JP2003235189A - 回転電機のロータの磁石保持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータへの永久磁石の固定を締め代等の調整
を必要とすることなく、容易な作業により行うことがで
きると共に、固定後は、安定した固定状態を維持するこ
とのできる回転電機のロータの磁石保持構造を提供す
る。 【解決手段】 電磁鋼板１４を複数枚積層し形成したロ
ータコア１２の磁石用スロット１６に挿入する永久磁石
２２をロータコア１２の端面に装着するエンドプレート
２０ａに予めカシメ等の保持手段により固定し、磁石用
スロット１６内における永久磁石２２の保持位置の固定
をエンドプレート２０ａで行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機のロータ
の磁石保持構造、特に磁石の保持固定を容易かつ正確に
行うことのできる回転電機のロータの磁石保持構造の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から回転電機の一つとして、永久磁
石を用いた永久磁石モータがある。この永久磁石モータ
は、ロータの界磁源として永久磁石を用いている。ロー
タに永久磁石を装着する構成としては、永久磁石をロー
タ表面に固定するものと、永久磁石をロータの中に埋め
込み固定するものとがあるが、例えば、電気自動車等で
は、高速運転が要求されるもので、永久磁石の保持をよ
り確実に行うことのできる埋込型の永久磁石モータが一
般に用いられる。

【０００３】永久磁石モータのロータは、プレス加工等
により打ち抜き形成された電磁鋼板を複数枚積層し、そ
の両端にカシメ固定される一対のエンドプレートにより
圧接された状態で拘束されることにより固定して円柱状
のロータコアを形成している。図３には、複数の電磁鋼
板１００ａを積層して形成したロータコア１００が示さ
れている。各電磁鋼板１００ａには、複数の開口部１０
０ｂが縁周に沿って形成され、電磁鋼板１００ａを積層
することにより開口部１００ｂが積層方向に連続し、所
定の大きさの永久磁石１０２を収納する磁石用スロット
１０４を形成している。磁石用スロット１０４は、永久
磁石１０２の挿入を可能にするため、永久磁石１０２の
大きさより大きな形状を有する必要がある。しかし、現
実的には、挿入される永久磁石１０２は、磁石用スロッ
ト１０４内部でその位置を固定する必要があるため、例
えば、特開２００１−８６６７１号公報に記載されるよ
うに、永久磁石１０２の周囲にモールド樹脂１０６等の
変形可能なスペーサを装着し、全体の幅を磁石用スロッ
ト１０４の幅ａより広い幅ｂとして、モールド樹脂１０
６を締め代として利用し、磁石用スロット１０４に圧入
することにより磁石用スロット１０４内部における永久
磁石１０２の位置を固定している。なお、ロータコア１
００の両端面には、非磁性鋼板等で形成されるエンドプ
レート１０８が装着され、永久磁石１０２の飛び出し防
止等を行っている。また、図３においては、ロータコア
１００の中心部には一体的に回転するロータ軸１１０が
装着されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
に、ロータコア１００は複数枚の板状の電磁鋼板を積層
し両端のエンドプレート１０８により拘束することによ
り固定しているため、開口部１００ｂの整列性（特に周
方向）を得ることが困難である。つまり、積層時のばら
つきにより、磁石用スロット１０４の内壁部に凹凸が生
じ、磁石用スロット１０４の形状が不安定になってしま
うのが現状である。前述したようなモールド樹脂１０６
を装着した永久磁石１０２は適度な圧入力で挿入できる
ように、モールド樹脂１０６による締め代の設定を行う
ことが必要であるが、磁石用スロット１０４の形状が不
安定であるため、締め代の設定も困難である。つまり、
締め代が大き過ぎる場合には、圧入が困難になり、作業
性の低下や永久磁石１０２への不要な負荷の原因になり
好ましくない。逆に、締め代が少な過ぎる場合（足りな
い場合）、永久磁石１０２が磁石用スロット１０４の中
で動いてしまい、ロータ全体としての機械的バランス
（ロータバランス）が崩れ、その測定が困難になってし
まう。さらに、永久磁石１０２が磁石用スロット１０４
の中で移動可能な状態にある場合、磁力や回転時の遠心
力により永久磁石１０２が磁石用スロット１０４の壁面
にランダムに接触を繰り返し、モールド樹脂１０６の摩
耗を促進し、さらなるがたつきの原因になったり、永久
磁石１０２の破損、また永久磁石１０２の表面に施され
た錆止め用のメッキ等の剥がれの原因になる。また、永
久磁石１０２のがたつきは、ロータコア１００へのスト
レスの原因にもなり、モータ自体の性能低下に繋がって
しまう。つまり、永久磁石１０２の固定保持を安定して
行うことができず、種々の不具合の原因になってしまう
という問題がある。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、ロータへの永久磁石の固定を締め代等の調整を必
要とすることなく、容易な作業により行うことができる
と共に、固定後は、安定した固定状態を維持することの
できる回転電機のロータの磁石保持構造を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明は、回転電機用ロータの界磁発生用
の磁石を固定保持するロータの磁石保持構造であって、
前記磁石挿入用の開口部を有する電磁鋼板を複数枚積層
して前記磁石を収納可能な複数の磁石用スロットを形成
したロータコアと、前記ロータコアの積層端面に装着さ
れるプレートであって、前記磁石用スロットに挿入され
る磁石を個々に保持する保持手段を有するエンドプレー
トと、を含み、前記磁石用スロット内に固定される前記
磁石が、前記エンドプレートによってその保持位置を固
定されることを特徴とする。

【０００７】この構成によれば、磁石はエンドプレート
側で固定されるので、磁石用スロットに対する磁石の固
定保持を容易かつ安定的に行うことができる。また、磁
石の磁石用スロット内でのがたつきが防止できるので繰
り返し接触による相互ダメージも防止することができ
る。

【０００８】また、上記のような目的を達成するため
に、本発明は、上記構成において、前記保持手段は、エ
ンドプレートに形成されたカシメ処理部であることを特
徴とする。ここで、カシメ処理部とは、磁石をカシメ保
持するために形成されたエンドプレート上の部分で、例
えば、磁石をくわえ込む部分を変形させる構成とした
り、カシメ用の爪等を突出形成してもよい。

【０００９】また、上記のような目的を達成するため
に、本発明は、上記構成において、前記保持手段は、接
着剤であることを特徴とする。ここで、接触剤とは、耐
熱性、耐油性等、回転電機の使用環境下で劣化しない材
質で、例えばエポキシ系の接着剤が好適である。

【００１０】これらの構成によれば、磁石の固定を容易
かつ確実に行うことができる。

【００１１】また、上記のような目的を達成するため
に、本発明は、上記構成において、前記エンドプレート
は、焼結成形体であり、前記保持手段は、バネ性を有す
る把持体であり、前記保持手段は、エンドプレートの焼
結時に当該エンドプレートに一体化されることを特徴と
する。

【００１２】この構成によれば、保持手段の装着がエン
ドプレートの成形と同時に行えると共に、エンドプレー
トへの磁石の固定もバネ性を利用して容易に行うことが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。

【００１４】図１には、本実施形態の回転電機（以下、
単にモータという）のロータ１０の磁石保持構造の概略
図が示されている。

【００１５】ロータ１０の主要構成となるロータコア１
２は、図３に示す従来のものとほぼ同様な構造を呈して
いる。つまり、プレス加工等により打ち抜き形成された
板状の電磁鋼板１４が所定枚数積層され、その両端にカ
シメ固定された後述するような一対のエンドプレートに
より圧接された状態で拘束されることにより、略円柱状
のロータコア１２を形成している。また、各電磁鋼板１
４には、複数の開口部１４ａが縁周に沿って形成され、
電磁鋼板１４を積層することにより開口部１４ａが積層
方向に連続し、後述する永久磁石を収納する磁石用スロ
ット１６を形成している。なお、磁石用スロット１６の
大きさ（特に幅ａ）は、電磁鋼板１４の積層時の組み合
わせばらつき等を考慮して、挿入する永久磁石の幅より
十分広く形成されている（ただし、磁石用スロット１６
はロータの設計値等により規制を受ける）。また、ロー
タコア１２の中心部には一体的に回転するロータ軸１８
が装着されている。このロータ軸１８には、キーが形成
され、電磁鋼板１４の積層時のガイドや回り止めの役目
を果たしている。

【００１６】本実施形態の特徴的事項は、ロータコア１
２の磁石用スロット１６に挿入される永久磁石がロータ
コア１２の端面に装着されるエンドプレート側に固定さ
れ保持されているところである。

【００１７】図１に示すように、ロータコア１２の両端
面には図３に示す従来のものと同様に非磁性鋼板等で形
成されたエンドプレート２０ａ，２０ｂが装着される
が、その一方のロータコア対向面に、永久磁石２２が固
定されている。永久磁石２２の大きさは、作成したいモ
ータ特性に必要な界磁を発生できる大きさが選択される
が、前述したように、磁石用スロット１６の幅ａは、電
磁鋼板１４の積層ばらつきを考慮して永久磁石２２の幅
ｃより広く形成されている。

【００１８】エンドプレート２０ａに永久磁石２２を固
定する方法は、任意であるが、例えばカシメ処理や接着
剤を用いた保持手段を適用することができる。

【００１９】永久磁石２２のカシメ処理を行う具体的な
方法としては、エンドプレート２０ａの永久磁石２２の
固定位置（磁石用スロット１６の対応位置）にカシメ爪
（カシメ処理部）を形成しておき、そのカシメ爪で永久
磁石２２をくわえ込み、更にカシメ変形させることによ
り永久磁石２２を固定保持する。また別の方法として
は、エンドプレート２０ａに永久磁石２２を挿入可能で
僅かに大きな凹部または切欠きを形成し、永久磁石２２
を挿入後、その凹部または切欠きを変形させても、永久
磁石２２の固定を行うことができる。この場合、凹部ま
たは切欠きがカシメ処理部に相当する。

【００２０】また、接着剤を使用する場合には、例え
ば、耐油性、耐熱性等に優れ、モータの使用環境下でも
劣化しない接着剤を選択することが好ましい。例えば、
エポキシ系の接着剤が好適である。この場合、平面形状
を呈するエンドプレート２０ａに直接接着剤を介して永
久磁石２２を接着することも可能であるが、エンドプレ
ート２０ａの接着面に凹部や切欠き等、永久磁石２２の
位置決めや仮支持ができる形状を形成しておくことによ
り、安定的、かつ容易に永久磁石２２の固定支持を行う
ことができる。

【００２１】このように、永久磁石２２の固定をエンド
プレート２０ａ側で行うことにより、永久磁石２２は、
エンドプレート２０ａのみによって、磁石用スロット１
６内での保持位置を固定される。その結果、永久磁石２
２には、従来のようにスペーサ等の装着が必要なくな
り、また磁石用スロット１６に圧入（固定保持のための
圧入）する必要も無くなり、ロータコア１２の積層精度
等の影響を受けること無く、がたつきや不要なストレス
が発生すること無く、安定的に磁石用スロット１６内で
の位置を維持することができる。また、永久磁石２２の
位置を常に一定に保つことができるので、安定してロー
タバランスの測定が可能となると共に、設計値に基づく
ロータバランスを容易に得ることができる。また、永久
磁石２２の幅ｃより磁石用スロット１６の幅ａの方が大
きく形成されば、永久磁石２２は磁石用スロット１６の
内壁面と非接触状態を維持することができるので、モー
タの組み立て時及び、動作時、停止時等において、永久
磁石２２と磁石用スロット１６内壁との接触が発生しな
いので、永久磁石２２の摩耗やメッキ剥がれ等を含む損
傷を防止できると共に、電磁鋼板１４側の損傷や摩耗も
防止することができる。なお、永久磁石２２はエンドプ
レート２０ａによって固定され、磁石用スロット１６に
対する固定が完全に行われ、永久磁石２２のがたつきが
完全に抑制されているので、永久磁石２２と磁石用スロ
ット１６が局部的に接触するような状態でも上述のよう
な衝撃的な接触は発生しないので、永久磁石２２の損傷
や摩耗は防止することができる。

【００２２】更に、上述のように形成された永久磁石一
体型のエンドプレート２０ａは、全ての永久磁石２２を
一作業でロータコア１２の磁石用スロット１６に挿入す
ることができる。また、その挿入作業も圧入等を伴うこ
と無く磁石用スロット１６に単に落とし込むだけである
ので組み立て作業性が向上する。

【００２３】なお、エンドプレート２０ａ，２０ｂは従
来と同様に、所定の固定方法（カシメや接着）によって
ロータコア１２に固定される。

【００２４】図２には、エンドプレート２４による永久
磁石２２の他の保持方法が示されている。図２の例にお
いて、永久磁石２２を保持するエンドプレート２４は、
非磁性体の粉体材料を焼結させて成形されている。そし
て、エンドプレート２４の焼結時にバネ性を有する非磁
性体材料でできた把持体、例えばクリップ２６を永久磁
石２２の固定位置に対応する位置に一体的に焼結させて
いる。図２（ａ）には、焼結後のエンドプレート２４が
示されている。そして、ロータコア１２にエンドプレー
ト２４を装着するのに先立ち、図２（ｂ）に示すように
永久磁石２２をクリップ２６で把持固定する。この状態
で、図１の例と同様に、ロータコア１２に組み付けるこ
とにより、図１の構成と同様な効果を得ることができ
る。

【００２５】なお、図２（ｂ）においては、永久磁石２
２を保持しない側のエンドプレートは、図１と同様に非
磁性鋼板で構成されたエンドプレート２０ｂを装着して
いるが、上述のような焼結して成形したエンドプレート
を用いてもよい。

【００２６】本実施形態においては、永久磁石をエンド
プレートに固定する方法として、カシメや接着、クリッ
プによる把持等の例を説明したが、永久磁石の界磁形成
に影響しないようにエンドプレートに永久磁石を固定で
きる構成であれば、その固定方法は適宜選択可能であ
り、本実施形態と同様な効果を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、磁石はエンドプレート
側で固定されるので、磁石用スロットに対する磁石の固
定保持を容易かつ安定的に行うことができる。また、磁
石をエンドプレート側で固定することにより磁石のがた
つきが抑制され磁石用スロット内壁との接触による相互
ダメージも防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る回転電機のロータの
磁石保持構造を説明する説明図である。

【図２】 本発明の実施形態に係る回転電機のロータの
他の磁石保持構造を説明する説明図である。

【図３】 従来の回転電機のロータの磁石保持構造を説
明する説明図である。

【符号の説明】

１０ ロータ、１２ ロータコア、１４ 電磁鋼板、１
４ａ 開口部、１６磁石用スロット、１８ ロータ軸、
２０ａ，２０ｂ，２４ エンドプレート、２２ 永久磁
石、２６ クリップ。

フロントページの続き (72)発明者 吉田 慶三 愛知県豊田市寿町６丁目26番地 日本粉末 合金株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AA08 AB08 AC06 5H622 CA02 CA07 CA10 CA11 CB05 PP04 PP12 PP19 PP20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転電機用ロータの界磁発生用の磁石を
   固定保持するロータの磁石保持構造であって、 前記磁石挿入用の開口部を有する電磁鋼板を複数枚積層
   して前記磁石を収納可能な複数の磁石用スロットを形成
   したロータコアと、 前記ロータコアの積層端面に装着されるプレートであっ
   て、前記磁石用スロットに挿入される磁石を個々に保持
   する保持手段を有するエンドプレートと、 を含み、 前記磁石用スロット内に固定される前記磁石が、前記エ
   ンドプレートによってその保持位置を固定されることを
   特徴とする回転電機のロータの磁石保持構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の保持構造において、 前記保持手段は、エンドプレートに形成されたカシメ処
   理部であることを特徴とする回転電機のロータの磁石保
   持構造。
3. 【請求項３】 請求項１記載の保持構造において、 前記保持手段は、接着剤であることを特徴とする回転電
   機のロータの磁石保持構造。
4. 【請求項４】 請求項１記載の保持構造において、 前記エンドプレートは、焼結成形体であり、前記保持手
   段は、バネ性を有する把持体であり、 前記保持手段は、エンドプレートの焼結時に当該エンド
   プレートに一体化されることを特徴とする回転電機のロ
   ータの磁石保持構造。