(57)【要約】【課題】簡単な構成でロータコア内に永久磁石を固定する。【解決手段】回転電機１のロータ１０は、周方向に複数の磁石挿入孔１４が形成されたロータコア１１と、複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入された複数の永久磁石２１と、ロータコアの軸方向端面を覆う端面板３１と、を備えている。端面板は、それぞれが１つ以永久磁石と当接するように、ロータコアの軸方向端面の方向に突出して形成された複数の凸部３２を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に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た複数の永久磁石と、
前記ロータコアの軸方向端面を覆う端面板と、を備え、
前記端面板は、それぞれが１つ以上の前記永久磁石と当接するように、前記ロータコアの軸方向端面の方向に突出して形成された複数の凸部を有する
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のロータにおいて、
前記磁石挿入孔と前記永久磁石との間には、空間部が設けられている
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機のロータにおいて、
前記凸部は、付勢部を有している
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機のロータにおいて、
前記凸部は、前記端面板の一方の面が他方の面側に押圧されることによって形成されている
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機のロータにおいて、
前記複数の凸部は、それぞれに対応する前記永久磁石に対して、平面視の略中央の位置で当接している
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機のロータにおいて、
前記複数の凸部は、それぞれに対応する前記永久磁石に対して、平面視の角付近の位置で当接している
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機のロータにおいて、
前記複数の凸部の一部は、隣接して配置された２つの前記永久磁石の間に介在するように配置されている
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項８】
周方向に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た複数の永久磁石と、を備える回転電機の端面板であって、
それぞれが１つ以上の前記永久磁石と当接するように、前記ロータコアの軸方向端面の方向に突出して形成された複数の凸部を有する
ことを特徴とする回転電機の端面板。
【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、及び、回転電機の端面板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のロータは、周方向に複数の磁石挿入孔が形成されたロータコアと、複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入された複数の永久磁石と、ロータコアの軸方向端面を覆う端面板と、を備え、樹脂を用いてロータコア内に永久磁石を固定する構造になっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１５０４７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、従来の回転電機のロータは、以下に説明するように、ロータコア内での永久磁石の固定に樹脂を用いているため、製造コストを上昇させてしまう、という課題があった。
【０００５】
例えば、従来の回転電機のロータは、ロータコア内に永久磁石を固定するために、磁石挿入孔の中に樹脂を注入している。そのため、従来の回転電機のロータは、注入する樹脂の分だけ、製造コストを上昇させていた。
【０００６】
また、例えば、従来の回転電機のロータは、全ての磁石挿入孔の中に樹脂を過不足なく適正に注入することが難しかった。そのため、従来の回転電機のロータは、樹脂の注入作業で、磁石挿入孔の中に過剰な量の樹脂を注入してしまったり、逆に、磁石挿入孔の中に不十分な量の樹脂しか注入しなかったりすることがあった。
【０００７】
磁石挿入孔の中に過剰な量の樹脂を注入してしまった場合に、樹脂が磁石挿入孔から外部に溢れ出してしまう。そのため、この場合に、従来の回転電機のロータは、溢れ出した樹脂の除去作業を行う必要がある。したがって、この場合に、従来の回転電機のロータは、樹脂の除去作業を行う分だけ、製造コストを上昇させていた。
【０００８】
一方、磁石挿入孔の中に不十分な量の樹脂しか注入しなかった場合に、永久磁石の固定力が弱くなってしまう。そのため、この場合に、従来の回転電機のロータは、追加の樹脂の注入作業を行う必要があった。したがって、この場合に、従来の回転電機のロータは、追加の樹脂の注入作業を行う分だけ、製造コストを上昇させていた。
【０００９】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成でロータコア内に永久磁石を固定した回転電機のロータ、及び、回転電機の端面板を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、回転電機のロータであって、周方向に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た複数の永久磁石と、前記ロータコアの軸方向端面を覆う端面板と、を備え、前記端面板は、それぞれが１つ以上の前記永久磁石と当接するように、前記ロータコアの軸方向端面の方向に突出して形成された複数の凸部を有する構成とする。
【００１１】
また、本発明は、周方向に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た複数の永久磁石と、を備える回転電機の端面板であって、それぞれが１つ以上の前記永久磁石と当接するように、前記ロータコアの軸方向端面の方向に突出して形成された複数の凸部を有する構成とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構成でロータコア内に永久磁石を固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る回転電機のロータの構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、第１実施形態に係るロータを構成するロータコアの構成を示す部分拡大図であり、（ｂ）は、そのロータを構成する端面板の構成を示す部分拡大図である。
【図３】（ａ）は、第１実施形態に係るロータにおける端面板と永久磁石の配置関係を示す概略図であり、（ｂ）は、そのロータにおける端面板の凸部に対する永久磁石の当接位置を示す概略図である。
【図４】第２実施形態に係るロータを構成するロータコアと端面板の構成を示す部分拡大図である。
【図５】（ａ）は、第２実施形態に係るロータにおける端面板と永久磁石の配置関係を示す概略図であり、（ｂ）は、そのロータにおける端面板の凸部に対する永久磁石の当接位置を示す概略図である。
【図６】第２実施形態に係るロータにおける端面板の凸部に対する永久磁石の当接位置を示す拡大斜視図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る端面板の製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１５】
［第１実施形態］
＜回転電機のロータの構成＞
以下、図１乃至図３を参照して、第１実施形態に係る回転電機１のロータ１０の構成につき説明する。本実施形態では、回転電機１がＩＰＭ（Interior Permanent Magnet；磁性埋込式のモータ）である場合を想定して説明する。
【００１６】
図１は、第１実施形態に係る回転電機１のロータ１０の構成を示す概略図である。図２（ａ）は、ロータ１０を構成するロータコア１１の構成を示す部分拡大図であり、図２（ｂ）は、ロータ１０を構成する端面板３１の構成を示す部分拡大図である。図３（ａ）は、ロータ１０における端面板３１と永久磁石２１の配置関係を示す概略図であり、図３（ｂ）は、ロータ１０における端面板３１の凸部３２に対する永久磁石２１の当接位置を示す概略図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図２（ａ）に示す線Ｘ１−Ｘ１に沿ってロータ１０を切断することによって得られる切断面の構成を概略的に示している。
【００１７】
なお、以下の説明では、「軸方向」、「周方向」、及び「径方向」は、それぞれ、ロータコア１１の軸方向、周方向、径方向を意味している。
【００１８】
図１に示すように、第１実施形態に係る回転電機１のロータ１０は、回転軸（図示せず）と、回転軸（図示せず）の外周側に取り付けられるロータコア１１と、ロータコア１１に取り付けられる複数の永久磁石２１とを備え、ステータ（図示せず）の内側に配置されている。
【００１９】
ロータコア１１は、同一形状の円板状の積層鋼板（例えば、ケイ素鋼板）１２を多数積層することによって形成されている。各積層鋼板１２の中心には、回転軸（図示せず）が圧入される軸孔Ｈ１２が形成されている。
【００２０】
また、ロータコア１１には、周方向に複数の磁石挿入孔１４が設けられている。なお、ここで、「周方向」とは、真円の周方向に限らず、偏倚した円形状の周方向を含むものである。例えば、図示例では、各磁石挿入孔１４が軸方向視で幅広な「Ｖ」字型の形状を呈しており、ロータコア１１は、その磁石挿入孔１４が周方向に所定の間隔で複数配置された構成になっている。各磁石挿入孔１４の中には、磁極の向きを変えながら、複数の永久磁石２１が挿入されている。永久磁石２１は、縦分割型の磁石である。
【００２１】
また、ロータコア１１の軸方向両端部には、軸方向端面を覆う板状の端面板３１，５１が取り付けられている。端面板３１，５１は、磁束漏れを防ぐために磁性材料で構成されている。なお、特に、端面板３１は、例えば、ダボ加工により後記する凸部３２が形成されているため、ダボ加工に対する強度を有している材料で構成されていることが好ましい。ここでは、端面板３１，５１が、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼材で構成されているものとして説明する。
【００２２】
ロータコア１１は、端面板５１を回転軸（図示せず）に取り付けた後に、各積層鋼板１２を積層して回転軸（図示せず）に圧入することで形成されている。ロータコア１１の各磁石挿入孔１４の中には、複数の永久磁石２１が挿入されている。
【００２３】
端面板３１は、ロータコア１１の軸方向端面１３を覆うように取り付けられる（矢印Ａ１１参照）。端面板３１の中心には、回転軸（図示せず）が圧入される軸孔Ｈ３１が形成されている。端面板３１とロータコア１１と端面板５１は、カラー部材（図示せず）によって固定されている。
【００２４】
端面板３１は、ロータコア１１の軸方向端面１３の方向に突出して形成された複数の凸部３２を有している。凸部３２は、ロータコア１１内に永久磁石２１を固定するために端面板３１に形成された突出部である。凸部３２は、その頂部が永久磁石２１の方に突出しており、磁石挿入孔１４の中に挿入されている１つ以上の永久磁石２１と当接する。凸部３２は、弾性を有する形状であるとよい。本実施形態では、凸部３２がスリット形状を呈しているものとして説明する。
【００２５】
図２（ａ）に示す例では、ロータコア１１の各磁石挿入孔１４の中には、４つの永久磁石２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）が挿入されている。なお、図示例では、永久磁石２１が周方向にずれない（移動しない）ように、永久磁石２１に当接する突起部が各磁石挿入孔１４の内壁面に形成されている。４つの永久磁石２１のうち、左側から１番目の永久磁石２１ａと２番目の永久磁石２１ｂとがペアになって隣接して配置されているとともに、右側から１番目の永久磁石２１ｄと２番目の永久磁石２１ｃとがペアになって隣接して配置されている。左側の永久磁石２１ａ，２１ｂと右側の永久磁石２１ｄ，２１ｃとは、周囲を径方向に磁化するとともに、磁化方向が交差するように、対向配置されている。磁石挿入孔１４と各永久磁石２１との間には、空間部１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）が設けられている。
【００２６】
図２（ｂ）に示す例では、端面板３１の４つの凸部３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）は、それぞれ、径方向の２つの辺が端面板３１から分断され、周方向の２つの辺で端面板３１と接続された構造になっている。各凸部３２は、端面板３１の一方の面が他方の面側に押圧されることによって形成されている。４つの凸部３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）は、図２（ａ）に示す４つの永久磁石２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）に対して、それぞれに対応する永久磁石２１の略中央の位置で上から当接するように配置されている。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、本実施形態では、凸部３２がスリット（ダボ）で構成されているものとして説明する。凸部３２のスリットの頂部は、永久磁石２１の方向に突出している。また、凸部３２のスリットの根本部分は、軸方向に屈曲することにより、凸部３２の頂部を永久磁石２１側に付勢するバネ構造の付勢部３３として機能している。
【００２８】
端面板３１は、ロータコア１１の軸方向端面１３（図１参照）を覆うように取り付けられる（矢印Ａ１１参照）。これにより、図３（ｂ）に示すように、端面板３１と端面板５１との間に永久磁石２１が挟み込まれる。その際に、凸部３２は、対応する永久磁石２１に対して平面視の略中央の位置で当接して、永久磁石２１を軸方向（白抜き矢印Ｂ１１参照）に付勢する。したがって、ロータ１０は、各永久磁石２１の略中央付近を凸部３２で押さえ込むように付勢して保持する。つまり、ロータ１０は、凸部３２のスリットの頂部を永久磁石２１に押し付けることで永久磁石２１に荷重をかけて、永久磁石２１を保持する。これにより、ロータコア１１内に永久磁石２１が強固に固定される。
【００２９】
なお、凸部３２は、例えば、ダボ加工により端面板３１に形成することができる。凸部３２は、形成に用いるダボ型の形状によって、スリット（ダボ）の形状の自由度を高くすることができる。そのため、凸部３２は、様々な形状の永久磁石２１に合わせた形状に形成することができる。ただし、凸部３２は、バネ性を有しているため、厳密な寸法精度が不要である。
【００３０】
また、凸部３２は、バネ性を有しているため、様々な形状の永久磁石２１を良好に保持することができる。しかも、凸部３２は、スリット（ダボ）の形状、大きさ、深さによってバネ定数を調整することができる。
【００３１】
＜回転電機のロータの主な特徴＞
（１）本実施形態に係るロータ１０の端面板３１は、それぞれが１つ以上の永久磁石２１と当接するように、ロータコア１１の軸方向端面１３（図１参照）の方向に突出して形成された複数の凸部３２を有している。このようなロータ１０は、端面板３１にスリット状の凸部３２を設け、凸部３２のスリットの根元部分を屈曲させて、凸部３２のスリットの頂部を永久磁石２１に当接させることで、端面板３１に永久磁石２１を固定させる役割を付加している。そのため、ロータ１０は、特に樹脂を用いることなく、簡単な構成でロータコア１１内に永久磁石２１を固定することができる。なお、永久磁石２１には遠心力等が加わるが、その遠心力は軸方向（つまり、凸部３２を変形させる方向）には加わらない。そのため、ロータ１０は、凸部３２の保持力で十分に永久磁石２１を固定することができる。
【００３２】
このようなロータ１０は、樹脂注入作業を削減することができる。そのため、ロータ１０は、樹脂自体のコストや、樹脂注入作業に伴うコスト、及び、不十分な量の樹脂しか注入しなかった場合における追加の樹脂注入作業に伴うコストを低減することができる。その結果、ロータ１０は、これらのコストの分だけ、製造コストを大幅に低減することができる。
【００３３】
また、従来の回転電機のロータは、樹脂の噴き出しを押さえる必要があるため、端面板に孔を開けることが困難であった。そのため、従来の回転電機のロータは、端面板の軽量化を図るために、端面板３１に孔を開けることが困難であった。
これに対して、本実施形態に係る回転電機１のロータ１０は、端面板３１に孔を開けることができるため、端面板３１の軽量化を図ることができる。
【００３４】
（２）本実施形態に係るロータ１０の磁石挿入孔１４と各永久磁石２１との間には、空間部が設けられている（図２（ａ）参照）。そして、ロータ１０は、弾性を有する凸部３２で永久磁石２１を保持する。そのため、ロータ１０は、回転電機１を搭載する製品（例えば、自動車等）の振動によって、永久磁石２１に加わる荷重（特に、軸方向のスラスト荷重）を軽減することができる。
【００３５】
以上の通り、第１実施形態に係る回転電機１のロータ１０によれば、簡単な構成でロータコア１１内に永久磁石２１を固定することができる。
【００３６】
［第２実施形態］
以下、図４乃至図６を参照して、第２実施形態に係るロータ１０Ａの構成につき説明する。図４は、第２実施形態に係るロータ１０Ａを構成するロータコア１１と端面板３１Ａの構成を示す部分拡大図である。図５（ａ）は、ロータ１０Ａにおける端面板３１Ａと永久磁石２１の配置関係を示す概略図であり、図５（ｂ）は、ロータ１０Ａにおける端面板３１Ａの凸部３７に対する永久磁石２１の当接位置を示す概略図である。図６は、ロータ１０Ａにおける端面板３１Ａの凸部３７に対する永久磁石２１の当接位置を示す拡大斜視図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４に示す線Ｘ２−Ｘ２に沿ってロータ１０Ａを切断することによって得られる切断面の構成を概略的に示している。
【００３７】
図４に示すように、第２実施形態に係る回転電機１のロータ１０Ａは、第１実施形態に係る回転電機１のロータ１０と比較すると、端面板３１の代わりに、端面板３１Ａを有している点で相違している。
【００３８】
端面板３１Ａは、６つの凸部３７（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ）を有している。６つの凸部３７（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ）は、それぞれ、周方向の２つの辺が端面板３１Ａから分断され、径方向の２つの辺で端面板３１Ａと接続された構造になっている。各凸部３７は、端面板３１Ａの一方の面が他方の面側に押圧されることによって形成されている。６つの凸部３７（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ）は、それぞれに対応する永久磁石２１の角付近の位置で上から当接するように配置されている。特に、左側から２番目の凸部３７ｂは、磁石挿入孔１４の左側空間内で隣接して配置された２つの永久磁石２１ａ，２１ｂの間に介在するように配置されている。また、右側から２番目の凸部３７ｅは、磁石挿入孔１４の右側空間内で隣接して配置された２つの永久磁石２１ｃ，２１ｄの間に介在するように配置されている。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、本実施形態では、凸部３７がスリット形状を呈している。凸部３７の頂部は、永久磁石２１の方向に突出している。また、凸部３７の根本部分は、凸部３７の頂部を永久磁石２１側に付勢する付勢部３３として機能している。
【００４０】
端面板３１Ａは、ロータコア１１の軸方向端面１３（図１参照）を覆うように取り付けられる（矢印Ａ１１参照）。これにより、図５（ｂ）に示すように、端面板３１Ａと端面板５１との間に永久磁石２１が挟み込まれる。その際に、図５（ｂ）及び図６に示すように、凸部３７は、対応する永久磁石２１に対して平面視の角付近の位置で当接して、永久磁石２１を軸方向（白抜き矢印Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３参照）に付勢する。したがって、ロータ１０Ａは、各永久磁石２１の両側の角付近を凸部３７で挟み込むように付勢して保持する。これにより、ロータコア１１内に永久磁石２１が強固に固定される。
【００４１】
以上の通り、第２実施形態に係るロータ１０Ａによれば、第１実施形態に係るロータ１０と同様に、簡単な構成でロータコア１１内に永久磁石２１を固定することができる。
しかも、ロータ１０Ａによれば、各永久磁石２１の両側の角付近を凸部３７で挟み込むように付勢するため、第１実施形態に係るロータ１０に比べて、各永久磁石２１を周方向に保持することができ、その結果、各永久磁石２１に対する周方向の保持力を向上させることができる。
【００４２】
本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
【００４３】
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、凸部３２，３７は、端面板３１，３１Ａに形成されており、端面板５１には形成されていない。しかしながら、端面板５１は、端面板３１，３１Ａと同様に、凸部３２，３７を有する構造にすることができる。
【００４４】
また、例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、凸部３２，３７がスリット状に形成されている。しかしながら、凸部３２，３７は、例えば図７に示すように、運用に応じて任意に変形することができる。図７は、変形例に係る端面板３１Ｂの製造方法を示す説明図である。図７（ａ）は、ダボ型７１を押し付ける前の端面板３１Ｂの形状を示しており、図７（ｂ）は、ダボ型７１を押し付けた後の端面板３１Ｂの形状を示している。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、変形例に係る端面板３１Ｂの一方の面には、ダボ型７１が押し付けられる。図示例では、ダボ型７１は、端面板３１Ｂに対して直角に交差する多数の円柱状の突起部を有する構造になっている。ダボ型７１の各突起部は、各永久磁石２１の配置位置に合わせて配置されている。
【００４６】
図７（ｂ）に示すように、ダボ型７１が端面板３１Ｂの一方の面に押し付けられることにより、端面板３１Ｂの他方の面には多数の凸部３９が形成される。各凸部３９は、端面板３１Ｂに対して直角に突出する円柱形状を呈している。端面板３１Ｂは、ロータコア１１の軸方向端面１３（図１参照）を覆うように取り付けられる。その際に、各凸部３９は、対応する１つ以上の永久磁石２１と当接して、永久磁石２１を軸方向に付勢する。これにより、ロータコア１１内に永久磁石２１が強固に固定される。
【００４７】
なお、凸部３９は、例えば、磁石挿入孔１４の中に永久磁石２１を挿入した後にポンチ加工により形成することも可能である。しかしながら、端面板３１Ｂに凸部３９を予め形成するダボ加工は、磁石挿入孔１４の中に永久磁石２１を挿入した後に凸部３９を形成するポンチ加工に比べて、ポンチ加工を行う際に永久磁石２１に加わる衝撃荷重を無くすことができる点、端面板３１Ｂを平坦な場所で保持して凸部３９を形成することができる点で、ポンチ加工よりも有利である。
この点は、第１実施形態に係る端面板３１の凸部３２及び第２実施形態に係る端面板３１Ａの凸部３７も同様である。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１０Ａ    ロータ
１１    ロータコア
１２    積層鋼板
１３    軸方向端面
１４    磁石挿入孔
１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）    空間部
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）    永久磁石
３１，３１Ａ，３１Ｂ    端面板
３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ），３７（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ），３９    凸部
３３    付勢部
５１    端面板
６１    回転軸
７１    ダボ型
Ｈ１２    軸孔
Ｈ５１    軸孔
【図１】
2018137867.tif 000003
【図２】
2018137867.tif 000004
【図３】
2018137867.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018137867.tif 000007
【図６】
2018137867.tif 000008
【図７】
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