JP6338931B2 - 回転電機のロータ - Google Patents

Description

この発明は、ロータコアに形成された磁石挿入孔に永久磁石を挿入し、磁石挿入孔を端板で覆った回転電機のロータに関する。

従来より、回転電機のロータでは、鋼板を積層してロータコアを構成し、ロータコアに形成された磁石挿入孔に永久磁石を挿入して、ロータコアの両端を端板で覆うことにより、磁石挿入孔を閉塞する。特許文献１には、永久磁石から生じる磁束がロータコアの軸方向の外側に漏れることを抑制するため、ＳＵＳ３０４、Ａｌ、Ｃｕ等の非磁性材料で端板を構成することが開示されている。

特許第４８３７２８８号公報

しかしながら、上述のように、非磁性材料で端板を構成すると、当該端板のコストが増加し、ロータを含めた回転電機のコストが高くなる。具体的に、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼又はＣｕで端板を構成した場合、コストが高くなる。また、Ａｌで端板を構成した場合、Ａｌの機械的強度が低く且つ比重が小さいため、ロータのアンバランス調整量が小さくなるという問題がある。

そこで、端板を非磁性体以外の材料（例えば、強磁性体）で構成すれば、永久磁石から生じた磁束の一部が端板を介してロータコアの軸方向の外側に容易に漏れてしまう。これにより、端板による磁気短絡が発生し、ロータの径方向外側に配置されたステータコアに到達する磁束が減少する。この結果、ロータに発生するトルクが低下し、回転電機の性能が低下してしまう。

このような漏れ磁束の発生により、端板に渦電流損失が発生し、さらには、ロータの外部に配置されたレゾルバ等のセンサに対するノイズの原因となる。

また、ロータを製造する際、ロータコアに対して端板を安定的に固定する必要がある。この場合、ロータコアを構成する複数の鋼板と端板とをロータの軸方向にかしめると、かしめた箇所で端板と鋼板（積層鋼板）とが軸方向に導通する。これにより、端板に渦電流が発生して、渦電流損失が増加してしまう。

この発明は、このような種々の課題を考慮してなされたものであり、廉価な材料で端板を構成することにより、ロータを含めた回転電機のコストの増加を抑制することができる回転電機のロータを提供することを目的とする。

また、この発明は、端板を介してロータの軸方向の外側に磁束が漏れることを抑制することにより、ロータのトルクの低下を抑制し、回転電機の性能を向上させることができる回転電機のロータを提供することを目的とする。

さらに、この発明は、端板に渦電流を発生させることなく、端板と複数の鋼板とを安定的に固定することが可能となる回転電機のロータを提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機のロータは、複数の鋼板を積層してなるロータコアと、前記ロータコアに形成された磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、前記ロータコアの軸方向の端面で前記磁石挿入孔の少なくとも一部を覆う端板とを備えている。そして、この発明に係るロータでは、上記の目的を達成するために、前記端板が磁性体で形成され、前記端板と前記ロータコアとの間に、前記端板の前記ロータコア側の表面に塗布されるか、又は、前記ロータコアの前記端板側の表面に塗布された反磁性体が介在している。

この構成によれば、廉価な前記磁性体を前記端板に用いると共に、前記端板と前記ロータコアとの間に前記反磁性体を介在させることにより、前記端板を通過して前記軸方向の外側に漏れ出す漏れ磁束を抑制することができる。これにより、前記ロータを含めた前記回転電機のコストの増加を抑制しつつ、前記ロータのトルクの低下を抑制することができる。

また、前記軸方向の外側にレゾルバ等のセンサが設けられている場合には、前記反磁性体が漏れ磁束に対する磁気シールドとして機能するため、前記漏れ磁束に起因した前記センサへのノイズの影響を抑えることができる。

また、この発明では、前記ロータコアを構成する前記鋼板で前記端板を構成してもよい。すなわち、前記ロータコアを構成する前記鋼板を、前記磁石挿入孔の少なくとも一部を覆うような形状に加工することで、前記端板として利用することができる。このように、前記鋼板を前記端板として利用することにより、別の板材を前記端板に用いる場合と比較して、前記ロータのコストの増加を抑制することができる。

ところで、前記永久磁石における前記ロータコアの外周側で発生した磁束の一部が、前記反磁性体を避けるように前記端板まで回り込んだ場合、前記端板を介して磁気短絡が発生するおそれがある。

そこで、この発明では、前記軸方向から見たときに、前記端板における前記磁石挿入孔と対向する箇所に、縁部の少なくとも一部が前記磁石挿入孔よりも内側に位置する端板孔が形成されていることが好ましい。

これにより、前記永久磁石における前記ロータコアの外周側で発生した磁束の一部が、仮に、前記端板まで回り込んでも、当該磁束の一部が前記端板を介して前記永久磁石における前記ロータコアの内周側に到達することを阻止することができる。このようにして、前記端板を介した磁気短絡の発生を抑制することにより、前記ロータのトルクの低下をより効果的に抑制することができる。

しかも、前記端板孔の縁部の少なくとも一部が前記磁石挿入孔の内側に形成されているため、前記磁石挿入孔からの前記永久磁石の飛び出しを防止しつつ、磁気短絡の発生を阻止することができる。

また、前記ロータコアを構成する複数の前記鋼板に、前記軸方向の一方側に突出する突起部と他方側に形成された凹部とをそれぞれ設けてもよい。この場合、前記各鋼板の突起部が前記一方側に隣接する鋼板の凹部に嵌め込まれることにより、前記軸方向に隣接する前記鋼板同士が固定される。また、前記ロータコアの内、前記軸方向の端部に位置する鋼板の突起部が、前記端板に設けられた凹部又は孔部に嵌め込まれるか、あるいは、前記端板に設けられた突起部が、当該鋼板に設けられた他の凹部又は孔部に嵌め込まれることにより、前記端板が前記ロータコアに固定される。さらに、前記ロータコアの内、前記軸方向の端部に位置する鋼板の突起部の数を、前記軸方向の中央側に位置する鋼板の突起部の数よりも多くすることが好ましい。

このように、前記ロータコアの内、前記軸方向の端部に位置する前記鋼板の突起部を、前記端板に設けられた前記凹部又は前記孔部に、ダボかしめ等で嵌め込むか、あるいは、前記端板に設けられた突起部を当該鋼板に設けられた他の凹部又は孔部にダボかしめ等で嵌め込むことにより、前記端板を前記ロータコアに効率よく固定することができる。

また、前記突起部と前記凹部又は前記孔部とを、ダボかしめ等で嵌め込んで前記ロータコアを構成することにより、前記各鋼板及び前記各端板の反り（開き）の発生を効果的に抑制することができる。

また、前記ロータコアの内、前記軸方向の端部に位置する鋼板では、前記軸方向の中央側に比べて前記突起部が多く設けられるため、前記端板を安定的に固定することができる。さらに、前記ロータコアの内、前記軸方向の端部に位置する鋼板の突起部の数と同じ数だけの突起部を全ての鋼板に設ける場合と比較して、ダボかしめ等により前記軸方向に導通することに起因した渦電流損失の増加を抑制することができる。

また、前記ロータコアは、略円筒状に予め形成されていればよい。

この発明によれば、廉価な磁性体で端板を構成することにより、ロータを含めた回転電機のコストの増加を抑制することができる。

また、前記端板とロータコアとの間に反磁性体を介在させたので、前記ロータの軸方向の外側に磁束が漏れることを抑制することができる。この結果、前記ロータのトルクの低下を抑制し、前記回転電機の性能を向上させることができる。

第１実施形態に係るロータを有するモータの一部断面図である。 比較例に係る回転電機を構成する永久磁石で発生した磁束を図示した模式的な説明図である。 図３Ａは、矢印Ａ方向から見た端板、永久磁石及び磁束が通る領域を図示した模式的な説明図であり、図３Ｂは、第１実施形態に係るロータを構成する永久磁石で発生した磁束を図示した模式的な説明図である。 第２実施形態に係るロータを構成する端板の一部正面図である。 第２実施形態に係るロータを構成する鋼板の一部正面図である。 第２実施形態に係るロータの一部正面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図４の端板の変形例を図示した一部正面図である。 図６のロータの変形例を図示した一部正面図である。 第２実施形態に係るロータの具体例を模式的に図示した説明図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１０のロータの製造工程を図示した説明図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、図１０のロータの製造工程を図示した説明図である。 図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１０のロータの製造工程を図示した説明図である。 第２実施形態に係るロータの他の具体例を模式的に図示した説明図である。

この発明に係る回転電機のロータについて、その好適な実施形態を、図１〜図１４を参照しながら以下詳細に説明する。

［第１実施形態に係るロータ１０Ａの構成］
図１は、第１実施形態に係る回転電機のロータ１０Ａ（以下、第１実施形態に係るロータ１０Ａともいう。）を含むモータ１２の一部断面図である。なお、モータ１２は、図示しない車両に搭載されるが、図１では、説明の便宜上、モータ１２以外の車両部品の図示を省略している。

回転電機としてのモータ１２は、車両の駆動力を生成するための駆動源である３相交流ブラシレス式のモータであり、図示しないインバータを介して図示しないバッテリから供給される電力に基づいて車両の駆動力を生成する。また、モータ１２は、回生を行うことで生成した電力を前記バッテリに出力することにより、前記バッテリを充電する。

モータ１２は、回転軸１４と、回転軸１４に固定されたロータ１０Ａと、ロータ１０Ａの外周に配置され、ステータコア１６ａ及び該ステータコア１６ａに巻回されたコイル１６ｂを備えたステータ１６とを有する。

ロータ１０Ａは、回転軸１４の外周面に固定された筒状のシャフト１８を備える。シャフト１８は、回転軸１４の軸方向である矢印Ａ方向に延在し且つ回転軸１４の外周面に連結固定された筒状の連結部１８ａと、連結部１８ａから回転軸１４の径方向である矢印Ｂ方向に延びる円盤部１８ｂと、円盤部１８ｂの径方向外側から矢印Ａ２方向に延出する筒状部１８ｃとで構成される。

円盤部１８ｂの矢印Ａ１方向側には、レゾルバ２０を構成するレゾルバロータ２２が固定されている。レゾルバ２０は、レゾルバロータ２２と、ステータ１６側に固定され且つ矢印Ｂ２方向（回転軸１４の外径方向）側に配置されたレゾルバステータ２４とから構成される。レゾルバステータ２４は、ロータ１０Ａ及び回転軸１４が回転した場合に、レゾルバロータ２２の回転角度に応じた出力をすることにより、ロータ１０Ａの回転角度を検出する。

筒状部１８ｃの矢印Ｂ２方向の外周面には、ロータコア２６が固定されている。ロータコア２６は、複数の略円筒状の鋼板２８を矢印Ａ方向に積層した略円筒状の部材である。ロータコア２６の矢印Ａ方向に沿った両端部には、円筒状の端板（第１の端板、第２の端板）３０、３２がそれぞれ装着されている。

この場合、筒状部１８ｃの矢印Ａ２方向側には、矢印Ｂ２方向に延出する係止部１８ｄが形成され、一方で、筒状部１８ｃの矢印Ａ１方向側には、円筒状のカラー３４が装着されている。そのため、矢印Ａ１方向の端板３０、ロータコア２６及び矢印Ａ２方向の端板３２は、端板３２が係止部１８ｄに当接し、且つ、カラー３４が端板３０に当接することにより、筒状部１８ｃの外周面における係止部１８ｄとカラー３４との間で位置決め固定される。

また、ロータコア２６には、矢印Ａ方向に沿って磁石挿入孔３６が形成され、磁石挿入孔３６には永久磁石３８が矢印Ａ方向に挿入されている。磁石挿入孔３６における永久磁石３８が挿入されていない隙間部分（空隙）は、樹脂等の充填剤４０が充填されており、当該充填剤４０が固化することで、永久磁石３８は、磁石挿入孔３６内の所定箇所に位置決め固定される。

端板３０、３２には、磁石挿入孔３６に連通し且つ当該磁石挿入孔３６よりも小さな連通孔４２、４４がそれぞれ形成されている。この場合、一方の連通孔は、充填剤４０の注入口として機能する。また、他方の連通孔は、充填剤４０を磁石挿入孔３６に充填した際に、当該磁石挿入孔３６内の空気を外部に排気するための連通路として機能する。

そして、第１実施形態に係るロータ１０Ａにおいて、各端板３０、３２は、磁性体、より好ましくは、鋼板２８として使用される磁性体を採用することができる。従って、同じ材質の円筒状の磁性体の内、磁石挿入孔３６となる孔が形成された磁性体を鋼板２８として用い、一方で、連通孔４２、４４が形成された磁性体を端板３０、３２として用いることで、ロータ１０Ａを安価に製造することができる。

また、ロータコア２６の内、矢印Ａ１方向の端部（端面）を構成する鋼板２８と端板３０との間には、反磁性体からなる漏れ磁束抑制部４６が介在している。一方、ロータコア２６の内、矢印Ａ２方向の端部（端面）を構成する鋼板２８と端板３２との間にも、反磁性体からなる漏れ磁束抑制部４８が介在している。

漏れ磁束抑制部４６、４８となる反磁性体としては、例えば、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）がある。なお、端板３０、３２には、連通孔４２、４４が設けられているため、漏れ磁束抑制部４６、４８においても、連通孔４２、４４と磁石挿入孔３６とを連通させるために、連通孔４２、４４と略同じ大きさの開口が形成されている。

また、ロータコア２６と端板３０、３２との間で漏れ磁束抑制部４６、４８を介在させるためには、下記のようにすればよい。（１）反磁性体からなる円筒状の部材を漏れ磁束抑制部４６、４８としてロータコア２６と端板３０、３２との間に介挿させる。（２）端板３０、３２のロータコア２６側の表面に反磁性体を塗布して当該反磁性体の膜を形成することにより、漏れ磁束抑制部４６、４８を構成する。（３）端板３０、３２に対向する鋼板２８の端板３０、３２側の表面に反磁性体を塗布して当該反磁性体の膜を形成することにより、漏れ磁束抑制部４６、４８を構成する。

なお、前述のように、ロータ１０Ａは、円筒状に形成されている。そのため、円筒状のロータコア２６には、ロータ１０Ａの周方向に沿って、所定角度間隔で磁石挿入孔３６が形成され、各磁石挿入孔３６に永久磁石３８がそれぞれ挿入されている。そして、各永久磁石３８は、それぞれ磁極を構成する。従って、ロータ１０Ａは、永久磁石３８の個数分だけの複数の磁極が設けられたロータである。

［第１実施形態に係るロータ１０Ａの効果］
第１実施形態に係るロータ１０Ａは、以上のように構成されるものであり、次に、当該ロータ１０Ａの効果について、図２〜図３Ｂを参照しながら説明する。ここでは、必要に応じて、図１も参照しながら説明する。

図２は、比較例に係るロータ５０を備えた回転電機５２の模式的な説明図である。なお、図２〜図３Ｂでは、説明の容易化のために、ステータ１６及びロータコア２６を簡略化して図示すると共に、図２のロータ５０中、ロータ１０Ａと同じ構成要素については同じ参照符号を付けて説明する。

比較例に係るロータ５０では、端板３０、３２が非磁性体又は強磁性体から構成され、ロータ１０Ａに備わる反磁性体からなる漏れ磁束抑制部４６、４８は、設けられていない。従って、比較例のロータ５０では、ロータコア２６からの永久磁石３８の飛び出し防止、及び、ロータ５０のアンバランス調整を行うために、端板３０、３２がロータコア２６の両端部に取り付けられている。

しかしながら、非磁性体の端板３０、３２は、コストが高いので、ロータ５０を含めた回転電機５２のコストが高くなる。

そこで、端板３０、３２を強磁性体で構成すれば、永久磁石３８から生じた磁束５４が端板３０、３２を介してロータコア２６の軸方向に沿った外側に容易に漏れてしまう。図２では、一例として、永久磁石３８の矢印Ａ１方向側の表面から端板３０を介して、矢印Ａ１方向に磁束５４が漏れることを黒色の矢印で図示している。

これにより、端板３０、３２による磁気短絡が発生し、ロータ５０の矢印Ｂ２方向側に配置されたステータコア１６ａに到達する磁束が減少する。この結果、ロータ５０に発生するトルクが低下し、回転電機５２の性能が低下してしまう。

また、このような漏れ磁束（磁束５４）の発生により、端板３０、３２に渦電流損失が発生し、さらには、ロータ５０の外部に配置されたレゾルバ２０（図１参照）等のセンサに対するノイズの原因となる。

このような問題に対して、第１実施形態に係るロータ１０Ａでは、端板３０、３２が磁性体からなり、端板３０、３２とロータコア２６との間に反磁性体である漏れ磁束抑制部４６、４８が介在している。

これにより、廉価な磁性体を端板３０、３２に用いると共に、端板３０、３２とロータコア２６との間に反磁性体（漏れ磁束抑制部４６、４８）を介在させることにより、端板３０、３２を通過して矢印Ａ１方向及び矢印Ａ２方向の外側に磁束が漏れ出すことを抑制することができる。

ここで、漏れ磁束抑制部４６、４８による漏れ磁束の抑制について、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。

図３Ａに示すように、矢印Ａ方向からロータ１０Ａを見た場合、例えば、永久磁石３８で発生する磁束の内、矢印Ｂ１方向側（ロータコア２６の内周面側）に発生する磁束は、永久磁石３８の矢印Ｃ１方向側の四分円の円弧領域５６と、矢印Ｃ２方向側の四分円の円弧領域５８とを通る。なお、円弧領域５６、５８は、永久磁石３８の矢印Ｃ方向に沿った幅の半分の長さを半径とする四分円である。

前述のロータ５０のように、漏れ磁束抑制部４６、４８が設けられておらず、且つ、端板３０、３２が強磁性体である場合、これらの円弧領域５６、５８を通る磁束５４は、ステータコア１６ａに向かうことなく、端板３０、３２を介し、漏れ磁束として外部に漏れてしまう。このような漏れ磁束が発生すると、ステータコア１６ａに到達する磁束が減少するため、ロータ５０のトルクが低下してしまう。

これに対して、第１実施形態に係るロータ１０Ａでは、矢印Ａ方向から見て、円弧領域５６、５８を覆うように、ロータコア２６と端板３０、３２との間に漏れ磁束抑制部４６、４８を介在させる。これにより、図３Ｂに示すように、永久磁石３８の表面から出た磁束６０は、漏れ磁束抑制部４６、４８の手前で反発して矢印Ｂ２方向側に曲げられる。この結果、磁束６０は、ステータコア１６ａに到達する。

従って、第１実施形態に係るロータ１０Ａでは、端板３０、３２を介して矢印Ａ１方向及び矢印Ａ２方向に漏れ出す漏れ磁束を抑制することができる。これにより、ロータ１０Ａでは、当該ロータ１０Ａを含めたモータ１２のコストの増加を抑制しつつ、ロータ１０Ａのトルクの低下を抑制することができる。すなわち、第１実施形態に係るロータ１０Ａでは、漏れ磁束の発生を抑制することにより、ステータコア１６ａに到達する有効磁束数を増加させ、ロータ１０Ａのトルクを増加させることができる。

また、モータ１２には、ロータ１０Ａの矢印Ａ方向の外側にレゾルバ２０等のセンサが設けられているので、漏れ磁束抑制部４６、４８が漏れ磁束に対する磁気シールドとして機能する。これにより、当該漏れ磁束に起因したセンサへのノイズの影響を抑えることができる。

さらに、第１実施形態に係るロータ１０Ａでは、ロータコア２６を構成する鋼板２８で端板３０、３２を構成してもよい。すなわち、ロータコア２６を構成する鋼板２８について、磁石挿入孔３６の少なくとも一部を覆うような形状に加工して連通孔４２、４４を形成することで、端板３０、３２として利用することができる。このように、鋼板２８を端板３０、３２として利用することにより、別の板材を端板３０、３２に用いる場合と比較して、ロータ１０Ａのコストの増加を抑制することができる。

また、磁石挿入孔３６と対向するように、端板３０、３２に連通孔４２、４４が設けられ、一方の連通孔は、磁石挿入孔３６に充填剤４０を充填するための注入口として機能し、他方の連通孔は、充填剤４０が充填されたときに磁石挿入孔３６内の空気を排気する連通路として機能する。これにより、ロータ１０Ａの製造時に、磁石挿入孔３６から充填剤４０を効率よく充填することができる。

また、図１に示すように、連通孔４２、４４の大きさは、磁石挿入孔３６よりも小さく、且つ、磁石挿入孔３６内の永久磁石３８の固定位置からずらすように連通孔４２、４４が設けられているので、第１実施形態に係るロータ１０Ａにおいても、磁石挿入孔３６からの永久磁石３８の飛び出しを有効に防止することができる。

なお、前述のように、円弧領域５６、５８を漏れ磁束抑制部４６、４８で覆うことで、漏れ磁束の発生を抑制できるので、第１実施形態に係るロータ１０Ａでは、少なくとも円弧領域５６、５８が漏れ磁束抑制部４６、４８で覆われていればよい。

［第２実施形態に係るロータ１０Ｂの構成］
次に、第２実施形態に係るロータ１０Ｂについて、図４〜図１４を参照しながら説明する。なお、第１実施形態に係るロータ１０Ａと同じ構成要素については、同じ参照符号を付けて、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態に係るロータ１０Ｂは、第１実施形態に係るロータ１０Ａの構成に加え、端板３０と複数の鋼板２８と端板３２とをダボかしめ等によってかしめることにより、ロータコア２６を構成する。

図４〜図７には、ロータ１０Ｂの内、１つの磁極に相当する部分を拡大して図示している。

この場合、端板３０、３２の内、一面には矢印Ａ方向に突出する複数の突起部６２ａ、６２ｂが設けられ、他面には矢印Ａ方向に窪んだ複数の凹部６４ａ、６４ｂが形成されている。図７では、端板３０、３２の一部を矢印Ａ２方向に窪ませることにより、矢印Ａ２方向の表面に突起部６２ａ、６２ｂを形成すると共に、矢印Ａ１方向の表面に凹部６４ａ、６４ｂを形成している。

図４に示す端板３０、３２の内、１磁極分では、３個の突起部６２ａ、６２ｂ及び３個の凹部６４ａ、６４ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、略中央の矢印Ｂ２方向寄りの箇所に一対の突起部６２ａ及び凹部６４ａが設けられ、矢印Ｂ１方向寄りで矢印Ｃ１方向側の箇所と、矢印Ｂ１方向寄りで矢印Ｃ２方向側の箇所との２箇所に、一対の突起部６２ｂ及び凹部６４ｂがそれぞれ設けられている。また、端板３０、３２では、略中央の一対の突起部６２ａ及び凹部６４ａを取り囲むように、複数の連通孔４２、４４が略Ｖ字状にそれぞれ配置されている。

端板３０、３２とロータコア２６との間に介在する漏れ磁束抑制部４６、４８にも、一対の突起部６２ａ、６２ｂ及び凹部６４ａ、６４ｂに対応して、矢印Ａ２方向に突出する突起部６６ａ、６６ｂと、矢印Ａ１方向の表面に形成される凹部６８ａ、６８ｂとがそれぞれ設けられている。

図５及び図６に示すように、各鋼板２８の内、１磁極分では、矢印Ａ方向から見て、２つの磁石挿入孔３６が形成されると共に、各磁石挿入孔３６の矢印Ｂ２方向の箇所には、複数の連通孔４２、４４に対応して矢印Ｂ２方向に窪んだ凹部７０が複数設けられている。２つの磁石挿入孔３６は、矢印Ｂ方向に延在する仕切り部７２を中心として略Ｖ字状に設けられている。また、各凹部７０は、各連通孔４２、４４よりも小さなサイズの半円として形成されている。さらに、各磁石挿入孔３６を画成する縁部において、仕切り部７２と略円弧状の端部との間の内壁面は、略直線状に形成されている。

また、第２実施形態に係るロータ１０Ｂは、図６において一点鎖線で示すように、一方の磁石挿入孔３６に並べて挿入された２個の永久磁石３８と、他方の磁石挿入孔３６に並べて挿入された２個の永久磁石３８との合計で４個の永久磁石３８により１つの磁極を構成する。これにより、４個の永久磁石３８は、各内壁面によって面接触で位置決めされると共に、仕切り部７２及び略円弧状の端部によって角部が位置決めされる。しかも、各永久磁石３８は、それぞれ、凹部７０と対向するように位置決めされる。

そして、全ての鋼板２８では、端板３０、３２及び漏れ磁束抑制部４６、４８に形成された矢印Ｃ１方向側及び矢印Ｃ２方向側の一対の突起部６２ｂ、６６ｂ及び凹部６４ｂ、６８ｂに対応して、一対の突起部７８ｂ及び凹部８０ｂがそれぞれ形成される。

一方、図７に示すように、端板３０及び漏れ磁束抑制部４６に対向する矢印Ａ１方向の鋼板２８ａには、端板３０及び漏れ磁束抑制部４６に形成された突起部６２ａ、６６ａ及び凹部６４ａ、６８ａに対応するように、孔部７９ａが形成されている。また、端板３２及び漏れ磁束抑制部４８に対向する矢印Ａ２方向の鋼板２８ｂには、端板３２及び漏れ磁束抑制部４８に形成された突起部６２ａ、６６ａ及び凹部６４ａ、６８ａに対応するように、突起部７８ａが形成されている。

すなわち、鋼板２８ａには、漏れ磁束抑制部４６の突起部６６ａが嵌まり込む孔部７９ａが形成され、一方で、鋼板２８ｂには、漏れ磁束抑制部４８の凹部６８ａに嵌まり込む突起部７８ａが形成されている。このような突起部７８ａ及び孔部７９ａは、２枚の鋼板２８ａ、２８ｂの間に積層された、ロータコア２６の中央側の鋼板２８ｃに設けられていない。従って、両端部の鋼板２８ａ、２８ｂは、中央側の各鋼板２８ｃと比較して、突出部、凹部及び孔部の個数が多い。なお、図５は、中央側の鋼板２８ｃを図示している。

従って、第２実施形態に係るロータ１０Ｂでは、各端板３０、３２と各鋼板２８ａ〜２８ｃとについて、例えば、図７に示す順番に凹部６４ａ、６４ｂ、６８ａ、６８ｂ、８０ｂ、突起部６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂ、７８ａ、７８ｂ及び孔部７９ａをダボかしめ等で嵌め込むことで、ロータコア２６に対して各端板３０、３２に効率よく固定することができる。また、連通孔４２又は連通孔４４から凹部７０を介して磁石挿入孔３６内に充填剤４０を充填することにより、磁石挿入孔３６内で位置決めされた各永久磁石３８を所定位置で確実に固定することができる。

［第２実施形態に係るロータ１０Ｂの効果］
以上説明したように、第２実施形態に係るロータ１０Ｂによれば、ロータコア２６の内、矢印Ａ１方向の端部に位置する鋼板２８ａの孔部７９ａに、端板３０に設けられた突起部６２ａに対応する漏れ磁束抑制部４６の突起部６６ａをダボかしめ等で嵌め込む。また、矢印Ａ２方向の端部に位置する鋼板２８ｃの突起部７８ａを、端板３２の凹部６４ａに対応する漏れ磁束抑制部４８の凹部６８ａに、ダボかしめ等で嵌め込む。これにより、各端板３０、３２をロータコア２６に効率よく固定することができる。

また、ロータコア２６の内、矢印Ａ１方向及び矢印Ａ２方向の端部に位置する鋼板２８ａ、２８ｂでは、中央側の鋼板２８ｃに比べて、突起部７８ａ、７８ｂ、凹部８０ｂ及び孔部７９ａの数だけ、突起部、凹部及び孔部が多く設けられる。そのため、各端板３０、３２を安定的にロータコア２６に固定することができる。

このように、突起部６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂ、７８ａ、７８ｂ、凹部６４ａ、６４ｂ、６８ａ、６８ｂ、８０ｂ及び孔部７９ａを、ダボかしめ等で嵌め込んでロータコア２６を構成することにより、各鋼板２８及び各端板３０、３２の反り（開き）の発生を効果的に抑制することができる。

さらに、ロータコア２６の内、矢印Ａ方向の端部に位置する鋼板２８ａ、２８ｂの突起部７８ａ、７８ｂ、凹部８０ｂ及び孔部７９ａの数と同じ数だけの突起部、凹部及び孔部を、全ての鋼板２８（２８ａ〜２８ｃ）に設ける場合と比較して、ダボかしめ等により矢印Ａ方向に導通することに起因した渦電流損失の増加を抑制することができる。

また、磁石挿入孔３６には、連通孔４２、４４よりも小さなサイズの凹部７０が形成されている。そのため、一方の連通孔を介して磁石挿入孔３６内に充填剤４０を充填した際に、他方の連通孔から充填剤４０が外部に漏れ出すことを効果的に防止することが可能となる。

なお、第２実施形態に係るロータ１０Ｂは、第１実施形態に係るロータ１０Ａの構成を具備している。そのため、ロータ１０Ｂにおいても、前述したロータ１０Ａによる効果を容易に奏することができる。

また、上記の説明では、矢印Ａ２方向に向かって各突起部６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂ、７８ａ、７８ｂが形成される場合について説明したが、矢印Ａ１方向に向かって各突起部６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂ、７８ａ、７８ｂを形成してもよい。この場合でも、ロータコア２６に対して各端板３０、３２を容易に固定することが可能である。

さらに、第２実施形態では、凹部６４ａ、６４ｂ、６８ａ、６８ｂ、８０ｂに代えて、複数の孔部を形成し、当該各孔部と突起部６２ａ、６２ｂ、６６ｂ、７８ａ、７８ｂとを嵌め込むことにより、ロータコア２６を構成してもよい。さらにまた、孔部７９ａに代えて凹部を形成し、当該凹部と突起部６６ａとを嵌め込んでもよい。

また、端板３０、３２及び漏れ磁束抑制部４６、４８に孔部を形成し、形成した孔部に対して鋼板２８ａ、２８ｂの突起部７８ａ、７８ｂをダボかしめ等により嵌め込んでもよい。

いずれの場合でも、上記の効果が容易に得られる。

［第２実施形態に係るロータ１０Ｂの変形例］
第２実施形態に係るロータ１０Ｂは、図８及び図９に示す変形例のように構成することも可能である。

この変形例では、磁石挿入孔３６に挿入された矢印Ｃ１方向側の２個の永久磁石３８に対応するように、端板３０、３２の矢印Ｃ１方向側に略矩形状の端板孔８２が形成され、一方で、磁石挿入孔３６に挿入された矢印Ｃ２方向側の２個の永久磁石３８に対応するように、端板３０、３２の矢印Ｃ２方向側に略矩形状の端板孔８４が形成されている。

この場合、端板孔８２は、矢印Ｃ１方向側に設けられた２つの連通孔４２、４４に連結され、一方で、端板孔８４は、矢印Ｃ２方向側に設けられた２つの連通孔４２、４４に連結されている。また、端板孔８２、８４は、それぞれ、磁石挿入孔３６よりも内側にあって、且つ、対向する２個の永久磁石３８の内側に端板孔８２、８４の縁部が形成されている。すなわち、端板孔８２、８４は、２個の永久磁石３８よりも小さなサイズの孔である。

このように、永久磁石３８に対向するように端板孔８２、８４が形成されているので、永久磁石３８におけるロータコア２６の外周側（矢印Ｂ２方向の表面）で発生した磁束の一部が、仮に、磁性体からなる各端板３０、３２まで回り込んでも、当該磁束の一部が端板３０、３２を介して永久磁石３８の矢印Ｂ１方向の表面に到達することを阻止することができる。このようにして各端板３０、３２を介した磁気短絡の発生を抑制することにより、ロータ１０Ｂのトルクの低下をより効果的に抑制することができる。

しかも、端板孔８２、８４の縁部が磁石挿入孔３６の内側に形成され、且つ、２個の永久磁石３８よりも小さなサイズの孔であるため、磁石挿入孔３６からの永久磁石３８の飛び出しを防止しつつ、磁気短絡の発生を阻止（最小化）することができる。

なお、上記の説明では、端板孔８２、８４の縁部が磁石挿入孔３６の内側に形成されている場合について説明したが、端板孔８２、８４の縁部の少なくとも一部が磁石挿入孔３６の内側に形成されていれば、上記の効果が容易に得られる。

［第１及び第２実施形態に係るロータ１０Ａ、１０Ｂの製造方法］
ここで、第１及び第２実施形態に係るロータ１０Ａ、１０Ｂの製造方法の一例について、図１０〜図１３Ｂを参照しながら説明する。

図１０は、この製造方法によって製造されたロータ１０Ａ、１０Ｂを図示したものである。この製造方法では、図１０に示すロータコア２６が左右対称の形状であることに着目し、左側部分２６ａ（矢印Ａ１方向の左半分の部分）と右側部分２６ｂ（矢印Ａ２方向の右半分の部分）とをそれぞれ製作した後に、半割状態の左側部分２６ａと右側部分２６ｂとを連結してロータコア２６を構成し、最後に充填剤４０を充填する。そのため、この製造方法では、半割状態の永久磁石３８の左側部分３８ａと右側部分３８ｂとを連結することにより永久磁石３８を形成する。

先ず、端板３２上に図１０のロータコア２６の右側部分２６ｂに相当する数の鋼板２８を積層し、永久磁石３８の右側部分３８ｂを磁石挿入孔３６となる孔部に挿入することにより、ロータコア２６の右側部分２６ｂを形成する。なお、図１１Ａに示すように、金型９０を構成する基台９２上には、シャフト１８が予め載置されている。

次に、端板３０上に図１０のロータコア２６の左側部分２６ａに相当する数の鋼板２８を積層し、永久磁石３８の左側部分３８ａを磁石挿入孔３６となる孔部に挿入することにより、ロータコア２６の左側部分２６ａを形成する。次に、左側部分２６ａを上下反転させて搬送台９４に配置し、図１１Ｂに示すように、左側部分２６ａを右側部分２６ｂの上方まで搬送する。そして、左側部分２６ａの端板３０上に上型９６を配置する。従って、図１１Ｂでは、左側部分２６ａが上方、右側部分２６ｂが下方に配置されることになる。

次に、図１２Ａに示すように、搬送台９４を金型９０から退避させて上型９６を下降させる。これにより、左側部分２６ａは、上型９６から押圧力を受けて下降し、右側部分２６ｂと接触する。その後、図１２Ｂに示すように、上型９６をさらに下降させると、左側部分２６ａと右側部分２６ｂとは、上型９６からの押圧力を受け、一体となって、シャフト１８の筒状部１８ｃの外周面に沿って下降する。この結果、端板３２が係止部１８ｄに当接して、左側部分２６ａ及び右側部分２６ｂは、筒状部１８ｃに嵌着する。このようにして、左側部分２６ａと右側部分２６ｂとが連結されることにより、ロータコア２６が形成される。

次に、図１３Ａに示すように、端板３２を下型９８で支持し、連通孔４４を閉塞した状態で、連通孔４２を介して磁石挿入孔３６内に充填剤４０を充填する。これにより、磁石挿入孔３６内の隙間に充填剤４０が充填され、当該充填剤４０が固化すると、磁石挿入孔３６内の所定位置に永久磁石３８が位置決め固定される。そして、図１３Ｂに示すように、ロータコア２６から上型９６及び下型９８を退避させることにより、ロータ１０Ａ、１０Ｂが完成する。

従って、この製造方法では、磁石挿入孔３６から外部に充填剤４０が漏れ出さないようにロータ１０Ａ、１０Ｂを製造することができる。

なお、この製造方法によれば、図１４に示すロータ１０Ａ、１０Ｂも製造することが可能である。図１４のロータ１０Ａ、１０Ｂは、端板３２に連通孔４４が形成されておらず、且つ、端板３２が鋼板２８及び端板３０とは異なる材料からなる。また、端板３２と矢印Ａ２方向の鋼板２８との間には、漏れ磁束抑制部４８が介在していない。しかも、図１４のロータ１０Ａ、１０Ｂは、ロータコア２６が半割状態になることはない。

従って、図１４のロータ１０Ａ、１０Ｂを製造する場合には、先ず、端板３２上に複数の鋼板２８を積層し、磁石挿入孔３６に永久磁石３８を挿入する。次に、端板３０を装着し、端板３０上に上型９６を配置した後に、上型９６から端板３０に押圧力を加えることにより、ロータコア２６を下降させる（図１２Ａ及び図１２Ｂ参照）。これにより、ロータコア２６は、筒状部１８ｃの外周面に嵌着される。次に、端板３２を下型９８で支持した状態で、連通孔４２を介して磁石挿入孔３６内に充填剤４０を充填する（図１３Ａ参照）。これにより、磁石挿入孔３６内の隙間に充填剤４０が充填されて固化すると、磁石挿入孔３６内の所定位置に永久磁石３８が位置決め固定される。次に、ロータコア２６から上型９６及び下型９８を退避させることにより、ロータ１０Ａ、１０Ｂが完成する（図１３Ｂ参照）。

この場合でも、磁石挿入孔３６から外部に充填剤４０が漏れ出さないようにロータ１０Ａ、１０Ｂを製造することができる。

なお、この発明は、上記した実施形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

１０Ａ、１０Ｂ…ロータ １２…モータ
１４…回転軸 １６…ステータ
１６ａ…ステータコア １８…シャフト
１８ｃ…筒状部 １８ｄ…係止部
２０…レゾルバ ２６…ロータコア
２６ａ、３８ａ…左側部分 ２６ｂ、３８ｂ…右側部分
２８…鋼板 ３０、３２…端板
３６…磁石挿入孔 ３８…永久磁石
４０…充填剤 ４２、４４…連通孔
４６、４８…漏れ磁束抑制部 ５４、６０…磁束
５６、５８…円弧領域
６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂ、７８ａ、７８ｂ…突起部
６４ａ、６４ｂ、６８ａ、６８ｂ、７０、８０ｂ…凹部
７２…仕切り部 ７９ａ…孔部
９０…金型 ９２…基台
９４…搬送台 ９６…上型
９８…下型

Claims (5)

1. 複数の鋼板を積層してなるロータコアと、前記ロータコアに形成された磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、前記ロータコアの軸方向の端面で前記磁石挿入孔の少なくとも一部を覆う端板とを備えた回転電機のロータにおいて、
   前記端板は、磁性体で形成され、
   前記端板と前記ロータコアとの間には、前記端板の前記ロータコア側の表面に塗布されるか、又は、前記ロータコアの前記端板側の表面に塗布された反磁性体が介在していることを特徴とする回転電機のロータ。
2. 請求項１記載の回転電機のロータにおいて、
   前記端板は、前記ロータコアを構成する前記鋼板からなることを特徴とする回転電機のロータ。
3. 請求項１又は２記載の回転電機のロータにおいて、
   前記軸方向から見たときに、前記端板における前記磁石挿入孔と対向する箇所には、縁部の少なくとも一部が前記磁石挿入孔よりも内側に位置する端板孔が形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記ロータコアを構成する複数の前記鋼板には、前記軸方向の一方側に突出する突起部と他方側に形成された凹部とがそれぞれ設けられ、
   前記各鋼板の突起部が前記一方側に隣接する鋼板の凹部に嵌め込まれることにより、前記軸方向に隣接する前記鋼板同士が固定され、
   前記ロータコアの内、前記軸方向の端部に位置する鋼板の突起部が、前記端板に設けられた凹部又は孔部に嵌め込まれるか、あるいは、前記端板に設けられた突起部が、当該鋼板に設けられた他の凹部又は孔部に嵌め込まれることにより、前記端板が前記ロータコアに固定され、
   前記ロータコアの内、前記軸方向の端部に位置する鋼板の突起部の数は、前記軸方向の中央側に位置する鋼板の突起部の数よりも多いことを特徴とする回転電機のロータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機のロータにおいて、
   前記ロータコアは、略円筒状に予め形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。

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