JP5373269B2 - モータの回転子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転子およびその製造方法に関する。詳しくは、ハイブリッド車を駆動するモータの回転子およびその製造方法に関する。

従来より、ハイブリッド車には、モータが用いられる。このようなモータは、例えば、以下のような構造である。すなわち、円筒状のモータケースと、このモータケースの内部に回転可能に保持された回転子と、を備える。

回転子は、永久磁石が内蔵された略円柱状のヨークと、このヨークの中心軸を通る棒状のシャフトと、を備える。また、モータケースには、極性を切り替え可能なステータが設けられる。このモータによれば、ヨークに内蔵された永久磁石とステータとの磁力による反発力を利用して、回転子を回転させる。

ここで、永久磁石の位置ずれを防止するため、以下のような方法が提案されている（特許文献１参照）。
すなわち、シャフトに沿って延びる複数の収納部をヨークに設け、この収納部に磁石を挿入して、この収納部と磁石との間隙に熱硬化性の樹脂を注入する。その後、ヨークを回転させることで、遠心力により磁石を収納部の内壁面に押し付けて磁石を位置決めし、加熱炉でヨークを加熱して樹脂を硬化させる（特許文献１参照）。
特開２０００−３１６２４３号公報

しかしながら、以上のような方法では、ヨークの半径方向に沿った磁石の位置ずれを防止できるものの、ヨークの円周方向に沿った磁石の位置ずれを防止できない。

本発明は、回転子の円周方向の磁石の位置ずれを防止できるモータの回転子およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のモータの回転子は、永久磁石が設けられた略円柱形状の回転子本体と、当該回転子本体の中心軸に沿って設けられた棒状の軸部と、を備えるモータの回転子であって、前記回転子本体には、中心軸に沿って延びる収納部が設けられ、前記永久磁石は、前記収納部に収納され、前記収納部のうち前記回転子本体の中心軸側の内壁面には、樹脂が注入される注入溝が前記中心軸に沿って形成され、前記収納部の前記回転子本体の外周面側の壁の一方の隅部は、スロット部であり、前記スロット部の壁厚は、前記外周面側の壁の他の部分の壁厚よりも薄いことを特徴とする。

この発明によれば、永久磁石を収納部に挿入して、注入溝に熱硬化性の樹脂を注入する。すると、この樹脂は、永久磁石と収納部との隙間に流れ込む。具体的には、樹脂は、注入溝を通り、まず、永久磁石を回転子本体の外周面側に押し付ける。その後、この樹脂は、回転子本体の中心軸側の隙間を通って、回転子本体の外周面側の隙間に流れ込む。
回転子を外周面側から加熱すると、まず、回転子本体の外周面側の隙間の樹脂が硬化し始め、続いて、回転子本体の中心軸側の隙間の樹脂が硬化し始める。

ここで、収納部の前記回転子本体の外周面側の壁の一方の隅部をスロット部とし、当該スロット部の壁厚を、外周面側の壁の他の部分の壁厚よりも薄くした。これにより、スロット部は他の部分よりも早く加熱されるため、永久磁石と収納部との隙間に流れ込んだ樹脂は、最初にスロット部から硬化し始めることになる。したがって、スロット部で硬化した樹脂により永久磁石を位置決めできるから、回転子の円周方向の永久磁石の位置ずれを防止できる。

本発明のモータの回転子の製造方法は、永久磁石が設けられた略円柱形状の回転子本体と、当該回転子本体の中心軸に沿って設けられた棒状の軸部と、を備えるモータの回転子の製造方法であって、前記回転子本体に中心軸に沿って延びる収納部を設け、前記収納部の前記回転子本体の中心軸側の内壁面に、樹脂が注入される注入溝を前記中心軸に沿って形成し、前記収納部の前記回転子本体の外周面側の壁の一方の隅部をスロット部とし、前記スロット部の壁厚を、前記外周面側の他の部分の壁厚よりも薄くして、前記永久磁石を前記収納部に挿入して、前記回転子を外周面側から予備加熱した後、前記注入溝に熱硬化性の樹脂を注入し、その後、前記回転子を外周面側から本加熱することを特徴とする。

この発明によれば、上述の発明と同様の効果がある。
加えて、回転子の外周面側を予備加熱した後、注入溝に熱硬化性の樹脂を注入し、その後、回転子の外周面側を本加熱したので、樹脂を迅速に加熱して、回転子本体から樹脂が漏れるのを防止でき、樹脂の充填量を安定させることができる。

本発明によれば、永久磁石を収納部に挿入して、注入溝に熱硬化性の樹脂を注入する。すると、この樹脂は、永久磁石と収納部との隙間に流れ込む。具体的には、樹脂は、注入溝を通り、まず、永久磁石を回転子本体の外周面側に押し付ける。その後、この樹脂は、回転子本体の中心軸側の隙間を通って、回転子本体の外周面側の隙間に流れ込む。回転子を外周面側から加熱すると、まず、回転子本体の外周面側の隙間の樹脂が硬化し始め、続いて、回転子本体の中心軸側の隙間の樹脂が硬化し始める。ここで、収納部の前記回転子本体の外周面側の壁の一方の隅部をスロット部とし、当該スロット部の壁厚を、外周面側の壁の他の部分の壁厚よりも薄くした。これにより、スロット部は他の部分よりも早く加熱されるため、永久磁石と収納部との隙間に流れ込んだ樹脂は、最初にスロット部から硬化し始めることになる。したがって、スロット部で硬化した樹脂により永久磁石を位置決めできるから、回転子の円周方向の永久磁石の位置ずれを防止できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係るモータの回転子１０の平面図および縦断面図である。なお、図１は、後述の上蓋１４およびカラー部１７が取り付けられていない状態である。
モータの回転子１０は、図示しない円筒状のモータケースに収納され、このモータケースの内部に回転可能に保持される。このモータケースには、極性を切り替え可能なステータが設けられる。

回転子１０は、永久磁石１３が内蔵された略円柱状の回転子本体としてのヨーク１１と、このヨーク１１の中心軸に沿って設けられた棒状の軸部としてのシャフト１２と、ヨーク１１の両端面に取り付けられた上蓋１４および底蓋１５と、を備える。
このモータによれば、ヨーク１１に内蔵された永久磁石１３とステータとの磁力による反発力を利用して、回転子１０を回転させることができる。

ヨーク１１は、複数の電磁鋼板１１１が積層されて形成される。
ヨーク１１には、中心軸に沿って延びる収納部１６が設けられ、永久磁石１３は、この収納部１６に収納されて、樹脂で固定されている。
シャフト１２の上端には、上蓋１４を押さえるためのカラー部１７が取り付けられている。

図３は、回転子１０の部分拡大断面図である。
収納部１６の内壁面のうち、ヨーク１１の中心軸側の部分を内壁面１６１とし、ヨーク１１の半径方向に延びる部分を内壁面１６２、１６３とし、ヨーク１１の外周面側の部分を内壁面１６４とする。
ヨーク１１の中心軸側の内壁面１６１には、樹脂が注入される断面略半円形の注入溝１６５が中心軸に沿って形成される。
また、ヨーク１１の外周面側の内壁面１６４の内壁面１６３側の隅部は、スロット部１６６となっている。スロット部１６６の壁厚は、内壁面１６４の他の部分の壁厚よりも薄くなっている。

図４は、回転子１０の部分拡大平面図である。
上蓋１４には、注入溝１６５に繋がる略円形の注入孔１４１が形成されている。この注入孔１４１は、後述の注入ノズル２３が接続されて樹脂が注入される。上蓋１４のヨーク１１に対する取付誤差が生じても、注入孔１４１を通して樹脂を注入溝１６５に円滑に注入するため、注入孔１４１は、注入溝１６５よりも大きく形成されている。

図５は、永久磁石１３をヨーク１１に固定するための固定装置２０の断面図である。
固定装置２０は、回転子１０が載置されるワーク受け部２１と、このワーク受け部２１に支持されて回転子１０の側面を囲む誘導加熱コイル２２と、ワーク受け部２１の上方に設けられた注入ノズル２３と、を備える。
加熱コイル２２は、回転子１０を側面から加熱するものである。この誘導加熱コイル２２は、誘導加熱を用いることにより、加熱の温度制御が可能である。また、短時間で樹脂を硬化させることができる。

図６は、固定装置２０の拡大断面図である。
注入ノズル２３は、回転子１０の上蓋１４の注入孔１４１に接続されて、２液混合型の熱硬化性樹脂を注入孔１４１に注入する。

この注入ノズル２３は、円筒状のノズル２３１と、このノズル２３１の内部に設けられたスクリュー２３２と、ノズル２３１に接続された２つのディスペンサ配管２３３Ａ、２３３Ｂと、を備える。
ノズル２３１の先端には、注入ノズル２３先端と上蓋１４とを密着させるためのゴムパッキン２３４が設けられている。
また、このノズル２３１は、上下方向に移動可能であり、図示しないばね機構により、下方に向かって付勢されている。

この注入ノズル２３によれば、２つのディスペンサ配管２３３Ａ、２３３Ｂを通して、ノズル２３１内に２種類の液体が供給されると、スクリュー２３２を回転させて、これら２種類の液体を撹拌しつつ、ノズル２３１の先端から押し出す。

以上の回転子１０の製造手順を、図７および図８のフローチャートを参照しながら説明する。
ＳＴ１では、回転子１０を組み立てる。すなわち、シャフト１２に底蓋１５を取り付けた後（ＳＴ１１）、電磁鋼板１１１を積層してシャフト１２に圧入し、ヨーク１１を形成する（ＳＴ１２）。続いて、ヨーク１１の収納部１６に永久磁石１３を挿入し（ＳＴ１３）、上蓋１４を取り付ける（ＳＴ１４）。その後、シャフト１２にカラー部１７を圧入する（ＳＴ１５）。

ＳＴ２では、回転子１０を予備加熱する。すなわち、図９に示すように、時刻ｔ０からｔ１までの間、誘導加熱コイル２２でヨーク１１を加熱して、ヨーク１１内部の温度を温度ｈ１まで上昇させる。

ＳＴ３では、回転子１０に樹脂を注入する。すなわち、図９に示すように、時刻ｔ１からｔ２までの間、ヨーク１１内部の温度を温度ｈ１に保った状態で、注入ノズル２３から、上蓋１４の注入孔１４１を通して、注入溝１６５に熱硬化性の樹脂を注入する。すると、この樹脂は、永久磁石１３と収納部１６との隙間に流れ込む。

ＳＴ４では、回転子１０を本加熱する。すなわち、図９に示すように、時刻ｔ２からｔ３までの間、誘導加熱コイル２２でヨーク１１を再び加熱して、ヨーク１１内部の温度を温度ｈ２まで上昇させる。

ＳＴ５では、回転子１０を冷却する。すなわち、図９に示すように、時刻ｔ３からｔ４までの間、ヨーク１１内部の温度を温度ｈ２に保つ。

ＳＴ５では、回転子１０を冷却する。すなわち、図９に示すように、時刻ｔ４以降、誘導加熱コイル２２による加熱を行わず、ヨーク１１を自然冷却する。

次に、収納部１６に注入された樹脂の流れについて、図１０を参照しながら説明する。
注入された樹脂は、注入溝１６５を通り（図１０中矢印（１）で示す）、まず、永久磁石１３をヨーク１１の外周面側に押し付ける（図１０中矢印（２）で示す）。その後、樹脂は、永久磁石１３と内壁面１６１との隙間に流れ込み（図１０中矢印（３）で示す）、永久磁石１３と内壁面１６２、１６３との隙間を通り、永久磁石１３とスロット部１６６との隙間（図１０中（４）で示す）に流入し、そして、ヨーク１１の外周面側の永久磁石１３と内壁面１６４との隙間に流れ込む（図１０中矢印（５）で示す）。

次に、収納部１６に充填された樹脂の硬化する順序について、図１１を参照しながら説明する。
回転子１０を外周面側から加熱するため、まず、ヨーク１１の外周面側の隙間の樹脂が硬化し始め、続いて、ヨーク１１の中心軸側の隙間の樹脂が硬化し始めることになる。

ここで、スロット部１６６の壁厚は、内壁面１６４の他の部分の壁厚よりも薄くなっている。そのため、スロット部１６６は他の部分よりも早く温度が上昇し、ヨーク１１に充填された樹脂のうち、まず、永久磁石１３とスロット部１６６との隙間の樹脂が硬化する（図１１中（１）で示す）。続いて、永久磁石１３と内壁面１６４との隙間の樹脂や、スロット部１６６から注入溝１６５までの間の隙間の樹脂が硬化する（図１１中（２）で示す）。その後、永久磁石１３と内壁面１６２との隙間の樹脂が硬化し（図１１中（３）で示す）、最後に、注入溝１６５から内壁面１６２までの間の隙間の樹脂が硬化する（図１１中（４）で示す）。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）収納部１６のヨーク１１の外周面側の壁１６４の一方の隅部をスロット部１６６とし、このスロット部１６６の壁厚を、外周面側の壁１６４の他の部分の壁厚よりも薄くした。これにより、スロット部１６６は他の部分よりも早く加熱されるため、ヨーク１１の収納部１６との隙間に流れ込んだ樹脂は、最初にスロット部１６６から硬化し始めることになる。したがって、スロット部１６６で硬化した樹脂により永久磁石１３を位置決めできるから、回転子１０の円周方向の永久磁石１３の位置ずれを防止できる。

（２）回転子１０の外周面側を予備加熱した後、注入溝１６５に熱硬化性の樹脂を注入し、その後、回転子１０の外周面側を本加熱したので、樹脂を迅速に加熱して、ヨーク１１から樹脂が漏れるのを防止でき、樹脂の充填量を安定させることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るモータの回転子の平面図である。 前記実施形態に係るモータの回転子の縦断面図である。 前記実施形態に係るモータの回転子の部分拡大断面図である。 前記実施形態に係るモータの回転子の部分拡大平面図である。 前記実施形態に係るモータの回転子を製造する装置の断面図である。 前記実施形態に係る装置の拡大断面図である。 前記実施形態に係るモータの回転子を製造する手順のフローチャートである。 前記実施形態に係るモータの回転子を製造する手順のフローチャートである。 前記実施形態に係るモータの回転子の温度変化の推移を示す図である。 前記実施形態に係るモータの回転子の収納部に注入された樹脂の流れを説明するための図である。 前記実施形態に係るモータの回転子の収納部に充填された樹脂の硬化する順序を説明するための図である。

符号の説明

１０ モータの回転子
１１ ヨーク（回転子本体）
１２ シャフト（軸部）
１３ 永久磁石
１６ 収納部
１６５ 注入溝
１６６ スロット部

Claims (2)

1. 永久磁石が設けられた略円柱形状の回転子本体と、当該回転子本体の中心軸に沿って設けられた棒状の軸部と、を備えるモータの回転子であって、
   前記回転子本体には、外周面に略沿って複数並び、中心軸に沿って延びる収納部が設けられ、
   前記永久磁石は、前記収納部に収納され、
   前記収納部のうち前記回転子本体の中心軸側の内壁面には、樹脂が注入される注入溝が前記中心軸に沿って形成され、
   前記収納部の前記回転子本体の外周面側の壁の一方の隅部のみ、かつ、前記収納部の半径方向に延びる内壁面の一部が、スロット部であり、
   前記スロット部の壁厚は、前記外周面側の壁に半径方向に切り欠かれた断面三角形状の切り欠きが設けられることで前記外周面側の壁の他の部分の壁厚よりも薄いことを特徴とするモータの回転子。
2. 永久磁石が設けられた略円柱形状の回転子本体と、当該回転子本体の中心軸に沿って設けられた棒状の軸部と、を備えるモータの回転子の製造方法であって、
   前記回転子本体に、外周面に略沿って複数並び、中心軸に沿って延びる収納部を設け、
   前記収納部の前記回転子本体の中心軸側の内壁面に、樹脂が注入される注入溝を前記中心軸に沿って形成し、
   前記収納部の前記回転子本体の外周面側の壁の一方の隅部のみ、かつ、前記収納部の半径方向に延びる内壁面の一部をスロット部とし、
   前記スロット部の壁厚を、前記外周面側の壁に半径方向に切り欠かれた断面三角形状の切り欠きを設けることで前記外周面側の他の部分の壁厚よりも薄くして、
   前記永久磁石を前記収納部に挿入して、前記回転子を外周面側から予備加熱した後、前記注入溝に熱硬化性の樹脂材を注入し、その後、前記回転子を外周面側から本加熱することを特徴とするモータの回転子の製造方法。
   

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