WO2023218743A1 - ロータ及びこれを備えたｉｐｍモータ - Google Patents

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WO2023218743A1
WO2023218743A1 PCT/JP2023/008862 JP2023008862W WO2023218743A1 WO 2023218743 A1 WO2023218743 A1 WO 2023218743A1 JP 2023008862 W JP2023008862 W JP 2023008862W WO 2023218743 A1 WO2023218743 A1 WO 2023218743A1
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WO
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rotor
magnet
magnet insertion
wall surface
core
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/008862
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊幸 玉村
宜農 麻生
裕也 前田
智也 下川
健太 鈴木
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
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Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to a rotor and an IPM motor equipped with the same.
  • IPM motors internal permanent magnet synchronous motors
  • IPM motors internal permanent magnet motors
  • magnets are embedded inside a rotor core
  • Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • an IPM motor torque is generated by using a combination of magnetic torque caused by attraction and repulsion of magnets and reluctance torque that utilizes the saliency of the rotor core. Therefore, the IPM motor can achieve significantly higher output and higher efficiency than a surface permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as an SPM motor) that uses only magnetic torque.
  • SPM motor surface permanent magnet synchronous motor
  • the cogging torque is a fluctuating torque based on the magnetic attraction force generated between the teeth of the stator and the magnetic poles of the rotor.
  • Torque ripple is a fluctuating torque caused by the rotating magnetic field generated in the stator and the magnetic flux generated by the rotor magnets when the motor is energized. The former does not depend on the input current to the motor, specifically, the current applied to the field coil of the stator, whereas the latter depends on the current applied to the field coil of the stator.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and its purpose is to achieve high torque, low cogging torque, that is, reduce cogging torque, and low torque ripple, that is, reduce torque ripple.
  • An object of the present invention is to provide a rotor that can perform the following operations and an IPM motor equipped with the rotor.
  • a rotor is a rotor for an IPM motor, and includes a rotor core having a plurality of magnet insertion holes, a rotor core arranged inside each of the plurality of magnet insertion holes, and a N pole and an S pole. and a magnet having a pole.
  • the plurality of magnet insertion holes are provided radially with respect to the central axis of the rotor core and at predetermined intervals from each other in a circumferential direction that is an outer circumferential direction of the rotor core.
  • the longitudinal direction of the magnet insertion hole is a radial direction that is the radial direction of the rotor, and the magnet insertion hole has a first inner wall surface and a first inner wall surface facing each other in the circumferential direction as inner wall surfaces in the longitudinal direction. It has two inner wall surfaces.
  • the outer periphery of the rotor core protrudes radially outward between the adjacent magnet insertion holes.
  • the size of the magnet insertion hole is larger than the size of the magnet when viewed from the axial direction.
  • the magnet is arranged inside the magnet insertion hole with the north pole and the south pole facing each other in the circumferential direction, and the magnet is arranged in the first magnet insertion hole of each of the plurality of magnet insertion holes. It is characterized in that it is fixedly arranged in contact with an inner wall surface, or fixedly arranged in contact with the second inner wall surface of each of the plurality of magnet insertion holes.
  • An IPM motor is characterized in that it includes at least the rotor and a stator disposed at a predetermined distance from the rotor in the radial direction.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along a plane including the axis of the motor according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram when the motor according to the embodiment is connected to a drive unit.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of the vicinity of the stator in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a rotor in a motor according to an embodiment.
  • FIG. 2B is an enlarged view of the area surrounded by a broken line in the rotor in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a rotor when an auxiliary magnet is used in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for manufacturing a rotor in a motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a rotational lamination process of electromagnetic steel sheets used in a motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a magnetic field application device used when manufacturing a motor according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view when the magnet insertion hole is filled with an adhesive before the magnet is inserted into the magnet insertion hole when manufacturing the motor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view when a non-magnetic material is inserted between a magnet and an inner wall of a magnet insertion hole in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the motor according to the embodiment in which a spacer is inserted between a magnet and an inner wall of a magnet insertion hole.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a motor according to a first comparative example.
  • FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a rotor in a case where there is variation in magnet arrangement according to a second comparative example.
  • FIG. 2 is a schematic partially enlarged sectional view of a motor according to an embodiment. It is a figure showing the magnetization curve of the electromagnetic steel sheet used for the motor concerning an embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a rotor according to another embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a motor according to a modification of the embodiment in which a split yoke is used in the stator.
  • FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of a motor 100 according to this embodiment. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 1A is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the central axis A of the rotor core 10.
  • the direction in which the central axis A of the rotor core 10 extends may be referred to as the "axial direction.”
  • a direction along a line segment connecting the central axis A of the rotor core 10 and a point B perpendicular to the central axis A and distant from the central axis A may be referred to as a "radial direction.”
  • the direction along the outer periphery of the rotor core 10 is sometimes referred to as the "circumferential direction.”
  • the “axial direction” also refers to the longitudinal direction of the rotating shaft 20 disposed in the rotor core 10.
  • the central axis A is a virtual axis passing through the axis of the rotor core 10.
  • the direction toward the central axis A of the rotor core 10 in the radial direction with respect to point B as a reference may be referred to as “radially inner” or “inner”.
  • the direction away from the central axis A of the rotor core 10 in the radial direction may be referred to as “radially outer” or “outer”, respectively.
  • FIG. 1B is a sectional view taken along a plane including the central axis A of the motor 100 according to the embodiment.
  • FIG. 1C is a schematic diagram when the motor 100 according to the embodiment is connected to the drive unit 101.
  • FIG. 1D is an enlarged sectional view of the vicinity of the stator 50 in the motor 100 according to the embodiment.
  • the motor 100 is an IPM motor 100 having a rotor 40 and a stator 50. Further, the motor 100 includes a plurality of components, such as a motor case 70 that accommodates the rotor 40 and the stator 50, and a bearing 21 that pivotally supports the rotating shaft 20. The structure etc. of the rotor 40 will be explained in detail later.
  • the stator 50 is provided on the outer peripheral side of the rotor core 10 with a predetermined distance from the rotor core 10 in the radial direction.
  • the stator 50 includes a yoke portion 51 that is annular in plan view, and a plurality of tooth portions 52 that extend from the inner periphery of the yoke portion 51 and are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of tooth portions 52 are provided at equal angular intervals with respect to the yoke portion 51 in the circumferential direction.
  • the yoke portion 51 and the plurality of teeth portions 52 constitute a magnetic circuit.
  • the yoke portion 51 and the tooth portion 52 are each formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates.
  • a field coil 60 is wound around each of the plurality of teeth 52, and an insulator 54 is provided between the teeth 52 and the field coil 60. Furthermore, a space between the circumferentially adjacent tooth portions 52 is configured as a slot 53 which is a space for accommodating the field coil 60. Moreover, the field coils 60 adjacent to each other in the circumferential direction are insulated by an insulating sheet 61 shown in FIG. 1D. Note that FIG. 1D is an enlarged sectional view of a region R1 surrounded by a broken line in the motor 100 shown in FIG. 1A.
  • Three-phase currents, U-phase, V-phase, and W-phase, each having a phase difference of 120 degrees in electrical angle, are supplied to the plurality of field coils 60 provided in the stator 50, respectively, and the stator 50 is excited, creating a rotating magnetic field. occurs. Interaction occurs between this rotating magnetic field and the magnetic field generated by the plurality of magnets 30 provided in the rotor core 10, and torque is generated, and the rotating shaft 20 is supported by the bearing 21 and rotates around the central axis A. do.
  • FIG. 2A shows a schematic cross-sectional view of the rotor
  • FIG. 2B shows an enlarged view of region R2 surrounded by a broken line in FIG. 2A.
  • the rotor 40 has a rotor core 10 and a rotating shaft 20, and the rotating shaft 20 is an output shaft that is connected to a drive section 101 provided separately from the motor 100 and drives the drive section 101 to rotate. Further, the rotating shaft 20 is rotatably supported by a bearing 21 and attached to the motor case 70.
  • the rotor core 10 is a cylindrical member formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 14 (see FIG. 4A), and has a through opening 11 extending in the axial direction at its axis.
  • a rotating shaft 20 is inserted and fixed in the through opening 11 by press fitting or the like.
  • a plurality of magnet insertion holes 12 are formed on the outer peripheral side of the rotor core 10.
  • a magnet 30 is arranged inside each of the plurality of magnet insertion holes 12.
  • the electromagnetic steel plate 14 constituting the rotor core 10 is created by punching a non-oriented electromagnetic steel plate. Furthermore, as will be described in detail later, when looking at two axially adjacent electromagnetic steel plates 14, one electromagnetic steel plate 14 is rotated by a predetermined angle around the central axis A, while the other electromagnetic steel plate 14 is A steel plate 14 is in contact with it. Note that the electromagnetic steel sheets forming the yoke portion 51 and the tooth portions 52 of the stator 50 are also non-oriented electromagnetic steel sheets.
  • the outer periphery of the rotor core 10 has a so-called petal shape that protrudes radially outward between the adjacent magnet insertion holes 12.
  • the rotor core 10 has a so-called unequal gap shape in which the interval formed between the radial tip of the tooth portion 52 and the rotor core 10 changes periodically in the circumferential direction of the rotor core 10 (see FIG. 7). ).
  • a plurality of magnet insertion holes 12, ten magnet insertion holes 12 in this case, are formed on the outer circumferential side of the rotor core 10 at predetermined intervals, that is, at equal angular intervals, along the circumferential direction. Further, the plurality of magnet insertion holes 12 are arranged radially with respect to the central axis A of the rotor core 10. When viewed from the axial direction, each of the magnet insertion holes 12 has a rectangular outer shape whose radial direction is the longitudinal direction. In the following description, among the four inner wall surfaces of the magnet insertion hole 12, the inner wall surface positioned clockwise in the circumferential direction when viewed from the axial direction will be referred to as a first inner wall surface 12a.
  • an inner wall surface that faces the first inner wall surface 12a in the circumferential direction is referred to as a second inner wall surface 12b.
  • the inner wall surface located on the side closer to the tooth portion 52 in the radial direction is referred to as a third inner wall surface 12c.
  • the inner wall surface radially opposed to the third inner wall surface 12c, that is, the inner wall surface on the side closer to the rotating shaft 20 is referred to as a fourth inner wall surface 12d.
  • the corner portions of the outer shape of the magnet insertion hole 12 viewed from the axial direction are rounded.
  • a plurality of through holes 13, ten through holes 13 in this case, are formed on the inner peripheral side of the rotor core 10 at predetermined intervals, that is, at equal angular intervals, along the circumferential direction.
  • the through hole 13 is provided in the rotor core 10 between adjacent magnet insertion holes 12 at a position close to the center in the radial direction.
  • the internal space of the through hole 13 has a lower relative magnetic permeability than the surrounding area, that is, the electromagnetic steel sheet 14 . Therefore, the magnetic flux generated by the magnet 30 becomes difficult to flow into the through hole 13. Therefore, it becomes difficult for magnetic flux to flow toward the center of the rotor core 10. That is, the through hole 13 functions as a flux barrier against the magnetic flux generated by the magnet 30. Thereby, leakage magnetic flux from the magnetic poles of the rotor 40 can be reduced, and a decrease in the torque of the motor 100 can be suppressed.
  • FIG. 2C shows a schematic cross-sectional view of a part of the rotor 40 when the auxiliary magnet 31 is used in the motor according to the embodiment.
  • an auxiliary magnet 31 may be arranged inside the through hole 13. By doing so, leakage magnetic flux from the magnetic poles of the rotor 40 can be further reduced, and the torque of the motor 100 can be increased.
  • the magnet 30 is a permanent magnet embedded in each of the plurality of magnet insertion holes 12. As shown in FIG. 2B, the magnet 30 has a north pole and a south pole, and the north pole and the south pole face each other in the circumferential direction. The magnet 30 is arranged so as to be in contact with the first inner wall surface 12a and the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12, respectively. Further, when the magnet 30 is arranged inside the magnet insertion hole 12, a gap C1 (hereinafter referred to as a first gap C1) is provided between the magnet 30 and the second inner wall surface 12b, and the magnet 30 A gap C2 (hereinafter referred to as a second gap C2) is provided between and the third inner wall surface 12c.
  • the circumferential length of the first gap C1 and the radial length of the second gap C2 are usually different, but may be the same.
  • the magnets 30 are arranged in each of the plurality of magnet insertion holes 12 such that the polarities of the magnets 30 that are adjacent to each other in the circumferential direction are opposite to each other.
  • the side surface in contact with the first inner wall surface 12a is the N pole
  • the side surface in contact with the first inner wall surface 12a is S. It is extreme. Therefore, in the magnets 30 that are adjacent to each other in the circumferential direction, the magnetic poles that face each other with the first gap C1 in between have the same polarity.
  • N poles are arranged to face each other with a first gap C1 in between.
  • the S poles are arranged to face each other with the first gap C1 in between.
  • the magnetic poles of the same polarity in the two magnets 30 that are disposed opposite to each other with the first gap C1 in between act as one magnetic pole of the rotor 40. Therefore, in this embodiment, a motor 100 with 10 poles and 12 slots is disclosed. Note that the number of magnetic poles of the rotor 40 and the number of slots 53 are not particularly limited to these, and may be changed as appropriate depending on the specifications of the motor 100 and the like.
  • the rotating shaft 20 is a cylindrical member made of metal, and is inserted and fixed into the through opening 11 of the rotor core 10 by press fitting or the like. Therefore, when the rotating shaft 20 rotates, the rotor core 10 also rotates integrally with the rotating shaft 20. Note that the rotating shaft 20 may have a cylindrical shape.
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method for manufacturing the rotor 40.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a rotational lamination process of the electromagnetic steel sheet 14 used in the motor 100.
  • FIG. 4B is a schematic diagram of the magnetic field application device 32 used when manufacturing the motor 100.
  • step S1 a required number of electromagnetic steel plates 14 are prepared.
  • 100 non-oriented electrical steel sheets are prepared, but the number can be changed as appropriate.
  • the electromagnetic steel sheet 14 is punched into the planar shape shown in FIG. 2A (step S2). At this point, portions corresponding to the through opening 11, the magnet insertion hole 12, and the through hole 13 are punched out. Furthermore, the outer shape of the rotor core 10 is determined.
  • the stacked electromagnetic steel plates 14 are connected to each other by caulking or welding every predetermined number, or by using an adhesive steel plate in which the electromagnetic steel plates are bonded together with a resin adhesive. Eventually, all the electromagnetic steel plates 14 are connected to form the rotor core 10. Note that when caulking or welding is used, the connection may be made at one point or at multiple points. Further, at the time when step S3 is completed, the magnet insertion hole 12 and the through hole 13 are formed in the rotor core 10.
  • the core block 15 may be formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 14, and the core block 15 may be laminated while being rotated by a predetermined angle. Further, the single electromagnetic steel sheet 14 described above may be used as the core block 15. That is, the core block 15 in this specification is one electromagnetic steel plate 14 or a plurality of electromagnetic steel plates 14 stacked together. The electrical steel sheets 14 included in one core block 15 may be rolled in the same direction.
  • the rotating shaft 20 is press-fitted into the through opening 11 (step S4).
  • the rotating shaft 20 may be inserted and fixed into the through opening 11 by shrink fitting.
  • the magnet 30 is inserted into each of the plurality of magnet insertion holes 12 (step S5).
  • the magnets 30 are arranged in each of the plurality of magnet insertion holes 12 so that the north and south poles of the magnets 30 are arranged as described above.
  • a magnetic field of a predetermined strength is applied from the outer circumferential side of the rotor core 10 using the magnetic field application device 32 shown in FIG. 4B, and the position of the magnet 30 is adjusted (step S6).
  • the direction of application of the magnetic field is selected so that the magnet 30 comes into contact with the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12.
  • the magnet 30 comes into contact with the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12 under the force from the magnetic field generated by the magnetic field application device 32.
  • the amount of iron is greater on the radially inner side than on the radially outer side.
  • the magnet 30 when the magnet 30 is inserted into the magnet insertion hole 12, the magnet 30 is drawn radially inward and comes into contact with the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12. Note that the magnet 30 may be brought into contact with the fourth inner wall surface 12d in response to a repulsive force from the magnetic field generated by the magnetic field application device 32.
  • the rotor 40 includes a portion made of iron and a portion other than iron such as resin. The amount of iron refers to the proportion of the iron portion in the entire volume of the rotor 40 including the rotating shaft 20.
  • step S6 the magnet 30 is attracted to the first inner wall surface 12a and the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12, so that the position of the magnet 30 inside the magnet insertion hole 12 is fixed ( Step S7), the rotor 40 is completed.
  • the position of the magnet 30 may be fixed by gluing it or molding it with resin or the like. good.
  • FIG. 4C is a schematic cross-sectional view when the magnet insertion hole 12 is filled with adhesive 33 before the magnet 30 is inserted into the magnet insertion hole 12 when manufacturing the motor 100.
  • the adhesive 33 is previously provided on the inner wall including the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12 before the magnet 30 is inserted.
  • an adhesive may be previously provided on the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12 before the magnet 30 is inserted.
  • FIG. 4D is a schematic cross-sectional view when the non-magnetic material 34 is inserted between the magnet 30 and the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12 in the motor 100.
  • the magnet 30 may be fixed by sandwiching a non-magnetic material 34 between the magnet 30 and the magnet insertion hole 12.
  • FIG. 4E is a schematic cross-sectional view when the protrusion 35 is inserted between the magnet 30 and the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12 in the motor 100.
  • a protrusion 35 may be provided on the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12 to fix the magnet 30.
  • the nonmagnetic material 34 may be a plate made of glass or resin, for example.
  • the projection 35 may be a spherical, hemispherical, columnar, conical, or trapezoidal projection made of glass or resin, for example.
  • a method of applying a magnetic field to the magnet 30 from the outside to adjust the position inside the magnet insertion hole 12 was exemplified.
  • the present invention is not particularly limited thereto, and, for example, the position within the magnet insertion hole 12 may be adjusted by moving the magnet 30 using a jig or the like.
  • the rotor 40 is the rotor 40 of the IPM motor 100, and is arranged inside the rotor core 10 having a plurality of magnet insertion holes 12 and each of the plurality of magnet insertion holes 12, It includes at least a magnet 30 having a north pole and a south pole.
  • the plurality of magnet insertion holes 12 are provided radially with respect to the central axis A of the rotor core 10 and at predetermined intervals from each other in the circumferential direction.
  • the magnet insertion hole 12 has a radial direction as a longitudinal direction.
  • the rotor core 10 is made up of a plurality of core blocks 15 stacked in the axial direction, each rotated by a predetermined angle. When viewed from the axial direction, the outer periphery of the rotor core 10 projects radially outward between the adjacent magnet insertion holes 12 .
  • All the magnets 30 arranged in each of the plurality of magnet insertion holes 12 are fixedly arranged in contact with the first inner wall surface 12a of each of the plurality of magnet insertion holes 12, and each magnet 30 has an N pole. and the south pole face each other in the circumferential direction.
  • the rotor 40 By configuring the rotor 40 in this way, the amount of magnetic flux generated at the magnetic poles of the rotor 40 and interlinked with the stator 50 can be increased, and the torque of the motor 100 can be increased. Further, when obtaining the same torque, the rotor 40 can be made smaller compared to the SPM motor, so the motor 100 can be made smaller. Further, variations in the magnetic pole width of the rotor 40 can be suppressed, and internal imbalance in the magnetic characteristics of the rotor 40 can be reduced. This allows the cogging torque of the motor 100 to be reduced. Additionally, torque ripple can be reduced. These will be further explained below.
  • FIG. 5 shows a schematic partial cross-sectional view of the motor according to the first comparative example.
  • the rotor core 10 shown in FIG. 5 differs from the rotor core 10 shown in FIGS. 2A and 2B in that the longitudinal direction of the magnet insertion hole 12 is the circumferential direction.
  • the polarities of the magnets 30 that are adjacent to each other in the circumferential direction are opposite. For example, suppose that the outer peripheral side of the first magnet 30 is the north pole. The outer peripheral side of the magnet 30 adjacent to the first magnet 30 in the circumferential direction is an S pole.
  • the magnetic pole width W0 of the rotor 40 is constant regardless of the position of the magnet 30. Specifically, as shown in FIG. 5, it is approximately determined according to the width of the magnet 30 in the circumferential direction. Therefore, the internal imbalance of the magnetic characteristics of the rotor 40 is small, and the cogging torque of the motor 100 can also be reduced. On the other hand, as described above, higher torque cannot be obtained than the rotor 40 shown in FIG. 1A, that is, the rotor 40 having a spoke-type magnet arrangement.
  • FIG. 6 shows a schematic partial cross-sectional view of the rotor 40 in a case where there are variations in the magnet arrangement according to the second comparative example.
  • the shape of the rotor core 10 and the polarity direction of the magnets 30 shown in FIG. 6 are the same as the example shown in FIG. 2B.
  • the position of the magnet 30 inside the magnet insertion hole 12 is not fixed.
  • the magnet 30 that is adjacent to the magnet 30 in the clockwise direction in the circumferential direction that is in contact with the first inner wall surface 12 a of the magnet insertion hole 12 is in contact with the second inner wall surface 12 b of the magnet insertion hole 12 .
  • the magnets 30 that are adjacent to the magnets 30 that are in contact with the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12 in the counterclockwise direction in the circumferential direction are also in contact with the second inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12. It is not in contact with the wall surface 12b either.
  • the magnetic pole width of the rotor 40 is determined by the interval between circumferentially adjacent magnets 30, specifically, by the interval between magnetic poles of the same polarity that face each other in the circumferential direction with the first gap C1 in between. Compatible. Therefore, if the position of the magnet 30 along the circumferential direction differs between the magnet insertion holes 12, the magnetic pole width of the rotor 40 also varies. For example, in the example shown in FIG. 6, the magnetic pole width W1 of the rotor 40 is smaller than the magnetic pole width W3, and the magnetic pole width W2 is larger than the magnetic pole width W1. Such variations in the magnetic pole width of the rotor 40 lead to an increase in cogging torque and torque ripple.
  • all the magnets 30 arranged in each of the plurality of magnet insertion holes 12 are fixed in contact with the first inner wall surface 12a of each of the plurality of magnet insertion holes 12, as shown in FIG. 2B. It is placed. By doing so, it is possible to suppress variations in the magnetic pole width of the rotor 40, and in turn, it is possible to reduce cogging torque and torque ripple.
  • the size of the magnet insertion hole 12 when viewed from the axial direction is set to be larger than the size of the magnet 30 when viewed from the same direction.
  • the circumferential width of the magnet insertion hole 12 when viewed from the axial direction is set to be wider than the circumferential width of the magnet 30 when viewed from the same direction.
  • the radial length of the magnet insertion hole 12 when viewed from the axial direction is set to be longer than the radial length of the magnet 30 when viewed from the same direction.
  • a second gap C2 is formed between the magnet 30 and the third inner wall surface 12c of the magnet insertion hole 12.
  • the third inner wall surface 12c intersects with the first inner wall surface 12a among the first inner wall surface 12a to the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12, and when viewed in the radial direction, the third inner wall surface 12c is located at the central axis. It is located on the far side from A.
  • FIG. 7 is a schematic partial enlarged sectional view of the motor 100 according to the embodiment, and shows a partial enlarged view of FIG. 1A.
  • FIG. 7 illustrates the rotor 40 in the range shown in FIG. 2B and the stator 50 in a corresponding position.
  • the interval (gap) between the tooth portion 52 of the stator 50 and the rotor core 10 is not uniform but periodically fluctuates.
  • the gap G1 shown in FIG. 7 is larger than the gap G2.
  • the rotor core 10 has the aforementioned unequal gap shape. In this case, by appropriately setting the gap length difference and the period of gap length fluctuation, the magnetic flux distribution in the rotor 40 can be adjusted, and the cogging torque and torque ripple of the motor 100 can be reduced.
  • the rotor core 10 is formed by stacking a plurality of core blocks 15 in the axial direction, each rotated by a predetermined angle.
  • the core block 15 is made of one electromagnetic steel plate 14 or a plurality of electromagnetic steel plates 14 stacked in the axial direction.
  • FIG. 8 is a diagram showing a magnetization curve of the electromagnetic steel sheet 14 used in the motor 100 according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the difference in cogging torque of the motor 100 depending on the presence or absence of rotational lamination for the electromagnetic steel sheet 14 used in the motor 100 according to the embodiment. Note that the bar graph shown in FIG. 9 shows the magnitude of the 12th component of the cogging torque.
  • the magnetization characteristics of the electrical steel sheet 14 change depending on the angle ⁇ of the rolling direction with respect to the easy axis of magnetization of the iron crystal.
  • the directions of the crystal axes of crystal grains are arranged as randomly as possible to prevent changes in magnetic properties due to the rolling direction.
  • the component caused by internal imbalance in the magnetic properties of the rotor 40 can be reduced to one-tenth or less.
  • another core block 15 is laminated in contact with one core block 15 while being rotated by (360/m) degrees with respect to one core block 15. is preferable. In other words, it is preferable to rotate another core block 15 with respect to one core block 15 by an interval in the circumferential direction of the magnet insertion hole 12.
  • the internal imbalance of the magnetic properties of the rotor 40 can be reduced, and the cogging torque and torque ripple of the motor 100 can be reduced. Furthermore, the rotor core 10 can be formed stably.
  • the rotation angle of another core block 15 with respect to one core block 15 may be ((360/m) ⁇ n) degrees (n is a natural number, and n/m is a rational number that is not an integer). Further, the rotation angle may be ((360/m) ⁇ k) degrees (k is a natural number, k ⁇ n, and k/m is a rational number that is not an integer). In other words, it is not necessary to always rotate and stack another core block 15 by the same angle with respect to one core block 15, and to stack another core block 15 with respect to one core block 15 in the magnet insertion hole 12. It is sufficient to rotate by an integral multiple of the interval in the circumferential direction. However, in this case, it is necessary to avoid an integral multiple of 360 degrees as the rotation angle. This is because the directionality of the magnetic properties cannot be relaxed between the core blocks 15.
  • the number exceeding (j x m) may be rotated and stacked at a different angle from the previous rotation angle ((360/m) x n) degrees. That's what it means.
  • the value l may be the same as the above-mentioned value n and value k.
  • the rotation angle must be l times (360/m), and the value k must be selected so that l/m is a rational number that is not an integer.
  • the internal imbalance of the magnetic properties of the rotor 40 can be reduced, and the cogging torque and torque ripple of the motor 100 can be reduced.
  • the rotor core 10 can be formed stably.
  • the method for manufacturing the rotor 40 according to the present embodiment includes a first step (step S3 in FIG. 3) of stacking a plurality of core blocks 15 while rotating them by a predetermined angle to form the rotor core 10;
  • the method includes at least a second step (steps S4 to S6 in FIG. 3) of arranging a magnet 30 inside each of the plurality of magnet insertion holes 12 formed.
  • a predetermined magnetic field is applied from the outside in the radial direction of the rotor core 10 to generate a repulsive force in the magnet 30, thereby bringing the magnet 30 into contact with the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12 ( Step S5 in FIG. 3).
  • the magnet 30 can be securely placed in contact with the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12. By this, it is possible to suppress variations in the magnetic pole width of the rotor 40, and in turn, it is possible to reduce cogging torque and torque ripple.
  • the motor 100 is an IPM motor 100 that includes at least a rotor 40 and a stator 50 arranged at a predetermined distance from the rotor 40 in the radial direction.
  • the motor 100 can be made high in torque and downsized. Furthermore, cogging torque and torque ripple can be reduced.
  • the radial interval between the stator 50 and the rotor 40 changes periodically along the circumferential direction.
  • the rotor 40 seen from the stator 50 has an unequal gap shape.
  • the magnet 30 may be fixedly arranged in contact with the second inner wall surface 12b of the magnet insertion hole 12.
  • FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of the rotor 40 of another embodiment.
  • the rotor 40 shown in FIG. 10 is different from the rotor shown in FIGS. 2A and 2B in that the magnets 30 are fixedly arranged in contact with each of the first inner wall surface 12a and the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12. Different from 40.
  • a gap C3 (hereinafter referred to as a third gap C3) is provided between the magnet 30 and the first inner wall surface 12a, and a gap is provided between the magnet 30 and the fourth inner wall surface 12d.
  • C4 (hereinafter referred to as a fourth gap C4) is provided.
  • the circumferential length of the third gap C3 and the radial length of the fourth gap C4 are usually different, but may be the same. It goes without saying that when the rotor 40 shown in FIG. 10 is applied to the motor 100 shown in FIG. 1A, the same effects as shown in the embodiment can be achieved.
  • the magnet 30 may be in contact with the first inner wall surface 12a and the third inner wall surface 12c of the magnet insertion hole 12, respectively. Further, the magnet 30 may be in contact with the second inner wall surface 12b and the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12, respectively.
  • the size of the magnet insertion hole 12 is larger than the size of the magnet 30 when viewed from the axial direction.
  • the magnet insertion hole 12 has at least a first inner wall surface 12a and a second inner wall surface 12b that face each other in the circumferential direction.
  • the first inner wall surface 12a and the second inner wall surface 12b are inner wall surfaces of the magnet insertion hole 12 in the longitudinal direction, respectively.
  • the magnet insertion hole 12 has a third inner wall surface 12c and a fourth inner wall surface 12d that face each other in the radial direction.
  • the magnet 30 is fixedly arranged in contact with the first inner wall surface 12a of each of the plurality of magnet insertion holes 12, or fixedly arranged in contact with the second inner wall surface 12b of each of the plurality of magnet insertion holes 12. be done. Furthermore, the magnet 30 is arranged inside the magnet insertion hole 12 with the north pole and the south pole facing each other in the circumferential direction. Further, the magnet 30 is fixedly arranged in contact with the third inner wall surface 12c of each of the plurality of magnet insertion holes 12, or in contact with the fourth inner wall surface 12d of each of the plurality of magnet insertion holes 12. Preferably, it is fixedly arranged. Note that when the magnet 30 is fixedly arranged in contact with the third inner wall surface 12c, in step S6 of FIG. 3, the direction of the magnetic field generated by the magnetic field application device is changed to generate an attractive force from the magnetic field on the magnet. . In response to this attractive force, the magnet 30 comes into contact with the third inner wall surface 12c.
  • first to fourth inner wall surfaces 12a to 12d of the magnet insertion hole 12 may have some unevenness when viewed from the axial direction.
  • each of the first inner wall surface 12a to the fourth inner wall surface 12d may have a recess that is depressed from the inside of the magnet insertion hole 12 toward the rotor core 10.
  • the magnet 30 only needs to be fixed at a predetermined position inside the magnet insertion hole 12 .
  • the magnet 30 when it is said that the magnet 30 is in "contact” with any one of the first inner wall surface 12a to the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12, the magnet 30 and the first inner wall surface 12a to the fourth inner wall surface 12a which are in contact with the magnet 30 are A gap may be formed between the fourth inner wall surface 12d and any one of the fourth inner wall surfaces 12d.
  • the magnets 30 are arranged in the same manner in each of the plurality of magnet insertion holes 12, the existence of the above-described void is allowed. For the same reason, the surface of the magnet 30 may have some unevenness.
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of a motor 100 according to a modification of the present embodiment in which a split yoke 55 is used in the stator 50.
  • the yoke portion 51 is an annular member, but as shown in FIG. 11, a plurality of divided yokes 55 may be connected to each other in the circumferential direction to form the annular yoke portion 51.
  • the tooth portions 52 are connected to each of the split yokes 55.
  • the magnet 30 may be arranged so as to be in contact with the second inner wall surface 12b and the fourth inner wall surface 12d of the magnet insertion hole 12, respectively. Even in this case, the position of the magnet 30 is fixed within all the magnet insertion holes 12. As a result, variations in the magnetic pole width of the rotor 40 can be reduced, and in turn, cogging torque and torque ripple can be reduced. In this case, a first gap C1 is provided between the first inner wall surface 12a of the magnet insertion hole 12 and the magnet 30.
  • the rotor core 10 does not have to be formed by rotating and stacking the core blocks 15.
  • the rotor core 10 may be formed by molding magnetic powder and then sintering it.
  • the rotor of the present disclosure can achieve high torque, low cogging torque, and low torque ripple, and is therefore useful in application to IPM motors.

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Abstract

高トルク化を図ることができるとともに低コギングトルク化及び低トルクリップル化が可能なロータを提供する。ロータ（４０）は、それぞれ内部に磁石（３０）が配置された複数の磁石挿入孔（１２）を有するロータコア（１０）を備えている。複数の磁石挿入孔（１２）は、ロータコア（１０）の中心軸Ａに対して放射状にかつ周方向にわたって互いに所定の間隔をあけて設けられている。磁石挿入孔（１２）の長手方向は径方向である。ロータコア（１０）の外周は、互いに隣り合う磁石挿入孔（１２）の間で径方向外側に突出している。磁石（３０）は、磁石挿入孔（１２）の長手方向の第１の内壁面（１２ａ）に接して固定配置される。磁石（３０）のＮ極とＳ極とが周方向に対向している。

Description

ロータ及びこれを備えたＩＰＭモータ
　本開示はロータ及びこれを備えたＩＰＭモータに関する。
　従来、ロータコアの内部に磁石を埋め込んだ、埋め込み磁石型同期モータ（Internal Permanent Magnetモータ、以下、ＩＰＭモータという）が広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。
　ＩＰＭモータでは、磁石の吸引・反発によるマグネットトルクとロータコアの突極性を利用するリラクタンストルクとを併用して、トルクを発生させている。したがって、ＩＰＭモータは、マグネットトルクのみを利用する表面磁石型同期モータ（Surface Permanent Magnetモータ、以下、ＳＰＭモータという）に比べて、大幅な高出力化、高効率化を図ることができる。
　また、ＩＰＭモータにおいて、さらなる高トルク化を図る、すなわちトルクをより大きくするため、磁石をロータコアの中心軸に関して放射状に配置した、いわゆるスポーク型の磁石配置を採用した構成も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１－２５２８３８号公報 特開２０１４－１５０６５９号公報
　しかし、特許文献２に開示されるような従来のＩＰＭモータでは、磁石で発生する磁束量の増加に伴って、コギングトルクやトルクリップルの増加といった問題を生じるおそれがあった。
　なお、コギングトルクとは、ステータの歯部とロータの磁極との間に発生する磁気吸引力に基づく変動トルクである。トルクリップルとは、モータの通電時にステータで発生する回転磁界とロータの磁石で発生する磁束とによって生じる変動トルクである。前者が、モータへの入力電流、具体的には、ステータの界磁コイルへの通電電流に依存しないのに対し、後者は、ステータの界磁コイルへの通電電流に依存する。
　本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、高トルク化を図ることができるとともに低コギングトルク化すなわちコギングトルクを減少させること、及び低トルクリップル化すなわちトルクリップルを低減させることが可能なロータ及びこれを備えたＩＰＭモータを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本開示に係るロータは、ＩＰＭモータのロータであって、複数の磁石挿入孔を有するロータコアと、複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの内部に配置され、Ｎ極とＳ極とを有する磁石と、を少なくとも備える。複数の前記磁石挿入孔は、前記ロータコアの中心軸に対して放射状にかつ前記ロータコアの外周方向である周方向にわたって互いに所定の間隔をあけて設けられている。前記磁石挿入孔の長手方向は、前記ロータの半径方向である径方向であり、かつ、前記磁石挿入孔は、前記長手方向の内壁面として、周方向に互いに対向する第１の内壁面と第２の内壁面とを有している。前記中心軸の延長方向である軸方向から見て、前記ロータコアの外周は、互いに隣り合う前記磁石挿入孔の間で径方向外側に突出している。前記軸方向から見て、前記磁石挿入孔のサイズは前記磁石のサイズよりも大きい。前記磁石は、前記Ｎ極と前記Ｓ極とが前記周方向に対向した状態で、前記磁石挿入孔の内部に配置され、かつ前記磁石は、複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの前記第１の内壁面に接して固定配置されるか、または複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの前記第２の内壁面に接して固定配置されていることを特徴とする。
　本開示に係るＩＰＭモータは、前記ロータと、前記ロータと前記径方向に所定の間隔をあけて配置されたステータと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
　本開示によれば、モータの高トルク化を図ることができるとともに低コギングトルク化及び低トルクリップル化が可能となる。
実施形態に係るモータの模式的な断面図である。 実施形態に係るモータの軸を含む平面で切った断面図である。 実施形態に係るモータを駆動部と接続したときの模式図である。 実施形態に係るモータにおけるステータの近傍の拡大断面図である。 実施形態に係るモータにおけるロータの模式断面図である。 図２Ａにおけるロータにおいて破線で囲まれた領域の拡大図である。 実施形態に係るモータにおいて補助磁石を用いた場合のロータの模式断面図である。 実施形態に係るモータにおけるロータの製造方法のフローチャートである。 実施形態に係るモータに使用する電磁鋼板の回転積層工程を模式的に示した図である。 実施形態に係るモータを製造する際に用いる磁場印加装置の模式図である。 実施形態に係るモータを製造する場合に磁石を磁石挿入孔に挿入する前にあらかじめ接着材を磁石挿入孔に充填したときの模式断面図である。 実施形態に係るモータにおいて磁石と磁石挿入孔の内壁との間に非磁性体を挿入した場合の模式断面図である。 実施形態に係るモータにおいて磁石と磁石挿入孔の内壁との間にスペーサを挿入した挿入した場合の模式断面図である。 第一比較例に係るモータの模式的な部分断面図である。 第二比較例に係る磁石配置にばらつきがある場合のロータの模式的な部分断面図である。 実施形態に係るモータの模式的な部分拡大断面図である。 実施形態に係るモータに用いる電磁鋼板の磁化曲線を示す図である。 実施形態に係るモータに用いる電磁鋼板について、回転積層の有無によるモータのコギングトルクの違いを示す図である。 他の実施形態のロータの模式的な断面図である。 実施形態の変形例に係るモータにおいてステータに分割ヨークを用いた場合の模式的な一部断面図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
　（実施形態１）
　［モータの構成］
　図１Ａは、本実施形態に係るモータ１００の模式断面図を示す。なお、図１Ａに示す断面図は、ロータコア１０の中心軸Ａに垂直な平面で切ったときの断面図である。なお、以降の説明において、ロータコア１０の中心軸Ａの延長方向を「軸方向」と呼ぶことがある。また、ロータコア１０の中心軸Ａと、中心軸Ａに垂直な方向かつ中心軸Ａから離れた点Ｂとを結ぶ線分に沿う方向を「径方向」と呼ぶことがある。また、ロータコア１０の外周に沿う方向を「周方向」と呼ぶことがある。「軸方向」は、ロータコア１０に配設された回転軸２０の長手方向でもある。また、中心軸Ａは、ロータコア１０の軸心を通る仮想的な軸である。
　また、点Ｂを基準として、径方向において、ロータコア１０の中心軸Ａに向かう方向を「径方向内側」または「内側」と呼ぶことがある。また、点Ｂを基準として、径方向において、ロータコア１０の中心軸Ａから離れる方向を「径方向外側」または「外側」とそれぞれ呼ぶことがある。
　図１Ｂは、実施形態に係るモータ１００の中心軸Ａを含む平面で切った断面図である。また、図１Ｃは、実施形態に係るモータ１００を駆動部１０１と接続したときの模式図である。また、図１Ｄは、実施形態に係るモータ１００におけるステータ５０の近傍の拡大断面図である。
　モータ１００は、ロータ４０とステータ５０とを有するＩＰＭモータ１００である。また、モータ１００は、ロータ４０やステータ５０を収容するモータケース７０や回転軸２０を軸支する軸受２１等の複数の構成部品を有している。ロータ４０の構造等については、後で詳述する。
　ステータ５０は、ロータコア１０の外周側であって、径方向にロータコア１０と所定の間隔をあけて設けられている。ステータ５０は、平面視で円環状のヨーク部５１と、ヨーク部５１の内周から延び、かつ周方向にわたって所定の間隔をあけて設けられた複数の歯部５２とを有している。本実施形態では、複数の歯部５２は、ヨーク部５１に対して、周方向にわたって等角度間隔に設けられている。ヨーク部５１と複数の歯部５２とで磁気回路を構成している。ヨーク部５１と歯部５２とは、それぞれ複数の電磁鋼板が積層されてなる。また、複数の歯部５２のそれぞれには、界磁コイル６０が巻装されており、歯部５２と界磁コイル６０との間にはインシュレータ５４が設けられている。また、周方向に隣り合う歯部５２の間は、界磁コイル６０の収容空間であるスロット５３として構成される。また、周方向に隣り合う界磁コイル６０の間は、図１Ｄに示す絶縁シート６１により絶縁されている。なお、図１Ｄは、図１Ａに示すモータ１００において破線で囲まれた領域Ｒ１での拡大断面図である。
　互いに電気角で１２０°の位相差を有するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電流がそれぞれステータ５０に設けられた複数の界磁コイル６０に供給されてステータ５０が励磁され、回転磁界が発生する。この回転磁界と、ロータコア１０に設けられた複数の磁石３０が発生する磁界との間で相互作用を生じてトルクが発生し、回転軸２０が軸受２１に支持されて中心軸Ａの周りに回転する。
　［ロータの構成］
　図２Ａは、ロータの断面模式図を示し、図２Ｂは、図２Ａにおいて破線で囲まれた領域Ｒ２の拡大図を示す。
　ロータ４０は、ロータコア１０と回転軸２０とを有しており、回転軸２０はモータ１００と別に設けられた駆動部１０１に連結されて、駆動部１０１を回転駆動する出力軸である。また、回転軸２０は、軸受２１に回転自在に支持されてモータケース７０に取り付けられている。
　ロータコア１０は、複数の電磁鋼板１４（図４Ａ参照）が積層されてなる筒状の部材であり、軸方向に延びる貫通開口１１を軸心に有している。貫通開口１１には回転軸２０が圧入等により挿通、固定されている。ロータコア１０の外周側には、複数の磁石挿入孔１２が形成されている。複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの内部に磁石３０が配置されている。
　ロータコア１０を構成する電磁鋼板１４は、無方向性電磁鋼板を打ち抜き加工することにより作成される。また、後で詳しく述べるように、軸方向に隣接する２枚の電磁鋼板１４を見ると、一方の電磁鋼板１４に対して、中心軸Ａの周りに所定の角度回転した状態で、他方の電磁鋼板１４が接している。なお、ステータ５０のヨーク部５１や歯部５２を構成する電磁鋼板も無方向性電磁鋼板である。
　軸方向から見て、ロータコア１０の外周は、互いに隣り合う磁石挿入孔１２の間で径方向外側に突出している、いわゆる花びら形状となっている。ロータコア１０は、歯部５２の径方向の先端とロータコア１０との間に形成される間隔が、ロータコア１０の周方向にわたって周期的に変化する、いわゆる不等ギャップ形状となっている（図７参照）。
　ロータコア１０の外周側には、周方向にわたって、それぞれ所定の間隔をあけて、つまり、等角度間隔で、複数の磁石挿入孔１２、この場合は１０個の磁石挿入孔１２が形成されている。また、複数の磁石挿入孔１２は、ロータコア１０の中心軸Ａに関して放射状に配置されている。軸方向から見て、磁石挿入孔１２のそれぞれの外形は、径方向が長手方向である長方形になっている。以降の説明において、磁石挿入孔１２の４つの内壁面のうち、軸方向から見て、周方向で時計回り方向に位置する内壁面を第１の内壁面１２ａと呼ぶ。また、第１の内壁面１２ａと周方向で対向する内壁面を第２の内壁面１２ｂと呼ぶ。径方向で歯部５２に近い側に位置する内壁面を第３の内壁面１２ｃと呼ぶ。第３の内壁面１２ｃと径方向で対向する内壁面、つまり、回転軸２０に近い側の内壁面を第４の内壁面１２ｄと呼ぶ。なお、軸方向から見た磁石挿入孔１２の外形のうち、コーナー部は丸められていることが好ましい。磁石３０を磁石挿入孔１２に挿入する際に、コーナー部に当接した磁石３０が破損するのを防止できる。
　ロータコア１０の内周側には、周方向にわたって、それぞれ所定の間隔をあけて、つまり、等角度間隔で、複数の貫通孔１３、この場合は１０個の貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３は、ロータコア１０において、互いに隣り合う磁石挿入孔１２の間であって、径方向で中心側に近い位置に設けられている。貫通孔１３の内部空間は、その周囲、つまり、電磁鋼板１４よりも比透磁率が低い。このため、磁石３０で発生した磁束は、貫通孔１３の内部に流れにくくなる。よって、ロータコア１０における中心側に磁束が流れにくくなる。つまり、貫通孔１３は、磁石３０で発生した磁束に対して、フラックスバリアとして機能する。このことにより、ロータ４０の磁極からの漏れ磁束を低減でき、ひいてはモータ１００のトルク低下を抑制できる。
　なお、実施形態に係るモータにおいて補助磁石３１を用いた場合のロータ４０の一部の模式断面図を図２Ｃに示す。この図２Ｃに示すように、貫通孔１３の内部に補助磁石３１を配置するようにしてもよい。このようにすることで、ロータ４０の磁極からの漏れ磁束をさらに低減でき、モータ１００のトルクを高めることができる。
　磁石３０は、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれに埋設された永久磁石である。図２Ｂに示すように、磁石３０は、Ｎ極とＳ極とを有しており、Ｎ極とＳ極とは周方向に対向している。磁石３０は、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａと第４の内壁面１２ｄとにそれぞれ接するように配置されている。また、磁石３０を磁石挿入孔１２の内部に配置した場合、磁石３０と第２の内壁面１２ｂとの間には隙間Ｃ１（以下、第１の隙間Ｃ１と呼ぶ。）が設けられ、磁石３０と第３の内壁面１２ｃとの間には隙間Ｃ２（以下、第２の隙間Ｃ２と呼ぶ。）が設けられる。第１の隙間Ｃ１の周方向の長さと第２の隙間Ｃ２の径方向の長さとは、通常、異なっているが、同じであってもよい。
　また、周方向において互いに隣り合う磁石３０の極性が反対向きとなるように、磁石３０は複数の磁石挿入孔１２にそれぞれ配置されている。例えば、一の磁石３０において、第１の内壁面１２ａに接する側面がＮ極であるとすると、周方向において一の磁石３０に隣り合う磁石３０では、第１の内壁面１２ａに接する側面がＳ極である。このため、周方向において互いに隣り合う磁石３０では、第１の隙間Ｃ１を挟んで対向する磁極が同じ極性となる。例えば、図２Ｂに示すように、第１の隙間Ｃ１を挟んで、Ｎ極同士が対向配置される。また、時計回り方向及び反時計回り方向に磁石挿入孔１２が１個分ずれた位置では、第１の隙間Ｃ１を挟んで、Ｓ極同士が対向配置される。
　つまり、本実施形態のモータ１００では、第１の隙間Ｃ１を挟んで対向配置された２つの磁石３０における同じ極性の磁極が、ロータ４０の１つの磁極として作用する。したがって、本実施形態では、１０極１２スロットのモータ１００が開示されている。なお、ロータ４０の磁極数やスロット５３の数は、特にこれに限定されず、モータ１００の仕様等に応じて適宜変更されうる。
　回転軸２０は、金属製の円筒形の部材であり、ロータコア１０の貫通開口１１に圧入等により挿通、固定されている。よって、回転軸２０が回転する場合、ロータコア１０も回転軸２０と回転一体に回転する。なお、回転軸２０は、円柱形であってもよい。
　［ロータの製造方法］
　図３は、ロータ４０の製造方法のフローチャートを示す。図４Ａは、モータ１００に使用する電磁鋼板１４の回転積層工程を模式的に示す図である。図４Ｂは、モータ１００を製造する際に用いる磁場印加装置３２の模式図である。
　ロータ４０を製造するにあたって、まず、電磁鋼板１４を必要枚数、準備する（ステップＳ１）。本実施形態では、１００枚の無方向性電磁鋼板を準備するが、枚数は、適宜変更されうる。
　図２Ａに示す平面形状となるように、電磁鋼板１４を打ち抜き加工する（ステップＳ２）。この時点で、貫通開口１１や磁石挿入孔１２や貫通孔１３に対応する部分が打ち抜かれる。また、ロータコア１０の外形が確定する。
　次に、電磁鋼板１４を所定の角度ずつ回転させながら積層する（ステップＳ３）。具体的は、図４Ａに示すように、一方の電磁鋼板１４に対して（３６０／ｍ）度（ｍはロータ４０の磁極数）回転した状態で、別の電磁鋼板１４が、一方の電磁鋼板１４に接して積層される。本実施形態では、ｍ＝１０なので、軸方向で隣接する２枚の電磁鋼板１４は、一方が他方に対して３６度回転している。
　また、積層された電磁鋼板１４は、所定の枚数毎にカシメあるいは溶接、電磁鋼板同士を樹脂系接着剤で接着した接着鋼板を使用する等により互いに接続される。最終的には、すべての電磁鋼板１４が接続されてロータコア１０が形成される。なお、カシメや溶接を用いる場合は、１点で接続してもよいし、複数点で接続してもよい。また、ステップＳ３が完了した時点で、磁石挿入孔１２や貫通孔１３がロータコア１０に形成されている。
　なお、電磁鋼板１４を複数枚積層させたものをコアブロック１５とし、コアブロック１５を所定の角度ずつ回転させながら積層するようにしてもよい。また、前述した１枚の電磁鋼板１４をコアブロック１５としてもよい。つまり、本願明細書におけるコアブロック１５は、１枚の電磁鋼板１４であるか、または複数の電磁鋼板１４が積層されたものである。１つのコアブロック１５に含まれる電磁鋼板１４は、それぞれ圧延方向が同じであってもよい。
　次に、貫通開口１１に回転軸２０を圧入する（ステップＳ４）。貫通開口１１に回転軸２０を焼き嵌めにより挿入固定してもよい。さらに、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれに磁石３０を挿入する（ステップＳ５）。この場合、磁石３０のＮ極とＳ極が、前述した配置になるように、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれに磁石３０を配置する。
　さらに、ロータコア１０の外周側から、図４Ｂに示す磁場印加装置３２を用いて所定の強度の磁場を印加し、磁石３０の位置を調整する（ステップＳ６）。この場合、磁石３０が、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａに当接するように磁場の印加方向が選択される。具体的には、磁場印加装置３２で発生する磁場からの力を受けて、磁石３０は、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａと当接する。なお、回転軸２０も含めたロータ４０において、その鉄量は、径方向内側の方が径方向外側よりも多い。したがって、磁石３０を磁石挿入孔１２に挿入した場合、磁石３０は、径方向内側に引き寄せられて、磁石挿入孔１２の第４の内壁面１２ｄと当接する。なお、磁場印加装置３２で発生する磁場からの反発力を受けて、磁石３０が、第４の内壁面１２ｄと当接するようにしてもよい。なお、ロータ４０は、鉄よりなる部分と、樹脂といった鉄以外の部分を含む。鉄量とは、回転軸２０も含めたロータ４０全体の体積の中で、鉄の部分が占める割合をいう。
　ステップＳ６の実行後は、磁石３０が磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａ及び第４の内壁面１２ｄにそれぞれ吸着することにより、磁石挿入孔１２の内部における磁石３０の位置が固定され（ステップＳ７）、ロータ４０が完成する。
　なお、磁石３０が磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａ及び第４の内壁面１２ｄに吸着した後に、磁石３０を接着するか、あるいは樹脂等によってモールドして、その位置を固定してもよい。
　図４Ｃは、モータ１００を製造する場合に磁石３０を磁石挿入孔１２に挿入する前にあらかじめ接着材３３を磁石挿入孔１２に充填したときの模式断面図である。磁石３０を接着する場合、図４Ｃに示すように、接着材３３は、磁石３０の挿入前に、予め、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａを含む内壁に設けられている。なお、磁石３０の挿入前に、予め、磁石挿入孔１２の第４の内壁面１２ｄに接着材が設けられていてもよい。
　なお、磁石３０を磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａ及び第４の内壁面１２ｄに対し、機械的に固定させてもよい。図４Ｄは、モータ１００において磁石３０と磁石挿入孔１２の第４の内壁面１２ｄとの間に非磁性体３４を挿入した場合の模式断面図である。例えば、図４Ｄに示すように、非磁性体３４を磁石３０と磁石挿入孔１２との間に挟み込んで磁石３０を固定してもよい。
　図４Ｅは、モータ１００において磁石３０と磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａとの間に突起３５を挿入した場合の模式断面図である。図４Ｅに示すように、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａに突起３５を設けて磁石３０を固定してもよい。なお、非磁性体３４は、例えばガラスや樹脂よりなる板であってよい。また、突起３５としては、例えばガラスや樹脂よりなる球状や半球状、柱状や錘状、台状の突起であってよい。
　なお、本実施形態では、磁石３０に外部から磁場を印加して磁石挿入孔１２の内部での位置を調整する方法を例示した。しかし、特にこれに限定されず、例えば、磁石３０を治具等により移動させて磁石挿入孔１２の内部での位置を調整してもよい。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係るロータ４０は、ＩＰＭモータ１００のロータ４０であり、複数の磁石挿入孔１２を有するロータコア１０と、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの内部に配置され、Ｎ極とＳ極とを有する磁石３０と、を少なくとも備えている。
　複数の磁石挿入孔１２は、ロータコア１０の中心軸Ａに対して放射状にかつ周方向にわたって互いに所定の間隔をあけて設けられている。磁石挿入孔１２は、径方向を長手方向としている。
　ロータコア１０は、複数のコアブロック１５が、それぞれ所定の角度ずつ回転した状態で、軸方向に積層されてなる。軸方向から見て、ロータコア１０の外周は、互いに隣り合う磁石挿入孔１２の間で径方向外側に突出している。
　複数の磁石挿入孔１２のそれぞれに配置されるすべての磁石３０は、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの第１の内壁面１２ａに接して固定配置され、かつ、それぞれの磁石３０において、Ｎ極とＳ極とが周方向に対向している。
　ロータ４０をこのように構成することで、ロータ４０の磁極で発生し、ステータ５０に鎖交する磁束量を高められ、モータ１００の高トルク化を図ることができる。また、同じトルクを得る場合、ＳＰＭモータに比べて、ロータ４０を小さくできるため、モータ１００を小型化できる。さらに、ロータ４０の磁極幅のばらつきを抑制でき、ロータ４０の磁気特性の内部アンバランスを低減できる。このことにより、モータ１００のコギングトルクを低減できる。また、トルクリップルを低減できる。以下にこれらについてさらに説明する。
　図５は、第一比較例に係るモータの模式的な部分断面図を示す。図５に示すロータコア１０は、磁石挿入孔１２の長手方向が周方向である点で、図２Ａや図２Ｂに示すロータコア１０と異なる。なお、図５において、周方向において互いに隣り合う磁石３０の極性は反対向きである。例えば、一の磁石３０の外周側がＮ極であるとすると。周方向において一の磁石３０に隣り合う磁石３０の外周側はＳ極である。
　図５に示すモータ１００において、ロータ４０の磁極幅Ｗ０は、磁石３０の位置によらず一定となる。具体的には、図５に示すように、磁石３０の周方向の幅に応じて概ね決定される。このため、ロータ４０の磁気特性の内部アンバランスは小さく、モータ１００のコギングトルクも小さくできる。一方で、前述したように、図１Ａに示すロータ４０、つまり、スポーク型の磁石配置構成を有するロータ４０に比べて高いトルクを得られない。
　また、磁石３０の配置を単にスポーク型にしただけでは、コギングトルクやトルクリップルを低減できないことがある。例えば、磁石挿入孔１２の内部における磁石３０の位置にばらつきがある場合である。
　図６は、第二比較例にかかる磁石配置にばらつきがある場合のロータ４０の模式的な部分断面図を示す。図６に示すロータコア１０の形状及び磁石３０の極性の向きは、図２Ｂに示した例と同様である。
　しかし、図６に示す例では、磁石挿入孔１２の内部における磁石３０の位置が一定に定まっていない。例えば、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａに接した磁石３０に周方向で時計回り方向で隣り合う磁石３０は、磁石挿入孔１２の第２の内壁面１２ｂに接している。また、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａに接した磁石３０に周方向で反時計回り方向で隣り合う磁石３０は、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａにも第２の内壁面１２ｂにも接していない。
　図６に示すロータ４０では、ロータ４０の磁極幅は、周方向に隣り合う磁石３０の間隔、具体的には、第１の隙間Ｃ１を挟んで周方向に対向する同じ極性の磁極の間隔に対応している。したがって、磁石３０の周方向に沿った位置が、磁石挿入孔１２間で異なると、ロータ４０の磁極幅もばらつく。例えば、図６に示す例では、ロータ４０の磁極幅Ｗ１は磁極幅Ｗ３よりも小さくなり、磁極幅Ｗ２は磁極幅Ｗ１よりも大きくなってしまう。このようなロータ４０の磁極幅のばらつきは、コギングトルクやトルクリップルの増加につながる。
　本実施形態によれば、図２Ｂに示すように複数の磁石挿入孔１２のそれぞれに配置されるすべての磁石３０を、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの第１の内壁面１２ａに接して固定配置している。このようにすることで、ロータ４０の磁極幅がばらつくのを抑制でき、ひいては、コギングトルクやトルクリップルを低減できる。
　なお、磁石３０をスムーズに配置するため、軸方向から見た磁石挿入孔１２のサイズは、同じ方向から見た磁石３０のサイズよりも大きくなるように設定されている。具体的には、軸方向から見た磁石挿入孔１２の周方向の幅は、同じ方向から見た磁石３０の周方向の幅よりも広くなるように設定されている。また、軸方向から見た磁石挿入孔１２の径方向の長さは、同じ方向から見た磁石３０の径方向の長さよりも長くなるように設定されている。したがって、磁石３０を磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａに接するように配置すると、第１の内壁面１２ａと周方向で対向する第２の内壁面１２ｂと磁石３０との間には第１の隙間Ｃ１が形成される。
　なお、第１の隙間Ｃ１を挟んで周方向に対向する磁石３０において、磁極の位置が径方向にずれた場合も、周方向に位置ばらつきが発生した場合ほどではないが、コギングトルクが増加する。したがって、本実施形態に示すように、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれに配置されるすべての磁石３０を、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの第４の内壁面１２ｄに接して固定配置するのが好ましい。このようにすることで、コギングトルクの増加をさらに抑制できる。
　なお、この場合、磁石３０と磁石挿入孔１２の第３の内壁面１２ｃとの間に第２の隙間Ｃ２が形成されることは言うまでもない。なお、第３の内壁面１２ｃは、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａ～第４の内壁面１２ｄのうち、第１の内壁面１２ａと交差し、かつ径方向で見て、中心軸Ａから遠い側に位置している。
　また、軸方向から見て、ロータコア１０の外周は、互いに隣り合う磁石挿入孔１２の間で径方向外側に突出していることで、ロータ４０における磁束分布の変化を滑らかにし、モータ１００のコギングトルクやトルクリップルを低減できる。図７を用いてさらに説明する。
　図７は、実施形態に係るモータ１００の模式的な部分拡大断面図であり、図１Ａの部分拡大図を示す。図７は、図２Ｂに示す範囲のロータ４０とこれに対応した位置のステータ５０とを図示している。
　ロータコア１０の外周を前述した形状とすることで、図７に示すように、ステータ５０の歯部５２とロータコア１０との間の間隔（ギャップ）は一様ではなく、周期的に変動する。例えば、図７に示すギャップＧ１は、ギャップＧ２よりも大きくなっている。つまり、ロータコア１０を前述の不等ギャップ形状としている。この場合、ギャップ長の長短差及びギャップ長の変動の周期を適切に設定することで、ロータ４０における磁束分布を調整して、モータ１００のコギングトルクやトルクリップルを低減できる。
　また、ロータコア１０は、複数のコアブロック１５が、それぞれ所定の角度ずつ回転された状態で軸方向に積層されてなるのが好ましい。コアブロック１５は、１枚の電磁鋼板１４からなるか、または複数の電磁鋼板１４が軸方向に積層されてなる。
　このようにすることで、ロータ４０における磁束分布のアンバランスを低減し、モータ１００のコギングトルクやトルクリップルを低減できる。このことについてさらに説明する。
　図８は、実施形態に係るモータ１００に用いる電磁鋼板１４の磁化曲線を示す図である。図９は、実施形態に係るモータ１００に用いる電磁鋼板１４について、回転積層の有無によるモータ１００のコギングトルクの違いを示す図である。なお、図９に示す棒グラフでは、コギングトルクの第１２次成分の大きさを示している。
　図８に示すように、電磁鋼板１４は、鉄結晶の磁化容易軸に対する圧延方向の角度αに応じて、磁化特性が変化する。通常、無方向性電磁鋼板では、結晶粒の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させることで、圧延方向による磁気特性の変化が生じないようにしている。
　しかし、実際には、結晶粒の結晶軸方向を完全にランダムに制御することは難しく、電磁鋼板１４の磁気特性は、完全に無方向性ということにはならない。また、同じロールから切り出した電磁鋼板１４のみを使用してロータコア１０を形成すると、方向性に依存した磁化特性の偏りがより顕著に現れることがある。
　互いに隣り合う磁石挿入孔１２の間で径方向外側に突出している不等ギャップ構造のロータ４０の場合、ギャップの大小差を利用して、磁束分布の変化を滑らかにし、等ギャップ構造のロータに対し、コギングトルクやトルクリップル低減を図っている。しかし、磁化特性の偏りによって、磁束分布の変化を滑らかにする作用にアンバランスが生じてしまい、コギングトルクやトルクリップルの低減効果が薄れてしまう。一方、本実施形態に示すように、１枚または複数枚の電磁鋼板１４からなるコアブロック１５を所定の角度ずつ回転させながら積層するようにすることで、ロータ４０の磁束分布の変化を滑らかする作用のアンバランスを低減できる。このことにより、コギングトルクやトルクリップルの低減を図ることができる。
　ロータ４０の構造や磁極数等にもよるが、例えば、図９に示す例では、電磁鋼板１４の回転積層を行わない場合、モータ１００のコギングトルクのうち、ロータ４０の磁気特性の内部アンバランスに起因した成分が約半分を占める。一方、回転積層を行った場合には、ロータ４０の磁気特性の内部アンバランスに起因した成分を十分の一以下に低減できる。
　なお、電磁鋼板１４の板厚が不均一な場合、同じ圧延方向の電磁鋼板１４をそのまま複数枚積層すると、磁気特性の内部アンバランスが増大するだけでなく、例えば、板間での磁石挿入孔１２や貫通孔１３の寸法ずれが大きくなることがある。本実施形態に示すように、複数のコアブロック１５を回転積層させることで、このような寸法ずれを緩和できる。
　また、ロータ４０の磁極数をｍとするとき、一のコアブロック１５に対して（３６０／ｍ）度回転した状態で、別のコアブロック１５が、一のコアブロック１５に接して積層されるのが好ましい。言い換えると、一のコアブロック１５に対して、別のコアブロック１５を磁石挿入孔１２の周方向の間隔だけ回転させるのが好ましい。
　このようにすることで、ロータ４０の磁気特性の内部アンバランスを低減させられ、モータ１００のコギングトルクやトルクリップルを低減できる。さらに、ロータコア１０を安定して形成できる。
　なお、一のコアブロック１５に対する別のコアブロック１５の回転角度は、（（３６０／ｍ）×ｎ）度（ｎは自然数で、ｎ／ｍは整数でない有理数）であってもよい。また、当該回転角度が、（（３６０／ｍ）×ｋ）度（ｋは自然数でかつｋ≠ｎ、ｋ／ｍは整数でない有理数）であってもよい。つまり、一のコアブロック１５に対して、常に同じ角度ずつ別のコアブロック１５を回転させて積層する必要は無く、一のコアブロック１５に対して、別のコアブロック１５を磁石挿入孔１２の周方向の間隔の整数倍だけ回転させればよい。ただし、その場合の回転角度として、３６０度の整数倍は避ける必要がある。コアブロック１５間で、磁気特性の方向性を緩和できなくなるからである。
　また、コアブロック１５の積層数ｉが、ｍの倍数でない場合、複数のコアブロック１５のうち、（ｉ－（ｊ×ｍ））（ｊは自然数でｉ＞ｊ×ｍ）枚のコアブロック１５において、一のコアブロック１５に対して（（３６０／ｍ）×ｌ）度（ｌは自然数で、ｌ／ｍは整数でない有理数）回転した状態で、別のコアブロック１５が、一のコアブロック１５に接して積層されていることが好ましい。
　言い換えると、コアブロック１５の積層数ｉのうち、（ｊ×ｍ）を超える枚数に関しては、それまでの回転角度（（３６０／ｍ）×ｎ）度と異なる角度で回転積層してもよい、ということである。なお、値ｌは、前述の値ｎや値ｋと同じであってもよい。ただし、この場合も、回転角度は、（３６０／ｍ）のｌ倍とし、かつｌ／ｍが整数でない有理数となるように値ｋを選択する必要がある。この場合も、ロータ４０の磁気特性の内部アンバランスを低減させられ、モータ１００のコギングトルクやトルクリップルを低減できる。さらに、ロータコア１０を安定して形成できる。
　本実施形態に係るロータ４０の製造方法は、複数のコアブロック１５を所定の角度ずつ回転させた状態で積層し、ロータコア１０を形成する第１工程（図３のステップＳ３）と、ロータコア１０に形成された複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの内部に磁石３０を配置する第２工程（図３のステップＳ４～Ｓ６）と、を少なくとも備えている。
　第２工程において、ロータコア１０の径方向外側から所定の磁場を印加して、磁石３０に反発力を発生させることで、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａに磁石３０を当接させる（図３のステップＳ５）。
　このようにすることで、磁石３０を確実に磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａに接するように固定配置することができる。このことにより、ロータ４０の磁極幅がばらつくのを抑制でき、ひいては、コギングトルクやトルクリップルを低減できる。
　本実施形態に係るモータ１００は、ロータ４０と、ロータ４０と径方向に所定の間隔をあけて配置されたステータ５０と、を少なくとも備えたＩＰＭモータ１００である。
　本実施形態によれば、モータ１００の高トルク化及び小型化を図ることができる。さらに、コギングトルクやトルクリップルを低減できる。
　また、本実施形態に係るモータ１００において、ステータ５０とロータ４０との径方向の間隔が、周方向に沿って周期的に変化している。言い換えると、ステータ５０から見たロータ４０は、不等ギャップ形状となっている。
　このようにすることで、ロータ４０における磁束分布のアンバランスを低減できる。このことにより、モータ１００のコギングトルクやトルクリップルを低減できる。
　（その他の実施形態）
　実施形態では、磁石３０が磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａ及び第４の内壁面１２ｄのそれぞれに接して固定配置された例を示したが、磁石挿入孔１２の内部における磁石３０の位置は特にこれに限定されない。
　前述したように、複数の磁石挿入孔１２において、それぞれの内部での磁石３０の位置を揃えることで、ロータ４０の磁極幅のばらつきを抑制して、ひいては、コギングトルクやトルクリップルを低減している。この観点から言えば、磁石３０が磁石挿入孔１２の第２の内壁面１２ｂに接して固定配置されていてもよいことは言うまでもない。
　図１０は、他の実施形態のロータ４０の模式的な断面図を示す。図１０に示すロータ４０は、磁石３０が磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａ及び第４の内壁面１２ｄのそれぞれに接して固定配置されている点で、図２Ａ、図２Ｂに示すロータ４０と異なる。この場合、磁石３０と第１の内壁面１２ａとの間には隙間Ｃ３（以下、第３の隙間Ｃ３と呼ぶ。）が設けられ、磁石３０と第４の内壁面１２ｄとの間には隙間Ｃ４（以下、第４の隙間Ｃ４と呼ぶ。）が設けられる。第３の隙間Ｃ３の周方向の長さと第４の隙間Ｃ４の径方向の長さとは、通常、異なっているが、同じであってもよい。図１０に示すロータ４０を図１Ａに示すモータ１００に適用した場合、実施形態に示したのと同様の効果を奏することができるのは言うまでもない。
　なお、図２Ｂや図１０に示した例以外にも、磁石挿入孔１２に対する磁石３０の配置が許容されることは言うまでもない。例えば、磁石３０は、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａと第３の内壁面１２ｃとにそれぞれ当接していてもよい。また、磁石３０は、磁石挿入孔１２の第２の内壁面１２ｂと第４の内壁面１２ｄとにそれぞれ当接していてもよい。
　つまり、本開示に係るロータ４０において、軸方向から見て、磁石挿入孔１２のサイズは、磁石３０のサイズよりも大きい。磁石挿入孔１２は、周方向に互いに対向する第１の内壁面１２ａと第２の内壁面１２ｂとを少なくとも有している。第１の内壁面１２ａ及び第２の内壁面１２ｂは、それぞれ磁石挿入孔１２の長手方向の内壁面である。また、磁石挿入孔１２は、径方向に互いに対向する第３の内壁面１２ｃと第４の内壁面１２ｄとを有している。
　磁石３０は、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの第１の内壁面１２ａに接して固定配置されるか、または、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの第２の内壁面１２ｂに接して固定配置される。さらに、磁石３０は、Ｎ極とＳ極とが周方向に対向した状態で磁石挿入孔１２の内部に配置される。また、磁石３０は、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの第３の内壁面１２ｃに接して固定配置されるか、または、複数の磁石挿入孔１２のそれぞれの第４の内壁面１２ｄに接して固定配置されるのが好ましい。なお、磁石３０は、第３の内壁面１２ｃに接して固定配置させる場合、図３のステップＳ６において、磁場印加装置で発生する磁場の方向を変えて、磁石に磁場からの吸引力を発生させる。この吸引力を受けて、磁石３０が、第３の内壁面１２ｃと当接する。
　なお、磁石挿入孔１２に第１の内壁面１２ａ～第４の内壁面１２ｄには、軸方向から見て多少の凹凸があってもよい。例えば、第１の内壁面１２ａ～第４の内壁面１２ｄのそれぞれにおいて、磁石挿入孔１２の内側からロータコア１０の方に向かって窪む凹部があってもよい。磁石３０は、磁石挿入孔１２の内部で所定の位置に固定された状態で配置されていればよい。よって、磁石３０が磁石挿入孔１２に第１の内壁面１２ａ～第４の内壁面１２ｄのいずれかに「接している」という場合、磁石３０と、これに当接する第１の内壁面１２ａ～第４の内壁面１２ｄのいずれかとの間に空隙を生じていてもよい。複数の磁石挿入孔１２のそれぞれにおいて、磁石３０が同じ配置される限りにおいて、前述の空隙の存在は許容される。同様の理由から、磁石３０の表面に多少の凹凸があってもよい。
　（変形例）
　図１１は、本実施形態の変形例に係るモータ１００においてステータ５０に分割ヨーク５５を用いた場合の模式的な一部断面図である。本実施形態では、ヨーク部５１を円環状の部材としたが、図１１に示すように複数の分割ヨーク５５が周方向に互いに接続されて、円環状のヨーク部５１を構成してもよい。その場合、分割ヨーク５５のそれぞれに歯部５２が接続される。
　磁石３０は、磁石挿入孔１２の第２の内壁面１２ｂ及び第４の内壁面１２ｄにそれぞれ接するように配置されていてもよい。このようにしても、磁石３０の位置が、すべての磁石挿入孔１２の内部で一定に定まる。このことにより、ロータ４０の磁極幅のばらつきが低減でき、ひいては、コギングトルクやトルクリップルを低減できる。なお、この場合は、磁石挿入孔１２の第１の内壁面１２ａと磁石３０との間に第１の隙間Ｃ１が設けられる。
　また、ロータコア１０は、コアブロック１５を回転積層させて形成したものでなくてもよい。例えば、磁性体粉末を成形した後に焼結してロータコア１０を形成してもよい。
　本開示のロータは、高トルク化を図ることができるとともに低コギングトルク化及び低トルクリップル化を図ることができるため、ＩＰＭモータに適用する上で有用である。
１０　　ロータコア
１１　　貫通開口
１２　　磁石挿入孔
１２ａ　第１の内壁面
１２ｂ　第２の内壁面
１２ｃ　第３の内壁面
１２ｄ　第４の内壁面
１３　　貫通孔
１４　　電磁鋼板
１５　　コアブロック
２０　　回転軸
２１　　軸受
３０　　磁石
３１　　補助磁石
３２　　磁場印加装置
３３　　接着材
３４　　非磁性体
３５　　突起
４０　　ロータ
５０　　ステータ
５１　　ヨーク部
５２　　歯部
５３　　スロット
５４　　インシュレータ
５５　　分割ヨーク
６０　　界磁コイル
６１　　絶縁シート
７０　　モータケース
１００　モータ
１０１　駆動部
Ａ　　　中心軸
Ｃ１～Ｃ４　　第１～第４の隙間

Claims (8)

  1. 　ＩＰＭモータのロータであって、
    　複数の磁石挿入孔を有するロータコアと、
    　複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの内部に配置され、Ｎ極とＳ極とを有する磁石と、を少なくとも備え、
    　複数の前記磁石挿入孔は、前記ロータコアの中心軸に対して放射状にかつ前記ロータコアの外周方向である周方向にわたって互いに所定の間隔をあけて設けられており、
    　前記磁石挿入孔の長手方向は、前記ロータの半径方向である径方向であり、かつ、前記磁石挿入孔は、前記長手方向の内壁面として、周方向に互いに対向する第１の内壁面と第２の内壁面とを有しており、
    　前記中心軸の延長方向である軸方向から見て、前記ロータコアの外周は、互いに隣り合う前記磁石挿入孔の間で径方向外側に突出しており、
    　前記軸方向から見て、前記磁石挿入孔のサイズは前記磁石のサイズよりも大きく、
    　前記磁石は、前記Ｎ極と前記Ｓ極とが前記周方向に対向した状態で、前記磁石挿入孔の内部に配置され、かつ
    　前記磁石は、複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの前記第１の内壁面に接して固定配置されることを特徴とするロータ。
  2. 　請求項１に記載のロータにおいて、
    　前記磁石挿入孔は、前記径方向に互いに対向する第３の内壁面と第４の内壁面とを有しており、
    　前記磁石は、複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの前記第３の内壁面に接して固定配置されることを特徴とするロータ。
  3. 　請求項１または２に記載のロータにおいて、
    　前記ロータコアは、複数のコアブロックが、それぞれ所定の角度ずつ回転された状態で前記軸方向に積層されてなり、
    　前記コアブロックは、１枚の電磁鋼板からなるか、または複数の前記電磁鋼板が前記軸方向に積層されてなることを特徴とするロータ。
  4. 　請求項３に記載のロータにおいて、
    　前記ロータの磁極数をｍとするとき、
    　一の前記コアブロックに対して（（３６０／ｍ）×ｎ）度（ｎは自然数で、ｎ／ｍは整数でない有理数）回転した状態で、別の前記コアブロックが、前記一の前記コアブロックに接して積層されていることを特徴とするロータ。
  5. 　請求項１に記載のロータの製造方法であって、
    　複数のコアブロックを所定の角度ずつ回転させた状態で積層し、前記ロータコアを形成する第１工程と、
    　前記ロータコアに形成された複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの内部に前記磁石を配置する第２工程と、を少なくとも備え、
    　前記コアブロックは、１枚の電磁鋼板からなるか、または複数の前記電磁鋼板が前記軸方向に積層されてなり、
    　前記第２工程において、前記ロータコアの外側から所定の磁場を印加して、前記磁石挿入孔の前記第１の内壁面に前記磁石を当接させるか、または、前記磁石挿入孔の前記第２の内壁面に前記磁石を当接させることを特徴とするロータの製造方法。
  6. 　請求項２に記載のロータの製造方法であって、
    　複数のコアブロックを所定の角度ずつ回転させた状態で積層し、前記ロータコアを形成する第１工程と、
    　前記ロータコアに形成された複数の前記磁石挿入孔のそれぞれの内部に前記磁石を配置する第２工程と、を少なくとも備え、
    　前記コアブロックは、１枚の電磁鋼板からなるか、または複数の前記電磁鋼板が前記軸方向に積層されてなり、
    　前記第２工程において、前記ロータコアの外側から所定の磁場を印加して、前記磁石に吸引力を発生させることで、前記磁石挿入孔の前記第３の内壁面に前記磁石を当接させるか、
    　または、前記ロータコアの外側から所定の磁場を印加して、前記磁石に反発力を発生させることで、前記磁石挿入孔の前記第４の内壁面に前記磁石を当接させることを特徴とするロータの製造方法。
  7. 　請求項１または２に記載のロータと、
    　前記ロータと前記径方向に所定の間隔をあけて配置されたステータと、を少なくとも備えたことを特徴とするＩＰＭモータ。
  8. 　請求項７に記載のＩＰＭモータにおいて、
    　前記ステータと前記ロータとの前記径方向の間隔が、前記周方向に沿って周期的に変化していることを特徴とするＩＰＭモータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63140645A (ja) * 1986-12-03 1988-06-13 Fuji Electric Co Ltd 永久磁石付回転子
JP2002010541A (ja) * 2000-06-16 2002-01-11 Fanuc Ltd 同期電動機のロータ
JP2016039676A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 トヨタ紡織株式会社 回転電機のロータコア及びその製造方法
JP2021097527A (ja) * 2019-12-18 2021-06-24 株式会社ミツバ ブラシレスモータ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63140645A (ja) * 1986-12-03 1988-06-13 Fuji Electric Co Ltd 永久磁石付回転子
JP2002010541A (ja) * 2000-06-16 2002-01-11 Fanuc Ltd 同期電動機のロータ
JP2016039676A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 トヨタ紡織株式会社 回転電機のロータコア及びその製造方法
JP2021097527A (ja) * 2019-12-18 2021-06-24 株式会社ミツバ ブラシレスモータ

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