(57)【要約】【課題】引き摺り損失や風損を発生させることなく磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけることができる電動機ロータの提供。【解決手段】ロータ３０のロータコア３１を構成する複数のコアプレート３２は、それぞれ永久磁石５０を保持するように形成された複数の磁石保持部３３と、互いに重なり合うコアプレート３２同士を仮固定するための複数のカシメ部３５とをそれぞれ有し、カシメ部３５は、一つの磁極に対応した磁石保持部３３のロータ外周側に少なくとも二つずつ形成される。これにより、ロータ３０の各磁極の外周側において、少なくとも二箇所に形成されるカシメ部３５が重なり合う部位付近とそれ以外の領域とで透磁率を変化させることができるので、各磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけることが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石と、複数のコアプレートを積層して形成されると共に複数の磁極を構成するように前記複数の磁石を保持するロータコアとを含み、ステータと共に電動機を構成する電動機ロータであって、
前記コアプレートは、それぞれ前記磁石を保持するように形成された複数の磁石保持部と、互いに重なり合うコアプレート同士を仮固定するための複数のカシメ部とをそれぞれ有し、前記カシメ部は、一つの磁極に対応した前記磁石保持部のロータ外周側に少なくとも二つずつ形成されることを特徴とする電動機ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機ロータにおいて、
前記複数の磁石保持部は、二つずつ所定間隔で配設され、対をなす二つの磁石保持部は、ロータ中心側からロータ外周側に向かうほど互いに離間するように形成されることを特徴とする電動機ロータ。
【請求項３】
請求項２に記載の電動機ロータにおいて、
前記カシメ部は、前記対をなす二つの磁石保持部それぞれのロータ外周側に一つずつ形成され、対応する磁石保持部のロータ中心側の端部よりもロータ外周側の端部に近接することを特徴とする電動機ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機ロータに関し、特に、複数の磁石を有し、ステータと共に電動機を構成する電動機ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のロータとして、外周表面からの深さが最も深い底点とロータ中心とを結ぶ直線が底点に最も近い磁極の中心線に対して４０°以上４４°未満の電気角度φをなすように外周に形成された溝（凹部）を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような溝をロータの外周に形成することにより、トルクリプルおよび鉄損を低減することが可能となる。また、特許文献１には、当該電気角度φを４４°以上５３°以下とすることで無負荷誘起電圧中の高周波成分を減少させることができる旨が記載されている。
【０００３】
なお、この種のロータは、一般に、複数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されたロータコアと、ロータコアに埋設された永久磁石とを含み、こうしたロータとしては、ロータコアの軸方向の伝熱を促進させるために、ロータコアの永久磁石の近傍における相対的に磁束密度が低い部分、または電磁鋼板における相対的に発熱量が大きい部分に複数の電磁鋼板をかしめたカシメ部を有するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。また、電磁鋼板を積層してなるロータコアと当該ロータコア内部に形成された磁石挿入穴に挿入された界磁永久磁石とを備えると共に、ロータコアの磁石上部の透磁率の低下を微少にするために、ロータのｑ軸方向の電機子反作用に影響のない場所に電磁鋼板のカシメ部を有するロータも知られている（例えば、特許文献３参照）。このロータでは、ロータコア内部に形成された磁石挿入穴を２分する磁極中心軸上に設けられたブリッジ部、磁石挿入穴の両端に設けられたブリッジ部およびロータの円周方向への磁束漏洩を防止するための抜き穴に接近した位置、あるいはロータコアの磁石挿入穴下部のヨーク部分であって磁石挿入穴を２分する磁極中心軸上にカシメ部が設けられる。更に、板状の電磁鋼板を複数枚積層して構成されるロータとして、主磁極部の磁石挿入孔よりも外周側であって主磁極部の中心線（ｄ軸）上にカシメピン挿入孔を有し、当該カシメピン挿入孔に電磁鋼板の積層体と端板とを一体化するためのカシメピンが挿入されるものも知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２８９５６号公報
【特許文献２】特開２００８−１５４４３６号公報
【特許文献３】特開平１１−２０６０５１号公報
【特許文献４】特開２００７−１５９１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のロータのようにロータ外周に適切な溝（凹部）を形成することで、磁極（磁石）の起磁力の分布波形を正弦波に近づけると共に誘起電圧の波形を正弦波に近づけることができるので、鉄損やトルクリプルを低減することが可能となる。ただし、ロータ外周の溝に潤滑・冷却用のオイルが入り込むと、ロータの回転抵抗が増加し、いわゆる引き摺り損失が増加してしまうおそれがある。また、ロータ外周の溝に潤滑・冷却用のオイルが入り込まなかったとしても、溝の存在に起因して空気の乱れが発生し、いわゆる風損が悪化してしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、引き摺り損失や風損を発生させることなく磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけることができる電動機ロータの提供を主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電動機ロータは、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００８】
本発明による電動機ロータは、
複数の磁石と、複数のコアプレートを積層して形成されると共に複数の磁極を構成するように前記複数の磁石を保持するロータコアとを含み、ステータと共に電動機を構成する電動機ロータであって、
前記コアプレートは、それぞれ前記磁石を保持するように形成された複数の磁石保持部と、互いに重なり合うコアプレート同士を仮固定するための複数のカシメ部とをそれぞれ有し、前記カシメ部は、一つの磁極に対応した前記磁石保持部のロータ外周側に少なくとも二つずつ形成されることを特徴とする。
【０００９】
この電動機ロータでは、ロータコアを構成する複数のコアプレートが、それぞれ磁石を保持するように形成された複数の磁石保持部と、互いに重なり合うコアプレート同士を仮固定するための複数のカシメ部とをそれぞれ有し、カシメ部は、一つの磁極に対応した磁石保持部のロータ外周側に少なくとも二つずつ形成される。これにより、電動機ロータの各磁極の外周側において、少なくとも二箇所に形成されるカシメ部が重なり合う部位付近とそれ以外の領域とで磁気特性すなわち透磁率を変化させることができるので、ロータコアの外周に溝（凹部）を形成しなくても、当該溝が存在する場合と同様に各磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけることが可能となる。そして、この電動機ロータでは、ロータコアの外周に溝を形成する必要がなくなることから、当該溝に潤滑・冷却用のオイルが入り込むことに起因した引き摺り損失や当該溝の存在に起因した空気の乱れによる風損を無くすことができる。従って、この電動機ロータによれば、引き摺り損失や風損を発生させることなく磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけることが可能となる。
【００１０】
また、前記複数の磁石保持部は、二つずつ所定間隔で配設され、対をなす二つの磁石保持部は、ロータ中心側からロータ外周側に向かうほど互いに離間するように形成されてもよい。更に、前記カシメ部は、前記対をなす二つの磁石保持部それぞれのロータ外周側に一つずつ形成され、対応する磁石保持部のロータ中心側の端部よりもロータ外周側の端部に近接するものであってもよい。これにより、磁極の起磁力の分布波形をより良好に正弦波に近づけることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係るモータ１０の概略構成図である。
【図２】モータ１０のロータ３０を構成するコアプレート３２を示す断面図である。
【図３】積層されたコアプレート３２を示す要部拡大断面図である。
【図４】ロータ３０の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の実施例に係るモータ１０の概略構成図である。同図に示すモータ１０は、電動機として作動すると共に発電機としても作動することができる同期発電電動機として構成されており、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される。実施例のモータ１０は、磁束を発生させるステータ２０と、磁極を構成する永久磁石５０を複数有すると共に回転シャフト１５に固定されるロータ３０とを備える。ステータ２０は、電磁鋼板等の磁性体からなる環状のステータコア２１と、例えば分布巻によりステータコア２１に装着されたＵ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２ＶおよびＷ相コイル２２Ｗとを含む。また、ステータ２０と共にモータ１０を構成するロータ３０は、実施例ではそれぞれ断面矩形状を有する複数（実施例では１６個）の永久磁石５０に加えて、複数の磁極を構成するように複数の永久磁石５０を保持するロータコア３１を含む。
【００１４】
ロータ３０を構成するロータコア３１は、図２に示すようなコアプレート３２を複数積層することにより形成される。各コアプレート３２は、電磁鋼板等により概ね環状を呈する板体として構成されており、それぞれ永久磁石５０を保持するように形成された長孔状の孔部である複数（実施例では、１６個）の磁石保持部３３と、回転シャフト１５が挿入される中心孔３４とを有する。複数の磁石保持部３３は、二つずつ所定間隔（実施例では、４５°間隔）で配設され、対をなす二つの磁石保持部３３は、図２に示すように、ロータ中心側からロータ外周側に向かうほど互いに離間するように（略Ｖ字状をなすように）形成される。また、実施例において、各磁石保持部３３は、永久磁石５０が嵌め込まれる孔部を両側に若干延長した寸法を有している。これにより、ロータコア３１によって各永久磁石５０が保持された際には、図１に示すように、各永久磁石５０の両側に孔部３６ａおよび３６ｂが形成されることになる。
【００１５】
また、複数のコアプレート３２のうち、回転シャフト１５の一端側に位置する一枚のコアプレート３２Ａ（図３参照）以外のものには、例えばプレス成形により、互いに重なり合うコアプレート３２同士を仮固定するためのカシメ部３５が対をなす二つの磁石保持部３３のロータ外周側に二つずつ（合計１６個）形成されている。実施例において、カシメ部３５は、対をなす二つの磁石保持部３３それぞれのロータ外周側に一つずつ、当該二つの磁石保持部３３の中央とロータ中心とを結ぶ線に関して概ね対称をなすように形成され、対応する磁石保持部３３のロータ中心側の端部よりもロータ外周側の端部に近接する。実施例では、カシメ部３５として、図３に示すような、いわゆるＶカシメが採用されているが、カシメ部３５として、いわゆる丸Ｖカシメや丸カシメが採用されてもよい。また、複数のコアプレート３２のうち、回転シャフト１５の一端側に位置する一枚のコアプレート３２Ａには、他のコアプレート３２の対応するカシメ部３５と係合可能な開口３５Ａが複数形成されている。
【００１６】
上述の複数のコアプレート３２（３２Ａ）は、互いに対応するカシメ部３５（開口３５Ａ）同士が係合するように積層され（図３参照）、図示しない一対のエンドプレートを用いて回転シャフト１５に固定される。また、各コアプレート３２の磁石保持部３３により画成される孔部のそれぞれには、永久磁石５０が挿入・固定される。そして、実施例では、略Ｖ字状をなすように延在する一対の磁石保持部３３により画成される一対の孔部に挿入・固定される２つの永久磁石５０によって一つの磁極が構成され、各磁極のロータ外周側には、カシメ部３５同士が重なり合う部位が二箇所に形成されることになる。これにより、ロータ３０の各磁極（一対の永久磁石５０）の外周側において、カシメ部３５が重なり合う部位付近とそれ以外の領域と磁気抵抗が異なることになり、それによりカシメ部３５が重なり合う部位付近とそれ以外の領域とで磁気特性すなわち透磁率を変化させることができる。従って、実施例のロータ３０では、コアプレート３２に対して上述のようなカシメ部３５を設けず、かつロータコア３１の外周に溝（凹部）を形成しない場合（図４における破線参照）に比べて、図４において実線で示すように、各磁極の起磁力の分布波形を正弦波（図４における二点鎖線参照）に近づけることが可能となる。更に、実施例のロータ３０では、各永久磁石５０の両側に孔部３６ａおよび３６ｂが形成され、これらの孔部３６ａおよび３６ｂが潤滑・冷却用のオイルの流路として利用される。
【００１７】
以上説明したように、実施例のロータ３０のロータコア３１を構成する複数のコアプレート３２は、それぞれ永久磁石５０を保持するように形成された複数の磁石保持部３３と、互いに重なり合うコアプレート３２同士を仮固定するための複数のカシメ部３５とをそれぞれ有し、カシメ部３５は、一つの磁極に対応した一対の磁石保持部３３のロータ外周側に二つずつ形成される。これにより、ロータ３０の各磁極の外周側において、二箇所に形成されるカシメ部３５が重なり合う部位付近とそれ以外の領域とで磁気特性すなわち透磁率を変化させることができるので、ロータコア３１の外周に溝（凹部）を形成しなくても、当該溝が存在する場合と同様に磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけることが可能となる。そして、実施例のロータ３０では、ロータコア３１の外周に溝を形成する必要がなくなることから、当該溝に潤滑・冷却用のオイルが入り込むことに起因した引き摺り損失や当該溝の存在に起因した空気の乱れによる風損を無くすことができる。従って、実施例のロータ３０を含むモータ１０では、引き摺り損失や風損を発生させることなくロータ３０の各磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけると共に誘起電圧の波形を正弦波に近づけて鉄損やトルクリプルを低減することが可能となる。なお、一つの磁極に対応した一対の磁石保持部３３のロータ外周側に設けられるカシメ部３５の数は少なくとも二つであればよく、磁極の起磁力の分布波形を正弦波により近づけるために、一つの磁極に対応し磁石保持部３３のロータ外周側に三つあるいは四つ更にはそれ以上のカシメ部３５が設けられてもよい。
【００１８】
また、上記実施例のカシメ部３５は、対をなす二つの磁石保持部３３それぞれのロータ外周側に一つずつ形成され、対応する磁石保持部３３のロータ中心側の端部よりもロータ外周側の端部に近接するものである。これにより、各磁極の起磁力の分布波形をより良好に正弦波に近づけることが可能となる。更に、一つの磁極に対応した磁石保持部３３のロータ外周側に二つずつカシメ部３５を形成しておけば、ロータ３０が回転する際に、カシメ部３５により各コアプレート３２が回転シャフト１５の軸方向に開いてしまうのを良好に抑制することができる。従って、実施例のロータ３０では、各永久磁石５０の両側に形成される孔部３６ａ，３６ｂを流通する潤滑・冷却用のオイルがコアプレート３２同士の間を通って周方向に漏洩するのを良好に抑制し、潤滑・冷却性能を向上させることが可能となる。なお、各コアプレート３２に対してカシメ部３５の位置に開口を形成すると共に、複数のコアプレート３２を積層した際に当該開口により画成される孔部に例えばコアプレート３２を形成する素材よりも低い透磁率をもった素材（例えば樹脂）からなる係止部材を嵌め込むことにより、互いに重なり合うコアプレート３２同士を仮固定してもよい。このような構成を採用しても、一つの磁極の外周側において、二箇所に形成される係止部材が存在する部位付近とそれ以外の領域とで磁気特性すなわち透磁率を変化させることができるので、各磁極の起磁力の分布波形を正弦波に近づけることが可能となる。また、上記実施例では、各コアプレート３２に対して複数の磁石保持部３３が二つずつ所定間隔で配設されると共に、対をなす二つの磁石保持部３３がロータ中心側からロータ外周側に向かうほど互いに離間するように形成されるが、磁石保持部３３すなわちロータ３０に対す複数の永久磁石５０（磁極）の配置の仕方はこれに限られるものではない。
【００１９】
ここで、上記実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例においては、複数の永久磁石５０と、複数の磁極を構成するように複数の永久磁石５０を保持するロータコア３１とを含み、ステータ２０と共にモータ１０を構成するロータ３０が「電動機ロータ」に相当し、それぞれ永久磁石５０を保持するように形成された複数の磁石保持部３３と、互いに重なり合うコアプレート３２同士を仮固定するためのものであって一つの磁極に対応した磁石保持部３３のロータ外周側に二つずつ形成される複数のカシメ部３５とを有するコアプレート３２が「コアプレート」に相当する。
【００２０】
ただし、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００２１】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、電動機の製造産業等において利用可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  モータ、１５  回転シャフト、２０  ステータ、２１  ステータコア、２２Ｕ  Ｕ相コイル、２２Ｖ  Ｖ相コイル、２２Ｗ  Ｗ相コイル、３０  ロータ、３１  ロータコア、３２，３２Ａ  コアプレート、３３  磁石保持部、３４  中心孔、３５  カシメ部、３５Ａ  開口、３６ａ，３６ｂ  孔部、５０  永久磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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