WO2008047767A1

WO2008047767A1 - Rotor de moteur et son procédé de fabrication

Info

Publication number: WO2008047767A1
Application number: PCT/JP2007/070112
Authority: WO
Inventors: Toshihito Miyashita; Takashi Matsushita; Norihito Tanaka
Original assignee: Sanyo Denki Co., Ltd.
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2008-04-24
Also published as: TW200832867A; KR101346075B1; CN101523699B; EP2091131A4; KR20090068240A; US7965009B2; JP5193873B2; TWI400856B; CN101523699A; EP2091131A1; US20100295402A1; EP2091131B1; JPWO2008047767A1

Description

明細書

モータ用回転子及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、モータ用回転子及びその製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 通常、モータ用回転子は、回転軸に設けらた磁石取り付け部と、磁石取り付け部の表面に複数の永久磁石が配置されて構成された永久磁石層とを備えている。しかしながら、モータ用回転子が高速で回転すると、遠心力により複数の永久磁石が破損するおそれがある。そこで、特許第 2847756号公報に示すように、永久磁石層上に強化繊維材料からなる糸が巻回されて形成された糸巻回層と、回転軸に対して磁石取り付け部の軸線方向の両側に配置された第 1及び第 2の環状部材と、第 1及び第 2 の環状部材に対して固定され且つ糸巻回層の表面を接触して覆う筒体とを備えたモータ用回転子が提案された。そして、糸巻回層には、硬化性樹脂が含浸されている。また、第 1及び第 2の環状部材と筒体とは、溶接により固定されている。

特許文献 1：特許第 2847756号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかしながら、糸巻回層内に含浸された硬化性樹脂は、糸同士を繋ぐ役割を果たすものの、樹脂自体の強度は低い。そのため、従来のモータ用回転子では、 15万回転/分以上のような高速で回転すると遠心力により筒体が膨れ、筒体と糸巻回層との間に空隙ができる。そのため、糸巻回層内に含浸された樹脂に空隙の方向に遠心力が加わると、樹脂が破損するおそれがある。

[0004] 本発明の目的は、高速で回転しても、糸巻回層内に含浸された樹脂が破損するのを防ぐことができるモータ用回転子及びその製造方法を提供することにある。

[0005] 本発明の他の目的は、糸巻回層を巻回した糸の終端を容易に留めることができるモータ用回転子及びその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 [0006] 本願発明が改良の対象とするモータ用回転子は、回転軸に設けられた磁石取り付け部と、磁石取り付け部の表面に複数の永久磁石が配置されて構成された永久磁石層と、永久磁石層上に強化繊維材料からなる糸が巻回されて形成された糸巻回層と、回転軸に対して設けられ且つ磁石取り付け部の軸線方向の両側にそれぞれ配置された第 1及び第 2の環状部材と、第 1及び第 2の環状部材に対して固定され且つ糸巻回層の表面を回転軸の径方向外側から覆う筒体とを備えている。そして、糸巻回層に硬化性樹脂が含浸されている。なお、ここでいう「磁石取り付け部の軸線方向の両側にそれぞれ配置された第 1及び第 2の環状部材」とは、磁石取り付け部に近接して第 1及び/または第 2の環状部材を配置する場合と、磁石取り付け部と間隔を隔てて第 1及び/または第 2の環状部材を配置する場合の両方を含むものである。本発明のモータ用回転子では、糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間に隙間が形成されている。そして、この隙間に硬化性樹脂が充填されて硬化性樹脂が硬化してなる樹脂層が形成されている。本発明のように、糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間の隙間に樹脂層を形成すると、糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間に十分に樹脂が満たされることになる。その結果、モータ用回転子が高速で回転しても、筒体と糸巻回層との間に空隙ができない。また、糸巻回層内に含浸された硬化性樹脂の一部が硬化して形成される厚みの薄!/、樹脂層に比べて、硬化性樹脂のみで積極的に形成された樹脂層の筒体に対する接合強度は高い。そのため、モータ用回転子が高速で回転して糸巻回層内に含浸された樹脂に遠心力が加わっても、糸巻回層の外側に積極的に形成した樹脂層により、糸巻回層内に含浸された樹脂と糸との間に剥離が発生するのを防止することができる。

[0007] 特に、回転軸が 15万回転/分以上の高速で回転する高速回転モータに用いられるモータ用回転子では、その遠心力により糸巻回層内の樹脂が剥離し易くなり、またクラックが発生し易くなる。そのため、このような高速回転モータに、本発明のモータ用回転子を用いると、糸巻回層内の樹脂の剥離やクラックの発生を有効に防ぐことができる。

[0008] 第 1の環状部材は、筒体の回転軸の軸線方向の一方側に位置する開口部内に嵌合し、且つ第 1の環状部材には、糸巻回層と筒体との間に硬化性樹脂を充填するための 1以上の樹脂充填用通路を形成するのが好ましい。また、第 2の環状部材で筒体の他方の開口部は密封しておく。このようにすれば、第 1の環状部材が筒体の回転軸の軸線方向の一方側に位置する開口部内に嵌合された後に、糸巻回層と筒体との間に硬化性樹脂を充填できるため、糸巻回層と筒体との間の間隙を硬化性樹脂で完全に満たすことができる。

[0009] 1以上の樹脂充填用通路は、第 1の環状部材を軸線方向に貫通し且つ径方向外側に向かって開口し、更に、回転軸の周方向に等間隔をあけて形成するのが好ましい。このようにすれば、 1以上の樹脂充填用通路が径方向外側に向かって開口していることにより、筒体の内周面に沿って十分な硬化性樹脂を充填することができる。また、 1以上の樹脂充填用通路が、回転軸の周方向に間隔をあけて形成されていることにより、硬化性樹脂の充填が容易になる上、硬化性樹脂に含まれる気泡を脱泡させる際に、部分的な偏り無ぐ脱泡を行える。なお、 1以上の樹脂充填用通路は、第 1 の環状部材を軸線方向に貫通する貫通孔として形成してもよい。このような貫通孔を形成しても、糸巻回層と筒体との間に硬化性樹脂を充填することができる。

[0010] また、本発明のモータ用回転子では、第 2の環状部材は、磁石取り付け部の軸線方向の他方側の端部に隣接した位置に配置し、回転軸と同心的に配置された環状の仕切壁部材を第 1及び第 2の環状部材の間に配置することができる。また仕切壁部材は、磁石取り付け部の軸線方向の一方側の端部に隣接して位置し且つ第 1の環状部材との間に底部を有する環状の通路を形成するように配置する。仕切壁部材の外周部には、糸巻回層を形成する糸に連続する連続糸が通り且つ樹脂充填用通路から充填された硬化性樹脂が通る 1以上の糸通過用凹部を形成する。そして糸通過用凹部を通過した連続糸を環状の通路内に入れ、通路の底部上に高張力で巻回して連続糸巻回層を形成する。また、連続糸巻回層に硬化性樹脂を含浸する。連続糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間にも隙間を形成する。そして、この隙間にも樹脂充填用通路から充填された硬化性樹脂が充填され、この硬化性樹脂が硬化して、樹脂層とつながる樹脂層の延長部を形成する。このように、連続糸を環状の通路内に入れ、通路の底部上に高張力で巻回して連続糸巻回層を形成すれば、連続糸巻回層内の連続糸と第 1の環状部材及び仕切壁部材との摩擦、または連続糸どうしの摩擦により、連続糸巻回層から糸がほどけることがなぐ糸巻回層を形成する糸の終端を容易に且つ確実に留めることができる。なお、 1以上の糸通過用凹部は、樹脂充填用通路から充填された硬化性樹脂が通るように形成されているため、仕切壁部材を設けても、 1以上の糸通過用凹部を通して、糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間に隙間に硬化性樹脂を充填することができる。

[0011] 連続糸は、連続糸巻回層内の連続糸がほどけるのを防止できる張力（例えば 3kgf 以上の高張力）で通路の底部上に巻回するのが好ましレ、。

[0012] 複数の糸通過用凹部は、回転軸の周方向に間隔をあけて形成するのが好ましい。

このようにすれば、糸巻回層を巻回した糸の終端位置がどのような位置であっても、糸巻回層を形成した糸を容易に環状の通路内に入れることができる。また、 1以上の糸通過用凹部を通して、糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間に隙間に硬化性樹脂を充填する際にも、硬化性樹脂を容易に充填することができる。

[0013] 硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。このようにすれば、硬化性樹脂を充填した後も硬化性樹脂を未硬化の状態にしておくことができ、必要な時に加熱により樹脂を硬化できる。

[0014] なお、本発明のモータ用回転子は、回転軸の両端が軸受け支持される両軸式軸受けタイプの回転子と、回転軸の一方の端部だけが軸受け支持される片軸式軸受けタイブの回転子の両方に用いることができる。

[0015] 回転軸を、軸受けによって支持される第 1の回転軸部と、第 1の環状部材と、磁石取り付け部を含む軸中央部と、第 2の回転軸部とが軸線方向に順番に並んで形成された複合構造とすることができる。このような回転軸を用いる場合には、仕切壁部材は、軸中央部に嵌合される筒状部と、筒状部の一端に一体に設けられた環状の仕切壁部とから構成することができる。そして筒状部の一端が、第 1の環状部材と当接した状態で、第 1の環状部材と仕切壁部と筒状部とによって囲まれた通路を形成することができる。このようにすれば、回転軸構造体の軸中央部に仕切壁部材を嵌合することにより、連続糸巻回層を形成するために用いる環状の通路を容易に形成することができる。

[0016] また、第 1の回転軸部と、第 1の環状部材と、軸中央部と、第 2の回転軸部とは一体に形成するのが好ましい。このようにすれば、複合構造を切削加工ゃ铸造により容易に形成できる。

[0017] 軸中央部は、回転軸の中央部に一体に形成された円柱形状を有するように構成できる。第 2の環状部材には、回転軸に嵌合されるボス部と該ボス部の軸中央部側の端部から径方向に延びる環状部とが一体になつた構造を有しているのを用いることができる。第 2の環状部材は、第 2の回転軸部に嵌合されて、軸中央部の第 2の回転軸部側の端面と当接した状態で位置決めすることができる。また筒体は、筒本体と、筒本体の他方の開口部側の端部から径方向内側に延びる環状のフランジ部とから一体に形成することができる。このような構造の第 2の環状部材と筒体とを用いるときには、筒体の回転軸の軸線方向の一方側に位置する開口部の内周面と第 1の環状部材の外周面とを結合する。そして、筒体に一体に形成されたフランジ部がボス部上に嵌合され且つフランジ部の環状の内面と第 2の環状部材のボス部の外側端面とが当接するように、筒体を第 1及び第 2の環状部材とを組み合わればよい。このようにすれば、筒体の内部に第 1及び第 2の環状部材が配置されるように、筒体と第 1及び第 2の環状部材とを相対的にスライド移動することにより、筒体を第 1及び第 2の環状部材に容易に取付けることができる。

[0018] 筒体を加熱してから、筒体を第 1及び第 2の環状部材に取付け、その後、筒体を冷却する焼嵌めにより、筒体を第 1及び第 2の環状部材に取付けることができる。このようにすれば、加熱されて膨張した筒体は第 1及び第 2の環状部材に取付けた後に収縮して、第 1及び第 2の環状部材にしつ力、りと取付けられる。

[0019] この場合、筒本体の一方の開口部内には、筒体内に段差部を形成するように回転軸の径方向内側に突出する突出部を一体に形成し、仕切壁部の径方向外側端部を段差部と係合するのが好ましい。このようにすると、筒体の係合用段差部と仕切壁部に設けた被係合用突部とが係合して、筒体の抜け止めを図ることができる。

[0020] 本発明のモータ用回転子は、 7火のように製造すること力 Sできる。

[0021] 回転軸として、軸受けによって支持される第 1の回転軸部と、第 1の環状部材と、磁石取り付け部を含む軸中央部と、第 2の回転軸部とが軸線方向に順番に並んで一体に形成された複合構造を有するものを用意する。また第 1の環状部材には、筒体の回転軸の軸線方向の一方側に位置する開口部内に嵌合された後に、糸巻回層と筒体との間に硬化性樹脂を充填するために利用される 1以上の樹脂充填用通路を予め形成しておく。さらに外周部に糸巻回層を形成する糸に連続する連続糸が通り且つ樹脂充填用通路から充填された硬化性樹脂が通る 1以上の糸通過用凹部が形成されて、回転軸と同心的に配置され且つ第 1及び第 2の環状部材の間に配置される環状の仕切壁部材を用意する。そして仕切壁部材を、回転軸の軸中央部に嵌合して、仕切壁部材と第 1の環状部材との間に底部を有する環状の通路を形成するように配置する。このように各部材を準備した上で、まず軸中央部に含まれる磁石取り付け部上に永久磁石層を形成する。次に前述の永久磁石層を形成する前または後に、軸中央部の軸線方向の他方側の端部に第 2の環状部材が当接するように、第 2の環状部材を第 2の回転軸部に嵌合して回転軸に対して第 2の環状部材を固定する。そして永久磁石層上に強化繊維材料からなる糸を、仕切壁部材の径方向外側の外周部と第 2の環状部材の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面との間に隙間が形成される程度に巻回して糸巻回層を形成する。次に糸巻回層に第 1の硬化性樹脂を含浸する。そして糸巻回層を形成する糸に連続する連続糸を糸通過用凹部を通して環状の通路内に入れ、底部上に高張力で第 1の環状部材の径方向外側の外周部と仕切壁部材の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面との間に隙間が形成される程度に巻回して連続糸巻回層を形成する。次に連続糸巻回層に第 2の硬化性樹脂を含浸する。次に糸巻回層及び連続糸巻回層の表面を回転軸の径方向外側から覆うように筒体を第 1及び第 2の環状部材に対して固定する。その後、第 1の環状部材に形成した 1以上の樹脂充填用通路及び仕切壁部材に形成した 1以上の糸通過用凹部を通して、糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間の隙間に第 3の硬化性樹脂を充填する。また 1以上の樹脂充填用通路を通して、連続糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間の隙間に第 4の硬化性樹脂を充填する。最後に、第 3及び第 4の硬化性樹脂を硬化させる。

以上のようにモータ用回転子を製造すれば、嵌合等の単純な作業で各部品を組み合わせるだけで、本発明のモータ用回転子を製造することができる。また、筒体を第 1及び第 2の環状部材に取付けた後に、糸巻回層と筒体との間に硬化性樹脂を充填できるため、糸巻回層と筒体との間を硬化性樹脂で十分に満たすことができる。

[0023] 第 1〜第 4の硬化性樹脂は、いずれも同じ材質の熱硬化性樹脂とする場合には、第 3及び第 4の硬化性樹脂は、第 1及び第 2の硬化性樹脂が硬化する前に充填し、第 1〜第 4の硬化性樹脂を一緒に硬化させるのが好ましい。このようにすれば、第 1 〜第 4の硬化性樹脂の相互の樹脂の結合強度を高めることができる。

[0024] また第 1〜第 4の硬化性樹脂を一緒に硬化させる前に第 1〜第 4の硬化性樹脂に含まれる気泡を 1以上の樹脂充填用通路及び 1以上の糸通過用凹部を通して脱泡させるのが好ましい。このようにすれば、樹脂層内に間隙なく樹脂が満たされるため、モータ用回転子が高速で回転しても、筒体と糸巻回層との間に空隙ができ難い。

[0025] 筒体を加熱してから、筒体を第 1及び第 2の環状部材に取付け、その後、筒体を冷却する焼嵌めにより、筒体を第 1及び第 2の環状部材に取付けることができる。このようにすれば、加熱されて膨張した筒体は第 1及び第 2の環状部材に取付けた後に収縮して、第 1及び第 2の環状部材にしつ力、りと取付けられる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の一実施の形態のモータ用回転子の断面図である。

[図 2] (A)及び (B)は、図 1に示すモータ用回転子に用レ、る回転軸構造体の正面図及び右側面図である。

[図 3] (A)及び (B)は、図 1に示すモータ用回転子に用いる仕切壁部材 3の正面図及び右側面図である。

[図 4]図 1に示すモータ用回転子に用いる永久磁石層の分解斜視図である。

[図 5] (A)及び (B)は、図 1に示すモータ用回転子に用いる第 2の環状部材の右側面図及び背面図である。

[図 6] (A)及び (B)は、図 1に示すモータ用回転子に用いる筒体の右側面図及び背面図である。

[図 7] (A)〜（D)は、図 1に示すモータ用回転子の製造方法の前半部を説明するために用いる図である。

[図 8] (A)〜（D)は、図 1に示すモータ用回転子の製造方法の後半部を説明するために用いる図である。 [図 9]本発明の他の実施の形態のモータ用回転子の筒体と仕切壁部材との係合部分の拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図 1は、 15万回転 /分以上の高速で回転する高速回転モータに用いる本発明の一実施の形態のモータ用回転子の断面図である。図 2 (A)及び (B)は、本例のモータ用回転子に用いる回転軸構造体の正面図及び右側面図である。図 1に示すように、本例のモータ用回転子は、回転軸構造体 1と、仕切壁部材 3と、永久磁石層 5と、第 2の環状部材 7と、糸巻回層 9と、樹脂層 11と、連続糸巻回層 13と、樹脂層延長部 15と、筒体 17とを有している。回転軸構造体 1は、本発明の回転軸 19を含むものであり、本例ではマルテンサイト系ステンレス鋼から構成されている。この回転軸構造体 1は、図 2 (A)及び (B )に示すように、軸受けによって支持される第 1の回転軸部 19Aと、第 1の環状部材 2 1と、軸中央部 23と、第 2の回転軸部 19Bとが軸線方向（回転軸 19の軸線 Xが延びる方向）に順番に並んで一体に形成された複合構造を有している。第 1の環状部材 21 は、後述する磁石取り付け部 29の軸線 Xが延びる方向の一方側（後述する第 2の環状部材 7が取付けられる側と反対側）の端部に隣接した位置に形成されている。第 1 の環状部材 21は、第 1の回転軸部 19Aよりも径寸法が大きぐ第 1の回転軸部 19A と同芯の小径部 25と、小径部 25より径寸法の大きい大径部 27とを有している。大径部 27には、糸巻回層 9と筒体 17との間に硬化性樹脂を充填するための 4つの樹脂充填用通路 27aが形成されている。 4つの樹脂充填用通路 27aは、回転軸構造体 1 の周方向に等間隔で形成されており、大径部 27を回転軸 19の軸線 Xが延びる方向に貫通し且つ径方向外側に向かって開口している。軸中央部 23は、回転軸構造体 1 (回転軸 19)の中央部に形成された円柱形状を有しており、第 1の環状部材 21よりも小さい径寸法を有している。軸中央部 23の図 1に向かって左側部分には、後述する仕切壁部材 3が嵌合されて!/、る。軸中央部 23の仕切壁部材 3が嵌合されて!/、な!/、部分（図 1に向かって右側部分）が磁石取り付け部 29を構成して!/、る。

[0028] 図 3 (A)及び (B)は、本例のモータ用回転子に用いる仕切壁部材 3の正面図及び右側面図である。仕切壁部材 3は、オーステナイト系ステンレス鋼からなり、図 3 (A) 及び (B)に示すように、軸中央部 23に嵌合される筒状部 31と、筒状部 31の一端に一体に設けられた環状の仕切壁部 33とを有している。筒状部 31は軸中央部 23に嵌合されて、筒状部 31の一端が、第 1の環状部材 21の大径部 27と当接している。そして環状の仕切壁部 33は、回転軸構造体 1 (回転軸 19)と同心的に配置されている。これにより、仕切壁部 33は、第 1の環状部材 21と第 2の環状部材 7との間に配置される。この状態で、第 1の環状部材 21と筒状部 31と仕切壁部 33とによって囲まれた通路 35が形成されている [図 7 (B)参照]。仕切壁部 33の外周には、 4つの糸通過用凹部 33aが形成されている。 4つの糸通過用凹部 33aは、回転軸 19の周方向に等間隔をあけて形成されており、仕切壁部 33を軸線 Xが延びる方向に貫通し且つ径方向外側に向かって開口している。 4つの糸通過用凹部 33aには、糸巻回層 9を形成する後述の糸 8に連続して後述の連続糸巻回層 13を形成する連続糸 10が通る [図 8 (A)参照]。また、 4つの糸通過用凹部 33aは、 4つの樹脂充填用通路 27aから充填された硬化性樹脂を通す役割も果たして!/、る。

図 4は、本例のモータ用回転子に用いる永久磁石層 5の分解斜視図である。図 4は、第 1の回転軸部 19Aと第 1の環状部材 21とを省略した回転軸構造体 1を含むロータの構造を示している。永久磁石層 5は、この図 4に示すように、回転軸 19の軸線 X が延びる方向に並ぶ第 1の分割ロータ磁極ユニット 37と、第 2の分割ロータ磁極ュニット 39とを備えており、磁石取り付け部 29の表面に配置されている。第 1の分割ロータ磁極ユニット 37は、磁石取り付け部 29の表面の一部上に 2個の第 1の種類の永久磁石磁極部 41と 2個の磁性材料からなる第 1の種類の突極部 43とが回転軸 19の周方向に交互に並ぶように配置されて構成されている。第 2の分割ロータ磁極ユニット 3 9は、磁石取り付け部 29の表面の残りの一部上に 2個の第 2の種類の永久磁石磁極部 45と 2個の磁性材料からなる第 2の種類の突極部 47とが回転軸 19の周方向に交互に並ぶように配置されて構成されている。第 1の分割ロータ磁極ユニット 37と第 2の分割ロータ磁極ユニット 39とは、回転軸 19の軸線 Xに平行に沿い且つ第 1の種類の永久磁石磁極部 41の中心を通る仮想中心線 C1と軸線 Xに平行に沿い且つ第 2の種類の永久磁石磁極部 45の中心を通る仮想中心線とが一致し、軸線 Aに沿い且つ第 1の種類の突極部 43の中心を通る仮想中心線 C2と軸線 Xに平行に沿い且つ第 2の種類の突極部 47の中心を通る仮想中心線 C2' とが一致するようにして、回転軸 19の軸線 Xが延びる方向に並んで配置されている。

[0030] また、第 1の種類の永久磁石磁極部 41の極弧角が第 2の種類の永久磁石磁極部 4 5の極弧角よりも小さぐ第 1の種類の突極部 43の開角が第 2の種類の突極部 47の開角よりも大きくなつている。

[0031] 図 5 (A)及び (B)は、本例のモータ用回転子に用いる第 2の環状部材 7の右側面図及び背面図である。第 2の環状部材 7は、オーステナイト系ステンレス鋼からなり、図 5 (A)及び (B)に示すように、環状部 49と、回転軸 19に嵌合されるボス部 51とを一体に有している。環状部 49は、ボス部 51の軸中央部 23側の端部から径方向に延びている。第 2の環状部材 7は、第 2の回転軸部 19Bに嵌合され、軸中央部 23の第 2の回転軸部 19B側の端面と環状部 49とが当接した状態で位置決めされている。このため、第 2の環状部材 7は、磁石取り付け部 29の軸線 Xが延びる方向の他方側（第 1の環状部材 21が取付けられる側と反対側）の端部に隣接した位置に配置される。このように、第 1の環状部材 21及び第 2の環状部材 7は、軸中央部 23の軸線 Xが延びる方向の両側にそれぞれ形成される。この結果、第 1の環状部材 21及び第 2の環状部材 7 は、磁石取り付け部 29の両側にそれぞれ配置されることになる。

[0032] 糸巻回層 9は、永久磁石層 5上にァラミド繊維または炭素繊維からなる強化繊維材料からなる糸が高張力で巻回されて形成されている。糸巻回層 9には、熱硬化性樹脂 (例えばエポキシ樹脂)からなる硬化性樹脂が含浸されている。なお、本実施の形態では、硬化性樹脂として熱硬化性樹脂を用いてレ、る力紫外線等の照射により硬化する光硬化性樹脂を用いてもよい。糸巻回層 9は、仕切壁部材 3の径方向外側の外周部と第 2の環状部材 7の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面と、糸巻回層 9との間に隙間が形成される程度に糸が巻回されて形成されている [後述の図 7 (D)参照]。このため、糸巻回層 9の外周面 9aと後述する筒体 17の筒本体 53の内周面 53a との間に隙間が形成されることになる。

[0033] この糸巻回層 9と筒体 17との間に形成された隙間には、樹脂層 11が形成されている。この樹脂層 11は、糸巻回層 9の外周面 9aと筒体 53の内周面 53aとの間の隙間に、糸巻回層 9に含浸されたものと同じ硬化性樹脂が充填され、この充填された硬化性樹脂が硬化して形成される。

[0034] 連続糸巻回層 13は、糸巻回層 9を形成する後述の糸 8に連続する連続糸 10が、仕切壁部 33の糸通過用凹部 33aを通過して環状の通路 35内に入り、通路 35の底部上に巻回されて形成されている。そして、連続糸 10は連続糸巻回層 13内の連続糸 10がほどけない程度の張力で通路 35の底部上に巻回されている。本例では、 3k gfの高張力で連続糸 10を通路 35の底部上に巻回する。なお、連続糸巻回層 13内の連続糸 10がほどけな!/、程度の張力であれば、 3kg以上の張力で連続糸 10を通路 35の底部上に巻回してもよい。連続糸巻回層 13内には、糸巻回層 9に含浸されたものと同じ硬化性樹脂が含浸されている。連続糸巻回層 13は、第 1の環状部材 21の径方向外側の外周部と仕切壁部材 3の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面と、連続糸巻回層 13との間に隙間が形成される程度に糸が巻回されて形成されている [後述の図 8 (A)参照]。このため、連続糸巻回層 13の外周面 13aと後述する筒体 53の内周面 53aとの間に隙間が形成されることになる。

[0035] 樹脂層延長部 15は、この連続糸巻回層 13の外周面 13aと筒本体 53の内周面 53a との間の隙間に、糸巻回層 9に含浸されたものと同じ硬化性樹脂が樹脂層 11に連続して充填され、この充填された硬化性樹脂が硬化して樹脂層 11と連続して形成されている。

[0036] 図 6 (A)及び (B)は、本例のモータ用回転子に用いる筒体 17の右側面図及び背面図である。筒体 17は、非磁性体のチタンまたはチタン合金からなり、図 6 (A)及び（ B)に示すように、、筒本体 53と、筒本体 53の他方の開口部 56側の端部から径方向内側に延びる環状のフランジ部 55とを一体に有している。そして、筒本体 53の一方の開口部 54の内周面と第 1の環状部材 21の外周面 21aとが結合している（図 1及び 2参照）。また、フランジ部 55がボス部 51上に嵌合され且つフランジ部 55の環状の内面 55aと第 2の環状部材 7のボス部 51の外側端面 51aとが当接している。本例では、筒体 17は、焼嵌めにより第 1及び第 2の環状部材 21 , 7に取付けられている。これにより、筒本体 53は、糸巻回層 9の表面を回転軸構造体 1の径方向外側から覆うことになる。また、このように、筒体 17が第 1及び第 2の環状部材 21 , 7に組み合わされることにより、第 1の環状部材 21が筒本体 53の一方の開口部 54に嵌合されることになる。また、第 2の環状部材 7が筒本体 53の他方の開口部 56を密封することになる。

[0037] 次に、本例のモータ用回転子の製造方法について説明する。図 7 (A)〜（D)は、本例のモータ用回転子の製造方法の前半部を説明する図であり、図 8 (A)〜（D)は、本例のモータ用回転子の製造方法の後半部を説明する図である。まず、図 7 (A) 及び (B)に示すように、仕切壁部材 3の筒状部 31の一端が第 1の環状部材 21と当接するように、仕切壁部材 3を回転軸構造体 1の軸中央部 23に嵌合して、仕切壁部 33 と第 1の環状部材 21との間に底部 35aを有する環状の通路 35を形成した。次に、図 7 (B)及び（C)に示すように、軸中央部 23の外面に露出した磁石取り付け部 29上に永久磁石層 5 (2個の第 1の種類の永久磁石磁極部 41、 2個の第 1の種類の突極部 4 3、 2個の第 2の種類の永久磁石磁極部 45及び 2個の第 2の種類の突極部 47)を形成した。そして、軸中央部 23の軸線 Xが延びる方向の他方側（第 1の環状部材 21が取付けられる側と反対側）の端部に第 2の環状部材 7の環状部 49が当接するように、第 2の環状部材 7を第 2の回転軸部 19Bに嵌合した。

[0038] 次に、図 7 (D)に示すように、永久磁石層 5上に強化繊維材料からなる糸 8を、仕切壁部 33の径方向外側の外周部と環状部 49の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面 F1との間に隙間が形成される程度に高張力で巻回して糸巻回層 9を形成した。そして、糸巻回層 9に第 1の硬化性樹脂 R1を含浸した。

[0039] 次に、図 8 (A)に示すように、糸巻回層 9を形成する糸 8に連続する連続糸 10を糸通過用凹部 33aを通して環状の通路 35内に入れ、通路 35の底部 35a (仕切壁部材 3の筒上部 31の外周）上に第 1の環状部材 21の径方向外側の外周部と仕切壁部 33 の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面 F2との間に隙間が形成される程度に高張力で巻回して連続糸巻回層 13を形成した。本例では、連続糸 10を 3kgf以上の張力で通路 35の底部 35a上に巻回した。そして、連続糸巻回層 13に第 2の硬化性樹脂 R2 を含浸した。本例では、第 2の硬化性樹脂 R2として、糸巻回層 9に含浸した第 1の硬化性樹脂 R1と同じ硬化性樹脂を用いた。なお、第 2の硬化性樹脂 R2として用いる硬化性樹脂については、第 1の硬化性樹脂 R1と同じ硬化性樹脂に限定されるものではない。

[0040] 次に、図 8 (B)に示すように、筒体 17を焼嵌めにより第 1及び第 2の環状部材 21 , 7 に取付けた。具体的には、筒体 17を加熱し膨張させてから、筒本体 53の一方の開口部 54が第 1の環状部材 21の外周に位置し、フランジ部 55がボス部 51上に位置するように、筒体 17を第 1及び第 2の環状部材 21 , 7に取付けた。その後、筒体 17を冷却した。これにより、筒体 17は収縮して、筒本体 53の一方の開口部 54が第 1の環状部材 21の外周と強く結合し、フランジ部 55の環状の内面と第 2の環状部材 7のボス部 51の外側端面とが強く当接する。これにより、筒体 17は、第 1及び第 2の環状部材 21 , 7にしつ力、りと取付けられる。

[0041] 次に、図 8 (C)に示すように、樹脂充填用通路 27a及び糸通過用凹部 33aを通して、糸巻回層 9の外周面 9aと筒本体 53の内周面 53aとの間の隙間に第 3の硬化性樹脂 R3を充填した。次に、樹脂充填用通路 27aを通して、連続糸巻回層 13の外周面 1 3aと筒本体 53の内周面 53aとの間の隙間に第 4の硬化性樹脂 R4を充填した。なお、第 3及び第 4の硬化性樹脂 R3, R4は、第 1及び第 2の硬化性樹脂 Rl , R2が硬化する前に充填した。また、第 3及び第 4の硬化性樹脂 R3, R4にも、糸巻回層 9に含浸した第 1の硬化性樹脂 R1と同じ硬化性樹脂を用いた。なお、第 3及び 4の硬化性樹脂 R3, 4として用いる硬化性樹脂についても、第 1の硬化性樹脂 R1と同じ硬化性樹脂に限定されるものではない。

[0042] 次に、図 8 (D)に示すように、モータ用回転子を真空室 V内に配置し、真空ポンプ P で真空室 V内を真空にし、第 1〜第 4の硬化性樹脂 R1〜R4に含まれる気泡を樹脂充填用通路 27a及び糸通過用凹部 33aを通して脱泡させた。そして、モータ用回転子を加熱して、第 1〜第 4の硬化性樹脂 R1〜R4を一緒に硬化させてモータ用回転子を完成した。

[0043] 本例のモータ用回転子によれば、糸巻回層 9の外周面 9aと筒本体 53の内周面 53 aとの間の隙間に樹脂層 11を形成するので、糸巻回層 9の外周面 9aと筒本体 53の内周面 53aとの間に樹脂が満たされ、モータ用回転子が高速で (例えば 15万回転/ 分以上の回転数で）回転しても、筒本体 53と糸巻回層 9との間に空隙ができにくい。また、糸巻回層 9内に含浸された硬化性樹脂に比べて、樹脂層 11の硬化性樹脂は樹脂同士が強く結着している。そのため、モータ用回転子が高速で回転して糸巻回層 9内に含浸された樹脂に遠心力が加わっても、樹脂層 11により、糸巻回層 9内に含浸された樹脂が保護される。そのため、糸巻回層 9内の樹脂が破損するのを防ぐこと力 Sできる。また、第 1の環状部材 21が筒本体 53の一方の開口部 54内に嵌合された後に、糸巻回層 9と筒本体 53との間に硬化性樹脂を充填するので、糸巻回層 9と筒本体 53との間を硬化性樹脂で十分に満たすことができる。また、嵌合等の単純な作業で各部品（1 , 3等）を組み合わせるだけで、モータ用回転子を製造することができる。

[0044] 図 9は、本発明の他の実施の形態のモータ用回転子の筒体と仕切壁部材との係合部分の拡大図である。なお、図 9では、上述した本発明の実施の形態であるモータ用回転子 1と共通する部位に、モータ用回転子 1に付された符号の数に 100の数を加えた符号を付して説明を一部省略する。この例では、筒本体 153の一方の開口部 15 4内には、筒本体 153内に段差部 153bを形成するように、回転軸構造体 101の径方向内側に突出する環状の突出部 153cを一体に形成している。そして、仕切壁部 13 3の径方向外側端部 133bを段差部 153bに係合している。なお、本例では、仕切壁部 133の径方向外側端部 133bは、突出部 1 53c側に向力、つて突出している。これは、連続糸巻回層 1 13の終端が仕切壁部 133より外部に出るのを防ぐためである。このように筒本体 153内に段差部 153bを形成すると、筒体 1 17をより強固に第 1及び第 2 の環状部材に取付けることができる。

[0045] なお、本実施の形態では、仕切壁部材 3, 103を配置して連続糸巻回層 13, 1 13 を形成する例を示したが、本発明において、仕切壁部材の配置及び連続糸巻回層の形成は、任意である。連続糸巻回層を形成しない場合には、第 1の環状部材及び第 2の環状部材は、磁石取り付け部の両側にそれぞれ近接して取付けられることになる。また、この場合は、糸の終端は、樹脂層によって固定することになる。

産業上の利用可能性

[0046] 本発明によれば、糸巻回層の外周面と筒体の内周面との間の隙間に樹脂層を形成したので、糸巻回層の外周面と内周面との間に十分に樹脂が満たされることになり、その結果、モータ用回転子が高速で回転しても、筒体と糸巻回層との間に空隙ができないという利点が得られる。また、糸巻回層内に含浸された硬化性樹脂の一部が硬化して形成される厚みの薄い樹脂層に比べて、硬化性樹脂のみで積極的に形成された樹脂層の筒体に対する接合強度は高くなる。そのため、モータ用回転子が高速で回転して糸巻回層内に含浸された樹脂に遠心力が加わっても、糸巻回層の外側に積極的に形成した樹脂層により、糸巻回層内に含浸された樹脂と糸との間に剥離が発生するのを防止することができる。

[0047] また、第 1の環状部材が筒体の回転軸の軸線方向の一方側に位置する開口部内に嵌合された後に、糸巻回層と筒体との間に硬化性樹脂を充填するので、糸巻回層と筒体との間を硬化性樹脂で十分に満たすことができる。

[0048] さらに仕切壁部材を設けて、仕切壁部材と第 1の環状部材との間に環状の通路を形成し、糸巻回層を形成した糸に連続する連続糸を環状の通路内に入れ、通路の底部上に高張力で巻回して連続糸巻回層を形成すれば、連続糸巻回層内の連続糸と第 1の環状部材及び仕切壁部材との摩擦、または連続糸どうしの摩擦により、連続糸巻回層から糸がほどけることがなぐ糸巻回層を形成する糸の終端を容易に且つ確実に留めることができる利点が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] 回転軸に設けられた磁石取り付け部と、

前記磁石取り付け部の表面に複数の永久磁石が配置されて構成された永久磁石層と、

前記永久磁石層上に強化繊維材料からなる糸が巻回されて形成された糸巻回層と前記回転軸に対して設けられ且つ前記磁石取り付け部の前記回転軸の軸線方向の両側にそれぞれ配置された第 1及び第 2の環状部材と、

前記第 1及び第 2の環状部材に対して固定され且つ前記糸巻回層の表面を前記回転軸の径方向外側から覆う筒体とを備え、

前記糸巻回層に硬化性樹脂が含浸されてレ、るモータ用回転子にぉレ、て、前記糸巻回層の外周面と前記筒体の内周面との間に隙間が形成され、前記隙間に硬化性樹脂が充填されて前記硬化性樹脂が硬化してなる樹脂層が形成されて!/、ることを特徴とするモータ用回転子。

[2] 前記回転軸が 15万回転/分以上の高速で回転する高速回転モータに用いられる請求項 1に記載のモータ用回転子。

[3] 前記第 1の環状部材は、前記筒体の前記軸線方向の一方側に位置する開口部内に嵌合されており、且つ前記第 1の環状部材には、前記糸巻回層と前記筒体との間に前記硬化性樹脂を充填するための 1以上の樹脂充填用通路が形成されており、前記第 2の環状部材は、前記筒体の他方の開口部を密封している請求項 1に記載のモータ用回転子。

[4] 前記 1以上の樹脂充填用通路は、前記第 1の環状部材を前記軸線方向に貫通し且つ径方向外側に向かって開口し、更に、前記回転軸の周方向に間隔をあけて形成されている請求項 3に記載のモータ用回転子。

[5] 前記第 2の環状部材は、前記磁石取り付け部の前記軸線方向の他方側の端部に隣接した位置に配置され、

前記回転軸と同心的に配置された環状の仕切壁部材が、前記第 1及び第 2の環状部材の間に配置され、前記仕切壁部材は、前記磁石取り付け部の前記軸線方向の一方側の端部に隣接して位置し且つ前記第 1の環状部材との間に底部を有する環状の通路を形成するように配置され、

前記仕切壁部材の外周部には、前記糸巻回層を形成する前記糸に連続する連続糸が通り且つ前記樹脂充填用通路力充填された前記硬化性樹脂が通る 1以上の糸通過用凹部が形成されており、

前記糸通過用凹部を通過した前記連続糸が、前記環状の通路内に入り、前記底部上に高張力で巻回されて連続糸巻回層が形成されており、

前記連続糸巻回層に硬化性樹脂が含浸されており、

前記連続糸巻回層の外周面と前記筒体の内周面との間には隙間が形成され、前記隙間に前記樹脂充填用通路から充填された前記硬化性樹脂が充填されて前記硬化性樹脂が硬化して前記樹脂層の延長部が形成されて!/、る請求項 1に記載のモータ用回転子。

[6] 前記連続糸は、前記連続糸巻回層の連続糸がほどけるのを防止できる張力で前記底部上に巻回されている請求項 5に記載のモータ用回転子。

[7] 前記張力が、 3kgf以上の張力である請求項 6に記載のモータ用回転子。

[8] 複数の前記糸通過用凹部が、前記回転軸の周方向に間隔をあけて形成されている請求項 5に記載のモータ用回転子。

[9] 前記硬化性樹脂が、熱硬化性樹脂である請求項 1または 5に記載のモータ用回転子。

[10] 前記回転軸は、軸受けによって支持される第 1の回転軸部と、前記第 1の環状部材と、前記磁石取り付け部を含む軸中央部と、第 2の回転軸部とが前記軸線方向に順番に並んで形成された複合構造を有しており、

前記仕切壁部材が、前記軸中央部に嵌合される筒状部と、前記筒状部の一端に一体に設けられた環状の仕切壁部とから構成され、

前記筒状部の一端が前記第 1の環状部材と当接した状態で前記第 1の環状部材と前記仕切壁部と前記筒状部とによって囲まれた前記通路が形成されている請求項 5 に記載のモータ用回転子。

[11] 第 1の回転軸部と、前記第 1の環状部材と、前記軸中央部と、第 2の回転軸部とが一体に形成されている請求項 10に記載のモータ用回転子。

[12] 前記軸中央部は、前記回転軸の中央部に形成された円柱形状を有しており、前記第 2の環状部材は、前記回転軸に嵌合されるボス部と該ボス部の前記軸中央部側の端部から径方向に延びる環状部とが一体になつた構造を有しており、前記第 2の環状部材は、前記第 2の回転軸部に嵌合されて、前記軸中央部の前記第 2の回転軸部側の端面と当接した状態で位置決めされており、

前記筒体は、筒本体と、前記筒本体の前記他方の開口部側の端部から径方向内側に延びる環状のフランジ部とが一体に形成されており、

前記筒体の前記一方の開口部の内周面と前記第 1の環状部材の外周面とが結合され、前記フランジ部が前記ボス部上に嵌合され且つ前記フランジ部の環状の内面と前記第 2の環状部材の前記ボス部の外側端面とが当接するように、前記筒体が前記第 1及び第 2の環状部材と組み合わされていることを特徴とする請求項 10に記載のモータ用回転子。

[13] 前記筒体は、焼嵌めにより前記第 1及び第 2の環状部材に固定されている請求項 5 に記載のモータ用回転子。

[14] 前記筒本体の前記一方の開口部内には、前記筒体内に段差部を形成するように前記回転軸の径方向内側に突出する突出部が一体に形成されており、

前記仕切壁部の径方向外側端部が前記段差部と係合されている請求項 13に記載のモータ用回転子。

[15] 回転軸に設けられた磁石取り付け部と、

前記永久磁石層上に強化繊維材料からなる糸が巻回されて形成された糸巻回層と前記回転軸に対して前記回転軸の軸線方向に移動しないように設けられ且つ前記磁石取り付け部の前記軸線方向の両側に配置された第 1及び第 2の環状部材と、前記第 1及び第 2の環状部材に対して固定され且つ前記糸巻回層の表面を前記回転軸の径方向外側から覆う筒体とを備えたモータ用回転子の製造方法において、前記回転軸として、軸受けによって支持される第 1の回転軸部と、前記第 1の環状部材と、前記磁石取り付け部を含む軸中央部と、第 2の回転軸部とが前記軸線方向に順番に並んで一体に形成された複合構造を有するものを用意し、

前記第 1の環状部材には、前記筒体の前記軸線方向の一方側に位置する開口部内に嵌合された後に、前記糸巻回層と前記筒体との間に前記硬化性樹脂を充填するために利用される 1以上の樹脂充填用通路が形成されており、

外周部に前記糸巻回層を形成する前記糸に連続する連続糸が通り且つ前記樹脂充填用通路から充填された前記硬化性樹脂が通る 1以上の糸通過用凹部が形成されて、前記回転軸と同心的に配置され且つ前記第 1及び第 2の環状部材の間に配置される環状の仕切壁部材を用意し、

前記仕切壁部材を、前記回転軸の前記軸中央部に嵌合して、前記仕切壁部材と前記第 1の環状部材との間に底部を有する環状の通路を形成するように配置し、前記軸中央部に含まれる磁石取り付け部上に前記永久磁石層を形成し、前記永久磁石層を形成する前または後に、前記軸中央部の前記軸線方向の他方側の端部に前記第 2の環状部材が当接するように、前記第 2の環状部材を前記第 2 の回転軸部に嵌合して前記回転軸に対して前記第 2の環状部材を固定し、

前記永久磁石層上に強化繊維材料からなる糸を、前記仕切壁部材の径方向外側の外周部と前記第 2の環状部材の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面との間に隙間が形成される程度に巻回して糸巻回層を形成し、

前記糸巻回層に第 1の硬化性樹脂を含浸し、

前記糸巻回層を形成する前記糸に連続する連続糸を前記糸通過用凹部を通して前記環状の通路内に入れ、前記底部上に高張力で前記第 1の環状部材の径方向外側の外周部と前記仕切壁部材の径方向外側の外周部とを結ぶ仮想面との間に隙間が形成される程度に巻回して連続糸巻回層を形成し、

前記連続糸巻回層に第 2の硬化性樹脂を含浸し、

前記糸巻回層及び前記連続糸巻回層の表面を前記回転軸の径方向外側から覆うように前記筒体を前記第 1及び第 2の環状部材に対して固定し、前記第 1の環状部材に形成した前記 1以上の樹脂充填用通路及び前記仕切壁部材に形成した前記 1以上の糸通過用凹部を通して、前記糸巻回層の外周面と前記筒体の内周面との間の前記隙間に第 3の硬化性樹脂を充填し、

前記 1以上の樹脂充填用通路を通して、前記連続糸巻回層の外周面と前記筒体の内周面との間の前記隙間に第 4の硬化性樹脂を充填し、

前記第 3及び第 4の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とするモータ用回転子の製造方法。

[16] 前記第 1〜第 4の硬化性樹脂は、いずれも同じ材質の熱硬化性樹脂であり、前記第 1及び第 2の硬化性樹脂が硬化する前に前記第 3及び第 4の硬化性樹脂を充填し、前記第 1〜第 4の硬化性樹脂を一緒に硬化させる請求項 15に記載のモータ用回転子の製造方法。

[17] 前記第 1〜第 4の硬化性樹脂を一緒に硬化させる前に前記第 1〜第 4の硬化性樹脂に含まれる気泡を前記 1以上の樹脂充填用通路及び前記 1以上の糸通過用凹部を通して脱泡させる請求項 16に記載のモータ用回転子の製造方法。

[18] 前記筒体を焼嵌めにより前記第 1及び第 2の環状部材に固定する請求項 15に記載のモータ用回転子の製造方法。