JP6076288B2 - ロータ製造方法、ロータおよびモータ - Google Patents

Description

この発明は、ロータ製造方法、ロータおよびモータに関するものである。

近年、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車、電気自動車など車両駆動用の電動機（モータ）を搭載した車両が次々と開発されている。電動機としては、コイルが配されたステータと、ステータの内周側において軸線周りに回転自在に支持され、磁石が配設されたロータと、を備えたものが一般的である。ロータとしては、ロータコアにスロットを形成し、スロットに磁石を挿入してロータに磁石を埋め込む、いわゆるＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）ロータが広く知られている。

通常、ロータコアのスロットに挿入された磁石は、スロットの内壁と磁石の外面との間に樹脂材料を充填した後、固化することにより固定される。
ここで、樹脂材料は、熱硬化性樹脂材料と熱可塑性樹脂材料とに大別されるが、一般に熱硬化性樹脂材料のほうが熱可塑性樹脂材料よりも粘性が低い。したがって、ＩＰＭロータの磁石の固定には、粘性が低く、スロットの内壁と磁石の外面との間に浸透しやすい熱硬化性樹脂材料が広く採用されている。
しかしながら、熱硬化性樹脂材料を固化させるためには、スロットに樹脂材料を充填した後、ロータを例えば恒温槽等の加熱器に投入して、所定温度になるまで所定時間加熱する必要がある。したがって、製造工程の時間の短縮という点で改善の余地があった。

これに対して、熱可塑性樹脂材料は、自然冷却により固化することができる。したがって、ＩＰＭロータの磁石の固定に熱可塑性樹脂材料を採用した場合、スロットに樹脂材料を充填した後に加熱する必要がないため、固化時間の短縮という点では優位性がある。しかしながら、熱可塑性樹脂材料は、粘性が高くかつ固化しやすいため、高い射出速度および高い射出圧力で充填する必要がある。したがって、スロットに充填された樹脂材料の圧力によりロータコアが変形し、製造不良が発生するおそれがあった。

このような問題を解決するため、例えば特許文献１には、積層鉄心（ロータコア）の外周の一部または全部と当接する当接部材を備え、上型および下型により当接部材を挟持し固定した状態で穴部（スロット）と磁石の間に樹脂部材（熱可塑性樹脂材料）を充填させる射出成型用金型装置が記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、磁石をバランス良く確実に固定するとともに、樹脂部材の充填時に積層鉄心に樹脂の成型圧力が加わった場合にも積層鉄心の破損を防止し、信頼性の向上を図ることができるとされている。

ところで、近年では、磁気特性の向上や、ロータの回転時におけるロータコアへの応力集中の緩和の観点から、形状の異なるスロットが混在することがある。したがって、形状の異なるスロット同士では、スロットの内壁と磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入し易さ（以下「流入抵抗」という。）が異なることになる。

特開２００７−３１８９４２号公報

しかしながら、従来技術にあっては、スロットの形状の違いに起因する各スロットの流入抵抗差については考慮されていない。したがって、例えば、流入抵抗の小さなスロットを基準として熱可塑性樹脂材料の充填時の射出圧力を決定した場合には、流入抵抗の大きなスロットの内壁と磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料が十分浸透できず、磁石を固定できないおそれがある。これに対して、例えば、流入抵抗の大きなスロットを基準として熱可塑性樹脂材料の充填時の射出圧力を決定した場合には、流入抵抗の小さなスロットに過度の内部圧力が加わりロータコアが変形するおそれがある。
このように、従来技術にあっては、ロータコアの変形を防止しつつ、形状の異なるスロットの内壁と磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填するという点で改善の余地がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、ロータコアの変形を防止しつつ、形状の異なるスロットの内壁と磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填することができるロータ製造方法、ロータおよびこのロータを備えたモータの提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係るロータ製造方法は、第一磁石（例えば、後述の実施形態における第一磁石３６Ａ）が挿入されて熱可塑性樹脂材料により固定される第一スロット（例えば、後述の実施形態における第一スロット３１）と、第二磁石（例えば、後述の実施形態における第二磁石３６Ｂ）が挿入されて前記熱可塑性樹脂材料により固定される第二スロット（例えば、後述の実施形態における第二スロット３２）と、を少なくとも備え、前記第一スロットの内壁と前記第一磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗が、前記第二スロットの内壁と前記第二磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗よりも大きいロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア３０）を有するロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ３）を製造するためのロータ製造方法であって、前記第一スロットおよび前記第二スロットに、それぞれ前記第一磁石および前記第二磁石を挿入する磁石挿入配置工程（例えば、後述の実施形態における磁石挿入配置工程Ｓ１１）と、所定の射出圧力により第一金型（例えば、後述の実施形態における充填用金型５３）の充填孔（例えば、後述の実施形態における充填孔５３ａ）から前記熱可塑性樹脂材料を射出し、前記第一スロットの内壁と前記第一磁石の外面との間、および前記第二スロットの内壁と前記第二磁石の外面との間に充填する充填工程（例えば、後述の実施形態における充填工程Ｓ１３）と、を含み、前記充填工程では、前記第二磁石を前記第一磁石よりも前記第一金型側に寄せた状態で行うことを特徴としている。

本発明によれば、充填工程では、流入抵抗の小さい第二スロットの第二磁石を、流入抵抗の大きい第一スロットの第一磁石よりも第一金型側に寄せた状態で行うので、第二磁石と第一金型との間に形成される熱可塑性樹脂材料が通流するスペースを狭くすることができる。すなわち、第二磁石と第一金型との間に形成される熱可塑性樹脂材料の流路断面積を小さくして、第二スロット側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗と、第一スロット側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗とが均衡するように調節できる。これにより、所定の射出圧力で第一スロットおよび第二スロットに対してバランスよく熱可塑性樹脂材料を充填できるので、ロータコアの変形を防止しつつ、形状の異なる第一スロットの内壁と第一磁石の外面との間、および第二スロットの内壁と第二磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填することができる。

また、請求項２に記載の発明に係るロータ製造方法は、前記磁石挿入配置工程では、前記ロータコアを挟んで前記第一金型とは反対側に配置され、前記ロータコアの軸方向から見たときに、前記第二磁石の外形よりも小さい外形を有するとともに、前記軸方向に突出した凸部（例えば、後述の実施形態における凸部５２）を備えた第二金型（例えば、後述の実施形態における下型５１）を用いて行い、前記充填工程では、前記凸部と前記第二磁石の端面とが当接することにより、前記第二磁石を前記第一磁石よりも前記第一金型側に配置して行うことを特徴としている。

本発明によれば、第二金型に凸部を設けるだけで、第二磁石を第一磁石よりも第一金型側に簡単に寄せることができる。また、凸部は、第二磁石の外形よりも小さい外形を有するので、凸部の周辺に熱可塑性樹脂材料を充填して配置することができる。したがって、第二スロット内において第二磁石を強固に保持することができる。

また、請求項３に記載の発明に係るロータ製造方法は、前記充填工程で充填される前記熱可塑性樹脂材料は、液晶ポリマーであることを特徴としている。

本発明によれば、充填工程で各スロットに充填される熱可塑性樹脂材料として、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）を好適に採用できる。

また、請求項４に記載の発明に係るロータは、第一磁石（例えば、後述の実施形態における第一磁石３６Ａ）が挿入されて熱可塑性樹脂材料により固定される第一スロット（例えば、後述の実施形態における第一スロット３１）と、第二磁石（例えば、後述の実施形態における第二磁石３６Ｂ）が挿入されて前記熱可塑性樹脂材料により固定される第二スロット（例えば、後述の実施形態における第二スロット３２）と、を少なくとも備えたロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア３０）を有するロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ３）であって、前記第一スロットと前記第二スロットとは、前記ロータコアの軸方向の一方側から所定の射出圧力により前記熱可塑性樹脂材料を充填したときに、前記第一スロットの内壁と前記第一磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗が、前記第二スロットの内壁と前記第二磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗よりも大きくなるように形成され、前記第二磁石は、前記第一磁石よりも前記軸方向の一方側に寄った状態で配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、第二磁石は、第一磁石よりも軸方向の一方側に寄った状態で配置されているので、第一磁石と第二磁石とにより軸方向の全体にわたってバランス良くロータコアを磁化させることができる。したがって、高トルクのロータとすることができる。また、第一磁石よりも軸方向の一方側の領域と、第二磁石よりも軸方向の他方側の領域とに、それぞれ充填された熱可塑性樹脂を配置できるので、第一磁石および第二磁石をそれぞれ第一スロット内および第二スロット内に強固に固定できる。

また、請求項５に記載の発明に係るロータは、前記第二スロット内に前記熱可塑性樹脂材料が充填されて形成されたモールド部（例えば、後述の実施形態における第二モールド部３８Ｂ）には、前記軸方向の他方側の端面に、凹部（例えば、後述の実施形態における凹部３９）が形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、第二磁石よりも軸方向の他方側において、凹部の周辺に熱可塑性樹脂材料を配置することができるので、第二スロット内において第二磁石を強固に保持することができる。

また、請求項６に記載の発明に係るモータは、上述のロータを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、バランス良くロータコアが磁化されるとともに、第一磁石および第二磁石をそれぞれ第一スロット内および第二スロット内に強固に固定できるロータを備えているので、高性能かつ耐久性に優れたモータとすることができる。

本発明によれば、充填工程では、流入抵抗の小さい第二スロットの第二磁石を、流入抵抗の大きい第一スロットの第一磁石よりも第一金型側に寄せた状態で行うので、第二磁石と第一金型との間に形成される熱可塑性樹脂材料が通流するスペースを狭くすることができる。すなわち、第二磁石と第一金型との間に形成される熱可塑性樹脂材料の流路断面積を小さくして、第二スロット側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗と、第一スロット側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗とが均衡するように調節できる。これにより、所定の射出圧力で第一スロットおよび第二スロットに対してバランスよく熱可塑性樹脂材料を充填できるので、ロータコアの変形を防止しつつ、形状の異なる第一スロットの内壁と第一磁石の外面との間、および第二スロットの内壁と第二磁石の外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填することができる。

モータユニットの概略断面図である。 ロータの斜視図である。 ロータを軸方向の一方側から見たときの平面図であって、磁極部の拡大図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った変位側面断面図である。 ロータを軸方向の他方側から見たときの平面図であって、磁極部の拡大図である。 ロータの製造工程のフローチャートである。 インジェクション装置の側面断面模式図である。 磁石挿入配置工程の説明図である。 充填工程の説明図である。 流入抵抗の調節に関する説明図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、モータユニット１の概略断面図である。
図１に示すように、モータユニット１は、モータ４と、モータ４を収容するハウジング５と、を備えている。なお、以下の説明では、モータ４の中心軸Ｏに沿う方向を軸方向といい、中心軸Ｏと直交する方向を径方向といい、中心軸Ｏ周りに周回する方向を周方向という。

モータ４は、いわゆるインナーロータ型のモータであって、筒状のステータ２と、ステータ２の内側に配置されたロータ３と、ロータ３と同軸に圧入固定され回転可能に支持されたシャフト６と、を備えている。
ステータ２は、電磁鋼板が軸方向に沿って複数積層されることにより形成されたステータコア２０を有している。ステータコア２０は、径方向の内側に向かって延びるティース２１を備えている。ティース２１には、インシュレータ２２を介してコイル２３が巻装されている。

図２は、ロータ３の斜視図である。
図２に示すように、ロータ３は、電磁鋼板が軸方向に沿って複数積層されることにより形成されたロータコア３０を有している。
ロータコア３０の中央部には、貫通孔３０ａが形成されている。ロータコア３０の中央部には、貫通孔３０ａにシャフト６（図１参照）が挿入されて圧入固定される。また、ロータコア３０は、貫通孔３０ａの周囲に複数の肉抜き部３０ｂを有している。

ロータコア３０は、周方向にわたって等間隔に配される複数のスロット群３５を有している。スロット群３５は、肉抜き部３０ｂよりも径方向の外側において、周方向に約４５°ピッチとなるように８か所に設けられている。
スロット群３５は、第一スロット３１、第二スロット３２および第三スロット３３により構成されている。第一スロット３１、第二スロット３２および第三スロット３３には、それぞれ第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂ、第三磁石３６Ｃが挿入される。本実施形態では、第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃは、同一形状となっている。

ロータコア３０には、スロット群３５の周辺部分が第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃによって磁化されることにより、磁極部３７が形成されている。本実施形態のロータ３は、スロット群３５が８か所に設けられており、８極（４極対）の磁極部３７を有している。周方向に隣り合う磁極部３７は、第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃによりそれぞれ異なる極に磁化されている。すなわち、ロータ３の磁極部３７は、周方向にＮ極３７ＡとＳ極３７Ｂとが交互に並ぶように形成される。

図３は、ロータ３を軸方向の一方側から見たときの平面図であって、磁極部３７の拡大図である。なお、ロータ３の軸方向の一方側は、後述する充填工程において、熱可塑性樹脂材料が充填される側となっている。
図３に示すように、スロット群３５は、第一スロット３１と、第一スロット３１を挟んで周方向の両側に形成された第二スロット３２および第三スロット３３と、により形成されている。
第一スロット３１は、平面視で等脚台形状をしており、長手方向が径方向と直交するように設けられている。
第一スロット３１の径方向の外側における内壁（以下、「外側壁３１ａ」という。）には、長手方向の中間部において径方向の外側に窪むとともに、軸方向に沿うように充填溝３１Ａが形成されている。充填溝３１Ａに対応する位置には、後述のロータ３の製造工程において第一スロット３１に熱可塑性樹脂材料を充填するときに、充填用金型５３の充填孔５３ａ（図７参照）が配置される。

第一スロット３１の内部には、第一磁石３６Ａが挿入配置されている。第一磁石３６Ａは、例えばネオジム磁石等の永久磁石であって、矩形板状に形成されている。
第一磁石３６Ａの径方向に沿う厚さは、第一スロット３１の径方向に沿う幅よりも薄くなっている。第一磁石３６Ａは、第一スロット３１の径方向における内側の内壁（以下、「内側壁３１ｂ」という。）に当接した状態で配されている。これにより、第一磁石３６Ａの径方向の外側面と第一スロット３１の外側壁３１ａとの間には、間隙３１ｃが形成される。

図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った変位側面断面図である。
図４に示すように、本実施形態の第一磁石３６Ａの軸方向の長さは、ロータコア３０の軸方向の長さよりもわずかに短くなっている。第一磁石３６Ａは、軸方向における他方側（図４における下側）の端面が、ロータコア３０の軸方向における他方側の端面と略面一となるように配置されている。

図３に示すように、第一スロット３１には、空洞部３１ｄ，３１ｅが形成されている。空洞部３１ｄ，３１ｅは、それぞれ第一磁石３６Ａの周方向の両側から、第一磁石３６Ａの径方向における外側の角部に対応した位置にわたって形成されている。空洞部３１ｄ，３１ｅは、対称形状となっており、体積が略同一となっている。空洞部３１ｄ，３１ｅは、第一スロット３１に挿入された第一磁石３６Ａの磁束が漏洩するのを防止する、いわゆるフラックスバリアとして機能している。

図４に示すように、第一スロット３１の内壁と第一磁石３６Ａの外面との間、および第一磁石３６Ａにおける軸方向の一方側の端面上には、熱可塑性樹脂材料が充填されて第一モールド部３８Ａが形成されている。第一モールド部３８Ａは、後述のロータ３の製造工程において、熱可塑性樹脂材料が充填されて固化することにより形成される。第一モールド部３８Ａは、第一スロット３１に対して第一磁石３６Ａを保持している。なお、第一モールド部３８Ａを形成する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）が好適である。

図３に示すように、第二スロット３２および第三スロット３３は、それぞれ平面視で台形状をしており、径方向の内側から外側に向かって、互いに漸次広がるように配置されている。第二スロット３２と第三スロット３３とは、第一スロット３１を挟んで互いに対称形状に形成されている。

第二スロット３２の外側壁３２ａには、長手方向の中間部よりも第一スロット３１側において、径方向の外側に窪むとともに、軸方向に沿うように充填溝３２Ａが形成されている。充填溝３２Ａに対応する位置には、後述のロータ３の製造工程において第二スロット３２に熱可塑性樹脂材料を充填するときに、充填用金型５３の充填孔５３ａ（図７参照）が配置される。

第二スロット３２の内部には第二磁石３６Ｂが挿入配置されている。第二磁石３６Ｂは、第二スロット３２の内側壁３２ｂに当接した状態で配されている。これにより、第二磁石３６Ｂの径方向の外側面と第二スロット３２の外側壁３２ａとの間には、間隙３２ｃが形成される。
図４に示すように、第二磁石３６Ｂは、軸方向における一方側（図４における上側）の端面が、ロータコア３０の軸方向における一方側の端面と略面一となるように配置されている。

図３に示すように、第二スロット３２には、空洞部３２ｄ，３２ｅが形成されている。空洞部３２ｄ，３２ｅのうち、第一スロット３１側の空洞部３２ｄは、第二磁石３６Ｂの周方向における側方に形成されている。また、第二磁石３６Ｂを挟んで第一スロット３１とは反対側の空洞部３２ｅは、第二磁石３６Ｂの周方向における側方から、第二磁石３６Ｂよりも径方向の外側における第二磁石３６Ｂの長手方向の中間部近傍にわたって形成されている。空洞部３２ｄ，３２ｅは、非対称形状となっている。空洞部３２ｄ，３２ｅは、第二スロット３２に挿入された第二磁石３６Ｂの磁束が漏洩するのを防止する、いわゆるフラックスバリアとして機能している。

図４に示すように、第二スロット３２の内壁と第二磁石３６Ｂの外面との間、および第二磁石３６Ｂにおける軸方向の他方側の端面上には、熱可塑性樹脂材料が充填されて第二モールド部３８Ｂが形成されている。第二モールド部３８Ｂは、後述のロータ３の製造工程において、熱可塑性樹脂材料が充填されて固化することにより形成される。第二モールド部３８Ｂは、第二スロット３２に対して第二磁石３６Ｂを保持している。なお、第二モールド部３８Ｂを形成する熱可塑性樹脂としては、第一モールド部３８Ａと同様に、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）が好適である。

図５は、ロータ３を軸方向の他方側から見たときの平面図であって、磁極部３７の拡大図である。
図５に示すように、第二スロット３２内に熱可塑性樹脂材料が充填されて形成された第二モールド部３８Ｂには、軸方向の他方側の端面に、凹部３９が形成されている。凹部３９は、平面視で円形状をしている。凹部３９からは、第二磁石３６Ｂが露出している。凹部３９が形成される過程については、後述のロータ３の製造方法で説明する。

ここで、図３に示すように、軸方向から見たとき、第一スロット３１における空洞部３１ｄ，３１ｅの領域の面積は、第二スロット３２における空洞部３２ｄ，３２ｅの領域の面積よりも小さくなっている。このため、軸方向から見たとき、第一スロット３１の外側壁３１ａと第一磁石３６Ａの外面との間の狭小な間隙３１ｃの形成範囲は、第二スロット３２の外側壁３２ａと第二磁石３６Ｂの外面との間の狭小な間隙３２ｃの形成範囲よりも大きくなる。したがって、第一スロット３１および第二スロットに対して同一の射出圧力で熱可塑性樹脂材料を充填したとき、第一スロット３１の外側壁３１ａと第一磁石３６Ａの外面との間隙３１ｃに熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗（以下、単に「第一スロット３１の流入抵抗Ｒ１」という。）は、第二スロット３２の外側壁３２ａと第二磁石３６Ｂの外面との間隙３２ｃに熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗（以下、単に「第二スロット３２の流入抵抗Ｒ２」という。）よりも大きくなる。

第三スロット３３は、第二スロット３２と対称形状に形成されている。したがって、第三スロット３３の充填溝３３Ａや、外側壁３３ａ、内側壁３３ｂ、間隙３３ｃ、空洞部３３ｄ，３３ｅ、第三モールド部３８Ｃの構成は、上述した第二スロット３２の充填溝３２Ａや、外側壁３２ａ、内側壁３２ｂ、間隙３２ｃ、空洞部３２ｄ，３２ｅ、第二モールド部３８Ｂと同様であるため、詳細な説明を省略する。

図１に示すように、ハウジング５は、略筒状に形成されてモータ４を覆うモータハウジング５Ａと、モータハウジング５Ａの軸方向の一端側に設けられた不図示のセンサハウジングと、を備えている。
モータハウジング５Ａには、ステータ２のステータコア２０が例えば不図示のボルト等により固定されている。
センサハウジングには、ロータ３の回転角度を検出可能な例えばレゾルバ等の不図示の回転センサが、ロータ３と同軸となるように取り付けられている。また、センサハウジングには、ロータ３のシャフト６の一端を回転自在に支持する不図示のベアリングが設けられている。なお、ロータ３のシャフト６の他端は、不図示のミッションハウジング等に設けられたベアリングにより回転自在に支持されている。これにより、ロータ３は、ステータ２の内側において回転可能となっている。

（ロータの製造方法）
続いて、上述したロータ３の製造工程（請求項の「ロータ製造方法」に相当。）について説明する。なお、以下の説明において、各部品の符号については、必要に応じて図１から図５を参照されたい。
図６は、ロータ３の製造工程Ｓ１０のフローチャートである。
図６に示すように、本実施形態のロータ３の製造工程Ｓ１０は、主に、磁石挿入配置工程Ｓ１１と、充填工程Ｓ１３と、固化工程Ｓ１５と、を含む。以下に、各工程の詳細について、図面を用いて説明をする。なお、以下で述べる工程では、ロータコア３０の第一スロット３１から第三スロット３３の各スロットに対して、それぞれ同様に同一のタイミングで行われる。また、第二スロット３２に対して第二磁石３６Ｂを挿入して固定する工程と、第三スロット３３に対して第三磁石３６Ｃを挿入して固定する工程とは同一である。したがって、以下では、ロータコア３０の第一スロット３１および第二スロット３２に対してそれぞれ第一磁石３６Ａおよび第二磁石３６Ｂを挿入して固定する工程について説明をし、第三スロット３３に対して第三磁石３６Ｃを挿入して固定する工程については説明を省略する。また、以下では、まず本実施形態に係るロータ３の製造工程Ｓ１０で使用されるインジェクション装置５０の概要について図面を用いて説明をした後、充填工程Ｓ１３の詳細について説明をする。

図７は、インジェクション装置５０の側面断面模式図である。なお、図７以降のインジェクション装置５０およびロータコア３０の側面断面は、図３に示すロータコア３０のＡ−Ａ線に沿う変位断面に対応している。また、図７では、ロータコア３０をインジェクション装置５０に対してセットした状態を図示している。また、第一磁石３６Ａおよび第二磁石３６Ｂを二点鎖線で図示している。
図７に示すように、本実施形態に係るインジェクション装置５０は、主に下型５１（請求項の「第二金型」に相当。）と、充填用金型５３（請求項の「第一金型」に相当。）と、により構成されている。

下型５１は、設置台Ｓ上に設置されている。下型５１の上面５１ａには、ロータコア３０が径方向および周方向に位置決めされた状態で載置可能となっている。
下型５１の上面５１ａには、第二スロット３２および第三スロット３３（図３参照）に対応した位置に、凸部５２が形成されている。凸部５２は、例えば円柱状をしており、軸方向に沿って立設されている。凸部５２は、軸方向から見たときに、例えば第二スロット３２および第三スロット３３（図３参照）の周方向および径方向の中央近傍に位置している。
凸部５２は、ロータコア３０の軸方向から見たときに、第二磁石３６Ｂの外形よりも小さい外形を有している。これにより、後述の充填工程Ｓ１３では、凸部５２の周辺に熱可塑性樹脂材料が充填される。

充填用金型５３は、下型５１とは反対側において、例えば不図示の油圧アクチュエータによりロータコア３０の軸方向に沿って移動可能となっている。充填用金型５３は、熱可塑性樹脂材料の充填時において、ロータコア３０の軸方向端面と当接するとともに、ロータコア３０から離反しないように、ロータコア３０の軸方向端面に向かって所定の押圧力により押圧する（いわゆる型締め）。
充填用金型５３の充填孔５３ａは、複数形成されている。複数の充填孔５３ａは、それぞれ第一スロット３１から第三スロット３３（図３参照）の各充填溝３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ（図３参照）に対応する位置に形成されている。
また、充填用金型５３の外面における中央には、不図示のインジェクションノズルが接続される接続孔５３ｂが設けられている。接続孔５３ｂと充填孔５３ａとは、熱可塑性樹脂材料が通流する通流路５３ｃを通じて連通している。

インジェクションノズルは、熱可塑性樹脂材料を射出してロータコア３０の第一スロット３１から第三スロット３３（図３参照）の各スロットに充填するためのものである。インジェクションノズルは、熱可塑性樹脂材料の充填時において、先端の射出口が充填用金型５３の接続孔５３ｂに挿入配置される。インジェクションノズルから射出された熱可塑性樹脂材料は、通流路５３ｃおよび充填孔５３ａを通じて、ロータコア３０の第一スロット３１から第三スロット３３（図３参照）の各スロットに射出される。

図８は、磁石挿入配置工程Ｓ１１の説明図であって、ロータコア３０の側面断面模式図である。
本実施形態のロータ３の製造工程Ｓ１０は、上述のように構成されたインジェクション装置５０により行われる。
図８に示すように、ロータ３の製造工程Ｓ１０では、まず磁石挿入配置工程Ｓ１１を行う。
磁石挿入配置工程Ｓ１１では、下型５１にロータコア３０の軸方向端面を当接させ、ロータコア３０を位置決めした状態でセットする。続いて、ロータコア３０の第一スロット３１および第二スロット３２に対して、それぞれ第一磁石３６Ａおよび第二磁石３６Ｂを軸方向に沿って挿入して配置する。

このとき、第一磁石３６Ａは、一方側（図８における上側）の端面がロータコア３０の一方側の端面よりも一段下がった位置に配置されるとともに、他方側（図８における下側）の端面が下型５１に当接する。
また、第二磁石３６Ｂは、一方側（図８における上側）の端面がロータコア３０の一方側の端面と略面一となるように配置されるとともに、他方側（図８における下側）の端面が下型５１の凸部５２に当接する。これにより、下型５１の上面５１ａと第二磁石３６Ｂとの間にはスペースが設けられる。
第一磁石３６Ａおよび第二磁石３６Ｂをそれぞれ第一スロット３１および第二スロット３２に配置した時点で、磁石挿入配置工程Ｓ１１が終了する。

図９は、充填工程Ｓ１３の説明図であって、ロータコア３０の側面断面模式図である。
続いて、図９に示すように、充填工程Ｓ１３を行う。
充填工程Ｓ１３では、充填用金型５３を移動させて、ロータコア３０の軸方向端面に向かって所定の押圧力により押圧（型締め）する。ここで、充填用金型５３の押圧力は、熱可塑性樹脂材料の充填時において、熱可塑性樹脂材料の充填時の内部圧力により充填用金型５３がロータコア３０から離反しないような大きさに設定される。続いて、不図示のインジェクションノズルの先端の射出口を充填用金型５３の接続孔５３ｂに挿入する。

続いて、インジェクションノズルから熱可塑性樹脂材料を射出し、第一スロット３１および第二スロット３２に充填する。
ここで、ロータコア３０の第一スロット３１に形成された充填溝３１Ａおよび第二スロット３２に形成された充填溝３２Ａに対応した位置には、充填用金型５３の充填孔５３ａが配置される。したがって、第一スロット３１内に配置された第一磁石３６Ａおよび第二スロット３２内に配置された第二磁石３６Ｂは、充填された熱可塑性樹脂材料の内部圧力により径方向の内側に押圧されて、それぞれ第一スロット３１の内側壁３１ｂおよび第二スロット３２の内側壁３２ｂに当接する。

ところで、前述したとおり、図３に示すように、第一スロット３１の外側壁３１ａと第一磁石３６Ａの外面との間の狭小な間隙３１ｃの形成範囲は、第二スロット３２の外側壁３２ａと第二磁石３６Ｂの外面との間の狭小な間隙３２ｃの形成範囲よりも大きくっているため、第一スロット３１の流入抵抗Ｒ１は、第二スロット３２の流入抵抗Ｒ２よりも大きくなっていた。
これに対して、図９に示すように、充填工程Ｓ１３では、下型５１の凸部５２と第二磁石３６Ｂの他方側（図９における下側）の端面とが当接することにより、第二磁石３６Ｂを第一磁石３６Ａよりも充填用金型５３側に配置して熱可塑性樹脂材料の充填を行っている。本実施形態においては、第二磁石３６Ｂの一方側（図９における上側）の端面がロータコア３０の一方側の端面と略面一となる位置まで、第二磁石３６Ｂを充填用金型５３側に寄った状態で配置している。

これにより、第二磁石３６Ｂと充填用金型５３との間に形成されるスペースは、第一磁石３６Ａと充填用金型５３との間に形成されるスペースよりも狭くなっている。すなわち、凸部５２を設けるとともに、第二磁石３６Ｂを第一磁石３６Ａよりも充填用金型５３側に配置することにより、第二磁石３６Ｂと充填用金型５３との間に形成される熱可塑性樹脂材料の流路断面積を小さくしている。これにより、充填孔５３ａから第二スロット３２までの流入抵抗は、充填孔５３ａから第一スロット３１までの流入抵抗よりも大きくなるので、第一スロット３１の流入抵抗Ｒ１と第二スロット３２の流入抵抗Ｒ２との差を相殺することができる。したがって、本実施形態によれば、第一スロット３１の内壁と第一磁石３６Ａの外面との間、および第二スロット３２の内壁と第二磁石３６Ｂの外面との間に対して、第一スロット３１および第二スロット３２の形状の違いにかかわらず、均等に熱可塑性樹脂材料を充填することができる。
第一スロット３１および第二スロット３２内に熱可塑性樹脂材料を充填した時点で、充填工程Ｓ１３が終了する。

図１０は、流入抵抗の調節に関する説明図である。なお、図１０では、調節された凸部５２および第二磁石３６Ｂを二点鎖線で図示している。
ここで、図１０に示すように、充填孔５３ａから第二スロット３２までの流入抵抗は、軸方向における第二磁石３６Ｂの位置により調節可能となっている。
例えば、凸部５２を上述の実施形態よりも短くすることにより、第二磁石３６Ｂと充填用金型５３との間にはスペースＦが形成される。スペースＦは、熱可塑性樹脂材料の流路となる。したがって、凸部５２の軸方向の長さを調節することにより、熱可塑性樹脂材料の流路断面積、すなわち充填孔５３ａ以降の第二スロット３２側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗を調節することができる。なお、流入抵抗を大きくしたい場合には、凸部５２の軸方向の長さを長く設定するとともに、第二磁石３６Ｂを充填用金型５３に近接配置し、スペースＦを小さくすればよい。また、流入抵抗を小さくしたい場合には、凸部５２の軸方向の長さを短く設定するとともに、第二磁石３６Ｂを充填用金型５３から離間して配置し、スペースＦを大きくすればよい。

続いて、固化工程Ｓ１５を行う。固化工程Ｓ１５では、第一スロット３１および第二スロット３２内に充填された熱可塑性樹脂材料を自然冷却により固化させる。ここで、従来技術において、第一スロット３１および第二スロット３２内に熱硬化性樹脂材料を充填していた場合には、例えば恒温槽等の加熱器にロータ３を投入して所定温度になるまで所定時間加熱する必要があった。これに対して、本実施形態では、第一スロット３１および第二スロット３２内に熱可塑性樹脂材料を充填しているので、所定時間加熱することなく自然冷却にて素早く固化することができる。したがって、ロータ３を製造する際の製造工程の簡素化および製造時間の短縮化をすることができる。
このとき、図５に示すように、第二スロット３２および第三スロット３３に充填された熱可塑性樹脂材料が固化することにより形成された第二モールド部３８Ｂおよび第三モールド部３８Ｃには、軸方向の他方側の端面における下型５１の凸部５２（図７参照）に対応した位置に、凹部３９が形成される。
熱可塑性樹脂材料が固化した時点で固化工程Ｓ１５が終了するとともに、ロータ３の製造工程Ｓ１０が終了する。

本実施形態によれば、充填工程Ｓ１３では、流入抵抗の小さい第二スロット３２の第二磁石３６Ｂおよび第三スロット３３の第三磁石３６Ｃを、流入抵抗の大きい第一スロット３１の第一磁石３６Ａよりも充填用金型５３側に寄せた状態で行うので、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃと充填用金型５３との間に形成される熱可塑性樹脂材料が通流するスペースＦを狭くすることができる。すなわち、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃと充填用金型５３との間に形成される熱可塑性樹脂材料の流路断面積を小さくして、第二スロット３２側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗および第三スロット３３側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗と、第一スロット３１側における熱可塑性樹脂材料の流入抵抗とが均衡するように調節できる。これにより、所定の射出圧力で第一スロット３１、第二スロット３２および第三スロット３３に対してバランスよく熱可塑性樹脂材料を充填できるので、ロータコア３０の変形を防止しつつ、形状の異なる第一スロット３１の内壁と第一磁石３６Ａの外面との間、第二スロット３２の内壁と第二磁石３６Ｂの外面との間、および第三スロット３３の内壁と第三磁石３６Ｃの外面との間に熱可塑性樹脂材料を充填することができる。

また、下型５１に凸部５２を設けるだけで、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃを第一磁石３６Ａよりも充填用金型５３側に簡単に寄せることができる。また、凸部５２は、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃの外形よりも小さい外形を有するので、凸部５２の周辺に熱可塑性樹脂材料を充填して配置することができる。したがって、第二スロット３２内および第三スロット３３内において、それぞれ第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃを強固に保持することができる。

また、充填工程Ｓ１３で第一スロット３１から第三スロット３３の各スロットに充填される熱可塑性樹脂材料として、液晶ポリマーを好適に採用できる。

また、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃは、第一磁石３６Ａよりも軸方向の一方側に寄った状態で配置されているので、第一磁石３６Ａと第二磁石３６Ｂと第三磁石３６Ｃとにより軸方向の全体にわたってバランス良くロータコア３０を磁化させることができる。したがって、高トルクのロータ３とすることができる。また、第一磁石３６Ａよりも軸方向の一方側の領域と、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃよりも軸方向の他方側の領域とに、それぞれ充填された熱可塑性樹脂を配置できるので、第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃをそれぞれ第一スロット３１、第二スロット３２および第三スロット３３内に強固に固定できる。

また、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃよりも軸方向の他方側において、凹部３９の周辺に熱可塑性樹脂材料を配置することができるので、第二スロット３２および第三スロット３３内において、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃを強固に保持することができる。

また、バランス良くロータコア３０が磁化されるとともに、第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃをそれぞれ第一スロット３１、第二スロット３２および第三スロット３３内に強固に固定できるロータ３を備えているので、高性能かつ耐久性に優れたモータ４とすることができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

例えば、実施形態では、第一スロット３１、第二スロット３２および第三スロット３３により構成されたスロット群３５を有するロータ３の製造方法について説明をしたが、スロットの個数や形状等は実施形態に限定されない。また、インジェクション装置５０を構成する下型５１に形成された凸部５２の形状や本数等は、実施形態に限定されない。

例えば、実施形態では、第一スロット３１、第二スロット３２および第三スロット３３の各スロットに挿入される第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃとして、ネオジムを主成分とするいわゆるネオジム磁石を採用していたが、第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃの種類は実施形態に限定されない。したがって、第一磁石３６Ａ、第二磁石３６Ｂおよび第三磁石３６Ｃは、例えば、サマリウム（Ｓｍ）やコバルト（Ｃｏ）等を主原料とするいわゆるサマリウムコバルト磁石や、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等を主原料とするいわゆるアルニコ磁石であってもよい。

また、実施形態では、第一スロット３１から第三スロット３３の各スロットに対して充填される熱可塑性樹脂材料として、液晶ポリマーを採用した場合について説明をしたが、各スロットに対して充填される熱可塑性樹脂材料は、液晶ポリマーに限定されない。したがって、例えば、ポリブチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ Ｒｅｓｉｎ：ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ：ＰＥＥＫ）等、液晶ポリマー以外の熱可塑性樹脂材料であってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

３ ロータ
３０ ロータコア
３１ 第一スロット
３２ 第二スロット
３６Ａ 第一磁石
３６Ｂ 第二磁石
３８Ｂ 第二モールド部（モールド部）
３９ 凹部
５１ 下型（第二金型）
５２ 凸部
５３ 充填用金型（第一金型）
５３ａ 充填孔
Ｓ１１ 磁石挿入配置工程
Ｓ１３ 充填工程

Claims (6)

1. 第一磁石が挿入されて熱可塑性樹脂材料により固定される第一スロットと、第二磁石が挿入されて前記熱可塑性樹脂材料により固定される第二スロットと、を少なくとも備え、前記第一スロットの内壁と前記第一磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗が、前記第二スロットの内壁と前記第二磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗よりも大きいロータコアを有するロータを製造するためのロータ製造方法であって、
   前記第一スロットおよび前記第二スロットに、それぞれ前記第一磁石および前記第二磁石を挿入する磁石挿入配置工程と、
   所定の射出圧力により第一金型の充填孔から前記熱可塑性樹脂材料を射出し、前記第一スロットの内壁と前記第一磁石の外面との間、および前記第二スロットの内壁と前記第二磁石の外面との間に充填する充填工程と、
   を含み、
   前記充填工程では、前記第二磁石を前記第一磁石よりも前記第一金型側に寄せた状態で行うことを特徴とするロータ製造方法。
2. 請求項１に記載のロータ製造方法であって、
   前記磁石挿入配置工程では、前記ロータコアを挟んで前記第一金型とは反対側に配置され、前記ロータコアの軸方向から見たときに、前記第二磁石の外形よりも小さい外形を有するとともに、前記軸方向に突出した凸部を備えた第二金型を用いて行い、
   前記充填工程では、前記凸部と前記第二磁石の端面とが当接することにより、前記第二磁石を前記第一磁石よりも前記第一金型側に配置して行うことを特徴とするロータ製造方法。
3. 請求項１または２に記載のロータ製造方法であって、
   前記充填工程で充填される前記熱可塑性樹脂材料は、液晶ポリマーであることを特徴とするロータ製造方法。
4. 第一磁石が挿入されて熱可塑性樹脂材料により固定される第一スロットと、第二磁石が挿入されて前記熱可塑性樹脂材料により固定される第二スロットと、を少なくとも備えたロータコアを有するロータであって、
   前記第一スロットと前記第二スロットとは、前記ロータコアの軸方向の一方側から所定の射出圧力により前記熱可塑性樹脂材料を充填したときに、前記第一スロットの内壁と前記第一磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗が、前記第二スロットの内壁と前記第二磁石の外面との間に前記熱可塑性樹脂材料が流入する際の流入抵抗よりも大きくなるように形成され、
   前記第二磁石は、前記第一磁石よりも前記軸方向の一方側に寄った状態で配置されていることを特徴とするロータ。
5. 請求項４に記載のロータであって、
   前記第二スロット内に前記熱可塑性樹脂材料が充填されて形成されたモールド部には、前記軸方向の他方側の端面に、凹部が形成されていることを特徴とするロータ。
6. 請求項４または５に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。

Images