JP2018113775A - 回転電機ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機ロータにおける、ロータコアの磁石孔に磁石が挿入された構成において、エンドプレートに非磁性材料を用いる必要がなく、かつ、磁石の磁束漏れの抑制と、磁石及び樹脂の飛び出し抑制とを両立させることである。【解決手段】回転電機ロータ１０は、軸方向に伸びる磁石孔１４が形成された磁性材製のロータコア１２と、磁石孔１４に挿入された磁石１６と、磁石孔１４の磁石１６との間隙の少なくとも一部に配置され軸方向に伸びる樹脂部と、ロータコア１２の軸方向端面に対向して配置されたエンドプレート３０とを含む。エンドプレート３０は、磁石１６の軸方向端面及び樹脂部の軸方向端面を覆う磁性材製の部材であり、かつ、磁石１６に対向する部分に、第１ピン孔３２等の少なくとも１つの漏れ磁束抑制孔が形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ロータコアと、ロータコアの磁石孔に挿入された磁石と、エンドプレートとを備える回転電機ロータに関する。

従来から回転電機を構成する回転電機ロータにおいて、ロータコアの磁石孔に磁石を挿入しロータコアに磁石を固定した構成が知られている。

特許文献１には、複数の電磁鋼板を積層することによりロータコアを形成し、そのロータコアの複数位置に形成した軸方向の孔（磁石孔）に永久磁石である磁石を挿入した構成が記載されている。上記の構成では、ロータコアの軸方向両端にエンドプレートを配置している。エンドプレートは、ロータコアからの磁石の軸方向への飛び出しを防止する機能を有する。エンドプレートは、アルミニウム、アルミ合金等の非磁性材料から形成される。特許文献１には、エンドプレートを非磁性材料から形成することにより、磁石の軸方向端部における磁束の漏れを有効に抑制できることが記載されている。

特開２０１３−５５７７５号公報

特許文献１に記載された構成のように、エンドプレートに非磁性材料を用いる場合には、エンドプレートを磁性材料により形成する場合に比べてコストが上昇しやすい。一方、エンドプレートを単純に磁性材料により形成する場合には、磁石から出た磁束がステータに向かわずにエンドプレート側に漏れ出る現象である磁束漏れを生じやすい。この磁束漏れが生じると、磁石から出た磁束がエンドプレートを介して短絡する磁束短絡が発生する可能性がある。磁束漏れ及び磁束短絡が発生することは、回転電機のトルクに寄与する磁束が減少し、かつ、損失が増大する原因となるので望ましくない。また、ロータコアの孔に樹脂部によって磁石を固定する場合に、エンドプレートにより、磁石の飛び出しと、樹脂部の割れによる樹脂の飛び出しとを抑制する必要がある。

本発明の回転電機ロータは、ロータコアの磁石孔に磁石が挿入された構成において、エンドプレートに非磁性材料を用いる必要がなく、かつ、磁石の磁束漏れの抑制と、磁石及び樹脂の飛び出し抑制とを両立させることを目的とする。

本発明の回転電機ロータは、軸方向に伸びる磁石孔が形成された磁性材製のロータコアと、前記磁石孔に挿入された磁石と、前記磁石孔の前記磁石との間隙の少なくとも一部に配置され軸方向に伸びる樹脂部と、前記ロータコアの軸方向端面に対向して配置されたエンドプレートとを備える回転電機ロータであって、前記エンドプレートは、前記磁石の軸方向端面及び前記樹脂部の軸方向端面を覆う磁性材製の部材であり、かつ、前記磁石に対向する部分に少なくとも１つの漏れ磁束抑制孔が形成された、回転電機ロータである。

本発明によれば、磁性材製のエンドプレートに漏れ磁束抑制孔が形成されることによって、磁石の磁束漏れを抑制できる。また、エンドプレートは、磁石の軸方向端面及び樹脂部の軸方向端面を覆っている。これにより、エンドプレートに非磁性材料を用いる必要がなく、かつ、磁石の磁束漏れの抑制と、磁石及び樹脂の飛び出し抑制とを両立させることができる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記ロータコアは、複数の第１鋼板を積層することにより形成され、前記エンドプレートは、前記第１鋼板と材料が同じで、かつ厚みが同じである第２鋼板により形成される。

この好ましい構成によれば、エンドプレートと、ロータコアの第１鋼板とを、同じ材料及び同じ厚みの鋼板素材の打ち抜き加工によって形成することができる。これにより、材料費及び工程数の削減により、回転電機ロータの製造コストの低減を図れる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記少なくとも１つの漏れ磁束抑制孔は、前記エンドプレートにおいて、前記磁石に対向する部分に形成された複数の漏れ磁束抑制孔である。

この好ましい構成によれば、エンドプレートの単位面積に占める漏れ磁束抑制孔の割合を大きくし、かつ、それぞれの漏れ磁束抑制孔を小さくすることにより、漏れ磁束抑制孔の総数を多くすることができる。これにより、磁束漏れの抑制と、磁石の飛び出し抑制とをより高度に両立できる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記エンドプレートは、前記樹脂部に対向する部分に形成された複数の第２漏れ磁束抑制孔を含む。

この好ましい構成によれば、エンドプレートの単位面積に占める第２漏れ磁束抑制孔の割合を大きくし、それぞれの第２漏れ磁束抑制孔を小さくすることにより、第２漏れ磁束抑制孔の総数を多くすることができる。これにより、エンドプレートのうち、樹脂部に対向する部分を流れる漏れ磁束の抑制と、樹脂部の割れによる樹脂の飛び出しの抑制とを両立できる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記複数の第２漏れ磁束抑制孔のそれぞれの最大内側長さは、前記複数の漏れ磁束抑制孔のそれぞれの最大内側長さより小さい。

この好ましい構成によれば、樹脂部の割れによる樹脂の飛び出しの抑制を図れるとともに、漏れ磁束抑制孔の孔加工用パンチの数を抑制し、かつ、磁束漏れを抑制できる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記エンドプレートにおいて、隣り合う前記漏れ磁束抑制孔の間隔は、隣り合う前記第２漏れ磁束抑制孔の間隔より大きい。

この好ましい構成によれば、エンドプレートのうち、磁石に押される可能性がある、磁石に対向する部分で強度を高くできるとともに、高い強度を必要としない樹脂部に対向する部分で磁束漏れの抑制効果を高くできる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記複数の漏れ磁束抑制孔のそれぞれは円形のピン孔であり、前記複数のピン孔は、前記エンドプレートにおいて前記磁石に対向する長方形領域において、長手方向に直線上に並んで１つのピン孔組を形成し、複数の前記ピン孔組が複数列に配置され、互いに隣り合う前記ピン孔組の間で前記長手方向に沿う前記ピン孔の位置がずれている。

この好ましい構成によれば、ピン孔それぞれを小さくしやすくし、かつ、隣り合うピン孔組間でのピン孔の間隔を小さくできる。これにより、ピン孔を打ち抜き加工で形成した場合に、ピン孔間の磁気特性を低下させやすい。また、エンドプレートにおいて、複数のピン孔の間を通る漏れ磁束の経路が非直線状になることで、経路長を大きくできる。このため、エンドプレートを介した磁束短絡の発生を抑制できるので、回転電機のトルク低下及び損失増大を抑制できる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、複数の前記磁石は、２つの前記磁石を１組として、複数組のそれぞれで前記２つの磁石が半径方向外側に向かって間隔が広がるようにＶ字形に対向した状態で２つの前記磁石孔に挿入されて配置されることにより１つの磁極を構成しており、前記ロータコアは、前記１組の前記磁石に対応して前記２つの磁石孔の周方向端部の間に形成された幅小磁束通路である中間ブリッジと、前記１組の前記磁石に対応して前記２つの磁石孔のそれぞれの半径方向外側端部と前記ロータコアの外周面との間に形成された幅小磁束通路である２つの外周ブリッジとを含み、前記エンドプレートは、前記中間ブリッジ及び前記２つの外周ブリッジの少なくとも１つのブリッジに対向する部分に形成された第３漏れ磁束抑制孔とを含む。

この好ましい構成によれば、Ｖ字形に配置された２つの磁石により１つの磁極を形成する構成において、前記エンドプレートが、前記第１漏れ磁束抑制孔及び前記第２漏れ磁束抑制孔を備えることと相まって、磁束短絡を効率的に抑制できる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記第３漏れ磁束抑制孔は、前記中間ブリッジ及び前記２つの外周ブリッジに対向する部分のそれぞれに形成されている。

この好ましい構成によれば、磁束短絡をさらに抑制できる。

本発明の回転電機ロータにおいて、好ましくは、前記複数の漏れ磁束抑制孔は、複数の細長のスリットであり、複数の前記スリットは、長手方向に直線上に並んで１つのスリット組を形成し、複数の前記スリット組が複数列に配置され、互いに隣り合う前記スリット組における前記スリットの長手方向の位置がずれていることにより、それぞれの前記スリット組において長手方向に隣り合う前記スリット間に形成される磁束通路が、隣り合う前記スリット組間で前記直線と平行な方向において異なる位置に配置される。

この好ましい構成によれば、漏れ磁束が複数のスリットの間を通るときにその磁束の経路長が大きくなるので、磁束短絡をより効率的に抑制できる。

本発明の回転電機ロータによれば、ロータコアの磁石孔に磁石が挿入された構成において、エンドプレートに非磁性材料を用いる必要がなく、かつ、磁石の磁束漏れの抑制と、磁石及び樹脂の飛び出し抑制とを両立させることができる。

本発明に係る実施形態の回転電機ロータを含む回転電機の半部断面図（ａ）と、（ａ）のＡ部拡大図（ｂ）である。 図１の回転電機ロータからエンドプレートを取り外してロータコア及び複数の磁石の一部を軸方向一方側から見た図である。 図１の回転電機ロータを構成するエンドプレートの一部を軸方向一方側から見た図である。 図３のＢ部拡大図である。 本発明に係る実施形態の回転電機ロータの一部を軸方向一方側から見た透視図である。 一般的な電磁鋼板のＢ−Ｈ特性と、実施形態においてピン孔間隔を所定範囲に制限したときの孔間磁束経路における電磁鋼板のＢ−Ｈ特性とを示す図である。 本発明に係る実施形態の別例において、図５に対応する図である。 本発明に係る実施形態の別例において、図５に対応する図である。 本発明に係る実施形態の別例において、回転電機ロータの一部を軸方向一方側から見た図である。 本発明に係る実施形態の別例において、図５に対応する図（ａ）と、（ａ）のＣ部拡大図（ｂ）である。 本発明に係る実施形態の別例において、図５に対応する図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料、及び個数は、説明のための例示であって、回転電機ロータの仕様に応じて適宜変更することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、本文中の説明においては、必要に応じてそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１（ａ）は、実施形態の回転電機ロータ１０を含む回転電機１００の半部断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部拡大図である。図２は、回転電機ロータ１０からエンドプレート３０を取り外してロータコア１２及び複数の磁石１６の一部を軸方向一方側から見た図である。以下では、回転電機ロータ１０は、ロータ１０と記載する場合がある。

ロータ１０は、回転電機１００を形成するために用いられる。図１を用いて回転電機１００を説明する。回転電機１００は、３相交流電流で駆動する永久磁石型同期電動機である。例えば、回転電機１００は、ハイブリッド車両を駆動するモータとして、または、発電機として、または、その両方の機能を有するモータジェネレータとして用いられる。

回転電機１００は、ステータ１１０と、ステータ１１０の半径方向内側に配置されたロータ１０と、回転軸１１５とを備える。ステータ１１０は、略筒状のステータコア１１１と、ステータコア１１１の内周面から突出する複数のティース１１２に巻回されたステータコイル１１４とを含んで構成される。ステータ１１０は、ケース（図示せず）の内側に固定される。

ロータ１０は、円筒状の部材であり、使用時には、回転軸１１５がロータ１０の内側に挿入されて固定される。ロータ１０は、使用時にケースの内側に配置される。ケースの内側では、ロータ１０は、ステータ１１０の半径方向内側に対向して配置される。この状態で、回転軸１１５の両端部は、軸受（図示せず）によってケースに対し回転可能に支持される。ロータ１０の外周面とステータ１１０の内周面との間には、半径方向の隙間が形成される。これによって、回転電機が形成される。以下の説明では、「半径方向」は、ロータ１０の半径方向である放射方向をいい、「周方向」はロータ１０の中心軸を中心とした円形に沿う方向をいう。「軸方向」は、ロータ１０の中心軸に沿う方向をいう。

ロータ１０は、ロータコア１２と、ロータコア１２の周方向複数位置に埋め込まれた永久磁石である磁石１６と、２つのエンドプレート３０とを含んでいる。具体的には、ロータコア１２は、磁性材である複数の円板状の第１鋼板１３を軸方向に積層することにより形成される。ロータコア１２の中心部には軸孔１２ａが形成され、軸孔１２ａの周囲には複数の磁石孔１４が形成される。軸孔１２ａの内側には回転軸１１５が固定される。複数の磁石孔１４は、ロータコア１２の周方向複数位置において軸方向に伸びるように形成される。磁石孔１４には磁石１６が挿入されて固定される。そして、ロータコア１２の両側に２つのエンドプレート３０を配置し、それぞれのエンドプレート３０を磁石１６と磁石１６の固定のための樹脂部１８ａ、１８ｂ（図２）とに対向させる。これにより、磁石１６及び樹脂部１８ａ、１８ｂの軸方向への飛び出しを抑制できる。また、エンドプレート３０の磁石１６と対向する部分には、後述の第１ピン孔３２（図３）が形成される。これにより、エンドプレート３０に非磁性材料を用いる必要がなく、かつ、磁石１６の磁束漏れ抑制と、磁石１６及び樹脂の飛び出し抑制とを両立させることができる。これについては後で詳しく説明する。

ロータコア１２を構成する第１鋼板１３は、円盤形状であり、例えばケイ素電磁鋼板である。第１鋼板１３は、例えば厚みが０．５ｍｍ以下の薄板の鋼板素材を環状に打ち抜いて形成される。第１鋼板１３では、その打ち抜きによって中心部の軸孔要素１３ａと、その周囲の複数の磁石孔要素１３ｂとが形成される。

複数の第１鋼板１３の軸孔要素１３ａが軸方向に接続されることにより、ロータコア１２の軸孔１２ａが形成される。複数の第１鋼板１３の複数の磁石孔要素１３ｂが軸方向に接続されることにより、ロータコア１２において、軸方向に伸びる複数の磁石孔１４が形成される。

図２に示すように、ロータコア１２の複数の磁石孔１４は、２つを１組として、各組の磁石孔１４は２つが組み合わされて半径方向外側（図２の上側）に向かって開くＶ字形に形成される。各磁石孔１４には磁石１６が挿入される。磁石１６は、軸方向一方側から見た形状が長方形であり、軸方向に長尺な直方体形状である。また、磁石孔１４の周方向中間部における軸方向に長尺な直方体形状の空間は、磁石が挿入される磁石挿入部分である。磁石孔１４において、磁石１６との間隙の少なくとも一部には軸方向に伸びた樹脂部１８ａ、１８ｂが配置される。具体的には、磁石孔１４の磁石挿入部分に磁石１６が挿入された直後において、磁石孔１４の両端には空隙が形成される。そして、これらの空隙に磁石固定材である樹脂が溶融した状態で注入されて固化されることによって、軸方向に伸びた樹脂部１８ａ、１８ｂが配置される。これらの樹脂部１８ａ、１８ｂによって、ロータコア１２に対し磁石１６が固定される。図２では、樹脂部１８ａ、１８ｂを砂地で示している。

磁石１６の磁化方向は外周側面及び内周側面に対し直交する方向である。ロータ１０において、図２に示す部分では、磁石１６の外周側面がＮ極であり、内周側面がＳ極であるように、磁石１６が磁化されている。磁石孔１４の空隙に注入された樹脂は、例えば加熱されることにより、磁石孔１４内に磁石１６が固定される。このとき、ロータコア１２が加熱装置（図示せず）で加熱される。溶融状態の樹脂は加熱硬化された後、常温まで冷却されることにより上記の樹脂部１８ａ、１８ｂを形成する。

複数の磁石１６は、隣り合う２つの磁石１６を１組として、１組の磁石１６で１つの磁極１７を形成する。具体的には、１組の２つの磁石１６は、複数の磁石孔１４の配置にしたがって、ロータコア１２の半径方向外側に向かって間隔が広がるように略Ｖ字形に対向した状態で配置される。これにより、１つの磁極１７が構成される。

また、ロータコア１２は、１組の磁石１６に対応して、１つの中間ブリッジＢ１と、２つの外周ブリッジＢ２とが形成される。中間ブリッジＢ１は、１組の磁石１６に対応して、２つの磁石孔１４の互いに対向する周方向端部の間に形成された幅小磁束通路である。２つの外周ブリッジＢ２は、１組の磁石１６に対応して、２つの磁石孔１４のそれぞれの半径方向外側端部とロータコア１２の外周面との間に形成された幅小磁束通路である。

図１に戻って、ロータコア１２の軸方向両端面には２つのエンドプレート３０が積層されて、２つのエンドプレート３０によってロータコア１２が挟まれる。エンドプレート３０は、回転軸１１５に締め代を持って嵌合することにより固定するか、またはロータコア１２に積層した状態で軸方向にかしめ治具でエンドプレートの軸方向端面を押圧してかしめ部を形成することによりロータコアに固定することができる。これにより、ロータコア１２の軸方向両端面には２つのエンドプレート３０のそれぞれが対向して配置される。

図３は、エンドプレート３０の一部を軸方向一方側から見た図である。図４は、図３のＢ部拡大図である。図５は、ロータ１０の一部を軸方向一方側から見た透視図である。

エンドプレート３０は、磁性材製の部材である。具体的には、エンドプレート３０は、円盤状の第２鋼板３１により形成される。第２鋼板３１は、ロータコア１２を構成する第１鋼板１３と材料が同じで、かつ厚みが同じである。これにより、エンドプレート３０と、ロータコア１２の第１鋼板１３とを、同じ材料及び同じ厚みの鋼板素材の打ち抜き加工によって形成することができる。これにより、材料費及び工程数の削減により、ロータ１０の製造コストを低減できる。例えば、１つの鋼板素材に打ち抜き加工を行って同時に第１鋼板１３及び第２鋼板３１を形成することにより製造コストを低減することもできる。

また、エンドプレート３０において、磁石１６に対向する部分には、少なくとも１つの漏れ磁束抑制孔が形成される。本実施形態では、エンドプレート３０には、少なくとも１つの漏れ磁束抑制孔として、複数の第１ピン孔３２が、磁石１６に対向する部分に形成される。

具体的には、エンドプレート３０の周方向複数位置には、Ｖ字形孔群３４が形成される。Ｖ字形孔群３４は、ロータコア１２のＶ字形の磁石孔１４（図２）の配置位置に沿うように、２つのピン孔群３５がＶ字形に配置されることにより形成される。各ピン孔群３５は、長方形領域に複数の微小な円形孔であるピン孔が整列することにより形成される。具体的には、各ピン孔群３５は、複数の第１ピン孔３２、複数の第２ピン孔３６、及び複数の第３ピン孔３８を含む。複数の第１ピン孔３２は、ピン孔群３５の長手方向中間部であって、エンドプレート３０において磁石１６（図２）に対向する部分（図３の一点鎖線αで囲んだ部分）に形成される。複数の第２ピン孔３６は、ピン孔群３５の長手方向両端部であって、エンドプレート３０において樹脂部１８ａ、１８ｂ（図２）に対向する部分（図３の二点鎖線βで囲んだ部分）に形成される。複数の第３ピン孔３８は、ピン孔群３５の長手方向両端部であって、エンドプレート３０において、磁石１６及び樹脂部１８ａ、１８ｂのいずれにも対向しない部分に形成される。実施形態では、第１ピン孔３２が漏れ磁束抑制孔に相当し、第２ピン孔３６が第２漏れ磁束抑制孔に相当する。

ピン孔群３５を構成する複数のピン孔３２，３６，３８は、ピン孔群３５の長手方向と、長手方向に対し直交する幅方向とに複数ずつが整列した状態で配置される。各ピン孔３２，３６，３８は、エンドプレート３０を軸方向に貫通し、すべてのピン孔３２，３６，３８で同じ直径を有する。これにより、エンドプレート３０の各ピン孔３２，３６，３８を形成した部分が、網目状となっている。各ピン孔３２，３６，３８は、エンドプレート３０の複数位置を、複数の孔加工用パンチ（図示せず）で軸方向に打ち抜くことにより形成される。

また、エンドプレート３０は、各ピン孔３２，３６，３８が形成されない部分によって、磁石１６の軸方向端面及び樹脂部１８ａ、１８ｂの軸方向端面を覆っている。なお、以下では樹脂部１８ａ、１８ｂは総称して樹脂部１８と記載する場合がある。

図４に示すように、ピン孔群３５において、隣り合うピン孔３２，３６，３８の間には孔間磁束経路４０が形成される。孔間磁束経路４０は、使用時に磁石１６からエンドプレート３０側に漏れ出た漏れ磁束が通過する可能性がある経路である。

上記のロータ１０によれば、磁性材製のエンドプレート３０に磁石１６に対向して第１ピン孔３２が形成されるので、エンドプレート３０の第１ピン孔３２内に磁気抵抗が大きい空間部分が形成されることにより、エンドプレート３０に磁束が流れにくくなる。これにより、磁石１６からエンドプレート３０に漏れ出る磁束漏れと、エンドプレート３０を介した磁石１６の磁束短絡とを抑制できる。また、エンドプレート３０は、磁石１６の軸方向端面及び樹脂部１８の軸方向端面を覆っている。これにより、エンドプレート３０に非磁性材料を用いる必要がなく、かつ、磁石１６の磁束漏れの抑制と、磁石１６及び樹脂の飛び出し抑制とを両立させることができる。樹脂部１８にエンドプレート３０が対向しない場合には、樹脂部１８に万が一、樹脂割れが生じた場合にその一部の樹脂が外部に飛び出す可能性がある。実施形態では、樹脂割れが生じた場合でも樹脂の飛び出しを抑制できる。また、エンドプレート３０に非磁性材料を用いることなく磁束漏れの抑制を図れるので、エンドプレート３０のコスト低減を図りやすい。また、磁束漏れ及び磁束短絡を抑制できるので、磁石１６から出た多くの磁束をステータに向けて流すことができる。これにより、回転電機１００でのトルク低下及び損失増加を抑制できる。

また、エンドプレート３０において磁石１６に対向する部分には、複数の第１ピン孔３２が形成される。これにより、エンドプレート３０の単位面積に占める第１ピン孔３２の割合を大きくし、かつ、それぞれの第１ピン孔３２を小さくすることにより、第１ピン孔３２の総数を多くすることができる。このため、磁石対向部分に形成される空間部分を多くできることによる磁束漏れの抑制と、磁石１６の飛び出し抑制とをより高度に両立できる。また、各第１ピン孔３２は円形孔であるので、第１ピン孔３２それぞれの大きさを小さくしやすい。

さらに、エンドプレート３０において樹脂部１８に対向する部分には、複数の第２ピン孔３６が形成される。これにより、エンドプレート３０の単位面積に占める第２ピン孔３６の割合を大きくし、それぞれの第２ピン孔３６を小さくすることにより、第２ピン孔３６の総数を多くすることができる。このため、エンドプレート３０のうち、樹脂部１８に対向する部分を流れる漏れ磁束の抑制と、樹脂部１８の割れによる樹脂の飛び出しの抑制とを両立できる。

なお、上記では、各ピン孔３２，３６，３８を円形の孔とした場合を説明したが、各ピン孔は、矩形等の非円形の孔としてもよい。

また、実施形態では複数のピン孔３２，３６，３８を形成し、孔間磁束経路４０の幅に相当するピン孔間隔ｄ（図４）を小さくすることにより、磁束漏れを抑制し、かつ、ステータ１１０（図１）を介さずに孔間磁束経路４０を通って短絡する磁束短絡を抑制できる。好ましくは、ピン孔間隔ｄは、所定範囲である、エンドプレート３０を構成する第２鋼板３１の厚みの２〜６倍の範囲に制限することが好ましい。ピン孔間隔ｄを第２鋼板３１の厚みの６倍以下に制限することにより、ピン孔３２，３６，３８を打ち抜き加工によって形成する場合において、孔間磁束経路４０におけるエンドプレート３０の磁気特性を大きく低下させることができる。これにより、孔間磁束経路４０に漏れ磁束が通過しにくくなるので、磁束短絡の抑制効果を高くできる。

図６は、一般的な電磁鋼板の磁場Ｈと磁束密度Ｂとの関係を表すＢ−Ｈ特性と、実施形態においてピン孔間隔ｄを上記の所定範囲に制限したときの孔間磁束経路４０における電磁鋼板である第２鋼板３１のＢ−Ｈ特性とを示す図である。図６に示すように、Ｂ−Ｈ特性は、磁場Ｈと、その磁場Ｈによって磁化される鋼板の磁束密度Ｂとの関係で表される。一般的な電磁鋼板のＢ−Ｈ特性に比べて、ピン孔間隔ｄを所定範囲に制限したときの実施形態におけるＢ−Ｈ特性では、特に磁場の小さい領域で、磁場Ｈの増大に対し磁束密度Ｂの増大が緩やかであり、透磁率が低い。これによりピン孔間隔ｄを所定範囲に制限することにより、磁束短絡の抑制効果を高くできることが分かる。

また、上記のピン孔間隔ｄを第２鋼板３１の厚みの２倍以上とすることにより、各ピン孔３２，３６，３８の形状精度を十分に高くできる。

図７は、実施形態の別例において、図５に対応する図である。本例の構成では、図１から図５に示した構成に比べて、エンドプレート３０に形成された各第１ピン孔３２ａの最大内側長さである直径を大きくしている。そして、各第２ピン孔３６の最大内側長さである直径を、各第１ピン孔３２ａの直径より小さくしている。図７の構成では、第３ピン孔３８（図５参照）を省略しているが、第３ピン孔を形成してもよい。

また、エンドプレート３０において、ピン孔群３５の長手方向に隣り合う第１ピン孔３２ａの間隔ｄ１は、ピン孔群３５の長手方向に隣り合う第２ピン孔３６の間隔ｄ２より大きい。

上記の構成によれば、樹脂部１８の割れによる樹脂の飛び出しの抑制を図れるとともに、第１ピン孔３２ａの孔加工用パンチの数を抑制し、かつ、磁束漏れを抑制できる。一方、実施形態の場合と異なりエンドプレート３０が樹脂部１８に対向しない構成では、樹脂割れが生じた場合に、樹脂の小片が磁石孔１４から飛び出す可能性がある。このため、エンドプレート３０の樹脂部１８に対向する部分には、できるだけ小さい第２ピン孔３６を形成することが、樹脂の飛び出し抑制の面から好ましい。一方、磁石１６が割れで飛び出す可能性は、樹脂部１８の場合に比べてかなり低い。これにより、磁石１６の飛び出し抑制を図る面からは、磁石１６に対向する第１ピン孔３２ａは、磁石１６の軸方向端面の形状より小さくすることを前提に、比較的大きくできる。また、第１ピン孔３２ａを比較的大きくできるので、磁束漏れを抑制するために必要な単位面積当たりの第１ピン孔３２ａが占める割合を確保しながら、第１ピン孔３２ａの孔加工用パンチの総数を抑制できる。これにより、エンドプレート３０の加工コストを低減しやすい。

また、エンドプレート３０において、ピン孔群３５の長手方向に隣り合う第１ピン孔３２ａの間隔ｄ１が、ピン孔群３５の長手方向に隣り合う第２ピン孔３６の間隔ｄ２より大きい。これにより、エンドプレート３０のうち、磁石１６に押される可能性がある、磁石１６に対向する部分で強度を高くできるとともに、高い強度を必要としない樹脂部１８に対向する部分で磁束漏れの抑制効果を高くできる。その他の構成及び作用は、図１から図５の構成と同様である。なお、上記の間隔ｄ１及びｄ２の関係を規制する代わりに、またはこれとともに、別の方向で隣り合う間隔の関係を規制してもよい。例えば、エンドプレート３０において、ピン孔群３５の長手方向に対し直交する方向に隣り合う第１ピン孔３２ａの間隔を、ピン孔群３５の長手方向に対し直交する方向に隣り合う第２ピン孔３６の間隔より大きくしてもよい。また、図７の構成において、各第２ピン孔の直径を各第１ピン孔の直径より小さくする構成と、第１ピン孔の間隔ｄ１を第２ピン孔の間隔ｄ２より大きくする構成とのうち、一方の構成のみを備えるようにすることもできる。

図８は、実施形態の別例において、図５に対応する図である。本例の構成では、図７に示した構成と異なり、複数の第１ピン孔３２ｂは、いわゆる千鳥状に配置される。具体的には、複数の第１ピン孔３２ｂは、第１ピン孔３２ｂが対向する磁石１６の軸方向端面に対向し、軸方向端面の形状に沿った長方形領域（図８に斜格子で示す部分）において、長手方向Ｌ１に直線上に並んで、１つのピン孔組Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を形成する。そして、複数のピン孔組Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が長手方向に対し直交する方向に複数列に分かれて配置される。各ピン孔組Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３では、複数の第１ピン孔３２ｂがほぼ等間隔で配置される。また、複数のピン孔組Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、互いに隣り合うピン孔組Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の間で第１ピン孔３２ｂの長手方向Ｌ１に沿う位置がずれている。これにより複数の第１ピン孔３２ｂが千鳥状に配置される。

また、ピン孔群３５ａの外径側端部に位置する複数の第２ピン孔３６ａも、複数のピン孔組Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の方向に沿った複数のピン孔組Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に並んで配置される。また、隣り合うピン孔組Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の間で、第２ピン孔３６ａの長手方向Ｌ１に沿う位置がずれている。

上記の構成によれば、隣り合うピン孔組Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３間での第１ピン孔３２ｂの間隔をより小さくできる。これにより、第１ピン孔３２ｂのピン孔間隔を第２鋼板３１の厚みの２〜６倍の範囲に制限しやすい。このため、第１ピン孔３２ｂを打ち抜き加工で形成した場合に、第１ピン孔３２ｂ間の磁気特性を低下させやすい。さらに、図８に矢印γで示すようにエンドプレート３０において、複数の第１ピン孔３２ｂの間を通る漏れ磁束の経路が、複数の曲げ部で曲げられた非直線状の経路になる。これにより、エンドプレート３０において、複数の第１ピン孔３２ｂの間を通る漏れ磁束の経路長を大きくできる。このため、エンドプレート３０を介した磁束短絡の発生をより抑制できるので、回転電機のトルク低下及び損失増大をより抑制できる。

さらに、ピン孔群３５ａの外径側端部に位置する複数の第２ピン孔３６ａも、第１ピン孔３２ｂの場合と同様に、隣り合う第２ピン孔３６ａの間隔をより小さくできる。このため、第２ピン孔３６ａ間の磁気特性を低下させやすくなり、かつ、漏れ磁束の経路長を大きくできるので、エンドプレート３０を介した磁束短絡の発生をさらに抑制できる。その他の構成及び作用は、図７に示した構成と同様である。なお、本例の構成は、図１から図５に示した構成のように、第１ピン孔及び第２ピン孔の大きさを同じとした構成と組み合わせてもよい。

図９は、実施形態の別例において、ロータ１０の一部を軸方向一方側から見た図である。本例の構成では、図８に示した構成において、さらに、エンドプレート３０には、複数の第４ピン孔４１ａ、４１ｂ、４１ｃが形成される。具体的には、エンドプレート３０は、ロータコア１２（図２）における複数組の磁石孔１４における各組に対応して、１つの中間ブリッジＢ１及び２つの外周ブリッジＢ２に対向する部分のそれぞれに、１つ以上の第４ピン孔４１ａ、４１ｂ、４１ｃが形成される。第４ピン孔４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、第３漏れ磁束抑制孔に相当する。例えば、エンドプレート３０の中間ブリッジＢ１に対向する部分には、２つ以上の第４ピン孔４１ａが半径方向に並んで配置され、外周ブリッジＢ２に対向する部分には、１つ以上の第４ピン孔４１ｂ、４１ｃが配置される。

上記の構成によれば、Ｖ字形に配置された２つの磁石１６により１つの磁極を形成する構成において、エンドプレートが、第１ピン孔３２ｂ及び第２ピン孔１８を備えることと相まって、磁束短絡を効率的に抑制できる。第４ピン孔４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、各組に対応する１つの中間ブリッジＢ１及び２つの外周ブリッジＢ２のそれぞれに対向する部分に１つのみ形成されてもよい。また、第４ピン孔は、各組に対応する１つの中間ブリッジＢ１及び２つの外周ブリッジＢ２のいずれか１つまたは２つのブリッジに対向する部分のみに形成されてもよい。その場合でも、図８の構成に比べて、磁束短絡を効率的に抑制できる。一方、図９の構成のように、１つの中間ブリッジＢ１及び２つの外周ブリッジＢ２に対向する部分のそれぞれに第４ピン孔４１ａ、４１ｂ、４１ｃを形成することがより好ましい。このより好ましい構成の場合には、エンドプレート３０のうち、ロータコアの各組の２つの磁石１６の外径側に対向する部分（例えば図９の点Ｐ部分）に漏れ出た漏れ磁束が、２つの磁石１６の内径側に対向する部分（例えば図９の点Ｑ部分）に流れにくい。これにより、磁束短絡をさらに抑制できる。その他の構成及び作用は、図８の構成と同様である。なお、本例の構成は、図１から図５に示した構成、または、図７に示した構成と組み合わせてもよい。

図１０（ａ）は、実施形態の別例において、図５に対応する図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ部拡大図である。本例の構成では、上記の各例の構成とは異なり、エンドプレート３０に複数の漏れ磁束抑制孔として、複数の細長の孔であるスリット４４が形成される。具体的には、エンドプレート３０の周方向複数位置には、Ｖ字形孔群４２が形成される。Ｖ字形孔群４２は、ロータコア１２（図２）のＶ字形の磁石孔１４の配置位置に沿って、２つのスリット群４３がＶ字形に配置される。それぞれのスリット群４３は、複数のスリット４４を含み、それぞれのスリット４４は、エンドプレート３０において磁石１６に対向する部分に形成される。

各スリット群４３において、複数のスリット４４は、長手方向Ｌ２に直線上に並んで１つのスリット組Ｅ１、Ｅ２・・・Ｅ６を形成する。複数のスリット組Ｅ１、Ｅ２・・・Ｅ５が長手方向Ｌ２に対し直交する方向に複数列に分かれて配置され、互いに隣り合うスリット組Ｅ１、Ｅ２・・・Ｅ６におけるスリット４４の長手方向の位置がずれている。これにより、それぞれのスリット組Ｅ１、Ｅ２・・・Ｅ６において長手方向に隣り合うスリット４４間に形成される磁束通路Ｔが、隣り合うスリット組Ｅ１，Ｅ２・・・Ｅ６間でスリット４４が位置する直線と平行な方向において異なる位置に配置される。複数のスリット４４のそれぞれの直線に沿う長さは、略同じである。また、複数のスリット４４のうち、一部のスリット４４は、エンドプレート３０において、樹脂部１８に対向する部分にも配置される。各スリット４４は、上記の各例の構成のピン孔の場合と同様に、孔加工用のパンチを用いた打ち抜き加工により形成できる。

上記の構成によれば、上記の各例の構成と同様に、磁性材製のエンドプレート３０にスリット４４が形成されることによって、磁石１６からエンドプレート３０に漏れ出る磁束漏れ及び磁束短絡を抑制できる。また、エンドプレート３０は、磁石１６の軸方向端面及び樹脂部１８の軸方向端面を覆っている。これにより、エンドプレート３０に非磁性材料を用いる必要がなく、かつ、磁石１６の磁束漏れの抑制と、磁石１６及び樹脂の飛び出し抑制とを両立させることができる。

さらに、図１０に破線矢印で示すように、漏れ磁束が複数のスリット４４の間を通るときにその磁束の経路が磁束の進行方向前側のスリット４４に遮られて屈曲する。これにより、漏れ磁束の経路長が大きくなるので、磁束短絡をより効率的に抑制できる。その他の構成及び作用は、図１から図５の構成と同様である。

図１１は、図１０に示した構成において、図８の構成と同様に、エンドプレート３０のうち、樹脂部１８に対向する部分には、複数の第２ピン孔３６ａが形成される。また、各スリット４４の最大長さである長手方向Ｌ３における長さは、第２ピン孔３６ａの直径より大きい。複数の第２ピン孔３６ａは、樹脂部１８に対向する。このため、樹脂部１８の樹脂割れによる樹脂の飛び出しを抑制しやすい。また、図７の構成と同様に、樹脂の飛び出しの抑制を図れるとともに、スリット４４の孔加工用パンチの数を抑制し、かつ、磁束漏れを抑制できる。その他の構成及び作用は、図８の構成、または図１０の構成と同様である。

なお、上記の各例の構成では、エンドプレート３０のうち、磁石１６に対向する部分に複数の第１ピン孔、または複数のスリットを形成する場合を説明したが、１つの磁石１６に対向する部分に第１ピン孔またはスリットは１つのみ形成されてもよい。また、上記の各例の構成において、エンドプレート３０として、ロータコア１２の第１鋼板１３と同じ材料及び同じ厚みの第２鋼板を用いなくてもよい。例えば、第２鋼板として、第１鋼板１３より磁気特性が劣る鋼板、または厚みが大きい鋼板、または鋼以外の磁性金属材料からなる板が用いられてもよい。

また、上記の各例の構成では、ロータコア１２が、複数の第１鋼板１３が積層されて構成される場合を説明したが、ロータコアは、この構成に限定するものではない。例えばロータコアは、樹脂バインダと磁性材粉末とを加圧成形することにより形成されたものでもよい。一方、コスト低減の面からは、上記の各例のように、第１鋼板１３の積層体によりロータコア１２を形成し、エンドプレート３０を第１鋼板１３と同じ材料及び同じ厚みからなる第２鋼板により形成することが好ましい。

また、上記の各例の構成では、２つの磁石１６がＶ字形に配置される場合を説明したが、ロータ１０において各磁石が周方向に沿う直線方向に配置された構成としてもよい。

１０ 回転電機ロータ（ロータ）、１２ ロータコア、１２ａ 軸孔、１３ 第１鋼板、１３ａ 軸孔要素、１３ｂ 磁石孔要素、１４ 磁石孔、１６ 磁石、１７ 磁極、１８ａ，１８ｂ 樹脂部、３０ エンドプレート、３１ 第２鋼板、３２，３２ａ，３２ｂ 第１ピン孔、３４ Ｖ字形孔群、３５，３５ａ ピン孔群、３６，３６ａ 第２ピン孔、３８ 第３ピン孔、４０ 孔間磁束経路、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 第４ピン孔、４２ Ｖ字形孔群、４３ スリット群、４４ スリット、１００ 回転電機、１１０ ステータ、１１１ ステータコア、１１２ ティース、１１４ ステータコイル、１１５ 回転軸。

Claims (10)

1. 軸方向に伸びる磁石孔が形成された磁性材製のロータコアと、前記磁石孔に挿入された磁石と、前記磁石孔の前記磁石との間隙の少なくとも一部に配置され軸方向に伸びる樹脂部と、前記ロータコアの軸方向端面に対向して配置されたエンドプレートとを備える回転電機ロータであって、
   前記エンドプレートは、前記磁石の軸方向端面及び前記樹脂部の軸方向端面を覆う磁性材製の部材であり、かつ、前記磁石に対向する部分に少なくとも１つの漏れ磁束抑制孔が形成された、回転電機ロータ。
2. 請求項１に記載の回転電機ロータにおいて、
   前記ロータコアは、複数の第１鋼板を積層することにより形成され、
   前記エンドプレートは、前記第１鋼板と材料が同じで、かつ厚みが同じである第２鋼板により形成される、回転電機ロータ。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電機ロータにおいて、
   前記少なくとも１つの漏れ磁束抑制孔は、前記エンドプレートにおいて、前記磁石に対向する部分に形成された複数の漏れ磁束抑制孔である、回転電機ロータ。
4. 請求項３に記載の回転電機ロータにおいて、
   前記エンドプレートは、前記樹脂部に対向する部分に形成された複数の第２漏れ磁束抑制孔を含む、回転電機ロータ。
5. 請求項４に記載の回転電機ロータにおいて、
   前記複数の第２漏れ磁束抑制孔のそれぞれの最大内側長さは、前記複数の漏れ磁束抑制孔のそれぞれの最大内側長さより小さい、回転電機ロータ。
6. 請求項４または請求項５に記載の回転電機ロータにおいて、
   前記エンドプレートにおいて、隣り合う前記漏れ磁束抑制孔の間隔は、隣り合う前記第２漏れ磁束抑制孔の間隔より大きい、回転電機ロータ。
7. 請求項３に記載の回転電機ロータにおいて、
   前記複数の漏れ磁束抑制孔のそれぞれは円形のピン孔であり、前記複数のピン孔は、前記エンドプレートにおいて前記磁石に対向する長方形領域において、長手方向に直線上に並んで１つのピン孔組を形成し、複数の前記ピン孔組が複数列に配置され、互いに隣り合う前記ピン孔組の間で前記長手方向に沿う前記ピン孔の位置がずれている、回転電機ロータ。
8. 請求項４から請求項６のいずれか１に記載の回転電機ロータにおいて、
   複数の前記磁石は、２つの前記磁石を１組として、複数組のそれぞれで前記２つの磁石が半径方向外側に向かって間隔が広がるようにＶ字形に対向した状態で２つの前記磁石孔に挿入されて配置されることにより１つの磁極を構成しており、
   前記ロータコアは、前記１組の前記磁石に対応して前記２つの磁石孔の周方向端部の間に形成された幅小磁束通路である中間ブリッジと、前記１組の前記磁石に対応して前記２つの磁石孔のそれぞれの半径方向外側端部と前記ロータコアの外周面との間に形成された幅小磁束通路である２つの外周ブリッジとを含み、
   前記エンドプレートは、前記中間ブリッジ及び前記２つの外周ブリッジの少なくとも１つのブリッジに対向する部分に形成された第３漏れ磁束抑制孔とを含む、回転電機ロータ。
9. 請求項８に記載の回転電機ロータにおいて、
   前記第３漏れ磁束抑制孔は、前記中間ブリッジ及び前記２つの外周ブリッジに対向する部分のそれぞれに形成されている、回転電機ロータ。
10. 請求項３に記載の回転電機ロータにおいて、
    前記複数の漏れ磁束抑制孔は、複数の細長のスリットであり、複数の前記スリットは、長手方向に直線上に並んで１つのスリット組を形成し、複数の前記スリット組が複数列に配置され、互いに隣り合う前記スリット組における前記スリットの長手方向の位置がずれていることにより、それぞれの前記スリット組において長手方向に隣り合う前記スリット間に形成される磁束通路が、隣り合う前記スリット組間で前記直線と平行な方向において異なる位置に配置される、回転電機ロータ。

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