JP2016187283A - 磁石埋込型ロータ及び磁石埋込型ロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割コア間の隙間を極力減らすとともに分割コアの寸法管理を容易にすることのできる磁石埋込型ロータを提供する。【解決手段】ロータ４は、円筒状のロータコア４０と、ロータコア４０に埋め込まれる各永久磁石５０，５１とを備える。ロータコア４０は、永久磁石５０が埋め込まれた外側部分にＮ極を有する第１の分割コア４１ｂ、及び永久磁石５１が埋め込まれた外側部分にＳ極を有する第２の分割コア４２ｂがロータコア４０の周方向に交互に隣接するように第１コア部材４１及び第２コア部材４２が組み付けられて構成されている。第１の分割コア４１ｂの側面４１ｆには、ロータコア４０の軸方向一方側に傾斜する各側面４１ｆが形成されている。第２の分割コア４２ｂの第１の分割コア４１ｂの側面４１ｆに対向する側面４２ｆにも、ロータコア４０の軸方向他方側に傾斜する各側面４２ｆが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、磁石埋込型ロータ及び磁石埋込型ロータの製造方法に関する。

ロータの内部に界磁用の永久磁石を埋め込んだ構造からなるＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）が知られている。このＩＰＭモータに用いられる磁石埋込型ロータの製造方法としては、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。特許文献１には、複数の分割コアが周方向に隣接するかたちで組み付けられることでロータコアを構成することが開示されている。

特開２０１４−２０７８４８号公報

ところで、特許文献１のロータコアでは、それぞれの分割コア同士の対向面がモータシャフトの軸方向に沿って形成されている。そのため、分割コアを組み付けた際の分割コア間の隙間を詰めようと寸法管理を厳しくすると分割コアの組み付け性が低下してしまう。一方、分割コアの組み付け性を向上しようと寸法管理を緩めると分割コアを組み付けた際の分割コア間の隙間が大きくなってしまう。すなわち、分割コアの組み付け性と分割コアを組み付けた際の分割コア間の隙間との間には、トレードオフの関係がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、分割コア間の隙間を極力減らすとともに分割コアの寸法管理を容易にすることのできる磁石埋込型ロータ及び磁石埋込型ロータの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、磁石埋込型ロータは、円筒状のロータコアと、ロータコアに埋め込まれる永久磁石とを備える。また、ロータコアは、永久磁石が埋め込まれた外側部分にＮ極を有する第１の分割コア、及び永久磁石が埋め込まれた外側部分にＳ極を有する第２の分割コアがロータコアの周方向に交互に隣接するように組み付けられてなる。そして、第１の分割コアの第２の分割コアと対向する面の少なくとも１面は、ロータコアの軸方向一方側に向く傾斜面であり、第２の分割コアの第１の分割コアの傾斜面と対向する面は、ロータコアの軸方向他方側に向く傾斜面であることとした。

また、上記磁石埋込型ロータの製造方法について、永久磁石の埋め込み前の第１の分割コア又は第２の分割コアを金型に配置する第１の工程と、金型に配置された第１の分割コア又は第２の分割コアを対象に永久磁石を埋め込むために樹脂材料を射出する第２の工程とを含み、第２の工程において、樹脂材料の射出圧力により、金型に配置された第１の分割コア又は第２の分割コアを膨らませ金型に倣わせることで傾斜面を形成することとした。

上記構成及び製造方法によれば、第１の分割コア及び第２の分割コアを組み付けるとき、第１の分割コアと第２の分割コアとが互いに対向する傾斜面に沿って組み付けられる。すなわちこの場合、各傾斜面が楔として機能し、第１の分割コアと第２の分割コアとの隙間の公差がこれら分割コアの組み付けによって効果的に吸収される。そのため、第１の分割コア及び第２の分割コアの組み付け易さを考慮してこれらの寸法を設定したとしても、第１の分割コア及び第２の分割コアを組み付けた際にはこれらの間の隙間を極力減らすことができる。したがって、第１の分割コア及び第２の分割コア同士の対向面をロータコアの軸方向に沿って形成する従来に比べて、第１の分割コアと第２の分割コアとの隙間等の寸法管理を容易にすることができる。

上記磁石埋込型ロータについて、ロータコアが一体となって回転可能に外挿される回転軸が挿入される筒状部をそれぞれに有する複数のコア部材を備え、複数のコア部材の各筒状部の外周には、少なくとも２つの分割コアがロータコアの周方向に隙間をあけて配置され、それぞれの分割コアは、第１の分割コア及び第２の分割コアのいずれかであり、ロータコアは、複数のコア部材の各筒状部が同一直線上に配置されるとともに、コア部材の分割コアと他のコア部材の分割コアとがロータコアの周方向において隣接するように複数のコア部材が組み付けられて構成されることが有効である。

この構成によれば、コア部材の周方向において、各分割コア間には、隙間が形成されている。ここで、分割コアに着磁前の永久磁石を埋め込んだ後に着磁が行われることもあるところ、この場合、分割コアに埋め込まれた永久磁石を着磁する際、各分割コアの外周面だけでなく、各分割コアの側面においても磁束を流入及び流出させることができる。そのため、分割コアに埋め込まれた永久磁石の着磁率を向上させることができ、ロータコア全体の永久磁石の着磁率を向上させることができる。

ところで、磁石埋込型ロータによれば、各分割コアの透磁率が空気よりも高く、こうした分割コア内に永久磁石が埋め込まれている。このため、永久磁石のＮ極から出た磁束がステータコイルを鎖交することなくＳ極に入る短絡磁路（ブリッジ部）がロータコアに形成される。こうした短絡磁路は、各分割コアのうち、永久磁石の周辺部分に形成される。そして、短絡磁路を通る磁束（漏れ磁束）が増えると、磁石磁束の効率が低下する。

そこで、上記磁石埋込型ロータについて、傾斜面は、第１の分割コア及び第２の分割コアにおいて、それぞれに埋め込まれる永久磁石の端部の周辺部分を含む部位の塑性変形により形成されることが有効である。

この構成によれば、分割コアに傾斜面を形成することで、分割コアにおいて、永久磁石の端部の周辺部分を塑性変形させて歪ませることができる。塑性変形によって歪む部位では、分割コアの他の部位に比べて透磁率が低くなるので、短絡磁路による漏れ磁束を減少させることができる。これにより、磁石磁束のさらなる高効率化を図ることができる。

また、上記磁石埋込型ロータにおいて、永久磁石は、ロータコアの径方向に沿って延びる直線部分を備えることが有効である。
上記構成によれば、第１の分割コア及び第２の分割コアにおいて、永久磁石は、その全体が筒状部の周方向にのみ沿うことのない形状であって、筒状部の径方向に沿った直線部分を少なくとも有する。これにより、例えば、第１の分割コア又は第２の分割コアを対象に永久磁石を埋め込むために樹脂材料を射出する射出圧力を第１の分割コア又は第２の分割コアの塑性変形に用いる場合、こうした射出圧力を第１の分割コア又は第２の分割コアの塑性変形に好適に作用させることができる。

本発明によれば、分割コア間の隙間を極力減らすとともに分割コアの寸法管理を容易にすることができる。

磁石埋込型ロータを用いたＩＰＭモータの断面構造を示す断面図。 磁石埋込型ロータの分解斜視構造を示す斜視図。 図２における第１コア部材の分割コアの平面構造を示す拡大図。 図２における第１コア部材の分割コアの正面構造を示す正面図。 磁石素材の射出成形前におけるコア部材の分割コアの正面構造を示す正面図。 磁石埋込型ロータの製造方法で用いる配向着磁装置を示す平面図。 （ａ）は図６の着磁装置におけるＡ矢視図として特にコア空間を模式的に示す図、（ｂ）は図６の着磁装置におけるＡ矢視図として特にコア空間の曲面を模式的に示す図。 （ａ）は磁石埋込型ロータの製造方法についてコア部材を成形する工程を説明する平面図、（ｂ）は図８の着磁装置におけるＢ矢視図。 同じく磁石埋込型ロータの製造方法についてコア部材を成形する工程を説明する平面図。

以下、磁石埋込型ロータの一実施形態について説明する。はじめに、磁石埋込型ロータを用いたＩＰＭモータの構造について説明する。
図１に示すように、このＩＰＭモータは、円筒状のハウジング１の内周面に固定されたステータ２、図示しない軸受けを介してハウジング１により軸線ｍを中心として回転可能に支持される回転軸としてのモータシャフト３、及びモータシャフト３の外周に一体的に取り付けられステータ２の内側に配置されるロータ４を備えている。

ステータ２は、軸線ｍを中心とする円筒状に形成されている。ステータ２は、その軸方向に複数枚の電磁鋼板が積層されてなる。ステータ２の内周面には、径方向内側に向かって延びる１２個のティース２０が形成されている。各ティース２０にはステータコイル２１が巻回されている。

ロータ４は、軸線ｍを中心とする円筒状のロータコア４０、及びロータコア４０の内部に埋め込まれた１０個の永久磁石５０，５１を備えている。
次に、ロータ４の構造を詳細に説明する。

図２に示すように、ロータコア４０は、一対のコア部材４１，４２が軸線ｍに沿った方向に組み付けられてなる。各コア部材４１，４２は、複数枚の電磁鋼板が軸線ｍに沿った方向に積層されてなる。

第１コア部材４１は、軸線ｍを中心とする筒状部４１ａ、及び筒状部４１ａの外周からその径方向に突出する５つの第１の分割コア４１ｂを有している。筒状部４１ａの内部にはモータシャフト３が挿入される。各第１の分割コア４１ｂは、軸線ｍに沿って延びる柱状をなし、筒状部４１ａの周方向に等間隔に配置されている。

筒状部４１ａ及び各第１の分割コア４１ｂの軸線ｍ方向における第１の端面（図２中の上面）は、それぞれ同一平面上に位置しており、１つの端面４１ｇを形成している。また、各第１の分割コア４１ｂの軸線ｍ方向の長さは、筒状部４１ａの軸線ｍ方向の長さの２倍に形成されている。したがって、各第１の分割コア４１ｂの第１の端面（端面４１ｇ）から軸線ｍ方向における真ん中までの領域には、筒状部４１ａが隣接配置されている。また、各第１の分割コア４１ｂの第２の端面（図２中の下端面）は、筒状部４１ａの第２の端面よりも下方に位置している。各第１の分割コア４１ｂの軸線ｍ方向における真ん中（筒状部４１ａの第２の端面）から第２の端面までの部分に囲まれた空間は、挿入部４１ｄとして機能する。

第１コア部材４１を軸線ｍ方向から見て、各第１の分割コア４１ｂは、略扇形状をなしている。第１コア部材４１の周方向において、互いに隣り合う各第１の分割コア４１ｂの間には、５つの隙間が形成されている。これら隙間も、第１コア部材４１を軸線ｍ方向から見たとき、略扇形状をなす。各第１の分割コア４１ｂは全て同じ形状である。第１コア部材４１の周方向において、各第１の分割コア４１ｂの互いに反対側に位置する２つの側面４１ｆ，４１ｆには、それぞれテーパが設けられている。

これら側面４１ｆ，４１ｆは、各第１の分割コア４１ｂの第１の端面（図中上部）から第２の端面（図中下部）へ向かうにつれて、互いに近接するように傾斜している（勾配α）。なお、各側面４１ｆ，４１ｆの傾斜（勾配）は、第１コア部材４１の径方向の外側から内側（筒状部４１ａ）に向かうにつれて徐々に緩くなる。

このため、各第１の分割コア４１ｂの中心角は、各第１の分割コア４１ｂの第１の端面から第２の端面に向かうにつれて徐々に小さくなる。ちなみに、各側面４１ｆ，４１ｆにテーパが設けられない場合、各第１の分割コア４１ｂの中心角は、軸方向全長に亘って一定（ここでは、３６°）である。しかし、上述のように、各側面４１ｆ，４１ｆにテーパが設けられる場合、各第１の分割コア４１ｂの第２の端面の中心角は、３６°よりも小さな角度となる。逆に、各第１の分割コア４１ｂの間の隙間の中心角は、各第１の分割コア４１ｂの第１の端面から第２の端面へ向かうにつれて徐々に大きくなる。

また、上述のように各側面４１ｆ，４１ｆにテーパを設けることによって、各第１の分割コア４１ｂの周方向における長さも異なる。各第１の分割コア４１ｂの第１の端面（端面４１ｇ）における円弧に沿った長さＷ１は、各第１の分割コア４１ｂの第２の端面における長さＷ２よりも長い。各第１の分割コア４１ｂの間の各隙間において、各第１の分割コア４１ｂの第２の端面における円弧に沿った部分の隙間ｄ１は、各第１の分割コア４１ｂの第１の端面における円弧に沿った部分の隙間ｄ２よりも長い。

すなわち、図４に示すように、第１コア部材４１を軸線ｍに直交する径方向から見たとき、各第１の分割コア４１ｂは、その第２の端面に対応する下底から第１の端面に対応する上底に向かって、各側面４１ｆ，４１ｆに対応する脚が互いに離れるように広がる台形形状をなす。なお、図４では、第１コア部材４１をその径方向から見たときに台形形状を呈する各第１の分割コア４１ｂの下底の長さを長さＷ２´、上底の長さを長さＷ１´で示す。各第１の分割コア４１ｂの上底の長さＷ１´は、下底の長さＷ２´よりも長い。

また、上底と下底との両端面を結ぶ２つの脚は、上底及び下底に垂直に交わる直線に対して、角度αだけ傾斜している。この角度αは、各第１の分割コア４１ｂの各側面４１ｆ，４１ｆの勾配αと同じ角度である。これに対して、各第１の分割コア４１ｂの間の各隙間は、筒状部４１ａをその径方向から見たとき、各第１の分割コア４１ｂの第２の端面側（下底）から第１の端面（端面４１ｇ）側（上底）に向かって脚（第１コア部材４１の周方向において対向する側面４１ｆ，４１ｆ）が狭まる台形形状をなす。

図２及び図４に示すように、各第１の分割コア４１ｂには、軸線ｍに沿って貫通する磁石挿入孔４１ｃが形成されている。図３に示すように、第１コア部材４１を軸線ｍに沿った方向から見て、各磁石挿入孔４１ｃは、第１コア部材４１の径方向の外側に向けて開くＶ字状をなしている。磁石挿入孔４１ｃは、筒状部４１ａの径方向に沿って延びる一対の直線部分４１ｈ，４１ｈから構成され、これら直線部分４１ｈ，４１ｈが筒状部４１ａの内周側において所定角度で交わっている。すなわち、このＶ字状は、その全体が筒状部４１ａの周方向にのみ沿うことのない形状であって、筒状部４１ａの径方向に沿った直線部分を少なくとも有する形状の一例である。

各磁石挿入孔４１ｃにおけるＶ字の直線部分４１ｈは、各第１の分割コア４１ｂの円弧面４１ｅの近傍まで延びている。また、各磁石挿入孔４１ｃにおけるＶ字の直線部分４１ｈの幅は、各第１の分割コア４１ｂの円弧面４１ｅに近付くにつれて広くなっている。すなわち、各第１の分割コア４１ｂにおいて、各磁石挿入孔４１ｃにおけるＶ字の２つの直線部分４１ｈ，４１ｈと、それらに近い側の各側面４１ｆ，４１ｆとの間の肉厚は、円弧面４１ｅに近付くにつれて狭くなっている。各第１の分割コア４１ｂにおいて、各側面４１ｆ，４１ｆと円弧面４１ｅとが交差する角部の周辺部分は、周方向における肉厚、及び径方向の肉厚が最も薄い脆弱部である。

また、図４に示すように、各磁石挿入孔４１ｃのＶ字の直線部分において、第１コア部材４１の周方向において互いに対向する２つの内側面のうち、各側面４１ｆ，４１ｆに近い側の内側面４１ｊにはテーパが設けられている。このテーパは、各第１の分割コア４１ｂの第１の端面（図中上部）から第２の端面（図中下部）へ向かうにつれて、対向する内側面に近接するように傾斜している。

これら磁石挿入孔４１ｃには、それぞれ永久磁石５０が挿入されている。第１コア部材４１を軸線ｍに沿った方向から見て、永久磁石５０はＶ字状をなす。各永久磁石５０と各磁石挿入孔４１ｃとの間には、隙間が形成されないことが好ましい。各永久磁石５０はボンド磁石からなり、Ｖ字の内側部分にＮ極が、Ｖ字の外側部分にＳ極が着磁されている。これら永久磁石５０により、各第１の分割コア４１ｂの両側面４１ｆ，４１ｆをつなぐ円弧面４１ｅにＮ極が形成される。

各永久磁石５０の外形形状は、各磁石挿入孔４１ｃの内形形状に対応している。このため、図３に示すように、各第１の分割コア４１ｂを軸線ｍに沿った第１の端面（端面４１ｇ）側から見たとき、各永久磁石５０のＶ字外側面の開き度合（円弧面４１ｅに沿った方向における距離）Ｗ３は、同図に二点鎖線で示される第２の端面における開き度合Ｗ４よりも大きい。

すなわち、図４に示すように、第１コア部材４１をその径方向から見たとき、各永久磁石５０のＶ字における２つの端部５０ａ，５０ａの幅（図中の左右方向における距離）は、各永久磁石５０の第２の端面（図中下面）から第１の端面（図中上面）へ向かうにつれて厚くなっている（台形形状）。

このため、第１コア部材４１をその径方向から見たとき、各永久磁石５０の第１の端面（図中上面）における２つの端部５０ａ，５０ａの外側面間の距離Ｗ３´（図中の左右方向における距離）は、各永久磁石５０の第２の端面（図中下面）における２つの端部５０ａ，５０ａの外側面間の距離Ｗ４´よりも長い。

図２に示すように、第２コア部材４２は、永久磁石５０の磁極配置が逆である点を除いて第１コア部材４１と同様の形状を有している。すなわち第２コア部材４２を軸線ｍに沿った方向から見たとき、各永久磁石５１は、Ｖ字の内側部分にＳ極が、Ｖ字の外側部分にＮ極が着磁されている。これら永久磁石５１により、各第２の分割コア４２ｂの円弧面４２ｅにＳ極が形成される。なお図２では、第２コア部材４２の筒状部を符号４２ａで、各磁石挿入孔を符号４２ｃで、磁石挿入孔４２ｃの直線部分を符号４２ｈで、挿入部を符号４２ｄで、各第２の分割コア４２ｂの周方向において互い反対側に位置する２つの側面を符号４２ｆでそれぞれ示している。また図２では、筒状部４２ａ及び各第２の分割コア４２ｂの第１の端面（図中下面）からなる端面を符号４２ｇで、各永久磁石５１のＶ字における２つの端部を符号５１ａでそれぞれ示している。

一対のコア部材４１，４２は、次のようにして組み立てられる。まず、一対のコア部材４１，４２を軸線ｍに沿った方向において向き合わせる。このとき、軸線ｍに沿った方向において、各第１の分割コア４１ｂが各第２の分割コア４２ｂ間の隙間に対向するように、各第２の分割コア４２ｂが各第１の分割コア４１ｂ間の隙間に対向するように位置を調整する。この状態で一対のコア部材４１，４２を軸線ｍに沿って互いに近接させる。各第１の分割コア４１ｂは各第２の分割コア４２ｂ間の隙間に進入するとともに、各第２の分割コア４２ｂは各第１の分割コア４１ｂ間の隙間に進入する。やがて、筒状部４１ａは挿入部４２ｄ、筒状部４２ａは挿入部４１ｄに挿入される。筒状部４１ａと筒状部４２ａとが軸線ｍ方向において当接するまで一対のコア部材４１，４２は近接される。

軸線ｍ方向において互いに逆向きの勾配αを有する各第１の分割コア４１ｂの側面４１ｆと、各第２の分割コア４２ｂの側面４２ｆとは、筒状部４１ａと筒状部４２ａとが当接するタイミングで、互いにわずかに摺動しながら接触する。筒状部４１ａと筒状部４２ａとが当接した状態において、各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとは、ロータコア４０（一対のコア部材４１，４２）の周方向において交互に隣接する。各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとの間には、基本的には隙間は形成されない。また、筒状部４１ａと筒状部４２ａとが当接することにより軸線ｍを中心とする一つながり（一連）の円筒が形成される。このように一対のコア部材４１，４２を組み立てることにより全体として円筒状のロータ４が構成される。また、ロータ４は、その軸線ｍを中心とする周方向に沿ってＮ極及びＳ極を交互に有する１０極構造をなす。

このように構成されたロータ４を有するＩＰＭモータでは、図１に示したステータコイル２１に交流電流が供給されると、回転磁界が形成される。この回転磁界と、各永久磁石５０及び各永久磁石５１により形成される磁界とが作用することによりロータ４にトルクが付与され、モータシャフト３が回転する。

次に、ロータ４の製造方法の概略を説明する。なお、以下の説明では、図１〜図４に示される組み立て後のロータ各部に対応する部材及び構成に「´（ダッシュ）」を付して区別する。

図５に示すように、ロータ４の製造に際してはまず、所定形状に型抜きされた電磁鋼板を積層することにより第１コア部材４１´を成形する。この成形時において、第１コア部材４１´を軸線ｍに直交する径方向から見たとき、各第１の分割コア４１ｂ´は、長方形状をなしている。各第１の分割コア４１ｂ´の幅（図中左右方向の長さ）は、軸線ｍに沿った方向における全長に亘って長さＷ２´（一定）である。すなわち、各第１の分割コア４１ｂ´の２つの側面４１ｆ´，４１ｆ´は、平行な面（軸線ｍに対して傾斜しない面）となる。

また、図５に示すように、この成形時において、第１コア部材４１´をその径方向から見たとき、各磁石挿入孔４１ｃ´の外幅Ｗ４´及び内幅Ｗ６´は、軸線ｍ方向の全長に亘って一定である。第２コア部材４２´は、第１コア部材４１´と同様の形状を有している。なお図５では、第２コア部材４２´の各磁石挿入孔を符号４２ｃ´で、各第２の分割コア４２ｂの周方向において互い反対側に位置する２つの側面を符号４２ｆ´でそれぞれ示している。その後、成形した第１コア部材４１´及び第２コア部材４２´の各磁石挿入孔４１ｃ´，４２ｃ´に着磁前の磁石素材を射出成形するとともに、配向着磁装置を用いて磁石素材の配向及び着磁を行う。その後、図２に示される状態とされた一対のコア部材４１，４２を組み付ければロータ４の製造は完了となる。

次に、配向着磁装置６０の構成について説明する。
図６に網かけして示すように、配向着磁装置６０には、第１コア部材４１´を配置する空間Ｇが形成されている。第１コア部材４１´は、各第１の分割コア４１ｂ´における挿入部４１ｄ´を構成する部分（筒状部４１ａ´に対して軸方向へ突出する部分）から空間Ｇに挿入される。第１コア部材４１´の挿入方向から見て、空間Ｇの略中心には、第１コア部材４１´の位置決めを行う位置決めピンＧａが設けられている。位置決めピンＧａは、モータシャフト３と同形状をなしている。また、空間Ｇは、位置決めピンＧａを中心に第１コア部材４１´の筒状部４１ａ´が挿入される土台部Ｇｂ、及び土台部Ｇｂの外周から位置決めピンＧａの径方向外側に突出する５つのコア空間Ｇｃを有している。各コア空間Ｇｃは、土台部Ｇｂを中心に等間隔に形成されている。各コア空間Ｇｃには、各第１の分割コア４１ｂ´が配置される。なお、各コア空間Ｇｃは、土台部Ｇｂよりも深く形成されている。

配向着磁装置６０は、位置決めピンＧａの周方向に互いに隣接する各コア空間Ｇｃの間に配置される複数の第１着磁ヨーク６１、各コア空間Ｇｃに対して位置決めピンＧａの径方向外側に対向配置される複数の第２着磁ヨーク６２、並びに第１着磁ヨーク６１及び第２着磁ヨーク６２の間に配置される複数の永久磁石６３を備えている。

第１着磁ヨーク６１は、位置決めピンＧａの周方向における各コア空間Ｇｃの間の隙間を埋めるように配置される内側部分６１ａと、同内側部分６１ａから位置決めピンＧａの径方向外側に向かって伸びる外側部分６１ｂとを有している。内側部分６１ａ及び外側部分６１ｂは、それぞれコア空間Ｇｃに配置される各第１の分割コア４１ｂ´の軸方向（紙面に直交する方向）と同程度の軸方向長さを有している。内側部分６１ａの外側部分６１ｂと反対側の側面は、土台部Ｇｂに配置される筒状部４１ａ´の周面に対応する凹状の曲面をなしている。第１着磁ヨーク６１の外側部分６１ｂは、位置決めピンＧａの径方向外側に向かうほど先鋭に形成されている。

第２着磁ヨーク６２は、各コア空間Ｇｃに各第１の分割コア４１ｂ´が配置される場合においてＶ字状の磁石素材５２の内側面に対向する領域に配置されている。第２着磁ヨーク６２も、着磁ヨーク６１と同様に、コア空間Ｇｃに配置される各第１の分割コア４１ｂ´の軸方向と同程度の軸方向長さを有している。第２着磁ヨーク６２の各磁石素材５２に対向する側面は、各第１の分割コア４１ｂ´の円弧面４１ｅ´に対応する凹状の曲面をなしている。また、第２着磁ヨーク６２も、第１着磁ヨーク６１と同様に、位置決めピンＧａの径方向外側に向かうほど先鋭に形成されている。

永久磁石６３は、第１着磁ヨーク６１に隣接する第１永久磁石６３ａと、第２着磁ヨーク６２に隣接する第２永久磁石６３ｂとからなる。第１永久磁石６３ａ及び第２永久磁石６３ｂは位置決めピンＧａの周方向において互いに隣接している。第１永久磁石６３ａは、第１着磁ヨーク６１に隣接する部分がＮ極となっており、第２永久磁石６３ｂに隣接する部分がＳ極となっている。第２永久磁石６３ｂは、第２着磁ヨーク６２に隣接する部分がＳ極となっており、第１永久磁石６３ａに隣接する部分がＮ極となっている。これにより各永久磁石６３は、第１着磁ヨーク６１を挟んでＮ極同士で対向するように、また第２着磁ヨーク６２を挟んでＳ極同士で対向するように配置されている。なお、各着磁ヨーク６１，６２と同様に、第１永久磁石６３ａ及び第２永久磁石６３ｂも、それぞれコア空間Ｇｃに配置される各第１の分割コア４１ｂ´の軸方向と同程度の軸方向長さを有している。

各コア空間Ｇｃに各第１の分割コア４１ｂ´が配置されたとき、第１永久磁石６３ａ及び第２永久磁石６３ｂの各第１の分割コア４１ｂ´側の側面は、それぞれ各コア空間Ｇｃに配置される各第１の分割コア４１ｂ´の円弧面４１ｅ´に対応する凹状の曲面をなしている。これら凹状の曲面、及び第２着磁ヨーク６２の凹状の曲面は、コア空間Ｇｃの周方向において互いに連続する一つの曲面７１を構成する。したがって、各コア空間Ｇｃは、第１着磁ヨーク６１の内側部分６１ａ、第２着磁ヨーク６２、及び永久磁石６３によって区画されているとも言える。

各コア空間Ｇｃは、図２に示される製造完了後の各第１の分割コア４１ｂの外形形状に対応している。換言すれば、各コア空間Ｇｃの外形形状が各第１の分割コア４１ｂの外形形状に対応するように、第１着磁ヨーク６１、第２着磁ヨーク６２、及び永久磁石６３の形状が設定されている。すなわち、第１着磁ヨーク６１の内側部分６１ａにおいて、位置決めピンＧａの周方向において互いに反対側に位置する２つの側面には、それぞれ傾斜面７０が設けられている。

図７（ａ）に示すように、これら傾斜面７０は、各第１の分割コア４１ｂ´の挿入方向と反対側（図６中、紙面裏側から紙面表側へ向かう方向）へ向けて互いに離反するように傾斜している。傾斜面は、図２に示される製造完了後の第１コア部材４１における各側面４１ｆ，４１ｆと同様の勾配αを有している。

また、位置決めピンＧａの周方向において、各コア空間Ｇｃを介して隣り合う２つの傾斜面７０，７０の間の距離は、次の通りである。
図７（ａ）に（図６に矢印Ａで）示すように、各コア空間Ｇｃの径方向に沿った外側から見たとき、両傾斜面７０，７０の最下部間の直線距離は、図４に示される製造完了後の各第１の分割コア４１ｂにおける両側面４１ｆ，４１ｆの最下部間（第２の端面側）の長さＷ２´と同じである。また、両傾斜面７０，７０の最上部間の直線距離は、図４に示される製造完了後の各第１の分割コア４１ｂにおける両側面４１ｆ，４１ｆの最上部間（第１の端面（端面４１ｇ）側）の長さＷ１´と同じである。これにより、各コア空間Ｇｃは、位置決めピンＧａの径方向から見たとき、図４で示した各第１の分割コア４１ｂと同様の台形形状をなす。

図７（ｂ）に示すように、曲面７１の最上部の曲線長さは、図３に示される製造完了後の各第１の分割コア４１ｂにおける最上部（第１の端面（端面４１ｇ）側）の円弧面４１ｅに沿った長さＷ１と同じである。曲面７１の最下部の曲線長さは、図３に示される製造完了後の各第１の分割コア４１ｂにおける最下部（第２の端面側）の円弧面４１ｅに沿った長さＷ２と同じである。そして、各コア空間Ｇｃの形状は、その周方向において対向する２つの傾斜面７０，７０及び曲面７１の形状に応じたものとなる。

次に、ロータ４の製造方法において、各コア部材４１´，４２´の成形が完了した後の工程について詳細に説明する。当該後の工程には、大きく３つの工程がある。
図８（ａ）に示すように、まず第１の工程では、配向着磁装置６０の空間Ｇに第１コア部材４１´を配置する。このとき、空間Ｇの各コア空間Ｇｃに各第１の分割コア４１ｂ´を挿入しつつ、空間Ｇの土台部Ｇｂに第１コア部材４１´の筒状部４１ａ´を挿入する。筒状部４１ａ´の挿入に伴い、筒状部４１ａ´には位置決めピンＧａが挿入される。またこのとき、図８（ｂ）に示すように、各第１の分割コア４１ｂ´と２つの第１着磁ヨーク６１との間には、傾斜面７０に応じた隙間が形成される。

第２の工程では、第１コア部材４１´の各磁石挿入孔４１ｃ´に磁石素材５２を各第１の分割コア４１ｂ´の第１の端面（端面４１ｇ）側から射出する。該磁石素材５２の射出圧力により、各第１の分割コア４１ｂ´（各磁石挿入孔４１ｃ´）は位置決めピンＧａの周方向（図８（ａ）中、矢印方向）に膨らみ塑性変形する（歪む）。これは各第１の分割コア４１ｂ´と第１着磁ヨーク６１との間に隙間が存在するからである。

この第２の工程では、配向着磁装置６０（正確には第１着磁ヨーク６１、第２着磁ヨーク６２、及び永久磁石６３）が金型となり、各第１の分割コア４１ｂ´は第１着磁ヨーク６１、第２着磁ヨーク６２、及び永久磁石６３により構成されるコア空間Ｇｃの形に倣う。例えば、傾斜面７０に倣って、各第１の分割コア４１ｂ´の周方向における２つの側面４１ｆ´，４１ｆ´が勾配αを有する傾斜面に形成される。

この第２の工程を経ることにより、図２等で示した各第１の分割コア４１ｂを有する第１コア部材４１の形状が成形される。こうした塑性変形は、各第１の分割コア４１ｂ´の側面４１ｆ´と円弧面４１ｅ´との交差する周辺部位である脆弱部が中心となってなされる。脆弱部は、各第１の分割コア４１ｂ´における他の部位よりも厚みが薄く脆弱だからである。

第３の工程では、各第１の分割コア４１ｂに射出される各磁石素材５２を配向及び着磁する。図９に破線の矢印で示すように、配向着磁装置６０において、各磁石素材５２に対してＶ字の外側から内側に向かう磁路が形成される。なお図９では、便宜上、一つの第１の分割コア４１ｂに形成される磁路のみを代表して示す。この第３の工程を経て磁石素材５２の配向が行われ、磁石素材５２のＶ字の内側部分がＮ極に、Ｖ字の外側部分がＳ極に着磁される。こうした第３の工程を経て磁石素材５２が永久磁石５０となり、第１コア部材４１の成形が完了する。この後、配向着磁装置６０の空間Ｇから成形の完了した第１コア部材４１が取り出される。

なお第２コア部材４２を成形する際には、図９に示した配向着磁装置６０に対して第１永久磁石６３ａ及び第２永久磁石６３ｂのそれぞれの磁極配置が逆に設定された配向着磁装置を用いて、第１の工程及び第２の工程を経て、第２コア部材４２に射出される着磁前の磁石素材を着磁する。成形の完了した第１コア部材４１及び第２コア部材４２を組み付けることでロータ４の製造が完了する。

以上に説明したロータ４及びロータ４の製造方法によれば、以下の（１）〜（４）に示す作用及び効果を得ることができる。
（１）第１コア部材４１及び第２コア部材４２を組み付けるとき、各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとが互いに対向する各側面４１ｆ，４２ｆ（傾斜面）に沿って組み付けられる。すなわちこの場合、各側面４１ｆ，４２ｆが楔として機能し、各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとの隙間の公差が第１コア部材４１及び第２コア部材４２の組み付けによって効果的に吸収される。そのため、第１コア部材４１及び第２コア部材４２の組み付け易さを考慮して各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとの寸法を設定したとしても、第１コア部材４１及び第２コア部材４２を組み付けた際には各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとの隙間を極力減らすことができる。したがって、各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂ同士の対向面（各側面４１ｆ，４２ｆ）を軸線ｍに沿って形成する従来に比べて、各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとの隙間等の寸法管理を容易にすることができる。

また、第１コア部材４１及び第２コア部材４２を組み付けた際に各第１の分割コア４１ｂと各第２の分割コア４２ｂとの隙間を極力減らすことによって、磁石磁束の高効率化を図ることができ、モータの高トルク化に寄与する。

また、各コア部材４１，４２を製造する際、各永久磁石５０，５１の射出成形時の圧力を利用して、各第１の分割コア４１ｂ又は各第２の分割コア４２ｂを金型となる配向着磁装置６０に倣わせるだけで、傾斜面である各側面４１ｆ，４２ｆを容易に形成することができる。またさらに、第１の分割コア４１ｂ及び第２の分割コア４２ｂの各側面４１ｆ，４２ｆが傾斜面であることにより、各コア部材４１，４２を配向着磁装置６０から容易に取り出すことができる。各コア部材４１，４２の勾配αは抜き勾配としても作用する。

（２）第１コア部材４１の周方向において、各第１の分割コア４１ｂ間には、隙間が形成されている。このため、各第１の分割コア４１ｂに射出される磁石素材５２を着磁する際、各第１の分割コア４１ｂの円弧面４１ｅだけでなく、各第１の分割コア４１ｂの側面４１ｆにおいても磁束を流入及び流出させることができる。また同様の効果を第２コア部材４２でも得ることができる。そのため、第１コア部材４１及び第２コア部材４２に埋め込まれた各永久磁石５０，５１の着磁率を向上させることができ、ロータコア４０全体の永久磁石の着磁率を向上させることができる。

（３）ところで、ロータ４によれば、各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂの透磁率が空気よりも高く、こうした分割コア内に各永久磁石５０，５１が埋め込まれている。このため、各永久磁石５０，５１のＮ極から出た磁束がステータコイル２１を鎖交することなくＳ極に入る短絡磁路（図３中、破線で示すブリッジ部）がロータコア４０（各コア部材４１，４２）に形成される。こうした短絡磁路は、各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂのうち、各永久磁石５０，５１の両端部５０ａ，５１ａの周辺部分に形成される。そして、短絡磁路を通る磁束（漏れ磁束）が増えると、磁石磁束の効率が低下する。

その点、本例の製造方法によれば、各第１の分割コア４１ｂに傾斜面を設けることで、各第１の分割コア４１ｂにおいて、各側面４１ｆ，４１ｆと各円弧面４１ｅとの交差する周辺部分を塑性変形させて歪ませることができる。塑性変形によって歪む部分では、各第１の分割コア４１ｂの他の部位に比べて透磁率が低くなるので、短絡磁路による漏れ磁束を減少させることができる。また同様の効果が第２コア部材４２でも得られる。これにより、磁石磁束のさらなる高効率化を図ることができる。

（４）各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂにおいて、各永久磁石５０，５１は、その全体が各筒状部４１ａ，４２ａの周方向にのみ沿うことのない形状であって、各筒状部４１ａ，４２ａの径方向に沿った部位を少なくとも有する。これにより、磁石素材５２の射出圧力を各第１の分割コア４１ｂ´及び各第２の分割コア４２ｂ´の塑性変形に好適に作用させることができる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・各コア部材４１，４２に埋め込まれた各永久磁石５０，５１の形状や配置は適宜変更可能である。また、各永久磁石５０，５１の筒状部４１ａの軸方向に直交する断面形状は、例えばＵ字状であってもよい。ただし、磁石素材５２の射出圧力が各第１の分割コア４１ｂ´及び各第２の分割コア４２ｂ´の塑性変形に好適に作用する観点からすれば、各永久磁石５０，５１は、その全体が筒状部４１ａの周方向にのみ沿うことのない形状であって、筒状部径方向に沿った部位を少なくとも有する形状をなしていることが好ましい。

・本例の製造方法においては、各コア部材４１，４２の形を成形して磁石素材の射出を完了するまでの工程を、配向着磁装置６０とは別に空間Ｇ（コア空間Ｇｃ）が形成された専用の金型を用いて行うようにしてもよい。例えば、こうした専用の金型を各着磁ヨーク６１，６２よりも硬質の材料で構成することで、各コア部材４１，４２の成形と磁石素材の配向及び着磁を同一の配向着磁装置６０を用いて行うよりも、配向着磁装置６０の耐久性の向上を図ることができる。

・各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂにおける各側面４１ｆ，４２ｆの傾斜は、予め傾斜を形成するように型抜きされた電磁鋼板を積層することで実現してもよい。これによれば、上記（１），（２），（４）の効果を少なくとも奏する。

・ロータ４を構成するコア部材の個数を３つ以上にしてもよい。この場合、ロータ４の磁極数を上記実施形態における１０極よりも多くしたとしても、一つのコア部材当たりの分割コアの数を減少させることができる。すなわち、一つのコア部材において、着磁ヨークを配置する隙間を多く確保することができるので、着磁ヨークの配置の妨げになることも抑制される。

・一つのコア部材当たりの分割コアの数は適宜変更可能である。例えば、一つのコア部材当たり一つの分割コアとすることもできる。この場合のコア部材は、筒状部を有していても有していなくてもよい。ここで、上記実施形態同様、磁極数が１０極の場合、コア部材の個数も１０個必要となり、コア部材の個数が２個である場合に比べて各分割コアの隙間の公差が重畳的に大きくなる。ただし、コア部材の個数に関係なく、各分割コアに設けられる傾斜面（各側面４１ｆ，４２ｆ）により各分割コア間の隙間の公差を効果的に吸収することができる。

・各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂにおける各側面４１ｆ，４２ｆの傾斜は、金型からの取り出しが可能であれば２段階以上の勾配を組み合わせてもよい。
・各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂの各側面４１ｆ，４２ｆは、これらの全てに傾斜面が設けられていなくてもよく、各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂの少なくとも一対の側面４１ｆ，４２ｆに傾斜面が設けられていればよい。この場合であっても、各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂ同士の対向面を軸線ｍに沿って形成する従来に比べて有利な効果を奏する。

・上記実施形態の配向着磁装置６０の構成は適宜変更可能である。例えば、第１着磁ヨーク６１の配置箇所に永久磁石のＮ極又はＳ極を配置することで、第１着磁ヨーク６１及び第２着磁ヨーク６２を排除してもよい。その他、永久磁石６３を一対の永久磁石６３ａ，６３ｂで構成する必要はなく、一つの永久磁石から構成されるものであってもよい。また、着磁用の永久磁石を用いるのではなく、着磁コイルを用いてもよい。

・上記実施形態では、各永久磁石５０，５１としてボンド磁石を用いたが、例えば焼結磁石や圧縮成形磁石等を用いてもよい。焼結磁石を用いる場合、上記実施形態の第２の工程では、各磁石挿入孔４１ｃ´，４２ｃ´に焼結磁石を挿入した後、各磁石挿入孔４１ｃ´，４２ｃ´における焼結磁石との隙間をボンド磁石等の樹脂材料（射出成形）で埋めることで、各分割コア４１ｂ´，４２´に焼結磁石を埋め込む。この射出時の圧力により各第１の分割コア４１ｂ´及び各第２の分割コア４２ｂ´が塑性変形して各第１の分割コア４１ｂ及び各第２の分割コア４２ｂの形状が金型の形状に倣う。

・各磁石挿入孔４１ｃ，４２ｃには、スキューを設けるようにしてもよい。
・上記実施形態では、磁石素材５２の配向及び着磁を行う配向着磁装置について説明したが、磁石素材５２の配向のみ又は着磁のみを行う装置であってもよい。

・上記実施形態では、１０極１２スロットのＩＰＭモータを用いたが、極数及びスロット数はこれに限定されるわけではなく、任意に設定可能である。
・コア部材４１，４２の材質は電磁鋼板に限定されない。例えば、電磁軟鉄等の軟磁性体を用いることもできる。

・上記実施形態は、ＩＰＭロータを用いたモータとして実現したが、ＩＰＭロータを用いた発電機として実現してもよい。

３…モータシャフト（回転軸）、４…磁石埋込型ロータ、４０…ロータコア、４１（４１´），４２（４２´）…コア部材、４１ａ，４２ａ…筒状部、４１ｂ（４１ｂ´），４２ｂ（４２ｂ´）…分割コア、４１ｅ，４２ｅ…円弧面、４１ｆ，４２ｆ…側面（傾斜面）、４１ｈ，４２ｈ…直線部分、５０，５１…永久磁石、５０ａ，５１ａ…永久磁石の端部、５２…磁石素材、６０…配向着磁装置（金型）。

Claims (5)

1. 円筒状のロータコアと、
   前記ロータコアに埋め込まれる永久磁石と、を備え、
   前記ロータコアは、前記永久磁石が埋め込まれた外側部分にＮ極を有する第１の分割コア、及び前記永久磁石が埋め込まれた外側部分にＳ極を有する第２の分割コアがロータコアの周方向に交互に隣接するように組み付けられてなり、
   前記第１の分割コアの前記第２の分割コアと対向する面の少なくとも１面は、前記ロータコアの軸方向一方側に向く傾斜面であり、
   前記第２の分割コアの前記第１の分割コアの前記傾斜面と対向する面は、ロータコアの軸方向他方側に向く傾斜面である、磁石埋込型ロータ。
2. 前記ロータコアが一体となって回転可能に外挿される回転軸が挿入される筒状部をそれぞれに有する複数のコア部材を備え、
   前記複数のコア部材の各筒状部の外周には、少なくとも２つの分割コアが前記ロータコアの周方向に隙間をあけて配置され、
   それぞれの前記分割コアは、前記第１の分割コア及び前記第２の分割コアのいずれかであり、
   前記ロータコアは、前記複数のコア部材の各筒状部が同一直線上に配置されるとともに、前記コア部材の分割コアと他のコア部材の分割コアとが前記ロータコアの周方向において隣接するように前記複数のコア部材が組み付けられて構成される請求項１に記載の磁石埋込型ロータ。
3. 前記傾斜面は、前記第１の分割コア及び前記第２の分割コアにおいて、それぞれに埋め込まれる前記永久磁石の端部の周辺部分を含む部位の塑性変形により形成される請求項１又は請求項２に記載の磁石埋込型ロータ。
4. 前記永久磁石は、前記ロータコアの径方向に沿って延びる直線部分を備える請求項２又は請求項３に記載の磁石埋込型ロータ。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の磁石埋込型ロータの製造方法であって、
   前記永久磁石の埋め込み前の前記第１の分割コア又は前記第２の分割コアを金型に配置する第１の工程と、
   前記金型に配置された前記第１の分割コア又は前記第２の分割コアを対象に前記永久磁石を埋め込むために樹脂材料を射出する第２の工程と、を含み、
   前記第２の工程において、前記樹脂材料の射出圧力により、前記金型に配置された前記第１の分割コア又は前記第２の分割コアを膨らませ前記金型に倣わせることで前記傾斜面を形成する磁石埋込型ロータの製造方法。