JP6075300B2

JP6075300B2 - モータのロータ

Info

Publication number: JP6075300B2
Application number: JP2014006710A
Authority: JP
Inventors: 金重　慶一; 慶一金重
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: JP2015136245A

Description

本発明は、モータのロータに関し、詳しくは、鋼板を複数積層して構成されると共に磁石挿入孔を有するロータコアと、磁石挿入孔に挿入される磁石と、磁石挿入穴内に充填されて磁石を磁石挿入孔内で固定する樹脂部材と、を備えるモータのロータに関する。

従来、この種のモータのロータとしては、ロータコアと、ロータコアに設けられた収容部に収容される磁石と、ロータコアの一端に設けられる第１エンドプレートと、ロータコアの他端に設けられると共に収容部に連通する開口部を有する第２エンドプレートと、開口部から収容部内に注入される熱可塑性樹脂が凝固して磁石を収容部内に固定する磁石固定部材と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４５４０５号公報

こうしたロータでは、温度変化や回転時の遠心力などにより、磁石固定部材（樹脂）にクラックが発生することがある。上述のロータでは、磁石固定部材にクラックが発生したとしても、エンドプレートにより、クラックにより分離した樹脂が脱落するのを抑制することができるが、近年、エンドプレートの廃止が検討されている。これは、ロータの部品点数の削減や組付工数の低減，体格の小型化という課題や、エンドプレートを鉄などにより形成した場合に、磁石により発生する磁束のエンドプレートによる磁束漏れによってモータの発生トルクの低下を招いてしまう、という課題を解決するためである。しかし、単純に、エンドプレートを廃止するだけでは、磁石固定部材にクラックが発生したときに分離した樹脂が収容部から脱落し、磁石固定部材により磁石を収容部内に固定し続けることが困難となる（磁石が収容部から脱落する）おそれがある。このため、磁石固定部材にクラックが発生したとしたときに分離した樹脂の収容部からの脱落の抑制をエンドプレートを用いずに可能とすることが要請されている。また、こうしたロータでは、モータの発生トルクの低下を抑制することも要請されている。

本発明のモータのロータは、エンドプレートを用いずにロータコアの磁石挿入孔から磁石や磁石を固定する樹脂部材が脱落するのを抑制すると共にモータの発生トルクが低下するのを抑制することを主目的とする。

本発明のモータのロータは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のモータのロータは、
鋼板を複数積層して構成されると共に磁石挿入孔を有するロータコアと、前記磁石挿入孔に挿入される磁石と、前記磁石挿入穴内に充填されて前記磁石を該磁石挿入孔内で固定する樹脂部材と、を備えるモータのロータであって、
前記複数の鋼板のうち前記磁石の軸方向端面より軸方向外側に位置する少なくとも一部の鋼板は、前記磁石と軸方向で重ならない範囲で、残余の鋼板より前記磁石挿入孔の内側に張り出すように形成されている、
ことを特徴とする。

この本発明のモータのロータでは、ロータコアを構成する複数の鋼板のうち磁石の軸方向端面より軸方向外側に位置する少なくとも一部の鋼板は、磁石と軸方向で重ならない範囲で、残余の鋼板より磁石挿入孔の内側に張り出すように形成されている。これにより、磁石挿入孔が、ロータコアの軸方向における中央部（磁石が配置されている部分）より端部で狭くなるから、樹脂部材にクラックが発生したとしてもそのクラックにより分離した部分が磁石挿入孔から脱落するのを抑制することができ、樹脂部材により磁石を磁石挿入孔内で固定し続ける（磁石が磁石挿入孔から脱落するのを抑制する）ことができる。また、磁石と鋼板とが軸方向で重ならない即ち磁石の軸方向端面が鋼板によって覆われないから、磁石により発生する磁束の磁束漏れを抑制することができ、発生トルクの低下を抑制することができる。ここで、「少なくとも一部の鋼板」は、軸方向（積層方向）の両端の１枚ずつの鋼板である、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのモータのロータ２０の構成の概略を示す構成図である。図１のロータ２０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。第１比較例のモータのロータ１２０の断面図である。第２比較例のモータのロータ２２０の断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのモータのロータ２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、図１のロータ２０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

実施例のロータ２０は、電動車両やハイブリッド車両，燃料電池車両などに搭載される同期電動機のロータとして構成されており、図１や図２に示すように、中空円板状の電磁鋼板２６が複数積層されて構成された中空円筒状のロータコア２２と、ロータコア２２に形成された複数のスロット２４にそれぞれ挿入される複数の永久磁石３０と、熱硬化性樹脂として構成されてスロット２４内に充填されて加熱されることによって永久磁石３０をスロット２４内で固定する樹脂部材３２と、を備える。

複数の電磁鋼板２６のうち積層方向の両端の１枚ずつの電磁鋼板２６ａは、永久磁石３０と径方向で重なっておらず（永久磁石３０の軸方向（図２中左右方向）端面より軸方向外側に位置しており）、且つ、永久磁石３０と軸方向で重ならない（図２中点線参照）範囲で残余の電磁鋼板２６ｂよりスロット２４の内側に張り出す凸部２６０ａを有する。したがって、スロット２４は、軸方向における中央部（永久磁石３０が配置されている部分）より両端部で狭くなっている。また、永久磁石３０の軸方向端面は、電磁鋼板２６ａによって覆われないようになっている。

図３は、全て同一の電磁鋼板１２６を用いてロータコア１２２を構成した（スロット１２４の大きさを軸方向に見て一定とした）第１比較例のモータのロータ１２０の断面図であり、図４は、第１比較例の構成に加えて複数の電磁鋼板１２６の軸方向の両端にエンドプレート２４０を配置した第２比較例のモータのロータ２２０の断面図である。第１比較例では、スロット１２４の大きさが軸方向に見て一定となることから、温度変化やロータ１２０の回転時の遠心力などによって樹脂部材１３２にクラックが発生したときに、そのクラックによって分離した部分（樹脂）がスロット１２４から脱落し、樹脂部材１３２によって永久磁石１３０をスロット１２４内に固定し続けることが困難となる（永久磁石１３０や樹脂部材１３２の残りの部分がスロット１２４から脱落する）おそれがある。これに対して、第２比較例のように、エンドプレート２４０を配置すれば、樹脂部材１３２にクラックが発生したとしてもそのクラックによって分離した部分（樹脂）がスロット１２４から脱落するのを抑制して永久磁石３０をスロット１２４内で固定し続けることができるが、この場合、実施例に比して、部品点数や組付工数が増加すると共に体格が大きくなってしまう。また、この第２比較例の場合、永久磁石３０により発生する磁束がエンドプレート２４０を通過することによる磁束漏れによって発生トルクが低下するという課題もある。実施例では、軸方向の両端の電磁鋼板２６ａに凸部２６０ａを設けてスロット２４の軸方向における中央部より両端部を狭くすることにより、樹脂部材３２にクラックが発生したとしてもそのクラックによって分離した部分が凸部２６０ａに引っ掛かるから、その分離した部分がスロット２４から脱落するのを抑制することができ、樹脂部材３２により永久磁石３０をスロット２４内で固定し続ける（永久磁石３０がスロット２４から脱落するのを抑制する）ことができる。また、実施例では、エンドプレート２４０を設けず且つ電磁鋼板２６の凸部２６０ａを永久磁石３０の軸方向の端面を覆わないように形成するから、エンドプレート２４０を用いるものに比して部品点数や組付工数の低減，体格の小型化を図ることができると共に、エンドプレート２４０を用いるものや電磁鋼板２６の凸部２６０ａを永久磁石３０の軸方向の端面を覆うように形成するものに比して、永久磁石３０により発生する磁束の磁束漏れを低減し、発生トルクの低下を抑制することができる。

以上説明した実施例のモータのロータ２０によれば、ロータコア２２を構成する複数の電磁鋼板２６のうち両端の１枚ずつの電磁鋼板２６ａが、永久磁石３０と径方向で重なっておらず（永久磁石３０の軸方向の端面より軸方向外側に位置しており）、且つ、永久磁石３０と軸方向で重ならない範囲で残余の電磁鋼板２６ｂよりスロット２４の内側に張り出す凸部２６０ａを有する。これにより、樹脂部材３２にクラックが発生したとしてもそのクラックによって分離した部分がスロット２４から脱落するのを抑制することができ、樹脂部材３２により永久磁石３０をスロット２４内で固定し続ける（永久磁石３０がスロット２４から脱落するのを抑制する）ことができる。また、永久磁石３０により発生する磁束の磁束漏れを低減し、発生トルクの低下を抑制することもできる。

実施例のモータのロータ２０では、ロータコア２２を構成する複数の電磁鋼板２６のうち両端の１枚ずつの電磁鋼板２６ａが凸部２６０ａを有するものとしたが、永久磁石３０の軸方向端面より軸方向外側に位置するものであれば、複数枚ずつの電磁鋼板が凸部を有するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ロータコア２２が「ロータコア」に相当し、永久磁石３０が「磁石」に相当し、樹脂部材３２が「樹脂部材」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、モータのロータの製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０ロータ、２２ロータコア、２４，１２４スロット、２６，２６ａ，２６ｂ，１２６，２２６，２６０ａ電磁鋼板、３０永久磁石、３２，１３２樹脂部材、２４０エンドプレート。

Claims

鋼板を複数積層して構成されると共に磁石挿入孔を有するロータコアと、前記磁石挿入孔に挿入される磁石と、前記磁石挿入孔内に充填されて前記磁石を該磁石挿入孔内で固定する樹脂部材と、を備えるモータのロータであって、
前記複数の鋼板のうち前記磁石の軸方向端面より軸方向外側に位置する少なくとも一部の鋼板は、前記磁石と軸方向で重ならない範囲で、残余の鋼板より前記磁石挿入孔の内側に張り出すように形成されている、
ことを特徴とするモータのロータ。