JP7501539B2 - ロータ、トラクションモータ、および、ロータの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ロータに関する。本願は、２０１９年９月３０日に日本に出願された特願２０１９－１７９３０９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

特開２０１８－７４８３号公報には、複数の電磁鋼板を軸線方向に積層することによって構成され、複数の永久磁石が埋め込まれた回転子鉄心が記載されている。回転子鉄心は、永久磁石の位置が、軸方向に関して段階的に周方向へずらされた段スキューの構成を有している。

段スキューの回転子鉄心を製造するため、特開２０１８－７４８３号公報では、１段目の磁石挿入孔に接着剤を注入する注入工程、磁石挿入孔に永久磁石を挿入する挿入工程、磁石挿入孔に接着剤を充填する充填工程が、順に行われる。そして、２段目の複数の電磁鋼板を１段目に対して所定のスキュー角だけ周方向にずらして積層する積層工程が行われた後、２段目の磁石挿入孔に対して、注入工程、挿入工程および充填工程が行われる。このような製造方法により、永久磁石の外表面のより広い範囲を接着剤で覆うことが可能であるため、回転子鉄心の高速回転時に永久磁石に作用する応力を緩和することができる、とされている。
特開２０１８－７４８３号公報

しかしながら、上記従来技術の場合、接着剤の注入および充填を段毎に行うため、作業工程数が多くなっていた。このため、ロータの生産性が低下するという問題があった。

本発明の目的は、スキュー構造を有するロータの生産効率を向上する技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、第１態様は、回転軸を中心に回転するロータであって、回転軸の軸方向に積層された複数の鋼板で構成され周方向に並ぶ複数の挿入孔を有するコアブロックが、軸方向に複数段に積層されることによって構成されるコア積層体と、前記複数の挿入孔の内側に位置する複数のマグネットと、前記マグネットを前記複数の挿入孔の内側に固定する複数の樹脂部材と、を備え、軸方向に隣接する前記コアブロックが、前記回転軸を中心として互いに角度をずらして位置し、軸方向に隣接する前記コアブロックの前記挿入孔が、互いに軸方向に連通し、前記樹脂部材は、前記挿入孔内に位置する充填部と、前記充填部における軸方向一方側に位置する第１ゲート部と、前記充填部における軸方向他方側に位置する第２ゲート部と、を備える。

上記構成のロータによると、軸方向に連通する挿入孔に対して一度に樹脂を充填することによって、コアブロック毎に樹脂を充填する場合よりも作業工程数を少なくすることができる。また、第１ゲート部に対応する金型の流入口を介して挿入孔に流動状の樹脂を注入した際に、挿入孔内を樹脂が一部分に偏って移動したとしても、先に移動した樹脂を、軸方向他方側のコアブロックの挿入孔から第２ゲート部に対応する金型の流出口を介して流出させることができる。これにより、挿入孔の内側全体に流動状の樹脂を行き渡らせることができるため、挿入孔内における樹脂の充填不良を抑制することができる。したがって、ロータの生産性を向上することができる。

図１は、第１実施形態に係るロータの斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る樹脂部材の軸方向一方側を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る樹脂部材の軸方向一方側を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態に係るロータの製造方法の一例を示す流れ図である。 図５は、第１実施形態の金型を示す斜視図である。 図６は、第２実施形態のトラクションモータの縦断面図である。 図７は、第２実施形態に係るロータの軸方向一方側を示す斜視図である。 図８は、第２実施形態に係るロータの軸方向他方側を示す斜視図である。 図９は、第２実施形態に係るコア積層体の軸方向一方側を示す斜視図である。 図１０は、第２実施形態に係るコア積層体の軸方向他方側を示す斜視図である。 図１１は、軸方向一方側の第１コアブロックを示す平面図である。 図１２は、軸方向一方側の第１エンドプレートを示す平面図である。 図１３は、軸方向他方側の第２エンドプレートを示す平面図である。 図１４は、第２実施形態の樹脂部材の斜視図である。 図１５は、第２実施形態に係るロータの製造方法の流れ図である。 図１６は、金型一例を示す斜視図である。 図１７は、他方側金型の内面を示す図である。 図１８は、金型内で形成される樹脂部材を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。

以下では、ロータの回転軸と平行な方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」、回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、と称する。径方向のうち、回転軸に接近する方向を径方向内方とし、回転軸から離れる方向を径方向外方とする。

＜１． 第１実施形態＞

図１は、第１実施形態に係るロータ３Ａの斜視図である。ロータ３Ａは、回転軸９Ａを中心に回転する。ロータ３Ａは、コア積層体４０Ａを備える。コア積層体４０Ａは、第１コアブロック４１Ａと第２コアブロック４２Ａとが軸方向に複数段に積層されて構成される。各コアブロック４１Ａ，４２Ａは、複数の鋼板を積層することによって構成される。コア積層体４０Ａにおいて、軸方向一方側の端に第１コアブロック４１Ａが位置し、軸方向他方側の端に第２コアブロック４２Ａが位置する。

第１コアブロック４１Ａは、周方向に並ぶ複数の挿入孔４３Ａを有する。第１コアブロック４１Ａと同様に、第２コアブロック４２Ａも、周方向に並ぶ複数の挿入孔４３Ｂを有する。挿入孔４３Ａ，４３Ｂ各々の内側には、マグネット６０Ａが位置する。マグネット６０Ａは、挿入孔４３Ａ，４３Ｂの内側において、樹脂部材７０Ａにより固定される。

コアブロック４１Ａ、４２Ａは、軸方向に隣接しており、回転軸９Ａを中心として互いに角度をずらして位置する。すなわち、コア積層体４０Ａは、スキュー構造を有する。挿入孔４３Ａ，４３Ｂは、互いに軸方向に連通する。「連通」とは、ここでは、流体が流通できるように連結されている状態をいう。

図２は、第１実施形態に係る樹脂部材７０Ａの軸方向一方側を示す斜視図である。図３は、第１実施形態に係る樹脂部材７０Ａの軸方向他方側を示す斜視図である。図２および図３に示すように、樹脂部材７０Ａは、挿入孔４３Ａ，４３Ｂに位置する充填部７１Ａと、充填部７１Ａにおける軸方向一方側に位置する第１ゲート部７３Ａと、充填部７１Ａにおける軸方向他方側に位置する第２ゲート部７５Ａとを有する。

＜ロータ３Ａの製造方法＞

図４は、第１実施形態に係るロータ３Ａの製造方法の一例を示す流れ図である。ロータ３Ａを製造するため、まず、コア積層体４０Ａを準備する準備工程Ｓ１Ａが行われる。準備工程Ｓ１Ａでは、複数の鋼板を積層することによって、コアブロック４１Ａ，４２Ａが作製される。そして、第１コアブロック４１Ａが、第２コアブロック４２Ａの軸方向一方側に、第２コアブロック４２Ａに対して回転軸９Ａを中心に周方向へずらして積層される。また、コアブロック４１Ａ、４２Ａの各挿入孔４３Ａ，４３Ｂには、マグネット６０Ａが挿入される。準備工程Ｓ１Ａによってコア積層体４０Ａが準備されると、当該コア積層体４０Ａを金型８０Ａ内に配置する配置工程Ｓ２Ａが行われる。

図５は、第１実施形態の金型８０Ａを示す斜視図である。図５に示すように、金型８０は、一方側金型８１Ａと他方側金型８２Ａを有する。一方側金型８１Ａおよび他方側金型８２Ａは、コア積層体４０Ａの外形に対応する凹状の内面を有する。一方側金型８１Ａには、複数（本例では、８個）の注入口８３Ａが設けられる。各注入口８３Ａは、第１コアブロック４１Ａの挿入孔４３Ａに連通する。他方側金型８２Ａの内面には、凹状である複数（本例では、８個）の流出口８５１Ａが設けられており、当該流出口８５１Ａは、他方側金型８２Ａの内部に設けられた樹脂溜まり部８５Ａに連通する。コア積層体４０Ａが金型８０Ａ内に配置されると、各流出口８５１Ａが第２コアブロック４２Ａの挿入孔４３Ｂに連通される。

図４に戻って、配置工程Ｓ２Ａの後、注入工程Ｓ３Ａが行われる。注入工程Ｓ３Ａでは、図５に示す金型８０Ａの注入口８３Ａに流動状の樹脂を注入することによって、各挿入孔４３Ａ、および、各挿入孔４３Ａに連通する各挿入孔４３Ｂに樹脂が注入される。

続いて、充填工程Ｓ４Ａが行われる。充填工程Ｓ４Ａでは、注入工程Ｓ３Ａによって金型８０Ａ内に注入された流動状の樹脂を、挿入孔４３Ｂから流出口８５１Ａを介して樹脂溜まり部８５Ａへ流出させつつ、挿入孔４３Ａ，４３Ｂに充填する。

充填工程Ｓ４Ａによって挿入孔４３Ａ，４３Ｂに充填された樹脂が硬化することにより、樹脂部材７０Ａが形成される。樹脂部材７０Ａのうち、第１ゲート部７３Ａは、注入口８３Ａから挿入孔４３Ａに流れ込むことによって形成される凸部の一部である。また、第２ゲート部７５Ａは、流出口８５１Ａおよび樹脂溜まり部８５Ａへ樹脂が流出することによって形成される凸部の一部である。

上記ロータ３Ａの構成および製造方法によると、軸方向に連通する挿入孔４３Ａ，４３Ｂに対して一度に樹脂を充填するため、コアブロック４１Ａ，４２Ａ毎に樹脂を充填する場合よりも工程数を少なくすることができる。また、金型８０Ａの注入口８３Ａから流動状の樹脂を注入した際に、挿入孔４３Ａ，４３Ｂ内を樹脂が一部分に偏って移動したとしても、先に移動した樹脂を挿入孔４３Ｂから流出口８５１Ａを介して樹脂溜まり部８５Ａへ流出させることができる。これにより、各挿入孔４３Ａ，４３Ｂの内側全体に流動状の樹脂を行き渡らせることができるため、挿入孔４３Ａ，４３Ｂ内における樹脂の充填不良を抑制することができる。したがって、ロータ３Ａの生産性を向上することができる。また、挿入孔４３Ａ，４３Ｂにおけるマグネット６０Ａの位置を安定させることができる。

＜２． 第２実施形態＞

図６は、第２実施形態のトラクションモータ１の縦断面図である。トラクションモータ１は、例えば、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の車両に搭載され、車両の走行用の駆動力を出力する装置である。トラクションモータ１は、モータ１１と、ギア１３と、インバータ１５とを備える。モータ１１は、静止部２と、ロータ３とを有する。静止部２は、ロータ３を回転可能に支持する。ギア１３は、モータ１１に接続される。インバータ１５は、モータ１１と電気的に接続される。インバータ１５は、直流を交流に変換する装置であり、変換により得られる駆動電流をモータ１１へ供給する。

静止部２は、ハウジング２１と、蓋部２２と、ステータ２３と、第１軸受部２４と、第２軸受部２５とを有する。ハウジング２１は、ステータ２３と、第１軸受部２４と、ロータ３と、シャフト３０とを内部に収容する、有底略円筒状の筐体である。ハウジング２１の底部の中央には、第１軸受部２４を保持するための凹部２１１が設けられる。蓋部２２は、ハウジング２１の軸方向一方側の開口を閉塞する板状の部材である。蓋部２２の中央には、第２軸受部２５を保持するための円孔２２１が設けられる。

ステータ２３は、駆動電流に応じて磁束を発生させる。ステータ２３は、ステータコア２６と、コイル２７とを有する。ステータコア２６は、複数の鋼板を軸方向に積層した積層鋼板からなる。ステータコア２６は、円環状のコアバック２６１と、コアバック２６１から径方向内側へ向けて突出した複数のティース部２６２と、を有する。コアバック２６１は、ハウジング２１の側壁の内周面に、固定されている。コイル２７は、ステータコア２６の各ティース部２６２に巻回された導線により、構成されている。

第１軸受部２４および第２軸受部２５は、ロータ３の貫通孔３Ｈに連結されたシャフト３０を回転可能に支持する機構である。本実施形態の第１軸受部２４および第２軸受部２５には、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が使用されてもよい。

第１軸受部２４の外輪２４１は、ハウジング２１の凹部２１１に固定される。また、第２軸受部２５の外輪２５１は、蓋部２２の円孔２２１の縁に固定される。一方、第１軸受部２４および第２軸受部２５の内輪２４２，２５２は、シャフト３０に固定される。このため、シャフト３０は、ハウジング２１および蓋部２２に対して、回転可能に支持される。

シャフト３０は、回転軸９に沿って軸方向に延びる略円柱状の部材である。シャフト３０は、上述した第１軸受部２４および第２軸受部２５に支持されつつ、回転軸９を中心として回転する。また、シャフト３０は、蓋部２２より軸方向一方側に突出した頭部３０１を有する。頭部３０１は、動力伝達機構であるギア１３を介して、自動車の駆動対象物に連結される。ロータ３は、ステータ２３の径方向内側において、シャフト３０とともに回転する。ロータ３は、後述するように、複数のマグネット６０を有する。

モータ１１において、ステータ２３のコイル２７にインバータ１５から駆動電流が与えられると、ステータコア２６の複数のティース部２６２に、径方向の磁束が発生する。そして、ティース部２６２とマグネット６０との間の磁力の作用によって、周方向のトルクが発生する。その結果、ステータ２３に対して、ロータ３が回転軸９を中心として回転する。ロータ３が回転すると、シャフト３０に連結されたギア１３に回転駆動力が伝達される。

＜ロータ３の構成＞

図７は、第２実施形態に係るロータ３の軸方向一方側を示す斜視図である。図８は、第２実施形態に係るロータ３の軸方向他方側を示す斜視図である。図９は、第２実施形態に係るコア積層体４０の軸方向一方側を示す斜視図である。図１０は、第２実施形態に係るコア積層体４０の軸方向他方側を示す斜視図である。図１１は、軸方向一方側の第１コアブロック４１を示す平面図である。図１２は、軸方向一方側の第１エンドプレート５１を示す平面図である。図１３は、軸方向他方側の第２エンドプレート５２を示す平面図である。図１４は、第２実施形態の樹脂部材７０の斜視図である。

ロータ３は、コア積層体４０と、第１エンドプレート５１と、第２エンドプレート５２と、複数のマグネット６０と、複数の樹脂部材７０とを有する。コア積層体４０は、２つの第１コアブロック４１および第２コアブロック４２が軸方向に積層されることによって構成される。コアブロック４１，４２は、各々、軸方向に積層された複数の略円環状の鋼板で構成される。

コアブロック４１，４２は、同一の形状および大きさを有する。コアブロック４１，４２は、軸方向に隣接しており、回転軸９を中心として周方向に互いに角度をずらして位置する。すなわち、コア積層体４０は、いわゆるスキュー構造を有する。第１コアブロック４１に対する第２コアブロック４２のずれの角度（スキュー角）は、例えば、３．２５°である。

第１コアブロック４１は、周方向に並ぶ１６個の挿入孔４３ａを有する。より詳細には、第１コアブロック４１は、周方向に近接する一対の挿入孔４３ａ，４３ａを、周方向において等間隔に８組有する。一対の挿入孔４３ａ，４３ａは、軸方向から視て、周方向に間隔をあけて隣接しており、径方向外側へ向かうにつれて、周方向へ互いに離れるＶ字状をなす。

第２コアブロック４２も、第１コアブロック４１と同様に、周方向に並ぶ１６個の挿入孔４３ｂを有する。すなわち、第２コアブロック４２は、周方向に近接する一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂを、周方向において等間隔に８組有する。一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂも、一対の挿入孔４３ａ，４３ａと同様に、軸方向から視て、Ｖ字状をなす。挿入孔４３ｂは、挿入孔４３ａと同一の形状および大きさを有する。

挿入孔４３ａ，４３ｂは、軸方向において開口形状が一定の貫通孔である。各挿入孔４３ａは、挿入孔４３ｂと軸方向に連通する。すなわち、図７および図８に示すように、挿入孔４３ａと挿入孔４３ｂとは、１つの連続する連続孔４３を構成する。

各挿入孔４３ａ，４３ｂには、マグネット６０が１つずつ配置される。一対の挿入孔４３ａ，４３ａ、および、一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂをＶ字状に設けることによって、一対のマグネット６０をＶ字に配置することができる。これにより、ロータ３の磁気特性を向上することができる。なお、一対の挿入孔４３ａ，４３ａには、径方向外向きの面の磁極が同一となるようにマグネット６０が１つずつ配置される。一対の挿入孔４３ａ，４３ａと、周方向に隣り合う他の一対の挿入孔４３ａ，４３ａに配置されるマグネット６０は、径方向外向きの面の磁極が異なるように配置される。一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂについても同様である。マグネット６０は、後述する樹脂部材７０によって、挿入孔４３ａ，４３ｂの内側に固定される。

エンドプレート５１，５２は、同一の略円環板状の部材である。図１２に示すように、第１エンドプレート５１は、複数（本例では、１６個）の第１貫通孔である第１接続孔５３と、複数（本例では、８個）の第２貫通孔である第３接続孔５５とを有する。図１３に示すように、第２エンドプレート５２についても、複数（本例では、１６個）の第１貫通孔である第４接続孔５６と、複数（本例では、８個）の第２貫通孔である第２接続孔５４とを有する。第１エンドプレート５１において、複数の第１接続孔５３は同一円周上に位置し、複数の第３接続孔５５は同一円周上に等間隔で位置する。第２エンドプレート５２においても、複数の第４接続孔５６は同一円周上に位置し、第２接続孔５４は同一円周上に等間隔で位置する。

図７に示すように、第１エンドプレート５１は、コア積層体４０の軸方向一方側に位置する。第１エンドプレート５１は、挿入孔４３ａに配置される複数のマグネット６０と軸方向に対向し、マグネット６０が、挿入孔４３ａから軸方向一方側に脱落することを防止する。また、図７及び図１２に示すように、第１エンドプレート５１の第１接続孔５３は、第１コアブロック４１の挿入孔４３ａに連通する。第１エンドプレート５１が第１接続孔５３を有することで、第１エンドプレート５１をコア積層体４０に取り付けた後に、樹脂部材７０を連続孔４３の軸方向一方側から充填することが可能である。

図８に示すように、第２エンドプレート５２は、コア積層体４０の軸方向他方側に位置する。第２エンドプレート５２は、挿入孔４３ｂに配置される複数のマグネット６０と軸方向に対向し、マグネット６０が、挿入孔４３ｂから軸方向他方側に脱落することを防止する。図８および図１３に示すように、第２エンドプレート５２の第２接続孔５４は、第２コアブロック４２の挿入孔４３ｂに連通する。第２エンドプレート５２が第２接続孔５４を有することで、第２エンドプレート５２をコア積層体４０に取り付けた後に、樹脂部材７０を連続孔４３の軸方向他方側から流出させることができる。

コアブロック４１，４２のそれぞれには、周方向に近接する一対の挿入孔４３ａ，４３ａおよび一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂが設けられる。このため、ロータ３においては、図１４に示すように、一対の樹脂部材７０が周方向に近接するように配置される。樹脂部材７０は、充填部７１と、第１ゲート部７３と、第２ゲート部７５とを有する。充填部７１は、軸方向に連通する挿入孔４３ａ，４３ｂ（すなわち、連続孔４３）の内側に位置する。より詳細には、充填部７１は、挿入孔４３ａの内側に位置する第１充填部７１１と、挿入孔４３ｂの内側に位置する第２充填部７１２とを有する。第１ゲート部７３は、充填部７１の軸方向一方側に位置する。本例では、第１ゲート部７３は、第１充填部７１１における軸方向一方側の第１端面７１Ｓから軸方向一方側に突出する凸部である。第１ゲート部７３は、図７に示すように、第１接続孔５３の内側に設けられる部分である。第１ゲート部７３の軸方向一方側の端部は、第１エンドプレート５１の軸方向一方側の端面５１Ｓよりも軸方向他方側に位置する。第１ゲート部７３が第１エンドプレート５１から軸方向に突出しないため、第１ゲート部７３が他部材と接触することを抑制できる。

第２ゲート部７５は、充填部７１の軸方向他方側に位置する。第２ゲート部７５は、第２充填部７１２における軸方向他方側の第２端面７２Ｓから軸方向他方側へ突出する凸部である。第２ゲート部７５は、図８に示すように、第２接続孔５４に設けられる部分である。第２ゲート部７５の軸方向他方側の端部は、第２エンドプレート５２の軸方向他方側の端面５２Ｓよりも軸方向一方側に位置する。第２ゲート部７５が第２エンドプレート５２から軸方向に突出しないため、第２ゲート部７５が他部材と接触することを抑制できる。

樹脂部材７０を形成する際には、第１エンドプレート５１の第１接続孔５３に樹脂が注入される。そして、第１接続孔５３を介して、第１コアブロック４１の挿入孔４３ａ、および、第２コアブロック４２の挿入孔４３ｂへ樹脂が進入する。また、一部の樹脂は、第２接続孔５４を通じて挿入孔４３ｂから流出する。図１３に示すように、第２接続孔５４は、一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂの両方と軸方向に重なる位置に配置される。このため、図１４に示すように、第２接続孔５４に形成される１つの第２ゲート部７５によって、周方向に近接する一対の充填部７１，７１（より詳細には、一対の第２充填部７１２，７１２）が連結される。

図１２または図１３に示すように、第２エンドプレート５２における第２接続孔５４は、第１エンドプレート５１における第１接続孔５３よりも回転軸９の近くに位置する。このため、第２接続孔５４に位置する第２ゲート部７５は、第１接続孔５３に設けられる第１ゲート部７３よりも、回転軸９の近くに位置する。これによって、連続孔４３内において、樹脂は径方向外側から径方向内側に向かって流動する。したがって、マグネット６０を連続孔４３の径方向内側面に押し当てながら固定することができ、連続孔４３内にマグネット６０を安定して配置することができる。

図１４に示すように、一対の樹脂部材７０，７０に設けられる第２ゲート部７５は、周方向に関して、一対の樹脂部材７０，７０それぞれが有する一対の第１ゲート部７３，７３の間に位置する。

図１２に示すように、第１エンドプレート５１の第３接続孔５５は、周方向に近接する一対の挿入孔４３ａ，４３ａに連通する。すなわち、第３接続孔５５は、一対の挿入孔４３ａ，４３ａに跨がる位置に設けられている。第３接続孔５５は、連続孔４３に樹脂を充填する際に、樹脂から発生するガスを挿入孔４３ａから放出する。図１４に示すように、樹脂部材７０の第１端面７１Ｓには、第３接続孔５５によって、凸部７７が形成される。本例では、周方向に近接する一対の樹脂部材７０，７０（より詳細には、一対の第１充填部７１１，７１１）は、軸方向一方側に設けられる１つの凸部７７によって連結される。第３接続孔５５に位置する凸部７７は、第１接続孔５３に位置する第１ゲート部７３よりも回転軸９の近くに位置する。これによって、凸部７７の径方向寸法が大きくなることを抑制でき、樹脂部材７０の使用量を抑えられる。

図１３に示すように、第２エンドプレート５２の第４接続孔５６は、第２コアブロック４２の挿入孔４３ｂに連通する。連続孔４３に樹脂を充填することによって、図１４に示すように、樹脂部材７０には、第４接続孔５６によって凸部７９が形成される。凸部７９は、充填部７１の第２端面７２Ｓに設けられる。

＜製造方法＞

図１５は、第２実施形態に係るロータ３の製造方法の流れ図である。ロータ３を製造するため、まず、コア積層体４０を準備する準備工程Ｓ１が行われる。準備工程Ｓ１では、コアブロック４１，４２が、軸方向に複数段に積層される。軸方向に隣接するコアブロック４１，４２は、回転軸９を中心として互いに角度をずらして配置され、軸方向に隣接する各コアブロック４１，４２の挿入孔４３ａ，４３ｂどうしが互いに軸方向に連通した状態とされる。準備工程Ｓ１は、各挿入孔４３ａ，４３ｂに、マグネット６０を挿入するマグネット挿入工程を含む。

準備工程Ｓ１に続いて、コアブロック４１，４２間を溶接する第１溶接工程Ｓ２、第１コアブロック４１に第１エンドプレート５１を溶接する第２溶接工程Ｓ３、および第２コアブロック４２に第２エンドプレート５２を溶接する第３溶接工程Ｓ４が行われる。これにより、第１エンドプレート５１、コアブロック４１，４２、第２エンドプレート５２を有する積層体が形成される。

第１，第２，第３溶接工程Ｓ２～Ｓ４において、溶接する位置は特に限定されない。一例として、第１エンドプレート５１と第１コアブロック４１とを溶接する場合、図１２に示すように、第１エンドプレート５１の外周部において、周方向に分散する複数箇所（図示の例では、８箇所）の溶接位置Ｐ１について溶接が行われてもよい。また、第１エンドプレート５１の内周部において、周方向に分散する複数箇所（図示の例では、４箇所）の溶接位置Ｐ２について溶接が行われてもよい。

第１，第２，第３溶接工程Ｓ２～Ｓ４に続いて、コア積層体４０を金型８０内に配置する配置工程Ｓ５が行われる。図１６は、金型８０の一例を示す斜視図である。図１７は、他方側金型８２の内面８２Ｓを示す図である。図１６においては、コア積層体４０を破線で示している。図１７においては、第２コアブロック４２および第２エンドプレート５２を破線で示している。

金型８０は、軸方向一方側に配される一方側金型８１と、軸方向他方側に配される他方側金型８２とを有する。一方側金型８１および他方側金型８２は、各々、複数の部材を組み合わせることによって構成されてもよい。図１６に示すように、一方側金型８１には、複数（ここでは、１６個）の注入口８３が設けられる。コア積層体４０が金型８０内に配置されると、各注入口８３は、第１エンドプレート５１の第１接続孔５３を介して、第１コアブロック４１の挿入孔４３ａに連通される。

図１７に示すように、他方側金型８２の内面８２Ｓには、複数（ここでは、８個）の流出口８５１が設けられている。流出口８５１は、他方側金型８２の内部に設けられた樹脂溜まり部８５に連通する。コア積層体４０が金型８０内に配置されると、第２エンドプレート５２の第２接続孔５４が、流出口８５１と軸方向に重なる。これにより、樹脂溜まり部８５は、流出口８５１および第２接続孔５４を介して、第２コアブロック４２の挿入孔４３ｂに連通される。また、第２エンドプレート５２の第４接続孔５６は、他方側金型８２の内面８２Ｓによって閉塞される。

図１６に示すように、一方側金型８１には、複数（ここでは、８個）の放出口８７が設けられる。コア積層体４０が金型８０内に配置されると、放出口８７は、第３接続孔５５を介して、第１コアブロック４１の挿入孔４３ａに連通される。放出口８７の口径は、樹脂から発生するガスのみが通過し、樹脂が流れ込まない大きさであることが望ましい。これにより、放出口８７から樹脂が流出せず、バリが生じることを抑制できる。放出口８７の軸方向他方側の口径は、好ましくは、注入口８３の軸方向他方側の口径よりも小さい。

配置工程Ｓ５に続いて、注入口８３に流動状の樹脂を注入する注入工程Ｓ６が行われる。本例では、１６個の注入口８３に対して、ほぼ同時に樹脂の注入が行われる。なお、全ての注入口８３に対して同時に樹脂を注入することは必須ではない。

注入工程Ｓ６に続いて、連続孔４３の内側を流動状の樹脂で充填する充填工程Ｓ７が行われる。充填工程Ｓ７により、挿入孔４３ａの内周面とマグネット６０との間の隙間、および、挿入孔４３ｂの内周面とマグネット６０との間が樹脂で満たされる。

挿入孔４３ａ，４３ｂとマグネット６０の隙間は均一ではないため、連続孔４３において、樹脂の流路面積が狭くなる箇所が存在する。このため、連続孔４３の内側において、樹脂を軸方向他方側へ向かって均一に流動させることは困難である。このため、樹脂が挿入孔４３ｂの軸方向他方側の端まで移動したとしても、連続孔４３において、樹脂が充填されていない箇所が発生し得る。

充填工程Ｓ７では、金型８０に注入された流動状の樹脂を、他方側金型８２に設けられた流出口８５１を介して、樹脂溜まり部８５へ流出させる。これにより、連続孔４３内を樹脂が部分的に偏って移動したとしても、先に軸方向他方側へ移動した樹脂を金型８０の流出口８５１を通じて、連続孔４３から樹脂溜まり部８５へ流出させることができる。したがって、連続孔４３の内側を樹脂で良好に充填することができる。

特に、コア積層体４０は、スキュー構造を有するため、周方向に近接する一対の挿入孔４３ａ，４３ａと、一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂとが、周方向にずれて配置される。このため、一対の挿入孔４３ａ，４３ａ間で、一対の挿入孔４３ｂ，４３ｂとの重なりの形状や大きさに違いが生じる。この重なりの違いによって、一対の連続孔４３間で、充填速度に差が生じ得る。

本実施形態では、一対の連続孔４３，４３間で樹脂の充填速度に差が生じたとしても、充填速度が速い方の樹脂を流出口８５１から樹脂溜まり部８５へ流出させることができる。このため、一対の連続孔４３，４３の双方において、樹脂を良好に行き渡らせることができる。

また、一対の連続孔４３，４３を移動する樹脂は、一対の連続孔４３，４３の双方に連通する第２接続孔５４を介して、樹脂溜まり部８５へ流出させることができる。このため、連続孔４３毎に第２接続孔５４を設ける場合と比べて、流出する樹脂の量を削減することができる。

充填工程Ｓ７において、連続孔４３に注入された樹脂からガスが発生する場合、当該ガスは挿入孔４３ａに連通する放出口８７から、金型８０の外部へ放出される。これにより、ガスの充満による樹脂の充填不良を抑制することができる。

充填工程Ｓ７が完了すると、冷却することによって樹脂を硬化させた後、金型８０からコア積層体４０が取り出される。続いて、コア積層体４０から、第１ゲート部７３、第２ゲート部７５の一部を除去する除去工程Ｓ８が行われる。

図１８は、金型８０内で形成される樹脂部材７０を示す図である。図１８に示すように、金型８０内で形成される樹脂部材７０は、注入口８３に対応する形状の第１ゲート部７３１と、流出口８５１および樹脂溜まり部８５に対応する形状の第２ゲート部７５１とを有する。第１ゲート部７３１は、第１接続孔５３から突出する部分を有する。除去工程Ｓ８では、第１ゲート部７３１における第１接続孔５３から突出する部分を除去することによって、図１４に示す第１ゲート部７３が設けられる。また、図１８に示す第２ゲート部７５１は、第２接続孔５４から突出する部分を有する。除去工程Ｓ８では、第２ゲート部７５１における第２接続孔５４から突出する部分を除去することによって、図１４に示す第２ゲート部７５が設けられる。

以上のロータ３の構成および製造方法によると、軸方向に連通する挿入孔４３ａ，４３ｂに対して一度に樹脂を充填するため、コアブロック４１，４２毎に樹脂を充填する場合よりも工程数を少なくすることができる。また、金型８０の注入口８３から流動状の樹脂を注入した際に、連続孔４３内を樹脂が一部分に偏って移動したとしても、先に移動した樹脂を挿入孔４３ｂから流出口８５１を介して樹脂溜まり部８５へ流出させることができる。これにより、挿入孔４３ａ，４３ｂの内側全体に流動状の樹脂を行き渡らせることができるため、挿入孔４３ａ，４３ｂ内における樹脂の充填不良を抑制できる。したがって、ロータ３の生産性を向上することができる。また、挿入孔４３ａ，４３ｂにおけるマグネット６０の位置を安定させることができる。

また、コア積層体４０のコアブロック４１，４２間の溶接と、コア積層体４０と第１エンドプレート５１との間、および、コア積層体４０と第２エンドプレート５２との間の溶接を一度に行うことができる。これにより、トラクションモータ１の生産性を向上することができる。

また、エンドプレート５１，５２を同一形状の部材とすることによって、第２エンドプレート５２を、第１エンドプレート５１を表裏反転したものとすることができる。これにより、エンドプレート５１，５２を個別に作製することが不要となる。また、エンドプレート５１，５２を、第１貫通孔（接続孔５３，５６）および第２貫通孔（接続孔５５，５４）を設けた同一形状のプレート部材とすることによって、エンドプレート５１，５２をコア積層体４０に取り付けたのち、コア積層体４０の挿入孔４３ａ，４３ｂに樹脂の充填が可能である。

＜３． 変形例＞

以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、コア積層体４０は、２つのコアブロック４１，４２で構成されているが、これらコアブロック４１，４２の間に、１つ以上のコアブロックが設けられてもよい。すなわち、コア積層体４０が、コアブロックを３段以上に積層して構成されていてもよい。

また、第１エンドプレート５１、コアブロック４１，４２、第２エンドプレート５２それぞれを、溶接によって連結することは必須ではなく、例えば、各部材をカシメやネジ止めなどの他の手段によって連結してもよい。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

本発明は、ロータに利用することができる。

１ トラクションモータ、１１ モータ、１３ ギア、１５ インバータ、２３ ステータ、３，３Ａ ロータ、４０，４０Ａ コア積層体、４１，４１Ａ 第１コアブロック、４１Ａ，４２Ａ コアブロック、４２，４２Ａ 第２コアブロック、４３ 連続孔、４３ａ，４３ｂ，４３Ａ，４３Ｂ 挿入孔、 ５１ 第１エンドプレート、５１Ｓ 端面、５２ 第２エンドプレート、５２Ｓ 端面、５３ 第１接続孔、５４ 第２接続孔、５５ 第３接続孔、５６ 第４接続孔、６０，６０Ａ マグネット、７０，７０Ａ 樹脂部材、７１，７１Ａ 充填部、７１Ｓ 第１端面、７２Ｓ 第２端面、７３，７３１，７３Ａ 第１ゲート部、７５，７５１，７５Ａ 第２ゲート部、８０，８０Ａ 金型、８１，８１Ａ 一方側金型、８２，８２Ａ 他方側金型、８３，８３Ａ 注入口、８５１，８５１Ａ 流出口、８７ 放出口、９,９Ａ 回転軸

Claims (17)

1. 回転軸を中心に回転するロータであって、
   回転軸の軸方向に積層された複数の鋼板で構成されるとともに周方向に並ぶ複数の挿入孔を有するコアブロックが、軸方向に複数段に積層されることによって構成されるコア積層体と、
   前記複数の挿入孔の内側に位置する複数のマグネットと、
   前記マグネットを前記複数の挿入孔の内側に固定する複数の樹脂部材と、を備え、
   軸方向に隣接する前記コアブロックが、前記回転軸を中心として互いに角度をずらして位置し、
   軸方向に隣接する前記コアブロックの前記挿入孔が、互いに軸方向に連通し、
   前記樹脂部材は、
   前記挿入孔内に位置する充填部と、
   前記充填部における軸方向一方側に位置する第１ゲート部と、
   前記充填部における軸方向他方側に位置する第２ゲート部と、を備え、
   前記複数の挿入孔は、周方向に近接しており、径方向外側へ向かうにつれて、周方向へ互いに離れるＶ字状をなす一対の挿入孔を含み、
   前記第２ゲート部が前記第１ゲート部よりも前記回転軸の近くに位置し、
   前記複数の樹脂部材は、前記一対の挿入孔の内側に位置する一対の樹脂部材を含み、
   前記一対の樹脂部材に設けられる前記第２ゲート部が、周方向において、前記一対の樹脂部材が有する一対の前記第１ゲート部の間に位置する、ロータ。
2. 請求項１のロータであって、
   前記第１ゲート部が、前記充填部における軸方向一方側の第１端面から軸方向一方側へ突出する凸部である、ロータ。
3. 請求項１または請求項２のロータであって、
   前記第２ゲート部が、前記充填部における軸方向他方側の第２端面から軸方向他方側へ突出する凸部である、ロータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項のロータであって、
   前記コア積層体の軸方向一方側に位置するとともに、複数段の前記コアブロックのうち軸方向一方側の端に位置する第１コアブロックの前記挿入孔と連通する第１接続孔を有する第１エンドプレート、をさらに備え、
   前記第１ゲート部が、前記第１接続孔と軸方向に重なる、ロータ。
5. 請求項４のロータであって、
   前記第１ゲート部の軸方向一方側の端部が、前記第１エンドプレートの軸方向一方側の端面よりも軸方向他方側に位置する、ロータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項のロータであって、
   前記コア積層体の軸方向他方側に位置するとともに、複数段の前記コアブロックのうち軸方向他方側の端に位置する第２コアブロックの前記挿入孔と連通する第２接続孔を有する第２エンドプレート、をさらに備え、
   前記第２ゲート部が、前記第２接続孔と軸方向に重なる、ロータ。
7. 請求項６のロータであって、
   前記第２ゲート部の軸方向他方側の端部が、前記第２エンドプレートの軸方向他方側の端面よりも軸方向一方側に位置する、ロータ。
8. 請求項６または請求項７のロータであって、
   前記第２接続孔は、前記第２コアブロックにおける周方向に近接する２つの挿入孔に連通する、ロータ。
9. 請求項５のロータであって、
   前記コア積層体の軸方向他方側に位置するとともに、複数段の前記コアブロックのうち軸方向他方側の端に位置する第２コアブロックの前記挿入孔と連通する第２接続孔を有する第２エンドプレート、をさらに備え、
   前記第２ゲート部が、前記第２接続孔と軸方向に重なり、
   前記第１エンドプレートが前記第２エンドプレートと同一形状である、ロータ。
10. 請求項４または請求項５のロータであって、
    前記第１エンドプレートは、前記第１コアブロックの前記挿入孔に連通する第３接続孔、をさらに有する、ロータ。
11. 請求項１０のロータであって、
    前記第３接続孔は、前記第１接続孔よりも前記回転軸の近くに位置する、ロータ。
12. 請求項１０または請求項１１のロータであって、
    前記樹脂部材は、前記充填部から軸方向一方側に突出して、前記第３接続孔内に位置する凸部を有する、ロータ。
13. トラクションモータであって、
    請求項１から請求項１２のいずれか１項のロータ、および、前記ロータを回転可能に支持するステータを含むモータと、
    前記モータに接続されるギアと、
    前記モータと電気的に接続されるインバータと、を備える、トラクションモータ。
14. 回転軸を中心に回転するロータの製造方法であって、
    （ａ） 回転軸の軸方向に積層された複数の鋼板で構成されるとともに周方向に並ぶ複数の挿入孔を有するコアブロックが、軸方向に複数段に積層されることによって構成され、軸方向に隣接する前記コアブロックが、前記回転軸を中心として互いに角度をずらして位置し、軸方向に隣接する前記コアブロックの前記挿入孔が互いに軸方向に連通する、コア積層体を準備する工程と、
    （ｂ） 前記コア積層体における複数の前記挿入孔の内側にマグネットを固定する複数の樹脂部材を形成する工程と、を含み、
    前記工程（ｂ）は、
    （ｂ１） 前記コア積層体を、一方側金型および他方側金型で構成される金型内に配置する工程と、
    （ｂ２） 前記工程（ｂ１）よりも後に、前記一方側金型に設けられており、複数段の前記コアブロックのうち軸方向一方側の端に位置する第１コアブロックの前記挿入孔に連通する注入口へ、流動状の樹脂を注入する工程と、
    （ｂ３） 前記工程（ｂ２）によって前記金型内に注入された流動状の前記樹脂を、前記他方側金型に設けられており、複数段の前記コアブロックのうち軸方向他方側の端に位置する第２コアブロックの前記挿入孔に連通する樹脂溜まり部へ流出させつつ、前記挿入孔に充填する工程と、
    （ｃ） 前記工程（ｂ２）よりも前に、前記挿入孔に前記マグネットを挿入する工程と、
    （ｄ） 前記工程（ｂ３）よりも後に、前記樹脂部材のうち、前記注入口に形成される第１ゲート部の少なくとも一部と、前記樹脂溜まり部に形成される第２ゲート部の少なくとも一部とを除去する除去工程と、
    を含み、
    前記ロータは、
    前記コア積層体と、
    前記複数の挿入孔の内側に位置する複数の前記マグネットと、
    前記マグネットを前記複数の挿入孔の内側に固定する前記複数の樹脂部材と、を備え、
    軸方向に隣接する前記コアブロックが、前記回転軸を中心として互いに角度をずらして位置し、
    軸方向に隣接する前記コアブロックの前記挿入孔が、互いに軸方向に連通し、
    前記樹脂部材は、
    前記挿入孔内に位置する充填部と、
    前記充填部における軸方向一方側に位置する前記第１ゲート部と、
    前記充填部における軸方向他方側に位置する前記第２ゲート部と、を備え、
    前記複数の挿入孔は、周方向に近接しており、径方向外側へ向かうにつれて、周方向へ互いに離れるＶ字状をなす一対の挿入孔を含み、
    前記第２ゲート部が前記第１ゲート部よりも前記回転軸の近くに位置し、
    前記複数の樹脂部材は、前記一対の挿入孔の内側に位置する一対の樹脂部材を含み、
    前記一対の樹脂部材に設けられる前記第２ゲート部が、周方向において、前記一対の樹脂部材が有する一対の前記第１ゲート部の間に位置する、
    ロータの製造方法。
15. 請求項１４のロータの製造方法であって、
    （ｅ） 前記（ｂ２）工程よりも前に、軸方向に隣接する前記コアブロックどうしを溶接する工程、をさらに含む、ロータの製造方法。
16. 請求項１４または請求項１５のロータの製造方法であって、
    （ｆ１） 前記（ｂ２）工程よりも前に、前記第１コアブロックの前記挿入孔に連通する第１接続孔を有する第１エンドプレートを、前記第１コアブロックの軸方向一方側の端面に溶接する工程、をさらに含む、ロータの製造方法。
17. 請求項１４から請求項１６のいずれか１項のロータの製造方法であって、
    （ｆ２） 前記（ｂ２）工程よりも前に、前記第２コアブロックの前記挿入孔に連通する第２接続孔を有する第２エンドプレートを、前記第２コアブロックの軸方向他方側の端面に溶接する工程、をさらに含む、ロータの製造方法。

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