JP5900836B2

JP5900836B2 - ローターの製造方法

Info

Publication number: JP5900836B2
Application number: JP2011267894A
Authority: JP
Inventors: 浅野　能成; 能成浅野; 敦之木藤; 辰太郎荒木
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: JP2013121240A

Description

本発明は、回転軸に回転力を発生させる電動機のローターの製造方法に関する。

図８は、電動機１０１の回転軸１０３、ローター１０５、ステーター１０７、及びハウジング１０９を示している。ローター１０５は、複数のスリット１１１が形成されたローターコア１１３と、複数のスリット１１１に射出成形された磁石１１５とを備える。図９は、可塑性樹脂をバインダとして射出成形機から供給される磁石１１５の材料が、スプール１１９、ランナー１２１、及びゲート１２３を経て複数のスリット１１１に充填される工程を示している。符号１１７は回転軸１０３の挿通される軸孔を指している。ローターコア１１３の挿入されるインサート成形金型の図示は省略されている。

ゲート１２３からスリット１１１に流入する磁石１１５の材料は、スリット１１１の内側で多方向へ分岐し更に合流する。このような２つ以上の流れが互いに接した境界はウェルドになる。スリット１１１に充填された磁石１１５の材料は硬化し、帯磁されることにより永久磁石になるが、図９に示すスリット１１１の両端１２５の付近におけるウェルドの発生は、それによる磁界の強度の低下が著しい点で問題視されている。

特開２００４−３３６８３１号公報特開２００６−１８０６７７号公報

本発明の目的とするところは、ウェルドの発生を抑制できるローターの製造方法を提供することにある。

本発明は、外周表面に近接した両端を有し前記外周表面から離れた中央部を有する複数のスリットが、電動機の回転軸の軸方向に貫かれたローターコアを準備する工程と、射出成形機から可塑性樹脂をバインダとして供給される磁石が複数のゲートを通過しキャビティーに導入されるインサート金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、前記射出成形機から供給される磁石を、前記複数のゲートから前記複数のスリットのそれぞれの両端へ導き、磁石がスリットの両端からスリットの内方へ向かう２つの流れを形成する工程とからなることを特徴とすることを特徴とする。

また、本発明は、前記複数のスリットが相互に前記回転軸の回転する方向に間隔を空けて配置され、前記射出成形機から供給される磁石を前記ゲートから前記複数のスリット同士の間に向けて導入することを特徴とする。

また、本発明は、前記ローターコアが前記軸方向の端面を有し、前記インサート金型のキャビティーの前記端面に隣接する領域を、前記複数のゲートから前記複数のスリットのそれぞれの両端に、前記射出成形機から供給される磁石を導入する溝部としたことを特徴とする。

また、本発明は、個々の前記スリットに対して前記回転軸の径方向に配列される１つ以上のスリットが、前記ローターコアに形成されることを特徴とする。

また、本発明は、前記複数のスリットを、それぞれの両端を前記径方向の外方へ向けた円弧状とし、前記キャビティーの領域を、前記複数のスリットの周りを周回し前記複数のスリットのそれぞれの両端に交差する環形としたことを特徴とする。

本発明のローターの製造方法によれば、射出成形機から供給される磁石の材料（以下で単に「磁石」と記す。）をインサート金型の複数のゲートから複数のスリットのそれぞれの両端へ導くことができるので、磁石は個々のスリットの両端からスリットの内方へそれぞれ向かう２つの流れを形成する。これらの磁石の流れは、スリットの両端の付近で互いに境界を接することがないので、スリットの両端の付近におけるウェルドの発生が抑止され、ウェルドによる磁界の強度の低下を予防し、しいては減磁体力の低下を予防することができる。

特に、複数のスリットが相互に回転軸の回転する方向に間隔を空けて配置されている場合、本発明のローターの製造方法によれば、磁石をゲートから複数のスリット同士の間に向けて導入することができる。これにより、個々のスリットの両端からスリットの内方へそれぞれ向かう２つの磁石の流れが形成されるので、本発明のローターの製造方法は上記の効果を達成することができる。

本発明のローターの製造方法は、インサート金型のキャビティーの端面に隣接する領域を、複数のゲートから複数のスリットのそれぞれの両端へ磁石を導入する溝部としているので、この溝部が複数のスリットに充填される磁石の圧力、又は密度を相互に等しくする作用を奏する。これにより、本発明のローターの製造方法は複数のスリットに充填される磁石の性状を均一にし、所望の磁界を発生できるローターを製造することができる。

本発明のローターの製造方法は、個々のスリットに対して回転軸の径方向に１つ以上のスリットが配置されている場合、これら総てのスリットに充填される磁石の性状を均一にし、所望の磁界を発生できるローターを製造することができる。

また、複数のスリットを、それぞれの両端を径方向の外方へ向けた円弧状とし、キャビティーの領域を、複数のスリットの周りを周回し複数のスリットのそれぞれの両端に交差する環形とした場合、射出成形機からキャビティーの領域に供給される磁石は、総てのスリットの両端へ流入する。このため、個々のスリットの両端からスリットの内方へそれぞれ向かう２つの磁石の流れが形成されるので、本発明のローターの製造方法によれば上記の効果を達成することができる。

本発明の実施例１に係るローターの製造方法に適用したインサート金型の使用例を示す断面図。本発明の実施例１に係るローターの製造方法に適用したインサート金型の固定金型の断面図。（ａ）は本発明の実施例１に係るローターの製造に使用したインサート成形金型の固定金型の正面図、（ｂ）はその変形例の正面図。本発明の実施例１に係るローターの断面図。本発明の実施例１に係るローターの要部を示す斜視図。（ａ）は本発明の実施例２に係るローターの製造に使用したインサート成形金型の固定金型の正面図、（ｂ）はその変形例の正面図。本発明の実施例２に係るローターの要部を示す斜視図。従来例のローターを備える電動機の断面図。従来例のローターを製造する工程を示す断面図。

本発明の実施形態に係るローターの製造方法について説明する。従来の技術として既述の要素には、その図示の有無に関わらず、引き続き同じ呼称を用いるものとする。また、以下に記す軸方向、径方向、及び回転方向は電動機の回転軸に基づいている。

図１は、複数のスリット１が軸方向に貫かれ軸方向の両方の端面３，５を有するローターコア７と、このローターコア７をキャビティー９に挿入されたインサート成形金型１１とを示している。インサート成形金型１１は、射出成形機に固定される固定金型１３と、固定金型１３に対して軸方向に進退される可動金型１５とを備える。固定金型１３は、図１，２に示すように、ローターコア７の端面３に対して凹んだ溝部１７をキャビティー９の奥端に形成し、この溝部１７をローターコア７の一方の端面３に隣接する領域としている。可動金型１５は、ローターコア７の端面５に対して凹んだ溝部１９をキャビティー９の奥端に形成し、この溝部１９をローターコア７の他方の端面５に隣接する領域としている。

以下で、図面は特に断らない限り図１，２を参照するものとし、ローターコア７がキャビティー９に挿入された状態のインサート成形金型１１について説明する。また、スプール２１、ランナー２３、及びゲート２５が固定金型１３に形成されている点を除き、可動金型１５のキャビティー９の形態は固定金型１３と同様であるので、可動金型１５の図示を省略し固定金型１３のキャビティー９に注目する。

図３（ａ）は、インサート成形金型１１の固定金型１３を図２のＡ−Ａ線の矢印の向きで見た正面図であり、回転方向に９０°の等ピッチで配置され相互に間隔を開けた４つの溝部１７を示している。図３（ｂ）はその変形例を示している。ローターコア７の複数のスリット１、及び軸孔１１７を表す仮想線が同図に重ねられている。

ローターコア７は、強磁性体から成る複数枚のコアシートを軸方向に積層したものである。図３（ａ）に示すように、スリット１は、その両端３１，３３を径方向の外方へ向けた円弧状の開口である。更に、スリット１の端部３１，３３に比べて、スリット１の中央部３４は図４，５に示すローターコア７の外周表面８から離れている。ローターコア７の軸方向の端面３，５には、回転軸を中心に９０°の等角度で４つの範囲２９が割り当てられ、それぞれの範囲２９に１つ（単層）のスリット１が開放している。溝部１７は、個々の範囲２９に形成されたスリット１の両端のうちの一端３１と、これに隣接する範囲２９に形成されたスリット１の両端のうちの一端３３とに交差するように延びている。個々の溝部１７にはゲート２５がそれぞれ開放され、個々のゲート２５が、互いに隣接する範囲２９にそれぞれ形成された複数のスリット１同士の間に配置されている。

更に、個々の範囲２９のスリット１に対して径方向に配列される１つ以上のスリットをローターコア７に形成しても良い。即ち、図３（ｂ）に示すように、溝部１７は、個々の範囲２９に形成された複数（多層）のスリット１のそれぞれの一端３１と、これに隣接する範囲２９に形成された複数のスリット１のそれぞれの一端３３とに交差するように延びるものであっても良い。

インサート成形金型１１のスプール２１には、射出成形機のインジェクターが当接される。このインジェクターから供給される可塑性樹脂をバインダとする磁石の材料（以下で単に「磁石」と記す。）は、ランナー２３、及びゲート２５を通過し固定金型１３の溝部１７に達する。図３（ａ），（ｂ）に示すように、ゲート２５は隣合う２つスリット１の間に配置されているので、磁石はゲート２５から複数のスリット１同士の間に向けて溝部１７に導入され、個々のスリット１の両端３１，３３へ流入する。これにより、図４に示すようにローターコア７の複数のスリット１に磁石３７が充填され、溝部１７，１９が磁石３７によって満たされる。

磁石３７の硬化を待って、インサート成形金型１１を型開きし、インサート成形金型１１から図５に示すローター３９を取り出す。上記の溝部１７，１９を満たした磁石は保持部材４１となる。続いて、ローター３９の複数のスリット１に充填された磁石３７を帯磁させることにより、所望の磁界をローター３９に発生させることができる。保持部材４１は、磁石３７がスリット１の内側から軸方向へ不用意に離脱するのを規制する役割を果たせる。ローター３９の各部の寸法、及びその比率は任意に設定される設計事項であり、ローターコア７の端面３から保持部材４１の突出する高さは図中で誇張されている。符号４３は上記のコアシートを指している。

上記のようにスリット１へ流入する磁石は、図３（ａ），（ｂ）の矢印ｆ，ｆ'で示すように、個々のスリット１の両端３１，３３からスリット１の内方へそれぞれ向かう２つの流れを形成する。これらの磁石の流れは、スリット１の両端３１，３３の付近で互いに境界を接することがないので、スリット１の両端３１，３３の付近におけるウェルドの発生が抑止され、ウェルドによる磁界の強度の低下を予防することができる。

通常、スリット１に充填された磁石の減磁耐力は、ローターコア７の外周表面８に近い両端３１，３３で弱くなる傾向がある。その減磁体力の弱い両端３１，３３の付近におけるウェルドの発生を防止することにより、スリット１に充填された磁石全体の減磁体力の低下を効果的に防ぐことができる。また、スリット１に充填された磁石の減磁耐力は、ローターコア７の外周表面８から離れたスリット１の中央部３４の付近で最も強い。このため、スリット１の中央部３４にウェルドを位置させることは、ウェルドによる減磁耐力の低下を抑えるのに有利である。とりわけ、ステーターが集中巻であると、その効果は顕著である。

また、溝部１７，１９は、複数（多層）のスリット１に充填される磁石３７の圧力、又は密度を相互に等しくする作用を奏する。これにより、複数のスリット１に充填される磁石３７の性状を均一にし、以上の方法により製造されたローター３９に所望の磁界を発生させることができる。

図６（ａ），（ｂ）は、キャビティー９の内周面に沿って形成した円形の溝部１７を示している。溝部１７は、総てのスリット１の両端２７に交差し、個々のスリット１の両端２７の間にゲート２５が配置されているので、射出成形機からゲート２５に供給される磁石はゲート２５から個々のスリット１の両端２７へ最初に流入する。これにより、矢印ｆ，ｆ'で示すように、個々のスリット１の両端２７からスリット１の内方へそれぞれ向かう２つの流れが形成される。

図７は、図６（ａ）に示す溝部１７によって保持部材４１を成形され、複数のスリット１に磁石３７を充填されたローター３９を示している。この他の構成、及び効果は実施例１と同様である。本形態によれば、保持部材４１が回転対称である為、ローター３９の回転するときの風損が低減される。また、ローター３９は、永久磁石埋め込み同期モータを構成する要素として、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクも有効利用できる高効率の電動機を実現するものである。また、スリット１が径方向に多数設けられている場合、ローター３９は、磁石補助利用型シンクロナスリラクタンスモータを構成する要素として、低コストで効率の高い電動機を実現するものである。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施することができる。スリット１の形状は円弧状に限定されることはなく、直線状に延びるものであっても良い。磁石の原料、ローターコア７の材質、及びローター３９を備える電動機の使途が本発明を特徴づけることはない。

また、保持部材４１は、必ずしもローターコア７の両方の端面３，５に形成しなくて良い。１つのインサート金型の溝部１７，１９の形態が同一である必要はない。実施例１，２で述べた溝部１７，１９の複数の形態の中から選択される２つの形態の溝部１７，１９を、１つのインサート金型の固定金型１３、及び可動金型１５にそれぞれ形成しても良い。

本発明は、空調機器のコンプレッサ等を駆動する電動機に適用できるものであっても良い。

１，１１１...スリット、３，５...端面、７，１１３...ローターコア、８...外周表面、９...キャビティー、１１...インサート成形金型、１３...固定金型、１５...可動金型、１７，１９...溝部、２１，１１９...スプール、２３，１２１...ランナー、２５，１２３...ゲート、２７，１２５...両端、２９...範囲、３１，３３...一端、３４...中央部、３７，１１５...磁石、３９，１０５...ローター、４１...保持部材、４３...コアシート、１０１...電動機、１０３...回転軸、１０７...ステーター、１０９...ハウジング、１１７...軸孔。

Claims

外周表面に近接した両端を有し前記外周表面から離れた中央部を有する複数のスリットが、電動機の回転軸の軸方向に貫かれたローターコアを準備する工程と、
射出成形機から可塑性樹脂をバインダとして供給される磁石が複数のゲートを通過しキャビティーに導入されるインサート金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、
前記射出成形機から供給される磁石を、前記複数のゲートから前記複数のスリットのそれぞれの両端へ導き、磁石がスリットの両端からスリットの内方へ向かう２つの流れを形成する工程とからなることを特徴とするローターの製造方法。
前記複数のスリットが相互に前記回転軸の回転する方向に間隔を空けて配置され、前記射出成形機から供給される磁石を前記ゲートから前記複数のスリット同士の間に向けて導入することを特徴とする請求項１に記載のローターの製造方法。
前記ローターコアが前記軸方向の端面を有し、前記インサート金型のキャビティーの前記端面に隣接する領域を、前記複数のゲートから前記複数のスリットのそれぞれの両端に、前記射出成形機から供給される磁石を導入する溝部としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のローターの製造方法。
個々の前記スリットに対して前記回転軸の径方向に配列される１つ以上のスリットが、前記ローターコアに形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のローターの製造方法。
前記複数のスリットを、それぞれの両端を前記径方向の外方へ向けた円弧状とし、前記キャビティーの領域を、前記複数のスリットの周りを周回し前記複数のスリットのそれぞれの両端に交差する環形としたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のローターの製造方法。