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公開番号2021072754
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210506
出願番号2019200048
出願日20191101
発明の名称ロータコア
出願人アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
代理人個人,個人
主分類H02K 1/27 20060101AFI20210409BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】永久磁石が破損するのを防止することが可能なロータコアを提供する。
【解決手段】このロータコア4に備えられる積層コア4bは、磁石収容部10と連続的に形成され、軸方向(積層方向)から見て永久磁石5の長手方向において磁石収容部10と隣り合うように設けられている空隙部11を含む。また、積層コア4bは、積層方向から見て、空隙部11と磁石収容部10との間において、側面5d(空隙部側配置側面)のうち角部5e(一方角部)を含む領域5fに対して長手方向に対向する位置に設けられる移動規制部7を含む。そして、接着材6(固定部材)は、永久磁石5の側面5dと移動規制部7との間において、永久磁石5の短手方向において規制部頂点7dと角部5eとの間に位置し、かつ、長手方向に沿った厚みTが移動規制部7と側面5dとの距離の最短距離D1minよりも大きい厚肉部6dを含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
複数の電磁鋼板が積層され、前記電磁鋼板の積層方向に延びる磁石収容部を有する積層コアと、
前記磁石収容部に配置され、前記積層方向から見て長方形形状を有する永久磁石と、
前記磁石収容部に配置され、前記永久磁石を前記磁石収容部内において固定する固定部材と、を備え、
前記積層コアは、前記磁石収容部と連続的に形成され、前記積層方向から見て前記永久磁石の長手方向において前記磁石収容部と隣り合うように設けられている空隙部と、前記永久磁石のうち前記空隙部に面する側面を空隙部側配置側面とし、前記積層方向から見て、前記空隙部と前記磁石収容部との間において、前記空隙部側配置側面のうち一方の角部である一方角部を含む領域に対して前記長手方向に対向する位置に設けられ、前記永久磁石の移動を規制する移動規制部と、を含み、
前記移動規制部のうち、前記空隙部側配置側面との距離が最短距離となる部位を規制部頂点とし、
前記固定部材は、前記永久磁石の前記空隙部側配置側面と前記移動規制部との間において、前記永久磁石の短手方向において前記規制部頂点と前記一方角部との間に位置し、かつ、前記長手方向に沿った厚みが前記最短距離よりも大きい厚肉部を含む、ロータコア。
続きを表示(約 910 文字)【請求項2】
前記移動規制部は、前記積層方向から見て、前記永久磁石の前記一方角部と前記長手方向に沿って対向するように設けられ、前記固定部材の前記厚肉部が配置されるとともに前記永久磁石とは反対側に窪む凹部と、前記規制部頂点を含むとともに前記積層方向から見て前記永久磁石側に突出する凸部と、を含む、請求項1に記載のロータコア。
【請求項3】
前記永久磁石の前記空隙部側配置側面と前記凹部との間の前記長手方向に沿った距離の最大値は、前記最短距離よりも大きい、請求項2に記載のロータコア。
【請求項4】
前記凹部は、前記積層方向から見て、湾曲形状を有している、請求項2または3に記載のロータコア。
【請求項5】
前記凸部は、前記積層方向から見て、湾曲形状を有している、請求項2〜4のいずれか1項に記載のロータコア。
【請求項6】
前記永久磁石は、前記積層方向から見て、径方向に垂直な方向に対して前記長手方向が傾斜するように配置され、
前記一方角部は、前記永久磁石の複数の前記角部のうちの、少なくとも径方向外側に設けられる前記角部である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のロータコア。
【請求項7】
前記空隙部は、前記永久磁石の前記長手方向において前記磁石収容部の両側に設けられており、
前記移動規制部は、前記磁石収容部の両側に設けられる前記空隙部の各々と、前記永久磁石との間に設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のロータコア。
【請求項8】
前記移動規制部は、前記永久磁石の短手方向の一方側における前記永久磁石の2つの前記角部、または、前記永久磁石の前記短手方向の他方側における前記永久磁石の2つの前記角部のうちのいずれか一方に対して前記長手方向に対向する位置に設けられている、請求項7に記載のロータコア。
【請求項9】
前記固定部材は、熱によって発泡する発泡剤を有し、前記発泡剤が発泡することによって膨張する発泡性接着材を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載のロータコア。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータコアに関する。
続きを表示(約 6,500 文字)【背景技術】
【0002】
従来、永久磁石を備えるロータコアが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
上記特許文献1には、磁石収容部に磁石が収納されるコアを備える回転子が開示されている。回転子の回転軸方向から見て、磁石の長手方向における磁石の両側には、磁石収容部と連続的に形成されている空隙部(フラックスバリア)が設けられている。また、空隙部と磁石収容部との間には、磁石の角部に対応する位置において磁石の移動を規制する移動規制部が設けられている。また、磁石収容部には、コアと磁石とを接着(固定)する接着シートが設けられている。接着シートは、回転軸方向から見て、磁石の長手方向に対応する側面に沿って設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2018−67978号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1には明記されていないが、接着シート等の固定部材は、コア(積層コア)と磁石(永久磁石)との当接を防止するために、回転軸方向から見て、永久磁石の長手方向の側面に対応する位置から永久磁石の角部とコア(移動規制部)との間に対応する位置まで延びている場合がある。この場合、コアの回転による遠心力、および、温度変化による熱応力等により、永久磁石の角部を起点に長手方向に固定部材が破損することがある。このため、破損した固定部材の破片等(角部から移動規制部に延びる部分)が、移動規制部と磁石との間の隙間を通って空隙部に移動して飛散する場合がある。この場合、固定部材が破損した箇所は、磁石とコア(移動規制部)との間に固定部材が設けられていない状態となるため、コアと磁石とが当接する場合があるという不都合がある。このため、上記特許文献1に記載のロータコアでは、コア(積層コア)と磁石(永久磁石)との当接に起因して磁石が破損するという問題点がある。
【0006】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、永久磁石が破損するのを防止することが可能なロータコアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるロータコアは、複数の電磁鋼板が積層され、電磁鋼板の積層方向に延びる磁石収容部を有する積層コアと、磁石収容部に配置され、積層方向から見て長方形形状を有する永久磁石と、磁石収容部に配置され、永久磁石を磁石収容部内において固定する固定部材と、を備え、積層コアは、磁石収容部と連続的に形成され、積層方向から見て永久磁石の長手方向において磁石収容部と隣り合うように設けられている空隙部と、永久磁石のうち空隙部に面する側面を空隙部側配置側面とし、積層方向から見て、空隙部と磁石収容部との間において、空隙部側配置側面のうち一方の角部である一方角部を含む領域に対して長手方向に対向する位置に設けられ、永久磁石の移動を規制する移動規制部と、を含み、移動規制部のうち、空隙部側配置側面との距離が最短距離となる部位を規制部頂点とし、固定部材は、永久磁石の空隙部側配置側面と移動規制部との間において、永久磁石の短手方向において規制部頂点と一方角部との間に位置し、かつ、長手方向に沿った厚みが上記最短距離よりも大きい厚肉部を含む。
【0008】
この発明の一の局面によるロータコアでは、上記のように、固定部材は、永久磁石の短手方向において規制部頂点と一方角部との間に位置し、かつ、長手方向に沿った厚みが上記最短距離よりも大きい厚肉部を含む。これにより、永久磁石の角部を起点に固定部材が長手方向に沿って割れた(欠けた)場合でも、固定部材の厚肉部が、空隙部側配置側面とと規制部頂点との間に引っ掛かって上記最短距離の箇所を通過することができないので、固定部材の破片等が上記最短距離の箇所を通過して空隙部に移動するとともに飛散するのを防止することができる。その結果、固定部材の破損に起因して永久磁石と積層コアとの間に固定部材が設けられていない箇所が生じるのを防止することができる。これにより、積層コアと永久磁石とが当接するのを防止することができるので、永久磁石が破損するのを防止することができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、永久磁石が破損するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本実施形態による回転電機の構成を示す断面図である。
本実施形態による積層コア(ロータコア)の部分拡大平面図である。
図2の永久磁石(径方向永久磁石)の近傍の部分拡大図である。
図3の移動規制部および永久磁石の角部の近傍の部分拡大図である。
本実施形態による接着材の構成を示す断面図である。
図2の永久磁石(周方向永久磁石)の近傍の部分拡大図である。
本実施形態の変形例による接着シートの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0012】
[本実施形態]
図1〜図6を参照して、本実施形態によるロータコア4について説明する。
【0013】
本明細書では、「軸方向」とは、ロータ1(ロータコア4)の回転軸線Cに沿った方向を意味し、図中のZ方向を意味する。また、「径方向」とは、ロータ1(ロータコア4)の径方向(R1方向またはR2方向)を意味し、「周方向」は、ロータ1(ロータコア4)の周方向(E1方向またはE2方向)を意味する。なお、軸方向は、特許請求の範囲の「積層方向」の一例である。また、本明細書において、単に「永久磁石5」と記載しているものは、径方向永久磁石5aおよび周方向永久磁石5bに共通した内容である。
【0014】
図1に示すように、回転電機100は、ロータ1とステータ2とを備える。また、ロータ1およびステータ2は、それぞれ、円環状に形成されている。そして、ロータ1は、ステータ2の径方向内側に対向して配置されている。すなわち、本実施形態では、回転電機100は、インナーロータ型の回転電機として構成されている。また、ロータ1(ロータコア4)の径方向内側には、シャフト3が配置されている。シャフト3は、ギア等の回転力伝達部材を介して、エンジンや車軸等に接続されている。たとえば、回転電機100は、モータ、ジェネレータ、または、モータ兼ジェネレータとして構成されており、車両に搭載されるように構成されている。
【0015】
また、ロータ1は、ロータコア4を含む。ロータコア4は、複数の電磁鋼板4aが積層され、電磁鋼板4aの積層方向に延びる磁石収容部10(図2参照)を有する積層コア4b(図2参照)を備える。また、ロータコア4は、積層コア4bの磁石収容部10に挿入される永久磁石5(図2参照)を備える。磁石収容部10は、積層コア4bに複数設けられている。すなわち、回転電機100は、埋込永久磁石型モータ(IPMモータ:Interior Permanent Magnet Motor)として構成されている。
【0016】
図2に示すように、永久磁石5は、積層コア4b(ロータコア4)の軸方向から見て長方形形状を有している。たとえば、永久磁石5は、磁化方向(着磁方向)が短手方向となるように構成されている。
【0017】
また、永久磁石5は、軸方向から見て、径方向に垂直な方向(周方向)に対して長手方向が傾斜するように配置される径方向永久磁石5aを含む。また、永久磁石5は、軸方向から見て、径方向に垂直な方向(周方向)に対して長手方向が沿うように配置される周方向永久磁石5bを含む。なお、互いに隣接する2つの径方向永久磁石5aは、V字状に配置されている。また、周方向永久磁石5bは、互いに隣接する2つの径方向永久磁石5aの間に配置されている。なお、永久磁石5(磁石収容部10)の配置は、これに限られない。また、以下では、単に長手方向および短手方向と記載した場合は、それぞれ、軸方向から見た永久磁石5の長手方向および短手方向を意味することとする。
【0018】
また、ステータ2は、ステータコア2aと、ステータコア2aに配置された図示しないコイルとを含む。ステータコア2aは、たとえば、複数の電磁鋼板2b(珪素鋼板)が軸方向に積層されており、磁束を通過可能に構成されている。コイルは、外部の電源部に接続されており、電力(たとえば、3相交流の電力)が供給されるように構成されている。そして、コイルは、電力が供給されることにより、磁界を発生させるように構成されている。また、ロータ1およびシャフト3は、コイルに電力が供給されない場合でも、エンジン等の駆動に伴って、ステータ2に対して回転するように構成されている。なお、コイルは、ステータコア2aの全周に亘って配置されている。
【0019】
また、ロータコア4は、磁石収容部10に配置され、永久磁石5を磁石収容部10において固定する接着材6(図4の斜線部分参照)を備える。接着材6は、軸方向から見て、磁石収容部10において永久磁石5を取り囲むように設けられている。なお、接着材6は、特許請求の範囲の「固定部材」および「発泡性接着材」の一例である。
【0020】
ここで、本実施形態では、接着材6は、熱によって発泡する発泡剤6a(図5参照)を含み、発泡剤6aが発泡することによって膨張するように構成されている。具体的には、接着材6は、たとえば、発泡剤6aとしての複数のカプセル体が、熱硬化性樹脂6b(図5参照)に配合されて形成されている固定層6c(図5参照)を含む。発泡剤6aは、発泡温度T1以上に加熱されることにより、カプセル体の体積が膨張するように構成されている。固定層6cは、加熱されることにより厚みが増大する。これにより、固定層6cは、加熱された際に、発泡剤6aが発泡することにより、永久磁石5と積層コア4bとの間の隙間C1(図4参照)を埋めるように膨張する。
【0021】
また、熱硬化性樹脂6bは、発泡温度T1よりも高い温度である硬化温度T2以上に加熱されることにより、硬化するように構成されている。固定層6cを構成する熱硬化性樹脂6bは、たとえば、エポキシ樹脂である。そして、固定層6cは、加熱された際に、熱硬化性樹脂6bが硬化することにより、永久磁石5と積層コア4bとを接着して永久磁石5を固定するように構成されている。また、本実施形態では、接着材6は、固定層6cのみの単層構造を有している。なお、この場合、永久磁石5の表面には、図示しない絶縁被膜が設けられている。
【0022】
また、図2に示すように、積層コア4bは、軸方向から見て、永久磁石5の長手方向において磁石収容部10と隣り合うように設けられている空隙部11を含む。空隙部11は、磁石収容部10と連続的に形成されている。すなわち、互いに連続して設けられる磁石収容部10と空隙部11とにより、1つの開口(孔)が形成されている。また、空隙部11は、たとえば、ロータコア4を通る磁束を通過させないために設けられるフラックスバリアとしての機能を有する。なお、空隙部11は、積層コア4bを冷却するために設けられているものであってもよい。
【0023】
また、空隙部11は、永久磁石5の長手方向において磁石収容部10の両側に設けられている。言い換えると、磁石収容部10(永久磁石5)は、長手方向において、空隙部11に挟まれるように設けられている。
【0024】
また、図3に示すように、積層コア4bは、軸方向から見て、空隙部11と磁石収容部10との間において、永久磁石5の側面5dのうち一方の角部5cである角部5eを含む領域5fに対して長手方向に対向する位置に設けられる移動規制部7を含む。移動規制部7は、永久磁石5の移動を規制する機能を有する。なお、移動規制部7は、積層コア4bのうちの一部によって形成された部分である。また、側面5dとは、永久磁石5のうち空隙部11に面する側面である。なお、側面5dおよび角部5eは、それぞれ、特許請求の範囲の「空隙部側配置側面」および「一方角部」の一例である。
【0025】
ここで、図4に示すように、移動規制部7のうち、側面5dとの距離が最短距離D1minとなる部位を規制部頂点7dとする。そして、本実施形態では、接着材6は、永久磁石5の側面5dと移動規制部7との間において、永久磁石5の短手方向において規制部頂点7dと角部5eとの間に位置し、かつ、長手方向に沿った厚みTが最短距離D1minよりも大きい厚肉部6dを含む。具体的には、厚肉部6dの長手方向に沿った最大厚みTmaxは、最短距離D1minの2倍程度である。
【0026】
また、移動規制部7は、軸方向から見て、永久磁石5の角部5eと長手方向に沿って対向するように設けられ、永久磁石5とは反対側(図4ではR2方向側)に窪む凹部7aを含む。凹部7aには、接着材6の厚肉部6dが配置されている。言い換えると、凹部7aと永久磁石5の側面5dとの間に厚肉部6dが配置(収容)されている。また、移動規制部7は、規制部頂点7dを含むとともに軸方向から見て永久磁石5側に突出する凸部7bを含む。具体的には、凹部7aと凸部7bとは、互いに連続するように設けられている。また、凹部7aのうちの永久磁石5から最も離間する部分である底部7cは、凸部7bのうちの最も永久磁石5側(図4ではR1方向側)の部分である規制部頂点7dよりも、永久磁石5から離間して(R2方向側に)設けられている。
【0027】
また、永久磁石5の側面5dと凹部7aとの間の長手方向に沿った距離D2の最大値D2maxは、最短距離D1minよりも大きい。具体的には、距離D2の最大値D2maxとは、凹部7aの底部7cと、永久磁石5の側面5dとの間の長手方向に沿った距離である。ここで、接着材6は、永久磁石5と移動規制部7との間の隙間C1を埋め尽くすように設けられているので、距離D2の最大値D2maxは、厚肉部6dの最大厚みTmaxと略等しい。
【0028】
また、本実施形態では、凹部7aは、軸方向から見て、湾曲形状を有している。具体的には、凹部7aは、軸方向から見て、永久磁石5とは反対側(図4ではR2方向側)に凸の弧形状を有している。また、永久磁石5と凹部7aとの間に設けられる接着材6は、永久磁石5と凹部7aとの間の隙間C1を埋め尽くすように膨張するので、凹部7aと同様に、軸方向から見て、湾曲形状(弧形状)を有している。
【0029】
また、凸部7bは、軸方向から見て、湾曲形状を有している。具体的には、凸部7bは、軸方向から見て、永久磁石5側(図4ではR1方向側)に凸の弧形状を有している。
【0030】
また、本実施形態では、図3に示すように、角部5eは、永久磁石5(径方向永久磁石5a)の複数(4つ)の角部5cのうち、少なくとも径方向外側に設けられる角部5cである。言い換えると、永久磁石5(径方向永久磁石5a)に設けられる径方向外側の2つの角部5cのうちの少なくとも一方は、角部5eである。
(【0031】以降は省略されています)

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