(57)【要約】【課題】回転電機のロータにおいて、磁石にて発生した熱をロータコアへ十分に伝達させる。【解決手段】ロータコアには、磁石ポケット部２０と溝部２２とを含む磁石挿入孔１８が形成されている。磁石ポケット部２０内には永久磁石２４が配置され、溝部２２内には、吸油性ポリマーを含有し、オイルを吸収することで膨潤する樹脂シート２６が配置される。樹脂シート２６がオイルを吸収することで膨潤し、膨潤した樹脂シート２８によって、永久磁石２４が磁石挿入孔１８内にて固定される。【選択図】図４
2020120524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のロータコアであって、複数の磁石挿入孔が周方向に並んで形成されたロータコアと、
前記磁石挿入孔内に配置され、磁極を構成する磁石と、
前記磁石挿入孔内において前記ロータコアと前記磁石との間に配置され、吸油性ポリマーを含有し、オイルを吸収することで膨潤する樹脂シートと、
を有することを特徴とする回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のロータにおいては、一般的に、ロータコアに形成された磁石挿入孔内に磁石が配置されている。ロータコアに磁石を固定する様々な技術が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、発泡性を有する材料を用いてロータコアに磁石を固定する方法が記載されている。この方法においては、ロータコアと磁石との間に発泡性を有する材料を配置し、当該材料を膨張させることで、磁石とロータコアとの間の隙間を埋めて、ロータコアに磁石を固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ロータコアに設けられた磁石は、回転電機のステータに設けられたコイルから発生する磁界を受けて発熱する。磁石の温度上昇を抑制するために、磁石にて発生した熱をロータコアに伝達させることが考えられる。
【０００６】
特許文献１に記載されている発泡性を有する材料が用いられた場合、発泡による空気断熱層が磁石とロータコアとの間に形成される。空気断熱層は空気を含む層であるため、一般的に熱伝導性は良くない。それ故、空気断熱層の存在によって、磁石にて生じた熱がロータコアへ十分に伝達されない可能性がある。
【０００７】
本開示の目的は、回転電機のロータにおいて、磁石にて発生した熱をロータコアへ十分に伝達させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る回転電機のステータは、円環状のロータコアであって、複数の磁石挿入孔が周方向に並んで形成されたロータコアと、前記磁石挿入孔内に配置され、磁極を構成する磁石と、前記磁石挿入孔内において前記ロータコアと前記磁石との間に配置され、吸油性ポリマーを含有し、オイルを吸収することで膨潤する樹脂シートと、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記の構成においては、吸油性ポリマーを含有し、オイルを吸収して膨潤する樹脂シートが、磁石とロータコアとの間に配置されている。樹脂シートがオイルを吸収することで膨潤し、これによって、磁石とロータコアとの間の隙間が埋まる。オイルは熱を伝え易いので、コイルにて発生した熱を、膨潤した樹脂シートを介してロータコアへ十分に伝達させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に係る回転電機のロータによれば、コイルにて発生した熱をロータコアへ十分に伝達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るロータを軸方向から見た図である。
【図２】磁石挿入孔を軸方向から見た図である。
【図３】永久磁石の固定方法を示すフローチャートである。
【図４】磁石挿入孔を軸方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態に係る回転電機のロータについて説明する。回転電機は、ロータと、ロータの外周側に所定間隔をあけて配置され、コイルが巻回されたステータとを有する。回転電機は、一例として、電動機及び発電機として機能するモータ・ジェネレータである。
【００１３】
図１には、ロータ１０が示されている。ロータ１０の中心軸に沿う方向を軸方向とし、中心軸に直交する方向を径方向とし、中心軸の回りを巡る方向を周方向とする。図１は、軸方向からロータ１０の端面を見た図である。
【００１４】
ロータ１０は、円環状のロータコア１２と、ロータコア１２に設けられる中心孔１４に挿入して固定されるロータ回転軸とを含む。図１には、ロータ回転軸は示されていない。ロータ１０が回転電機に用いられるときには、ロータコア１２と一体化されたロータ回転軸の軸方向の両端が軸受によって回転自在に指示され、図示されていないステータと協働してロータコア１２と共にロータ回転軸が回転する。このように、回転電機においては、中心孔１４に設けられるロータ回転軸がトルクを出力する出力軸となる。
【００１５】
ロータコア１２は、例えば、複数の電磁鋼板（例えばケイ素鋼板）を厚み方向に積層して製造される積層鋼板であってもよいし、磁性粉末を一体化成形したものであってもよい。
【００１６】
ロータ１０には、周方向に沿って予め定められた数の磁極１６が設けられている。図１に示す例では、極数は８である。
【００１７】
各磁極１６に、ロータコア１２の軸方向に貫通する磁石挿入孔１８が形成されている。磁石挿入孔１８は、磁石ポケット部２０と溝部２２とを含む。磁石挿入孔１８内には、ロータコア１２の磁極１６を形成する永久磁石２４と、永久磁石２４を磁石挿入孔１８内において位置決めし固定するための樹脂シート２８とが配置されている。
【００１８】
以下、図２を参照して、磁石挿入孔１８について詳しく説明する。図２は、磁石挿入孔１８を軸方向から見た図である。図２には、永久磁石２４及び樹脂シート２８は示されていない。磁石ポケット部２０は、磁石挿入孔１８において、永久磁石２４が配置される孔である。磁石ポケット部２０の開口形状は、永久磁石２４の外形に基づいて定められる。永久磁石２４の軸方向に垂直な断面形状が矩形断面であるときには、磁石ポケット部２０の開口形状は矩形形状に定められる。永久磁石２４が矩形断面以外の断面形状を有するときは、磁石ポケット部２０の開口形状は、その断面形状に従った形状に定められる。
【００１９】
溝部２２は、磁石挿入孔１８において、後述する樹脂シート２６が配置される孔である（図４（ａ）参照）。樹脂シート２６は、吸油性ポリマーを含有し、トランスミッションオイル等のオイルを吸収して膨潤するシートである。吸油性ポリマーとして、例えば、名東化製株式会社製のアクアＮ−キャップ等が用いられる。樹脂シート２６は、膨潤する前の外形を有するシートである。なお、図１に示されている樹脂シート２８は、膨潤した後の形状を有するシートである。溝部２２は、磁石ポケット部２０から径方向外周側に張り出して形成されている。溝部２２は、磁石ポケット部２０から径方向内周側に張り出してもよい。
【００２０】
溝部２２は、磁石ポケット部２０の開口形状に接続する矩形形状の開口を有しており、溝部２２と磁石ポケット部２０は空間的に一体化している。
【００２１】
永久磁石２４は、各磁極１６の磁石ポケット部２０に配置され、ロータコア１２の磁極を形成する。隣り合う磁極１６では、各永久磁石２４の着磁方向は互いに逆方向である。例えば、ある永久磁石２４においてロータコア１２の外周側がＮ極、内周側がＳ極に着磁されるとすると、当該永久磁石２４の両隣の永久磁石２４においては、ロータコア１２の外周側がＳ極、内周側がＮ極に着磁される。永久磁石２４として公知の磁石を用いることができる。
【００２２】
以下、図３及び図４を参照して、永久磁石２４の固定方法について説明する。図３には、その固定方法を示すフローチャートが示されている。図４は、磁石挿入孔１８を軸方向から見た図である。
【００２３】
永久磁石２４の固定方法は、樹脂シート２６を製造する第１工程（Ｓ０１）と、樹脂シート２６を溝部２２に配置する第２工程（Ｓ０２）と、永久磁石２４を磁石ポケット部２０に配置する第３工程（Ｓ０３）と、樹脂シート２６にトランスミッションオイルを吸収させて樹脂シート２６を膨潤させる第４工程（Ｓ０４）とを含む。
【００２４】
第１工程（Ｓ０１）について詳しく説明する。耐熱性シリコーンの生ゴムに吸油性ポリマー（例えば上記のアクアＮ−キャップ）を加えて混錬する。その後、吸油性ポリマーを含む当該ゴムを、ロールによってシート状に成形し、加熱することで硬化させる。硬化した樹脂シートを、溝部２２内に配置可能な寸法を有するシートに切断する。これにより、樹脂シート２６が製造される。
【００２５】
第２工程（Ｓ０２）について詳しく説明する。図４（ａ）に示すように、第１工程にて製造された樹脂シート２６を、溝部２２内に配置する。樹脂シート２６の外形寸法は、寸法公差を考慮し、溝部２２への樹脂シート２６の挿入作業が滑らかに行えるように、溝部２２の開口形状の寸法よりも一回り小さく定められる。樹脂シート２６を溝部２２の内壁面に接触させて配置してもよいし、内壁面から離して配置してもよい。また、樹脂シート２６を溝部２２の内壁面に接着させてもよい。
【００２６】
第３工程（Ｓ０３）について詳しく説明する。図４（ｂ）に示すように、永久磁石２４を磁石ポケット部２０内に配置する。永久磁石２４の外形寸法は、寸法公差を考慮し、磁石ポケット部２０への永久磁石２４の挿入作業が滑らかに行えるように、磁石ポケット部２０の開口形状の寸法よりも一回り小さく定められる。
【００２７】
第４工程（Ｓ０４）について詳しく説明する。磁石挿入孔１８内に永久磁石２４と樹脂シート２６とが配置された状態で、樹脂シート２６にトランスミッションオイルをスプレー等によって塗布する。樹脂シート２６が配置されたロータ１０を、トランスミッションオイルに浸漬してもよい。樹脂シート２６がトランスミッションオイルを吸収すると、樹脂シート２６は、溝部２２の内壁面と永久磁石２４の一方側側面２４ａとによって規制される空間内で膨潤する。永久磁石２４の一方側側面２４ａは、樹脂シート２６に向かい合う側面である。図４（ｃ）には、膨潤後の樹脂シート２８が示されている。膨潤した樹脂シート２８は、永久磁石２４の一方側側面２４ａに押付力Ｆを与えて、永久磁石２４の他方側側面２４ｂを磁石ポケット部２０の内壁面に押し付ける。他方側側面２４ｂは、一方側側面２４ａの反対側の側面である。この押付力Ｆによって、永久磁石２４は磁石ポケット部２０内に固定される。なお、樹脂シート２６，２８の材質によっては、膨潤した樹脂シート２８は、磁石ポケット部２０の内壁面と永久磁石２４との間の隙間にも入り込み、その隙間を埋める。これにより、磁石ポケット部２０内での永久磁石２４のがたつきが抑制される。以上のようにして、本実施形態に係るロータ１０が製造される。
【００２８】
なお、第２工程よりも第３工程を先に実行し、第３工程の後に第２工程を実行してもよい。位置決めをした上で、永久磁石２４の一方側側面２４ａに樹脂シート２６を予め貼付してもよい。硬化して樹脂シート２８になる前の塗料状の材料を、溝部２２の内壁面や磁石ポケット部２０の内壁面や永久磁石２４の側面に塗布し、その後、当該塗料状の材料を硬化させることで、磁石挿入孔１８内に樹脂シート２６を配置してもよい。永久磁石２４を磁石ポケット部２０内に挿入し、その後、当該塗料状の材料を、磁石挿入孔１８の内壁面と永久磁石２４との間の隙間に注入してもよい。
【００２９】
樹脂シート２８は発泡性の部材ではないため、樹脂シート２８内に空気を含む空間が形成されない。それ故、永久磁石２４にて発生した熱を、樹脂シート２８を介してロータコア１２へ伝達させ易くなる。すなわち、発泡性のシートでは、熱伝導率の低い空気によってシートを膨らませているため、永久磁石２４にて発生した熱はロータコア１２に伝わり難い。本実施形態では、空気よりも熱伝導率の高いオイルによって樹脂シート２６を膨らませているため、発泡性のシートを用いる場合と比べて、永久磁石２４にて発生した熱はロータコア１２へ伝わり易い。
【００３０】
なお、回転電機内に水等の異物が混入すると、回転電機が故障する場合があるが、樹脂シート２６の膨潤に用いられる材料はトランスミッションオイルであるため、回転電機の故障の原因とならない。ちなみに、回転電機の使用時には、回転電機内にはトランスミッションオイルが流通している。
【００３１】
以上のように本実施形態に係るロータ１０によれば、オイルを吸収して膨潤する樹脂シート２６を用いているので、永久磁石２４にて発生した熱を、膨潤した樹脂シート２８を介してロータコア１２に十分に伝えることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ロータ、１２  ロータコア、１８  磁石挿入孔、２０  磁石ポケット部、２２  溝部、２４  永久磁石、２６，２８  樹脂シート。
【図１】
2020120524.tif 000003
【図２】
2020120524.tif 000004
【図３】
2020120524.tif 000005
【図４】
2020120524.tif 000006