JP5494674B2 - ロータおよびロータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロータおよびロータの製造方法に関し、特に、ロータコアに永久磁石が挿入される構造のロータと、そのロータの製造方法とに関する。

従来、ロータコアに永久磁石が挿入される構造のロータに関する種々の技術が提案されている。たとえば、特開２００７−９７３８７号公報（特許文献１）では、回転子鉄心と、回転子鉄心の外周部に沿って設定された複数の磁極形成箇所にそれぞれ埋め込まれた永久磁石と、各磁極形成箇所において永久磁石に磁化されてエアギャップに対向する面に磁極を形成する鉄心部と、各鉄心部のエアギャップに対向する面における周方向中央部に設けられた軸方向に延びる窪みとを有している、回転子が提案されている。

また特開２００９−１２４８９９号公報（特許文献２）では、磁気突極部の間に軟磁性のセグメントをもち、前側の磁気突極部の先端側面とセグメントの前端との間に前側永久磁石が、後側永久磁石の先端側面とセグメントの前端との間に後側永久磁石が設けられる、ロータが提案されている。

特開２００７−９７３８７号公報 特開２００９−１２４８９９号公報

上記特許文献に開示されるロータでは、ロータコアに形成された磁石挿入穴に永久磁石が挿入された状態で、永久磁石の両端には空隙が形成されている。ステータに近接する径方向外側の空隙よりも、回転軸に近接する径方向内側の空隙の寸法の方が大きい。径方向内側の空隙と、ロータコアの周方向に隣接する他の空隙との間には、これら空隙間を隔てる壁部が形成されている。

永久磁石が挿入される磁石挿入孔の形状を工夫することによって永久磁石が磁石挿入孔内に保持されるが、これだけでは永久磁石を十分に固定できないため、永久磁石の両端の空隙に磁石固定用の樹脂が充填される。上記特許文献に開示されたロータのように、径方向内側の空隙の寸法を大きくとるような場合には、磁石固定用の樹脂の使用量が多くなってしまう。また、ロータの温度上昇時には、空隙内に充填された樹脂が熱膨張し、樹脂の熱膨張によって発生した応力が空隙間の壁部に作用する。空隙内の樹脂充填量が増大すると、樹脂の熱膨張量も増大し、壁部に作用する応力も増大するため、壁部を損傷する可能性が高くなる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ロータコアに埋設された永久磁石を固定するための樹脂の使用量を低減できる、ロータを提供することである。また、本発明の他の目的は、上記ロータを容易に製造できるロータの製造方法を提供することである。

本発明の一の局面に係るロータは、回転シャフトに固設され、軸方向に延びる穴部が形成されたロータコアと、穴部に埋設され、軸方向に延在するとともに、ロータコアの径方向に対し傾斜する方向に延在する、磁石と、磁石をロータコアに対し固定する樹脂層と、を備える。樹脂層は、磁石の表面を覆い、穴部の内面に接触する。磁石に対し径方向内側の穴部内に、軸方向に延びる中空空間が形成される。穴部の内面の一部が中空空間に露出する。磁石は、穴部を径方向に仕切り、穴部内に径方向外側の外側領域と径方向内側の内側領域とを規定する。内側領域の容積は、外側領域の容積よりも大きい。

上記ロータにおいて好ましくは、穴部内に配置され、樹脂層と中空空間とを仕切る、仕切り部材を備える。

好ましくは、ロータコアには、軸方向に延び、ロータコアの周方向に穴部に隣接する、他の穴部が形成される。ロータコアは、穴部と他の穴部とを周方向に隔てる壁部を含む。壁部は、径方向における最内側に、穴部と他の穴部とが最も近接する、最近接部を有する。最近接部の側面は、中空空間に露出する。

本発明の他の局面に係るロータの製造方法は、軸方向に延びる穴部が形成されたロータコアを準備するステップと、穴部を径方向に仕切り、穴部内に径方向外側の外側領域と径方向内側の内側領域とを規定するように、穴部に磁石を埋設するステップと、内側領域に樹脂型を挿入するステップと、磁石と樹脂型との間の空隙に、磁石をロータコアに対し固定する接着剤を充填するステップと、接着剤を硬化させ、樹脂層を形成するステップと、樹脂型を内側領域から除去するステップと、を備える。

本発明のさらに他の局面に係るロータの製造方法は、軸方向に延びる穴部が形成されたロータコアを準備するステップと、穴部を径方向に仕切り、穴部内に径方向外側の外側領域と径方向内側の内側領域とを規定するように、穴部に磁石を埋設するステップと、内側領域に、内側領域を仕切る仕切り部材を挿入するステップと、磁石と仕切り部材との間の空隙に、磁石をロータコアに対し固定する接着剤を充填するステップと、接着剤を硬化させ、樹脂層を形成するステップと、を備える。

本発明のロータによると、ロータコアに埋設された永久磁石を固定するための樹脂の使用量を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係るロータを含む回転電機を備えた車両の駆動部の構成を説明するための図である。 図１に示す回転電機の概略構成を示す側断面図である。 回転中心線方向から平面視したロータの平面図である。 図３中に示す領域ＩＶ付近を拡大して示す図である。 実施の形態１のロータの製造方法を示す流れ図である。 ロータコアに磁石挿入孔を形成した状態を示す模式図である。 磁石挿入孔の内部に永久磁石が挿入された状態を示す模式図である。 内側領域に樹脂型が挿入された状態を示す模式図である。 磁石挿入孔内に樹脂層が形成された状態を示す模式図である。 実施の形態２のロータの構成を示す模式図である。 実施の形態２のロータの製造方法を示す流れ図である。 実施の形態２のロータコアに磁石挿入孔を形成した状態を示す模式図である。 実施の形態２の磁石挿入孔の内部に永久磁石が挿入された状態を示す模式図である。 内側領域に仕切り部材が挿入された状態を示す模式図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るロータ１２０を含む回転電機２２００を備えた車両の駆動部の構成を説明するための図である。図１では、本発明に従った車両に搭載される回転電機２２００を駆動させるための電気回路を示している。図１を参照して、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）２７００は、コンバータ２７１０と、インバータ２７２０と、制御装置２７３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン２７４０Ｕ，２７４０Ｖ，２７４０Ｗとを含む。コンバータ２７１０は、バッテリ３０００とインバータ２７２０の間に接続され、インバータ２７２０は、出力ライン２７４０Ｕ，２７４０Ｖ，２７４０Ｗを介して回転電機２２００と接続される。

コンバータ２７１０に接続されるバッテリ３０００は、たとえばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。バッテリ３０００は、発生した直流電圧をコンバータ２７１０に供給し、また、コンバータ２７１０から受ける直流電圧によって充電される。

コンバータ２７１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２とダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続され、制御装置２７３０からの制御信号をベースに受取る。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリ３０００の正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。

このコンバータ２７１０は、リアクトルＬを用いてバッテリ３０００から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ２７１０は、インバータ２７２０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ３０００を充電する。

インバータ２７２０は、Ｕ相アーム２７５０Ｕ、Ｖ相アーム２７５０ＶおよびＷ相アーム２７５０Ｗからなる。各相アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続される。Ｕ相アーム２７５０Ｕは、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含み、Ｖ相アーム２７５０Ｖは、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６を含み、Ｗ相アーム２７５０Ｗは、直列に接続されたパワートランジスタＱ７，Ｑ８を含む。ダイオードＤ３〜Ｄ８は、それぞれパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン２７４０Ｕ，２７４０Ｖ，２７４０Ｗを介してモータジェネレータとしての回転電機２２００の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。

インバータ２７２０は、制御装置２７３０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換して回転電機２２００へ出力する。また、インバータ２７２０は、回転電機２２００によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。

制御装置２７３０は、モータトルク指令値、回転電機２２００の各相電流値、およびインバータ２７２０の入力電圧に基づいて回転電機２２００の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成してインバータ２７２０へ出力する。

また、制御装置２７３０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ２７２０の入力電圧を最適化するためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ２７１０へ出力する。

さらに、制御装置２７３０は、回転電機２２００によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０００を充電するため、コンバータ２７１０およびインバータ２７２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。

ＰＣＵ２７００においては、コンバータ２７１０は、制御装置２７３０からの制御信号に基づいて、バッテリ３０００から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２に供給する。そして、インバータ２７２０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換して回転電機２２００へ出力する。

また、インバータ２７２０は、回転電機２２００の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ２へ出力する。そして、コンバータ２７１０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ３０００を充電する。

図２は、図１に示す回転電機２２００の概略構成を示す側断面図である。図２に示すように、回転電機２２００は、回転中心線Ｏを中心に回転可能に支持された回転シャフト１１０と、回転シャフト１１０に固設され回転シャフト１１０と共に回転可能に設けられたロータ１２０と、ロータ１２０の周囲に設けられた環状のステータ１４０とを備える。この回転電機２２００は、典型的には、ハイブリッド車両に搭載され、車輪を駆動する駆動源や、エンジンなどの動力によって電気を発電する発電機として機能する。さらに、回転電機２２００は、エンジンを備えずに電力のみで走行する電気自動車や、燃料を用いて電気エネルギを発生する燃料電池を車載電源として備える燃料電池車にも適用可能である。

ロータ１２０は、軸方向に延びる穴部の一例としての磁石挿入孔１２６が形成された、略円筒形状のロータコア１２５を備える。ロータ１２０はまた、磁石挿入孔１２６内に挿入され埋設された永久磁石１２３を備える。永久磁石１２３は、ロータコア１２５の軸方向に延在する。ロータ１２０はまた、ロータコア１２５の軸方向の端面に設けられたエンドプレート１２２を備える。永久磁石１２３は、磁石挿入孔１２６内に充填された樹脂１２４によって固定されている。

ステータ１４０は、環状に形成されており、ロータ１２０の周囲を取り囲むように環状に形成されたステータコア１４１と、このステータコア１４１に装着されたＵ相コイル１８０Ｕ，Ｖ相コイル１８０Ｖ，Ｗ相コイル１８０Ｗとを備えている。このステータ１４０（ステータコア１４１）の軸方向端面１７７，１７８には、絶縁性のモールド樹脂１７２が形成されている。ステータ１４０の軸方向端面１７７，１７８は、モールド樹脂１７２により被覆されている。このモールド樹脂１７２は、たとえばＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などの熱可塑性樹脂などを含んでいる。

ステータコア１４１は、環状に延びるヨーク部１７６と、このヨーク部１７６の内周面から径方向内方に向けて突出する複数のステータティース１７１とを備えている。

図３は、回転中心線Ｏ方向から平面視したロータ１２０の平面図である。図４は、図３中に示す領域ＩＶ付近を拡大して示す図である。図３および図４を参照して、ロータコア１２５には、複数の磁石挿入孔１２６が形成されている。二つの対応する磁石挿入孔１２６が対を成すように、複数の磁石挿入孔１２６は形成されている。磁石挿入孔１２６は、略円筒形状のロータコア１２５の径方向に対し、傾斜する方向に延びて形成されている。対を成す二つの磁石挿入孔１２６は、ロータコア１２５の径方向に対し対称な方向に延びている。

磁石挿入孔１２６内に配置された永久磁石１２３は、ロータコア１２５の径方向に対し傾斜する方向に延在している。対を成す磁石挿入孔１２６の一方に挿入された永久磁石１２３が径方向に対し傾斜する方向と、他方の磁石挿入孔１２６に挿入された永久磁石１２３が径方向に対し傾斜する方向とは、ロータコア１２５の径方向に対し対称となっている。これにより、対を成す磁石挿入孔１２６内に配置された永久磁石１２３は、Ｖ字形状を形成する。

一対の永久磁石１２３がＶ字形状に配置されることにより、Ｖ字形状の周方向中央部において、永久磁石１２３からロータコア１２５の径方向外側へ向かう磁束の密度が高められる。

ロータコア１２５は、一対の磁石挿入孔１２６を周方向に互いに隔てる壁部１２７を含む。ロータコア１２５には、ロータコア１２５の軸方向に延びる一方の磁石挿入孔１２６と、ロータコア１２５の軸方向に延び、ロータコア１２５の周方向に上記一方の磁石挿入孔１２６に隣接する、他の磁石挿入孔１２６とが形成される。壁部１２７は、上記一方の磁石挿入孔１２６と他の磁石挿入孔１２６とを隔てる。壁部１２７は、ロータコア１２５の径方向における最内側に、一方の磁石挿入孔１２６と他の磁石挿入孔１２６とが最も近接する、最近接部１２８を有する。

永久磁石１２３は、磁石挿入孔１２６を径方向に仕切るように、磁石挿入孔１２６内に配置されている。永久磁石１２３は、磁石挿入孔１２６の内部において永久磁石１２３に対し径方向外側に位置する一部分を外側領域１３１として規定する。永久磁石１２３はまた、磁石挿入孔１２６内において、永久磁石１２３に対し径方向内側に位置する磁石挿入孔１２６の内部の一部分を、後述する内側領域１３４として規定する。

図４に示すように、外側領域１３１には、永久磁石１２３をロータコア１２５に対し固定する接着剤として機能する樹脂材料が充填され、樹脂層１３６を形成している。樹脂層１３６は、永久磁石１２３の径方向外側の表面を覆う。内側領域１３４の一部には、永久磁石１２３をロータコア１２５に対し固定する接着剤として機能する樹脂材料が充填され、樹脂層１３７を形成している。樹脂層１３７は、永久磁石１２３の径方向内側の表面を覆う。樹脂層１３７は、内側領域１３４内の、永久磁石１２３に面する位置のみに形成され、径方向内側から永久磁石１２３を固定する。

内側領域１３４の他の一部は、軸方向に延びる中空空間１３２を形成する。中空空間１３２は、ロータコア１２５に形成された磁石挿入孔１２６の内部において、永久磁石１２３および永久磁石１２３を固定するための樹脂が充填されておらず、物体が存在しない空間である。一対の中空空間１３２は、磁石挿入孔１２６を隔てる壁部１２７の幅が最も小さい、最近接部１２８の周方向の幅を規定する。

中空空間１３２は、回転電機２２００の性能を向上する機能を有する。つまり、磁束の流れに対する抵抗が大きい中空空間１３２を一対の永久磁石１２３間に形成することにより、磁束の流れ易い壁部１２７の幅が狭められ、永久磁石１２３間における磁束の通路が小さくなる。そのため、永久磁石１２３から出た磁束が同じ永久磁石１２３へ戻ることを抑制し、本来の磁束方向である径方向外側へ磁束が導かれるので、回転電機の回転力の発生に寄与する有効磁束が増大する。

永久磁石１２３がロータコア１２５の内部に埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータでは、永久磁石１２３によるマグネットトルクに加え、リラクタンストルクを併用して利用できる。リラクタンストルクをなるべく大きくすることにより、永久磁石１２３の必要量を低減できる。より大きなリラクタンストルクを得るためには、ロータコア１２５の径方向に対する永久磁石１２３の傾斜角度をより小さくする必要がある。永久磁石１２３の傾斜角度を小さく調整すると、Ｖ字形状を形成する一対の永久磁石１２３が互いに離れ、一対の永久磁石１２３間の距離が大きくなる。

一対の永久磁石１２３同士が離れて配置される場合、最近接部１２８の周方向の幅を小さく保つためには、中空空間１３２を大きく形成する必要がある。この場合において、中空空間１３２内の全てに永久磁石１２３固定用の樹脂を充填するのであれば、必要な樹脂量が大きくなる。また樹脂量の増大に伴って樹脂材料の熱膨張が大きくなり、樹脂から壁部１２７の最近接部１２８に応力が作用して最近接部１２８を破損する可能性が高くなる。しかしながら、本実施の形態のロータ１２０では、中空空間１３２は、樹脂が充填されていない中空の空間として形成されている。永久磁石１２３に対し径方向内側の磁石挿入孔１２６の一部のみに、ロータコア１２５に埋設された永久磁石１２３を固定するための樹脂が充填されるので、樹脂の使用量を低減することができる。

ロータコア１２５の径方向内側から永久磁石１２３を固定する樹脂層１３７は、永久磁石１２３の表面を覆う。樹脂層１３７は、上記内側領域１３４に向く永久磁石１２３の全部を覆うように充填された樹脂により形成されている。このように樹脂層１３７を形成することで、永久磁石１２３を固定するための樹脂材料と永久磁石１２３との接着強度の信頼性を確保できる。また、ロータ１２０の運転中に永久磁石１２３の一部に欠けや割れが発生した場合でも、永久磁石１２３の破片の飛散を防止することができる。

樹脂層１３７はまた、磁石挿入孔１２６の内面に接触する。磁石挿入孔１２６の内面の一部は、中空空間１３２に露出している。図４に示すように、最近接部１２８の側面１２９は磁石挿入孔１２６の内面の一部を形成し、この側面１２９が中空空間１３２に露出している。つまり、樹脂層１３７は最近接部１２８の側面１２９に接触していない。

一対の磁石挿入孔１２６を仕切る壁部１２７の中で、最近接部１２８は最も強度の低い部分である。樹脂層１３７を最近接部１２８に対し非接触に形成することで、ロータ１２０の温度上昇によって加熱された樹脂層１３７が熱膨張したとしても、樹脂層１３７から直接最近接部１２８に対し応力が作用することを防止できる。したがって、最近接部１２８の強度を確保することができる。最近接部１２８の損傷が発生しにくくなるので、ロータコア１２５の周方向における最近接部１２８の幅を減少させ、周方向における永久磁石１２３の間の磁束の通路をさらに小さくして漏れ磁束を減少させることにより、回転電機２２００の性能を一層向上させることが可能になる。

また、磁石挿入孔１２６の内部が永久磁石１２３により仕切られた内側領域１３４の容積は、外側領域１３１の容積よりも大きくなっている。これにより、内側領域１３４の全部に樹脂材料を充填する場合と比較して、本実施の形態の構成では、永久磁石１２３固定用の樹脂の必要量を低減できる効果を、より顕著に得ることができる。

次に、以上説明した構成を備えるロータ１２０の製造方法について説明する。図５は、実施の形態１のロータの製造方法を示す流れ図である。図５に示すように、まずステップ（Ｓ１）において、ロータコア１２５を形成する材料を準備する。ロータコア１２５は、複数の電磁鋼板などを軸方向に積層して構成されてもよく、または鉄粒子などの磁性粒子と樹脂などの絶縁物とを含む混合物を加圧成形した圧粉磁心から形成されてもよい。

次にステップ（Ｓ２）において、ロータコア１２５に軸方向に延びる磁石挿入孔１２６を形成する。図６は、ロータコア１２５に磁石挿入孔１２６を形成した状態を示す模式図である。図６に示すように、ロータコア１２５に一対の磁石挿入孔１２６が形成され、磁石挿入孔１２６を互いに隔てる壁部１２７が設けられる。壁部１２７は、ロータコア１２５の径方向における内側において、磁石挿入孔１２６間の間隔が最も小さい最近接部１２８を有する。一対の磁石挿入孔１２６が略Ｖ字形状を形成するように、ロータコア１２５に磁石挿入孔１２６が形成され、磁石挿入孔１２６の形成されたロータコア１２５が準備される。

次にステップ（Ｓ３）において、磁石挿入孔１２６に永久磁石１２３を埋設する。図７は、磁石挿入孔１２６の内部に永久磁石１２３が挿入された状態を示す模式図である。図７に示すように、永久磁石１２３は、磁石挿入孔１２６を径方向に仕切り、永久磁石１２３の径方向の両端部に空間が形成されるように、磁石挿入孔１２６の内部に配置されている。永久磁石１２３により、磁石挿入孔１２６内には、径方向外側の外側領域１３１と径方向内側の内側領域１３４とが規定される。内側領域１３４は、外側領域１３１よりも大きく形成されている。壁部１２７の最近接部１２８は、対を成す内側領域１３４間を隔てるように設けられる。

次にステップ（Ｓ４）において、内側領域１３４に樹脂型１３９を挿入する。図８は、内側領域１３４に樹脂型１３９が挿入された状態を示す模式図である。図８に示すように、内側領域１３４内の最近接部１２８に近接する側に、樹脂製の樹脂型１３９が配置される。このとき、永久磁石１２３と樹脂型１３９との間には、樹脂型１３９が設けられず中空の状態に保たれた、空隙１３３が形成される。永久磁石１２３は樹脂型１３９に接触せず、内側領域１３４に面する永久磁石１２３の表面が空隙１３３に露出するように、樹脂型１３９が配置される。樹脂型１３９により、樹脂が充填される樹脂充填部としての空隙１３３と、後の工程で形成される中空空間１３２と、が分割される。

次にステップ（Ｓ５）において、永久磁石１２３と樹脂型１３９との間の空隙１３３に、永久磁石１２３をロータコア１２５に対し固定するための接着剤を充填する。このとき接着剤は、空隙１３３に加えて、外側領域１３１の内部にも充填され、永久磁石１２３の表面を覆うように接着剤が充填される。続いてステップ（Ｓ６）において、充填された接着剤を硬化させる。これにより、外側領域１３１内に樹脂層１３６が形成され、内側領域１３４の一部を成す空隙１３３内に樹脂層１３７が形成される。図９は、磁石挿入孔１２６内に樹脂層１３６，１３７が形成された状態を示す模式図である。樹脂層１３７は、内側領域１３４内の、壁部１２７の最近接部１２８に接触しない位置に形成される。

樹脂層１３６，１３７を形成するための樹脂材料は、永久磁石１２３の減磁温度である１５０〜１６０℃以上の耐熱温度と、空隙１３３および外側領域１３１内に入り込むための優れた流動性とを有する材料であれば、任意の材料であってもよい。たとえば、ＢＭＣ、ＰＰＳ、エポキシ樹脂、液晶ポリマーなどに代表されるエンジニアリングプラスチックを樹脂材料として使用してもよい。

次にステップ（Ｓ７）において、樹脂型１３９を内側領域１３４から除去する。樹脂型１３９が抜き取られた後に、中空空間１３２が形成される。このようにして、図４に示す実施の形態１のロータ１２０が完成する。樹脂型１３９は、内側領域１３４への挿入および内側領域１３４からの除去時に内側領域１３４の内面に対し摺動するので、摺動時に磨耗の発生しにくい耐磨耗性に優れた材料により形成されるのが望ましい。

以上説明したロータ１２０の製造方法によって、容易に本実施の形態の構成を備えるロータ１２０を得ることができる。このロータ１２０では、内側領域１３４の内部において、樹脂型１３９と永久磁石１２３との間の微小な空隙１３３内にのみ永久磁石１２３固定用の樹脂が充填されるので、必要な樹脂の量が低減でき、ロータ１２０の軽量化および低コスト化を達成できる。また、樹脂層１３７と最近接部１２８の側面１２９との間には中空空間１３２が形成されるので、樹脂層１３７の温度が上昇し樹脂層１３７が熱膨張したときに、樹脂層１３７から最近接部１２８へ応力が直接作用することを防止でき、最近接部１２８の強度を確保することができる。

（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２のロータ１２０の構成を示す模式図である。実施の形態２のロータ１２０と、上述した実施の形態１のロータとは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施の形態２では、磁石挿入孔１２６内に配置され、樹脂層１３７が形成される空隙１３３と中空空間１３２とを仕切る、仕切り部材１３５を備える点で、実施の形態１とは異なっている。

つまり、実施の形態２のロータ１２０では、磁石挿入孔１２６内の内側領域１３４内に配置された板状の仕切り部材１３５と、永久磁石１２３と、の間に空隙１３３が形成され、この空隙１３３内に樹脂が充填されて樹脂層１３７が形成される。仕切り部材１３５は、非磁性体材料であり、かつ、永久磁石１２３から出る磁束が通ったときにうず電流が流れにくいように電気抵抗が高い材料によって形成することができる。たとえば、ステンレス鋼、アルミニウムなどで仕切り部材１３５を形成してもよい。

図１１は、実施の形態２のロータ１２０の製造方法を示す流れ図である。図１２は、実施の形態２のロータコア１２５に磁石挿入孔１２６を形成した状態を示す模式図である。図１３は、実施の形態２の磁石挿入孔１２６の内部に永久磁石１２３が挿入された状態を示す模式図である。図１１に示すステップ（Ｓ１）〜（Ｓ３）は、図５を参照して説明した実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は繰り返さない。ただし、実施の形態２の磁石挿入孔１２６では、図１２に明確に示すように、磁石挿入孔１２６の内面が部分的に窪み、板状の仕切り部材１３５を保持可能な窪み部１２６ａ，１２６ｂが形成されている。

続いてステップ（Ｓ１４）において、内側領域１３４に、内側領域１３４を仕切る仕切り部材１３５を挿入する。図１４は、内側領域１３４に仕切り部材１３５が挿入された状態を示す模式図である。図１４に示すように、仕切り部材１３５が挿入されることにより、図１３に示す内側領域１３４は、仕切り部材１３５と永久磁石１２３との間の中空の小空間である空隙１３３と、対を成す磁石挿入孔１２６を隔てる壁部１２７の最近接部１２８が露出する中空空間１３２と、に仕切られる。永久磁石１２３は仕切り部材１３５に接触せず、内側領域１３４に面する永久磁石１２３の表面が空隙１３３に露出するように、仕切り部材１３５が配置される。仕切り部材１３５により、樹脂が充填される樹脂充填部としての空隙１３３と、中空空間１３２とが分割される。

次にステップ（Ｓ５）において、永久磁石１２３と仕切り部材１３５との間の空隙１３３に、永久磁石１２３をロータコア１２５に対し固定するための接着剤を充填する。このとき接着剤は、空隙１３３に加えて、外側領域１３１の内部にも充填され、永久磁石１２３の表面を覆うように接着剤が充填される。続いてステップ（Ｓ６）において、充填された接着剤を硬化させる。これにより、外側領域１３１内に樹脂層１３６が形成され、内側領域１３４の一部を成す空隙１３３内に樹脂層１３７が形成される。このようにして、図１０に示す、仕切り部材１３５を備える実施の形態２のロータ１２０が完成する。

以上説明した製造方法によって、容易に実施の形態２の構成を備えるロータ１２０を得ることができる。実施の形態２のロータ１２０では、内側領域１３４の内部において、仕切り部材１３５と永久磁石１２３との間の微小な空隙１３３内にのみ永久磁石１２３固定用の樹脂が充填される。そのため、実施の形態１と同様に、永久磁石１２３を固定するために必要な樹脂の量が低減でき、かつ、最近接部１２８の強度を確保することができる効果を得ることができる。

実施の形態１で説明した樹脂型１３９を使用して樹脂層１３７を形成する場合、磁石挿入孔１２６内の内側領域１３４の形状が複雑になると、樹脂型１３９による接着剤の堰き止めが不十分となり、壁部１２７の最近接部１２８側に接着剤が流れ込む可能性がある。これに対し、仕切り部材１３５を使用して空隙１３３と中空空間１３２とを完全に別空間として形成すれば、確実に中空空間１３２を樹脂が充填されていない中空の空間として形成することができる。一方、樹脂型１３９によって充填された接着剤の確実な堰き止めが可能な場合には、実施の形態１の構成によって、ロータ１２０の必要とする部材の点数を低減できる効果を得ることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明のロータは、ハイブリッド車両および電気自動車などの車両に搭載される発電機や駆動源として使用される回転電機に、特に有利に適用され得る。

１１０ 回転シャフト、１２０ ロータ、１２３ 永久磁石、１２５ ロータコア、１２６ 磁石挿入孔、１２６ａ，１２６ｂ 窪み部、１２７ 壁部、１２８ 最近接部、１２９ 側面、１３１ 外側領域、１３２ 中空空間、１３３ 空隙、１３４ 内側領域、１３５ 仕切り部材、１３６，１３７ 樹脂層、１３９ 樹脂型、２２００ 回転電機。

Claims (5)

1. 回転シャフトに固設され、軸方向に延びる穴部が形成されたロータコアと、
   前記穴部に埋設され、前記軸方向に延在するとともに、前記ロータコアの径方向に対し傾斜する方向に延在する、磁石と、
   前記磁石を前記ロータコアに対し固定する樹脂層と、を備え、
   前記樹脂層は、前記磁石の表面を覆い、前記穴部の内面に接触し、
   前記磁石に対し前記径方向内側の前記穴部内に、前記軸方向に延びる中空空間が形成され、
   前記内面の一部が前記中空空間に露出し、
   前記磁石は、前記穴部を前記径方向に仕切り、前記穴部内に径方向外側の外側領域と径方向内側の内側領域とを規定し、
   前記内側領域の容積は、前記外側領域の容積よりも大きい、ロータ。
2. 前記穴部内に配置され、前記樹脂層と前記中空空間とを仕切る、仕切り部材を備える、請求項１に記載のロータ。
3. 前記ロータコアには、前記軸方向に延び、前記ロータコアの周方向に前記穴部に隣接する、他の穴部が形成され、
   前記ロータコアは、前記穴部と前記他の穴部とを前記周方向に隔てる壁部を含み、
   前記壁部は、前記径方向における最内側に、前記穴部と前記他の穴部とが最も近接する、最近接部を有し、
   前記最近接部の側面は、前記中空空間に露出する、請求項１または２に記載のロータ。
4. 軸方向に延びる穴部が形成されたロータコアを準備するステップと、
   前記穴部を径方向に仕切り、前記穴部内に径方向外側の外側領域と径方向内側の内側領域とを規定するように、前記穴部に磁石を埋設するステップと、
   前記内側領域に樹脂型を挿入するステップと、
   前記磁石と前記樹脂型との間の空隙に、前記磁石を前記ロータコアに対し固定する接着
   剤を充填するステップと、
   前記接着剤を硬化させ、樹脂層を形成するステップと、
   前記樹脂型を前記内側領域から除去するステップと、を備える、ロータの製造方法。
5. 軸方向に延びる穴部が形成されたロータコアを準備するステップと、
   前記穴部を径方向に仕切り、前記穴部内に径方向外側の外側領域と径方向内側の内側領域とを規定するように、前記穴部に磁石を埋設するステップと、
   前記内側領域に、前記内側領域を仕切る仕切り部材を挿入するステップと、
   前記磁石と前記仕切り部材との間の空隙に、前記磁石を前記ロータコアに対し固定する接着剤を充填するステップと、
   前記接着剤を硬化させ、樹脂層を形成するステップと、を備える、ロータの製造方法。

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