JP5811350B2 - ローターの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸に回転力を発生させる電動機のローターの製造方法、及びローターに関する。

図１１は、電動機１０１の回転軸１０３、ローター１０５、ステーター１０７、及びハウジング１０９を示している。ローター１０５は、複数のスリット１１１が形成されたローターコア１１３と、複数のスリット１１１に射出成形された磁石１１５とを備える。図１２（ａ）は、可塑性樹脂をバインダとして射出成形機から供給される磁石１１５の材料が、スプール１１７、ランナー１１９、及びゲート１２１を経て複数のスリット１１１に充填される工程を示している。ローターコア１１３の挿入されるインサート成形金型の図示は省略されている。符号１０４は回転軸１０３の挿通される軸孔を指している。

磁石１１５の材料は、スリット１１１の内側で硬化し、帯磁されることにより永久磁石となる。射出成形された直後の磁石１１５はローターコア１１３に密着するが、ローターコア１１３と磁石１１５とは熱膨張率に差があるので、ローター１０５の冷却が進行すると両者の密着は弱くなる。そこで、磁石１１５がスリット１１１の内側から矢印Ｓで指した軸方向へ離脱するのを規制するために、図１２（ｂ）に示すように、ローターコア１１３の端面１２３に板状の保持部材１２５が取り付けられる。

しかしながら、保持部材１２５をローターコア１１３にビス、又はリベット等を用いて固定する手間が煩雑である。更に、ローターコア１１３にビス、又はリベット等の下孔を加工するコストが余計に嵩むことになり、また下孔は磁石１１５の発生する磁界を乱す原因にもなる。

特開２００４−３３６８３１号公報 特開２００６−１８０６７７号公報

本発明の目的とするところは、磁界を良好に発生でき、しかも製造工程を簡素化することのできるローターの製造方法、及びローターを提供することにある。

本発明は、電動機の回転軸の軸方向に複数のスリットが貫かれ前記軸方向の端面を有するローターコアを準備し、前記複数のスリットに磁石を射出成形し、前記ローターコアの端面に、前記複数のスリットに射出成形された磁石を連結する保持部材を射出成形するローターの製造方法であって、射出成形機から可塑性樹脂をバインダとする磁石がキャビティーに供給されるインサート成形金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、前記射出成形機から供給される磁石が、前記キャビティーの前記ローターコアの端面に隣接する領域を通過し、前記ローターコアの複数のスリットに充填される工程と、前記射出成形機から供給される磁石が、前記保持部材を成形する材料として前記キャビティーの前記領域を満たす工程とからなり、 前記複数のスリットが相互に前記回転軸の径方向に間隔を空けて配置され、前記キャビティーの前記領域が、前記射出成形機から供給される磁石を前記径方向に導くことを特徴とする。

また、本発明は、電動機の回転軸の軸方向に複数のスリットが貫かれ前記軸方向の端面を有するローターコアを準備し、前記複数のスリットに磁石を射出成形し、前記ローターコアの端面に、前記複数のスリットに射出成形された磁石を連結する保持部材を射出成形するローターの製造方法であって、 射出成形機から可塑性樹脂をバインダとする磁石がキャビティーに供給されるインサート成形金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、前記射出成形機から供給される磁石が、前記キャビティーの前記ローターコアの端面に隣接する領域を通過し、前記ローターコアの複数のスリットに充填される工程と、前記射出成形機から供給される磁石が、前記保持部材を成形する材料として前記キャビティーの前記領域を満たす工程とからなり、前記複数のスリットが相互に前記回転軸の回転方向に間隔を空けて配置され、前記キャビティーの前記領域が、前記射出成形機から供給される磁石を前記回転方向に導くことを特徴とする。

また、本発明は、電動機の回転軸の軸方向に複数のスリットが貫かれ前記軸方向の端面を有するローターコアを準備し、前記複数のスリットに磁石を射出成形し、前記ローターコアの端面に、前記複数のスリットに射出成形された磁石を連結する保持部材を射出成形するローターの製造方法であって、射出成形機から可塑性樹脂をバインダとする磁石がキャビティーに供給されるインサート成形金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、前記射出成形機から供給される磁石が、前記キャビティーの前記ローターコアの端面に隣接する領域を通過し、前記ローターコアの複数のスリットに充填される工程と、前記射出成形機から供給される磁石が、前記保持部材を成形する材料として前記キャビティーの前記領域を満たす工程とからなり、前記複数のスリットが相互に前記回転軸の回転方向に間隔を空けて配置され、前記キャビティーの前記領域が、前記射出成形機から供給される磁石を、前記電動機の回転軸の周りで環形に流れるように導くことを特徴とする。

また、本発明は、前記本発明において、前記インサート成形金型が、前記キャビティーの領域にゲートを形成され、前記ゲートは、前記径方向に相互に間隔を空けて配置された複数のスリットのうち最も前記径方向の外側のスリットに向けて、前記射出成形機から供給される磁石を前記キャビティーに導入することを特徴とする。

また、本発明は、前記インサート成形金型が、前記キャビティーの領域にゲートを形成され、前記ゲートは、前記径方向に相互に間隔を空けて配置された複数のスリットのうち最も前記径方向の外側のスリットに向けて、前記射出成形機から供給される磁石を前記キャビティーに導入することを特徴とする。

また、本発明は、電動機の回転軸の軸方向に複数のスリットを貫かれ前記軸方向の端面を有するローターコアと、前記複数のスリットにそれぞれ充填された複数の磁石と、前記ローターコアの端面に配置され前記複数の磁石を連結する保持部材とを備えるローターであって、前記複数のスリットが相互に前記回転軸の径方向に間隔を空けて配置され、前記保持部材が前記複数の磁石を横切る方向に延びることを特徴とする。

また、本発明は、前記保持部材が前記回転軸を中心に前記回転軸の径方向に放射状に延びることを特徴とする。また、本発明は、前記保持部材が前記回転軸の回転方向に延びることを特徴とする。また、本発明は、前記保持部材が前記電動機の回転軸の周りで環形に延びることを特徴とする。

本発明のローターの製造方法によれば、射出成形機から可塑性樹脂をバインダとして供給される磁石の材料（以下で単に「磁石」と記す。）をローターコアの複数のスリットに充填し、キャビティーのローターコアの端面に隣接する領域を満たす磁石によって保持部材を成形することができる。このため、インサート成形金型のキャビティー内で、複数のスリットに充填された磁石と保持部材とを一体に成形できるので、保持部材をローターコアに固定する手間を省くことができる。しかも、本発明のローターの製造方法、及びそれにより製造されるローターは、ローターコアに保持部材を取り付けるためのビス、又はリベット等が不要であり、これらの下孔をローターコアに加工しなくて済むので、ローターの磁石が発生する磁界を良好に保つことができる。

更に、本発明のローターの製造方法によれば、キャビティーのローターコアの端面に隣接する領域が、射出成形機から供給される磁石を回転軸の径方向に導くので、相互に径方向に間隔を空けて配置された複数のスリットに磁石を一様に充填することができる。これにより製造される本発明のローターは、回転軸を中心に径方向に放射状に延びる保持部材を備え、複数のスリットに射出成形された磁石が所望の磁界を発生することができる。

或いは、キャビティーのローターコアの端面に隣接する領域が、射出成形機から供給される磁石を回転軸の軸方向に導くので、相互に回転方向に間隔を空けて配置された複数のスリットに磁石を一様に充填することができる。これにより製造される本発明のローターは、回転軸の回転方向に延びる保持部材、又は環形に延びる保持部材を備え、複数のスリットに射出成形された磁石が所望の磁界を発生することができる。

また、ローターコアの端面に接触する空気は、ローターの回転するときに回転軸の回転方向、又は環形に延びる保持部材に沿って流れることになる。このため、本発明のローターによれば、保持部材の受ける空気抵抗を少なくできる分、電動機の効率を改善することができる。

更に、本発明のローターの製造方法によれば、相互に径方向に間隔を空けて配置された複数のスリットのうち最も径方向の外側のスリットに向けて磁石をゲートからキャビティーへ案内することができる。これにより、大きさを互いに違える複数のスリットに磁石を一様に充填し、上記の効果を達成することができる。

本発明の実施形態に係るローターの製造工程を示す断面図。 本発明の実施形態に係るローターの断面図。 （ａ）は本発明の実施例１に係るローターの製造に使用したインサート成形金型の固定金型の正面図、（ｂ）はその変形例の正面図。 本発明の実施形態に係るローターの製造に使用したインサート成形金型の固定金型を示す断面図。 本発明の実施例１に係るローターの要部を示す斜視図。 （ａ）は本発明の実施例２に係るローターの製造に使用したインサート成形金型の固定金型の正面図、（ｂ）はその変形例の正面図。 本発明の実施例２に係るローターの要部を示す斜視図。 （ａ）は本発明の実施例３に係るローターの製造に使用したインサート成形金型の固定金型の正面図、（ｂ）はその変形例の正面図。 本発明の実施例３に係るローターの製造に使用したインサート成形金型の固定金型の更なる変形例の正面図。 本発明の実施例３に係るローターの要部を示す斜視図。 従来例のローターを備える電動機の断面図。 （ａ）は従来例のローターを製造する一の工程を示す断面図、（ｂ）はその他の工程を示す断面図。

本発明の実施形態に係るローターの製造方法について説明する。従来の技術として既述の要素には、その図示の有無に関わらず、引き続き同じ呼称を用いるものとする。また、以下に記す軸方向、径方向、及び回転方向は電動機の回転軸に基づいている。

図１は、複数のスリット１が軸方向に貫かれ軸方向の両方の端面３，５を有するローターコア７と、このローターコア７をキャビティー９に挿入されたインサート成形金型１１とを示している。ローターコア７は、強磁性体から成る複数枚のコアシートを軸方向に積層したものである。インサート成形金型１１は、射出成形機に固定される固定金型１３と、固定金型１３に対して軸方向に進退される可動金型１５とを備える。

固定金型１３は、キャビティー９の奥端をローターコア７の一方の端面３に隣接する領域１７とし、ローターコア７の端面３に対して凹んだ形状としている。可動金型１５は、キャビティー９の奥端をローターコア７の他方の端面５に隣接する領域２５とし、ローターコア７の端面５に対して凹んだ形状としている。

以下で、図面は特に断らない限り図１，２を参照するものとし、ローターコア７がキャビティー９に挿入された状態のインサート成形金型１１について説明する。また、スプール１９、ランナー２１、及びゲート２３が固定金型１３に形成されている点を除き、可動金型１５のキャビティー９の形態は固定金型１３と同様であるので、可動金型１５の図示を省略し固定金型１３のキャビティー９に注目する。

インサート成形金型１１のスプール１９には、射出成形機のインジェクターが当接される。このインジェクターから供給される可塑性樹脂をバインダとする磁石の材料（以下で単に「磁石」と記す。）は、ランナー２１、ゲート２３、及び固定金型１３の領域１７を通過し、ローターコア７の複数のスリット１にそれぞれ充填される。この過程で、固定金型１３の領域１７が磁石によって満たされる。更に、スリット１に充填される磁石はローターコア７の他方の端面５に達し、この磁石によって可動金型１５の領域２５が満たされる。

磁石の硬化を待って、インサート成形金型１１を型開きし、インサート成形金型１１から図２に示すローター２７を取り出す。上記の領域１７，２５を満たした磁石は保持部材２９となる。続いて、ローター２７の磁石３１を帯磁させることにより、所望の磁界をローター２７の周りに発生させることができる。また、保持部材２９は、複数のスリット１に交差するよう延びる形状であり、複数のスリット１に充填された磁石３１を相互に連結するので、磁石３１がローターコア７に対して軸方向に離脱するのを規制することができる。

また、以上に述べたローターの製造方法によれば、キャビティー９の内側で、ローターコア７の総てのスリット１に充填された磁石３１と保持部材２９とを一体に成形できるので、保持部材２９をローターコア７に固定する手間を省くことができる。しかも、本実施例のローターの製造方法、及びそれにより製造されるローター２７は、ローターコア７に保持部材２９を取り付けるためのビス、又はリベット等が不要であり、これらの下孔をローターコア７に加工しなくて済むので、ローター２７の磁石３１が発生する磁界を良好に保つことができる。

図３（ａ）は、図４に示すインサート成形金型１１の固定金型１３をＡ−Ａ線の矢印の向きで見た正面図であり、同図（ｂ）はその変形例を示している。ローターコア７の複数のスリット１、及び軸孔１０４を表す仮想線が同図に重ねられている。

スリット１は、その両端３５を径方向の外方へ向けた円弧状の開口であり、ローターコア７を軸方向に貫いている。ローターコア７の端面３，５には、回転軸を中心に９０°の等角度で４つの範囲３７が割り当てられ、それぞれの範囲３７に複数のスリット１が開放している。これらのスリット１は、相互に径方向に間隔を空け、かつ相互に回転方向に間隔を空けている。個々の範囲３７に開放される複数のスリット１のうち相対的に径方向の内方に配置されるスリット１の容積が順に大きくなるように、これらのスリット１は互いに全長を違えている。個々の範囲３７に開放されるスリット１の数が３つに限定されることはない。

本実施例は、射出成形機から図４に示すゲート２３に供給される磁石を領域１７，２５が径方向に導くようにしたものである。図３（ａ）は、回転方向に９０°の等ピッチで配置された４箇所の領域１７を示している。４つの領域１７は径方向に放射状に延びており、個々の領域１７が一条の溝部、又は同図（ｂ）に示すような３条に分岐した溝部であっても良い。個々の領域１７にはゲート２３がそれぞれ開放され、個々のゲート２３が複数のスリット１のうち最も径方向の外側のスリット１の近傍に配置されている。これは、射出成形機から供給される磁石がキャビティー９に達したときに、最も径方向の外側のスリット１に向けて磁石を最初に案内することにより、大きさを互いに違える複数のスリット１に磁石を一様に充填するためである。

図５は、図３（ａ）に示す領域１７によって保持部材２９を成形され、複数のスリット１に磁石３１を充填されたローター２７を示している。ローター２７の各部の寸法、及びその比率は任意に設定される設計事項であり、ローターコア７の端面３から保持部材２９の突出する高さは図中で誇張されている。符号３９は上記のコアシートを指している。

以下に記す「範囲」の語は、実施例１で定義したので図示を省略する。本実施例は、領域１７，２５が磁石を回転方向に導くようにしたものである。図６（ａ）は、回転方向に９０°の等ピッチで配置された４箇所の領域１７を示している。領域１７は、回転方向に延びる円弧状の溝部であり、個々の範囲に形成された総てのスリット１のそれぞれの両端のうちの一端４１と、これに隣接する範囲に形成された総てのスリット１のそれぞれの両端のうちの一端４３とに交差する。個々の領域１７にはゲート２３がそれぞれ開放され、個々のゲート２３が、互いに隣接する範囲にそれぞれ形成された複数のスリット同士の間に配置されている。

射出成形機からゲート２３に供給される磁石は、更にキャビティー９の領域１７からスリット１へ流入する。この過程で、磁石は個々のスリット１の両端４１，４３からそれぞれスリット１の内方へ向かうので、矢印ｆ，ｆ'の向きの２つの流れを形成する。これらの磁石の流れは、スリット１の両端４１，４３の付近で互いに境界を接することがないので、スリット１の両端４１，４３の付近におけるウェルドの発生が抑止され、ウェルドによる磁界の強度の低下を予防することができる。

図６（ｂ）に示すように、領域１７は、個々の領域１７に形成された複数のスリット１のうち最も径方向の内方のスリット１の一端４１から、これに隣接する範囲に形成された複数のスリット１のうち最も径方向の内方のスリット１の一端４３まで延びるものであっても良い。この場合、個々の領域１７に形成された総てのスリット１に交差し径方向に放射状に延びる４つの補助領域４５をキャビティー９に形成し、個々の領域１７、及び個々の補助領域４５にそれぞれゲート２３を開放する。

図７は、図６（ａ）に示す領域１７によって保持部材２９を成形されたローター２７を示している。ローターコア７の端面３，５に接触する空気は、ローター２７の回転するときに回転方向に延びる保持部材２９に沿って流れることになる。このため、本発明のローター２７によれば、保持部材２９の受ける空気抵抗を少なくできる分、電動機の効率を改善することができる。

本実施例は、領域１７，２５が磁石を環形に流れるよう導くものである。図８（ａ）は、キャビティー９の内周面に沿って形成した円形の領域１７を示している。領域１７は、総てのスリット１の両端３５に交差し、個々のスリット１の両端３５の間にゲート２３が配置されている。これは、射出成形機からゲート２３に供給される磁石が領域１７からスリット１へ流入する過程で、個々のスリット１の両端３５からスリット１の内方へそれぞれ向かう２つの流れを形成することにより、既述の効果を達成するためである。

図８（ｂ）に示すように、領域１７の半径が、個々の範囲に形成された複数のスリット１のうち最も径方向の内方のスリット１に交差するに足りる大きさであっても良い。或いは、図９に示すように領域１７を方形に延びる溝部としても良い。この場合、個々の領域１７に形成された総てのスリット１に交差するように径方向に延びる４つの補助領域４５をキャビティー９に形成する。個々の補助領域４５は、スリット１の両端３５の間を二等分する位置に交差するように延びることが好ましい。個々のゲート２３は、領域１７の補助領域４５の近傍に開放されることが好ましい。

図１０は、図８（ａ）に示す領域１７によって保持部材２９を成形されたローター２７を示している。ローターコア７の端面３，５に接触する空気は、ローター２７の回転するときに円形の保持部材２９に沿って流れることになる。このため、本発明のローター２７によれば、保持部材２９の受ける空気抵抗を一層少なくできるので上記の効果が著しくなる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施することができる。コアスリットの形状は円弧状に限定されることはなく、直線状に延びるものであっても良い。磁石の原料、ローターコア７の材質、及びローター２７を備える電動機の使途が本発明を特徴づけることはない。

また、保持部材２９は、必ずしもローターコア７の両方の端面３，５に形成しなくて良い。端面３に形成する保持部材２９の形態が端面５に形成する保持部材２９と同一である必要もない。実施例１〜３で述べた領域１７，２５によって形成される保持部材の複数の形態の中から選択される２つの形態の保持部材を、１つのローターコア７の端面３，５にそれぞれ形成しても良い。

本発明は、空調機器のコンプレッサ等を駆動する電動機に適用できるものであっても良い。

１，１１１...スリット、３，５，１２３...端面、７，１１３...ローターコア、９...キャビティー、１１...インサート成形金型、１３...固定金型、１５...可動金型、１７，２５...領域、１９，１１７...スプール、２１，１１９...ランナー、２３，１２１...ゲート、２７...ローター、２９，１２５...保持部材、３１，１１５...磁石、３５...両端、３７...範囲、３９...コアシート、４１，４３...一端、４５...補助領域、１０１...電動機、１０３...回転軸、１０４...軸孔、１０５...ローター、１０７...ステーター、１０９...ハウジング。

Claims (4)

1. 電動機の回転軸の軸方向に複数のスリットが貫かれ前記軸方向の端面を有するローターコアを準備し、前記複数のスリットに磁石を射出成形し、前記ローターコアの端面に、前記複数のスリットに射出成形された磁石を連結する保持部材を射出成形するローターの製造方法であって、
   射出成形機から可塑性樹脂をバインダとする磁石がキャビティーに供給されるインサート成形金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、
   前記射出成形機から供給される磁石が、前記キャビティーの前記ローターコアの端面に隣接する領域を通過し、前記ローターコアの複数のスリットに充填される工程と、
   前記射出成形機から供給される磁石が、前記保持部材を成形する材料として前記キャビティーの前記領域を満たす工程とからなり、
   前記複数のスリットが相互に前記回転軸の径方向に間隔を空けて配置され、前記キャビティーの前記領域が、前記射出成形機から供給される磁石を前記径方向に導くことを特徴とするローターの製造方法。
2. 電動機の回転軸の軸方向に複数のスリットが貫かれ前記軸方向の端面を有するローターコアを準備し、前記複数のスリットに磁石を射出成形し、前記ローターコアの端面に、前記複数のスリットに射出成形された磁石を連結する保持部材を射出成形するローターの製造方法であって、
   射出成形機から可塑性樹脂をバインダとする磁石がキャビティーに供給されるインサート成形金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、
   前記射出成形機から供給される磁石が、前記キャビティーの前記ローターコアの端面に隣接する領域を通過し、前記ローターコアの複数のスリットに充填される工程と、
   前記射出成形機から供給される磁石が、前記保持部材を成形する材料として前記キャビティーの前記領域を満たす工程とからなり、
   前記複数のスリットが相互に前記回転軸の回転方向に間隔を空けて配置され、前記キャビティーの前記領域が、前記射出成形機から供給される磁石を前記回転方向に導くことを特徴とするローターの製造方法。
3. 電動機の回転軸の軸方向に複数のスリットが貫かれ前記軸方向の端面を有するローターコアを準備し、前記複数のスリットに磁石を射出成形し、前記ローターコアの端面に、前記複数のスリットに射出成形された磁石を連結する保持部材を射出成形するローターの製造方法であって、
   射出成形機から可塑性樹脂をバインダとする磁石がキャビティーに供給されるインサート成形金型を準備し、前記ローターコアを前記キャビティーに挿入する工程と、
   前記射出成形機から供給される磁石が、前記キャビティーの前記ローターコアの端面に隣接する領域を通過し、前記ローターコアの複数のスリットに充填される工程と、
   前記射出成形機から供給される磁石が、前記保持部材を成形する材料として前記キャビティーの前記領域を満たす工程とからなり、
   前記複数のスリットが相互に前記回転軸の回転方向に間隔を空けて配置され、前記キャビティーの前記領域が、前記射出成形機から供給される磁石を、前記電動機の回転軸の周りで環形に流れるように導くことを特徴とするローターの製造方法。
4. 前記インサート成形金型は、前記キャビティーの領域にゲートを形成され、前記ゲートは、前記径方向に相互に間隔を空けて配置された複数のスリットのうち最も前記径方向の外側のスリットに向けて、前記射出成形機から供給される磁石を前記キャビティーに導入することを特徴とする請求項１に記載のローターの製造方法。

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