JP2015091188A - 回転電機用ロータの製造方法及び回転電機用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】充填材を充填するのみで、回転電機用ロータの磁石挿入穴の内部に永久磁石を傾斜させて固定すること。【解決手段】磁石挿入穴３２が軸方向に延伸して形成されているロータコア１２の磁石挿入穴３２の磁石収容部３２１に、永久磁石２６を挿入する。ロータコア１２の周方向の磁石収容部３２１の両端に設けられた第１充填材注入部３２２及び第２充填材注入部３２３に充填材３４を注入する。第１充填材注入部３２２に接して設けられた第１誘い溝３２４と第２充填材注入部３２３に接して設けられた第２誘い溝３２５により、充填材３４をロータコア１２の径方向の永久磁石２６と磁石収容部３２１との間の隙間に導く。隙間に充填材３４が充填された後に、充填材３４を硬化させる。【選択図】図５

Description

本発明は回転電機用ロータ及び回転電機用ロータの製造方法に関する。

電動機や発電機等の回転電機において、永久磁石埋め込み型のロータが用いられている。永久磁石埋め込み型のロータは、ＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型ロータとも称される。ＩＰＭ型ロータでは、円筒状磁性体からなるロータコアの外周面近傍の内部に磁石挿入穴が軸方向に延びて形成されている。そして、磁石挿入穴内に永久磁石が挿入され、樹脂材料で接着固定される。

例えば、特許文献１には、樹脂を用いて穴部（磁石挿入穴）に磁石を固定するにあたり、磁石の一面が穴部の内壁と接して固定されるロータが開示されている。このロータによれば、充填特性に優れた固形の固定用樹脂組成物を用いたロータが提供される、と記載されている。

また、特許文献２には、磁石挿入穴内でロータコアの軸方向に永久磁石を傾斜させて固定した回転電機用ロータが開示されている。この例では、ロータコアを傾斜させた状態で、永久磁石を磁石挿入穴内に挿入する。そして、この状態を保ちつつ充填材を充填することで、磁石挿入穴に対して永久磁石を傾斜させて固定する。これにより、磁石挿入穴と永久磁石との接触面積を低減し、永久磁石に生じる渦電流を抑制できると記載されている。

特開２０１３−１３６７２５号公報 国際公開第２０１２／１６９０４３号

ところが、発明者らは、上述の手法には以下に示す問題点あることを見出した。特許文献１に記載の手法では、穴部と磁石との接触面積が大きくなり、穴部と磁石との間の電気抵抗が小さくなる。その結果、磁石に生じる渦電流が大きくなり、渦電流損失が大きい。電気抵抗を下げるために磁石を絶縁性被膜で覆うことも考え得るが、工程の追加によるコスト増大が避けられない。

特許文献２では、上記の渦電流を抑制することはできるものの、ロータコア作製時にロータコアを傾斜させる特殊な工程を要する。そのために、ロータコアを傾斜させて保持する装置が別途必要になってしまう。また、ロータコアを安定して意図した方向に傾斜させなければ、永久磁石の傾斜角度にばらつきが生じてしまう。

本発明の一態様である回転電機用ロータの製造方法は、磁石挿入穴が軸方向に延伸して形成されているロータコアの前記磁石挿入穴の磁石収容部に、永久磁石を挿入し、前記磁石収容部の前記ロータコアの軸方向の両端面側で、前記磁石収容部の前記ロータコアの周方向の両端に設けられた充填材注入部に、充填材を注入し、前記磁石収容部の前記周方向の前記両端に前記充填材注入部に接して設けられた充填材導入手段に、前記充填材注入部に充填された充填材を導き、前記充填材導入手段により、前記磁石挿入穴の前記周方向の一端では前記永久磁石の前記ロータコアの径方向を向く第１の面に前記充填材を導き、前記磁石挿入穴の前記周方向の他端では前記永久磁石を挟んで対向する前記永久磁石の第２の面に前記充填材を導くことで、前記軸方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させ、又は、前記ロータコアの前記軸方向の一方の端面である第１の端面の前記磁石挿入穴の両端では前記永久磁石の前記第１の面に前記充填材を導き、前記ロータコアの前記軸方向の他方の端面である第２の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の両端では前記永久磁石の前記第２の面に前記充填材を導くことで、前記周方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させ、前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させた後に、前記充填材を硬化させるものである。

上記の回転電機用ロータの製造方法において、前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた誘い溝であり、前記磁石挿入穴の前記周方向の一端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第１の面に接触させる位置に設けられ、前記磁石挿入穴の前記周方向の他端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第２の面に接触させる位置に設けられることが望ましい。

上記の回転電機用ロータの製造方法において、前記誘い溝は、前記ロータコアの軸方向に、前記ロータコアを貫通して設けられることが望ましい。

上記の回転電機用ロータの製造方法において、前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた、前記磁石挿入穴の内壁から突出する突起であり、前記磁石挿入穴の前記周方向の一端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第２の面への接触を阻止する位置に設けられ、前記磁石挿入穴の前記周方向の他端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第１の面への接触を阻止する位置に設けられることが望ましい。

上記の回転電機用ロータの製造方法において、前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた誘い溝であり、前記ロータコアの前記第１の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第１の面に接触させる位置に設けられ、前記ロータコアの前記第２の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第２の面に接触させる位置に設けられることが望ましい。

上記の回転電機用ロータの製造方法において、前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた、前記磁石挿入穴の内壁から突出する突起であり、前記ロータコアの前記第１の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第２の面への接触を阻止する位置に設けられ、前記ロータコアの前記第２の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第１の面への接触を阻止する位置に設けられることが望ましい。

上記の回転電機用ロータの製造方法において、ロータコアと、前記ロータコアの軸方向に延伸して形成される、磁石収容部を有する磁石挿入穴と、前記磁石挿入穴に挿入され、前記磁石挿入穴に対して傾斜して固定される永久磁石と、前記永久磁石を固定する充填材と、前記ロータコアの周方向の前記磁石収容部の両端に設けられ、前記充填材が注入される充填材注入部と、前記周方向の前記磁石収容部の前記両端に前記充填材注入部に接して設けられ、前記充填材注入部に充填された前記充填材を導く充填材導入手段と、備え、前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の一端では前記永久磁石の前記ロータコアの径方向を向く第１の面に前記充填材を導き、前記磁石挿入穴の前記周方向の他端では前記永久磁石を挟んで対向する前記永久磁石の第２の面に前記充填材を導くことで、前記軸方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させ、又は、前記ロータコアの前記軸方向の一方の端面の前記磁石挿入穴の両端では前記永久磁石の前記第１の面に前記充填材を導き、前記ロータコアの前記軸方向の他方の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の両端では前記永久磁石の前記第２の面に前記充填材を導くことで、前記周方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させることが望ましい。

本発明によれば、充填材を充填するのみで、回転電機用ロータの磁石挿入穴の内部に永久磁石を傾斜させて固定することができる。

実施の形態１にかかる回転電機用のロータ１０の軸方向断面を示す断面図である。 ロータコア１２の軸方向の端面を示す図である。 図２に示す磁極２４の１つを拡大して示した図である。 磁石挿入穴３２を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。 実施の形態１にかかる回転電機用ロータの製造方法を示すフローチャートである。 永久磁石２６を挿入した後の磁石挿入穴３２を示す上面図である。 充填材３４を充填した後の磁石挿入穴３２を示す上面図である。 充填材３４を充填してから一定時間経過後の磁石挿入穴３２を示す上面図である。 磁石挿入穴３５を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。 実施の形態２にかかる回転電機用ロータの製造方法を示すフローチャートである。 永久磁石２６を挿入した後の磁石挿入穴３５を示す上面図である。 充填材３４を充填した後の磁石挿入穴３５を示す上面図である。 充填材３４を充填してから一定時間経過後の磁石挿入穴３５を示す上面図である。 磁石挿入穴３６を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。 磁石挿入穴４１を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。 図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石の断面図である。 実施の形態４にかかる回転電機用ロータの製造方法を示すフローチャートである。 磁石挿入穴４１に永久磁石２６を挿入した後の図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石２６の断面を示す図である。 磁石挿入穴４１に充填材３４を充填した後の図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石２６の断面を示す図である。 磁石挿入穴４１に充填材３４を充填してから一定時間経過後の図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石２６の断面を示す図である。

実施の形態１
実施の形態１にかかる回転電機用ロータの製造方法について説明する。本製造方法では、ロータコアに設けられた磁石挿入穴に永久磁石を固定する。まず、ロータコアについて説明する。

図１は、実施の形態１にかかる回転電機用のロータ（以下、単にロータという）１０の軸方向断面を示す断面図である。筒状のステータ１１が、ロータ１０の周囲に所定のギャップを隔てて設けられることで、回転電機が構成される。ステータ１１の内周には、複数のティースが円周方向に等間隔で且つ径方向内側へ向かって突設されている。隣り合うティース間には、それぞれ、ティースと同数のスロットが内周側と軸方向両端で開口して形成されている。そして、スロットには、ティースの周囲に巻回されるステータコイル（図示せず）が挿入配置される。これにより、ステータコイルに通電されると、ロータ１０を回転駆動させる回転磁界がステータ１１の内側に形成されることになる。

ロータ１０は、径方向中心部にシャフト穴２３を有する円柱状または円筒状のロータコア１２と、ロータコア１２のシャフト穴２３を貫通して固定されるシャフト１４と、矢印Ｘで示すシャフト１４（およびロータコア１２）の軸方向に関してロータコア１２の両側に接して配置されるエンドプレート１６と、ロータコア１２およびエンドプレート１６をシャフト１４上に固定する固定部材１８とを有する。

ロータコア１２は、例えば板厚０．３ｍｍの珪素鋼板等を円環状に打ち抜き加工してそれぞれ形成された多数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。ロータコア１２を構成する各電磁鋼板は、ロータコア１２を軸方向に複数分割したブロックごとに又は全て一括してカシメ、接着、溶接等の方法によって一体に連結されている。ロータコア１２を構成する各電磁鋼板は、表面に形成された絶縁皮膜によって互いに電気的に絶縁されている。

また、ロータコア１２には複数の磁極２４（図２参照）が周方向に均等な間隔で設けられている。各磁極２４は一対の永久磁石を含んで構成されるが、その詳細については後述する。さらに、ロータコア１２は、締り嵌めによる固定またはキー嵌合によってシャフト１４上での周方向位置が決められている。

なお、ロータコア１２は、電磁鋼板を積層した形態以外にも、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などの軟磁性金属粉末、もしくは軟磁性金属酸化物粉末がシリコーン(silicone)樹脂等の樹脂バインダーで被覆された磁性粉末などからなる圧粉磁心にて成形されるものであってもよい。

シャフト１４は、例えば丸棒鋼材から形成されており、その外周には径方向外側へ突出するフランジ部１５が形成されている。このフランジ部１５は、ロータ１０が組み立てられる際にエンドプレート１６に当接してシャフト１４でのロータコア１２の軸方向位置を決める当り部として機能する。

エンドプレート１６は、ロータコア１２の軸方向端面とほぼ同じ外形状の円板によって構成される。エンドプレート１６は、例えばアルミニウム、銅等の非磁性金属材料により好適に形成されている。ここで非磁性金属材料とするのは、磁極を構成する永久磁石の軸方向端部における磁束の短絡を抑制するためである。ただし、非磁性材料であれば金属材料に限定されるものではなく、樹脂材料で形成されてもよい。また、エンドプレート１６をロータコア１２よりも小径化するか又は省略することにより、コスト低減を図ってもよい。

固定部材１８は、シャフト１４に固定される筒状の固定部２０と、固定部２０の一方端部から径方向外側へ突出する円環状の押え部２２とを含む。固定部材１８は、押え部２２によってロータコア１２および２枚のエンドプレート１６を上記フランジ部１５に向かって押圧した状態で、固定部２０がシャフト１４に対して例えばかしめ、溶接、ねじ留め等の固定方法によって固定されることにより、シャフト１４上に固定される。これにより、ロータコア１２がエンドプレート１６と共にシャフト１４に対して固定されることになる。

次に、ロータコア１２について説明する。図２は、ロータコア１２の軸方向の端面を示す図である。なお、ロータコア１２における軸方向に垂直な断面の構成についても、図２と同様である。

円柱状の外形をなすロータコア１２の中心部には、シャフト１４を挿入して固定するためのシャフト穴２３が貫通して形成されている。ロータコア１２がシャフト１４に締り嵌めによって固定される場合、図２に示すようにシャフト穴２３は円形であってその縁部にキーは形成されていない。ただし、ロータコア１２がキー嵌合を介してシャフト１４に取り付けられる場合、シャフト穴２３の縁部にキー（またはキー溝）が突設（または凹設）されることになる。

ロータコア１２の外周部には、複数の磁極２４が周方向に等間隔で設けられている。本実施形態では、８つの磁極２４が周方向に４５°間隔で設けられた例を示す。各磁極２４は、永久磁石２６の着磁方向を除いて同一構成であるため、以下においては１つの磁極２４について説明する。

図３は、図２に示す磁極２４の１つを拡大して示した図である。磁極２４には、一対の永久磁石２６が配置されている。一対の永久磁石２６は、ロータコア１２の外周面１３近傍の内部に埋設される。図３に示すように、磁極２４に含まれる２つの永久磁石２６は、同じ形状および大きさを有している。すなわち、永久磁石２６は、各２つの短辺側面および長辺側面を有する扁平長方形状の軸方向端面（および断面）を有するとともに、ロータコア１２と略同一の軸方向長さに形成されている。ただし、これに限定されるものではなく、一対の永久磁石２６は形状または大きさが異なっていてもよい。

磁極２４内において一対の永久磁石２６は、それぞれ、磁石挿入穴３２内に挿入され、かつ、固定されている。これにより、２つの永久磁石２６は、ロータコア１２の外周面１３へ向かって互いに間隔が広がるように略Ｖ字状に配置される。また、一対の永久磁石２６は、周方向磁極中心位置を通る径方向線である磁極中心線Ｃに対して両側に対称に配置されている。ただし、これに限定されるものではなく、一対の永久磁石２６が磁極中心線Ｃに対して非対称に配置されてもよい。

次いで、磁石挿入穴３２と永久磁石２６との位置関係について説明する。図４は、磁石挿入穴３２を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。なお、上述したように、ロータコア１２の軸方向に垂直な断面の構成は同様である。したがって、ロータコア１２の軸方向に垂直な断面における磁石挿入穴３２の形状は、いずれの断面でも同様である。

磁石挿入穴３２は、磁石収容部３２１、第１充填材注入部３２２、第２充填材注入部３２３、第１誘い溝３２４及び第２誘い溝３２５を有する。磁石収容部３２１は、永久磁石２６の横断面と略相似でかつ少し大きい長方形状に形成される。磁石収容部３２１の長辺は、周方向に延在している。これにより、磁石収容部３２１は、内部に永久磁石２６を収容できる。

磁石収容部３２１の周方向の一端には、第１充填材注入部３２２が連結して設けられる。磁石収容部３２１と第１充填材注入部３２２との連結部分の径方向外側の端部には、第１誘い溝３２４が設けられる。第１誘い溝３２４は、周方向で磁石収容部３２１一部に乗り上げるように形成される。換言すれば、第１誘い溝３２４は、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２の径方向外側に、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２と接するように設けられる。

磁石収容部３２１の周方向の他端には、第２充填材注入部３２３が連結して設けられる。磁石収容部３２１と第２充填材注入部３２３との連結部分の径方向内側の端部には、第２誘い溝３２５が設けられる。第２誘い溝３２５は、周方向で磁石収容部３２１一部に乗り上げるように形成される。換言すれば、第２誘い溝３２５は、磁石収容部３２１及び第２充填材注入部３２３の径方向内側に、磁石収容部３２１及び第２充填材注入部３２３と接するように設けられる。

すなわち、第１誘い溝３２４と第２誘い溝３２５とは、磁石収容部３２１外側の対角の位置に設けられる。誘い溝は、充填材注入部に充填材が注入された際に充填材の流れを導く充填材入手段として設けられている。

永久磁石２６は、磁石収容部３２１の内部に、磁石収容部３２１に対して時計周りに回転して配置される。つまり、永久磁石２６は、第１誘い溝３２４及び第２誘い溝３２５との間の隙間が大きくなるように配置される。これにより、径方向外側の磁石挿入穴３２の内壁３２６と永久磁石２６の長辺側面２６１との間には、テーパ状の隙間が形成される。径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２７と永久磁石２６の長辺側面２６２との間には、テーパ状の隙間が形成される。

永久磁石２６と磁石挿入穴３２との間には、絶縁性の充填材３４が充填される。これにより永久磁石２６は、磁石挿入穴３２の内部に固定される。充填材３４は、径方向外側の磁石挿入穴３２の内壁３２６と永久磁石２６の長辺側面２６１との間のテーパ状の隙間に、隙間無く充填されるのが好ましい。また、充填材３４は、径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２７と永久磁石２６の長辺側面２６２との間のテーパ状の隙間に、隙間無く充填されるのが好ましい。しかし、ロータコア１２に対する永久磁石２６の接着強度が確保されていれば、充填材３４は、テーパ状の隙間に空隙が残された状態で充填されていてもよい。

永久磁石２６は、２つの長辺側面のうち径方向外方側の一方表面側が第１極性に着磁されるとともに、径方向内方側の他方表面側が上記第１極性とは異なる第２極性に着磁されている。具体的には、或る磁極２４に含まれる一対の永久磁石２６は、径方向外方側の一方表面側がＮ極性に着磁され、他方表面側がＳ極性されており、周方向に隣り合う別の磁極２４の一対の永久磁石２６は、径方向外方側の一方表面側がＳ極性に着磁され、他方表面側がＮ極性されている。したがって、永久磁石２６では、２つの長辺側面に直交する厚み方向が着磁方向となり、２つの短辺側面が着磁方向に沿った側面となっている。

上記充填材３４には、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性の樹脂材料が好適に用いられる。ただし、これに限定されるものではなく、熱可塑性の樹脂材料が充填材３４として用いられてもよい。また、充填材３４には、ロータコア１２への伝熱を良好にして永久磁石２６の温度上昇を抑制するために高熱伝導性のフィラー（例えばシリカフィラー等）を混合してもよいし、充填材３４の透磁率を高めて永久磁石２６からの磁束量低下を抑制するために高透磁率のフィラー（たとえば鉄粉等）が混合されてもよい。

次いで、本実施の形態にかかる回転電機用ロータの製造方法について説明する。図５は、実施の形態１にかかる回転電機用ロータの製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１１
図６は、永久磁石２６を挿入した後の磁石挿入穴３２を示す上面図である。まず、図６に示すように、磁石挿入穴３２に、永久磁石２６を挿入する。

ステップＳ１２
次いで、第１充填材注入部３２２及び第２充填材注入部３２３に、充填材３４を注入する。

ステップＳ１３
図７は、充填材３４を充填した後の磁石挿入穴３２を示す上面図である。第１充填材注入部３２２に充填材３４を注入すると、図７に示すように、充填材３４が第１誘い溝３２４を経て永久磁石２６の長辺側面２６１側に回り込む。よって、第１誘い溝３２４に露出している永久磁石２６の長辺側面２６１は充填材３４と接触し、充填材３４から充填圧力Ｆを受ける。その結果、第１充填材注入部３２２側の永久磁石２６の端部は、充填圧力Ｆにより、径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２７に押し付けられる。

第２充填材注入部３２３に充填材３４を注入すると、図７に示すように、充填材３４が第２誘い溝３２５を経て永久磁石２６の長辺側面２６２側に回り込む。よって、第２誘い溝３２５に露出している永久磁石２６の長辺側面２６２は充填材３４と接触し、充填材３４から充填圧力Ｆを受ける。その結果、第２充填材注入部３２３側の永久磁石２６の端部は、充填圧力Ｆにより、径方向外側の磁石挿入穴３２の内壁３２６に押し付けられる。

つまり、永久磁石の対角の位置にそれぞれ逆方向から充填圧力Ｆが作用するので、永久磁石２６は時計回り方向に回転する。

ステップＳ１４
図８は、充填材３４を充填してから一定時間経過後の磁石挿入穴３２を示す上面図である。一定時間経過後、永久磁石２６の角部が径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２６及び３２７と接触し、永久磁石２６は静止する。その結果、図８に示すように、径方向外側の磁石挿入穴３２の内壁３２６と永久磁石２６との間、及び、径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２７と永久磁石２６との間には、テーパ状の隙間が形成される。充填材３４は、テーパ状の隙間を、ロータコア１２の周方向へ浸潤する。これにより、テーパ状の隙間に充填材３４が充填される。

ステップＳ１５
そして、このまま充填材３４を硬化させることで、永久磁石２６は、図４に示す位置に固定される。以上の手順により、磁石挿入穴３２の内部に永久磁石２６が傾斜して固定される。

以上、本実施の形態によれば、充填材を充填するのみで、永久磁石を磁石挿入穴の内部に、ロータコアの軸方向に対して傾斜させて容易に固定することができる。これにより、永久磁石とロータコアの接触面積を低減し、磁石の渦電流損を抑制することができる。
また、永久磁石は両方向から充填圧力を受けるので、磁石挿入穴に内壁への永久磁石の押し付け圧を低減することも可能である。

実施の形態２
実施の形態２にかかる磁石のモールド固定方法について説明する。実施の形態２では、実施の形態１に比べて、磁石挿入穴の形状が異なっている。以下、本実施の形態にかかる磁石挿入穴３５について説明する。

図９は、磁石挿入穴３５を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。磁石挿入穴３５は、磁石収容部３２１、第１充填材注入部３２２、第２充填材注入部３２３、第１突起３５１及び第２突起３５２を有する。磁石収容部３２１、第１充填材注入部３２２、第２充填材注入部３２３は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

第１突起３５１は、径方向内側の磁石挿入穴３５の内壁３２７から、磁石収容部３２１の短辺に沿うように、径方向外側に向けて突出している。第２突起３５２は、径方向外側の磁石挿入穴３５の内壁３２６から、磁石収容部３２１の短辺に沿うように、径方向内側に向けて突出している。なお、第１突起３５１及び第２突起３５２は、磁石収容部３２１の内部への永久磁石２６の収納を妨げない位置に設けられる。

すなわち、第１突起３５１と第２突起３５２とは、磁石収容部３２１外側の対角の位置に設けられる。突起は、充填材注入部に充填材が注入された際に充填材の流れを導く充填材入手段として設けられている。

永久磁石２６は、磁石収容部３２１の内部に、磁石収容部３２１に対して時計周りに回転して配置される。つまり、永久磁石２６は、第１突起３５１及び第２突起３５２と反対側の隙間が大きくなるように配置される。これにより、径方向外側の磁石挿入穴３５の内壁３２６と永久磁石２６の長辺側面２６１との間には、テーパ状の隙間が形成される。径方向内側の磁石挿入穴３５の内壁３２７と永久磁石２６の長辺側面２６２との間には、テーパ状の隙間が形成される。

次いで、本実施の形態にかかる回転電機用ロータの製造方法について説明する。図１０は、実施の形態２にかかる回転電機用ロータの製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ２１
図１１は、永久磁石２６を挿入した後の磁石挿入穴３５を示す上面図である。まず、図１１に示すように、磁石挿入穴３５に、永久磁石２６を挿入する。

ステップＳ２２
次いで、第１充填材注入部３２２及び第２充填材注入部３２３に、充填材３４を注入する。

ステップＳ２３
図１２は、充填材３４を充填した後の磁石挿入穴３５を示す上面図である。第１充填材注入部３２２に充填材３４を注入すると、図１２に示すように、充填材３４は第１突起３５１で阻止され、永久磁石２６の長辺側面２６１側に回り込む。よって、第１充填材注入部３２２側の永久磁石２６の長辺側面２６１は充填材３４と接触し、充填材３４から充填圧力Ｆを受ける。その結果、第１充填材注入部３２２側の永久磁石２６の端部は、充填圧力Ｆにより、径方向内側の磁石挿入穴３５の内壁３２７に押し付けられる。

第２充填材注入部３２３に充填材３４を注入すると、図１２に示すように、充填材３４は第２突起３５２で阻止され、永久磁石２６の長辺側面２６２側に回り込む。よって、第２充填材注入部３２３側の永久磁石２６の長辺側面２６２は充填材３４と接触し、充填材３４から充填圧力Ｆを受ける。その結果、第２充填材注入部３２３側の永久磁石２６の端部は、充填圧力Ｆにより、径方向外側の磁石挿入穴３５の内壁３２６に押し付けられる。

つまり、永久磁石の対角の位置にそれぞれ逆方向から充填圧力Ｆが作用するので、永久磁石２６は時計回り方向に回転する。

ステップＳ２４
図１３は、充填材３４を充填してから一定時間経過後の磁石挿入穴３５を示す上面図である。一定時間経過後、永久磁石２６の角部が径方向内側の磁石挿入穴３５の内壁３２６及び３２７と接触し、永久磁石２６は静止する。その結果、図１３に示すように、径方向外側の磁石挿入穴３５の内壁３２６と永久磁石２６との間、及び、径方向内側の磁石挿入穴３５の内壁３２７と永久磁石２６との間には、テーパ状の隙間が形成される。充填材３４は、テーパ状の隙間を、ロータコア１２の周方向へ浸潤する。これにより、テーパ状の隙間に充填材３４が充填される。

ステップＳ２５
そして、このまま充填材３４を硬化させることで、永久磁石２６は、図９に示す位置に固定される。以上の手順により、磁石挿入穴３５の内部に永久磁石２６が固定される。

以上、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、充填材を充填するのみで、永久磁石を磁石挿入穴の内部に、ロータコアの軸方向に対して傾斜させて容易に固定することができる。これにより、永久磁石とロータコアの接触面積を低減し、磁石の渦電流損を抑制することができる。

実施の形態３
実施の形態３にかかる磁石のモールド固定方法について説明する。実施の形態３では、実施の形態１及び２に比べて、磁石挿入穴の形状が異なっている。以下、本実施の形態にかかる磁石挿入穴３６について説明する。

図１４は、磁石挿入穴３６を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。磁石挿入穴３６は、磁石収容部３２１、第１充填材注入部３２２、第２充填材注入部３２３、第１誘い溝３２４、第２誘い溝３２５、第１突起３５１及び第２突起３５２を有する。

磁石収容部３２１、第１充填材注入部３２２、第２充填材注入部３２３、第１誘い溝３２４及び第２誘い溝３２５は、実施の形態１と同様である。第１突起３５１及び第２突起３５２は、実施の形態２と同様である。すなわち、磁石挿入穴３６は、充填圧力制御手段として、実施の形態１にかかる誘い溝及び実施の形態２にかかる突起の両方を有する。

以上、本実施の形態によれば、充填材を充填するのみで、永久磁石を、磁石挿入穴の内部にロータコアの軸方向に対して傾斜させて容易に固定することができる。かつ、本実施の形態によれば、実施の形態１及び２よりもより効果的に、磁石挿入穴の内部に永久磁石をロータコアの軸方向に対して傾斜させて容易に固定することができる。これにより、永久磁石とロータコアの接触面積を低減し、磁石の渦電流損を抑制することができる。

実施の形態４
実施の形態４にかかる磁石のモールド固定方法について説明する。実施の形態４では、実施の形態３の変形例である。この例では、磁石挿入穴４１がロータコアの軸方向に貫通して設けられる。そして、誘い溝及び突起はロータコアの表面と裏面とで、永久磁石２６を挟んで対角の位置に設けられる。

図１５は、磁石挿入穴４１を俯瞰した場合の永久磁石２６を示す上面図である。図１６は、図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石の断面図である。磁石挿入穴４１は、磁石収容部３２１、第１充填材注入部３２２、第２充填材注入部３２３を有する。

表面側から見た場合、永久磁石２６の長辺側面２６１は、径方向外側の磁石挿入穴３２の内壁３２６と離隔している。永久磁石２６の長辺側面２６２は、径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２７と接触している。

裏面側から見た場合、永久磁石２６の長辺側面２６２は、径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２７と離隔している。永久磁石２６の長辺側面２６１は、径方向外側の磁石挿入穴３２の内壁３２６と接触している。

ロータコアの表面側の磁石挿入穴４１には、第３誘い溝４１１、第４誘い溝４１２が設けられる。磁石収容部３２１と第１充填材注入部３２２との連結部分の径方向内側の端部には、第３誘い溝４１１が設けられる。第３誘い溝４１１は、周方向で磁石収容部３２１一部に乗り上げるように形成される。換言すれば、第３誘い溝３２４は、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２の径方向外側に、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２と接するように設けられる。

磁石収容部３２１と第２充填材注入部３２３との連結部分の径方向内側の端部には、第４誘い溝４１２が設けられる。第４誘い溝４１２は、周方向で磁石収容部３２１一部に乗り上げるように形成される。換言すれば、第４誘い溝４１２は、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２の径方向外側に、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２と接するように設けられる。

ロータコアの裏面側の磁石挿入穴４１には、第５誘い溝４１３、第６誘い溝４１４が設けられる。磁石収容部３２１と第１充填材注入部３２２との連結部分の径方向外側の端部には、第５誘い溝４１３が設けられる。第５誘い溝４１３は、周方向で磁石収容部３２１一部に乗り上げるように形成される。換言すれば、第５誘い溝４１３は、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２の径方向内側に、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２と接するように設けられる。

磁石収容部３２１と第１充填材注入部３２２との連結部分の径方向外側の端部には、第６誘い溝４１４が設けられる。第６誘い溝４１４は、周方向で磁石収容部３２１一部に乗り上げるように形成される。換言すれば、第６誘い溝４１４は、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２の径方向内側に、磁石収容部３２１及び第１充填材注入部３２２と接するように設けられる。

断面で見た場合、表面側の第３誘い溝４１１及び第４誘い溝４１２と、裏面側の第５誘い溝４１３及び第６誘い溝４１４とは、永久磁石２６を挟んで対向して配置される。

次いで、本実施の形態にかかる回転電機用ロータの製造方法について説明する。図１７は、実施の形態４にかかる回転電機用ロータの製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ４１
図１８は、磁石挿入穴４１に永久磁石２６を挿入した後の図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石２６の断面を示す図である。まず、図１８に示すように、磁石挿入穴４１に、永久磁石２６を挿入する。

ステップＳ４２
次いで、第１充填材注入部３２２及び第２充填材注入部３２３に、充填材３４を注入する。

ステップＳ４３
図１９は、磁石挿入穴４１に充填材３４を充填した後の図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石２６の断面を示す図である。表面側から第１充填材注入部３２２及び第２充填材注入部３２３に充填材３４を注入すると、表面側では、充填材３４が第３誘い溝４１１及び第４誘い溝４１２を経て、永久磁石２６の長辺側面２６１側に回り込む。よって、第３誘い溝４１１及び第４誘い溝４１２に露出している永久磁石２６の長辺側面２６１は充填材３４と接触し、充填材３４から充填圧力Ｆを受ける。その結果、表面側の永久磁石２６の端部は、充填圧力Ｆにより、径方向内側の磁石挿入穴３２の内壁３２７に押し付けられる。

一方、裏面側から第１充填材注入部３２２及び第２充填材注入部３２３に充填材３４を注入すると、裏面側では、充填材３４が第５誘い溝４１３及び第６誘い溝４１４を経て、永久磁石２６の長辺側面２６２側に回り込む。よって、第５誘い溝４１３及び第６誘い溝４１４に露出している永久磁石２６の長辺側面２６２は充填材３４と接触し、充填材３４から充填圧力Ｆを受ける。その結果、裏面側の永久磁石２６の端部は、充填圧力Ｆにより、径方向外側の磁石挿入穴３２の内壁３２６に押し付けられる。

つまり、永久磁石の対角の位置にそれぞれ逆方向から充填圧力Ｆが作用するので、永久磁石２６は時計回り方向に回転する。

ステップＳ４４
図２０は、磁石挿入穴４１に充填材３４を充填してから一定時間経過後の図１５のＡ−Ａ断面における磁石挿入穴４１及び永久磁石２６の断面を示す図である。一定時間経過後、磁石挿入穴４１の内壁３２７と表面側の永久磁石２６の一辺とが接触する。また、磁石挿入穴４１の内壁３２６と裏面側の永久磁石２６の一辺とが接触する。これにより、永久磁石２６は静止する。その結果、図２０に示すように、径方向外側の磁石挿入穴４１の内壁３２６と永久磁石２６との間、及び、径方向内側の磁石挿入穴４１の内壁３２７と永久磁石２６との間には、テーパ状の隙間が形成される。充填材３４は、テーパ状の隙間を、ロータコア１２の軸方向へ浸潤する。これにより、テーパ状の隙間に充填材３４が充填される。

ステップＳ４５
そして、このまま充填材３４を硬化させることで、永久磁石２６は、図１６に示す位置に固定される。以上の手順により、磁石挿入穴３２の内部に永久磁石２６が固定される。

以上、本実施の形態によれば、充填材を充填するのみで、永久磁石を、磁石挿入穴の内部にロータコアの軸方向に対して傾斜させて容易に固定することができる。これにより、永久磁石とロータコアの接触面積を低減し、磁石の渦電流損を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態４ではロータコア１２の表面及び裏面に設けられた磁石挿入穴に誘い溝が形成されている例について説明したが。これは例示に過ぎない。例えば、実施の形態４においても、実施の形態２と同様に、誘い溝に代えて突起を設けてもよい。また、実施の形態４においても、実施の形態２と同様に、誘い溝及び突起の両方を設けてもよい。

１０ ロータ
１１ ステータ
１２ ロータコア
１３ 外周面
１４ シャフト
１５ フランジ部
１６ エンドプレート
１８ 固定部材
２０ 固定部
２２ 押え部部
２３ シャフト穴
２４ 磁極
２６ 永久磁石
３２、３５、３６、４１ 磁石挿入穴
３４ 充填材
３５ 磁石挿入穴
３６ 磁石挿入穴
４１ 磁石挿入穴
２６１、２６２ 長辺側面
３２１ 磁石収容部
３２２ 第１充填材注入部
３２３ 第２充填材注入部
３２４ 第１誘い溝
３２５ 第２誘い溝
３２６、３２７ 内壁
３５１ 第１突起
３５２ 第２突起
４１１ 第３誘い溝
４１２ 第４誘い溝
４１３ 第５誘い溝
４１４ 第６誘い溝
Ｃ 磁極中心線

Claims (7)

1. 磁石挿入穴が軸方向に延伸して形成されているロータコアの前記磁石挿入穴の磁石収容部に、永久磁石を挿入し、
   前記磁石収容部の前記ロータコアの軸方向の両端面側で、前記磁石収容部の前記ロータコアの周方向の両端に設けられた充填材注入部に、充填材を注入し、
   前記磁石収容部の前記周方向の前記両端に前記充填材注入部に接して設けられた充填材導入手段に、前記充填材注入部に充填された充填材を導き、
   前記充填材導入手段により、
   前記磁石挿入穴の前記周方向の一端では前記永久磁石の前記ロータコアの径方向を向く第１の面に前記充填材を導き、前記磁石挿入穴の前記周方向の他端では前記永久磁石を挟んで対向する前記永久磁石の第２の面に前記充填材を導くことで、前記軸方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させ、又は、
   前記ロータコアの前記軸方向の一方の端面である第１の端面の前記磁石挿入穴の両端では前記永久磁石の前記第１の面に前記充填材を導き、前記ロータコアの前記軸方向の他方の端面である第２の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の両端では前記永久磁石の前記第２の面に前記充填材を導くことで、前記周方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させ、
   前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させた後に、前記充填材を硬化させる、
   回転電機用ロータの製造方法。
2. 前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた誘い溝であり、
   前記磁石挿入穴の前記周方向の一端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第１の面に接触させる位置に設けられ、
   前記磁石挿入穴の前記周方向の他端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第２の面に接触させる位置に設けられる、
   請求項１に記載の回転電機用ロータの製造方法。
3. 前記誘い溝は、前記ロータコアの軸方向に、前記ロータコアを貫通して設けられる、
   請求項２に記載の回転電機用ロータの製造方法。
4. 前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた、前記磁石挿入穴の内壁から突出する突起であり、
   前記磁石挿入穴の前記周方向の一端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第２の面への接触を阻止する位置に設けられ、
   前記磁石挿入穴の前記周方向の他端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第１の面への接触を阻止する位置に設けられる、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機用ロータの製造方法。
5. 前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた誘い溝であり、
   前記ロータコアの前記第１の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第１の面に接触させる位置に設けられ、
   前記ロータコアの前記第２の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記誘い溝は、前記充填材を前記永久磁石の前記第２の面に接触させる位置に設けられる、
   請求項１に記載の回転電機用ロータの製造方法。
6. 前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の両端に設けられた、前記磁石挿入穴の内壁から突出する突起であり、
   前記ロータコアの前記第１の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第２の面への接触を阻止する位置に設けられ、
   前記ロータコアの前記第２の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の前記両端に設けられた前記突起は、前記充填材の前記永久磁石の前記第１の面への接触を阻止する位置に設けられる、
   請求項５に記載の回転電機用ロータの製造方法。
7. ロータコアと、
   前記ロータコアの軸方向に延伸して形成される、磁石収容部を有する磁石挿入穴と、
   前記磁石挿入穴に挿入され、前記磁石挿入穴に対して傾斜して固定される永久磁石と、
   前記永久磁石を固定する充填材と、
   前記ロータコアの周方向の前記磁石収容部の両端に設けられ、前記充填材が注入される充填材注入部と、
   前記周方向の前記磁石収容部の前記両端に前記充填材注入部に接して設けられ、前記充填材注入部に充填された前記充填材を導く充填材導入手段と、備え、
   前記充填材導入手段は、前記磁石挿入穴の前記周方向の一端では前記永久磁石の前記ロータコアの径方向を向く第１の面に前記充填材を導き、前記磁石挿入穴の前記周方向の他端では前記永久磁石を挟んで対向する前記永久磁石の第２の面に前記充填材を導くことで、前記軸方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させ、又は、
   前記ロータコアの前記軸方向の一方の端面の前記磁石挿入穴の両端では前記永久磁石の前記第１の面に前記充填材を導き、前記ロータコアの前記軸方向の他方の端面の前記磁石挿入穴の前記周方向の両端では前記永久磁石の前記第２の面に前記充填材を導くことで、前記周方向を回転軸として前記磁石挿入穴に対して前記永久磁石を傾斜させる、
   回転電機用ロータ。

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