JP2001157396A - 回転電機の回転子及び回転子コアの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、漏れ磁束と剛性強度のバランスを
とりつつ、製造を簡単にすることを目的とするものであ
る。 【解決手段】 永久磁石の磁束の短絡を低減するための
短絡防止部１７が打ち抜かれている第１の磁性鋼板１１
と、短絡防止部１７に対応する部分に連結部１２ａが形
成されている第２の磁性鋼板１２とを、所定の割合で交
互に積み重ね、かつ積みかしめ突起部１５により軸方向
に一体化することにより回転子コアを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばエレベー
タの巻上機モータ等に使用され、磁極に永久磁石が設け
られているインナーロータ形の回転電機の回転子及びそ
の回転子コアの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２０は例えば特開平１０−１３６５９
４号公報に示された従来の回転電機の回転子を示す分解
斜視図である。図において、円筒状の回転子コア１は、
磁性鋼板からなる複数のコア部材２を積層することによ
り構成されている。回転子コア１には、軸方向へ延びる
磁石挿入穴３及びコア側リベット挿入穴４がそれぞれ４
つずつ設けられている。また、回転子コア１の中心部に
は、軸方向へ延びるコア側軸穴５が設けられている。

【０００３】４つの磁石挿入穴３には、板状の永久磁石
６がそれぞれ挿入される。回転子コア１の軸方向両端部
には、円板状の一対の端板７が接合されている。これら
の端板７には、コア側リベット挿入穴４に連続する４つ
の端板側リベット挿入穴７ａと、コア側軸穴５に連続す
る端板側軸穴７ｂが設けられている。コア側及び端板側
リベット挿入穴４，７ａには、回転子コア１及び端板７
を一体化するための４本のリベット８が挿通されてい
る。リベット８の両端部は、端板７にそれぞれ固定され
ている。

【０００４】このような回転子を有する回転電機におい
ては、回転子の外周側に設けられた固定子（図示せず）
に交流電流を流し、固定子側に回転磁界を発生させるこ
とにより、その回転磁界と磁極である永久磁石６との相
互作用により回転子にトルクが作用し、回転子が回転さ
れる。

【０００５】回転子の回転時には、各部材に遠心力が作
用するほか、前述の固定子と回転子との相互作用により
回転方向のトルク及び半径方向の電磁力が作用する。こ
れらの力に抗して回転子を保持するため、回転子コア１
の各部において、ある程度の強度を持たせており、かつ
端板７及びリベット８により補強している。

【０００６】次に、図２１は従来のコア部材２の一例を
示す正面図である。磁石挿入穴３は、永久磁石６が挿入
される磁石挿入部３ａと、その両端に連続して形成され
半径方向へ延びるバリア部３ｂとを有している。バリア
部３ｂは、空隙を形成し、互いに隣接する永久磁石６間
で回転子コア１自体により磁束流が短絡するのを阻止し
ている。これにより、永久磁石６の磁束が固定子巻線
（図示せず）との間に集中して通り、永久磁石６と固定
子巻線との間の磁束密度が大きくなり、モータの回転効
率及び回転トルクが向上される。

【０００７】また、隣接する磁石挿入穴３のバリア部３
ｂ間には、半径方向へ延びる連結部２ａが形成されてい
る。さらに、バリア部３ｂ及び連結部２ａの半径方向外
側には、ブリッジ部２ｂが形成されている。これらの連
結部２ａ及びブリッジ部２ｂは、磁性鋼板からなるコア
部材２の一部であるため、それらの大きさが小さい程、
隣接する永久磁石６間の磁束の短絡を低減し、モータの
回転効率及び回転トルクを向上させられることになる。

【０００８】しかし、その反面、連結部２ａ及びブリッ
ジ部２ｂを小さくすると、回転子コア１の剛性強度が低
下し、回転時の遠心力により回転子コア１が変形し易く
なってしまう。

【０００９】ここで、軸方向の端部付近に位置するコア
部材２においては、端板７との距離が近いため、リベッ
ト８による補強効果が大きく、連結部２ａ及びブリッジ
部２ｂの負担する力も小さくて済む。これに対し、軸方
向の中心付近に位置するコア部材２においては、端板７
との距離が遠くなり、リベット８には曲げの力が働くの
で、補強部材としての効果は小さくなる。この結果、永
久磁石６及び磁極頭部を保持するために連結部２ａ及び
ブリッジ部２ｂの負担する力が大きくなる。

【００１０】また、永久磁石６に作用する力は、軸方向
で一様に磁極頭部に伝達されるとは限らず、例えば磁石
挿入穴３の工作誤差などにより軸方向中心付近のみで永
久磁石６と磁極頭部とが接触している場合には、連結部
２ａ及びブリッジ部２ｂにかかる力はさらに増大してし
まう。これに対し、連結部２ａ及びブリッジ部２ｂの幅
を大きくすると、上述のように漏れ磁束が多くなり、効
率低下につながってしまう。従って、連結部２ａ及びブ
リッジ部２ｂの幅を制約しつつ、軸方向で均等な補強を
行う必要がある。

【００１１】これを解決するため、例えば特開平５−２
３６６８４号公報には、バリア部３ｂに接着性の充填材
を充填し、この部分の剛性強度を高める方法が示されて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の回転電機の回転子においては、連結部２ａ及び
ブリッジ部２ｂの幅を制約しつつ、軸方向に均等かつ十
分な補強を行うのが難しく、特に大形化、高速化によっ
て遠心力や電磁力が増大すると、その対策もさらに難し
くなってしまう。また、バリア部３ｂに充填材を充填す
る方法では、製造に手間がかかってしまう。

【００１３】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、漏れ磁束と剛
性強度のバランスを容易にとることができ、かつ製造を
簡単にすることができる回転電機の回転子及び回転子コ
アの製造方法を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る回
転電機の回転子は、軸方向に延びる複数の磁石挿入穴が
設けられている回転子コアと、磁石挿入穴内に挿入され
ている複数の永久磁石とを備えたものにおいて、回転子
コアは、永久磁石の磁束の短絡を低減するための短絡防
止部と磁石挿入穴とが打ち抜かれ、磁石挿入穴の半径方
向外側に磁極頭部が形成されている第１の磁性鋼板と、
磁石挿入穴が打ち抜かれ、短絡防止部に対応する部分に
連結部が形成されている第２の磁性鋼板とを、所定の割
合で交互に積み重ね、かつ少なくとも一部が磁石挿入穴
よりも半径方向外側に設けられた軸方向結合手段により
軸方向に一体化することにより構成されているものであ
る。

【００１５】請求項２の発明に係る回転電機の回転子
は、第２の磁性鋼板の磁石挿入穴よりも半径方向外側
に、磁石挿入穴に連続した短絡防止穴を設けたものであ
る。

【００１６】請求項３の発明に係る回転電機の回転子
は、第２の磁性鋼板の板厚をｔ、連続して積層された第
２の磁性鋼板の枚数をｎとしたとき、永久磁石とその着
磁方向における短絡防止穴の周縁部との最短距離Ｌを、
Ｌ≧（ｎ×ｔ）／２としたものである。

【００１７】請求項４の発明に係る回転電機の回転子
は、磁石挿入穴の軸方向両端部に封止手段を設け、回転
子コアと封止手段とにより永久磁石の外周部全体を覆う
ようにしたものである。

【００１８】請求項５の発明に係る回転電機の回転子
は、短絡防止部を極間に設けたものである。

【００１９】請求項６の発明に係る回転電機の回転子
は、極間にｑ軸磁路を設けたものである。

【００２０】請求項７の発明に係る回転電機の回転子
は、各磁極の永久磁石を回転子コアの周方向に複数に分
割し、第１の磁性鋼板では各磁極の永久磁石間に隙間を
設け、第２の磁性鋼板では各磁極の磁石挿入穴間にブリ
ッジ部を形成したものである。

【００２１】請求項８の発明に係る回転電機の回転子
は、各磁極の永久磁石及び磁石挿入穴を回転子コアの半
径方向に複数に分割したものである。

【００２２】請求項９の発明に係る回転電機の回転子
は、互いに軸方向に嵌合される軸方向結合手段としての
積みかしめ用突起部を、第１及び第２の磁性鋼板にそれ
ぞれ設けたものである。

【００２３】請求項１０の発明に係る回転電機の回転子
は、回転子コアを軸方向に貫通し、回転子コアに対して
固定されているリベットを、軸方向結合手段として用い
たものである。

【００２４】請求項１１の発明に係る回転電機の回転子
は、第１及び第２の磁性鋼板間に設けられた接着剤を、
軸方向結合手段として用いたものである。

【００２５】請求項１２の発明に係る回転電機の回転子
は、第１の磁性鋼板よりも強度の高い第２の磁性鋼板を
用いたものである。

【００２６】請求項１３の発明に係る回転電機の回転子
は、第１及び第２の磁性鋼板を同一の材料で構成したも
のである。

【００２７】請求項１４の発明に係る回転子コアの製造
方法は、それぞれ板状の鉄心材料に対して打ち抜き加工
を施す複数の共通ステージ、第１の選択ステージ及び第
２の選択ステージを有する製造ライン上に鉄心材料を通
過させるとともに、第１及び第２の選択ステージでの加
工を所定の割合で選択的に行うことにより、永久磁石の
磁束の短絡を低減するための短絡防止部と磁石挿入穴と
が打ち抜かれ、磁石挿入穴の半径方向外側に磁極頭部が
形成されている第１の磁性鋼板と、磁石挿入穴が打ち抜
かれ、短絡防止部に対応する部分に連結部が形成されて
いる第２の磁性鋼板とを、所定の割合で連続的に形成す
る工程、及び第１及び第２の磁性鋼板を所定の割合で交
互に積み重ね軸方向に一体化する工程を含むものであ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による回
転電機の回転子の回転子コアを示す斜視図である。

【００２９】図において、回転子コアは、第１の磁性鋼
板１１と第２の磁性鋼板１２とを所定の割合で交互に積
み重ねて構成されている。この例では、第１の磁性鋼板
１１複数枚に対して第２の磁性鋼板１２を１枚ずつ介在
させている。回転子コアの中心には、軸方向へ延びる軸
穴１３が設けられている。また、回転子コアには、軸方
向へ延びる４つの磁石挿入穴１４が設けられている。

【００３０】さらに、第１及び第２の磁性鋼板１１，１
２には、軸方向結合手段としての複数の積みかしめ用突
起部１５がそれぞれ設けられている。第１及び第２の磁
性鋼板１１，１２は、積みかしめ用突起部１５が互いに
軸方向に嵌合されることにより軸方向に一体化される。
また、積みかしめ用突起部１５は、軸穴１３と各磁石挿
入穴１４との間、及び各磁石挿入穴１４の半径方向外側
に設けられている。

【００３１】次に、図２は図１の磁石挿入穴１４に永久
磁石１６が挿入された状態の第１の磁性鋼板の断面図、
図３は図１の磁石挿入穴１４に永久磁石１６が挿入され
た状態の第２の磁性鋼板１２の断面図、図４は図２のＩ
Ｖ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は図２のＶ−Ｖ線に沿う
断面図である。

【００３２】図において、磁石挿入穴１４には、それぞ
れ板状の永久磁石１６が挿入されている。第１の磁性鋼
板１１は、軸穴１３及び磁石挿入穴１４に加えて、永久
磁石１６の磁束の短絡を低減する短絡防止部１７が円板
から打ち抜かれて製造される。短絡防止部１７は、隣接
する磁石挿入穴１４間（極間）を略扇形に打ち抜くこと
により設けられている。

【００３３】また、第１の磁性鋼板１１は、軸穴１３の
周囲に位置するコアバック部１１ａと、磁石挿入穴１４
の半径方向外側に位置する磁極頭部１１ｂと、磁石挿入
穴１４と短絡防止部１７との間に残されたブリッジ部１
１ｃとを有している。磁極頭部１１ｂは、ブリッジ部１
１ｃを介してコアバック部１１ａに接続されている。軸
穴１３には、回転子軸１８が挿通されている。

【００３４】第２の磁性鋼板１２は、第１の磁性鋼板１
１における短絡防止部１７が打ち抜かれておらず、その
部分に対応する部分に連結部１２ａが残されている。

【００３５】次に、動作について説明する。図６は図２
の第１の磁性鋼板１１に発生する磁束を示す説明図、図
７は図３の第２の磁性鋼板１２に発生する磁束を示す説
明図である。第１の磁性鋼板１１の各磁極頭部１１ｂに
は、トルク接線力Ｆｔ及び遠心力や電磁力による力Ｆｒ
が作用する。１枚ずつの第１の磁性鋼板１１に作用する
これらの力は、軸方向結合手段である積みかしめ用突起
部１５により隣接する第１又は第２の磁性鋼板１１，１
２に順次伝達される。

【００３６】ここで、磁極頭部１１ｂはブリッジ部１１
ｃで内径側に連結されているため、永久磁石１６の作る
磁束の一部は、固定子側へ向かう有効磁束２１ではな
く、ブリッジ部１１ｃを通って短絡する短絡磁束２２と
なってしまう。この短絡磁束２２はトルク発生に寄与し
ないため、ブリッジ部１１ｃをなるべく薄肉設計とし、
短絡磁束２２を減少させることが望ましい。但し、ブリ
ッジ部１１ｃを薄肉設計とすると、機械的強度が低下
し、回転電機のトルクや回転速度が制限されることにな
ってしまう。

【００３７】これに対し、実施の形態１では、回転子コ
ア全体としての機械的強度を保つために第１の磁性鋼板
１１の間に第２の磁性鋼板１２を介在させている。第２
の磁性鋼板１２では、短絡防止部１７が打ち抜かれてお
らず、その部分に連結部１２ａが形成されているため、
第１の磁性鋼板１１に作用する力を積みかしめ用突起部
１５により第２の磁性鋼板１２に伝達することにより、
回転子コア全体としての機械的強度が保たれる。

【００３８】但し、第２の磁性鋼板１２の連結部１２ａ
は磁束の通路ともなるため、第２の磁性鋼板１２に発生
する短絡磁束２２は第１の磁性鋼板１１における短絡磁
束２２よりも増大する。従って、第２の磁性鋼板１２の
枚数は、第１の磁性鋼板１１の枚数よりも少なくする必
要があり、強度確保のために必要な最少枚数とするのが
好ましい。

【００３９】これらの条件を考慮し、第１及び第２の磁
性鋼板１１，１２を組み合わせて回転子コアを構成する
ことにより、薄肉のブリッジ部１１ｃが負担する力を軽
減し、トルクや遠心力に対して機械的強度を向上させる
ことができる。また、第１の磁性鋼板１１とは連結部１
２ａの部分のみ異なる第２の磁性鋼板１２を介在させる
だけであるため、漏れ磁束と剛性強度のバランスを容易
にとることができ、かつ製造も簡単である。

【００４０】なお、実施の形態１では、連続して設けら
れる第２の磁性鋼板１２の枚数を１枚としているが、漏
れ磁束と剛性強度とのバランスの許す範囲であれば、２
枚以上であってもよい。

【００４１】また、第１及び第２の磁性鋼板１１，１２
の材料は、同一であっても異なっていてもよい。同一材
料で構成すれば、コストを低減でき、製造も容易であ
る。また、異なる材料で構成する場合、主に強度部材と
して作用する第２の磁性鋼板１２は、第１の磁性鋼板１
１より強度の高い材料で構成するのが好ましい。一方、
第１の磁性鋼板１１は、強度面よりもむしろできるだけ
磁気特性の優れた材料で構成するのが好ましい。

【００４２】実施の形態２．次に、図８はこの発明の実
施の形態２による回転子の第２の磁性鋼板での断面図、
図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図であり、第１の
磁性鋼板１１は実施の形態１と同様である。図におい
て、第２の磁性鋼板３１は、第１の磁性鋼板１１におけ
る短絡防止部１７が打ち抜かれておらず、その部分に対
応する部分に連結部３１ａが残されている。第２の磁性
鋼板３１の磁石挿入穴１４よりも半径方向外側には、磁
石挿入穴１４に連続した短絡防止穴３１ｂが設けられて
いる。他の構成は、実施の形態１と同様である。

【００４３】このような回転子コアでは、第２の磁性鋼
板３１の有効磁束の通路上に短絡防止穴３１ｂが設けら
れているため、永久磁石１６から出た磁束は、第２の磁
性鋼板３１の部分では第２の磁性鋼板３１を通過せず、
図９の矢印に示すように、隣接する第１の磁性鋼板１１
を通過することになる。これにより、連結部３１ａを通
る第２の磁性鋼板３１における短絡磁束を大幅に減少さ
せることができる。

【００４４】ここで、図８に示したような第２の磁性鋼
板３１における磁路は、磁束が短絡防止穴３１ｂを通過
する場合の磁気抵抗と、磁束が隣接する第１の磁性鋼板
１１を通過する場合の磁気抵抗との関係により決まる。
多くの磁束が第１の磁性鋼板１１を通過し有効磁束とな
るようにするためには、短絡防止穴３１ｂの大きさを次
のように決めればよい。

【００４５】即ち、第２の磁性鋼板３１の板厚をｔ、連
続して積層された第２の磁性鋼板３１の枚数をｎとした
とき、永久磁石１６とその着磁方向における短絡防止穴
３１ｂの周縁部との最短距離Ｌを、Ｌ≧（ｎ×ｔ）／２
とするのが望ましい。

【００４６】また、実施の形態２では、短絡防止穴３１
ｂが外径側で開放されていないため、回転子コアの軸方
向両端部に適当な封止手段を設ければ、永久磁石１６は
回転子コアと封止手段とにより外周部全体が覆われてい
ることになる。即ち、永久磁石１６は、回転子コアの外
部に露出しておらず、外気から遮断された磁石挿入穴１
４内に収容されている。このため、例えばネオジウム系
材料などの酸化しやすい材料で永久磁石１６が構成され
ている場合でも、永久磁石１６の酸化による劣化を防止
することができる。

【００４７】実施の形態３．次に、図１０はこの発明の
実施の形態３による回転子の第１の磁性鋼板での断面
図、図１１は図１０の回転子の第２の磁性鋼板での断面
図である。この例では、周方向に２分割された永久磁石
３２ａ，３２ｂが各磁極に設けられており、これに合わ
せて回転子コアには各磁極に２つずつ、合計８つの磁石
挿入穴３３が設けられている。

【００４８】第１の磁性鋼板３４は、軸穴１３の周囲に
位置するコアバック部３４ａと、磁石挿入穴３３の半径
方向外側に位置する磁極頭部３４ｂと、磁石挿入穴３３
と短絡防止部１７との間に残されたブリッジ部３４ｃと
を有している。磁極頭部３４ｂは、ブリッジ部３４ｃを
介してコアバック部３４ａに接続されている。

【００４９】また、第１の磁性鋼板３４においては、各
磁極の２つの磁石挿入穴３３間がつながっており、コア
バック部３４ａ側及び磁極頭部３４ｂ側からそれぞれ突
出した位置決め突起３４ｄにより区分けのみされてい
る。従って、永久磁石１６の挿入状態では、各磁極の永
久磁石１６間に隙間３５が生じている。この隙間３５に
より、永久磁石１６間で磁束が短絡するのが防止され
る。

【００５０】第２の磁性鋼板３６は、第１の磁性鋼板３
４における短絡防止部１７が打ち抜かれておらず、その
部分に対応する部分に連結部３６ａが残されている。ま
た、第２の磁性鋼板３６では、各磁極の２つの磁石挿入
穴３３間がブリッジ部３６ｂにより仕切られている。ブ
リッジ部３６ｂは、第１の磁性鋼板３４のブリッジ部３
４ｃとともに、磁極頭部３４ｂとコアバック部３４ａと
を連結している。他の構成は、実施の形態１と同様であ
る。

【００５１】このような回転子コアでは、連結部３６ａ
だけでなく、永久磁石３２ａ，３２ｂ間に設けたブリッ
ジ部３６ｂによっても磁極頭部３４ｂを保持することが
できるので、回転子コアの剛性強度をより高くすること
ができる。これは、磁極数が少ない回転電機の回転子で
は特に有効である。

【００５２】なお、実施の形態３では、各磁極における
永久磁石３２ａ，３２ｂの分割数を２としたが、工作性
等の制約の許す範囲であれば、３分割以上とすることも
できる。

【００５３】また、実施の形態３では、第１の磁性鋼板
３４に位置決め突起３４ｄを設けたが、第２の磁性鋼板
３６のブリッジ部３６ｂのみで永久磁石３２ａ，３２ｂ
を位置決めできれば、位置決め突起３４ｄは省略しても
よい。

【００５４】実施の形態４．次に、図１２はこの発明の
実施の形態４による回転子の第１の磁性鋼板での断面図
である。図において、第１の磁性鋼板３７は、軸穴１３
及び磁石挿入穴１４に加えて、永久磁石１６の磁束の短
絡を低減する短絡防止部３８が円板から打ち抜かれて製
造される。実施の形態４における短絡防止部３８は、磁
石挿入穴１４に連続して設けられ、磁石挿入穴１４の周
方向両端部から半径方向外側へ延びている。

【００５５】また、第１の磁性鋼板３７は、軸穴１３の
周囲に位置するコアバック部３７ａと、磁石挿入穴１４
の半径方向外側に位置する磁極頭部３７ｂと、磁極頭部
３７ｂとｑ軸通路３９との間を接続するブリッジ部３７
ｃとを有している。ブリッジ部３７ｃは、第１の磁性鋼
板３７の最外周部に設けられている。第２の磁性鋼板
は、実施の形態１又は２と同様である。

【００５６】このような短絡防止部３８を第１の磁性鋼
板３７に設けた場合、磁極間における磁束の通路、いわ
ゆるｑ軸通路３９が確保されるため、逆突極性を有する
ことになり、リラクタンストルクによる効率向上を図る
ことができる。

【００５７】実施の形態５．次に、図１３はこの発明の
実施の形態５による回転子の第１の磁性鋼板での断面
図、図１４は図１３の回転子の第２の磁性鋼板での断面
図である。この例では、半径方向に２分割された永久磁
石４１ａ，４１ｂが各磁極に設けられており、これに合
わせて回転子コアには各磁極に２つずつ、合計８つの磁
石挿入穴４２が設けられている。

【００５８】第１の磁性鋼板４３は、軸穴１３及び磁石
挿入穴４２に加えて、永久磁石４１ａ，４１ｂの磁束の
短絡を低減する短絡防止部４４が円板から打ち抜かれて
製造される。実施の形態５における短絡防止部４４は、
各磁石挿入穴４２に連続して設けられ、磁石挿入穴４２
の周方向両端部から半径方向外側へ延びている。

【００５９】また、第１の磁性鋼板４３は、軸穴１３の
周囲に位置するコアバック部４３ａと、磁石挿入穴４１
ａ，４１ｂの半径方向外側に位置する磁極頭部４３ｂ
と、磁極頭部４３ｂとｑ軸通路４７との間を接続するブ
リッジ部４３ｃ，４３ｄとを有している。ブリッジ部４
３ｃ，４３ｄは、第１の磁性鋼板４３の最外周部に設け
られている。

【００６０】第２の磁性鋼板４５は、第１の磁性鋼板４
３における短絡防止部４４が打ち抜かれておらず、その
部分に対応する部分に連結部４５ａが残されている。ま
た、第２の磁性鋼板４５の磁石挿入穴４２よりも半径方
向外側には、磁石挿入穴４２に連続した短絡防止穴４５
ｂが設けられている。さらに、第２の磁性鋼板４５で
は、各磁極の永久磁石４１ａ，４１ｂ間に隙間４６が形
成されている。

【００６１】このような回転子コアでは、第１の磁性鋼
板４３に磁極間における磁束の通路、いわゆるｑ軸通路
４７が確保されるため、逆突極性を有することになり、
リラクタンストルクによる効率向上を図ることができ
る。また、永久磁石４１ａ，４１ｂが回転子コアの半径
方向に分割されているため、根元側へ行く程、ブリッジ
部４３ｃ，４３ｄが支える遠心力が大きくなる。即ち、
ブリッジ部４３ｃに比べ、ブリッジ部４３ｄに加わる力
の方が大きくなり、強度設計的に厳しくなる。しかし、
第２の磁性鋼板４５により軸方向から遠心力に抗して保
持するので、より強固に構成することができる。

【００６２】なお、永久磁石の半径方向の分割数は、２
つに限定されるものではなく、工作性等の制約の許す範
囲で３分割以上としてもよい。

【００６３】実施の形態６．次に、図１５はこの発明の
実施の形態６による回転子の第１の磁性鋼板での断面
図、図１６は図１５の回転子の第２の磁性鋼板での断面
図、図１７は図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面
図である。この例では、第１及び第２の磁性鋼板１１，
１２に、各磁極頭部１１ｂの中央部を通り軸方向へ延び
るリベット挿入穴５１が設けられている。

【００６４】各リベット挿入穴５１には、他の軸方向結
合手段であるリベット５２が挿通されている。リベット
５２の両端部は、回転子コアに対して固定されている。
また、隣接する磁性鋼板１１，１２間は、さらに他の軸
方向結合手段である接着剤５３により接着されている。
他の構成は、実施の形態１と同様である。

【００６５】このような回転子コアでは、積みかしめ突
起部１５だけでなく、リベット５２及び接着剤５３によ
っても第１及び第２の磁性鋼板１１，１２が軸方向に結
合されているので、回転子コアをより強固に一体化する
ことができる。

【００６６】なお、実施の形態６では、３種類の軸方向
結合手段を用いたが、少なくとも磁極頭部１１ｂに作用
する力を隣接する磁性鋼板１１，１２に伝達できれば、
これらの手段のいずれか１つを選択して用いても、いず
れか２つを組み合わせて用いてもよく、さらには他の軸
方向結合手段を用いてもよい。

【００６７】実施の形態７．次に、図１８はこの発明の
実施の形態７による第１及び第２の磁性鋼板の製造装置
を示す概略の構成図、図１９は図１８の製造装置を通過
する鉄心材料の状態を示す平面図である。ここでは、実
施の形態２で示した第１及び第２の磁性鋼板１１，３１
の製造ラインを示している。製造ラインは、一直線状に
配列された第１ないし第５のステージ６１〜６５を有し
ている。

【００６８】これらのうち、第１、第２、第５のステー
ジ６１，６２，６５は、第１及び第２の磁性鋼板１１，
３１のいずれの製造時にも使用される共通ステージであ
る。また、第３のステージ６３は第１の磁性鋼板１１の
製造時のみ、第４のステージ６４は第２の磁性鋼板３１
の製造時のみ、それぞれ選択的に使用される第１及び第
２の選択ステージである。

【００６９】第１のステージ６１には、軸穴１３を打ち
抜くための軸穴加工部６１ａと、位置決め穴６６を打ち
抜くための位置決め穴加工部６１ｂとが設けられてい
る。これ以降の第２ないし第５のステージ６２〜６５に
は、位置決め穴６６に挿入される位置決めピン６７が設
けられている。第２のステージ６２には、積みかしめ用
突起部１５を形成するための突起加工部６２ａが設けら
れている。

【００７０】第３のステージ６３には、第１の磁性鋼板
１１における磁石挿入穴１４を打ち抜くための磁石穴加
工部６３ａと、短絡防止部１７を打ち抜くための短絡防
止部加工部６３ｂとが設けられている。第４のステージ
６４には、第２の磁性鋼板３１における磁石挿入穴１４
と短絡防止穴３１ｂとをまとめて打ち抜くための磁石穴
兼打抜部加工部６４ａが設けられている。第５のステー
ジ６５には、第１及び第２の磁性鋼板１１，３１の全体
を打ち抜くための外周加工部６５ａが設けられている。

【００７１】第１及び第２の磁性鋼板１１，３１を製造
する場合、図１９に示したような帯状の鉄心材料６７が
図１８の左から右へ向けて送られ、各ステージ６１〜６
５で打ち抜き加工が施される。このとき、第３及び第４
のステージ６３，６４での加工を所定の割合で選択的に
行うことにより、第１の磁性鋼板１１と第２の磁性鋼板
３１とが所定の割合で連続的に形成される。このように
製造された第１及び第２の磁性鋼板１１，３１は、第５
のステージ６５に設けられた積みかしめ機構（図示せ
ず）により、図１に示すように連続的に積み重ねられ軸
方向に一体化される。

【００７２】このような製造方法によれば、１つの製造
ラインで２種類の磁性鋼板１１，３１をスムーズに製造
することができ、生産性が向上する。また、２種類の磁
性鋼板１１，３１の割合も容易に変更することができ
る。

【００７３】なお、各ステージにおける加工内容は、製
作する第１及び第２の磁性鋼板の形状に応じて決定され
るものであり、実施の形態７に限定されるものではな
い。また、磁性鋼板の形状によっては、共通ステージ、
第１及び第２のステージのそれぞれのステージ数も変更
される。

【００７４】また、実施の形態１〜７では、回転子の極
数が４つの場合について示したが、これに限定されるも
のではなく、任意の極数の回転子について、この発明を
適用することができる。さらに、永久磁石は、全ての磁
極に設けなくてもよく、永久磁石を設けない磁極が一部
にあってもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
回転電機の回転子は、永久磁石の磁束の短絡を低減する
ための短絡防止部が打ち抜かれている第１の磁性鋼板
と、短絡防止部に対応する部分に連結部が形成されてい
る第２の磁性鋼板とを、所定の割合で交互に積み重ね、
かつ軸方向結合手段により軸方向に一体化することによ
り回転子コアを構成したので、漏れ磁束と剛性強度のバ
ランスを容易にとることができ、かつ製造を簡単にする
ことができる。

【００７６】請求項２の発明の回転電機の回転子は、第
２の磁性鋼板の磁石挿入穴よりも半径方向外側に、磁石
挿入穴に連続した短絡防止穴を設けたので、連結部を通
る第２の磁性鋼板における短絡磁束を大幅に減少させる
ことができる。

【００７７】請求項３の発明の回転電機の回転子は、第
２の磁性鋼板の板厚をｔ、連続して積層された第２の磁
性鋼板の枚数をｎとしたとき、永久磁石とその着磁方向
における短絡防止穴の周縁部との最短距離Ｌを、Ｌ≧
（ｎ×ｔ）／２としたので、より多くの磁束が第１の磁
性鋼板を通過し有効磁束となるようにすることができ
る。

【００７８】請求項４の発明の回転電機の回転子は、磁
石挿入穴の軸方向両端部に封止手段を設け、回転子コア
と封止手段とにより永久磁石の外周部全体を覆うように
したので、酸化しやすい材料で永久磁石が構成されてい
る場合でも、永久磁石の酸化による劣化を防止すること
ができる。

【００７９】請求項５の発明の回転電機の回転子は、短
絡防止部を極間に設けたので、より確実に短絡磁束を減
少させることができる。

【００８０】請求項６の発明の回転電機の回転子は、極
間にｑ軸磁路を設けたので、逆突極性を有することにな
り、リラクタンストルクによる効率向上を図ることがで
きる。

【００８１】請求項７の発明の回転電機の回転子は、各
磁極の永久磁石を回転子コアの周方向に複数に分割し、
第１の磁性鋼板では各磁極の永久磁石間に隙間を設け、
第２の磁性鋼板では各磁極の磁石挿入穴間にブリッジ部
を形成したので、連結部だけでなく、ブリッジ部によっ
ても磁極頭部を保持することができる。

【００８２】請求項８の発明の回転電機の回転子は、各
磁極の永久磁石及び磁石挿入穴を回転子コアの半径方向
に複数に分割したので、十分な剛性強度で効率向上を図
ることができる。

【００８３】請求項９の発明の回転電機の回転子は、互
いに軸方向に嵌合される軸方向結合手段としての積みか
しめ用突起部を、第１及び第２の磁性鋼板にそれぞれ設
けたので、簡単な構成により第１及び第２の磁性鋼板を
強固に一体化することができる。

【００８４】請求項１０の発明の回転電機の回転子は、
回転子コアを軸方向に貫通し、回転子コアに対して固定
されているリベットを軸方向結合手段として用いたの
で、簡単な構成により第１及び第２の磁性鋼板を強固に
一体化することができる。

【００８５】請求項１１の発明の回転電機の回転子は、
第１及び第２の磁性鋼板間に設けられた接着剤を軸方向
結合手段として用いたので、簡単な構成により第１及び
第２の磁性鋼板を強固に一体化することができる。

【００８６】請求項１２の発明の回転電機の回転子は、
第１の磁性鋼板よりも強度の高い第２の磁性鋼板を用い
たので、剛性強度を効果的に高くすることができる。

【００８７】請求項１３の発明の回転電機の回転子は、
第１及び第２の磁性鋼板を同一の材料で構成したので、
製造を容易にし、コストを低減することができる。

【００８８】請求項１４の発明の回転子コアの製造方法
は、第１及び第２の選択ステージでの加工を所定の割合
で選択的に行うことにより、第１の磁性鋼板と第２の磁
性鋼板とを所定の割合で連続的に形成するようにしたの
で、１つの製造ラインで２種類の磁性鋼板をスムーズに
製造することができ、生産性が向上する。また、２種類
の磁性鋼板の割合も容易に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による回転電機の回
転子の回転子コアを示す斜視図である。

【図２】 図１の磁石挿入穴に永久磁石が挿入された状
態の第１の磁性鋼板の断面図である。

【図３】 図１の磁石挿入穴に永久磁石が挿入された状
態の第２の磁性鋼板の断面図である。

【図４】 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図５】 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】 図２の第１の磁性鋼板に発生する磁束を示す
説明図である。

【図７】 図３の第２の磁性鋼板に発生する磁束を示す
説明図である。

【図８】 この発明の実施の形態２による回転子の第２
の磁性鋼板での断面図である。

【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態３による回転子の第
１の磁性鋼板での断面図である。

【図１１】 図１０の回転子の第２の磁性鋼板での断面
図である。

【図１２】 この発明の実施の形態４による回転子の第
１の磁性鋼板での断面図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５による回転子の第
１の磁性鋼板での断面図である。

【図１４】 図１３の回転子の第２の磁性鋼板での断面
図である。

【図１５】 この発明の実施の形態６による回転子の第
１の磁性鋼板での断面図である。

【図１６】 図１５の回転子の第２の磁性鋼板での断面
図である。

【図１７】 図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面
図である。

【図１８】 この発明の実施の形態７による第１及び第
２の磁性鋼板の製造装置を示す概略の構成図である。

【図１９】 図１８の製造装置を通過する鉄心材料の状
態を示す平面図である。

【図２０】 従来の回転電機の回転子の一例を示す分解
斜視図である。

【図２１】 従来のコア部材の一例を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１１，３４，３７，４３ 第１の磁性鋼板、１１ｂ，３
４ｂ，３７ｂ，４３ｂ磁極頭部、１２，３１，３６，４
５ 第２の磁性鋼板、１２ａ，３６ａ 連結部、１４，
３３，４２ 磁石挿入穴、１５ 積みかしめ用突起部
（軸方向結合手段）、１６，３２ａ，３２ｂ，４１ａ，
４１ｂ 永久磁石、１７，３８，４４短絡防止部、３１
ｂ，４５ｂ 短絡防止穴、３５ 隙間、３９，４７ ｑ
軸磁路、５２ リベット（軸方向結合手段）、５３ 接
着剤（軸方向結合手段）、６１，６２，６５ 第１、第
２及び第５のステージ（共通ステージ）、６３ 第３の
ステージ（第１の選択ステージ）、６４ 第４のステー
ジ（第２の選択ステージ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 守弥 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA02 AA08 AB07 AC03 AE08 5H622 AA03 CA02 CA13 CB03 CB05 PP03 PP10 PP11 PP14 PP16

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に延びる複数の磁石挿入穴が設け
   られている回転子コアと、上記磁石挿入穴内に挿入され
   ている複数の永久磁石とを備えている回転電機の回転子
   において、 上記回転子コアは、 上記永久磁石の磁束の短絡を低減するための短絡防止部
   と上記磁石挿入穴とが打ち抜かれ、上記磁石挿入穴の半
   径方向外側に磁極頭部が形成されている第１の磁性鋼板
   と、上記磁石挿入穴が打ち抜かれ、上記短絡防止部に対
   応する部分に連結部が形成されている第２の磁性鋼板と
   を、所定の割合で交互に積み重ね、かつ少なくとも一部
   が上記磁石挿入穴よりも半径方向外側に設けられた軸方
   向結合手段により軸方向に一体化することにより構成さ
   れていることを特徴とする回転電機の回転子。
2. 【請求項２】 第２の磁性鋼板の磁石挿入穴よりも半径
   方向外側には、上記磁石挿入穴に連続した短絡防止穴が
   設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電
   機の回転子。
3. 【請求項３】 第２の磁性鋼板の板厚をｔ、連続して積
   層された上記第２の磁性鋼板の枚数をｎとしたとき、永
   久磁石とその着磁方向における短絡防止穴の周縁部との
   最短距離Ｌは、Ｌ≧（ｎ×ｔ）／２となっていることを
   特徴とする請求項２記載の回転電機の回転子。
4. 【請求項４】 磁石挿入穴の軸方向両端部には、封止手
   段が設けられており、永久磁石は回転子コアと上記封止
   手段とにより外周部全体が覆われていることを特徴とす
   る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転電機
   の回転子。
5. 【請求項５】 短絡防止部は、極間に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の回転電機の回転子。
6. 【請求項６】 極間にｑ軸磁路が設けられていることを
   特徴とする請求項５記載の回転電機の回転子。
7. 【請求項７】 各磁極の永久磁石は、回転子コアの周方
   向に複数に分割されており、第１の磁性鋼板では各磁極
   の永久磁石間に隙間が設けられ、第２の磁性鋼板では各
   磁極の磁石挿入穴間にブリッジ部が形成されていること
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載
   の回転電機の回転子。
8. 【請求項８】 各磁極の永久磁石及び磁石挿入穴は、回
   転子コアの半径方向に複数に分割されていることを特徴
   とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の回転
   電機の回転子。
9. 【請求項９】 軸方向結合手段は、第１及び第２の磁性
   鋼板にそれぞれ設けられ、互いに軸方向に嵌合される積
   みかしめ用突起部であることを特徴とする請求項１ない
   し請求項８のいずれかに記載の回転電機の回転子。
10. 【請求項１０】 軸方向結合手段は、回転子コアを軸方
    向に貫通し、上記回転子コアに対して固定されているリ
    ベットであることを特徴とする請求項１ないし請求項９
    のいずれかに記載の回転電機の回転子。
11. 【請求項１１】 軸方向結合手段は、第１及び第２の磁
    性鋼板間に設けられた接着剤であることを特徴とする請
    求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の回転電機の
    回転子。
12. 【請求項１２】 第２の磁性鋼板は、第１の磁性鋼板よ
    りも強度の高いものであることを特徴とする請求項１な
    いし請求項１１のいずれかに記載の回転電機の回転子。
13. 【請求項１３】 第１及び第２の磁性鋼板は、同一の材
    料により構成されていることを特徴とする請求項１ない
    し請求項１１のいずれかに記載の回転電機の回転子。
14. 【請求項１４】 軸方向に延び、それぞれ永久磁石が挿
    入される複数の磁石挿入穴が設けられている回転子コア
    の製造方法において、 それぞれ板状の鉄心材料に対して打ち抜き加工を施す複
    数の共通ステージ、第１の選択ステージ及び第２の選択
    ステージを有する製造ライン上に鉄心材料を通過させる
    とともに、上記第１及び第２の選択ステージでの加工を
    所定の割合で選択的に行うことにより、上記永久磁石の
    磁束の短絡を低減するための短絡防止部と上記磁石挿入
    穴とが打ち抜かれ、上記磁石挿入穴の半径方向外側に磁
    極頭部が形成されている第１の磁性鋼板と、上記磁石挿
    入穴が打ち抜かれ、上記短絡防止部に対応する部分に連
    結部が形成されている第２の磁性鋼板とを、所定の割合
    で連続的に形成する工程、及び上記第１及び第２の磁性
    鋼板を所定の割合で交互に積み重ね軸方向に一体化する
    工程を含むことを特徴とする回転子コアの製造方法。