JP2009303445A - 永久磁石電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ性能を損なうことなく、かつ、永久磁石をロータコアに確実に保持することができるとともに、組立性も良い永久磁石電動機を提供する。
【解決手段】複数の磁性板材５５が積層されたロータコア５６と、ロータコアに形成された開口部５７内に保持された永久磁石５８とを備え、軸線２４回りに回転可能に支持されたロータ部２２と、ロータ部を囲繞するように対向配置されたステータ部２１と、を備えた永久磁石電動機において、開口部におけるロータコアの内周側両端部に、永久磁石を開口部内に保持させる接着剤を充填するための充填用切欠部６５が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、永久磁石電動機に関するものである。

従来から、軸線周りに回転自在に支持されるとともに、永久磁石が配設されたロータ部と、ロータ部の周囲に対向配置されるとともに、コイルが巻回されたステータ部とを備えた永久磁石電動機が知られている。ここで、ロータ部の構成として、磁性板材が積層されたロータコアに永久磁石を埋め込んで構成したものが知られている。このような構成のロータ部においては、ロータコアに形成した開口部に永久磁石を挿入し、ロータコアと永久磁石との隙間に接着剤などを充填して保持する方法が一般的である。しかしながら、ロータコアの開口部と永久磁石との隙間が大きいと、永久磁石の位置が安定せず、磁束がばらつくなどして、モータの性能に悪影響を与えることがあった。このような問題を解消するために、永久磁石の位置ばらつきの抑制を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の永久磁石を埋設したモータは、永久磁石埋設用穴の壁面に溝部を設け、溝部にロータコア本体と永久磁石とを固着する接着層を設けたものである。
特開平１１−１９１９３９号公報

ところで、上述した特許文献１のモータでは、永久磁石とロータコアとを固着する接着剤を溝部のみに充填して固着させようとしているため、永久磁石をロータコアに確実に固着できない場合があった。また、永久磁石と永久磁石用穴との外形寸法を略一致するように構成しているため、ロータコアに永久磁石を組み付ける際の組立性が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、モータ性能を損なうことなく、かつ、永久磁石をロータコアに確実に保持することができるとともに、組立性も良い永久磁石電動機を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、複数の磁性板材（例えば、実施形態における磁性板材５５）が積層されたロータコア（例えば、実施形態におけるロータコア５６）と、該ロータコアに形成された開口部（例えば、実施形態における開口部５７）内に保持された永久磁石（例えば、実施形態における永久磁石５８）とを備え、軸線（例えば、実施形態における出力軸２４）回りに回転可能に支持されたロータ部（例えば、実施形態におけるロータ部２２）と、該ロータ部を囲繞するように対向配置されたステータ部（例えば、実施形態におけるステータ部２１）と、を備えた永久磁石電動機（例えば、実施形態におけるモータ２３）において、前記開口部における前記ロータコアの内周側両端部に、前記永久磁石を前記開口部内に保持させる接着剤を充填するための充填用切欠部（例えば、実施形態における充填用切欠部６５）が形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記開口部における前記ロータコアの周方向両端部にフラックスバリア（例えば、実施形態におけるフラックスバリア６７）が形成され、前記充填用切欠部と前記フラックスバリアとが、前記永久磁石と前記ロータコアとの当接部（例えば、実施形態における境界点６８）にて区画されるように構成されていることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記開口部を二分割するように、前記ロータコアの径方向に沿ってリブ（例えば、実施形態におけるリブ６０）が形成されていることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、永久磁石をロータコアの開口部内に挿入した後、充填用切欠部より接着剤を注入することにより、永久磁石と開口部との隙間に接着剤が満遍なく行き渡り、永久磁石をロータコアに確実に保持することができる。また、充填用切欠部を開口部の内周側両端部に形成したため、接着剤を注入するとその圧力で永久磁石を開口部の外周側へ押し付けることが可能となる。また、永久磁石とステータ部との距離を近づけることができるため、トルク特性のばらつきを抑制することができる。さらに、充填用切欠部を開口部の内周側両端部に形成することにより、反減界による不可逆減磁の発生や発熱による不可逆減磁の発生を抑制することができる。

請求項２に記載した発明によれば、開口部の両端部にフラックスバリアを形成することにより、永久磁石の磁束漏れを防止することができ、モータの性能を向上させることが可能となる。また、充填用切欠部とフラックスバリアとの間を永久磁石で区画することにより、充填用切欠部に接着剤を注入した際に、接着剤が効率よく永久磁石とロータコアとの隙間に行き渡るようにすることができる。また、永久磁石の大きさよりも開口部の大きさの方が確実に大きくなるため、容易に組み立てることができる。

請求項３に記載した発明によれば、開口部にリブを設けたため、ロータコア（開口部）の強度を向上することができる。したがって、開口部を大きくすることができ、より大きな永久磁石を配設することができる。その結果、永久磁石電動機の高トルク化および高出力化を図ることが可能となる。また、リブを設けることで各永久磁石を開口部の周方向中心位置（リブ側）で、径方向外側に保持させることができる。したがって、さらに組立性を向上することができるとともに、永久磁石を確実にロータコアの外周側に保持させることができる。

次に、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、本実施形態では車両用パワートレインに採用した永久磁石電動機について説明する。
図１は車両用パワートレインの概略構成断面図である。図１に示すように、車両用パワートレイン（以下、パワートレインという。）１０は、ステータ部２１およびロータ部２２を備えたモータ(永久磁石電動機)２３を収容するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の一方側に締結され、モータ２３の出力軸２４からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）を収容するミッションハウジング１２と、モータハウジング１１の他方側に締結され、モータ２３の回転センサ２５を収容するセンサハウジング１３と、を備えている。なお、ミッションハウジング１２は、モータハウジング１１に締結された共用ハウジング１２Ａと、共用ハウジング１２Ａに締結されたギアハウジング１２Ｂとで構成されている。また、モータハウジング１１の内部はモータ室３６として、ミッションハウジング１２の内部はミッション室３７として、センサハウジング１３の内部はセンサ室３８として、それぞれ構成されている。

モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うような略円筒形状で形成されている。モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部のミッションハウジング１２側には、モータ２３の出力軸２４の一端を回転自在に支持するベアリング２６が設けられ、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部のセンサハウジング１３側には、モータ２３の出力軸２４の他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。

また、モータハウジング１１の壁部３１、ミッションハウジング１２の壁部３２およびセンサハウジング１３の壁部３３には、互いに連通するブリーザ通路３５がそれぞれ形成されている。

さらに、モータハウジング１１の壁部３１内で、ブリーザ通路３５よりも内周側には、モータ２３を冷却するためのウォータジャケット４０がモータ２３のステータ部２１を全周覆うように設けられている。また、ステータ部２１は、モータハウジング１１に焼き嵌めされており、モータハウジング１１の内周面に密着するように配されている。

ミッションハウジング１２内には、パワートレイン１０内で使用している潤滑オイルを分離するためのブリーザ室５１が形成されている。つまり、動力伝達部（ギア）やモータ２３の回転により飛散した潤滑オイルをブリーザ室５１で分離することができ、潤滑オイルがブリーザ室５１に設けられ外部と連通するブリーザ配管３９から外部へ漏れ出すことを防止することができる。

このブリーザ室５１は、パワートレイン１０の最上部にあたる位置に形成されている。また、ブリーザ室５１はブリーザ通路３５と連通しており、ブリーザ配管３９からパワートレイン１０内の高圧・高温の空気を排出することができるようになっている。さらに、ブリーザ室５１は、ブリーザ通路３５を介してモータ室３６、ミッション室３７、およびセンサ室３８と連通している。

ここで、ロータ部２２の構成について図２、図３を用いて説明する。図２はロータ部の平面図であり、図３は図２のＡ部拡大図である。図２、図３に示すように、ロータ部２２は、磁性板材５５が複数積層されたロータコア５６と、ロータコア５６に形成された開口部５７内に保持された永久磁石５８とを備え、出力軸（軸線）２４に回転可能に支持されている。ロータ部２２はコイルが巻回されたステータ部２１と所定間隔を空けて対向配置されている。

本実施形態では、ロータコア５６の平面視において、開口部５７の略中央でロータコア５６の径方向に沿う方向に、開口部５７を二分割するようにリブ６０が形成されている。つまり、このリブ６０により、開口部は、右側開口部５７Ａと左側開口部５７Ｂに分割され、永久磁石５８は、右側永久磁石５８Ａと左側永久磁石５８Ｂに分割される。

以下の説明では、開口部および永久磁石の形状について説明するが、右側開口部５７Ａと左側開口部５７Ｂの形状、および右側永久磁石５８Ａと左側永久磁石５８Ｂの形状はともにリブ６０を介して対称であるため、右側の形状についてのみ説明する。

右側開口部５７Ａは、リブ６０の側面に対応し、平面視で直線状に示される第一直線部６１と、リブ６０における出力軸２４側の端部から第一直線部６１に対して略直角方向に延設された第二直線部６２と、リブ６０におけるステータ部２１側の端部からロータコア５６の外周縁に沿うように延設された円弧状の円弧部６３と、円弧部６３の端部からロータコア５６の外周縁に沿うようにさらに延設された直線状のテーパ部６４と、を有している。なお、第二直線部６２の端部とテーパ部６４の端部との間には、接着剤を充填するための充填用切欠部６５およびフラックスバリア６７が形成されて端部同士が繋がっている。このフラックスバリア６７は、右側永久磁石５８Ａの第三直線部７５（後に詳述する。）から膨出するように形成されている。また、充填用切欠部６５は、第二直線部６２の端部からロータコア５６の内周側に膨出するように形成されている。なお、円弧部６３とテーパ部６４との境界を切替点６６とする。

一方、右側永久磁石５８Ａは、右側開口部５７Ａの第一直線部６１に対応した第一直線部７１と、右側開口部５７Ａの第二直線部６２に対応した第二直線部７２と、右側開口部５７Ａの円弧部６３に対応した円弧部７３と、右側開口部５７Ａのテーパ部６４に対応したテーパ部７４と、第二直線部７２の端部とテーパ部７４の端部とを繋ぎ、第二直線部７２に対して略直角方向に延設された第三直線部７５と、を有している。なお、円弧部７３とテーパ部７４との境界を切替点７６とする。

ここで、右側開口部５７Ａに右側永久磁石５８Ａを挿入したときに、右側開口部５７Ａにおけるロータコア５６の外周縁側、つまり、円弧部６３およびテーパ部６４において、右側永久磁石５８Ａと２点で接触するように構成されている。具体的には、右側開口部５７Ａにおける第一直線部６１と円弧部６３との境界近傍の第一接触点８１、およびテーパ部６４における切替点６６の反対側の端部近傍の第二接触点８２において、右側開口部５７Ａと右側永久磁石５８Ａとが接触している。また、右側永久磁石５８Ａと右側開口部５７Ａとは、充填用切欠部６５とフラックスバリア６７との境界点６８で当接するように構成されている。

そして、右側永久磁石５８Ａを右側開口部５７Ａに挿入して、充填用切欠部６５から接着剤を圧送充填することで、接着剤は充填用切欠部６５から右側永久磁石５８Ａとロータコア５６との隙間に満遍なく行き渡り、右側永久磁石５８Ａが右側開口部５７Ａ内に固着されるように構成されている。また、充填用切欠部６５を右側開口部５７Ａの内周側端部に設け、そこから接着剤を注入することで、右側永久磁石５８Ａを右側開口部５７Ａの外周側で、リブ６０側に保持することができ、他の開口部５７においても略同一位置に保持させることが可能となる。

本実施形態によれば、右側永久磁石５８Ａをロータコア５６の右側開口部５７Ａ内に挿入した後、充填用切欠部６５より接着剤を注入することにより、右側永久磁石５８Ａと右側開口部５７Ａとの隙間に接着剤が満遍なく行き渡り、右側永久磁石５８Ａをロータコア５６に確実に保持することができる。また、充填用切欠部６５を右側開口部５７Ａの内周側端部に形成したため、接着剤を注入するとその圧力で右側永久磁石５８Ａを右側開口部５７Ａの外周側へ押し付けることが可能となる。

また、開口部５７にリブ６０を設けることで各永久磁石５８（５８Ａ，５８Ｂ）を両開口部５７Ａ，５７Ｂの周方向中心位置（リブ６０側）で、径方向外側に保持させることができる。したがって、組立性を向上することができるとともに、永久磁石５８を確実にロータコア５６の外周側に保持させることができる。さらに、永久磁石５８とステータ部２１との距離を近づけることができるため、トルク特性のばらつきを抑制することができる。さらに、充填用切欠部６５を開口部５７の内周側両端部に形成することにより、反減界による不可逆減磁の発生や発熱による不可逆減磁の発生を抑制することができる。

また、リブ６０を設けたため、ロータコア５６（開口部５７）の強度を向上することができる。したがって、開口部５７を大きくすることができ、より大きな永久磁石５８を配設することができる。その結果、モータ２３の高トルク化および高出力化を図ることが可能となる。

そして、開口部５７の両端部にフラックスバリア６７を形成することにより、永久磁石５８の磁束漏れを防止することができ、モータ２３の性能を向上させることが可能となる。また、充填用切欠部６５とフラックスバリア６７との間を永久磁石５８で区画することにより、充填用切欠部６５に接着剤を注入した際に、接着剤が効率よく永久磁石５８とロータコア５６との隙間に行き渡るようにすることができる。また、永久磁石５８の大きさよりも開口部５７の大きさの方が確実に大きくなるため、容易に組み立てることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、開口部にリブを設けた場合について説明したが、リブを設けなくてもよい。その場合には、充填用切欠部に接着剤を注入する際は、開口部両側の充填用切欠部から略同時に接着剤を注入するのが望ましい。
また、本実施形態においては、開口部の両側にフラックスバリアを設けた場合の説明をしたが、フラックスバリアは設けなくてもよい。
さらに、本実施形態において、ロータコアには、永久磁石埋設用の開口部と、出力軸を挿通するための開口部とを形成したが、さらにロータコアを軽量化するための開口部を形成してもよい。

本発明の実施形態におけるパワートレインの概略構成断面図である。 本発明の実施形態におけるロータ部の平面図である。 図２のＡ部拡大図である。

符号の説明

２１…ステータ部 ２２…ロータ部 ２３…モータ（永久磁石電動機） ２４…出力軸（軸線） ５５…磁性板材 ５６…ロータコア ５７…開口部 ５８…永久磁石 ６０…リブ ６５…充填用切欠部 ６７…フラックスバリア ６８…境界点（当接部）

Claims (3)

1. 複数の磁性板材が積層されたロータコアと、該ロータコアに形成された開口部内に保持された永久磁石とを備え、軸線回りに回転可能に支持されたロータ部と、
   該ロータ部を囲繞するように対向配置されたステータ部と、を備えた永久磁石電動機において、
   前記開口部における前記ロータコアの内周側両端部に、前記永久磁石を前記開口部内に保持させる接着剤を充填するための充填用切欠部が形成されていることを特徴とする永久磁石電動機。
2. 前記開口部における前記ロータコアの周方向両端部にフラックスバリアが形成され、
   前記充填用切欠部と前記フラックスバリアとが、前記永久磁石と前記ロータコアとの当接部にて区画されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石電動機。
3. 前記開口部を二分割するように、前記ロータコアの径方向に沿ってリブが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石電動機。

Images