(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を内蔵した回転電機用ロータであって、
磁石挿入穴が内部に延伸して形成されているロータコアと、
前記磁石挿入穴に挿入された磁石と、
前記磁石挿入穴の内壁と前記磁石との間に充填されて前記磁石を固定する絶縁性の充填材と、を備え、
前記磁石は、前記磁石挿入穴内における径方向外方および内方の磁石表面が前記磁石挿入穴の内壁の延伸方向に対して傾斜した姿勢で前記充填材により固定されている、
回転電機用ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記磁石挿入穴は前記ロータコアの軸方向に沿って形成され、前記磁石は扁平矩形状の軸方向断面を有しており、前記磁石は前記磁石挿入穴の内壁に対して、軸方向一端側の角部と、この角部の対角に位置する軸方向他端側の角部とで接触することを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記磁石は、平行四辺形状の軸方向断面を有するとともに、前記ロータコアの軸方向端面と面一になった軸方向端面を有することを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記磁石は、長方形状の軸方向断面を有することを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記磁石は複数の磁石片に分割されており、前記充填材は、前記磁石挿入穴の内壁と前記磁石との間に加えて、前記磁石片同士の間にも一体に充填されていることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のロータと、
前記ロータの周囲に設けられるステータと、を備える回転電機。
【請求項７】
磁石を内蔵した回転電機用ロータの製造方法であって、
磁石と、磁石挿入穴が内部に延伸して形成されたロータコアとを準備する準備工程と、
前記磁石挿入穴に前記磁石を挿入する挿入工程と、
前記磁石が挿入されたロータコアをモールド型内に配置する配置工程と、
前記モールド型の一部により前記磁石を、前記磁石挿入穴内における径方向外方および内方の磁石表面が前記磁石挿入穴の内壁の延伸方向に対して傾斜した姿勢に保持する保持工程と、
前記磁石挿入穴の内壁と前記磁石との間に前記モールド型に設けた注入口から絶縁性の充填材を充填して、前記磁石を前記ロータコアに固定する充填工程と、
前記充填材により磁石が固定されたロータコアをシャフトに組み付ける組付工程と、
を含む、回転電機用ロータの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
前記磁石は平行四辺形状の軸方向断面を有するとともに前記ロータコアの軸方向端面と面一になった軸方向端面を有しており、
前記保持工程では、前記モールド型の平坦な内面が前記ロータコアの軸方向端面および前記磁石の軸方向端面に当接して前記磁石が前記磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持されることを特徴とする回転電機用ロータの製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
前記磁石は長方形状の軸方向断面を有しており、
前記保持工程では、前記モールド型の内面に突設した突出部の傾斜面が前記磁石の軸方向端面に当接して前記磁石を軸方向に押えることにより前記磁石が前記磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持されることを特徴とする回転電機用ロータの製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の回転電機用ロータの製造方法において、
前記磁石は長方形状の軸方向断面を有しており、
前記保持工程では、前記モールド型に進退可能に弾設された突出部材の傾斜面が前記磁石の軸方向端部の角部に当接して前記磁石の軸方向端部を軸方向と略直交する方向に押えることにより前記磁石が前記磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持されることを特徴とする回転電機用ロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用ロータ、回転電機、および、回転電機用ロータの製造方法に係り、特に、永久磁石を内蔵した回転電機用ロータ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機や発電機等の回転電機において、永久磁石埋め込み型のロータが知られている。このタイプのロータを「ＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型ロータ」とも称する。このようなＩＰＭ型ロータでは、円筒状磁性体からなるロータコアにおいて外周面近傍の内部に磁石挿入穴が軸方向に延びて形成されており、この磁石挿入穴内に永久磁石を挿入して樹脂材料で接着固定することが行われている。【０００３】
例えば、日本国特開２０１１−４５２９号公報（特許文献１）には、ＩＰＭ型ロータが開示されている。このロータは、電磁鋼板１を積層してなる円柱状のロータコアがその内部に磁極を形成する永久磁石を埋設しており、ロータコアの端部に２つのエンドプレートが配されて、ロータコアと磁石が該エンドプレートによって固定されている。エンドプレートは、その外郭で屈曲する爪部を備えており、該爪部がロータコアの側面の一部を押えている。そして、このロータによれば、高強度で、かつ、永久磁石からの漏れ磁束を効果的に抑止することができる、と記載されている。【０００４】
また、日本国特開２０１０−１８３６９２号公報（特許文献２）には、ロータ軸に沿う方向に設けられたスロット内に挿入されるモータ用磁石が開示されている。このモータ用磁石は、複数の分割磁石がロータ軸方向に積層されて形成されており、各分割磁石の周りには分割磁石が酸化してなる酸化膜が形成されることが記載されている。【０００５】
さらに、日本国特開２００５−９４８４５号公報（特許文献３）には、円環状の多数の鉄心板材を積層して形成された回転子鉄心の磁石挿入孔部に永久磁石を挿入固定する永久磁石式回転電機の回転子において、永久磁石が、軸方向に列を成す複数個の単位磁石が樹脂にてコーティングされて棒状に形成されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−４５２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８３６９２号公報
【特許文献３】特開２００５−９４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載されるＩＰＭ型ロータにおいてロータコア内に埋設される永久磁石には、上記特許文献２および３に記載されるように酸化皮膜や樹脂コーティング等による絶縁皮膜処理が施されることがある。これは、導電性を有する永久磁石が例えば鋼板積層体からなるロータコアと直に接触すると、各鋼板同士が絶縁されていても永久磁石の表面や内部を経由してロータ軸方向に流れる渦電流が大きくなって磁石渦電流損失が増大することになるため、このような磁石渦電流損失を抑制してモータ出力を向上させるには上記のような絶縁皮膜処理が有効だからである。【０００８】
しかしながら、永久磁石の表面に酸化皮膜を所望の厚みにまで成長または形成させるには、例えば、所定の雰囲気中で例えば２日程度放置する必要があり（特許文献２参照）、永久磁石の製造に要する時間または期間が長くなることによるコストアップは避けられない。【０００９】
また、上記特許文献３に記載されるように永久磁石の周囲に樹脂コーティングを予め形成する場合、永久磁石の製造コストアップを招くことになるとともに、永久磁石とロータコアとのギャップ増加によりトルク出力の低下につながる。【００１０】
本発明の目的は、磁石表面の絶縁皮膜処理を不要にしながら、磁石を介しての渦電流損失の増加を抑制することができる回転電機用ロータ、回転電機、および、回転電機用ロータの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る回転電機用ロータは、磁石を内蔵した回転電機用ロータであって、磁石挿入穴が内部に延伸して形成されているロータコアと、前記磁石挿入穴に挿入された磁石と、前記磁石挿入穴の内壁と前記磁石との間に充填されて前記磁石を固定する絶縁性の充填材と、を備え、前記磁石は、前記磁石挿入穴内の磁石表面が前記磁石挿入穴の内壁の延伸方向に対して傾斜した姿勢で前記充填材により固定されているものである。【００１２】
本発明に係る回転電機用ロータにおいて、前記磁石挿入穴は前記ロータコアの軸方向に沿って形成され、前記磁石は扁平矩形状の軸方向断面を有しており、前記磁石は前記磁石挿入穴の内壁に対して、軸方向一端側の角部と、この角部の対角に位置する軸方向他端側の角部とで接触してもよい。【００１３】
この場合、前記磁石は、平行四辺形状の軸方向断面を有するとともに前記ロータコアの軸方向端面と面一になった軸方向端面を有してもよいし、あるいは、長方形状の軸方向断面を有してもよい。【００１４】
また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、前記磁石は複数の磁石片に分割されており、前記充填材は、前記磁石挿入穴の内壁と前記磁石との間に加えて、前記磁石片同士の間にも一体に充填されていてもよい。【００１５】
本発明の別の態様である回転電機は、上記いずれかの構成を有するロータと、ロータの周囲に設けられるステータとを備える。【００１６】
また、本発明のさらに別の態様である回転電機用ロータの製造方法は、磁石を内蔵した回転電機用ロータの製造方法であって、磁石と、磁石挿入穴が内部に延伸して形成されたロータコアとを準備する準備工程と、前記磁石挿入穴に前記磁石を挿入する挿入工程と、前記磁石が挿入されたロータコアをモールド型内に配置する配置工程と、前記モールド型の一部により前記磁石を、前記磁石挿入穴内の磁石表面が前記磁石挿入穴の内壁の延伸方向に対して傾斜した姿勢に保持する保持工程と、前記磁石挿入穴の内壁と前記磁石との間に前記モールド型に設けた注入口から絶縁性の充填材を充填して、前記磁石を前記ロータコアに固定する充填工程と、前記充填材により磁石が固定されたロータコアをシャフトに組み付ける組付工程と、を含む。【００１７】
本発明に係る回転電機用ロータの製造方法において、前記磁石は平行四辺形状の軸方向断面を有するとともに前記ロータコアの軸方向端面と面一になった軸方向端面を有しており、前記保持工程では、前記モールド型の平坦な内面が前記ロータコアの軸方向端面および前記磁石の軸方向端面に当接して前記磁石が前記磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持されてもよい。【００１８】
また、本発明に係る回転電機用ロータの製造方法において、前記磁石は長方形状の軸方向断面を有しており、前記保持工程では、前記モールド型の内面に突設した突出部の傾斜面が前記磁石の軸方向端面に当接して前記磁石を軸方向に押えることにより前記磁石が前記磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持されてもよい。【００１９】
さらに、本発明に係る回転電機用ロータの製造方法において、前記磁石は長方形状の軸方向断面を有しており、前記保持工程では、前記モールド型に進退可能に弾設された突出部材の傾斜面が前記磁石の軸方向端部の角部に当接して前記磁石の軸方向端部を軸方向と略直交する方向に押えることにより前記磁石が前記磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持されてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る回転電機用ロータ等によれば、磁石表面が磁石挿入穴の内壁の延伸方向に対して傾斜した姿勢で配置されていることで、磁石のロータコアとの接触部分を小さく限定することができる。これにより、磁石表面に絶縁皮膜が形成されていない場合でも、磁石を介してロータコアに流れる渦電流ループ経路が大きく形成されるのを制限することができる。したがって、磁石表面の絶縁皮膜処理を不要にしながら、磁石を介しての渦電流損失の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態である回転電機用ロータの軸方向に沿う断面図である。
【図２】図１に示すロータコアの軸方向端面を示す図である。
【図３】図２に示すロータコアの１つの磁極を拡大して示す図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】長方形状の軸方向断面を有する永久磁石を用いた例を示す図４と同様の断面図である。
【図６】絶縁皮膜処理がされていない永久磁石の表面を介してロータコアを構成する磁性鋼板に渦電流が流れる様子を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態の回転電機用ロータの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】平行四辺形状の軸方向断面を有する永久磁石がモールド型によってロータコアの磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持された状態を示す図である。
【図９】長方形状の軸方向断面を有する永久磁石がモールド型によってロータコアの磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持された状態を示す図である。
【図１０】長方形状の軸方向断面を有する永久磁石がモールド型によってロータコアの磁石挿入穴内で傾斜した姿勢に保持された状態を示す別の例を示す図である。
【図１１】本発明に係る回転電機用ロータの変形例を示す、図３と同様の図である。
【図１２】本発明に係る回転電機用ロータの別の変形例を示す、図３と同様の図である。
【図１３】図１２に示す変形例のロータコアがモールド型内にセットされた状態を示す、図９と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る実施の形態（以下、実施形態という）について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
【００２３】
図１は、本実施形態の回転電機用ロータ（以下、単にロータという）１０の軸方向に沿う断面図である。ロータ１０の周囲には筒状のステータ１１が所定のギャップを隔てて設けられて、回転電機が構成される。ステータ１１の内周には、複数のティースが円周方向に等間隔で且つ径方向内側へ向かって突設されており、隣り合うティース間には、それぞれ、ティースと同数のスロットが内周側と軸方向両端で開口して形成されている。そして、スロットには、ティースの周囲に巻回されるステータコイル（図示せず）が挿入配置される。これにより、ステータコイルに通電されると、ロータ１０を回転駆動させる回転磁界がステータ１１の内側に形成されることになる。
【００２４】
ロータ１０は、径方向中心部にシャフト穴２３を有する円柱状または円筒状のロータコア１２と、ロータコア１２のシャフト穴２３を貫通して固定されるシャフト１４と、矢印Ｘで示すシャフト１４（およびロータコア１２）の軸方向に関してロータコア１２の両側に接して配置されるエンドプレート１６と、ロータコア１２およびエンドプレート１６をシャフト１４上に固定する固定部材１８とを備える。
【００２５】
ロータコア１２は、例えば板厚０．３ｍｍの珪素鋼板等を円環状に打ち抜き加工してそれぞれ形成された多数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。ロータコア１２を構成する各電磁鋼板は、ロータコア１２を軸方向に複数分割したブロックごとに又は全て一括してカシメ、接着、溶接等の方法によって一体に連結されている。ロータコア１２を構成する各電磁鋼板は、表面に形成された絶縁皮膜によって互いに電気的に絶縁されている。
【００２６】
また、ロータコア１２には複数の磁極２４（図２参照）が周方向に均等な間隔で設けられている。各磁極２４は一対の永久磁石を含んで構成されるが、その詳細については後述する。さらに、ロータコア１２は、締り嵌めによる固定またはキー嵌合によってシャフト１４上での周方向位置が決められている。
【００２７】
なお、ロータコア１２は、電磁鋼板を積層した形態以外にも、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などの軟磁性金属粉末、もしくは軟磁性金属酸化物粉末がシリコーン樹脂等の樹脂バインダーで被覆された磁性粉末などからなる圧粉磁心にて成形されるものであってもよい。
【００２８】
シャフト１４は、例えば丸棒鋼材から形成されており、その外周には径方向外側へ突出するフランジ部１５が形成されている。このフランジ部１５は、ロータ１０が組み立てられる際にエンドプレート１６に当接してシャフト１４でのロータコア１２の軸方向位置を決める当り部として機能する。
【００２９】
エンドプレート１６は、ロータコア１２の軸方向端面とほぼ同じ外形状の円板によって構成される。エンドプレート１６は、例えばアルミニウム、銅等の非磁性金属材料により好適に形成されている。ここで非磁性金属材料とするのは、磁極を構成する永久磁石の軸方向端部における磁束の短絡を抑制するためである。ただし、非磁性材料であれば金属材料に限定されるものではなく、樹脂材料で形成されてもよい。また、エンドプレート１６をロータコア１２よりも小径化するか又は省略することにより、コスト低減を図ってもよい。
【００３０】
固定部材１８は、シャフト１４に固定される筒状の固定部２０と、固定部２０の一方端部から径方向外側へ突出する円環状の押え部２２とを含む。固定部材１８は、押え部２２によってロータコア１２および２枚のエンドプレート１６を上記フランジ部１５に向かって押圧した状態で、固定部２０がシャフト１４に対して例えばかしめ、溶接、ねじ留め等の固定方法によって固定されることにより、シャフト１４上に固定される。これにより、ロータコア１２がエンドプレート１６と共にシャフト１４に対して固定されることになる。
【００３１】
次に、図２、３および４を参照して、ロータコア１２の構成について説明する。図２は、ロータコア１２の軸方向端面を示す図であるが、ロータコア１２における軸方向に垂直な断面の構成もこれと同様である。また、図３は、図２中の１つの磁極２４を拡大して示す図である。さらに、図４は、図３中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３２】
円柱状の外形をなすロータコア１２の中心部には、シャフト１４を挿入して固定するためのシャフト穴２３が貫通して形成されている。ロータコア１２がシャフト１４に締り嵌めによって固定される場合、図２に示すようにシャフト穴２３は円形であってその縁部にキーは形成されていない。ただし、ロータコア１２がキー嵌合を介してシャフト１４に取り付けられる場合、シャフト穴２３の縁部にキー（またはキー溝）が突設（または凹設）されることになる。
【００３３】
ロータコア１２の外周部には、複数の磁極２４が周方向に等間隔で設けられている。本実施形態では、８つの磁極２４が周方向に４５°間隔で設けられた例を示す。各磁極２４は、永久磁石２６の着磁方向を除いて同一構成であるため、以下においては１つの磁極２４について説明する。
【００３４】
１つの磁極２４には、一対の永久磁石２６が配置されている。一対の永久磁石２６は、ロータコア１２の外周面１３近傍の内部に埋設されている。図３に示すように、磁極２４に含まれる２つの永久磁石２６は、同じ形状および大きさを有している。すなわち、永久磁石２６は、各２つの短辺側面および長辺側面を有する扁平長方形状の軸方向端面（および断面）を有するとともに、ロータコア１２と略同一の軸方向長さに形成されている。ただし、これに限定されるものではなく、一対の永久磁石２６は形状または大きさが異なっていてもよい。
【００３５】
磁極２４内において一対の永久磁石２６は、それぞれ、磁石挿入穴３２内に挿入および固定されている。これにより、２つの永久磁石２６は、ロータコア１２の外周面１３へ向かって互いに間隔が広がるように略Ｖ字状に配置されている。また、一対の永久磁石２６は、周方向磁極中心位置を通る径方向線である磁極中心線Ｃに対して両側に対称に配置されている。ただし、これに限定されるものではなく、一対の永久磁石２６が磁極中心線Ｃに対して非対称に配置されてもよい。
【００３６】
本実施形態における永久磁石２６は、２つの長辺側面のうち径方向外方側の一方表面側が第１極性に着磁されるとともに、径方向内方側の他方表面側が上記第１極性とは異なる第２極性に着磁されている。具体的には、或る磁極２４に含まれる一対の永久磁石２６は、径方向外方側の一方表面側がＮ極性に着磁され、他方表面側がＳ極性されており、周方向に隣り合う別の磁極２４の一対の永久磁石２６は、径方向外方側の一方表面側がＳ極性に着磁され、他方表面側がＮ極性されている。したがって、永久磁石２６では、２つの長辺側面に直交する厚み方向が着磁方向となり、２つの短辺側面が着磁方向に沿った側面となっている。
【００３７】
永久磁石２６が挿入された磁石挿入穴３２は、永久磁石２６を収容する磁石収容部３３ｃを備える。磁石収容部３３ｃは、永久磁石２６の横断面と略相似でかつ少し大きい長方形状に形成されている。また、磁石挿入穴３２の周方向両側の端部には、永久磁石２６の短辺側面から外側へ拡張されたポケット部３３ａ，３３ｂが磁石収容部３３ｃに連通して形成されている。ポケット部３３ａ，３３ｂは、永久磁石２６よりも幅狭に形成されて、永久磁石２６が入り込まないようにしてある。
【００３８】
図４に示すように、永久磁石２６は、扁平矩形状の軸方向断面を有する。より詳しくは、永久磁石２６は、扁平は平行四辺形状の軸方向断面を有している。これに対し、磁石挿入穴３２はロータコア１２において軸方向に沿って形成されており、その内部に軸方向に延伸する長方形状の空間を含むように形成されている。そして、永久磁石２６は、磁石挿入穴３２内の長辺側面（磁石表面）２６ａ，２６ｂが軸方向と平行な磁石挿入穴３２の内壁に対して傾斜した姿勢で配置されている。
【００３９】
永久磁石２６はロータコア１２と略同等の軸方向長さに形成されていることで、その軸方向端面２６ｃ，２６ｄがロータコア１２の軸方向両端面と略面一になっている。また、永久磁石２６の軸方向一端側（図４中の上側）の角部２７ａと、この角部２７ａの対角に位置する軸方向他端側（図４中の下側）の角部２７ｂとが磁石挿入穴３２の内壁、すなわちロータコア１２に接触している。ここで、永久磁石２６において、上記角部２７ａは長辺側面２６ｂと軸方向端面２６ｃとにより規定される縁部であり、上記角部２７ｂは長辺側面２６ａと軸方向端面２６ｄとにより規定される縁部である。
【００４０】
このように磁石挿入穴３２内に傾斜した姿勢で配置された永久磁石２６の長辺側面２６ａ，２６ｂと磁石挿入穴３２の内壁との間には、軸方向に延伸するテーパ状の隙間がそれぞれ形成されている。そして、これらの隙間には、絶縁性の充填材３４が充填されており、これにより永久磁石２６が磁石挿入穴３２内に固定されている。
【００４１】
上記充填材３４には、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性の樹脂材料が好適に用いられる。ただし、これに限定されるものではなく、熱可塑性の樹脂材料が充填材３４として用いられてもよい。また、充填材３４には、ロータコア１２への伝熱を良好にして永久磁石２６の温度上昇を抑制するために高熱伝導性のフィラー（例えばシリカフィラー等）を混合してもよいし、充填材３４の透磁率を高めて永久磁石２６からの磁束量低下を抑制するために高透磁率のフィラー（たとえば鉄粉等）が混合されてもよい。
【００４２】
ここで、上記充填材３４は、永久磁石２６の長辺側面２６ａ，２６ｂと磁石挿入穴３２の内壁との間に隙間無く充填されるのが好ましいが、ロータコア１２に対する永久磁石２６の接着強度が確保されていれば空隙が残された状態で充填されていてもよい。
【００４３】
図３に示すように、絶縁性の充填材３４は、磁石挿入穴３２のポケット部３３ａ，３３ｂ内にも充填されている。これにより、磁石挿入穴３２のポケット部３３ａ，３３ｂは、透磁率が比較的低い領域とされている。このように永久磁石２６の着磁方向に沿う短辺側面に対向して低透磁率領域を設けることにより、永久磁石２６の周方向端部における表裏面間での磁束の漏れや短絡を効果的に抑制することができ、永久磁石２６からロータ外周へと向かう磁束量の低減を抑制してモータ出力の向上に寄与することができる。
【００４４】
なお、上記では永久磁石２６が平行四辺形状の軸方向断面を有するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、長方形状の軸方向断面を有する永久磁石２６が用いられてもよい。永久磁石２６をこのような形状とすれば、磁石素材塊から永久磁石を切り出して製造する場合の歩留まりが向上し、製造コストの低減に寄与することができる。
【００４５】
図６は、絶縁皮膜処理が施されていない導電線の永久磁石２６が磁石挿入穴３２の一方の内壁面に接触固定されたときの状態を示す図である。この場合、図６中の一点差線領域Ｂで示されるように、永久磁石２６のロータコア１２との接触表面２６ｂが、互いに絶縁状態で積層されている多数の電磁鋼板と導通した状態になることで磁石表面２６ａを介して流れる渦電流のループ経路が大きく形成されることとなり、その分、変動磁界中を回転するロータにおける渦電流損失が大きくなってトルク発生効率が悪くなる。
【００４６】
これに対して、上記のような本実施形態のロータ１０によれば、永久磁石２６が磁石挿入穴３２の内壁の延伸方向に対して傾斜した姿勢で配置されていることで、永久磁石２６ロータコア１２との接触部分を、軸方向一端側の角部２７ａおよび軸方向他端側の角部２７ｂだけと小さく限定することができる。
【００４７】
具体的には、永久磁石２６とロータコア１２との接触部分を、ロータコア１２を構成する電磁鋼板のうち軸方向両端側に位置する例えば２枚〜数枚程度に限定することができる。これにより、永久磁石２６の表面に絶縁皮膜が形成されていない場合でも、永久磁石２６を介してロータコア１２に流れる渦電流ループ経路が大きく形成されるのを制限することができる。
【００４８】
したがって、永久磁石２６の絶縁皮膜処理を不要にしながら、永久磁石２６を介しての渦電流損失の増加を抑制することができる。
【００４９】
加えて、永久磁石２６には、酸化皮膜、樹脂コーティング等の絶縁皮膜処理が施されていないものを用いることができるので、永久磁石２６の製造に要する期間および工数を削減でき、コストダウンを図れる。
【００５０】
次に、図７を参照して本実施形態のロータ１０の製造方法について説明する。図７は、ロータ１０の製造工程を示すフローチャートである。
【００５１】
まず、ステップＳ１０において、永久磁石２６と、磁石挿入穴３２が形成されたロータコア１２とを準備する。
【００５２】
続いて、ステップＳ１２において、ロータコア１２の磁石挿入穴３２に永久磁石２６を軸方向から挿入する。
【００５３】
そして、ステップＳ１４において、図８に示すように、永久磁石２６が挿入されたロータコア１２をモールド型４０内にセットする。
【００５４】
このとき、モールド型４０を構成する上型４２および下型４４は、それぞれ、平坦な内面を有しており、ロータコア１２の軸方向端面に広く面接触した状態になる。すると、ロータ端面と面一をなす永久磁石２６の軸方向端面２６ｃ，２６ｄもまた上型４２および下型４４の内面に接触することによって、続くステップＳ１６として、永久磁石２６がロータコア１２の磁石挿入穴３２内において傾斜した姿勢に保持されることになる。
【００５５】
それから、ステップＳ１８において、モールド型４０の上型４２に形成されている注入口４３から樹脂材料を型内に注入して、磁石挿入穴３２のポケット部３３ａ，３３ｂ、および、永久磁石２６の長辺側面２６ａ，２６ｂと磁石挿入穴３２の内壁との間の隙間に充填する。これにより、永久磁石２６がロータコア１２の磁石挿入穴３２内に固定される。
【００５６】
このようにして永久磁石２６が固定されたロータコア１２をモールド型４０から取り出して、続くステップＳ２０において、シャフト１４、エンドプレート１６、および固定部材１８を組み付ける。これにより、ロータ１０の製造が完了する。
【００５７】
図９は、長方形状の軸方向断面を有する永久磁石２６がモールド型４０によってロータコア１２の磁石挿入穴３２内で傾斜した姿勢に保持された状態を示す図である。この場合、モールド型４０の上型４２および下型４４の内面には、傾斜した端面を有する突出部４６が磁石挿入穴３２に対応して突設されている。これにより、磁石挿入穴３２に挿入されている永久磁石２６は、軸方向端面２６ｃ，２６ｄに上記突出部４６の傾斜した端面が当接して軸方向に押えられることによって、磁石挿入穴３２内で傾斜した姿勢に保持されることになる。
【００５８】
図１０は、長方形状の軸方向断面を有する永久磁石２６がモールド型４０によってロータコア１２の磁石挿入穴３２内で傾斜した姿勢に保持された状態を示す別の例を示す図である。この場合、モールド型の上型４２および下型４４には、突出部材であるピン４８が進退可能にそれぞれ設けられており、ピン４８の先端にはテーパ面が形成されている。そして、ピン４８は、例えば、ばね、ゴム等の弾性部材５０によりモールド型４０の内側へ向かって付勢されている。これにより、弾設されたピン４８のテーパ面が永久磁石２６の軸方向端部の角部に当接して軸方向と略直交する方向に押えることによって、永久磁石２６が磁石挿入穴３２内で傾斜した姿勢に保持されることになる。また、ピン４８が進退可能に弾設されていることで、ピン４８によって永久磁石４８に過度の接触圧が作用するのを防止でき、永久磁石２６の破損を防止できる。
【００５９】
なお、本発明に係るロータは、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更または改良が可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、ロータ１０の各磁極２４が一対の永久磁石２６が含まれるものとして説明したが、各磁極に含まれる永久磁石の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００６１】
また、図１１に示すように、１つの磁極２４に一対の永久磁石２６が含まれる場合において、一方の永久磁石２６と他方の永久磁石２６とが磁石挿入穴３２内における傾斜方向が異なるようにしてもよい。すなわち、ロータコア１２の一方の軸方向端面において、一方の永久磁石２６は外周側の角部でロータコア１２に接触し、他方の永久磁石２６は内周側の角部で接触するようにしてもよい。このようにすれば、１つの磁極２４の軸方向におけるマグネット磁束量を平準化することができるメリットがある。
【００６２】
さらに、図１２に示すように、磁極２４に含まれる永久磁石２６が長辺方向に複数、例えば２つに分割されていてもよい。この場合、充填材３４は、永久磁石２６と磁石挿入穴３２との間に加えて、分割された磁石片同士の間にも一体に充填されることにより、各磁石片同士の絶縁性を確保することができ、磁石渦電流損失の抑制に寄与することができる。このようにするには、図１３に示すように、磁石挿入穴３２内に配置された２つの磁石片の間に、上型４２および下型４４にそれぞれ突設した薄板状のスペーサ部５２を挟んだ状態で充填材３４の充填を行えばよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０  回転電機用ロータ、１１  ステータ、１２  ロータコア、１３  外周面、１４  シャフト、１５  フランジ部、１６  エンドプレート、１８  固定部材、２０  固定部、２２  押え部、２３  シャフト穴、２４  磁極、２６  永久磁石、２６ａ，２６ｂ  長辺側面、３２  磁石挿入穴、３３ａ，３３ｂ  ポケット部、３３ｃ  磁石収容部、３４  充填材、４０  モールド型、４２  上型、４４  下型、４６  突出部、４８  ピン、５０  弾性部材、５２  スペーサ部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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