JP7063916B2 - ロータ、電動機、圧縮機、空気調和機、及びロータの製造方法 - Google Patents

ロータ、電動機、圧縮機、空気調和機、及びロータの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電動機に用いられるロータに関する。
一般に、インナーロータ型のIPM(Interior Permanent Magnet)モータが用いられている。IPMモータでは、ステータからロータに流入する磁束がロータの回転に応じて変化する。これにより、ロータコア及びロータコアに固定された永久磁石に渦電流が発生し、ロータコア及び永久磁石の温度が上昇する。永久磁石の温度上昇は、磁力及び保磁力の低下を引き起こす。したがって、永久磁石の熱をロータコアへ効率的に放出することが望まれている。このため、熱伝導性が高いフィラーを含有する接着剤又は熱伝導性が高いフィルムを、磁石挿入穴の内壁と永久磁石との間に充填する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007-215335号公報
しかしながら、接着剤を用いた場合、使用量の管理及び接着剤を硬化させる時間の管理などの製造コストが増加するという問題がある。一方、フィルムを用いた場合、磁石挿入穴の内壁と永久磁石との間に隙間が生じないように配置することが困難であり、永久磁石の熱をロータコアへ効率的に放出することが困難という問題がある。
本発明の目的は、ロータの永久磁石の温度を効率的に放出させることができるロータを提供することである。
本発明のロータは、径方向に磁化された希土類磁石と、第1部分、前記第1部分よりも硬い第2部分を含む薄肉部、及び前記希土類磁石が挿入された磁石挿入穴を有するロータコアと、前記希土類磁石と前記磁石挿入穴の内壁との間に配置されており、前記希土類磁石の熱を前記ロータコアに伝導する、変形可能な材料で形成された熱伝導シートとを備え、前記薄肉部は、前記磁石挿入穴の周方向における端部の領域と前記ロータコアの外縁との間に位置し、前記第2部分は、塑性変形により加工硬化した部分であり、前記熱伝導シートは、変形した状態で前記磁石挿入穴の前記内壁及び前記希土類磁石と密着している
本発明によれば、ロータの永久磁石の温度を効率的に放出させることができるロータを提供することができる。
本発明の実施の形態1に係る電動機の構造を概略的に示す縦断面図である。 ロータの構造を概略的に示す断面図である。 ロータの他の例を示す断面図である。 薄肉部の形状の他の例を示す図である。 図2に示される6つの磁石挿入穴のうちの1つの磁石挿入穴の周辺の構造を示す図である。 磁石挿入穴の周辺の構造の他の例を示す図である。 磁石挿入穴の周辺の構造のさらに他の例を示す図である。 磁石挿入穴の周辺の構造のさらに他の例を示す図である。 磁石挿入穴の周辺の構造のさらに他の例を示す図である。 磁石挿入穴の周辺の構造のさらに他の例を示す図である。 ロータの製造工程の一例を示すフローチャートである。 ロータの製造工程において作製されるロータコアの構造を概略的に示す平面図である。 ロータの製造工程の一例を示す図である。 ロータの製造工程の一例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電動機1の構造を概略的に示す縦断面図である。
各図に示されるxyz直交座標系において、z軸方向(z軸)は、電動機1のシャフト10の軸線A1(すなわち、ロータ2の回転軸)と平行な方向(「ロータ2の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう)を示し、x軸方向(x軸)は、z軸方向(z軸)に直交する方向を示し、y軸方向は、z軸方向及びx軸方向の両方に直交する方向を示す。
電動機1は、例えば、インナーロータ型のIPMモータである。
電動機1は、ロータ2と、ステータ3と、フレーム4と、ベアリング5aと、ベアリング5bと、圧縮バネ6とを備えている。以下、図1における上側(すなわち、+z側)を第1側(A側ともいう)、下側(すなわち、-z側)を第2側(B側ともいう)とそれぞれ呼ぶ。図1に示される例では、第1側が電動機1の負荷側であり、第2側が電動機1の反負荷側であるが、第2側が負荷側で、第1側が反負荷側であっても良い。
ベアリング5a及びベアリング5bは、ロータ2を回転自在に支持する。ベアリング5aは、フレーム4の第1側(具体的には、フレーム部4a)に固定されており、ベアリング5bは、フレーム4の第2側(具体的には、フレーム部4b)に固定されている。
フレーム4はステータ3を覆う。フレーム4は、鉄又はアルミニウムなどの金属材料で形成されている。本実施の形態では、フレーム4は、フレーム部4a及び4bで構成されている。具体的には、フレーム4は、ロータ2の回転軸と直交する平面で2つのフレーム(すなわち、フレーム部4a及び4b)に分割されている。フレーム部4a及び4bの各々は、カップ状に形成されている。
フレーム4は、軸方向における一端側(図1に示される第1側)に形成された内側表面41a(第1の内側表面)と、軸方向における他端側(図1に示される第2側)に形成された内側表面41b(第2の内側表面)とを有する。
フレーム部4aは、開口側に形成されたフランジ部42aと、内側表面41aとを有する。フレーム部4aは、ベアリング5aを介してロータ2の第1側を支持する。
フレーム部4bは、開口側に形成されたフランジ部42bと、内側表面41bと、有底部分42cとを有する。フレーム部4bは、ベアリング5bを介してロータ2の第2側を支持する。フレーム部4b内には、ステータ3が固定されている。
フレーム部4aのフランジ部42aは、フレーム部4bのフランジ部42bに接触しており、フレーム部4aのフランジ部42aは、例えば、接着剤、ねじ、又は溶接でフレーム部4bのフランジ部42bに固定されている。
圧縮バネ6は、フレーム部4bの有底部分42cとベアリング5bとの間に配置されている。圧縮バネ6は、ベアリング5bに予圧を与えている。これにより、ベアリング5aにも予圧が与えられる。圧縮バネ6としては、例えば、ウェーブワッシャなどが用いられる。
図2は、ロータ2の構造を概略的に示す断面図である。
ロータ2は、ロータコア7と、永久磁石8と、端板9a(図1)と、端板9b(図1)と、シャフト10と、熱伝導シート13とを有する。ロータ2は、ステータ3の内側に配置されている。
ロータコア7は、第1部分71と、第2部分72を含む薄肉部73と、シャフト穴11と、磁石挿入穴12とを有する。第2部分72は、第1部分71よりも硬い。薄肉部73は、破線で囲まれたロータコア7の一部の領域である。
ロータコア7は、例えば、予め定められた形状に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより形成される。したがって、ロータコア7の少なくとも1つの電磁鋼板は、第1部分71と、第2部分72を含む薄肉部73と、シャフト穴11と、磁石挿入穴12とを有する。図2に示されるように、ロータコア7の断面形状(すなわち、軸方向に直交する平面形状)は、円形である。ただし、ロータコア7の断面形状は、真円でなくてもよい。
シャフト穴11は、軸方向にロータコア7を貫通する貫通穴である。シャフト穴11には、シャフト10が挿入されている。ロータ2の径方向(「ステータ3の径方向」又は、単に「径方向」ともいう)におけるシャフト穴11の中心は、径方向におけるロータコア7の中心と一致する。
本実施の形態では、複数の磁石挿入穴12がロータコア7に、軸線A1を中心とするロータ2の周方向(「ステータ3の周方向」又は、単に「周方向」ともいう)に等間隔で形成されている。磁石挿入穴12は、軸方向にロータコア7を貫通する貫通穴である。xy平面上において、磁石挿入穴12は、径方向と直交する方向に延在している。各磁石挿入穴12は、シャフト穴11よりもロータコア7の外周面の近くに形成されている。
本実施の形態では、各磁石挿入穴12には、1つの永久磁石8が挿入されている。各磁石挿入穴12内における永久磁石8の配置方法は、本実施の形態に限定されない。各磁石挿入穴12に2つ以上の永久磁石8が挿入されていてもよい。
永久磁石8は、例えば、希土類磁石である。ただし、永久磁石8として希土類磁石以外の磁石を用いてもよい。永久磁石8は、平板状に形成されている。
熱伝導シート13は、永久磁石8と磁石挿入穴12の内壁12aとの間に配置されている。言い換えると、熱伝導シート13は、磁石挿入穴12において、径方向における永久磁石8の外側に位置している。この場合、熱伝導シート13は、径方向における永久磁石8の外側表面8a及び磁石挿入穴12の内壁12aで挟まれている。
熱伝導シート13は、永久磁石8の熱をロータコア7に伝導する。ロータコア7に伝導された熱は、ロータ2の外部に放出される。熱伝導シート13は、変形可能な材料で形成されている。熱伝導シート13の変形は、例えば、弾性変形又は塑性変形、又はその両方である。具体的には、熱伝導シート13は、径方向に圧縮されている。熱伝導シート13は変形した状態で、磁石挿入穴12の内壁12a及び永久磁石8と密着している。
熱伝導シート13は、例えば、シリコーンを含む材料で形成されている。熱伝導シート13は、シリコーンを含む材料以外の材料、例えば、アクリル樹脂を含む材料で形成されていてもよい。
熱伝導シート13の位置は、図2に示される例に限られない。
図3は、ロータ2の他の例を示す断面図である。図3に示されるように、熱伝導シート13は、磁石挿入穴12において、径方向における永久磁石8の内側に位置してもよい。すなわち、熱伝導シート3は、径方向における永久磁石8の内側の表面である内側表面8bと磁石挿入穴12の内壁12bとの間に配置されていてもよい。この場合、熱伝導シート13は、永久磁石8の内側表面8b及び磁石挿入穴12の内壁12bで挟まれている。
薄肉部73の形状は、図2に示される例に限られない。
図4は、薄肉部73の形状の他の例を示す図である。図4に示される例では、薄肉部73は、ロータコア7の外縁に沿って周方向に延在している。これにより、後述するロータ2の製造工程(ステップS3)において、ロータコア7を、小さい荷重で容易に変形させることができる。
図1に示されるように、端板9a及び9bは、磁石挿入穴12の第1側及び第2側の開口部をそれぞれ塞ぐ。これにより、永久磁石8が磁石挿入穴12から外れることを防ぐ。
シャフト10の断面形状(すなわち、軸方向に直交する平面形状)は、例えば円形である。シャフト10は、ベアリング5a及びベアリング5bにより回転自在に支持されている。
ステータ3は、円環状に形成されたステータコア17と、ステータコア17を絶縁するインシュレータ16と、インシュレータ16を介してステータコア17に巻かれた巻線18とを有する。ステータ3は、周方向に円環状に形成されている。ステータ3(具体的には、ステータコア17)は、フレーム4(具体的には、フレーム部4b)によって保持されている。ステータ3の内側に、ロータ2が回転自在に備えられている。
ステータ3は、圧入又は溶接などの手段でフレーム4(具体的には、フレーム部4b)内に固定されており、ステータコア17の外周面は、フレーム部4bの内側に接触している。
ステータコア17は、予め定められた形状に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより形成される。ステータコア17は、例えば、少なくとも1つのヨーク部(コアバックともいう)と、径方向における内側に向けて突出する複数のティース部とを有する。この場合、複数のティース部は、軸線A1を中心として放射状に配列されており、これらのティース部は、周方向に等間隔で配列されている。ティース部の径方向内側の先端は、ロータ2に対向している。ティース部の先端とロータ2との間には、エアギャップが形成されている。
ロータコア7は、複数の磁石挿入穴12を有する。図2に示される例では、6つの磁石挿入穴12がロータコア7に形成されている。各磁石挿入穴12に1つの永久磁石8が配置されている。永久磁石8の着磁方向は径方向である。すなわち、永久磁石8は、径方向に磁化されている。ロータ2において、各永久磁石8は、ステータ3に対する1つの磁極として機能する。磁石挿入穴12のうちの永久磁石8がない領域は、磁束の向きを規制するためのフラックスバリア12cである。
ロータ2において、1つの永久磁石8がステータ3に対する1つの磁極として機能し、周方向において隣接する他の永久磁石8が、ステータ3に対する他方の磁極として機能する。すなわち、ロータ2において、1つの永久磁石8がステータ3に対するN極として機能し、周方向において隣接する他の永久磁石8が、ステータ3に対するS極として機能する。したがって、ロータ2の周方向において、N極及びS極が交互に配列されている。
図5は、図2に示される6つの磁石挿入穴12のうちの1つの磁石挿入穴12の周辺の構造を示す図である。本実施の形態では、図2に示される6つの磁石挿入穴12の周辺の構造は、図5に示される磁石挿入穴12の周辺の構造と同じである。
第1部分71は、ロータコア7の主な部分を占めている。第2部分72は、第1部分71以外のロータコア7の一部である。図5に示される例では、第2部分72は、磁石挿入穴12に隣接している。第2部分72は、第1部分71と同じ材料で形成されている。例えば、第2部分72(すなわち、第1部分71よりも硬い部分)は、ロータ2の製造工程において、薄肉部73を変形させることによって形成される。
薄肉部73は、磁石挿入穴12の周方向における端部の領域とロータコア7の外縁との間に位置する。具体的には、薄肉部73は、フラックスバリア12cとロータコア7の外縁との間に位置する。薄肉部73は、第1部分71よりも硬度の高い部分である第2部分72を含む。薄肉部73は、第1部分71を含んでいてもよい。
薄肉部73の幅w1は、径方向における薄肉部73の最小幅である。薄肉部73の幅w1は、ロータコア7を形成する1つの電磁鋼板の軸方向における厚さ以上である。
本実施の形態では、熱伝導シート13は、磁石挿入穴12において、径方向における永久磁石8の外側に位置する。すなわち、径方向における永久磁石8の外側の表面である外側表面8aと磁石挿入穴12の内壁12aとの間に配置されている。言い換えると、熱伝導シート13は、永久磁石8の外側表面8a及び磁石挿入穴12の内壁12aで挟まれている。
第2部分72の位置は、図5に示される例に限られない。
図6から図10は、磁石挿入穴12の周辺の構造の他の例を示す図である。図6から図10に示されるように、第2部分72の位置は、磁石挿入穴12の形状などに応じて異なっていてもよい。例えば、図6から図9に示される第2部分72は、磁石挿入穴12に隣接しているが、図10に示されるように、第2部分72は、ロータコア7の外縁に隣接していてもよい。
次に、ロータ2の製造方法について説明する。
図11は、ロータ2の製造工程の一例を示すフローチャートである。ロータ2の製造方法は、以下に説明されるステップを含む。
図12は、ステップS1において作製されるロータコア7の構造を概略的に示す平面図である。
ステップS1では、ロータコア7を作製する。具体的には、径方向における磁石挿入穴12の最小幅である幅w2が、完成品としてのロータ2の永久磁石8及び熱伝導シート13の径方向における厚さT1(図5)よりも大きくなるように、且つ、半径r2が、完成品としてのロータ2のロータコア7の半径r1(図2)よりも大きくなるように、プレス加工(具体的には、打ち抜き加工)で複数の電磁鋼板を加工する。このプレス加工で、シャフト穴11及び磁石挿入穴12が形成される。
図5に示される厚さT1は、完成品としてのロータ2の永久磁石8の径方向における厚さTmと熱伝導シート13の径方向における厚さTsとの和である。半径r1及び半径r2は、xy平面上において、磁石挿入穴12の中心及びシャフト10の中心(すなわち、軸線A1)を通る半径である。
プレス加工で加工された複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより、ロータコア7が得られる。
図13は、ステップS2における製造工程の一例を示す図である。
ステップS2では、ステップS1で得られたロータコア7の磁石挿入穴12に永久磁石8及び熱伝導シート13を挿入する。熱伝導シート13は、永久磁石8の外側表面8aと磁石挿入穴12の内壁12aとの間に挿入する。
図14は、ステップS3における製造工程の一例を示す図である。
ステップS3では、ロータコア7の外側から径方向内側に向けて荷重をかけることにより、熱伝導シート13が変形するように、磁石挿入穴12の内壁12aを熱伝導シート13に当接させる。内壁12aは熱伝導シート13と密着し、熱伝導シート13は永久磁石8と密着する。これにより、径方向における熱伝導シート13の厚さが小さくなる。熱伝導シート13の変形は、例えば、弾性変形又は塑性変形、又はその両方である。
ステップS3の処理の結果、薄肉部73に変形が生じ、第1部分71よりも硬い第2部分72(すなわち、塑性変形により加工硬化した部分)が薄肉部73に生じる。
ステップS4では、ロータコア7に形成されたシャフト穴11にシャフト10を挿入する。さらに、端板9a及び9bをロータコア7に取り付ける。
以上に説明した工程によりロータ2が組み立てられる。
実施の形態1に係る電動機1(変形例を含む)及びロータ2の製造方法の効果を以下に説明する。
一般に、ロータに用いられる永久磁石の表面及び磁石挿入穴の内壁には、微細な凹凸がある。したがって、磁石挿入穴の内壁に面する永久磁石の表面積に比べて、磁石挿入穴の内壁に接触する永久磁石の面積は小さい。これにより、永久磁石に生じた熱がロータコアに放出されにくい。
本実施の形態では、熱伝導シート13が永久磁石8と磁石挿入穴12の内壁12aとの間に配置されており、熱伝導シート13は、変形した状態で、永久磁石8及び磁石挿入穴12の内壁12aと密着している。これにより、永久磁石8の接触面積を大きくすることができ、永久磁石8の熱が熱伝導シート13を介して効率的にロータコア7に放出される。その結果、永久磁石8の温度を効率的に低減させることができる。
一般に、インナーロータ型のIPMモータでは、径方向における永久磁石の内側の表面よりも、外側の表面に生じる渦電流が大きい。したがって、磁石挿入穴12において、熱伝導シート13が径方向における永久磁石8の外側に位置することにより、永久磁石8の熱をより効率的にロータコア7に放出することができる。
一般に、ロータの回転中に、ロータコア及び永久磁石に遠心力が生じる。この場合、磁石挿入穴の内壁が永久磁石を支えることにより、薄肉部に応力が生じやすい。したがって、薄肉部の強度が低い場合、ロータコアが変形しやすい。磁石挿入穴が変形した場合、永久磁石の接触面積が小さくなり、永久磁石の熱がロータコアに放出されにくくなる。
これに対し、本実施の形態では、薄肉部73は、第1部分71よりも硬い第2部分72を含む。これにより、ロータ2の回転中に生じる遠心力に対する薄肉部73の強度を高めることができる。したがって、ロータ2の回転中に薄肉部73に応力が生じた場合でも、ロータコア7の変形を防止することができる。その結果、永久磁石8の熱をロータコア7に効率的に放出することができる。
本実施の形態では、薄肉部73の幅w1は、ロータコア7を形成する1つの電磁鋼板の厚さ以上である。これにより、電磁鋼板の加工(具体的には、ステップS1における処理)を容易にするとともに、薄肉部73の強度を高めることができる。
電動機1は、上述のロータ2を有するので、ロータ2の効果と同じ効果を有する。これにより、電動機1のモータ効率を改善することができる。
ロータ2の製造方法(具体的には、ステップS1における処理)によれば、磁石挿入穴12の幅w2が、完成品としてのロータ2の永久磁石8及び熱伝導シート13の厚さT1よりも大きくなるように、電磁鋼板を加工することにより、永久磁石8及び熱伝導シート13を磁石挿入穴12内に挿入しやすくすることができる。その結果、ロータ2の生産性を向上させることができる。
さらに、ステップS3における処理では、ロータコア7の外側から径方向内側に向けて荷重をかけることにより、熱伝導シート13が変形するように、磁石挿入穴12の内壁12aを熱伝導シート13に当接させる。これにより、内壁12aは熱伝導シート13と密着し、熱伝導シート13は永久磁石8と密着する。その結果、熱伝導シート13に接触する内壁12aの面積、及び熱伝導シート13に接触する永久磁石8の面積を大きくすることができるので、永久磁石8の熱を、熱伝導シート13を介してロータコア7に効率的に放出することができる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る空気調和機50について説明する。
図15は、本発明の実施の形態2に係る空気調和機50の構成を概略的に示す図である。
実施の形態2に係る空気調和機50(例えば、冷凍空調装置)は、送風機(第1の送風機)としての室内機51と、冷媒配管52と、冷媒配管52によって室内機51に接続された送風機(第2の送風機)としての室外機53とを備える。
室内機51は、電動機51a(例えば、実施の形態1に係る電動機1)と、電動機51aによって駆動されることにより、送風する送風部51bと、電動機51a及び送風部51bを覆うハウジング51cとを有する。送風部51bは、例えば、電動機51aによって駆動される羽根51dを有する。例えば、羽根51dは、電動機51aのシャフト(例えば、シャフト10)に固定されており、気流を生成する。
室外機53は、電動機53a(例えば、実施の形態1に係る電動機1)と、送風部53bと、圧縮機54と、熱交換器(図示しない)とを有する。送風部53bは、電動機53aによって駆動されることにより、送風する。送風部53bは、例えば、電動機53aによって駆動される羽根53dを有する。例えば、羽根53dは、電動機53aのシャフト(例えば、シャフト10)に固定されており、気流を生成する。圧縮機54は、電動機54a(例えば、実施の形態1に係る電動機1)と、電動機54aによって駆動される圧縮機構54b(例えば、冷媒回路)と、電動機54a及び圧縮機構54bを覆うハウジング54cとを有する。
空気調和機50において、室内機51及び室外機53の少なくとも1つは、実施の形態1で説明した電動機1(変形例を含む)を有する。具体的には、送風部の駆動源として、電動機51a及び53aの少なくとも一方に、実施の形態1で説明した電動機1が適用される。さらに、圧縮機54の電動機54aとして、実施の形態1で説明した電動機1(変形例を含む)を用いてもよい。
空気調和機50は、例えば、室内機51から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等の運転を行うことができる。室内機51において、電動機51aは、送風部51bを駆動するための駆動源である。送風部51bは、調整された空気を送風することができる。
実施の形態2に係る空気調和機50によれば、電動機51a及び53aの少なくとも一方に、実施の形態1で説明した電動機1(変形例を含む)が適用されるので、実施の形態1で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、空気調和機50の効率を改善することができる。
さらに、送風機(例えば、室内機51)の駆動源として、実施の形態1に係る電動機1(変形例を含む)を用いることにより、実施の形態1で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、送風機の効率を改善することができる。実施の形態1に係る電動機1と電動機1によって駆動される羽根(例えば、羽根51d又は53d)とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和機50以外の機器にも適用可能である。
さらに、圧縮機54の駆動源として、実施の形態1に係る電動機1(変形例を含む)を用いることにより、実施の形態1で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、圧縮機54の効率を改善することができる。
実施の形態1で説明した電動機1は、空気調和機50以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。
以上に説明した各実施の形態における特徴及び変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。
1,51a,54a 電動機、 2 ロータ、 3 ステータ、 4 フレーム、 5a,5b ベアリング、 6 圧縮バネ、 7 ロータコア、 8 永久磁石、 12 磁石挿入穴、 16 インシュレータ、 17 ステータコア、 18 巻線、 50 空気調和機、 51 室内機、 53 室外機、 54 圧縮機、 54b 圧縮機構、 71 第1部分、 72 第2部分、 73 薄肉部。

Claims (11)

  1. 径方向に磁化された希土類磁石と、
    第1部分、前記第1部分よりも硬い第2部分を含む薄肉部、及び前記希土類磁石が挿入された磁石挿入穴を有するロータコアと、
    前記希土類磁石と前記磁石挿入穴の内壁との間に配置されており、前記希土類磁石の熱を前記ロータコアに伝導する、変形可能な材料で形成された熱伝導シートと
    を備え、
    前記薄肉部は、前記磁石挿入穴の周方向における端部の領域と前記ロータコアの外縁との間に位置し、
    前記第2部分は、塑性変形により加工硬化した部分であり、
    前記熱伝導シートは、変形した状態で前記磁石挿入穴の前記内壁及び前記希土類磁石と密着している
    ロータ。
  2. 前記熱伝導シートは、前記径方向における前記希土類磁石の外側に位置する請求項1に記載のロータ。
  3. 前記第2部分は前記磁石挿入穴に隣接している請求項1又は2に記載のロータ。
  4. 前記第2部分は前記ロータコアの前記外縁に隣接している請求項1からのいずれか1項に記載のロータ。
  5. 前記薄肉部は、前記周方向に延在している請求項1からのいずれか1項に記載のロータ。
  6. 前記ロータコアは、軸方向に積層された複数の電磁鋼板で形成されている請求項1からのいずれか1項に記載のロータ。
  7. 径方向における前記薄肉部の最小幅は、前記電磁鋼板の軸方向における厚さ以上である請求項に記載のロータ。
  8. ステータと、
    前記ステータの内側に配置されたロータと
    を備え、
    前記ロータは、
    径方向に磁化された希土類磁石と、
    第1部分、前記第1部分よりも硬い第2部分を含む薄肉部、及び前記希土類磁石が挿入された磁石挿入穴を有するロータコアと、
    前記希土類磁石と前記磁石挿入穴の内壁との間に配置されており、前記希土類磁石の熱を前記ロータコアに伝導する、変形可能な材料で形成された熱伝導シートと
    を有し、
    前記薄肉部は、前記磁石挿入穴の周方向における端部の領域と前記ロータコアの外縁との間に位置し、
    前記第2部分は、塑性変形により加工硬化した部分であり、
    前記熱伝導シートは、変形した状態で前記磁石挿入穴の前記内壁及び前記希土類磁石と密着している
    電動機。
  9. 電動機と、
    前記電動機によって駆動される圧縮機構と
    を備え、
    前記電動機は、
    ステータと、
    前記ステータの内側に配置されたロータと
    を有し、
    前記ロータは、
    径方向に磁化された希土類磁石と、
    第1部分、前記第1部分よりも硬い第2部分を含む薄肉部、及び前記希土類磁石が挿入された磁石挿入穴を有するロータコアと、
    前記希土類磁石と前記磁石挿入穴の内壁との間に配置されており、前記希土類磁石の熱を前記ロータコアに伝導する、変形可能な材料で形成された熱伝導シートと
    を有し、
    前記薄肉部は、前記磁石挿入穴の周方向における端部の領域と前記ロータコアの外縁との間に位置し、
    前記第2部分は、塑性変形により加工硬化した部分であり、
    前記熱伝導シートは、変形した状態で前記磁石挿入穴の前記内壁及び前記希土類磁石と密着している
    圧縮機。
  10. 室内機と、
    前記室内機に接続された室外機と
    を備え、
    前記室内機及び前記室外機の少なくとも1つは電動機を有し、
    前記電動機は、
    ステータと、
    前記ステータの内側に配置されたロータと
    を有し、
    前記ロータは、
    径方向に磁化された希土類磁石と、
    第1部分、前記第1部分よりも硬い第2部分を含む薄肉部、及び前記希土類磁石が挿入された磁石挿入穴を有するロータコアと、
    前記希土類磁石と前記磁石挿入穴の内壁との間に配置されており、前記希土類磁石の熱を前記ロータコアに伝導する、変形可能な材料で形成された熱伝導シートと
    を有し、
    前記薄肉部は、前記磁石挿入穴の周方向における端部の領域と前記ロータコアの外縁との間に位置し、
    前記第2部分は、塑性変形により加工硬化した部分であり、
    前記熱伝導シートは、変形した状態で前記磁石挿入穴の前記内壁及び前記希土類磁石と密着している
    空気調和機。
  11. 径方向に磁化された希土類磁石と、第1部分、前記第1部分よりも硬い第2部分を含む薄肉部、及び前記希土類磁石が挿入された磁石挿入穴を有するロータコアと、変形可能な材料で形成された熱伝導シートとを有するロータの製造方法であって、
    前記希土類磁石と前記磁石挿入穴の内壁との間に、前記熱伝導シートを挿入するステップと、
    前記ロータコアの外側から径方向内側に向けて荷重をかけることにより、前記熱伝導シートが変形するように、前記磁石挿入穴の内壁を前記熱伝導シートに当接させるとともに、前記第2部分を塑性変形により加工硬化させるステップと
    を備え
    前記熱伝導シートを、変形した状態で前記磁石挿入穴の前記内壁及び前記希土類磁石と密着させる
    ロータの製造方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007104888A (ja) 2005-09-07 2007-04-19 Toshiba Corp 回転電機
JP2010148161A (ja) 2008-12-16 2010-07-01 Mitsubishi Electric Corp 電動機及びそれを搭載した冷媒圧縮機
JP2013115963A (ja) 2011-11-30 2013-06-10 Jtekt Corp 回転機用ロータおよびその製造方法
JP2016220412A (ja) 2015-05-21 2016-12-22 ダイキン工業株式会社 界磁用コアおよび界磁の製造方法
JP2017028862A (ja) 2015-07-22 2017-02-02 三菱電機株式会社 回転子、回転電機、電動圧縮機および冷凍空調装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4327302A (en) 1979-09-21 1982-04-27 General Electric Company Electronically commutated motor, stationary and rotatable assemblies therefore, and lamination
JPH1118324A (ja) * 1997-06-19 1999-01-22 Toyota Motor Corp 回転機及びその製造方法
JP3440782B2 (ja) 1997-10-29 2003-08-25 三菱電機株式会社 リラクタンスモータ及び圧縮機駆動用リラクタンスモータ
JP2002010546A (ja) 2000-06-16 2002-01-11 Yaskawa Electric Corp 希土類永久磁石の固定方法
JP2005012859A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Nissan Motor Co Ltd 電動機回転子及びその製造方法
JP2005204352A (ja) 2004-01-13 2005-07-28 Nissan Motor Co Ltd 接着剤及びモータに対する永久磁石の固定方法並びに永久磁石式モータ
JP2006002144A (ja) 2004-05-18 2006-01-05 Nissan Motor Co Ltd 接着剤及びモータに対する永久磁石の固定方法並びに永久磁石式モータ
US7705503B2 (en) 2005-09-07 2010-04-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotating electrical machine
JP2007151362A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Toyota Motor Corp 永久磁石固定方法
JP2007215335A (ja) 2006-02-10 2007-08-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 電動機用固定子及びこの固定子を備える電動機
CN103597714B (zh) 2011-06-09 2015-12-09 丰田自动车株式会社 旋转电机用转子、旋转电机以及旋转电机用转子的制造方法
JP2013132115A (ja) 2011-12-21 2013-07-04 Aisin Seiki Co Ltd 回転電機
JP2013219931A (ja) * 2012-04-09 2013-10-24 Jtekt Corp ロータ、これを備えた回転電機及びロータの製造方法
US9263926B2 (en) * 2012-09-10 2016-02-16 Remy Technologies, L.L.C. Permanent magnet electric machine having magnets provided with a thermal enhancement bonding coating
JP6145848B2 (ja) * 2013-03-25 2017-06-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 永久磁石埋込型電動機およびその製造方法
US9570948B2 (en) 2013-04-16 2017-02-14 Nhk Spring Co., Ltd. Magnetic plate used for rotor core of motor and method for manufacturing magnetic plate
JP6115448B2 (ja) 2013-11-06 2017-04-19 トヨタ自動車株式会社 回転電機用ロータの製造方法及び回転電機用ロータ
JP2015109772A (ja) 2013-12-05 2015-06-11 日産自動車株式会社 ロータ及びロータの製造方法
US10116178B2 (en) * 2013-12-13 2018-10-30 Mitsubishi Electric Corporation Rotor with embedded permanent magnet having adhesive on one side and cooling channels on the other side
JP2015133832A (ja) * 2014-01-14 2015-07-23 株式会社ジェイテクト 二種物品の組立体とその製造方法
JP2016005356A (ja) 2014-06-17 2016-01-12 三菱電機株式会社 永久磁石埋込型回転電機のロータ及び回転電機
EP3264570B1 (en) 2015-03-18 2022-01-12 Mitsubishi Electric Corporation Permanent-magnet-embedded electric motor, blower, and refrigerating air-conditioning device
WO2017038489A1 (ja) * 2015-09-01 2017-03-09 三菱電機株式会社 回転子、回転電機、電動圧縮機および冷凍空調装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007104888A (ja) 2005-09-07 2007-04-19 Toshiba Corp 回転電機
JP2010148161A (ja) 2008-12-16 2010-07-01 Mitsubishi Electric Corp 電動機及びそれを搭載した冷媒圧縮機
JP2013115963A (ja) 2011-11-30 2013-06-10 Jtekt Corp 回転機用ロータおよびその製造方法
JP2016220412A (ja) 2015-05-21 2016-12-22 ダイキン工業株式会社 界磁用コアおよび界磁の製造方法
JP2017028862A (ja) 2015-07-22 2017-02-02 三菱電機株式会社 回転子、回転電機、電動圧縮機および冷凍空調装置

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