JPWO2017209302A1 - ロータ - Google Patents

Abstract

ロータコアを構成する電磁鋼板（３０）は、磁石挿入孔（３２）を少なくとも含む複数の孔部（３１）を有するとともに、ステータ側ブリッジ部（３６）と孔間ブリッジ部（３７）とを有する。複数の電磁鋼板（３０）の少なくとも一部において、ステータ側ブリッジ部（３６）の硬度が非ブリッジ部（Ｎ）の硬度に等しく、且つ、複数の孔間ブリッジ部（３７）の少なくとも一部の硬度が非ブリッジ部（Ｎ）の硬度よりも高い。

Description

本発明は、例えば回転電機に用いられるロータに関する。

例えばハイブリッド車両や電気自動車等において車輪の駆動力源として用いられる回転電機では、小型化・高回転化・軽量化等の観点から、永久磁石埋込型のロータが用いられる場合が多い。かかるロータにおいて、遠心強度を高めてさらなる小型化・高回転化を図るため、永久磁石が挿入される磁石挿入孔の外周側の外周側ブリッジ部〔ブリッジ部１９〕に、他の部位よりも硬い高硬化部を形成することが、国際公開第２０１４／１７１１３３号（特許文献１）に開示されている。また、その高硬化部を形成するにあたり、当該部位における電磁鋼板の板厚を他の部位の板厚よりも薄くすることが特許文献１に開示されている。

特許文献１の技術では、電磁鋼板の高硬化部の板厚を薄くして高硬化部を形成することで、当該部位における磁気抵抗を大きくして漏れ磁束を低減し、高トルク化を図ることができるという効果が副次的に得られる。しかし、その反面、ロータの外表面付近に位置する外周側ブリッジ部に板厚を薄くした高硬化部を形成すると、当該部位における残留応力によってヒステリシス損が大きくなり、その結果、鉄損が増大するという問題があった。

国際公開第２０１４／１７１１３３号

永久磁石埋込型のロータにおいて、鉄損の増大を抑制しつつ、漏れ磁束を低減して高トルク化を図ることが望まれている。

本開示に係るロータは、
軸方向に積層された複数の電磁鋼板を有するロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、ステータに対向配置されるロータであって、
前記電磁鋼板は、前記永久磁石が挿入される磁石挿入孔を少なくとも含む複数の孔部を各磁極に有するとともに、前記孔部の１つと前記ロータコアのステータ対向面との間のブリッジ部であるステータ側ブリッジ部と、周方向に隣接する２つの前記孔部の間のブリッジ部である孔間ブリッジ部と、これらのブリッジ部以外の部分である非ブリッジ部と、を有し、
前記複数の電磁鋼板の少なくとも一部において、前記ステータ側ブリッジ部の硬度が前記非ブリッジ部の硬度に等しく、且つ、複数の前記孔間ブリッジ部の少なくとも一部の硬度が前記非ブリッジ部の硬度よりも高い。

この構成によれば、ステータ側ブリッジ部の硬度と非ブリッジ部の硬度とが等しくされ、言い換えればステータ側ブリッジ部の硬度は非ブリッジ部の硬度よりも高くされない。このため、ロータのステータ側の表面付近に位置するステータ側ブリッジ部に残留応力が残ることはなく、当該部位におけるヒステリシス損が通常に比べて大きくなることもない。よって、鉄損の増大を抑制することができる。一方、孔間ブリッジ部に関しては、複数の孔間ブリッジ部の少なくとも一部の硬度が非ブリッジ部の硬度よりも高くされるので、当該部位において、磁気抵抗を大きくすることができる。よって、漏れ磁束を低減することによって有効磁束を増大させることができ、高トルク化を図ることができる。以上より、鉄損の増大を抑制しつつ、漏れ磁束を低減して高トルク化を図ることができる。

本開示に係る技術のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

実施形態に係るロータの斜視図 １磁極分の電磁鋼板を示す平面図 中央領域の電磁鋼板における磁石挿入孔付近の模式図 図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図 図３におけるＶ−Ｖ断面図 端部領域の電磁鋼板における磁石挿入孔付近の模式図 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図 図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図 別態様の電磁鋼板における磁石挿入孔付近の模式図 別態様の電磁鋼板における磁石挿入孔付近の模式図 別態様の電磁鋼板における磁石挿入孔付近の模式図 別態様のロータにおける電磁鋼板の積層状態を示す図 別態様のロータにおける電磁鋼板の積層状態を示す図 別態様の電磁鋼板における断面図 別態様の電磁鋼板における断面図

ロータの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のロータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車等において車輪の駆動力源として用いられる回転電機に備えられる。この回転電機は、ケース等の非回転部材に固定されたステータと、そのステータの径方向内側に回転可能に支持されたロータ１とを備えている。ステータは、ステータコアと、このステータコアに巻装されたコイルとを備えている。そして、ステータから発生する磁界により、界磁としてのロータ１が回転する。

図１に示すように、ステータ（図示せず）に対向配置されるロータ１は、ロータコア３と、このロータコア３に埋め込まれた永久磁石６とを備えている。すなわち、本実施形態のロータ１は、永久磁石埋込型のロータとして構成されている。このような永久磁石埋込型のロータ１は、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクをも利用することができるため、小型化・高回転化・軽量化等の観点から好ましく利用される。

ロータコア３は、軸方向Ｌに積層された複数の電磁鋼板３０を有する。電磁鋼板３０は、円環板状に形成されている。また、電磁鋼板３０は、その大部分において、基準厚さＴ０（図７等を参照）の板厚を有している。基準厚さＴ０は、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができ、０．３５ｍｍ程度が一般的である。本実施形態のロータコア３は、軸方向Ｌの一方側から、第一端部領域Ｒｅ１、中央領域Ｒｃ、及び第二端部領域Ｒｅ２の３つの軸方向領域に区分されている。第一端部領域Ｒｅ１及び第二端部領域Ｒｅ２は、それぞれ、ロータコア３全体を基準として例えば１／１００〜１／５程度の軸方向長さの領域として設定される。本実施形態では、第一端部領域Ｒｅ１に属する電磁鋼板３０と第二端部領域Ｒｅ２に属する電磁鋼板３０とは同一の立体形状とされているとともに、中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０は、各端部領域Ｒｅ１，Ｒｅ２に属する電磁鋼板３０とは異なる立体形状とされている。この点に関しては、後述する。

永久磁石６は、ロータコア３を軸方向Ｌに貫通する状態で、ロータコア３に埋め込まれている。図２に仮想線にて示すように、本実施形態の永久磁石６は、軸方向Ｌに直交する平面における断面形状（以下、単に「断面形状」と言う。）が長方形状をなしている。そして、周方向Ｃに並べて配置されて径方向内側に向かって凸となるＶ字状をなす一対の永久磁石６の各組により、各磁極Ｐが構成されている。

各磁極Ｐを構成する一対の永久磁石６は、同じ極性（Ｎ極又はＳ極）の磁極面６ａを径方向外側に向けて配置されている。周方向Ｃに隣り合う２つの磁極Ｐは互いに逆の極性を有しており、一方の磁極Ｐに属する一対の永久磁石６と他方の磁極Ｐに属する一対の永久磁石６とは、異なる極性（Ｎ極／Ｓ極）の磁極面６ａを径方向外側に向けて配置されている。

なお、磁極面６ａは、磁化方向（着磁方向）に直交する外面であり、永久磁石６の磁束が主に出入りする面である。本実施形態では、長方形状の断面形状を有する永久磁石６は、それぞれ短辺に平行な方向に磁化されている。従って、本実施形態では、永久磁石６の外周面（軸方向Ｌに直交する断面の外縁を形成する４つの面）のうち、上記長方形の長辺を形成する２面が、磁極面６ａとなっている。本実施形態では、永久磁石６の外周面のうちの残余の２面（磁化方向に平行な外面であって、本実施形態では上記長方形の短辺を形成する２面）を、非磁極面６ｂと言う。一対の磁極面６ａどうしは互いに平行であり、一対の非磁極面６ｂどうしも互いに平行である。各磁極面６ａと各非磁極面６ｂとは、本例では直角をなす状態で交差している。

図１及び図２に示すように、電磁鋼板３０は、複数の孔部３１を各磁極Ｐに有する。ここで、孔部３１は、永久磁石６が挿入される磁石挿入孔３２を少なくとも含む。本実施形態では２つ一組の永久磁石６によって各磁極Ｐが構成されるため、電磁鋼板３０は、少なくとも２つの磁石挿入孔３２を含む複数の孔部３１を各磁極Ｐに有する。各磁極Ｐにおいて、２つ一組の磁石挿入孔３２は、径方向内側に向かって凸となるＶ字状をなすように配置されている。本実施形態の磁石挿入孔３２は、磁石収容部３２Ａと延設バリア部３２Ｂとを含む。磁石収容部３２Ａは、永久磁石６を収容して保持する部位である。

延設バリア部３２Ｂは、ロータコア３内を流れる磁束に対して磁気抵抗（フラックスバリア）として機能する部位である。延設バリア部３２Ｂは、例えば樹脂や接着剤等（以下、単に「樹脂等」と言う。）を用いて磁石挿入孔３２内に永久磁石６を固定するために、樹脂等を充填するための部位としても機能する。延設バリア部３２Ｂは、磁石収容部３２Ａの両端部において、当該磁石収容部３２Ａからその長手方向（概ね、ロータ１の周方向Ｃ）に連続するように設けられている。

電磁鋼板３０は、磁石挿入孔３２（ここでは特に、両端の延設バリア部３２Ｂ）において永久磁石６を位置決めするための位置決め用突部３４を有する。位置決め用突部３４は、永久磁石６の非磁極面６ｂに沿って突出している。位置決め用突部３４は、三角形状の断面形状を有するように形成されている。位置決め用突部３４は、永久磁石６の磁極面６ａ（或いは、磁石挿入孔３２における永久磁石６の磁極面６ａに対向する対向面３２ｆ；図３を参照）よりも、磁石挿入孔３２の内部側に向かって突出するように形成されている。別の言い方をすれば、位置決め用突部３４は、電磁鋼板３０を軸方向Ｌに沿って見た場合に、一対の磁極面６ａのそれぞれの端部から各磁極面６ａの接線方向に延ばした仮想線に挟まれた領域に突出するように形成されている。本実施形態のように永久磁石６が矩形状に形成される場合には、位置決め用突部３４は、永久磁石６の磁極面６ａのそれぞれに沿う一対の仮想線どうしの間に突出するように形成される。

位置決め用突部３４は、その１面（対向面３４ｆ）が永久磁石６の非磁極面６ｂに対して面接触又は微小隙間を隔てて対向するように配置されている。そして、１つの磁石挿入孔３２において、２つ一組の位置決め用突部３４が、それぞれの対向面３４ｆが永久磁石６の長さ分の距離を隔てて配置されている。こうして、２つ一組の位置決め用突部３４により、磁石挿入孔３２内で永久磁石６が位置決めされる。

本実施形態の磁石挿入孔３２は、逃がし孔３２Ｃをさらに含む。逃がし孔３２Ｃは、磁石収容部３２Ａの両端部において、当該磁石収容部３２Ａからその短手方向に（概ね、ロータ１の径方向内側に向かって）連続するように設けられている。この逃がし孔３２Ｃは、磁石収容部３２Ａへの永久磁石６の挿入時における角当たりを防止するとともに、挿入後においては永久磁石６の角部への応力集中を防止するために設けられている。この逃がし孔３２Ｃの存在により、磁石挿入孔３２内への樹脂等の充填性が向上するという利点も得られる。

電磁鋼板３０は、外周側ブリッジ部３６と孔間ブリッジ部３７とを各磁極Ｐに有する。外周側ブリッジ部３６は、孔部３１の１つとロータコア３の外周面３ａとの間に形成されている。本実施形態では、外周側ブリッジ部３６は、磁石挿入孔３２（ここでは特に、径方向外側の延設バリア部３２Ｂ）とロータコア３の外周面３ａとの間に形成されている。外周側ブリッジ部３６は、周方向Ｃに沿って延在して、内側磁路形成部４０の周方向Ｃの端部と外側磁路形成部４５の周方向Ｃの端部とを橋絡している。本実施形態では、ロータコア３の外周面３ａが「ステータ対向面」に相当し、外周側ブリッジ部３６が「ステータ側ブリッジ部」に相当する。

孔間ブリッジ部３７は、周方向Ｃに隣接する２つの孔部３１の間に形成されている。本実施形態では、孔間ブリッジ部３７は、周方向Ｃに隣接する２つの磁石挿入孔３２（ここでは特に、径方向内側の延設バリア部３２Ｂ）どうしの間に形成されている。孔間ブリッジ部３７は、径方向Ｒに沿って延在して、内側磁路形成部４０の周方向Ｃの中央部と外側磁路形成部４５の周方向Ｃの中央部とを橋絡している。

電磁鋼板３０は、内側磁路形成部４０と外側磁路形成部４５とを各磁極Ｐに有する。内側磁路形成部４０は、永久磁石６の磁極面６ａに沿って延びるように形成されている。内側磁路形成部４０は、磁石挿入孔３２よりも径方向内側において、Ｖ字状に配置された一対の永久磁石６のそれぞれの磁極面６ａに沿って延びるように形成されている。本実施形態では、内側磁路形成部４０が「磁路形成部」に相当する。内側磁路形成部４０は、主に、永久磁石６の磁極面６ａに沿って流れる磁束（いわゆるｑ軸磁束）の通り道となる。

内側磁路形成部４０は、主磁路領域４１と副磁路領域４２とを含む。主磁路領域４１は、内側磁路形成部４０における磁路幅（磁極面６ａに直交状態で交差する方向の幅）が最小となる部位（最小幅部４１ｎ）によって規定される領域である。具体的には、主磁路領域４１は、最小幅部４１ｎと同じ幅で、磁極面６ａに沿って延びる帯状領域である。主磁路領域４１は、Ｖ字状に配置された一対の永久磁石６のそれぞれの磁極面６ａに沿って一定幅の帯状に延びるように形成されている。

なお、最小幅部４１ｎは、典型的には、一対の磁石挿入孔３２のそれぞれにおける、対応する永久磁石６の磁極面６ａに平行で且つ径方向内側の逃がし孔３２Ｃの底部に接する仮想平面どうしの交線と、ロータコア３の内周面３ｂとの間に形成される。通常、最小幅部４１ｎの位置は、各磁極Ｐにおける周方向Ｃの中央部となる。この場合、最小幅部４１ｎの幅は、概ね、上記仮想平面どうしの交線とロータコア３の内周面３ｂとの間の径方向幅である。また、直交状態は、まさに直交している状態又は実質的に直交している状態（例えば直交している状態に対して±５°の範囲内の状態）を意味する。

副磁路領域４２は、磁路幅が最小幅部４１ｎよりも大きい部位において主磁路領域４１よりも磁石挿入孔３２側に位置する領域である。上述したように、主磁路領域４１は最小幅部４１ｎによって規定され、最小幅部４１ｎは逃がし孔３２Ｃに基づいて定まる。このため、副磁路領域４２は、磁石挿入孔３２よりも径方向内側であって、永久磁石６の磁極面６ａに平行で且つ径方向内側の逃がし孔３２Ｃの底部に接する仮想平面よりも径方向外側に位置する領域となる。副磁路領域４２は、Ｖ字状に配置された一対の永久磁石６のそれぞれの磁極面６ａに沿って延びる、逃がし孔３２Ｃや位置決め用突部３４の形状に応じた異形領域となっている。

外側磁路形成部４５は、一対の永久磁石６とロータコア３の外周面３ａとの間において、周方向Ｃに沿って延びるように形成されている。外側磁路形成部４５は、主に、永久磁石６の磁化方向に沿って流れる磁束（いわゆるｄ軸磁束）の通り道となる。

このように、電磁鋼板３０は、開口として形成される孔部３１（磁石挿入孔３２）を除く実体部分として、位置決め用突部３４と、外周側ブリッジ部３６と、孔間ブリッジ部３７と、内側磁路形成部４０と、外側磁路形成部４５とを、各磁極Ｐに有する。本実施形態では、これらのうち、位置決め用突部３４、外周側ブリッジ部３６、及び孔間ブリッジ部３７以外の部分（内側磁路形成部４０及び外側磁路形成部４５）を、非ブリッジ部Ｎと言う。また、非ブリッジ部Ｎであって、さらに内側磁路形成部４０のうちの副磁路領域４２の一部以外の部分を、一般部Ｇと言う。非ブリッジ部Ｎと一般部Ｇとは、副磁路領域４２の一部を含むか否かで若干の違いこそあれ、互いにほぼ同一視し得る概念である。

なお、ロータコア３は複数の磁極Ｐを有して構成されるため、電磁鋼板３０は、複数の位置決め用突部３４と、複数の外周側ブリッジ部３６と、複数の孔間ブリッジ部３７と、複数の内側磁路形成部４０と、複数の外側磁路形成部４５とを有する。複数の内側磁路形成部４０は、実体的には周方向Ｃに一体化されて、全体として環状となっている。

本実施形態において、一部の電磁鋼板３０では、図３に示すように、複数の孔間ブリッジ部３７の少なくとも一部の硬度が非ブリッジ部Ｎ（ここでは特に一般部Ｇ）の硬度よりも高くされている。なお、図３では、非ブリッジ部Ｎ（一般部Ｇ）よりも硬度を高くする領域をハッチングで示している。本実施形態では、ロータコア３の中央領域Ｒｃ（図１を参照）に属する電磁鋼板３０において、複数の孔間ブリッジ部３７の少なくとも一部の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされている。また、本実施形態では、電磁鋼板３０には磁極Ｐ毎に１つの孔間ブリッジ部３７が設けられているところ、全ての磁極Ｐにおいて孔間ブリッジ部３７の少なくとも一部の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされている。すなわち、電磁鋼板３０に設けられる複数の孔間ブリッジ部３７の全ての硬度が、一般部Ｇの硬度よりも高くされている。

さらに、各孔間ブリッジ部３７は、その全体において、一般部Ｇよりも硬度が高くされている。すなわち、周方向Ｃに隣接する２つの孔部３１（磁石挿入孔３２）の間の全域（径方向Ｒ及び周方向Ｃの両方向に沿う全域）において、孔間ブリッジ部３７の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされている。

中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０の孔間ブリッジ部３７は、電磁鋼板３０の軸方向Ｌにおける一方側の面である第一主面３０ａの所定位置に第一凹部５１を形成することによって、第一凹部５１の深さ分、一般部Ｇよりも板厚が薄くされる（図４を参照）。第一凹部５１は、例えばプレス加工等の機械加工を施すことによって形成することができる。すなわち、電磁鋼板３０の所定位置を軸方向Ｌに圧縮することによって基準厚さＴ０の電磁鋼板３０に第一凹部５１が形成され、当該第一凹部５１の形成位置に、基準厚さＴ０よりも薄い第一厚さＴ１の第一薄板部５６が現出する。第一薄板部５６は、基準厚さＴ０の電磁鋼板３０が軸方向Ｌに圧縮される際に高硬度化している。こうして、この第一薄板部５６によって、一般部Ｇよりも硬度が高くて板厚が薄い孔間ブリッジ部３７が構成される。なお、孔間ブリッジ部３７の硬度は、一般部Ｇの硬度の例えば１．０５倍〜２．５倍程度であって良く、第一厚さＴ１は、基準厚さＴ０の例えば４０％〜９５％程度の厚さであって良い。

一方、外周側ブリッジ部３６の硬度は、非ブリッジ部Ｎ（ここでは特に一般部Ｇ）の硬度に等しくされている。すなわち、外周側ブリッジ部３６の硬度は、孔間ブリッジ部３７とは異なり、一般部Ｇの硬度よりも高くされない。また、板厚の観点からは、外周側ブリッジ部３６の板厚は、非ブリッジ部Ｎ（一般部Ｇ）の板厚に等しくされ、孔間ブリッジ部３７とは異なり、一般部Ｇの板厚よりも薄くされない。外周側ブリッジ部３６は、電磁鋼板３０そのものの板厚（基準厚さＴ０）を有するように形成される（図４を参照）。

また、一部の電磁鋼板３０では、図３に示すように、位置決め用突部３４の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされている。本実施形態では、ロータコア３の中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０において、位置決め用突部３４の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされている。また、本実施形態では、全ての位置決め用突部３４の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされている。さらに、各位置決め用突部３４は、その全体において、一般部Ｇよりも硬度が高くされている。板厚の観点からは、ロータコア３の中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０において、全ての位置決め用突部３４の板厚が、その全体において、一般部Ｇの板厚よりも薄くされている。

さらに本実施形態では、位置決め用突部３４に加え、副磁路領域４２のうち位置決め用突部３４の基部３４ｂから連続する部分の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされている。言い換えれば、一般部Ｇよりも硬度を高くする領域が、位置決め用突部３４だけに留まらず、永久磁石６の磁極面６ａ又はそれに対向する対向面３２ｆの仮想延長線を超えて、径方向内側に位置する副磁路領域４２の一部にまで拡大されている。なお、当該高硬度化領域は、主磁路領域４１にまでは達していない。

中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０の位置決め用突部３４は、例えば電磁鋼板３０の第一主面３０ａの所定位置に第二凹部５２を形成することによって、第二凹部５２の深さ分、一般部Ｇよりも板厚が薄くされる（図５を参照）。第二凹部５２は、第一凹部５１と同様に、例えばプレス加工等の機械加工を施すことによって形成することができる。第二凹部５２は、第一凹部５１と同時に形成しても良いし、第一凹部５１とは別々に形成しても良い。電磁鋼板３０の所定位置を軸方向Ｌに圧縮することによって基準厚さＴ０の電磁鋼板３０に第二凹部５２が形成され、当該第二凹部５２の形成位置に、基準厚さＴ０よりも薄い第二厚さＴ２の第二薄板部５７が現出する。第二薄板部５７は、基準厚さＴ０の電磁鋼板３０が軸方向Ｌに圧縮される際に高硬度化している。こうして、この第二薄板部５７によって、一般部Ｇよりも硬度が高くて板厚が薄い位置決め用突部３４が構成される。なお、位置決め用突部３４の硬度は、一般部Ｇの硬度の例えば１．０５倍〜２．５倍程度であって良く、第二厚さＴ２は、基準厚さＴ０の例えば４０％〜９５％程度の厚さであって良い。

位置決め用突部３４の硬度は、孔間ブリッジ部３７の硬度と同じであっても良いし、異なっていても良い。また、第二薄板部５７の第二厚さＴ２は、第一薄板部５６の第一厚さＴ１と同じであっても良いし、異なっていても良い。本実施形態では、一例として、第一厚さＴ１と第二厚さＴ２とが等しく、位置決め用突部３４と孔間ブリッジ部３７とで硬度が等しい場合（さらに、基準厚さＴ０の５０％程度の厚さの場合）の例を図示している。

なお、磁石挿入孔３２の打ち抜きは、第一凹部５１及び第二凹部５２の形成後に行っても良いし、第一凹部５１及び第二凹部５２の形成前に行っても良い。或いは、第一凹部５１及び第二凹部５２の形成と同時に磁石挿入孔３２を打ち抜いても良い。

図４及び図５に示すように、中央領域Ｒｃに属する各電磁鋼板３０は、第一凹部５１及び第二凹部５２が軸方向Ｌに同じ向きとなるように積層されている。かかる積層態様であれば、第一凹部５１及び第二凹部５２を有する電磁鋼板３０を例えば機械加工によって連続的に形成するとともにそのまま順次積層させるだけで、容易に電磁鋼板３０の積層体を形成することができる。

このように、本実施形態では、中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０において、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の硬度が一般部Ｇの硬度よりも高くされる一方で、外周側ブリッジ部３６の硬度は一般部Ｇの硬度に等しくされている。板厚の観点からは、中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０において、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の板厚が一般部Ｇの板厚よりも薄くされる一方で、外周側ブリッジ部３６の板厚は一般部Ｇの板厚に等しくされている。

永久磁石６から出た磁束は、その大部分が磁極Ｐの中心（いわゆるｄ軸方向）に集中してステータへと流れる一方、孔間ブリッジ部３７を通って流れる漏れ磁束も一部存在する。また、永久磁石６の両側には延設バリア部３２Ｂが設けられているが、本発明者らは、当該延設バリア部３２Ｂに位置決め用突部３４が突出形成されることで、延設バリア部３２Ｂ及び位置決め用突部３４を通って流れる漏れ磁束も存在し得ることを見出した。この位置決め用突部３４の存在に起因する漏れ磁束の存在の可能性は、本発明者らによる鋭意研究の結果として得られた新知見である。これらの点を考慮し、本実施形態では、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の硬度を一般部Ｇの硬度よりも高くするとともに、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の板厚を一般部Ｇの板厚よりも薄くしている。

孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４を、例えばプレス加工等によって電磁鋼板３０の対応部分を圧縮して形成すれば、高硬度化した当該部位に残留応力が残り、その残留応力によって磁気特性が低下する。その際、同時に、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の板厚が薄くなるので、これらの部位において、磁路断面積を小さくして磁気抵抗を大きくすることができ、漏れ磁束を低減することができる。よって、これらの相乗効果により、漏れ磁束を大幅に低減することができる。その結果、ステータへと向かう有効磁束を増大させることができ、高トルク化を図ることができる。

ところで、永久磁石６から出た磁束のうち、外周側ブリッジ部３６を通って流れる漏れ磁束も一部存在することが、従来から良く知られている。このため、漏れ磁束をさらに低減することだけを考慮すれば、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４と同様に、外周側ブリッジ部３６の硬度をも高くする（板厚を薄くする）ことが考えられる。これに対して、本実施形態では、外周側ブリッジ部３６の硬度及び板厚は一般部Ｇの硬度及び板厚にそれぞれ等しくされている。

外周側ブリッジ部３６を、例えばプレス加工等によって電磁鋼板３０の対応部分を圧縮して形成すれば、当該部位に残留応力が残り、その残留応力によってヒステリシス損が大きくなる。その結果、鉄損が増大してしまう。特に、鉄損はロータ１の表面付近での損失が支配的であるため、ロータコア３の外周面３ａに隣接する外周側ブリッジ部３６におけるヒステリシス損の増大は、鉄損の増大に大きな影響を与える。さらに、コギングトルクやトルクリップルが増大して、騒音や振動が生じる場合もある。これらの点を考慮し、本実施形態では、外周側ブリッジ部３６の硬度を一般部Ｇの硬度よりも高くすることなく一般部Ｇの硬度に等しくし、外周側ブリッジ部３６の板厚を一般部Ｇの板厚よりも薄くすることなく一般部Ｇの板厚に等しくしているのである。これにより、鉄損の増大や、騒音や振動の発生を抑制することができる。

一方、ロータコア３の第一端部領域Ｒｅ１又は第二端部領域Ｒｅ２（図１を参照）に属する電磁鋼板３０では、図６〜図８に示すように、外周側ブリッジ部３６だけでなく、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の硬度及び板厚も、一般部Ｇの硬度及び板厚にそれぞれ等しくされている。各電磁鋼板３０内での漏れ磁束を極力低減することだけを考慮すれば、ロータコア３を構成する全ての電磁鋼板３０において、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の硬度を高くし、板厚を薄くすることが考えられる。しかし、発明者らは、そのように構成した場合であっても、ロータコア３の両端部付近では、孔間ブリッジ部３７等を通っては漏洩しなくなった磁束が必ずしも有効磁束としてステータ側には流れずに、軸方向Ｌに漏洩してしまう場合があることを見出した。この行き場を失った磁束の軸方向Ｌへの漏洩の可能性も、本発明者らによる鋭意研究の結果として得られた新知見である。

この点を考慮し、本実施形態では、ロータコア３の第一端部領域Ｒｅ１又は第二端部領域Ｒｅ２に属する電磁鋼板３０では、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４を含むすべての部位において、硬度及び板厚をそれぞれ等しくしているのである。これにより、軸方向Ｌへの漏れ磁束を低減することができ、ロータ１全体としての有効磁束を増大させることができ、さらなる高トルク化を図ることができる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記の実施形態では、各孔間ブリッジ部３７の全体が高硬度化（かつ薄板化）されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば図９に示すように、各孔間ブリッジ部３７の一部のみが高硬度化されても良い。位置決め用突部３４に関しても同様であり、各位置決め用突部３４の一部のみが高硬度化されても良い。

（２）上記の実施形態では、電磁鋼板３０が、孔部３１として磁石挿入孔３２だけを有する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば図１０に示すように、電磁鋼板３０が、磁石挿入孔３２とは別に磁気バリア孔３３を有しても良い。この場合、磁石挿入孔３２と磁気バリア孔３３との両方が孔部３１に含まれる。孔間ブリッジ部３７は、磁石挿入孔３２（径方向内側の延設バリア部３２Ｂ）と磁気バリア孔３３との間に形成される。また、例えば磁気バリア孔３３が２つ設けられる図１１の例では、孔間ブリッジ部３７は、磁石挿入孔３２（径方向内側の延設バリア部３２Ｂ）と磁気バリア孔３３との間、及び磁気バリア孔３３どうしの間に形成される。なお、磁気バリア孔３３は、ロータコア３内を流れる磁束に対して、延設バリア部３２Ｂとは別に磁気抵抗（フラックスバリア）として機能する。磁気バリア孔３３には、永久磁石６は挿入されない。

（３）上記の実施形態では、全ての孔間ブリッジ部３７が高硬度化（かつ薄板化）されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば図１１に示すように、各磁極Ｐに複数の孔間ブリッジ部３７が存在する場合において、一部の孔間ブリッジ部３７のみが高硬度化されても良い。位置決め用突部３４に関しても同様であり、一部の位置決め用突部３４のみが高硬度化されても良い。なお、上記の実施形態のように各磁極Ｐに１つの孔間ブリッジ部３７だけが存在する場合において、一部の磁極Ｐに含まれる孔間ブリッジ部３７のみが高硬度化されても良い。

（４）上記の実施形態では、中央領域Ｒｃに属する電磁鋼板３０の孔間ブリッジ部３７だけが高硬度化（かつ薄板化）され、第一端部領域Ｒｅ１又は第二端部領域Ｒｅ２に属する電磁鋼板３０の孔間ブリッジ部３７が高硬度化（かつ薄板化）されない構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば軸方向Ｌの位置によらずに全ての電磁鋼板３０で、孔間ブリッジ部３７が高硬度化されても良い。位置決め用突部３４に関しても同様であり、全ての電磁鋼板３０で、位置決め用突部３４が高硬度化されても良い。

（５）上記の実施形態では、中央領域Ｒｃに属する各電磁鋼板３０が、第一凹部５１及び第二凹部５２が軸方向Ｌに同じ向きとなるように積層されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば図１２及び図１３に示すように、軸方向Ｌに隣り合う２枚の電磁鋼板３０は、各凹部５１，５２が互いに軸方向反対向きとなるように積層されても良い。このような構成であれば、孔間ブリッジ部３７どうし及び位置決め用突部３４どうしがそれぞれ背中合わせに当接することになるので、それらの部位の機械的強度を高めることができる。よって、例えば高圧で樹脂等を充填する際にも、それらの部位における変形を抑制することができる。

（６）上記の実施形態では、孔間ブリッジ部３７が、電磁鋼板３０の第一主面３０ａの所定位置に第一凹部５１を形成することによって高硬度化かつ薄板化されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば図１４に示すように、電磁鋼板３０の両面（第一主面３０ａ及び第二主面３０ｂの両方）の所定位置に第一凹部５１をそれぞれ形成する（例えば両面が窪むようにプレス加工を施す）ことによって、孔間ブリッジ部３７が薄板化されても良い。位置決め用突部３４に関しても同様であり、例えば図１５に示すように、電磁鋼板３０の両面（第一主面３０ａ及び第二主面３０ｂの両方）の所定位置に第二凹部５２をそれぞれ形成することによって、位置決め用突部３４が薄板化されても良い。

（７）上記の実施形態では、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４が電磁鋼板３０に対してプレス加工等の機械加工を施すことによって高硬度化かつ薄板化される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、電磁鋼板３０に対して例えば化学的処理を施すことによって孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４を高硬度化しても良い。この場合、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の板厚は、一般部Ｇの板厚と等しいまま（基準厚さＴ０のまま）であっても良い。

（８）上記の実施形態では、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の両方が高硬度化（かつ薄板化）されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば位置決め用突部３４は高硬度化されずに孔間ブリッジ部３７だけが高硬度化されても良い。この場合、孔間ブリッジ部３７の硬度は、“全ての”非ブリッジ部Ｎの硬度よりも高くされることになる。

（９）上記の実施形態では、永久磁石６が長方形状の断面形状を有する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、永久磁石６の断面形状は、例えばＵ字状、Ｖ字状、及び蒲鉾状等、任意の形状であって良い。磁石挿入孔３２の断面形状も、永久磁石６の断面形状に応じて決定される。

（１０）上記の実施形態では、ロータ１が、ステータに対して径方向内側に配置されるインナーロータである構成を主に想定して説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、ロータ１は、ステータに対して径方向外側に配置されるアウターロータであっても良い。この場合、ステータ側（径方向内側）に設けられる内周側ブリッジ部の硬度が非ブリッジ部Ｎ（一般部Ｇ）の硬度に等しく、且つ、孔間ブリッジ部３７及び位置決め用突部３４の硬度が非ブリッジ部Ｎ（一般部Ｇ）の硬度よりも高くされると良い。

（１１）上記の実施形態では、本開示に係る技術を、車両用の駆動力源として用いられる回転電機に備えられるロータ１に適用した例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えばエレベータの駆動用やコンプレッサの駆動用等、あらゆる用途で用いられる回転電機に備えられるロータに対しても、同様に、本開示に係る技術を適用することが可能である。

（１２）上述した各実施形態（上記の実施形態及びその他の実施形態を含む；以下同様）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

〔実施形態の概要〕
以上をまとめると、本開示に係るロータは、好適には、以下の各構成を備える。

軸方向（Ｌ）に積層された複数の電磁鋼板（３０）を有するロータコア（３）と、前記ロータコア（３）に埋め込まれた永久磁石（６）と、を備え、ステータに対向配置されるロータ（１）であって、
前記電磁鋼板（３０）は、前記永久磁石（６）が挿入される磁石挿入孔（３２）を少なくとも含む複数の孔部（３１）を各磁極（Ｐ）に有するとともに、前記孔部（３１）の１つと前記ロータコア（３）のステータ対向面（３ａ）との間のブリッジ部であるステータ側ブリッジ部（３６）と、周方向（Ｃ）に隣接する２つの前記孔部（３１）の間のブリッジ部である孔間ブリッジ部（３７）と、これらのブリッジ部以外の部分である非ブリッジ部（Ｎ）と、を有し、
前記複数の電磁鋼板（３０）の少なくとも一部において、前記ステータ側ブリッジ部（３６）の硬度が前記非ブリッジ部（Ｎ）の硬度に等しく、且つ、複数の前記孔間ブリッジ部（３７）の少なくとも一部の硬度が前記非ブリッジ部（Ｎ）の硬度よりも高い。

この構成によれば、ステータ側ブリッジ部（３６）の硬度と非ブリッジ部（Ｎ）の硬度とが等しくされ、言い換えればステータ側ブリッジ部（３６）の硬度は非ブリッジ部（Ｎ）の硬度よりも高くされない。このため、ロータ（１）のステータ側の表面付近に位置するステータ側ブリッジ部（３６）に残留応力が残ることはなく、当該部位におけるヒステリシス損が通常に比べて大きくなることもない。よって、鉄損の増大を抑制することができる。一方、孔間ブリッジ部（３７）に関しては、複数の孔間ブリッジ部（３７）の少なくとも一部の硬度が非ブリッジ部（Ｎ）の硬度よりも高くされるので、当該部位において、磁気抵抗を大きくすることができる。よって、漏れ磁束を低減することによって有効磁束を増大させることができ、高トルク化を図ることができる。以上より、鉄損の増大を抑制しつつ、漏れ磁束を低減して高トルク化を図ることができる。

一態様として、
複数の前記孔間ブリッジ部（３７）の全ての硬度が前記非ブリッジ部（Ｎ）の硬度よりも高いことが好ましい。

この構成によれば、最大個数の孔間ブリッジ部（３７）の硬度を高くすることで、漏れ磁束をより一層低減することができ、さらなる高トルク化を図ることができる。

一態様として、
前記非ブリッジ部（Ｎ）よりも硬度が高い前記孔間ブリッジ部（３７）では、周方向（Ｃ）に隣接する２つの前記孔部（３１）の間の全域において、前記非ブリッジ部（Ｎ）よりも硬度が高いことが好ましい。

この構成によれば、より広い範囲で孔間ブリッジ部（３７）の硬度を高くすることで、漏れ磁束をより一層低減することができ、さらなる高トルク化を図ることができる。

一態様として、
前記ロータコア（３）が、軸方向一方側から、第一端部領域（Ｒｅ１）、中央領域（Ｒｃ）、第二端部領域（Ｒｅ２）の３つの軸方向領域に区分され、
前記中央領域（Ｒｃ）に属する前記電磁鋼板（３０）では、前記ステータ側ブリッジ部（３６）の硬度が前記非ブリッジ部（Ｎ）の硬度に等しく、且つ、複数の前記孔間ブリッジ部（３７）の少なくとも一部の硬度が前記非ブリッジ部（Ｎ）の硬度よりも高く、
前記第一端部領域（Ｒｅ１）又は前記第二端部領域（Ｒｅ２）に属する前記電磁鋼板（３０）では、前記ステータ側ブリッジ部（３６）及び前記孔間ブリッジ部（３７）の両方の硬度が前記非ブリッジ部（Ｎ）の硬度に等しいことが好ましい。

ロータコア（３）の軸方向両端部に位置する第一端部領域（Ｒｅ１）及び第二端部領域（Ｒｅ２）では、孔間ブリッジ部（３７）の硬度が非ブリッジ部（Ｎ）の硬度よりも高くされると、当該孔間ブリッジ部（３７）を通じた漏れ磁束が低減される反面、その分だけ軸方向（Ｌ）への漏れ磁束が増大してしまう。この点に鑑み、上記のように第一端部領域（Ｒｅ１）又は第二端部領域（Ｒｅ２）に属する電磁鋼板（３０）においてステータ側ブリッジ部（３６）及び孔間ブリッジ部（３７）の両方の硬度を非ブリッジ部（Ｎ）の硬度に等しくすることで、軸方向（Ｌ）への漏れ磁束を低減することができる。よって、ロータ（１）全体として、有効磁束をより一層増大させることができ、さらなる高トルク化を図ることができる。

一態様として、
前記非ブリッジ部（Ｎ）よりも硬度が高い前記孔間ブリッジ部（３７）は、前記非ブリッジ部（Ｎ）よりも板厚が薄いことが好ましい。

この構成によれば、孔間ブリッジ部（３７）の板厚を非ブリッジ部（Ｎ）の板厚よりも薄くすることで、孔間ブリッジ部（３７）の部分における磁路断面積を小さくして磁気抵抗を大きくすることができる。よって、この点からも漏れ磁束を低減することによって有効磁束を増大させることができる。その結果、孔間ブリッジ部（３７）の高硬度化との相乗効果により、さらなる高トルク化を図ることができる。

一態様として、
前記非ブリッジ部（Ｎ）よりも硬度が高い前記孔間ブリッジ部（３７）は、前記電磁鋼板（３０）の軸方向（Ｌ）における一方側の面に凹部（５１）が形成されることにより前記非ブリッジ部（Ｎ）よりも板厚が薄くされており、
軸方向（Ｌ）に隣り合う２枚の前記電磁鋼板（３０）は、前記凹部（５１）が互いに軸方向反対向きとなるように積層されていることが好ましい。

この構成によれば、該当する各電磁鋼板（３０）において、軸方向（Ｌ）における一方側の面の所定位置に例えばプレス加工等によって凹部（５１）を形成するだけで、非ブリッジ部（Ｎ）よりも硬度が高く板厚が薄い孔間ブリッジ部（３７）を簡単に設けることができる。この場合において、軸方向（Ｌ）に隣り合う２枚の電磁鋼板（３０）を、凹部（５１）が互いに軸方向反対向きとなるように積層することで、板厚が薄くされた孔間ブリッジ部（３７）どうしが背中合わせに当接することになる。このため、例えば軸方向（Ｌ）に隣り合う２枚の電磁鋼板（３０）を凹部（５１）が軸方向（Ｌ）に同じ向きとなるように積層する構成に比べて、軸方向（Ｌ）に隣り合う２枚の電磁鋼板（３０）内における、孔間ブリッジ部（３７）の連続する板厚が厚くなる。よって、高トルク化のために板厚が薄くされる孔間ブリッジ部（３７）の機械的強度を高めることができる。

一態様として、
Ｖ字状に配置された一対の前記永久磁石（６）によって各磁極（Ｐ）が構成され、
各磁極（Ｐ）において、一対の前記永久磁石（６）が鈍角をなすように配置されているとともに、一対の前記永久磁石（６）の間に前記孔間ブリッジ部（３７）が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、Ｖ字状に配置された一対の永久磁石（６）の間の孔間ブリッジ部（３７）を高硬度化することで、ｄ軸の渦電流損を低減することができ、鉄損の増大を抑制することができる。

本開示に係るロータは、上述した各効果のうち、少なくとも１つを奏することができれば良い。

１ ロータ
３ ロータコア
３ａ 外周面（ステータ対向面）
６ 永久磁石
６ａ 磁極面
６ｂ 非磁極面
３０ 電磁鋼板
３０ａ 第一主面（軸方向における一方側の面）
３１ 孔部
３２ 磁石挿入孔
３４ 位置決め用突部
３４ｂ 基部
３６ 外周側ブリッジ部（ステータ側ブリッジ部）
３７ 孔間ブリッジ部
４０ 内側磁路形成部（磁路形成部）
４１ 主磁路領域
４１ｎ 最小幅部
４２ 副磁路領域
５１ 第一凹部
５２ 第二凹部
５６ 第一薄板部
５７ 第二薄板部
Ｐ 磁極
Ｎ 非ブリッジ部
Ｇ 一般部
Ｒｃ 中央領域
Ｒｅ１ 第一端部領域
Ｒｅ２ 第二端部領域
Ｌ 軸方向
Ｒ 径方向
Ｃ 周方向

Claims (7)

1. 軸方向に積層された複数の電磁鋼板を有するロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、ステータに対向配置されるロータであって、
   前記電磁鋼板は、前記永久磁石が挿入される磁石挿入孔を少なくとも含む複数の孔部を各磁極に有するとともに、前記孔部の１つと前記ロータコアのステータ対向面との間のブリッジ部であるステータ側ブリッジ部と、周方向に隣接する２つの前記孔部の間のブリッジ部である孔間ブリッジ部と、これらのブリッジ部以外の部分である非ブリッジ部と、を有し、
   前記複数の電磁鋼板の少なくとも一部において、前記ステータ側ブリッジ部の硬度が前記非ブリッジ部の硬度に等しく、且つ、複数の前記孔間ブリッジ部の少なくとも一部の硬度が前記非ブリッジ部の硬度よりも高いロータ。
2. 複数の前記孔間ブリッジ部の全ての硬度が前記非ブリッジ部の硬度よりも高い請求項１に記載のロータ。
3. 前記非ブリッジ部よりも硬度が高い前記孔間ブリッジ部では、周方向に隣接する２つの前記孔部の間の全域において、前記非ブリッジ部よりも硬度が高い請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記ロータコアが、軸方向一方側から、第一端部領域、中央領域、第二端部領域の３つの軸方向領域に区分され、
   前記中央領域に属する前記電磁鋼板では、前記ステータ側ブリッジ部の硬度が前記非ブリッジ部の硬度に等しく、且つ、複数の前記孔間ブリッジ部の少なくとも一部の硬度が前記非ブリッジ部の硬度よりも高く、
   前記第一端部領域又は前記第二端部領域に属する前記電磁鋼板では、前記ステータ側ブリッジ部及び前記孔間ブリッジ部の両方の硬度が前記非ブリッジ部の硬度に等しい請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ。
5. 前記非ブリッジ部よりも硬度が高い前記孔間ブリッジ部は、前記非ブリッジ部よりも板厚が薄い請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ。
6. 前記非ブリッジ部よりも硬度が高い前記孔間ブリッジ部は、前記電磁鋼板の軸方向における一方側の面に凹部が形成されることにより前記非ブリッジ部よりも板厚が薄くされており、
   軸方向に隣り合う２枚の前記電磁鋼板は、前記凹部が互いに軸方向反対向きとなるように積層されている請求項５に記載のロータ。
7. Ｖ字状に配置された一対の前記永久磁石によって各磁極が構成され、
   各磁極において、一対の前記永久磁石が鈍角をなすように配置されているとともに、一対の前記永久磁石の間に前記孔間ブリッジ部が設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ。

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