(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸線に沿う方向に延び両端が開口した磁石収容孔を有するロータコアと、
磁石収容孔内に収容されている永久磁石と、
磁石収容孔内において永久磁石とロータコアの隙間を埋めている樹脂材と、
ロータコアの端に配置されており、磁石収容孔に対応する収容孔対応孔が形成されている、電磁鋼板製の端面板と、
を有し、
端面板の収容孔対応孔の縁部分は、樹脂材と永久磁石の境界部分、および樹脂材とロータコアの境界部分を覆っており、
収容孔対向孔は、永久磁石に対応する中央孔と、ロータ軸線に直交する断面における永久磁石の長手方向において永久磁石の両側に隣接する樹脂材に対向する基端孔および先端孔と、を有する、
回転電機のロータ。
【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、特にロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。
【０００３】
回転電機は、同軸に配置されて相対的に回転する二つの部材を有する。通常は、一方が固定され、他方が回転する。固定された部材（ステータ）にコイルを配置し、このコイルに電力を供給することにより回転する磁界を形成する。この磁界との相互作用により他方の部材（ロータ）が回転する。
【０００４】
ロータコアに永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋込型の回転電機において、ロータコアと永久磁石の間の空間に樹脂材を注入し、永久磁石をロータコアに対して固定する技術が知られている（下記、特許文献１参照）。特許文献１においては、ロータコア（回転子積層鉄心１２）の外周部に永久磁石（１４）を収容する磁石収容孔（磁石挿入孔１３）が設けられ、この磁石収容孔はロータコアの端面に開口している。磁石収容孔と永久磁石の隙間に樹脂材（熱硬化性樹脂１５）が充填されて永久磁石が固定されている。なお、（  ）内の部材名および符号は、特許文献１で使用されているものであり、本願の実施形態で用いられている部材名および符号とは関連しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０４０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
永久磁石を固定している樹脂材が割れると、割れた樹脂材が磁石収容孔の開口から周囲に飛散するおそれがある。本発明は、樹脂材に割れが生じた場合の樹脂材の飛散を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機のロータは、回転軸線に沿う方向に延び両端が開口した磁石収容孔を有するロータコアと、磁石収容孔内に収容されている永久磁石と、磁石収容孔内において永久磁石とロータコアの隙間を埋めている樹脂材と、ロータコアの端に配置されており、磁石収容孔に対応する収容孔対応孔が形成されている電磁鋼板製の端面板と、を有し、端面板の収容孔対応孔の縁部分は、樹脂材と永久磁石の境界部分、および樹脂材とロータコアの境界部分を覆っている。収容孔対向孔は、永久磁石に対応する中央孔と、ロータ軸線に直交する断面における永久磁石の長手方向において永久磁石の両側に隣接する樹脂材に対向する基端孔および先端孔と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
端面板の収容孔対応孔の縁部分が樹脂材を磁石収容孔内に保持し、樹脂材の飛散が防止される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ロータコアを示す斜視図である。
【図２】永久磁石を収容した状態のロータコアの要部を示す図である。
【図３】端面板をロータコアの端面に配置した状態を示す図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線による断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、回転電機のロータコア１０を示す図である。ロータコア１０は、円環形状を有し、円環の内側にロータシャフト等が配置されてロータを形成する。ロータコアの円環の軸線は、ロータの回転の軸線と一致する。この軸線を以降、ロータ軸線と記す。ロータコア１０の円環の外周部にはロータ軸線に沿う方向に延びる磁石収容孔１２が設けられている。磁石収容孔１２には、後述するように永久磁石１４（図２参照）が収容される。磁石収容孔１２は、ロータコア１０のロータ軸線の方向における端面に開口している。磁石収容孔１２は、隣接する２個が対をなし、ロータ軸線の方向に沿ってみたときに、半径方向外側に開いたＶ字形となるように配置されている。
【００１１】
ロータコア１０は、電磁鋼板製のコア鋼板１６を積層して形成することができる。各コア鋼板１６には磁石収容孔１２に対応する孔が設けられ、これらの孔はコア鋼板１６を積層することで連続し、磁石収容孔１２を形成する。
【００１２】
図２は、ロータコア１０の磁石収容孔１２に永久磁石１４を収容した状態を示す、ロータ軸線に直交するロータの断面図である。永久磁石１４の断面形状は長方形である。磁石収容孔１２の断面形状は、永久磁石１４の長方形断面の長手方向より長く、長手方向に直交する横方向において若干幅が広くなっている。この磁石収容孔１２の形状は、ロータコア１０内の磁束の経路を規定し、永久磁石１４による磁束がロータコア１０を出て、ステータにより形成される回転磁界と効率よく鎖交するようにしている。
【００１３】
磁石収容孔１２内の、永久磁石１４との間に形成された空間には、樹脂材１８が充填され、これにより永久磁石１４が固定されている。樹脂材１８は、対をなす磁石収容孔１２のＶ字の根元に対応する部分である基端部樹脂材１８ａ、先端に対応する部分である先端部樹脂材１８ｂ、並びに永久磁石１４の断面の長辺に沿う外側側方部樹脂材１８ｃおよび内側側方部樹脂材１８ｄを含む。基端部樹脂材１８ａおよび先端部樹脂材１８ｂは、断面が略三角形である。永久磁石１４が磁石収容孔１２内でロータ径方向の外側に寄せて隙間なく配置された場合、外側側方部樹脂材１８ｃはなくなる。逆に、永久磁石１４が内側に寄せて配置された場合、内側側方部樹脂材１８ｄがなくなる。また、永久磁石１４が、外側と内側の両方に密着している場合、外側および側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄの両者がなくなる。
【００１４】
ロータコア１０のロータ軸線方向における両端には、コア鋼板１６に更に重ねられるように端面板２０が配置されている。図３は、端面板２０の要部の形状を示し、図４は、端面板２０が配置された状態のロータコア１０の断面図である。端面板２０は、電磁鋼板製とすることができる。また、厚さをコア鋼板１６と同じにしてもよい。端面板２０には、ロータコア１０の端面に配置されたとき、磁石収容孔１２に対応する位置に孔が形成されている。この孔を収容孔対応孔２２と記す。収容孔対応孔２２は、磁石収容孔１２と同様、対をなす２個がＶ字形に配置されている。Ｖ字形の１辺に対応する収容孔対応孔２２は、３個の収容孔対応孔２２ａ，２２ｂ，２２ｃから構成される。Ｖ字形の根元に対応する部分を基端孔２２ａ、Ｖ字の先端に対応する部分を先端孔２２ｂ、永久磁石１４の位置に対応する部分を中央孔２２ｃと記す。３個の収容孔対応孔２２は、永久磁石１４の断面長方形の短辺に対応する位置に配置された２個の架橋部２４によって分けられている。Ｖ字形のもう１辺についても同様であり、対をなす収容孔対応孔２２同士は、互いに対称の関係にある。
【００１５】
次に、収容孔対応孔２２の形状について、また収容孔対応孔２２と樹脂材１８および永久磁石１４の位置関係について説明する。以下においては、対象となる各要素をロータ軸線に直交する平面に投影したときの形状および位置関係について説明する。
【００１６】
収容孔対応孔の基端孔２２ａは、基端部樹脂材１８ａに対向する位置に設けられ、基端部樹脂材１８ａより、小さい外形形状を有する。これにより、基端孔２２ａの周囲の端面板２０の縁は、基端部樹脂材１８ａの上に張り出すようになる。言い換えれば、基端孔２２ａの周囲の端面板２０の縁は、基端部樹脂材１８ａとロータコア１０の境界部分および基端部樹脂材１８ａと永久磁石１４の境界部分を覆っている。この縁により、基端部樹脂材１８ａを押さえて、磁石収容孔１２からの飛び出しを抑制する。
【００１７】
収容孔対応孔の先端孔２２ｂは、先端部樹脂材１８ｂに対向する位置に設けられ、先端部樹脂材１８ｂより、小さい外形形状を有する。これにより、先端孔２２ｂ周囲の端面板２０の縁は、先端部樹脂材１８ｂの上に張り出すようになる。言い換えれば、先端孔２２ｂ周囲の端面板２０の縁は、先端部樹脂材１８ｂとロータコア１０の境界部分および先端部樹脂材１８ｂと永久磁石１４の境界部分を覆っている。この縁により、先端部樹脂材１８ｂを押さえて、磁石収容孔１２からの飛び出しを抑制する。
【００１８】
収容孔対応孔の中央孔２２ｃは、永久磁石１４に対向する位置に設けられ、永久磁石１４より小さい外形形状を有する。これにより、中央孔２２ｃ周囲の端面板２０の縁は、外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄの上を覆うようになる。言い換えれば、中央孔２２ｃ周囲の端面板２０の縁は、外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄと、永久磁石１４の境界部分、および外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄとロータコア１０との境界部分を覆っている。この縁により、外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄを押さえて、磁石収容孔１２からの飛び出しを抑制する。
【００１９】
樹脂材１８の割れが生じやすい位置は、形状の変化が大きい位置、例えば、基端部樹脂材１８ａと外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄの接続位置、および先端部樹脂材１８ｂと外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄの接続位置である。基端部樹脂材１８ａと外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄの接続位置に割れが入ると、基端部樹脂材１８ａは、樹脂材１８の他の部分から分離することになる。基端部樹脂材１８ａに対応する基端孔２２ａは、基端部樹脂材１８ａより小さくされており、分離した基端部樹脂材１８ａは、端面板２０に押さえられ、磁石収容孔１２内に保持される。先端部樹脂材１８ｂについても、同様であり、分離した先端部樹脂材１８ｂよりも先端孔２２ｂが小さいため、先端部樹脂材１８ｂは、端面板２０に押さえられ、磁石収容孔１２内に保持される。外側および内側側方部樹脂材１８ｃ，１８ｄは、中央孔２２ｃ周囲の端面板２０の縁部分に覆われており、磁石収容孔１２内に保持される。
【００２０】
また、樹脂材１８と、ロータコア１０および永久磁石１４の境界部分にも割れが生じる可能性がある。この部分に割れが生じて樹脂材１８が欠けたとしても、この部分は端面板２０で覆われているため、欠けた樹脂材片は、磁石収容孔１２内に保持される。
【００２１】
端面板２０には収容孔対応孔２２が設けられているため、永久磁石１４が形成する磁束が端面板２０を介して短絡することがない。このため、端面板２０の材質として非磁性材料、例えば非磁性ステンレスなどの高価な材料を使う必要がない。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ロータコア、１２  磁石収容孔、１４  永久磁石、１６  コア鋼板、１６  各コア鋼板、１８  樹脂材、１８ａ  基端部樹脂材、１８ｂ  先端部樹脂材、１８ｃ  外側側方部樹脂材、１８ｄ  内側側方部樹脂材、２０  端面板、２２  収容孔対応孔、２２ａ  基端孔、２２ｂ  先端孔、２２ｃ  中央孔、２４  架橋部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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