(57)【要約】【課題】回転子用コアの内部で磁石を確実に保持する技術を提供する。【解決手段】第２の磁石保持部１６４Ａ及び第３の磁石保持部１６６Ａのそれぞれが突起部１８４，１８６を呈する。具体的には第２の磁石保持部１６４Ａについては、第２面１７４Ａの外周面１４側の端部において第１面１５４Ａへと突出する突起部１８４を備えている。また、第２の磁石保持部１６４Ａの第１面１５４Ａと第２面１７４Ａとの間隔は、屈曲部２５から突起部１８４へと向かうにつれて漸次幅狭となる。ただし、当該間隔の変分は小さく、突起部１８４近傍での永久磁石３４は第１面１５４Ａと面接触する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１２）の回転軸（Ｑ）に沿った回転軸方向に延在し、前記回転軸方向に延在する永久磁石を保持する回転子用コア（１０）であって、
前記シャフトが貫通する内周面（１１）と、
前記内周面よりも前記回転軸から遠い外周面（１４）と、
前記内周面と前記外周面との間で前記外周面側に向く第１面（１５４，１５６，１５４Ａ，１５６Ａ，１５４Ｂ，１５６Ｂ）と、
前記内周面側と前記外周面との間で前記内周面側に向き、前記第１面との間で前記永久磁石を保持する第２面（１７４，１７６，１７４Ａ，１７６Ａ，１７４Ｂ，１７６Ｂ）と、
前記第２面の前記外周面側の端部において前記第１面へと突出する突起部（１８４，１８６）とを備える、回転子用コア。
【請求項２】
請求項１記載の回転子用コア（１０）であって、
前記第１面と前記第２面との間隔は、前記突起部へと向かって漸次幅狭を呈する、回転子用コア。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の回転子用コア（１０）であって、
前記突起部よりも前記径方向外側に空隙を呈する、回転子用コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転子に採用される回転子用コア（以下、「ロータコア」とも称する）に関し、特に磁石埋込型モータに搭載される回転子用コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータにおいて、磁石をロータコアの内部に埋込んだＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor；磁石埋込型モータ）が実用化されている。ＩＰＭモータについては、下掲の特許文献１〜４に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５４４６６号公報
【特許文献２】特許第３６０２３９２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４４０１７号公報
【特許文献４】特開２００７−３００７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５及び図６は従来の回転子用コア９０Ａ，９０Ｂの一部を示す平面図であり、回転子用コア９０Ａ，９０Ｂの回転軸Ｑ方向から俯瞰した状態で四分の一を仮想的に切り出したものを示している。図５は一の磁石埋設孔９２Ａが２つの磁石保持部９２２Ａ，９２４Ａを有している態様を、図６は一の磁石埋設孔９２Ｂが３つの磁石保持部９２２Ｂ，９２４Ｂ，９２６Ｂを有している態様を、それぞれ示している。
【０００５】
図５又は図６の磁石保持部９２２Ａ，９２４Ａ，９２２Ｂ，９２４Ｂ，９２６Ｂのそれぞれに磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４２Ｂ，９４４Ｂ，９４６Ｂを埋設すると、モータの運転中には磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４２Ｂ，９４４Ｂ，９４６Ｂに対して力が働くので、磁石埋設孔９２Ａ，９２Ｂの内部で磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４２Ｂ，９４４Ｂ，９４６Ｂ同士が衝突したり、磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４２Ｂ，９４４Ｂ，９４６Ｂが磁石埋設孔９２Ａ，９２Ｂを規定する面に衝突するおそれがある。
【０００６】
また、磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４４Ｂ，９４６Ｂから得られる磁束が回転子用コア９０Ａ，９０Ｂ内で短絡的に流れることを防止するために、当該平面内での磁石埋設孔９２Ａ，９２Ｂの端部には磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４４Ｂ，９４６Ｂが埋設されずに空間が空いている。これらの空間と回転子用コア９０Ａ，９０Ｂの外周面との間はブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ，９６２Ｂ，９６４Ｂとして把握される。ブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ，９６２Ｂ，９６４Ｂは、自身に働く遠心力によって、また磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４４Ｂ，９４６Ｂに働く遠心力によって磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４４Ｂ，９４６Ｂがブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ，９６２Ｂ，９６４Ｂに押し付けられ、径方向外側に向かって膨脹する。したがって、上記特許文献１，４のような態様を採用した場合、磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４４Ｂ，９４６Ｂを確実に保持することが困難である。
【０００７】
これに対して、ブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ，９６２Ｂ，９６４Ｂの径方向の厚みを厚くすることによって遠心力に対する強度を確保し、磁石埋設孔９２Ａ，９２Ｂの膨脹を抑制することが考えられる。このことは磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４４Ｂ，９４６Ｂがブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ，９６２Ｂ，９６４Ｂに押し付けられてブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ，９６２Ｂ，９６４Ｂが破損する可能性を低減させることにも資する。しかしながら、ブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ９６２Ｂ，９６４Ｂの径方向の厚みを厚くすることにより、磁石９４２Ａ，９４４Ａ，９４４Ｂ，９４６Ｂとブリッジ部９６２Ａ，９６４Ａ，９６２Ｂ，９６４Ｂとが接近して磁束の短絡を招来するため望ましくない。
【０００８】
また、上記特許文献４では、磁石を収容する収容孔の両端部に永久磁石の延長線に対して屈曲した空隙部を設けているが、収容孔の端部を屈曲させた場合には以下のような問題がある。すなわち、遠心力によって永久磁石が収容孔の端部に移動するために、永久磁石の端部が収容孔の端部に押し付けられて抗力を受け、破損のおそれがある。また、永久磁石が収容孔の端部に移動すると、永久磁石には当該屈曲によって収容孔の端部近傍で外周側と内周側からそれぞれ局所的に抗力がかかる。当該抗力は永久磁石に曲げモーメントを与え、これが永久磁石の曲げに対する強さを超えると永久磁石は破損する。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、回転子用コアの内部で磁石を確実に保持する技術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】
【００１０】
上記課題を解決すべく、第１の発明は、シャフト（１２）の回転軸（Ｑ）に沿った回転軸方向に延在し、前記回転軸方向に延在する永久磁石を保持する回転子用コア（１０）であって、前記シャフトが貫通する内周面（１１）と、前記内周面よりも前記回転軸から遠い外周面（１４）と、前記内周面と前記外周面との間で前記外周面側に向く第１面（１５４，１５６，１５４Ａ，１５６Ａ，１５４Ｂ，１５６Ｂ）と、前記内周面側と前記外周面との間で前記内周面側に向き、前記第１面との間で前記永久磁石を保持する第２面（１７４，１７６，１７４Ａ，１７６Ａ，１７４Ｂ，１７６Ｂ）と、前記第２面の前記外周面側の端部において前記第１面へと突出する突起部（１８４，１８６）とを備える。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明であって、前記第１面と前記第２面との間隔は、前記突起部へと向かって漸次幅狭を呈する。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明であって、前記突起部よりも前記径方向外側に空隙を呈する。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、磁石を確実に磁石保持部内で保持できる。
【００１４】
第２の発明によれば、磁石保持部を規定する面と磁石表面との摩擦力によって磁石を保持できる。もって、磁石に働く応力を分散し、磁石の破損を回避又は抑制できる。
【００１５】
第３の発明によれば、磁石保持部の径方向内側と径方向外側とを結ぶブリッジを磁石から離して配置できるので、磁束の短絡を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図面には、本発明に関係する要素のみを示す。
【００１７】
〈概略の構成〉
図１は回転子用コア１０の概略を例示する斜視図である。回転子用コア１０は、磁石埋設孔１６を呈する柱状部１４０を備えている。
【００１８】
柱状部１４０は例えば、略円柱状に形成され、当該円柱体の上面の中心と下面の中心とを結ぶ高さ方向に沿って当該方向から見た平面視で略円形の貫通孔１１０を呈しており、貫通孔１１０にシャフト１２が締まりばめされる。そしてシャフト１２が回転軸Ｑを中心に回転する。
【００１９】
柱状部１４０の側面のうち回転軸Ｑ側で貫通孔１１０を規定する側面たる内周面１１と、内周面１１とは反対側の側面たる外周面１４との間の領域では、回転軸Ｑ方向に延在する複数の磁石埋設孔１６を呈している。
【００２０】
一の磁石埋設孔１６は例えば、回転軸Ｑ方向を法線とする面内で略Ｕ字型を呈している。具体的には磁石埋設孔１６は、貫通孔１１０に隣接して貫通孔１１０を規定する円の接線方向に延在する第１の磁石保持部１６２と、第１の磁石保持部１６２の両端でそれぞれ屈曲部２５，２７を呈して回転軸Ｑから遠離る方向に延在する第２の磁石保持部１６４及び第３の磁石保持部１６６とを有している。第１の磁石保持部１６２と第２の磁石保持部１６４とが成す角（すなわち、屈曲部２５が成す角）、及び第１の磁石保持部１６２と第３の磁石保持部１６６とが成す角（すなわち、屈曲部２７が成す角）は、ともに１８０度未満（ただし鈍角）を呈している。つまり、第２の磁石保持部１６４の外周面１４側の端部２２と、第３の磁石保持部１６６の外周面１４側の端部２４とを結ぶ線分Ｌが、第１の磁石保持部１６２よりも外周面１４側に位置する。
【００２１】
換言すれば、磁石埋設孔１６のそれぞれは外周面１４側に配置される一対の端部２２，２４を有しており、両端部２２，２４のそれぞれから相互に近付きつつ両端部２２，２４よりも回転軸Ｑ側へと延在している。磁石埋設孔１６が最もシャフト１２に近接する第１の磁石保持部１６２は、一対の端部２２，２４同士の回転軸Ｑについての周方向の位置の間にある。
【００２２】
さらに換言すれば、一の磁石埋設孔１６は、一対の端部２２，２４の回転軸Ｑについての周方向における位置の間において外周面１４側に鈍角を呈する一対の屈曲部２５，２７を有する。そして、一対の屈曲部２５，２７で挟まれる第１の磁石保持部１６２は、第１の磁石保持部１６２が配置された位置における回転軸Ｑについての径方向に対して略直角に平坦となる。
【００２３】
このような概略構成を呈する回転子用コア１０が、以下の各実施形態で示す形状を呈する。
【００２４】
〈第１実施形態〉
図２は本発明の第１実施形態に係る回転子用コア１０の一部の平面図であり、図１のＡＯＢで分離した領域を回転軸Ｑ方向に沿って俯瞰した状態を示している。また、各磁石保持部１６２，１６４，１６６に配設される永久磁石３２，３４，３６を一点鎖線で示す。
【００２５】
本実施形態では磁石埋設孔１６が、外周面１４側に向く第１面１５２，１５４，１５６と、内周面１１側に向き、かつ第１面１５２，１５４，１５６との間で永久磁石３２，３４，３６を保持する第２面１７２，１７４，１７６とによって規定される。
【００２６】
第１の磁石保持部１６２の延在方向、すなわち貫通孔１１０（図１参照）を規定する円の接線方向の長さは、第１の磁石保持部１６２で保持される永久磁石３２の同方向の長さと略等しいことが望ましい。また、第１の磁石保持部１６２の第１面１５２と第２面１７２との距離は永久磁石３２の径方向の厚みと略同じであることが望ましい。これにより、第１の磁石保持部１６２内部での永久磁石３２の移動量を低減できるので、回転子用コア１０の回転前後の慣性力による移動によって永久磁石３２が破損することを回避又は抑制できる。
【００２７】
本実施形態においては、第１面１５２，１５４，１５６のそれぞれの法線（以下、「第１法線（図示省略）」と称する）と、第２面１７２，１７４，１７６のそれぞれの法線（以下、「第２法線（図示省略）」と称する）とは互いに平行を呈している。そして、第１法線又は第２法線は、磁石埋設孔１６の外側で交差する。なお、上述した通り、第１の磁石保持部１６２は貫通孔１１０を規定する円の接線方向に延在するので、第１の磁石保持部１６２の第１法線又は第２法線と、第１の磁石保持部１６２の中央における径方向とは平行を呈する。つまり、第２の磁石保持部１６４及び第３の磁石保持部１６６の第１法線又は第２法線と当該径方向とが非平行を呈することになる。
【００２８】
このような第２の磁石保持部１６４及び第３の磁石保持部１６６のそれぞれが突起部１８４，１８６を呈する。具体的には第２の磁石保持部１６４については、第２面１７４の外周面１４側の端部（つまり屈曲部２５とは反対側の端部）において第１面１５４へと突出する突起部１８４を備えている。なお、屈曲部２５から突起部１８４までの長さが永久磁石３４の延在方向の長さと同じか又は永久磁石３４の延在方向の方がやや短いことが望ましい。また、第２の磁石保持部１６４の第１面１５４と第２面１７４との距離は永久磁石３４の厚みと略同じか又は当該厚みよりも大きいことが望ましい。
【００２９】
回転子用コア１０の回転によって第２の磁石保持部１６４は径方向外側に膨脹するが、突起部１８４に遠心力が作用しているときの突起部１８４の突端と、突起部１８４と対向する第１面１５４との距離が、永久磁石３４の厚みよりも小さいことが望ましい。突起部１８４の第２面１７４からの高さは維持されるので、当該高さが永久磁石３４の端部２２方向への移動を阻止するのに十分な高さを有していることが必要である。これによって、永久磁石３４に遠心力が作用して第２面１７４に押し付けられても、端部２２方向への移動を阻止し、もって端部２２の破損を回避又は抑制できる。
【００３０】
また、突起部１８４と、突起部１８４よりも径方向外側の端部２２との間には空隙を呈している。突起部１８４によって、永久磁石３４が端部２２に押し付けられることが回避されるので、端部２２の径方向の厚みを薄くすることができ、磁束の短絡を回避又は抑制できる。
【００３１】
第３の磁石保持部１６６についても同様に、第２面１７６の外周面１４側の端部において第１面１５６へと突出する突起部１８６を備えている。
【００３２】
〈第２実施形態〉
ここでは、本発明の第２実施形態として磁石保持部１６４，１６６が漸次幅狭となる態様について説明する。
【００３３】
図３は本発明の第２実施形態に係る回転子用コア１０Ａの一部の平面図であり、図１のＡＯＢで分離した領域を回転軸Ｑ方向に沿って俯瞰した状態を示している。また、各磁石保持部１６２Ａ，１６４Ａ，１６６Ａに配設される永久磁石３２，３４，３６を一点鎖線で示す。
【００３４】
本実施形態では第２の磁石保持部１６４Ａを規定する第１面１５４Ａの第１法線と第２面１７４Ａの第２法線とが非平行を呈している。具体的には、第１面１５４Ａの端部２２での第１法線と、第２面１７４Ａの第２法線とは、第２の磁石保持部１６４Ａよりも径方向外側で交差する。
【００３５】
第２面１７４Ａの外周面１４側の端部において、第２の磁石保持部１６４Ａは第１面１５４Ａへと突出する突起部１８４を有する。第２面１７４Ａの第２法線方向での第１面１５４Ａと第２面１７４Ａとの距離は、第２面１７４Ａの外周面１４側の端部（すなわち第２の磁石保持部１６４Ａとの境界）において、永久磁石３４の厚み方向の長さと略等しい。そして、当該位置よりも屈曲部２５側では、上記距離は永久磁石３４の厚み方向の長さよりも長い。また、当該位置よりも端部２２側では、第１面１５４Ａと第２面１７４Ａとの距離は、第１面１５４Ａの形状を複雑にしない観点からは永久磁石３４の厚み方向の長さよりも短いことが望ましいが、磁束が短絡的に流れることを阻止する観点からは長い方が望ましい。
【００３６】
つまり、第２の磁石保持部１６４Ａの第１面１５４Ａと第２面１７４Ａとの間隔は、屈曲部２５から突起部１８４へと向かうにつれて漸次幅狭となる。したがって永久磁石３４は、突起部１８４と、突起部１８４と第２法線方向で対向する位置の第１面１５４Ａとによって保持される。ここで、第２面１７４Ａの延在方向の全域に亘って当該間隔の変分は小さいことが望ましい。換言すれば、第１面１５４Ａと第２面１７４Ａとの間隔は漸次幅狭になるといっても、巨視的には略一定を呈することが望ましい。さらに、永久磁石３４のうち第１面１５４Ａと対向する面を適宜に面取りしても良い。これにより、突起部１８４近傍での永久磁石３４は、上記特許文献４に開示されているような屈曲部を介した空隙部を有している態様と比べて広い領域で第１面１５４Ａと面接触することが可能となるからである。なお、コスト削減等の観点から、永久磁石３４の面取りをするか、永久磁石３４の形状を第２の磁石保持部１６４Ａに合わせた形状とするかを選択するようにしても良い。
【００３７】
第２の磁石保持部１６４Ａは、上記特許文献４に開示されているような屈曲部を介した空隙部を有していない。そのため、回転子用コア１０Ａの回転によって永久磁石３４に作用する抗力は、永久磁石３４の曲げモーメントには寄与せず、永久磁石３４の圧縮方向に作用する。本実施形態では、永久磁石３４としてネオジウム磁石（希土類磁石）を採用する。希土類磁石の圧縮方向の力に対する強度（圧縮強度）は、曲げ方向の力に対する強度（抗折強度）に比べて非常に高い。したがって、永久磁石３４の破損防止に資する。
【００３８】
また、第１面１５４Ａと第２面１７４Ａとの間隔が径方向外側へと向かって漸次幅狭となっているので、第２の磁石保持部１６４Ａ又は永久磁石３４の寸法公差が比較的大きい場合でも容易に永久磁石３４を第２の磁石保持部１６４Ａに配設できる。
【００３９】
第３の磁石保持部１６６Ａについても同様に、第２面１７６Ａの外周面１４側の端部において、第１面１５６Ａへと突出する突起部１８６を有する。第２面１７６Ａの第２法線方向での第１面１５６Ａと第２面１７６Ａとの距離は、第２面１７６Ａの外周面１４側の端部（すなわち第３の磁石保持部１６６Ａとの境界）において、永久磁石３６の厚み方向の長さと略等しい。そして、当該位置よりも屈曲部２７側では、上記距離は永久磁石３６の厚み方向の長さよりも長い。また、当該位置よりも端部２４側では、第１面１５６Ａと第２面１７６Ａとの距離は、第１面１５６Ａの形状を複雑にしない観点からは永久磁石３６の厚み方向の長さよりも短いことが望ましいが、磁束が短絡的に流れることを阻止する観点からは長い方が望ましい。
【００４０】
なお、図３では、第１の磁石保持部１６２Ａの径方向の厚み、すなわち第１の磁石保持部１６２Ａの第１面１５２Ａと第２面１７２Ａとの距離は永久磁石３２の厚みよりも大きく、第２の磁石保持部１６４Ａ及び第３の磁石保持部１６６Ａと連続しているが、第１の磁石保持部１６２Ａの端部に段差を設ける等して、第１面１５２Ａと第２面１７２Ａとの距離を永久磁石３２の厚みと略同じにしても良い。
【００４１】
〈第３実施形態〉
上記第１及び第２実施形態では磁石埋設孔１６が３つの磁石保持部１６２，１６４，１６６，１６２Ａ，１６４Ａ，１６６Ａを有する態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第３実施形態として磁石埋設孔１６が２つの磁石保持部１６４Ｂ，１６６Ｂを有する態様について説明する。
【００４２】
図４は本発明の第３実施形態に係る回転子用コア１０Ｂの一部の平面図であり、図１のＡＯＢで分離した領域を回転軸Ｑ方向に沿って俯瞰した状態を示している。図４に示す如く、一の磁石埋設孔１６Ｂは、上記第１及び第２実施形態で示した第１の磁石保持部に相当する磁石保持部及び屈曲部がなく、第２の磁石保持部１６４Ｂと第３の磁石保持部１６６Ｂとを有している。
【００４３】
第２の磁石保持部１６４Ｂと第３の磁石保持部１６６Ｂとは、回転軸Ｑから外周面１４に向かうに従って互いの対向距離が順次大きくなる。
【００４４】
このような態様についても、磁石埋設孔１６Ｂを構成する第２の磁石保持部１６４Ｂ及び第３の磁石保持部１６６Ｂが、それぞれの第２面１７４Ｂ，１７６Ｂの外周側端部において突起部１８４，１８６を第１面１５４Ｂ，１５６Ｂへと向けて設けることによって、磁石３４，３６がそれぞれ端部２２，２４方向へと移動することを回避又は抑制できる。もって端部２２，２４の破損を回避又は抑制できる。
【００４５】
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記実施形態を適宜組み合わせても良い。また、上記第１実施形態では、永久磁石３２，３４，３６の厚みよりも磁石保持部１６２，１６４，１６６の当該厚み方向の間隔の方が大きい態様を示したが、当該間隔が当該厚みと略同じであっても良い。ただし、当該間隔が当該厚みよりも小さい場合には永久磁石３２，３４，３６を配設することができないので、当該間隔の方が当該厚みよりも大きいことが必要である。
【００４６】
また、上記第２実施形態では、第２の磁石保持部１６４Ａ及び第３の磁石保持部１６６Ａがそれぞれ、外周面１４へと向けて漸次幅狭になり、第２面１７４Ａ，１７６Ａの延在方向の全域に亘って、第１面１５４Ａ，１５６Ａと第２面１７４Ａ，１７６Ａとの間隔の変分が小さい態様を示したが、上記第２実施形態で示した面接触する領域を確保できれば、他の領域での第１面１５４Ａ，１５６Ａと第２面１７４Ａ，１７６Ａとの間隔の変分は局所的に大きくなっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】回転子用コアの概略を例示する斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る回転子用コアを採用した回転子の一部の平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る回転子用コアを採用した回転子の一部の平面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る回転子用コアを採用した回転子の一部の平面図である。
【図５】従来の回転子用コアの一部を示す平面図である。
【図６】従来の回転子用コアの一部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  回転子用コア
１１  内周面
１２  シャフト
１４  外周面
１５４，１５６，１５４Ａ，１５６Ａ，１５４Ｂ，１５６Ｂ  第１面
１７４，１７６，１７４Ａ，１７６Ａ，１７４Ｂ，１７６Ｂ  第２面
１８４，１８６  突起部
Ｑ  回転軸
【図１】
2010063209.tif 000003
【図２】
2010063209.tif 000004
【図３】
2010063209.tif 000005
【図４】
2010063209.tif 000006
【図５】
2010063209.tif 000007
【図６】
2010063209.tif 000008