JP2012139074A - モータロータ - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石全体を効率よく冷却して、永久磁石の磁気特性を劣化させることのないモータロータを提供すること。
【解決手段】モータロータ１０では、複数の永久磁石４１の周りを樹脂で覆った磁石組立４０が、ロータ本体に形成された磁石挿入孔２１に挿入組付されている。樹脂部分４２には、冷却液を流す第４冷却液通路４３が、ロータコア２０の軸心方向に貫通形成されている。樹脂部分４２のモールドはモータロータ１０の外部で行われる。これにより、ロータコア２０の変形を防止し、第４冷却液通路４３の変形を防止して、第４冷却液通路４３の安定した流路面積を確保する。第４冷却液通路４３を流れる冷却液により、複数の永久磁石４１全体を冷却する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の磁石の周りを樹脂で覆った磁石組立が、ロータ本体に形成された磁石挿入孔に挿入組付されているモータロータに関する。

特許文献１には、複数の単位磁石を並べて樹脂コーティングし、樹脂層で覆うことにより、磁石組立を棒状に形成すること、磁石組立をロータに形成された磁石挿入孔に圧入することが開示されている。また、この構成により、永久磁石の表面側の樹脂層が渦電流の発生を抑制して永久磁石の特性劣化を防止し、モータの性能劣化を防ぐことが開示されている。
一方、ハイブリッド自動車用モータにおいては、ロータが１５０℃程度まで昇温すると、ロータ内に挿入されている永久磁石の磁気特性が低下し、モータの出力が低下する問題があった。特に、ステータに集中巻きコイルを採用した場合、コイル間での磁束の変化が大きくなるため、発生する渦電流が大きくなり、大きく昇温するため問題となる。
その問題を解決するために、本出願人は、特許文献２において、永久磁石と磁石挿入孔とで形成される空間に樹脂層をモールドするときに、その樹脂層に冷却液を通すための冷却液通路を形成することを提案している。

特開２００５−０９４８４５号公報 特開２００９−３０３２９３号公報

しかしながら、従来技術には、次のような問題があった。
（１）特許文献１の技術では、ハイブリッド自動車用モータとして使用する場合、ロータが１５０℃程度まで昇温したときに、永久磁石の磁気特性が低下する問題があった。
（２）また、特許文献２の技術では、樹脂層をモールド成形するときに、樹脂に高い成形圧をかけるため、ロータ本体を構成するロータコアが変形し、成形後に元の形状に戻るため、冷却液通路が変形し、十分な流路面積を確保できないおそれがあった。また、ロータコアに圧力がかかるため、鉄損が増加して、モータの性能を劣化させるおそれがあった。

（３）たとえ、特許文献１と特許文献２の技術を組み合わせたとしても、複数の磁石の周りを樹脂層で覆って一体成形した磁石組立においては、両端部近くに位置する磁石は、外の空気に近いため冷却されやすく温度上昇は元々小さいが、中心部付近に位置する磁石は、熱がこもるため昇温しやすく、磁気特性が両端部近くの磁石と比較して低下する問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、永久磁石全体を効率よく冷却して、永久磁石の磁気特性を劣化させることのないモータロータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のモータロータは、次のような構成を有している。
（１）複数の磁石の周りを樹脂で覆った磁石組立が、ロータ本体に形成された磁石挿入孔に挿入組付されているモータロータにおいて、前記樹脂部分に、冷却液を流す冷却液通路が形成されていること、を特徴とする。
（２）（１）に記載するモータロータにおいて、前記樹脂部分が、前記磁石に対して一体成形されていること、を特徴とする。
（３）（１）に記載するモータロータにおいて、前記樹脂部分が、前記磁石とは別部材として形成された後、組み付けられていること、を特徴とする。

（４）（１）乃至（３）に記載するいずれか１つのモータロータにおいて、前記複数の磁石を、ロータの軸心方向で分割する分割樹脂部に、前記冷却液通路が形成されていること、を特徴とする。
（５）（４）に記載するモータロータにおいて、前記分割樹脂部が、前記ロータの軸心方向の中央部に形成されていること、を特徴とする。

上記構成を有するモータロータは、次のような作用、効果を奏する。
（１）複数の磁石の周りを樹脂で覆った磁石組立が、ロータ本体に形成された磁石挿入孔に挿入組付されているモータロータにおいて、前記樹脂部分に、冷却液を流す冷却液通路が形成されていることを特徴とするので、樹脂層のモールドをロータの外部で行うため、ロータコアの変形を防止でき、冷却液通路が変形することなく、安定した流路面積を確保することができる。また、ロータの外部で樹脂を成形しているため、モールド品質や寸法等の検査も容易である。

（２）（１）に記載するモータロータにおいて、前記樹脂部分が、前記磁石に対して一体成形されていることを特徴とするので、磁石組立を磁石挿入孔に挿入する際、樹脂部分と磁石とがずれることなく挿入できるため、組付性を向上させることができる。
（３）（１）に記載するモータロータにおいて、前記樹脂部分が、前記磁石とは別部材として形成された後、組み付けられていることを特徴とするので、樹脂部分を磁石とともにロータの磁石挿入孔に挿入したときに、磁石挿入孔の内面により樹脂部分が磁石側に押圧されるため、樹脂部分が磁石と密着して確実にシールすることができ、冷却液を流したときに漏れることがない。

（４）（１）乃至（３）に記載するいずれか１つのモータロータにおいて、前記複数の磁石を、ロータの軸心方向で分割する分割樹脂部に、前記冷却液通路が形成されていることを特徴とするので、複数の磁石のうち、中央部側に配置された磁石も冷却液通路を流れる冷却液により効果的に冷却されて、永久磁石の磁気特性が低下することがない。
（５）（４）に記載するモータロータにおいて、前記分割樹脂部が、前記ロータの軸心方向の中央部に形成されていることを特徴とするので、特に、中央付近の磁石は昇温しやすいが、中央部に形成された冷却液通路を流れる冷却液により効果的に冷却されるため、永久磁石の磁気特性が低下することがない。

第１実施形態に係るモータロータを示す平面図である 図１のＩＩ−Ｏ−ＩＩ線断面図である。 第１実施形態に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 モータロータの製造方法を示すフローチャートである。 磁石平均温度の変化を示すグラフである。 変更例１に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。 変更例２に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。 変更例３に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。 変更例４に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。 変更例５に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。 第２実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 第２実施形態に係る組付後の磁石組立を示すロータ軸方向の断面図である。 第３実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 第３実施形態に係る磁石組立の挿入組付時の様子を示すロータ軸方向の断面図である。 第４実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 第４実施形態に係る組付後の磁石組立を示すロータ軸方向の断面図である。 第５実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 第５実施形態に係る磁石組立の挿入組付時の状態を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 第６実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）はロータ軸方向の断面図である。 第７実施形態に係るモータロータの磁石組立を示すロータ軸方向の断面図である。

以下、本発明に係るモータロータを具体化した実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施形態は、ハイブリッド自動車用モータのロータについて、本発明を具体化したものである。

［第１実施形態］
第１実施形態に係るモータロータの全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るモータロータを示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−Ｏ−ＩＩ線断面図である。なお、図１では、説明のためエンドプレートを省略しており、エンドプレートに形成された第３冷却液通路３１のみを太線矢印で簡略化して示している。
モータロータ１０は、図１及び図２に示すように、ロータシャフト１１と、ロータシャフト１１に固定されたロータコア２０と、ロータコア２０の軸方向の両端面２０ａ，２０ｂを覆うエンドプレート３０ａ，３０ｂとを備えている。図１に示すように、ロータシャフト１１の外周面には係合溝１４が形成され、ロータコア２０の内周面には係合凸部２２が形成されており、係合凸部２２が係合溝１４に嵌められることで、ロータシャフト１１とロータコア２０とが固定されている。エンドプレート３０ａ，３０ｂは、ボルト等（図示略）によりロータコア２０の各端面２０ａ，２０ｂに締結されている。

ロータシャフト１１の一端側（図２において右側）の中心部には、冷却液をロータ１０へと供給するための第１冷却液通路１２が設けられている。第１冷却液通路１２からロータコア２０の一方の端面２０ａにかけては、径方向へ貫通した第２冷却液通路１３が形成されている。エンドプレート３０ａは、ロータコア２０の一方の端面２０ａとの間で、第３冷却液通路３１を形成している。第３冷却液通路３１の一端は、ロータシャフト１１に形成された第２冷却液通路１３に連通している。第３冷却液通路３１の他端は、ロータコア２０の磁石挿入孔２１に連通している。
ロータシャフト１１の他端側（図２において左側）の中心部には、冷却後の冷却液をモータロータ１０から排出するための第７冷却液通路１５が設けられている。第７冷却液通路１５からロータコア２０の他方の端面２０ｂにかけては、径方向へ貫通した第６冷却液通路１４が形成されている。エンドプレート３０ｂは、ロータコア２０の他方の端面２０ｂとの間で、第５冷却液通路３２を形成している。第５冷却液通路３２の一端は、ロータシャフト１１に形成された第６冷却液通路１４に連通している。第５冷却液通路３２の他端は、ロータコア２０の磁石挿入孔２１に連通している。
なお、第３冷却液通路３１は、第２冷却液通路１３から磁石挿入孔２１へかけて形成されていればよく、図１に簡略化して示したものに限られない。また、図２では、分かりやすく図示するため、中心軸Ｏより下側の第３冷却液通路３１をすべて実線で示している。第５冷却液通路３２の形状及び図示態様についても同様である。

ロータコア２０は、軸方向に貫通形成された複数の磁石挿入孔２１と、複数の肉抜き孔２３とを備えている。磁石挿入孔２１は、図１に示すように円周上の十六箇所に設けられており、隣接する２つの磁石挿入孔２１は、平面視で略Ｖ字形（外周側に開口した形状）をなすように形成されている。各磁石挿入孔２１には、磁石組立４０（４０Ａ，４０Ｂ）が挿入組付されている。この磁石組立４０は、複数の永久磁石４１の周りを樹脂で覆ったものである。磁石組立４０の樹脂部分４２には、図２に示すようにロータ軸方向へ貫通した第４冷却液通路４３が形成されている。この第４冷却液通路４３の一端は、一方のエンドプレート３０ａに形成された第３冷却液通路３１に連通している。第４冷却液通路４３の他端は、他方のエンドプレート３０ｂに形成された第５冷却液通路３２に連通している。なお、図１に示すように、複数の磁石組立４０のうち隣接する磁石組立４０Ａ，４０Ｂ同士が一組となって極Ｘ１〜Ｘ８を構成しており、各極Ｘ１〜Ｘ８のそれぞれに対して第３冷却液通路３１及び第５冷却液通路３２が設けられている。また、すべての極Ｘ１〜Ｘ８は、同様の構成を有しており、各極Ｘ１〜Ｘ８に対して形成された冷却液通路３１，３２も、同様の構成を有している。
以上のようにして、第１冷却液通路１２、第２冷却液通路１３、第３冷却液通路３１、第４冷却液通路４３、第５冷却液通路３２、第６冷却液通路１４、第７冷却液通路１５が、この順に連通して冷却液の通路を形成している。なお、本実施形態の第４冷却液通路４３が、本発明の「冷却液通路」に相当する。本実施形態では、上記した各冷却液通路１２，１３，３１，４３，３２，１４，１５に流す冷却液として、潤滑油を使用している。

ここで、本実施形態に係る磁石組立４０について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
本実施形態の磁石組立４０は、磁石挿入孔２１に挿入組付される前に、永久磁石４１と樹脂部分４２とを一体成形したものである。樹脂部分４２には、例えば、接着力の高いエポキシなどの熱硬化性樹脂が用いられている。永久磁石４１は、断面矩形状をなしており、樹脂部分４２は、永久磁石４１の両側面に形成されている。また、永久磁石４１と樹脂部分４２とを一体成形する際、両側面の樹脂部分４２には中子等を利用して第４冷却液通路４３，４３が形成されている。本実施形態の第４冷却液通路４３は、断面円形状をなしており、その直径Ｄは、２ｍｍ程度である。また、永久磁石４１の角部分４１ａは、樹脂部分４２ａにより完全に覆われている。このように永久磁石４１の角部分４１ａを樹脂部分４２ａで覆うことにより、永久磁石４１と樹脂部分４２との接着面積が大きくなり、モールド接着強度が高められている。なお、永久磁石４１や樹脂部分４２の形状は、図３に示したものに限られず、磁石挿入孔２１の形状に合わせて適宜変更することができる。

＜製造方法＞
次に、上記構成を有するモータロータ１０の製造方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、モータロータの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、以下に示す第１〜第８工程を有している。
第１工程では、永久磁石４１を型にセットする。この型は、ロータコア２０の磁石挿入孔２１と同形状の枠をなす小型のものである。また、この工程では、永久磁石４１だけでなく、第４冷却液通路４３を形成するための中子もセットしている。
第２工程では、型及び永久磁石４１の予熱を行う。本実施形態では、型が小型であるため、従来技術のようにロータコア全体を予熱する必要がなく、予熱に費やすエネルギーを低減することができる。

第３工程では、型内に樹脂を注入する。このとき、一般的にトランスファ成形では４ＭＰａ程度、射出成形では２００ＭＰａ程度の成形圧が加えられる。こうした成形圧がロータコアにかかると、コアが歪んでエアギャップが確保できないおそれがあった。また、コアに過大な応力がかかり、鉄損が増加して性能が悪化するおそれもあった。さらに、ロータコアがアンバランスになり、ＮＶ性が悪化するといった問題があった。これに対して、本実施形態では、樹脂層のモールドをモータロータ１０の外部で行うため、ロータコア２０に成形圧がかからず、ロータコア２０を変形させることがない。したがって、上記したようなロータにおけるエアギャップの確保や、鉄損の増加、ＮＶ性の悪化といった問題が生じない。また、樹脂部分４２がロータコア２０の変形の影響を受けないため、樹脂部分４２に形成される第４冷却液通路４３の変形も防止できる。こうして、第４冷却液通路４３の安定した流路面積を確保することができる。

第４工程では、樹脂を硬化させる。本実施形態では、樹脂部分４２に熱硬化性樹脂を使用しているため、型全体を加熱して樹脂を硬化させている。
第５工程では、型を所定温度まで冷却した後、磁石組立４０を取り出す。
第６工程では、取り出した磁石組立４０の検査を行う。このとき、例えばモールド品質や寸法等の検査が行われる。本実施形態では、ロータコア２０の外部で磁石組立４０の検査を行えるため、検査が容易である。

第７工程では、磁石組立４０をロータコア２０の磁石挿入孔２１へ挿入する。このとき、磁石組立４０は、圧入等により磁石挿入孔２１へ挿入組付される。本実施形態では、永久磁石４１と樹脂部分４２とが一体成形されているため、永久磁石４１と樹脂部分４２とがずれることなく挿入でき、組付性が良い。
第８工程では、ロータコア２０にロータシャフト１１やエンドプレート３０を組み付ける。こうして、モータロータ１０が得られる。なお、上記した各工程は、使用する樹脂や成形法によって、工程の一部を廃止したり、工程の順序を入れ替えたりすることが可能である。

上記のように製造されたモータロータ１０の作用について、簡単に説明する。ハイブリッド自動車用モータでは、ロータが１５０℃程度まで昇温すると、ロータ内に挿入されている永久磁石の磁気特性が低下し、モータの出力が低下する問題があった。特に、ステータに集中巻きコイルを採用した場合、コイル間での磁束の変化が大きくなるため、発生する渦電流が大きくなり、大きく昇温するため問題となっていた。

しかしながら、本実施形態のモータロータ１０では、モータ運転時に、ポンプ等により第１冷却液通路１２に冷却液が流される。第１冷却液通路１２の冷却液は、ポンプ圧や回転による遠心力を利用して、ロータシャフト１１の径方向へ形成された第２冷却液通路１３からエンドプレート３０ａに形成された第３冷却液通路３１へと流れていく。第３冷却液通路３１の冷却液は、磁石組立４０の樹脂部分４２に形成された第４冷却液通路４３へと流れていく。このとき、第４冷却液通路４３を流れる冷却液は、第４冷却液通路４３を通過中に永久磁石４１全体を冷却しながら、エンドプレート３０ｂに形成された第５冷却液通路３２へと流れていく。第５冷却液通路３２の冷却液は、第６冷却液通路１４及び第７冷却液通路１５を通過してモータロータ１０から排出される。したがって、本実施形態のモータロータ１０によれば、第４冷却液通路４３を通過する冷却液により永久磁石４１全体を効率よく冷却して、永久磁石４１の磁気特性の劣化を防止することができる。

本発明者等は、モータロータ１０における永久磁石４１の冷却効果を、実験により確認した。図６は、磁石平均温度の変化を示すグラフである。図６に示すように、第４冷却液通路４３に冷却液が流れていない場合（冷却液流量が０）や冷却液流量が少ない場合には、磁石平均温度が１５０℃を超えているのが分かる。そして、冷却液流量が増すにつれて、磁石平均温度が低下していき、例えば冷却液流量が０．５Ｌ／ｍｉｎを超えた時点では、磁石平均温度が１３０℃近くにまで低下していた。また、冷却液流量が１．０Ｌ／ｍｉｎを超えた時点では、磁石平均温度が１２０℃以下にまで低下していた。このように、本実施形態のモータロータ１０では、永久磁石４１全体を冷却液により効率よく冷却でき、永久磁石４１の磁気特性の劣化を防止できることが確認できた。また、本実験は、第４冷却液通路４３の直径Ｄを２ｍｍとして行ったものであるが、この場合にも十分な冷却効果が得られることが確認できた。

以上、詳細に説明したように、本実施形態のモータロータ１０は、複数の永久磁石４１の周りを樹脂で覆った磁石組立４０が、ロータコア２０に形成された磁石挿入孔２１に挿入組付されているモータロータにおいて、樹脂部分４２に、冷却液を流す第４冷却液通路４３が形成されていることを特徴とするので、樹脂層のモールドをモータロータ１０の外部で行うため、ロータコア２０の変形を防止でき、第４冷却液通路４３が変形することなく、安定した流路面積を確保することができる。また、モータロータ１０の外部で樹脂を成形しているため、モールド品質や寸法等の検査も容易である。
さらに、樹脂部分４２が、永久磁石４１に対して一体成形されているので、磁石組立４０を磁石挿入孔２１に挿入する際、樹脂部分４２と永久磁石４１とがずれることなく挿入でき、組付性が良い。

ここで、第１実施形態の変更例１〜変更例５について、図７〜図１１を参照しながら説明する。図７は、変更例１に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。図８は、変更例２に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。図９は、変更例３に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。図１０は、変更例４に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。図１１は、変更例５に係る磁石組立を示すロータ径方向の断面図である。なお、上記実施形態と同一の部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。

［変更例１］
変更例１に係る磁石組立５０は、図７に示すように、第４冷却液通路５３の形状において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、変更例１に係る磁石組立５０では、樹脂部分５２に形成された第４冷却液通路５３が断面トンネル形状をなしており、その平面部が永久磁石４１の側面４１ｂにより構成されている。
変更例１に係る磁石組立５０によれば、第４冷却液通路５３を流れる冷却液が、永久磁石４１の側面４１ｂと直接接触するため、永久磁石４１をより効果的に冷却して磁気特性の劣化をより確実に防止することができる。

［変更例２］
変更例２に係る磁石組立６０は、図８に示すように、樹脂部分６２の形状において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、変更例２に係る磁石組立６０では、樹脂部分６２に、位置決め用の凹部６２ａが形成されている。つまり、変更例２に係る磁石組立６０は、ロータコア２０の磁石挿入孔２１に、位置決め用の突起が形成されている場合の適用例である。また、変更例２においても、凹部６２ａから永久磁石４１側の部分６２ｂによって、永久磁石４１の角部分４１ａが覆われている。

変更例２に係る磁石組立６０によれば、樹脂部分６２の凹部６２ａに磁石挿入孔２１の突起が嵌められることで、磁石組立６０を磁石挿入孔２１へと確実に位置決めすることができる。また、永久磁石４１の角部分４１ａを、樹脂部分６２ｂにより覆うことで、永久磁石４１と樹脂部分４２との接着面積を大きくして、モールド接着強度を高めることができる。なお、変更例２のような凹部６２ａを設けない場合でも、位置決め用の突起が形成された磁石挿入孔２１に、磁石組立を圧入することは可能であるが、その場合には樹脂部分が変形して冷却液通路の縮小や組付性の低下などを生じるおそれがあるため、変更例２の方が好適である。

［変更例３］
変更例３に係る磁石組立７０は、図９に示すように、樹脂部分７２及び第４冷却液通路７３の形状において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、変更例３に係る磁石組立７０では、第４冷却液通路７３が断面トンネル形状をなしており、その平面部が永久磁石４１の側面４１ｂにより構成されとともに、樹脂部分７２には位置決め用の凹部７２ａが形成されている。したがって、変更例３に係る磁石組立７０も、ロータコア２０の磁石挿入孔２１に、位置決め用の突起が形成されている場合の適用例である。また、変更例３においても、凹部７２ａより永久磁石４１側の部分７２ｂによって、永久磁石４１の角部分４１ａが覆われている。

変更例３に係る磁石組立７０によれば、第４冷却液通路７３を流れる冷却液が、永久磁石４１の側面４１ｂと直接接触するため、永久磁石４１をより効果的に冷却して磁気特性の劣化をより確実に防止することができる。また、樹脂部分７２の凹部７２ａに磁石挿入孔２１の突起が嵌められることで、磁石組立７０を磁石挿入孔２１へと確実に位置決めすることができる。さらに、永久磁石４１の角部分４１ａを、樹脂部分７２ｂにより覆うことで、永久磁石４１と樹脂部分７２との接着面積を大きくして、モールド接着強度を高めることができる。

［変更例４］
変更例４に係る磁石組立８０は、図１０に示すように、樹脂部分８２の形状において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、変更例４に係る磁石組立８０では、樹脂部分８２ａにより永久磁石４１の側面４１ｃをも覆っている。つまり、永久磁石４１は、全周４１ｂ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｃが、樹脂部分８２により完全に覆われている。

変更例４に係る磁石組立８０によれば、永久磁石４１の全周４１ｂ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｃを樹脂部分８２により完全に覆うことで、永久磁石４１と樹脂部分８２との接着面積を最大にして、モールド接着強度を最大限に高めることができる。また、永久磁石４１の冷却は、第４冷却液通路８３の冷却液から樹脂部分８２を介して行われるので、永久磁石４１を全周４１ｂ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｃから冷却することが可能となる。これにより、永久磁石４１をより効果的に冷却して磁気特性の劣化をより確実に防止することができる。

［変更例５］
変更例５に係る磁石組立９０は、図１１に示すように、樹脂部分９２及び第４冷却液通路９３の形状において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、変更例５に係る磁石組立９０では、第４冷却液通路９３が断面トンネル形状をなしており、その平面部が永久磁石４１の側面４１ｂにより構成されとともに、樹脂部分９２ａにより永久磁石４１の側面４１ｃが覆われている。

変更例５に係る磁石組立９０によれば、永久磁石４１をほぼ全周４１ｂ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｃにわたって覆うことで、永久磁石４１と樹脂部分９２との接着面積を大きくして、モールド接着強度をより高めることができる。また、変更例５では、第４冷却液通路９３を流れる冷却液が、永久磁石４１の側面４１ｂと直接接触するため、永久磁石４１をより効果的に冷却することができる。さらに、永久磁石４１のうち冷却液が直接接しない側面４１ｃ，４１ｃは、樹脂部分９２ａで覆われているため、樹脂部分９２ａを介して永久磁石４１を冷却することが可能となる。こうして、永久磁石４１をより効果的に冷却して磁気特性の劣化をより確実に防止することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るモータロータについて、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、第２実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１２（ｂ）では、磁石組立を構成する成形部品の一方のみを示している。図１３は、同実施形態に係る組付後の磁石組立を示すロータ軸方向の断面図である。なお、上記実施形態と同一の部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。

第２実施形態のモータロータは、磁石組立の構成において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態の磁石組立１００では、複数の永久磁石４１が、ロータの軸心方向の中央部にて分割樹脂部１０１ａにより分割されている。この分割樹脂部１０１ａには、冷却液を流す第８冷却液通路１０３が形成されている。第８冷却液通路１０３は、分割樹脂部１０１ａの内壁面と、中央部に位置する永久磁石４１Ｑのロータ軸方向の端面４１ｄとから構成されている。第８冷却液通路１０３の各端部は、樹脂部分１０１にロータ軸方向へ貫通形成された各第４冷却液通路１０２，１０４にそれぞれ連通している。すなわち、本実施形態では、図１３に示すように、永久磁石４１の側方を通過する２つの第４冷却液通路１０２，１０４が、複数の永久磁石４１を分割する第８冷却液通路１０３と連通して、断面Ｈ形状をなす冷却液の通路が形成されている。また、本実施形態では、第８冷却液通路１０３を流れる冷却液の滞留を防ぐため、各冷却液通路１０２，１０３，１０４には径差が設けられている。例えば、通路１０２ａ及び１０４ｂの径は、通路１０２ｂ，１０３，１０４ａの径の２倍に設定される。この場合、通路１０２ａを流れる冷却水は、通路１０２ｂと通路１０３とに１／２ずつ分流して流れていく。そして、通路１０３を流れる冷却水は、通路１０４ａを流れる冷却水と合流して２倍の流量となり通路１０４ｂへと流れていく。したがって、第８冷却液通路１０３の冷却液は、常に図１３に太線矢印で示す方向へと流れる。

第２実施形態に係るモータロータの製造方法は、第１工程及び第７工程において、第１実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態の第１工程では、複数の永久磁石４１を中央部にて分割した１／２長さ分をモールドする型を使用している。したがって、１つの型からは、図１２（ｂ）に示すような磁石組立の１／２長さに相当する成形部品が得られる。また、第７工程では、２つの成形部品を、磁石挿入孔２１の両側から対面させるように挿入（圧入）して組付を行う。このとき、樹脂のシール性を高めるために、２つの成形部品の分割樹脂部１０１ａ同士を接着、熱溶着等により接合するとよい。

第２実施形態に係るモータロータの磁石組立１００では、図１３に示すように、第４冷却液通路１０２ａを流れる冷却液の一部が、分割樹脂部１０１ａに形成された第８冷却液通路１０３へも流れ込む。ここで、ロータ軸方向の両端部近くに位置する永久磁石４１Ｐは、外の空気に近いため冷却されやすく、温度上昇は元々小さい。これに対して、中心部付近に位置する永久磁石４１Ｑは、熱がこもるため昇温しやすく、磁気特性が両端部近くの永久磁石４１Ｐと比較して低下する問題があった。このため、たとえ図６に示す磁石平均温度が１５０℃以下であっても、中央部付近に位置する永久磁石４１Ｑが１５０℃を超えている場合があった。そこで、本実施形態では、第４冷却液通路１０２ａを流れる冷却液の一部を、第８冷却液通路１０３へも流すことにより、中心部付近に位置する永久磁石４１Ｑの冷却効果を積極的に高めることができる。特に、第８冷却液通路１０３を流れる冷却液が、永久磁石４１Ｑのロータ軸方向の端面４１ｄに直接接触するため、永久磁石４１Ｑの冷却効果をより高めることが可能となる。こうして、中心部付近に位置する永久磁石４１Ｑの磁気特性が低下するのをより確実に防止することができる。
また、本実施形態に係る製造方法によれば、ロータの外部で永久磁石４１を樹脂モールドしているため、ロータの磁石挿入孔に樹脂を注入してモールドする製造方法に比べて、永久磁石４１を軸方向に分割する分割樹脂部１０１ａに、第８冷却液通路１０３を簡便に設けることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るモータロータについて、図１４及び図１５を参照しながら説明する。図１４は、第３実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図１４（ａ）では、磁石組立を構成する成形部品の一方のみを示している。図１５は、同磁石組立の挿入組付時の様子を示すロータ軸方向の断面図である。なお、第３実施形態の磁石組立は、組付後の状態が上記第２実施形態のものと同様であるため、ここでは組付後の図を省略して相違点を中心に説明する。

第３実施形態に係るモータロータは、組付前における磁石組立の樹脂部分の形状において、上記第２実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態の磁石組立１１０では、図１４及び図１５に示すように、組付前における各成形部品の分割樹脂部１１１に、段差１１１ａ（１１１ｂ）が形成されている。また、図１５に示すように、一方の成形部品の段差１１１ａと、他方の成形部品の段差１１１ｂは、互いに段違いで嵌め合わせ可能に形成されている。

第３実施形態に係るモータロータでは、第７工程において、２つの成形部品を磁石挿入孔２１の両側から対面させるように挿入（圧入）して組付を行う際、互いの段差１１１ａ，１１１ｂを嵌め合わせて接合する。これにより、２つの成形部品の接合部位の密着性を高めてシール性を向上させることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るモータロータについて、図１６及び図１７を参照しながら説明する。図１６は、第４実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１６（ｂ）では、磁石組立を構成する成形部品の一方のみを示している。図１７は、同実施形態に係る組付後の磁石組立を示すロータ軸方向の断面図である。なお、上記実施形態と同一の部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。

第４実施形態のモータロータは、磁石組立に形成された第４冷却液通路の構成において、上記実施形態のものと相違する。本実施形態の磁石組立１２０では、永久磁石４１の一方の側面側にのみ第４冷却液通路１２１が形成されている。また、第４冷却液通路１２１は、図１７に示すように、軸方向の中央部までの長さに形成されている。そして、複数の永久磁石４１を中央部にて分割する分割樹脂部１２２には、第８冷却液通路１２３が形成されており、第８冷却液通路１２３の各端部が、各第４冷却液通路１２１Ａ，１２１Ｂに連通している。すなわち、本実施形態では、第４冷却液通路１２１Ａ、第８冷却液通路１２３、第４冷却液通路１２１Ｂが、階段状をなす１本の通路に形成されている。

第４実施形態のモータロータでは、第４冷却液通路１２１Ａを流れる冷却液が永久磁石４１の一方の側面を冷却しながら、ロータ軸方向の中央部にて第８冷却液通路１２３へと流れていく。第８冷却液通路１２３を流れる冷却液は、中央部に位置する永久磁石４１Ｑの端面４１ｄを冷却しながら、逆側の第４冷却液通路１２１Ｂへと流れていく。逆側の第４冷却液通路１２１Ｂを流れる冷却液は、永久磁石４１の他方の側面を冷却しながら第５冷却液通路３２へと流れて行く。

第４実施形態のモータロータによれば、分割樹脂部１２２に形成された第８冷却液通路１２３へ冷却液を流すことにより、中心部付近に位置する永久磁石４１Ｑを、上記第２，第３実施形態と同様、効果的に冷却することができる。また、本実施形態においても、第８冷却液通路１２３を流れる冷却液が、永久磁石４１Ｑの一端面４１ｄに直接接触するため、永久磁石４１Ｑの冷却効果をより高めている。
さらに、本実施形態では、第４冷却液通路１２１Ａ、第８冷却液通路１２３、第４冷却液通路１２１Ｂを、階段状の１本の通路に形成したことにより、第８冷却液通路１２３には常に一方向へ冷却液がスムーズに流れる。こうして、第８冷却液通路１２３を流れる冷却液が滞留することなく、中央部付近に位置する永久磁石４１Ｑの冷却効果を積極的に高めることが可能となる。なお、第４冷却液通路１２１Ａ，１２１Ｂに関しては、永久磁石４１の一方（又は他方）のみを冷却する構成であるため、中央部以外に位置する永久磁石４１の冷却効果は、第２、第３実施形態の方が高いと考えられる。しかし、本実施形態によれば、昇温率の高い中央部の永久磁石４１Ｑをより効率的に冷却できるため、複数の永久磁石４１全体を効率よく１５０℃以下の範囲にまで低下させることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係るモータロータについて、図１８及び図１９を参照しながら説明する。図１８は、第５実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図１９は、同磁石組立の挿入組付時の状態を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）はロータ軸方向の断面図である。なお、第５実施形態の磁石組立は、上記第１実施形態のものと基本的に同様の構成を有するため、同一部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。

第５実施形態に係るモータロータは、磁石組立の製造工程において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態の磁石組立１３０では、図１８に示すように、樹脂部分１３１が、永久磁石４１とは別部材として形成されている。したがって、本実施形態では、第１工程において、樹脂部分１３１のみを成形するより小枠の型が用いられる。また、第７工程では、樹脂部分の凹部１３３に永久磁石４１を嵌めこんだ状態で、磁石挿入孔２１への挿入組付が行われる。

第５実施形態に係るモータロータによれば、より小枠の型を使用することで加熱や冷却に必要な時間及び電力を低減することができる。また、第７工程において磁石組立１３０を磁石挿入孔２１に挿入したときに、磁石挿入孔２１の内面により図１９に太線矢印で示すように樹脂部分１３１が永久磁石４１側に押圧されるため、樹脂部分１３１が永久磁石４１と密着して確実にシールすることができ、冷却液を流したときに漏れることがない。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係るモータロータについて、図２０を参照しながら説明する。図２０は、第６実施形態に係るモータロータの磁石組立を示す、（ａ）はロータ径方向の断面図、（ｂ）はロータ軸方向の断面図である。なお、第６実施形態のモータロータは、上記第５実施形態のものと基本的に同様の構成を有するため、同一部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。

第６実施形態に係るモータロータは、第４冷却液通路の形状において、上記第５実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態の磁石組立１４０では、樹脂部分１４１に形成された第４冷却液通路１４２が断面トンネル形状をなしており、その平面部が永久磁石４１の側面４１ｂにより構成されている。
第６実施形態に係るモータロータによれば、上記した第５実施形態の効果に加えて、第４冷却液通路１４２を流れる冷却液が、直接永久磁石４１の側面４１ｂと接触するため、永久磁石４１をより効果的に冷却して磁気特性の劣化をより確実に防止することができる。

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態に係るモータロータについて、図２１を参照しながら説明する。図２１は、第７実施形態に係るモータロータの磁石組立を示すロータ軸方向の断面図である。なお、第７実施形態のモータロータは、上記実施形態のものと基本的に同様の構成を有するため、同一部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。

第７実施形態に係るモータロータは、磁石組立の樹脂部分及びロータコアの磁石挿入孔の形状において、上記実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態の磁石組立１５０では、図２１に示すように、樹脂部分１５１の両側面１５１ａ，１５１ａが、角度θ１に傾斜したテーパ形状をなしている。また、ロータコア２０の磁石挿入孔１５５も、角度θ２に傾斜したテーパ形状をなしている。本実施形態では、θ１＝θ２≒２〜３°である。なお、傾斜の角度θ１，θ２については、例示したものに限られず、モータロータ１０のサイズや磁石組立１５０の形状等に応じて変更することが可能である。

第７実施形態に係る製造方法では、第７工程において磁石組立１５０を磁石挿入孔１５５に挿入する際、磁石組立１５０の小径側を、磁石挿入孔１５５の大径側に挿入する。これにより、挿入時に磁石組立１５０がロータコアの端面２０ａに引っ掛かるのを防止することができ、組付性が良い。また、磁石組立１５０が磁石挿入孔１５５の奥へと次第に圧入されていく（少しずつ加圧力が増加していく）ので、磁石組立１５０と磁石挿入孔１５５とをより確実に密着させることができ、冷却液が漏れることがない。

なお、上記した実施形態及びその変更例は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。以下に、その例を示す。
（１）上記実施形態では、永久磁石４１をモールドする樹脂に熱硬化性樹脂を用いているが、熱可塑性樹脂を用いてもよい。
（２）上記実施形態では、冷却液に潤滑油を使用しているが、トルクコンバータ等の作動油を冷却液として使用してもよい。
（３）上記実施形態では、ロータシャフト１１の第１及び第２冷却液通路１２，１３からロータコア２０の端面側の第３冷却液路３１を介して磁石組立４０の第４冷却液通路４３へと冷却液を流しているが、こうした経路に限られず、例えば第１冷却液通路１２からロータコア２０の内部を径方向に通過させて磁石組立４０の第４冷却液通路４３へと冷却液を流してもよい。
（４）第１実施形態において示した変更例１〜５に係る磁石組立の形状は、他の実施形態においても適用することができる。

１０…モータロータ
１１…ロータシャフト
１２…第１冷却液通路
１３…第２冷却液通路
１４…第６冷却液通路
１５…第７冷却液通路
２０…ロータコア
２１…磁石挿入孔
３０…エンドプレート
３１…第３冷却液通路
３２…第５冷却液通路
４０…磁石組立
４１…永久磁石
４２…樹脂部分
４３…第４冷却液通路

Claims (5)

1. 複数の磁石の周りを樹脂で覆った磁石組立が、ロータ本体に形成された磁石挿入孔に挿入組付されているモータロータにおいて、
   前記樹脂部分に、冷却液を流す冷却液通路が形成されていること、
   を特徴とするモータロータ。
2. 請求項１に記載するモータロータにおいて、
   前記樹脂部分が、前記磁石に対して一体成形されていること、
   を特徴とするモータロータ。
3. 請求項１に記載するモータロータにおいて、
   前記樹脂部分が、前記磁石とは別部材として形成された後、組み付けられていること、
   を特徴とするモータロータ。
4. 請求項１乃至請求項３に記載するいずれか１つのモータロータにおいて、
   前記複数の磁石を、ロータの軸心方向で分割する分割樹脂部に、前記冷却液通路が形成されていること、
   を特徴とするモータロータ。
5. 請求項４に記載するモータロータにおいて、
   前記分割樹脂部が、前記ロータの軸心方向の中央部に形成されていること、
   を特徴とするモータロータ。

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