特許第6802905号(P6802905)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6802905
(24)【登録日】2020年12月1日
(45)【発行日】2020年12月23日
(54)【発明の名称】回転電機の回転子の製造方法
(51)【国際特許分類】
   H02K 15/12 20060101AFI20201214BHJP
   H02K 15/02 20060101ALI20201214BHJP
   H02K 15/03 20060101ALI20201214BHJP
【FI】
   H02K15/12 E
   H02K15/02 K
   H02K15/03 Z
【請求項の数】5
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2019-508658(P2019-508658)
(86)(22)【出願日】2018年1月31日
(86)【国際出願番号】JP2018003183
(87)【国際公開番号】WO2018179806
(87)【国際公開日】20181004
【審査請求日】2019年6月26日
(31)【優先権主張番号】特願2017-64166(P2017-64166)
(32)【優先日】2017年3月29日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】509186579
【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001678
【氏名又は名称】特許業務法人藤央特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ズライカ モハマドバシール
(72)【発明者】
【氏名】山崎 慎司
(72)【発明者】
【氏名】渡 伸次郎
(72)【発明者】
【氏名】福田 知紘
【審査官】 三島木 英宏
(56)【参考文献】
【文献】 特開2016−093006(JP,A)
【文献】 特開2011−055687(JP,A)
【文献】 特開2013−017281(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 15/12
H02K 15/02
H02K 15/03
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁石と、当該磁石を収納する収納空間を形成する回転子鉄心と、を備え、前記収納空間は前記磁石を挟んだ一方側の第空隙と他方側の第2空隙とを有し、前記回転子鉄心は前記収納空間に繋がる開口部及び前記第1空隙と前記第2空隙を周方向において連通する連通部を形成する回転電機の回転子の製造方法であって、
非粘着性樹脂被膜を有する第1治具と第2治具により前記開口部の少なくとも一部を覆う第1工程と、
前記第1空隙から接着剤を注入し、前記収納空間に接着剤を入れて、前記連通部を介して前記第2空隙から空気を抜く第2工程と、
前記接着剤を前記非粘着性樹脂被膜と接触した状態で硬化させて前記回転電機のエンドリングと対向する平面を形成する第3工程と、
前記第1治具と第2治具を前記接着剤から離間させる第4工程と、を備える回転電機の回転子の製造方法。
【請求項2】
請求項1に記載の回転電機の回転子の製造方法であって、
前記連通部は、毛細管現象によって前記第1空隙から前記第2空隙へ前記接着剤を流入させるように細く形成されている回転電機の回転子の製造方法。
【請求項3】
請求項1または2に記載された回転電機の回転子の製造方法であって、
前記第1治具及び前記第2治具は、前記非粘着性樹脂被膜の代わりに、前記第1治具と第1回転子鉄心との間、及び前記第2治具前記と第2回転子鉄心との間に、非粘着性樹脂シートをそれぞれ配置する回転電機の回転子の製造方法。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載された回転電機の回転子の製造方法であって、
前記回転子鉄心は、回転軸方向に沿って並べられかつ周方向にスキューされる第1回転子鉄心と第2回転子鉄心を含んで構成され、
前記第1回転子鉄心は、前記磁石を構成する第1磁石を収納する第1収納空間を形成し、
前記第2回転子鉄心は、前記磁石を構成する第2磁石を収納するとともに前記第1収納空間と連通する第2収納空間を形成し、
前記第2工程は、前記第1収納空間と前記第2収納空間の連通する部分を介して前記接着剤を入れる回転電機の回転子の製造方法。
【請求項5】
請求項1から4のいずれかに記載された回転電機の回転子の製造方法であって、
前記第1工程は、前記第1治具と前記第2治具により第1回転子鉄心及び第2回転子鉄心を前記回転軸方向に加圧する回転電機の回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は回転電機の回転子の製造方法に係る。
【背景技術】
【0002】
回転電機の回転子の製造方法として、回転子積層鉄心と磁石を固定するのに樹脂部材充填と滴下注入工法がある。樹脂部材充填工法では例えば特許文献1には、回転子積層鉄心に形成された磁石収納空間に永久磁石を挿入した後、射出成形用金型内にセットする。その後、磁石収納空間に液状の樹脂材料を加圧注入して、金型内に樹脂材料を硬化させる。
【0003】
滴下注入工法では、回転子積層鉄心に形成された磁石挿入空間に液体接着剤を注入後、永久磁石を磁石収納空間に挿入する。その後、接着剤を硬化させるため、回転子を加熱する。回転子がスキュー構造を設ける場合、1段目回転子積層鉄心に充填作業と永久磁石挿入作業が完了したら2段目回転子積層鉄心に積重ね、充填作業と永久磁石挿入を繰返し実施する。
【0004】
前記した樹脂部材充填工法では、樹脂部剤を磁石収納空間に高射出圧で注入する必要があるため、磁石収納空間第1と第2の間に設けたブリッジ形状が変形されないような設計制約が生じる。さらに、樹脂部材を回転子積層鉄心に充填するため、充填金型を高い型締め荷重が必要となり、設備が大型化かつ高価になる。
【0005】
一方、前記した滴下注入工法では、液体接着剤が回転子積層鉄心の磁石収納空間から流出しないようにエンドプレート部品で封止する必要がある。更に、液体接着剤が鉄心積層間から漏れるため、液体接着剤の塗布量管理が困難となり、回転子鉄心の内外径寸法不良が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−54376号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の課題は、液体接着剤の塗布量を管理しやすく、信頼性の高い回転電機の回転子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、磁石と、当該磁石を収納する収納空間を形成する回転子鉄心400と、を備え、前記収納空間は前記磁石を挟んだ一方側の第空隙450aと他方側の第2空隙450bとを有し、前記回転子鉄心は前記収納空間に繋がる開口部430及び前記第1空隙と前記第2空隙を周方向において連通する連通部440を形成する回転電機の回転子の製造方法であって、非粘着性樹脂被膜を有する第1治具と第2治具により前記開口部の少なくとも一部を覆う第1工程と、前記第1空隙から接着剤を注入し、前記収納空間に接着剤を入れて、前記連通部を介して前記第2空隙から空気を抜く第2工程と、前記接着剤を前記非粘着性樹脂被膜と接触した状態で硬化させて前記回転電機のエンドリングと対向する平面を形成する第3工程と、前記第1治具と第2治具を前記接着剤から離間させる第4工程と、を備える。合、ブレーキ予圧の駆動信号を生成し、出力する。
【発明の効果】
【0009】
本発明により、回転電機の回転子の製造方法において、液体接着剤の塗布量を管理しやすく、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】回転電機100の回転軸方向に沿って切断された部分断面図である。
図2図1の断面AAの矢印方向から見た回転電機100の断面図である。
図3】回転子300の展開斜視図である。
図4(a)】回転電機100の回転子300の製造方法に係る第1工程を示す斜視図である。
図4(b)】回転電機100の回転子300の製造方法に係る第2工程を示す断面図である。
図4(c)】回転電機100の回転子300の製造方法に係る第3工程を示す断面図である。
図4(d)】回転電機100の回転子300の製造方法に係る第4工程を示す断面図である。
図5】回転子300に接着剤700が硬化された後の第1回転子鉄心410aの平面320aと第2回転子鉄心410bの平面320bの部分拡大図である。
図6】エンドリング310a及びエンドリング310bを接続された回転子300の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【0012】
図1は、回転電機100の回転軸方向に沿って切断された部分断面図である。
【0013】
回転電機100は、電気エネルギーを回転エネルギーに変換する。本実施形態の回転電機は、特に自動車用に用いられ大きな回転エネルギーを出力するために、回転電機100の径方向が大きく形成される。そのため、後述する回転子300に設けられる磁石500に掛かる遠心力が大きくなる。本実施形態では、磁石500の固定手段について説明する。
【0014】
固定子200は、導体に流れる電流によって磁界を生じさせる。回転軸330は、回転子300の中央部に接続される。回転子300は、固定子200から生じる磁界に基づいて回転され、回転軸330に回転エネルギーを伝達する。回転子300は、径方向において、空隙を介して固定子200と対向する。
【0015】
ハブ340は、回転軸330に固定され、回転子300を回転軸330に接続するための部材である。
【0016】
エンドリング310aは、ハブ340と回転子300を締結させる。エンドリング310aは、軸方向において回転子300の一方側と対向する位置に配置される。エンドリング310bは、ハブ340と回転子300の平面を確保させるために用いられる。エンドリング310bは、軸方向において回転子300の他方側と対向する位置に配置される
図2は、図1の断面AAの矢印方向から見た回転電機100の断面図である。
【0017】
コイル220は、流れた交流電流から回転磁界を発生させて、固定子鉄心210に磁路を形成させる。コイル220は、固定子鉄心210に巻きつけられて固定されている。コイル220と固定子鉄心210の間には絶縁するために樹脂性ボビン240が用いられる。固定子鉄心210は、円形状に並べて金属製ハウジング230の内径側に焼嵌めされ、この金属製ハウジング230に固定される。
【0018】
回転子鉄心400は、磁路を形成すると共に、磁石500を収納する磁石収納空間420を形成する。また磁石収納空間420は、永久磁石500を境に一方側が第1空隙450aと、他方側が第2空隙450bとに分けられる。
【0019】
回転子鉄心400は、径方向において、空隙を介して固定子鉄心210と対向する。固定子鉄心210と回転子鉄心400は、積層珪素鋼板を用いて、透磁率を向上しつつ低鉄損回転電機を実現できる。
【0020】
接着剤700は、磁石500を磁石挿入空間420に固定するための部材である。接着剤700は、第1空隙450aと第2空隙450bに充填され、磁石挿入空間420内に介在され、磁石500を覆う。接着剤700は、例えば液体樹脂である。
【0021】
図3は、回転子300の展開斜視図である。
【0022】
回転子300は、回転軸方向に沿って並べられかつ周方向にスキューされる第1回転子鉄心410aと第2回転子鉄心410bを含んで構成される。
【0023】
第1回転子鉄心410aは、磁石500を収納する第1収納空間421aを形成する。第2回転子鉄心410bは、磁石500を収納するとともに第1収納空間421aと連通する第2収納空間421bを形成する。
【0024】
第1回転子鉄心410aは回転子鉄心400の最上段に配置され、第2回転子鉄心410bは回転子鉄心400の最下段に配置され、第1回転子鉄心410aと第2回転子鉄心410bの間には、複数の回転子鉄心がスキューされた状態で配置される。
【0025】
図4(a)は、回転電機100の回転子300の製造方法に係る第1工程を示す斜視図である。
【0026】
平面320aは、第1回転子鉄心410aの表面であり、後述するエンドリング310aと対向する。エンドリング310aの面と回転軸330(図1参照)を締結するために平面320aとは、平行であることが求められる。
【0027】
平面320bは、第2回転子鉄心410bの表面であり、後述するエンドリング310bと対向する。エンドリング310bの面と回転軸330(図1参照)を締結するために平面320bとは、平行であることが求められる。
【0028】
第1治具600aと第2治具600bは、加圧用シャフト620に介して、加圧用ナット630を適切な締め付けトルクにより第1回転子鉄心410aと第2回転子鉄心410bを加圧する。加圧用シャフト620は、回転子300の内径側に周方向に6つ設ける。
【0029】
第1治具600aは、平面320aと対向させ、第2治具600bは平面320bと対向させる。
【0030】
第1治具600aは、回転子300にある第1空隙450aと第2空隙450bと同じ数の接着剤注入孔640を設ける。第1治具600aの剛性を向上するためにフランジ形状を設ける。第1治具600a、第2治具600b、加圧用シャフト620と加圧用ナット630は、剛性を高めるために、全て金属製部品である。
【0031】
治具ハブ650は、第1収納空間421aと第2収納空間421bを連通するように各段の回転子鉄心400を周方向に拘束させる。治具ハブ650は、回転子鉄心400の内径に配置される。
【0032】
治具ハブ650は、第2治具600bに固定し、第2回転子鉄心410bを挿入する。治具ハブ650で周方向に拘束された第2回転子鉄心410bの磁石収納空間420に磁石500を挿入する。その後、第2回転子鉄心410bと第1回転子鉄心410aの間にある全ての回転子鉄心400と磁石500の挿入作業を繰り返し実施する。
【0033】
第1回転子鉄心410aが治具ハブ650に組立てかつ磁石500が挿入されると、第1治具600aと第2治具600bは、加圧用シャフト620に介して、加圧用ナット630を適切な締め付けトルクにより第1回転子鉄心410aと第2回転子鉄心410bを加圧する。
【0034】
図4(b)は、回転電機100の回転子300の製造方法に係る第2工程を示す断面図である。
【0035】
そして第1回転子鉄心410a及び第2回転子鉄心410bを加圧しながら、第1治具600aを介して接着剤700を第1空隙450aから滴下する。
【0036】
開口部430は、回転軸方向に隣り合う回転子鉄心の磁石収納空間420を繋ぐ部分である。
【0037】
非粘着性樹脂被膜610は、第1治具600aであって平面320aと対向する面と、第2治具600bであって平面320bに対向する面に形成される。
【0038】
接着剤700は第1治具600aに形成された接着剤注入孔640を介して第1空隙450aに滴下され、空気800が第2空隙450bから流出する。
【0039】
回転子鉄心400に上段から下段まで連通している磁石収納空間420が第1回転子鉄心410aと第2回転子鉄心410bに分けられ、接着剤700を第1収納空間421aから注入し、非粘着性樹脂被膜610を有する第2治具600bを介して、第2収納空間421bに流入する。第1収納空間421aに連続的に注入された接着剤700の圧力を第2収納空間421bの大気圧より高くし、第2収納空間421bにある空気を外気に押し出しながら、接着剤700を徐々に充填する。液体の接着剤700を磁石収納空間に注入する際、接着剤700の流入性を悪化させる気泡の発生を抑制できる。
【0040】
図4(c)は、回転電機100の回転子300の製造方法に係る第3工程を示す断面図である。
【0041】
滴下された接着剤700は、第1空隙450aの第1回転子鉄心410aから第2回転子鉄心410bまで充填する。
【0042】
連通部440は、第1空隙450aと第2空隙450bとを周方向において繋ぐ空間である。この連通部440は、毛細管現象が生じるほど細く形成される。第1回転子鉄心410aから第2回転子鉄心410bまで充填された接着剤700は、毛細管現象によって第1空隙450aから第2空隙450bに流入する。
【0043】
なお第1治具600aと第2治具600bを加圧しながら接着剤700を滴下から硬化作業を実施することで、回転子300の内径と外径に接着剤700漏れを防止しつつ、回転子鉄心400の積層間に接着剤700を流入せず、不要な積厚寸法の増加も防止できる。
【0044】
そして非粘着性樹脂被膜610が平面320aと平面320bが接触した状態で、接着剤700が硬化される。
【0045】
また、接着剤700を第1空隙450aのみ滴下することで、第1回転子鉄心410aから第2回転子鉄心410bまでに連通している開口部430を全て満杯になるまで接着剤700を充填され、そして接着剤700の液面が第2空隙450bまで到達し、接着剤700の充填を目視確認が可能となる。
【0046】
図4(d)は、回転電機100の回転子300の製造方法に係る第4工程を示す断面図である。
【0047】
接着剤700を硬化した後、第1治具600aと第2治具600bを平面320aと平面320bから離間させる。
【0048】
第1治具600aに形成された非粘着性樹脂被膜610が第1治具600aから平面320aを離間させると、非粘着性の物質が接着材露出面320cに一部転写され、接着材露出面320cに残留する。この非粘着性の物質は、第1治具600aの非粘着性被膜610を形成するものである。接着材露出面320dも同様である。
【0049】
回転子組立治具の上型(本実施形態では第1治具600a)と下型(本実施形態では第2治具600b)に非粘着性樹脂をコーティングすることで、回転子300と治具が液体の接着剤700によって固定された後でも治具と回転子鉄心210の分離が可能となる。
【0050】
更にスキューされた回転子鉄心210にある磁石収納空間420が回転子鉄心210の上面から端面に繋がり、磁石500を回転子鉄心210全段に挿入し、液体の接着剤710を注入するこが出来る。回転子積層鉄心と磁石を固定する際に補助部品が不要となり、磁石とロータコアに冷却可能な表面が向上され、ロータの性能向上に繋がる。
【0051】
本実施形態において、接着剤700を硬化した後、第1治具600aと第2治具600bを平面320aと平面320bから離間させるために非粘着性樹脂被膜610を形成する。非粘着性樹脂被膜610は接着材露出面320cに転写し薄くなるため、作業後に非粘着性樹脂被膜610を再形成する必要がある。しかし、非粘着性樹脂被膜610の平面度を保つために第1治具600aと第2治具600bを洗浄し、非粘着性樹脂被膜610を形成する。さらに非粘着性樹脂被膜610の凹凸を防止するために、成形中の平面を数値化するがあるため、治具の管理が高価になる。
【0052】
そこで、本実施形態の非粘着性樹脂皮膜610は、フッ素を塗布して構成されるが、非粘着性樹脂シートが配置してもよい。第1治具600aと平面320aの間に使い捨ての非粘着性シートを配置することで、非粘着性樹脂皮膜610と同様に平面320aと平面320bを離間させるさらに、使い捨て非粘着性シートの平面度を購入時のみで管理する必要があるため、治具の管理も簡易化できる。
【0053】
図5は、回転子300に接着剤700が硬化された後の第1回転子鉄心410aの平面320aと第2回転子鉄心410bの平面320bの部分拡大図である。
【0054】
第1空隙450aに接着剤700が満タンに充填され、第1空隙450aに収納された磁石500表面が接着剤700に覆われている。
【0055】
第2空隙450bに充填された接着剤700の液面が、平面320aより低い。つまり、第2空隙450bに充填された接着剤700の液面は第1空隙450aに充填された接着剤700の液面よりも低い。これにより、接着剤が接着剤注入穴640に硬化することなく、第1治具600aの洗浄を省け、管理性を向上される。また、これにより、磁石と空気の接触面積が増加することで、磁石の冷却性が改善され、モータの性能も向上される。
【0056】
また、これにより、平面320aの上面から接着剤700の液面を確認できる。
【0057】
平面320b側は、第1空隙450aと第2空隙450b共に接着剤700が満タンに充填され、第1空隙450aと第2空隙450bに収納された磁石500表面に接着剤700に覆われている。
【0058】
図6は、エンドリング310a及びエンドリング310bを接続された回転子300の断面図である。
【0059】
回転子300は、エンドリング310aを平面320a及び平面320cと対向させ、エンドリング310bを平面320b及び平面320dに対向させる。
【0060】
平面320a、平面320b、平面320cと平面320dに必要な平行度は上記の第1治具600aと第2治具600bに形成され、ハブ340とエンドリング310の締結強度を確保できる。
【符号の説明】
【0061】
100…回転電機、200…固定子、210…固定子鉄心、220…コイル、230…金属製ハウジング、240…ボビン、300…回転子、310a…エンドリング、310b…エンドリング、320a…平面、320b…平面、320c…接着材露出面、320d…接着材露出面、330…回転軸、340…ハブ、400…回転子鉄心、410a…第1回転子鉄心、410b…第2回転子鉄心、420…磁石収納空間、421a…第1収納空間、421b…第2収納空間、430…開口部、440…連通部、450a…第1空隙、450b…第2空隙、500…磁石、600a…第1治具、600b…第2治具、610…非粘着性樹脂被膜、620…加圧用シャフト、630…加圧用ナット、640…接着剤注入孔、650…治具ハブ、700…接着剤、800…空気
図1
図2
図3
図4(a)】
図4(b)】
図4(c)】
図4(d)】
図5
図6