(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、磁石固定用の充填材がロータ外部へ放出されるのを抑制することができる回転電機のロータを提供する。【解決手段】回転電機のロータ１０において、第１の端板４０には、磁石挿入孔２５とロータ１０の外側とを連通する充填材Ｆの注入口４２が磁石挿入孔２５の内周側又は外周側と回転軸方向に重なる位置に形成される。磁石挿入孔２５と永久磁石３０の周方向端面３０ｃとの間には、空隙２８が形成される。第２の端板４１には、空隙２８とロータ１０の外部とを連通する連通路４５が形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石挿入孔が形成されたロータコアと、
前記複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入される複数の永久磁石と、
前記永久磁石が挿入された前記磁石挿入孔に充填される充填材と、
前記ロータコアの軸方向両側の端面をそれぞれ覆う第１の端板及び第２の端板と、
を備える回転電機のロータであって、
前記第１の端板には、前記磁石挿入孔と前記ロータの外側とを連通する前記充填材の注入口が前記磁石挿入孔の内周側又は外周側と回転軸方向に重なる位置に形成され、
前記磁石挿入孔と前記永久磁石の周方向端面との間には、空隙が形成されており、
前記第２の端板には、前記空隙と前記ロータの外部とを連通する連通路が形成されることを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
前記連通路は、前記空隙を画成する前記磁石挿入孔において、前記注入口と径方向において反対側に位置することを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
前記ロータコアは、前記ロータコアの外周面から内径側に向かってそれぞれ凹む複数の外周溝を備え、
前記連通路は、前記第２の端板に前記円周方向に延びる溝部を形成することによって、前記空隙と前記外周溝とを連通するように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機のロータ。
【請求項４】
前記溝部は、円周方向一方側から円周方向他方側に向かって延びる複数の直線状溝部によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
前記円周方向において隣接する前記直線状溝部同士は、径方向から見て、互いの一部がオーバーラップするように構成されており、
任意の円周方向位置に対して前記複数の直線状溝部のいずれかが位置するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機のロータ。
【請求項６】
前記溝部は、前記第２の端板の全周に亘って円環状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機に使用されるロータにおいては、電磁鋼板が多数積層されたロータコアに複数の磁石挿入孔が設けられ、各磁石挿入孔にそれぞれ永久磁石が挿入されるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のロータ１１０では、図９に示すように、ロータコア１２０に、永久磁石１２１を収納する磁石挿入孔１２２が設けられ、永久磁石１２１は、磁石挿入孔１２２に収納されて、充填材としての樹脂１２９で固定される。また、磁石挿入孔１２２の回転軸側の内壁面には、樹脂１２９が注入される断面略半円形の注入溝１２６が回転軸に沿って形成され、端板１３０ａには、注入溝１２６に繋がる略円形の注入孔１３１が形成され、この注入孔１３１に注入ノズル１４０が接続されて、樹脂１２９が注入される。
【０００４】
また、磁石挿入孔１２２と永久磁石１２１の周方向端面との間には、空隙１２７が形成されており、注入溝１２６と空隙１２７とは、磁石挿入孔１２２の内面と永久磁石１２１の外面との間の隙間１２８ａ、１２８ｂを介して接続されて、樹脂１２９の流動経路１２８が形成されている。さらに、ロータコア１２０や端板１３０ａには、外周溝１２５、１３５が形成されており、注入溝１３１が形成された端板１３０ａには、空隙１２７と外周溝１２５、１３５を連通するエア抜き溝１３４が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６０５４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ロータ１１０においては、図１０（ａ）に示すように、樹脂１２９を注入する際、磁石挿入孔１２２と永久磁石１２１の周方向端面との間に形成された空隙１２７には、樹脂１２９が回り込みにくい場合があり、該空隙１２７に樹脂１２９が充填されないままエア抜き溝１３４に樹脂１２９が充填されてしまう場合がある。
このように空隙１２７に樹脂１２９が充填されていない空間Aが形成されている場合には、図１０（ｂ）に示すように、樹脂硬化のための加熱時において気泡が膨張する。その結果、図１０（ｃ）に示すように、樹脂１２９が注入口１３１から噴出してしまい、図１０（ｄ）に示すように、端板１３０ａの表面に樹脂１２９が付着してコンタミとなり、端板１３０ａの表面に付着した樹脂１２９がロータ１１０の外部に抜け出てしまう可能性がある。このように剥離した樹脂１２９が、ロータとステータとの間のエアギャップに入り込んだ場合、ロータ或はステータが損傷する可能性がある。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、磁石固定用の充填材がロータ外部へ放出されるのを抑制することができる回転電機のロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
複数の磁石挿入孔（例えば、後述する実施形態における磁石挿入孔２５）が形成されたロータコア（例えば、後述する実施形態におけるロータコア２０）と、
前記複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入される複数の永久磁石（例えば、後述する実施形態における永久磁石３０）と、
前記永久磁石が挿入された前記磁石挿入孔に充填される充填材（例えば、後述する実施形態における充填材Ｆ）と、
前記ロータコアの軸方向両側の端面をそれぞれ覆う第１の端板及び第２の端板（例えば、後述する実施形態における第１の端板４０、第２の端板４１）と、
を備える回転電機のロータ（例えば、後述する実施形態における回転電機のロータ１０）であって、
前記第１の端板には、前記磁石挿入孔と前記ロータの外側とを連通する前記充填材の注入口（例えば、後述する実施形態における注入口４２）が前記磁石挿入孔の内周側又は外周側と回転軸方向に重なる位置に形成され、
前記磁石挿入孔と前記永久磁石の周方向端面（例えば、後述する実施形態における周方向端面３０ｃ）との間には、空隙（例えば、後述する実施形態における空隙２８）が形成されており、
前記第２の端板には、前記空隙と前記ロータの外部とを連通する連通路（例えば、後述する実施形態における連通路４５）が形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記連通路は、前記空隙を画成する前記磁石挿入孔において、前記注入口と径方向において反対側に位置することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２の構成に加えて、
前記ロータコアは、前記ロータコアの外周面から内径側に向かってそれぞれ凹む複数の外周溝（例えば、後述する実施形態における外周溝２７）を備え、
前記連通路は、前記第２の端板に前記円周方向に延びる溝部（例えば、後述する実施形態における溝部４６）を形成することによって、前記空隙と前記外周溝とを連通するように構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３の構成に加えて、
前記溝部は、円周方向一方側から円周方向他方側に向かって延びる複数の直線状溝部（例えば、後述する実施形態における直線状溝部４６ａ、４６ｂ）によって構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４の構成に加えて、
前記円周方向において隣接する前記直線状溝部同士は、径方向から見て、互いの一部がオーバーラップするように構成されており、
任意の円周方向位置に対して前記複数の直線状溝部のいずれかが位置するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項３の構成に加えて、
前記溝部は、前記第２の端板の全周に亘って円環状に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、磁石挿入孔と永久磁石の周方向端面との間に形成された空隙と、ロータの外部とを連通する連通路が第２の端板に設けられるので、該空隙において第２の端板側に充填剤が充填されていない空間（気泡）が形成される場合であっても、加熱時に連通路を通じて気泡（空気）を逃がすことができる。
したがって、樹脂硬化のための加熱時において気泡が膨張して、注入口から充填剤が噴出してしまうことを抑制することができ、端板の表面に充填剤が付着してコンタミとなってしまうのを抑制することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、充填剤が入り込みにくい位置で、ロータの外部と空隙とを連通させるので、連通路が充填剤によって塞がれてしまうのを抑制することができ、また、空隙に気泡が発生した場合には、発生した気泡をロータの外部に確実に逃がすことができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、第２の端板に溝部を形成することによって連通路を形成することができ、連通路の形成を容易に行うことができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、溝部が複数の直線状溝部によって構成されるので、溝部を容易に加工することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、第２の端板を位相決めすることなく、外周溝と溝部とを連通させることができ、ロータの組み付けを容易に行うことができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、第２の端板を位相決めすることなく、外周溝と溝部とを連通させることができ、ロータの組み付けを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる回転電機のロータを示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】第１の端板を一部切欠いて、ロータを第１の端板側から見た要部拡大正面図である。
【図４】第２の端板を一部切欠いて、ロータを第２の端板側から見た要部拡大正面図である。
【図５】第２の端板の拡大正面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、図１のロータのエアの注入過程を説明するための図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】（ａ）は、本実施形態の第１変形例に係る第２の端板の拡大正面図であり、（ｂ）は、本実施形態の第２変形例に係る第２の端板を示す拡大正面図である。
【図８】本実施形態の第３変形例に係る第２の端板を示す拡大正面図である。
【図９】従来のロータをエア抜き経路とともに示す要部斜視図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、従来のロータのエアの注入過程を説明するための図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る回転電機のロータを図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態の回転電機のロータ１０は、略円筒状の回転軸１１と、回転軸１１の外周側に取り付けられるロータコア２０と、ロータコア２０に取り付けられる複数の永久磁石３０を備え、不図示のステータの内側に配置されている。
【００２３】
ロータコア２０は、同一形状の円板上の電磁鋼板（例えば、ケイ素鋼板）２１を多数積層して形成されている（図２参照）。また、ロータコア２０には、円周方向に亘って複数の磁石挿入孔２５が設けられており、一対の磁石挿入孔２５毎に所定の間隔で配置されている。磁石挿入孔２５は、軸方向から見たときに略長方形状に形成されており、一対の磁石挿入孔２５が、これらの間に径方向に延びるセンターリブ２６を形成するように、センターリブ２６に対して線対称に配置されている（図３参照）。
【００２４】
各永久磁石３０は、一対の磁石挿入孔２５毎に磁極の向きを変えながら、各磁石挿入孔２５にそれぞれ挿入されており、例えば、２つの永久磁石３０ａでは、外周側がＮ極とすると、隣接する２つの永久磁石３０ｂでは、外周側がＳ極となる。なお、本実施形態では、図２に示すように、各磁石挿入孔２５には、４つの永久磁石３０が軸方向に並んで配置されている。
【００２５】
また、磁石挿入孔２５は、その内径側壁面の中央部分に、断面略半円形の注入溝２５ａを有しており、この注入溝２５ａから永久磁石３０が挿入された磁石挿入孔２５に充填材Ｆが充填される。
【００２６】
さらに、ロータコア２０の外周面には、一対の磁石挿入孔２５の周方向両側に、内径側に向かってそれぞれ凹む一対の外周溝２７が設けられている。また、磁石挿入孔２５と永久磁石３０の周方向端面３０ｃとの間には、空隙２８が形成されている。従って、外周溝２７と空隙２８とを仕切るロータコア２０の部分は、リブ状に形成されている。
【００２７】
また、図２に示すように、ロータコア２０の軸方向両端部には、その軸方向端面を覆う第１及び第２の端板４０，４１が取り付けられている。ロータコア２０は、第２の端板４１を回転軸１１に取り付けた後、電磁鋼板２１を積層して回転軸１１に圧入することで形成される。そして、ロータコア２０の磁石挿入孔２５に永久磁石３０を挿入し、第１の端板４０を回転軸１１に取り付けた後、回転軸１１に固定部材としてのカラー部材５０が圧入される。これにより、カラー部材５０は、第１及び第２の端板４０、４１をロータコア２０とともに軸方向に挟み込み、第１及び第２の端板４０，４１及びロータコア２０には、カラー部材５０によって軸方向荷重が与えられている。
【００２８】
第１の端板４０には、図２及び図３に示すように、回転軸方向から見て、注入溝２５ａと部分的に重なる位置で、複数の磁石挿入孔２５の注入溝２５ａとロータ１０の外側とを回転軸方向に連通する複数の注入口４２が、磁石挿入孔２５と同数形成されている。
なお、本実施形態では、注入口４２は、磁石挿入孔２５の内周側に設けられた注入溝２５ａに対応して設けられているが、注入溝が磁石挿入孔２５の外周側に設けられている場合には、該注入溝と部分的に重なる位置に形成されてもよい。
【００２９】
第１の端板４０の外周面には、ロータコア２０の外周溝２７と対応する位置に、複数の外周溝４３が形成されている。また、第１の端板４０のロータコア２０と対向する面には、この外周溝４３と空隙２８とを連通する程度の長さを有するエア抜き溝４４が形成されている。
【００３０】
一方、第２の端板４１は、図４に示すように、円形形状の外周面を有してリング状に形成されている。また、第２の端板４１には、空隙２８とロータコア２０の外周溝２７とを連通する連通路４５を構成する、円周方向に延びる溝部４６が形成される。
【００３１】
溝部４６は、図５にも示すように、円周方向一方側から円周方向他方側に向かって延びる複数の直線状溝部４６ａ、４６ｂによって構成されている。また、円周方向において隣接する直線状溝部４６ａ、４６ｂ同士は、径方向から見て、互いの一部がオーバーラップするように構成されている。これにより、任意の円周方向位置に対して複数の直線状溝部４６ａ、４６ｂのいずれかが位置するように構成されている。
【００３２】
図４に示すように、本実施形態では、隣接する直線状溝部４６ａ、４６ｂの互いに平行な内径側端部同士がオーバーラップする円周方向長さＬＡは、センターリブ２６の円周方向長さＬ１よりも長く、隣接する直線状溝部４６ａ、４６ｂの外径側端部同士がオーバーラップする円周方向長さＬＢは、連通路４５の円周方向長さＬ２よりも長い。
したがって、内径側端部同士及び外径側端部同士がオーバーラップする円周方向長さＬＡ、ＬＢが、センターリブ２６の円周方向長さＬ１と連通路４５の円周方向長さＬ２のいずれよりも長く設定されているので、第２の端板４１の位相によらず、空隙２８とロータコア２０の外周溝２７とを連通する連通路４５を確実に構成することができる。
【００３３】
また、連通路４５は、空隙２８を画成する磁石挿入孔２５において、注入口４２と径方向において反対側に位置する。即ち、本実施形態では、直線状溝部４６ａ、４６ｂによって構成される連通路４５は、磁石挿入孔２５の径方向中間位置を通る直線Ｓに対して外径側に位置している（図４参照）。
【００３４】
このように構成されたロータ１０では、図６（ａ）に示すように、充填材Ｆは注入口４２を介して注入溝２５ａ内に注入され、永久磁石３０と磁石挿入孔２５の内周側の内壁面との間に入り込んで永久磁石３０を径方向に押し付けて永久磁石３０を固定する。この際、磁石挿入孔２５と永久磁石３０の周方向端面３０ｃとの間に形成された空隙２８には、充填剤Ｆが回り込みにくく、第１の端板４０にエア抜き溝４４が形成されている場合であっても、該空隙２８に充填剤Ｆが充填されないままエア抜き溝４４に充填剤が充填されてしまう場合がある。
【００３５】
このような場合であっても、本実施形態では、第２の端板４１とロータコア２０との間に、空隙２８と外周溝２７と連通する連通路４５が形成されているので、図６（ｂ）に示すように、樹脂硬化のための加熱時において、充填剤Ｆが充填されていない空間Ａ内の気泡が膨張した場合であっても、連通路を通じて気泡（空気）を逃がすことができる。この結果、図６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、充填剤Ｆが徐々に下方に流れ込んで、硬化していく過程においても、注入口４２から充填剤Ｆが噴出することを抑制することができ、第１の端板４０の表面に充填剤Ｆが付着してコンタミとなってしまうのを抑制することができる。
【００３６】
以上説明したように、本発明の本実施形態に係る回転電機のロータ１０によれば、第１の端板４０には、磁石挿入孔２５とロータ１０の外側とを連通する充填材Ｆの注入口４２が磁石挿入孔２５の内周側又は外周側と回転軸方向に重なる位置に形成され、磁石挿入孔２５と永久磁石３０の周方向端面３０ｃとの間には、空隙２８が形成されており、第２の端板４１には、空隙２８とロータ１０の外部とを連通する連通路４５が形成される。これにより、充填剤Ｆが入り込みにくい空隙２８において、第２の端板４１側に充填剤Ｆが充填されていない空間Ａが形成される場合であっても、加熱時に連通路４５を通じて気泡（空気）を逃がすことができる。
したがって、樹脂硬化のための加熱時において気泡が膨張して、注入口４２から充填剤Ｆが噴出してしまうことを抑制することができ、第１の端板４０の表面に充填剤Ｆが付着してコンタミとなってしまうのを抑制することができる。
【００３７】
また、連通路４５は、空隙２８を画成する磁石挿入孔２５において、注入口４２と径方向において反対側に位置するので、充填剤Ｆが入り込みにくい位置で、ロータ１０の外部と空隙２８とを連通させることができ、連通路４５が充填剤Ｆによって塞がれてしまうのを抑制することができ、また、空隙２８に気泡が発生した場合には、発生した気泡をロータ１０の外部に確実に逃がすことができる。
【００３８】
さらに、ロータコア２０は、ロータコア２０の外周面から内径側に向かってそれぞれ凹む複数の外周溝２７を備え、連通路４５は、第２の端板４１に円周方向に延びる溝部４６を形成することによって、空隙２８と外周溝２７とを連通するように構成され、連通路４５の形成を容易に行うことができる。
【００３９】
加えて、溝部４６は、円周方向一方側から円周方向他方側に向かって延びる複数の直線状溝部４６ａ、４６ｂによって構成されるので、溝部４６を容易に加工することができ、製造コストの増加を抑制することができる。
【００４０】
また、円周方向において隣接する直線状溝部４６ａ、４６ｂ同士は、径方向から見て、互いの一部がオーバーラップするように構成されており、任意の円周方向位置に対して複数の直線状溝部４６ａ、４６ｂのいずれかが位置するように構成される。これにより、第２の端板４１を位相決めすることなく、外周溝２７と溝部４６とを連通させることができ、ロータ１０の組み付けを容易に行うことができる。
【００４１】
なお、本発明の回転電機のロータは、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、上記実施形態では、溝部４６は、互いに平行な一対の直線状溝部４６ａ、４６ｂによって構成されていたが、本発明の溝部は、これに限定されるものではない。例えば、図７（ａ）に示す第１変形例のように、溝部は、所定の外周位置Ｔ１から所定の内周位置Ｔ２まで傾斜して延びる直線状溝部４６ｃであってもよい。この場合にも、隣接する溝部４６ｃ同士は、径方向から見て、互いの一部、即ち、一方の溝部４６ｃの外径側端部４６ｃ１と他方の溝部４６ｃの内径側端部４６ｃ２がオーバーラップするように構成されている。
【００４２】
また、図７（ｂ）に示す第２変形例のように、径方向高さが互いに異なる直線状溝部４６ｄ、４６ｅを交互に配置するようにしてもよい。ただし、この場合には、隣接する溝部４６ｃ同士は、径方向から見て、互いの一部がオーバーラップしていないので、ロータコア２０と第２の端板４１とを位相合わせする必要がある。
【００４３】
さらに、図８に示す第３変形例のように、本発明の溝部は、第２の端板４１の全周に亘って形成される円環状溝部４６ｆによって構成されてもよい。この場合も、ロータコア２０と第２の端板４１とを位相合わせすることなく、外周溝２７と溝部４６ｆとを連通させることができ、ロータの組み付けを容易に行うことができる。また、円環状溝部４６ｆは、レーザーで加工することが好ましい。
【００４４】
加えて、充填材としては、熱硬化性樹脂であれば、任意の樹脂が適用されてもよく、例えば、耐油性を有するエポキシ樹脂が適用されてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０  回転電機のロータ
２０  ロータコア
２１  電磁鋼板
２５  磁石挿入孔
２７  外周溝
２８  空隙
３０  永久磁石
４０  第１の端板
４１  第２の端板
４２  注入口
４３  外周溝
４６  溝部
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ  直線状溝部
４６ｆ  円環状溝部
Ｆ    充填材
【図１】
2014183663.tif 000003
【図２】
2014183663.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014183663.tif 000007
【図６】
2014183663.tif 000008
【図７】
2014183663.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014183663.tif 000011
【図１０】
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