特開 2022-182071 モーターロータ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022182071

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】モーターロータ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20220101AFI20221201BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H02K1/27 501A

H02K1/27 501K

H02K1/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021089385

(22)【出願日】2021-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(74)【代理人】

【識別番号】100137316

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 宏

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 洋三

【テーマコード（参考）】

5H601

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD18

5H601GA02

5H601GA24

5H601GA32

5H601GC02

5H601GC12

5H601GC26

5H601HH01

5H601KK30

5H622CA02

5H622CA10

5H622CB03

5H622CB04

5H622CB05

5H622PP10

(57)【要約】

【課題】従来のモーターロータは、カシメにより永久磁石を固定する構造であるため、アモルファス材のような脆性材料をコア板に適用することが困難であった。
【解決手段】複数のコア板２を積層して成り且つその積層方向に貫通した透孔３を有するコア材２と、透孔３に収容した永久磁石５とを備え、永久磁石５が、側面に、少なくともロータ軸回り方向Ｒに開放された凹部６を有し、複数のコア板２のうちの一部のコア板２が、ロータ軸回り方向にずれた状態で凹部６に係合しているモーターロータ１とし、アモルファス材などの薄板をコア板２に用いた場合でも、永久磁石５を充分に固定することができ、モータの性能向上に貢献する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のコア板を積層して成り且つその積層方向に貫通した透孔を有するコア材と、
前記透孔に収容した永久磁石とを備えたモーターロータであって、
前記永久磁石が、側面に、少なくともロータ軸回り方向に開放された凹部を有し、
複数の前記コア板のうちの一部のコア板が、前記凹部に係合していることを特徴とするモーターロータ。

【請求項2】

前記永久磁石が、前記コア板の積層方向に配置した複数の前記凹部を有し、
複数の前記コア板のうちの一部のコア板が、ロータ軸回り方向の一方向から前記凹部に係合していると共に、
複数の前記コア板のうちの別の一部のコア板が、ロータ軸回り方向の他方向から別の前記凹部に係合していることを特徴とする請求項１に記載のモーターロータ。

【請求項3】

前記コア板と前記凹部との係合箇所が、前記永久磁石のロータ軸側であって、且つ前記前記コア材の半径方向に一致する前記永久磁石の中心線に対して対称となる位置に設けてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のモーターロータ。

【請求項4】

請求項１に記載のモーターロータを製造するに際し、
前記コア材が、前記透孔と、前記コア板の積層方向に開放された貫通孔とを有し、
前記コア材の前記透孔に前記永久磁石を収容した後、
前記貫通孔に挿入した治具により、複数の前記コア板のうちの一部のコア板をロータ軸回り方向に押圧して前記凹部に係合させることを特徴とするモーターロータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータを構成するモーターロータの改良に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のモーターロータとしては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載のモータコアは、複数のコア板を積層して成ると共に、永久磁石を収容する透孔を有する。透孔の内部には、選択したコア板に、固定片や凹部が形成してある。そして、モータコアは、透孔に永久磁石を収容し、固定片を凹部内に折り曲げて永久磁石に圧接させることにより、透孔内に永久磁石を固定した構造である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１７２４４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年では、モータの性能向上を図るために、モーターロータのコア板に、アモルファス材などの薄板を用いることが検討されている。しかしながら、従来のモーターロータは、固定片を折り曲げて永久磁石に圧接する構造、いわゆるカシメにより永久磁石を固定する構造であるため、アモルファス材のような脆性材料をコア板に適用することが困難であるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

【0005】

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、アモルファス材などの薄板をコア板に用いた場合でも、永久磁石を充分に固定することができ、モータの性能向上に貢献することができるモーターロータ及びその製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係わるモーターロータは、複数のコア板を積層して成り且つその積層方向に貫通した透孔を有するコア材と、透孔に収容した永久磁石とを備えている。そして、モーターロータは、永久磁石が、側面に、少なくともロータ軸回り方向に開放された凹部を有し、複数のコア板のうちの一部のコア板が、凹部に係合していることを特徴としている。

【0007】

本発明に係わるモーターロータの製造方法は、上記のモーターロータを製造するに際し、コア材に、透孔と、コア板の積層方向に開放された貫通孔とを形成し、コア材の透孔に永久磁石を収容した後、貫通孔に挿入した治具により、複数のコア板のうちの一部のコア板をロータ軸回り方向に押圧して凹部に係合させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係わるモーターロータ及びその製造方法は、上記構成を採用したことにより、アモルファス材などの薄板をコア板に用いた場合でも、永久磁石を充分に固定することができ、モータの性能向上に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係わるモーターロータの第１実施形態を説明する図であって、全体の４分の１の部分を示す平面図である。

【図2】図１に示す永久磁石を説明する斜視図（Ａ）、及び永久磁石の凹部の他の例を示す斜視図（Ｂ）である。

【図3】図１中のＡ－Ａ線矢視に基づく要部の断面図であって、永久磁石を収容した状態を示す断面図（Ａ）、及び永久磁石を固定した状態を示す断面図（Ｂ）である。

【図4】第１実施形態に適用可能なコア板を説明する各々平面図（Ａ）～（Ｄ）である。

【図5】本発明に係わるモーターロータの第２実施形態を説明する図であって、永久磁石を収容した状態を示す断面図（Ａ）、及び永久磁石を固定した状態を示す断面図（Ｂ）である。

【図6】第２実施形態に適用可能なコア板を説明する各々平面図（Ａ）～（Ｆ）である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〈第１実施形態〉
図１に示すモーターロータ１は、外周側に配置されるステータ（図示略）とともにモータを構成し、ロータ軸Ｃｒを中心にして回転する。モーターロータ１は、複数のコア板２を積層して成り且つその積層方向に貫通した透孔３を有するコア材４と、透孔３に収容した永久磁石５とを備えている。

【0011】

永久磁石５は、図２（Ａ）に示すように、側面に、少なくともロータ軸回り方向（矢印Ｒ方向）に開放された凹部６を有する。そして、モーターロータ１は、複数のコア板２のうちの一部のコア板２が、凹部６に係合している構造を有する。この実施形態では、一部のコア板２が、ロータ軸回り方向（Ｒ方向）にずれた状態で凹部６に係合している。

【0012】

コア材４は、その外周に沿って透孔３を所定間隔で有すると共に、コア板２の積層方向に開放された複数の貫通孔７を有している。また、図示例の永久磁石５は、矩形の平板状であって、コア板２の積層方向に主面の長辺を一致させた姿勢で透孔３に収容される。なお、コア材４は、必要に応じて他のコア材と積層されて積層体を構成し、積層体の上下に配置するエンドプレートや回転軸などが取り付けられる。

【0013】

上記の永久磁石５は、透孔３に収容した姿勢において、ロータ軸Ｃｒ側となる主面とその両側面のうちの片方の側面との角に、複数（図示例では３個）の凹部６が所定間隔で形成してある。これにより、凹部６は、少なくともロータ軸回り方向に開放され、ロータ軸Ｃｒ側にも開放されている。

【0014】

次に、図３に基づいて、上記ロータモータ１及びその製造方法を説明する。
すなわち、ロータモータ１の製造方法は、図３（Ａ）に示すように、複数のコア板２を積層した後、透孔３に永久磁石５を収容する。次に、上記製造方法では、図２（Ｂ）に示すように、複数のコア板２のうちの一部のコア板２、より具体的には、永久磁石５の各凹部６に対応する位置にあるコア板２をロータ軸回り方向にずらせる。

【0015】

この際、上記製造方法では、透孔３の近傍の貫通孔７に挿入する治具８を用いる。この治具８は、図２（Ｂ）に示すように、本体８Ａに、各凹部６の位置に対応する突起８Ｂを有し、透孔３に挿入した後、各突起８Ｂで該当する夫々のコア板２を押圧してロータ軸回りに移動させる。これにより、各凹部６にコア板２の一部分を係合させる。

【0016】

このようにして、上記のモーターロータ１及びその製造方法では、コア材４における透孔３内に永久磁石５を固定する。なお、図面には、理解し易くする都合上、各凹部６に１枚のコア板２を係合させた状態を示している。但し、コア板２にアモルファス材から成る薄板を用いる場合には、その板厚が０．１ｍｍ程度であるから、１つの凹部６に１枚のコア板２を係合させるのは容易ではない。このような場合には、図示した各コア板２を多数のコア板２から成るコア板群（２）と置き換えることができ、各凹部６にコア板群（２）を係合させて永久磁石５を固定する。

【0017】

上記のモーターロータ１及びその製造方法は、コア板のカシメにより永久磁石を固定する従来に比べて、コア板２を折り曲げることなく永久磁石５を固定し得るので、アモルファス材などの脆性材料から成る薄板をコア板に用いた場合でも、永久磁石５を充分に固定することができ、モータの性能向上に貢献することができる。

【0018】

また、上記のモーターロータ１及びその製造方法では、コア板（コア板群）２と永久磁石５とが噛み合う構造であるから、カシメのように摩擦力で固定状態を維持する構造よりも永久磁石５を強固に固定することができ、隣接する凹部６間の積層部分を充分に固定することができる。

【0019】

さらに、コア板のカシメにより永久磁石を固定する従来の構造では、透孔の内部にコア板の変形部分を収容する空間が必要である。これに対して、上記のモーターロータ１及びその製造方法では、コア板２をロータ軸回りに移動させた際、図１（Ｂ）に示すように、移動したコア板２と永久磁石５との間に隙間Ｓが生じるものの、この隙間Ｓは凹部６の深さ程度の極めて小さいものである。

【0020】

なお、上記のモーターロータ１及びその製造方法では、永久磁石５の凹部６の位置、数、及び形態が上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図２（Ｂ）に示す凹部６Ａ，６Ｂのいずれか又は両方を採用することも可能である。図２（Ｂ）中で上側に示す凹部６Ａは、永久磁石５の板厚方向に沿って形成した溝状を成し、その全体でロータ軸回り方向に開放されている。また、図２（Ｂ）中で下側に示す凹部６Ｂは、永久磁石５のロータ軸Ｃｒ側の面において、端部からロータ軸回り方向の一定範囲内に形成した溝状を成し、その端部でロータ軸回り方向に開放されている。

【0021】

また、上記のモーターロータ１及びその製造方法では、永久磁石５に形成する凹部６の形態に応じて、これに係合するコア板２の形態を適宜選択し得る。この実施形態のモーターロータ１には、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示すような２種類のコア板２Ａ，２Ｂを用いることができる。

【0022】

図４（Ａ）に示す第１コア板２Ａは、凹部６以外に対応するもので、透孔３を形成するための開口部Ｈを有し、永久磁石５との係合時に不動である。図４（Ｂ）に示す第２コア板２Ｂは、永久磁石５の凹部６に対応するもので、同じく開口部Ｈを有すると共に、開口部Ｈの縁部に、凹部６への係合部分となる突片２Ｐを有し、永久磁石５との係合時に移動する。各開口部Ｈは、各コア板２Ａ、２Ｂを積層した際に、互いに連通して透孔３を形成する。

【0023】

そして、上記のコア板２Ａ，２Ｂは、互いに積層する際、図４（Ｃ）に示すように、透孔３内で永久磁石５と突片２Ｐとが干渉しないように、第２コア板２Ｂを予めずらせた状態にする。そして、透孔３に永久磁石５を収容した後、第２コア板２Ｂを初期のずれ方向と逆の方向に移動させて、永久磁石５の凹部６に第２コア板２Ｂの突片２Ｐを係合し、永久磁石５５を透孔３内に固定する。これにより、モーターロータ１は、全てのコア板２Ａ，２Ｂの開口部Ｈ全体が一致して、図３（Ｂ）に示す隙間Ｓの無い構造を実現する。

【0024】

〈第２実施形態〉
図５及び図６は、本発明に係わるモーターロータの第２実施形態を説明する図である。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様の構成部位に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

【0025】

図５（Ａ）に示すモーターロータ１は、永久磁石５が、コア板２の積層方向に配置した複数の凹部６を有している。図示例の永久磁石５は、ロータ軸Ｃｒ側となる主面とその一側面との角（図中で左側の角）に複数の凹部６を有し、同主面とその他側面との角（図中で右側の角）に複数の凹部６を有する。両側面の各凹部６は、夫々の数が限定されるものではないが、コア板２の積層方向において互いに異なる位置に設けてある。

【0026】

そして、モーターロータ１は、図５（Ｂ）に示すように、コア板２のうちの一部のコア板２が、ロータ軸回り方向の一方向（矢印Ｒ１方向）から各凹部６に夫々係合している。また、モーターロータ１は、複数のコア板２のうちの別の一部のコア板２が、ロータ軸回り方向の他方向（矢印Ｒ２）から別の各凹部６に夫々係合している。

【0027】

この実施形態のモーターロータ１は、例えば図６（Ａ）～（Ｃ）に示すような３種類のコア板２Ａ，２Ｂ，２Ｃを用いることができる。図６（Ａ）に示す第１コア板２Ａは、凹部６以外に対応するもので、透孔３を形成するための開口部Ｈを有し、永久磁石５との係合時に不動である。

【0028】

図６（Ｂ）に示す第２コア板２Ｂは、永久磁石５の一方側の凹部６に対応するもので、同じく開口部Ｈを有すると共に、開口部Ｈの縁部に、凹部６への係合部分となる突片２Ｐを有する。図６（Ｃ）に示す第３コア板２Ｃは、永久磁石５の他方側の凹部６に対応するもので、同じく開口部Ｈを有すると共に、開口部Ｈの縁部において、第２コア板２Ｂの突片Ｐと対称的な位置に、凹部６への係合部分となる突片２Ｑを有する。各開口部Ｈは、各コア板２Ａ～２Ｃを積層した際に、互いに連通して透孔３を形成する。

【0029】

そして、上記のコア板２Ａ～２Ｃは、互いに積層する際、図６（Ｄ）に示すように、透孔３内で永久磁石５と突片２Ｐ，２Ｑとが干渉しないように、予め第２及び第３のコア板２Ｂ，２Ｃを互いに相反する方向にずらせた状態にする。

【0030】

そして、透孔３に永久磁石５を収容した後、図６（Ｅ）に示すように、第２コア板２Ｂを初期のずれ方向と逆の方向（矢印Ｒ１方向）に移動させて、永久磁石５の一方側の凹部６に第２コア板２Ｂの突片２Ｐを係合する。

【0031】

次に、図６（Ｆ）に示すように、また、第３コア板２Ｃを初期のずれ方向と逆の方向（矢印Ｒ２方向）に移動させて、永久磁石５の他方側の凹部６に第２コア板２Ｂの突片２Ｐを係合する。これにより、モーターロータ１は、透孔３内に永久磁石５を固定する。なお、第２及び第３のコア板２Ｂ，２Ｃの移動は、同時に行うことも可能である。

【0032】

このようにして、上記のモーターロータ１は、第１実施形態と同様に、アモルファス材などの脆性材料から成る薄板をコア板２に用いた場合でも、永久磁石５を充分に固定することができ、とくに、永久磁石５をその両側で拘束することで、固定力をより一層高めることができ、モータの性能向上に貢献することができる。

【0033】

また、上記のモーターロータ１は、コア板２と凹部６との係合箇所が、永久磁石５のロータ軸側であって、且つコア材４の半径方向に一致する永久磁石５の中心線Ｃｍに対して対称となる位置に設けた構成である。要するに、上記のモーターロータ１は、コア板２と凹部６との係合箇所が、永久磁石５のロータ軸側の両端部に配置された構成である。

【0034】

上記のモーターロータ１は、回転によって永久磁石５の重心に生じる遠心力に対する耐久性が向上する。つまり、モーターロータ１の回転時には、図６（Ｆ）に示すように、永久磁石５の重心に遠心力Ｆ１が生じ、永久磁石５がコア材４からの反力Ｆ２を受ける。この際、永久磁石５は、曲げモーメントや不均一で局所的に過大となる荷重が生じると、破損する恐れがある。

【0035】

そこで、上記のモーターロータ１は、コア材４における永久磁石５の拘束箇所を、遠心力Ｆ１の方向（中心線Ｃｍ）に対して対称的な１つの面、複数の面、若しくは点である構造にしている。これにより、上記のモーターロータ１は、永久磁石５の重心に対して対称的な箇所で同永久磁石５を拘束することで、遠心力による永久磁石５の破損を抑制して、耐久性を高めることができる。また、永久磁石５の耐久性の向上は、モータの最高回転数の向上に寄与し得るので、モータの小型化も可能になる。

【0036】

本発明に係わるモーターロータは、その構成が上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、上記のモーターロータは、実質的にモーターの構成と同等である発電機のロータに適用することも可能である。

【符号の説明】

【0037】

１ モーターロータ
２ コア板
２ Ａ～２Ｃ コア板
３ 透孔
４ コア材
５ 永久磁石
６ 凹部
７ 貫通孔
８ 治具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】