特開 2023-44980 回転子及びその製造方法

(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】P2023044980

(43)【公開日】2023-04-03

(54)【発明の名称】回転子及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20230327BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20230327BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

H02K15/02 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021153137

(22)【出願日】2021-09-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久田 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】鹿野 将

【テーマコード（参考）】

5H615

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP02

5H615RR03

5H615RR09

5H615SS05

5H615SS09

5H615SS18

5H615TT27

5H615TT34

5H622CA02

5H622CA05

5H622CA10

5H622CA14

5H622CB03

5H622CB05

5H622PP04

5H622PP19

(57)【要約】

【課題】生産性の向上を図ることができる回転子及び回転子の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、回転子は、回転子鉄心４４と、回転子鉄心の磁石埋め込み孔５２に配置された永久磁石Ｍと、磁石埋め込み孔の外側面５４ｂと永久磁石の第２主面Ｓ２との間に配置され、外側面に当接する第１面ＳＡ１と永久磁石の第２主面に当接する第２面ＳＡ２とを有する接着剤層ＡＤと、補強繊維により形成され、接着剤層に埋め込まれ第１面よりも第２面の側に配置され、複数個所が永久磁石の第２主面に接触している布ＦＣと、を具備している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数枚の磁性鋼板を軸方向に積層して構成され、周方向に間隔を置いて設けられた複数の磁石埋め込み孔を有し、前記磁石埋め込み孔の各々は、内側面および前記内側面に対して外周側に位置し前記内側面と隙間を置いて対向する外側面を有する磁石装填領域と、前記磁石装填領域の一端に連通した第１空隙と、前記磁石装填領域の他端に連通した第２空隙と、を含んでいる回転子鉄心と、
前記磁石装填領域に配置され、前記内側面に対向する第１主面と前記外側面に対向する第２主面とを有する永久磁石と、
前記永久磁石の前記第２主面と前記磁石装填領域の前記外側面との間に配置され、前記外側面に当接する第１面と前記永久磁石の前記第２主面に当接する第２面とを有する接着剤層と、
補強繊維により形成され、前記接着剤層に埋め込まれて前記第１面よりも前記第２面の側に配置され、複数個所が前記永久磁石の前記第２主面に接触している布と、
を備える回転電機の回転子。

【請求項2】

前記布は、それぞれ前記補強繊維からなる多数本の糸により織られた織物であり、前記磁石装填領域内で前記軸方向に延びる多数本の糸を含んでいる請求項１に記載の回転電機の回転子。

【請求項3】

前記布は複数の開口を有し、前記布の全面の面積に対する前記開口の面積の比率は、５～５０％に形成されている請求項２に記載の回転電機の回転子。

【請求項4】

前記接着剤層の膜厚は、２５～１００μｍに形成されている請求項１に記載の回転電機の回転子。

【請求項5】

前記補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン、アラミド、ケブラーのいずれかである請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【請求項6】

前記接着剤層は、エポキシ系樹脂接着剤で形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【請求項7】

前記磁石埋め込み孔の前記第１空隙および第２空隙は、固体材料が配置されず、空洞状態にある請求項１から６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【請求項8】

複数枚の磁性鋼板を軸方向に積層し、複数の磁石埋め込み孔を有する回転子鉄心を形成し、
第1面および反対側の第２面を有する半硬化状態の接着剤層と、補強繊維により形成され、前記接着剤層に埋め込まれて前記第１面よりも前記第２面の側に配置され、複数個所が前記第２面に露出した所定の開口率を有する布と、を具備する接着シートを用意し、
前記第１面が前記磁石埋め込み孔の外側面に当接するように、前記接着シートを前記磁石埋め込み孔の内で前記外側面の上に敷設し、
永久磁石を、前記接着シートの前記第２面の上を滑らしつつ、前記磁石埋め込み孔に前記軸方向に沿って挿入し、
前記接着剤層を硬化させる
回転子の製造方法。

【請求項9】

前記布は、それぞれ前記補強繊維からなる多数本の糸を含み、
前記多数本の糸が前記軸方向に延びる向きで、前記接着シートを前記外側面上に敷設する請求項８に記載の回転子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転子及び回転子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、永久磁石の目覚しい研究開発により、高磁気エネルギ積の永久磁石が開発され、このような永久磁石を用いた永久磁石型の回転電機が電車や自動車の電動機あるいは発電機として適用されつつある。通常、永久磁石型の回転電機は、円筒状の固定子と、この固定子の内側に回転自在に支持された円柱形状の回転子と、を備えている。回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心内に埋め込まれた複数の永久磁石と、を備えている。
このような中、回転子鉄心内に複数の永久磁石を埋め込み固定する技術が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－５８１８５号公報

【特許文献2】特開２０１５－１０４２７３号公報

【特許文献3】特開２０１４－５４０６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本実施形態の課題は、生産性の向上を図ることができる回転子及び回転子の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態に係る回転子は、複数枚の磁性鋼板を軸方向に積層して構成され、周方向に間隔を置いて設けられた複数の磁石埋め込み孔を有し、前記磁石埋め込み孔の各々は、内側面および前記内側面に対して外周側に位置し前記内側面と隙間を置いて対向する外側面を有する磁石装填領域と、前記磁石装填領域の一端に連通した第１空隙と、前記磁石装填領域の他端に連通した第２空隙と、を含んでいる回転子鉄心と、前記磁石装填領域に配置され、前記内側面に対向する第１主面と前記外側面に対向する第２主面とを有する永久磁石と、前記永久磁石の前記第２主面と前記磁石装填領域の前記外側面との間に配置され、前記外側面に当接する第１面と前記前記永久磁石の前記第２主面に当接する第２面とを有する接着剤層と、補強繊維により形成され、前記接着剤層に埋め込まれて前記第１面よりも前記第２面の側に配置され、前記補強繊維の複数個所が前記永久磁石の前記第２主面に接触している布と、を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態に係る回転電機の縦断面図。

【図2】図２は、本実施形態に係る回転電機の横断面図。

【図3】図３は、前記回転電機の回転子の一部を拡大して示す断面図。

【図4】図４は、前記回転子の一部を拡大して示す断面図。

【図5】図５は、前記回転子における布状繊維を拡大して示す平面図。

【図6】図６は、前記回転子の回転子鉄心、接着シート、および永久磁石の一部を拡大して示す断面図。

【図7】図７は、前記回転子において、永久磁石及び接着シートを回転子鉄心側からみた平面図であり、小さな複数のボイドが均一に分散している状態を示す図。

【図8】図８は、貼り付け前の接着シートの断面図。

【図9】図９は、前記回転氏の製造方法において、回転子鉄心、接着シート、および挿入過程の永久磁石を示す断面図。

【図10】図１０は、変形例に係る回転電機の回転子の一部を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0008】

（実施形態）
図１は、実施形態に係る回転電機の縦断面図であり、中心軸線Ｃ１を中心として片側の半分だけを示している。図２は、回転電機の横断面図である。
図１に示すように、回転電機１０は、永久磁石型の回転電機として構成されている。回転電機１０は、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）において、駆動モータあるいは発電機に好適に適用される。
回転電機１０は、環状あるいは円筒状の固定子１２と、固定子１２の内側に中心軸線Ｃ１の回りで回転自在に、かつ固定子１２と同軸的に支持された回転子１４と、これら固定子１２および回転子１４を支持するケーシング３０と、を備えている。
以下の説明では、中心軸線Ｃ１の延在方向を軸方向、中心軸線Ｃ１回りに回転する方向を周方向、軸方向および周方向に直交する方向を径方向と称する。

【0009】

図１および図２に示すように、固定子１２は、円筒状の固定子鉄心１６と固定子鉄心１６に巻き付けられた固定子巻線（コイル）１８とを備えている。固定子鉄心１６は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板１７を多数枚、同芯状に積層して構成されている。多数枚の電磁鋼板１７は、固定子鉄心１６の外周面の複数個所を溶接することにより、互いに積層状態に連結されている。固定子鉄心１６は、中心軸線Ｃ１と同軸的に位置する内周面、軸方向の一端に位置する第１端面１６ａ、および軸方向の他端に位置する第２端面１６ｂを有している。第１端面１６ａおよび第２端面１６ｂは、中心軸線Ｃ１と直交して延在している。

【0010】

固定子鉄心１６は、円環状のヨーク２２と、ヨーク２２の内周からそれぞれ中心軸線Ｃ１に向かって径方向に延出し円周方向に等間隔を置いて並んだ複数のティース２１とを一体に有している。周方向に隣り合う一対のティース２１の間の隙間により、径方向に延びるスロット２０が形成されている。複数のスロット２０は、周方向に等間隔を置いて並んでいる。各スロット２０は、固定子鉄心１６の内周面側から放射方向（固定子鉄心１６の中心軸線に対する径方向の外側）に延出している。各スロット２０は、固定子鉄心１６の軸方向の全長に亘って延在している。各スロット２０の軸方向の一端は第１端面１６ａに開口し、軸方向の他端は第２端面１６ｂに開口している。

【0011】

複数のスロット２０にコイル１８が挿通され、各ティース２１に巻き付けられている。コイル１８は、固定子鉄心１６の第１端面１６ａおよび第２端面１６ｂから軸方向外側に向かって延出するコイルエンド１８ａ、１８ｂを有するように設けられている。コイル１８に交流電流を流すことにより、固定子鉄心１６（ティース２１）に所定の鎖交磁束が形成される。

【0012】

図１に示すように、固定子鉄心１６の軸方向両端には鉄心押え２６が設けられている。ケーシング３０は、ほぼ円筒状の第１ブラケット３２ａと、お椀形状の第２ブラケット３２ｂと、を有している。第１および第２ブラケット３２ａ、３２ｂは、例えば、アルミニウム合金等で形成されている。第１ブラケット３２ａは、固定子鉄心１６の駆動端側に位置する鉄心押え２６に連結されている。第１ブラケット３２ａの先端側に、環状のベアリングブラケット３４がボルトにて同軸的に締結されている。ベアリングブラケット３４の中央部に、第１軸受３５として、例えば、ころ軸受を内蔵した第１軸受ハウジング３６が締結されている。
第２ブラケット３２ｂは、反駆動端側に位置する鉄心押え２６に連結されている。第２ブラケット３２ｂの中央部に、第２軸受３７として、例えば、玉軸受を内蔵した第２軸受ハウジング３８が締結されている。

【0013】

一方、回転子１４は、円柱形状のシャフト（回転シャフト）４２と、シャフト４２の軸方向ほぼ中央部に固定された円筒形状の回転子鉄心４４と、回転子鉄心４４内に埋め込まれた複数の永久磁石Ｍと、を有している。シャフト４２は、軸方向の両端部が第１軸受３５および第２軸受３７により支持され、中心軸線Ｃ１の回りで回転自在に支持されている。回転子鉄心４４は、磁性鋼板、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板４７を多数枚、同芯状に積層した積層鉄心として構成されている。電磁鋼板４７の積層方向は軸方向に一致している。回転子鉄心４４は中心軸線Ｃ１と同軸的に形成された内孔４８を有している。シャフト４２は内孔４８に挿通および嵌合され、回転子鉄心４４と同軸的に延在している。回転子鉄心４４の軸方向の両端に、略円板状の端板５４および鉄心押え５６が設けられ、回転子鉄心４４を軸方向の両側から押さえている。

【0014】

図１および図２に示すように、回転子鉄心４４は、固定子鉄心１６の内側に同軸的に配置され、回転子鉄心４４の外周面は固定子鉄心１６の内周面（ティース２１の先端面）に僅かな隙間（エアギャップ）を置いて対向している。
回転子鉄心４４には、回転子鉄心４４を軸方向に貫通する複数の磁石埋め込み孔５２および複数の空隙孔５７が形成されている。各磁石埋め込み孔５２内に、永久磁石Ｍが装填および配置され、例えば、接着シート等により回転子鉄心４４に固定されている。各永久磁石Ｍは、回転子鉄心４４の軸方向の全長に亘って延在している。複数の永久磁石Ｍは、回転子鉄心４４の周方向に所定の間隔を置いて配列されている。

【0015】

図３は、回転子の一部を拡大して示す断面図である。図２および図３に示すように、本実施形態において、回転子１４は、複数磁極、例えば、８磁極に設定されている。回転子鉄心４４において、中心軸線Ｃ１に対して径方向あるいは放射方向に各磁極の中心を通って延びる軸をｄ軸、およびｄ軸に対して電気的、磁気的に９０°離間した軸をｑ軸と称する。ここでは、固定子１２によって形成される鎖交磁束の流れ易い方向をｑ軸と称する。ｄ軸およびｑ軸は、回転子鉄心４４の円周方向に交互に、かつ、所定の位相で設けられている。

【0016】

回転子鉄心４４には、１磁極ごとに、２つの永久磁石Ｍが埋設されている。回転子鉄心４４の円周方向において、各ｄ軸の両側に２つの磁石埋め込み孔（以下、埋め込み孔と称する場合がある）５２が形成され、これらの埋め込み孔５２に永久磁石Ｍがそれぞれ配置されている。
空隙孔５７は、それぞれ中心軸線Ｃ１に平行な方向に延在し、回転子鉄心４４を貫通している。空隙孔５７は、それぞれｑ軸の上に設けられ、回転子鉄心４４の径方向のほぼ中央に位置し、磁石埋め込み孔５２と間隔を置いて対向している。空隙孔５７は、多角形、例えば、三角形の断面形状を有している。

【0017】

各埋め込み孔５２は、回転子鉄心４４を軸方向に貫通して延びている。埋め込み孔５２は、ほぼ矩形の断面形状を有し、それぞれｄ軸に対して傾斜している。中心軸線Ｃ１と直交する断面でみた場合、２つの埋め込み孔５２は、例えば、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの埋め込み孔５２の内周側の端はそれぞれｄ軸に隣接し、僅かな隙間をおいて互いに対向している。回転子鉄心４４において、２つの埋め込み孔５２の内周側端の間に、幅の狭い磁路狭隘部（ブリッジ部）Ｂ１が形成されている。２つの埋め込み孔５２の外周側の端は、回転子鉄心４４の円周方向に沿ってｄ軸から離間し、回転子鉄心４４の外周面の近傍およびｑ軸の近傍に位置している。これにより、埋め込み孔５２の外周側の端は、隣合う磁極の埋め込み孔５２の外周側端と、ｑ軸を挟んで対向している。各埋め込み孔５２の外周側端と回転子鉄心４４の外周縁との間に幅の狭い磁路狭隘部（ブリッジ部）Ｂ２が形成されている。このように、２つの埋め込み孔５２は、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように配置されている。

【0018】

永久磁石Ｍは、中心軸線Ｃ１と直交する断面形状が矩形状の細長い平板状に形成され、回転子鉄心４４の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。各永久磁石Ｍは回転子鉄心４４のほぼ全長に亘って埋め込まれている。永久磁石Ｍは、軸方向（長手方向）もしくは周方向（幅方向）に複数に分割された磁石を組み合わせて構成されてもよく、この場合、複数の磁石の合計の長さが回転子鉄心４４の軸方向長さとほぼ等しくなうように形成される。永久磁石Ｍは、互い平行に対向する第１主面（裏面）Ｓ１および第２主面（表面）Ｓ２、並びに、互いに平行に対向する一対の側面を有している。永久磁石Ｍの磁化方向は、第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２と直交する方向としている。

【0019】

各ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの永久磁石Ｍは、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように、ｄ軸に対し傾斜して配置されている。各ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、回転子鉄心４４の径方向において磁化方向が同一向きとなるように配置され、また、ｑ軸の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、磁化方向が逆向きとなるように配置されている。
複数の永久磁石Ｍを上記のように配置することにより、回転子鉄心４４の外周部において各ｄ軸上の領域は１つの磁極を中心に形成している。本実施形態では、回転電機１０は、隣接する１磁極毎に永久磁石ＭのＮ極とＳ極の表裏を交互に配置した、８磁極、４８スロットで、単層分布巻で巻線した永久磁石型の回転電機を構成している。

【0020】

図４は、１つの埋め込み孔および永久磁石を拡大して示す断面図である。
図３および図４に示すように、埋め込み孔５２は、２つの空隙（内周側空隙（第１空隙）５２ｂおよび外周側空隙（第２空隙）５２ｃ）と、２つの空隙５２ｂ、５２ｃの間に位置した磁石装填領域５２ａと、を有している。磁石装填領域５２ａは、永久磁石Ｍの断面形状に対応した矩形状に形成されている。空隙５２ｂは、装填領域５２ａの長手方向の一端からｄ軸の側に膨出し、空隙５２ｃは、磁石装填領域５２ａの長手方向の他端から外周面の側に膨出している。回転子鉄心４４は、装填領域５２ａの長手方向の両端において、埋め込み孔５２内に突出した一対の係止凸部５２ｄを有している。

【0021】

各埋め込み孔５２は、平坦な矩形状の内側面５４ａと、この内側面５４ａに対して径方向の外周側に位置し内側面５４ａと平行に対向する平坦な矩形状の外側面５４ｂと、を有している。内側面５４ａおよび外側面５４ｂは、ｄ軸に対し、上述したように傾斜している。これらの内側面５４ａと外側面５４ｂとの間に磁石装填領域５２ａが形成されている。
内周側空隙５２ｂは、装填領域５２ａのｄ軸側の端から、ｄ軸の側および中心軸線Ｃ１の側に膨出している。２つの埋め込み孔５２の内周側空隙５２ｂは、ｄ軸およびブリッジ部Ｂ１を挟んで互いに隣接、対向して配置されている。
外周側空隙５２ｃは、磁石装填領域５２ａの外周側の端から回転子鉄心４４の外周面４４ｂの近傍まで膨出している。外周側空隙５２ｃと外周面４４ｂとの間に、鉄心からなるブリッジ部Ｂ２が規定されている。

【0022】

永久磁石Ｍは、埋め込み孔５２の磁石装填領域５２ａに装填され、第１主面Ｓ１が内側面５４ａに対向し、第２主面Ｓ２が外側面５４ｂに対向している。永久磁石Ｍは、一対の角部が係止凸部５２ｄにそれぞれ当接している。更に、永久磁石Ｍは、第２主面Ｓ２と磁石装填領域５２ａの外側面５４ｂとの間に配置された接着シートＰＰにより、回転子鉄心４４に接着固定されている。接着シートＰＰは、外側面５４ｂのほぼ全面に亘って敷設されている。これにより、永久磁石２６は、装填領域５２ａ内に位置決め、保持されている。各ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石２６は、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように配置されている。

【0023】

本実施形態において、永久磁石Ｍの第１主面Ｓ１と磁石装填領域５２ａと内側面５４ａとの間には接着シートが配置されていない。また、埋め込み孔５２の内周側空隙５２ｂおよび外周側空隙５２ｃのいずれにも合成樹脂等の固体材料は充填および挿入されておらず、空洞の状態に維持されている。そのため、内周側空隙５２ｂおよび外周側空隙５２ｃに、永久磁石Ｍを冷却するための冷媒、例えば、冷却空気、冷却油等を流通可能としている。内周側空隙５２ｂおよび外周側空隙５２ｃは、永久磁石Ｍの長手方向両端部から回転子鉄心４４への磁束漏れを抑制するフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心４４の軽量化にも寄与する。

【0024】

次に、接着シートＰＰについて、詳細に説明する。
接着シートＰＰとして、本実施形態では、いわゆるプリプレグシートを用いている。図４に示すように、接着シートＰＰは、例えば、エポキシ系樹脂接着剤で形成され、第１面（第1接着面）ＳＡ１および反対側の第２面（第２当接面）ＳＡ２を有するシート状の接着剤層ＡＤと、接着剤層ＡＤに埋め込まれた布ＦＣと、を含んでいる。布ＦＣは、ガラス繊維、炭素繊維等の補強繊維で形成された多数本の糸（繊維の束）により布状に織られている。なお、布ＦＣは織物に限らず、不織布を含んでいてもよい。熱硬化前の状態、すなわち、回転子の組み立て前の状態、において、接着剤層ＡＤは、半硬化状態にある。布ＦＣは、接着剤層ＡＤの内において、第１面ＳＡ１よりも第２面ＳＡ２の側に隣接して位置し、複数個所が第２面ＳＡ２に露出している。一例では、後述する軸方向に延びる各縦糸の複数個所が第２面ＳＡ２に露出している。
接着シートＰＰは、磁石装填領域５２ａの外側面５４ｂに重ねて、外側面５４ｂのほぼ全面に亘って敷設されている。この際、接着剤層ＡＤの第１面ＳＡ１が外側面５４ｂ、すなわち、回転子鉄心４４に接するように敷設されている。接着剤層ＡＤの第２面ＳＡ２が永久磁石Ｍの第２主面Ｓ２に貼付されている。布ＦＣの複数個所は永久磁石Ｍの第２主面Ｓ２に接触している。このようにして、接着シートＰＰは、永久磁石Ｍの第２主面Ｓ２と埋め込み孔５２の外側面（鉄心）５４ｂとの間に配置され、接着剤層ＡＤを熱硬化することにより、永久磁石Ｍの第２主面Ｓ２および埋め込み孔５２の外側面５４ｂに貼付されている。永久磁石Ｍは接着シートＰＰにより回転子鉄心４４に接着固定される。

【0025】

図５は、接着シートＰＰの布ＦＣを模式的に示す平面図である。図示のように、布ＦＣは、繊維状補強材、例えば、ガラス繊維の束からなる多数本のたて糸Ｗ１とよこ糸Ｗ２とが１本ずつ交互に交わって格子状に織られた平織の織物としている。繊維状補強材は、ガラス繊維に限らず、炭素、ボロン、アラミド、ケブラー等の繊維を用いることができる。繊維は、コストや線膨張率が鉄に近い事からガラス繊維が適している。布ＦＣは、平織に限らず、綾織等の他の織り方で形成された織物でもよい。また、布ＦＣは、織物に限らず、不織布を用いることも可能である。
接着シートＰＰは、少なくとも繊維の一方向が、ここでは、たて糸Ｗ１が、回転子鉄心４４の中心軸線Ｃ１と平行な方向、すなわち、電磁鋼板の積層方向（軸方向）に延在するように、配置される。これにより、接着シートＰＰの前記積層方向（軸方向）の強度が向上し、永久磁石Ｍを装填領域５２ａに装填する際、接着シートＰＰ（接着剤層ＡＤ）の破れを防止することができる。

【0026】

図６は、接着シートおよび回転子鉄心の一部を拡大して示す断面図である。
図５および図６に示すように、布ＦＣにおいて、回転子鉄心４４の積層方向（軸方向）Ｘの糸の間隔、すなわち、よこ糸Ｗ２の間隔ｄ１は、回転子鉄心４４を構成する電磁鋼板４７の板厚Ｔ１とほぼ等しく設定されている（ｄ１＝Ｔ１）。電磁鋼板４７の板厚Ｔ１は、数ｍｍであり、一例では、Ｔ１＝２．５ｍｍとしている。
間隔ｄ１と板厚Ｔ１とをほぼ同一とすることで、永久磁石Ｍから接着シートＰＰを介して電磁鋼板４７に加わる荷重を全ての電磁鋼板４７に対して均一に分散させる効果が最大となる。なお、ほぼ同一とは、完全に同一の場合、および±０．５ｍｍ程度の誤差がある場合を含んでいる。

【0027】

接着シートＰＰの膜厚Ｔ２は、２５～１００μｍの範囲に形成している。永久磁石Ｍと回転子鉄心４４との隙間がモータ特性に及ぼす悪影響、および、永久磁石Ｍ及び埋め込み孔５２（回転子鉄心４４）の加工精度等を考慮すると、接着シートＰＰの膜厚Ｔ２は１００μｍ以下が好適である。ガラス繊維により適度な接着剤層ＡＤの厚さが確保され、回転子鉄心４４と永久磁石Ｍとの線膨張差により生じる熱応力を接着シートＰＰにより吸収することが可能である。

【0028】

図６に示すように、回転子鉄心４４において、埋め込み孔５２の外側面５４ｂは、電磁鋼板４７の製造誤差、積層誤差等により、完全な平坦ではなく、凹凸を有する凹凸面となる場合がある。積層方向Ｘと直交する膜厚Ｔ２の方向において、外側面５４ｂを構成する電磁鋼板４７の最大のギャップ（差分）をｇとすると、一例では、ギャップｇは０．１６１ｍｍ程度となる。このような凹凸がある場合、永久磁石Ｍに働く遠心力は、複数の電磁鋼板４７のうち、永久磁石Ｍに最も近接した凸の電磁鋼板４７に集中し易い。
しかしながら、本実施形態によれば、永久磁石Ｍと外側面５４ｂとの間に配置された接着シートＰＰにより電磁鋼板４７に加わる荷重を全ての電磁鋼板４７に対して均一に分散させ、応力集中を防止することができる。すなわち、エポキシ系の接着剤層ＡＤと布（布状繊維）ＦＣとを組わせて形成される接着シートＰＰにおいて、接着剤層ＡＤは、半導体封止用樹脂並みの弾性率、例えば、４１３．８Ｍｐ程度の弾性率を有している。接着シートＰＰにおいて、布ＦＣは、接着剤層ＡＤの第２面ＳＡ２の側、すなわち、永久磁石Ｍの側に隣接して存在し、第１面ＳＡ１の側、すなわち、回転子鉄心４４の側には、接着剤層ＡＤのみが存在している。布ＦＣによりエポキシ系接着剤の偏在を抑制することができる。弾性率の高い接着剤層ＡＤが回転子鉄心４４の外側面５４ｂに当接、接着され、永久磁石Ｍから作用する荷重を均一に分散することができる。これにより、一部の電磁鋼板４７に応力が集中し、一部の電磁鋼板４７が破損する事態を抑制することができる。

【0029】

図７は、接着シートＰＰにボイドが発生した状態を模式的に示す平面図である。
回転子鉄心４４の外側面５４ｂと永久磁石Ｍとの隙間にばらつきがある場合、特に、永久磁石Ｍと外側面５４ｂとの隙間が接着シートの膜厚よりも大きい場合、接着シートにボイド（気孔）が発生し、永久磁石から回転子鉄心（電磁鋼板４７）に加わる遠心力が不均一になる場合がある。
接着剤層ＡＤにガラス繊維の布ＦＣを埋め込んで形成された接着シートＰＰの場合、ガラス繊維の周辺に接着剤が凝集するため、図７に示すように、小さなボイドＶ１がシートの全面に均質に分散した構造となる。そのため、接着シートＰＰは、ボイドＶ１が発生した場合でも、永久磁石Ｍからの遠心力を回転子鉄心４４の外側面５４ｂの全面に均一に分散し、特定の電磁鋼板への応力集中を防止する。

【0030】

上記のような均質なボイドＶ１を発生させるためには、布ＦＣの開口（横糸とたて糸で囲まれた開口、織物に存在する目開き部分、バスケットホールと称する場合もある）を適切に設定することが望ましい。図５に示した布ＦＣにおいて、たて糸Ｗ１とよこ糸Ｗ２とで囲まれた矩形状の空間を開口（バスケットホール）ＢＨとした場合、布ＦＣ全体に占める開口ＢＨの面積の割合（開口率あるいはバスケットホール面積比率）が５～５０％程度であると好適である。
開口面積比率が小さいと、接着シートＰＰに発生するボイドが不均質となり易い。逆に、開口面積比率が大きすぎると、前述したよこ糸Ｗ２間の間隔ｄ１を小さくすることが困難となってしまう。そのため、開口率（バスケットホール面積比率）を５～５０％程度に設定することにより、小さなボイドＶ１を接着シートＰＰのほぼ全面に均一に分散させることができる。

【0031】

以上のように構成された本実施形態に係る回転電機によれば、上述した構成の接着シートＰＰにより永久磁石Ｍを回転子鉄心４４に容易にかつ確実に接着固定することができる。永久磁石Ｍから回転子鉄心に作用する遠心力を接着シートＰＰにより均一化し、回転子鉄心の特定箇所への応力集中を防止することができる。また、接着シートは、永久磁石Ｍと外側面との間にのみ設けられていればよく、接着剤の使用量を低減し、製造コストの低減を図ることが可能となる。磁石埋め込み孔（フラックスバリア）５２の内周側空隙５２ｂおよび外周側空隙５２ｃを空洞状態に維持することにより、回転子鉄心の軽量化を図ることができるとともに、内周側空隙および外周側空隙に冷媒を流通させることが可能となる。

【0032】

次に、回転子１４の製造方法について説明する。図８は、貼り付け前の接着シート（プリプレグシート）を模式的に示す断面図、図９は、回転子鉄心の埋め込み孔に接着シートを敷設し、永久磁石を挿入する状態を概略的に示す断面図である。
製造方法においては、始めに、多数枚の電磁鋼板４７を積層方向Ｘに積層して回転子鉄心４４を構成する。複数枚の接着シート（プリプレグシート）ＰＰを用意する。図８に示すように、貼り付け前の状態において、接着シートＰＰは、いわゆるＢステージの状態にあり、エポキシ系接着剤層ＡＤは半硬化状態となっている。エポキシ系接着剤で形成された、接着シートＰＰの第１面ＳＡ１に樹脂フィルム６０が貼付されている。前述したように、布ＦＣは、接着剤層の第２面ＳＡ２の側に位置し、少なくとも複数個所で第２面ＳＡ２に露出している。また、ガラス繊維の一部（たて糸）は、接着シートＰＰの長手方向（積層方向Ｘ）に延在している。

【0033】

次いで、各々の接着シートＰＰから樹脂フィルム６０を剥離した後、図９に示すように、接着シートＰＰを埋め込み孔５２の磁石装填領域５２ａに敷設する。この際、接着シートＰＰの長手方向が積層方向Ｘと一致した状態で、かつ、第１面ＳＡ１が磁石装填領域５２ａの外側面５４ｂ（回転子鉄心４４）に対向する向きで、回転子鉄心４４の一端面４４ａの側から磁石装填領域５２ａに接着シートＰＰを挿入する。粘着力を有する接着剤層ＡＤの第１面ＳＡ１を装填領域５２ａの外側面５４ｂに張り付ける。また、接着シートＰＰは長手方向の一端部ＰＰｅが回転子鉄心４４の外に位置するように配置される。この一端部ＰＰｅは、磁石埋め込み孔５２と反対の方向に折り曲げられ、回転子鉄心４４の一端面４４ａに貼付される。なお、回転子鉄心４４の一端面４４ａは、後述するように、永久磁石Ｍを挿入する際の入り口側の端面となる。

【0034】

続いて、接着シートＰＰの第２面ＳＡ２上を滑らせつつ、一端面４４ａの側から積層方向Ｘに沿って永久磁石Ｍを磁石装填領域５２ａに挿入する。永久磁石Ｍの全体が磁石装填領域５２ａ内に位置するまで、永久磁石Ｍを磁石装填領域５２ａに押し込む。これにより、永久磁石Ｍの第１主面Ｓ１の全面を装填領域５２ａの内側面５４ａに対向させ、第２主面Ｓ２の全面を接着シートＰＰの第２面ＳＡ２に対向させる。
上記永久磁石Ｍの挿入工程において、接着シートＰＰの第２面ＳＡ２の複数個所に布ＦＣが露出しているため、第２面ＳＡ２と永久磁石Ｍとの間の摩擦が小さい。同時に、布ＦＣは、たて糸が積層方向（挿入方向、軸方向）Ｘに延在するように埋め込まれているため、接着シートＰＰは挿入方向に十分な引っ張り強度を有している。これにより、永久磁石Ｍを比較的容易に装填領域５２ａに挿入、配置することができるとともに、挿入時の摩擦抵抗により接着シートＰＰが破れることがない。更に、本実施形態では、接着シートＰＰの一端部ＰＰｅを折り曲げて回転子鉄心４４の一端面４４ａに貼付していることから、永久磁石Ｍを磁石装填領域５２ａに装填する際、接着シートＰＰの押し出されを防止又は抑制することができる。

【0035】

永久磁石Ｍを磁石装填領域５２ａに装填した後、接着シートＰＰのエポキシ系接着剤層ＡＤを硬化（本硬化）させる。一例では、接着シートＰＰを１５０℃で０．５時間程度、加熱することにより、接着剤層ＡＤを硬化させている。エポキシ系接着剤が硬化した接着シートＰＰは、いわゆるＣステージの状態にあり、硬化したエポキシ系接着剤層ＡＤにより、永久磁石Ｍが磁石装填領域５２ａの外側面５４ｂ、すなわち、回転子鉄心４４に接着固定される。前述したように、磁石埋め込み孔５２の内周側空隙および外周側空隙には、固体材料が装填あるいは配置されず、空洞状態に保持されてる。
永久磁石Ｍを接着した後、接着シートＰＰの一端部ＰＰｅは回転子鉄心４４の一端面４４ａに接着されたままでもよいし、あるいは、切除されてもよい。
以上により、回転電機の回転子が製造される。

【0036】

上記のように構成された実施形態に係る固定子および回転子の製造方法によれば、接着剤を塗布する代わりに接着シートＰＰを用いることにより、永久磁石Ｍを回転子鉄心４４に容易にかつ確実に接着固定することができる。永久磁石Ｍから回転子鉄心に作用する遠心力を接着シートＰＰにより均一化し、回転子鉄心の特定箇所への応力集中を防止することができる。これにより、固定子鉄心の損傷等を防止し、信頼性の向上を図ることが可能となる。

【0037】

永久磁石Ｍを回転子鉄心４４の磁石装填領域５２ａに装填する際、接着シートＰＰを外側面５４ｂに粘着させている。そのため、外側面５４ｂに接着剤を塗布する必要がなく、生産性の向上を図ることができる。接着シートＰＰの第２面ＳＡ２の複数個所に布ＦＣが露出しているため、第２面ＳＡ２と永久磁石Ｍとの間の摩擦を低減することができる。同時に、布ＦＣは、たて糸が積層方向（挿入方向、軸方向）Ｘに延在するように設置されているため、接着シートＰＰは挿入方向に十分な引っ張り強度を有している。これにより、製造工程において、永久磁石Ｍを比較的容易に磁石装填領域５２ａに挿入、配置することができるとともに、挿入時の摩擦抵抗により接着シートＰＰが破れることがない。上記のことから、回転子の生産性および製造歩留まりが向上した製造方法を提供することができる。

【0038】

本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、回転子の磁極数、寸法、形状等は、上述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。フラックスバリアを構成する内周側空隙、外周側空隙、および空隙孔の断面形状は、実施形態の形状に限定されることなく、種々の形状を選択可能である。各磁極において、永久磁石の数は、一対に限らず、３個以上としてもよい。あるいは、各磁極に単層の永久磁石を設ける構成としてもよい。

【0039】

図１０は、変形例に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す断面図である。本変形例によれば、回転子１４の各磁極は、単一の永久磁石Ｍを有している。
図示のように、回転子鉄心４４の円周方向において、各ｄ軸と交差する位置に、永久磁石Ｍの形状に対応した形状の磁石埋め込み孔（埋め込み孔と称する場合がある）５２が形成されている。永久磁石Ｍは、埋め込み孔５２内に装填および配置され、接着シートＰＰにより回転子鉄心４４に固定されている。

【0040】

埋め込み孔５２は、回転子鉄心４４を軸方向に貫通して延びている。埋め込み孔５２は、ほぼ矩形の断面形状を有し、ｄ軸とほぼ直交して位置し、ｄ軸に対して左右線対称に形成されている。より詳細に述べると、フラックスバリアとして機能する埋め込み孔５２は、永久磁石Ｍの断面形状に対応した矩形状の磁石装填領域５２ａと、磁石装填領域５２ａの長手方向の両端から膨出する一対の端空隙（第１空隙、第２空隙）５３と、を有している。また、回転子鉄心４４は、埋め込み孔５２内に突出し永久磁石Ｍに係合する保持突起を有していてもよいが、本変形例では、保持突起を省略している。

【0041】

磁石装填領域５２ａは、平坦な矩形状の内側面５４ａと、この内側面５４ａに対して径方向の外周側に位置し間隔を置いて平行に対向する平坦な外側面５４ｂと、の間に規定されている。内側面５４ａおよび外側面５４ｂは、ｄ軸と直交している。磁石装填領域５２ａは、内側面５４ａおよび外側面５４ｂの長手方向中央がｄ軸と交差する位置に設けられている。
一対の端空隙５３は、磁石装填領域５２ａの長手方向の両端からｄ軸と直交する方向に延出している。端空隙５３は、回転子鉄心４４の外周面に向かって延出している。各端空隙５３と回転子鉄心４４の外周面との間に幅の狭い磁路狭隘部（第２ブリッジ部）Ｂ２が形成されている。端空隙５３は、永久磁石Ｍの長手方向両端部から回転子鉄心４４への磁束漏れを抑制するフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心４４の軽量化にも寄与する。

【0042】

永久磁石Ｍは、例えば、横断面が矩形状の細長い平板状に形成され、回転子鉄心４４の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。永久磁石Ｍは回転子鉄心４４のほぼ全長に亘って埋め込まれる。永久磁石Ｍの横断面は、互い平行に対向する第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２、並びに、互いに平行に対向する一対の側面を有している。永久磁石Ｍの磁化方向は、第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２と直交する方向としている。

【0043】

永久磁石Ｍは、埋め込み孔５２の磁石装填領域５２ａに装填され、第１主面Ｓ１が内側面５４ａに対向し、第２主面Ｓ２が外側面５４ｂに対向している。第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２はｄ軸とほぼ直交して延びている。また、第２主面Ｓ２は第１主面Ｓ１に対して回転子鉄心４４の外周側に位置している。永久磁石Ｍは、ｄ軸に対して左右線対称に形成および配置されている。
永久磁石Ｍは、第２主面Ｓ２と装填領域５２ａの外側面５４ｂとの間に配置された接着シートＰＰにより、回転子鉄心４４に接着固定されている。接着シートＰＰは、外側面５４ｂのほぼ全面に亘って敷設されている。これにより、永久磁石２６は、磁石装填領域５２ａ内に位置決め、保持されている。

【0044】

接着シートＰＰは、前述した実施形態における接着シートＰＰと同様に構成されている。すなわち、接着シートＰＰは、例えば、エポキシ系樹脂接着剤で形成され、第１面（第1接着面）ＳＡ１および反対側の第２面（第２当接面）ＳＡ２を有するシート状の接着剤層ＡＤと、接着剤層ＡＤの第２面に重ねて配置され接着剤層ＡＤに埋め込まれた布ＦＣと、を含んでいる。布ＦＣは、ガラス繊維、炭素繊維等の補強繊維で形成された多数本の糸（繊維の束）により布状に織られている。布ＦＣは、第１面ＳＡ１よりも第２面ＳＡ２の側に隣接して位置し、少なくとも一部が第２面ＳＡ２に露出している。
接着シートＰＰは、磁石装填領域５２ａの外側面５４ｂに重ねて、外側面５４ｂのほぼ全面に亘って敷設されている。この際、接着剤層ＡＤの第１面ＳＡ１が外側面５４ｂ、すなわち、回転子鉄心４４に接するように敷設されている。接着シートＰＰの第２面ＳＡ２が永久磁石Ｍの第２主面Ｓ２に当接している。同時に、布ＦＣの複数箇所が永久磁石Ｍの第２主面Ｓ２に接触している。このようにして、接着シートＰＰは、永久磁石Ｍの第２主面Ｓ２と埋め込み孔５２の外側面（鉄心）５４ｂとの間に配置され、永久磁石Ｍは接着シートＰＰにより回転子鉄心４４に接着固定される。

【0045】

本変形例において、永久磁石Ｍの第１主面Ｓ１と磁石装填領域５２ａと内側面５４ａとの間に接着シートが配置されていない。また、埋め込み孔５２の一対の端空隙５３のいずれにも合成樹脂等の固体材料は充填および挿入されておらず、空洞の状態に維持されている。そのため、端空隙５３に、永久磁石Ｍを冷却するための冷媒、例えば、冷却空気、冷却油等を流通可能としている。
以上のように構成された変形例に係る回転子においても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0046】

１０…回転電機、１２…固定子、１４…回転子、１６…固定子鉄心、
１８…電機子巻線、２０…スロット、４２…回転シャフト、４４…回転子鉄心、
５２…磁石埋め込み孔、５２ａ…磁石装填領域、５２ｂ…内周側空隙、
５２ｃ…外周側空隙、５４ａ…内側面、５４ｂ…外側面、Ｍ…永久磁石、
ＰＰ…接着シート、ＦＣ…布、ＡＤ…接着剤層、Ｓ１…第１主面、
Ｓ２…第２主面、ＳＡ１…第１面、ＳＡ２…第２面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】