(57)【要約】【課題】漏れ磁束を低減可能であり、かつ、冷却効率を向上可能な回転子を提供すること。【解決手段】複数の電磁鋼板２１を積層して形成されるロータコア２と、ロータコア２を積層方向に貫いて設けられた磁石孔２ａに挿入された磁石３と、ロータコア２を積層方向に貫いて設けられた空孔２ｂを充填する充填部材４と、を備え、ロータコア２の中央部には、積層方向に延びるシャフト５が貫通して固定可能であり、空孔２ｂは、磁石３よりもシャフト５側に形成されており、充填部材４は、ロータコア２の発熱に耐えられる程度の耐熱性を有し、空気よりも熱伝導率が高く、かつ、非磁性体である、回転子。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁鋼板を積層して形成されるロータコアと、
前記ロータコアを積層方向に貫いて設けられた磁石孔に挿入された磁石と、
前記ロータコアを積層方向に貫いて設けられた空孔を充填する充填部材と、を備え、
前記ロータコアの中央部には、積層方向に延びるシャフトが貫通して固定可能であり、
前記空孔は、前記磁石よりも前記シャフト側に形成されており、
前記充填部材は、前記ロータコアの発熱に耐えられる程度の耐熱性を有し、空気よりも熱伝導率が高く、かつ、非磁性体である、
回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電磁鋼板を積層して形成されるロータコアを備える回転子が知られている。
例えば特許文献１には、漏れ磁束を低減するためにロータコアに空孔を設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０９９２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、回転子に関し、下記の課題を見出した。
空気は、鋼板に比較して熱伝導率が低い。したがって、ロータコアに空孔を形成すると、ロータコア内の熱は、空孔を迂回するような経路で伝導する。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、漏れ磁束を低減可能であり、かつ、冷却効率を向上可能な回転子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】
上記目的を達成するための一態様は、回転子であって、
複数の電磁鋼板を積層して形成されるロータコアと、
前記ロータコアを積層方向に貫いて設けられた磁石孔に挿入された磁石と、
前記ロータコアを積層方向に貫いて設けられた空孔を充填する充填部材と、を備え、
前記ロータコアの中央部には、積層方向に延びるシャフトが貫通して固定可能であり、
前記空孔は、前記磁石よりも前記シャフト側に形成されており、
前記充填部材は、前記ロータコアの発熱に耐えられる程度の耐熱性を有し、空気よりも熱伝導率が高く、かつ、非磁性体である。
【０００７】
本発明に係る回転子は、ロータコアを積層方向に貫いて設けられた空孔を充填する充填部材を備え、充填部材は、ロータコアの発熱に耐えられる程度の耐熱性を有し、空気よりも熱伝導率が高く、かつ、非磁性体である。したがって、充填部材を通る経路によってロータコアを冷却可能である。そのため、本発明に係る回転子は、漏れ磁束を低減可能であり、かつ、冷却効率を向上可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、漏れ磁束を低減可能であり、かつ、冷却効率を向上可能な回転子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る回転子の斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る回転子の断面図である。
【図３】ロータコアの正面図である。
【図４】本実施の形態に係る回転子の一部拡大正面図である。
【図５】充填部材挿入後の、ロータコアの模式断面図である。
【図６】加熱後における、ロータコアの模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る回転子の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転子の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る回転子の断面図である。回転子１は、図２に示すように、ロータコア２、磁石３、及び充填部材４を備える。なお、図２には、回転子１に加えて、シャフト５、エンドプレート６、ワッシャー７、ナット８、及びレゾルバ９を図示している。
【００１２】
図２に示すように、ロータコア２は、複数の電磁鋼板２１を積層して形成される。図１に示すように、ロータコア２は、円柱状の構造体であり、中心部にシャフト５が貫通している。シャフト５は、複数の電磁鋼板２１の積層方向に延びている。詳細は後述するが、ロータコア２には、磁石３及び充填部材４が埋め込まれている。
【００１３】
回転子１は、ワッシャー７及びナット８を用いてシャフト５に固定される。レゾルバ９は、回転子１の回転を調節する。回転子１は、シャフト５、エンドプレート６、及び図示しない固定子等と組み合わせられて、モーターとして使用される。当該モーターは、車載用モーターに好適である。
【００１４】
次に、図３及び図４を参照して、本実施の形態に係る回転子の構成について、さらに詳細に説明する。図３は、ロータコアの正面図である。図４は、本実施の形態に係る回転子の一部拡大正面図である。なお、図４に示す実線矢印及び点線矢印は、熱の流れる方向を示す。
【００１５】
図３に示すように、ロータコア２には、シャフト貫通孔２ｃが設けられている。シャフト貫通孔２ｃは、複数の電磁鋼板２１の積層方向を貫くように形成されている。シャフト貫通孔２ｃには、シャフト５が貫通する。図３に示すように、ロータコア２には、磁石孔２ａが設けられている。磁石孔２ａは、複数の電磁鋼板２１の積層方向を貫くように形成されている。磁石孔２ａは、図３に示すように、シャフト貫通孔２ｃを中心として放射状に配置されるように複数個設けられている。図４に示すように、磁石孔２ａには、磁石３が挿入されている。
【００１６】
図３に示すように、ロータコア２には、空孔２ｂが設けられている。空孔２ｂは、複数の電磁鋼板２１の積層方向を貫くように形成されている。空孔２ｂは、図３に示すように、磁石孔２ａよりもシャフト貫通孔２ｃ側に複数個設けられている。回転子１は、空孔２ｂが設けられているため、空孔２ｂが設けられていない回転子に比較して、漏れ磁束を低減することができる。
【００１７】
図４に示すように、空孔２ｂには、充填部材４が充填されている。充填部材４は、ロータコア２の発熱に耐えることができる程度の耐熱性を有する。ロータコア２は、回転時に１５０℃程度の発熱を起こすことがある。したがって、充填部材４の耐熱温度は１５０℃以上である。充填部材４は、非磁性体であるため、回転子１の漏れ磁束を通さない。したがって、回転子１は、充填部材４を充填しない場合と同様に、漏れ磁束を低減することができる。
【００１８】
充填部材４は、空気よりも熱伝導率が高い。図４では、回転子１内において、磁石３側からシャフト５側に向かって熱を伝導する場合について図示している。磁石３側が高温になっている場合、充填部材４が充填されていない回転子では、図４に示す実線矢印のように、空孔２ｂを迂回する経路によって熱を伝導する。一方、充填部材４が充填されている回転子１では、図４に示す点線矢印のように、空孔２ｂを迂回する経路に加えて、充填部材４を通る経路によって、シャフト５側に熱を伝導することができる。したがって、回転子１は、空孔２ｂに充填部材４を充填しない場合に比較して、冷却効率が高い。
【００１９】
充填部材４を形成する材料は、ロータコアの発熱に耐えられる程度の耐熱性を有し、空気よりも熱伝導率が高く、かつ、非磁性体であれば、特に限定されない。充填部材４を形成する材料は、例えば、樹脂とファイバーとの複合材料である。複合材料を構成する樹脂は、好ましくは、ポリエーテルイミドである。ポリエーテルイミドは、他の樹脂に比較して、耐熱温度が高く、かつ、熱伝導率が高い。
【００２０】
複合材料を構成するファイバーを形成する材料は、例えば、二酸化ケイ素（Ｓｉ０２）、アルミナ（Ａ１２Ｏ３）、六方晶窒化ホウ素（ｈ―ＢＮ）、立方晶窒化ホウ素(ｃ―ＢＮ)、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）であり、好ましくは二酸化ケイ素である。二酸化ケイ素製のファイバーは、熱伝導率が高い。したがって、複合材料中におけるファイバー含有率を高めることによって、充填部材４の耐熱性を高めることができる。
【００２１】
充填部材４を形成する材料は、酸化物系、水酸化物系、炭化物系、炭酸塩系、窒化物系、ハロゲン化物系、又はリン酸塩系等のセラミックであってもよい。酸化物系セラミックは、例えば、二酸化ケイ素（Ｓｉ０２）、アルミナ（Ａ１２Ｏ３）、ジルコニア、チタン酸バリウム（ＢａＯ３Ｔｉ）、及びステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）である。水酸化物系セラミックは、例えば、ハイドロキシアパタイトである。炭化物系セラミックは、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＯ）である。窒化物系セラミックは、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）である。ハロゲン化物系セラミックは、例えば、蛍石である。充填部材４を形成する材料として、コスト及び強度等に応じて、例えば上記から１種又は２種以上のセラミックを選択して使用可能である。
【００２２】
次に、図５及び図６を参照して、ポリエーテルイミドと二酸化ケイ素製ファイバーとの複合材料を用いて充填部材４を形成した場合における、空孔２ｂに充填部材４を充填する方法について説明する。充填部材４を形成する複合材料は、ポリエーテルイミドと二酸化ケイ素製ファイバーを圧着したものである。図５は、充填部材挿入後の、ロータコアの模式断面図である。図６は、加熱後における、ロータコアの模式断面図である。ポリエーテルイミドと二酸化ケイ素製ファイバーとの複合材料を用いて充填部材４を形成した場合、充填部材４を空孔２ｂに挿入した後に、充填部材４を加熱することによって、空孔２ｂに充填部材４を充填する。
【００２３】
図５に示すように、充填部材４は、挿入時における寸法が空孔２ｂの寸法に比較してやや小さい。そのため、ロータコア２の破損を抑制しつつ、充填部材４を空孔２ｂに挿入することができる。複合材料が含むフィラーは、圧着されているため、圧縮応力が付与されている。したがって、充填部材４は、加熱すると樹脂の軟化によって応力が解放され、膨張する。そのため、充填部材４を空孔２ｂに挿入した後に加熱すると、図６に示すように、充填部材４が膨張して、空孔２ｂを充填する。ポリエーテルイミドと二酸化ケイ素製ファイバーとの複合材料を用いて充填部材４を形成した場合、このようにして空孔２ｂに充填部材４を充填する。
【００２４】
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、漏れ磁束を低減可能であり、かつ、冷却効率を向上可能な回転子を提供することができる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  回転子
２  ロータコア
２１  複数の電磁鋼板
２ａ  磁石孔
２ｂ  空孔
２ｃ  シャフト貫通孔
３  磁石
４  充填部材
５  シャフト
６  エンドプレート
７  ワッシャー
８  ナット
９  レゾルバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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