JP6813026B2 - ロータの製造方法、ロータおよびモータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータの製造方法ロータおよびモータに関する。

従来、スポーク型のロータを備えたモータが知られている。例えば、特許文献１では、回転子が複数の嵌入式小歯を備えるモータが記載されている。

特開２００４−２１５４７４号公報

上記のようなモータにおいては、複数の嵌入式小歯を樹脂によって一体成形することで固定することが好ましい。しかし、この場合、嵌入式小歯のそれぞれを、金型あるいは治具等によって保持しつつ、金型内に樹脂を流し込む必要がある。そのため、作業性が悪く、回転子を製造する際の手間が大きくなる問題があった。

上記問題点に鑑みて、本発明の一つの態様は、複数の外コアを有するロータの製造方法であって、製造する際の手間を小さくできるロータの製造方法を提供することを目的の一つとする。また、製造工程を簡易化できる構造を有するロータ、およびそのようなロータを備えるモータを提供することを目的の一つとする。

本発明の例示的なロータの製造方法は、中心軸に沿って配置された筒状の内コアと、前記内コアの径方向外側に周方向に並んで配置された複数の外コアと、前記内コアおよび前記外コアの少なくとも一部を覆う充填部と、を有するロータの製造方法であって、軸方向に貫通する中心孔を有するスクラップ部と、前記中心孔の内側に前記スクラップ部と連続して配置されて前記外コアの一部を構成するコア板部と、を有する板部材を形成する板部材形成工程Ｓ１０と、前記板部材を積層して前記外コアを有する積層体を形成する積層工程Ｓ２０と、前記積層体と前記内コアとを、少なくとも一部を径方向に隙間を介して金型内に設置する金型設置工程Ｓ３０と、前記金型内の隙間に溶融した充填材料を流し込み、少なくとも一部が前記外コアの間に位置する前記充填部を形成し、成形体を形成する成形体形成工程Ｓ４０と、前記スクラップ部と前記コア板部とを分離する分離工程Ｓ５０と、を有する。

異なる形状のシャフトを有するロータの製造方法において、ロータコアを製造するときに用いる金型を共通化でき、製造に要する手間、時間を削減することが可能である。

図１は、本発明の第１実施形態のモータの断面図である。 図２は、ロータの斜視図である。 図３は、図２に示すロータを中心軸と直交する面で切断した断面図である。 図４は、外コアを軸方向に見た平面図である。 本発明にかかる例示的な第１実施形態のモータの製造方法を示すフローチャートである。 図６は、板部材の平面図である。 図７は、板部材成形工程Ｓ１０の一部を示す図である。 図８は、板部材成形工程Ｓ１０の一部を示す図である。 図９は、板部材成形工程Ｓ１０の一部を示す図である。 図１０は、板部材成形工程Ｓ１０の一部を示す図である。 図１１は、積層工程Ｓ２０の一部を示す図である。 図１２は、金型設置工程Ｓ３０および成形体形成工程Ｓ４０の一部を示す図である。 図１３は、金型に設置された状態の積層体と内コアを示す斜視図である。 図１４は、成形体を示す斜視図である。 図１５は、分離工程後の成形体を示す斜視図である。 図１６は、磁石取付工程Ｓ５１を示す図である。 図１７は、シャフト取付工程Ｓ６０を示す図である。 図１８は、本実施形態にかかるロータの内コアの他の例を示す斜視図である。 図１９は、本実施形態にかかるロータの内コアの他の例を示す斜視図である。 図２０は、シャフトを内コアに取り付けた状態の斜視図である。 図２１は、シャフトが取り付けられた内コアを金型に設置した状態を示す図である。 図２２は、金型内に配された積層体、内コアおよびシャフトを示す斜視図である。 図２３は、分離前の成形体の斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態にかかるモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｃ１の軸方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向とする。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。

また、Ｚ軸は、図１に示す状態において、上を正の側（＋Ｚ側）、下を負の側（−Ｚ側）とする。そして、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「一方側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｃ１に平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｃ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｃ１を中心とする円弧に沿う方向、すなわち、中心軸Ｃ１の周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

＜１．第１実施形態＞
＜１．１ モータの概略構成＞
本発明の例示的な第１実施形態にかかるモータの概略構成について説明する。図１は、モータの断面図である。

図１に示すように、モータＡは、ロータ１と、ステータ２と、ハウジング３と、第１軸受４１と、第２軸受４２と、を有する。また、モータＡは、ロータ１の回転位置を検出するセンサユニット５を有する。

＜１．２ ハウジング＞
ハウジング３は、軸方向に延びる筒状である。ステータ２は、ハウジング３の内周面に固定される。ステータ２は、ハウジングの内方に固定されることで、ハウジング３と中心軸（中心軸Ｃ１）が一致する。

＜１．３ ステータ＞
ステータ２は、ロータ１の径方向外側を囲んでいる。ステータ２とロータ１とは、中心軸（中心軸Ｃ１）が一致する。ステータ２は、ステータコア２１と、コイル２２と、を有する。ステータ２は、ロータ１と対向し複数個のコイル２２を含む。

コイル２２は、ステータコア２１の外面を被覆したインシュレータ（不図示）の外周に導線を巻きつけることで形成される。コイル２２には、導線の端部が引き出されており、導線の端部は、ステータ２の軸方向一方側の端部から軸方向一方側に延びる。導線を介してコイル２２に電力を供給することで、ステータ２１は励磁される。例えば、モータＡのコイル２２は、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に分かれる。そして、各相には、位相をずらした正弦波形の電流が供給される。そのため、導線は、３相のそれぞれに電流が供給できる数を備える。本実施形態では、３相の組が２組ある。

＜１．４ 軸受＞
ロータ１の後述するシャフト１１は、第１軸受４１に、他方側が第２軸受４２にそれぞれ回転可能に支持される。すなわち、ロータ１は第１軸受４１および第２軸受４２に回転可能に支持される。

第１軸受４１および第２軸受４２はここではボールベアリングである。シャフト１１は、第１軸受４１および第２軸受４２を介して、ハウジング３に回転可能に支持される。このとき、シャフト１１の中心軸は、ハウジング３の中心軸Ｃ１と一致する。

＜１．５ ロータ＞
図２は、ロータの斜視図である。図３は、図２に示すロータを中心軸と直交する面で切断した断面図である。図４は、外コアを軸方向に見た平面図である。図２に示すように、ロータ１は、いわゆる、スポーク型のロータである。ロータ１は、シャフト１１と、ロータコア１２と、を有する。ロータ１は、ステータ２に対して、中心軸Ｃ１を中心として相対的に回転可能である。

＜１．２．１ シャフト＞
シャフト１１は、軸方向（Ｚ軸方向）に延びる円柱状である。シャフト１１は、第１軸受４１および第２軸受４２を介して、ハウジング３に回転可能に支持される。これにより、ロータ１は、中心軸Ｃ１を中心として、ステータ２に対して回転可能である。シャフト１１は、ロータコア１２に圧入により固定される。なお、シャフト１１とローラコア１２との固定は、圧入に限定されない。シャフト１１とロータコア１２とを固定できる方法を広く採用することができる。

＜１．２．２ ロータコア＞
図２に示すように、ロータコア１２は、内コア１３と、複数の外コア１４と、充填部１５と、複数の永久磁石１６とを有する。以下の説明において、「内コア」および「外コア」は、「ロータコアの内コア」および「ロータコアの外コア」を示す。ロータコア１２は、例えば、金型に内コア１３および複数の外コア１４を配置し、樹脂または非磁性材料を流し込むモールド成形によって作られる。

内コア１３は、中心軸Ｃ１に沿って配置された筒状である。内コア１３は、内部にシャフト１１が圧入される。そのため、内コア１３は、シャフト１１を圧入可能な材料で形成される。内コア１３は、外コア１４と同じ材質であってもよい。内コア１３は、外周面に径方向内側に窪む溝部１３１を有する（図１）。溝部１３１は、軸方向に延びる。溝部１３１は、周方向に沿って複数個配置されてもよいし、１個であってもよい。溝部１３１は、例えば、ステーキング加工により形成される。

複数の外コア１４は、内コア１３の径方向外側に周方向に並んで配置される。充填部１５は内コア１３および外コア１４の少なくとも一部を覆う。

図３に示すように、複数の外コア１４は、シャフト１１の径方向外側に周方向に沿って互いに間隔をあけて配置される。複数の永久磁石１６は、隣り合う外コア１４の間に配置される。外コア１４は、永久磁石１６によって励磁される。すなわち、ロータコア１２は、少なくとも外コア１４を励磁する複数の永久磁石１６を有する。

永久磁石１６によって励磁された複数の外コア１４の磁極は、それぞれ隣の外コア１４と異なる。例えば、Ｎ極に励磁される外コア１４の隣の外コア１４はＳ極に励磁される。すなわち、ロータコア１２では、Ｎ極に励磁される外コア１４とＳ極に励磁される外コア１４とが交互に配置される。

図３に示すように、外コア１４は、径方向内側から径方向外側に向かうに従って周方向の寸法が大きくなる略扇形の断面を有する。外コア１４の径方向外側の角部は、例えば、周方向両側とも面取りされる。外コア１４の角部における面取りは、角面取りであってもよく、丸面取りであってもよい。図３の例では、外コア１４の径方向外側の角部は、角面取りされる。

図１に示すように、外コア１４は、軸方向に積層された複数のコア板部１７を有する。コア板部１７は、磁性材料の一種である電磁鋼板である。

図４に示すように、コア板部１７は、径方向内側に凹んだ凹部である連結凹部１７１を有する。これにより、後述するロータ１の製造方法を採用しやすい。コア板部１７が積層されることで、各コア板部１７の連結凹部１７１が積層される。これにより、図３および図４に示すように、外コア１４の径方向外端に、軸方向に延びるコア凹溝１４１が配置される。

図４に示すように、コア板部１７は、コア板部１７を軸方向に貫通するコア板部貫通孔１７２を有する。コア板部貫通孔１７２の平面視形状は、円形状である。なお、コア板部貫通孔１７２の平面視形状は、特に限定されず、楕円形状であっても、多角形状であってもよい。

図１に示すように、外コア１４は、外コア１４を軸方向に貫通する外コア貫通孔１４２を有する。外コア貫通孔１４２は、複数のコア板部貫通孔１７２が軸方向に連結されて形成される。外コア貫通孔１４２には、充填部１５の一部が配置される。つまり、外コア貫通孔１４２の内部に配された充填部１５によってコア板部１７同士が固定される。

図３に示すように、充填部１５は、内コア１３の径方向外側に配置される。本実施形態において充填部１５は、内コア１３の外周面に固定される。より詳細には、充填部１５は、内コア１３の外周面における溝部１３１が設けられた部分に固定される。換言すると、溝部１３１は、充填部１５と接触する部分に位置する。

充填部１５の少なくとも一部は、複数の外コア１４の間に位置する。充填部１５は、複数の外コア１４の少なくとも一部を覆う。本実施形態において、充填部１５は樹脂である。なお、充填部１５の材質は、樹脂に限定されず、例えば、非磁性材料であってもよい。非磁性材料は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等である。本実施形態において充填部１５は、複数の外コア１４を保持する。

なお、本明細書において、「充填部の少なくとも一部が複数の外コアの間に位置する」とは、複数の外コアのうちのいずれか２つの外コアを結んだ線上に、充填部の少なくとも一部が位置することを含む。複数の外コアのうちのいずれか２つの外コアとは、特に限定されず、周方向に隣り合う２つの外コアであってもよいし、内コア１３を介して、径方向に対向する２つの外コア１４であってもよい。図３では、充填部１５の一部は、周方向に隣り合う外コア１４の間に位置する。

図２に示すように、充填部１５は、外コア１４の軸方向一方側および他方側を覆う蓋部１５１を有する。蓋部１５１の平面視形状は、例えば、中心を中心軸Ｃ１が通る円板状である。充填部１５の軸方向一方側の蓋部１５１には、永久磁石１６が挿入される複数の磁石挿入穴１５２が設けられる。複数の磁石挿入穴１５２は、周方向において、複数個の外コア１４の間に配置される。

図３に示すように、永久磁石１６は、外コア１４を励磁する。永久磁石１６は、径方向に延びる直方体形状である。永久磁石１６は、それぞれ、周方向に沿って配置される２つの磁極を有する。周方向に隣り合う永久磁石１６は、周方向において、互いに同極が向かい合う。これにより、Ｎ極が向かい合う永久磁石１６の間に配された外コア１４は、Ｎ極に励磁される。逆に、Ｓ極が向かい合う永久磁石１６の間に配された外コア１４は、Ｓ極に励磁される。

図１に示すように、センサユニット５は、センサヨーク５１と、センサマグネット５２と、センサカバー５３と、回転センサ５４と、を有する。センサヨーク５１は略円筒状の部材である。センサヨーク５１は、磁性材料からなる。センサヨーク５１は、筒状の内壁部５１１と、筒状の外壁部５１２と、天板部５１３と、を有する。本実施形態において、内壁部５１１と外壁部５１２は、円筒状である。センサヨーク５１は、内壁部５１２の内側面がシャフト１１の外周面に固定される。これにより、センサヨーク５１は、シャフト１１に固定される。

図１に示すように、外壁部５１２は、内壁部５１１の径方向外側に位置し、内壁部５１１を周方向に囲う。すなわち、センサヨーク５１は、二重円筒形状である。天板部５１３は、内壁部５１１の上端部と外壁部５１２の上端部とを接続する円環状である。

センサマグネット５２は、円環状である。センサマグネット５２は、センサヨーク５１に保持される。例えば、センサマグネット５２は、径方向外側から外壁部５１２に嵌め合わされる。これにより、センサマグネット５２は、センサヨーク５１を介して間接的にシャフト１１に固定される。なお、センサマグネット５２は、シャフト１１に直接的に固定されてもよい。

回転センサ５４は、センサマグネット５２と隙間を介して径方向に対向する。回転センサ５４は、例えば、ホールＩＣであり、複数設けられる。回転センサ５４は、センサマグネット５２の磁束の変化を検出する。検出された磁束の変化に基づいて、ロータ１の回転位置がモータＡを制御する制御装置等（図示省略）において算出される。なお、回転センサ５４は、センサマグネット５２と隙間を介して軸方向に対向してもよい。なお、本実施形態では、ホールＩＣを用いたセンサを利用するが、これに限定されない。例えば、レゾルバ等、ロータの回転を検出可能なセンサを広く採用することができる。

＜２． ロータの製造方法＞
上述したロータを製造する方法について、図面を参照して説明する。図５は、本発明にかかる例示的な第１実施形態のロータの製造方法を示すフローチャートである。図６は、板部材の平面図である。図７〜図１７は、図５に示すロータの製造方法における各工程の一部を示す図である。

図５に示すように、本実施形態のロータの製造方法は、板部材形成工程Ｓ１０と、積層工程Ｓ２０と、金型設置工程Ｓ３０と、成形体形成工程Ｓ４０と、分離工程Ｓ５０と、磁石取付工程Ｓ５１と、シャフト取付工程Ｓ６０と、を有する。なお、本実施形態のロータの製造方法において、板部材形成工程Ｓ１０から磁石取付工程Ｓ５１までが、ロータコア１２の製造工程である。

＜２．１ 板部材形成工程＞
板部材形成工程Ｓ１０は、図６に示す板部材６を形成する工程である。板部材６は、板状の部材である。板部材６の平面視形状は、略正方形状である。平面視において、板部材６の四隅は、面取りされる。板部材６は、スクラップ部６１と、複数のコア板部１７と、を有する。スクラップ部６１は、軸方向に貫通する中心孔６０を有する略環状である。

なお、本明細書において、「ある部材が環状である」とは、ある部材が一周全体に亘って連続する形状であることを含む。すなわち、環状とは、円環状、楕円環状、角環状、矩形環状等を含む。また、「ある部材が略環状である」とは、ある部材が一周全体に亘って連続する形状であること、またはある部材が一周のうちの一部において不連続となる形状であることを含む。

スクラップ部６１は、延伸部６２と、連結凸部６３と、固定部６４と、を有する。スクラップ部６１は、中心孔６０を規定する環状の部分である。延伸部６２は、中心孔６０の内縁から径方向内側に延びる。延伸部６２は軸方向内側の先端部分に、連結凸部６３を有する。延伸部６２は、スクラップ部６１と接続され、径方向に延びる。

図６では、連結凸部６３は、径方向内側に突出した凸部である。より詳細には、連結凸部６３は、延伸部６２の径方向内側の先端から径方向内側に突出した凸部である。連結凸部６３の平面視形状は、略矩形状である。連結凸部６３の形状は、コア板部１７の連結凹部１７１の形状に沿った形状である。

板部材６において、コア板部１７は、スクラップ部６１の径方向内側においてスクラップ部６１と連続して配置される。コア板部１７の連結凹部１７１を連結凸部６３と嵌め合わせることで、コア板部１７はスクラップ部６１に連結される。上述したように、連結凹部１７１は、径方向外端よりも径方向内側に、周方向の寸法が連結凹部１７１の径方向外端よりも大きい部分を有してもよい。このような形状とすることで、連結凸部６３に嵌めた連結凹部１７１が径方向に移動することを抑制できる。これにより、コア板部１７がスクラップ部６１に対して径方向に動いて外れることを抑制できる。また、連結部を支点としてコア板部１７が軸方向に動く場合、連結凸部６３の径方向内端面と連結凹部１７１の径方向外端面とが干渉して、コア板部１７の軸方向への移動が抑制される。これにより、コア板部１７が軸方向に動いて、スクラップ部６１から外れることを抑制できる。

また、上述したように、連結凹部１７１の内側面は、径方向外側から径方内側に向かって、連結凹部１７１の周方向の寸法が大きくなる周方向の向きに傾く。そのため、連結部を支点としてコア板部１７が軸方向に動く場合、連結凸部６３の側面と連結凹部１７１の内側面とが干渉して、コア板部１７の軸方向への移動が抑制される。これにより、コア板部１７が軸方向に動いて、スクラップ部６１から外れることをより抑制できる。

固定部６４は、スクラップ部６１に複数（図６では８つ）配置される。各固定部６４は、中心軸Ｃ１を中心として、点対称に配置されることが望ましい。固定部６４の平面視形状は、例えば、長方形状である。固定部６４は、軸方向他方側に押し出された押し出し形状であり、スクラップ部６１に重ねたとき、固定部６４が軸方向に重なる。そして、軸方向一方側の固定部６４から押し出された部分が、固定部６４に嵌ることで、スクラップ部６１が軸方向に固定される。すなわち、軸方向に重ねられたスクラップ部６１は、固定部６４を利用し、かしめ処理にて固定される。

図６に示すように、スクラップ部６１の四隅のうち、中心軸Ｃ１を対称に向かい合う２つの位置には、それぞれ、ピン孔６５が設けられる。本実施形態では、ピン孔６５の数は２つである。ピン孔６５は、板部材６を軸方向に貫通する。

板部材形成工程Ｓ１０は、スクラップ部６１にコア板部１７を嵌めこんだ板部材６を形成する。板部材形成工程Ｓ１０では、まず、帯状の電磁鋼板７を、打ち抜いて、円板部７１（図８）と、貫通孔７２（図７）とを形成する。図８に示す円板部７１の平面視形状は、円形である。円板部７１は、外縁に複数の連結凹部１７１を有する。複数の連結凹部１７１は、円板部７１の外縁において周方向に等間隔に配置される。

図７に示す貫通孔７２は、電磁鋼板７から円板部７１を打ち抜くことで形成される。貫通孔７２は、内縁から径方向内側に延びる複数の連結凸部６３を有する。複数の連結凸部６３は、貫通孔７２の内縁において周方向に等間隔に配置される。連結凸部６３は、電磁鋼板７を打ち抜いたことで、連結凹部１７１に沿って形成される。

次に、貫通孔７２に円板部７１を嵌め合わせる。上述のとおり、複数の連結凸部６３は、それぞれ対応する連結凹部１７１に沿って形成される。そのため、円板部７１と貫通孔７２とを嵌め合せることで、複数の連結凸部６３と複数の連結凹部１７１とをまとめて嵌め合わせることができる。

貫通孔７２に円板部７１を嵌め合わせた状態の電磁鋼板７の一部を打ち抜いて、コア板部６の外形（図９）と、延伸部６２の外形（図１０）とを形成する。具体的には、円板部７１のうち複数のコア板部１７の外形となる部分以外の部分を打ち抜いて分離する。この打ち抜き加工によって、コア板部１７、延伸部６２、および中心孔６０が形成される。コア板部１７は、延伸部７２と連結された状態で形成される。すなわち、板部材形成工程Ｓ１０において、コア板部１７は、連結凸部６３が連結凹部１７１と嵌め合わされることで、延伸部６３と連結される。

コア板部１７の外形を形成した後に、連結凸部６３および連結凹部１７１を形成すると、積層された複数のコア板部１７がばらけやすい。その結果、複数の連結凸部６３と複数の連結凹部１７１とを嵌め合わせに手間と時間がかかる。そのため、本実施形態では、円板部７１を貫通孔７２に組み合わせた後に、複数個のコア板部１７の外形を形成する。この製造方法は、比較的小さい中型モータ、または小型モータにおいて、特に有用である。なお、コア板部１７がばらけにくい、大型モータのロータを製造する場合には、円板部７１から、コア板部１７を形成した後に、コア板部１７を延伸部６２に取り付けてもよい。

そして、電磁鋼板７の中央孔６０の径方向外側に、電磁鋼板７の一部をプレス加工にて軸方向に押し出し、固定部６４を形成する。固定部６４が形成される領域は、電磁鋼板７のスクラップ部６１となる領域である。そのため、コア板部１７に、固定部６４を設ける必要がない。これにより、外コア１４を通る磁束の歪みを抑制でき、モータＡの磁気特性の低下が抑制される。なお、「押し出し」によって、固定部６４には、軸方向他方側に突出した部分が形成される。

固定部６４を形成した後、図６に示す板部材６の外形に沿って電磁鋼板７を、打ち抜く。これにより、板部材６が形成される。なお、板部材形成工程Ｓ１０は、コア板部貫通孔１７２を形成する工程およびピン孔６５を形成する工程を含む。コア板部貫通孔１７２を形成する工程およびピン孔６５の形成は、例えば、円板部７１を貫通孔７２に嵌め合わせた後に、コア板部１７の外形の形成と前後して形成されてよい。

すなわち、板部材成形工程Ｓ１０は、軸方向に貫通する中心孔６０を有するスクラップ部６１と、中心孔６０の内側にスクラップ部６１と連続して配置されて外コア１４の一部を構成するコア板部１７と、を有する板部材６を形成する。

＜２．２ 積層体形成工程＞
図１１に示すように、積層体形成工程Ｓ２０は、板部材６を積層して積層体６６を形成する工程である。板部材６の軸方向一方側に、順次、板部材６を積層する。このとき、積層される板部材６の固定部６４の押し出された部分は、すでに積層された板部材６の固定部６４の陥没した部分に嵌め合わされる。これにより、軸方向に重なる板部材６同士が固定される。

本実施形態においては、板部材形成工程Ｓ１０において打ち抜かれた板部材６は、そのまま軸方向他方側に落下して順次積層される。すなわち、板部材形成工程Ｓ１０と積層体形成工程Ｓ２０とは、並行して進められる。これにより、効率よく積層体６６を形成することができる。なお、板部材形成工程Ｓ１０によって積層体６６を構成する板部材６をすべて形成した後に、積層体形成工程Ｓ２０を行ってもよい。

積層体６６は、板部材６を軸方向一方側に積層する。積層体６６を構成する板部材６のうち、最も軸方向他方側に配置される板部材６の固定部６４は板部材６を軸方向に貫通する。このように軸方向最も他方側の板部材６の固定部６４を貫通孔とすることで、例えば、積層体６６を複数積み重ねて形成する場合に、隣り合う積層体６６同士が固定部６４によって固定されることを防止できる。

板部材６が積層されることで、コア板部１７が積層される。これにより、外コア１４が形成される。すなわち、積層体６６は、外コア１４を有する。すなわち、積層工程Ｓ２０は、板部材６を積層して外コア１４を有する積層体６６を形成する。

＜２．３ 金型設置工程＞
図１２に示すように、金型設置工程Ｓ３０は、積層体６６と内コア１３とを金型内に設置する工程である。金型内に設置する順番は特に限定されず、積層体６６を先に設置してもよいし、内コア１３を先に設置してもよいし、積層体６６と内コア１３とを同時に設置してもよい。積層体６６と内コア１３とは、少なくとも一部に隙間が形成される。すなわち、金型設置工程Ｓ３０は、積層体６６と内コア１３とを、少なくとも一部を径方向に隙間を介して金型Ｍｄ１およびＭｄ２内に設置する。

一例として、金型が軸方向一方側の第１金型Ｍｄ１と軸方向他方側の第２金型Ｍｄ２とを有するとする。まず金型Ｍｄ２内に積層体６６を設置する。このとき、図６に示すように、スクラップ部６１が延伸部６２を有するため、周方向に隣り合う延伸部６２同士の隙間に第２金型Ｍｄ２の一部、あるいは治具を配置できる。これにより、第２金型Ｍｄ２内に積層体６６を安定して保持しやすい。

次に、第２金型Ｍｄ２内に設置された積層体６６の中心孔に、内コア１３を挿入し、第２金型Ｍｄ２に対して内コア１３を位置決めする。第２金型Ｍｄ２は、内コア１３が挿入される孔Ｍｄ２１を有する。内コア１３が挿入される孔Ｍｄ２１は、中心軸が積層体６６の中心軸と一致する。内コア１３は、孔Ｍｄ２１内に配置されることにより、第２金型Ｍｄ２に対して位置決めされる。このとき、内コア１３の軸方向他方側の端部は、第２金型Ｍｄ２から軸方向他方側に突出する。なお、第２金型Ｍｄ２の内コア１３が挿入される孔Ｍｄ２１と内コア１３とは、隙間が抑制されており、成形体形成工程Ｓ４０で射出される樹脂Ｒｓが漏れない。

そして、軸方向一方側から、第１金型Ｍｄ１を配置し、第２金型Ｍｄ２を覆う。このとき、第１金型Ｍｄ１は、内コア１３が挿入される孔Ｍｄ１１を有する。内コア１３が挿入される孔Ｍｄ１１は、中心軸が積層体６６の中心軸と一致する。内コア１３は、孔Ｍｄ１１内に配置されることにより、第１金型Ｍｄ１に対して位置決めされる。すなわち、内コア１３の中間部分が、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２の内部に配置される。なお、第１金型Ｍｄ１の内コア１３が挿入される孔Ｍｄ１１と内コア１３とは、隙間が抑制されており、成形体形成工程Ｓ４０で射出される樹脂Ｒｓが漏れない。

金型設置工程Ｓ３０では、内コア１３の少なくとも充填部１５に覆われる部分が金型Ｍｄ１およびＭｄ２の内部に設置され、内コア１３の充填部１５から突出する部分が金型Ｍｄ１およびＭｄ２の外部に設置される。

第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２で囲まれる空間は、内コア１３に設けられた溝部１３１を内部に含む。すなわち、積層体６６および内コア１３は、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２の内部に保持される。このとき、内コア１３と、積層体６６とは、中心軸が一致する（図１３参照）。また、外コア１４の間に第１金型Ｍｄ１の一部または治具等が、軸方向一方側から配置される。これにより、ロータコア１２の永久磁石を配置する部分が形成される。

なお、内コア１３の外周面に径方向内側に窪む溝部１３１を形成する工程は、金型設置工程Ｓ３０よりも前に設けられる。第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２は、積層体６６の軸方向両端に配置される板部材６のスクラップ部６１を軸方向に挟んで保持する。

＜２．４ 成形体形成工程＞
成形体形成工程Ｓ４０は、金型内に充填材料として溶融した樹脂または非磁性材料を流し込み、充填部１５を形成し、図１４に示す成形体８を形成する工程である。すなわち、成形体形成工程Ｓ４０は、金型Ｍｄ１およびＭｄ２内の隙間に溶融した充填材料を流し込み、少なくとも一部が外コア１４の間に位置する充填部１５を形成し、成形体８を形成する。

成形体８は、積層体６６と内コア１４とが充填部１５によって連結されて構成される。なお、以下の説明においては、充填部１５が樹脂製であり、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２の内部の空間に溶融した樹脂Ｒｓを流し込む場合について説明する。

図１２に示すように、成形体形成工程Ｓ４０においては、内コア１３の一部と積層体６６とが設置された第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２の内部に内に、第１金型Ｍｄ１のゲートＧから樹脂を流し込む。ゲートＧは、外コア１４の軸方向一方側の端面と隙間を介して軸方向に対向する。そのため、ゲートＧから流し込まれる樹脂は外コア１４の軸方向一方側の端面に当たる。これにより、ゲートＧから射出される樹脂の射出圧によって外コア１４には、上側から圧力を加えられる。これにより、積層されたコア板部１７同士は密着される。したがって、コア板部１７同士の間に樹脂が入り込むことを抑制でき、コア板部１７同士の軸方向の間隔が拡がることを抑制できる。その結果、外コア１４の寸法精度を向上できる。

図１２に示すように、ゲートＧは、径方向において、外コア貫通孔１４２と異なる位置に配置される。そのため、ゲートＧから第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２内に流し込まれる樹脂Ｒｓによって、外コア１４の軸方向一方側の端面に圧力が加えられる。図１２において、ゲートＧは、外コア貫通孔１４２よりも径方向内側に配置される。

図１２に示すように、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２の内部は、外コア１４の軸方向両端に空間が設けられる。そして、外コア１４の軸方向の両端部の空間に樹脂Ｒｓが硬化することで、充填部１５の蓋部１５１が形成される。

また、積層体６６において複数の板部材６は、固定部６４によって固定される。すなわち、板部材６同士は、板部材６における径方向外側の部分で固定される。また、板部材６は、板部材６における径方向内側の部分に樹脂Ｒｓによる射出圧が加えられる。そのため、板部材６同士は、径方向両端側で押さえられる。その結果、積層された板部材６同士が上下方向に離れる力がより抑制される。

成形体形成工程Ｓ４０において、外コア貫通孔１４２に樹脂Ｒｓが流れ込むことで、充填部１５の一部を外コア貫通孔１４２内に配置できる。これにより、上述したように、充填部１５によってコア板部１７同士を固定できる。

ゲートＧは、第１金型Ｍｄ１に複数設けられる。複数のゲートＧは、周方向に等間隔に配置される。そのため、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２内における樹脂Ｒｓの流れを周方向の全体において均等または略均等にすることができ、充填部１５の寸法精度を向上できる。

金型設置工程Ｓ３０において、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２の内部空間に、内コア１３の外周面に形成される溝部１３１が配置される。すなわち、金型設置工程Ｓ３０において、溝部１３１が、金型Ｍｄ１およびＭｄ２内の充填材料Ｒｓが流し込まれる隙間と面して配置される。

そのため、ゲートＧから内部に流し込まれる樹脂Ｒｓは、溝部１３１内に流れ込む。これにより、充填部１５の一部が溝部１３１内に配置される。したがって、内コア１３と充填部１５との固定をより強固にできる。

＜２．５ 分離工程＞
分離工程Ｓ５０は、成型体８のスクラップ部６１とコア板部１７とを分離する工程である。分離工程Ｓ５０においては、連結凸部６３と連結凹部１７１との嵌め合いを外して、スクラップ部６１とコア板部１７とを分離する。そのため、スクラップ部６１とコア板部１７とを分離することが容易である。

具体的には、成形体８を第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２から取り外し、プレス機に設置する。そして、スクラップ部６１とコア板部１７との境界に沿って、プレス機で成形体８から、内コア１３、充填部１５、および外コア１４を含むロータコア１２を打ち抜く。

なお、本明細書において、「スクラップ部とコア板部とを分離する」とは、スクラップ部とコア板部とを分けて離すことができればよく、その手段は特に限定されない。例えば、スクラップ部とコア板部との間を切断すること、スクラップ部とコア板部との間を折り割ること等も含む。

分離工程５０において、成形体８から、内コア１３、充填部１５、および外コア１４を除く部分、すなわち、スクラップ部６１は除去される。上述したように、本実施形態では、板部材６同士を固定する固定部６４はスクラップ部６１に設けられる。成形体形成工程Ｓ４０の後、コア板部１７同士は充填部１５によって互いに固定される。そのため、スクラップ部６１を除去しても、コア板部１７同士が分離せず、外コア１４の形状が保持される。

＜２．６ 磁石取付工程＞
図１６に示すように、磁石取付工程５１は、ロータコア１２の軸方向一方側の蓋部１５１に設けられた磁石挿入穴１５２の開口から、永久磁石１６を挿入する。

＜２．７ シャフト取付工程＞
図１７に示すように、シャフト取付工程Ｓ６０は、永久磁石１６が取り付けられたロータコア１２の内コア１３の内部にシャフト１１を取り付ける工程である。シャフト１１を内コア１３への取り付けは、例えば、内コア１３の内周面１３０に、シャフト１１の外周面を圧入する。これにより、シャフト１１を内コア１３、すなわち、ロータコア１２に固定する。なお、シャフト１１と内コア１３との固定は、圧入に限定されない。例えば、内コア１３にシャフト１１を挿入し、接着等を挙げることができる。すなわち、シャフト取付工程Ｓ６０は、成形体形成工程Ｓ４０よりも後に設けられ、内コア１３の内部にシャフト１１を固定する。

また、内コア１３の軸方向両端を固定する固定部で固定してもよい。固定部としては、シャフト１１に設けられた雄ねじと、雄ねじにねじ込むことができる、雌ねじを有するナットおよび内コア１３を押えるワッシャを挙げることができる。これ以外にもシャフト１１を内コア１３に固定する方法を広く採用することができる。このように、固定具で固定することで、シャフト１１を内コア１３に対して着脱可能とすることができる。すなわち、シャフト１１は、内コア１３に対して着脱可能であり、シャフト１１と内コア１３とを固定する固定部をさらに備えていてもよい。

本実施形態の、金型設置工程Ｓ３０において、内コア１３の軸方向一方側の端部は、第１金型Ｍｄ１から突出する。また、内コア１３の軸方向他方側の端部は、第２金型Ｍｄ２から突出する。すなわち、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２は、孔の内周面が内コア１３の外周面と接触させる。そのため、少なくとも、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２と接触する部分の外径が同じ内コア１３を用いることで、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２を変えなくても、異なる形状のロータコア１２を製造することが可能である。例えば、外径が異なるシャフト１１に取り付けるロータコア１２を製造する場合がある。この場合、外径が共通で、内径がシャフト１１のそれぞれと対応する内コア１３を用いる。これにより、外径が異なるシャフト１１に取り付けられるロータコア１２を、共通の第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２を用いて製造することが可能である。

なお、本実施形態にかかる金型は、軸方向一方側から配置される第１金型Ｍｄ１および軸方向他方側から配置される第２金型Ｍｄ２を有する。これにより、成形体形成工程Ｓ４０で、成形体８を形成した後、第１金型Ｍｄ１を軸方向一方側に移動させ、第２金型Ｍｄ２を軸方向他方側に移動させることで形成可能である。これにより、金型の抜き方向が一軸方向であるため製造工程を簡略化できる。また、金型の構造も簡略化できるため、金型の製造に要するコストを低減することが可能である。しかしながら、これに限定されない。例えば、径方向外側から配置される金型を少なくとも一つ備えていてもよい。なお、ここで、「製造に要するコスト」とは、製造に要する時間、手間、材料を含むものである。

そして、ロータコア１２に固定されたシャフト１１にセンサマグネット５２を取り付ける。具体的には、シャフト１１にセンサヨーク５１を圧入する。上述した、ロータ１、ステータ２、および、第１軸受４１、第２軸受４２をハウジング３内に収容する。これにより、上述のロータ１を備えるモータＡを製造する。

＜第１実施形態の変形例１＞
図１８は、本実施形態にかかるロータの内コアの他の例を示す斜視図である。図１８に示す内コア１３Ｂは、径方向内側の内筒体１３２Ｂと、内筒体１３２Ｂの外側に配置される外筒体１３３Ｂとを有する。すなわち、内コア１３は、径方向に隣接する複数の筒体を含んでいる。

外筒体１３３Ｂを第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２に配置し、成形体８を形成する。すなわち、金型設置工程Ｓ３０において、内コア１３Ｂの少なくとも径方向最も外側に配置される外筒体１３３Ｂが、金型Ｍｄ１およびＭｄ２内に設置される。そして、外筒体１３３Ｂの内径と同じまたは略同じ外径のシャフト１１を固定する場合、外筒体１３３Ｂに直接的に、シャフト１１を固定する。なお、外筒体１３３Ｂとシャフト１１の固定は、圧入を挙げることができるが、これに限定されない。

また、外筒体１３３Ｂの内径よりも小さい外径のシャフト１１を固定する場合もある。内筒体１３２Ｂをシャフト１１に固定した後、内筒体１３２Ｂを外筒体１３３Ｂに固定する。なお、内筒体１３２Ｂを外筒体１３３Ｂに圧入する。これにより、ロータコア１２にシャフト１３を固定する。内筒体１３２Ｂの外周面および外筒体１３３Ｂの内周面は、圧入可能な形状および大きさである。なお、本実施形態では、内筒体１３２Ｂを予めシャフト１１に固定するが、これに限定されない。例えば、シャフト１１を外筒体１３３Ｂに挿入した後、シャフト１１と外筒体１３３Ｂの間に、内筒体１３２Ｂを挿入して、シャフト１１とロータコア１２とを固定してもよい。また、内コア１３Ｂは、内筒体１３２Ｂと、外筒体１３３Ｂとの２個であるが、これに限定されない。３個以上の筒体を含んでもよい。

このように、内コア１３Ｂが周方向に隣接する複数の筒体を有することで、１種のロータコア１２で、外径が異なる複数個のシャフト１１を固定することが可能である。

＜第１実施形態の変形例２＞
図１９は、本実施形態にかかるロータの内コアの他の例を示す斜視図である。図１９に示す内コア１３Ｃは、環状板部１３４を軸方向に積層した構成を有する。環状板部１３４は、板部材成形工程Ｓ１０で、円板部７１から複数のコア板部１７を打ち抜いた残りを環状に打ち抜いて成形する。そして、環状に打ち抜いた環状板部１３４を積層して構成する。すなわち、内コア１３Ｃは、環状板材１３４を積層した積層筒体である。

内コア１３Ｃを環状板部１３４の積層体とすることで、内コア１３Ｃの外周面に凹凸が形成される。成形体形成工程Ｓ４０において、射出された樹脂Ｒｓが環状板部１３４の凹凸に浸入する。これにより、内コア１３Ｃの外周面に溝部１３１を設けなくても、内コア１３と充填部１５との固定をより強固にできる。

また、積層体６６を製造するときに発生する不要な部分、例えば、図９等で示す円板部７１のコア板部１７を成形した残りの部分、で環状板部１３４を成型できる。そのため、内コア１３Ｃの製造コストを抑えることが可能である。なお、スクラップ部６１の残り部分で、内コア１３Ｃを成形してもよい。また、板部材成形工程に含まれるコア板部１７を打ち抜く工程を積層工程の後に行うようにし、積層されたコア板部１７を打ち抜いたのち、積層された円板部７１を筒状に打ち抜いてもよい。

すなわち、内コア１３Ｃの一部を構成する環状板材１３４を形成する環状板材形成工程と、環状板材１３４を積層して積層筒体を形成する内コア形成工程とを、金型設置工程Ｓ３よりも前に設けることができる。なお、内コア１３Ｂにおいて、複数の筒体のうち、少なくとも一つが環状板材１３４を積層した積層筒体であってもよい。

＜３． 第２実施形態＞
本発明の例示的な第２実施形態にかかるロータの製造方法について図面を参照して説明する。なお、本実施形態のロータの製造方法では、シャフト取付工程Ｓ６０に替えてシャフト取付工程Ｓ６０１を有する。また、成形体形成工程Ｓ４０に替えて成形体形成工程Ｓ４０１を有する。

図２０は、シャフトを内コアに取り付けた状態の斜視図である。図２１は、シャフトが取り付けられた内コアを金型に設置した状態を示す図である。図２２は、金型内に配置された積層体、内コアおよびシャフトを示す斜視図である。図２３は、分離前の成形体の斜視図である。

図２０は、シャフト取付工程Ｓ６０１の一部を示す。図２０に示すように、筒状の内コア１３にシャフト１１を固定する。すなわち、シャフト取付工程Ｓ６０１は、金型設置工程Ｓ３０の前に設けられる。なお、シャフト取付工程Ｓ６０１は、板部材成形工程Ｓ１０の前でもよいし、積層工程Ｓ２０の前でもよい。また、これらの工程のいずれかまたは両方と並行して行われてもよい。

図２１、図２２に示すように、金型設置工程Ｓ３０において、シャフト１１が固定された内コア１３は、第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２に取り付けられる。内コア１３は、外周面で第１金型Ｍｄ１の孔と接触する。また、内コア１３は、外周面で第２金型Ｍｄ２の孔と接触する。そのため、金型セット工程Ｓ３０において、内コア１３の外径が同じであれば、シャフト１１の有無にかかわらず、同じ第１金型Ｍｄ１および第２金型Ｍｄ２を使用して、成形体形成工程Ｓ４０を実行可能である。

そして、成形体形成工程Ｓ４０で、樹脂Ｒｓを流し込んだ後、成形体８が形成される。

以上のように、本実施形態では、充填部１５が形成される前に、シャフト１１を内コア１３に固定する。そのため、充填部１５を備える場合に、採用できない、または、採用困難な固定方法、例えば、焼嵌め、溶接等を採用することも可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。

Ａ・・・モータ、１・・・ロータ、１１・・・シャフト、１２・・・ロータコア、１３・・・内コア、１３Ｂ・・・内コア、１３Ｃ・・・内コア、１３０・・・内周面、１３１・・・溝部、１３２Ｂ・・・内筒体、１３３Ｂ・・・外筒体、１３４・・・環状板部、１４・・・外コア、１４１・・・凹溝、１４２・・・外コア貫通孔、１５・・・充填部、１６・・・永久磁石、１７・・・コア板部、１７１・・・連結凹部、１７２・・・コア板部貫通孔、５・・・センサユニット、５１・・・センサヨーク、５１１・・・内壁部、５１２・・・外壁部、５１３・・・天板部、５２・・・センサマグネット、５３・・・センサカバー、５４・・・回転センサ、６・・・板部材、６０・・・中心孔、６１・・・スクラップ部、６２・・・延伸部、６３・・・連結凹部、６４・・・固定部、６５・・・ピン孔、６６・・・積層体、７・・・電磁鋼板、７１・・・円板部、７２・・・貫通孔、８・・・成形体、Ｍｄ１・・・第１金型、Ｇ・・・ゲート、Ｍｄ２・・・第２金型

Claims (13)

1. 中心軸に沿って配置された筒状の内コアと、
   前記内コアの径方向外側に周方向に並んで配置された複数の外コアと、
   前記内コアおよび前記外コアの少なくとも一部を覆う充填部と、
   を有するロータの製造方法であって、
   軸方向に貫通する中心孔を有するスクラップ部と、
   前記中心孔の内側に前記スクラップ部と連続して配置されて前記外コアの一部を構成するコア板部と、を有する板部材を形成する板部材形成工程Ｓ１０と、
   前記板部材を積層して前記外コアを有する積層体を形成する積層工程Ｓ２０と、
   前記積層体と前記内コアとを、少なくとも一部を径方向に隙間を介して金型内に設置する金型設置工程Ｓ３０と、
   前記金型内の隙間に溶融した充填材料を流し込み、少なくとも一部が前記外コアの間に位置する前記充填部を形成し、成形体を形成する成形体形成工程Ｓ４０と、
   前記スクラップ部と前記コア板部とを分離する分離工程Ｓ５０と、
   を有するロータの製造方法。
2. 前記成形体形成工程Ｓ４０よりも後に設けられ、前記内コアの内部にシャフトを固定するシャフト取付工程Ｓ６０を、さらに有する請求項１に記載のロータの製造方法。
3. 前記金型設置工程Ｓ３０よりも前に設けられ、前記内コアの内部にシャフトを固定するシャフト取付工程Ｓ６０１を、さらに有し、
   前記金型設置工程Ｓ３０では、前記内コアの少なくとも前記充填部に覆われる部分が前記金型の内部に設置され、前記内コアの前記充填部から突出する部分が前記金型の外部に設置される請求項１に記載のロータの製造方法。
4. 前記金型設置工程Ｓ３０よりも前に設けられ、
   前記内コアの外周面に径方向内側に窪む溝部を形成する工程を、さらに有し、
   前記金型設置工程Ｓ３０において、前記溝部が、前記金型内の前記充填材料が流し込まれる隙間と面して配置される請求項１から請求項３のいずれかに記載のロータの製造方法 。
5. 前記内コアは、径方向に隣接する複数の筒体を含んでいる請求項１から請求項４のいずれかに記載のロータの製造方法。
6. 前記金型設置工程Ｓ３０では、前記内コアの少なくとも径方向最も外側に配置される筒体が、前記金型内に設置される請求項５に記載のロータの製造方法。
7. 前記内コアは環状板材を積層した積層筒体であり、
   前記金型設置工程Ｓ３０よりも前に設けられ、
   前記内コアの一部を構成する環状板材を形成する環状板材形成工程と、前記環状板材を積層して前記積層筒体を形成する内コア形成工程とを、さらに有する請求項１から請求項４のいずれかに記載のロータの製造方法。
8. 前記複数の筒体のうち少なくとも一つが、環状板材を積層した積層筒体であり、
   前記金型設置工程Ｓ３０よりも前に設けられ、
   前記環状板材を形成する環状板材形成工程と、前記環状板材を積層して前記積層筒体を形成する内コア形成工程とを、さらに有する請求項５または請求項６に記載のロータの製造方法。
9. 中心軸に沿って配置された筒状の内コアと、
   前記内コアの内部に固定されるシャフトと、
   前記内コアの径方向外側に周方向に並んで配置された複数の外コアと、
   前記内コアおよび前記外コアの少なくとも一部を覆う充填部と、
   少なくとも前記外コアを励磁する複数の永久磁石と、を有し、
   前記内コアは、径方向に隣接する複数の筒体を含み、
   前記外コアは、軸方向に積層されたコア板部を有するロータ。
10. 前記内コアは、環状板材を積層した積層筒体である請求項９に記載のロータ。
11. 前記複数の筒体のうち、少なくとも一つが環状板材を積層した積層筒体である請求項９に記載のロータ。
12. 前記シャフトは、前記内コアに対して着脱可能であり、
    前記シャフトと前記内コアとを固定する固定部をさらに備える請求項９から請求項１１のいずれかに記載のロータ。
13. ステータと、
    前記ステータに対して、中心軸を中心として相対的に回転可能な請求項９から請求項１２のいずれかに記載のロータと、 を有するモータ。
    

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