(57)【要約】【課題】永久磁石の固定力にかかわらず回転開始時の異音が抑制された埋込磁石型ロータを提供する。【解決手段】埋込磁石型ロータ１４は、磁性体からなるロータコア２３と、ロータコア２３の磁石挿入孔２４に設けられた永久磁石２５と、永久磁石２５に対する回転方向両側において磁石挿入孔２４の壁面と永久磁石２５との間の距離が最も狭くなっている箇所に少なくとも設けられた緩衝材３１とを備える。【選択図】図３
2020137206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなるロータコア（２３）と、
前記ロータコアの磁石挿入孔（２４）に設けられた永久磁石（２５）と、
前記永久磁石に対する回転方向両側において少なくとも前記磁石挿入孔の壁面と前記永久磁石との間の距離が最も狭くなっている箇所（３３）に設けられた緩衝材（３１）と、
を備える埋込磁石型ロータ。
【請求項２】
前記ロータコアおよび前記永久磁石に対する前記緩衝材の回転方向の固定強度は、ステータ（１３）の電磁力により前記緩衝材に作用する回転方向の最大の磁気力よりも小さい請求項１に記載の埋込磁石型ロータ。
【請求項３】
前記磁石挿入孔を区画する回転方向両側の壁部は、当該壁部の径方向内側部分から前記永久磁石側に突き出す突起（３２）を有し、
前記緩衝材は、前記突起と前記永久磁石との間に設けられている請求項１または２に記載の埋込磁石型ロータ。
【請求項４】
前記緩衝材は、前記ロータコアの軸方向において前記磁石挿入孔の磁石挿入側の一端部（３５）に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の埋込磁石型ロータ。
【請求項５】
前記永久磁石の軸方向長さ（Ｌｍ）に対する前記緩衝材の軸方向長さ（Ｌｂ）の割合は、３０％以上である請求項４に記載の埋込磁石型ロータ。
【請求項６】
前記緩衝材は、前記ロータコアの軸方向において前記磁石挿入孔の中央部（３６）に設けられ、
前記永久磁石の軸方向長さに対する前記緩衝材の軸方向長さの割合は、３％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の埋込磁石型ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋込磁石型ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータコアの磁石挿入孔に永久磁石が挿入されてなる埋込磁石型ロータでは、磁石挿入孔の径方向内側および外側の壁面に永久磁石を固定している。特許文献１では、ロータコアの外周磁極部の周方向両側に位置するブリッジ間で、当該ブリッジよりも径方向内側に突出する突出部が形成されている。永久磁石は、突出部の先端面と、磁石挿入孔の径方向内側の壁面とに接着により固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７１６３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
埋込磁石型ロータが回転開始するとき、永久磁石には周方向の電磁力が作用する。このとき、永久磁石がロータコアに固定されていないと、永久磁石が磁石挿入孔内で周方向へ移動し、磁石挿入孔の壁面に衝突して異音が発生する。このような異音の発生を防止するため、特許文献１では、磁石挿入孔の径方向両側の壁面の広い範囲に接着剤を塗布して接着強度を高め、永久磁石の固定力を確保する必要があった。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、永久磁石の固定力にかかわらず回転開始時の異音が抑制された埋込磁石型ロータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の埋込磁石型ロータは、磁性体からなるロータコア（２３）と、ロータコアの磁石挿入孔（２４）に設けられた永久磁石（２５）と、永久磁石に対する回転方向両側において少なくとも磁石挿入孔の壁面と永久磁石との間の距離が最も狭くなっている箇所（３３）に設けられた緩衝材（３１）とを備える。
【０００７】
このように永久磁石に対して回転方向両側にある狭小隙間に緩衝材が設けられることで、ロータ回転開始時の永久磁石の周方向移動エネルギーを緩衝材が吸収する。これにより永久磁石と磁石挿入孔の壁面との衝突が抑えられる。そのため、永久磁石の固定力にかかわらず回転開始時の異音が抑制される。
【０００８】
また、永久磁石を固定せずとも異音が抑制されるので、緩衝材には永久磁石を固定する機能が不要である。そのため、緩衝材は磁石挿入孔の壁面の面方向の大きさが比較的小さくて済む。従来のように磁石挿入孔の径方向両側の壁面の広い範囲に接着剤を塗布して接着強度を高め、永久磁石の固定力を確保する必要がない。したがって、従来の接着剤に比べて小さい緩衝材を設けることにより、埋込磁石型ロータのイナーシャを低減可能である。
【０００９】
また、従来のように磁石挿入孔の径方向両側に接着剤による固定部を設ける場合と比べると、永久磁石の径方向厚みが同等の大きさであれば、磁石挿入孔の径方向寸法が小さくなるので、埋込磁石型ロータの径方向体格を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態による埋込磁石型ロータが適用された回転電機の断面図である。
【図２】図２は、図１の埋込磁石型ロータの正面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ部拡大図である。
【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図５は、図４の永久磁石の軸方向長さに対する緩衝材の軸方向長さの割合と、異音の音圧レベルとの関係を示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態による埋込磁石型ロータの断面図であって、第１実施形態の図４に対応する図である。
【図７】図７は、図６の永久磁石の軸方向長さに対する緩衝材の軸方向長さの割合と、異音の音圧レベルとの関係を示す図である。
【図８】図８は、他の実施形態による埋込磁石型ロータの断面図であって、第１実施形態の図４に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、埋込磁石型ロータの複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１２】
［第１実施形態］
第１実施形態による埋込磁石型ロータ（以下、ロータ）は、図１に示す回転電機１０に適用されている。回転電機１０は、ハウジング１１、モータ軸１２、ステータ１３、およびロータ１４を備えている。
【００１３】
モータ軸１２は、軸受１５を介してハウジング１１により回転可能に支持されている。ステータ１３は、ハウジング１１に固定されているステータコア２１と、ステータコア２１に組み付けられている巻線２２とを有している。
【００１４】
図１、図２に示すように、ロータ１４は、磁性体からなり、モータ軸１２に嵌合して固定されているロータコア２３と、ロータコア２３の磁石挿入孔２４に設けられた複数の永久磁石２５とを有している。
【００１５】
以下、ロータ１４の径方向のことを単に「径方向」と記載し、ロータ１４の周方向（すなわち回転方向）のことを単に「周方向」または「回転方向」と記載し、ロータ１４の軸方向のことを単に「軸方向」と記載し、ロータ１４の横断面のことを単に「横断面」と記載する。
【００１６】
図３に示すように、ロータコア２３は、磁石挿入孔２４に対して径方向外側に位置し、磁極中心から周方向に離れるに従ってロータコア２３の外接円から径方向内側に離れるように形成された突極部２７と、突極部２７の周方向両側から周方向および径方向内側に延出しているブリッジ部２８とを有している。永久磁石２５は、横断面形状が長方形であり、厚み方向が径方向に沿うように配置されている。
【００１７】
ロータ１４は、巻線２２の通電により生じる回転磁界に磁気的に吸引され又は反発して回転する。このようにしてロータ１４が回転開始するとき、永久磁石２５にはステータ１３からの周方向の電磁力が作用する。このとき、永久磁石２５がロータコア２３に固定されていないと、永久磁石２５が磁石挿入孔２４内で周方向へ移動し、磁石挿入孔２４の壁面に衝突して異音が発生する。このような異音の発生を防止するため、従来では、磁石挿入孔の径方向両側の壁面の広い範囲に接着剤を塗布して接着強度を高め、永久磁石の固定力を確保する必要があった。
【００１８】
これに対して第１実施形態では、図２、図３に示すように、ロータ１４は緩衝材３１を備えている。緩衝材３１は、永久磁石２５に対する回転方向両側において、磁石挿入孔２４の壁面と永久磁石２５との間の距離が最も狭くなっている箇所（以下、挟小箇所）に少なくとも設けられている。ロータコア２３および永久磁石２５に対する緩衝材３１の回転方向の固定強度は、ステータ１３の電磁力により緩衝材３１に作用する回転方向の最大の磁気力よりも小さい。
【００１９】
第１実施形態では、緩衝材３１は、磁石挿入孔２４の壁部に形成された突起３２と永久磁石２５との間に設けられている。突起３２は、磁石挿入孔２４を区画する回転方向両側の壁部のうち、径方向内側部分から永久磁石２５側に突き出すように形成されている。突起３２の先端面３３と永久磁石２５との間が前記狭小箇所であり、それらの間の距離は一定になっている。
【００２０】
永久磁石２５の寸法は、径方向および回転方向ともに磁石挿入孔２４の内寸法よりも小さくなっている。図４に示すように、永久磁石２５は、着磁前に軸方向の一方側から磁石挿入孔２４内に挿入されることでロータコア２３に組み付けられる。緩衝材３１は、永久磁石２５の挿入前に突起３２の先端面３３に塗布され、永久磁石２５の挿入後に固化した弾性部材である。
【００２１】
第１実施形態では、緩衝材３１は、ロータコア２３の軸方向において磁石挿入孔２４の磁石挿入側の一端部３５に設けられている。また、緩衝材３１は、軸方向において連続的に設けられている。永久磁石２５の軸方向長さＬｍに対する緩衝材の軸方向長さＬｂの割合は、３０％以上である。
【００２２】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、埋込磁石型ロータ１４は、磁性体からなるロータコア２３と、ロータコア２３の磁石挿入孔２４に設けられた永久磁石２５と、永久磁石２５に対する回転方向両側において磁石挿入孔２４の壁面と永久磁石２５との間の距離が最も狭くなっている箇所に少なくとも設けられた緩衝材３１とを備える。
【００２３】
このように永久磁石２５に対して回転方向両側にある狭小隙間に緩衝材３１が設けられることで、ロータ回転開始時の永久磁石２５の周方向移動エネルギーを緩衝材３１が吸収する。これにより永久磁石２５と磁石挿入孔２４の壁面との衝突が抑えられる。そのため、永久磁石２５の固定力にかかわらず回転開始時の異音が抑制される。
【００２４】
また、永久磁石２５を固定せずとも異音が抑制されるので、緩衝材３１には永久磁石２５を固定する機能が不要である。そのため、緩衝材３１は磁石挿入孔２４の壁面の面方向の大きさが比較的小さくて済む。従来のように磁石挿入孔２４の径方向両側の壁面の広い範囲に接着剤を塗布して接着強度を高め、永久磁石２５の固定力を確保する必要がない。したがって、従来の接着剤に比べて小さい緩衝材３１を設けることにより、埋込磁石型ロータ１４のイナーシャを低減可能である。
【００２５】
また、従来のように磁石挿入孔２４の径方向両側に接着剤による固定部を設ける場合と比べると、永久磁石２５の径方向厚みが同等の大きさであれば、磁石挿入孔２４の径方向寸法が小さくなるので、埋込磁石型ロータ１４の径方向体格を小さくすることができる。
【００２６】
また、第１実施形態では、ロータコア２３および永久磁石２５に対する緩衝材３１の回転方向の固定強度は、ステータ１３の電磁力により緩衝材３１に作用する回転方向の最大の磁気力よりも小さい。それでも異音が抑制されるため、緩衝材３１の材料選択の幅が広がる。
【００２７】
また、第１実施形態では、磁石挿入孔２４を区画する回転方向両側の壁部は、当該壁部の径方向内側部分から永久磁石２５側に突き出す突起３２を有している。緩衝材３１は、突起３２と永久磁石２５との間に設けられている。このようにして狭小箇所に緩衝材３１を配置することができる。
【００２８】
また、第１実施形態では、緩衝材３１は、ロータコア２３の軸方向において磁石挿入孔２４の磁石挿入側の一端部３５に設けられている。そのため、緩衝材３１を比較的簡単に磁石挿入孔２４内に塗布することができる。
【００２９】
また、第１実施形態では、永久磁石２５の軸方向長さＬｍに対する緩衝材３１の軸方向長さＬｂの割合は、３０％以上である。これにより、図５に示すように、永久磁石２５と磁石挿入孔２４の壁面との衝突による異音の音圧レベルが所定値Ｌａｐ１以下となる。さらに好ましくは、上記割合は、図５の割合−音圧レベルの関係線図の下方変曲点となる３２％以上である。そのため、緩衝材３１を磁石挿入孔２４の磁石挿入側の一端部３５に設ける場合であっても、十分に異音を低減することが可能である。
【００３０】
［第２実施形態］
第２実施形態では、図６に示すように、緩衝材３１は、ロータコア２３の軸方向において磁石挿入孔２４の中央部３６に設けられている。永久磁石２５の軸方向長さＬｍに対する緩衝材３１の軸方向長さＬｂの割合は、３％以上である。これにより、図７に示すように、永久磁石２５と磁石挿入孔２４の壁面との衝突による異音の音圧レベルが所定値Ｌａｐ１以下となる。図７において、上記割合３％は、割合−音圧レベルの関係線図の変曲点である。そのため、緩衝材３１が非常に小さくても十分に異音を低減することが可能である。
【００３１】
［他の実施形態］
他の実施形態では、緩衝材が磁石挿入孔の磁石挿入側とは反対側の他端部に設けられてもよい。また、緩衝材が軸方向において断続的に設けられてもよい。例えば、図８に示すように、緩衝材３１が磁石挿入孔２４の一端部３５と他端部３７との両方に設けられてもよい。また、緩衝材が一端部、中央部、または他端部のうちの一部に断続的に複数設けられてもよい。
【００３２】
他の実施形態では、磁石挿入孔の回転方向の壁部は、突起を形成していなくてもよい。また、突起を有するとしても、その突起は、径方向内側に限らず、径方向中央部または外側に位置していてもよい。
【００３３】
他の実施形態では、緩衝材は、塗布して固化したものに限らず、当初より固化している状態のものを永久磁石に固定するか、或いは永久磁石と磁石挿入孔の壁面との間に挿入することで設けられてもよい。
【００３４】
他の実施形態では、永久磁石の横断面は、矩形に限らず、他の形状であってもよい。また、永久磁石は、幅方向がロータの接線方向に対して交差するように配置されてもよい。
【００３５】
他の実施形態では、緩衝材は回転方向両側ではなく、片側のみに設けられてもよい。
【００３６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１４：磁石埋込型ロータ
２３：ロータコア
２４：磁石挿入孔
２５：永久磁石
３１：緩衝材
３３：先端面
【図１】
2020137206.tif 000003
【図２】
2020137206.tif 000004
【図３】
2020137206.tif 000005
【図４】
2020137206.tif 000006
【図５】
2020137206.tif 000007
【図６】
2020137206.tif 000008
【図７】
2020137206.tif 000009
【図８】
2020137206.tif 000010