹脂を注入することができる。
ここで、各磁石収容孔のそれぞれに対して各シリンダから樹脂を注入する場合であっても、注入圧力を下げることにより、ゆっくりと樹脂を注入することができる。ところが、注入圧力が一定の値以下になると、磁石収容孔への樹脂の充填率が急激に低くなってしまう（図１４参照）。
従って、各シリンダから複数の磁石収容孔に対して溶融樹脂を加圧注入することにより、最適な注入圧力でゆっくりと樹脂の注入を行うことができるため、樹脂の充填性を向上させる（樹脂充填のばらつきを低減する）ことができるのである。

また、各シリンダから複数の磁石収容孔に対して溶融樹脂を加圧注入することにより、従来に比べてシリンダの数が減少するため、シリンダへの樹脂投入の回数が減少する。このため、ロータの製造における作業効率を向上させることができる。さらに、シリンダの数が減少することにより、上型（および樹脂注入装置）の構造が簡単になるため、製造設備費を低減することもできる。

本発明に係るロータの製造方法においては、前記モールド工程では、前記電磁鋼板に形成されたダボ上に前記各シリンダが配置されるように、前記上型を前記ロータコアの上面に配置することが望ましい。

ここで、ロータコアは複数の電磁鋼板を積層してダボかしめしたものである。このため、樹脂注入時にロータコアが加圧されたときに、ロータコア上面が沈み込んでしまうおそれがある。そうすると、磁石収容孔に対する樹脂注入時に、ロータコア上面とシリンダ下面との間に隙間が生じて、樹脂漏れが発生してしまうおそれがある。そして、シリンダからの樹脂漏れが発生すると、モールド後に漏れた樹脂を削り取る必要があり、この際にロータコアを損傷するおそれがある。

ところが、ロータコアの軸方向においてダボの部分は、かしめられているため最も密度が高くなっている。このため、ダボ部分は加圧されてもロータコア上面が沈み込まない。そこで、本発明では、ダボ上に各シリンダを配置することにしている。これにより、磁石収容孔に対する樹脂の加圧注入を行う際に、ロータコア上面が沈み込むことがないため、ロータコア上面とシリンダ下面との間に隙間が生じない。このため、モールド工程において、シリンダからの樹脂漏れを防止することができる。その結果、モールド後に漏れた樹脂を削り取ることがないのでロータコアを損傷することがない。
なお、１枚の電磁鋼板に形成されるダボは、磁気特性を悪化させず、かつ固定強度を確保することができるように、同一円周上に等間隔で複数個（一般的には８個）設けられている。

さらに、ダボ上に各シリンダを配置することにより、上型の下面にダボの逃げ加工を行う必要がなくなる。これにより、上型の構造がさらに簡単になるため、製造設備費をより低減することができる。

また、本発明に係るロータの製造方法においては、前記モールド工程では、前記各シリンダを前記複数の磁石収容孔のうち隣接する磁石収容孔の中間に配置し、前記各シリンダから分岐する連通路を介して前記隣接する磁石収容孔のそれぞれに対して溶融樹脂を加圧注入することが望ましい。

ここで従来のように、１つのシリンダから１つの磁石収容孔に樹脂を注入する場合では、連通路を長くとることができない（図１０の破線参照）。また、モールド後の残留樹脂は、連通路と磁石収容孔との接続部分から除去する必要がある。このため、連通路が短い状態でモールド後の残留樹脂を連通路と磁石収容孔との接続部分から除去するためには、連通路と磁石収容孔との接続部分の幅を狭くしなければならない。しかしながら、この部分の幅を狭くすると、連通路が短いために連通路（樹脂流路）の断面積が急激に小さくなってしまうので、樹脂が磁石収容孔に収容された磁石を押圧する力が小さくなってしまう。そうすると、磁石を磁石収容孔の外径側または内径側にうまく寄せることができないおそれがある。

これに対して、本発明のように、１つのシリンダから隣接する２つの磁石収容孔に対して連通路を介して樹脂を注入することにより、連通路を長くとることができるので（図１０参照）、連通路と磁石収容孔との接続部分の幅を狭くしなくても、モールド後の残留樹脂をうまく除去することができる。例えば、連通路の幅を一定にしたままシリンダ付近から徐々に高さを低くして磁石収容孔との接続部分で最も低くなるようにすることにより、残留樹脂のうち連通路と磁石収容孔との接続部分を強度が最も小さい箇所にすることができるので、この部分から残留樹脂をロータコアから簡単に除去することができる。
そして、連通路が長くとれるため、残留樹脂除去のために連通路と磁石収容孔との接続部分の幅を狭くする必要がない。これにより、樹脂が磁石収容孔に収容された磁石を押圧する力は小さくならず、磁石を磁石収容孔の外径側または内径側に確実に寄せることができる。

また、本発明に係るロータの製造方法においては、前記モールド工程では、前記磁石収容孔の長手方向中央部から前記磁石収容孔に溶融樹脂を加圧注入することが望ましい。

磁石収容孔の長手方向中央部から磁石収容孔に溶融樹脂を加圧注入することにより、磁石収容孔に収容された磁石を磁石収容孔の外径側または内径側に確実に寄せることができるからである。これにより、磁石収容孔における磁石の位置ばらつきが低減されるため、ロータのアンバランス量を低減することができる。

また、本発明に係るロータの製造方法においては、前記モールド工程では、前記磁石収容孔の長手方向に対して直交する方向から溶融樹脂を加圧注入することが望ましい。

磁石収容孔の長手方向中央部から磁石収容孔に溶融樹脂を加圧注入することにより、磁石収容孔に収容された磁石を磁石収容孔の外径側または内径側に確実に寄せることができるが、磁石に作用する溶融樹脂からの押圧力の作用方向によっては、磁石収容孔に収容された磁石を磁石収容孔の外径側または内径側に均一に寄せることができないおそれがある。

そこで、本発明では、磁石収容孔の長手方向に対して直交する方向から溶融樹脂を加圧注入することにより、各磁石収容孔において磁石に作用する溶融樹脂からの押圧力を最大にすることができる。これにより、磁石収容孔に収容された磁石を磁石収容孔の外径側または内径側に確実かつ均一に寄せることができる。従って、磁石収容孔内における磁石の位置ばらつきがより低減されるため、ロータのアンバランス量をより低減することができる。

また、本発明に係るロータの製造方法においては、前記磁石収容工程では、前記上型および下型により前記ロータコアを加圧している状態で前記所定の隙間が０．２ｍｍ以上確保されるように前記磁石収容孔に前記磁石を収容することが望ましい。

ロータコアを加圧した状態でロータコアの上面と磁石の上面との間に所定の隙間を形成しておかなければ、磁石上面に注入される樹脂量が少なくなるため樹脂層が割れてしまい磁石を樹脂でしっかりと固定することができなくなってしまうおそれがある。そうすると、ロータのアンバランス量が大きくなってしまう。

そこで、本発明では、上型および下型によりロータコアを加圧している状態で所定の隙間が０．２ｍｍ以上確保されるように磁石を磁石収容孔に収容している。これにより、樹脂割れを確実に防止することができる（図１１の実線参照）。

一方、所定の隙間を大きくするほど樹脂割れが発生しにくくなるが、その分の隙間を確保するために磁石を小さくする必要がある。そして、磁石を小さくすると、モータの出力が低下してしまう。また、所定の隙間を大きくすると、溶融樹脂が磁石を押圧する力が小さくなってしまう（図１１の破線参照）。このため、モータの出力低下を防止し、かつ溶融樹脂の磁石に対する押圧力の低下を防止するためには、上型および下型によりロータコアを加圧している状態で所定の隙間が０．４ｍｍ以下になるようにすることが好ましい。

また、本発明に係るロータの製造方法においては、前記準備工程では、前記ロータコアの下面が前記電磁鋼板に形成されたダボの凹側が位置する端面となるように、前記ロータコアを前記下型に配置することが望ましい。

ロータコアは電磁鋼板が積層されて形成されているが、電磁鋼板同士は各電磁鋼板に形成されたダボを嵌合させてかしめられている。このため、ロータコアの端面のうち、ダボの凸側が位置する端面側が、ダボの凹側が位置する端面側よりも重くなっている。そこで、本発明では、ロータコアの下面が電磁鋼板に形成されたダボの凹側が位置する端面となるようにロータコアを下型に配置している。つまり、電磁鋼板に形成されたダボの凸側が位置する端面を上型側に配置し、電磁鋼板に形成されたダボの凹側が位置する端面を下型側に配置している。

こうすることにより、上型から溶融樹脂が加圧注入されるので、ダボの凹側が位置する端面側に磁石が配置されるとともに、ダボの凸側が位置する端面側に隙間が形成される。これにより、ロータコアにおけるダボによる重量アンバランスを緩和することができるので、ロータにおけるアンバランス量を低減することができる。

本発明に係るロータの製造方法によれば、１つのシリンダから複数の磁石収容孔に溶融樹脂を加圧注入して、樹脂によって磁石を磁石収容孔の外径側または内径側に押圧しながらモールドする。このため、磁石を磁石収容孔の外径側または内径側のどちらか一方に寄せた状態で固定することができる。また、上型に設ける樹脂を注入すためのシリンダ数が減少するため、シリンダへの樹脂投入回数が減って作業効率が向上する。
このように、本発明に係るロータの製造方法によれば、ロータコアにおける磁石の位置ばらつきが低減されるのでロータのアンバランス量を低減することができるとともに、樹脂を用いてロータコアに磁石を固定する際の作業効率を向上させることができる。

以下、本発明のロータ製造方法を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。まず、本発明のロータ製造方法により製造されたロータについて、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、ロータの概略構成を示す断面図である。図２は、ロータにおけるロータコアの取付部分を示す図である。

ロータ１０は、図１に示すように、モータの回転軸に嵌合する環状のロータシャフト１１と、ロータシャフト１１に組み付けられた中空円筒状のロータコア２０とを備えている。ロータコア２０は、図２に示すように、ロータシャフト１１のコア保持部１２の外周面に対して嵌合して固定されている。このとき、ロータコア２０の下面がコア保持部１２のフランジ部１２ａに保持されている。なお、ロータコア２０に形成された磁石収容孔２１下面付近には、マグネットエンド１３が介在している。一方、ロータコア２０の上面は、エンドプレート１４に押さえ付けられている。そして、ロータコア２０の磁石収容孔２１内に磁石２２が樹脂により固定されている。

ここで、ロータコア２０（磁石固定前）について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、ロータコアの概略構成を示す断面図である。図４は、ロータコアの概略構成を示す平面図である。図５は、ロータコアにおけるダボかしめ部分を示す断面図である。

ロータコア２０は、図３および図４に示すように、複数の電磁鋼板５０が積層されて中空円筒形状をなすものである。各電磁鋼板５０には、図５に示すように、ダボ２５が形成されており、ダボ２５同士が互いに嵌合されて（かしめられて）、各電磁鋼板５０が積層され固着されている。このようなロータコア２０には、軸方向にロータコア２０を貫通する複数の磁石収容孔２１が設けられている。
なお、本実施形態では、図４に示すように、合計１６個の磁石収容孔２１が設けられている。また、１枚の電磁鋼板２０に形成されるダボ２５は、磁気特性を悪化させず、かつ固定強度を確保することができるように、同一円周上に等間隔で８個設けられている。

そして、図１および図２に示すように、磁石収容孔２１内に、板状の磁石２２が上下２段配置された状態で樹脂によりモールドされて固定されるようになっている。この磁石の固定方法については後述する。なお、磁石２２は、例えばネオジ磁石などの焼結磁石が使用される。そして、ロータコア２０は、磁石収容孔２１内に磁石２２が樹脂により固定された状態でロータシャフト１１に嵌合される。

続いて、上記したロータ１０の製造方法について、図６〜図１８を参照しながら説明する。図６は、ロータコアを下型にセットした状態を示す説明図である。図７は、ロータコアの磁石収容孔に磁石を配置した状態を示す説明図である。図８は、磁石収容孔における磁石の配置位置を説明する説明図である。図９は、ロータコアに上型をセットした状態を示す説明図である。図１０は、上型を下方（ロータコア側）から見た図である。図１１は、磁石上面隙間と樹脂の押圧力および樹脂割れ量との関係を示す図である。図１２は、樹脂が連通路に流れ込んだ状態を示す説明図である。図１３は、樹脂が磁石収容孔に流れ込んでいる途中の状態を示す説明図である。図１４は、樹脂の注入圧力と充填率との関係を示す図である。図１５は、樹脂が磁石収容孔全体に充填された状態を示す説明図である。図１６は、ロータコアから上型および下型を取り外した状態およびロータコア上面に残留する樹脂を取り除く状態を示す説明図である。図１７は、磁石を樹脂によりモールド固定したロータコアを示す断面図である。図１８は、ロータコアにかかる荷重に対するロータコアの積厚の変化量を示す図である。

まず、ロータコア２０を下型３０にセットする。具体的には、図６に示すように、下型３０の凸部３２に形成された凹状キー３３に、ロータコア２０（各電磁鋼板５０）に形成された凸状キー２６を合わせた状態で凸部３２にロータコア２０の中空部を嵌め合わせて、下型の円板部３１上にロータコア２０を配置する。このとき、ロータコア２０のダボ２５の凹側が位置する端面が下面２０ｂ、つまり下型３０に接触するように、ロータコア２０は下型３０に配置される。そして、ロータコア２０が下型３０に配置されると、磁石収容孔２１の底面開口が塞がれる。
次に、ロータコア２０に形成された各磁石収容孔２１に磁石２２を配置する。具体的には、図７に示すように、各磁石収容孔２１内に磁石２２を上下２段に配置する。このとき、磁石２２は、図８に示すように、磁石収容孔２１のほぼ中央に配置される。また、上段に配置された磁石２２の上面と磁石収容孔２１（ロータコア２０）の上面との隙間が、ロータコア２０が加圧された状態（樹脂注入時）において、約０．２〜０．４ｍｍ確保されるように磁石２２が磁石収容孔２１内に配置される。

次いで、図９に示すように、ロータコア２０の上面（ダボ２５の凸側が位置する端面）２０ａに、円板形状の上型３５を配置する。ここで、上型３５には、複数のシリンダ３６が備わっている。このシリンダ３６は、後述する樹脂注入装置の一部であるプランジャ４０が挿入できるように形成されている。これらのシリンダ３６は、図１０に示すように、上型３５の同一円上に等間隔で配置されるとともに、上型３５をロータコア２０の上面２０ａにセットした際に磁石収容孔２１とロータコア２０の中空部との間であって、かつ隣接する磁石収容孔２１の中間に位置するように配置されている。また、上型３５の下面（ロータコア２０の上面（ダボ凸側）との接触面）には、図９および図１０に示すように、上型３５をロータコア２０の上面２０ａにセットしたときに、シリンダ３６の下端部とロータコア２０の磁石収容孔２１の上端部とを連通させる連通路３７が形成されている。

ここで、本実施の形態では、図１０に示すように、上型３５に８個のシリンダ３６が設けられ、１個のシリンダ３６から分岐した２本の連通路３７が形成されている。これにより、後述するように、１個のシリンダ３６から２個の磁石収容孔２１に対して樹脂が注入されるようになっている。このように、上型３５に設けるシリンダ３６の数が従来よりも減少するので、上型３５および樹脂注入装置（プランジャ４０など）の構造が簡単になり、生産設備費を低減することができる。
また、本実施の形態のように、１つのシリンダから隣接する２つの磁石収容孔に対して連通路３７を介して樹脂を注入できるように、シリンダ３６を隣接する磁石収容孔２１の中間に配置することにより、従来のシリンダ３６ａ（図１０の破線参照）の配置に比べ、連通路３７を長くとることができるようになっている。

そして、連通路３７は、幅が一定でありシリンダ３６付近から徐々に高さが低くされて磁石収容孔２１との接続部分が最も低くなるように形成されている。これにより、モールド後の残留樹脂のうち連通路３７と磁石収容孔２１との接続部分を強度が最も小さい箇所にすることができるので、この部分から残留樹脂をロータコア２０から簡単に除去することができるようになっている。
また、連通路３７は、磁石収容孔２１の長手方向中央に接続するように形成されている。さらに、連通路３７は、磁石収容孔２１と連通路３７との接続部分が磁石収容孔２１の長手方向にほぼ直交するように形成されている。このように連通路３７が形成されていることにより、樹脂を磁石収容孔２１に注入する際に、磁石２２に作用する樹脂からの押圧力を最大にして、磁石収容孔２１に収容された磁石２２を磁石収容孔２１の外径側に確実かつ均一に寄せることができるようになっている。

また、ロータコア２０の上面２０ａに上型３５を配置する際、上型３５に設けられた８個のシリンダ３６がダボ２５上に位置させる。これにより、樹脂注入時にロータコア２０の上面２０ａが沈み込まないようにすることができる。なぜなら、ロータコア２０の軸方向においてダボ２５の部分は、かしめられているため最も密度が高くなっているからである。さらに、シリンダ３６をダボ２５上に配置することにより、上型３５の下面にダボ２５の逃がし加工を施す必要がない。

ここで、樹脂注入時（樹脂モールド時）には、上記した下型３０と上型３５とにより、ロータコア２０を約６トンの荷重で加圧している。つまり、下型３０と上型３５をロータコア２０の軸方向の両端面に取り付けて型締めを行なっている。このように非常に大きな荷重により型締めを行なうのは、磁石収容孔２１以外に樹脂が流れ出さないようにするためである。そして、上記したように、各シリンダ３６をダボ２５上に配置しているため、各シリンダ３６（上型３５）とロータコア２０との間に隙間が生じないので、各シリンダ３６から樹脂が漏れ出すことを確実に防止することができる。

このとき、磁石２２の上面とロータコア２０の上面との隙間δ（図１２参照）が約０．２〜０．４ｍｍになっている。
ここで、隙間δを０．２ｍｍより大きくなるように設定しているのは、図１１に実線で示すように、隙間δが０．２ｍｍよりも小さいと上段の磁石２２の上面を覆う樹脂の厚さが薄くなり、樹脂割れ量が急激に大きくなるからである。つまり、隙間δを０．２ｍｍより大きく設定することにより、樹脂割れ量を小さくすことができる。
一方、隙間δを０．４ｍｍより小さくなるように設定しているのは、図１１に破線で示すように、隙間δを大きくするにしたがって樹脂の押圧力（磁石２２を磁石収容孔２１の外径側に寄せる力）が小さくなり、磁石２２を磁石収容孔２１の外径側に寄せることができなくなってしまうからである。また、隙間δを大きくするには、磁石２２のサイズを小さくすることになるためモータの出力低下の要因になってしまう。従って、隙間δを０．４ｍｍより小さくなるように設定することにより、樹脂の押圧力およびモータの出力低下を防止することができる。
よって、ロータコア２０の加圧下で隙間δが約０．２〜０．４ｍｍになるように磁石２２を磁石収容孔２１内に配置することにより、樹脂割れを防止するとともに、樹脂の押圧力およびモータの出力低下を防止することができる。

このような状態で、図１２に示すように、上型３５に設けられたシリンダ３６内にペレット状の樹脂を装填し昇温軟化させて、プランジャ４０により約１トンの注入圧力でロータコア２０側へ樹脂４１を注入する。なお、樹脂４１としては、例えばロータの回転に対する耐震動性などの強度に優れるエポキシ樹脂を使用すればよい。
ここで、従来のように各スロット（各磁石収容孔）に対してシリンダをそれぞれ設けず、隣接する２つの磁石収容孔２１に対して共通のシリンダ３６を設けているので、シリンダ数が半減してシリンダ３６への樹脂の投入回収が減るため、作業効率が向上する。

そして、図１３に示すように、プランジャ４０を下降させると、樹脂４１は上型３５のシリンダ３６から連通路３７に流れ込んだ後、磁石２２が挿入されている磁石収容孔２１内に流れ込む。ここで、ロータコア２０は樹脂注入の際に加圧されるが、各シリンダ３６がダボ２５上に配置されているため、シリンダ３６および連通路３７（上型３５の下面）とロータコア２０の上面２０ａとの間に隙間が生じることはない。従って、シリンダ３６から加圧注入される樹脂４１は、漏れ出すことなく確実に磁石収容孔２１内に流れ込む。

ここで、磁石収容孔２１内への樹脂４１の注入は、圧力制御（注入圧力を一定に保つ制御）で行われる。樹脂の注入圧力は、図１４に示すように、０．５トン以下になると充填率が急激に低下し、１．５トン以上になると樹脂漏れが発生する。このため、本実施の形態では、上記したように１トン程度の注入圧力で樹脂を注入するようにしている。
そして、本実施の形態では、各シリンダ３６から隣接する２つの磁石収容孔２１へ樹脂４１を注入する。これにより、樹脂の注入圧力が同じであれば、従来のように各磁石収容孔のそれぞれに対して各シリンダから樹脂を注入する場合と比べ、ゆっくりと樹脂を注入することができる。

なお、各磁石収容孔のそれぞれに対して各シリンダから樹脂を注入する従来の場合でも、樹脂の注入圧力を下げることにより、ゆっくりと樹脂を注入することができる。つまり、本実施の形態と同じ注入速度を得るために、注入圧力を半分程度（０．５トン程度）にすればよい。しかしながら、上記したように、注入圧力が０．５トン以下になると、樹脂の充填率が急激に低下してしまうため、樹脂の充填が不十分になるおそれが高い。

これに対して、本実施の形態のように、各シリンダ３６から隣接する２つの磁石収容孔２１へ樹脂４１を注入することにより、適切な注入圧力でゆっくりと樹脂４１を磁石収容孔２１へ注入することができる。このため、各磁石収容孔２１への樹脂４１の充填性を向上させる（樹脂充填のばらつきを低減する）ことができる。

また、連通路３７が磁石収容孔２１の長手方向中央に磁石収容孔２１の長手方向にほぼ直交するように内径側から接続している。このため、連通路３７から磁石収容孔２１に流れ込む樹脂４１によって、磁石収容孔２１内に配置された磁石２２は外径側に押圧される。このとき、連通路３７の幅が狭くなることなく、連通部３７が磁石収容孔２１の長手方向中央に磁石収容孔２１の長手方向にほぼ直交するように接続しているので、樹脂４１による押圧力を大きくして磁石２２を外径側に均一に押圧することができる。

その後、図１５に示すように、プランジャ４０をさらに下降させると、樹脂４１は磁石２２を外径側に押圧しながら磁石収容孔２１の隙間に充填されていき、磁石２２が樹脂４１によってモールドされる。そして、樹脂４１を冷却して凝固させることにより、ロータコア２０に磁石２２が固定される。

このとき、磁石収容孔２１に収容された磁石２２は樹脂４１によって磁石収容孔２１の外径側に均一に寄せられた状態で固定されている。つまり、磁石収容孔２１において、樹脂４１の厚さが外径側よりも内径側の方が厚くなっている。これにより、ロータコア２０における径方向のアンバランス量が低減されている。
また、磁石収容孔２１内において、磁石２２はロータコア２０の下面（ダボ２５の凹部が位置する端面）２０ｂ側に寄った状態で固定されている。これにより、ダボ２５の凸側、つまりロータコア２０の上面２０ａ側が重いというロータコア２０のアンバランス量が低減されている。
このように、磁石２２が樹脂モールドされたロータコア２０は、磁石２２の配置位置を管理することにより、径方向および軸方向におけるアンバランス量が低減されている。

そして、樹脂４１が凝固した後に、図１６に示すように、ロータコア２０から上型３５および下型３０を外して、ロータコア２０の上面２０ａに残った残留樹脂４１ａを除去する。このとき、連通路３７の形状から、残留樹脂４１ａのうち連通路３７と磁石収容孔２１との接続部分が強度的に最も弱くなっているため、この部分で残留樹脂４１ａが折れてロータコア２０から簡単に除去することができる。また、上記したように、モールド中にシリンダ３６および連通路３７から樹脂漏れが発生しないので、残留樹脂を削り取る作業が不要であるため、モールド後の後処理が非常に簡単である。

このようにして残留樹脂４１ａが除去されると、図１７に示すように、アンバランス量が低減されたロータコア２０が完成する。その後、そして、この磁石２２が樹脂モールドされたロータコア２０を、ロータシャフト１１に約１トンの荷重でかしめて組み付けることにより、図１に示すロータ１０が完成する。その後、各磁石２２に対する着磁が行われる。

ここで、ロータコア２０の積厚は、樹脂注入時（型締め時）とロータシャフト１１に組み付けた状態ではロータコア２０に加えられている荷重が異なるため、図１８に示すように変化する。このロータコアの積厚変化に伴って、磁石２２の上面とロータコア２０の上面との隙間δ（図１２参照）も変化する。すなわち、本実施の形態では、型締め時において、隙間δを約０．２〜０．４ｍｍになるように磁石２２のサイズを調整して磁石収容孔２１に収容したので、ロータ１０においては隙間δが約０．４〜０．６ｍｍになっている。言い換えると、磁石２２の上面に存在する樹脂４１の厚さが約０．４〜０．６ｍｍになっている。これにより、ロータ１０の回転時に樹脂割れが発生して磁石２２の固定が不安定になることが確実に防止されている。

このようにして製造されたロータ１０のアンバランス量を計測したところ（ｎ＝２１）、従来技術で例示したタイプのロータに比べて、アンバランス量が約５５％低減されていた。そして、本実施形態の製造方法を利用して従来行っていた磁石２２に対する加工を廃止しても、従来技術で例示したタイプのロータに比べて、約４５％低減されていた。なお、従来技術で例示したタイプのロータにおいて、磁石に対する加工を廃止すると、アンバランス量が約５５％増加した。
このことからわかるように、本実施形態の製造方法によりロータを製造することにより、磁石２２に対する加工を廃止してもアンバランス量を大幅に低減することができるので、ロータの製造コストも低減することができる。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るロータの製造方法では、ロータコア２０の磁石収容孔２１に磁石２２を樹脂モールドして固定する際に、樹脂４１が上型３５に設けられた各シリンダ３６から分岐する連通路３７を介して、隣接する２つの磁石収容孔２１に対してそれぞれ内径側から加圧注入されるので、磁石２２が磁石収容孔２１の外径側に押圧されながら樹脂４１によってモールドされる。これにより、磁石２２が磁石収容孔２１の外径側に寄った状態で固定される。従って、磁石収容孔２１内における磁石２１の位置ばらつきが低減されるので、ロータ１０のアンバランス量を低減することができる。また、上型３５に設けるシリンダ３６の数が半減するため、各シリンダ３６への樹脂投入回数が減って作業効率が向上する。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施の形態において、シリンダ３６の配置位置および連通路３７の形状は、図１９（ａ）に示すように上型３５を形成しているが、シリンダ３６の配置位置および連通路３７の形状はこれに限られることはない。すなわち、図１９（ｂ）に示すように、外径側から見たときに磁石収容孔２１が「ハ」の字形状となる箇所の中間にシリンダ３６を配置することもできる。この場合には、連通路３７を磁石収容孔２１に対して、磁石収容孔２１の中央部で長手方向に直交させるために、連通路３７の形状は図１９（ｂ）に示すような形状になる。

また、上記した図１９（ａ）（ｂ）に示すものでは、樹脂が磁石収容孔２１の内径側から注入されるが、これとは逆に、樹脂が磁石収容孔２１の外径側から注入されるに上型３５を形成することもできる。すなわち、図１９（ｃ）に示すように、図１９（ａ）に示す形状からシリンダ３６の位置を変更せずに連通路３７の形状のみを変更して、樹脂を磁石収容孔２１の外径側から注入するようにすることができる。
また、図１９（ｄ）に示すように、図１９（ｂ）に示す形状からシリンダ３６の位置を変更せずに連通路３７の形状のみを変更して、樹脂を磁石収容孔２１の外径側から注入するようにすることができる。

そして、図１９（ｃ）（ｄ）に示す形状の上型を使用してロータコア２０に磁石２２を樹脂モールドすると、上記した実施形態とは逆に、磁石２２が磁石収容孔２１の内径側に均一に寄った状態で固定される。このようなロータコアを使用したロータにおいても、上記したロータ１０と同様にアンバランス量が低減される。

さらには、残留樹脂の量を最小限にするために、図１９（ｅ）に示すように、連通路３７の長さを最短にすべく、連通路３７をシリンダ３６と磁石収容孔２１とを直線的に連通させる形状にすることもできる。

ロータの概略構成を示す断面図である。 ロータにおけるロータコアの取付部分を示す図である。 ロータコアの概略構成を示す断面図である。 ロータコアの概略構成を示す平面図である。 ロータコアにおけるダボかしめ部分を示す断面図である。 ロータコアを下型にセットした状態を示す説明図である。 ロータコアの磁石収容孔に磁石を配置した状態を示す説明図である。 磁石収容孔における磁石の配置位置を説明する説明図である。 ロータコアに上型をセットした状態を示す説明図である。 上型を下方（ロータコア側）から見た図である。 磁石上面隙間と樹脂の押圧力および樹脂割れ量との関係を示す図である。 樹脂が連通路に流れ込んだ状態を示す説明図である。 樹脂が磁石収容孔に流れ込んでいる途中の状態を示す説明図である。 樹脂の注入圧力と充填率との関係を示す図である。 樹脂が磁石収容孔全体に充填された状態を示す説明図である。 ロータコアから上型および下型を取り外した状態およびロータコア上面に残留する樹脂を取り除く状態を示す説明図である。 磁石を樹脂によりモールド固定したロータコアを示す断面図である。 ロータコアにかかる荷重に対するロータコアの積厚の変化量を示す図である。 上型に形成する連通路の変形形状を模試的に示す図である。 特許文献１に開示されているロータの外観斜視図である。 特許文献１に開示されているロータについて樹脂を流し込む前の分解斜視図である。 樹脂によりスロット内で磁石を固定する一般的なロータの断面図である。

符号の説明

１０ ロータ
１１ ロータシャフト
１３ マグネットエンド
１４ エンドプレート
２０ ロータコア
２１ 磁石収容孔
２２ 磁石
２５ ダボ
３０ 下型
３５ 上型
３６ シリンダ
３７ 連通路
４０ プランジャ
４１ 樹脂
５０ 電磁鋼板

Claims (7)

1. ダボが形成された複数の電磁鋼板を前記ダボ同士を嵌合させて積層した中空円筒形状のロータコアの下面を下型に配置する準備工程と、
   前記ロータコアに複数形成された軸方向に貫通する磁石収容孔に、前記ロータコアの上面と磁石の上面との間に所定の隙間を確保して、磁石を収容する磁石収容工程と、
   前記ロータコアの上面に上型を配置し、前記上型の下面に形成された連通路により前記上型の底面まで延在する各シリンダの下端部と前記磁石収容孔とを連通させ、前記上型および下型により前記ロータコアを加圧し、前記各シリンダからプランジャで溶融樹脂を押し出し、前記連通路および前記所定の隙間を介して溶融樹脂を前記各磁石収容孔に加圧注入して、前記磁石を樹脂でモールドすることにより前記ロータコアに固定するモールド工程とを含み、
   前記モールド工程では、前記各シリンダから複数の磁石収容孔に向けて分岐した複数の前記連通路を介し前記複数の磁石収容孔に対して、溶融樹脂を内径側または外径側から加圧注入して、前記磁石を前記磁石収容孔の外径側または内径側に押圧しながら前記磁石を樹脂でモールドすることを特徴とするロータの製造方法。
2. 請求項１に記載するロータの製造方法において、
   前記モールド工程では、前記電磁鋼板に形成されたダボ上に前記各シリンダが配置されるように、前記上型を前記ロータコアの上面に配置することを特徴とするロータの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載するロータの製造方法において、
   前記モールド工程では、前記各シリンダを前記複数の磁石収容孔のうち隣接する磁石収容孔の中間に配置し、前記各シリンダから分岐する連通路を介して前記隣接する磁石収容孔のそれぞれに対して溶融樹脂を加圧注入することを特徴とするロータの製造方法。
4. 請求項１から請求項３に記載するいずれか１つのロータの製造方法において、
   前記モールド工程では、前記磁石収容孔の長手方向中央部から前記磁石収容孔に溶融樹脂を加圧注入することを特徴とするロータの製造方法。
5. 請求項１から請求項４に記載するいずれか１つのロータの製造方法において、
   前記モールド工程では、前記磁石収容孔の長手方向に対して直交する方向から溶融樹脂を加圧注入することを特徴とするロータの製造方法。
6. 請求項１から請求項５に記載するいずれか１つのロータの製造方法において、
   前記磁石収容工程では、前記上型および下型により前記ロータコアを加圧している状態で前記所定の隙間が０．２ｍｍ以上確保されるように前記磁石収容孔に前記磁石を収容することを特徴とするロータの製造方法。
7. 請求項１から請求項６に記載するいずれか１つのロータの製造方法において、
   前記準備工程では、前記ロータコアの下面が前記電磁鋼板に形成されたダボの凹側が位置する端面となるように、前記ロータコアを前記下型に配置することを特徴とするロータの製造方法。

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