(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁石を埋設したロータを有する回転電機であって、
積層した電磁鋼板を有し、前記ロータを構成するロータコアと、
前記ロータコア内で、前記ロータの回転軸方向に延在する磁石埋設孔と、
前記磁石埋設孔に挿入された前記磁石と、
前記磁石の表面と前記磁石埋設孔の表面との少なくとも一方の表面において、前記磁石の挿入方向に沿って塗布された接着剤と、
前記一方の表面において、前記接着剤の少なくとも片側に配置されるガイド部材と、を備え、
硬化後の前記接着剤の高さが前記ガイド部材の高さより高くなっていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
内部に磁石を埋設したロータを有する回転電機であって、
積層した電磁鋼板を有し、前記ロータを構成するロータコアと、
前記ロータコア内で、前記ロータの回転軸方向に延在する磁石埋設孔と、
前記磁石埋設孔に挿入された前記磁石と、
前記磁石の表面と前記磁石埋設孔の表面との少なくとも一方の表面において、前記磁石の挿入方向に沿って塗布された接着剤と、
前記一方の表面において、前記接着剤の少なくとも片側に配置されるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は梯子状の形状を有し、前記接着剤はガイド部材に囲まれていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
内部に磁石を埋設したロータを有する回転電機であって、
積層した電磁鋼板を有し、前記ロータを構成するロータコアと、
前記ロータコア内で、前記ロータの回転軸方向に延在する磁石埋設孔と、
前記磁石埋設孔に挿入された前記磁石と、
前記磁石の表面と前記磁石埋設孔の表面との少なくとも一方の表面において、前記磁石の挿入方向に沿って塗布された接着剤と、
前記一方の表面において、前記接着剤の少なくとも片側に配置されるガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、硬化した接着剤からなることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
前記磁石埋設孔における前記回転軸から遠い側の表面と、前記磁石における前記回転軸から遠い側の表面の少なくとも一方において、前記接着剤を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項５】
前記ガイド部材の弾性率は、前記ロータコアの弾性率より小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項６】
前記接着剤の線膨張係数は、前記ガイド部材の線膨張係数より大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項７】
前記接着剤と前記ガイド部材は、前記磁石の両端部に設置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項８】
前記ガイド部材は、少なくとも前記磁石の中心側に設置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項９】
前記接着剤が、非可逆に熱膨張する膨張シートであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項１０】
前記磁石のコーティングに設けられた凹部に前記接着剤が配置され、前記コーティングが前記ガイド部材となることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項１１】
内部に磁石を埋設したロータを有する回転電機を製造する製造方法であって、
前記ロータの回転軸方向に延在する磁石埋設孔を有するロータコアを製作する工程と、
前記磁石埋設孔の表面と前記磁石の表面の少なくとも一方において、前記磁石の挿入方向に沿って、接着剤及び前記接着剤の少なくとも片側に位置するガイド部材を設置する工程と、
前記磁石を前記磁石埋設孔に挿入する工程と、を含み、
硬化後の前記接着剤の高さが前記ガイド部材の高さより高くなることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機、及び、回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１において、永久磁石埋め込み型モータの構造に関し、磁石を回転子（ロータ）に固定するために、磁石の全面に接着剤を塗布し、磁石埋設孔に挿入するモータ構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７４８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、磁石埋設孔と磁石のクリアランス（隙間）が小さく、磁石挿入時に接着剤が削り取られてしまい、挿入後の磁石表面に接着剤が残らないため、磁石を強固に固着することができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、磁石挿入後の磁石表面及び／又はロータコア表面に接着剤が残り、磁石とロータコアが強固に固着される回転電機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】
本発明の代表的な態様に係る回転電機は、内部に磁石を埋設したロータを有する。回転電機は、積層した電磁鋼板を有し前記ロータを構成するロータコアと、前記ロータコア内で前記ロータの回転軸方向に延在する磁石埋設孔と、前記磁石埋設孔に挿入された前記磁石と、を備える。また、回転電機は、前記磁石と前記磁石埋設孔との少なくとも一方の表面において、前記磁石の挿入方向に沿って塗布された接着剤を備える。さらに、回転電機は、前記一方の表面において、前記接着剤の少なくとも片側に配置されるガイド部材を備える。硬化後の前記接着剤の高さが前記ガイド部材の高さより高くなっている。
【０００７】
本発明の別の代表的な態様に係る製造方法は、内部に磁石を埋設したロータを有する回転電機を製造するために使用される。製造方法は、前記ロータの回転軸方向に延在する磁石埋設孔を有するロータコアを製作する工程を有する。また、製造方法は、前記磁石埋設孔の表面と前記磁石の表面の少なくとも一方において、前記磁石の挿入方向に沿って、接着剤及び前記接着剤の少なくとも片側に位置するガイド部材を設置する工程を有する。さらに、製造方法は、前記磁石を前記磁石埋設孔に挿入する工程を有する。硬化後の前記接着剤の高さが前記ガイド部材の高さより高くなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁石挿入時に接着剤が削りとられない。従って、接着剤が、磁石挿入後の磁石表面及び／又はロータコア表面に確実に残り、磁石とロータコアが確実に固着される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一から第七実施形態に係る回転電機を示す端面図である。
【図２】（ａ）第一実施形態に係る接着剤及びガイド部材の一例を示す斜視図である。（ｂ）第一実施形態に係る接着剤及びガイド部材の他の例を示す斜視図である。（ｃ）第一実施形態に係る接着剤及びガイド部材のさらに他の例を示す斜視図である。
【図３】第一実施形態に係るロータを回転軸方向に見た一部端面図である。
【図４】ガイド部材の弾性率がロータコアの弾性率よりも高いと仮定した場合において、磁石埋設孔内部を示す回転軸方向沿った一部断面図である。
【図５】ガイド部材の弾性率がロータコアの弾性率よりも低い場合において、磁石埋設孔内部を示す回転軸方向に沿った一部断面図である。
【図６】（ａ）接着剤硬化前において、第二実施形態に係るロータを回転軸方向に見た一部端面図である。（ｂ）接着剤硬化後において、第二実施形態に係るロータを回転軸方向に見た一部端面図である。
【図７】接着剤硬化前において、第二実施形態に係る他のロータを示す一部端面図である。
【図８】第二実施形態に係る磁石埋設孔内部を示す回転軸方向沿った一部断面図である。
【図９】第二実施形態に係る効果を説明する図である。
【図１０】第三実施形態に係るロータを回転軸方向に見た一部端面図である。
【図１１】接着剤とガイド部材が磁石中央部の配置された場合におけるロータの一部端面図である。
【図１２】第四実施形態に係る転写用の膨張シートとガイド部材である。
【図１３】第五実施形態に係る接着剤とガイド部材の一例を示す図である。
【図１４】（ａ）第五実施形態に係る接着剤とガイド部材の他の一例を示す斜視図である。（ｂ）第五実施形態に係る接着剤とガイド部材の他の一例を示す斜視図である。（ｃ）第五実施形態に係る接着剤とガイド部材の他の一例を示す斜視図である。（ｄ）第五実施形態に係る接着剤とガイド部材の他の一例を示す斜視図である。
【図１５】第六実施形態に係る接着剤とガイド部材を示す図である。
【図１６】第七実施形態に係る接着剤とガイド部材を示す斜視図である。
【図１７】第七実施形態に係る他の接着剤とガイド部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では図面を参照して本発明を実施するための形態について、さらに詳しく説明する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態に係る回転電機１（モータ）を示す。回転電機１は、回転軸に対して同軸的に配置されたステータ２（固定子）とロータ３（回転子）を備える。ロータ３は、ステータ２に対して回転可能に保持される。ロータ３のロータコア４は、回転軸方向に積層された複数の略同形の電磁鋼板からなる。電磁鋼板は、一枚ずつ型抜きして作製される。ロータ３は、回転軸方向の複数の磁石埋設孔６を有し、各磁石埋設孔６内に板状の磁石１０が埋設されている。
【００１２】
図２（ａ）を参照すると、板状の磁石１０は、その両端部（右端１１ａ、左端１１ｂ側）の表面において、右端１１ａ、左端１１ｂに沿うように塗布された接着剤１２と、接着剤１２の両側に設置されるガイド部材１４とを備える。ガイド部材１４は、磁石１０に接着剤やグリース等の接着手段により取り付けられる。接着剤１２とガイド部材１４は、磁石埋設孔６に挿入する方向（回転軸方向）に、前端１１ｃから後端１１ｄまで延在する。なお、代わりに、図２（ｂ）のように、ガイド部材は、接着剤１２の片側だけに配置されてもよい。即ち、磁石１０は、図２（ａ）のガイド部材１４の一方だけを有してもよい。
【００１３】
なお、図２（ｃ）のように、接着剤１２とガイド部材１４が、磁石１０の両端部に対向する位置で、磁石埋設孔６の表面（即ち、ロータコア４の表面）に設けられてもよい。この場合にも、ガイド部材１４は、接着剤１２の少なくとも一方の側に取り付けられる。接着剤１２とガイド部材１４は、磁石埋設孔６の延びる方向に延在する。なお、本実施形態において、磁石埋設孔６の延びる方向は、ロータ３の回転軸方向及び磁石１０を挿入方向と同じである。
【００１４】
図３は、ロータ３の一部端面図であり、磁石埋設孔６に磁石１０が挿入された状態を示す。ガイド部材１４は、磁石１０の挿入時に接着剤１２が磁石埋設孔６の入口や内壁で削り取られることを防止する。図３のように、接着剤１２が、磁石１０の挿入後においても磁石表面に確実に残り、磁石１０とロータコア４を硬化後に強く接着できる。接着剤１２とガイド部材１４は、ロータ３の回転時に、磁石１０が遠心力によって移動する側の表面、即ち、磁石１０のロータ回転軸から離れている側の表面に取り付けられる。
【００１５】
なお、ガイド部材１４の材料の弾性率は、ロータコア４（電磁鋼板）の弾性率より小さい。例えば、ガイド部材１４の材料は、樹脂である。
【００１６】
図４に、ガイド部材１４の弾性率がロータコア４の弾性率よりも高いと仮定した場合において、磁石埋設孔内部を示すロータ断面図（回転軸方向）を示す。ロータコア４は、積層された電磁鋼板４ａからなるため、磁石埋設孔６の内壁には、積層鋼板の積みずれによる凹凸が存在する。ガイド部材１４の弾性率がロータコア４の弾性率よりも高いと仮定した場合、磁石埋設孔６に最も突出した電磁鋼板４ａの凸部１６が、ガイド部材１４に接する。そのため、ロータ３の高回転時に磁石１０の遠心力荷重が、ガイド部材１４を介して一枚の電磁鋼板４ａの凸部１６のみに集中して、ロータコア４が応力集中によって凸部１６で破断する。
【００１７】
一方、図５のように、ガイド部材１４の弾性率がロータコア４の弾性率よりも低い場合、ロータ３の高回転時に、磁石１０の遠心力荷重によってガイド部材１４が弾性変形し、磁石１０とロータコア４との間隔が小さくなる。そのため、ロータコア４が、最も突出した凸部１６（第一の凸部）の他に、第二、第三の凸部１７、１８において、ガイド部材１４に接触する。従って、磁石１０からロータコア４に加わる遠心力荷重が分散され、ロータコア４の一つの凸部１６のみに全荷重が集中するのを防ぐことができる。
【００１８】
次に、内部に磁石１０を埋設したロータ３を有する回転電機１を製造する製造方法について説明する。
【００１９】
製造方法は、電磁鋼板４ａを積層して、ロータ３の回転軸方向に延在する磁石埋設孔６を有するロータコア４を製作する工程を有する。また、製造方法は、磁石埋設孔６の表面と磁石１０の表面の少なくとも一方において、磁石挿入方向に沿って、接着剤１２及びガイド部材１４を設置する工程を有する。ガイド部材１４は、接着剤１２の少なくとも片側に位置する。また、製造方法は、磁石１０をロータコア４の磁石埋設孔６に挿入する工程を有する。さらに、製造方法は、ロータ３をステータ２と同軸的に配置する工程を有する。この製造方法では、磁石挿入時に接着剤１２が削りとられない。従って、接着剤１２が、磁石１０の表面及び／又は磁石埋設孔６の表面に確実に残り、磁石１０がロータコア４に確実に固着される回転電機を提供できる。
【００２０】
−作用・効果−
以上のように、回転電機１は、磁石１０の表面と磁石埋設孔６の表面（壁面）との少なくとも一方において磁石１０の挿入方向に沿って塗布された接着剤１２を備える。さらに、回転電機１は、この少なくとも一方の表面において、接着剤１２の少なくとも片側に配置されるガイド部材１４を備える。この回転電機の構成により、磁石挿入時に接着剤１２が削りとられない。従って、接着剤が、磁石挿入後の磁石表面及び／又はロータコア表面（磁石埋設孔６の表面）に確実に残り、磁石１０とロータコア４を確実に固着できる。
【００２１】
回転電機１は、磁石埋設孔６における回転軸から遠い側の表面と、磁石１０における回転軸から遠い側の表面の少なくとも一方において、接着剤１２を備える。これにより、回転電機１は、ロータ３の回転時に磁石１０が遠心力によって移動する側において、接着剤１２とガイド部材１４を有することになる。従って、接着剤１２及び／又はガイド部材１４が、磁石１０からロータコア４に加わる遠心力荷重に対するクッションとして機能し、ロータコア４の破損が防止できる。
【００２２】
ガイド部材１４の弾性率はロータコア４の弾性率より小さいため、磁石１０の遠心力荷重によってガイド部材１４が弾性変形し、ロータコア４が複数個所において、ガイド部材１４に接触する。従って、磁石１０からロータコア４に加わる遠心力荷重が分散され、ロータコア４の破損が防止できる。
【００２３】
＜第二実施形態＞
第二実施形態において、図６（ａ）のように、磁石１０は、その表面に塗布される接着剤１２の両側又は片側（少なくとも片側）にガイド部材１４を有する。さらに、この接着剤１２の線膨張係数は、ガイド部材１４の線膨張係数より大きい。接着剤１２は、熱硬化などにより、非可逆的な熱膨張をする材料（エポキシ樹脂などの熱硬化型の接着剤など）からなる。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００２４】
接着剤１２の片側もしくは両側にガイド部材１４を設けることで、接着剤１２は、磁石１０の挿入時に削り取られず、挿入後の磁石表面に確実に残る。このとき、図６（ａ）のように積層ずれ等によりガイド部材１４とロータコア４の間に空隙２４が生じると、接着剤１２がロータコア４に届かないので、このままでは磁石１０とロータコア４を固定できない。しかし、接着剤１２の線膨張係数が、ガイド部材１４の線膨張係数よりも大きく、熱硬化後に空隙２４の高さ以上となる。このため、図６（ｂ）のように、熱硬化後に接着剤１２がロータコア４に到達し、磁石１０とロータコア４を確実に接着できる。
【００２５】
図７のように、接着剤１２をガイド部材１４の高さ以下に塗布しておき、熱硬化による膨張分で、接着剤１２がロータコア４に達するようにできる。これは、接着剤１２の線膨張係数が、ガイド部材１４の線膨張係数よりも大きいためである。これにより、接着剤１２の塗布厚を少なくできる。また、磁石挿入時に不必要箇所への接着剤１２の付着がないため、製品の品質が向上する。さらに、余分な接着剤１２のふき取り等の作業が発生せず、ロータ３の作製コストが下がる。
【００２６】
図８のように、ガイド部材１４に保護され磁石表面に残った接着剤１２は、熱硬化時に膨張して、ロータコア４と磁石１０の間を充填して、接着剤層２６を形成する。その結果、磁石１０とロータコア４の間に、ガイド部材１４と接着剤１２が確実に存在するため、磁石１０の遠心力荷重が、ガイド部材１４と接着剤層２６を介してロータコア４に伝わる。その結果、図９のように、磁石１０とロータコア４は、ガイド部材１４と接着剤１２との二種類の弾性体（バネ）によって直並列接続される状態になる。故に、ロータコア４の積ずれ凹凸による応力集中を、積層された電磁鋼板全体で緩和でき、ロータ３はより高回転まで動作できる。
【００２７】
以上のように、本実施形態によると、接着剤１２の線膨張係数は、ガイド部材１４の線膨張係数より大きい。例えば、接着剤１２は非可逆的な熱膨張をする材料からなる。このため、磁石１０とロータコア４を確実に接着できる。また、接着剤１２が接着剤層２６を形成する場合、ロータコア４が複数個所において接着剤１２に接触する。従って、磁石１０からロータコア４に加わる遠心力荷重が確実に分散される。
【００２８】
＜第三実施形態＞
第三実施形態において、図１０のように、接着剤１２とガイド部材１４は、磁石両端部（右端１１ａ、左端１１ｂ側）の表面に位置する。また、ガイド部材１４の少なくとも一つは、接着剤１２に対して、磁極１０の中心側に位置する。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００２９】
ロータ３の高回転時に、磁石埋設孔６の半径方向外側に位置するロータコア４の部分３０は、磁石１０の遠心力荷重によって、半径方向外側に力を受ける。なお、部分３０は、磁石埋設孔６の半径方向外側の角に位置する二つのブリッジ部３２に挟まれた領域である。仮に、図１１のように、接着剤１２とガイド部材１４が、磁石中央部の表面に位置してロータコア４と接していると、磁石１０の全遠心力荷重が、磁石埋設孔６の中央に対向するロータコア４の部分に加わる。そのため、ロータコア４のブリッジ部３２には、大きな曲げモーメントが発生してロータコア４の破断につながる。
【００３０】
一方、本実施形態では、図１０のように、磁石両端部に対向する位置でロータコア４が遠心力荷重を受けるため、荷重が半分に分散される。そして、ロータコア４における磁石荷重の作用点３３とブリッジ部３２の距離が小さくなる。このため、ブリッジ部３２での曲げモーメントが小さくなり、ロータコア４の破断を防ぐことができる。
【００３１】
また、本実施形態において、ロータコア４が、遠心力荷重を磁石両端部に対向する位置で受けようにするため、接着剤１２が磁石中央部に流れてくることが防止される。そのため、図１０のように、接着剤１２を保護するためのガイド部材１４は、接着剤１２に対して磁石中心側に設置される。また、ガイド部材１４は接着剤１２の片側にのみ設ければよいため、磁石一個あたりに使用するガイド部材１４の数も増えず、コストが抑えられる。
【００３２】
＜第四実施形態＞
第四実施形態において、図１２のように、接着剤１２として、非可逆に熱膨張する膨張シート４０（たとえば、発砲シートなど）を用いる。図１２のように、膨張シート４０の両端にガイド部材１４を設けたものをあらかじめ作成しておき、膨張シート４０とガイド部材１４を磁石１０の表面に一緒に転写する。例えば、シート状の基材等の上に、膨張シート４０とガイド部材１４を設けることができる。膨張シート４０の粘着性により、膨張シート４０とガイド部材１４を接続することもできる。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００３３】
以上のように、本実施形態によると、あらかじめガイド部材１４と接着剤を一緒にしたものを一度に磁石表面に転写することで、接着剤塗布作業が簡略化でき、コストが削減できる。
【００３４】
＜第五実施形態＞
第五実施形態では、接着剤１２とガイド部材１４は、第一実施形態と異なる種々の形態を有する。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００３５】
図１３のように、ガイド部材１４は梯子状の形状を有する。接着剤１２は、ガイド部材１４に囲まれている。これにより、磁石１０を磁石埋設孔６に挿入する場合に、接着剤１２の液ダレを防止できる。
【００３６】
その他、図１４（ａ）−（ｄ）のように、接着剤１２とガイド部材１４は、種々の形態を有してもよい。図１４（ａ）のように、接着剤１２とその両側のガイド部材１４は、磁石１０の右端１１ａ、左端１１ｂより長さを短くして、板状の磁石１０の四隅に配置されてもよい。図１４（ｂ）のように、四角形状の接着剤１２と、接着剤１２を囲むように配置される四角のリング形状のガイド部材１４とが、磁石１０の表面に配置されてもよい。図１４（ｃ）のように、より細い接着剤１２とその両側のガイド部材１４が、磁石１０の両端部付近に配置されてもよい。図１４（ｄ）のように、より細い接着剤１２とその両側のガイド部材１４が、磁石１０の表面の中央部に配置されてもよい。
【００３７】
＜第六実施形態＞
第六実施形態において、図１５のように、ガイド部材１４は、硬化した接着剤６０からなる。先に硬化させた接着剤６０（第一の接着剤）の間に、接着剤１２（第二の接着剤）が塗布される。接着剤６０は、接着剤１２と同一種類のものでも、異なる種類のものでもよい。なお、他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００３８】
本実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する他、簡便にガイド部材１４を形成できる効果を奏する。
【００３９】
＜第七実施形態＞
第七実施形態において、図１６、１７のように、磁石１０に通常設けられるコーティング７０に凹凸が設けられ、凹部７２が、接着剤溜りとして使用される。接着剤１２は、凹部７２に塗布される。コーティング材は、例えば、エポキシ樹脂である。コーティング７０を一部除去して、凹部７２が設けられてよい。他の構成は、第一実施形態と同じである。図１６では、接着剤１２とガイド部材１４（コーティング７０）は、磁石埋設孔６に挿入する方向（回転軸方向）に、前端１１ｃから後端１１ｄまで延在する。図１７では、接着剤１２と凹部７２は、前端１１ｃと後端１１ｄに達せず、ガイド部材１４（コーティング７０）に囲まれた状態で存在する。
【００４０】
以上のように、本実施形態によると、磁石１０のコーティング７０に設けられた凹部７２に接着剤１２が配置され、コーティング７０がガイド部材１４となる。従って、回転電機の作製コストが削減できる。
【００４１】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【符号の説明】
【００４２】
１  回転電機
２  ステータ
３  ロータ
４  ロータコア
４ａ  電磁鋼板
６  磁石埋設孔
１０  磁石
１２  接着剤
１４  ガイド部材
【図１】
0005609330.tif 000002
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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