JP2013240207A - ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】外周部における漏れ磁束の発生を低減すると同時に、製造中におけるロータコアの機械的強度を確保することが可能なロータを提供すること。
【解決手段】電磁鋼板を所定形状に形成した複数のコアシートＳ₁を回転軸１の軸方向に積層して成るロータコア１１と、ロータコア１１に設けられた複数の磁石孔１２に充填された複数のボンド磁石１３とを備え、異なる極性の磁極Ｐが、その回転方向に交互に配置されたロータ１０において、一の磁極Ｐにおけるロータコア１１の磁石孔１２よりも径方向の内側部１１ｉと外側部１１ｏとを、磁石孔１２の所定位置に形成された一のブリッジＢでのみ連結した。磁石孔１２は、ロータコア１１を軸方向に貫通し、ロータコア１１の外周部で開口する所定形状のスリット部１２１を設けるとともに、ブリッジＢによって分割した。一の磁極Ｐにおける磁石孔１２において、ブリッジＢを軸方向で異なる位置に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアルギャップ型回転電機に用いられるロータに関するものである。

ラジアルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転可能に配設されたロータと、このロータの径方向にギャップを隔てて配設されたステータとを備える回転電機である。かかる回転電機の一つとして、埋込磁石（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）型と呼ばれる回転電機が知られている。図１３に示すように、ＩＰＭ型回転電機用のロータ４０は、電磁鋼板を所定形状に形成した多数枚のコアシートを回転軸１の軸方向に積層して成るロータコア４１と、当該ロータコア４１に設けられた複数の磁石孔４２に充填された複数の磁石４３とを備えており、異なる極性の磁極Ｐが回転方向に交互に配置されている。

従来のロータ４０は、ロータコア４１の磁石孔４２よりも径方向の内側に位置する部分（内側部４１ｉ）と、外側に位置する部分（外側部４１ｏ）とが、磁石孔４２の長手方向両端部に設けられた薄肉のブリッジＢによってロータコア４１の外周部で連結されていた。このため、ブリッジＢにおいて磁束が短絡し、漏れ磁束が発生していた。漏れ磁束は、磁石４３の磁気特性の有効活用を阻害すると同時にリラクタンストルクを低下させる要因となるため、回転電機の性能上好ましくない。

そこで、ロータの外周部において発生する漏れ磁束を低減するための技術が下記特許文献１に開示されている。図１４に示すように、特許文献１に記載のロータ５０は、ロータコア５１の内側部５１ｉと外側部５１ｏを連結するブリッジＢを当該ロータコア５１の同一半径に沿って磁石孔５２の長手方向中央部に配設するとともに、磁石孔５２の長手方向両端部をロータコア５１の外周面で開口させている。かかるロータ５０によれば、外周部における漏れ磁束の発生を抑制するとともに、リラクタンストルクを有効利用できるという利点もある。

しかしながら、上述のロータ５０は、一の磁石孔５２に対するロータコア５１の内側部５１ｉと外側部５１ｏとが一のブリッジＢのみで連結されており、ロータコア５１の外側部５１ｏは一のブリッジＢのみで支持されている。このため、ロータ５０の製造工程（例えば、コアシートを積層する工程、磁石５３を射出成形する工程等）の途中又は各工程間において、外側部５１ｏの自重又は外力によってロータコア５１が変形するおそれがある。よって、ロータコア５１の取扱いが困難であり、ロータ５０の製造中における変形を防止可能な程度に、ロータコア５１の機械的強度を確保する必要がある。

特開２００２−１０５４７号公報

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであり、外周部における漏れ磁束の発生を低減すると同時に、製造中におけるロータコアの機械的強度を確保することが可能なロータを提供することを目的としている。

本発明は、電磁鋼板を所定形状に形成した複数のコアシートを回転軸の軸方向に積層して成るロータコアと、該ロータコアに設けられた複数の磁石孔に充填された複数のボンド磁石とを備え、異なる極性の磁極が、その回転方向に交互に配置されたロータであって、一の前記磁極における前記ロータコアの前記磁石孔よりも径方向の内側部と外側部とが、該磁石孔の所定位置に形成された一のブリッジでのみ連結され、前記磁石孔は、前記ロータコアを軸方向に貫通し、該ロータコアの外周部で開口する所定形状のスリット部を備えるとともに、前記ブリッジによって分割されており、一の前記磁極における前記磁石孔において、前記ブリッジの位置が軸方向で異なることを特徴とする。

前記ロータコアにおいて、前記コアシートが一又は複数枚毎にｎ磁極ピッチ（ｎは整数）だけ回転方向又はその逆方向にずれて積層されており、前記磁石孔における前記ブリッジの位置が、前記磁極毎に異なる位置にある。

前記ロータコアにおいて、前記各ブリッジが前記各磁極の極中心に対して線対称となるように配置されており、該各ブリッジの積厚が同一である。

前記ロータコアの前記磁石孔よりも径方向の内側部及び外側部にそれぞれ前記コアシートの積層間を固定するコアカシメが設けられている。

異なる極性の前記磁極における前記磁石孔の一部を構成するとともに周方向に隣り合う前記スリット部に、それぞれ充填された前記ボンド磁石が、前記ロータコアの軸方向両端に形成された所定形状の連結部によって互いに連結されている。

前記磁石孔に対して前記ロータコアの径方向における最外周部に、該最外周部を軸方向に貫通する第２磁石孔を備え、前記第２磁石孔にも前記ボンド磁石が充填されている。

本発明に係るロータによれば、ロータコアに設けられた磁石孔が、スリット部によってロータコアの外周部で開口している。したがって、ロータコアの外周部にブリッジが形成されず、当該外周部における漏れ磁束の発生を効果的に抑制するとともに、リラクタンストルクを有効利用することができる。また、一の磁極における磁石孔においてブリッジの位置が軸方向で異なっているので、ロータコアの各外側部を、実質的に複数のブリッジで支持することができる。これにより、ロータの製造中におけるロータコアの機械的強度を確保することが可能となり、ロータコアの変形を防止することができる。

また、ロータコアを形成する際、各コアシートを一又は複数枚毎にｎ磁極ピッチ（ｎは整数）だけ回転方向又はその逆方向にずらして積層すればよいため、同一形状のコアシートでロータコアを形成することができる。このため、コアシートを打抜き形成するための金型などの設備コストを低減することができる。

前記各ブリッジを前記各磁極の極中心に対して線対称となるように配置するとともに、該各ブリッジの積厚を同一に構成すれば、一のブリッジによってロータコアの内側部と連結された各外側部の体積及び重量がすべて均一になる。これにより、これらを支持する各ブリッジにかかる負荷バランスについて均一化を図ることができるとともに、射出成形時の圧力に対しても均一に荷重がかかり、ロータコアの変形を軽減できる。

ロータコアの磁石孔よりも径方向の内側部及び外側部にそれぞれコアカシメを設ければ、各コアシートを積層する際の位置決めが容易になると同時に、ロータコアを構成する各コアシート同士の連結強度を高めることができる。これにより、ロータコアの機械的強度を向上させることができる。

各磁石孔に充填されたボンド磁石が、ロータコアの軸方向両端に形成された所定形状の連結部によって互いに連結されるように構成すれば、ロータ全体としての機械的強度を高めることができ、ロータコアの変形を防止することができる。また、ボンド磁石と連結部は一体的に形成されるため、ボンド磁石とロータコアをより強固に結合させることができる。

磁石孔に対してロータコアの径方向における最外周部に第２磁石孔を設け、当該第２磁石孔にもボンド磁石が充填されるように構成すれば、上記効果に加えて、ロータの遠心力によるロータコア（特に最外周部）の変形を防止できるという相乗効果を得ることができる。

第一実施形態に係るロータを示す平面図である。 第一実施形態に係るコアシートを示す平面図である。 第一施形態に係るロータコアを示す斜視図である。 第一実施形態に係るコアシートの変形例を示す拡大斜視図である。 第一実施形態に係るコアシートの他の変形例を示す拡大斜視図である。 第二実施形態に係るロータを示す平面図である。 第三実施形態に係るロータを示す平面図である。 第三実施形態に係るコアシートを示す平面図である。 第三実施形態に係るロータコアを示す平面図である。 第三実施形態に係るロータを構成する連結部を示す平面図である。 磁石孔の変形例を示す平面図である。 磁石孔の他の変形例を示す平面図である。 従来のロータの一例を示す平面図である。 従来のロータの他例を示す平面図である。

以下、本発明に係るロータの実施形態について図面を用いて説明する。以下の説明において、「軸方向」とは、回転軸１の軸心Ｏに平行な方向を指すものとし、「回転方向」とは、回転軸１の軸心Ｏを中心とする時計回り方向又は反時計回り方向のうち、いずれか一方を指すものとする。また、「磁極ピッチ」とは、ロータの全周３６０°を磁極の極数で除した角度である。

図１に示すように、第一実施形態に係るロータ１０は、円筒形のロータコア１１と、このロータコア１１に設けられた複数の磁石孔１２に充填された複数のボンド磁石１３とを備えた一体型のインナロータである。ロータ１０は、ロータコア１１の中心に設けられた円形孔Ｈに回転軸１が連結固定されており、回転軸１の軸心Ｏを中心として所定の回転方向に回転する。また、ロータ１０は、ロータコア１１の外周面に異なる極性の磁極Ｐが回転方向に交互に４極配置されており、当該外周面が回転電機のステータ（図示省略）と所定のギャップを隔てて対向するように配設されている。ロータ１０において、磁極Ｐの極数は偶数である限り特に限定されず、例えば、ステータのスロット数やボンド磁石１３の磁力、回転電機の用途などに応じて適宜設計変更が可能である。

ロータコア１１は、表面を絶縁処理された、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の軟磁性体の電磁鋼板を所定形状に形成した多数枚のコアシートＳ₁（図２参照）を回転軸１の軸方向に積層して成る。コアシートＳ₁は、中心に円形孔Ｈを有する環状の本体Ｃに形成され、所定幅を有する複数のスリットＳＬを備える。コアシートＳ₁において、各スリットＳＬは円形孔Ｈ側に凸な円弧状に形成されており、本体Ｃの外周部で開口している。また、各スリットＳＬの長手方向（本実施形態では、スリットＳＬの周方向）の所定位置には、微小幅（例えば、０．５ｍｍ程度）のブリッジＢが１つ設けられており、この一のブリッジＢのみによって本体ＣのスリットＳＬよりも径方向の内側部Ｃｉと外側部Ｃｏが互いに連結されている。本実施形態に係るコアシートＳ₁は、複数のスリットＳＬで構成された４つの同心円弧群が本体Ｃの周方向に等ピッチで配置されている。

ロータコア１１には、複数の磁石孔１２が設けられている。本実施形態の磁石孔１２は、ロータコア１１を軸方向に貫通し、当該ロータコア１１の外周部で開口する所定形状のスリット部１２１を備える。スリット部１２１は、ロータコア１１の当該磁石孔１２よりも径方向の内側部１１ｉと外側部１１ｏを連結するブリッジＢからロータコア１１の外周部に向けて円弧状に形成されている。本実施形態では、コアシートＳ₁に形成された各スリットＳＬをそれぞれ軸方向に連通するように配置して各コアシートＳ₁が積層されることにより、スリット部１２１が形成される。このとき、各コアシートＳ₁に設けられたブリッジＢも軸方向に積層されて隔壁が形成される。このため、本実施形態の磁石孔１２は、積層されたブリッジＢ（隔壁）によって分割されている。

本実施形態のロータコア１１は、一の磁極Ｐにおいて複数の磁石孔１２が形成された多層スリット構造を採用している。具体的には、周長の異なる複数のスリット部１２１がロータコア１１の径方向に同心円弧状に形成されており、一の同心円弧群を成す複数の磁石孔１２が一の磁極Ｐに形成されている。よって、一の磁極Ｐの極中心は、当該一の磁極Ｐにおける各磁石孔１２の周方向の中点を通る仮想線Ｍ（図１中の一点鎖線）上に配置される。これは他の磁極Ｐにおいても同様である。各磁極Ｐの極中心は、ロータコア１１の周方向に等ピッチで配置される。

ボンド磁石１３は、ロータコア１１を磁化させて磁極Ｐを形成するための起磁力源であり、上述した各磁石孔１２に充填される。本実施形態では、ボンド磁石１３として、ネオジム等の磁性材料を可塑性樹脂から成るバインダに混合して成形・固化し、さらに磁化させたものを採用している。ボンド磁石１３は射出成形に用いることができるため、磁石孔１２（特に、スリット部１２１）の形状が多少複雑であっても、当該ボンド磁石１３を磁石孔１２の各スリット部１２１へ隙間なく充填させることが可能である。同時に、ロータコア１１の磁石孔１２よりも径方向の内側部１１ｉと外側部１１ｏの結合強度がボンド磁石１３の介在により高められ、ブリッジＢにかかる負荷を軽減できる利点もある。射出成形されたボンド磁石１３の形状・大きさは、磁石孔１２の各スリット部１２１の形状・大きさと同一になる。

また、ボンド磁石１３は、異なる極性（Ｎ極・Ｓ極）の磁極面を有しており、これらはロータコア１１の径方向に対向する曲面にそれぞれ形成されている。本実施形態において、一の磁極Ｐにおける各磁石孔１２に充填されたボンド磁石１３については、ロータコア１１の外周側に位置する磁極面の極性がすべて同一である。また、回転方向に隣り合う磁極Ｐを構成する各磁石孔１２に充填されたボンド磁石１３については、ロータコア１１の外周側に位置する磁極面の極性が互いに異なっている。これにより、ロータコア１１の外周面に異なる極性の磁極Ｐ（Ｎ極とＳ極）が回転方向に交互に形成される。

本実施形態のロータ１０は、一の磁極Ｐを構成する磁石孔１２において、ブリッジＢの位置が軸方向で異なる点に特徴がある。

図２に示すように、ロータコア１１を構成するコアシートＳ₁においては、ブリッジＢの両側に形成されたスリットＳＬが、磁石孔１２に相当する部分を構成する。これをコアシートＳ₁の磁石孔部ＭＨとすると、コアシートＳ₁において、各磁石孔部ＭＨに設けられたブリッジＢは、磁石孔部ＭＨの周方向における相対的な位置関係が磁極Ｐ毎に異なっている。具体的には、以下のとおりである。

本実施形態のコアシートＳ₁において、各ブリッジＢは、複数のスリットＳＬで構成された同心円弧群のうち各円弧に共通する一の半径ｒに沿って配置されている。本実施形態では、磁極Ｐの極中心に対する各ブリッジＢの位置、及び、各ブリッジＢの位置を規定する当該半径ｒと磁極Ｐの極中心のなす角度θが、各磁極Ｐで異なっている。ロータ１０の回転方向が時計回り方向であると仮定すると、第１の磁極Ｐ₁では、各ブリッジＢが極中心に対して回転方向側に配設されており、半径ｒ₁と極中心のなす角度はθ₁である。

同様に、第２の磁極Ｐ₂では、各ブリッジＢが極中心に対して回転方向とは逆側に配設されており、半径ｒ₂と極中心のなす角度はθ₂である。第３の磁極Ｐ₃では、各ブリッジＢが極中心に対して回転方向とは逆側に配設されており、半径ｒ₃と極中心のなす角度はθ₃である。第４の磁極Ｐ₄では、各ブリッジＢが極中心に対して回転方向側に配設されており、半径ｒ₄と極中心のなす角度はθ₄である。

また、本実施形態では、第１の磁極Ｐ₁の極中心と第２の磁極Ｐ₂の極中心を一致させた場合（即ち、コアシートＳ₁を１磁極ピッチ（本実施形態では、３６０°／４（ロータ１０の全周／磁極Ｐの極数）＝９０°）だけ回転方向に回転させた場合）、第１の磁極Ｐ₁における各ブリッジＢと、第２の磁極Ｐ₂における各ブリッジＢは、一致させた極中心に対して線対称となるように配置されている。つまり、半径ｒ₁と極中心のなす角度θ₁と、半径ｒ₂と極中心のなす角度θ₂は、｜θ₁｜＝｜θ₂｜の関係にある。これは、第３の磁極Ｐ₃における各ブリッジＢと、第４の磁極Ｐ₄における各ブリッジＢについても同様であり、半径ｒ₃と極中心のなす角度θ₃と、半径ｒ₄と極中心のなす角度θ₄は、｜θ₃｜＝｜θ₄｜の関係にある。

なお、本実施形態では、半径ｒ₁と極中心のなす角度θ₁及び半径ｒ₂と極中心のなす角度θ₂の方が、半径ｒ₃と極中心のなす角度θ₃及び半径ｒ₄と極中心のなす角度θ₄よりも小さくなる（即ち、θ₁（θ₂）＜θ₃（θ₄）となる）ように、各ブリッジＢが各磁極Ｐ₁〜Ｐ₄において配置されているが、これとは逆の関係（即ち、θ₁（θ₂）＞θ₃（θ₄））であってもよい。

さらに、図３に示すように、ロータコア１１は、コアシートＳ₁が一又は複数枚毎にｎ磁極ピッチ（ｎは整数）だけ回転方向又はその逆方向にずれて積層されており、磁石孔１２におけるブリッジＢの位置が、磁極Ｐ毎に異なる位置にある。なお、本実施形態では、コアシートＳ₁が積層される際に回転方向又はその逆方向にずれる角度から、磁極Ｐの極数と同数及びその倍数の磁極ピッチ（即ち、４ｎ磁極ピッチ）は除かれる。この場合、各磁極Ｐ₁〜Ｐ₄の相対的な位置関係が、回転方向又はその逆方向にずれたことにはならないためである。

本実施形態のロータコア１１は、複数枚のコアシートＳ₁が積層されて成る第１コア１１ａ、第２コア１１ｂ、第３コア１１ｃ、及び第４コア１１ｄが、この順に軸方向に積層されて成る。本実施形態において、各コア１１ａ〜１１ｄの積厚は、すべて同じである。また、各コア１１ａ〜１１ｄの回転方向における相対的な位置関係は以下のとおりである。

ロータ１０の回転方向が時計回り方向であると仮定すると、第２コア１１ｂは、第１コア１１ａに対して１磁極ピッチ（図３では、９０°）だけ回転方向にずれて積層されている。同様に、第３コア１１ｃは第２コア１１ｂに対して、第４コア１１ｄは第３コア１１ｃに対して、それぞれ１磁極ピッチだけ回転方向にずれて積層されている。第１コア１１ａとの位置関係でいえば、第１コア１１ａに対して、第２コア１１ｂは１磁極ピッチ（９０°）、第３コア１１ｃは２磁極ピッチ（１８０°）、第４コア１１ｄは３磁極ピッチ（２７０°）だけ、それぞれ回転方向にずれて積層されている。

上述のとおり、各コア１１ａ〜１１ｄを構成するコアシートＳ₁は、各磁石孔部ＭＨ（図２参照）の周方向におけるブリッジＢの相対的な位置関係が磁極Ｐ毎に異なっている。このため、各コア１１ａ〜１１ｄが上述のように積層されたロータコア１１においては、一の磁極Ｐにおける磁石孔１２に設けられたブリッジＢの位置が、軸方向で異なる位置に配置されることとなる。また、一の磁極Ｐにおける各磁石孔１２に設けられたブリッジＢそれぞれの位置関係についても、磁極Ｐ毎に異なっている（例えば、図１のブリッジＢａ〜Ｂｄを参照）。

このとき、ロータコア１１の内側部１１ｉと外側部１１ｏに着目すると、各コア１１ａ〜１１ｄのうち一のコアのみでは、内側部１１ｉと一の外側部１１ｏとが、それぞれ一のブリッジＢのみで連結されているが、軸方向に隣接するコア同士の関係では、互いの内側部１１ｉと連結された一の外側部１１ｏが、実質的には、異なる位置に配設された複数のブリッジＢで支持されているといえる。ロータコア１１全体として考慮すれば、各外側部１１ｏが、実質的に４つのブリッジＢで支持されているといえる。

さらに、ロータコア１１全体として見た場合、本実施形態では、図１に示すように、すべてのブリッジＢが各磁極Ｐの極中心に対して線対称となるように配置されており、且つ、各コア１１ａ〜１１ｄの積厚がすべて同一である。よって、各磁極Ｐの極中心に対して線対称に配置された各ブリッジＢの積厚（軸方向の厚み）についても、すべて同一となる。このため、ロータコア１１を構成する各コア１１ａ〜１１ｄの内側部１１ｉと一のブリッジＢによって連結された各外側部１１ｏの体積及び重量がすべて均一になる。これにより、ロータコア１１全体として、これらを支持する各ブリッジＢにかかる負荷バランスについて均一化を図ることができるとともに、射出成形時の圧力に対しても均一に荷重がかかり、ロータコア１１の変形を軽減できるという利点がある。

本実施形態のロータ１０は、例えば、以下のような工程により製造される。初めに、被加工材料となる電磁鋼板を準備する（第１工程）。ここで準備される電磁鋼板は、例えば、板厚が０．３〜０．５ｍｍ程度であり、板幅については、歩留まり（例えば、使用する金型の形状に応じたコア取り等）を考慮して適宜選択可能である。また、次工程（コアシートＳ₁の打抜き工程）において順送プレス加工を行う場合、電磁鋼板はロール状に連続したものを用いるのが望ましい。

次に、電磁鋼板を所定の金型で打ち抜いて、多数枚のコアシートＳ₁を打抜き形成する（第２工程）。本工程において使用する金型として、例えば、電磁鋼板に対する一回の打抜きでコアシートＳ₁の各構成要素（具体的には、環状の周縁部（内周及び外周）、各磁石孔部ＭＨ（スリットＳＬ及びブリッジＢ））をすべて同時に打抜き形成可能な一体金型が用いられる。あるいは、コアシートＳ₁の各構成要素に部分的に対応する複数の金型を用いて、コアシートＳ₁の各構成要素が段階的に打抜き形成されるように構成されていてもよい。

次に、複数枚のコアシートＳ₁を軸方向に積層して、上述のロータコア１１を形成する（第３工程）。本実施形態では、コアシートＳ₁を積層する際、所定枚数毎に、新たに積層するコアシートＳ₁を既に積層されたコアシートＳ₁に対してｎ磁極ピッチ（ｎは整数）だけ回転方向又はその逆方向に相対的に回転させて積層する。上述のロータコア１１を形成する場合、初めにＮ枚（Ｎは自然数）のコアシートＳ₁を積層して第１コア１１ａを形成する。続いて、第１コア１１ａを構成するコアシートＳ₁と同数（即ち、Ｎ枚）のコアシートＳ₁を、既に積層されたコアシートＳ₁（即ち、第１コア１１ａを構成するコアシートＳ₁）に対して１磁極ピッチだけ回転方向に相対的に回転させて積層する。こうして、第２コア１１ｂが形成される。

さらに、第２コア１１ｂを構成するコアシートＳ₁と同数（即ち、Ｎ枚）のコアシートＳ₁を、第２コア１１ｂを構成するコアシートＳ₁に対して１磁極ピッチだけ回転方向に相対的に回転させて積層することにより、第３コア１１ｃが形成される。同様に、第３コア１１ｃを構成するコアシートＳ₁と同数（即ち、Ｎ枚）のコアシートＳ₁を、第３コア１１ｃを構成するコアシートＳ₁に対して１磁極ピッチだけ回転方向に相対的に回転させて積層することにより、第４コア１１ｄが形成される。

本工程において、新たに積層するコアシートＳ₁を既に積層されたコアシートＳ₁に対して１磁極ピッチだけ回転方向に相対的に回転させる方法としては、以下のような方法が挙げられる。例えば、既に積層されたコアシートＳ₁の形成時と新たに積層するコアシートＳ₁の形成時とで、各磁極Ｐ₁〜Ｐ₄に対応する金型の打抜き位置を１磁極ピッチだけ回転方向に相対的に異ならせて打ち抜く。この場合、コアシートＳ₁の各磁極Ｐ₁〜Ｐ₄を形成するために前工程（第２工程）で使用する一又は複数の金型を、電磁鋼板に対する打抜き位置を当該電磁鋼板の面方向に相対的に変え得る可動金型で構成すればよい。あるいは、コアシートＳ₁を新たに積層するときに、既に積層されたコアシートＳ₁側を回転方向に所望の磁極ピッチだけ適宜回転させてもよい。この場合、既に積層されたコアシートＳ₁を載置しておく受部を、回転可能な構成とすればよい。

次に、ロータコア１１の各磁石孔１２にボンド磁石１３を充填する（第４工程）。本実施形態では、ボンド磁石１３の材料となる磁性材料と樹脂バインダの混合物を射出成形によって磁石孔１２に充填し、充填された当該混合物を着磁・固化させることによりボンド磁石１３が形成される。ボンド磁石１３を着磁させるタイミングについては、例えば、射出成形時であってもよく、あるいは磁石孔１２に充填後であってもよい。なお、ロータコア１１の各外側部１１ｏは、上述のとおり、実質的に４つのブリッジＢで支持されている。このため、射出成形時におけるボンド磁石１３の流入圧力にも耐え得る機械的強度が確保され、射出成形によるロータコア１１の変形を防止できる。

そして、上述の各工程（第１〜４工程）が行われた後、射出成形用金型からロータコア１１を離型し、焼嵌め等によりロータコア１１の中心に設けられた円形孔Ｈに回転軸１を連結固定することにより、本実施形態のロータ１０が製造される。なお、回転軸１の連結固定は、上述の各工程（第１〜４工程）が行われた後に限られない。

本実施形態に係るロータ１０によれば、ロータコア１１に設けられた磁石孔１２が、スリット部１２１によってロータコア１１の外周部で開口している。したがって、ロータコア１１の外周部にブリッジＢが形成されず、当該外周部における漏れ磁束の発生を効果的に抑制するとともに、リラクタンストルクを有効利用することができる。

また、一の磁石孔１２に対するロータコア１１の内側部１１ｉと外側部１１ｏとが一のブリッジＢのみで連結されているが、一の磁極Ｐにおける磁石孔１２においてブリッジＢの位置が軸方向で異なっている。このため、軸方向に隣接するコア同士の関係では、互いの内側部１１ｉと連結された一の外側部１１ｏを、異なる位置に配設された複数のブリッジＢで実質的に支持することが可能となり、ロータコア１１全体としては、各外側部１１ｏを、実質的に４つのブリッジＢで支持することができる。これにより、ロータ１０の製造中におけるロータコア１１の機械的強度を確保することが可能となり、ロータコア１１の変形を防止することができる。製造中におけるロータコア１１の変形とは、例えば、射出成形時におけるボンド磁石１３の流入圧力に起因する変形や、射出成形用金型にロータコア１１をセットする際等におけるロータコア１１の自重に起因する変形などである。

さらに、ロータコア１１を形成する際、各コアシートＳ₁を一又は複数枚毎にｎ磁極ピッチ（ｎは整数）だけ回転方向又はその逆方向にずらして積層すればよいため、同一形状のコアシートＳ₁でロータコア１１を形成することができる。このため、コアシートＳ₁を打抜き形成するための金型などの設備コストを低減することができる。なお、ロータコア１１にボンド磁石１３が成形された後は、ボンド磁石１３とコアが固着することでロータとしての強度が保てるとともに、ボンド磁石１３がブリッジＢを隙間なく包み込むことで、ブリッジＢによる磁束漏洩や、そこにボンド磁石１３が無いことによる磁気的なアンバランスを極小化することが可能である。

以上、本発明の第一実施形態に係るロータ１０について説明したが、本発明に係るロータは、その他の形態で実施することができる。

例えば、上述したロータ１０において、ロータコア１１の磁石孔１２よりも径方向の内側部１１ｉ及び外側部１１ｏにそれぞれコアシートＳ₁の積層間を固定するコアカシメ１４が設けられていてもよい。コアカシメ１４は、図４に示すように、ロータコア１１を構成する各コアシートＳ₁における各磁極Ｐの極中心に沿って、本体Ｃの内側部Ｃｉ及び外側部Ｃｏにそれぞれ形成する。これにより、図３に示すように、各コア１１ａ〜１１ｄをｎ磁極ピッチだけ回転方向又はその逆方向に相対的にずらして積層したとしても、すべてのコアカシメ１４の位置を一致させることができる。なお、本実施形態では、コアカシメ１４として、軸方向断面がＶ字状の突起が形成された、いわゆるＶ突起カシメを採用しているが、例えば、ダボカシメなど他の構成を採用してもよい。当該コアカシメ１４を設ければ、各コアシートＳ₁を積層する際の位置決めが容易になると同時に、ロータコア１１を構成する各コアシートＳ₁同士の連結強度を高めることができる。

あるいは、図５に示すように、コアシートＳ₁において、磁石孔部ＭＨの各スリットＳＬに突起部１５が設けられていてもよい。突起部１５を設ける位置については、各磁極Ｐの各磁石孔部ＭＨにおけるブリッジＢの位置を避けて形成される限り、特に限定されないが、ロータ１０の回転時におけるトルクバランスを考慮すれば、ブリッジＢと同様に、各磁極Ｐの極中心に対して線対称の位置に形成するのが望ましい。当該突起部１５を設ければ、ロータコア１１の磁石孔１２（スリット部１２１）に充填されるボンド磁石１３によって、ロータコア１１の内側部１１ｉと外側部１１ｏを、より強固に結合させることができる。これにより、ロータ１０の機械的強度を向上させることができる。

なお、突起部１５に替えて、凹部（例えば、図１２に示す凹部１５'を参照）が各スリットＳＬの所定位置に設けられていてもよい。かかる場合においても、突起部１５を設けた場合と同様の効果を得ることができる。

また、図６に示すロータ２０のような形態で実施することもできる。第二実施形態に係るロータ２０は、異なる極性の磁極Ｐにおける磁石孔１２の一部を構成するとともに周方向に隣り合う一又は複数のスリット部１２１に、それぞれ充填されたボンド磁石１３が、ロータコア１１の軸方向両端に形成された所定形状の連結部１６によって互いに連結されている点に特徴がある。なお、連結部１６の着磁については任意である。

連結部１６は、ボンド磁石１３と同様に、磁性材料と樹脂バインダの混合物を固化したものである。したがって、連結部１６は、ボンド磁石１３を射出成形する際に使用する射出成形用金型におけるキャビティの設計に応じて、射出成形によりボンド磁石１３と一体的に形成することができる。本実施形態では、各ボンド磁石１３のいずれかと一体的に形成された連結部１６が、それぞれロータコア１１の軸方向両端に設けられている。このため、ロータ２０全体としての機械的強度を高めることができ、ロータコア１１の変形を防止することができる。また、ボンド磁石１３と連結部１６が一体的に形成されているため、ボンド磁石１３とロータコア１１をより強固に結合させることができる。

さらに、本実施形態の連結部１６は、ロータコア１１の外周から僅かに径方向内側の位置に、ロータコア１１の外周と同心円弧状に形成されている。これにより、ロータ２０の回転時に連結部１６が受ける空気抵抗が低減され、回転電機の効率低下を効果的に抑制することができるという利点もある。

ここで、本実施形態のロータ２０においては、図６に示すとおり、ボンド磁石１３がロータコア１１の外周部まで充填されていない。即ち、各磁石孔１２におけるスリット部１２１には、ロータコア１１の外周部近傍に空隙Ｖが形成されている。これは、ロータ２０が、各スリット部１２１の開口部で当該スリット部１２１の一部と噛み合うように配設された複数の凸部を有する形状に設計された射出成形用金型を用いて製造されているためである。これにより、射出成形用金型に対するロータコア１１の位置決めが容易に行えると同時に、射出成形時におけるロータコア１１の位置ずれ等を防止することができる。加えて、ロータコア１１の外周近傍におけるボンド磁石１３の減磁を防止することができるという利点もある。

あるいは、図７に示すロータ３０のような形態で実施してもよい。第三実施形態に係るロータ３０は、一の磁極Ｐにおける一又は複数の磁石孔１２に対してロータコア１１の径方向における最外周部（最外周に位置する外側部１１ｏ）に、当該最外周部を軸方向に貫通する第２磁石孔１２'を備え、この第２磁石孔１２'にもボンド磁石１３が充填されている点に特徴がある。

ロータ３０において、ロータコア１１は、多数枚のコアシートＳ₂（図８参照）を回転軸１の軸方向に積層して成る。コアシートＳ₂は、上述したコアシートＳ₁の各構成（本体Ｃ、磁石孔部ＭＨ（ブリッジＢ及びスリットＳＬ））に加え、複数の第２磁石孔部ＭＨ₂を備えている。本実施形態の第２磁石孔部ＭＨ₂は円形に形成されており、コアシートＳ₂の本体Ｃの最外周に位置する外側部Ｃｏに、各磁極Ｐの極中心に対して線対称となるように二つ配設されている。

さらに、コアシートＳ₂は、本体Ｃの中心部に形成された円形孔Ｈよりも小径の貫通孔Ｈ₂を複数備えている。貫通孔Ｈ₂は、コアシートＳ₂の本体Ｃの最内周に位置する内側部Ｃｉに、磁極Ｐの極数と同数（四つ）形成されており、それぞれが周方向に隣り合う磁極Ｐの極間に配置されている。つまり、本実施形態の貫通孔Ｈ₂は、それぞれ磁極ピッチで配置されており、各磁極Ｐの極中心に対して１／２磁極ピッチだけ回転方向又はその逆方向にずれている。

本実施形態では、コアシートＳ₂に形成された第２磁石孔部ＭＨ₂及び貫通孔Ｈ₂がそれぞれ上述のように配設されているため、Ｎ枚のコアシートＳ₂で構成される各コア１１ａ〜１１ｄをｎ磁極ピッチだけ回転方向又はその逆方向に相対的にずらして積層したとしても、すべての第２磁石孔部ＭＨ₂及び貫通孔Ｈ₂の位置を一致させることができる。したがって、図９に示すように、本実施形態に係るロータコア１１には、各コアシートＳ₂に形成された第２磁石孔部ＭＨ₂がそれぞれ軸方向に連通するように配置されて、第２磁石孔１２'が形成される。貫通孔Ｈ₂についても、これと同様である。

また、ロータ３０において、ロータコア１１に設けられた磁石孔１２及び第２磁石孔１２'には、それぞれボンド磁石１３が充填されている。本実施形態では、一の磁極Ｐにおける磁石孔１２及び第２磁石孔１２'に充填されたボンド磁石１３と、当該一の磁極Ｐと回転方向又はその逆方向に隣接する他の磁極Ｐにおける磁石孔１２及び第２磁石孔１２'に充填されたボンド磁石１３とが、ロータコア１１の軸方向両端に形成された所定形状の連結部１６'によって互いに連結されている。なお、本実施形態では、ロータコア１１を軸方向に貫通する貫通孔Ｈ₂にもボンド磁石１３が充填される。

連結部１６'は、図７及び図１０に示すように、各磁石孔１２の略半分を長手方向（周方向）に沿って覆う第１被覆部１６１と、第１被覆部１６１から延出して一体的に形成され、第２磁石孔１２'を覆う第２被覆部１６２と、ロータ１０の回転方向又はその逆方向に隣接し、極性の異なるボンド磁石１３を覆う第１被覆部１６１を互いに結合する結合部１６３と、を備える。結合部１６３は、貫通孔Ｈ₂を覆うように配置されている。

連結部１６'は、上述した連結部１６と同様に、磁性材料と樹脂バインダの混合物を固化したものである。したがって、本実施形態の連結部１６'についても、ボンド磁石１３を射出成形する際に使用する射出成形用金型におけるキャビティの設計に応じて、射出成形によりボンド磁石１３と一体的に形成される。つまり、本実施形態のロータ３０を製造する際には、型締め後、ロータコア１１の軸方向両端面との間に、図１０に示す連結部１６'と同一平面形状の空間が形成されるように設計されたキャビティを備えた射出成形用金型が用いられる。

本実施形態のロータ３０によれば、第２磁石孔１２'に充填されたボンド磁石１３と、貫通孔Ｈ₂に充填されたボンド磁石１３とが、磁石孔１２に充填されたボンド磁石１３と連結部１６'を介して一体的に形成されている。このため、ロータコア１１の最内周に位置する内側部１１ｉと最外周に位置する外側部１１ｏの結合力が連結部１６'等によって高められ、ロータ３０の機械的強度をさらに向上させることができる。これにより、ロータ３０全体としての機械的強度を高め、ロータコア１１の変形を防止することができることに加えて、ロータ３０の遠心力によるロータコア１１（特に最外周部）の変形を防止できるという相乗効果を得ることができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

例えば、上述したロータ２０、３０において、ロータコア１１に上述のコアカシメ１４が設けられていてもよく、各コアシートＳ₁、Ｓ₂の磁石孔部ＭＨのスリットＳＬに上述のような突起部１５（又は凹部）が形成されていてもよい。かかる形態で実施する場合においても、上述と同様の作用・効果を得ることができる。

また、上述したロータ１０〜３０は、いずれも多層スリット構造のものを例示しているが、本発明のロータは、一の磁極Ｐにおける磁石孔１２が一層のスリット部で構成された単層スリット構造のものにも用いることができる。

この場合、上述のコアシートＳ₁、Ｓ₂に替えて、例えば、図１１に示すコアシートＳ₃を上述のように積層して形成されたロータコア（図示省略）を用いればよい。コアシートＳ₃は、一の磁極Ｐにおける磁石孔部ＭＨ₃が、一層のスリットＳＬで構成されており、当該一の磁石孔部ＭＨ₃の径方向の幅が上述のコアシートＳ₁、Ｓ₂における磁石孔部ＭＨよりも大きい点を除き、各磁極Ｐにおける磁石孔ＭＨ₃に対するブリッジＢの位置関係等の他の構成は、コアシートＳ₁、Ｓ₂と共通している。したがって、多数枚のコアシートＳ₃で構成される本実施形態のロータコアにおいても、上述と同様に、一の磁極Ｐにおける磁石孔１２に設けられたブリッジＢの位置は、軸方向で異なる位置に配置される。また、一の磁極Ｐにおける各磁石孔１２に設けられたブリッジＢそれぞれの位置関係についても、磁極Ｐ毎に異なることとなる。

また、上述したロータ１０〜３０において、磁石孔１２（特にスリット部１２１）は円弧状に形成されているが、磁石孔１２の形状は、その他の形状であってもよい。例えば、方形状のスリット部の長手方向両端にフラックスバリアが形成された略凹状などの形状が挙げられる。

この場合、上述のコアシートＳ₁、Ｓ₂に替えて、例えば、図１２に示すコアシートＳ₄を上述のように積層して形成されたロータコア（図示省略）を用いればよい。コアシートＳ₄において、磁石孔部ＭＨ₄は、方形状のスリットＳＬの長手方向両端にフラックスバリアＦが形成された略凹状に形成されており、当該フラックスバリアＦはコアシートＳ₄の本体Ｃの外周部で開口している。各スリットＳＬには、ロータコアの内側部と外側部の磁石による結合力向上を図るための凹部１５'が、各磁極Ｐの極中心から長手方向に等距離の位置に設けられている。また、磁石孔部ＭＨ₄は、各磁極Ｐの極中心に対して回転方向側とその逆側に交互に配設されたブリッジＢによって分割されている。かかるコアシートＳ₄を積層して成るロータコアを備えたロータであっても、上述のロータ１０等と同様の効果を得ることができる。

さらに、上述したコアシートＳ₁、Ｓ₂の各磁石孔部ＭＨにおけるブリッジＢが、上述とはことなる配置で設けられていてもよい。例えば、上述したコアシートＳ₄のように、各磁石孔部ＭＨにおいて、各ブリッジＢが、磁極Ｐの極中心に対して回転方向側とその逆側に交互に配置されていてもよい。また、上述したコアシートＳ₁、Ｓ₂における各ブリッジＢの位置を規定する半径ｒと磁極Ｐの極中心のなす角度θについて、｜θ₁（θ₂）｜＝｜θ₃（θ₄）｜の関係が成立するように、各ブリッジＢが配置されていてもよい。

その場合、コアシートを積層する際、所定枚数毎に、新たに積層するコアシートを既に積層されたコアシートに対してｎ磁極ピッチ（ｎは整数）だけ回転方向又はその逆方向に相対的に回転させて積層してもよいし、あるいは、新たに積層するコアシート又は既に積層されたコアシートを、１磁極ピッチずつ回転方向又はその逆方向に揺動させながら積層してもよい。かかる実施形態のロータコアでは、各磁極Ｐにおける各外側部を、実質的に２つのブリッジＢで支持することとなる。

このような変形例・組合せ例に係る形態のロータであっても、上述した各実施形態のロータ１０〜３０と同様に、本発明の課題を解決することができるとともに、同様の作用・効果を奏する。

１：回転軸
１０〜３０：ロータ
１１：ロータコア
１１ｉ：内側部
１１ｏ：外側部
１２：磁石孔
１２'：第２磁石孔
１３：ボンド磁石
１４：コアカシメ
１５：突起部
１６、１６'：連結部
１２１：スリット部
Ｂ：ブリッジ
Ｓ₁、Ｓ₂：コアシート
Ｐ：磁極
Ｏ：軸心

Claims (6)

1. 電磁鋼板を所定形状に形成した複数のコアシートを回転軸の軸方向に積層して成るロータコアと、該ロータコアに設けられた複数の磁石孔に充填された複数のボンド磁石とを備え、異なる極性の磁極が、その回転方向に交互に配置されたロータであって、
   一の前記磁極における前記ロータコアの前記磁石孔よりも径方向の内側部と外側部とが、該磁石孔の所定位置に形成された一のブリッジでのみ連結され、
   前記磁石孔は、前記ロータコアを軸方向に貫通し、該ロータコアの外周部で開口する所定形状のスリット部を備えるとともに、前記ブリッジによって分割されており、
   一の前記磁極における前記磁石孔において、前記ブリッジの位置が軸方向で異なることを特徴とするロータ。
2. 前記ロータコアにおいて、前記コアシートが一又は複数枚毎にｎ磁極ピッチ（ｎは整数）だけ回転方向又はその逆方向にずれて積層されており、
   前記磁石孔における前記ブリッジの位置が、前記磁極毎に異なる位置にある、請求項１に記載のロータ。
3. 前記ロータコアにおいて、
   前記各ブリッジが前記各磁極の極中心に対して線対称となるように配置されており、該各ブリッジの積厚が同一である、請求項１又は請求項２に記載のロータ。
4. 前記ロータコアの前記磁石孔よりも径方向の内側部及び外側部にそれぞれ前記コアシートの積層間を固定するコアカシメが設けられている、請求項１から請求項３の何れか一つに記載のロータ。
5. 異なる極性の前記磁極における前記磁石孔の一部を構成するとともに周方向に隣り合う前記スリット部に、それぞれ充填された前記ボンド磁石が、前記ロータコアの軸方向両端に形成された所定形状の連結部によって互いに連結された、請求項１から請求項４の何れか一つに記載のロータ。
6. 前記磁石孔に対して前記ロータコアの径方向における最外周部に、該最外周部を軸方向に貫通する第２磁石孔を備え、
   前記第２磁石孔にも前記ボンド磁石が充填されている、請求項１から請求項５の何れか一つに記載のロータ。

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