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発明の名称 回転電機のロータおよびその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−49787(P2007−49787A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−229670(P2005−229670)
出願日 平成17年8月8日(2005.8.8)
代理人 【識別番号】100064746
【弁理士】
【氏名又は名称】深見 久郎
発明者 松本 克成
要約 課題
回転シャフトとロータコアとが強く結合した回転電機のロータを提供する。

解決手段
回転電機のロータ2は、回転シャフト20と、回転シャフト20の外周に設けられ、回転シャフト20の軸方向に沿って延びる孔31が設けられたロータコア30と、孔31に挿入される永久磁石40とを備える。回転シャフト20とロータコア30とは凹部21と凸部32により係合している。孔31に樹脂60が注入されて永久磁石40が孔31に固定されるとともに、樹脂60が凹部21にも注入されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
回転シャフトと、
前記回転シャフトの外周に設けられ、前記回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、
前記孔に挿入される永久磁石とを備え、
前記回転シャフトと前記ロータコアとは凹凸により係合しており、前記孔に樹脂が注入されて前記永久磁石が前記孔に固定されているとともに、樹脂が前記凹凸に注入されている、回転電機のロータ。
【請求項2】
回転シャフトと、回転シャフトの外周に設けられ、回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、前記孔に挿入される永久磁石とを備え、前記回転シャフトと前記ロータコアとは凹凸により係合している回転電機のロータの製造方法であって、
前記孔および凹凸に樹脂を注入するための注入機構を前記孔および凹凸に向かい合わせて位置決めする工程と、
前記注入機構を用いて前記孔および凹凸に樹脂を注入する工程とを備え、
前記注入機構は、前記孔および前記凹凸の両方に樹脂を注入する第一注入部と、前記孔にのみ樹脂を注入する第二注入部とを有し、前記第一および第二注入部は樹脂を溜める第一および第二シリンダと、前記第一および第二シリンダに嵌め合わされて樹脂を押出す第一および第二ピストンとを含み、前記第一シリンダの断面積と前記第二シリンダの断面積との比率は、前記凹凸および前記孔に注入される樹脂量と前記孔に注入される樹脂量との比率とほぼ同一であり、前記第一および第二ピストンを同じ長さストロークさせることで前記樹脂を前記孔および凹凸に注入する、回転電機のロータの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、回転電機のロータおよびその製造方法に関し、より特定的には、ロータコアに永久磁石が埋込まれる回転電機のロータおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、回転電機の構造は、たとえば特開2001−178042号公報(特許文献1)、特開2002−369423号公報(特許文献2)、特開2004−40984号公報(特許文献3)、特開2002−247784号公報(特許文献4)、特開2002−34187号公報(特許文献5)に開示されている。
【特許文献1】特開2001−178042号公報
【特許文献2】特開2002−369423号公報
【特許文献3】特開2004−40984号公報
【特許文献4】特開2002−247784号公報
【特許文献5】特開2002−34187号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
特許文献1では、マグネットを固定するために、凹凸部と接着剤とを用いる技術が開示されている。
【0004】
特許文献2では、ロータコアと永久磁石の組付けのために、回り止め用の溝とアルミモールドとを用いる技術が開示されている。
【0005】
特許文献3では、電磁鋼板と軸とを多数のハブからなるセレーションで結合する構成が開示されている。
【0006】
特許文献4および特許文献5では永久磁石を樹脂モールドによって固定する技術が開示されている。
【0007】
ロータシャフト(回転シャフト)とロータコアとをキーによって結合し、このキーによりトルクを伝達する構成を採用した場合に、キーがキー溝の中で回転方向および回転逆方向に移動する。これにより、キー(凹凸部)に大きな応力が加わるという問題があった。また、ロータコアを積層電磁鋼板で構成した場合には、積層時にずれが生じ、電磁鋼板の一部分がキーと接触し、キーに大きな応力が加わるという問題があった。
【0008】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、回転シャフトとロータコアとの結合部分に加わる応力を低減することが可能な回転電機のロータおよびそ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】
この発明に従った回転電機のロータは、回転シャフトと、回転シャフトの外周に設けられ、回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、孔に挿入される永久磁石とを備える。回転シャフトとロータコアとは凹凸により係合しており、孔に樹脂が注入されて永久磁石が孔に固定されているとともに、樹脂が凹凸に注入されている。
【0010】
このように構成された回転電機のロータでは、樹脂が凹凸に注入されているため樹脂により凹凸が互いに回転方向に移動することなく凹凸により回転シャフトとロータコアとを確実に係合させることができる。また、凹凸の間に樹脂が介在しているため広い面積で凹凸間で力の伝達が行なわれる。そのため、結合部で部分的に大きな応力が生じることを防止できる。さらに、孔に注入された樹脂により孔内に永久磁石を確実に固定することができる。
【0011】
この発明に従った回転電機のロータの製造方法は、回転シャフトと、回転シャフトの外周に設けられ、回転シャフトの軸方向に沿って延びる孔が設けられたロータコアと、孔に挿入される永久磁石とを備え、回転シャフトとロータコアとは凹凸により係合している回転電機のロータの製造方法であって、孔および凹凸に樹脂を注入するための注入機構を孔および凹凸に向かい合わせて位置決めする工程と、注入機構を用いて孔および凹凸に樹脂を注入する工程とを備え、注入機構は、孔および凹凸の両方に樹脂を注入する第一注入部と、孔にのみ樹脂を注入する第二注入部とを有し、第一および第二注入部は樹脂を溜める第一および第二シリンダと、第一および第二シリンダに嵌め合わされて樹脂を押出す第一および第二ピストンとを含む。第一シリンダの断面積と第二シリンダの断面積との比率は、凹凸および孔に注入される樹脂量と孔に注入される樹脂量との比率とほぼ同一であり、第一および第二ピストンを同じ長さストロークさせることで樹脂を孔および凹凸に注入する。
【0012】
このように構成された回転電機のロータの製造方法では、第一注入部により、孔および凹凸の両方に樹脂を注入するため別々に樹脂を注入する場合に比べて注入工程を増加させることがない。
【0013】
さらに、第一および第二ピストンを同じ長さストロークさせることで樹脂を孔および凹凸に注入するため、同一の注入機構を用いて容易に孔および凹部に樹脂を注入することができる。
【発明の効果】
【0014】
この発明に従えば、回転シャフトとロータコアとが強力に固定される回転電機のロータおよびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰返さない。
【0016】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った回転電機の平面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1に従った回転電機1は、たとえば車両に搭載されるモータ/ジェネレータであり、中心部に設けられるロータ2と、ロータ2を取囲むステータ50とを有する。ロータ2は、回転シャフト20と、回転シャフト20の外周に設けられ、回転シャフト20の軸方向に沿って延びる孔31が設けられたロータコア30と、孔31に挿入される永久磁石40とを備える。回転シャフト20と、ロータコア30とは凹部21および凸部32により係合している。孔31に樹脂60が注入されて永久磁石40が孔31に固定されるとともに、樹脂60が凹部21に注入されている。
【0017】
ステータ50は円筒形状であって、U相、V相およびW相のコイルが巻かれている。ステータ50へのコイルの巻付け方法として、集中巻きおよび分布巻きのいずれをも採用することができる。
【0018】
ロータ2はステータ50の内周側に配置されており、回転軸10を中心として回転することが可能である。回転シャフト20は長手方向に延び、ほぼ円柱形状である。回転シャフト20の外周面の一部分に凹部21が設けられる。凹部21は図1では1箇所のみ示されているが、これに限られるものではなく、複数箇所の凹部21が設けられていてもよい。凹部21は回転軸10と平行に長手方向に延びるように設けられる。
【0019】
電磁鋼板を積層して構成されるロータコア30は円筒形状であり、その内周部に回転シャフト20が嵌合する。ロータコア30は磁性材料により構成され、その内部には孔31が設けられる。この実施の形態では6つの孔31が設けられるが、孔31の数は特に限定されるものではない。
【0020】
図1では、孔31が円周方向に沿って設けられるが、孔31の向きに関しては図1で示されるものに限られず、「V」字型に配置されてもよい。
【0021】
凹部21および孔31を埋込むように樹脂60が設けられる。樹脂60は接着剤として機能し、孔31内に永久磁石40を位置決めする。また、樹脂60は凹部21と凸部32との係合を確実なものとする。孔31に注入される樹脂と凹部21に注入される樹脂60は同一の樹脂であってもよく、また別の樹脂であってもよい。
【0022】
図2は、図1中のII−II線に沿った断面図である。図2を参照して、一方向に延びる中心軸としての回転軸10周りに回転シャフト20が設けられ、回転シャフト20の外周にロータコア30が嵌め合わせられる。ロータコア30は電磁鋼板35を積層して形成されている。回転シャフト20の外周の凹部21とロータコア30との間に樹脂60が注入される。孔31は回転軸10と平行な方向に延びており、孔31はロータコア30を貫通している。孔31に永久磁石40が埋められており、永久磁石40の周りを樹脂60が取囲んでいる。
【0023】
この発明に従った回転電機1はモータに限られず、ジェネレータとして作用してもよい。たとえば、車両に搭載される場合には、図1中の矢印41で示す方向にロータ2は回転する。加速時など回転電機1がモータとして作用する場合には、永久磁石40には矢印41で示す方向に力が働く。これに対し、回転電機1がジェネレータとして作用するときには、永久磁石40には矢印42で示す方向、すなわち回転方向と逆方向にトルクが加わる。この場合として、たとえば回生ブレーキ時がある。
【0024】
図1および図2で示されるように、キーを構成する凸部32の周りには樹脂60が設けられ樹脂60により回転シャフト20とロータコア30との間でトルクの伝達が行なわれるため、瞬間的に凸部32へ大きな力が加わることを防止できる。これにより、回転シャフト20とロータコア30間での確実な結合が可能となり、回転トルクをより確実に伝達することができる。
【0025】
さらに、孔31は樹脂60で充填されて樹脂60が永久磁石40を固定しているため、永久磁石40が孔31内で動くことを防止することができる。
【0026】
さらに、ロータコア30が電磁鋼板35を積層して構成しているため、電磁鋼板のうち、キー(凸部32)を構成する部分の幅のばらつきや、積重ね位置のずれにより、凸部32と凹部21とが少ない枚数の電磁鋼板35で接触する可能性もあるが、この場合においても、凸部32と凹部21との間に樹脂60が設けられているため、大きな面積でトルクを伝達することができる。
【0027】
次に、図1および図2で示す回転電機の製造方法について説明する。図3は図1で示す回転電機の製造方法を説明するための平面図である。図4は図3中のIV−IV線に沿った断面図である。
【0028】
図3および図4を参照して、本発明に従ったロータを製造する場合には、まず電磁鋼板35を積層し、ロータコア30を構成する。ロータコア30の内周側に回転シャフト20を嵌め合わされる。さらに、ロータコア30の孔31に永久磁石40を嵌め合わせる。ロータコア30上に型枠110を嵌め合わせる。型枠110は第一シリンダ111および第二シリンダ112を有する。第一シリンダ111は第二シリンダ112より断面積が大きい。凹部21および凸部32が設けられた部分に第一シリンダ111が位置し、その他の部分では第二シリンダ112が位置する。第一シリンダ111および第二シリンダ112には樹脂60が溜められている。第一シリンダ111および第二シリンダ112には第一ピストン121および第二ピストン122が嵌め合わせられている。第一ピストン121および第二ピストン122は第一シリンダ111および第二シリンダ112に対して摺動することが可能であり、第一シリンダ111および第二シリンダ112内の樹脂60を押出すことが可能である。第一ピストン121および第二ピストン122はともに押圧機構120により押圧される。樹脂の注入機構100は型枠110と、第一および第二ピストン121,122と、押圧機構120とを有する。
【0029】
このような注入機構100を用いて凹部21および孔31に樹脂60を注入する。このとき、第一シリンダ111の断面積が第二シリンダ112の断面積よりも大きく、第一シリンダ111の断面積と第二シリンダ112の断面積は凹部21への樹脂の注入量と孔31への樹脂の注入量との合計の注入量と、孔31への樹脂60の注入量との比となっている。そのため、第一ピストン121および第二ピストン122を等しい長さLだけストロークさせることで第一ピストン121を用いて孔31および凹部21へ樹脂60を注入するとともに、第二ピストン122を用いて孔31へ樹脂を注入することができる。
【0030】
このような方法に従えば同時に樹脂60を注入することができるため簡単な工程で図1および図2で示すロータ2を製造することができる。
【0031】
(実施の形態2)
図5から7は、この発明の別の凹凸の斜視図である。図5を参照して、ロータコア30から凸部32が内周側へ延びていてもよい。
【0032】
図6を参照して、ロータコア30の内周部に凹部33が設けられ、この凹部33にキー部材131が設けられてもよい。キー部材131は回転シャフト20の凹部21に嵌り合う。また、図7で示すように、回転シャフト20側に凸部22が設けられ、ロータコア30側に凹部33が設けられてもよい。
【0033】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0034】
この発明は、たとえば車両に搭載される回転電機の分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】この発明の実施の形態1に従った回転電機の平面図である。
【図2】図1中のII−II線に沿った断面図である。
【図3】図1で示す回転電機の製造方法を説明するための平面図である。
【図4】図3中のIV−IV線に沿った断面図である。
【図5】この発明の別の凹凸の斜視図である。
【図6】この発明の別の凹凸の斜視図である。
【図7】この発明の別の凹凸の斜視図である。
【符号の説明】
【0036】
1 回転電機、2 ロータ、10 回転軸、20 回転シャフト、21 凹部、30 ロータコア、31 孔、32 凸部、35 電磁鋼板、60 樹脂。




 

 


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