(57)【要約】【課題】  モータ性能や耐減磁性能の低下を防止しつつ、磁石をヨーク外周側に位置決めすることができる永久磁石式回転子を提供する。【解決手段】  軸心に沿って配設されるシャフトと、該シャフトの外周側に固定される回転子鉄心と、該回転子鉄心に形成された磁石挿入用孔のそれぞれに配設される永久磁石と、該永久磁石の軸方向への移動を規制する端面板とを備えた、永久磁石式回転子である。前記各永久磁石の端面には、外周側よりも内周側の突出幅が小さくなる傾斜面を有する第１の突出部が設けられ、前記端面板における前記第１の突出部との対向面には、外周側よりも内周側の突出幅が大きくなる傾斜面を有する第２の突出部が設けられている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心に沿って配設されるシャフトと、該シャフトの外周側に固定される回転子鉄心と、該回転子鉄心に形成された磁石挿入用孔のそれぞれに配設される永久磁石と、該永久磁石の軸方向への移動を規制する端面板とを備えた、永久磁石式回転子において、
前記各永久磁石の端面には、外周側よりも内周側の突出幅が小さくなる傾斜面を有する第１の突出部が設けられ、
前記端面板における前記第１の突出部との対向面には、外周側よりも内周側の突出幅が大きくなる傾斜面を有する第２の突出部が設けられていることを特徴とする永久磁石式回転子。
【請求項２】
前記第１の突出部および前記第２の突出部は樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転子。
【請求項３】
前記第１の突出部は、その傾斜面の少なくとも一部が凸状に湾曲する形状に形成されているとともに、
前記第２の突出部は、その傾斜面の少なくとも一部が凹状に湾曲する形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石式回転子。
【請求項４】
前記第１の突出部または前記第２の突出部の少なくともいずれか一方が、前記永久磁石の周方向の幅よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の永久磁石式回転子。
【請求項５】
前記端面板には、前記第２の突出部よりも内周側の部位に、樹脂注入孔が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の永久磁石式回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータヨークに永久磁石を配設してなる永久磁石式回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータヨークの内部に磁石を配設してなる永久磁石型回転電機のＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）ロータが知られている。
この種のロータとしては、磁石の軸方向への移動を規制するための、磁石抜け防止用板を備えるものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回転子の回転時におけるアンバランスを小さくして、その回転子のバランス取りの手間と時間を低減させる為、磁石収容部に着磁前の磁石素材を収容し、接着剤を供給した状態で回転子を回転させ、回転状態でその接着剤を固化させる技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ＩＰＭロータの上下一対の端面板に複数の切り起こしを作製し、磁石の面取り部に当て付けてＩＰＭロータの磁石スロット部の外側に磁石を固定する技術が提案されている。
また、特許文献３には、ヨークスロット内に突起（または弾性部材を挿入）を設け、磁石を外側に挿着する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３１６２４３号公報
【特許文献２】特開平６−２６９１４０号公報
【特許文献３】特開平５−２１９６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、特許文献１のような技術においては、接着剤を供給した状態で回転子を回転させると樹脂が（例えば、ヨークと端面板のスキマから）漏れることがあり、その結果樹脂充填率が低下して磁石の固定する効果が得られにくい、という問題がある。
また、特許文献２のような技術においては、磁石に面取り部を設けているため、磁石体積は通常磁石より少なく設計する必要があり、これにより、モータ性能や耐減磁性能が低下してしまうという問題がある。
また、特許文献３のような技術においては、磁石とこれを収容するヨークスロットとの間に形成する隙間を、弾性部材の板厚と切り起しの高さとの必要分確保しなければならず、その分モータ性能や耐減磁性能が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
従って、本発明は、モータ性能や耐減磁性能の低下を防止しつつ、磁石をヨーク外周側に位置決めすることができる永久磁石式回転子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】
【０００７】
請求項１に係る発明は、軸心に沿って配設されるシャフト（例えば、実施の形態におけるロータシャフト３）と、該シャフトの外周側に固定される回転子鉄心（例えば、実施の形態におけるロータヨーク４）と、該回転子鉄心に形成された磁石挿入用孔（例えば、実施の形態における磁石挿入用孔１０）のそれぞれに配設される永久磁石（例えば、実施の形態における永久磁石６）と、該永久磁石の軸方向への移動を規制する端面板（例えば、実施の形態における端面板７）とを備えた、永久磁石式回転子において、前記各永久磁石の端面には、外周側よりも内周側の突出幅が小さくなる傾斜面（例えば、実施の形態における傾斜面１７）を有する第１の突出部（例えば、実施の形態における磁石側突出部１８）が設けられ、前記端面板における前記第１の突出部との対向面には、外周側よりも内周側の突出幅が大きくなる傾斜面（例えば、実施の形態における傾斜面１９）を有する第２の突出部（例えば、実施の形態における端面板側突出部２０）が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、前記回転子鉄心に形成された磁石挿入用孔に永久磁石を配設するにあたり、前記磁石挿入用孔に永久磁石を挿入して、前記永久磁石の端面に設けた第１の突出部と、前記端面板に設けた第２の突出部とを、互いの傾斜面同士を当接または圧接させるようにして、係合させることで、前記永久磁石を前記磁石挿入用孔内に位置決め保持することができる。これにより、回転子の製造時または使用時のいずれにおいても、永久磁石の回転時における安定性を確保することができる。このように、前記永久磁石の厚さを略一定に保持した状態で位置決めを行うことができるので、前記永久磁石の厚さの変化によるモータ性能や耐減磁性能の低下を防止しつつ、磁石をヨーク外周側に位置決めすることができる。また、前記磁石挿入用孔における外周側に前記永久磁石を位置決め保持すると、前記磁石挿入用孔における内周側に樹脂を充填することができるので、モータとして使用する際に、永久磁石の遠心力による樹脂のへたりを最小限にすることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記第１の突出部および前記第２の突出部は樹脂により形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記第１の突出部および前記第２の突出部の温度による形状の特性が略同様となるため、それぞれの突出部が温度変化により形状変化が生じたときでも、それぞれの突出部同士の係合を維持することができる。従って、それぞれの突出部の形状変化による永久磁石やロータヨークに対する応力変動を抑制することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のものであって、前記第１の突出部は、その傾斜面の少なくとも一部が突出方向に対して凸状に湾曲する形状に形成されているとともに、前記第２の突出部は、その傾斜面の少なくとも一部が突出方向に対して凹状に湾曲する形状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前記磁石挿入用孔中の前記永久磁石の第１の突出部に前記第２の突出部を接触させた状態で、前記第２の突出部を前記磁石挿入用孔に挿入していくと、これに従い前記第１の突出部を前記磁石挿入用孔の外周側に付勢させる力を作用させることができるので、前記第１の突出部が設けられた永久磁石を前記磁石挿入用孔の外周側に位置決め保持することが容易となる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のものであって、前記第１の突出部または前記第２の突出部の少なくともいずれか一方が、前記永久磁石の周方向の幅よりも小さく形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記永久磁石を前記磁石挿入用孔内に位置決め保持する機能を確保しつつ、前記第１の突出部および前記第２の突出部の形成に必要な材料を低減することができるので、コストを低減することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のものであって、前記端面板には、前記第２の突出部よりも内周側の部位に、樹脂注入孔が形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、永久磁石を端面板により回転子鉄心内における外周側に位置決め保持した状態で、ノズル等の注入治具を介して樹脂を樹脂注入孔より注入することで、回転子鉄心内の内周側に樹脂を充填することができるので、モータとして使用する際に、永久磁石の遠心力による樹脂のへたりを最小限にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、回転子の製造時または使用時のいずれにおいても、永久磁石の回転時における安定性を確保することができる。そして、前記永久磁石の厚さの変化によるモータ性能や耐減磁性能の低下を防止しつつ、磁石をヨーク外周側に位置決めすることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、それぞれの突出部の形状変化による永久磁石やロータヨークに対する応力変動を抑制することができる。
請求項３に係る発明によれば、永久磁石を前記磁石挿入用孔の外周側に位置決め保持することが容易となる。
請求項４に係る発明によれば、前記永久磁石を前記磁石挿入用孔内に位置決め保持する機能を確保しつつ、コストを低減することができる。
請求項５に係る発明によれば、モータとして使用する際に、永久磁石の遠心力による樹脂のへたりを最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態における永久磁石式回転子を図面と共に説明する。本実施の形態においては、ハイブリッド車両の駆動源としてエンジンとともに使用されるモータの備える永久磁石式回転子について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における永久磁石式回転子であるロータ１の分解斜視図である。同図に示したように、ロータ１は、略円筒状のロータシャフト３と、その外周側に設けられるロータヨーク（積層コア）４と、複数の永久磁石６、一対の端面板７、７と、カラー８とを備えている。
【００１７】
ロータシャフト３は中空ドラム状をなし鋳造または鍛造により一体に成形されている。前記ロータシャフト３は、外径略円筒状に形成される本体部３ａと、本体部３ａの基端側で本体部３ａよりも拡径された拡径部３ｂと、本体部３ａの外周部により形成されるハブ部３ｃとを備えている（図２参照）。
本実施の形態においては、ロータシャフト３をエンジンのクランク軸（図示せず）に連結して、エンジンやモータのトルクを伝達できるように構成されている。
【００１８】
ロータヨーク４は、複数の電磁鋼板５…５が軸方向に積層されて構成されている。各電磁鋼板５…５は、その内部に孔部を形成した略円環形状とされており、各電磁鋼板５…５をそれぞれの孔部を位置合わせして積層することで、ロータヨーク４の磁石挿入用孔１０が形成される。
【００１９】
ロータヨーク４の磁石挿入用孔１０には、断面略矩形状の永久磁石６がそれぞれ配置され、各永久磁石６により磁束を発生させる。
磁石６が挿入されたロータヨーク４の両端面には、略円環状に形成された端面板７、７が装着される。端面板７、７は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳなどの非磁性体で構成されている。端面板７、７には、永久磁石６の磁束短絡防止の点で、非磁性材（ＳＵＳ３０４、Ａｌ、Ｃｕ）を用いることが好ましい。また、前記カラー８やロータシャフト３には、鉄系のものを用いることが好ましい。
また、本実施の形態においては、ロータシャフト本体部３ａと略同等の径を有する円環状のカラー８を備えている。このカラー８は、端面板７、７を固定するためのものである。
【００２０】
図２は図１に示した各部材を組み付けた状態でのロータ１の断面図である。同図に示すように、ロータシャフト３の本体部３ａ外周側には、永久磁石６が挿入されたロータヨーク４と、ロータヨーク４の両端側に配置された端面板７、７とが配設される。このとき、ロータシャフト３の拡径部３ｂには、拡径部３ｂに対向する一方の端面板７が密接される。そして、ロータシャフト３の本体部３ａ先端側には、他方の端面板７に密接するようにカラー８が圧入されている。このカラー８により、端面板７、７の固定を行っている。
なお、ロータシャフト３はエンジンのクランクシャフト（図示せず）に連結されている。
【００２１】
このように構成することで、端面板７、７により、前記磁石６の軸方向の移動を規制することができるので、永久磁石６を位置決めされた所定の位置に安定して保持することができ、信頼性が向上する。また、これらの端面板７、７により、外部から磁石６を保護することができる。
【００２２】
そして、本実施の形態においては、図３、図４に示すように、各永久磁石６の両端面には、磁石側突出部１８が設けられている。磁石側突出部１８には、外周側よりも内周側の突出幅が小さくなる傾斜面１７が形成されている。一方、端面板７には、各永久磁石６に形成された磁石側突出部１８と対向する部位に、端面板側突出部２０が設けられている。端面板側突出部２０には、外周側よりも内周側の突出幅が大きくなる傾斜面１９が形成されている。
【００２３】
前記ロータヨーク４に形成された磁石挿入用孔１０に永久磁石を配設するにあたっては、まず、前記ヨーク４内にノズル等の注入治具（図示せず）を介して磁石挿入用孔１０の内周側に樹脂１５を注入する。そして、磁石挿入用孔１０に永久磁石６を挿入して、前記永久磁石６の端面に設けた磁石側突出部１８と、端面板７に設けた端面板側突出部２０とを、互いの傾斜面１７、１９同士を当接または圧接させるようにして、係合させる。
このようにすると、図５に示すように、永久磁石６を前記磁石挿入用孔１０内に位置決め保持することができる。これにより、ロータ１の製造時または使用時のいずれにおいても、永久磁石６の回転時における安定性を確保することができる。
このように、前記永久磁石６の厚さを略一定に保持した状態で位置決めを行うことができるので、前記永久磁石６の厚さの変化によるモータ性能や耐減磁性能の低下を防止しつつ、磁石をヨーク外周側に位置決めすることができる。また、前記磁石挿入用孔１０における外周側に前記永久磁石６を位置決め保持すると、前記磁石挿入用孔１０における内周側に樹脂１５を充填することができるので、モータとして使用する際に、永久磁石６の遠心力による樹脂１５のへたりを最小限にすることができる。
【００２４】
また、磁石側突出部１８と端面板側突出部２０とを、それぞれ樹脂により形成することで、それぞれの突出部１８，２０の温度による形状の特性が略同様となる。このため、それぞれの突出部１８、２０が温度変化により形状変化が生じたときでも、互いの係合を維持することができる。従って、それぞれの突出部１８、２０の形状変化による永久磁石６やロータヨーク４に対する応力変動を抑制することができる。
【００２５】
ここで、前記端面板側突出部２０の幅Ｌｊは、図６に示すように、対向する永久磁石６の幅Ｌｍと同等かこれよりも大きく設定されることが好適であるが、この場合に限られない。すなわち、図７に示すように、前記端面板側突出部２０の幅Ｌｊが、対向する永久磁石６の幅Ｌｍよりも小さく設定してもよい。また、同様に、永久磁石６に設けられる磁石側突出部１８の幅も永久磁石６の幅よりも小さく設定してもよい。このようにすると、永久磁石６を磁石挿入用孔１０内に位置決め保持する機能を確保しつつ、これらの突出部１８、２０の形成に必要な材料を低減することができるので、コストを低減することができる。
【００２６】
また、本実施の形態においては、前記端面板７、７とカラー８とを個別に製作することができるので、それぞれの部材７、７、８に適した材質のものを用いることができる。従って、焼結処理を行うことなく前記端面板７、７と、前記カラー８とを製作できるので、前記端面板７、７やこれを用いるヨーク４の径を増大させることができる。加えて、前記端面板７、７や前記カラー８の肉厚を、要求される精度を維持しつつ薄くすることができるので、軽量化を図ることが可能となる。
ここで、前記端面板７，７はプレス成形することが好ましい。前記端面板７，７を前記カラー８で圧入固定することにより、前記端面板７，７を薄肉化することができ、軽量化できる。
【００２７】
また、車両に搭載した場合には、モータの軽量化を図ることができるので、イナーシャを下げることができる。従って、アクセル踏んだときの応答性やレスポンスを向上することができ、燃費を向上することができる。
【００２８】
本発明の第２の実施の形態について図８、図９を用いて説明する。図８は本発明の第２の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図５に相当する図である。図９は図８の要部拡大図である。これらの図に示すように、本実施の形態においては、端面板７に切り起こし部２２を設け、該切り起こし部２２に沿うように端面板側突出部２０を形成している。このようにすると、切り起こし部２２を形成した分だけ端面板側突出部２０に必要な樹脂量を低減することができるので、その分端面板側突出部２０と端面板７との密着力を高めることができ、剥離しにくくなる。また、磁石側突出部１８の径方向の長さを前記磁石挿入用孔１０と略同等に設定している。これにより、磁石側突出部１８と端面板側突出部２０とを係合した状態で、永久磁石６が前記磁石挿入用孔１０の外周側に位置するので、前記磁石挿入用孔１０の外周側に永久磁石６を安定して保持することができ、信頼性が向上する。
【００２９】
本発明の第３の実施の形態について図１０、図１１を用いて説明する。図１０は本発明の第３の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図５に相当する図である。図１１は図１０に示す端面板の平面図である。これらの図に示すように、本実施の形態においては、樹脂注入孔９が、端面板７における端面板側突出部２０よりも内周側の部位に形成されている。このようにすると、永久磁石６を端面板７により磁石挿入用孔１０の外周側に位置決め保持した状態で、ノズル等の注入治具（図示せず）を介して樹脂１５を樹脂注入孔９より注入することで、磁石挿入用孔１０の内周側に樹脂１５を充填することができるので、モータとして使用する際に、永久磁石６の遠心力による樹脂１５のへたりを最小限にすることができる。
【００３０】
本発明の第４の実施の形態について図１２、図１３を用いて説明する。図１２は本発明の第４の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図３に相当する図である。図１３は図１２に示す端面板と永久磁石との係合動作を示す説明図である。これらの図に示すように、本実施の形態においては、磁石側突出部１８の傾斜面１７が突出方向（この場合は軸心方向）に対して凸状に湾曲する形状に形成されている。また、端面板側突出部２０は、その傾斜面１９が突出方向に対して凹状となる湾曲形状に形成されている。
【００３１】
このようにすると、前記磁石挿入用孔１０中の前記永久磁石６の磁石側突出部１８に端面板側突出部２０を接触させた状態で、端面板側突出部２０を磁石挿入用孔１０に挿入していくと（図１３の矢印Ａ参照）、これに伴って磁石挿入用孔１０の外周側に付勢させる力を磁石側突出部１８に作用させることができる（図１３の矢印Ｂ参照）。ゆえに、磁石側突出部１８が設けられた永久磁石６を前記磁石挿入用孔１０の外周側に位置決め保持することが容易となる。
【００３２】
本発明の第５の実施の形態について図１４、図１５を用いて説明する。図１４は本発明の第５の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図３に相当する図である。図１５は図１４に示す端面板と永久磁石との係合動作を示す説明図である。これらの図に示すように、本実施の形態においては、端面板側突出部２０の傾斜面１９を、その内周側における勾配が大きくなるように凹状に湾曲形成している。また、磁石側突出部１８の傾斜面１７を、その内周側における勾配が大きくなるように凸状に湾曲形成している。このようにすると、軸心方向の長さ寸法を抑制した形状であっても、前述の実施の形態と同様に、端面板側突出部２０の磁石挿入用孔１０への挿入に伴って、磁石挿入用孔１０の外周側に付勢させる力を磁石側突出部１８に作用させることができる（図１５の矢印Ａ、Ｂ参照）ので、磁石側突出部１８が設けられた永久磁石６を前記磁石挿入用孔１０の外周側に位置決め保持することが容易となる。
【００３３】
本発明の第６の実施の形態について図１６、図１７を用いて説明する。図１６は本発明の第６の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図５に相当する図である。図１７は図１６に示す端面板の平面図である。これらの図に示すように、本実施の形態においては、ロータシャフト３に位置決め突起２４を形成するとともに、端面板７に切り欠き２３を形成する。このようにすると、ロータシャフト３の位置決め突起２４と端面板７の切り欠き２３とを係合させることで、端面板７の回転方向の位置決めを行うことができ、ロータの組み立てが容易になる。
【００３４】
なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、本実施の形態においては、車両に搭載されるモータのロータについて説明したが、適用対象はこれに限られない。また、ロータヨークの片方の端面板にカラーを設ける構成について説明したが、両方の端面板にそれぞれカラーを設けてもよい。また、上述した実施の形態における各構成を適宜組み合わせ、または、置き換えてもよい。例えば、第２の実施の形態に示した切り起こし部と、第３の実施の形態に示した樹脂注入孔とを、兼ね備えた端面板を有するロータについても、本発明の対象となることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるロータの分解斜視図である。
【図２】図１に示した各部材を組み付けた状態でのロータの断面図である。
【図３】図２に示すロータの要部を示す分解断面図である。
【図４】図２に示す永久磁石と端面板との分解斜視図である。
【図５】図３に示すロータの各部材を組み付けた状態での要部断面図である。
【図６】図３に示す端面板の平面図である。
【図７】図３に示す端面板の変形例を示す平面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図５に相当する図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図５に相当する図である。
【図１１】図１０に示す端面板の平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図３に相当する図である。
【図１３】図１２に示す端面板と永久磁石との係合動作を示す説明図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図３に相当する図である。
【図１５】図１４に示す端面板と永久磁石との係合動作を示す説明図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態におけるロータの要部断面図であり、図５に相当する図である。
【図１７】図１６に示す端面板の平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ロータ
３…ロータシャフト（シャフト）
４…ロータヨーク
６…永久磁石
７…端面板
１７…磁石側斜面
１８…磁石側突出部
１９…端面板側傾斜面
２０…端面板側突出部
【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】
2006230070.tif 000007
【図６】
2006230070.tif 000008
【図７】
2006230070.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006230070.tif 000011
【図１０】
2006230070.tif 000012
【図１１】
2006230070.tif 000013
【図１２】
2006230070.tif 000014
【図１３】
2006230070.tif 000015
【図１４】
2006230070.tif 000016
【図１５】
2006230070.tif 000017
【図１６】
2006230070.tif 000018
【図１７】
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