WO2007100119A1

WO2007100119A1 - ロータおよび電動車両

Info

Publication number: WO2007100119A1
Application number: PCT/JP2007/054121
Authority: WO
Inventors: Kentaro Haruno; Taketo Takeuchi; Atsushi Watanabe; Kenichiro Fukumaru; Katsumi Amano; Kazutoshi Ueda; Takashi Fukumoto
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Mitsui High-Tec, Inc.
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2007-09-07
Also published as: US20120285004A1; JP2007236020A; JP4842670B2; US9003639B2; US20090026867A1; CN101390273B; CN101390273A

Abstract

　ロータは、回転シャフトに固設され、周方向に並ぶ複数の穴部（１３１Ａ）を有するロータコア（１３１）と、複数の穴部（１３１Ａ）に各々挿入される磁石（１３２）と、穴部（１３１Ａ）内に注入された充填部（１３３）とを備える。充填部（１３３）は、穴部（１３１Ａ）の開口における磁石（１３２）の幅方向の中央部に面するゲート（１３３０）から穴部（１３１Ａ）に注入される。

Description

明細書ロータおよび電動車両技術分野

本発明は、ロータおよび電動車両に関し、特に、充填材を用いてロータコアに磁石を固定するロータおよび該ロータを含む電動車両に関する。背景技術 ' 特開 2 0 0 2— 0 3 4 1 8 7号公報（特許文献 1 ) においては、ロータコアに設けられた穴部と該穴部に埋設された永久磁石との間に樹脂部材を充填することにより永久磁石をロータコアに固定したロータが開示されている。

また、特開 2 0 0 1— 3 5 2 7 0 2号公報（特許文献 2 ) においては、磁石の着磁面の幅方向端部に接着剤溜まり部を有するアウターロータが開示されている。また、特開 2 0 0 4— 3 5 7 3 4 7号公報（特許文献 3 ) においては、積層鋼板のカシメ部を避けるための溝部をェンドプレートに'設けたロータが開示されている。 ·

また、特開 2 0 0 2— 3. 5 4 7 2 2号'公報（特許文献 4 ) においては、永久磁石に対して径方向内方に積層鋼板の力シメ部を設けたロータが開示されている。特許文献 1に記載のロータにおいては、磁石挿入用の穴部とは別に樹脂注入用の穴がロータコアに設けられている。この結果、ロータコアの強度が低下したり、磁気特性に影響が及ぶ場合がある。また、ロータの小型化が阻害される。

また、特許文献 2に記載のロータにおいては、ロータコアの外周側において、磁石の幅方向中央部がロータコアに支持されているため、当該部分のロータコアに生じる応力が増大する。

また、特許文献 3のように、エンドプレートに溝部を設けた場合、口タコアとエンドプレートとの間の面圧が過度に増大する場合がある。なお、特許文献 4 においても、この問題を十分に解決可能な構成は開示されていない。発明の開示

本発明の目的は、小型化が図られた耐久性の高いロータおよび該ロータを含む電動車両を提供することにある。 '

本発明に係るロータは、回転シャフトに固設され、周方向に並ぶ複数の穴部を有するロータコアと、複数の穴部に各々揷入される磁石と、穴部内に注入された充填部とを備え、充填部は、穴部の開口における磁石の幅方向の中央部に面する部分から穴部に注入される。

なお、本明に係るロータにおいて、「充填部」とは、接着ではなく主として穴部内に充填されることにより磷石をロータコアに固定することを意図する部分を意味する。

上記構成によれば、充填部の注入の際に、充填部の注入部の径方向反対側に磁石を安定して押付けることができる。したがって、周方向に並ぶ磁石のバランス精度が向上する。また、穴部の開口から充填部が注入されることで、充填部注入のために別段の穴部を設ける必要がないため、強度の低下を抑制してロータの耐久性を高める.とともに、ロータの小型化を図ることができる。

上記ロータにおいて、好ましくは、穴部は、磁石の角部に面する部分に充填材の回り込みを促進する拡幅部を有する。

上記のようにすることで、当該部分への充填部の回り込みを促進することがでさる。

上記ロータにおいて、好ましくは、 '充填部は、ロータコアの径方向内方に位置する磁石の辺の中央部に面する部分から穴部に注入される。

これにより、充填部の注入の際に磁石を径方向外方に押付けることができる。したがって、磁石の径方向外方側の側面とロータコアとを均一に接触させることが可能になる。この結果、ロータ回転時に磁石に作用する遠心力をより均一に分散してロータコアに伝達することができ、ロータの耐久性が向上する。

上記ロータにおいて、好ましくは、穴部は、径方向外方に位置する磁石の角部に面する部分に充填部の回り込みを促進する外方拡幅部を有する。さらに好ましくは、穴部における磁石の軸方向断面の 4つの角部に面する部分に充填部の回り込みを促進する外方拡幅部および内方拡幅部が設けられる。 ■上記のようにすることで、当該部分への充填部の回り込みを促進することがでさる。

上記ロータは、好ましくは、ロータコアの軸方向端面上に設けられるエンドプレートをさらに備え、ロータコアは積層鋼板で構成され、その軸方向端面上に、積層鋼板のカシメ部に位置する第 1突起部と、充填部の注入部に位置する第 2突起部とが形成され、第 1と第 2突起部は、該第 1と第 2突起部を避ける共通の溝部をエンドプレートに形成することが可能となるように略同心円状に設けられる。上記構成によれば、ロータコアとエンドプレートとの間の面圧が過度に増大することを抑制しながら、エンドプレートと第 1および第 2突起部との干渉を避けることができる。

本発明に係る電動車両は、上述したロータを備える。

これにより、磁石の放熱特性が高いロータを搭載した電動車両が得られる。本発明によれば、上述したように、ロータの小型化を図るとともに、耐久.性を向上させることができる。 ' 図面の簡単な説明

図 1は、本発明の 1つの実施の形態に係るロータが適用される駆動ュ-ットの構成を概略的に示す図である。

図 2は、本発明の 1つの実施の形態に係るロータの平面図である。

図 3は、図 2に示されるロータにおける磁石挿入部周辺を示した拡大図である。図 4は、.図 2に示されるロータの縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明に基づくロータおよび電動車両の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

図 1は、本発明の 1つの実施の形態に係るロータが適用される駆動ュニットの構成を概略的に示す図である。図 1に示される例では、駆動ュニット 1は、「電動車商」としてのハイプリッド車両に搭載される駆動ュ-ットであり、モータジエネレータ 1 0 0と、ハウジング 2 0 0と、減速機構 3 0 0と、ディファレンシャル機構 4 0 0とドライブシャフト受け部 5 0 0とを含んで構成される。

モータジェネレータ' 1 0 0は、電動機または発電機としての機能を有する回転電機であり、軸受 1 1 0を介してハウジング 2 0 0に回転可能に取付けられた回転軸 1 '2 0と、回転軸 1 2 0に取付けられたロータ 1 3 0と、ステータ 1 4 0とを有する。ステータ 1 4 0はステータコア 1 4 1を有し、ステ一タコア 1 4 1にはコイル 1 4 2が卷回されている。コイル 1 4 2はパウジング 2 0 0に設けられた端子台 2 1 0を介して給電ケープ'ル 6 0 O Aと電気的に接続される。給電ケーブル 6 0 0 Aの他端は、 P C U 6 0 0に接続されている。 P CU 6 0 0は、給電ケープル 7 0 O Aを介してバッテリ 7 0 0と電気的に接続される。これにより、バッテリ 7 0 0とコイル 1 4 2とが電気的に接続される。

モータジェネレータ 1 0 0から出力された動力は、減速機構 3 0 0力らディフアレンシャル機構 4 0 0を介してドライプシャフト受け部 5 0 0に伝達される。ドライブシャフト受け部 5 0 0に伝達された駆動力は、ドライブシャフト（図示せず）を介して車輪（図示せず）に回転力として伝達されて、車両を走行させる。 —方、ハイブリッド車両の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部 5 0 0、ディファレンシャル機構 4 0 0および減速機構 3 0 0を介してモーダジェネレータ 1 0 0力 S 駆動される。このとき、モータジェネレータ 1 0 0が電機として作動する。モータジェネレータ 1 0 0により発電された電力は、 P C U 6 0 0内のインバータを介してバッテリ 7 0 0に蓄えられる。

給電ケーブル 6 0 O A, 7 0 O Aは、 U相ケーブルと、 V相ケーブルと、 W相ケーブルとからなる三相ケーブルである。コイル 1 4 2は、 U相コイル、 V相コィルおよび W相コイルからなり、これらの 3つのコイルの端子が三相ケーブルである給電ケーブル 6 0 O A, 7 0 O Aに接続される。

なおモータジェネレータ 1 0 0の用途は、ハイブリッド車（H V : Hybrid Vehicle) に限定されず、その他の「電動車両」（たとえば燃料電池車や電気自動車）に搭載されてもよい。

図 2は、ロータ 1 3 0の平面図である。また、図 3は、ロータ 1 3 0における磁石揷入部周辺を示した拡大図である。そして、図 4は、ロータ 1 3 0の縦断面図である。図 2〜図 4を参照して、ロータ 1 3 0は、回転軸 1 2 0に固設され、周方向に並ぶ複数の穴部 1 3 1 Aを有するロータコア 1 3 1と、複数の穴部 1 3 1 Aに各々挿入されてロータコア 1 3 1に埋設される磁石 1 3 2と、穴部 1 3 1 Aの側面と磁石 1 3 2との間に充填された樹脂部 1 3 3と、ロータコア 1 3 1の軸方向端面上に設けられるェンドプレート 1 3 4とを備える。

「モールド樹脂部」としての樹月旨部 1 3 3は、たとえばエポキシ系樹脂を含んで構成される。樹脂部' 1 3 3が設けられることにより、磁石 1 3 2がロータコア 1 3. 1に固定され'る。樹脂部 1 3 3は、接着ではなく主として穴部 1 3 1 A内に充填されることにより磁石 1 3 2をロータコア 1 3 1に固定する。したがって、穴部 1 3 1 A内の空間に対する樹月旨部 1 3 3の充填率は、同様のロータコアにおける磁石の固着材として接着剤を用いた場合の該接着剤の充填率よりも高い。このようにすることで、穴部 1 3 1 A内で磁石 1 3 2を精度よく固定することができる。なお、樹脂部 1 3 3は、樹脂注入のための特別の穴を設けることなく、穴部 1 3 1 Aの開口から穴部 1 3 1 A内に流し込まれる。このようにすることで、ロータ 1 3 0の小型化を図ることができる。

ロータコア 1 3 1は、周方向に並ぶ複数の穴部 1 3 1 Aを有する。磁石 1 3 2 は、複数の穴部 1 3 1 Aに各々挿入される。充填部 1 3 3は、穴部 1 3 1 Aの開口におけるロータコア 1 3 1の径方向内方に位置する磁石の辺の中央部に面する部分（グート 1 3 3 0 ：図 3参照）から穴部 1 3 1 Aに注入される。

ところで、穴部 1 3 1 Aと磁石 1 3 2との間には、クリアランスが存在する。したがって、たとえば、磁石 1 3 2を接着剤で固定する場合、' 穴部 1 3 1 A内における磁石 1 3 2の動きをコントロールできず、磁石 1 3 2の径方向位置にばらつきが生じる（すなわち、バランス精度が悪化する）。また、磁石 1 3 2が穴部 1 3 1 A内において径方向内方に偏在する場合、接着剤の充填率によっては、口ータ回転時に作用する遠心力により、磁石 1 3 2に曲がりが生じ、ロータコア 1 3 1に局所的に大きな応力が発生する場合がある。これに対し、上記のように口ータコア 1 3 1の径方向内方に位置する磁石の中央部に位置するゲート 1 3 3 0 から樹脂部 1 3 3を注入することで、樹脂注入の際に磁石 1 3 2をロータコア 1 31の径方向外方に安定して押付けて上記課題を解決することができる。

また、ロータ 1 30において、穴部 13 1 Aは、径方向外方（矢印 DR 1方向）に位置する磁石 132の角部に面する部分に充填部 133の回り込みを促進する外方拡幅部 1 31 OA, 13 1 OBを有し、径方向内方（矢印 DR2方向）に位置する磁石 1,32の角部に面する部分に、充填部 133の回り込みを促進する内方拡幅部 131 O C, 1 310Dを有する。

上述したように、樹脂部 1 33が磁石の径方向内方から注入される場合、磁石の径方向外方の角部には樹脂が最も回り込みにくい。ここで、当該部分に外方拡幅部 131 OA, 131 OBを設けることで、穴部 131 A以外に樹脂注入用の穴部を設けなくても効率よく樹脂咅 15の回り込みを促進することができる。

図 4に示すように、ロータコア 131は、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。ロータコア 1 ·3 1の軸方向端面から、上記積層鋼板の力シメ部 1 3 10と、充填部の注入部に残存した樹脂であるゲート 13 30とが突出する。そして、ロータコア 131の軸方向端面上にはェンドプレート 134が設けられる。エンドプレート 134には、力シメ部 1310およびゲート 1330との千渉を避けるため-の溝部 1340が形成されている。ここで、力シメ部 1310およびゲート 1 330は、共通の溝部 1 ·340によりエンドプレートとの干渉を避けることが可能になるよ.うに近接して（略同心円状）に設けられている。これにより、溝部 1 340を過度に大きくすることなく力シメ部 1 310およびゲート 1 330をともに溝部 1340内に収納することができるので、ロータコア 1 31とェンドプレート 134との間の面圧が過度に増大することを抑制しながら、エンドプレート 134と力シメ部 1310およびゲート 13 30との干渉を避けることができる。なお、溝部 1340の幅（L 2) は、ロータコア 13.1の幅（L 1) の 15パーセント以下程度（より好ましくは、 10パ一セント以下程度）であることが好ましい。上記のような溝部 1 34◦を設けることで、エンドプレート 1 34の面圧が若干高くなり、ロータコア 13 1の軸方向端面の平面度が向上する。

なお、上記の例では、穴部 13 1 Αの開口におけるロータコア 131の径方向内方に位置する磁石の辺の中央部に面する部分にゲート 1330を設ける例について説明したが、ゲート 1330は、ロータコア 131の径方向外方に位置する磁石の辺の中央部に面する部分に設けられてもよい。また、上記の例では、外方拡幅部 131 OA, 13 10 Bおよび内方拡幅部 1310 C， 1310Dを設ける例について説明したが、外方拡幅部 1 31 OA, 1310 Bおよび内方拡幅部 1310C, 1 310Dの一方のみが設けられてもよい。

上述した内容について換言すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るロータ 130は、回転シャフト 120に固設され、周方向に並ぶ複数の穴部 1 31 Aを有するロータコア 131と、複数の穴部 131 Aに各々挿入される磁石 132と、穴部 131 A内に注入された充填部 1 33とを備える。充填部 1 33は、.穴部 13 1 Aの開口における磁石 132の幅方向の中央部に面する部分から穴部 1 31 Aに注入される。

また、ロータ 130において、穴部 1 31 Aは、充填部 133の注入位置の径方向の反対側（すなわち、径方向外方）に位置する磁石 132の角部に面する部分に充填部 133の回り込みを促進する外方拡幅部 13 10 A， 1 310Bを有する。さらに、ロータ 1 30においては、径方向内方に位置する磁石 1 32の角部に面する部分にも充填部 133の回り込みを促進する内方拡幅部 13 10C， 131ひ Dが設けられている。すなわち、本実施の形態に係るロータ 1 30においては、穴部 13' 1 Aにおける磁石 1 32の軸方向断面の 4つの角部に面する部分に充填部 133の回り込みを促進する（外方 Z内方）拡幅部 1 3 1 ΟΑ〜13 10Dが設けられている。

さらに、ロータ 1 30においては、積層鋼板で構成されるロータコア 131の軸方向端面上に、「第 1突起部」としての積層鋼板の力シメ部 1310と、充填部の注入部に位置する「第 2突起部」としてのゲート 1330とが形成され、力シメ部 1310およびゲート 1330は、それらを避ける共通の溝部 1 340をエンドプレート 134に形成することが可能となるように略同心円状に設けられている。

本実施の形態に係るロータによれば、充填部 133の注入の際に充填部 133 の注入位置の径方向の反対側に磁石 1 32が押付けられる。したがって、ロータ 130の周方向に並ぶ磁石 132のバランス精度が向上する。特に、ロータコア 1 3 1の径方向内方に位置する磁石 1 3 2の辺の中央部に面する部分から充填部 1 3 3を注入する場合、充填部 1 3 3の注入の際に磁石 1 3 2を径方向外方に押付けることができ、磁石 1 3 2の径方向外方側の側面とロータコア 1 3 1とを均 —に接触させることが可能になる。この結果、ロータ回転時に磁石 1 3 2に作用する遠心力をより均一に分散してロータコア 1 3 1に伝達することができる。また、穴部 1 3 1 Aの開口から充填き 1 3 3が注入されることで、充填部 1 3 3の注入のために別段の穴部を設ける必要がないため、強度の低下を抑制してロータ 1 3 0の耐久性を高めるとともに、ロータ 1 3 0の小型化を図ることができる。以上、本発明の実施の形態について説明したが、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。本発明の範囲は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ベての変更が含まれることが意図される。産業上の利用可能性 .

本発明は、たとえば、ロータおよび電動車両などに適用可能である。

Claims

請求の範囲

1. 回転シャフト（1 20) に固設され、周方向に並ぶ複数の穴部（13 1 A) を有するロータコア（131) と、

複数の前記穴部（13 1 A) に各々挿入される磁石（1 32) と、

前記穴部（131A) 內に注入された充填部（1 33) とを備え、

前記充填部（133) は、前記穴部（131 A) の開口における前記磁石（1

32) の幅方向の中央部に面するき β分（1330) から前記穴部（131 Α) に注入される、ロータ。

2. 前記穴部（1 31 Α) は、前記磁石（1 32) の角部に面する部分に前記充填部（133) の回り込みを促進する拡幅部（1 3 10 Α〜： 3 10D) を有する、請求の範囲第 1項に記載のロータ。

3. 前記充填部（133) は、前記ロータコア（1 3 1) の径方向内方に位置する前記磁石（132) の辺の中央部に面する部分から前記穴部（131A) に注入される、請求の範囲第 1項に記載のロータ。

4. 前記穴部（131 A) は、径方向外方に位置する前記磁石（132) の角部に面する部分に前記充填部（1 33) の回り込みを促進する外方拡幅部（1 3 1 OA, 13 10B) を有する、請求の範囲第 3項に記載のロータ。

5. 前記穴部（1 3 1 A) における前記磁石（1 32) の軸方向断面の 4つの角部に面する部分に前記充填部（133) の回り込みを促進する外方拡幅部（1 31 OA, 1310 B) および内方拡幅部（1310 C， 1310D) が設けられた、請求の範囲第 1項に記載のロータ。

6. 前記ロータコア（1 3 1) の軸方向端面上に設けられるエンドプレート (134) をさらに備え、

前記ロータコア（131) は積層鋼板で構成され、

前記軸方向端面上に、前記積層鋼板のカシメ部に位置する第 1突起部（131 0) と、前記充填部（133) の注入部に位置する第 2突起部（1 330) とが形成され、

前記第 1と第 2突起部（1 310， 1330 ) は、該第 1と第 2突起部（ 13 10, 1330) を避ける共通の溝部（1340) を前記エンドプレート（13 4) に形成することが可能となるように略同心円状に設けられた、請求の範囲第 1項に記載のロータ。

7. 請求の範囲第 1項に記載のロータを備えた、'電動車両。