特開 2024-159330 ロータの製造方法

(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】P2024159330

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】ロータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023075262

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 浩

(72)【発明者】

【氏名】西村 浩介

(72)【発明者】

【氏名】道山 学

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622AA02

5H622CA02

5H622CA10

5H622CB01

5H622CB05

5H622DD04

5H622PP20

5H622QA03

(57)【要約】

【課題】スロットの位置に対してゲートの位置がずれてしまうことを回避する。
【解決手段】ロータ１０は、複数のボンド磁石１２と、ロータコア１４とを有する。ロータコアは、複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロット２２を有するコアシート１８が複数積層されて形成され、複数のコアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有する。複数のコアシートは、複数のスロットとそれぞれ連通する複数のゲート２６を有するコアシート１８Ａを含む。第１型３６及び第２型３８を有する金型３４のうちの第１型は、ランナ４６を有する。ランナは、ロータコアの周方向に沿って環状に形成され、第１型及び第２型が型締めされた状態において、各ゲートと連通し、各ゲートを通じて磁石用材料を各スロットに注入する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のボンド磁石（１２）と、
前記複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロット（２２）を有するコアシート（１８）が複数積層されて形成され、複数の前記コアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有するロータコア（１４）と、
を有するロータ（１０）の製造方法において、
第１型（３６）及び第２型（３８）を有する金型（３４）のうちの前記第２型に前記ロータコアをインサートするインサート工程と、
前記第１型及び前記第２型を型締めする型締め工程と、
前記ボンド磁石となる磁石用材料を前記複数のスロットに注入し、前記磁石用材料から前記ボンド磁石を成形する成形工程と、
を備え、
複数の前記コアシートは、前記複数のスロットとそれぞれ連通する複数のゲート（２６）を有するコアシート（１８Ａ）を含み、
前記第１型は、前記ロータコアの周方向に沿って環状に形成され、前記第１型及び前記第２型が型締めされた状態において、各前記ゲートと連通し、各前記ゲートを通じて前記磁石用材料を各前記スロットに注入するランナ（４６）を有する、
ロータの製造方法。

【請求項2】

前記コアシートは、シャフトが挿入される挿入穴（２０）と、前記挿入穴の内周面（２０Ａ）に形成された複数の凹部（２４）とを有し、
前記第１型は、前記ロータコアの周方向に沿って環状に形成され、前記第１型及び前記第２型が型締めされた状態において、前記複数の凹部を封止する封止部（５２）を有する、
請求項１に記載のロータの製造方法。

【請求項3】

前記ゲートは、前記スロットの中央部と連通している、
請求項１又は請求項２に記載のロータの製造方法。

【請求項4】

複数のボンド磁石（１２）と、
前記複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロット（２２）を有するコアシート（１８）が複数積層されて形成され、複数の前記コアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有するロータコア（１４）と、
を有し、
複数の前記コアシートは、前記複数のスロットとそれぞれ連通する複数のゲート（２６）を有するコアシート（１８Ａ）を含む、
ロータ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、ロータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）モータに適用されるロータが開示されている。ロータは、複数のボンド磁石と、ロータコアとを備える。ロータコアは、複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロットを有するコアシートが複数積層されて形成される。

【0003】

このロータの製造方法は、第１型及び第２型を有する金型のうちの第２型にロータコアをインサートするインサート工程と、第１型及び第２型の型締めを行う型締め工程と、ボンド磁石となる磁石用材料を複数のスロットに注入し、磁石用材料からボンド磁石を成形する成形工程とを備える。

【0004】

第１型は、放射状に延びる複数のランナを有しており、各ランナの先端には、開口が形成されている。そして、成形工程では、各スロットに対してランナから開口を通じて磁石用材料が注入される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－３４７６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ロータコアとして、複数のコアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有するロータコアがある。ここで、複数のコアシートの厚みにばらつきがある場合には、ロータコアの軸長を所望の長さにするために、コアシートの枚数が調節される。

【0007】

しかしながら、スキュー構造を有するロータコアにおいて、コアシートの枚数が調節されると、ロータコアの端部に位置するコアシートの周方向の位置がコアシートの枚数によって変わる。このため、ランナにゲートが形成されていると、スロットの位置に対してゲートの位置がずれてしまう場合がある。この場合、磁石用材料から形成されるボンド磁石の品質に影響する虞がある。したがって、スキュー構造を有するロータコアにおいて、コアシートの枚数が調節される場合でも、スロットの位置に対してゲートの位置がずれてしまうことを回避できることが望まれる。

【0008】

本開示の技術は、上記課題に鑑みてなされたものであって、スキュー構造を有するロータコアにおいて、コアシートの枚数が調節されることにより、ロータコアの端部に位置するコアシートの周方向の位置がコアシートの枚数によって変わる場合でも、スロットの位置に対してゲートの位置がずれてしまうことを回避することができるロータの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】

【0009】

上記課題を解決するために、本開示の技術の第１態様に係るロータの製造方法は、複数のボンド磁石（１２）と、前記複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロット（２２）を有するコアシート（１８）が複数積層されて形成され、複数の前記コアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有するロータコア（１４）と、を有するロータ（１０）の製造方法において、第１型（３６）及び第２型（３８）を有する金型（３４）のうちの前記第２型に前記ロータコアをインサートするインサート工程と、前記第１型及び前記第２型を型締めする型締め工程と、前記ボンド磁石となる磁石用材料を前記複数のスロットに注入し、前記磁石用材料から前記ボンド磁石を成形する成形工程と、を備え、複数の前記コアシートは、前記複数のスロットとそれぞれ連通する複数のゲート（２６）を有するコアシート（１８Ａ）を含み、前記第１型は、前記ロータコアの周方向に沿って環状に形成され、前記第１型及び前記第２型が型締めされた状態において、各前記ゲートと連通し、各前記ゲートを通じて前記磁石用材料を各前記スロットに注入するランナ（４６）を有する。

【0010】

また、上記課題を解決するために、本開示の技術の第２態様に係るロータは、複数のボンド磁石（１２）と、前記複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロット（２２）を有するコアシート（１８）が複数積層されて形成され、複数の前記コアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有するロータコア（１４）と、を有し、複数の前記コアシートは、前記複数のスロットとそれぞれ連通する複数のゲート（２６）を有するコアシート（１８Ａ）を含む。

【0011】

本開示の技術に係るロータの製造方法によれば、スキュー構造を有するロータコアにおいて、コアシートの枚数が調節されることにより、ロータコアの端部に位置するコアシートの周方向の位置がコアシートの枚数によって変わる場合でも、スロットの位置に対してゲートの位置がずれてしまうことを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の技術の一実施形態に係るロータの斜視図である。

【図2】本開示の技術の一実施形態に係るコアシートの斜視図である。

【図3】本開示の技術の一実施形態に係る別のコアシートの斜視図である。

【図4】本開示の技術の一実施形態に係るロータコアの斜視図である。

【図5】本開示の技術の一実施形態に係るロータコアの拡大斜視図である。

【図6】本開示の技術の一実施形態に係る金型を模式的に示す縦断面である。

【図7】本開示の技術の一実施形態に係るロータコアとランナとの位置関係を示す斜視図である。

【図8】本開示の技術の一実施形態に係る第１封止部によって複数の凹部のうちの一の凹部が封止されている態様を模式的に示す縦断面図である。

【図9】本開示の技術の一実施形態に係るロータの製造方法の前半工程を模式的に説明する説明図である。

【図10】本開示の技術の一実施形態に係るロータの製造方法の後半工程を模式的に説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の技術の一実施形態について説明する。

【0014】

はじめに、本実施形態に係るロータ１０について説明する。

【0015】

図１に示す本実施形態に係るロータ１０は、ＩＰＭモータに適用されるロータである。ロータ１０は、複数のボンド磁石１２と、ロータコア１４と、シャフト１６とを有する。ロータコア１４は、複数のコアシート１８を有する。各コアシート１８は、円板状に形成されている。ロータコア１４は、複数のコアシート１８が積層されて形成されている。コアシート１８は、例えば、電磁鋼板によって形成される。

【0016】

各コアシート１８の中央部には、挿入穴２０が形成されている。挿入穴２０は、コアシート１８の板厚方向に貫通している。コアシート１８の板厚方向は、ロータコア１４の軸方向と同じ方向である。各コアシート１８の挿入穴２０には、シャフト１６が圧入されている。

【0017】

各コアシート１８における挿入穴２０よりも径方向外側には、複数のスロット２２が形成されている。複数のスロット２２は、挿入穴２０の周囲に形成されている。複数のスロット２２は、コアシート１８の周方向に並んで形成されている。各スロット２２は、コアシート１８の板厚方向に貫通している。各スロット２２は、コアシート１８の板厚方向視でＵ字形状に形成されている。スロット２２は、Ｕ字形状の下部が挿入穴２０側に位置し、Ｕ字形状の上部がコアシート１８の外周側に位置する向きで形成されている。各スロット２２には、ボンド磁石１２が収容されている。なお、スロット２２の形状は、例えばＩ字形状などＵ字形状以外の形状でもよい。

【0018】

ロータコア１４を形成する複数のコアシート１８は、図２に示すコアシート１８Ａと、図３に示すコアシート１８Ｂの２種類のコアシートを含んでいる。コアシート１８Ａ及びコアシート１８Ｂは、いずれも複数の凹部２４を有する。複数の凹部２４は、挿入穴２０の内周面２０Ａに形成されている。つまり、複数の凹部２４は、それぞれ内周面２０Ａに開口する凹状に形成されている。複数の凹部２４は、コアシート１８の周方向に並んで形成されている。各凹部２４は、コアシート１８の板厚方向に貫通している。複数の凹部２４は、挿入穴２０にシャフト１６が圧入される際に内周面２０Ａの変形を補助する役割を果たす部分である。

【0019】

図２に示すように、コアシート１８Ａは、複数のゲート２６を有する。各ゲート２６は、各スロット２２に対して一つずつ形成されている。各ゲート２６は、各スロット２２と連通している。具体的には、各ゲート２６は、各スロット２２の中央部（すなわち、各スロット２２のＵ字形状の下部）から挿入穴２０に向けて延びる溝状に形成されている。各ゲート２６は、コアシート１８の板厚方向に貫通している。一方、図３に示すコアシート１８Ｂは、ゲート２６を有しない構成となっている。

【0020】

図４及び図５に示すように、複数のコアシート１８のうち軸方向一端側に位置する幾つかのコアシート１８には、コアシート１８Ａが用いられており、残余のコアシート１８には、コアシート１８Ｂが用いられている。ロータコア１４は、複数のコアシート１８が積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有している。

【0021】

スキュー構造を有するロータコア１４において、複数のコアシート１８に形成された各スロット２２は、スキューされた状態でロータコア１４の軸方向に連なっている。同様に、複数のコアシート１８に形成された各凹部２４は、スキューされた状態でロータコア１４の軸方向に連なっており、複数のコアシート１８Ａに形成された各ゲート２６は、スキューされた状態で複数のコアシート１８Ａの範囲でロータコア１４の軸方向に連なっている。

【0022】

次に、本実施形態に係るロータ１０の製造方法に用いられる成形装置３０について説明する。

【0023】

図６に示すように、本実施形態に係るロータ１０の製造方法には、成形装置３０が用いられる。成形装置３０は、射出設備３２と、金型３４とを備える。金型３４は、第１型３６と、第２型３８とを有する。一例として、第１型３６は、上型であり、第２型３８は、下型である。境界４０は、第１型３６と第２型３８との間の境界を示している。第２型３８は、ロータコア１４がインサートされるキャビティ４２を有する。キャビティ４２は、ロータコア１４の外形と同様の空間によって形成されている。また、第２型３８は、配向磁場体４４を有する。配向磁場体４４は、配向用の磁石を有する。配向磁場体４４は、キャビティ４２の周囲に配置されている。

【0024】

第１型３６は、ランナ４６と、スプル４８と有する。ランナ４６及びスプル４８は、第１型３６の型本体とは別体に構成されている。ランナ４６は、ロータコア１４の周方向に沿って環状に形成されている。ランナ４６は、ロータコア１４の周方向に沿って環状に形成された環状流路４６Ａを有する。

【0025】

スプル４８は、ランナ４６の周方向の一部と接続されている。スプル４８には、射出設備３２が接続される。スプル４８は、ランナ４６に形成された環状流路４６Ａと射出設備３２に形成された射出口とを連通する連通流路４８Ａを有する。

【0026】

第１型３６は、第１封止部５２と、第２封止部５４と有する。第１封止部５２は、第１型３６における第２型３８側の面のうちのランナ４６よりも内側の領域によって形成されている。第１封止部５２は、複数の凹部２４と対応する位置に形成されている。第１封止部５２は、ロータコア１４の周方向に沿って環状に形成されている。第１封止部５２は、第１型３６及び第２型３８が型締めされた状態において、複数の凹部２４を封止する。第１封止部５２は、本開示の技術における「封止部」の一例である。

【0027】

第２封止部５４は、第１型３６における第２型３８側の面のうちの第１封止部５２よりも内側の領域によって形成されている。第２封止部５４は、挿入穴２０と対応する位置に形成されている。第２封止部５４は、円形に形成されている。第２封止部５４は、第１型３６及び第２型３８が型締めされた状態において、挿入穴２０を封止する。

【0028】

図７には、ロータコア１４とランナ４６との位置関係を示す。図６及び図７に示すように、ランナ４６は、第１型３６及び第２型３８が型締めされた状態において、各ゲート２６と連通する。射出設備３２は、ボンド磁石１２となる磁石用材料を射出する。磁石用材料は、バインダ樹脂に磁石粉末を混ぜ合わせた材料である。バインダ樹脂は、例えば熱可塑性樹脂によって形成され、磁石粉末は、例えば希土類異方性磁石粉末によって形成される。射出設備３２から射出された磁石用材料は、スプル４８、ランナ４６、及びゲート２６を通じて各スロット２２に注入される。

【0029】

ランナ４６には、複数の凸部５０が形成されている。複数の凸部５０は、ランナ４６の周方向に間隔を空けて形成されている。複数の凸部５０は、第２型３８とは反対側に突出している。凸部５０は、ランナ４６及びスプル４８によって複数のボンド磁石１２と一体に成形された成形物を、治具を用いて複数のボンド磁石１２から切り離す際に使用される。具体的には、治具は、複数の凸部５０を含むランナ４６の全体を覆う形状とされ、複数の凸部５０と係合される。そして、治具をロータコア１４の軸周りに回転させることにより、成形物が複数のボンド磁石１２から切り離される。

【0030】

図８には、第１封止部５２によって複数の凹部２４のうちの一の凹部２４が封止されている態様を模式的に示す。金型３４は、複数のコアシート１８に形成された凹部２４に挿入される入れ子５６を有する。ロータコア１４がスキュー構造を有することにより、ロータコア１４の端部に位置するコアシート１８Ａに形成された凹部２４の側面と入れ子５６との間には隙間５８が生じるが、隙間５８を含む凹部２４の全体は、第１封止部５２によって封止される。

【0031】

次に、本実施形態に係るロータ１０の製造方法について説明する。

【0032】

図９及び図１０に示すように、本実施形態に係るロータ１０の製造方法は、準備工程Ａと、インサート工程Ｂと、型締め工程Ｃと、成形工程Ｄと、型開き工程Ｅと、取り出し工程Ｆとを備える。

【0033】

準備工程Ａでは、第１型３６及び第２型３８が型開きした状態とされる。インサート工程Ｂでは、第２型３８にロータコア１４がインサートされる。型締め工程Ｃでは、第１型３６及び第２型３８が型締めされる。第１型３６及び第２型３８が型締めされた状態では、複数の凹部２４が第１封止部５２によって封止され、挿入穴２０が第２封止部５４によって封止される（図６参照）。

【0034】

成形工程Ｄでは、ボンド磁石１２となる磁石用材料が射出設備３２から射出される。射出設備３２から射出された磁石用材料は、スプル４８、ランナ４６、及びゲート２６を通じて各スロット２２に注入される。各スロット２２に注入された磁石用材料に含まれる磁石粉末は、配向磁場体４４によって配向される。磁石用材料に含まれるバインダ樹脂が固化することにより、磁石用材料からボンド磁石１２が成形される。そして、ボンド磁石１２及びロータコア１４が一体化される。

【0035】

型開き工程Ｅでは、第１型３６及び第２型３８が型開きされる。取り出し工程Ｆでは、第２型３８からロータコア１４、ランナ４６、及びスプル４８が取り出される。第２型３８から取り出されたランナ４６及びスプル４８は、脱磁される。また、ランナ４６及びスプル４８によって複数のボンド磁石１２と一体に成形された成形物は、治具を用いて複数のボンド磁石１２から切り離される。そして、図示を省略するが、挿入穴２０にシャフト１６（図１参照）が圧入される。以上の各工程を経て、図１に示すロータ１０が得られる。

【0036】

次に、本実施形態の効果について説明する。

【0037】

本実施形態において、複数のコアシート１８のうちのコアシート１８Ａは、複数のスロット２２とそれぞれ連通する複数のゲート２６を有する（図２及び図５参照）。つまり、ゲート２６がランナ４６ではなく、コアシート１８に形成されている。したがって、スキュー構造を有するロータコア１４において、コアシート１８の枚数が調節されることにより、ロータコア１４の端部に位置するコアシート１８Ａの周方向の位置がコアシート１８の枚数によって変わる場合でも、スロット２２の位置に対してゲート２６の位置がずれてしまうことを回避することができる。

【0038】

また、ゲート２６は、スロット２２の中央部と連通している。したがって、例えば、ゲート２６がスロット２２の中央部からずれた位置と連通している場合に比して、ボンド磁石１２の成形性を向上させることができる。

【0039】

また、ランナ４６は、ロータコア１４の周方向に沿って環状に形成されており、第１型３６及び第２型３８が型締めされた状態において、各ゲート２６と連通する（図６参照）。したがって、ロータコア１４の端部に位置するコアシート１８Ａの周方向の位置（ひいては、コアシート１８Ａの各ゲート２６の位置）がコアシート１８の枚数によって変わる場合でも、ランナ４６と各ゲート２６とが連通した状態を維持することができる。

【0040】

また、コアシート１８は、シャフト１６が挿入される挿入穴２０と、挿入穴２０の内周面２０Ａに形成された複数の凹部２４とを有し、第１型３６は、第１型３６及び第２型３８が型締めされた状態において、複数の凹部２４を封止する第１封止部５２を有する（図６参照）。ここで、第１封止部５２は、ロータコア１４の周方向に沿って環状に形成されている。したがって、ロータコア１４の端部に位置するコアシート１８Ａの周方向の位置（ひいては、コアシート１８Ａの各凹部２４の位置）がコアシート１８の枚数によって変わる場合でも、第１封止部５２によって各凹部２４を封止した状態を維持することができる。

【0041】

特に、ロータコア１４がスキュー構造を有することにより、ロータコア１４の端部に位置するコアシート１８Ａに形成された凹部２４の側面と入れ子５６との間に隙間５８（図８参照）が生じても、隙間５８を含む凹部２４の全体を第１封止部５２によって封止した状態に維持することができる。

【0042】

なお、挿入穴２０の内周面２０Ａに形成された複数の凹部２４を第１封止部５２によって封止する構成は、スキュー構造を有しないロータコアに対して適用されてもよい。

【0043】

以上、本実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【0044】

以下、本実施形態の特徴を示す。
（付記１）
複数のボンド磁石（１２）と、
前記複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロット（２２）を有するコアシート（１８）が複数積層されて形成され、複数の前記コアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有するロータコア（１４）と、
を有するロータ（１０）の製造方法において、
第１型（３６）及び第２型（３８）を有する金型（３４）のうちの前記第２型に前記ロータコアをインサートするインサート工程と、
前記第１型及び前記第２型を型締めする型締め工程と、
前記ボンド磁石となる磁石用材料を前記複数のスロットに注入し、前記磁石用材料から前記ボンド磁石を成形する成形工程と、
を備え、
複数の前記コアシートは、前記複数のスロットとそれぞれ連通する複数のゲート（２６）を有するコアシート（１８Ａ）を含み、
前記第１型は、前記ロータコアの周方向に沿って環状に形成され、前記第１型及び前記第２型が型締めされた状態において、各前記ゲートと連通し、各前記ゲートを通じて前記磁石用材料を各前記スロットに注入するランナ（４６）を有する、
ロータの製造方法。
（付記２）
前記コアシートは、シャフトが挿入される挿入穴（２０）と、前記挿入穴の内周面（２０Ａ）に形成された複数の凹部（２４）とを有し、
前記第１型は、前記ロータコアの周方向に沿って環状に形成され、前記第１型及び前記第２型が型締めされた状態において、前記複数の凹部を封止する封止部（５２）を有する、
付記１に記載のロータの製造方法。
（付記３）
前記ゲートは、前記スロットの中央部と連通している、
付記１又は付記２に記載のロータの製造方法。
（付記４）
複数のボンド磁石（１２）と、
前記複数のボンド磁石をそれぞれ収容する複数のスロット（２２）を有するコアシート（１８）が複数積層されて形成され、複数の前記コアシートが積層位置に応じて周方向へずれたスキュー構造を有するロータコア（１４）と、
を有し、
複数の前記コアシートは、前記複数のスロットとそれぞれ連通する複数のゲート（２６）を有するコアシート（１８Ａ）を含む、
ロータ（１０）。

【符号の説明】

【0045】

１０…ロータ、１２…ボンド磁石、１４…ロータコア、１６…シャフト、１８…コアシート、２０…挿入穴、２０Ａ…内周面、２２…スロット、２４…凹部、２６…ゲート、３０…成形装置、３２…射出設備、３４…金型、３６…第１型、３８…第２型、４０…境界、４２…キャビティ、４４…配向磁場体、４６…ランナ、４６Ａ…環状流路、４８…スプル、４８Ａ…連通流路、５０…凸部、５２…第１封止部、５４…第２封止部、５６…入れ子、５８…隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】