特開 2025-10774 電動機のロータ構造

(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】P2025010774

(43)【公開日】2025-01-23

(54)【発明の名称】電動機のロータ構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20250116BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023112977

(22)【出願日】2023-07-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】上野 駿

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622CA02

5H622CA07

5H622CB03

5H622CB05

5H622PP03

5H622PP11

(57)【要約】

【課題】電動機の製造時においてロータコアにおける磁石埋設孔への磁石の円滑な挿入を確保できることで、製造効率の低下を防止でき、また、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積を低減することで、電動機の作動時における渦電流損を抑制することができる電動機のロータ構造を提供する。
【解決手段】回転軸２の中心を通る軸線Ｃに沿って貫通した状態で延びる複数の磁石埋設孔８を有するロータコア７と、複数の磁石埋設孔８にそれぞれ挿入された状態で埋設された複数の磁石９と、を備え、各磁石埋設孔８は、磁石８を挟持した状態で保持する第１保持面１１及び第２保持面１２を有し、第１保持面１１及び第２保持面１２は、保持した磁石８に対して、軸線Ｃに直交する任意断面において点接触するとともに、軸線Ｃに沿って連続するように形成された第１当接部１１ａ及び第２当接部１２ａをそれぞれ有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸が貫通しかつ当該回転軸に固定されたロータを備えた電動機のロータ構造であって、
前記回転軸の中心を通る軸線に沿って貫通した状態で延びる複数の磁石埋設孔を有するロータコアと、
前記複数の磁石埋設孔にそれぞれ挿入された状態で埋設された複数の磁石と、
を備え、
前記複数の磁石埋設孔の各々は、埋設された前記磁石を間にして互いに対向し、当該磁石を挟持した状態で保持する第１保持面及び第２保持面を有しており、
前記第１保持面及び第２保持面は、保持した前記磁石に対して、前記軸線に直交する任意の断面である任意断面において点接触するとともに、前記軸線に沿って連続するように形成された第１当接部及び第２当接部をそれぞれ有していることを特徴とする電動機のロータ構造。

【請求項2】

前記第１当接部は、１つ又は複数の第１当接部で構成され、
前記第２当接部は、１つ又は複数の第２当接部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。

【請求項3】

前記第１保持面及び前記第２保持面は、前記任意断面において、前記軸線側である径方向内側、及び前記軸線と反対側である径方向外側の一方に凸に湾曲する円弧状に形成され、その凸方向の外側に位置する凸状外側面、及び凸方向の内側に位置する凸状内側面としてそれぞれ構成されており、
前記磁石は、前記任意断面において、全体が前記一方に凸に湾曲する円弧状に形成されるとともに、前記凸状外側面に対向する外側対向磁石面、及び前記凸状内側面に対向する内側対向磁石面を有しており、
前記凸状外側面は、前記外側対向磁石面よりも曲率半径が大きく設定されることにより、当該凸状外側面の頂部が単一の前記第１当接部として機能し、
前記凸状内側面は、前記内側対向磁石面よりも曲率半径が小さく設定されることにより、当該凸状内側面の頂部が単一の前記第２当接部として機能することを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。

【請求項4】

前記複数の磁石埋設孔の各々は、前記第１保持面と前記第２保持面によって前記磁石を挟持する方向に対してほぼ直交する方向において当該磁石を両側から挟持するように、前記任意断面において点接触するとともに、前記軸線に沿って連続するように形成された２つの係止部を、さらに有していることを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。

【請求項5】

前記複数の磁石埋設孔は、２以上の前記磁石埋設孔を一組として、前記軸線を中心とする所定角度ごとに一組ずつ配置されており、
前記各組の磁石埋設孔は、前記軸線を中心とする周方向、及び／又は前記軸線の径方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機のロータ構造。

【請求項6】

前記複数の磁石埋設孔の各々には、１つ又は複数の磁石が埋設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電動機のロータ構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機のロータ構造に関し、特にロータコアに磁石が埋め込まれた埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）に適用されるロータ構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のロータ構造として、例えば特許文献１及び２に記載されたものが知られている。特許文献１のロータ構造では、各々が円環状に形成された薄板状の多数の電磁鋼板を、同心状に積層して構成されたロータコアと、このロータコアに埋設された複数の磁石とを有している。ロータコアには、磁石を埋設するための磁石埋設孔が、ロータコアの軸線方向に貫通して延び、所定形状の横断面を有している。一方、磁石は、ロータコアの軸線方向とほぼ同じ長さを有し、横断面が矩形状に形成されている。

【0003】

各磁石埋設孔に磁石が埋設されたロータを有するモータにおいて、ロータが高速で回転することにより、ロータの磁石に渦電流が発生しやすくなる。特に、上記のロータ構造では、磁石の表面と、磁石埋設孔の内面とが面接触することで、両者の接触面積が大きくなり、その結果、ロータにおいて大きな渦電流ループが生じ、その渦電流による損失（以下「渦電流損」という）が増大するおそれがある。

【0004】

一方、特許文献２では、上記のような渦電流損を低減するために、ロータコアを次のように構成している。すなわち、このロータコアは、各々が円環状に形成された薄板状の電磁鋼板から成る複数の第１コア部材及び第２コア部材を積層して構成されている。具体的には、第１コア部材は、磁石の横断面よりも一回り大きい第１磁石孔を有する一方、第２コア部材は、上記の第１磁石孔に対応する位置に設けられ、内方に突出する複数の凸部が形成された第２磁石孔を有している。そして、ロータコアは、例えば、多数の第１コア部材と、ロータコアの軸線方向の中央付近に配置された１枚の第２コア部材とを積層して構成されている。

【0005】

上記の多数の第１コア部材による第１磁石孔と、上記の１枚の第２コア部材による第２磁石孔とによって、ロータコアに磁石を埋設するための磁石埋設孔が形成され、この磁石埋設孔に磁石が埋設された状態では、第２コア部材における第２磁石孔の複数の凸部のみが磁石に接する。これにより、特許文献２のロータ構造では、特許文献１の場合に比べて、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積が小さくなり、モータ作動時の渦電流損が低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－１８２３５８号公報

【特許文献2】特開２０１３－１１０８２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上述した特許文献２のロータ構造では、モータ製造時において、ロータコアの磁石埋設孔に磁石を挿入して埋設する際に、次のような問題がある。すなわち、磁石埋設孔の一方の開口から磁石の端部を挿入し、その磁石を磁石埋設孔にさらに押し込むと、第２コア部材における第２磁石孔の凸部に当たることで、磁石が磁石埋設孔への挿入途中に引っ掛かってしまうことがある。この場合には、ロータコアの磁石埋設孔への磁石の挿入工程に手間がかかり、モータの製造効率が低下するおそれがある。

【0008】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、電動機の製造時においてロータコアにおける磁石埋設孔への磁石の円滑な挿入を確保できることで、製造効率の低下を防止でき、また、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積を低減することで、電動機の作動時における渦電流損を抑制することができる電動機のロータ構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転軸が貫通しかつ回転軸に固定されたロータを備えた電動機のロータ構造であって、回転軸の中心を通る軸線に沿って貫通した状態で延びる複数の磁石埋設孔を有するロータコアと、複数の磁石埋設孔にそれぞれ挿入された状態で埋設された複数の磁石と、を備え、複数の磁石埋設孔の各々は、埋設された磁石を間にして互いに対向し、磁石を挟持した状態で保持する第１保持面及び第２保持面を有しており、第１保持面及び第２保持面は、保持した磁石に対して、軸線に直交する任意の断面である任意断面において点接触するとともに、軸線に沿って連続するように形成された第１当接部及び第２当接部をそれぞれ有していることを特徴とする。

【0010】

この構成によれば、回転軸に固定されたロータを備えた電動機のロータ構造において、複数の磁石埋設孔を有するロータコアと、それらの磁石埋設孔にそれぞれ挿入されることによって埋設された複数の磁石とを備えている。複数の磁石埋設孔の各々は、回転軸の中心を通る軸線に沿って貫通した状態で延びており、埋設された磁石を間にして互いに対向する第１保持面及び第２保持面を有している。また、これらの第１保持面及び第２保持面は、保持した磁石に対して、上記軸線に直交する任意の断面である任意断面において点接触するとともに、軸線に沿って連続するように形成された第１当接部及び第２当接部をそれぞれ有している。

【0011】

電動機の製造時において、ロータコアの磁石埋設孔に磁石を挿入する場合、磁石埋設孔の一方の開口に対し、磁石の端部を挿入する。この場合、磁石埋設孔の第１保持面の第１当接部と、第２保持面の第２当接部が磁石の表面の端部に接する。そして、磁石を磁石埋設孔に押し込むことにより、第１保持面及び第２保持面の両当接部、すなわち第１当接部及び第２当接部が磁石の表面に接した状態のまま、磁石全体が磁石埋設孔に挿入される。このように、電動機の製造時において、ロータコアにおける磁石埋設孔への磁石の円滑な挿入を確保することができ、それにより、電動機の製造効率の低下を防止することができる。

【0012】

また、磁石がロータコアに埋設された状態では、軸線に直交する任意断面において、磁石の表面に対し、磁石埋設孔における第１保持面の第１当接部及び第２保持面の第２当接部が点接触する。これにより、磁石が磁石埋設孔の内面に面接触する場合に比べて、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積を大幅に低減することができ、その結果、電動機の回転時において、渦電流損を抑制することができる。

【0013】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動機のロータ構造において、第１当接部は、１つ又は複数の第１当接部で構成され、第２当接部は、１つ又は複数の第２当接部で構成されていることを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、第１保持面及び第２保持面が１つの当接部を有する場合には、複数の当接部を有する場合に比べて、磁石の表面と磁石埋設孔の内面との接触面積を最小にすることができる。また、第１保持面及び第２保持面の少なくとも一方が複数の当接部を有する場合には、磁石埋設孔への磁石の挿入時に、その磁石を、複数の当接部で支えながら、比較的安定して挿入することができる。なお、第１保持面の第１当接部及び第２保持面の第２当接部の数は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0015】

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の電動機のロータ構造において、第１保持面及び第２保持面は、任意断面において、軸線側である径方向内側、及び軸線と反対側である径方向外側の一方に凸に湾曲する円弧状に形成され、その凸方向の外側に位置する凸状外側面、及び凸方向の内側に位置する凸状内側面としてそれぞれ構成されており、磁石は、任意断面において、全体が一方に凸に湾曲する円弧状に形成されるとともに、凸状外側面に対向する外側対向磁石面、及び凸状内側面に対向する内側対向磁石面を有しており、凸状外側面は、外側対向磁石面よりも曲率半径が大きく設定されることにより、凸状外側面の頂部が単一の第１当接部として機能し、凸状内側面は、内側対向磁石面よりも曲率半径が小さく設定されることにより、凸状内側面の頂部が単一の第２当接部として機能することを特徴とする。

【0016】

この構成によれば、第１保持面及び第２保持面は、軸線に直交する任意断面において、上記の径方向内側及び径方向外側の一方に凸に湾曲する円弧状に形成され、上記の凸状外側面及び凸状内側面としてそれぞれ構成されている。また、磁石は、任意断面において、上記の第１保持面（凸状外側面）及び第２保持面（凸状内側面）を有する磁石埋設孔と同様、全体が凸に湾曲する円弧状に形成され、凸状外側面及び凸状内側面にそれぞれ対向する外側対向磁石面及び内側対向磁石面を有している。そして、凸状外側面が外側対向磁石面よりも曲率半径が大きく設定される一方、凸状内側面が内側対向磁石面よりも曲率半径が小さく設定されている。これにより、磁石埋設孔において、凸状外側面の頂部を単一の第１当接部として機能させることができるとともに、凸状内側面の頂部を単一の第２当接部として機能させることができる。

【0017】

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の電動機のロータ構造において、複数の磁石埋設孔の各々は、第１保持面と第２保持面によって磁石を挟持する方向に対してほぼ直交する方向において磁石を両側から挟持するように、任意断面において点接触するとともに、軸線に沿って連続するように形成された２つの係止部を、さらに有していることを特徴とする。

【0018】

この構成によれば、複数の磁石埋設孔の各々は、上記２つの係止部をさらに有している。これらの係止部は、各磁石埋設孔の第１保持面と第２保持面によって磁石を挟持する方向に対してほぼ直交する方向において磁石を両側から挟持するように、軸線に直交する任意断面において点接触するとともに、軸線に沿って連続するように形成されている。各磁石埋設孔が前述した第１保持面の第１当接部及び第２保持面の第２当接部に加えて、上記２つの係止部を有することにより、磁石埋設孔に埋設される磁石は、四方から支持される。これにより、磁石を磁石埋設孔に挿入する際には、磁石を円滑に挿入することができるとともに、磁石埋設孔に埋設された磁石を、安定した状態に保持することができる。

【0019】

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の電動機のロータ構造において、複数の磁石埋設孔は、２以上の磁石埋設孔を一組として、軸線を中心とする所定角度ごとに一組ずつ配置されており、各組の磁石埋設孔は、軸線を中心とする周方向、及び／又は軸線の径方向に配置されていることを特徴とする。

【0020】

この構成によれば、２以上の磁石埋設孔を一組として、軸線を中心とする所定角度ごとに一組ずつ、磁石埋設孔がロータコアに配置されている。この場合、一組の磁石埋設孔の各々が、軸線を中心とする周方向に配置され、各磁石埋設孔に磁石を埋設することにより、ロータの周方向において、所定角度ごとに磁極を設定することができる。また、一組の磁石埋設孔の各々が、軸線の径方向に配置され、各磁石埋設孔に磁石が埋設されること、すなわち磁石が径方向に複数層で配置されることにより、ロータの各磁極のリラクタンストルクを容易に大きくすることができる。

【0021】

請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載の電動機のロータ構造において、複数の磁石埋設孔の各々には、１つ又は複数の磁石が埋設されていることを特徴とする。

【0022】

この構成によれば、複数の磁石埋設孔の各々に１つの磁石を埋設する場合、各磁石埋設孔に磁石を１つずつ挿入し、全ての磁石埋設孔に磁石を比較的容易に埋設することができる。また、複数の磁石埋設孔の各々に、複数の磁石を埋設する場合、それらの磁石が単一である場合に比べて、電動機の回転時に発生する渦電流を小さくすることができ、それにより、渦電流損を抑制することができる。

【0023】

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１実施形態によるロータ構造を適用したモータを説明するための図であり、（ａ）はモータを模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）のモータをＡ－Ａ線に沿って切断したときのロータ及びシャフトを部分的に示す断面図、（ｃ）は（ｂ）で示すロータの右側の磁石及び磁石埋設孔を拡大して示す図である。

【図2】ロータコアの磁石埋設孔への磁石の挿入方法を説明するための図であり、（ａ）は図１（ｃ）と同様の磁石埋設孔を示す拡大図、（ｂ）は（ａ）の磁石及び磁石埋設孔をＢ－Ｂ線に沿って切断したときの断面図であり、磁石埋設孔の開口に磁石の先端部が挿入された状態を示し、（ｃ）は（ｂ）に示す状態から磁石が押し込まれ、磁石埋設孔への磁石の挿入が完了した状態を示す。

【図3】本発明の第２実施形態によるロータ構造を説明するための図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）に対応し、ロータの一部を示す断面図、並びに右側の磁石及び磁石埋設孔を拡大して示す図である。

【図4】本発明の第３実施形態によるロータ構造を説明するための図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）に対応し、ロータの一部を示す断面図、並びに右側の磁石及び磁石埋設孔を拡大して示す図である。

【図5】本発明の第４実施形態によるロータ構造を説明するための図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）に対応し、ロータの一部を示す断面図、並びに右側の磁石及び磁石埋設孔を拡大して示す図である。

【図6】本発明の第５実施形態によるロータ構造を説明するための図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）に対応し、ロータの一部を示す断面図、並びに右側の磁石及び磁石埋設孔を拡大して示す図である。

【図7】本発明の第６実施形態によるロータ構造を説明するための図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）に対応し、ロータの一部を示す断面図、並びに右側の複数の磁石及び磁石埋設孔を拡大して示す図である。

【図8】本発明の第７実施形態によるロータ構造を説明するための図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）に対応し、ロータの一部を示す断面図、並びに複数の磁石及び磁石埋設孔を拡大して示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態によるロータ構造を適用したモータを模式的に示している。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このモータ１（電動機）は、埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）であり、所定の長さ及び径を有するシャフト２（回転軸）と、このシャフト２が貫通しかつこのシャフト２に固定されたロータ３と、ロータ３の外周を囲んだ状態で設けられたステータ４と、上記のロータ３及びステータ４を覆うとともに、内周面にステータ４を固定するフレーム５とを備えている。なお、以下の説明では、シャフト２の中心を通り、シャフト２の長さ方向に延びる線を、「軸線Ｃ」というものとする。

【0026】

図１（ｂ）は、同図（ａ）のモータ１をＡ－Ａ線に沿って切断したときのロータ３及びシャフト２を部分的に示している。同図（ｂ）に示すように、ロータ３は、中心部にシャフト２が貫通した状態で固定されたロータコア７と、このロータコア７に設けられた複数（図１（ｂ）では２つのみ図示）の磁石埋設孔８にそれぞれ埋設された複数（図１（ｂ）では２つのみ図示）の永久磁石９（以下、単に「磁石」という）とを備えている。

【0027】

ロータコア７は、多数の薄板状の電磁鋼板から成るコア部材７ａを積層して構成されている。具体的には、各コア部材７ａは、中央部にシャフト２が貫通するシャフト孔７ｂを有し、平面形状がドーナツ状に形成されている。また、各コア部材７ａには、図１（ｂ）及び（ｃ）に示す所定形状を有する複数の磁石埋設孔８が形成されている。

【0028】

図１（ｂ）に示すように、ロータコア７には、軸線Ｃを中心とする所定角度（例えば６０度）ごとに、２つの磁石埋設孔８、８を一組として、これらの磁石埋設孔８、８が、周方向に配置されている。そして、各磁石埋設孔８には、磁石９が挿入された状態で埋設されている。なお、図１（ｂ）に示す２つの磁石埋設孔８、８は左右対称であるので、以下の説明では、右側の磁石埋設孔８を中心に説明するものとする。

【0029】

図１（ｃ）は、同図（ｂ）で示すロータ３の右側の磁石９及び磁石埋設孔８を拡大して示している。なお、同図（ｃ）に示す磁石９については、図示の便宜上、二点鎖線で示している。

【0030】

図１（ｃ）に示すように、磁石埋設孔８は、ロータコア７の径方向の外側（図１（ｃ）の上側）に位置する外側保持面１１（第１保持面）と、径方向の内側（図１（ｃ）の下側）に位置する内側保持面１２（第２保持面）とを有し、これらの外側保持面１１と内側保持面１２が、磁石９を間にして互いに対向している。また、これらの外側保持面１１及び内側保持面１２は、磁石埋設孔８の内方に凸に湾曲する円弧状に形成されており、それぞれの頂部１１ａ（第１当接部）及び頂部１２ａ（第２当接部）が、軸線Ｃに直交する任意の断面である任意断面において磁石９に点接触するとともに、軸線Ｃに沿って連続するように形成されている。

【0031】

また、磁石埋設孔８には、内側保持面１２の左右両側に、内方に突出し、上記外側保持面１１と内側保持面１２によって磁石９を挟持する方向に対してほぼ直交する方向（図１（ｃ）の左右方向）において、磁石９を両側から挟持する左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒを有している。これらの左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒは、任意断面において磁石９に点接触するとともに、軸線Ｃに沿って連続するように形成されている。

【0032】

磁石９は、図１（ａ）に示すように、ロータコア７の軸線方向の長さとほぼ同じ長さを有し、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、横断面が矩形状に形成され、所定サイズを有する直方体状に形成されている。また、図１（ｃ）に示すように、磁石９は、ロータコア７の径方向の外側及び内側にそれぞれ位置する外側磁石面９ａ及び内側磁石面９ｂ、並びにこれらに連なる左側磁石面９ｃ及び右側磁石面９ｄを有している。そして、磁石９が磁石埋設孔８に埋設された状態では、磁石９の外側磁石面９ａ、内側磁石面９ｂ、左側磁石面９ｃ及び右側磁石面９ｄにそれぞれ、磁石埋設孔８の頂部１１ａ、頂部１２ａ、左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒが、任意断面において点接触しており、軸線Ｃの長さ方向においては線接触している。

【0033】

ここで、図２を参照して、ロータコア７の磁石埋設孔８への磁石９の挿入方法を説明する。図２（ａ）は、上述した図１（ｃ）に対応する磁石９及び磁石埋設孔８を示しており、同図（ｂ）は（ａ）の磁石９及び磁石埋設孔８をＢ－Ｂ線に沿って切断したときの断面図であり、磁石埋設孔８の開口に磁石９の先端部が挿入された状態を示している。

【0034】

図２（ｂ）に示すように、磁石９を磁石埋設孔８に挿入する際には、まず、磁石９の先端部を、磁石埋設孔８の一方（図２（ｂ）では左方）の開口に挿入する。この場合、磁石９の先端部において、外側磁石面９ａ及び内側磁石面９ｂが、磁石埋設孔８の外側保持面１１及び内側保持面１２の頂部１１ａ及び１２ａにそれぞれ接するとともに、左側磁石面９ｃ及び右側磁石面９ｄが、磁石埋設孔８の左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒにそれぞれ接する。

【0035】

そして、図２（ｂ）に示す状態から、白抜き矢印で示すように、磁石９を磁石埋設孔８に押し込み、同図（ｃ）に示すように、磁石９全体を磁石埋設孔８に挿入することにより、磁石９の挿入が完了する。この磁石埋設孔８への磁石９の挿入の際には、磁石９の外側磁石面９ａ、内側磁石面９ｂ、左側磁石面９ｃ及び右側磁石面９ｄがそれぞれ、磁石埋設孔８における外側保持面１１の頂部１１ａ、内側保持面１２の頂部１２ａ、左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒに接することで、磁石９が磁石埋設孔８によって四方から支持されながら挿入される。

【0036】

また、上記のように、磁石９を磁石埋設孔８に挿入した後、磁石埋設孔８の磁石９との隙間に合成樹脂を充填してもよい。この場合、上記の隙間に、溶融した合成樹脂を充填し、硬化させることで、磁石９を磁石埋設孔８内の所定位置に、より安定して保持することができ、特にモータ１の回転時において、磁石９に発生しやすい曲げ応力を抑制することで、磁石９の損傷を防止することができる。

【0037】

以上のように、第１実施形態のロータ構造によれば、モータ１の製造時において、ロータコア７における磁石埋設孔８への磁石９の円滑な挿入を確保することができ、それにより、磁石の挿入時に引っ掛かりが生じる従来と異なり、モータ１の製造効率の低下を防止することができる。また、磁石が磁石埋設孔の内面に面接触する従来に比べて、磁石９の表面と磁石埋設孔８の内面との接触面積を大幅に低減することができ、その結果、モータ１の回転時において、渦電流損を抑制することができる。

【0038】

図３は、本発明の第２実施形態によるロータ構造を示している。なお、以下の各実施形態の説明では、上述した第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略するものとする。

【0039】

図３に示すように、この第２実施形態では、磁石埋設孔８Ａの外側保持面１１及び内側保持面１２がいずれも、内方に凸に湾曲する２つの円弧を有し、それぞれの頂部が、磁石９に接触している。具体的には、磁石埋設孔８Ａの外側保持面１１における２つの頂部１１ｂ、１１ｂ、及び内側保持面１２における２つの頂部１２ｂ、１２ｂが、任意断面において、磁石９の外側磁石面９ａ及び内側磁石面９ｂにそれぞれ点接触している。

【0040】

上記の第２実施形態のロータ構造によれば、上述した第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。特に、磁石埋設孔８Ａへの磁石９の挿入の際には、磁石９の外側磁石面９ａが２つの頂部１１ｂ、１１ｂで、内側磁石面９ｂが２つの頂部１２ｂ、１２ｂで支えられながら、比較的安定して挿入することができる。

【0041】

図４は、本発明の第３実施形態によるロータ構造を示している。同図に示すように、この第３実施形態では、磁石埋設孔８Ｂの外側保持面１１が、内方に凸に湾曲する８つの円弧を有する一方、内側保持面１２が、内方に凸に湾曲する２つの円弧を有しており、各円弧の頂部が、磁石９に接触している。具体的には、磁石埋設孔８Ｂの外側保持面１１における８つの頂部１１ｃ、及び内側保持面１２における２つの頂部１２ｃが、任意断面において、磁石９の外側磁石面９ａ及び内側磁石面９ｂにそれぞれ点接触している。

【0042】

上記の第３実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。特に、磁石埋設孔８Ｂへの磁石９の挿入の際には、磁石９の外側磁石面９ａが８つの頂部１１ｃで、内側磁石面９ｂが２つの頂部１２ｃ、１２ｃで支えられながら、より一層安定して挿入することができる。

【0043】

図５は、本発明の第４実施形態によるロータ構造を示している。同図に示すように、この第４実施形態では、磁石埋設孔８Ｃが全体として、軸線Ｃ側である径方向内側（図５の下側）に凸に湾曲するように形成されている。具体的には、磁石埋設孔８Ｃの外側保持面１１（凸状内側面）及び内側保持面１２（凸状外側面）はいずれも、径方向内側に凸に湾曲する円弧状に形成され、所定の曲率半径を有している。

【0044】

一方、第４実施形態の磁石１０は、前述した第１～第３実施形態の断面が矩形状の磁石９と異なり、図５に示すように、全体として、軸線Ｃ側である径方向内側に凸に湾曲する円弧状に形成されている。具体的には、磁石１０は、径方向の内側にいずれも凸に湾曲する外側磁石面１０ａ（内側対向磁石面）及び内側磁石面１０ｂ（外側対向磁石面）、並びにこれらに連なる左側磁石面１０ｃ及び右側磁石面１０ｄを有している。

【0045】

また、磁石１０の外側磁石面１０ａ及び内側磁石面１０ｂは、磁石埋設孔８Ｃの外側保持面１１及び内側保持面１２にそれぞれ対向し、所定の曲率半径を有している。具体的には、磁石埋設孔８Ｃの内側保持面１２は、磁石１０の内側磁石面１０ｂよりも曲率半径が大きく設定され、また、磁石埋設孔８Ｃの外側保持面１１は、磁石１０の外側磁石面１０ａよりも曲率半径が小さく設定されている。

【0046】

上記のように構成された磁石埋設孔８Ｃに磁石１０を挿入し、埋設した状態では、磁石埋設孔８Ｃの外側保持面１１における頂部１１ｄ及び内側保持面１２における頂部１２ｄが、任意断面において、磁石１０の外側磁石面１０ａ及び内側磁石面１０ｂにそれぞれ点接触している。

【0047】

上記の第４実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。また、本実施形態では、磁石１０について、ｑ軸磁束線に沿った磁石配置にできるため、リラクタンストルクを大きくすることができる。

【0048】

図６は、本発明の第５実施形態によるロータ構造を示している。同図に示すように、この第５実施形態では、上述した第４実施形態と異なり、各磁石埋設孔８Ｄ及び磁石２０が全体として、軸線Ｃと反対側である径方向外側（図６の上側）に凸に湾曲するように形成されている。

【0049】

この第５実施形態の磁石埋設孔８Ｄでは、外側保持面１１（凸状外側面）及び内側保持面１２（凸状内側面）はいずれも、径方向外側に凸に湾曲する円弧状に形成され、所定の曲率半径を有している。

【0050】

一方、第５実施形態の磁石２０は、径方向外側にいずれも凸に湾曲する外側磁石面２０ａ（外側対向磁石面）及び内側磁石面２０ｂ（内側対向磁石面）、並びにこれらに連なる左側磁石面２０ｃ及び右側磁石面２０ｄを有している。

【0051】

また、磁石２０の外側磁石面２０ａ及び内側磁石面２０ｂは、磁石埋設孔８Ｄの外側保持面１１及び内側保持面１２にそれぞれ対向し、所定の曲率半径を有している。具体的には、磁石埋設孔８Ｄの外側保持面１１は、磁石２０の外側磁石面２０ａよりも曲率半径が大きく設定され、また、磁石埋設孔８Ｄの内側保持面１２は、磁石２０の内側磁石面２０ｂよりも曲率半径が小さく設定されている。

【0052】

上記のように構成された磁石埋設孔８Ｄに磁石２０を挿入し、埋設した状態では、磁石埋設孔８Ｄの外側保持面１１における頂部１１ｅ及び内側保持面１２における頂部１２ｅが、任意断面において、磁石２０の外側磁石面２０ａ及び内側磁石面２０ｂにそれぞれ点接触している。

【0053】

上記の第５実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。また、本実施形態では、磁石２０について、マグネットトルクの有効活用を図ることができる。

【0054】

図７は、本発明の第６実施形態によるロータ構造を示している。同図に示すように、この第６実施形態では、上述した第１～第５実施形態と異なり、磁石９を径方向に複数層（本実施形態では２層）で配置したものである。

【0055】

図７に示すように、この第６実施形態のロータ３は、第１実施形態の左右２つの磁石埋設孔８、８と同様の左右２つの外側磁石埋設孔８Ｅ、８Ｅと、これらの外側磁石埋設孔８Ｅ、８Ｅよりも径方向内側に配置された左右２つの内側磁石埋設孔８Ｆ、８Ｆとを有しており、各外側磁石埋設孔８Ｅには１つの磁石９が埋設され、各内側磁石埋設孔８Ｆには２つの磁石９、９が埋設されている。

【0056】

具体的には、各外側磁石埋設孔８Ｅは、内方に凸に湾曲する円弧状の外側保持面１１及び内側保持面１２を有し、それぞれの頂部１１ｆ及び１２ｆが、任意断面において、磁石９の外側磁石面９ａ及び内側磁石面９ｂに点接触している。

【0057】

また、左右２つの内側磁石埋設孔８Ｆ、８Ｆは、径方向に延びかつ径方向外側に向かって互いに間隔が広がるよう、ほぼＶ字状に形成されている。各内側磁石埋設孔８Ｆは、外側保持面１１及び内側保持面１２を有している。これらの外側保持面１１及び内側保持面１２はいずれも、内方に凸に湾曲する２つの円弧を有し、外側保持面１１の２つの頂部１１ｇ、１１ｇ及び内側保持面１２の２つの頂部１２ｇ、１２ｇが、任意断面において、２つの磁石９、９の外側磁石面９ａ及び内側磁石面９ｂにそれぞれ点接触している。

【0058】

さらに、内側磁石埋設孔８Ｆは、内側保持面１２の左右両側に、内方に突出する左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒを有しており、任意断面において、左係止部１３Ｌが径方向内側の磁石９の左側磁石面９ｃに点接触するとともに、右係止部１３Ｒが径方向外側の磁石９の右側磁石面９ｄに点接触している。

【0059】

なお、内側磁石埋設孔８Ｆに埋設された２つの磁石９、９は、互いに接した状態で埋設されている。

【0060】

以上の第６実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。特に、この第６実施形態のロータ３では、複数の磁石９が、径方向に複数層で配置されているので、ロータ３の各磁極のリラクタンストルクを容易に大きくすることができる。また、各内側磁石埋設孔８Ｆに、２つの磁石９、９が埋設されているので、それらの磁石が単一である場合に比べて、モータ１の回転時に発生する渦電流を小さくすることができ、それにより、渦電流損を抑制することができる。

【0061】

図８は、本発明の第７実施形態を示している。同図に示すように、この第７実施形態では、上述した第６実施形態と同様、磁石９を径方向に複数層（本実施形態では２層）で配置したものである。

【0062】

図８に示すように、この第７実施形態のロータ３は、外側磁石埋設孔８Ｇと、この外側磁石埋設孔８Ｇよりも径方向内側に配置された左右２つの内側磁石埋設孔８Ｈ、８Ｈとを有しており、外側磁石埋設孔８Ｇ及び各内側磁石埋設孔８Ｈにはいずれも、３つの磁石９、９、９が埋設されている。

【0063】

具体的には、外側磁石埋設孔８Ｇは、全体的に径方向内側に凸に湾曲するように形成されている。また、外側磁石埋設孔８Ｇは、内方に凸に湾曲する円弧状の外側保持面１１及び３つの内側保持面１２、１２、１２を有している。各内側保持面１２の頂部１２ｈ、及びこれに対向する外側保持面１１の頂部１１ｈが、任意断面において、各磁石９の内側磁石面９ｂ及び外側磁石面９ａにそれぞれ点接触している。

【0064】

さらに、外側磁石埋設孔８Ｇは、各内側保持面１２の左右両側に、内方に突出する左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒを有しており、これらの左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒが、任意断面において、対応する磁石９の左側磁石面９ｃ及び右側磁石面９ｄにそれぞれ点接触している。

【0065】

一方、左右２つの内側磁石埋設孔８Ｈ、８Ｈは、径方向に湾曲しながら延び、ほぼＵ字状に形成されている。各内側磁石埋設孔８Ｈは、内方に凸に湾曲する円弧状の外側保持面１１及び３つの内側保持面１２、１２、１２を有している。各内側保持面１２の頂部１２ｊ、及びこれに対向する外側保持面１１の頂部１１ｊが、任意断面において、各磁石９の内側磁石面９ｂ及び外側磁石面９ａにそれぞれ点接触している。

【0066】

さらに、内側磁石埋設孔８Ｈは、各内側保持面１２の左右両側に、内方に突出する左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒを有しており、これらの左係止部１３Ｌ及び右係止部１３Ｒが、任意断面において、対応する磁石９の左側磁石面９ｃ及び右側磁石面９ｄにそれぞれ点接触している。

【0067】

以上の第７実施形態によれば、上述した第１及び第６実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。特に、この第７実施形態のロータ３では、外側磁石埋設孔８Ｇ及び内側磁石埋設孔８Ｈにいずれも、３つの磁石９が埋設されているので、それらの磁石が単一である場合に比べて、モータ１の回転時に発生する渦電流をより一層小さくすることができ、それにより、渦電流損をより一層抑制することができる。また、本実施形態では、前述した第４及び第５実施形態の円弧状の磁石１０及び２０と同様、複数の磁石９について、ｑ軸磁束線に沿った磁石配置にできるため、Ｖ字状に配置した場合に比べて、リラクタンストルクや効率を向上させやすくすることができる。

【0068】

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、上述した実施形態では、断面が矩形状の磁石９及び円弧状の磁石１０、２０を例示したが、本発明のロータ構造における磁石は、上記形状の磁石に限定されるものではなく、種々の形状のものを採用することが可能であり、例えば、一方が平坦で他方が円弧状のいわゆる蒲鉾形状や、円弧状の外側磁石面及び内側磁石面において、両磁石面の曲率半径や円弧中心が互いに異なる形状（例えば三日月形状）のものを採用することも可能である。

【0069】

また、実施形態で示したロータ３、ロータコア７、磁石埋設孔８、８Ａ～８Ｈ、及び磁石９、１０、２０の形状やサイズ、個数などの細部の構成は、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

【符号の説明】

【0070】

１ モータ（電動機）
２ シャフト（回転軸）
３ ロータ
７ ロータコア
８ 第１実施形態の磁石埋設孔
８Ａ 第２実施形態の磁石埋設孔
８Ｂ 第３実施形態の磁石埋設孔
８Ｃ 第４実施形態の磁石埋設孔
８Ｄ 第５実施形態の磁石埋設孔
８Ｅ 第６実施形態の外側磁石埋設孔
８Ｆ 第６実施形態の内側磁石埋設孔
８Ｇ 第７実施形態の外側磁石埋設孔
８Ｈ 第７実施形態の内側磁石埋設孔
９ 永久磁石（磁石）
９ａ 外側磁石面
９ｂ 内側磁石面
９ｃ 左側磁石面
９ｄ 右側磁石面
１０ 第４実施形態の磁石
１０ａ 外側磁石面（内側対向磁石面）
１０ｂ 内側磁石面（外側対向磁石面）
１０ｃ 左側磁石面
１０ｄ 右側磁石面
１１ 外側保持面（第１保持面、凸状内側面、凸状外側面）
１１ａ～１１ｊ 外側保持面の頂部（第１当接部）
１２ 内側保持面（第２保持面、凸状外側面、凸状内側面）
１２ａ～１２ｊ 内側保持面の頂部（第２当接部）
１３Ｌ 左係止部
１３Ｒ 右係止部
２０ 第５実施形態の磁石
２０ａ 外側磁石面（外側対向磁石面）
２０ｂ 内側磁石面（内側対向磁石面）
２０ｃ 左側磁石面
２０ｄ 右側磁石面
Ｃ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】