(57)【要約】【課題】漏れ磁束を効果的に抑止することでモータトルク性能を向上させることができ、しかも材料歩留まりを向上させて製造コストを低減することのできるＩＰＭモータ用ロータと該ロータを具備するＩＰＭモータを提供する。【解決手段】円柱状で磁性を有するバルク体１からなるロータコア１０において、その側面に複数の凹溝１ａが周方向に間隔を置いて形成されており、それぞれの凹溝１ａ内に永久磁石５，５が配設され、電磁鋼板３’が積層してなる鋼板積層体３が該永久磁石５をバルク体１とともに挟持しながら該バルク体１に係合されてなるＩＰＭモータ用ロータ１００である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状で磁性を有するバルク体からなるロータコアにおいて、その側面に複数の凹溝が周方向に間隔を置いて形成されており、
それぞれの前記凹溝内に磁石が配設され、電磁鋼板が積層してなる鋼板積層体が該磁石をバルク体とともに挟持しながら該バルク体に係合されてなるＩＰＭモータ用ロータ。
【請求項２】
前記ロータコアは、前記凹溝の周辺領域が非磁性のバルク体からなり、それ以外の領域が磁性を有するバルク体からなる請求項１に記載のＩＰＭモータ用ロータ。
【請求項３】
前記磁性を有するバルク体は、磁性金属を焼結してなる焼結体もしくは磁性金属を鋳造してなる鋳造体のいずれか一種からなり、
前記非磁性のバルク体は、非磁性金属を焼結してなる焼結体もしくは非磁性金属を鋳造してなる鋳造体のいずれか一種からなる請求項１に記載のＩＰＭモータ用ロータ。
【請求項４】
前記ロータコアの凹溝と凹溝の間の前記側面において、周方向に延びるスリットがロータコアの高さ方向に間隔を置いて設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のＩＰＭモータ用ロータ。
【請求項５】
前記鋼板積層体は平面視が略三角形を呈し、該平面視において略三角形の３つの隅角部近傍の３箇所でかしめられている請求項１〜４のいずれかに記載のＩＰＭモータ用ロータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のロータと、その外側に配されたステータと、からなるＩＰＭモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの内側に配されたロータ内に磁石が埋設されているＩＰＭモータ用ロータと該ロータを具備するＩＰＭモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業においては、ハイブリッド自動車や電気自動車のさらなる走行性能の向上を目指して、駆動用モータの高出力化、軽量化、小型化への開発が日々進められている。また、家電製品メーカーにおいても、各種家電製品に内蔵されるモータのさらなる小型化、高性能化への開発に余念がない。
【０００３】
上記するモータには、ステータ内部に配されたロータが回転するインナーロータ型モータと、ステータの外周に筒状のロータが回転するアウターロータ型モータが存在する。
【０００４】
ところで、インナーロータ型であって、永久磁石がロータ内に埋設されてなるＩＰＭモータにおいては、永久磁石の端部とロータ内周面（ステータに対応する側面）との距離を可及的に狭くすることでこの領域における磁束を流れ難くし、漏れ磁束を低減して磁石の磁束をより有効利用することでモータのトルク性能の向上を図ろうとしている。これを図８を参照して説明すると、ロータＲ内に平面視でＶ字状に配された磁石穴Ｅ，Ｅに配された永久磁石に関し、その端部からロータ側面までの領域（領域Ａでアウターブリッジと称される）の距離：Ｌを短くすることにより、漏れ磁束Ｍを生じ難くするというものである。
【０００５】
しかし、上記のごとく、磁石穴Ｅ（永久磁石）の端部からロータ側面までの距離：Ｌ、すなわちアウターブリッジの幅を短くすることにより、漏れ磁束は流れ難くなる一方で今度は領域Ａが狭くなるためにロータ強度が低下することは理解に易い。特に、この領域Ａにはロータ回転によって永久磁石に遠心力が作用し、この永久磁石の遠心力が直接的に作用する部位であることから、当該領域Ａには十分な強度が要求されている。そこで、領域Ａを可及的に狭くしながらもその強度を向上させるために、たとえばロータを構成する電磁鋼板自体の強度を向上させようとすると、今度はロータの磁気特性が悪化し、モータのトルク性能を低下させることになってしまう。
【０００６】
そこで、上記する漏れ磁束を低減するべく、隣接する永久磁石同士の間や、永久磁石とロータ端部の間、等に高磁気抵抗部を設けたロータ（回転子）が特許文献１に開示されている。また、他の公開技術として、Ｖ字状に配された磁石穴のうち、内側の隙間（センターブリッジと称される）に臨む端辺にネック部を設け、これによって該センターブリッジ部の強度が高められたロータが特許文献２に開示されている。特許文献１に開示の回転子によれば、永久磁石側方の鉄心に相対的に高磁気抵抗部を設けることで、このような高磁気抵抗部を具備しない永久磁石に比して、該永久磁石の側方からの漏れ磁束を低減することはできる。また、特許文献２に開示のロータによれば、一見、センターブリッジ部の幅を狭くするネック部を設けたことで遠心力に対するロータコア強度が低下するように考えられるが、実験の結果、逆にロータコア強度が向上するというものである。
【０００７】
ところで、従来のロータは、磁気特性に優れた電磁鋼板を積層してなる鋼板積層体に磁石用スロットを開設し、さらにその中央にシャフト用スロットを開設して構成されている。その製造方法は、一枚の電磁鋼板を複数のロータ用の円形に切断加工するとともに、この円形内の適所に磁石用スロットとシャフト用スロットを切断加工し、加工された円形の電磁鋼板をロータ高さに応じた基数だけ積層し、高さ方向にかしめる等して製造されるものである。
【０００８】
そのため、高価な電磁鋼板を使用していながら、電磁鋼板シートから複数の円形の電磁鋼板が打ち抜き加工された後に残る未使用で廃棄処理される電磁鋼板エリア（量）が多く、材料歩留まりの低さが大きな問題となっているのが現状であり、本発明者等によれば電磁鋼板の材料歩留まりが５０％程度に留まっているとの試算結果がある。
【０００９】
ＩＰＭモータは主としてステータとロータから構成されるが、ステータに関しては材料歩留まりを向上させる方策として分割ステータが開発されている一方で、ロータに関しては効果的な方策が取られていないのが現状である。そして、上記する特許文献１，２に開示のロータでは、漏れ磁束を低減することはできても、使用材料である電磁鋼板に関する材料歩留まりの低さは依然として残っている。
【００１０】
したがって、漏れ磁束を効果的に抑止することでモータトルク性能を向上させることができ、しかも高価な電磁鋼板の材料歩留まりを向上させて製造コストを低減することのできるＩＰＭモータ用ロータの開発が当該技術分野で切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２８１７００号公報
【特許文献２】特開２００５−５７９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、漏れ磁束を効果的に抑止することでモータトルク性能を向上させることができ、しかも電磁鋼板の材料歩留まりを向上させて製造コストを低減することのできるＩＰＭモータ用ロータと該ロータを具備するＩＰＭモータ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】
【００１３】
前記目的を達成すべく、本発明によるＩＰＭモータ用ロータは、円柱状で磁性を有するバルク体からなるロータコアにおいて、その側面に複数の凹溝が周方向に間隔を置いて形成されており、それぞれの前記凹溝内に磁石が配設され、電磁鋼板が積層してなる鋼板積層体が該磁石をバルク体とともに挟持しながら該バルク体に係合されてなるものである。
【００１４】
本発明のＩＰＭモータ用ロータは、従来構造のように平面視円形の電磁鋼板を積層してなる鋼板積層体ではなく、円柱状の磁性を有するバルク体からなるロータコアに対して、そのロータ高さ方向に延びる凹溝をロータコアの周方向に間隔を置いて形成したものであり、この凹溝内に磁石を収容するとともに、凹溝内に収容されてバルク体との間で磁石を挟む鋼板積層体を凹溝の一部に係合させてその全体が構成されたものである。
【００１５】
磁性を有するバルク体は、磁性金属を焼結してなる焼結体であってもよいし、あるいは磁性金属を鋳造してなる鋳造体であってもよい。なお、「バルク体」とは、このように金属を焼結したり鋳造することで形成される中実なブロック体のことを意味しており、鋼板積層体と対峙するものである。
【００１６】
このバルク体が磁性を有することで、該バルク体に磁束を通すことができ、これが非磁性の場合のように、凹溝内に収容される磁石内にパーミアンスが分布してその保磁力性能に影響を与えてしまうといった課題は生じ得ない。また、磁石よりもステータ側に位置する鋼板積層体は、モータ駆動時にトルクに寄与する磁束（ティースから鋼板積層体を通って隣接ティースに向かうリラクタンストルクに寄与する磁束や、永久磁石側面からステータ側に向かう磁束）が通過するとともに、磁束の変動も激しい一方で、磁石よりもロータコアの内側領域（ここでは、凹溝を除く円柱状のバルク体）は、上記する磁束変動もなく、この領域の磁気特性がモータのトルク性能等に与える影響は極めて低い。そこで、磁石のステータ側に位置する鋼板積層体を電磁鋼板から形成し、磁石よりもロータ中央側のロータコアは、コア自体の剛性を確保しながら磁束流れを担保することのできる磁性金属の焼結体や鋳造体から成形するものである。
【００１７】
凹溝に収容された磁石を挟む位置に電磁鋼板からなる鋼板積層体が収容されることで、渦損失等が発生し易いロータ部位における発生損失を可及的に低く抑えることができる。また、従来構造のロータのように、そのコア全体が電磁鋼板からなる積層体ではなくて、その一部の凹溝内に収容される形状寸法に対応した鋼板積層体であることから、電磁鋼板の使用量も従来構造のロータに比して格段に低減することができる。
【００１８】
ここで、ロータ内に配設される磁石の形態は、一極一つの磁石がロータ周方向に間隔を置いて配設される形態であってもよいし、一極２つの磁石が略Ｖの字状に配設されてこれが周方向に間隔をおいて磁極分だけ設けられた形態であってもよい。
【００１９】
たとえば一極２つの磁石が略Ｖの字状に配設される形態では、バルク体に形成される凹溝の平面視形状を略三角形とし、同時にこの凹溝内に収容されてバルク体とともに磁石を挟持する前記鋼板積層体もその平面視形状を略三角形（２つの直線状の端辺と、ロータコアの外郭線に沿う円弧状の端辺とからなる形状）とすることができる。
【００２０】
上記する平面視形状が略三角形の電磁鋼板を積層して鋼板積層体を形成する場合を取り上げると、この略三角形の電磁鋼板が打ち抜き加工される前の電磁鋼板シートに対して、略三角形の電磁鋼板を可及的に密に配置して打ち抜き加工をおこなうことで、従来の円形のロータコア形状で電磁鋼板を打抜く場合に比して材料歩留まりを格段に向上させることができる。なお、本発明者等によれば、上記する従来構造のロータコアの場合の電磁鋼板の材料歩留まりが５０％程度であるのに対して、本発明の構造のロータコアを構成する鋼板積層体用の電磁鋼板の打ち抜き加工では８０％程度にまで材料歩留まりを向上できるという試算結果が得られている。
【００２１】
ここで、ロータ内に配設される磁石は、希土類磁石やフェライト磁石、アルニコ磁石等を包含する永久磁石であり、この永久磁石は、着磁後の希土類磁石等のほかに、着磁前の焼結体やただの圧粉体をも含む意味である。さらに、希土類磁石としては、ネオジムに鉄とボロンを加えた３成分系のネオジム磁石、サマリウムとコバルトとの２成分系の合金からなるサマリウムコバルト磁石、サマリウム鉄窒素磁石、プラセオジム磁石などを挙げることができる。
【００２２】
上記するロータにおいては、ロータコアの凹溝に磁石が配設され、これを挟むようにして電磁鋼板からなる鋼板積層体が凹溝内に収容され、凹溝の一部に係合することでロータコアと磁石および鋼板積層体の一体化が図られている。この係合形態は任意であるが、たとえば凹溝の端部を凹溝中央側へ突出させておき、鋼板積層体の端部はこの凹溝の端部と相補的な形状としておき、ロータコアの上方もしくは下方から凹溝内に鋼板積層体を挿入してこれが完全に収容された姿勢において双方の端部同士が係合するような形態を挙げることができる。
【００２３】
また、本発明によるＩＰＭモータ用ロータの好ましい実施の形態において、前記ロータコアは、前記凹溝の周辺領域が非磁性のバルク体からなり、それ以外の領域が磁性を有するバルク体からなるものである。
【００２４】
凹溝の周辺領域とは、凹溝内に収容される磁石の周辺領域でもあり、より具体的には、Ｖの字配置の磁石が凹溝内に配設された際に、Ｖの字を構成する２つの磁石のセンターブリッジ側の端部領域とアウターブリッジ側の端部領域のことを意味している。
【００２５】
このように磁石の両端部に非磁性のバルク体を配設することで、磁石端部から漏洩する漏れ磁束を抑制することができる。
【００２６】
ここで、磁性を有するバルク体は上記するように、磁性金属を焼結してなる焼結体もしくは磁性金属を鋳造してなる鋳造体のいずれか一種から形成することができるが、非磁性のバルク体も同様に、非磁性金属を焼結してなる焼結体もしくは非磁性金属を鋳造してなる鋳造体のいずれか一種から形成することができる。
【００２７】
磁性を有するバルク体と非磁性のバルク体の双方が焼結体からなる場合は、たとえば成形型内に鉄や鋼などの磁性金属粉を充填し、非磁性領域となるべき箇所にはアルミニウムや銅などの非磁性金属粉を充填して二色成形したり、磁性を有する焼結体を予め成形しておき、これを成形型内に収容した後に非磁性領域となるべき箇所に非磁性金属粉を充填して加圧成形する製造方法などがある。また、鋳鉄系磁性材料を鋳造して鋳造体を成形する場合には、この鋳鉄系磁性材料として、鋳鉄や鋼などの鉄を主成分とした炭素含有の材料に添加元素である、ケイ素、ニッケル、コバルト、アルミニウム、バナジウム、ボロン（ホウ素）、タングステン、モリブデン、チタン及びリンなどを含む材料を使用することができる。特に鋳鉄系磁性材料を使用してなる鋳造体の場合は電磁鋼板等に比して材料コストが廉価となり、さらに成形型のキャビティ形状を調整することで多様な形状のロータコアを容易に成形することができる。
【００２８】
また、本発明によるＩＰＭモータ用ロータの好ましい実施の形態は、前記ロータコアの凹溝と凹溝の間の前記側面において、周方向に延びるスリットがロータコアの高さ方向に間隔を置いて設けられているものである。
【００２９】
ロータコアの凹溝と凹溝の間の側面、すなわち、ステータに対向する隣接凹溝間の側面に周方向のスリットを設けておくことで、ステータ側からロータコア内に入射する磁束の通過面積を複数のスリット間面積に分断することができ、ここで生じ得る渦損失を効果的に低減することができる。
【００３０】
また、本発明によるＩＰＭモータ用ロータの好ましい実施の形態において、前記鋼板積層体は平面視が略三角形を呈し、該平面視において略三角形の３つの隅角部近傍の３箇所でかしめられているものである。
【００３１】
既述するように、一極２つの磁石が略Ｖの字状に配設される形態では、磁性を有するバルク体に形成される凹溝の平面視形状を略三角形にすると同時に、この凹溝内に収容されて当該バルク体とともに磁石を挟持する鋼板積層体もその平面視形状を略三角形とすることができる。この形態の鋼板積層体では、平面視において略三角形の３つの隅角部近傍の３箇所でかしめることにより、たとえば鋼板積層体の一箇所をかしめる場合に比して積層姿勢の鋼板同士がばらけ難くなり、積層体全体をより強固に一体化することができ、その機械強度を高めることができる。さらに、かしめによる磁気特性の悪化に伴う鋼板積層体からの磁気漏洩を低減することができ、上記する永久磁石端部からの漏れ磁束の抑制と相俟って、モータのトルク性能を向上させることができる。
【００３２】
なお、上記略三角形の平面視形状の鋼板積層体において、かしめ箇所を多く設定し過ぎると鋼板積層体の磁気特性を逆に悪化させる要因となることから、本形態のように略三角形の３つの隅角領域にかしめ箇所を設けるのが望ましい。
【００３３】
さらに、本発明は上記するＩＰＭモータ用ロータを具備するＩＰＭモータにも及ぶものである。
【００３４】
本発明のＩＰＭモータによれば、その構成要素であるロータの製造過程において、高価で磁気特性に優れた電磁鋼板の材料歩留まりを従来構造のロータに比して格段に向上させることができ、さらには、電磁鋼板の使用量を格段に低減することができ、もってモータの材料コストと製造コストを大幅に低減することができる。また、ロータコアの側面に設けた凹溝内に磁石を配し、このステータ側に電磁鋼板からなる鋼板積層体を配してロータコアに係合させたことにより、渦損失を低減しながら良好な磁束流れを保証して、トルク性能に優れたＩＰＭモータを得ることができる。このように、電磁鋼板使用量の低減とその材料歩留まりの向上によってその材料コスト、ひいては製造コストを低減しながら、トルク性能の高いＩＰＭモータとなっていることより、近時その生産が高まっており、かつ車載機器に高性能と製造コスト低減を求めるハイブリッド車や電気自動車のたとえば駆動用モータに本発明のＩＰＭモータは好適である。
【発明の効果】
【００３５】
以上の説明から理解できるように、本発明のＩＰＭモータ用ロータとこれを具備するＩＰＭモータによれば、電磁鋼板の使用量低減と材料歩留まりの向上によってその材料コスト、ひいては製造コストを低減しながら、トルク性能の高いＩＰＭモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のＩＰＭモータ用ロータを構成するロータコアの一実施の形態の斜視図である。
【図２】図１のロータコアの凹溝内に収容されて係合される鋼板積層体の一実施の形態の斜視図である。
【図３】本発明のＩＰＭモータ用ロータの一実施の形態の斜視図である。
【図４】鋼板積層体を構成する電磁鋼板を打ち抜き加工する加工ラインを示した電磁鋼板シートを説明した模式図である。
【図５】本発明のＩＰＭモータ用ロータを構成するロータコアの他の実施の形態の斜視図である。
【図６】本発明のロータを具備するモータベンチ（実施例）および従来構造のロータを具備するモータベンチ（比較例）にてそれぞれロータを回転させた際にステータのティースを流れる磁束密度を測定した実験結果を示すグラフである。
【図７】本発明のロータを具備するモータの解析モデル（実施例）と従来構造のロータを具備するモータの解析モデル（比較例）の各トルクを比較したＣＡＥ解析結果である。
【図８】従来のインナーロータ型ＩＰＭモータ用ロータにおいて、永久磁石からの漏れ磁束を模式的に示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明のＩＰＭモータ用ロータの実施の形態を説明する。なお、図示するロータは、２つの永久磁石（分割磁石）がＶの字状に配されて一つの磁極を形成するものであるが、一つの磁極を形成する一つの永久磁石（分割磁石）が不図示のステータのティースに正対し、これがロータコアの周方向に磁極数だけ配設されたロータであってもよいことは勿論のことである。
【００３８】
図１は本発明のＩＰＭモータ用ロータを構成するロータコアの一実施の形態の斜視図であり、図２は図１のロータコアの凹溝内に収容されて係合される鋼板積層体の一実施の形態の斜視図であり、図３は本発明のＩＰＭモータ用ロータの一実施の形態の斜視図である。
【００３９】
図１で示すロータコア１０は、円柱状で磁性を有するバルク体１の側面に複数の凹溝１ａが周方向に間隔を置いて形成され、各凹溝１ａの端部と中央に非磁性のバルク体２ａ，２ｂが配設されてその全体が構成されている。
【００４０】
ここで、磁性を有するバルク体１は、鋼や鉄などの磁性金属粉の焼結体や、鋳鉄や鋼などの鉄を主成分とした炭素含有の材料に添加元素である、ケイ素、ニッケル、コバルト、アルミニウム、バナジウム、ボロン（ホウ素）、タングステン、モリブデン、チタン及びリンなどを含む鋳鉄系磁性材料を鋳造してなる鋳造体から成形することができる。
【００４１】
磁性を有するバルク体１と非磁性のバルク体２ａ，２ｂの成形方法として、バルク体１と非磁性のバルク体２ａ，２ｂの双方が焼結体からなる場合は、たとえば成形型内に鉄や鋼などの磁性金属粉を充填し、非磁性領域となるべき箇所にはアルミニウムや銅、ステンレスなどの非磁性金属粉を充填して二色成形したり、磁性を有する焼結体を予め成形しておき、これを成形型内に収容した後に非磁性領域となるべき箇所に非磁性金属粉を充填して加圧成形する製造方法などがある。
【００４２】
また、図示例の凹溝１ａの平面視形状は略三角形となり、この凹溝１ａ内において、２つの永久磁石５，５が非磁性のバルク体２ｂの両側に配設され、この姿勢で、図２で示す電磁鋼板３’を積層してなる鋼板積層体３が凹溝１ａ内に収容されて図３で示すＩＰＭモータ用ロータ１０を形成する。
【００４３】
図２で示す鋼板積層体３は、図３で示すロータ１００を形成した際にこの鋼板積層体３が略Ｖの字状で凹溝１ａ内に配設されている２つの永久磁石５をバルク体１とともに挟持した姿勢で円柱形のロータ１００を形成するべく、その平面視形状は、２つの直線状の端辺とロータコアの外郭線に沿う円弧状の端辺とからなる略三角形を呈している。
【００４４】
より詳細には、上記略三角形状の３つの隅角のうち、頂部には台形状の突起形状の係合部３ｂが設けてあり、他の２つの隅角には切欠きからなる係合部３ａが設けてあり、それぞれの係合部３ａ，３ｂが凹溝１ａの表面に固定された非磁性のバルク体２ａ，２ｂと係合するようになっている。なお、係合部３ａとバルク体２ａ、および係合部３ｂとバルク体２ｂは、それぞれが密に係合するべく相補的な形状となるように製造されている。
【００４５】
実際の製造過程では、図１で示すバルク体１が成形され、図２で示す鋼板積層体３が製造された段階で、凹溝１ａ内に２つの永久磁石５，５を仮固定し、鋼板積層体３を構成する係合部３ａをバルク体２ａの内部に挿通するようにして鋼板積層体３を凹溝１ａ内に収容することで、鋼板積層体３が非磁性のバルク体２ａ，２ｂと係合しながら磁性を有するバルク体１と一体化することになる。
【００４６】
また、平面視が略三角形の鋼板積層体３は、その３箇所の隅角近傍のかしめ箇所４でかしめられており、このように隅角近傍の３箇所でかしめることで鋼板積層体３全体をより強固に一体化することができ、その機械強度を高めることができる。さらに、かしめによる磁気特性の悪化に伴う鋼板積層体からの磁気漏洩を低減することができ、鋼板積層体３からの磁気漏洩を低減することに繋がる。なお、この３箇所のかしめ箇所は磁束流れを阻害する位置に設けられていないことから、かしめ箇所によって磁束流れが阻害され、トルク低下に至るといった問題は生じ得ない。
【００４７】
図４は、鋼板積層体を構成する電磁鋼板を打ち抜き加工する加工ラインを示した電磁鋼板シートを説明した模式図である。
【００４８】
図示するＩＰＭモータ用ロータ１００は、その側面に平面視が略三角形の電磁鋼板からなる鋼板積層体３を備えることから、この略三角形の電磁鋼板３’は、図４で示すように電磁鋼板シートＤＳにおいて略三角形の電磁鋼板３’を交互に上下反転させながら密に打ち抜き加工することにより、電磁鋼板シートＤＳから略三角形の電磁鋼板３’が打抜かれて残ったシートの残量、すなわち電磁鋼板３’として使用されない廃棄量を従来の円形電磁鋼板の打ち抜きの場合に比して格段に低減することができる。
【００４９】
このことに関し、本発明者等の試算によれば、従来構造のロータコアの場合の電磁鋼板の材料歩留まりが５０％程度であるのに対して、図示するロータコアを構成する鋼板積層体３用の電磁鋼板３’の打ち抜き加工では８０％程度にまで材料歩留まりを向上できるという試算結果が得られている。
【００５０】
なお、図示するロータ１００においては、電磁鋼板の使用量が従来構造のように円形のロータコア全体ではなくて凹溝に対応した領域のみとなることから、電磁鋼板の使用量も従来構造のロータに比して格段に低減させることができる。
【００５１】
そして、このように電磁鋼板の使用量や材料歩留まりを向上させながら、永久磁石５のステータ側にこの電磁鋼板３’からなる鋼板積層体３が配設された構造となっていることで、モータ駆動時にトルクに寄与する磁束が通過するとともに磁束の変動が激しい領域における良好な磁束流れを鋼板積層体３にて保証することができる。これに加えて、永久磁石５の両端に非磁性のバルク体２ａ，２ｂが配設されていることで、永久磁石５の両端からの漏れ磁束が効果的に抑制され、このことと鋼板積層体３による良好な磁束流れが相俟ってトルク性能に優れたＩＰＭモータに供されることとなる。
【００５２】
図５は、本発明のＩＰＭモータ用ロータを構成するロータコアの他の実施の形態の斜視図である。
【００５３】
図示するロータコア１０Ａは、ロータコア１０Ａの凹溝１ａと凹溝１ａの間の側面において、周方向に延びるスリット６，…がロータコア１０Ａの高さ方向に間隔を置いて設けられているものである。
【００５４】
ロータコア１０Ａの凹溝１ａと凹溝１ａの間の側面、すなわち、ステータに対向する隣接凹溝１ａ，１ａ間の側面に周方向のスリット６，…を設けておくことにより、ステータ側からロータコア１０Ａ内に入射する磁束の通過面積を複数のスリット６，６間の小面積に分断することができ、ここで生じ得る渦損失を効果的に低減することができる。なお、スリット６の深さを３〜１０ｍｍ程度に設定することで、渦損低減効果と加工性の両立を図ることができる。
【００５５】
[本発明のロータを具備するモータベンチ（実施例）および従来構造のロータを具備するモータベンチ（比較例）にてそれぞれロータを回転させた際にステータのティースを流れる磁束密度を測定した実験とその結果]
本発明者等は、図示するロータを具備するモータベンチ（実施例）と、平面視が円形の電磁鋼板の積層体からなるロータ内に実施例と同様に永久磁石が各磁極とも略Ｖの字状に配設されたロータを具備するモータベンチ（比較例）を用意し、ステータコイルを励磁させることなく、ロータを１０００ｒｐｍで回転させた際にステータのティースに生じる磁束密度を測定する実験をおこなった。図６に実験結果を示している。
【００５６】
同図では、測定された比較例の磁束密度を１に正規化し、実施例の磁束密度は比較例に対する比率で示している。
【００５７】
図６より、実施例の磁束密度の最大値は比較例に比して２割程度大きくなるという結果が得られている。本発明者等によれば、実施例の磁束密度の向上は主として永久磁石側方からの磁気漏洩が非磁性のバルク体によって抑制され、その分の磁束がティースへ流れたためである。
【００５８】
[本発明のロータを具備するモータの解析モデル（実施例）と従来構造のロータを具備するモータの解析モデル（比較例）の各トルクを比較したＣＡＥ解析とその結果]
本発明者等は、図示するロータを具備するモータの解析モデル（実施例）と、従来構造のロータ（平面視が円形の電磁鋼板の積層体からなるロータ内に実施例と同様に永久磁石が各磁極とも略Ｖの字状に配設されたロータ）を具備するモータの解析モデル（比較例）をそれぞれコンピュータ内で形成し、コイルに５０Ａｍの電流を通電し、進角４５度、回転数１０００ｒｐｍでロータを回転させるＣＡＥ解析をおこなった。その結果を図７に示している。なお、同図では、比較例の最大トルクを１に正規化し、実施例のトルクをそれに対する比率で示している。
【００５９】
同図より、比較例に比して実施例は、トルクが１０％も向上することが実証されている。
【００６０】
以上の実験結果および解析結果より、本発明のＩＰＭモータ用ロータを具備するモータでは、従来構造のモータに比してトルクが１０％程度も向上すること、流れる磁束密度は２０％程度も向上することが実証されている。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に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における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１…磁性を有するバルク体、１ａ…凹溝、２ａ，２ｂ…非磁性のバルク体、３…鋼板積層体、３ａ，３ｂ…係合部、４…かしめ箇所、５…永久磁石、６…スリット、１０，１０Ａ…ロータコア、１００…ＩＰＭモータ用ロータ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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