特開 2022-144817 埋め込み磁石同期モータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022144817

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】埋め込み磁石同期モータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/02 20060101AFI20220926BHJP

   H02K 1/27 20220101ALI20220926BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

H02K15/02 K

H02K1/27 501D

H02K1/27 501K

H02K1/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021045990

(22)【出願日】2021-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒尾 匠

(72)【発明者】

【氏名】金子 庸人

【テーマコード（参考）】

5H601

5H615

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H601AA09

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601EE12

5H601GA02

5H601GA23

5H601GA24

5H601GA32

5H601GA33

5H601GA37

5H601GA40

5H601GC03

5H601GC12

5H601GD03

5H601GD07

5H601GD08

5H601GD10

5H601HH12

5H601JJ05

5H601KK01

5H601KK08

5H601KK26

5H601KK30

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP02

5H615SS03

5H615SS05

5H615SS44

5H622AA03

5H622CA02

5H622CA07

5H622CB03

5H622CB05

5H622PP10

5H622PP20

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ロータに複数の分割コアを備えてなる埋め込み磁石同期モータを、精度よく短時間で製造することができる製造方法を提供する。
【解決手段】磁石４０が埋め込まれたロータＲＴを有する埋め込み磁石同期モータの製造方法であって、ロータは、回転軸の外周側に周方向に配列された複数の分割コア３０と、複数の分割コアに接合された樹脂モールド部５０と、を備える。埋め込み磁石同期モータの製造方法は、複数の分割コアに対応するコア部と、複数の分割コア部を互いに接続する接続部とを有する複数の板状部材を、軸方向に積層する第１のステップと、第１のステップにより複数の板状部材を積層した状態で、樹脂モールド部を形成する第２のステップと、第２のステップにより、複数の板状部材と、樹脂モールド部とが一体に形成された状態で、複数の板状部材の接続部を除去する第３のステップと、備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁石が埋め込まれたロータを有する埋め込み磁石同期モータの製造方法であって、
前記ロータは、
回転軸の外周側に周方向に配列された複数の分割コアと、
前記複数の分割コアに接合された樹脂モールド部と、
を備え、
前記埋め込み磁石同期モータの製造方法は、
前記複数の分割コアに対応するコア部と、前記複数の分割コア部を互いに接続する接続部とを有する複数の板状部材を、軸方向に積層する第１のステップと、
前記第１のステップにより前記複数の板状部材を積層した状態で、前記樹脂モールド部を形成する第２のステップと、
前記第２のステップにより、前記複数の板状部材と、前記樹脂モールド部とが一体に形成された状態で、前記複数の板状部材の前記接続部を除去する第３のステップと、
を備える、埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【請求項2】

前記接続部は、前記複数のコア部の外周側において、前記複数のコア部を互いに接続する、請求項１に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【請求項3】

前記接続部は環状に形成され、前記接続部の内周端に前記複数のコア部のそれぞれが接続されている、請求項２に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【請求項4】

前記第２のステップでは、打ち抜きにより前記複数の板状部材の前記接続部が除去される、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【請求項5】

前記ロータは、
前記複数の分割コアから内周側に離れて配置された、環状のインナーコアをさらに備え、
前記第２のステップでは、前記樹脂モールド部により、前記インナーコアと、前記複数の板状部材と、前記樹脂モールド部とが一体に形成される、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、埋め込み磁石同期モータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、磁石を有するロータを備える埋め込み磁石同期モータが開示されている。ロータは複数の分割コアと、分割コアを励磁する複数の永久磁石と、を備え、これらの部材は、互いにモールド樹脂部により固定されている。このモータでは、モールド樹脂部により分割コアからの磁束漏れが抑制されるという利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０３３３０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたモータでは、複数の分割コアをモールド樹脂部により固定するインサート成形を行う場合、多数の分割コアを正確な位置にセットする必要がある。しかし、分割コアをセットする作業は煩雑であり、工程に長時間を要するという問題がある。

【0005】

本発明は、ロータに複数の分割コアを備えてなる埋め込み磁石同期モータを、精度よく短時間で製造することができる製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、
磁石が埋め込まれたロータを有する埋め込み磁石同期モータの製造方法であって、
前記ロータは、
回転軸の外周側に周方向に配列された複数の分割コアと、
前記複数の分割コアに接合された樹脂モールド部と、
を備え、
前記埋め込み磁石同期モータの製造方法は、
前記複数の分割コアに対応するコア部と、前記複数の分割コア部を互いに接続する接続部とを有する複数の板状部材を、軸方向に積層する第１のステップと、
前記第１のステップにより前記複数の板状部材を積層した状態で、前記樹脂モールド部を形成する第２のステップと、
前記第２のステップにより、前記複数の板状部材と、前記樹脂モールド部とが一体に形成された状態で、前記複数の板状部材の前記接続部を除去する第３のステップと、
を備える、埋め込み磁石同期モータの製造方法を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ロータに複数の分割コアを備えてなる埋め込み磁石同期モータを、精度よく短時間で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータユニットを軸方向から視た図である。

【図1A】本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータユニットを示す斜視図である。

【図2】インナーコアおよびアウターコアを構成する鉄板を積層した状態を示す斜視図である。

【図3】インナーコアおよびアウターコアを構成する鉄板を軸方向から視た図である。

【図4】樹脂モールド部を成形した後の状態を示す斜視図である。

【図5】樹脂モールド部の形状を示す斜視図である。

【図6】樹脂モールド部を成形した後の成形体を軸方向から視た図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。

【0010】

図１は、本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータユニットを軸方向から視た図、図１Ａは、本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータユニットを示す斜視図、図２は、インナーコアおよびアウターコアを構成する鉄板を積層した状態を示す斜視図、図３は、インナーコアおよびアウターコアを構成する鉄板を軸方向から視た図、図４は、樹脂モールド部を成形した後の状態を示す斜視図、図５は、樹脂モールド部の形状を示す斜視図、図６は、樹脂モールド部を成形した後の成形体を軸方向から視た図である。

【0011】

なお、以下の記載において、軸方向、径方向、周方向、内周側、外周側は、ロータの回転軸の軸心を基準として定義されている。

【0012】

図１、図１Ａに示すように、ロータユニットＲＴ（ロータの一例）は、回転軸（不図示）に圧入される環状のインナーコア２０（図２）と、インナーコア２０の外周側において、周方向に配列され、磁極にそれぞれ対応する複数（１０個）のアウターコア３０（分割コアの一例）と、互いに隣接するアウターコア３０の間にそれぞれ配置された複数（１０個）の磁石４０（図１）と、インナーコア２０およびアウターコア３０に接合された樹脂モールド部５０（図１、図５）と、を備える。アウターコア３０は、磁石４０の磁束を固定子（不図示）の側へ導入する磁性部材として機能する。

【0013】

このように、ロータユニットＲＴは、磁石４０が周方向に配列されるスポーク型のロータを構成する。

【0014】

なお、図１Ａでは、磁石４０（図１）が、未装着である状態を示している。図１Ａでは、磁石４０が装着されるべき部位４０Ａが示されている。

【0015】

ロータユニットＲＴは、インナーコア２０に形成された軸方向に延びる円柱状の貫通孔２１（図１）を回転軸に圧入することにより回転軸に取り付けられる。このため、ロータユニットＲＴが回転軸に対して強固に固定され、強いトルクに対する耐性を確保することができる。

【0016】

また、インナーコア２０とアウターコア３０は、インナーコア２０とアウターコア３０との間に介在する樹脂モールド部５０により位置的、磁気的に分離して設けられている。このため、アウターコア３０からインナーコア２０への磁束漏れ、およびアウターコア３０から回転軸への磁束漏れを効果的に抑制することができる。

【0017】

なお、本実施例では、磁極の数が１０の場合を示しているが、極数は任意である。

【0018】

インナーコア２０は、例えば、それぞれ図２～図４に示す形状の所定枚数の鉄板２０Ａを、軸方向に積層することで構成される。鉄板２０Ａには、回転軸が貫通する貫通孔２１に対応する開口２１Ａ（図２、図３）が形成されている。インナーコア２０は、任意の金属材料を用いて構成することができ、非磁性材料を用いてもよい。例えば、鉄板２０Ａに代えて、非磁性材からなる金属板を積層してインナーコア２０を構成してもよい。インナーコア２０の材質には、アウターコア３０と同様の磁気特性は要求されないため、高価な電磁鋼板を使用する必要はなく、任意の金属材料を使用することができる。

【0019】

一方、アウターコア３０（板状部材の一例）は、例えば、それぞれ図２～図４に示す形状の所定枚数の鉄板３０Ａを、軸方向に積層することで構成される。アウターコア３０は、冷間圧延鋼板のほか、任意の素材の鉄板を用いて構成することができる。また、アウターコア３０は、任意の磁性材による板状部材（例えば、電磁鋼板）を用いて構成してもよい。アウターコア３０に要求される磁気特性を満たすような磁性材が、適宜、使用される。

【0020】

図３に示すように、鉄板３０Ａは、アウターコア３０に対応する複数のコア部Ｃと、周方向に配列するコア部Ｃを外周側から接続する環状の接続部Ｒを有する。接続部Ｒは、複数のコア部Ｃの外周側において、コア部Ｃを互いに接続し、それぞれのコア部Ｃは、接続部Ｒの内周端に接続されている。本実施例では、積層された鉄板３０Ａの接続部Ｒを除去する工程を経て、ロータが作製される。ロータの製造方法については後述する。

【0021】

磁石４０は、回転軸の周りに、均等の角度で（３６°ずつずれて）配置される。アウターコア３０は、互いに隣接する磁石４０に挟まれた位置において、回転軸の周りに均等の角度で（３６°ずつずれて）配置される。

【0022】

磁石４０は、軸方向に延びる直方体形状とされ、図１、図１Ａに示すように、互いに隣接する磁石４０のＮ極どうし、またはＳ極どうしが対向する方向に配置される。これにより、アウターコア３０のそれぞれは、周方向にＮ極およびＳ極を交互に繰り返す磁極として機能する。

【0023】

また、図３に示すように、鉄板２０Ａには、貫通孔２２Ａが形成されている。貫通孔２２Ａは積層された鉄板２０Ａ、すなわちインナーコア２０を軸方向に貫く円柱形状の貫通孔２２（図２）を形成する。この円柱形状の貫通孔２２は、樹脂モールド部５０の柱部５０Ｃ（図５）に対応している。

【0024】

さらに、鉄板３０Ａのコア部Ｃには、貫通孔３２Ａが形成されている。貫通孔３２Ａはアウターコア３０を軸方向に貫く円柱形状の貫通孔３２（図１～図２）を形成する。この円柱形状の貫通孔３２は、樹脂モールド部５０の柱部５１Ｃ（図５）に対応している。

【0025】

なお、本実施例では、インナーコア２０を軸方向に貫通する樹脂モールド部５０の柱部５０Ｃ、およびアウターコア３０を軸方向に貫通する樹脂モールド部５０の柱部５１Ｃを設けることにより、樹脂の肉厚を増すことなくゲートから反ゲートまでの樹脂の流路を確保することができ、樹脂の充填不足を補うことができる。また、樹脂モールド部５０が柱部５０Ｃ、５１Ｃを有することにより、硬化時において樹脂が収縮する際のインナーコア２０およびアウターコア３０の傾きや位置ずれを抑制できるなどの効果がある。

【0026】

鉄板３０Ａのコア部Ｃにおける外周部には、周方向に突出する２つの突出部３３Ａ（図１、図３、図６）が形成されている。突出部３３Ａは、隣接する鉄板３０Ａの突出部３３Ａと周方向に対向して形成されており、磁石４０の外周側への脱落を防止する機能を有する。

【0027】

インナーコア２０（鉄板２０Ａ）と対向する鉄板３０Ａの内周面には、外周側に窪んだ凹部３５（図１、図２、図３）が形成されている。互いに積層される鉄板３０Ａの凹部３５は、軸方向に連通して、アウターコア３０の溝部Ｄ（図１～図２）を形成する。溝部Ｄは、アウターコア３０の内周面において内周側に向けて開口し、軸方向に延設される。この溝部Ｄは、プレス加工時における鉄板２０Ａの位置決めに利用される。

【0028】

次に、ロータの製造方法について説明する。

【0029】

図２および図３に示すように、樹脂成型加工時には、所定枚数の鉄板２０Ａおよび鉄板３０Ａを積層した状態で金型にセットする。このとき、上記のように、鉄板３０Ａは、アウターコア３０に対応する１０個のコア部Ｃが、環状の接続部Ｒによって互いに連結された一体形状とされている。このため、分割コアごとに部材をセットする必要がなく、鉄板３０Ａを金型に容易にセットすることができる。また、コア部Ｃの位置は、鉄板３０Ａの形状の精度（例えば、打ち抜き精度）により決まるため、アウターコア３０の位置について高い精度を確保することができる。なお、磁石４０が装着される部位４０Ａ（図１Ａ、図４、図６）には、対応する形状の金型部材が配置される。また、溝部Ｄを含み、軸方向に貫通する貫通孔５２（図１）にも、対応する形状の金型部材が配置される。

【0030】

次に、金型を閉めると、鉄板２０Ａおよび鉄板３０Ａが所定の位置に固定される。

【0031】

この状態で、樹脂を金型内に充填し、硬化させると、図４、図６に示すように、樹脂モールド部５０によって鉄板２０Ａおよび鉄板３０Ａが固定される。また、積層された鉄板２０Ａの貫通孔２２Ａ、および鉄板３０Ａの貫通孔３２Ａに充填された樹脂により、柱部５０Ｃおよび柱部５１Ｃが形成される（図５）。

【0032】

次に、樹脂モールド部５０によって鉄板３０Ａの外周部を打ち抜きによって分離、除去する。この工程では、図３、図６に示す切断面３４Ａに沿って、切断面３４Ａより外周側に位置する接続部Ｒが除去される。切断面３４Ａは、接続部Ｒの内周端に対応する。これにより鉄板３０Ａのうち１０個のコア部ＣのみがロータユニットＲＴに残され、各コア部Ｃが、周方向に分離して配置された１０個のアウターコア３０を構成することになる。本実施例では、周方向に互いに隣接するアウターコア３０間の接合部を、あらかじめハーフブランク工法を用いて半抜き状態に形成することができる（例えば、ここでの参照により本願明細書に組み込まれる特許第５８６４８３９号公報参照）。これにより、鉄板３０Ａの外周部を打ち抜く際に、隣接するアウターコア３０が互いに正確な位置で周方向に係合された状態が維持され、容易に精度のよいロータユニットＲＴを得ることができる。なお、樹脂モールド部５０を切断面３４Ａよりも外周側まで拡張して成形しておき、打ち抜き工程において、樹脂モールド部５０の一部、すなわち樹脂モールド部５０の外周部分を接続部Ｒとともに除去してもよい。

【0033】

次に、樹脂モールド部５０の所定の部位４０Ａ（図１Ａ、図４）に磁石４０を挿入することにより、ロータユニットＲＴが作成される。

【0034】

次に、以上のようにして作成されたロータユニットＲＴを回転軸に圧入することにより、ロータユニットＲＴが回転軸に取り付けられる。圧入を用いた取り付けにより、上記のように、コアユニットＣＵが回転軸に対して強固に固定され、強いトルクに対する耐性を確保することができる。

【0035】

以上説明したように、本実施例によれば、鉄板３０Ａは、アウターコア３０に対応する１０個のコア部Ｃが、環状の接続部Ｒによって互いに連結された一体形状とされている。このため、鉄板３０Ａを金型にセットする作業が容易となるとともに、アウターコア３０の位置精度を向上させることができる。樹脂モールド部５０を成形した後に、鉄板３０Ａの接続部Ｒを除去することにより、高精度のロータユニットＲＴを精度よく短時間で製造することができる。

【0036】

以上、実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部または複数を組み合わせることも可能である。

【0037】

なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。

【0038】

［付記１］
磁石（４０）が埋め込まれたロータ（ＲＴ）を有する埋め込み磁石同期モータの製造方法であって、
前記ロータは、
回転軸の外周側に周方向に配列された複数の分割コア（３０）と、
前記複数の分割コアに接合された樹脂モールド部（５０）と、
を備え、
前記埋め込み磁石同期モータの製造方法は、
前記複数の分割コアに対応するコア部（Ｃ）と、前記複数の分割コア部を互いに接続する接続部（Ｒ）とを有する複数の板状部材（３０Ａ）を、軸方向に積層する第１のステップと、
前記第１のステップにより前記複数の板状部材を積層した状態で、前記樹脂モールド部を形成する第２のステップと、
前記第２のステップにより、前記複数の板状部材と、前記樹脂モールド部とが一体に形成された状態で、前記複数の板状部材の前記接続部を除去する第３のステップと、
を備える、埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【0039】

付記１の構成によれば、コア部と、接続部とを有する複数の板状部材を積層した状態で、樹脂モールド部を形成した後に、複数の板状部材の前記接続部を除去するので、ロータを容易に作成できるとともに、分割コアの位置精度を向上させることができる。

【0040】

［付記２］
前記接続部は、前記複数のコア部の外周側において、前記複数のコア部を互いに接続する、付記１に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【0041】

付記２の構成によれば、接続部は、複数のコア部の外周側においてコア部を互いに接続するので、第３のステップにおいて容易に接続部を除去することができる。

【0042】

［付記３］
前記接続部は環状に形成され、前記接続部の内周端（３４Ａ）に前記複数のコア部のそれぞれが接続されている、付記２に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【0043】

付記３の構成によれば、第３のステップにおいて接続部の内周端を切断することにより、容易に接続部を除去することができる。

【0044】

［付記４］
前記第２のステップでは、打ち抜きにより前記複数の板状部材の前記接続部が除去される、付記１～付記３のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【0045】

付記４の構成によれば、複数の板状部材の接続部を、短時間で容易に除去できる。

【0046】

［付記５］
前記ロータは、
前記複数の分割コアから内周側に離れて配置された、環状のインナーコアをさらに備え、
前記第２のステップでは、前記樹脂モールド部により、前記インナーコアと、前記複数の板状部材と、前記樹脂モールド部とが一体に形成される、付記１～付記４のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータの製造方法。

【0047】

付記５の構成によれば、インナーコアを介して、分割コア、磁石および樹脂モールド部を強固に回転軸に固定することが可能となる。

【符号の説明】

【0048】

２０ インナーコア
３０ アウターコア
３０Ａ 鉄板
４０ 磁石
５０ 樹脂モールド部
Ｃ コア部
Ｒ 接続部
ＲＴ ロータユニット

【図1】

【図1A】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】