JP7271946B2 - ロータ - Google Patents

Description

本発明は、周縁に近い位置に複数の磁石が間隔をおいて配置されたロータの製造方法に関する。

車両の駆動用モータなど大出力のモータでは、発熱が大きい。このため、オイルなどの冷媒によってロータ、ステータを冷却する場合が多い。特許文献１では、ステータとケースの間に多孔質体を配置し、ここに冷媒を供給し、ステータの冷却を促進することが提案されている。

特開２００９－５０１０５号公報

ここで、特許文献１では、ステータコアの外周を冷媒と接触させることでステータを冷却する。一方、永久磁石モータにおいては、ロータの磁石において発熱が大きく、磁石の劣化が問題となる。従って、ロータの磁石をより効果的に冷却することが望まれる。

本発明に係るロータは、周縁に近い位置に複数の磁石孔が間隔をおいて配置されたロータコアと、前記磁石孔に挿入して固定した永久磁石ユニットであって、連続気孔を有する多孔質体が磁石本体の周囲を囲繞し、前記多孔質体と前記磁石本体と接触するように配置した複数の永久磁石ユニットと、を含み、ロータ軸内に、軸方向に伸びる流路が設けられ、前記ロータコア内を半径方向に伸び、前記流路から前記磁石孔に至るとともに、前記磁石孔から前記ロータコアの外周端に伸びて開口する複数の通路が設けられ、前記流路及び前記通路を介して前記磁石孔に冷媒を供給することで、前記多孔質体を通過した冷媒が前記磁石本体に接触して前記ロータコアから吐出する。

本発明によれば、多孔質体の中を冷媒が流通することで、磁石本体を効果的に冷却することができる。

モータの概略構成を示す図である。 永久磁石ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は長手方向の正面を示す図であり、（ｂ）はＡ－Ａ断面図である。 ロータコアを軸方向から見た図である。 ロータの製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

「モータの構成」
図１は、モータ１０の概略構成を示す図である。このようにモータ１０は、ロータ１２とステータ２０をケース６０内に備えている。

ロータ１２は、ベアリング（図示せず）等を介してケース６０に対して回転可能に支持されているロータ軸１４に固定されたロータコア１６を有する。ロータコア１６は、円筒状であり、外周に近い位置に、軸方向に伸びる複数の永久磁石ユニット１８が配設されている。

ステータ２０は、円環状であって内周側がロータ１２の外周と対向するようにケース６０に保持されている。また、ステータ２０は、ステータコア２２と、ステータコア２２の内周側に設けられたティースに巻回されるコイル２４を有する。図１において、コイル２４は、ステータコア２２から軸方向に突出するコイルエンドのみが示されている。

ステータ２０のコイル２４には、交流の駆動電流が供給され、この駆動電流によってコイル２４に発生した電磁力により、ステータ２０に対してロータ１２が回転する。

本実施形態においては、ロータ１２、ステータ２０に冷媒（オイル）を循環してこれらを冷却する冷却装置３０を有している。すなわち、ケース６０内底部に溜まった冷媒は、必要に応じて冷却した後、ポンプ３２によって、ロータ１２とステータ２０に供給される。

ロータ軸１４内に軸方向に伸びる流路３４が設けられており、ここから半径方向外側に向けて複数の通路３６が設けられる。この通路３６は、ロータ軸１４内からロータコア１６内にまで伸び、ロータコア１６内を軸方向に伸びる流路３８に接続される。流路３８には、さらに半径方向外周側に伸びる複数の流路７０が接続されている。この流路７０は、流路３８を軸方向に伸びる複数の磁石孔７２に接続する。そして、磁石孔７２には外周端まで半径方向に伸び、外周に開口する複数の流路７４が接続されている。

ポンプ３２によって流路３４に冷媒を供給することで、流路３８からの冷媒は、流路７０、磁石孔７２、流路７４を通り、ロータコア１６から半径方向に吐出すし、ケース６０内の底部に戻る。

なお、磁石孔７２に内には、それぞれ永久磁石ユニット１８が挿入されているが、この永久磁石ユニット１８は多孔質体を有しており冷媒は通過可能になっている。ここで、この例では流路３８の軸方向両端部は、閉じられており、磁石孔７２に冷媒が流れるが、各流路の流量を適切に維持するように、流路３８の両端を開口してもよい。

また、ステータコア２２の上方には、下側に複数の吐出口を有する冷却管４０が設けられている。このため、ポンプ３２によって冷却管４０に冷媒を供給することで、冷媒がステータコア２２およびコイル２４に降りかかり、ケース６０内底部に戻る。

このように、冷却装置３０によって、ロータ１２、ステータ２０が冷却される。

「永久磁石ユニットの構成」
図２は、永久磁石ユニット１８の構成を示す図であり、（ａ）は長手方向の正面を示す図であり、（ｂ）はＡ－Ａ断面図である。この例において、永久磁石ユニット１８は磁石本体８０と多孔質体８２とから構成されている。すなわち、四角柱状の永久磁石ユニット１８の４側面を覆う（囲繞する）ように、多孔質体８２が設けられている。従って、磁石孔７２の内側面と永久磁石ユニット１８の外側面の間には多孔質体８２が位置している。この多孔質体８２は、上述した多孔質体５２と同様の材質のものとできる。

図３は、ロータコア１６を軸方向から見た図である。このように、永久磁石ユニット１８を挿入するための磁石孔７２がロータコア１６の周縁に近い位置に所定の間隔をおいて配置されている。磁石孔７２は２つが１組でここに永久磁石ユニット１８が挿入固定されることで、１つの磁極が構成される。磁石孔７２は、ここに挿入される永久磁石ユニット１８より若干大きく形成されている。特に、周方向の両端部には、軸方向に伸びる空隙がある。この空隙には接着剤（高温に強いエポキシ系接着剤など）などを挿入してもよいし、ここを空隙のままにしてもよい。空隙のままにした場合には、軸方向の端部において、ロータコア１６を構成する複数枚の磁性体板（例えば、電磁鋼板）をかしめることで永久磁石ユニット１８を抜けないようにするストッパ部を設けるとよい。

このような構成によれば、磁石本体８０と磁石孔７２との間には多孔質体８２が介在する。流路７０から供給される冷媒は、多孔質体８２を通過して、流路７４を介し外側に排出される。

ロータ１２においては、永久磁石ユニット１８の発熱が大きい。本実施形態によれば、多孔質体８２を介し、磁石本体８０に冷媒が直接接触する。従って、ロータ１２を冷媒によって効果的に冷却することができる。

ここで、多孔質体８２は、内部に冷媒が流通できるように、連続気孔を有するものが採用される。多孔質体８２は、多孔質合成樹脂、多孔質セラミック、多孔質ガラス、多孔質金属など各種のものが採用できる。多孔質金属としては、各種のものが市販されており、適宜選択して使用することができる。特に、多孔質金属として、シート状のものを用いれば、その加工が容易である。

多孔質体８２として、金属を用いる場合、例えばアルミなどを採用できる。さらに、金属として、鉄、鉄合金などを用いることで多孔質体５２を磁性体とすることもできる。

「製造工程」
図４は、ロータ１２の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態のロータ１２を製造する場合には、図３に示すような周縁に近い部分に磁石孔７２が形成されたロータコア１６を用意する（Ｓ１１）。ロータコア１６は磁石孔７２が形成された磁性体板を積層することで形成するとよい。磁性体板としては電磁鋼板などが採用される。

次に、永久磁石から構成される磁石本体８０の周囲を多孔質体８２で囲繞して、永久磁石ユニット１８を形成する（Ｓ１２）。永久磁石ユニット１８は、磁石孔７２の数に対応し複数用意する。多孔質体８２は、例えばシート状の多孔質アルミが用いられる。この場合、磁石本体８０の周りに多孔質体８２を巻き付けて、永久磁石ユニット１８を形成する。

そして、永久磁石ユニット１８を磁石孔７２に挿入し、永久磁石ユニット１８を接着剤などで磁石孔７２内に固定する（Ｓ１３）。

１０ モータ、１２ ロータ、１４ ロータ軸、１６ ロータコア、１８ 永久磁石ユニット、２０ ステータ、２２ ステータコア、２４ コイル、３０ 冷却装置、３２ ポンプ、３４，３６，３８，７０，７４ 流路、４０ 冷却管、５２ 多孔質体、６０ ケース、７２ 磁石孔、８０ 磁石本体、８２ 多孔質体。

Claims (1)

1. 周縁に近い位置に複数の磁石孔が間隔をおいて配置されたロータコアと、
   前記磁石孔に挿入して固定した永久磁石ユニットであって、連続気孔を有する多孔質体が磁石本体の周囲を囲繞し、前記多孔質体と前記磁石本体と接触するように配置した複数の永久磁石ユニットと、
   を含み、
   ロータ軸内に、軸方向に伸びる流路が設けられ、
   前記ロータコア内を半径方向に伸び、前記流路から前記磁石孔に至るとともに、前記磁石孔から前記ロータコアの外周端に伸びて開口する複数の通路が設けられ、
   前記流路及び前記通路を介して前記磁石孔に冷媒を供給することで、前記多孔質体を通過した冷媒が前記磁石本体に接触して前記ロータコアから吐出する、
   ロータ。

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