JP6160730B1

JP6160730B1 - ロータおよびその製造方法

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Publication number: JP6160730B1
Application number: JP2016062565A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　純一; 純一佐藤; 基史大辻; 浩樹藤田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: AU2017237623A1; MY186468A; US20190123625A1; JP2017175882A; CN108713283B; CN108713283A; EP3435522A1; WO2017163682A1; EP3435522A4; AU2017237623B2

Abstract

【課題】樹脂からなるハブをシャフトに固定しても、ハブとシャフトの固定強度を向上させることができるロータおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ロータは、シャフト(１)と、シャフト(１)の軸方向の一端部に固定されて、シャフト(１)の軸方向の一端面を覆って樹脂からなるハブ(２)と、ハブ(２)から径方向外側に向かって放射状に延在し、樹脂からなる複数の連結部(３)と、ハブ(２)の径方向外側に設けられて、ハブ(２)に連結部(３)を介して接続された外周部(４)とを備える。ハブ(２)の軸方向の一端面には樹脂注入ゲート痕(５)がある。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、圧縮機、送風機などが備えるモータに使用されるロータおよびその製造方法に関する。

従来、ロータとしては、筒状の連結部品と、この連結部品から径方向外側に延在する放射状のリブと、このリブの径方向外側の端部に連なって連結部品を取り囲む外周部とを備えたものがある(例えば特開２００１−３２０８４４号公報(特許文献１)参照)。

上記連結部品の内周面は軸の外周面に固定されており、連結部品の中心軸と軸の中心軸とが互いに一致している。この連結部品は、熱可塑性樹脂を用いて、リブおよび外周部と共に一体成形される。

上記外周部の外周面には、プラスチックマグネットから成る環状の磁極部が固定されている。この磁極部は、上記熱可塑性樹脂よりも硬くて磁性材料などを含む樹脂(以下、「プラスチックマグネット材料樹脂」と言う。)を用いて形成される。

特開２００１−３２０８４４号公報

ところで、上記磁極部を形成する場合、金型に周方向に所定間隔をあけて設けられた複数の樹脂注入ゲートから、金型内における磁極部を形成するための環状空間に、プラスチックマグネット材料樹脂を注入するのが一般的である。ここで、上記連結部品、リブおよび外周部も、プラスチックマグネット材料樹脂で成形することにより、製造工程を簡略化しようとすると、次の問題が生じることがある。

上記連結部品、リブ、外周部および磁極部の全てをプラスチックマグネット材料樹脂で成形する場合、金型内の空間に軸の一部を配置した状態で、金型内の空間にプラスチックマグネット材料樹脂を充填する。このとき、上記プラスチックマグネット材料樹脂は、磁極部を形成するための環状空間から、リブを形成するための放射状空間を介して、連結部品を形成するための筒状空間に流れ込む。

したがって、上記放射状空間から筒状空間に流れ込むことにより、連結部品のウェルドラインが増えるため、連結部品と軸の固定強度が低下するという問題が生じてしまうことがある。

そこで、この発明の課題は、樹脂からなるハブをシャフトに固定しても、ハブとシャフトの固定強度を向上させることができるロータおよびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のロータは、
シャフトと、
上記シャフトの軸方向の一端部に固定されて、上記シャフトの軸方向の一端面を覆って樹脂からなるハブと、
上記ハブから径方向外側に向かって放射状に延在し、樹脂からなる複数の連結部と、
上記ハブの径方向外側に設けられて、上記ハブに上記連結部を介して接続された外周部と
を備え、
上記ハブの軸方向の一端面には樹脂注入ゲート痕があることを特徴としている。

上記構成によれば、上記ハブの軸方向の一端面に樹脂注入ゲート痕があるので、シャフトの軸方向の一端面に対向する樹脂注入ゲートを有する金型が使用される。この樹脂注入ゲートから金型内に溶融樹脂を注入する場合、樹脂注入ゲートから溶融樹脂を直接注入する空間でハブを形成することができる。したがって、上記ハブのウェルドラインを低減できるので、ハブとシャフトの固定強度を向上させることができる。

一実施形態のロータでは、
上記連結部は軸方向と鋭角を成すように傾斜する。

上記実施形態によれば、上記軸方向と鋭角を成すように連結部を傾斜させることにより、連結部の形成時、連結部を形成するための空間内において溶融樹脂をスムーズに流すことができる。

一実施形態のロータでは、
上記ハブ、連結部および外周部は、プラスチックマグネットからなる。

上記実施形態によれば、上記ハブ、連結部および外周部が、プラスチックマグネットからなるので、ハブ、連結部および外周部をシャフトの一体成形を簡単にでき、その上、外周部に磁極を容易に持たせることができる。

この発明のロータの製造方法は、
シャフトと、上記シャフトの軸方向の一端部に固定されて、上記シャフトの軸方向の一端面を覆って樹脂からなるハブと、上記ハブから径方向外側に向かって放射状に延在し、樹脂からなる複数の連結部と、上記ハブの径方向外側に設けられて、上記ハブに上記連結部を介して接続された外周部とを備えるロータを製造するロータの製造方法であって、
複数の金型を用いて、上記ハブを形成するためのハブ形成空間と、上記連結部を形成するための連結部形成空間と、上記外周部を形成するための外周部形成空間とを、互いに連通する状態で画定すると共に、上記ハブ形成空間に上記シャフトの軸方向の一端面を配置する工程と、
上記金型において上記シャフトの軸方向の一端面に対向する樹脂注入ゲートから、上記ハブ形成空間に溶融樹脂を注入し、上記ハブ形成空間から上記連結部形成空間を介して上記外周部形成空間に溶融樹脂を流した後、上記ハブ形成空間、連結部形成空間および外周部形成空間のそれぞれの空間内の溶融樹脂を硬化させることにより、上記ハブ、連結部および外周部を形成する工程と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記樹脂注入ゲートからハブ形成空間に注入された溶融樹脂が、連結部形成空間を介して外周部形成空間に流れることによって、ハブのウェルドラインを低減できるので、ハブとシャフトの固定強度を向上させることができる。

この発明のロータは、ハブの軸方向の一端面には樹脂注入ゲート痕があることによって、ハブのウェルドラインを低減できるので、ハブとシャフトの固定強度を向上させることができる。

この発明のロータの製造方法は、金型においてシャフトの軸方向の一端面に対向する樹脂注入ゲートから、ハブ形成空間に溶融樹脂を注入し、ハブ形成空間から連結部形成空間を介して外周部形成空間に溶融樹脂を流すので、ハブのウェルドラインを低減できる。したがって、上記ハブとシャフトの固定強度を向上させることができる。

この発明の第１実施形態のロータの概略上方斜視図である。上記ロータの概略上面図である。上記ロータの概略側面図である。上記ロータの概略下方斜視図である。図２のＶ−Ｖ線矢視の概略断面図である。上記ロータの製造方法の一工程を説明するための模式断面図である。図２の工程に続く工程を説明するための模式断面図である。比較例の製造方法の一工程を説明するための模式断面図である。この発明の第２実施形態のロータの模式断面図である。

以下、この発明のロータを図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面において、同一の参照番号は、同一部分を表わすものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の図面上の寸法は、図面の明瞭化と簡略化のために実際の尺度から適宜変更されており、実際の相対寸法を表してはいない。

〔第１実施形態〕
図１は、この発明の第１実施形態のロータを斜め上方から見たときの概略上方斜視図である。また、図２は、上記ロータの上方から見たときの概略上面図である。また、図３は、上記ロータを側方から見たときの概略側面図である。また、図４は、上記ロータを下方から見たときの概略下方斜視図である。また、図５は、図２のＶ−Ｖ線から見たときの概略断面図である。

上記ロータは、図１〜図５に示すように、シャフト１と、このシャフト１の軸方向の一端部に固定されているハブ２と、このハブ２から径方向外側に向かって放射状に延在する複数の連結部３と、ハブ２に連結部３を介して接続された外周部４とを備えている。

上記シャフトは、例えば金属製であり、ハブ２、連結部３および外周部４と一体化されている。これにより、外周部４がシャフト１を中心に回転したとき、シャフト１も外周部４と一体に回転する。

上記ハブ２は、樹脂の一例としてのプラスチックマグネットからなっており、シャフト１の軸方向の一端面を覆っている。このハブ２の軸方向の一端面には円状の樹脂注入ゲート痕５がある。また、ハブ２の軸方向の一端面は、径方向内側から径方向外側に向かう樹脂流動による分子配向を有している。

上記複数の連結部３は、周方向に略等間隔をあけて設けられ、プラスチックマグネットからなっている。この複数の連結部３は、それぞれ、軸方向に対して鋭角を成すように傾斜している。別の言い方をすれば、各連結部３は、径方向外側の端部が径方向内側の端部よりも、シャフト１の軸方向の他端部(ハブ２で覆われていない端部)側に位置するように、傾斜している。また、連結部３同士の間は、軸方向に貫通する空間となっている。

上記外周部４も、ハブ２および連結部３と同様に、プラスチックマグネットからなっている。この外周部４は、筒状に成形され、ハブ２の周囲に配置されている。また、外周部４には、周方向においてＮ極とＳ極が交互に配列されるように、着磁処理が施されている。

上記構成のロータによれば、ハブ２の軸方向の一端面に樹脂注入ゲート痕５があるので、シャフト１の軸方向の一端面に対向する樹脂注入ゲートを有する金型が使用される。この樹脂注入ゲートから金型内に、磁性体粉末などを含む溶融樹脂(以下、「溶融磁性樹脂」と言う。)を注入すると、溶融磁性樹脂が直接注入される空間でハブ２が得られる。したがって、ハブ２のウェルドラインを低減できるので、シャフト１とハブ２の固定強度を向上させることができる。

また、上記ハブ２を形成するための空間の各部には、一定温度の溶融磁性樹脂が注入される。したがって、上記空間内で溶融磁性樹脂を略均一に収縮させることができるので、ハブ２の各部の強度バラツキを低減できる。

また、上記連結部３が軸方向と鋭角を成すように傾斜するので、連結部３の形成時、連結部３を形成するための空間内において溶融磁性樹脂をスムーズに流すことができる。

また、上記ハブ２、連結部３および外周部４が、プラスチックマグネットからなるので、ハブ２、連結部３および外周部４の一体成形が容易であり、その上、外周部４に磁極を持たせるのも容易である。

以下、図６,図７を用いて、上記ロータの製造方法について説明する。

まず、図６に示すように、複数の金型１１〜１５を互いに組み合わせる。これにより、ハブ２を形成するためのハブ形成空間２１と、連結部３を形成するための連結部形成空間２２と、外周部４を形成するための外周部形成空間２３とを、互いに連通する状態で画定する。また、ハブ形成空間２１には、シャフト１の軸方向の一端面を配置する。

次に、上記金型１５においてハブ２の軸方向の一端面に対向する樹脂注入ゲート１５ａから、ハブ形成空間２１に溶融磁性樹脂を注入し、ハブ形成空間から連結部形成空間２２を介して外周部形成空間２３に溶融磁性樹脂を流す。

最後に、上記ハブ形成空間２１、連結部形成空間２２および外周部形成空間２３のそれぞれの空間内の溶融磁性樹脂を硬化させた後、図７に示すように、金型１１〜１５を互いに分離させる。これにより、ハブ２、連結部３および外周部４がシャフト１と一体化した状態で得られる。なお、図７の６はランナーであり、このランナー６を除去することにより、樹脂注入ゲート痕５(図１に示す)ができる。

このように、上記樹脂注入ゲート１５ａからハブ形成空間２１に注入された溶融磁性樹脂が、連結部形成空間２２を介して外周部形成空間２３に流れることによって、ハブ２のウェルドラインを低減できるので、シャフト１とハブ２の固定強度を向上させることができる。

また、上記連結部形成空間２２が軸方向に対して鋭角を成すように傾斜しているので、連結部形成空間２２のハブ形成空間２１側から外周部形成空間２３側に溶融磁性樹脂をスムーズに流すことができる。

一方、上記金型１５の換わりに、図８に示すような金型１１５を用いた場合、金型１１５において周方向に所定間隔をあけて複数設けられた樹脂注入ゲート１１５ａから、外周部形成空間２３に溶融磁性樹脂を注入することになる。その結果、溶融磁性樹脂が外周部形成空間２３から連結部形成空間２２を介してハブ形成空間２１に流れる込むため、ハブ２のウェルドラインが増加してしまう。

上記第１実施形態では、連結部３は、軸方向と鋭角を成すように形成されていたが、軸方向と直交するように形成してもよい。

上記第１実施形態では、連結部３同士の周方向の間隔は略同じであったが、異なるようにしてもよい。

〔第２実施形態〕
図９は、この発明の第２実施形態のロータを軸方向に平行な面で切ったときの模式断面図である。

上記ロータは、上記第１実施形態のハブ２、連結部３および外周部４と比較して材料だけが異なるハブ２０２、連結部２０３および外周部２０４を備えている。より詳しくは、ハブ２０２、連結部２０３および外周部２０４は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂で一体成形される。

また、上記外周部２０４の外周面には環状磁石２０７が圧入で固定されている。この環状磁石２０７は、焼結工程、熱処理工程、着磁処理工程などを行って得られる焼結磁石である。また、環状磁石２０７でも、上記第１実施形態の外周部４と同様に、Ｎ極およびＳ極が周方向に交互に配列されている。

また、図示しないが、上記ハブ２０２、連結部２０３および外周部２０４も、上記第１実施形態のハブ２、連結部３および外周部４と同様の製造方法で形成されているため、ハブ２０２の軸方向の一端面には円状の樹脂注入ゲート痕が残っている。また、外周部２０４の外周面と環状磁石２０７の間には、鉄板、鋼板などからなる金属リングが介在している。

上記構成のロータは、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、環状磁石２０７を後付けできるので、汎用性が高い。

上記第２実施形態では、外周部２０４の外周面に環状磁石２０７を圧入で固定していたが、例えば、外周部２０４の外周面にプラスチックマグネットを２色成形で固定してもよい。

上記第２実施形態では、外周部２０４の外周面と環状磁石２０７の間に、例えば、鉄板、鋼板を介在させていたが、そのような鉄板、鋼板を介在させないようにしてもよい。

この発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１,第２実施形態の記載内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態にしてもよい。

また、この発明は、ブラシレスモータ、ステッピングモータなどの様々なロータおよびその製造方法に適用できるものである。

１シャフト
２,２０２ハブ
３,２０３連結部
４,２０４外周部
５樹脂注入ゲート痕
１１〜１５金型
１５ａ樹脂注入ゲート
２１ハブ形成空間
２２連結部形成空間
２３外周部形成空間

Claims

シャフト(１)と、
上記シャフト(１)の軸方向の一端部に固定されて、上記シャフト(１)の軸方向の一端面を覆って樹脂からなるハブ(２,２０２)と、
上記ハブ(２,２０２)から径方向外側に向かって放射状に延在し、樹脂からなる複数の連結部(３,２０３)と、
上記ハブ(２,２０２)の径方向外側に設けられて、上記ハブ(２,２０２)に上記連結部(３,２０３)を介して接続された外周部(４,２０４)と
を備え、
上記ハブ(２,２０２)の軸方向の一端面には樹脂注入ゲート痕(５)があることを特徴とするロータ。
請求項１に記載のロータにおいて、
上記連結部(３,２０３)は軸方向と鋭角を成すように傾斜することを特徴とするロータ。
請求項１または２に記載のロータにおいて、
上記ハブ(２)、連結部(３)および外周部(４)は、プラスチックマグネットからなることを特徴とするロータ。
シャフト(１)と、上記シャフト(１)の軸方向の一端部に固定されて、上記シャフト(１)の軸方向の一端面を覆って樹脂からなるハブ(２,２０２)と、上記ハブ(２,２０２)から径方向外側に向かって放射状に延在し、樹脂からなる複数の連結部(３,２０３)と、上記ハブ(２,２０２)の径方向外側に設けられて、上記ハブ(２,２０２)に上記連結部(３,２０３)を介して接続された外周部(４,２０４)とを備えるロータを製造するロータの製造方法であって、
複数の金型(１１〜１５)を用いて、上記ハブ(２,２０２)を形成するためのハブ形成空間(２１)と、上記連結部(３,２０３)を形成するための連結部形成空間(２２)と、上記外周部(４,２０４)を形成するための外周部形成空間(２３)とを、互いに連通する状態で画定すると共に、上記ハブ形成空間(２１)に上記シャフト(１)の軸方向の一端面を配置する工程と、
上記金型(１５)において上記シャフト(１)の軸方向の一端面に対向する樹脂注入ゲート(１５ａ)から、上記ハブ形成空間(２１)に溶融樹脂を注入し、上記ハブ形成空間(２１)から上記連結部形成空間(２２)を介して上記外周部形成空間(２３)に溶融樹脂を流した後、上記ハブ形成空間(２１)、連結部形成空間(２２)および外周部形成空間(２３)のそれぞれの空間内の溶融樹脂を硬化させることにより、上記ハブ(２,２０２)、連結部(３,２０３)および外周部(４,２０４)を形成する工程と
を備えることを特徴とするロータの製造方法。