JP2022186493A - ロータ及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の振動に対するロータコアの強度を向上させることを可能にしたロータ及び回転電機を提供する。【解決手段】ロータコア２２を構成する複数のコアシート３０の各々は、第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２を有している。磁石収容孔２４は、第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２が軸方向に重なることで構成されている。磁石収容孔２４の内面には、第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２の周縁部の位置の違いによって形成される第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が設けられる。また、磁石収容孔２４の内面には、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が形成されていない部位である非凹凸部４６が設けられる。そして、永久磁石２３は、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５の各々の凹部に入り込む係合部を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、埋込磁石型のロータ及び回転電機に関する。

回転電機において、永久磁石がロータコアの内部に埋め込まれる態様をなす埋込磁石型のロータが周知である。埋込磁石型のロータは、永久磁石によるマグネットトルクに加えて、永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部にてリラクタンストルクを得る構成となっている。

このような埋込磁石型のロータにおいて、例えば特許文献１に記載されたロータでは、軸方向視で永久磁石がＶ字及びＵ字等、径方向内側に凸の折返し形状とされている。このような構成の場合、外側コア部に接する永久磁石の磁石表面と外側コア部自身とを大きくすることが可能である。つまり、回転電機の高トルク化が期待できる。

特開２０１７－７００３２号公報

上記のような、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石を用いたロータでは、永久磁石の径方向外側に位置する外側コア部の体積が大きくなる。また、高トルク化を図るべく、永久磁石の径方向外側端部をロータコアの外周面の近くにまで延ばした場合、永久磁石の径方向外側端部とロータコアの外周面との間におけるロータコアの部位であるブリッジ部の肉厚が薄くなり、当該ブリッジ部の強度が低くなる。このため、例えば外的要因によってロータに軸方向の加振力が加わったとき、ブリッジ部を支点として外側コア部が軸方向に振動するおそれがある。そして、外側コア部の振動が大きくなると、ロータコアが変形してしまうおそれがある。本発明の目的は、軸方向の振動に対するロータコアの強度を向上させることを可能にしたロータ及び回転電機を提供することにある。

上記課題を解決するロータは、径方向内側に凸の折返し形状をなす複数個の磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記磁石収容孔に埋め込まれている永久磁石（２３）と、を備えるロータ（２０）であって、前記ロータコアは、複数のコアシート（３０）が軸方向に積層されてなり、前記複数のコアシートの各々は、磁石用貫通孔（３１，３２）を有し、前記複数のコアシートの前記磁石用貫通孔が軸方向に重なることで前記磁石収容孔が構成され、前記磁石収容孔の内面には、軸方向に重なる前記磁石用貫通孔の周縁部の位置の違いによって形成される凹凸部（４３，４４，４５）と、前記凹凸部が形成されていない部位である非凹凸部（４６）と、が設けられ、前記永久磁石は、前記凹凸部の凹部（４３ａ，４４ａ，４５ａ）に入り込む係合部（５１，５２，５３）を有している。

上記課題を解決する回転電機は、径方向内側に凸の折返し形状をなす複数個の磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記磁石収容孔に埋め込まれている永久磁石（２３）と、を備えるロータ（２０）と、前記ロータに対して回転磁界を付与するステータ（１０）と、を備えた回転電機（Ｍ）であって、前記ロータコアは、複数のコアシート（３０）が軸方向に積層されてなり、前記複数のコアシートの各々は、磁石用貫通孔（３１，３２）を有し、前記複数のコアシートの前記磁石用貫通孔が軸方向に重なることで前記磁石収容孔が構成され、前記磁石収容孔の内面には、軸方向に重なる前記磁石用貫通孔の周縁部の位置の違いによって形成される凹凸部（４３，４４，４５）と、前記凹凸部が形成されていない部位である非凹凸部（４６）と、が設けられ、前記永久磁石は、前記凹凸部の凹部（４３ａ，４４ａ，４５ａ）に入り込む係合部（５１，５２，５３）を有している。

上記のロータ及び回転電機によれば、磁石収容孔の凹凸部が永久磁石の係合部に対して軸方向に係合することにより、ロータコアにおける永久磁石より径方向外側の部位である外側コア部の軸方向の振動を抑制可能となる。その結果、ロータコアの変形を抑えることが可能となる。したがって、軸方向の振動に対するロータコアの強度を向上させることが可能となる。また、磁石収容孔の内面には非凹凸部が設けられている。これにより、磁石収容孔の内面全体に凹凸部がある構成に比べ、磁石収容孔と永久磁石との境界が凹凸であることにより発生する軸方向の漏れ磁束を抑制できる。

実施形態における埋込磁石型のロータを有する回転電機の構成図。 同形態におけるロータの平面図。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図。 図２におけるＩＶ－ＩＶ線断面図。 （ａ）（ｂ）は同形態におけるロータに用いるコアシートの平面図。 変更例におけるロータの断面図。 変更例におけるロータの断面図。 変更例におけるロータの断面図。 変更例におけるロータの断面図。 変更例におけるロータの平面図。 図１０におけるＸＩ－ＸＩ線断面図。 変更例におけるロータの平面図。 図１２におけるＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線断面図。

以下、ロータ及び回転電機の一実施形態について説明する。
図１に示す本実施形態の回転電機Ｍは、埋込磁石型のブラシレスモータにて構成されている。回転電機Ｍは、略円環状のステータ１０と、ステータ１０の径方向内側空間にて回転可能に配置される略円柱状のロータ２０とを備えている。ステータ１０は、ロータ２０に対して回転磁界を付与する。

ステータ１０は、略円環状のステータコア１１を備えている。ステータコア１１は、磁性金属材料にて構成、例えば複数枚の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア１１は、径方向内側に向かって延び周方向等間隔に配置される本実施形態では１２個のティース１２を有している。各ティース１２は、互いに同一形状をなしている。ティース１２は、先端部である径方向内側端部が略Ｔ型をなし、先端面１２ａがロータ２０の外周面に倣った円弧状をなしている。１２個のティース１２には、巻線１３がそれぞれ集中巻きにて巻装されている。すなわち、ステータ１０の磁極数は「１２」である。巻線１３は３相結線がなされ、図１ようにそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相として機能する。そして、巻線１３に対して電源供給がなされると、ロータ２０を回転駆動するための回転磁界がステータ１０にて生じるようになっている。このようなステータ１０は、ステータコア１１の外周面がハウジング１４の内周面に対して固定されている。

（ロータコア２２）
ロータ２０は、回転軸２１と、回転軸２１が中心部に嵌挿される略円柱状のロータコア２２と、ロータコア２２の内部に埋め込まれる態様をなす本実施形態では８個の永久磁石２３とを備えている。すなわち、ロータ２０の磁極数は「８」である。ロータ２０は、回転軸２１がハウジング１４に設けられる図示略の軸受に支持されることで、ステータ１０に対して回転可能に配置されている。

図２に示すように、ロータコア２２は、永久磁石２３を収容するための磁石収容孔２４を有している。磁石収容孔２４は、ロータコア２２の周方向等間隔に本実施形態では８個設けられている。各磁石収容孔２４は、例えば、軸方向に沿ってロータコア２２を貫通している。各磁石収容孔２４は、軸方向から見て、径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の折返し形状をなしている。すなわち、各磁石収容孔２４は、例えば、軸方向から見て直線状をなす一対の直線部２４ａと、一対の直線部２４ａの径方向内側端部同士を繋ぐ屈曲部２４ｂと、を有している。

各磁石収容孔２４において、各直線部２４ａの径方向外側端部２４ｃは、ロータコア２２の外周面２２ａの近くに位置している。屈曲部２４ｂは、回転軸２１が嵌挿されるロータコア２２の中心部の軸嵌挿孔２２ｂの近くに位置している。屈曲部２４ｂは、ロータコア２２の外径の半分の径を有する基準円Ｃ１の範囲内に位置している。基準円Ｃ１は、ロータ２０の軸線Ｌを中心とする円である。直線部２４ａの径方向外側端部２４ｃは、基準円Ｃ１の範囲外に位置している。磁石収容孔２４は、ロータコア２２の軸方向全体にわたって設けられている。

（永久磁石２３）
永久磁石２３は、本実施形態では磁石粉体を樹脂と混合した磁石材料を成型固化してなるボンド磁石を用いている。すなわち、永久磁石２３は、ロータコア２２の磁石収容孔２４を成形型とし、固化前の磁石材料が射出成形により磁石収容孔２４内に隙間なく充填され、充填後に磁石収容孔２４内で固化されて構成されている。したがって、磁石収容孔２４の孔形状は、永久磁石２３の外形形状となる。本実施形態の永久磁石２３に用いられる磁石粉体としては、例えばサマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石が用いられるが、他の希土類磁石等を用いてもよい。

図２に示すように、永久磁石２３は、磁石収容孔２４に対して直接形成されることから、磁石収容孔２４と対応した形状、すなわち、軸方向視で径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の折返し形状をなしている。永久磁石２３は、一対の直線部２３ａと、一対の直線部２３ａの径方向内側端部同士を繋ぐ屈曲部２３ｂと、を有している。永久磁石２３の直線部２３ａは、磁石収容孔２４の直線部２４ａ内に位置している。永久磁石２３の屈曲部２３ｂは、磁石収容孔２４の屈曲部２４ｂ内に位置している。直線部２３ａの径方向外側端部は、ロータコア２２の外周面２２ａの近くに位置している。なお、永久磁石２３は、例えば、ロータ２０の軸線Ｌを通る自身の周方向中心線Ｌｓに対して線対称形状をなす。

図１に示すように、永久磁石２３のＶ字の折返し形状の内側であり永久磁石２３よりも径方向外側に位置するロータコア２２の部位は、ステータ１０と対向してリラクタンストルクを得るための外側コア部２５として機能する。外側コア部２５は、軸方向視でロータ２０の中心部方向に１つの頂点を向けた略三角形状をなしている。ロータ２０は、永久磁石２３及び外側コア部２５を含んでなる磁極部２６を複数有している。磁極部２６の数は永久磁石２３の数と同数であり、本実施形態では８個である。つまり、ロータ２０の極数は８極である。複数の磁極部２６は、互いに同一形状をなしている。本実施形態において、各磁極部２６の磁極開角度θｍは、機械角で４５°である。また、複数の磁極部２６は、周方向において等間隔に配置されている。また、ロータ２０は、隣接する磁極部２６同士の境界である磁極境界線Ｌｄを８つ有している。なお、各磁極境界線Ｌｄは、ロータ２０の軸線Ｌを通る線である。各磁極部２６は、図１に一例を示すように、それぞれＮ極、Ｓ極として機能する。このような磁極部２６にてマグネットトルク及びリラクタンストルクの両者が得られるロータ２０として構成されている。

ロータコア２２の磁石収容孔２４内に略埋込態様にて設けられる永久磁石２３は、磁石素材が固化した後に、図示略の着磁装置を用いて本来の磁石として機能させるべくロータコア２２の外部から着磁される。この場合、個々の永久磁石２３は、自身の厚さ方向に磁化される。永久磁石２３は、ロータコア２２の周方向に本実施形態では８個設けられており、周方向に交互に異極となるように着磁される。

図２に示すように、磁石収容孔２４の内面は、永久磁石２３に接している。磁石収容孔２４の内面は、内側側面４１と外側側面４２とを含む。内側側面４１は、外側コア部２５を構成する側面であって、永久磁石２３のＶ字の折返し形状の内側に接する面である。外側側面４２は、内側側面４１に対して孔幅方向に対向する側面である。なお、磁石収容孔２４の孔幅方向とは、軸方向視において磁石収容孔２４の延在方向に直交する方向である。磁石収容孔２４の延在方向とは、磁石収容孔２４を軸方向から見たときの略Ｖ字の折返し形状に沿った方向である。内側側面４１及び外側側面４２の各々は、軸方向視で磁石収容孔２４の折返し形状に沿った面である。

内側側面４１は、第１凹凸部４３を有している。外側側面４２は、第２凹凸部４４を有している。第１凹凸部４３は、屈曲部２４ｂにおける内側側面４１に設けられている。第２凹凸部４４は、屈曲部２４ｂにおける外側側面４２に設けられている。また、磁石収容孔２４の内面において、直線部２４ａの径方向外側端部２４ｃに対応する部分には、第３凹凸部４５が設けられている。そして、磁石収容孔２４の内面は、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が形成されていない部位である非凹凸部４６を有している。本実施形態では、磁石収容孔２４の延在方向において部分的に第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が形成されるとともに、磁石収容孔２４の延在方向のその他の箇所に非凹凸部４６が形成されている。

ロータコア２２は、各直線部２４ａの径方向外側端部２４ｃより外側に位置するブリッジ部２２ｃを有している。ブリッジ部２２ｃは、各ブリッジ部２２ｃは、外側コア部２５と、ロータコア２２における外側コア部２５以外の部位とを連結している。本実施形態では、ロータコア２２を単体で見たとき、外側コア部２５は、２つのブリッジ部２２ｃにて支持されている。

（コアシート３０の構成）
ロータコア２２は、電磁鋼板よりなるコアシート３０を軸線Ｌ方向に複数枚積層して構成されている。個々のコアシート３０については、図５（ａ）に示すような同一構成のものが用いられている。これにより、各コアシート３０を同一部品としての管理が可能である。なお、図５（ｂ）に示すコアシート３０は、図５（ａ）に示すコアシート３０とは一見異なる形状に見えるが、実際は図５（ａ）にて示した第１位置に対して磁石収容孔２４を１個分、換言すれば１磁極分である４５°回転させた第２位置に配置したものである。

各コアシート３０には、形状が互いに異なる２種類の磁石用貫通孔が混在して形成されている。以下には、当該２種類の磁石用貫通孔の一方を第１磁石用貫通孔３１とし、他方を第２磁石用貫通孔３２として説明する。第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とは、個々のコアシート３０において周方向の４５°毎に交互に配置されている。

第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２はそれぞれ、径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の折返し形状をなしている。すなわち、第１磁石用貫通孔３１は、一対の直線部３１ａの径方向内側端部同士を屈曲部３１ｂにて繋いだ形状をなしている。また、第２磁石用貫通孔３２は、一対の直線部３２ａの径方向内側端部同士を屈曲部３２ｂにて繋いだ形状をなしている。

ロータコア２２を構成すべくコアシート３０を積層する過程で、本実施形態ではコアシート３０を１枚単位で、図５（ａ）に示す第１位置に配置したものと、４５°回転させた図５（ｂ）に示す第２位置に配置したものとが交互となるように積層される。これにより、第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とが軸方向において交互に重なる。そして、軸方向に重なる第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とで各磁石収容孔２４が構成される。

磁石収容孔２４の内面において、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５の各々は、第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２の周縁部の位置の違いによって形成される。

（第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４）
図３に示すように、第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４は、第１磁石用貫通孔３１の屈曲部３１ｂと第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３２ｂとの径方向の位置の違いにより形成されている。本実施形態では、各屈曲部３１ｂの径方向幅は同等である。そして、第１磁石用貫通孔３１の屈曲部３１ｂは、第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３２ｂよりも径方向外側に位置する。

第１凹凸部４３は、軸方向において複数の凹部４３ａを有している。永久磁石２３は、第１凹凸部４３の各凹部４３ａに入り込む係合部５１を有している。各係合部５１は、各凹部４３ａに対して軸方向に引っ掛かるようになっている。

第２凹凸部４４は、軸方向において複数の凹部４４ａを有している。永久磁石２３は、第２凹凸部４４の各凹部４４ａに入り込む係合部５２を有している。各係合部５２は、各凹部４４ａに対して軸方向に引っ掛かるようになっている。なお、本実施形態では、第１凹凸部４３の凹部４３ａの深さＤ１は、外側側面４２に設けられた第２凹凸部４４の凹部４４ａの深さＤ２と同等の深さに設定されている。また、凹部４３ａの深さＤ１及び凹部４４ａの深さＤ２の各々は、例えば、直線部２４ａに近づくにつれて徐々に浅くなっている。

（第３凹凸部４５）
第３凹凸部４５は、第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２の各々の直線部３１ａ，３２ａの径方向外側端部における形状の違いによって形成されている。図５（ａ）に示すように、直線部３２ａの径方向外側端部には、直線部３１ａに対して孔幅方向の内側に迫り出す迫出部３２ｃが形成されている。迫出部３２ｃは、直線部３２ａの径方向外側端部において、Ｖ字の折返し形状の内側角部に形成されている。また、迫出部３２ｃは、当該内側角部をテーパ状とすることにより形成されている。

図４に示すように、第３凹凸部４５は、迫出部３２ｃを有する直線部３２ａと迫出部を有しない直線部３１ａとが軸方向に重なることにより形成されている。第３凹凸部４５は、軸方向において複数の凹部４５ａを有している。凹部４５ａは、迫出部を有しない直線部３１ａにて構成される。永久磁石２３は、第３凹凸部４５の各凹部４５ａに入り込む係合部５３を有している。各係合部５３は、各凹部４５ａに対して軸方向に引っ掛かるようになっている。

図２に示すように、非凹凸部４６は、磁石収容孔２４の内面において、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が形成されていない部位である。すなわち、磁石収容孔２４を軸方向から見たとき、非凹凸部４６では、軸方向に重なる第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２の各々の周縁部の位置が一致している。

本実施形態の回転電機Ｍのロータ２０の作用を説明する。
磁石収容孔２４に充填されるボンド磁石からなる永久磁石２３は、磁石収容孔２４の第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５に対していわゆるアンカー効果のように係合する。すなわち、外側コア部２５は、第１凹凸部４３及び第３凹凸部４５によって、永久磁石２３のＶ字形状の内側面に対して軸方向に係合する。また、永久磁石２３のＶ字形状の外側面は、第２凹凸部４４によって、ロータコア２２における外側コア部２５以外の部位に対して軸方向に係合する。これにより、例えば外的要因によってロータ２０に軸方向の加振力が加わっても、外側コア部２５がブリッジ部２２ｃを支点として軸方向に振動することを抑制できる。

さらに、磁石収容孔２４の内面には非凹凸部４６が設けられている。非凹凸部４６では、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５のような凹凸が形成されない。これにより、磁石収容孔２４の内面全体に凹凸部がある構成に比べ、磁石収容孔２４と永久磁石２３との境界が凹凸であることにより発生する軸方向の漏れ磁束を抑制できる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）磁石収容孔２４の内面には、第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２の周縁部の位置の違いによって形成される第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が設けられる。そして、永久磁石２３は、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５の各々の凹部４３ａ，４４ａ，４５ａに入り込む係合部５１，５２，５３を有している。この構成によれば、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５がそれぞれ係合部５１，５２，５３に対して軸方向に係合する。これにより、外側コア部２５の軸方向の振動を抑制可能となる。その結果、ロータコア２２におけるブリッジ部２２ｃ及び外側コア部２５の変形を抑えることが可能となる。したがって、軸方向の振動に対するロータコア２２の強度を向上させることが可能となる。

また、磁石収容孔２４の内面には、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が形成されていない部位である非凹凸部４６が設けられる。これにより、磁石収容孔２４の内面全体に凹凸部がある構成に比べ、磁石収容孔２４と永久磁石２３との境界が凹凸であることにより発生する軸方向の漏れ磁束を抑制できる。

（２）磁石収容孔２４の内面は、外側コア部２５を形成する内側側面４１と、内側側面４１に対向する外側側面４２と、を含む。内側側面４１には第１凹凸部４３及び第３凹凸部４５が設けられる。外側側面４２には第２凹凸部４４が設けられる。そして、内側側面４１及び外側側面４２の各々に非凹凸部４６が設けられる。この構成によれば、磁石収容孔２４の内側側面４１及び外側側面４２のそれぞれが凹凸を有するため、当該凹凸によって外側コア部２５の振動をより効果的に抑制可能となる。また、磁石収容孔２４の内側側面４１及び外側側面４２のそれぞれに非凹凸部４６が設けられる。このため、非凹凸部４６を設けることによる漏れ磁束の抑制効果をより好適に得ることが可能となる。

（３）第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４は、ロータコア２２の外径の半分の径を有する基準円Ｃ１の範囲内に設けられている。基準円Ｃ１が示す範囲は、ロータコア２２の径方向内側寄りの範囲、すなわち出力に寄与しにくい範囲である。このため、第１凹凸部４３を基準円Ｃ１の範囲内に設けることで、第１凹凸部４３を設けることによる出力低下を小さく抑えることが可能となる。

（４）第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４は、磁石収容孔２４の折返し形状の屈曲部２４ｂに設けられている。この構成によれば、外側コア部２５においてブリッジ部２２ｃから離れた位置にある径方向内側端部を、第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４によって永久磁石２３に軸方向に係合させることが可能となる。したがって、ブリッジ部２２ｃを支点とする外側コア部２５の軸方向の振動を第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４によって効果的に抑制可能となる。

（５）第３凹凸部４５は、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ｃに設けられている。この構成によれば、外側コア部２５の径方向外側端部付近において振動を抑制可能となる。

（６）第３凹凸部４５の凸部は、磁石収容孔２４の孔幅方向の内側に迫り出す迫出部３２ｃによって構成されている。迫出部３２ｃは、第２磁石用貫通孔３２に形成されている。これにより、第２磁石用貫通孔３２に対応するブリッジ部２２ｃの周方向長さを短く構成できる。その結果、コアシート３０の成形性向上に寄与できる。

（７）迫出部３２ｃは、直線部３２ａの径方向外側端部において、Ｖ字の折返し形状の内側角部に形成されている。これにより、永久磁石２３の磁束低下を極力抑えつつも、迫出部３２ｃによって第３凹凸部４５を構成することが可能である。また、迫出部３２ｃを設けることで永久磁石２３の体積を小さくしつつも、磁束低下は極力抑えられることで、永久磁石２３の単位体積当たりの出力トルクを向上させることが可能である。

（８）複数のコアシート３０は、互いに同一構成である。各コアシート３０には、形状が互いに異なる第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２が混在して設けられている。そして、１つの磁石収容孔２４の構成において第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とが混在している。この構成によれば、各コアシート３０を同一構成とすることで部品管理を容易にしつつも、軸方向に重なる第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とによって磁石収容孔２４に第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５を形成できる。

（９）コアシート３０は、第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とが周方向に交互に配置されて構成されている。そして、ロータコア２２として積層する際、１つの磁石収容孔２４の構成において第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とが混在するように１枚毎で第１位置と４５°回転させた第２位置との交互としてコアシート３０の積層がなされる。このため、コアシート３０を１枚数毎に第１位置と該第１位置から磁石収容孔２４を１個分回転させた第２位置とのいずれかに配置するといった単純な積層態様にて実現することができる。また、互いに形状が異なる第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とを１つのコアシート３０に形成することにより生じうる磁気的アンバランスを極力抑えることが可能となる。

（１０）第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３１ｂ，３２ｂの径方向の孔幅が同等とされる。なお、屈曲部３１ｂ，３２ｂの孔幅は、永久磁石２３の厚さに対応する幅である。そして、屈曲部３１ｂ，３２ｂの径方向の位置の違いによって第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４が形成されている。この構成によれば、各磁石収容孔２４内に形成される永久磁石２３の磁気特性が互いに異ならないようにしつつも、磁石収容孔２４の内面に第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４を形成することが可能となる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態の迫出部３２ｃは、直線部３２ａの径方向外側端部において、Ｖ字の折返し形状の内側角部をテーパ状とすることにより形成されているが、これに限らず、迫り出す形状を矩形状や湾曲状等、適宜変更してもよい。

・上記実施形態の迫出部３２ｃは、直線部３２ａの径方向外側端部におけるＶ字の折返し形状の内側角部に設けられているが、これに限らず、直線部３２ａの径方向外側端部におけるＶ字の折返し形状の外側角部に迫出部３２ｃを設けてもよい。また、迫出部３２ｃを、第２磁石用貫通孔３２ではなく、第１磁石用貫通孔３１に形成してもよい。

・コアシート３０を１枚毎で第１位置と４５°回転させた第２位置との交互となるように配置したが、複数枚単位で第１及び第２位置の交互に配置してもよい。この場合、同じ枚数単位で交互としてもよく、異なる枚数毎で交互としてもよい。図６には、一例として、コアシート３０を２枚毎で第１位置と４５°回転させた第２位置との交互となるように積層した構成を示している。このような構成によっても、上記実施形態と略同様の効果を得ることが可能である。

・上記実施形態では、コアシート３０の周方向に第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とを交互に配置、すなわち第１及び第２磁石用貫通孔３１，３２のそれぞれを１個おきに配置しているが、これに特に限定されるものではない。例えば、第１及び第２磁石用貫通孔３１，３２のいずれかを２個おき以上に配置して構成してもよい。

・例えば図７に示すように、第１凹凸部４３における凹凸の数を第２凹凸部４４における凹凸の数よりも少なく構成してもよい。この構成によれば、磁石収容孔２４の延在方向における内側側面４１の長さ、ひいては内側側面４１の表面積を大きく確保しつつも、内側側面４１に第１凹凸部４３を形成することが可能となる。なお、内側側面４１の表面積を大きく確保することで、出力の向上に寄与できる。また、第１凹凸部４３と第２凹凸部４４とでは、内側側面４１に設けられる第１凹凸部４３での漏れ磁束の方が出力に影響しやすい。このため、第１凹凸部４３における凹凸の数を第２凹凸部４４における凹凸の数よりも少なく構成することで、第１凹凸部４３での漏れ磁束による出力低下を抑制するのに適した構成となる。

・上記実施形態では、第１凹凸部４３の凹部４３ａの深さＤ１は、第２凹凸部４４の凹部４４ａの深さＤ２と同等の深さに設定されているが、これに特に限定されるものではない。

例えば、図８に示すように、第１凹凸部４３の凹部４３ａの深さＤ１を、第２凹凸部４４の凹部４４ａの深さＤ２以下に設定してもよい。この構成によれば、磁石収容孔２４の延在方向における内側側面４１の長さ、ひいては内側側面４１の表面積を大きく確保しつつも、外側側面４２の第２凹凸部４４によって永久磁石２３との軸方向の係合力を好適に得ることが可能となる。また、第１凹凸部４３と第２凹凸部４４とでは、内側側面４１に設けられる第１凹凸部４３での漏れ磁束の方が出力に影響しやすい。このため、第１凹凸部４３の凹部４３ａの深さＤ１を、第２凹凸部４４の凹部４４ａの深さＤ２以下に設定することで、第１凹凸部４３での漏れ磁束による出力低下を抑制するのに適した構成となる。

また例えば、図９に示すように、第２凹凸部４４の凹部４４ａの深さＤ２を、第１凹凸部４３の凹部４３ａの深さＤ１以下に設定してもよい。外側側面４２に設けられる第２凹凸部４４は、内側側面４１に設けられる第１凹凸部４３に比べ、軸方向視での磁石収容孔２４の延在方向における長さを長く確保できる。このため、出力低下を抑えるべく凹部４４ａの深さＤ２を小さく設定しても、第２凹凸部４４と係合部５２との係合代を確保しやすい。すなわち、第２凹凸部４４の凹部４４ａの深さＤ２を、第１凹凸部４３の凹部４３ａの深さＤ１以下に設定することで、出力低下を抑えつつも、磁石収容孔２４の内面と永久磁石２３との軸方向の好適な係合力を得ることが可能となる。

・上記実施形態では、第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３１ｂ，３２ｂの径方向幅を同等としている。そして、屈曲部３１ｂ，３２ｂの径方向の位置の違いによって第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４を形成しているが、これに特に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

例えば、図１０及び図１１に示すように、屈曲部３１ｂ，３２ｂの孔幅の違いによって第１凹凸部４３及び第２凹凸部４４を形成してもよい。同図に示す構成では、第１磁石用貫通孔３１の屈曲部３１ｂの孔幅が、第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３２ｂの孔幅よりも狭い。なお、各屈曲部３１ｂ，３２ｂの径方向の中心位置は同位置に設定されている。このような構成によっても、上記実施形態と略同様の効果を得ることが可能である。なお、屈曲部３１ｂ，３２ｂの位置を異ならせる構成と、屈曲部３１ｂ，３２ｂの孔幅を異ならせる構成とを組み合わせることも可能である。

・上記実施形態や上記変更例のロータコア２２において、磁石収容孔２４に対応した折返し形状の途中位置において孔幅方向に対向する周縁部間を連結する連結部を設けてもよい。当該連結部を設けたロータの一例を、図１２及び図１３に示している。なお、図１２及び図１３では、一例として、図１０及び図１１に示す構成に連結部を追加した構成を示している。

図１２に示すように、ロータコア２２には、磁石収容孔２４に対応した折返し形状の途中位置において孔幅方向に対向する周縁部間を連結する連結部６１が設けられている。連結部６１は、例えば、磁石収容孔２４の屈曲部２４ｂに設けられている。

本例では、連結部６１は、第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２のうち、第１磁石用貫通孔３１のみに形成されている。連結部６１は、各第１磁石用貫通孔３１の屈曲部３１ｂに形成されている。連結部６１は、屈曲部３１ｂの孔幅方向に延びて同方向に対向する周縁部間を互いに連結する。各第１磁石用貫通孔３１の連結部６１において、連結部６１が延びる方向に対して直交する方向の幅は、例えば、互いに同等の幅に設定されている。また、各コアシート３０がロータコア２２として積層された状態において、１つの磁石収容孔２４における各連結部６１は、軸方向に沿った一直線上に配置される。

本例では、第１磁石用貫通孔３１の屈曲部３１ｂの孔幅は、第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３２ｂの孔幅よりも小さい。したがって、第１磁石用貫通孔３１の屈曲部３１ｂに連結部６１を設けることで、第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３２ｂに連結部を設けた場合と比較して、連結部６１の孔幅方向の長さを短く構成できる。

また、本例では、第２磁石用貫通孔３２には連結部が形成されない。このため、磁石収容孔２４の屈曲部２４ｂにおいて、コアシート３０の一枚おきに連結部が無い箇所が存在する。そして、その連結部が無い箇所には、永久磁石２３を構成する磁性材料が入り込んでいる。連結部６１は、第１凹凸部４３と第２凹凸部４４との間に設けられている。換言すれば、連結部６１は、第１凹凸部４３と第２凹凸部４４とを連結している。

図１２及び図１３に示すような構成によれば、磁石収容孔２４の構成上必然的に備えられる２箇所のブリッジ部２２ｃに加え、屈曲部２４ｂに位置する連結部６１も新たに追加された３箇所で外側コア部２５が支持される。これにより、外側コア部２５の遠心力強度の向上が図られている。また、２つのブリッジ部２２ｃ及び連結部６１からなる３箇所の支持点が、外側コア部２５の周囲においてバランスよく配置される。これにより、外側コア部２５の安定支持に貢献している。

また、磁石収容孔２４の内面に形成された第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５によって、外側コア部２５の軸方向の振動が抑制されている。したがって、ロータ２０に軸方向の加振力が掛かって外側コア部２５が軸方向に振動することにより連結部６１が変形することを、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５にて抑制することが可能である。すなわち、本例のような構成では、外側コア部２５の遠心力強度と軸方向強度の両方の向上に寄与できる。

また、本例では、コアシート３０が１枚数毎に第１又は第２位置に配置されている。これにより、第１磁石用貫通孔３１の連結部６１がコアシート３０の１枚おきとなり重ならないため、連結部６１での磁束漏れを極力低減することができる。

なお、上記のような連結部６１を、上記実施形態における第１磁石用貫通孔３１に形成してもよい。
また、図１２及び図１３に示す一例では、第１磁石用貫通孔３１に連結部６１を形成したが、第２磁石用貫通孔３２に連結部６１を形成してもよい。また、第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２の両方に連結部６１を形成してもよい。この場合、磁石収容孔２４の軸方向全体にわたって連続して連結部６１が構成される。つまり、軸方向視でＶ字状をなす永久磁石２３が連結部６１にて分割される構成となる。この場合、永久磁石２３は、連結部６１にて分割された一方の部位と他方の部位とによって全体としてＶ字形状、すなわち、径方向内側に凸の折返し形状をなす。

また、図１２及び図１３に示す一例では、第１磁石用貫通孔３１の連結部６１を１個としたが、２個以上設けてもよい。この場合、外側コア部２５の支持箇所は、磁石収容孔２４の構成上必然的に備えられる２箇所のブリッジ部２２ｃに加わり、合計４箇所以上となる。

また、上記の一例では、連結部６１を磁石収容孔２４における屈曲部２４ｂに設けたが、屈曲部２４ｂ以外の例えば直線部２４ａ等に連結部６１を設けてもよい。
また、上記の一例では、連結部６１が延びる方向を、磁石収容孔２４の屈曲部２４ｂの孔幅方向であって、ロータ２０の径方向としたが、これ以外に例えば、孔幅方向に対して斜めの方向や径方向以外に延びる方向とする等、適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、１枚のコアシート３０において、第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とを同数としたが、これに特に限定されるものではない。すなわち、１枚のコアシート３０において、第１磁石用貫通孔３１の数を、第２磁石用貫通孔３２の数よりも多くまたは少なくしてもよい。なお、第１磁石用貫通孔３１及び第２磁石用貫通孔３２の数によらず、各第１磁石用貫通孔３１及び各第２磁石用貫通孔３２の形状を、軸線Ｌを中心とする点対称となるように構成することで、周方向における磁気アンバランスを抑制することが可能となる。

例えば、上記実施形態において、第１磁石用貫通孔３１を２つ、第２磁石用貫通孔３２を４つに変更した場合、２つの第１磁石用貫通孔３１を１８０°対向位置に配置することで、周方向における磁気アンバランスを抑制することが可能となる。なお、図１０～図１３に示す例では、第１磁石用貫通孔３１の屈曲部３１ｂの孔幅が第２磁石用貫通孔３２の屈曲部３２ｂの孔幅よりも狭い。つまり、永久磁石２３の屈曲部２３ｂの厚さは、第２磁石用貫通孔３２に比べて第１磁石用貫通孔３１で薄くなる。このため、第１磁石用貫通孔３１の数を第２磁石用貫通孔３２の数よりも少なく構成することで、出力トルクの低下を小さく抑えることが可能となる。また、上記実施形態の例では、コアシート３０を積層する過程で、各コアシート３０を１磁極分である４５°毎回転させるが、この積層の際の回転角度は、１磁極分である４５°に限定されず、磁極２つ分、または３つ分等、４５°以外の角度であってもよい。

・磁石収容孔２４の内面における凹凸部の形成位置は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、軸方向視における直線部２４ａの中間部において、磁石収容孔２４の内面に凹凸部を形成してもよい。また、上記実施形態の磁石収容孔２４において、例えば、第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５のいずれか１つを省略してもよい。

・上記実施形態では、磁石収容孔２４の延在方向において部分的に第１凹凸部４３、第２凹凸部４４及び第３凹凸部４５が形成されるとともに、磁石収容孔２４の延在方向のその他の箇所に非凹凸部４６が形成されているが、これに特に限定されるものではない。例えば、磁石収容孔２４の内面に対し、軸方向の一部に凹凸部を形成するとともに、軸方向における当該凹凸部以外の箇所に非凹凸部を形成してもよい。

・上記実施形態のコアシート３０には、形状が互いに異なる２種類の磁石用貫通孔、すなわち第１及び第２磁石用貫通孔３１，３２が混在して形成されたが、これに特に限定されるものではない。例えば、ロータコア２２を構成するコアシートとして、磁石用貫通孔の形状が互いに異なる第１のコアシートと第２のコアシートを用意する。第１のコアシートには、磁石用貫通孔として第１磁石用貫通孔３１のみが周方向に複数形成される。第２のコアシートには、磁石用貫通孔として第２磁石用貫通孔３２のみが周方向に複数形成される。そして、第１のコアシートと第２のコアシートとを、１枚または複数枚ずつ交互に積層することで、第１磁石用貫通孔３１と第２磁石用貫通孔３２とが軸方向に混在する磁石収容孔２４を構成してもよい。

・ロータ２０の磁極数、すなわち永久磁石２３及び磁石収容孔２４の個数を適宜変更してもよい。また、ステータ１０の磁極数を適宜変更してもよい。
・上記以外、回転電機Ｍの構成を適宜変更してもよい。

・今回開示された実施形態及び変更例はすべての点で例示であって、本発明はこれらの例示に限定されるものではない。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｍ 回転電機、１０ ステータ、２０ ロータ、２２ ロータコア、２３ 永久磁石、２３ｂ 屈曲部、２４ 磁石収容孔、２４ｂ 屈曲部、２４ｃ 径方向外側端部、２５ 外側コア部、３０ コアシート、３１ 第１磁石用貫通孔（磁石用貫通孔）、３１ｂ 屈曲部、３２ 第２磁石用貫通孔（磁石用貫通孔）、３２ｂ 屈曲部、４１ 内側側面、４２ 外側側面、４３ 第１凹凸部（凹凸部）、４３ａ 凹部、４４ 第２凹凸部（凹凸部）、４４ａ 凹部、４５ 第３凹凸部（凹凸部）、４５ａ 凹部、４６ 非凹凸部、５１～５３ 係合部、６１ 連結部、Ｄ１，Ｄ２ 深さ。

Claims (14)

1. 径方向内側に凸の折返し形状をなす複数個の磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記磁石収容孔に埋め込まれている永久磁石（２３）と、を備えるロータ（２０）であって、
   前記ロータコアは、複数のコアシート（３０）が軸方向に積層されてなり、
   前記複数のコアシートの各々は、磁石用貫通孔（３１，３２）を有し、
   前記複数のコアシートの前記磁石用貫通孔が軸方向に重なることで前記磁石収容孔が構成され、
   前記磁石収容孔の内面には、軸方向に重なる前記磁石用貫通孔の周縁部の位置の違いによって形成される凹凸部（４３，４４，４５）と、前記凹凸部が形成されていない部位である非凹凸部（４６）と、が設けられ、
   前記永久磁石は、前記凹凸部の凹部（４３ａ，４４ａ，４５ａ）に入り込む係合部（５１，５２，５３）を有している、
   ロータ。
2. 前記ロータコアは、前記永久磁石よりも径方向外側の部位である外側コア部（２５）を有し、
   前記磁石収容孔の内面は、前記外側コア部を形成する内側側面（４１）と、前記内側側面に対向する外側側面（４２）と、を含み、
   前記凹凸部は、前記内側側面及び前記外側側面の各々に設けられ、
   前記非凹凸部は、前記内側側面及び前記外側側面の各々に設けられている、
   請求項１に記載のロータ。
3. 前記内側側面に設けられた前記凹部の深さ（Ｄ１）は、前記外側側面に設けられた前記凹部の深さ（Ｄ２）以下に設定されている、
   請求項２に記載のロータ。
4. 前記外側側面に設けられた前記凹部の深さ（Ｄ２）は、前記内側側面に設けられた前記凹部の深さ（Ｄ１）以下に設定されている、
   請求項２に記載のロータ。
5. 前記内側側面に設けられた前記凹凸部における凹凸の数は、前記外側側面に設けられた前記凹凸部における凹凸の数よりも少ない、
   請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のロータ。
6. 前記凹凸部は、前記ロータコアの外径の半分よりも径方向内側に設けられている、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロータ。
7. 前記凹凸部は、前記磁石収容孔の径方向外側端部（２４ｃ）に設けられている、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロータ。
8. 前記複数のコアシートは、互いに同一構成であり、
   前記磁石用貫通孔は、形状が互いに異なり、１つの前記コアシートに混在して設けられた第１磁石用貫通孔（３１）及び第２磁石用貫通孔（３２）を含み、
   １つの前記磁石収容孔の構成において前記第１磁石用貫通孔と前記第２磁石用貫通孔とが混在している、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロータ。
9. 前記コアシートは、前記第１磁石用貫通孔と前記第２磁石用貫通孔とが周方向に交互に配置されて構成されている、
   請求項８に記載のロータ。
10. 前記ロータコアは、前記コアシートが所定枚数毎に第１位置と該第１位置から前記磁石収容孔を１個分回転させた第２位置とのいずれかに配置されて構成された、
    請求項９に記載のロータ。
11. 前記凹凸部は、前記磁石収容孔の折返し形状の屈曲部（２４ｂ）に設けられている、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のロータ。
12. 前記ロータコアは、前記磁石収容孔に対応した折返し形状の途中位置において孔幅方向に対向する周縁部間を連結する連結部（６１）を有している、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のロータ。
13. 前記連結部は、前記磁石収容孔の折返し形状の屈曲部（２４ｂ）に設けられている、
    請求項１２に記載のロータ。
14. 径方向内側に凸の折返し形状をなす複数個の磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記磁石収容孔に埋め込まれている永久磁石（２３）と、を備えるロータ（２０）と、
    前記ロータに対して回転磁界を付与するステータ（１０）と、
    を備えた回転電機（Ｍ）であって、
    前記ロータコアは、複数のコアシート（３０）が軸方向に積層されてなり、
    前記複数のコアシートの各々は、磁石用貫通孔（３１，３２）を有し、
    前記複数のコアシートの前記磁石用貫通孔が軸方向に重なることで前記磁石収容孔が構成され、
    前記磁石収容孔の内面には、軸方向に重なる前記磁石用貫通孔の周縁部の位置の違いによって形成される凹凸部（４３，４４，４５）と、前記凹凸部が形成されていない部位である非凹凸部（４６）と、が設けられ、
    前記永久磁石は、前記凹凸部の凹部（４３ａ，４４ａ，４５ａ）に入り込む係合部（５１，５２，５３）を有している、
    回転電機。

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