(57)【要約】【課題】  磁石の固定に用いられる樹脂の凝固後に発生する残留応力を低減させることができる回転電機およびその製造方法を提供する。【解決手段】  回転電機は、ロータコア５と、ロータコア５に樹脂部を介して取付けられる永久磁石５Ａとを備え、液化した樹脂部を凝固させて永久磁石５Ａをロータコア５に固定する際に永久磁石５Ａの冷却を補助する冷却補助部としての開口部５２が形成されている。開口部５２には、冷却材としての冷却液５３が注入される。【選択図】        図３
2006271082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアと、
前記ロータコアに樹脂部を介して取付けられる永久磁石とを備え、
液化した前記樹脂部を凝固させて前記永久磁石を前記ロータに固定する際に前記永久磁石の冷却を補助する冷却補助部が形成された、回転電機。
【請求項２】
前記冷却補助部は冷却材が注入および／または挿入される開口部である、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
ロータコアと、
前記ロータコアの軸方向に形成された孔部の壁面に形成された樹脂部と、
前記樹脂部を介して前記ロータコアに埋設された永久磁石とを備え、
前記永久磁石の軸方向断面における中央部近傍にボイドが形成されている、回転電機。
【請求項４】
永久磁石をロータに挿入する工程と、
前記永久磁石を冷却しながら前記永久磁石を前記ロータに固定する工程とを備えた、回転電機の製造方法。
【請求項５】
前記永久磁石に設けられた開口部に冷却材が注入および／または挿入されることにより前記永久磁石が冷却される、請求項４に記載の回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機およびその製造方法に関し、特に、ロータ内に埋設された永久磁石を有する回転電機およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータに永久磁石が取付けられた回転電機が従来から知られている。
【０００３】
たとえば、特開２００１−３７１２３号公報においては、鉄心内部に磁石を埋め込む回転子において、該磁石が樹脂充填により固定されることが開示されている。
【０００４】
また、特開２００３−６１２８２号公報においては、ロータに永久磁石を埋め込んだ回転電機において、永久磁石を冷却するための冷媒を供給する冷媒通路を設けることが開示されている。
【０００５】
また、特開２００２−３４５１８８号公報においては、回転子軸方向に延びる磁石挿入孔に永久磁石が挿入固定され、磁石挿入孔に沿って冷媒が導かれる冷却通路が形成されることが開示されている。
【０００６】
また、特開２００１−２５２０９号公報においては、ロータコアが電動機の軸方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に空気または冷媒が送流され、冷却効率が向上することが開示されている。
【０００７】
また、特開平６−９８４９０号公報においては、回転子鉄心とそれに接着固定された永久磁石間に空隙が形成されることが開示されている。
【０００８】
また、特開平９−１８２３７４号公報においては、ロータに配設された永久磁石を冷却して、熱による不可逆減磁の発生を抑えるモータの冷却回路を設けることが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３７１２３号公報
【特許文献２】特開２００３−６１２８２号公報
【特許文献３】特開２００２−３４５１８８号公報
【特許文献４】特開２００１−２５２０９号公報
【特許文献５】特開平６−９８４９０号公報
【特許文献６】特開平９−１８２３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特開２００１−３７１２３号公報における電動機のように、樹脂充填により磁石を固定する場合、比較的高温の樹脂が使用されるため、磁石および鉄心の温度が上昇する。この際、鉄心と磁石との熱膨張特性の違いにより、冷却後に残留応力が発生する場合がある。
【００１０】
これに対し、１つの局面では、上記の特許文献１〜６において、磁石の固定時に該磁石を冷却する思想は開示されていない。また、他の局面では、上記の特許文献１〜６において、磁石の軸方向断面における中央部近傍にボイドを設ける思想は開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、磁石の固定に用いられる樹脂の凝固後に発生する残留応力を低減させることができる回転電機およびそ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】
【００１２】
本発明に係る回転電機は、１つの局面では、ロータコアと、ロータコアに樹脂部を介して取付けられる永久磁石とを備え、液化した樹脂部を凝固させて永久磁石をロータに固定する際に永久磁石の冷却を補助する冷却補助部が形成されている。
【００１３】
上記構成によれば、樹脂注入時の永久磁石の熱収縮を抑制することができるので、樹脂の凝固後に発生する残留応力を低減させることができる。
【００１４】
上記回転電機において、好ましくは、冷却補助部は冷却材が注入および／または挿入される開口部である。
【００１５】
これにより、簡単な構造で上記冷却補助部が形成される。
【００１６】
本発明に係る回転電機は、他の局面では、ロータコアと、ロータコアの軸方向に形成された孔部の壁面に形成された樹脂部と、樹脂部を介してロータコアに埋設された永久磁石とを備え、永久磁石の軸方向断面における中央部近傍にボイドが形成されている。
【００１７】
上記構成によれば、ボイドの存在により、樹脂の凝固後に発生する残留応力を低減させることができる。
【００１８】
本発明に係る回転電機の製造方法は、永久磁石をロータに挿入する工程と、永久磁石を冷却しながら永久磁石をロータに固定する工程とを備える。
【００１９】
これにより、樹脂注入時の永久磁石の熱収縮を抑制することができるので、樹脂の凝固後に発生する残留応力を低減させることができる。
【００２０】
上記回転電機の製造方法において、永久磁石に設けられた開口部に冷却材が注入および／または挿入されることにより永久磁石が冷却されることが好ましい。
【００２１】
これにより、簡単な手法により永久磁石の冷却を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、磁石の固定に用いられる樹脂の凝固後に発生する残留応力を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に基づく回転電機およびその製造方法の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２４】
図１は、後述する実施の形態１，２に係る回転電機１を示した縦断面図である。
【００２５】
図１を参照して、モータおよび／またはジェネレータである回転電機１は、ケース２およびケースカバー３内に設けられたステータ４０とロータ５０とを有する。
【００２６】
ステータ４０はリング状のステータコア４を有する。ステータコア４は、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。ステータコア４の内周面上には複数のティース部（図示せず）および該ティース部間に形成される凹部としてのスロット部（図示せず）が形成されている。スロット部は、ステータコア４の内周側に開口するように設けられる。
【００２７】
３つの巻線相であるＵ相、Ｖ相およびＷ相を含む巻線７は、スロット部に嵌り合うようにティース部に巻き付けられる。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相は、互いに円周上でずれるように巻き付けられる。
【００２８】
ロータ５０は、出力軸６に取り付けられたロータコア５を有する。ロータコア５には、永久磁石５Ａが埋め込まれている。ロータコア５は、鉄または鉄合金などの磁性材料により構成される。永久磁石５Ａは、たとえば、ロータコア５の外周近傍にほぼ等間隔を隔てて配置される。出力軸６は、軸受部２Ａ，３Ａを介してケース２およびケースカバー３に回転可能に取り付けられる。
【００２９】
（実施の形態１）
図２は、実施の形態１に係る回転電機におけるロータを示した上面図であり、図１に
おける矢印IIの方向からみた図である。図２を参照して、本実施の形態に係る回転電機に含まれるロータ５０においては、永久磁石５Ａに冷却穴５２（開口部）が形成されている。ここで、永久磁石５Ａは、樹脂部５Ｂを介してロータコア５に取付けられている。冷却穴５２は、液化した樹脂部５Ｂを凝固させて永久磁石５Ａをロータコア５に固定する際に永久磁石５Ａの冷却を補助する冷却補助部である。
【００３０】
図３は、図２に示されるロータコア５および該コアに挿入された永久磁石５Ａを示した縦断面図（図２におけるIII−III断面）である。図３を参照して、永久磁石５Ａをロータコア５に固定する際は、ロータコア５と永久磁石５Ａとの隙間に液化した樹脂が図３中の矢印５０Ｂの方向に注入される。注入された樹脂は比較的高温であるため、該樹脂からの受熱により、ロータコア５および永久磁石５Ａの体積が変化する。ここで、ロータコア５と永久磁石５Ａとの熱膨張特性が異なる。すなわち、ロータコア５を構成する電磁鋼板は受熱により膨張し、該コアに埋め込まれた永久磁石５Ａは受熱により収縮する。したがって、ロータコア５と永久磁石５Ａとの隙間は広くなる。一方、樹脂の温度が常温まで降下し、該樹脂が凝固した際は、ロータコア５を構成する電磁鋼板は冷却により収縮し、該コアに埋め込まれた永久磁石５Ａは冷却により膨張する。したがって、ロータコア５と永久磁石５Ａとの隙間は狭くなる。この結果、充填された樹脂が圧縮され、電磁鋼板に過大な応力が発生することになる。したがって、樹脂インジェクション時にロータコア５と永久磁石５Ａとの隙間が過度に広がらないようにすることが重要である。
【００３１】
これに対し、本実施の形態においては、永久磁石に開口部５２を設け、樹脂インジェクション時に該開口部に冷却材としての冷却液５３を注入する。これにより、樹脂注入時の永久磁石５Ａの熱収縮を抑制することができる。この結果、樹脂の凝固後に発生する残留応力を低減させることができる。
【００３２】
開口部５２は、樹脂の凝固後に埋め戻されてもよいし、そのままにされてもよい。開口部５２を残置した場合には、該開口部５２は、永久磁石５Ａの軸方向断面における中央部近傍に形成された「ボイド」を構成する。このボイドの存在により、樹脂の凝固後に発生する上記残留応力を低減させることができる。
【００３３】
なお、ロータコア５および永久磁石５Ａ上にエンドプレート５００が設けられてもよい。また、図３に示す例では、開口部５２は袋穴を形成しているが、永久磁石５Ａを軸方向に貫通する貫通穴が形成されてもよい。この場合には、開口部５２内の冷却液５３を流動させやすくなり、「冷却補助部」としての冷却能力が向上する。
【００３４】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る回転電機の製造方法は、内部に冷却補助部としての開口部５２が設けられた永久磁石５Ａをロータコア５に挿入する工程と、開口部５２に冷却液５３を注入することにより永久磁石５Ａを冷却しながら永久磁石５Ａをロータコア５に固定する工程とを備える。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る回転電機におけるロータコアおよび該コアに挿入された磁石を示した縦断面図であり、実施の形態１における図３に対応する断面を示す。図４を参照して、本実施の形態に係る回転電機は、実施の形態１に係る回転電機の変形例であって、実施の形態１と同様に冷却補助部としての開口部５２が形成されている。一方で、本実施の形態においては、冷却材として、冷却液に代えて冷却棒５４（冷やし金）が用いられている。
【００３６】
すなわち、本実施の形態においては、樹脂インジェクション時に、冷却棒５４を開口部５２に挿入することにより、永久磁石５Ａを冷却する。これにより、実施の形態１と同様の効果が期待できる。また、冷却棒５４には、永久磁石５Ａの位置決め治具としての役割も期待できる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１，２に係る回転電機を示した縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１，２に係る回転電機におけるロータを示した上面図であり、図１における矢印IIの方向からみた図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転電機におけるロータコアおよび該コアに挿入された磁石を示した縦断面図（図２におけるIII−III断面）である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る回転電機におけるロータコアおよび該コアに挿入された磁石を示した縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  回転電機、２  ケース、２Ａ，３Ａ  軸受部、３  ケースカバー、４  ステータコア、５  ロータコア、５Ａ  永久磁石、６  出力軸（ロータ軸）、７  巻線、４０  ステータ、５０  ロータ、５２  冷却穴、５３  冷却液、５４  冷却棒、５００  エンドプレート。
【図１】
2006271082.tif 000003
【図２】
2006271082.tif 000004
【図３】
2006271082.tif 000005
【図４】
2006271082.tif 000006