JP5405996B2 - 永久磁石埋め込み型回転子 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石埋め込み型回転子に関し、特に回転子の高効率化に関するものである。

一般的な永久磁石埋め込み型回転子は、図２０に示すように、回転軸４と、積層鉄心７２と、永久磁石７によって構成されている。積層鉄心７２は鋼板を所要の形状に加工した磁性板４５を積層して形成されている。

積層鉄心７１の中心部には回転軸４が嵌入されている。図２０に示すように積層鉄心７１の外周近傍には永久磁石埋め込み用孔６が略円周状に形成されており、永久磁石埋め込み用孔６に永久磁石７が埋め込まれている。

図２１に、図２０での領域Ｋの部分拡大図を示すが、従来の回転子の場合、隣り合う永久磁石の端部７ａと端部７ｂとの間の領域で、モータの回転に寄与しない漏洩磁束３９、４０が生じる。漏洩磁束３９、４０は、永久磁石から生じる磁束が固定子側に達せず、回転子内部で閉じてしまう磁束である。

この漏洩磁束３９、４０の影響により、モータの回転のために作用する有効磁束が減少してしまい、モータ性能を低下させる原因となっていた。漏洩磁束３９、４０を防止することで、モータの性能を向上することができる。

特許文献１では、磁極間の漏洩磁束の低減と高速回転時の遠心力による応力集中の軽減のため、永久磁石を挿入する複数の挿入孔の間に空隙部と連結部が周方向に交互に配置されるようコア（鋼板）を形成し、それを1枚ごとに磁極角度分だけ回転させて積層し、回転子鉄心を構成している。

また、特許文献２では、エッチング加工により、薄肉部を形成することで鉄損を低減させている。

特開２００７−５３８６４号公報（００１６〜００１９段、図２） 特開２００９−３３９０８号公報（０１２１段、図１７）

しかしながら、従来の永久磁石埋め込み型回転子では、磁石挿入孔の間に空隙部や、スロット、薄肉部等を設けて漏洩磁束を低減しているが、強度が低下するという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、回転子の積層鉄心の強度低下を抑えつつ、漏洩磁束を抑制する永久磁石埋め込み型回転子を提供することを目的とする。

本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子は、
互いに隣接する磁極が異なるように略円周状に並べられた複数の永久磁石と、
回転軸中心に回転軸孔が設けられ、前記複数の永久磁石を周端部付近に埋設し、磁性板を積層してなる積層鉄心と、
前記磁性板の縁部で前記隣接する永久磁石の周方向端部同士の間付近に配設される樹脂材料からなる遮蔽部と、
前記磁性板を積層してなる前記積層鉄心の前記回転軸孔に嵌入された回転軸と、を備えたものであって、
前記遮蔽部は、積層する前記各磁性板に設けられる溝部又は穴部に樹脂材料を充填して形成されるとともに、隣合う各磁性板間で積層方向に、横にずらして設けられている溝部又は穴部に形成されているものである。

本発明によれば、磁性板の縁部で隣接する永久磁石の磁極端同士の間付近に樹脂材料からなる遮蔽部を設けることで、磁束の漏れを小さくしモータ特性を向上するとともに、回転子の積層鉄心の強度低下を防止することができる。

本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子を備えた永久磁石埋め込み型モータの構成を示す軸方向縦断面図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子を備えた永久磁石埋め込み型モータの構成を示す軸方向横断面図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１における永久磁石埋め込み型回転子の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１における永久磁石埋め込み型回転子の製造に用いる積層板の構成を示す正面図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１における磁性板のエッチング加工を説明する模式図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１における磁性板のエッチング加工を説明する模式図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１における製造方法により形成された永久磁石埋め込み型回転子の構成を示す正面図および軸方向横断面図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１における永久磁石埋め込み型回転子の製造に用いる注入金型の構成を積層鉄心が嵌挿された状態で示す断面図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１における永久磁石埋め込み型回転子の他の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態２における永久磁石埋め込み型回転子の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態３における永久磁石埋め込み型回転子の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態４における永久磁石埋め込み型回転子の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態４における永久磁石埋め込み型回転子に用いる積層鉄心の強度を説明する平面拡大図および断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態４における永久磁石埋め込み型回転子の他の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態４における永久磁石埋め込み型回転子の他の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態５における永久磁石埋め込み型回転子の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態５における永久磁石埋め込み型回転子の他の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態５における永久磁石埋め込み型回転子の他の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態５における永久磁石埋め込み型回転子の他の構成を示す平面図、平面拡大図、および軸方向縦断面拡大図である。 従来の永久磁石埋め込み型回転子の構成を示す平面図である。 従来の永久磁石埋め込み型回転子の磁路を説明する拡大平面図である。

以下、本発明に係る永久磁石埋め込み型回転子の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１での永久磁石埋め込み型回転子１００を備えた永久磁石埋め込み型モータ２００の構成を示す軸方向縦断面図であり、図２は、軸方向横断面図である。図３（ａ）は、図２の永久磁石埋め込み型モータ２００に設けられた回転子１００の拡大図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図３（ｃ）および図３（ｄ）は、それぞれ図３（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１および図２に示すように、永久磁石埋め込み型モータ２００は、回転子１００と、固定子１１１から構成され、外側構造体１で覆われている。固定子１１１は、珪素鋼板を所定の形状に加工した後、積層して得られた固定子積層鉄心５０に巻線３を施し、図示しないリード線により電源ユニットに接続するように構成されている。固定子１１１のスロット開口部１１１ａの個数と回転子１００の磁極数は、特性を考慮して適宜決定される。

図３（ａ）において、回転子１００は、回転軸４と、所定の形状に加工された珪素鋼板からなる磁性板の積層体である回転子積層鉄心６０と、回転子積層鉄心６０に磁極数分形成された磁石埋め込み用孔６に埋め込み装着された磁極数分の永久磁石７とで構成される。永久磁石７はネオジム系希土類磁石で構成することができる。

図３（ｃ）および図３（ｄ）に示すように、回転子積層鉄心６０は、第一の積層板６０ａ−１、６０ａ−２、・・、６０ａ−ｎ（ｎは整数）を積層して形成される。第一の積層板６０ａ−１、６０ａ−２、・・６０ａ−ｎの縁部の領域Ａで、隣り合う永久磁石７の端部７ａと端部７ｂとの間付近の領域にはそれぞれ、下に凹形状の溝部８ａが形成されている。溝部８ａは、例えば、エッチング加工等で形成される。

溝部８ａには、樹脂材料を充填し硬化させることで、遮蔽部８１が形成される。この遮蔽部８１は永久磁石の端部７ａと端部７ｂとの間での磁束の漏洩を低減するとともに、溝部８ａによる強度の低下を防止する。

次に、実施の形態１での永久磁石埋め込み型回転子の製造方法の一例を示す。実施の形態１での永久磁石埋め込み型回転子は、例えば、特許第３５８５８１４号に記載の製造方法と同様の方法で製造する。

図４は、実施の形態１での一製造方法により永久磁石埋め込み型回転子１０１の回転子積層鉄心６１を形成する（ａ）第一の積層板６１ａおよび（ｂ）第二の積層板６１ｂの構成を示す平面図である。図５および図６は、第一の積層板６１ａおよび第二の積層板６１ｂを形成するための磁性板のエッチング加工を説明する模式図である。

図７（ａ）は、この製造方法で形成される回転子積層鉄心６１の構成を示す平面図で、図７（ｂ）は図７（ａ）でのＤ方向矢視断面図を示す。図８は、図７における永久磁石埋め込み型回転子１０１の製造に用いられる注入金型の構成を回転子積層鉄心６１が嵌挿された状態で示す断面図である。

まず、図４（ａ）に示す、穴部６１ｃ、スリット部６１ｄ、注入用穴部６１ｅ、回転軸孔としての軸用穴部６１ｆを有する第一の積層板６１ａ、および図４（ｂ）に示す、穴部６１ｃ、注入用穴部６１ｅ、軸用穴部６１ｆを有する第二の積層板６１ｂをそれぞれ打抜き加工等により形成する。

次いで、第一の積層板６１ａおよび第二の積層板６１ｂの穴部６１ｃの外周側角部に、外周に向けた溝部８ａを設ける。溝部８ａは、図５に示すように、珪素鋼板をエッチング加工することで形成される。

図５（ａ）では、第一の積層板６１ａまたは第二の積層板６１ｂとしての珪素鋼板９の両面にエッチング液による珪素鋼板の溶解を防止するため、必要部分にマスキング１０が施されている。

マスキング１０処理された珪素鋼板９にエッチング液を散布し、マスキング１０がされていない部分の珪素鋼板１１を溶解させることで図５（ｂ）に示す溝部８ａを形成する。ここでエッチング加工を施す珪素鋼板９には、絶縁用の被膜が形成されていないものを用いる。

なお、穴部６１ｃ、スリット部６１ｄ、注入用穴部６１ｅ、軸用穴部６１ｆも、エッチング加工により形成してもよい。図６（ａ）に示すように、珪素鋼板９の両面の同位置にマスキング１０がされていない部分の珪素鋼板１２を溶解させることで、図６（ｂ）に示す貫通穴として穴部６１ｃ、スリット部６１ｄ、注入用穴部６１ｅ、軸用穴部６１ｆを形成する。

この場合、穴部６１ｃ、スリット部６１ｄ、注入用穴部６１ｅ、軸用穴部６１ｆの形成時に、溝部８ａのエッチング加工を行うことで同時に形成が可能となり、製造工程の簡略化を図ることができる。

続いて、図７に示すように、第二の積層板６１ｂを積層し、その両端部に第一の積層板６１ａを配置して、回転子積層鉄心６１を形成する。各第二の積層板６１ｂおよびその両端部に配置する第一の積層板６１ａは、お互いの穴部６１ｃ、注入用穴部６１ｅ、および軸用穴部６１ｆがそれぞれ一致するように積層して、例えば抜きかしめや溶接等により固着一体化して回転子積層鉄心６１を形成する。

次に、上記のようにして形成された回転子積層鉄心６１を、図８に示すように、下型１３の有底穴部１３ａ内に嵌挿し、回転子積層鉄心６１の各穴部６１ｃ内にそれぞれ永久磁石７を所定の個数ずつ挿入する。

次いで、上型１４を各注入穴部１４ｃが回転子積層鉄心６１の各注入用穴部６１ｅの位置と一致するように下型１３の上部に載置し、図示はしないが締付部により上型１４および下型１３を締め付け固定させた後、所定の圧力により樹脂供給穴部１４ａから熱硬化性樹脂からなる樹脂材料８０を注入する。

続いて、この樹脂材料８０は上型１４の分岐穴部１４ｂ、各注入穴部１４ｃおよび回転子積層鉄心６１の各注入用穴部６１ｅ内を順に流れて、図７に示すようにスリット部６１ｄを介して各穴部６１ｃ内に導かれ、各永久磁石７をその両側面から押圧した状態でそれぞれ充填される。更に、各穴部６１ｃに導かれた樹脂材料８０は、隣り合う永久磁石７の端部７ａと端部７ｂとの間の領域に形成されている溝部８ａに導かれ充填される。

次に、この状態で加熱することにより、樹脂材料８０を硬化させて回転子積層鉄心６１内に一体化する。このとき、溝部８ａに充填されている樹脂材料８０も硬化して、溝部８ａに遮蔽部８１が形成される。遮蔽部８１が樹脂材料８０の充填硬化により形成されることから、積層板同士は固着され、積層方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

次いで、締付部（図示せず）を緩めて上型１４を外し、回転子積層鉄心６１を下型１３から取り出して軸用穴部６１ｆに、回転子軸４を嵌合させて固着することにより永久磁石埋め込み型回転子１０１が完成する。

以上のように、実施の形態１では、永久磁石埋め込み型回転子１００、１０１の永久磁石７の端部７ａと端部７ｂとの間の漏洩磁束が通る領域の一部に遮蔽部８１を設けるようにしたので、磁束の漏れを小さくすることができ、有効磁束が増大し、モータのトルク増大、効率向上、温度上昇抑制等により、モータ特性を向上することができる。

また、遮蔽部８１を樹脂材料により形成し積層板同士を接着力により固着するようにしたので、積層方向の圧縮応力および引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

なお、実施の形態１では、回転子積層鉄心６１において各積層板の遮蔽部８１を同一形状の溝部８ａで構成したが、これに限るものではない。

図９に、実施の形態１の他の構成からなる永久磁石埋め込み型回転子１０２を示す。図９（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０２の拡大図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図９（ｃ）および図９（ｄ）は、それぞれ図９（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

例えば、図９に示すように、第一の積層板６０ａ−１、６０ａ−２、・・、６０ａ−ｎ（ｎは整数）に形成される二本の溝部８ａに対して、第二の積層板６０ｂ−１、６０ｂ−２、・・、６０ｂ−ｎ（ｎは整数）にはその二本の溝部８ａの間に位置する一本の溝部８ｂを形成し、第一の積層板６０ａと第二の積層板６０ｂとを交互に積層して構成した遮蔽部８１、８２としてもよい。

この場合、回転子積層鉄心６２は、遮蔽部８１と遮蔽部８２とを交互に積層して軸方向横にずらした構成としたので、積層方向の圧縮応力に対して更に補強でき、強度低下を防止することができる。

実施の形態２．
実施の形態１の永久磁石埋め込み型回転子においては、回転子積層鉄心に形成した溝形状に遮蔽部を設けたが、実施の形態２では、穴形状に遮蔽部を設けた場合について示す。

図１０に、実施の形態２の永久磁石埋め込み型回転子１０３を示す。図１０（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０３の拡大図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、それぞれ図１０（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１０に示すように、実施の形態２における永久磁石埋め込み型回転子１０３では、回転子積層鉄心６３は、実施の形態１での溝部８ａ、８ｂの代わりに、下に凹形状の穴部１５ａを形成した第一の積層板６３ａ−１、６３ａ−２、・・、６３ａ−ｎ（ｎは整数）を積層して形成される。穴部１５ａは、例えば、エッチング加工等で形成される。

穴部１５ａには、樹脂材料を充填し硬化させることで、遮蔽部８３が形成される。その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。

この遮蔽部８３は永久磁石の端部７ａと端部７ｂとの間での磁束の漏洩を低減するとともに、穴部１５ａによる強度の低下を防止する。また、実施の形態２では遮蔽部８３を穴部１５ａに形成することで、実施の形態１での溝部８ａと比べ、圧縮応力に対して面内の径方向だけでなく周方向の補強もでき、強度低下を防止することができる。

実施の形態２における永久磁石埋め込み型回転子の製造方法に関しては、実施の形態１と同様に、例えば、特許第３５８５８１４号に記載の製造方法と同様の方法を適用でき、その説明を省略する。

以上のように、実施の形態２では、遮蔽部８３を穴部１５ａに樹脂材料を充填硬化して形成し積層板同士を固着するようにしたので、積層方向の引っ張り応力に対して補強するとともに、圧縮応力に対して面内の径方向だけでなく周方向に対しても補強でき、強度低下を防止することができる。

なお、実施の形態１および実施の形態２では、それぞれ下に凹形状の溝部８ａ、８ｂ、または穴部１５ａを形成したが、これに限るものではない。それぞれ上に凹形状の溝部８ａ、８ｂ、または穴部１５ａを形成しても、同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態２の永久磁石埋め込み型回転子においては、回転子積層鉄心を形成する積層板の各層の同一方向の面に設けた穴部に遮蔽部を設けたが、実施の形態３では、２つの層ごとにそれぞれ対応する穴部により形成する空隙部に遮蔽部を設けた場合について示す。

図１１は、実施の形態３の永久磁石埋め込み型回転子１０４を示す。図１１（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０４の拡大図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）は、それぞれ図１１（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１１に示すように、実施の形態３における永久磁石埋め込み型回転子１０４では、下に凹形状の穴部１５ａを形成した第一の積層板６３ａ−１、６３ａ−２、・・、６３ａ−ｎ（ｎは整数）と、上に凹形状の穴部１５ｂを形成した第二の積層板６３ｂ−１、６３ｂ−２、・・、６３ｂ−ｎ（ｎは整数）とが交互に積層され、互いの開口部がそれぞれ合わさって空隙部１５を形成している。穴部１５ａ、１５ｂは、例えば、エッチング加工等で形成される。

空隙部１５には、樹脂材料を充填し硬化させることで、遮蔽部８４が形成される。その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。

この遮蔽部８４は永久磁石の端部７ａと端部７ｂとの間での磁束の漏洩を低減するとともに、空隙部１５による強度の低下を防止する。

また、空隙部１５は、第一の積層板６３ａ−１、６３ａ−２、・・、６３ａ−ｎと第二の積層板６３ｂ−１、６３ｂ−２、・・、６３ｂ−ｎとに跨って形成することで、実施の形態１のおよび実施の形態２の遮蔽部のように積層方向の引っ張り応力と圧縮応力に対して補強できるだけでなく、積層横方向のせん断応力に対しても補強でき、強度低下を防止することができる。

実施の形態３における永久磁石埋め込み型回転子の製造方法に関しては、実施の形態１と同様に、例えば、特許第３５８５８１４号に記載の製造方法と同様の方法を適用でき、その説明を省略する。

以上のように、実施の形態３では、遮蔽部８４を第一の積層板６３ａ−１、６３ａ−２、・・、６３ａ−ｎと第二の積層板６３ｂ−１、６３ｂ−２、・・、６３ｂ−ｎとに跨る空隙部１５に樹脂材料を充填硬化して形成し積層板同士を固着するようにしたので、積層方向の引っ張り応力と圧縮応力に対して補強できるだけでなく、積層横方向のせん断応力に対しても補強でき、強度低下を防止することができる。

実施の形態４．
実施の形態３の永久磁石埋め込み型回転子においては、回転子積層鉄心を形成する積層板の層間に形成した空隙部に遮蔽部を設けたが、実施の形態４では、この空隙部を形成する各穴部の底部に凹凸形状を設けた場合について示す。

図１２は、実施の形態４の永久磁石埋め込み型回転子１０５を示す。図１２（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０５の拡大図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）は、それぞれ図１２（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１２に示すように、実施の形態４での永久磁石埋め込み型回転子１０５においては、回転子積層鉄心６５は、実施の形態３での穴部１５ａ、１５ｂの底部に径方向の凹凸形状を設けた穴部１６ａ、１６ｂを備える。

穴部１６ａを形成した第一の積層板６５ａ−１、６５ａ−２、・・、６５ａ−ｎ（ｎは整数）と、穴部１６ｂを形成した第二の積層板６３ｂ−１、６３ｂ−２、・・、６３ｂ−ｎ（ｎは整数）とが交互に積層され、互いの開口部がそれぞれ合わさって空隙部１６を形成している。穴部１６ａ、１６ｂは、例えば、エッチング加工等で形成される。

空隙部１６には、樹脂材料を充填し硬化させることで、遮蔽部８５が形成される。遮蔽部８５には、穴部１６ａ、１６ｂの底部での凹凸形状による穴部凸部１６ｃ、１６ｄに対応して、それぞれ遮蔽部凹部８５ａ、８５ｂが形成されている。その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。

この遮蔽部８５は永久磁石の端部７ａと端部７ｂとの間での磁束の漏洩を低減するとともに、空隙部１６による強度の低下を防止する。

また、遮蔽部８５は、第一の積層板６５ａ−１、６５ａ−２、・・、６５ａ−ｎと第二の積層板６５ｂ−１、６５ｂ−２、・・、６５ｂ−ｎとに跨って形成することで、実施の形態３の遮蔽部と同様に、積層方向の引っ張り応力と圧縮応力に対して補強できるだけでなく、積層横方向のせん断応力に対しても補強でき、強度低下を防止することができる。

さらに、遮蔽部８５は、穴部１６ａ、１６ｂの底部側に、径方向に凹凸形状を設けることにより、回転子１０５の回転の遠心力により発生する径方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、積層方向の圧縮応力に対して、面内の周方向で補強でき、強度低下を防止することができる。また、空隙部１６内面との接着面積が広がることで、積層板同士をさらに強固に固着し、積層方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

実施の形態４における永久磁石埋め込み型回転子の製造方法に関しては、実施の形態１と同様に、例えば、特許第３５８５８１４号に記載の製造方法と同様の方法を適用でき、その説明を省略する。

ここで、図１３を用いて、実施の形態４の永久磁石埋め込み型回転子１０５における遮蔽部８５の形状と強度向上の関係について説明する。図１３（ｂ）は遮蔽部８５の拡大図、図１３（ａ）は図１３（ｂ）でのＢ方向矢視断面図を示す。

まず、
樹脂材料のせん断強度 ： σｐ
電磁鋼板（積層板）の引張強度 ： σｓ
電磁鋼板（積層板）のせん断強度 ： τｓ
遮蔽部８５凸部８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ、８５ｆ（電磁鋼板の薄肉部）の幅
： Ｗ２
遮蔽部８５凸部８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ、８５ｆ（電磁鋼板の薄肉部）の長さ
： Ｌ１
とする。

遮蔽部８５凸部８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ、８５ｆにより、積層板６５ａ−ｎ、６５ｂ−ｎが２枚ごとに厚さ２ｔだけ薄い場合、電磁鋼板部分で低下する強度Ｓ１は、
Ｓ１＝σｓ×２ｔ×Ｗ２
となる。

これに対し、遮蔽部８５凸部８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ、８５ｆの部分は樹脂が充填されており、遮蔽部８５凸部８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ、８５ｆの強度Ｓ２は
Ｓ２＝σｐ×２×Ｌ１×Ｗ２
となる。

したがって、Ｓ１＜Ｓ２となるための条件は、
σｓ×２ｔ×Ｗ２ ＜ σｐ×２×Ｌ１×Ｗ２
∴Ｌ１ ＞ σｓ／σｐ×ｔ
となる。

また、遮蔽部８５凹部８５ａ、８５ｂ（電磁鋼板の凸部１６ｃ）の強度Ｓ３は、上記強度Ｓ２よりも大きくする必要があるので、凸部１６ｃの長さをＬ２とすると、
Ｓ３=２×Ｌ２×Ｗ２×τs ＞ σp×２×Ｌ１×Ｗ２
となる。

ここで、Ｌ２＝Ｗ１−２Ｌ１であるので（Ｗ１は遮蔽部８５の全長）、
２×（Ｗ１−２Ｌ１）×Ｗ２×τs ＞ σp×２×Ｌ１×Ｗ２
∴Ｌ１ ＜ Ｗ１／（σp／τs＋２）
となる。

よって、Ｌ１は下記の範囲であれば、強度向上が見込めることになる。
σs／σp×ｔ ＜ Ｌ１ ＜ Ｗ１／（σp／τs＋２）

例えば、σs＝４００ＭＰａ、τs＝２４０ＭＰａ、σp＝９０ＭＰａ、ｔ＝０．１ｍｍ、Ｗ１＝３ｍｍの場合、
４００／９０×０．１ ＜ Ｌ１ ＜ ３／（９０／２４０＋２）
∴０．４４ｍｍ ＜ Ｌ１ ＜ １．２６ｍｍ
となり、Ｌ１が上記範囲であれば、樹脂材料の形状による強度に相応する分だけ、積層鉄心の強度が向上する。

以上のように、実施の形態４では、遮蔽部８５に、穴部１６ａ、１６ｂの底部側に、径方向に凹凸形状を設けたので、回転子の回転の遠心力により発生する径方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、積層方向の圧縮応力に対して、面内の周方向で補強でき、強度低下を防止することができる。また、空隙部１６内面との接着面積が広がることで、積層板同士をさらに強固に固着し、積層方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

なお、実施の形態４では、遮蔽部８５の穴部１６ａ、１６ｂの底部側に、径方向に凹凸形状を設けたが、これに限るものではない。

図１４は、実施の形態４の他の構成からなる永久磁石埋め込み型回転子１０６を示す。図１４（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０６の拡大図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１４（ｃ）および図１４（ｄ）は、それぞれ図１４（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１４に示すように、遮蔽部８６の穴部１７ａ、１７ｂの底部側に、周方向に凹凸形状を設けてもよい。遮蔽部８６には、穴部１７ａ、１７ｂ底部の凹凸形状による凸部１７ｃ、１７ｄに対応して、それぞれ遮蔽部凹部８６ａ、８６ｂが形成されている。

この場合、回転子１０６の回転の加速度及び遠心力により発生する周方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、図１５は、実施の形態４の他の構成からなる永久磁石埋め込み型回転子１０７を示す。図１５（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０７の拡大図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１５（ｃ）および図１５（ｄ）は、それぞれ図１５（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１５に示すように、遮蔽部８７の穴部１８ａ、１８ｂ底部側、中央に凹凸形状を設けてもよい。遮蔽部８７には、穴部１８ａ、１８ｂの凹凸形状による凸部１８ｃ、１８ｄに対応して、それぞれ凹部８７ａ、８７ｂが形成されている。

この場合、回転子１０７の回転の加速度及び遠心力により発生する周方向の引っ張り応力と、回転子の回転の遠心力により発生する径方向の引っ張り応力の両方に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、実施の形態４の永久磁石埋め込み型回転子では、遮蔽部８５に充填する樹脂は熱硬化性樹脂からなる樹脂材料８０を用いたが、熱可塑性樹脂からなる樹脂材料を用いてもよい。

この場合も、樹脂材料の形状による強度に相応する分だけ、積層鉄心の強度が向上するので、強度向上に関して効果が生じる。

実施の形態５．
実施の形態４の永久磁石埋め込み型回転子においては、回転子積層鉄心を形成する積層板の層間に形成した空隙部に遮蔽部を設け、この空隙部を形成する各穴部の底部に凹凸形状を設けたが、実施の形態５では、各穴部の側部に凹凸形状を設けた場合について示す。

図１６は、実施の形態５の永久磁石埋め込み型回転子１０８を示す。図１６（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０８の拡大図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１６（ｃ）および図１６（ｄ）は、それぞれ図１６（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１６に示すように、実施の形態５での永久磁石埋め込み型回転子１０８においては、回転子積層鉄心６８は、実施の形態３での穴部１５ａ、１５ｂの周方向の側部に凹凸形状を設けた穴部１９ａ、１９ｂを備える。

穴部１９ａを形成した第一の積層板６８ａ−１、６８ａ−２、・・、６８ａ−ｎ（ｎは整数）と、穴部１９ｂを形成した第二の積層板６８ｂ−１、６８ｂ−２、・・、６８ｂ−ｎ（ｎは整数）とが交互に積層され、互いの開口部がそれぞれ合わさって空隙部１９を形成している。穴部１９ａ、１９ｂは、例えば、エッチング加工等で形成される。

空隙部１９には、樹脂材料８０を充填し硬化させることで、遮蔽部８８が形成される。遮蔽部８８には、穴部１９ａ、１９ｂの側部での凹凸形状による穴部凸部１９ｃ、１９ｄに対応して、それぞれ遮蔽部凹部８８ａ、８８ｂが形成されている。その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。

この遮蔽部８８は永久磁石の端部７ａと端部７ｂとの間での磁束の漏洩を低減するとともに、空隙部１９による強度の低下を防止する。

また、遮蔽部８８は、第一の積層板６８ａ−１、６８ａ−２、・・、６８ａ−ｎと第二の積層板６８ｂ−１、６８ｂ−２、・・、６８ｂ−ｎとに跨って形成することで、実施の形態３の遮蔽部と同様に、積層方向の引っ張り応力と圧縮応力に対して補強できるだけでなく、積層横方向のせん断応力に対しても補強でき、強度低下を防止することができる。

さらに、遮蔽部８８は、穴部１９ａ、１９ｂの周方向の側部に凹凸形状を設けることにより、回転子１０８の回転の加速度及び遠心力により発生する周方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。また、空隙部１９内面との接着面積が広がることで、積層板同士をさらに強固に固着し、積層方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、穴部１９ａ、１９ｂをエッチング加工で設ける場合、実施の形態４と異なり、エッチング形状に凹凸形状を設けるだけで一度のエッチング工程で穴部凸部１９ｃ、１９ｄも同時に形成することができ、エッチング工程を簡略化できる。

実施の形態５における永久磁石埋め込み型回転子の製造方法に関しては、実施の形態１と同様に、例えば、特許第３５８５８１４号に記載の製造方法と同様の方法を適用でき、その説明を省略する。

以上のように、実施の形態５では、遮蔽部８８に、穴部１９ａ、１９ｂの周方向の側部に凹凸形状を設けたので、回転子の回転の加速度及び遠心力により発生する周方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。また、空隙部１９内面との接着面積が広がることで、積層板同士をさらに強固に固着し、積層方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、穴部１９ａ、１９ｂをエッチング加工で設ける場合、エッチング形状に凹凸形状を設けるだけで一度のエッチング工程で穴部凸部も同時に形成することができ、エッチング工程を簡略化できる。

なお、実施の形態５では、遮蔽部８８の周方向の側部に凹凸形状を設けたが、これに限るものではない。

図１７は、実施の形態５の他の構成からなる永久磁石埋め込み型回転子１０９を示す。図１７（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１０９の拡大図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１７（ｃ）および図１７（ｄ）は、それぞれ図１７（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１７に示すように、遮蔽部８９の径方向の側部に凹凸形状を設けてもよい。遮蔽部８９には、穴部２０ａ、２０ｂの径方向側部の凹凸形状による凸部２０ｃ、２０ｄに対応して、それぞれ凹部８９ａ、８９ｂが形成されている。

この場合、回転子の回転の遠心力により発生する径方向の引っ張り応力に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、図１８は、実施の形態５の他の構成からなる永久磁石埋め込み型回転子１１０を示す。図１８（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１１０の拡大図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１８（ｃ）および図１８（ｄ）は、それぞれ図１８（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１８に示すように、遮蔽部９０の周方向及び径方向の両方の側部に凹凸形状を設けてもよい。遮蔽部９０には、穴部２１ａ、２１ｂの周方向側部の凹凸形状による凸部２１ｃ、２１ｄに対応して、それぞれ凹部９０ａ、９０ｂが形成され、径方向側部の凹凸形状による凸部２１ｅ、２１ｆに対応して、それぞれ凹部９０ｃ、９０ｄが形成されている。

この場合、回転子の回転の加速度及び遠心力により発生する周方向の引っ張り応力と、回転子の回転の遠心力により発生する径方向の引っ張り応力の両方に対して補強でき、強度低下を防止することができる。

また、遮蔽部の周方向及び径方向の両方の側部に凹凸形状を設ける形状は図１８に示すものに限る訳ではない。

図１９は、実施の形態５の他の構成からなる永久磁石埋め込み型回転子１１１を示す。図１９（ａ）は、永久磁石埋め込み型回転子１１１の拡大図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）での領域Ａの拡大図であり、図１９（ｃ）および図１９（ｄ）は、それぞれ図１９（ｂ）でのＢ方向矢視断面図、Ｃ方向矢視断面図を示す。

図１９に示すようなＴ字型の遮蔽部９１であってもよい。遮蔽部９１には、穴部２２ａ、２２ｂの周方向側部の凹凸形状による凸部２２ｃ、２２ｄ、２２ｅに対応して、それぞれ凹部９１ａ、９１ｂ、９１ｃが形成され、径方向側部の凹凸形状による凸部２２ｆ、２２ｇに対応して、それぞれ凹部９１ｄ、９１ｅが形成されている。

この場合、上記と同様の効果が得られるだけでなく、永久磁石の端部７ａと端部７ｂとの間の狭い領域を有効に利用することができ、磁束漏洩の低減及び強度低下の防止のいずれの効果をも向上させることができる。

また、実施の形態５の永久磁石埋め込み型回転子では、遮蔽部８８に充填する樹脂は熱硬化性樹脂からなる樹脂材料８０を用いたが、熱可塑性樹脂からなる樹脂材料を用いてもよい。

この場合も、樹脂材料の形状による強度に相応する分だけ、積層鉄心の強度が向上するので、強度向上に関して効果が生じる。

４ 回転軸
７ 永久磁石
８ａ 溝部
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 穴部
１６ｃ、１６ｄ、１７ｃ、１７ｄ、１８ｃ、１８ｄ、１９ｃ、１９ｄ、２０ｃ、２０ｄ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ 穴部凸部
６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１ 回転子積層鉄心
６０ａ、６３ａ、６５ａ、６６ａ、６７ａ、６８ａ、６９ａ、７０ａ、７１ａ 第一の積層板
６０ｂ、６１ｂ、６３ｂ、６５ｂ、６６ｂ、６７ｂ、６８ｂ、６９ｂ、７０ｂ、７１ｂ 第二の積層板
６１ｆ 軸用穴部
６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１ 回転子積層鉄心
８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１ 遮蔽部
８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ、８５ｆ 遮蔽部凸部
８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂ、８７ａ、８７ｂ、８８ａ、８８ｂ、８９ａ、８９ｂ、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９１ａ、９１ｂ、９１ｃ 遮蔽部凹部
１００、１０１、１０２，１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１ 永久磁石埋め込み型回転子

Claims (5)

1. 互いに隣接する磁極が異なるように略円周状に並べられた複数の永久磁石と、
   回転軸中心に回転軸孔が設けられ、前記複数の永久磁石を周端部付近に埋設し、磁性板を積層してなる積層鉄心と、
   前記磁性板の縁部で前記隣接する永久磁石の周方向端部同士の間付近に配設される樹脂材料からなる遮蔽部と、
   前記磁性板を積層してなる前記積層鉄心の前記回転軸孔に嵌入された回転軸と、を備えた永久磁石埋め込み型回転子であって、
   前記遮蔽部は、積層する前記各磁性板に設けられる溝部又は穴部に樹脂材料を充填して形成されるとともに、隣合う磁性板間で積層方向に、横にずらして設けられている溝部又は穴部に形成されていることを特徴とする永久磁石埋め込み型回転子。
2. 遮蔽部は、底部に凹凸形状を設けた溝部又は穴部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋め込み型回転子。
3. 遮蔽部は、側部に凹凸形状を設けた溝部又は穴部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋め込み型回転子。
4. 凹凸形状は、周方向及び／又は径方向に設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の永久磁石埋め込み型回転子。
5. 遮蔽部の溝部又は穴部は、エッチング加工により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石埋め込み型回転子。

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