JP2017118797A - 埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心力に対する強度を高めることができるようにした埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法を提供する。【解決手段】コアは、第１薄板状部材３２および第２薄板状部材３４の積層体である。単一の磁極（Ｎ極）を構成する永久磁石４０が充填されている一対の挿入孔である第１挿入孔３６と第２挿入孔３８とは、径方向Ｄｒ内側に行くほど互いに近接するように形成されているが、第１薄板状部材３２においては、第１挿入孔３６と第２挿入孔３８とが、分離部３５によって分離されている。一方、第２薄板状部材３４においては、単一の磁極（Ｎ極）を構成する永久磁石４０が充填されている一対の挿入孔である第１挿入孔３６と第２挿入孔３８とは、径方向Ｄｒの内側において、連通孔３７によって連通されている。【選択図】図２

Description

本発明は、磁性体からなる薄板状部材が積層されたコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、単一または複数個が前記コアの軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法に関する。

たとえば特許文献１には、コアに、Ｕ字状の永久磁石が４個埋め込まれた埋込磁石ロータが記載されている。

特開２０１４−５７４４３号公報

ところで、上記コアのうち永久磁石に対して径方向外側に位置する部分は、コアのうち永久磁石よりも径方向内側の部分に、永久磁石の径方向外側の端部に対向する部分（ブリッジ部）によって結合しているに過ぎない。このため、ブリッジ部が遠心力に対して強度が低い部分となり、ロータが高速で回転することにより、ブリッジ部が径方向外側に変位することが懸念される。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、遠心力に対する強度を高めることができるようにした埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．埋込磁石型ロータユニットにおいて、磁性体からなる薄板状部材が積層されたコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、単一または複数個が前記コアの軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記コアには、前記軸方向に直交する平面に交差する方向において当該コアを貫通して且つ、特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第１挿入孔および前記特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第２挿入孔が形成されており、前記薄板状部材は、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を分離する分離部を備えている第１薄板状部材と、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を連通させる連通孔が形成されている第２薄板状部材とを備え、前記永久磁石は、磁粉と樹脂との混合物を含んで構成されており、前記連通孔には、前記永久磁石が充填されており、前記永久磁石のうち前記第１薄板状部材の前記第１挿入孔に充填されている部分と前記第２薄板状部材の前記第１挿入孔に充填されている部分とが結合されており、前記永久磁石のうち前記第１薄板状部材の前記第２挿入孔に充填されている部分と前記第２薄板状部材の前記第２挿入孔に充填されている部分とが結合されている。

上記構成では、第２薄板状部材が連通孔を備えているため、第２薄板状部材のうち永久磁石よりも径方向外側の部分が、第１薄板状部材のうち永久磁石よりも径方向外側の部分よりも遠心力に対する強度が弱くなっている。一方、上記構成では、永久磁石のうち第１薄板状部材の第１挿入孔に充填されている部分と第２薄板状部材の第１挿入孔に充填されている部分とが結合されており、また、永久磁石のうち第１薄板状部材の第２挿入孔に充填されている部分と第２薄板状部材の第２挿入孔に充填されている部分とが結合されている。このため、第２薄板状部材の第１挿入孔および第２挿入孔に充填された永久磁石に加わる遠心力は、第１薄板状部材の第１挿入孔および第２挿入孔に充填された永久磁石に伝達し、これは、第１薄板状部材のうち永久磁石よりも径方向外側の部分によって受け止められる。したがって、遠心力に対する強度を高めることができる。

また、永久磁石は、磁粉と樹脂との混合物である。このため、薄板状部材を積層した後に、磁粉と樹脂との混合物を第１挿入孔および第２挿入孔に充填することによって、永久磁石を埋め込むことができる。これは、遠心力に対する強度を高める上で第１薄板状部材と第２薄板状部材との割合や配置を調整することとはほとんど無関係に実現可能なことである。

２．上記１記載の埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記特定の磁極を構成する永久磁石は、前記コアの周方向における一方の端部が前記第１挿入孔に充填され、前記周方向における他方の端部が前記第２挿入孔に充填され、前記第１挿入孔に充填されている部分と前記第２挿入孔に充填されている部分とは、いずれも、前記周方向における当該磁極の中央部に行くにつれて前記一方の端部および前記他方の端部を結ぶ線よりも径方向内側に延びており、前記第２薄板状部材には、前記特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている前記連通孔が、前記周方向における磁極の中央部に形成されており、前記連通孔に充填された永久磁石には、前記第１薄板状部材の前記分離部が隣接して配置されている。

上記構成では、第１薄板状部材の第１挿入孔および第２挿入孔に充填されている永久磁石と、第２薄板状部材の連通孔に充填されている永久磁石との双方にとって、分離部が短絡磁路となる。このため、連通孔がなく、コアを構成する薄板状部材の全てが分離部を備える場合と比較すると、分離部がより磁気飽和しやすいことから、第１薄板状部材の第１挿入孔および第２挿入孔に充填されている永久磁石の磁束のうちステータの巻線と鎖交する磁束を増加させることができる。

３．上記１または２記載の埋込磁石型ロータユニットにおいて、前記第１挿入孔のうち前記コアの周方向における磁極の中央部側には、前記平面に交差する方向において前記コアを貫通する第１貫通孔が接続されており、前記第２挿入孔のうち前記コアの周方向における磁極の中央部側には、前記平面に交差する方向において前記コアを貫通する第２貫通孔が接続されており、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔内は、非磁性の物質にて満たされている。

上記構成では、第１貫通孔および第２貫通孔に非磁性の物質が満たされている。このため、永久磁石のＮ極から分離部を通ってその永久磁石のＳ極に入る短絡磁路のうち第１貫通孔および第２貫通孔を通過する短絡磁路は、第１貫通孔および第２貫通孔を満たす物質の透磁率が薄板状部材の透磁率よりも低いために、磁気抵抗が高くなる。一方、永久磁石のＮ極から分離部を通ってその永久磁石のＳ極に入る短絡磁路のうち第１貫通孔および第２貫通孔を迂回する短絡磁路は、磁路長が長くなるために、磁気抵抗が高くなる。このため、分離部を介した短絡磁路を通過する磁束量を低減することができる。

４．上記埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、磁性体からなる薄板状部材が積層されたコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、単一または複数個が前記コアの軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニットを製造する方法において、前記コアには、前記軸方向に直交する平面に交差する方向において当該コアを貫通して且つ、特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第１挿入孔および前記特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第２挿入孔が形成されており、前記薄板状部材は、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を分離する分離部を備えている第１薄板状部材と、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を連通させる連通孔が形成されている第２薄板状部材とを備え、前記軸方向に、前記第１薄板状部材および前記第２薄板状部材を積層する積層工程と、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔の少なくとも一方から磁粉と樹脂との混合物である磁石材料を充填する充填工程と、前記磁石材料を着磁する着磁工程とを有することを特徴とする。

上記方法により製造されたロータユニットは、第２薄板状部材が連通孔を備え、連通孔にも永久磁石が充填されているため、第２薄板状部材のうち永久磁石よりも径方向外側の部分が、第１薄板状部材のうち永久磁石よりも径方向外側の部分よりも遠心力に対する強度が弱くなっている。一方、上記方法によれば、永久磁石のうち第１薄板状部材の第１挿入孔に充填されている部分と第２薄板状部材の第１挿入孔に充填されている部分とが結合され、また、永久磁石のうち第１薄板状部材の第２挿入孔に充填されている部分と第２薄板状部材の第２挿入孔に充填されている部分とが結合される。このため、第２薄板状部材の第１挿入孔および第２挿入孔に充填された永久磁石に加わる遠心力は、第１薄板状部材の第１挿入孔および第２挿入孔に充填された永久磁石に伝達し、これは、第１薄板状部材のうち永久磁石よりも径方向外側の部分によって受け止められる。したがって、遠心力に対する強度を高めることができる。

ここで、永久磁石は、磁粉と樹脂との混合物であり、積層工程の後に、磁粉と樹脂との混合物を第１挿入孔および第２挿入孔に充填する充填工程によって、永久磁石を埋め込むことができる。これは、遠心力に対する強度を高める上で第１薄板状部材と第２薄板状部材との割合や配置を調整することとはほとんど無関係に実現可能なことである。

５．上記４記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記充填工程は、流動性が付与された前記磁石材料を前記第１挿入孔および前記第２挿入孔に充填することにより磁石材料を射出成形する工程である。

上記構成では、充填工程において、磁石材料に流動性を付与することができることから、連通孔に磁石材料を容易に充填することができる。
６．上記４または５記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法において、前記充填工程の期間と前記着磁工程の期間とが重複している。

上記方法によれば、充填工程の期間と着磁工程の期間とが重複している。このため、充填工程の完了後に着磁工程に移行する場合と比較すると、磁粉が動きやすい期間に着磁工程に入ることから、配向率や着磁率を高めることができる。

第１の実施形態にかかるロータユニットの構成を示す斜視図。 （ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかるロータユニットの断面図。 （ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかるロータユニットの製造工程を示す斜視図。 図２の４−４断面図。 （ａ）および（ｂ）は、比較例における断面図。 （ａ）および（ｂ）は、第２の実施形態にかかるロータユニットの断面図。 同実施形態にかかるロータユニットの製造工程を示す斜視図。 第３の実施形態にかかるロータユニットの製造工程を示す平面図。 （ａ）〜（ｅ）は、上記実施形態の変形例にかかるロータユニットの断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、埋込磁石型ロータユニット、および埋込磁石型ロータユニットの製造方法にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すロータ１０は、埋込磁石同期機（ＩＰＭＳＭ）を構成する。このＩＰＭＳＭは、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に内蔵されるものである。ロータ１０は、円筒状をなしている。本実施形態にかかるロータ１０は、３個の埋込磁石型ロータユニット（ロータユニット２０）を軸方向に連結することで構成されている。

ロータユニット２０は、コア３０と永久磁石４０とを備えている。コア３０は、ロータユニット２０の軸方向Ｄａに貫通する第１挿入孔３６および第２挿入孔３８を、５個ずつ備えている。隣接する第１挿入孔３６および第２挿入孔３８は、軸方向Ｄａに直交する断面形状が略Ｕ字状の形状を２分した形状であり、隣接する第１挿入孔３６および第２挿入孔３８の断面形状を合わせると、略Ｕ字状となっている。第１挿入孔３６および第２挿入孔３８には、永久磁石４０が充填されている。ここで、隣接する第１挿入孔３６および第２挿入孔３８のそれぞれに充填されている永久磁石４０は、単一の磁極を構成する。詳しくは、Ｕ字状となる第１挿入孔３６および第２挿入孔のそれぞれに充填されている永久磁石４０は、コア３０の周方向Ｄｃ内側の面が単一のＮ極を構成している。そして、それら第１挿入孔３６に充填された永久磁石４０の周方向Ｄｃにおける外側の面と、第２挿入孔３８に充填されている永久磁石４０の周方向Ｄｃにおける外側の面とは、互いに異なる磁極の一部となっている。図１には、磁極ＭＰ１がＮ極であり、磁極ＭＰ２がＮ極であることを記載した。

第１挿入孔３６に充填されている永久磁石４０と第２挿入孔３８に充填されている永久磁石４０とは、コア３０の中心軸Ｏから径方向Ｄｒに沿って延びる図中二点鎖線にて示す直線に関して互いに対称な形状とされている。そして、第１挿入孔３６に充填された永久磁石４０と第２挿入孔３８に充填された永久磁石４０とは、径方向Ｄｒ内側に進むにつれて互いに近接する円弧状に湾曲した板状に形成されている。これにより、第１挿入孔３６に充填された永久磁石４０と第２挿入孔３８に充填された永久磁石４０とは、径方向Ｄｒ内側が凸となる略円弧状に形成されている。なお、径方向Ｄｒとは、中心軸Ｏから放射状に延びる全ての方向であるが、図１には、そのうちの互いに反転する一対の方向を例示して記載している。永久磁石４０は、磁粉と樹脂との混合物（ボンド磁石）を磁石材料とし、これを着磁することで生成されたものである。

図２（ａ）に、コア３０を構成する第１薄板状部材３２におけるロータユニット２０の断面図を示し、図２（ｂ）に、コア３０を構成する第２薄板状部材３４におけるロータユニット２０の断面図を示す。コア３０は、第１薄板状部材３２および第２薄板状部材３４の積層体である。なお、第１薄板状部材３２および第２薄板状部材３４は、いずれも珪素鋼板等の電磁鋼板である。

図２（ａ）に示すように、単一の磁極（Ｎ極）を構成する永久磁石４０が充填されている一対の挿入孔である第１挿入孔３６と第２挿入孔３８とは、径方向Ｄｒ内側に行くほど互いに近接するように形成されているが、第１薄板状部材３２においては、第１挿入孔３６と第２挿入孔３８とが、分離部３５によって分離されている。なお、図２（ａ）に示すように、第１挿入孔３６に充填されている永久磁石４０および第２挿入孔３８に充填されている永久磁石４０は、径方向Ｄｒの外側に行くほど、永久磁石４０の厚さが厚くなっている。ここで、永久磁石４０の厚さは、内周および外周において中心軸Ｏからの距離Ｌが等しい部分の距離ＭＬのこととする。

図２（ｂ）に示すように、第２薄板状部材３４においては、単一の磁極（Ｎ極）を構成する永久磁石４０が充填されている一対の挿入孔である第１挿入孔３６および第２挿入孔３８は、径方向Ｄｒの内側において、連通孔３７によって連通されている。そして、連通孔３７には、永久磁石４０が充填されている。なお、図２（ｂ）に示す断面において、１つの磁極を構成する永久磁石４０は、周方向Ｄｃにおける磁極の中央部である連通孔３７に充填された部分に近づくにつれて、第１挿入孔３６に充填された端部である一方の端部Ｔ１と第２挿入孔３８に充填された端部である他方の端部Ｔ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも径方向Ｄｒ内側に延びている。

ここで、本実施形態にかかる製造工程を示す。
図３（ａ）は、コア３０を構成するために、第１薄板状部材３２および第２薄板状部材３４を積層する積層工程を示す。なお、図３（ａ）においては、第１薄板状部材３２の分離部３５が記載されていないが、これによって、第２薄板状部材３４のみが連続して積層されている軸方向Ｄａの長さを規定するものではなく、図３（ａ）は、積層工程を模式的に示しているに過ぎない。

図３（ｂ）は、第１挿入孔３６および第２挿入孔のそれぞれに磁石材料４０ａを充填する充填工程、および磁石材料を着磁する着磁工程を示す。図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、コア３０の径方向Ｄｒ外側に着磁装置５０を対向して配置した状態で磁石材料４０ａを充填するため、充填工程において磁石材料４０ａが着磁される。このため、充填工程と着磁工程とは、重複している。なお、本実施形態では、径方向Ｄｒの外側の端部から磁石材料４０ａを充填することを想定しているため、図３（ｂ）においては、径方向Ｄｒ内側には未だ磁石材料４０ａが充填されていない状態を記載している。

ここで、着磁装置５０は、ロータユニット２０の周方向Ｄｃに交互に配置された永久磁石５２および着磁ヨーク５４をそれぞれ１０個ずつ備えており、それらが図示しない非磁性部材により円環状に一体的に組み付けられている。永久磁石５２は、コア３０の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填される磁石材料４０ａに対してコア３０の径方向Ｄｒ外側に位置するように配置されている。各永久磁石５２は、周方向Ｄｃの両側部が異なる磁極になっている。また各永久磁石５２は、周方向Ｄｃに隣り合うもの同士が同じ磁極で対向するように配置されている。そして各永久磁石５２の同じ磁極同士で対向した部分に挟み込まれるようにして着磁ヨーク５４が配置されている。

上記充填工程において、磁石材料４０ａは高温とされて流動性が付与され、しかも高圧にて第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填される。これにより、磁石材料４０ａは、射出成形されることとなる。充填工程においては、磁石材料４０ａが連通孔３７にも充填される。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
第２薄板状部材３４に連通孔３７が形成されているため、第２薄板状部材３４において、永久磁石４０よりも径方向Ｄｒの外側の部分が、第１薄板状部材３２のうち永久磁石４０よりも径方向Ｄｒ外側の部分よりも遠心力に対する強度が弱くなっている。しかし、上記充填工程において、磁石材料４０ａは、第１挿入孔３６、第２挿入孔３８および連通孔３７に連続的に充填される。このため、第１薄板状部材３２の第１挿入孔３６に充填された永久磁石４０と第２薄板状部材３４の第１挿入孔３６に充填された永久磁石４０とが結合され、第１薄板状部材３２の第２挿入孔３８に充填された永久磁石４０と第２薄板状部材３４の第２挿入孔３８に充填された永久磁石４０とも結合される。このため、第２薄板状部材３４の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填された永久磁石４０に加わる遠心力は、第１薄板状部材３２の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填された永久磁石４０に伝達し、これは、第１薄板状部材３２のうち永久磁石４０よりも径方向Ｄｒ外側の部分によって受け止められる。したがって、第１薄板状部材３２を備えることなく、第２薄板状部材３４のみからコア３０を構成する場合と比較すると、遠心力に対する強度を高めることができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）第１薄板状部材３２および第２薄板状部材３４によってコア３０を構成し、永久磁石４０を射出成形によって形成した。このため、遠心力に対する強度を高める上で第１薄板状部材３２と第２薄板状部材３４との割合や配置を調整することとはほとんど無関係に永久磁石４０を、第１挿入孔３６、第２挿入孔３８および連通孔３７に充填可能である。したがって、永久磁石４０の充填工数が増加することを抑制しつつも遠心力に対する強度を高めることができる。

（２）磁極の中央部に連通孔３７を形成して、これに永久磁石４０を充填した。連通孔３７に充填された永久磁石４０と、第１薄板状部材３２の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填された永久磁石４０との双方にとって、分離部３５が図２（ａ）に示す短絡磁路Ｌｍｆを形成する。このため、連通孔３７がなく、第１薄板状部材３２のみからコア３０を構成する場合と比較すると、分離部３５がより磁気飽和しやすい。

すなわち、図４に図２（ａ）の４−４断面を示すように、第２薄板状部材３４の連通孔３７に充填された永久磁石４０の磁束が、第２薄板状部材３４を挟む第１薄板状部材３２の分離部３５を通る。このため、図５（ａ）に示すように、第１薄板状部材３２のみによってコア３０を構成する場合と比較すると、分離部３５の磁気飽和が促進される。そして、分離部３５の磁束量は、磁気飽和するとそれ以上はあまり増えないため、第１薄板状部材３２の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填されている永久磁石４０の磁束のうち短絡磁路Ｌｍｆを通過する量が低減される。なお、図５（ｂ）に示すように、第２薄板状部材３４を設けつつも、連通孔３７に永久磁石４０を充填することなく、これを空隙とする場合であっても、第１薄板状部材３２のみからコア３０を構成する場合と比較すると、分離部３５の磁束量は低減される。これは、空隙の透磁率よりも電磁鋼板の透磁率の方が高いために、第２薄板状部材３４の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填されている永久磁石４０の磁束の短絡磁路として、空隙を通過する磁路よりも、空隙を迂回して分離部３５を通過する磁路の方が磁気抵抗が低いためである。すなわち、この場合、第２薄板状部材３４の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填されている永久磁石４０の磁束が分離部３５を通過するため、第１薄板状部材３２のみからコア３０を構成する場合と比較すると、分離部３５が磁気飽和しやすい。しかし、連通孔３７に永久磁石４０を充填する場合の方が連通孔３７を空隙とする場合と比較して、分離部３５がより磁気飽和しやすい。

（３）第１挿入孔３６、第２挿入孔３８および連通孔３７への磁石材料４０ａの充填工程の期間と、磁石材料４０ａの着磁工程の期間とを重複させた。これにより、充填工程の完了後に着磁工程に移行する場合と比較すると、磁粉が動きやすい期間に着磁工程に入ることから、配向率や着磁率を高めることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、第１の実施形態に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図６（ａ）に、本実施形態にかかる第１薄板状部材３２におけるロータユニット２０の断面を示し、図６（ｂ）に、本実施形態にかかる第２薄板状部材３４におけるロータユニット２０の断面を示す。

図６（ａ）に示すように、本実施形態では、永久磁石４０が充填されている第１挿入孔３６は、周方向Ｄｃにおける１つの磁極の中央部側において、永久磁石４０が充填されていない第１貫通孔６０に接続されている。また、永久磁石４０が充填されている第２挿入孔３８は、周方向Ｄｃにおける１つの磁極の中央部側において、永久磁石４０が充填されていない第２貫通孔６２に接続されている。第１貫通孔６０および第２貫通孔６２は、永久磁石４０よりも径方向Ｄｒ内側まで延びている。特に、本実施形態では、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２間の距離ａよりも径方向Ｄｒにおける第１貫通孔６０および第２貫通孔６２の長さＬｎの方が長くなるように形成されている。なお、ここでは、「Ｌｎ＞１０・ａ」であることが望ましく、「Ｌｎ＞１５・ａ」であることがより望ましい。

図６（ｂ）に示すように、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２は、第１薄板状部材３２のみならず、第２薄板状部材３４にも形成されている。このため、コア３０は、軸方向Ｄａにおいて、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２が貫通しており、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２は、空気で満たされていることとなる。

図７に、本実施形態にかかる製造工程のうち、特に積層工程と充填工程との間に位置する工程を示す。図７に示すように、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２に非磁性体の治具７０が挿入された後、充填工程に移行する。なお、充填工程および着磁工程が完了すると、治具７０は、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２から抜き取られる。

以上説明した本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、更に以下の効果が得られる。
（４）コア３０に、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２を形成した。これにより、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２は、非磁性の物質である空気にて満たされている。このため、永久磁石４０のＮ極から分離部３５を通ってその永久磁石４０のＳ極に入る短絡磁路のうち第１貫通孔６０および第２貫通孔６２を通過する短絡磁路は、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２を満たす空気の透磁率が電磁鋼板の透磁率よりも低いために、磁気抵抗が高くなる。一方、永久磁石４０のＮ極から分離部３５を通ってその永久磁石４０のＳ極に入る短絡磁路のうち第１貫通孔６０および第２貫通孔６２を迂回する短絡磁路は、磁路長が長くなるために、磁気抵抗が高くなる。このため、分離部３５を介した短絡磁路を通過する磁束量を低減することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、第１の実施形態に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図８に、図７に対応する工程を示す。図８に示すように、本実施形態では、第１挿入孔３６および第２挿入孔３８を１０個ずつ備えている。これら第１挿入孔３６および第２挿入孔３８は、いずれも径方向Ｄｒ外側から径方向Ｄｒ内側まで直線状に延びており、隣接する一対の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８の断面形状を合わせると、略Ｖ字状となっている。

本実施形態では、隣接する一対の磁極（たとえば磁極ＭＰ１，ＭＰ２）の一方の磁極ＭＰ１の第１挿入孔３６と他方の磁極ＭＰ２の第２挿入孔３８とに対して、図中破線にて示すように、磁石材料４０ａを射出する１つのゲートを割り当てる。この場合、図８に例示したように、ゲートの位置がずれると、隣接する一対の磁極の一方の第１挿入孔３６と他方の磁極の第２挿入孔３８とのうちの一方と比較して他方に磁石材料４０ａが充填されやすくなる。具体的には、ゲートＧ１においては、第１挿入孔３６と比較して第２挿入孔３８に磁石材料４０ａが充填されにくくなる。しかし、この第２挿入孔３８と同一の磁極ＭＰ２に対応する第１挿入孔３６においては、ゲートＧ２の配置から、磁石材料４０ａが充填されやすくなる。そして、本実施形態では、第２薄板状部材３４に連通孔３７が形成されているため、ゲートＧ２から第１挿入孔３６に充填された磁石材料４０ａが連通孔３７を介してゲートＧ１による磁石材料４０ａの充填対象となる第２挿入孔３８に充填される。このため、磁石材料４０ａを均一に充填しやすい。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。以下において、「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と上記実施形態における事項との対応関係を符号等によって例示した部分があるが、これには、例示した対応関係に上記事項を限定する意図はない。

・「薄板状部材について」
電磁鋼板に限らない。たとえば、ＦＣＤ（球状黒鉛鋳鉄）や軟鉄等であってもよい。
・「第１挿入孔、第２挿入孔について」
上記実施形態では、第１挿入孔３６および第２挿入孔３８を、軸方向Ｄａに延びるように形成したが、これに限らない。たとえば、軸方向Ｄａに直交する平面（たとえば図１のコア３０の表面）および軸方向Ｄａの双方に交差する方向に延ばしてコア３０を貫通させてもよい。

・「第１薄板状部材および第２薄板状部材について」
上記実施形態では、第１挿入孔３６および特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第２挿入孔３８を分離する分離部を備える薄板状部材は、一対の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８の数だけ分離部を備え、連通孔が形成された薄板状部材も一対の第１挿入孔３６および第２挿入孔３８の数だけ連通孔が形成されている構成とした。しかしこれに限らず、たとえば、特定の磁極を変更すると、第１薄板状部材であるか第２薄板状部材であるかが変更されるものであってもよい。

図９に、こうした薄板状部材にて構成されたロータユニット２０の断面図を示す。図９（ａ）〜（ｅ）は、軸方向Ｄａにおける互いに異なる位置に配置された薄板状部材におけるロータユニット２０の断面図である。図９において、磁極ＭＰ１〜ＭＰ１０を記載している。

図９（ａ）に示す断面においては、磁極ＭＰ１にのみ分離部３５が設けられている。一方、図９（ｂ）に示す断面においては、磁極ＭＰ３にのみ分離部３５が設けられている。すなわち、特定の磁極を磁極ＭＰ１とする場合、図９（ａ）に示す断面の薄板状部材は、第１薄板状部材であり、図９（ｂ）に示す薄板状部材は、第２薄板状部材であるが、特定の磁極を磁極ＭＰ３とする場合、図９（ａ）に示す断面の薄板状部材は、第２薄板状部材であり、図９（ｂ）に示す薄板状部材は、第１薄板状部材である。同様、図９（ｃ）に示す断面においては、磁極ＭＰ５にのみ分離部３５が設けられており、図９（ｄ）に示す断面においては、磁極ＭＰ７にのみ分離部３５が設けられており、図９（ｅ）に示す断面においては、磁極ＭＰ９にのみ分離部３５が設けられている。そして、磁極ＭＰ５，ＭＰ７，ＭＰ９のいずれかを特定の磁極とする場合、図９（ａ）および図９（ｂ）に示す断面を構成する薄板状部材は、いずれも第２薄板状部材となる。

なお、図９には、各薄板状部材において、分離部３５がいずれか１つの磁極のみに設けられる例を示したが、これに限らない。たとえば、分離部３５がいずれか２つの磁極のみに設けられるものや、３つの磁極のみに設けられるもの、さらには、４つの磁極のみに設けられるものであってもよい。

・「第１薄板状部材および第２薄板状部材の積層手法について」
図４においては、第２薄板状部材３４を３枚積層したものを、３枚以上の第１薄板状部材３２の積層体によって挟む構造を記載しているが、これは、説明の便宜によるものであって、実際の積層枚数を限定するものではない。実際には、たとえば、１または所定の複数枚の第１薄板状部材３２の積層体と１または規定の複数枚の第２薄板状部材３４とを交互に積層すればよい。もっとも、これは必須ではなく、第１薄板状部材３２が連続する部分の積層枚数や、第２薄板状部材３４が連続する部分の積層枚数が軸方向Ｄａの位置によって変動するようにしてもよい。

・「充填工程および着磁工程について」
上記実施形態では、充填工程がなされる期間と着磁工程がなされる期間とが重複するようにしたが、これに限らない。たとえば、第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に磁石材料４０ａを充填した後に、コア３０に図３（ｂ）に示す着磁装置５０を対向して配置することにより着磁工程に移行してもよい。

・「永久磁石の成形手法について」
射出成形に限らない。たとえば、圧縮成型であってもよい。これは、第１挿入孔３６および第２挿入孔３８と同一形状の孔が形成された成型用ガイドをコア３０に接触させて配置し、成型用ガイドの孔および第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に、磁石材料を充填した後、成形用ガイドの孔内の磁石材料が第１挿入孔３６および第２挿入孔３８に充填されるように圧力を印加することによって実現できる。ここで、磁石材料は、磁粉が樹脂でコーティングされたものとする。この場合、圧縮成形によって圧力を加えることにより、連通孔３７に磁石材料が充填される。

・「第１貫通孔および第２貫通孔について」
上記第２の実施形態では、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２に何も充填せず、空気が満たされる構成としたが、これに限らない。たとえば、樹脂を充填してもよく、またたとえば、アルミニウム等の非磁性の金属を充填してもよい。これは、たとえば図７に示した工程において、治具７０に代えて樹脂等を第１貫通孔６０および第２貫通孔６２に充填しておくことにより実現することができる。

・「そのほか」
図７においては、第１貫通孔６０および第２貫通孔６２に治具７０を挿入したが、これに限らず、たとえば、コア３０の位置決めを行うためのエジェクタピンを挿入してもよい。

上記実施形態では、ロータユニット２０を３個備えることによって、ロータ１０を構成したが、これに限らず、２個または４個以上であってもよく、また単一のロータユニット２０によってロータ１０が構成されてもよい。なお、ロータ１０を構成するロータユニット２０の数を複数とすることは、たとえば特開２０１４−１２１１１６号公報に記載されているように、ロータユニット２０の径方向のみならず、軸方向からも磁場を印加する場合に特に有効である。

永久磁石としては、厚さが径方向Ｄｒ内側に行くほど薄くなるものに限らない。また、周方向Ｄｃにおける磁極の中央部に行くにつれて第１挿入孔３６に充填されている一方の端部および第２挿入孔３８に充填されている他方の端部を結ぶ線よりも径方向内側に延びるものに限らない。たとえば、第１挿入孔３６に充填されている一方の端部および第２挿入孔３８に充填されている他方の端部を結ぶ線に沿って延びる形状の永久磁石であってもよい。

磁極の数としては、上記実施形態において例示したものに限らない。
ＩＰＭＳＭとしては、ＥＰＳ内蔵のものに限らない。たとえば、可変ギアステアリングシステム内蔵のものであってもよい。もっとも、操舵輪を転舵するためのアクチュエータに内蔵されるものにも限らない。

１０…ロータ、２０…ロータユニット、３０…コア、３２…第１薄板状部材、３４…第２薄板状部材、３５…分離部、３６…第１挿入孔、３７…連通孔、３８…第２挿入孔、４０…永久磁石、４０ａ…磁石材料、５０…着磁装置、５２…永久磁石、５４…着磁ヨーク、６０…第１貫通孔、６２…第２貫通孔、７０…治具。

Claims (6)

1. 磁性体からなる薄板状部材が積層されたコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、単一または複数個が前記コアの軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニットにおいて、
   前記コアには、前記軸方向に直交する平面に交差する方向において当該コアを貫通して且つ、特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第１挿入孔および前記特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第２挿入孔が形成されており、
   前記薄板状部材は、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を分離する分離部を備えている第１薄板状部材と、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を連通させる連通孔が形成されている第２薄板状部材とを備え、
   前記永久磁石は、磁粉と樹脂との混合物を含んで構成されており、
   前記連通孔には、前記永久磁石が充填されており、
   前記永久磁石のうち前記第１薄板状部材の前記第１挿入孔に充填されている部分と前記第２薄板状部材の前記第１挿入孔に充填されている部分とが結合されており、前記永久磁石のうち前記第１薄板状部材の前記第２挿入孔に充填されている部分と前記第２薄板状部材の前記第２挿入孔に充填されている部分とが結合されていることを特徴とする埋込磁石型ロータユニット。
2. 前記特定の磁極を構成する永久磁石は、前記コアの周方向における一方の端部が前記第１挿入孔に充填され、前記周方向における他方の端部が前記第２挿入孔に充填され、前記第１挿入孔に充填されている部分と前記第２挿入孔に充填されている部分とは、いずれも、前記周方向における当該磁極の中央部に行くにつれて前記一方の端部および前記他方の端部を結ぶ線よりも径方向内側に延びており、
   前記第２薄板状部材には、前記特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている前記連通孔が、前記周方向における磁極の中央部に形成されており、
   前記連通孔に充填された永久磁石には、前記第１薄板状部材の前記分離部が隣接して配置されている請求項１記載の埋込磁石型ロータユニット。
3. 前記第１挿入孔のうち前記コアの周方向における磁極の中央部側には、前記平面に交差する方向において前記コアを貫通する第１貫通孔が接続されており、
   前記第２挿入孔のうち前記コアの周方向における磁極の中央部側には、前記平面に交差する方向において前記コアを貫通する第２貫通孔が接続されており、
   前記第１貫通孔および前記第２貫通孔内は、非磁性の物質にて満たされている請求項１または２記載の埋込磁石型ロータユニット。
4. 磁性体からなる薄板状部材が積層されたコアと、該コアに埋め込まれた永久磁石と、を備え、単一または複数個が前記コアの軸方向において連結されてロータを構成する埋込磁石型ロータユニットを製造する方法において、
   前記コアには、前記軸方向に直交する平面に交差する方向において当該コアを貫通して且つ、特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第１挿入孔および前記特定の磁極を構成する永久磁石が充填されている第２挿入孔が形成されており、
   前記薄板状部材は、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を分離する分離部を備えている第１薄板状部材と、前記第１挿入孔および前記第２挿入孔を連通させる連通孔が形成されている第２薄板状部材とを備え、
   前記軸方向に、前記第１薄板状部材および前記第２薄板状部材を積層する積層工程と、
   前記第１挿入孔および前記第２挿入孔の少なくとも一方から磁粉と樹脂との混合物である磁石材料を充填する充填工程と、
   前記磁石材料を着磁する着磁工程とを有することを特徴とする埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
5. 前記充填工程は、流動性が付与された前記磁石材料を前記第１挿入孔および前記第２挿入孔に充填することにより磁石材料を射出成形する工程である請求項４記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。
6. 前記充填工程の期間と前記着磁工程の期間とが重複している請求項４または５記載の埋込磁石型ロータユニットの製造方法。

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