(57)【要約】【課題】永久磁石を確実に支持しながら、磁束の漏洩を防止でき安価で優れた特性を有する永久磁石式回転電機の回転子、及び永久磁石式回転電機を提供すること。【解決手段】回転子１は、複数の磁性鋼板３０を積層してなるロータコア３と、該ロータコア３に対して回転軸の軸方向に貫通形成された複数の磁石挿入孔３２に埋め込まれた複数の永久磁石５とを有する。複数の磁性鋼板３０のうち少なくとも一枚は磁石挿入孔３２と外周縁３１とを連通する連通部３２１を有している。ロータコア３の回転軸の軸方向両端には、それぞれエンドプレート２が配されている。エンドプレート２には、磁性鋼板３０側に立設すると共に、連通部３２１および磁石収容孔３２の少なくとも一方における、永久磁石５より外周縁３１側に挿入される磁石支持部２１を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁性鋼板を積層してなるロータコアと、該ロータコアに対して回転軸の軸方向に貫通形成された複数の磁石挿入孔に埋め込まれた複数の永久磁石とを有する永久磁石式回転電機の回転子であって、
上記複数の磁性鋼板のうち少なくとも一枚は上記磁石挿入孔と外周縁とを連通する連通部を有し、
上記ロータコアの回転軸の軸方向両端には、それぞれエンドプレートが配されており、
上記エンドプレートには、上記磁性鋼板側に立設すると共に、上記連通部および上記磁石収容孔の少なくとも一方における、上記永久磁石より外周縁側に挿入される磁石支持部を備えていることを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石式回転電機の回転子において、上記ロータコアを構成するすべての上記磁性鋼板は、上記連通部を有していることを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石式回転電機の回転子において、上記連通部は上記磁石収容孔において平行に対向する二辺を外周縁側へと延長して形成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機の回転子と、該回転子の外周に配された固定子とを備えてなることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の磁性鋼板を積層してなるロータコアと該ロータコアに対して軸方向に埋め込まれた複数の永久磁石とを有する永久磁石式回転電機の回転子、及びこれを備えた永久磁石式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機の回転子は、一般に、複数の磁性鋼板を積層してなるロータコアと該ロータコアに対して軸方向に埋め込まれた複数の永久磁石とからなる。それゆえ、ロータコアには、永久磁石を埋め込むための磁石収容孔を軸方向に設けてなる。
【０００３】
永久磁石式回転電機においては、回転子における永久磁石の磁束が、回転子の外周側に配置された固定子の磁極に作用することで、回転子にトルクを発生させる。ところが、磁石収容孔を取り巻くようにその全周にロータコアが形成されていると、永久磁石のＮ極から出た磁束が磁石収容孔の周囲におけるロータコアを通って永久磁石のＳ極に漏洩することになる。そうすると、この漏洩した磁束は、回転子のトルクに寄与しないため、その分だけ永久磁石式回転電機の出力が低下することになる。
【０００４】
そこで、特許文献１及び特許文献２には、ロータコアにおける磁石収容孔をロータコアの外周側へ開放させることにより、上述の磁束の漏洩を防ぎ、永久磁石式回転電機の出力低下を防ぐ技術が提案されている。このような永久磁石式回転電機においては、永久磁石とロータコアとを接着剤により固定するが、ロータコアの発熱の影響により接着剤が剥離し、永久磁石が脱落するおそれがある。
【０００５】
特許文献１の図１２及び特許文献２の図５には、磁石収容孔の外周側の開放端部に永久磁石の外周側端面に係止する係止突起が形成され、この係止突起によって永久磁石をロータコア内に固定する構造を備えた回転子が示されている。  また、特許文献３には、永久磁石を外周側から押圧し、永久磁石を保持するストッパーを備えた回転子が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０４９６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−４７２２号公報
【特許文献３】特開平６−１３３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に示された永久磁石式回転電機の回転子には以下の問題点がある。
特許文献１及び特許文献２の永久磁石式回転電機のように、磁性鋼板そのものに係止部を設けると連通部の開口幅が狭くなるため、磁束漏洩を防止する効果が小さくなってしまう。つまり、連通部を設けることによる初期の目的を阻害することになってしまう。
【０００８】
また、特許文献３においては、磁石を保持するためにストッパーを設けてある。そのため、部品点数の増加及び組付作業の発生につながり、部品コスト及び製造コストが増大する。そのため、回転子及び永久磁石式回転電機の単価が増大することとなる。
【０００９】
本発明は、上述した背景に鑑みてなされたものであり、永久磁石を確実に支持しながら、磁束の漏洩を防止でき安価で優れた特性を有する永久磁石式回転電機の回転子、及び永久磁石式回転電機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、複数の磁性鋼板を積層してなるロータコアと、該ロータコアに対して回転軸の軸方向に貫通形成された複数の磁石挿入孔に埋め込まれた複数の永久磁石とを有する永久磁石式回転電機の回転子であって、
上記複数の磁性鋼板のうち少なくとも一枚は上記磁石挿入孔と外周縁とを連通する連通部を有し、
上記ロータコアの回転軸の軸方向両端には、それぞれエンドプレートが配されており、
上記エンドプレートには、上記磁性鋼板側に立設すると共に、上記連通部および上記磁石収容孔の少なくとも一方における、上記永久磁石より外周縁側に挿入される磁石支持部を備えていることを特徴とする永久磁石式回転電機の回転子にある（請求項１）。
【００１１】
本発明の他の態様は、上記永久磁石式回転電機の回転子と、該回転子の外周に配された固定子とを備えてなることを特徴とする永久磁石式回転電機にある（請求項４）。
【発明の効果】
【００１２】
上記永久磁石式回転電機の回転子において、上記エンドプレートには、上記磁性鋼板側に立設すると共に、上記磁石収容孔おける上記永久磁石より外周縁側に挿入される磁石支持部を備えている。そのため、上記ロータコアの上記連通部において磁束が漏洩することを防止しつつ、上記永久磁石をロータコア内に固定することができる。
【００１３】
すなわち、上記回転子における上記永久磁石の固定構造は、上記ロータコアを構成する上記磁性鋼板を用いずに、上記ロータコアの軸方向両端にそれぞれ配された上記エンドプレートの上記磁石支持部によって構成されている。したがって、上記磁性鋼板とは別部品である上記エンドプレートの上記磁石支持部によって上記永久磁石を確実に保持しつつ、上記ロータコアの上記連通部においては、磁束の漏洩を防止できる十分な開口幅に設定することができる。
【００１４】
また、上記磁石支持部は上記エンドプレートに形成してある。それゆえ、上記磁石支持部を設けることによって、上記回転子の部品点数が増加することはない。そのため、部品点数の増加によるコストの増大を伴わずに、安価でかつ確実に上記永久磁石を支持することができる。
【００１５】
上記のごとく、永久磁石を確実に支持しながら、磁束の漏洩を防止でき安価で優れた特性を有する永久磁石式回転電機の回転子、及び永久磁石式回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１における、永久磁石式回転電機を示す説明図。
【図２】実施例１における、回転子を示す説明図。
【図３】図２における、部分拡大図。
【図４】図２における、Ａ矢視図。
【図５】実施例１における、磁性鋼板を示す説明図。
【図６】磁性鋼板の形状例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記回転子において、上記ロータコアを構成するすべての上記磁性鋼板は、上記連通部を有していてもよい（請求項２）。この場合には、上記磁石収容孔における軸方向の開口部と、上記連通部とのどちらからでも上記永久磁石を上記磁石収容孔に配設することができる。したがって、上記永久磁石を上記ロータコアへと配設する配設作業における自由度を向上させることができる。さらに、上記ロータコアにおける磁束の漏洩をより効果的に防止することができる。
【００１８】
また、上記連通部は、上記磁石収容孔において平行に対向する二辺を外周縁側へと延長して形成されていてもよい（請求項３）。この場合には、上記永久磁石をより容易に上記連通部から上記磁石収容孔に配設することができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
実施例にかかる永久磁石式回転電機の回転子、及びこれを備えた永久磁石式回転電機について、図１〜図５を用いて説明する。
本例の永久磁石式回転電機１０は、図１に示すごとく、回転子１を備えている。回転子１は、複数の磁性鋼板３０を積層してなるロータコア３と、該ロータコア３に対して回転軸の軸方向に貫通形成された複数の磁石挿入孔３２に埋め込まれた複数の永久磁石５とを有する。複数の磁性鋼板３０のうち少なくとも一枚は磁石挿入孔３２と外周縁３１とを連通する連通部３２１を有している。ロータコア３の回転軸の軸方向両端には、それぞれエンドプレート２が配されている。エンドプレート２には、磁性鋼板３０側に立設すると共に、連通部３２１および磁石収容孔３２の少なくとも一方における、永久磁石５より外周縁３１側に挿入される磁石支持部２１を備えている。
【００２０】
以下、本例の永久磁石式回転電機１０の回転子１、及び永久磁石式回転電機１０についてさらに詳細に説明する。
図１に示すごとく、本例の永久磁石式回転電機１０は、回転子１とその外周に配された固定子１００とを備えてなる。
【００２１】
固定子１００は、環状のステータコア１０１と、該ステータコア１０１の内周に複数配列されたティース１０２間のスロットに施されたコイル１０３とを備えている。
なお、本例の永久磁石式回転電機１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される。
【００２２】
図１〜図４に示すごとく、回転子１は、複数の磁性鋼板３０を積層してなるロータコア３と該ロータコア３に対して軸方向に埋め込まれた複数の永久磁石５と、ロータコア３の軸方向両端にそれぞれ配されたエンドプレート２とを有している。
【００２３】
図５に示すごとく、複数の磁性鋼板３０は、略円板形状をなしており、磁石収容孔３２と回転軸を挿通配置する軸孔３５とを有する。磁石収容孔３２は、略矩形形状をなしており、外周側に開口した連通部３２１を形成している。一対の磁石収容孔３２は、周方向に互いの内周側端部３２２を近接すると共に、外周へ向かうにつれて互いに離れるように配置されている。また、磁性鋼板３０は、互いに周方向に近接する一対の磁石収容孔３２における内周側端部３２２の間に形成されたブリッジ部３３と、ブリッジ部３３よりも外周側の部分であって一対の磁石収容孔３２の間に形成された半島部３４とを有している。
【００２４】
複数の磁性鋼板３０を積層してなるロータコア３は、図１〜図４に示すごとく、略円柱状をなしており、積層方向から見た形状は、磁性鋼板３０の形状と同一である。
【００２５】
図２及び図３に示すごとく、ロータコア３の複数の磁石収容孔３２には、永久磁石５がそれぞれ埋設されている。各永久磁石５は、軸方向から見た形状が略長方形であり、その長辺部分の面が磁極面となっている。また、永久磁石５は、軸方向長さがロータコア３の軸方向長さと同等でかつ一体に形成された直方体をなしている。そして、隣り合う一対の永久磁石５によって一つの磁極を構成するように配置されている。
【００２６】
つまり、互いの内周側端部を近接させて配置された一対の永久磁石５同士は、同じ磁極（Ｎ極又はＳ極）の磁極面を外周側に向けて配置してある。この対の永久磁石５（磁石対５０）が、複数対、ロータコア３の周方向に配置されている。また、複数の磁石対５０は、外周側の磁極が交互にＮ極とＳ極となるように配置されている。また、これら複数の磁石対５０は、等間隔で周状に配列されている。尚、永久磁石５は、ロータコア３の磁石収容孔３２における軸方向両側に形成された開口部から磁石収容孔３２に挿入配置してもよいし、磁石収容孔３２における外周側に形成された連通部３２１から磁石収容孔３２に挿入配置してもよい。
【００２７】
磁石収容孔３２は、図２及び図３に示すごとく、外周側に開放した連通部３２１を有している。本例においては、軸方向から見て永久磁石５の長辺と対向する磁石収容孔３２の面を外周側に延長するように連通部３２１を形成している。したがって、磁石収容孔３２の幅と連通部３２１の幅は略同一寸法である。これにより、永久磁石５から出る磁束がロータコア３内において永久磁石５の周囲を回って短絡すること（磁束漏洩）を防ぐことができる。特に、本例においては、ロータコア３を構成するすべての磁性鋼板３０が、磁石収容孔３２を外周側に連通している。
【００２８】
図４に示すごとく、ロータコア３の軸方向両端部には、エンドプレート２をそれぞれ配してある。
エンドプレート２は、略円板状をなしており、その外径は、磁性鋼板３０の外径と略同一に設定してある。また、エンドプレート２は、磁性鋼板３０よりも透磁率が低い材料であるステンレス材からなり、エンドプレート２における隣接する磁性鋼板３０との対向面には、複数の磁石支持部２１が一体に形成されている。尚、本例においては、エンドプレート２の材料にステンレス材を用いたがこれに限るものではない。但し、磁束の漏洩を防止するために、例えば、真鍮、アルミニウム、アルミニウム合金、樹脂等、磁性鋼板３０よりも透磁率が低い材料であることが好ましい。
【００２９】
磁石支持部２１は、略直方体形状をなしており、ロータコア３の磁石収容孔３２の内側において、永久磁石５における外周側の端部と対応した位置に磁石支持部２１が突出形成されている。本例において、磁石支持部２１の突出高さは、磁性鋼板３０の２枚分の厚さと略同一とした。磁石支持部２１における断面形状及び突出高さは、永久磁石５にかかる遠心力を受ける強度を有するものであれば、種々の形状により形成することができる。
【００３０】
次に本例の作用効果について説明する。
永久磁石式回転電機１０の回転子１において、エンドプレート２には、磁石収容孔３２の内側における少なくともエンドプレート２と隣接する部分に配されると共に、永久磁石５を支持する磁石支持部２１を連通部３２１側から備えている。そのため、ロータコア３の連通部３２１において磁束が漏洩することを防止しつつ、永久磁石５をロータコア内に固定することができる。
【００３１】
すなわち、回転子１における永久磁石５の固定構造は、ロータコア３を構成する磁性鋼板３０を用いずに、ロータコア３の軸方向両端にそれぞれ配されたエンドプレート２の磁石支持部２１によって構成されている。したがって、磁性鋼板３０とは別部品であるエンドプレート２の磁石支持部２１によって永久磁石５を確実に保持しつつ、ロータコア３の連通部３２１において、磁束の漏洩を防止できる十分な開口幅に設定することができる。
【００３２】
また、磁石支持部２１はエンドプレート２に形成してある。エンドプレート２は、ロータコア３の構成部品として従来から用いられているものであり、磁石支持部２１を設けるにあたって、部品点数の増加を生じない。そのため、部品点数の増加によるコストの増大を伴わずに、安価でかつ確実に永久磁石５を支持することができる。
【００３３】
回転子１において、ロータコア３を構成するすべての磁性鋼板３０は、磁石収容孔３２を外周側に連通させてある。そのため、ロータコア３における磁束の漏洩をより効果的に防止することができる。例えば、仮に、ロータコア３を構成する一部の磁性鋼板３０における磁石収容孔３２が連通部３２１を備えていない場合、この磁性鋼板３０の外周縁３１において、磁束の漏洩が生じるため永久磁石式回転電機１０におけるトルクの低下が生じることとなる。
【００３４】
また、上記のごとく、すべての磁性鋼板３０は、磁石収容孔３２を外周側に連通させると共に、連通部３２１は磁石収容孔３２において平行に対向する二辺を外周側へと延長するように形成されている。そのため、連通部３２１から磁石収容孔へ永久磁石５を挿入配置することが可能で、かつ永久磁石５をより容易に連通部３２１から磁石収容孔３２に配設することができる。したがって、永久磁石５をロータコア３へと配設する配設作業における自由度を向上させることができる。
【００３５】
上記のごとく、本例によれば、永久磁石を確実に支持しながら、磁束の漏洩を防止でき安価で優れた特性を有する永久磁石式回転電機の回転子、及び永久磁石式回転電機を提供することができる。
【００３６】
上記の実施例においては、全ての磁性鋼板を同じ形状としたが、連通部３２１を備えていない磁性鋼板を含んでいてもよい。また、図６に示すように、磁石挿入孔とは開口幅の異なる連通部を備えた磁性鋼板を用いてもよい。上述した以外にも種々の形状の磁性鋼板を用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  回転子
１０  永久磁石式回転電機
２  エンドプレート
２１  磁石支持部
３  ロータコア
３０  磁性鋼板
３２  磁石収容孔
３２１  連通部
５  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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【図５】
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【図６】
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