(57)【要約】【課題】高い強度を有すると共に磁石からの磁束漏洩を良好に抑制可能な電動機ロータの提供。【解決手段】  複数の永久磁石５０を有し、ステータと共にモータを構成するロータ３０は、それぞれ一対の永久磁石５０を支持するように形成された複数の磁石支持凹部３２を有するロータコア３１と、当該ロータコア３１と接触することなく磁石支持凹部３２により支持された一対の永久磁石５０と当接するように当該磁石支持凹部３２に配置される磁石押さえ部４１と、当該磁石押さえ部４１から延出された支柱部４２と、当該支柱部４２の磁石押さえ部４１とは反対側の端部に設けられてロータコア３１に対して固定される取付部４５とを含む複数の磁石固定部材４０とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石を有し、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、
それぞれ一対の前記磁石を支持するように形成された複数の磁石支持凹部を有するロータコアと、
前記ロータコアと接触することなく前記磁石支持凹部により支持された前記一対の磁石と当接するように該磁石支持凹部に配置される磁石押さえ部と、該磁石押さえ部から延出された支柱部と、前記支柱部の前記磁石押さえ部とは反対側の端部に設けられて前記ロータコアに対して固定される取付部とを含む複数の磁石固定部材と、
を備える電動機ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機ロータにおいて、
前記ロータコアの前記磁石支持凹部は、該ロータコアの中心軸側から外周側に向かうほど互いに離間するように形成された一対の磁石支持面を有し、
前記磁石固定部材の前記磁石押さえ部は、外周側から前記支柱部に向かうほど互いに近接するように形成された一対の磁石当接面を有する電動機ロータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動機ロータにおいて、
前記ロータコアは、前記磁石支持凹部の中心軸側に前記磁石固定部材の前記取付部が挿入される孔部を有し、該孔部と前記磁石固定部材の前記取付部との間隙には、非磁性体が充填される電動機ロータ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の電動機ロータにおいて、
前記ロータコアの前記磁石支持凹部は、前記磁石固定部材の前記支柱部の両側に空間を画成するように形成されている電動機ロータ。
【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、回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周部に周方向に一定の間隔を存して設けられた複数の磁石挿入孔部と、これらの磁石挿入孔部にそれぞれ挿入固定された磁極形成用の永久磁石と、磁石挿入孔部の端部に回転子鉄心の外周との間にチップ部を形成するように設けられると共に永久磁石の端部の磁束漏洩を制限する逃げ孔部と、回転子鉄心の外周部に設けられて磁極の中心に対して所定の角度を存する位置からチップ部近傍の位置までの所定の範囲を有する外周溝部と、回転子鉄心の外周部に外周溝部に連なるように設けられてチップ部の外周をなすチップ溝部とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このロータでは、外周溝部に連なると共にチップ部の外周をなすチップ溝部が回転子鉄心の外周部に設けられていることから、外周溝部でトルクリプル、鉄損および高調波を低減可能となる。また、外周溝部の底部からチップ部の外周までにかけての連なり部分の段差が小さくなるので、回転子の回転によって永久磁石による遠心力を受けても当該連なり部分での応力の集中を生じ難くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７８５５３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、上記従来のロータにおいて、回転子の回転によって永久磁石による遠心力を受けても破損しない強度を確保しつつ永久磁石の端部の磁束漏洩が大きくならないようにチップ部の厚さ寸法を設定することは極めて困難である。すなわち、強度を優先してチップ部の厚さ寸法を大きくすれば永久磁石の端部における磁束漏洩が大きくなってしまい、当該磁束漏洩の低減を優先すればチップ部の強度を確保することが困難となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、高い強度を有すると共に磁石からの磁束漏洩を良好に抑制可能な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】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明による電動機ロータは、
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であって、
それぞれ一対の前記磁石を支持するように形成された複数の磁石支持凹部を有するロータコアと、
前記ロータコアと接触することなく前記磁石支持凹部により支持された前記一対の磁石と当接するように該磁石支持凹部に配置される磁石押さえ部と、該磁石押さえ部から延出された支柱部と、前記支柱部の前記磁石押さえ部とは反対側の端部に設けられて前記ロータコアに対して固定される取付部とを含む複数の磁石固定部材と、
を備えるものである。
【０００８】
この電動機ロータの組立に際しては、ロータコアに形成された複数の磁石支持凹部のそれぞれに一対の磁石を配置すると共に、磁石固定部材の磁石押さえ部をロータコアと接触することなく磁石支持凹部により支持された一対の磁石と当接するように当該磁石支持凹部に配置し、磁石固定部材の取付部をロータコアに対して固定する。こうして磁石固定部材をロータコアに固定すれば、磁石押さえ部と磁石支持凹部とにより一対の磁石が保持されてロータコアに対して固定されることになる。そして、磁石固定部材と磁石支持凹部とにより一対の磁石が保持された状態では、磁石押さえ部はロータコアと接触せず、各磁石の端部付近において、磁石押さえ部とロータコアとの間に間隙が形成されることになる。これにより、この電動機ロータでは、ロータコアに対して磁石の端部周辺に孔部を形成するための細幅の部位（チップ部等）を形成する必要がなくなり、ロータコアの強度を良好に確保しつつ磁石の端部付近における磁束漏洩を抑制することが可能となる。また、支柱部や取付部を含む磁石固定部材自体の強度も容易に確保することができる。従って、この電動機ロータは、高い強度を有すると共に磁石からの磁束漏洩を良好に抑制可能に構成される。
【０００９】
また、前記ロータコアの前記磁石支持凹部は、該ロータコアの中心軸側から外周側に向かうほど互いに離間するように形成された一対の磁石支持面を有してもよく、前記磁石固定部材の前記磁石押さえ部は、外周側から前記支柱部に向かうほど互いに近接するように形成された一対の磁石当接面を有してもよい。これにより、磁石固定部材を用いることにより１つの磁石支持凹部に対して一対の磁石を容易かつ強固にＶ字状に配置することが可能となる。
【００１０】
更に、前記ロータコアは、前記磁石支持凹部の中心軸側に前記磁石固定部材の前記取付部が挿入される孔部を有してもよく、該孔部と前記磁石固定部材の前記取付部との間隙には、非磁性体が充填されてもよい。これにより、取付部をロータコアに対して強固に固定することで磁石固定部材ひいては磁石をロータコアに対して強固に固定することができる。また、孔部と取付部との間隙に非磁性体を充填することにより、当該非磁性体により取付部や支柱部すなわち磁石固定部材がロータコアから磁気的に絶縁されるので、磁石からの磁束漏洩をより良好に抑制することが可能となる。
【００１１】
そして、前記ロータコアの前記磁石支持凹部は、前記磁石固定部材の前記支柱部の両側に空間を画成するように形成されてもよい。これにより、磁石固定部材の取付部や支柱部を介して磁束漏洩をより一層良好に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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を構成するロータコア３１を示す断面図である。
【図３】磁石固定部材４０を示す断面図である。
【図４】ロータ３０の要部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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】
【００１４】
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、ロータコア３１と、複数の永久磁石５０をロータコア３１に対して固定するための複数の磁石固定部材４０とを含む。
【００１５】
図２は、ロータ３０を構成するロータコア３１を示す断面図である。実施例のロータコア３１は、図示するような断面形状を有する電磁鋼板等からなる板体を多数積層することにより構成され、その中心に回転シャフト１５が挿入・固定される中心孔３１ａを有する。また、ロータコア３１の外周部には、軸方向に延びる複数（実施例では、４５°間隔で合計８個）の磁石支持凹部３２が形成されている。各磁石支持凹部３２は、断面略逆三角形状の空間として構成されており、ロータコア３１の中心孔３１ａ（中心軸側）から外周側に向かうほど互いに離間するように形成された一対の磁石支持面３２ａをそれぞれ有する。また、磁石支持凹部３２の底部３２ｂは、図２に示すように拡幅されて断面略矩形状を有する。そして、各磁石支持凹部３２（底部３２ｂ）の中心孔３１ａ（中心軸）側には、放射状に延びる空間部と当該空間部と概ね直交する方向に延びる空間部とからなり断面略Ｔ字形状を有する挿入孔部３３が形成されている。
【００１６】
また、磁石固定部材４０は、図３に示すような断面形状を有する電磁鋼板等からなる板体を多数積層することにより構成される。すなわち、実施例の磁石固定部材４０は、断面略扇形状を有する磁石押さえ部４１と、磁石押さえ部４１から延出された支柱部４２と、支柱部４２の磁石押さえ部４１とは反対側の端部から外方かつ両側に延出された張り出し部４４とを含む。磁石押さえ部４１の外周面は、ロータコア３１の半径ｄと同一の曲率半径を有する円周面とされている（図２参照）。そして、磁石押さえ部４１の２つの側面は、外周側から支柱部４２に向かうほど互いに近接するように形成されており、これら２つの側面は、上述のロータコア３１に形成された磁石支持凹部３２の一対の磁石支持面３２ａと共に一つの磁極を構成する一対（２つ）の永久磁石５０を挟持する一対の磁石当接面４１ａとして機能する。実施例において、磁石押さえ部４１の各磁石当接面４１ａは、磁石支持凹部３２の磁石支持面３２ａの対応する一方と平行になるように形成されている。また、支柱部４２は、磁石押さえ部４１の内周側の幅方向における中心部から延出され、張り出し部４４は、支柱部４２と直交するように当該支柱部４２の先端部分から延出される。実施例では、支柱部４２の先端部分と張り出し部４４とにより構成される略Ｔ字状の部分が上述のロータコア３１の挿入孔部３３に挿入可能な寸法に形成されており、支柱部４２の先端部分と張り出し部４４とは、ロータコア３１に対して固定される取付部４５を構成する。そして、磁石押さえ部４１の幅や高さ、支柱部の高さといった磁石固定部材４０の寸法は、取付部４５をロータコア３１の挿入孔部３３に挿入・固定した際に、磁石押さえ部４１がロータコア３１と接触することがないように定められる。
【００１７】
上述のロータコア３１や磁石固定部材４０を含むロータ３０の組立に際しては、ロータコア３１に形成された複数の磁石支持面３２ａのそれぞれに永久磁石５０を載置（仮止め）し、ロータコア３１の磁石支持凹部３２のそれぞれに一対（２つ）の永久磁石５０を配置する。次いで、各磁石当接面４１ａを対応する永久磁石５０と当接させると共に取付部４５をロータコア３１の挿入孔部３３に挿入し、ロータコア３１の各磁石支持凹部３２のそれぞれに対して磁石固定部材４０を配置する。そして、治具等を用いて各磁石固定部材４０をロータコア３１の中心軸に向けて押圧しながら、挿入孔部３３と磁石固定部材４０の取付部４５との間隙に樹脂等の非磁性体３６を充填する。これにより、各磁石固定部材４０がロータコア３１に対して強固に固定されると共に、各磁石固定部材４０の磁石押さえ部４１とそれに対応した磁石支持凹部３２とにより一対の永久磁石５０が保持されてロータコア３１に対して強固に固定されることになる。
【００１８】
こうしてロータコア３１の組立が完了した段階では、各磁石固定部材４０の磁石押さえ部４１は、ロータコア３１と接触することなく磁石支持凹部３２により支持された一対の永久磁石５０と当接する。従って、磁石固定部材４０と磁石支持凹部３２とにより一対の永久磁石５０が保持された状態では、図４に示すように、各永久磁石５０の端部付近において磁石押さえ部４１とロータコア３１との間に間隙が形成されることになる。また、ロータコアの挿入孔部３３と磁石固定部材４０の取付部４５との間隙には、樹脂等の非磁性体３６が充填されることから、当該非磁性体３６により取付部４５や支柱部４２すなわち磁石固定部材４０がロータコアから磁気的に絶縁されることになる。更に、ロータコア３１の各磁石支持凹部３２の底部３２ｂが拡幅されていることから、各磁石固定部材４０の支柱部４２の両側には、図４に示すように空間が画成されることになる。
【００１９】
以上説明したように、実施例のロータ３０の組立に際しては、ロータコア３１に形成された複数の磁石支持凹部３２のそれぞれに一対の永久磁石５０を配置すると共に、磁石固定部材４０の磁石押さえ部４１をロータコア３１と接触することなく磁石支持凹部３２により支持された一対の永久磁石５０と当接するように当該磁石支持凹部３２に配置し、磁石固定部材４０の取付部４５をロータコア３１に対して固定する。こうして磁石固定部材４０をロータコア３１に固定すれば、磁石押さえ部４１と磁石支持凹部３２とにより一対の永久磁石５０が保持されてロータコア３１に対して固定されることになる。そして、磁石固定部材４０と磁石支持凹部３２とにより一対の永久磁石５０が保持された状態では、磁石押さえ部４１はロータコア３１と接触せず、各永久磁石５０の端部付近において磁石押さえ部４１とロータコア３１との間に間隙が形成されることになる。これにより、実施例のロータ３０では、ロータコア３１に対して永久磁石５０の端部周辺に孔部を形成するための細幅のチップ部やブリッジ部（磁石固定部材４０の支柱部４２に対応した部位）を形成する必要がなくなり、ロータコア３１の強度を良好に確保しつつ永久磁石５０の端部付近における磁束漏洩を抑制することが可能となる。この結果、実施例のロータ３０では、永久磁石５０のサイズアップや数の増加を抑制して低コスト化を図ることができる。また、磁石固定部材４０の支柱部４２や張り出し部４４等に例えば３〜５ｍｍ程度の幅をもたせれば、これら支柱部４２や張り出し部４４の強度を充分に確保することができるので、これらの要素を含む磁石固定部材４０自体の強度も容易に確保することができる。従って、実施例のロータ３０は、高い強度を有すると共に永久磁石５０からの磁束漏洩を良好に抑制可能に構成される。
【００２０】
また、実施例において、ロータコア３１の磁石支持凹部３２は、ロータコア３１の中心軸側から外周側に向かうほど互いに離間するように形成された一対の磁石支持面３２ａを有しており、磁石固定部材４０の磁石押さえ部４１は、外周側から支柱部４２に向かうほど互いに近接するように形成された一対の磁石当接面４１ａを有している。これにより、磁石固定部材４０を用いることにより、１つの磁石支持凹部３２に対して一対の永久磁石５０を容易かつ強固にＶ字状に配置することが可能となる。更に、ロータコア３１は、磁石支持凹部３２の中心軸側に磁石固定部材４０の取付部４５が挿入される挿入孔部３３を有しており、挿入孔部３３と磁石固定部材４０の取付部４５との間隙には、樹脂等の非磁性体３６が充填される。これにより、取付部４５をロータコア４１に対して強固に固定することで磁石固定部材４０ひいては永久磁石５０をロータコア３１に対して強固に固定することができる。また、挿入孔部３３と取付部４５との間隙に非磁性体３６を充填することにより、当該非磁性体３６により取付部４５や支柱部４２すなわち磁石固定部材４０がロータコア３１から磁気的に絶縁されるので、永久磁石５０からの磁束漏洩をより良好に抑制することが可能となる。そして、実施例では、磁石支持凹部３２の底部３２ｂが支柱部４２の両側に空間を画成するように拡幅されている。これにより、磁石固定部材４０の取付部４５や支柱部４２を介した磁束の回り込み、すなわち磁束漏洩をより一層良好に抑制することが可能となる。支柱部４２付近の空間を拡大するために、図４に示すように、磁石固定部材４０の磁石押さえ部４１の内周側、すなわち支柱部４２の基端付近に凹部４１ｂを形成してもよい。また、実施例のロータ３０は、ロータコア３１の外周に別体の複数の磁石固定部材４０を装着することにより構成されるものであり、磁石固定部材４０が高い磁気性能を有していれば、ロータコア３１自体にはさほど高い磁気性能が要求されなくなる。従って、実施例のロータ３０では、ロータコア３１を比較的低い磁気性能を有する金属や非磁性体等により形成し、それにより低コスト化や静音性といったモータ性能の向上を図ることも可能となる。
【００２１】
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を有し、ステータ２０と共にモータ１０を構成するロータが「電動機ロータ」に相当し、それぞれ一対の永久磁石５０を支持するように形成された複数の磁石支持凹部３２を有するロータコア３１が「ロータコア」に相当し、ロータコア３１と接触することなく磁石支持凹部３２により支持された一対の永久磁石５０と当接するように当該磁石支持凹部３２に配置される磁石押さえ部４１と、磁石押さえ部４１から延出された支柱部４２と、支柱部４２の磁石押さえ部４１とは反対側の端部に設けられてロータコア３１に対して固定される取付部４５とを含む複数の磁石固定部材４０が「磁石固定部材」に相当し、ロータコア４１の中心軸側から外周側に向かうほど互いに離間するように磁石支持凹部３２に形成された一対の磁石支持面３２ａが「磁石支持面」に相当し、外周側から支柱部４２に向かうほど互いに近接するように磁石押さえ部４１に形成された一対の磁石当接面４１ａが「磁石当接面」に相当し、ロータコア３１に形成された挿入孔部３３が「孔部」に相当し、挿入孔部３３と磁石固定部材４０の取付部４５との間隙に充填される非磁性体３６が「非磁性体」に相当する。
【００２２】
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。
【００２３】
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】
【００２４】
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】
【００２５】
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、３１ａ  中心孔、３２  磁石支持凹部、３２ａ  磁石支持面、３２ｂ  底部、３３  挿入孔部、３６  非磁性体、４０  磁石固定部材、４１  磁石押さえ部、４１ａ  磁石当接面、４１ｂ  凹部、４２  支柱部、４４  張り出し部、４５  取付部、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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