JP2017143698A - 埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心力に対する強度を高めること。【解決手段】第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとによって、ロータユニットの１つの磁極が構成されている。第１部分４０の内周面４０ａ側および第２部分５０の内周面５０ａ側において、結合部ＣＯＮには、凹部ＣＰが形成されている。一方、第１部分４０の外周面４０ｂおよび第２部分５０の外周面５０ｂ側において、結合部ＣＯＮには、凸部ＰＰが形成されている。第１部分４０の内周面４０ａのうち上記凹部ＣＰを区画する部分の一部であるコア保持部４２は、コア２０側が径方向Ｄｒ内側となるようにしてコア２０に接触している。第１部分４０の外周面４０ｂのうち凸部ＰＰを区画する部分の一部である磁石保持部４４は、コア２０側が径方向Ｄｒ外側となるようにしてコア２０に接触している。【選択図】図２

Description

本発明は、磁性体からなるコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、複数個が前記コアの軸方向において連結されてまたは単一でロータを構成する埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法に関する。

たとえば特許文献１には、コアに、Ｕ字状の永久磁石が４個埋め込まれた埋込磁石型ロータが記載されている。

特開２０１４−５７４４３号公報

ところで、上記コアのうち永久磁石に対して径方向外側に位置する部分と、コアのうち永久磁石よりも径方向内側に位置する部分とは、永久磁石の径方向外側の端部に対向する部分（ブリッジ部）によって結合しているに過ぎない。このため、ブリッジ部が遠心力に対して強度が低い部分となり、ロータが高速で回転することにより、ブリッジ部が径方向外側に変位することが懸念される。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、遠心力に対する強度を高めることができるようにした埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．埋込磁石型ロータユニットにおいて、磁性体からなるコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、複数個が前記コアの軸方向において連結されてまたは単一でロータを構成する埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記ロータの特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記コアの周方向における前記特定の磁極の一対の端部の一方から延びる第１部分と前記一対の端部の他方から延びる第２部分とが互いに結合されたものであって且つ、前記第１部分および前記第２部分のうち前記特定の磁極を構成する特定面側にコア保持部が形成されており、前記特定面に対向する対向面側に磁石保持部が形成されており、前記コア保持部は、当該コア保持部側が前記コアの径方向外側であって且つ前記コア側が径方向内側となるようにして前記コアと前記永久磁石とが接触する部分であり、前記磁石保持部は、当該磁石保持部側が径方向内側であって且つ前記コア側が径方向外側となるようにして前記コアと前記永久磁石とが接触する部分であり、前記永久磁石において前記磁石保持部と前記コア保持部とが互いに結合されている。

ロータの磁極はステータに対向するため、上記特定面は、対向面よりも径方向外側の面となる。このため、対向面の径方向内側には、コアが存在し、このコアは、回転軸に固定可能な部分となる。ここで、上記構成では、対向面には磁石保持部が形成されており、磁石保持部は、コア側が径方向外側となるようにしてコアに接触している。このため、ロータの回転に伴って対向面を形成する永久磁石に遠心力が加わる場合、コアが磁石保持部を介して遠心力とは逆側の力を及ぼす。

また、上記構成では、特定面にはコア保持部が形成されており、コア保持部は、コア側が径方向内側となるようにしてコアに接触している。このため、ロータの回転に伴って永久磁石よりも径方向外側のコアの部分に遠心力が加わる場合、コアは、コア保持部から遠心力とは逆側に力を及ぼされる。

そして、コア保持部と磁石保持部とが互いに結合されているため、特定の磁極を構成する永久磁石と、同永久磁石よりも径方向外側に位置するコアとは、同永久磁石よりも径方向内側に位置するコアによって遠心力に抗する力を及ぼされる。したがって、遠心力に対する強度を高めることができる。

２．上記１記載の埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記第１部分および前記第２部分は、前記コアの径方向内側に延びて径方向内側において互いに結合されており、前記特定面は、前記コアの周方向において前記第１部分および前記第２部分が互いに対向する部分である前記第１部分の内周面および前記第２部分の内周面であり、前記対向面は、前記第１部分の外周面および前記第２部分の外周面である。

上記構成では、第１部分の内周面および第２部分の内周面によって挟まれた部分のコアと回転中心側のコアとの結合力が弱くなりやすい。そして、これは、永久磁石が遠心力によって径方向外側に変位しようとするのに抗する強度が低くなりやすいことを意味する。このため、上記構成では、磁石保持部およびコア保持部の利用価値が特に大きい。

３．上記２記載の埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方の前記外周面には凸部が形成されて且つ該少なくとも一方の前記内周面には凹部が形成され、前記凸部によって前記磁石保持部が形成され、前記凹部によって前記コア保持部が形成されている、または前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方の前記外周面には凹部が形成されて且つ該少なくとも一方の前記内周面には凸部が形成され、前記凹部によって前記磁石保持部が形成され、前記凸部によって前記コア保持部が形成されている。

上記構成では、特定の磁極を構成する永久磁石のうち凸部を形成する部分や凹部を形成する部分によってコア保持部や磁石保持部を形成することができる。さらに、上記構成では、内周面に凹部が形成されて外周面に凸部が形成されるか、内周面に凸部が形成されて外周面に凹部が形成されるかするため、内周面および外周面の双方を凹部とする場合と比較すると、内周面と外周面とを結んで永久磁石を横断する線の長さが過度に短くなることを抑制することができる。また、内周面および外周面の双方を凸部とする場合と比較すると、内周面と外周面とを結んで永久磁石を横断する線の長さが過度に長くなることを抑制することができる。

４．上記２または３記載の埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記第１部分と前記第２部分とは、前記特定の磁極の中央の結合部において結合されており、前記磁石保持部および前記コア保持部は、前記結合部における前記内周面および前記外周面のそれぞれに形成された凸部および凹部の少なくとも一方によって形成されている。

上記構成では、結合部に凹部および凸部の少なくとも一方を形成することによって、第１部分および第２部分と、第１部分の内周面に対向するコアおよび第２部分の内周面に対向するコアとを、コアの周方向におけるそれらの中央部において保持することができる。

５．上記３記載の埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記第１部分と前記第２部分とは、前記特定の磁極の中央の結合部において結合されており、前記凹部および前記凸部は、前記第１部分および前記第２部分のうちの前記結合部以外の部分であって且つ、当該ロータユニットの回転中心および前記結合部を結ぶ線に対して線対称となる前記第１部分および前記第２部分のそれぞれの位置に形成されている。

上記構成では、第１部分および第２部分に、凹部や凸部が、線対称となるように形成されているため、凹部や凸部を形成することによって、永久磁石に起因してステータコイルを鎖交する鎖交磁束が基本波からずれることを抑制することができる。

６．上記１〜５のいずれか１つに記載の埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記永久磁石の磁石材料は、磁粉と樹脂との混合物である。
上記構成では、磁石材料を磁粉と樹脂との混合物とするために、永久磁石の形状を比較的容易に任意の形に形成しやすい。このため、コア保持部や磁石保持部を比較的容易に形成することができる。

７．上記６項に記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記コアにおける前記永久磁石の挿入孔に前記磁石材料を充填する充填工程と、前記挿入孔に充填された前記磁石材料に磁場を印加する着磁工程と、を有する。

上記方法によれば、コアを金型として磁石を成形することができ、ひいては、コア保持部および磁石保持部とコアとを密着させることが容易となる。

第１の実施形態にかかるロータユニットの構成を示す斜視図。 同実施形態にかかるロータユニットの断面図。 同実施形態にかかるロータユニットの製造工程を示す斜視図。 第２の実施形態にかかるロータユニットの断面図。 第３の実施形態にかかるロータユニットの断面図。 第４の実施形態にかかるロータユニットの断面図。 上記実施形態の変形例にかかるロータユニットの断面図。 上記実施形態の変形例にかかるロータユニットの断面図。 上記実施形態の変形例にかかるロータユニットの断面図。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施形態の変形例にかかるロータユニットの断面図。 上記実施形態の変形例にかかるロータユニットの断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、埋込磁石型ロータユニットにかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すロータユニット１０は、埋込磁石同期機（ＩＰＭＳＭ）を構成する。このＩＰＭＳＭは、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に内蔵されるものである。ロータユニット１０は、円筒状をなしている。本実施形態にかかるロータユニット１０は、回転軸の方向（軸方向Ｄａ）に複数個連結することによって、または単一でロータを構成する。

ロータユニット１０は、コア２０と永久磁石３０とを備えている。コア２０は、珪素鋼板等の電磁鋼板を複数積層して形成されている。コア２０は、その軸方向Ｄａに貫通する第１挿入孔２２および第２挿入孔２４を、１０個ずつ備えている。第１挿入孔２２には、永久磁石３０の第１部分４０が充填されており、第２挿入孔２４には、永久磁石３０の第２部分５０が充填されている。

第１部分４０および第２部分５０は、径方向Ｄｒに延びており、径方向Ｄｒの内側の結合部ＣＯＮにおいて結合されている。なお、径方向Ｄｒは、図１に示すロータユニット１０の回転中心Ｏから放射状に延びる任意の方向のことであるが、図１には、特に、回転中心Ｏから図中左側に進む方向を径方向Ｄｒとして例示している。互いに結合している一対の第１部分４０および第２部分５０の、軸方向Ｄａに直交する断面の形状は、略Ｕ字状の形状である。隣接する一対の第１部分４０および第２部分５０の組は、コア２０の周方向Ｄｃにおいて均等に配置されている。なお、コア２０の周方向Ｄｃとは、軸方向Ｄａにおけるコア２０の断面の外周が円であるとした場合のその各点での接線方向のことである。このため、周方向Ｄｃは、周方向Ｄｃを定義する位置に応じて変化するものであるが、図１においては、特に、コア２０のうちの図中下側の位置における周方向Ｄｃを模式的に例示している。

図２に、ロータユニット１０の軸方向Ｄａに直交する断面を示す。図２に示すように、第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとは、周方向Ｄｃにおいて互いに対向しており、それら互いに対向した第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとによって、ロータユニット１０の１つの磁極が構成されている。図２には、第１部分４０および第２部分５０の配向方向Ｄｍを模式的に示している。ここで、配向方向とは、永久磁石３０の磁気モーメントの方向に平行な方向のこととする。

なお、図２においては、磁極ＭＰ１を構成する第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとがＮ極を構成していることを示している。すなわち、磁極ＭＰ１はＮ極である。図２には、磁極ＭＰ１を構成する第２部分５０に隣接する第１部分４０の内周面４０ａが、磁極ＭＰ１に隣接するＳ極の磁極ＭＰ２を構成することが記載されている。このように、本実施形態では、磁極ＭＰ１を構成する第１部分４０の内周面４０ａに対向する外周面４０ｂや第２部分５０の内周面５０ａに対向する外周面５０ｂは、ロータユニット１０の磁極を構成しない。

コア２０のうち、径方向Ｄｒの外側（Ｄｒｏ）における第１部分４０の端面４０ｃに対向する部分と、径方向Ｄｒ外側における第２部分５０の端面５０ｃに対向する部分とは、厚さ（径方向Ｄｒの長さ）が最も短くなっている。

第１部分４０の内周面４０ａ側および第２部分５０の内周面５０ａ側において、結合部ＣＯＮには、凹部ＣＰが形成されている。凹部ＣＰは、蟻溝となっており、凹部ＣＰには、コア２０が嵌め込まれている。一方、第１部分４０の外周面４０ｂ側および第２部分５０の外周面５０ｂ側において、結合部ＣＯＮには、凸部ＰＰが形成されている。コア２０のうち凸部ＰＰを囲む部分は、蟻溝形状の凹部となっており、この凹部に凸部ＰＰが嵌め込まれている。

第１部分４０の内周面４０ａのうち上記凹部ＣＰを区画する部分の一部であるコア保持部４２は、コア２０側が径方向Ｄｒ内側（Ｄｒｉ）となるようにしてコア２０に接触している。これは、凹部ＣＰ以外の第１部分４０の内周面４０ａが、コア２０側が径方向Ｄｒ外側（Ｄｒｏ）となるようにしてコア２０に接触しているのと対照的である。同様、第２部分５０の内周面５０ａのうち上記凹部ＣＰを区画する部分の一部であるコア保持部５２は、コア２０側が径方向Ｄｒ内側（Ｄｒｉ）となるようにしてコア２０に接触している。

一方、第１部分４０の外周面４０ｂのうち上記凸部ＰＰを区画する部分の一部である磁石保持部４４は、コア２０側が径方向Ｄｒ外側となるようにしてコア２０に接触している。これは、凸部ＰＰ以外の第１部分４０の外周面４０ｂが、コア２０側が径方向Ｄｒ内側となるようにしてコア２０に接触しているのと対照的である。同様、第２部分５０の外周面５０ｂのうち上記凸部ＰＰを区画する部分の一部である磁石保持部５４は、コア２０側が径方向Ｄｒ外側となるようにしてコア２０に接触している。

ここで、本実施形態にかかるロータユニット１０の製造方法について説明する。本実施形態では、永久磁石３０の材料である磁石材料として、磁粉と樹脂との混合物を用いる。
図３に、第１挿入孔２２および第２挿入孔２４のそれぞれに磁石材料３０ａを充填する充填工程、および磁石材料３０ａを着磁する着磁工程を示す。図３に示すように、本実施形態では、コア２０の径方向Ｄｒ外側に着磁装置６０を対向して配置した状態で磁石材料３０ａを充填するため、充填工程において磁石材料３０ａが着磁される。このため、充填工程の期間と着磁工程の期間とは、重複している。なお、本実施形態では、径方向Ｄｒ外側の端部から磁石材料３０ａを充填することを想定しているため、図３においては、径方向Ｄｒ内側には未だ磁石材料３０ａが充填されていない状態を記載している。

ここで、着磁装置６０は、ロータユニット１０の周方向Ｄｃに交互に配置された永久磁石６２および着磁ヨーク６４をそれぞれ１０個ずつ備えており、それらが図示しない非磁性部材により円環状に一体的に組み付けられている。永久磁石６２は、コア２０の第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填される磁石材料３０ａに対してコア２０の径方向Ｄｒ外側に位置するように配置されている。各永久磁石６２は、周方向Ｄｃの両側部が異なる磁極になっている。また各永久磁石６２は、周方向Ｄｃに隣り合うもの同士が同じ磁極で対向するように配置されている。そして各永久磁石６２の同じ磁極同士で対向した部分に挟み込まれるようにして着磁ヨーク６４が配置されている。

上記充填工程において、磁石材料３０ａは高温とされて流動性が付与され、しかも高圧にて第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填される。これにより、磁石材料３０ａは、射出成形されることとなる。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
ロータユニット１０を軸方向Ｄａに複数連結させることによってまたは単一のロータユニット１０によって構成されたロータに、径方向Ｄｒからステータを対向配置することにより、回転電機を構成する。そして、回転電機を駆動することにより、ロータユニット１０が回転すると、ロータユニット１０には遠心力が加わる。特に、永久磁石３０には、径方向Ｄｒ外側に変位しようとする遠心力が加わり、コア２０のうちの第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとによって挟まれた部分にも径方向Ｄｒ外側に変位しようとする遠心力が加わる。

ここで、コア２０のうち第１部分４０の外周面４０ｂおよび第２部分５０の外周面５０ｂに対向する部分は、回転軸に連結されているため、ロータユニット１０の中で特に遠心力に対する強度が大きい部分となっている。ここで、本実施形態では、コア２０のうち第１部分４０の外周面４０ｂおよび第２部分５０の外周面５０ｂに対向する部分は、磁石保持部４４，５４と、磁石保持部４４，５４側が径方向Ｄｒ内側となるようにして接触している。このため、永久磁石３０には、コア２０のうち第１部分４０の外周面４０ｂおよび第２部分５０の外周面５０ｂに対向する部分から磁石保持部４４，５４を介して径方向Ｄｒ内側に力が及ぼされる。換言すれば、永久磁石３０には、コア２０のうち第１部分４０の外周面４０ｂおよび第２部分５０の外周面５０ｂに対向する部分から磁石保持部４４，５４を介して遠心力に抗する側の力を及ぼされる。

一方、コア２０のうちの第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとによって挟まれた部分は、コア保持部４２，５２と、コア保持部４２，５２側が径方向Ｄｒ外側となるようにして接触している。このため、コア２０のうちの第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとによって挟まれた部分は、コア保持部４２，５２から径方向Ｄｒ内側に力が及ぼされる。換言すれば、コア２０のうちの第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとによって挟まれた部分は、コア保持部４２，５２から遠心力に抗する側の力を及ぼされる。

このため、ロータユニット１０は、遠心力に対する強度を高めることができている。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）永久磁石３０を、第１部分４０および第２部分５０を備えて構成し、第１部分４０および第２部分５０を径方向Ｄｒ内側において結合した。この場合、第１部分４０の内周面４０ａおよび第２部分５０の内周面５０ａによって挟まれた部分のコア２０と回転中心側のコア２０との結合力が弱くなりやすい。そして、これは、永久磁石３０が遠心力によって径方向Ｄｒ外側に変位しようとするのに抗する強度が低くなりやすいことを意味する。このため、上記構成では、磁石保持部４４，５４およびコア保持部４２，５２の利用価値が特に大きい。

（２）磁石保持部４４，５４およびコア保持部４２，５２を、結合部ＣＯＮに形成された凸部ＰＰおよび凹部ＣＰによって形成した。これにより、１箇所に凸部ＰＰを形成することによって、第１部分４０および第２部分５０を周方向Ｄｃにおける中央部において保持することができる。また、１箇所に凹部ＣＰを形成することによって、第１部分４０の内周面４０ａに対向するコア２０および第２部分５０の内周面５０ａに対向するコア２０を、周方向Ｄｃにおける中央部において保持することができる。

また、ロータユニット１０の磁極の中央に対する対称性が凹部ＣＰや凸部ＰＰの形成によって乱されることを抑制することができることから、凹部ＣＰや凸部ＰＰを形成することに起因して空間高調波が増大することを抑制することができる。

（３）結合部ＣＯＮにおいて、第１部分４０の内周面４０ａ側および第２部分５０の内周面５０ａ側に凹部ＣＰを形成し、第１部分４０の外周面４０ｂ側および第２部分５０の外周面５０ｂ側に凸部ＰＰを形成した。このため、いずれにおいても凹部ＣＰを形成する場合と比較して、第１部分４０の内周面４０ａ側および第２部分５０の内周面５０ａ側から第１部分４０の外周面４０ｂ側および第２部分５０の外周面５０ｂ側に引いた線の長さが過度に短くなることを抑制することができる。また、いずれにおいても凸部ＰＰを形成する場合と比較して、第１部分４０の内周面４０ａ側および第２部分５０の内周面５０ａ側から第１部分４０の外周面４０ｂ側および第２部分５０の外周面５０ｂ側に引いた線の長さが過度に長くなることを抑制することができる。

（４）コア２０の第１挿入孔２２および第２挿入孔２４を利用して、永久磁石３０を射出成形した。これにより、凹部ＣＰや凸部ＰＰを比較的容易に形成することができる。しかも、磁石保持部４４，５４とコア２０とを密着させたり、コア保持部４２，５２とコア２０とを密着させることが容易となる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、結合部ＣＯＮ以外に凹部ＣＰや凸部ＰＰを形成する。
図４に、本実施形態にかかるロータユニット１０の軸方向Ｄａに直交する断面を示す。なお、図４において、図２に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図４に示すように、本実施形態では、第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとのそれぞれに、凸部ＰＰが２箇所ずつ形成されている。第１部分４０の内周面４０ａに形成された凸部ＰＰと、第２部分５０の内周面５０ａに形成された凸部ＰＰとは、回転中心Ｏから結合部ＣＯＮへと進む直線Ｌに対して線対称に配置されている。上記凸部ＰＰには、コア２０側が径方向Ｄｒ内側となるようにしてコア２０と接触するコア保持部４２，５２が形成されている。なお、凸部ＰＰに接触するコア２０部分の形状は、蟻溝形状となっている。

また、第１部分４０の外周面４０ｂと第２部分５０の外周面５０ｂとのそれぞれに、凹部ＣＰが２箇所ずつ形成されている。各凹部ＣＰは、凸部ＰＰと周方向Ｄｃにおいて対向する位置に形成されている。このため、第１部分４０の外周面４０ｂに形成された凹部ＣＰと、第２部分５０の外周面５０ｂに形成された凹部ＣＰとは、回転中心Ｏから結合部ＣＯＮへと進む直線Ｌに対して線対称に配置されている。凹部ＣＰには、コア２０側が径方向Ｄｒ外側となるようにして、コア２０に接触する磁石保持部４４，５４が形成されている。なお、凹部ＣＰの形状は蟻溝形状となっている。

こうした構成によっても、ロータユニット１０の遠心力に対する強度を高めることができ、更に、上記第１の実施形態の上記（１），（３），（４）の効果に準じた効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、第１部分４０および第２部分５０に凹部ＣＰや凸部ＰＰが線対称となるように形成されているため、凹部ＣＰや凸部ＰＰを形成することによって、永久磁石３０に起因してステータコイルを鎖交する鎖交磁束が基本波からずれることを抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、凹部ＣＰおよび凸部ＰＰの形状が、第２の実施形態のものと相違する。
図５に、本実施形態にかかるロータユニット１０の軸方向Ｄａに直交する断面を示す。なお、図５において、図２に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図５に示すように、本実施形態において、軸方向Ｄａに直交する凸部ＰＰの断面形状は、楔形状を有している。換言すれば、軸方向Ｄａに直交する凸部ＰＰの断面形状は、鋭角の三角形が内周面４０ａ，５０ａから突出した形状となっている。そして、凸部ＰＰには、コア２０側が径方向Ｄｒ内側となるようにしてコア２０と接触するコア保持部４２，５２が形成されている。

また、軸方向Ｄａに直交する凹部ＣＰの断面形状は、楔形状がくりぬかれた形状となっている。換言すれば、軸方向Ｄａに直交する凹部ＣＰの断面形状は、鋭角の三角形が外周面４０ｂ，５０ｂからえぐり取られた形状となっている。そして、凹部ＣＰには、コア２０側が径方向Ｄｒ外側となるようにして、コア２０に接触する磁石保持部４４，５４が形成されている。

本実施形態によっても、上記第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、凸部ＰＰおよび凹部ＣＰの相対的な位置関係が、第３の実施形態と相違する。
図６に、本実施形態にかかるロータユニット１０の軸方向Ｄａに直交する断面を示す。なお、図６において、図２に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図６に示されるように、第１部分４０の内周面４０ａに形成された凸部ＰＰと第１部分４０の外周面４０ｂに形成された凹部ＣＰとは、配向方向Ｄｍに対向するようにして形成されている。また、第２部分５０の内周面５０ａに形成された凸部ＰＰと第２部分５０の外周面５０ｂに形成された凹部ＣＰとは、配向方向Ｄｍに対向するようにして形成されている。

こうした構成によれば、永久磁石３０を製造する際の着磁工程において、着磁装置６０による磁束が磁石材料３０ａを通過する際の磁路の磁気抵抗が凹部ＣＰおよび凸部ＰＰを形成したことによって変化することを抑制することができる。すなわち、コア２０と磁石材料３０ａとでは、単位長さ当たりの磁気抵抗が相違する。このため、凸部ＰＰや凹部ＣＰを形成することによって、形成した部分の磁気抵抗が形成していない部分と比較して大きく相違する事態が生じうる。一方、着磁装置６０による磁束が磁石材料３０ａを通過する際の磁路は、配向方向Ｄｍに平行である。したがって、本実施形態では、凸部ＰＰと凹部ＣＰとを配向方向Ｄｍに対向するようにして形成したため、磁路の磁気抵抗が凸部ＰＰおよび凹部ＣＰを形成したことによって変化することを抑制することができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・「凹部および凸部について」
凹部ＣＰおよび凸部ＰＰの形状としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、図７に例示するものであってもよい。なお、図７は、図２に対応するものであり、図７において、図２に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。図７に示す例では、凸部ＰＰおよび凹部ＣＰは、角部が丸みを帯びたものとなっている。

また、ロータユニット１０の全ての磁極について、凹部ＣＰおよび凸部ＰＰの形成位置を同一とすることは必須ではなく、たとえば図８に例示するものであってもよい。なお、図８は、図２に対応するものであり、図８において、図２に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図８に示す例では、隣接する磁極の一方においては、第１部分４０の内周面４０ａおよび第２部分５０の内周面５０ａに凸部ＰＰが形成されている一方、隣接する磁極の他方においては、凹部ＣＰが形成されている。図８には、磁極ＭＰ１においては、第１部分４０の内周面４０ａおよび第２部分５０の内周面５０ａに凸部ＰＰが形成され、磁極ＭＰ２においては、凹部ＣＰが形成されている例を示している。図８に示すように、磁極ＭＰ２においては、凹部ＣＰのうち、コア２０側が径方向Ｄｒ内側となってコア２０に接触する部分によって、コア保持部４２，５２が形成されている。

また、図８に示す例では、隣接する磁極の一方においては、第１部分４０の外周面４０ｂおよび第２部分５０の外周面５０ｂに凹部ＣＰが形成されている一方、隣接する磁極の他方においては、凸部ＰＰが形成されている。図８には、磁極ＭＰ１においては、第１部分４０の外周面４０ｂおよび第２部分５０の外周面５０ｂに凹部ＣＰが形成され、磁極ＭＰ２においては、凸部ＰＰが形成されている例を示している。図８に示すように、磁極ＭＰ２においては、凸部ＰＰのうち、コア２０側が径方向Ｄｒ外側となってコア２０に接触する部分によって、磁石保持部４４，５４が形成されている。

内周面４０ａ，５０ａと外周面４０ｂ，５０ｂのいずれか一方に凸部ＰＰを形成し他方に凹部ＣＰを形成することは必須ではない。図９に、結合部ＣＯＮにおける内周面４０ａ，５０ａ側と外周面４０ｂ，５０ｂ側との双方に、凹部ＣＰを形成した例を示す。なお、これに限らず、たとえば、結合部ＣＯＮにおける内周面４０ａ，５０ａ側と外周面４０ｂ，５０ｂ側との双方に、凸部ＰＰを形成してもよい。

また、凹部ＣＰおよび凸部ＰＰのいずれか一方のみを形成するものとしては、結合部ＣＯＮに形成するものに限らない。たとえば、図４〜図７において、内周面４０ａ，５０ａと外周面４０ｂ，５０ｂとの双方に凹部ＣＰを形成し、凸部ＰＰを形成しない構成としてもよい。さらに、磁極ＭＰ１については、内周面４０ａ，５０ａと外周面４０ｂ，５０ｂとの双方に凹部ＣＰのみを形成し、磁極ＭＰ２に隣接する磁極ＭＰ２，ＭＰ１０については、内周面４０ａ，５０ａと外周面４０ｂ，５０ｂとの双方に凸部ＰＰのみを形成した構成であってもよい。

ロータユニット１０の特定の磁極を構成する永久磁石３０の内周面４０ａと内周面５０ａとのそれぞれに、凸部ＰＰおよび凹部ＣＰのいずれか一方を形成するものに限らない。たとえば、内周面４０ａと外周面５０ｂとの双方のそれぞれに、凸部ＰＰおよび凹部ＣＰの双方を形成してもよい。

上記実施形態では、凹部ＣＰおよび凸部ＰＰを、軸方向Ｄａに延びるようにして形成したが、これに限らない。たとえば、下記の「第１挿入孔、第２挿入孔について」の欄に記載したように、第１挿入孔２２および第２挿入孔２４を、軸方向Ｄａに直交する平面（たとえば図１のコア２０の表面）および軸方向Ｄａの双方に交差する方向に延ばす場合、凹部ＣＰおよび凸部ＰＰについても、上記交差する方向に延びるように形成してもよい。

凹部ＣＰおよび凸部ＰＰが、交差する方向（軸方向Ｄａを含む）において連続的に形成されていることも必須ではない。たとえば、ロータユニット１０の断面が、図１０（ａ）に示す部分と図１０（ｂ）に示す部分とを有したものとして、凸部ＰＰおよび凹部ＣＰが、交差する方向において断続的に形成されたものとしてもよい。なお、図１０において、図２等に示した部材については、便宜上同一の符号を付している。

図１０（ａ）は、第１薄板状部材２０ａにおけるロータユニット１０の断面であり、図１０（ｂ）には、第２薄板状部材２０ｂにおけるロータユニット１０の断面である。第１薄板状部材２０ａには、第１挿入孔２２および第２挿入孔２４の結合部において、凸部ＰＰや凹部ＣＰを形成するための溝ＨＡおよび突起ＴＡが形成されているが、第２薄板状部材２０ｂには、溝ＨＡおよび突起ＴＡが形成されていない。このため、コア２０を、第１薄板状部材２０ａと第２薄板状部材２０ｂとの積層体とすることによって、凸部ＰＰおよび凹部ＣＰが、上記交差する方向において断続的に形成されたロータユニット１０を製造することができる。ちなみに、この場合、第１薄板状部材２０ａの第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填されている永久磁石３０と、第２薄板状部材２０ｂの第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填されている永久磁石３０とは、互いに結合されている。したがって、ロータユニット１０の回転に伴って、第２薄板状部材２０ｂの第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填されている永久磁石３０に径方向Ｄｒ外側に変位しようとする力が加わる場合、その力に抗する力が第１薄板状部材２０ａの第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填されている永久磁石３０によって及ぼされる。

さらに、凹部ＣＰおよび凸部ＰＰが上記交差する方向において断続的に形成されたものとしては、ロータユニット１０の全ての磁極について、上記交差する方向において断続的に凹部ＣＰや凸部ＰＰが形成される場所が同一であることも必須ではない。これは、たとえば、コア２０を構成する薄板状部材を、隣接する磁極のそれぞれを構成する第１挿入孔２２および第２挿入孔２４の結合部の一方に溝ＨＡおよび突起ＴＡを形成し、他方に溝ＨＡおよび突起ＴＡを構成しないようにすることで実現できる。詳しくは、薄板状部材を積層する際に、磁極ＭＰ１，ＭＰ３，ＭＰ５，ＭＰ７，ＭＰ９に溝ＨＡおよび突起ＴＡを対応させる部分と、磁極ＭＰ２，ＭＰ４，ＭＰ６，ＭＰ８，ＭＰ１０に溝ＨＡおよび突起ＴＡを対応させる部分とを設ければよい。

・「内周面および外周面における凹部および凸部の対称性ついて」
第１部分４０および第２部分５０のそれぞれに、凸部ＰＰや凹部ＣＰを線対称に設けることは必須ではない。たとえば、１つの磁極ＭＰ１等において、内周面４０ａに凹部ＣＰを形成する一方、内周面５０ａに凸部ＰＰを形成してもよい。この場合、外周面４０ｂに凸部ＰＰを形成し、外周面５０ｂに凹部ＣＰを形成することが望ましい。ただし、外周面４０ｂに凹部ＣＰを形成し、外周面５０ｂに凸部ＰＰを形成することも可能である。またたとえば図４に示す構成において、内周面４０ａと内周面５０ａとで径方向Ｄｒにおける凸部ＰＰを形成する位置をずらしてもよい。

・「特定面、対向面について」
上記実施形態では、周方向Ｄｃにおいて互いに対向する第１部分４０の内周面４０ａと第２部分５０の内周面５０ａとを、ロータユニット１０の磁極を構成する特定面とし、第１部分４０の内周面４０ａに対向する外周面４０ｂと第２部分５０の内周面５０ａに対向する外周面５０ｂとを特定面に対向する対向面とした。そして、特に、上記実施形態では、ロータユニット１０を構成する全ての磁極が、特定面によって構成されるものとしたが、これに限らない。たとえば、図１１に示すものであってもよい。なお、図１１において、図２等に示した部材については、便宜上同一の符号を付している。

図１１に示すロータユニット１０は、Ｓ極を構成する磁極が、Ｎ極を構成する第１部分４０の外周面４０ｂと第２部分５０の外周面５０ｂとによって構成される例である。すなわち、たとえば磁極ＭＰ２は、磁極ＭＰ１を構成する第２部分５０の外周面５０ｂと、磁極ＭＰ３を構成する第１部分４０の外周面４０ｂとによって構成されている。

・「永久磁石について」
軸方向Ｄａに直交する断面形状がＵ字状であることは必須ではない。たとえばＶ字形状であってもよい。さらにたとえば、磁極の中央における周方向Ｄｃに平行に延びる棒状の永久磁石が１つの磁極を構成するものであってもよい。この場合であっても、周方向Ｄｃにおける磁極の一対の端部のそれぞれから延びる第１部分と第２部分とが周方向Ｄｃの中央において結合していると見なすことができる。そして、この場合であっても、径方向Ｄｒの外側の特定面にコア保持部が形成され、径方向Ｄｒ内側の対向面において磁石保持部が形成されるなら、遠心力に対する強度を高めることができる。

・「第１挿入孔、第２挿入孔について」
上記実施形態では、第１挿入孔２２および第２挿入孔２４を、軸方向Ｄａに延びるように形成したが、これに限らない。たとえば、軸方向Ｄａに直交する平面および軸方向Ｄａの双方に交差する方向に延ばしてコア２０を貫通させてもよい。

・「着磁工程について」
上記実施形態では、磁石材料３０ａを第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填する充填工程の期間と、磁石材料３０ａを着磁する着磁工程の期間とを重複させたが、これに限らない。たとえば、充填工程の完了後に、コア２０に着磁装置６０を対向配置して着磁工程に入ってもよい。

上記実施形態では、着磁工程においてコア２０の径方向から磁場を印加したが、これに限らない。たとえば、特開２０１４−１２１１１６号公報に記載されているように、ロータユニット１０の径方向のみならず、軸方向からも磁場を印加してもよい。この場合、ロータユニット１０を軸方向Ｄａに複数連結させてロータを構成することが特に有効である。

・「永久磁石の成形手法について」
射出成形に限らない。たとえば、圧縮成形であってもよい。これは、たとえば次のようにして行うことができる。すなわちまず、図１における第１挿入孔２２および第２挿入孔２４と同一形状の孔が形成された成形用ガイドをコア２０に接触させて配置し、成形用ガイドの孔および第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に、磁石材料を充填する。次に、成形用ガイドの孔内の磁石材料が第１挿入孔２２および第２挿入孔２４に充填されるように圧力を印加する。

・「そのほか」
コアとしては、電磁鋼板によって形成されたものであることは必須ではない。たとえば、圧粉磁心によって形成されたものであってもよい。

また、コアの形状としては、円筒形状に限らず、たとえば磁極の中央部が磁極の端部と比較して回転中心Ｏとコアの外周との距離が長くなる形状であってもよい。
磁極の数としては、上記実施形態において例示したものに限らない。

ＩＰＭＳＭとしては、ＥＰＳ内蔵のものに限らない。たとえば、可変ギア比ステアリングシステム内蔵のものや、電動ポンプシステム内蔵のもの、車両において４輪駆動と２輪駆動とを切り替える装置に内蔵のものなどであってもよい。

１０…ロータユニット、２０…コア、２０ａ…第１薄板状部材、２０ｂ…第２薄板状部材、２２…第１挿入孔、２４…第２挿入孔、３０…永久磁石、３０ａ…磁石材料、４０…第１部分、４０ａ…内周面、４０ｂ…外周面、４０ｃ…端面、４２…コア保持部、４４…磁石保持部、５０…第２部分、５０ａ…内周面、５０ｂ…外周面、５０ｃ…端面、５２…コア保持部、５４…磁石保持部、６０…着磁装置、６２…永久磁石、６４…着磁ヨーク。

Claims (7)

1. 磁性体からなるコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、複数個が前記コアの軸方向において連結されてまたは単一でロータを構成する埋込磁石型ロータユニットにおいて、
   前記ロータの特定の磁極を構成する前記永久磁石は、前記コアの周方向における前記特定の磁極の一対の端部の一方から延びる第１部分と前記一対の端部の他方から延びる第２部分とが互いに結合されたものであって且つ、前記第１部分および前記第２部分のうち前記特定の磁極を構成する特定面側にコア保持部が形成されており、前記特定面に対向する対向面側に磁石保持部が形成されており、
   前記コア保持部は、当該コア保持部側が前記コアの径方向外側であって且つ前記コア側が径方向内側となるようにして前記コアと前記永久磁石とが接触する部分であり、
   前記磁石保持部は、当該磁石保持部側が径方向内側であって且つ前記コア側が径方向外側となるようにして前記コアと前記永久磁石とが接触する部分であり、
   前記永久磁石において前記磁石保持部と前記コア保持部とが互いに結合されている埋込磁石型ロータユニット。
2. 前記第１部分および前記第２部分は、前記コアの径方向内側に延びて径方向内側において互いに結合されており、
   前記特定面は、前記コアの周方向において前記第１部分および前記第２部分が互いに対向する部分である前記第１部分の内周面および前記第２部分の内周面であり、
   前記対向面は、前記第１部分の外周面および前記第２部分の外周面である請求項１記載の埋込磁石型ロータユニット。
3. 前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方の前記外周面には凸部が形成されて且つ該少なくとも一方の前記内周面には凹部が形成され、前記凸部によって前記磁石保持部が形成され、前記凹部によって前記コア保持部が形成されている
   または
   前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方の前記外周面には凹部が形成されて且つ該少なくとも一方の前記内周面には凸部が形成され、前記凹部によって前記磁石保持部が形成され、前記凸部によって前記コア保持部が形成されている請求項２記載の埋込磁石型ロータユニット。
4. 前記第１部分と前記第２部分とは、前記特定の磁極の中央の結合部において結合されており、
   前記磁石保持部および前記コア保持部は、前記結合部における前記内周面および前記外周面のそれぞれに形成された凸部および凹部の少なくとも一方によって形成されている請求項２または３記載の埋込磁石型ロータユニット。
5. 前記第１部分と前記第２部分とは、前記特定の磁極の中央の結合部において結合されており、
   前記凹部および前記凸部は、前記第１部分および前記第２部分のうちの前記結合部以外の部分であって且つ、当該ロータユニットの回転中心および前記結合部を結ぶ線に対して線対称となる前記第１部分および前記第２部分のそれぞれの位置に形成されている請求項３記載の埋込磁石型ロータユニット。
6. 前記永久磁石の磁石材料は、磁粉と樹脂との混合物である請求項１〜５のいずれか１項に記載の埋込磁石型ロータユニット。
7. 請求項６に記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、
   前記コアにおける前記永久磁石の挿入孔に前記磁石材料を充填する充填工程と、
   前記挿入孔に充填された前記磁石材料に磁場を印加する着磁工程と、を有する埋込磁石型ロータユニットの製造方法。

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