JP2009077547A - ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ヨークの外周面に樹脂が漏出するのを防止できるロータを提供すること。
【解決手段】ロータ１０は、永久磁石１３と、この永久磁石１３を収納する収納部１６が設けられた略円柱形状のヨーク１１と、このヨーク１１の中心軸に沿って設けられたシャフト１２と、ヨーク１１の両端面に設けられて収納部１６を塞ぐ上蓋１４および底蓋１５と、を備える。このロータ１０は、収納部１６のシャフト１６側の内壁面１６１と永久磁石１３との間には、樹脂が注入される注入隙間１６３が形成され、上蓋１４には、収納部１６に連通する注入孔１４１が形成されるとともに、この上蓋１４の永久磁石１３に対向する面には、凹部１４２が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロータに関する。例えば、ハイブリッド車を駆動するモータのロータに関する。

従来より、ハイブリッド車には、モータが用いられる。このようなモータは、例えば、以下のような構造である。すなわち、円筒状のモータケースと、このモータケースの内部に回転可能に保持されたロータと、を備える。

ロータは、薄い鋼板を積層して形成されて永久磁石が内蔵された略円柱状のヨークと、このヨークの中心軸を通るシャフトと、を備える。また、モータケースには、極性を切り替え可能なステータが設けられる。このモータによれば、ヨークに内蔵された永久磁石とステータとの磁力による反発力を利用して、ロータを回転させる。

このロータでは、磁力を有効に使用するため、永久磁石をヨークの外周面側に配置して、永久磁石とステータとの距離を短くすることが望ましい。
そこで、永久磁石をヨークの外周面側に配置する方法として、以下のような方法が提案されている（特許文献１参照）。

すなわち、シャフトに沿って延びる複数の収納部をヨークに設け、この収納部に磁石を挿入して、この収納部と磁石との間隙に熱硬化性の樹脂を注入する。その後、ヨークを回転させることで、遠心力により磁石を収納部の内壁面に押し付けて磁石を位置決めし、加熱炉でヨークを加熱して樹脂を硬化させる（特許文献１参照）。

しかしながら、以上のようにヨークを回転させるだけでは、永久磁石を外周側に確実に位置決めすることが困難であり、作業時間がかかっていた。

そこで、ヨークの収納部のシャフト側の内壁面と永久磁石との間に、圧力をかけて樹脂を注入し、この樹脂の圧力で永久磁石を外側に押し付けることで、この永久磁石を短時間で位置決めする手法が提案されている。
特開２０００−３１６２４３号公報

しかしながら、この提案手法では、収納部と永久磁石との樹脂を注入する隙間が狭く、樹脂の注入量を制御することが困難であった。

また、樹脂に圧力を加えて注入するため、ヨークを構成する鋼板同士の隙間から、注入した樹脂がヨークの外周面に漏出するおそれがあった。
特に、シリコンのように粘性の低い樹脂を用いた場合には、このような傾向が顕著となる。また、ロータとステータとの間にエアギャップを設ける必要があるが、このように樹脂がヨークの外周面に漏出すると、この漏出した樹脂を除去してエアギャップを確保する工程が必要となり、生産性が低下してしまう。

本発明は、ヨークの外周面に樹脂が漏出するのを防止できるロータを提供することを目的とする。

本発明のロータ（例えば、後述のロータ１０）は、磁石（例えば、後述の永久磁石１３）と、当該磁石を収納する収納部（例えば、後述の収納部１６）が設けられた略円柱形状のヨーク（例えば、後述のヨーク１１）と、当該ヨークの中心軸に沿って設けられた軸部（例えば、後述のシャフト１２）と、前記ヨークの両端面に設けられて前記収納部を塞ぐ一対の端面板（例えば、後述の上蓋１４および底蓋１５）と、を備えるロータであって、前記収納部の前記軸部側の内壁面（例えば、後述の内壁面１６１）と前記磁石との間には、樹脂が注入される注入隙間（例えば、後述の注入隙間１６３）が形成され、前記端面板のうちの一方には、前記収納部に連通する注入孔（例えば、後述の注入孔１４１）が形成されるとともに、当該一方の端面板の前記磁石に対向する面には、凹部（例えば、後述の凹部１４２）が形成されることを特徴とする。

この発明によれば、収納部の軸部側の内壁面と磁石との間に、樹脂を注入する注入隙間を形成し、端面板のうちの一方に、収納部に連通する注入孔を形成した。
よって、永久磁石を収納部に固定する手順は、以下のようになる。すなわち、まず、磁石を収納部に挿入して、注入孔から熱硬化性の樹脂を注入する。すると、この樹脂は、磁石と収納部との間の注入隙間に流れ込んで、磁石をヨークの外周面側に向かって押圧するとともに、磁石と端面板との隙間にも流れ込む。その後、ロータを外周面側から加熱すると、注入した樹脂が硬化して、磁石が収納部に固定される。

ここで、一方の端面板の磁石に対向する面に凹部を形成したので、この端面板と磁石との隙間に流れ込んだ樹脂は、凹部に流入する。すると、この凹部がバッファとして機能するから、樹脂がヨークの外周面に漏出するのを防止できる。

この場合、前記凹部の体積は、前記注入隙間に注入される樹脂の体積と略同一であることが好ましい。

この発明によれば、凹部の体積を、注入隙間に注入される樹脂の体積と略同一とした。よって、樹脂の注入量を厳密に制御する必要がなく、注入時間に基づいて簡易的に樹脂量を制御しても、樹脂がヨークの外周面に漏出するのを防止できる。

この場合、前記収納部の前記ヨークの外周面側に位置する内壁面を外側内壁面（例えば、後述の内壁面１６４）とすると、前記一方の端面板の前記外側内壁面に対向する部分には、前記磁石に当接する突起（例えば、後述の突起１４３）が形成されることが好ましい。

この発明によれば、一方の端面板の収納部の外側内壁面に対向する部分に、磁石に当接する突起を形成した。よって、この突起が端面板と磁石との間の隙間を塞ぐことになり、注入された樹脂が収納部からヨークの外周面に漏出するのを防止できる。

本発明によれば、収納部の軸部側の内壁面と磁石との間に、樹脂を注入する注入隙間を形成し、端面板のうちの一方に、収納部に連通する注入孔を形成した。よって、永久磁石を収納部に固定する手順は、以下のようになる。すなわち、まず、磁石を収納部に挿入して、注入孔から熱硬化性の樹脂を注入する。すると、この樹脂は、磁石と収納部との間の注入隙間に流れ込んで、磁石をヨークの外周面側に向かって押圧するとともに、磁石と端面板との隙間にも流れ込む。その後、ロータを外周面側から加熱すると、注入した樹脂が硬化して、磁石が収納部に固定される。ここで、一方の端面板の磁石に対向する面に凹部を形成したので、この端面板と磁石との隙間に流れ込んだ樹脂は、凹部に流入する。すると、この凹部がバッファとして機能するから、樹脂がヨークの外周面に漏出するのを防止できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータのロータ１０の平面図である。図２は、ロータ１０の縦断面図および側面図である。
ロータ１０は、図示しない円筒状のモータケースに収納され、このモータケースの内部に回転可能に保持される。このモータケースには、極性を切り替え可能なステータが設けられる。

ロータ１０は、永久磁石１３と、この永久磁石１３が内蔵された略円柱状のヨーク１１と、このヨーク１１の中心軸に沿って設けられた軸部としてのシャフト１２と、ヨーク１１の両端面に取り付けられた端面板としての上蓋１４および底蓋１５と、を備える。

このモータによれば、ヨーク１１に内蔵された永久磁石１３とステータとの磁力による反発力を利用して、ロータ１０を回転させる。

ヨーク１１は、複数の電磁鋼板１１１が積層されて形成される。
ヨーク１１には、中心軸に沿って延びる収納部１６が設けられ、永久磁石１３は、この収納部１６に収納されて、樹脂で固定されている。
上蓋１４および底蓋１５は、収納部１６の両端面を塞いでいる。
シャフト１２の上端には、上蓋１４を押さえるためのカラー部１７が取り付けられている。

図３は、ロータ１０の部分拡大平断面図であり、図４は、ロータ１０の部分拡大縦断面図である。
収納部１６のシャフト１２側の内壁面を内壁面１６１とし、ヨーク１１の外周面側の内壁面を外側内壁面としての内壁面１６４とする。
収納部１６の内壁面１６１には、樹脂が注入される断面略半円形の注入溝１６２が中心軸に沿って形成される。また、この収納部１６の内壁面１６１と永久磁石１３との間には、樹脂が注入される注入隙間１６３が形成される。

上蓋１４には、この上蓋１４を貫通して収納部１６に連通し、注入溝１６２に繋がる略円形の注入孔１４１が形成されている。この注入孔１４１は、後述の注入ノズル２３が接続されて樹脂が注入される。上蓋１４のヨーク１１に対する取付誤差が生じても、注入孔１４１を通して樹脂を注入溝１６２に円滑に注入するため、注入孔１４１は、注入溝１６２よりも大きく形成されている。

また、上蓋１４のうち永久磁石１３に対向する面には、凹部１４２が形成される。
さらに、上蓋１４の収納部１６の内壁面１６４に対向する部分には、永久磁石１３に当接する突起１４３が形成されている。すなわち、この突起１４３は、凹部１４２よりも外側に位置しており、凹部１４３よりも外側では、上蓋１４と永久磁石１３との隙間が突起１４３により塞がれている。

ここで、凹部１４２の大きさは、以下の手順で決定される。
図４に示すように、凹部１４２の体積は、注入隙間１６３に注入される樹脂の体積と略同一である。具体的には、凹部１４２の高さｈ１と凹部１４２の長さｗ１の積は、注入隙間１６３の幅ｗ２と収納部１６の高さｈ２との積に略等しくなっている。

以上のロータ１０は、以下の手順で製造される。
まず、ロータ１０を組み立てる。すなわち、シャフト１２に底蓋１５を取り付けた後、電磁鋼板１１１を積層してシャフト１２に圧入し、ヨーク１１を形成する。続いて、ヨーク１１の収納部１６に永久磁石１３を挿入し、上蓋１４を取り付ける。その後、シャフト１２にカラー部１７を圧入する。

次に、ロータ１０を予備加熱し、収納部１６に樹脂を注入する。その後、ロータ１０を本加熱して樹脂を硬化させた後、冷却する。

ここで、収納部１６に樹脂を注入する手順について説明する。
図５に示すように、注入ノズル２３を用いて、ロータ１０に樹脂を注入する。
注入ノズル２３は、２液混合型の熱硬化性樹脂を攪拌しながら吐出するものである。この注入ノズル２３の先端には、注入ノズル２３先端と上蓋１４とを密着させるためのゴムパッキン２３１が設けられている。また、この注入ノズル２３は、上下方向に移動可能であり、図示しないばね機構により、下方に向かって付勢されている。

まず、以上の注入ノズル２３をロータ１０の上蓋１４の注入孔１４１に接続して、熱硬化性樹脂を注入孔１４１に注入する。
すると、この樹脂は、永久磁石１３と収納部１６との隙間に流れ込む。具体的には、注入された樹脂は、注入溝１６２を通って下方に流れて（図５中矢印Ａで示す）、永久磁石１３をヨーク１１の外周面側に押圧して、永久磁石１３を内壁面１６４押し付ける。
同時に、注入された樹脂は、永久磁石１３と上蓋１４との隙間を略水平に流れて、凹部１４２に流入する（図５中矢印Ｂで示す）。その後、この凹部１４２に流入した樹脂は、さらに外側に向かって流れようとするが、凹部１４３よりも外側では、突起１４３により永久磁石１３と上蓋１４との隙間が塞がれており、この樹脂の流れは堰き止められることになる。

図６は、ロータ１０についての樹脂の注入時間と注入圧力との関係を示す図である。
凹部を設けない場合、樹脂を注入すると、注入時間ゼロからｔ１までの期間、注入時間が増加するに従って注入圧力が上昇し、注入時間ｔ１では、収納部に樹脂が充填されて、注入圧力はｐ１となる。その後、樹脂の注入を継続すると、注入圧力が急激に上昇する。

凹部を設けた場合、樹脂を注入すると、注入時間ゼロからｔ２までの期間、注入時間が増加するに従って注入圧力が上昇し、注入時間ｔ２では、収納部に樹脂が充填されて、注入圧力はｐ２となる。ここで、注入時間ｔ２は注入時間ｔ１よりも長く、注入圧力ｐ２は注入圧力ｐ１よりも低くなっている。その後、樹脂の注入を継続すると、注入圧力が急激に上昇する。

このように、凹部を設けた場合は、凹部を設けない場合に比べて、圧力の変動が小さくなるので、樹脂の注入量を厳密に制御する必要がなく、樹脂の注入量を注入時間で管理できることが判る。さらに、樹脂の充填完了時の注入圧力も低くなるので、オーバーシュート量を抑制できることが判る。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）収納部１６のシャフト１２側の内壁面１６１と永久磁石１３との間に、樹脂を注入する注入隙間１６３を形成し、上蓋１４に、収納部１６に連通する注入孔１４１を形成した。
よって、永久磁石１３を収納部１６に固定する手順は、以下のようになる。すなわち、まず、永久磁石１３を収納部１６に挿入して、注入孔１４１から熱硬化性の樹脂を注入する。すると、この樹脂は、永久磁石１３と収納部１６との間の注入隙間１６３に流れ込んで、永久磁石１３をヨーク１１の外周面側に向かって押圧するとともに、永久磁石１３と上蓋１４との隙間にも流れ込む。その後、ロータ１０を外周面側から加熱すると、注入した樹脂が硬化して、永久磁石１３が収納部１６に固定される。

ここで、上蓋１４の永久磁石１３に対向する面に凹部１４２を形成したので、この上蓋１４と永久磁石１３との隙間に流れ込んだ樹脂は、凹部１４２に流入する。すると、この凹部１４２がバッファとして機能するから、樹脂がヨーク１１の外周面に漏出するのを防止できる。

（２）凹部１４２の体積を、注入隙間１６３に注入される樹脂の体積と略同一とした。よって、樹脂の注入量を厳密に制御する必要がなく、注入時間に基づいて簡易的に樹脂量を制御しても、樹脂がヨークの外周面に漏出するのを防止できる。

（３）上蓋１４の収納部１６の内壁面１６４に対向する部分に、永久磁石１３に当接する突起１４３を形成した。よって、この突起１４３が上蓋１４と永久磁石１３との間の隙間を塞ぐことになり、注入された樹脂が収納部１６からヨーク１１の外周面に漏出するのを防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るロータの平面図である。 前記実施形態に係るロータの縦断面図および側面図である。 前記実施形態に係るロータの部分拡大平面図である。 前記実施形態に係るロータの部分拡大縦断面図である。 前記実施形態に係るロータの収納部に樹脂を注入する手順を説明するための断面図である。 前記実施形態に係るロータについて、樹脂の注入時間と注入圧力との関係を示す図である。

符号の説明

１０ ロータ
１１ ヨーク
１２ シャフト（軸部）
１３ 永久磁石
１４ 上蓋（端面板）
１４１ 注入孔
１４２ 凹部
１４３ 突起
１５ 底蓋（端面板）
１６ 収納部
１６１ 内壁面
１６３ 注入隙間
１６４ 内壁面（外側内壁面）

Claims (3)

1. 磁石と、当該磁石を収納する収納部が設けられた略円柱形状のヨークと、当該ヨークの中心軸に沿って設けられた軸部と、前記ヨークの両端面に設けられて前記収納部を塞ぐ一対の端面板と、を備えるロータであって、
   前記収納部の前記軸部側の内壁面と前記磁石との間には、樹脂が注入される注入隙間が形成され、
   前記端面板のうちの一方には、前記収納部に連通する注入孔が形成されるとともに、当該一方の端面板の前記磁石に対向する面には、凹部が形成されることを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記凹部の体積は、前記注入隙間に注入される樹脂の体積と略同一であることを特徴とするロータ。
3. 請求項１または２に記載のロータにおいて、
   前記収納部の前記ヨークの外周面側に位置する内壁面を外側内壁面とすると、
   前記一方の端面板の前記外側内壁面に対向する部分には、前記磁石に当接する突起が形成されることを特徴とするロータ。

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