ロータとその製造方法
【課題】磁石を確実に固定することができて、ロータコアの遠心力に対する強度の向上を図ったロータコアを提供する。
【解決手段】鋼板２を積層してなるロータコア１であって、各鋼板２には、複数の磁石穴３ａと、磁石穴３ａよりも軸心寄りに位置する小穴６と、磁石穴３ａと小穴６との間にあり、径方向で所定量ずつオフセットしている中間穴７ａ〜７ｈと、を形成してある。鋼板２の積層状態で、磁石穴３ａは軸心方向に貫通するスロット部３を、小穴６は同じく樹脂注入穴１６をそれぞれ形成していて、スロット部３には磁石４が挿入される。さらに、中間穴７ａ〜７ｈ同士が積層方向および径方向でそれぞれオフセットしながら連通して、スロット部３と樹脂注入穴１６とを連通させる放射状の連通穴１７を形成している。
【解決手段】鋼板２を積層してなるロータコア１であって、各鋼板２には、複数の磁石穴３ａと、磁石穴３ａよりも軸心寄りに位置する小穴６と、磁石穴３ａと小穴６との間にあり、径方向で所定量ずつオフセットしている中間穴７ａ〜７ｈと、を形成してある。鋼板２の積層状態で、磁石穴３ａは軸心方向に貫通するスロット部３を、小穴６は同じく樹脂注入穴１６をそれぞれ形成していて、スロット部３には磁石４が挿入される。さらに、中間穴７ａ〜７ｈ同士が積層方向および径方向でそれぞれオフセットしながら連通して、スロット部３と樹脂注入穴１６とを連通させる放射状の連通穴１７を形成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機におけるロータとその製造方法に関し、特にロータに永久磁石を内蔵した永久磁石埋め込み型同期モータ等におけるロータとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のロータの構造として、例えば特許文献１に記載されているように、電磁鋼板等の鋼板積層体からなるロータコアにその軸心方向に貫通するスロット部をロータコアの円周方向に沿って所定のピッチで複数個形成し、それらのスロット部に個々に永久磁石を挿入して、樹脂材料にて位置決め固定したものが知られている。
【０００３】
そして、永久磁石をバランス良く確実に固定することを目的として、特許文献１には、ロータコアに貫通形成されて永久磁石が挿入されることになる磁石用穴部よりも軸心寄りの位置に、ロータコアの軸心方向に貫通する注入用穴部を形成するとともに、それらの磁石用穴部と注入用穴部とを径方向に延在する複数のスリット部にて連通させ、上記注入用穴部から充填された樹脂材料をスリット部を介して磁石用穴部と永久磁石との間に充填するようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５７３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたロータの構造においては、磁石用穴部よりも軸心寄りの位置に形成される注入用穴部は、ロータの磁気回路に影響を及ぼさない位置に設定しないとトルク低下等の二次的不具合を招くことから、注入用穴部は磁石用穴部から径方向内側に十分に離れた位置に配置する必要がある。そのため、必然的に注入用穴部と磁石用穴部とを連通させる流路であるところのスリット部の長さを大きくする必要がある。スリット部の長さが大きくなることは、ロータコアの内部においてスリット部として打ち抜かれて径方向に延在する空隙部（樹脂で埋められてはいる。）が存在することを意味し、結果としてロータコアの遠心力に対する強度が大きく低下し、高速回転仕様のモータには適用が困難という問題があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ磁石を確実に固定することができて、ロータコアの遠心力に対する強度低下を抑制しながら永久磁石をバランス良く確実に固定することが可能なロータコアとその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、いわゆる永久磁石埋め込み型の鋼板積層体からなるロータの構造として、それぞれの鋼板には、スロット部となるべき磁石穴と、当該磁石穴よりもロータコアの反外周面寄りに位置する小穴と、磁石穴と小穴との間にあって且つ所定枚数ごとにロータコアの径方向でオフセットしつつ一部が隣り合う鋼板側のものとオーバーラップする中間穴と、を形成してある。
【０００８】
そして、鋼板の積層状態では、磁石穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びるスロット部を、同様に小穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びる樹脂注入穴をそれぞれ形成しているとともに、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していて、上記磁石が挿入されるスロット部とともに樹脂注入穴および連通穴のそれぞれに樹脂材料を充填してある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、それぞれの鋼板に形成された小穴は隣り合う鋼板側の小穴とオーバーラップすることで径方向および鋼板積層方向に連通することになるので、小穴の形状としては単純穴形状のもので良く、径方向に延在するスリット形状のものとする必要がない。そのため、個々の鋼板の径方向における強度低下は殆ど生じず、ロータコア全体としても遠心力に対する強度低下を抑制できる。また、スロット部に挿入される磁石は、スロット部のうちロータコアの外周面寄りの内壁面に押し付けるようにして固定されるので、それぞれの磁石の位置精度が安定化し、ロータ全体としての回転バランスも良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を実施するためのより具体的な第１の形態を示し、永久磁石埋め込み型同期モータにおけるロータの主要素であるロータコアの要部分解斜視図。
【図２】図１における単一の鋼板の正面図。
【図３】図２に示した２枚の鋼板２を円周方向で互いに４５°ずらせて重ね合わせた状態を示す分解斜視図。
【図４】図１に示したロータコアの組み立て手順を示す工程説明図。
【図５】図４における磁石挿入・樹脂注入工程の概略説明図。
【図６】本発明を実施するための第２の形態を示す図で、ロータコアを形成することになる単一の鋼板の正面図。
【図７】図６の鋼板を積層した状態での図１と同等部位の要部分解斜視図。
【図８】図７の積層状態でのロータコアの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜５は本発明を実施するためのより具体的な第１の形態を示していて、特に図１は例えば永久磁石埋め込み型同期モータにおけるロータの主要素であるロータコアの要部斜視図を、図２は図１における単一の鋼板の正面図をそれぞれ示している。
【００１２】
図１に示すように、ロータコア１は、薄板状の電磁鋼板、より具体的には珪素鋼板等の円板状の鋼板２を多段に積層した鋼板積層体をもって形成されていて、そのロータコア１の円周方向の等分位置に磁石収納のための穴部として偏平矩形状の複数のスロット部３を形成してある。ここでは、ロータコア１の円周方向の８等分位置であって且つそれ自体の外周面寄りの位置にスロット部３を形成してある。なお、それぞれの鋼板２同士は、板厚方向に半抜きした図示外のダボ部同士を凹凸嵌合させることで、従来公知のいわゆるダボかしめ方式にて機械的に結合される。また、それぞれの鋼板２は全て同一サイズで同一形状のものが使用される。
【００１３】
それぞれのスロット部３はロータコア１をその軸心方向に貫通してロータコア１の両端面に開口していて、スロット部３には当該スロット部３の形状よりも一回り小さな板状またはバー状の永久磁石４がそれぞれに挿入される。そして、各永久磁石４はスロット部３と永久磁石４との隙間に注入または充填される図示外のエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂材料にていわゆる樹脂モールドのかたちで位置決め固定される。樹脂材料はスロット部３と永久磁石４との間の四周に介装される。
【００１４】
なお、ロータコア１の中心の軸穴５には図示外の回転軸が挿入固定されるほか、ロータコア１の両端面に円板状のエンドプレート（端板）を積層配置することもある。さらに、熱硬化性の樹脂材料に代えて熱硬化性の接着剤を用いることもある。
【００１５】
図２は鋼板積層体をもって形成されたロータコア１の鋼板素片であるところの一枚の鋼板２の詳細を示している。図２から明らかなように、鋼板２の中心位置には図１のような積層状態で、不図示の回転軸が挿入される軸穴５となるべき円形穴５ａを、鋼板２の８等分位置には図２のような積層状態でスロット部３となるべき偏平矩形状の同一サイズの磁石穴３ａをそれぞれ形成してあるほか、磁石穴３ａよりも円形穴５ａ寄り（反外周面寄り、すなわちロータコア１の径方向で内側寄り）の位置であって且つ磁石穴３ａと同じ等分位置にはそれぞれに同一サイズの円形の小穴６を形成してある。これらの複数の小穴６はそれぞれに１：１の関係をもって外周側の磁石穴３ａに個別に対応しているとともに、全ての小穴６が円形穴６ａと軸心を同じくする同心円上に形成されている。
【００１６】
さらに、鋼板２の径方向（ロータコア１の径方向に相当）において各磁石穴３ａとそれに対応する小穴６との間の位置には、正方形の中間穴７ａ〜７ｈをそれぞれに形成してある。これらの複数の中間穴７ａ〜７ｈもそれぞれに１：１の関係をもって外周側の磁石穴３ａおよび内周側の小穴６に個別に対応しているとともに、これらの複数の中間穴７ａ〜７ｈの配置は複数の小穴６のそれとは異なっている。
【００１７】
ここでは、それぞれの中間穴７ａ〜７ｈの位置は鋼板２の径方向で微妙に異なっていて、各中間穴７ａ〜７ｈごとに個別に対応する磁石穴３ａおよび小穴６までの距離を段階的に変化させてある。より具体的には、合計８個の中間穴７ａ〜７ｈのうち磁石穴３ａに最も近い中間穴７ａは、それに対応する磁石穴３ａに実質的に連続するものとして一体的に形成してあるのに対して、磁石穴３ａから最も遠い中間穴７ｈは、逆にそれに対応する小穴６に実質的に連続するものとして一体的に形成してある。
【００１８】
そして、図２から明らかなように、鋼板２の円周方向（ロータコア１の回転方向であって、図２の時計回り方向）において、磁石穴３ａに対して最短距離の位置にある中間穴７ａから磁石穴３ａに対して最長距離の位置にある中間穴７ｈに向かうにしたがって、それぞれの中間穴７ａ〜７ｈの位置を鋼板２の径方向で段階的に変化させてある。つまり、鋼板２の等分位置に４５°位相で形成された合計８個の中間穴７ａ〜７ｈのうち中間穴７ａから中間穴７ｈに向かうにしたがって、対応する磁石穴３ａまでの距離が段階的に大きくなるように変化させ、且つ対応する小穴６までの距離が段階的に小さくなるように変化させてある。その上で、対応する磁石穴３ａに最も近い位置の中間穴７ａと、対応する磁石穴３ａから最も遠い位置の中間穴７ｈとの位置的関係を除き、それ以外の隣り合う中間穴７ｂ〜７ｇ同士の位置的関係に着目した場合に、鋼板２の径方向での中間穴７ｂ〜７ｇ同士の位置的変化量は、鋼板２の径方向での各中間穴７ａ〜７ｈの占有長さ未満、すなわち各中間穴７ａ〜７ｈの一辺の長さ未満の大きさのものとなるように予め設定してある。
【００１９】
図３は図２に示した鋼板２を２枚用意した上で円周方向で互いに４５°ずらせて重ね合わせた状態を示していて、それぞれの鋼板２の円形穴５ａ同士、８個の小穴６同士および磁石穴３ａ同士は鋼板２の積層方向で位置的に完全一致して互いに合致することになるとともに、双方の鋼板２の中間穴７ａ〜７ｈ同士は鋼板２の積層方向で位置的に完全一致しないまでも一部がオーバーラップするかたちで互いに連通するかたちとなる。したがって、図３の関係をもって合計８枚の鋼板２を４５°ずつ位相をずらせて積層するならば、先に述べたように積層方向で各中間穴７ａ〜７ｈが互いにオーバーラップしながら連通するかたちとなるので、後述するように積層方向でそれぞれの磁石穴３ａが合致することで形成されるスロット部３と、それに対応するそれぞれの小穴６が積層方向で合致することで形成される樹脂注入穴１６とが、各中間穴７ａ〜７ｈが互いにオーバーラップしながら連通することによって形成された連通穴を介して鋼板積層体の径方向で互いに連通することになる。
【００２０】
先に説明した図１は、結果として図２，３に示した鋼板２を８枚用意した上でそれらを円周方向で互いに４５°ずつずらせて重ね合わせた状態を示していて、それぞれの鋼板２の円形穴５ａ同士、８個の小穴６同士および磁石穴３ａ同士は鋼板２の積層方向で位置的に完全一致して互いに合致することになる。そして、円形穴５ａはロータコア１となるべき鋼板積層体の軸心方向に貫通する軸穴５を、小穴６は同様に鋼板積層体の軸心方向に貫通する細穴状の樹脂注入穴１６を、磁石穴３ａは同じく鋼板積層体の軸心方向に貫通して永久磁石４が挿入されることになるスロット部３をそれぞれ形成することになる。さらに、それぞれの鋼板２に形成された中間穴７ａ〜７ｈは、積層方向で一部がオーバーラップしながら径方向および積層方向で互いに連通して放射状で且つ斜めの連通穴１７を形成することになるので、図１に示したように８枚の鋼板２を円周方向で互いに４５°ずつずらせて重ね合わせた状態では、連通穴１７をもって樹脂注入穴１６とスロット部３とが連通することになる。
【００２１】
ここで、図８の関係は、図３から明らかなように、例えばスロット部３となるべき特定の磁石穴３ａと当該磁石穴３ａに対応しつつ樹脂注入穴１６となるべき小穴６とを連通させる連通穴１７を形成するにあたって、８枚の鋼板２に位置を異ならせて形成した合計８個の中間穴７ａ〜７ｈを鋼板２の径方向および積層方向で互いにオーバーラップさせながら連通させることで初めて連通穴１７が形成されることを意味する。すなわち、単一のロータコア１における鋼板２の総積層枚数をｍの整数倍とした場合に、ｍ枚の鋼板２の積層体をもって、中間穴７ａ〜７ｈ同士が積層方向およびロータコア１の径方向でそれぞれ連通して、スロット部３と樹脂注入穴１６とを連通させる放射状の連通穴１７を形成していることになる。
【００２２】
したがって、図１に示した８枚の鋼板２の積層状態では、完全なる連通穴１７として形成されるものはただ一つのみであり、それ以外の連通穴１７は特定のスロット部３とそれに対応する注入穴１６とを連通させるまでには至らない不完全なものであり、図８の８枚の鋼板２の積層体にさらに４５°ずらせた一枚の鋼板２を追加する毎に、その都度、別の一つの連通穴１７が完成することになる。
【００２３】
なお、図１，３ではそれぞれの鋼板２の板厚を誇張して描いてあり、図１に示したような８枚の鋼板２の積層体を単位要素として、この鋼板積層体を複数組積層することで初めてロータコア１として組み立てられることになる。
【００２４】
このような鋼板積層体からなるロータコア１は、大まかには図４に示すように、プレス成形工程と、回転積層工程と、磁石挿入・樹脂注入工程の各工程を経て組み立てられる。
【００２５】
プレス成形工程では、帯状の鋼板母材であるフープ材に対し順送りプレス成形法のもとで数工程に分けて必要な穴あけ加工等を施し、最終的には図２のような円板状の鋼板２をフープ材から順次打ち抜き成形することになる。プレス成形工程に続く回転積層工程では、プレス成形直後の鋼板２をその都度プレス型から一枚ずつ取り出した上で、積層すべき一枚の鋼板２または鋼板積層体側を４５°回転させながらロータコア１に必要な所定枚数だけ積層することになる。その際に、隣り合う鋼板２同士は先にも述べたようにいわゆるダボかしめ方式にて機械的に結合されることになる。
【００２６】
磁石挿入・樹脂注入工程では、図５に示すように、鋼板積層体からなるロータコア１の各スロット部３に永久磁石４を挿入した上で、予備加熱されている上型８と下型９とでロータコア１を軸心方向に加圧拘束し、いわゆるトランスファー成形法の原理にて上型８側のポット部１０に樹脂材料のペレットＰを挿入して軟化・溶融させた上で、プランジャ１１にてロータコア１内に充填・注入する。
【００２７】
この場合、ロータコア１側の樹脂注入穴１６がポット部１０に臨んでいることから、溶融状態の樹脂材料は樹脂注入穴１６から放射状の複数の連通穴１７を経て各スロット部３に注入される。すなわち、各スロット部３と永久磁石４との隙間のほか、複数の樹脂注入穴１６および複数の連通穴１７のそれぞれに樹脂材料が充満することになる。
【００２８】
また、各スロット部３に注入された樹脂材料はスロット部３とそのスロット部３に予め挿入されている永久磁石４との隙間に充満することになるものの、スロット部３よりもロータコア１の中心寄りの樹脂注入穴１６側からの注入圧力を受けて樹脂材料が注入されるため、各スロット部３内の永久磁石４はスロット部３のうちでもロータコア１の外周面寄りの内壁面に押し付られることになる。それ故に、各スロット部３内での永久磁石４の位置が安定化するとともに、ロータコア１の回転時のアンバランスも小さいものとなる。
【００２９】
ここで、上記第１の形態では、同一形状の一枚ずつの鋼板２をその都度４５°ずつ回転させて位相をずらしながら積層するようにしているが、回転方向位相をずらしていない同一形状の鋼板を例えば２枚あるいは３枚重ねとし、これらの２枚あるいは３枚重ねとした鋼板２をその都度４５°ずつ回転させて位相をずらしながら積層するようにしても良い。
【００３０】
また、上記第１の形態では、各鋼板２毎の複数の磁石穴３ａ、小穴６および中間穴７ａ〜７ｈは円周方向において８等分位置に形成してあり、隣り合う鋼板２同士を円周方向で４５°（３６０°／８）ずつ回転させて積層しているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、各鋼板２毎に複数の磁石穴３ａ、小穴６および中間穴７ａ〜７ｈを円周方向においてｎ等分位置に形成してある場合に、隣り合う鋼板２同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層するようにすれば所期の目的を達成できる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、樹脂注入穴１６とスロット部３とを連通している連通穴１７は、各鋼板２に形成された単純穴形状の中間穴７ａ〜７ｈを鋼板２の径方向および積層方向でオーバーラップさせながら連通させることで形成されているので、それぞれの鋼板２に比較的大きな穴やスリット部を形成する必要がない。そのため、個々の鋼板２の強度が高いだけでなくロータコア１全体の遠心力に対する強度が向上することになる。さらに、先にも述べたように、各スロット部３に挿入される永久磁石４は、スロット部３のうちロータコア１の外周面寄りの内壁面に押し付けるようにして固定されるので、それぞれの永久磁石４の位置精度が安定化し、ロータコア１全体としての回転バランスも良好なものとなる。
【００３２】
また、同一サイズで同一形状の鋼板をプレス成形して積層するだけで良いので、工数的にもコスト的にも有利となる。
【００３３】
その上、ロータコア１内に放射状に且つ斜めに形成された複数の連通路１７も樹脂注入穴１６とともに樹脂で埋められることになるので、いわゆるアンカー効果を期待でき、ロータコア１の剛性が一段と高いものとなる。
【００３４】
図６〜８は本発明を実施するためのより具体的な第２の形態を示していて、特に図６は鋼板積層体をもってロータコア１を形成している一枚の鋼板２２の正面図を示している。
【００３５】
図６に示すように、鋼板２２には円周方向の等分位置に鋼板積層時に磁石収納のための複数のスロット部２３，３３となるべき磁石穴２３ａ，３３ａを形成してある。なお、スロット部２３，３３は後述する図８に描かれている。ここでは、鋼板２２の円周方向の八等分位置であって且つそれ自体の外周面寄りの位置には外周面側の磁石穴２３ａが形成されているとともに、それぞれの外周面側の磁石穴２３ａの内側、より具体的にはそれぞれの外周面側の磁石穴２３ａよりも軸穴となるべき円形穴５ａ寄りの位置にはくの字状をなす内周側の磁石穴３３ａが形成されている。
【００３６】
そして、図６に示した鋼板２２の図８のような積層状態をもってロータコア１を形成した場合には、それぞれの磁石穴２３ａ，３３ａはロータコア１を軸心方向に貫通するスロット部２３，３３を形成することになり、外側の磁石穴２３ａの積層をもって形成されるスロット部２３には、当該スロット部２３の形状よりも一回り小さな板状またはバー状の永久磁石２４が外側磁石としてそれぞれに挿入される。同様に内側の磁石穴３３ａの積層をもって形成されるスロット部３３には、当該スロット部３３の形状よりも一回り小さな板状またはバー状の永久磁石３４が二つで一組の内側磁石としてそれぞれに挿入される。そして、各永久磁石２４，３４は、スロット部２３または３３と永久磁石２４または３４との隙間に注入または充填される図示外のエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂材料にていわゆる樹脂モールドのかたちで位置決め固定される。
【００３７】
図６に示した鋼板２２のうち内周側のくの字状の磁石穴３３ａ同士の間にはそれぞれに円形状の同一サイズの小穴２６を形成してあり、各小穴２６は鋼板の八等分位置に形成されていることになる。これらの複数の小穴２６は、円形穴５ａと軸心を同じく同心円上に形成してあるとともに、各小穴２６は隣り合うくの字状の磁石穴３３ａの一辺部同士が共有するかたちとなっている。
【００３８】
また、図６に示した鋼板２２のうち内周側のくの字状の磁石穴３３ａと外周側の磁石穴２３ａとの間には、それらの内外周の磁石穴２３ａ，３３ａに個別に対応する同一サイズの正方形の第１の中間穴２７ａ〜２７ｈをそれぞれに形成してあり、それぞれの第１の中間穴２７ａ〜２７ｈは鋼板２２の八等分位置に形成されていることになる。これらの第１の中間穴２７ａ〜２７ｈは、図２に示した中間穴７ａ〜７ｈ同士の関係と全く同様に、それぞれの第１の中間穴２７ａ〜２７ｈの位置は鋼板２２の径方向で微妙に異なっていて、各第１の中間穴２７ａ〜２７ｈごとに個別に対応する内外周の磁石穴２３ａ，３３ａまでの距離（鋼板２２の径方向での位置）を段階的に変化させてある。
【００３９】
さらに、それぞれの小穴２６と当該小穴２６が共有している左右のくの字状の磁石穴３３ａの一辺部同士の間には、二つで一組の同一サイズの正方形の第２の中間穴３７ａ〜３７ｈを形成してある。そして、これらの第２の中間穴３７ａ〜３７ｈは、図２に示した中間穴７ａ〜７ｈ同士の関係と全く同様に、それぞれの第２の中間穴３７ａ〜３７ｈの位置は鋼板２２の径方向および円周方向で微妙に異なっていて、各小穴２６から当該小穴２６が共有している左右のくの字状の磁石穴３３ａの一辺部に向けて垂線を引いたと仮定した場合に、その垂線上において二つで一組の第２の中間穴３７ａ〜３７ｈの位置を段階的に変化させてある。
【００４０】
ここで、図６において、外周側の磁石穴２３ａと内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａの屈曲部との間に、第１の中間穴２７ａ〜２７ｈのいずれかが形成されているので、外周側の磁石穴２３ａと内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａの屈曲部との相対位置関係を、図２の小穴６と磁石穴３ａとの関係に置き換えるならば、図６における内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａの屈曲部が上記小穴６二相当することになる。そして、後述する図７に示すように、内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａには永久磁石が３４が挿入されることになるものの、上記屈曲部には永久磁石３４が及ぶことはなく空隙部として残されて、当該屈曲部には後から樹脂材料が注入されて埋められることになる。
【００４１】
図７は図１と同様の図で、図６に示した鋼板２２を４５°ずつ回転位相をずらせながら８枚積層した要部の状態を示していて、図８は図７の積層状態の正面図を示している。
【００４２】
したがって、図６に示した鋼板２２を４５°ずつ回転位相をずらせながら多段に積層した場合には、先の第１の形態と同様に、外周側の磁石穴２３ａ同士が積層方向で重なり合ってロータコア１を軸心方向に貫通する外周側のスロット部２３が形成され、同時に内周側のくの字状の磁石穴３３ａ同士が積層方向で重なり合ってロータコア１の軸心方向に貫通する内周側のスロット部３３が形成される。さらに、小穴２６同士が積層方向で重なり合ってロータコア１を軸心方向に貫通する図７の樹脂注入穴３６が形成されることになる。
【００４３】
その一方、外周側のスロット部２３と内周側のスロット部３３との間において各鋼板２２に形成されている第１の中間穴２７ａ〜２７ｈ同士についても、先の第１の形態の中間穴７ａ〜７ｈと同様に、図７，８に示すように、径方向および積層方向で一部が互いにオーバーラップしながら連通して、外周側のスロット部２３と内周側のスロット部３３の中央部の屈曲部とを連通させる第１の連通穴４７を形成することになる。
【００４４】
これらのことは、図７，８において、小穴２６同士の積層・合致をもって形成される樹脂注入穴３６と内周側の磁石穴３３ａ同士の積層・合致をもって形成される内周側のスロット部３３との間に形成されている二つ一組の第２の中間穴３７ａ〜３７ｈについても同様であって、第２の中間穴３７ａ〜３７ｈ同士が径方向および積層方向で一部が互いにオーバーラップしながら連通して、各樹脂注入穴３６から当該樹脂注入穴３６が共有している左右の内周側のスロット部３３の一辺部とを連通させる第２の連通穴５７を形成することになる。
【００４５】
つまり、図７に示すように、ロータコア１に必要な所定枚数の鋼板２２を積層した場合、図８に矢印で示すように、樹脂注入穴３６から樹脂材料を注入すれば、それらの樹脂材料は第２の連通穴５７を経て内周側のスロット部３３に充満し、さらにその内周側のスロット部３３の中央部の屈曲部から第１の連通穴４７を経由して外周側のスロット部２３に充満することになる。
【００４６】
したがって、この第２の形態においても、先の第１の形態と全く同様の効果が得られることになる。
【符号の説明】
【００４７】
１…ロータコア
２…鋼板
３…スロット部
３ａ…磁石穴
４…永久磁石
６…小穴
７ａ〜７ｈ…中間穴
１６…樹脂注入穴
１７…連通穴
２２…鋼板
２３…スロット部
２３ａ…磁石穴
２４…永久磁石
２６…小穴
２７ａ〜２７ｈ…第１の中間穴
３３…スロット部
３３ａ…磁石穴
３４…永久磁石
３７ａ〜３７ｈ…第２の中間穴
４７…第１の連通穴
５７…第２の連通穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機におけるロータとその製造方法に関し、特にロータに永久磁石を内蔵した永久磁石埋め込み型同期モータ等におけるロータとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のロータの構造として、例えば特許文献１に記載されているように、電磁鋼板等の鋼板積層体からなるロータコアにその軸心方向に貫通するスロット部をロータコアの円周方向に沿って所定のピッチで複数個形成し、それらのスロット部に個々に永久磁石を挿入して、樹脂材料にて位置決め固定したものが知られている。
【０００３】
そして、永久磁石をバランス良く確実に固定することを目的として、特許文献１には、ロータコアに貫通形成されて永久磁石が挿入されることになる磁石用穴部よりも軸心寄りの位置に、ロータコアの軸心方向に貫通する注入用穴部を形成するとともに、それらの磁石用穴部と注入用穴部とを径方向に延在する複数のスリット部にて連通させ、上記注入用穴部から充填された樹脂材料をスリット部を介して磁石用穴部と永久磁石との間に充填するようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５７３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたロータの構造においては、磁石用穴部よりも軸心寄りの位置に形成される注入用穴部は、ロータの磁気回路に影響を及ぼさない位置に設定しないとトルク低下等の二次的不具合を招くことから、注入用穴部は磁石用穴部から径方向内側に十分に離れた位置に配置する必要がある。そのため、必然的に注入用穴部と磁石用穴部とを連通させる流路であるところのスリット部の長さを大きくする必要がある。スリット部の長さが大きくなることは、ロータコアの内部においてスリット部として打ち抜かれて径方向に延在する空隙部（樹脂で埋められてはいる。）が存在することを意味し、結果としてロータコアの遠心力に対する強度が大きく低下し、高速回転仕様のモータには適用が困難という問題があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ磁石を確実に固定することができて、ロータコアの遠心力に対する強度低下を抑制しながら永久磁石をバランス良く確実に固定することが可能なロータコアとその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、いわゆる永久磁石埋め込み型の鋼板積層体からなるロータの構造として、それぞれの鋼板には、スロット部となるべき磁石穴と、当該磁石穴よりもロータコアの反外周面寄りに位置する小穴と、磁石穴と小穴との間にあって且つ所定枚数ごとにロータコアの径方向でオフセットしつつ一部が隣り合う鋼板側のものとオーバーラップする中間穴と、を形成してある。
【０００８】
そして、鋼板の積層状態では、磁石穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びるスロット部を、同様に小穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びる樹脂注入穴をそれぞれ形成しているとともに、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していて、上記磁石が挿入されるスロット部とともに樹脂注入穴および連通穴のそれぞれに樹脂材料を充填してある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、それぞれの鋼板に形成された小穴は隣り合う鋼板側の小穴とオーバーラップすることで径方向および鋼板積層方向に連通することになるので、小穴の形状としては単純穴形状のもので良く、径方向に延在するスリット形状のものとする必要がない。そのため、個々の鋼板の径方向における強度低下は殆ど生じず、ロータコア全体としても遠心力に対する強度低下を抑制できる。また、スロット部に挿入される磁石は、スロット部のうちロータコアの外周面寄りの内壁面に押し付けるようにして固定されるので、それぞれの磁石の位置精度が安定化し、ロータ全体としての回転バランスも良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を実施するためのより具体的な第１の形態を示し、永久磁石埋め込み型同期モータにおけるロータの主要素であるロータコアの要部分解斜視図。
【図２】図１における単一の鋼板の正面図。
【図３】図２に示した２枚の鋼板２を円周方向で互いに４５°ずらせて重ね合わせた状態を示す分解斜視図。
【図４】図１に示したロータコアの組み立て手順を示す工程説明図。
【図５】図４における磁石挿入・樹脂注入工程の概略説明図。
【図６】本発明を実施するための第２の形態を示す図で、ロータコアを形成することになる単一の鋼板の正面図。
【図７】図６の鋼板を積層した状態での図１と同等部位の要部分解斜視図。
【図８】図７の積層状態でのロータコアの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜５は本発明を実施するためのより具体的な第１の形態を示していて、特に図１は例えば永久磁石埋め込み型同期モータにおけるロータの主要素であるロータコアの要部斜視図を、図２は図１における単一の鋼板の正面図をそれぞれ示している。
【００１２】
図１に示すように、ロータコア１は、薄板状の電磁鋼板、より具体的には珪素鋼板等の円板状の鋼板２を多段に積層した鋼板積層体をもって形成されていて、そのロータコア１の円周方向の等分位置に磁石収納のための穴部として偏平矩形状の複数のスロット部３を形成してある。ここでは、ロータコア１の円周方向の８等分位置であって且つそれ自体の外周面寄りの位置にスロット部３を形成してある。なお、それぞれの鋼板２同士は、板厚方向に半抜きした図示外のダボ部同士を凹凸嵌合させることで、従来公知のいわゆるダボかしめ方式にて機械的に結合される。また、それぞれの鋼板２は全て同一サイズで同一形状のものが使用される。
【００１３】
それぞれのスロット部３はロータコア１をその軸心方向に貫通してロータコア１の両端面に開口していて、スロット部３には当該スロット部３の形状よりも一回り小さな板状またはバー状の永久磁石４がそれぞれに挿入される。そして、各永久磁石４はスロット部３と永久磁石４との隙間に注入または充填される図示外のエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂材料にていわゆる樹脂モールドのかたちで位置決め固定される。樹脂材料はスロット部３と永久磁石４との間の四周に介装される。
【００１４】
なお、ロータコア１の中心の軸穴５には図示外の回転軸が挿入固定されるほか、ロータコア１の両端面に円板状のエンドプレート（端板）を積層配置することもある。さらに、熱硬化性の樹脂材料に代えて熱硬化性の接着剤を用いることもある。
【００１５】
図２は鋼板積層体をもって形成されたロータコア１の鋼板素片であるところの一枚の鋼板２の詳細を示している。図２から明らかなように、鋼板２の中心位置には図１のような積層状態で、不図示の回転軸が挿入される軸穴５となるべき円形穴５ａを、鋼板２の８等分位置には図２のような積層状態でスロット部３となるべき偏平矩形状の同一サイズの磁石穴３ａをそれぞれ形成してあるほか、磁石穴３ａよりも円形穴５ａ寄り（反外周面寄り、すなわちロータコア１の径方向で内側寄り）の位置であって且つ磁石穴３ａと同じ等分位置にはそれぞれに同一サイズの円形の小穴６を形成してある。これらの複数の小穴６はそれぞれに１：１の関係をもって外周側の磁石穴３ａに個別に対応しているとともに、全ての小穴６が円形穴６ａと軸心を同じくする同心円上に形成されている。
【００１６】
さらに、鋼板２の径方向（ロータコア１の径方向に相当）において各磁石穴３ａとそれに対応する小穴６との間の位置には、正方形の中間穴７ａ〜７ｈをそれぞれに形成してある。これらの複数の中間穴７ａ〜７ｈもそれぞれに１：１の関係をもって外周側の磁石穴３ａおよび内周側の小穴６に個別に対応しているとともに、これらの複数の中間穴７ａ〜７ｈの配置は複数の小穴６のそれとは異なっている。
【００１７】
ここでは、それぞれの中間穴７ａ〜７ｈの位置は鋼板２の径方向で微妙に異なっていて、各中間穴７ａ〜７ｈごとに個別に対応する磁石穴３ａおよび小穴６までの距離を段階的に変化させてある。より具体的には、合計８個の中間穴７ａ〜７ｈのうち磁石穴３ａに最も近い中間穴７ａは、それに対応する磁石穴３ａに実質的に連続するものとして一体的に形成してあるのに対して、磁石穴３ａから最も遠い中間穴７ｈは、逆にそれに対応する小穴６に実質的に連続するものとして一体的に形成してある。
【００１８】
そして、図２から明らかなように、鋼板２の円周方向（ロータコア１の回転方向であって、図２の時計回り方向）において、磁石穴３ａに対して最短距離の位置にある中間穴７ａから磁石穴３ａに対して最長距離の位置にある中間穴７ｈに向かうにしたがって、それぞれの中間穴７ａ〜７ｈの位置を鋼板２の径方向で段階的に変化させてある。つまり、鋼板２の等分位置に４５°位相で形成された合計８個の中間穴７ａ〜７ｈのうち中間穴７ａから中間穴７ｈに向かうにしたがって、対応する磁石穴３ａまでの距離が段階的に大きくなるように変化させ、且つ対応する小穴６までの距離が段階的に小さくなるように変化させてある。その上で、対応する磁石穴３ａに最も近い位置の中間穴７ａと、対応する磁石穴３ａから最も遠い位置の中間穴７ｈとの位置的関係を除き、それ以外の隣り合う中間穴７ｂ〜７ｇ同士の位置的関係に着目した場合に、鋼板２の径方向での中間穴７ｂ〜７ｇ同士の位置的変化量は、鋼板２の径方向での各中間穴７ａ〜７ｈの占有長さ未満、すなわち各中間穴７ａ〜７ｈの一辺の長さ未満の大きさのものとなるように予め設定してある。
【００１９】
図３は図２に示した鋼板２を２枚用意した上で円周方向で互いに４５°ずらせて重ね合わせた状態を示していて、それぞれの鋼板２の円形穴５ａ同士、８個の小穴６同士および磁石穴３ａ同士は鋼板２の積層方向で位置的に完全一致して互いに合致することになるとともに、双方の鋼板２の中間穴７ａ〜７ｈ同士は鋼板２の積層方向で位置的に完全一致しないまでも一部がオーバーラップするかたちで互いに連通するかたちとなる。したがって、図３の関係をもって合計８枚の鋼板２を４５°ずつ位相をずらせて積層するならば、先に述べたように積層方向で各中間穴７ａ〜７ｈが互いにオーバーラップしながら連通するかたちとなるので、後述するように積層方向でそれぞれの磁石穴３ａが合致することで形成されるスロット部３と、それに対応するそれぞれの小穴６が積層方向で合致することで形成される樹脂注入穴１６とが、各中間穴７ａ〜７ｈが互いにオーバーラップしながら連通することによって形成された連通穴を介して鋼板積層体の径方向で互いに連通することになる。
【００２０】
先に説明した図１は、結果として図２，３に示した鋼板２を８枚用意した上でそれらを円周方向で互いに４５°ずつずらせて重ね合わせた状態を示していて、それぞれの鋼板２の円形穴５ａ同士、８個の小穴６同士および磁石穴３ａ同士は鋼板２の積層方向で位置的に完全一致して互いに合致することになる。そして、円形穴５ａはロータコア１となるべき鋼板積層体の軸心方向に貫通する軸穴５を、小穴６は同様に鋼板積層体の軸心方向に貫通する細穴状の樹脂注入穴１６を、磁石穴３ａは同じく鋼板積層体の軸心方向に貫通して永久磁石４が挿入されることになるスロット部３をそれぞれ形成することになる。さらに、それぞれの鋼板２に形成された中間穴７ａ〜７ｈは、積層方向で一部がオーバーラップしながら径方向および積層方向で互いに連通して放射状で且つ斜めの連通穴１７を形成することになるので、図１に示したように８枚の鋼板２を円周方向で互いに４５°ずつずらせて重ね合わせた状態では、連通穴１７をもって樹脂注入穴１６とスロット部３とが連通することになる。
【００２１】
ここで、図８の関係は、図３から明らかなように、例えばスロット部３となるべき特定の磁石穴３ａと当該磁石穴３ａに対応しつつ樹脂注入穴１６となるべき小穴６とを連通させる連通穴１７を形成するにあたって、８枚の鋼板２に位置を異ならせて形成した合計８個の中間穴７ａ〜７ｈを鋼板２の径方向および積層方向で互いにオーバーラップさせながら連通させることで初めて連通穴１７が形成されることを意味する。すなわち、単一のロータコア１における鋼板２の総積層枚数をｍの整数倍とした場合に、ｍ枚の鋼板２の積層体をもって、中間穴７ａ〜７ｈ同士が積層方向およびロータコア１の径方向でそれぞれ連通して、スロット部３と樹脂注入穴１６とを連通させる放射状の連通穴１７を形成していることになる。
【００２２】
したがって、図１に示した８枚の鋼板２の積層状態では、完全なる連通穴１７として形成されるものはただ一つのみであり、それ以外の連通穴１７は特定のスロット部３とそれに対応する注入穴１６とを連通させるまでには至らない不完全なものであり、図８の８枚の鋼板２の積層体にさらに４５°ずらせた一枚の鋼板２を追加する毎に、その都度、別の一つの連通穴１７が完成することになる。
【００２３】
なお、図１，３ではそれぞれの鋼板２の板厚を誇張して描いてあり、図１に示したような８枚の鋼板２の積層体を単位要素として、この鋼板積層体を複数組積層することで初めてロータコア１として組み立てられることになる。
【００２４】
このような鋼板積層体からなるロータコア１は、大まかには図４に示すように、プレス成形工程と、回転積層工程と、磁石挿入・樹脂注入工程の各工程を経て組み立てられる。
【００２５】
プレス成形工程では、帯状の鋼板母材であるフープ材に対し順送りプレス成形法のもとで数工程に分けて必要な穴あけ加工等を施し、最終的には図２のような円板状の鋼板２をフープ材から順次打ち抜き成形することになる。プレス成形工程に続く回転積層工程では、プレス成形直後の鋼板２をその都度プレス型から一枚ずつ取り出した上で、積層すべき一枚の鋼板２または鋼板積層体側を４５°回転させながらロータコア１に必要な所定枚数だけ積層することになる。その際に、隣り合う鋼板２同士は先にも述べたようにいわゆるダボかしめ方式にて機械的に結合されることになる。
【００２６】
磁石挿入・樹脂注入工程では、図５に示すように、鋼板積層体からなるロータコア１の各スロット部３に永久磁石４を挿入した上で、予備加熱されている上型８と下型９とでロータコア１を軸心方向に加圧拘束し、いわゆるトランスファー成形法の原理にて上型８側のポット部１０に樹脂材料のペレットＰを挿入して軟化・溶融させた上で、プランジャ１１にてロータコア１内に充填・注入する。
【００２７】
この場合、ロータコア１側の樹脂注入穴１６がポット部１０に臨んでいることから、溶融状態の樹脂材料は樹脂注入穴１６から放射状の複数の連通穴１７を経て各スロット部３に注入される。すなわち、各スロット部３と永久磁石４との隙間のほか、複数の樹脂注入穴１６および複数の連通穴１７のそれぞれに樹脂材料が充満することになる。
【００２８】
また、各スロット部３に注入された樹脂材料はスロット部３とそのスロット部３に予め挿入されている永久磁石４との隙間に充満することになるものの、スロット部３よりもロータコア１の中心寄りの樹脂注入穴１６側からの注入圧力を受けて樹脂材料が注入されるため、各スロット部３内の永久磁石４はスロット部３のうちでもロータコア１の外周面寄りの内壁面に押し付られることになる。それ故に、各スロット部３内での永久磁石４の位置が安定化するとともに、ロータコア１の回転時のアンバランスも小さいものとなる。
【００２９】
ここで、上記第１の形態では、同一形状の一枚ずつの鋼板２をその都度４５°ずつ回転させて位相をずらしながら積層するようにしているが、回転方向位相をずらしていない同一形状の鋼板を例えば２枚あるいは３枚重ねとし、これらの２枚あるいは３枚重ねとした鋼板２をその都度４５°ずつ回転させて位相をずらしながら積層するようにしても良い。
【００３０】
また、上記第１の形態では、各鋼板２毎の複数の磁石穴３ａ、小穴６および中間穴７ａ〜７ｈは円周方向において８等分位置に形成してあり、隣り合う鋼板２同士を円周方向で４５°（３６０°／８）ずつ回転させて積層しているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、各鋼板２毎に複数の磁石穴３ａ、小穴６および中間穴７ａ〜７ｈを円周方向においてｎ等分位置に形成してある場合に、隣り合う鋼板２同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層するようにすれば所期の目的を達成できる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、樹脂注入穴１６とスロット部３とを連通している連通穴１７は、各鋼板２に形成された単純穴形状の中間穴７ａ〜７ｈを鋼板２の径方向および積層方向でオーバーラップさせながら連通させることで形成されているので、それぞれの鋼板２に比較的大きな穴やスリット部を形成する必要がない。そのため、個々の鋼板２の強度が高いだけでなくロータコア１全体の遠心力に対する強度が向上することになる。さらに、先にも述べたように、各スロット部３に挿入される永久磁石４は、スロット部３のうちロータコア１の外周面寄りの内壁面に押し付けるようにして固定されるので、それぞれの永久磁石４の位置精度が安定化し、ロータコア１全体としての回転バランスも良好なものとなる。
【００３２】
また、同一サイズで同一形状の鋼板をプレス成形して積層するだけで良いので、工数的にもコスト的にも有利となる。
【００３３】
その上、ロータコア１内に放射状に且つ斜めに形成された複数の連通路１７も樹脂注入穴１６とともに樹脂で埋められることになるので、いわゆるアンカー効果を期待でき、ロータコア１の剛性が一段と高いものとなる。
【００３４】
図６〜８は本発明を実施するためのより具体的な第２の形態を示していて、特に図６は鋼板積層体をもってロータコア１を形成している一枚の鋼板２２の正面図を示している。
【００３５】
図６に示すように、鋼板２２には円周方向の等分位置に鋼板積層時に磁石収納のための複数のスロット部２３，３３となるべき磁石穴２３ａ，３３ａを形成してある。なお、スロット部２３，３３は後述する図８に描かれている。ここでは、鋼板２２の円周方向の八等分位置であって且つそれ自体の外周面寄りの位置には外周面側の磁石穴２３ａが形成されているとともに、それぞれの外周面側の磁石穴２３ａの内側、より具体的にはそれぞれの外周面側の磁石穴２３ａよりも軸穴となるべき円形穴５ａ寄りの位置にはくの字状をなす内周側の磁石穴３３ａが形成されている。
【００３６】
そして、図６に示した鋼板２２の図８のような積層状態をもってロータコア１を形成した場合には、それぞれの磁石穴２３ａ，３３ａはロータコア１を軸心方向に貫通するスロット部２３，３３を形成することになり、外側の磁石穴２３ａの積層をもって形成されるスロット部２３には、当該スロット部２３の形状よりも一回り小さな板状またはバー状の永久磁石２４が外側磁石としてそれぞれに挿入される。同様に内側の磁石穴３３ａの積層をもって形成されるスロット部３３には、当該スロット部３３の形状よりも一回り小さな板状またはバー状の永久磁石３４が二つで一組の内側磁石としてそれぞれに挿入される。そして、各永久磁石２４，３４は、スロット部２３または３３と永久磁石２４または３４との隙間に注入または充填される図示外のエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂材料にていわゆる樹脂モールドのかたちで位置決め固定される。
【００３７】
図６に示した鋼板２２のうち内周側のくの字状の磁石穴３３ａ同士の間にはそれぞれに円形状の同一サイズの小穴２６を形成してあり、各小穴２６は鋼板の八等分位置に形成されていることになる。これらの複数の小穴２６は、円形穴５ａと軸心を同じく同心円上に形成してあるとともに、各小穴２６は隣り合うくの字状の磁石穴３３ａの一辺部同士が共有するかたちとなっている。
【００３８】
また、図６に示した鋼板２２のうち内周側のくの字状の磁石穴３３ａと外周側の磁石穴２３ａとの間には、それらの内外周の磁石穴２３ａ，３３ａに個別に対応する同一サイズの正方形の第１の中間穴２７ａ〜２７ｈをそれぞれに形成してあり、それぞれの第１の中間穴２７ａ〜２７ｈは鋼板２２の八等分位置に形成されていることになる。これらの第１の中間穴２７ａ〜２７ｈは、図２に示した中間穴７ａ〜７ｈ同士の関係と全く同様に、それぞれの第１の中間穴２７ａ〜２７ｈの位置は鋼板２２の径方向で微妙に異なっていて、各第１の中間穴２７ａ〜２７ｈごとに個別に対応する内外周の磁石穴２３ａ，３３ａまでの距離（鋼板２２の径方向での位置）を段階的に変化させてある。
【００３９】
さらに、それぞれの小穴２６と当該小穴２６が共有している左右のくの字状の磁石穴３３ａの一辺部同士の間には、二つで一組の同一サイズの正方形の第２の中間穴３７ａ〜３７ｈを形成してある。そして、これらの第２の中間穴３７ａ〜３７ｈは、図２に示した中間穴７ａ〜７ｈ同士の関係と全く同様に、それぞれの第２の中間穴３７ａ〜３７ｈの位置は鋼板２２の径方向および円周方向で微妙に異なっていて、各小穴２６から当該小穴２６が共有している左右のくの字状の磁石穴３３ａの一辺部に向けて垂線を引いたと仮定した場合に、その垂線上において二つで一組の第２の中間穴３７ａ〜３７ｈの位置を段階的に変化させてある。
【００４０】
ここで、図６において、外周側の磁石穴２３ａと内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａの屈曲部との間に、第１の中間穴２７ａ〜２７ｈのいずれかが形成されているので、外周側の磁石穴２３ａと内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａの屈曲部との相対位置関係を、図２の小穴６と磁石穴３ａとの関係に置き換えるならば、図６における内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａの屈曲部が上記小穴６二相当することになる。そして、後述する図７に示すように、内周側のくの字状をなす磁石穴３３ａには永久磁石が３４が挿入されることになるものの、上記屈曲部には永久磁石３４が及ぶことはなく空隙部として残されて、当該屈曲部には後から樹脂材料が注入されて埋められることになる。
【００４１】
図７は図１と同様の図で、図６に示した鋼板２２を４５°ずつ回転位相をずらせながら８枚積層した要部の状態を示していて、図８は図７の積層状態の正面図を示している。
【００４２】
したがって、図６に示した鋼板２２を４５°ずつ回転位相をずらせながら多段に積層した場合には、先の第１の形態と同様に、外周側の磁石穴２３ａ同士が積層方向で重なり合ってロータコア１を軸心方向に貫通する外周側のスロット部２３が形成され、同時に内周側のくの字状の磁石穴３３ａ同士が積層方向で重なり合ってロータコア１の軸心方向に貫通する内周側のスロット部３３が形成される。さらに、小穴２６同士が積層方向で重なり合ってロータコア１を軸心方向に貫通する図７の樹脂注入穴３６が形成されることになる。
【００４３】
その一方、外周側のスロット部２３と内周側のスロット部３３との間において各鋼板２２に形成されている第１の中間穴２７ａ〜２７ｈ同士についても、先の第１の形態の中間穴７ａ〜７ｈと同様に、図７，８に示すように、径方向および積層方向で一部が互いにオーバーラップしながら連通して、外周側のスロット部２３と内周側のスロット部３３の中央部の屈曲部とを連通させる第１の連通穴４７を形成することになる。
【００４４】
これらのことは、図７，８において、小穴２６同士の積層・合致をもって形成される樹脂注入穴３６と内周側の磁石穴３３ａ同士の積層・合致をもって形成される内周側のスロット部３３との間に形成されている二つ一組の第２の中間穴３７ａ〜３７ｈについても同様であって、第２の中間穴３７ａ〜３７ｈ同士が径方向および積層方向で一部が互いにオーバーラップしながら連通して、各樹脂注入穴３６から当該樹脂注入穴３６が共有している左右の内周側のスロット部３３の一辺部とを連通させる第２の連通穴５７を形成することになる。
【００４５】
つまり、図７に示すように、ロータコア１に必要な所定枚数の鋼板２２を積層した場合、図８に矢印で示すように、樹脂注入穴３６から樹脂材料を注入すれば、それらの樹脂材料は第２の連通穴５７を経て内周側のスロット部３３に充満し、さらにその内周側のスロット部３３の中央部の屈曲部から第１の連通穴４７を経由して外周側のスロット部２３に充満することになる。
【００４６】
したがって、この第２の形態においても、先の第１の形態と全く同様の効果が得られることになる。
【符号の説明】
【００４７】
１…ロータコア
２…鋼板
３…スロット部
３ａ…磁石穴
４…永久磁石
６…小穴
７ａ〜７ｈ…中間穴
１６…樹脂注入穴
１７…連通穴
２２…鋼板
２３…スロット部
２３ａ…磁石穴
２４…永久磁石
２６…小穴
２７ａ〜２７ｈ…第１の中間穴
３３…スロット部
３３ａ…磁石穴
３４…永久磁石
３７ａ〜３７ｈ…第２の中間穴
４７…第１の連通穴
５７…第２の連通穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の鋼板を積層してなるロータコアにその軸心方向に延びるスロット部を円周方向に沿って複数個形成するとともに、それぞれのスロット部に樹脂材料とともに磁石を挿入して、各磁石を樹脂材料にて位置決め固定してある電動機におけるロータの構造であって、
それぞれの鋼板には、スロット部となるべき磁石穴と、当該磁石穴よりもロータコアの径方向内側寄りに位置する小穴と、ロータコアの径方向において磁石穴と小穴との間の位置にあって且つ所定枚数ごとにロータコアの径方向でオフセットしつつ一部が隣り合う鋼板側のものとオーバーラップする中間穴と、を形成してあり、
鋼板の積層状態では、磁石穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びるスロット部を、同様に小穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びる樹脂注入穴をそれぞれ形成しているとともに、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していて、
上記磁石が挿入されるスロット部とともに樹脂注入穴および連通穴のそれぞれに樹脂材料を充填してあることを特徴とするロータ。
【請求項２】
それぞれの鋼板はいずれも同一形状のものであり、
共に複数の磁石穴および小穴は鋼板の円周方向においてｎ等分位置に形成してあるとともに、それぞれの小穴は径方向で段階的に所定量ずつオフセットしていて、
隣り合う鋼板同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層することにより、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
上記ロータコアにおける鋼板の総積層枚数をｍの整数倍とした場合に、ｍ枚の鋼板の積層体をもって、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していることを特徴とする請求項２または３に記載のロータ。
【請求項４】
請求項１に記載のロータを製造する方法であって、
それぞれの鋼板はいずれも同一形状のものであり、
共に複数の磁石穴および小穴は鋼板の円周方向においてｎ等分位置に形成してあるとともに、それぞれの小穴は径方向で段階的に所定量ずつオフセットしていて、
隣り合う鋼板同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層することにより、中間穴同士を積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通させて、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成することを特徴とするロータの製造方法。
【請求項５】
それぞれの鋼板を同一形状のものとして打ち抜き成形する工程と、
それぞれの鋼板を所定枚数だけ積層する工程と、
スロット部に磁石を挿入した上で樹脂注入穴から溶融樹脂材料を注入する工程と、
を含んでいて、
上記積層工程では、隣り合う鋼板同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層することにより、中間穴同士を積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通させて、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成することを特徴とする請求項４に記載のロータの製造方法。
【請求項６】
上記樹脂材料の注入工程では、樹脂注入穴から充填された溶融樹脂材料を連通穴を経由して予め磁石が挿入されているスロット部に導き、スロット部のうちロータコアの外周面寄りの内壁面に磁石を押し付けるようにして当該スロット部に溶融樹脂材料を注入することを特徴とする請求項５に記載のロータの製造方法。
【請求項１】
多数の鋼板を積層してなるロータコアにその軸心方向に延びるスロット部を円周方向に沿って複数個形成するとともに、それぞれのスロット部に樹脂材料とともに磁石を挿入して、各磁石を樹脂材料にて位置決め固定してある電動機におけるロータの構造であって、
それぞれの鋼板には、スロット部となるべき磁石穴と、当該磁石穴よりもロータコアの径方向内側寄りに位置する小穴と、ロータコアの径方向において磁石穴と小穴との間の位置にあって且つ所定枚数ごとにロータコアの径方向でオフセットしつつ一部が隣り合う鋼板側のものとオーバーラップする中間穴と、を形成してあり、
鋼板の積層状態では、磁石穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びるスロット部を、同様に小穴同士が積層方向で合致してロータコアの軸心方向に延びる樹脂注入穴をそれぞれ形成しているとともに、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していて、
上記磁石が挿入されるスロット部とともに樹脂注入穴および連通穴のそれぞれに樹脂材料を充填してあることを特徴とするロータ。
【請求項２】
それぞれの鋼板はいずれも同一形状のものであり、
共に複数の磁石穴および小穴は鋼板の円周方向においてｎ等分位置に形成してあるとともに、それぞれの小穴は径方向で段階的に所定量ずつオフセットしていて、
隣り合う鋼板同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層することにより、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
上記ロータコアにおける鋼板の総積層枚数をｍの整数倍とした場合に、ｍ枚の鋼板の積層体をもって、中間穴同士が積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通して、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成していることを特徴とする請求項２または３に記載のロータ。
【請求項４】
請求項１に記載のロータを製造する方法であって、
それぞれの鋼板はいずれも同一形状のものであり、
共に複数の磁石穴および小穴は鋼板の円周方向においてｎ等分位置に形成してあるとともに、それぞれの小穴は径方向で段階的に所定量ずつオフセットしていて、
隣り合う鋼板同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層することにより、中間穴同士を積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通させて、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成することを特徴とするロータの製造方法。
【請求項５】
それぞれの鋼板を同一形状のものとして打ち抜き成形する工程と、
それぞれの鋼板を所定枚数だけ積層する工程と、
スロット部に磁石を挿入した上で樹脂注入穴から溶融樹脂材料を注入する工程と、
を含んでいて、
上記積層工程では、隣り合う鋼板同士を円周方向で３６０°／ｎずつ回転させて積層することにより、中間穴同士を積層方向およびロータコアの径方向でそれぞれ連通させて、スロット部と樹脂注入穴とを連通させる放射状の連通穴を形成することを特徴とする請求項４に記載のロータの製造方法。
【請求項６】
上記樹脂材料の注入工程では、樹脂注入穴から充填された溶融樹脂材料を連通穴を経由して予め磁石が挿入されているスロット部に導き、スロット部のうちロータコアの外周面寄りの内壁面に磁石を押し付けるようにして当該スロット部に溶融樹脂材料を注入することを特徴とする請求項５に記載のロータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１０９３０（Ｐ２０１３−１１０９３０Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６１８８（Ｐ２０１１−２５６１８８）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]