WO2020049972A1

WO2020049972A1 - 過給機用埋込永久磁石型モータ

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Publication number: WO2020049972A1
Application number: PCT/JP2019/031955
Authority: WO
Inventors: 海飯嶋; 達身猪俣; 裕司佐々木; 光杉浦; 国彰飯塚; 達哉福井; 良介湯本; 義仁勝
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2021-03-03
Also published as: CN112425038A; JPWO2020049972A1; US20210203199A1; DE112019004410T5

Abstract

ＩＰＭモータ１は、回転軸１２と、ロータ１３と、ステータ１４と、を備える。ロータ１３は、ロータ本体２１と、マグネット２２と、マグネット２２とロータ本体２１との間に充填された樹脂２３と、を有する。マグネット２２は、マグネット主面３２と、マグネット背面３３と、マグネット側面３４と、を有する。ロータ本体２１は、マグネット側面３４に対面するスロット側面３１を有する。スロット側面３１は、第１平面部３１ａと斜面部３１ｂと、を含む。樹脂２３は、マグネット側面３４と第１平面部３１ａとの間に充填される第１側面樹脂部２３ａと、マグネット側面３４と斜面部３１ｂとの間に充填される第２側面樹脂部２３ｂと、を含む。

Description

過給機用埋込永久磁石型モータ

　本開示は、過給機用埋込永久磁石型モータに関する。

　特許文献１～６は、いわゆるＩＰＭモータ（Interior Permanent magnet motor；埋込永久磁石型モータ）を開示する。具体的には、特許文献１～６は、磁石をロータに配置する種々の構成を開示する。

　特許文献１が開示する構成は、ヨークのスロットに界磁用永久磁石が差し込まれる。さらに、特許文献１が開示する構成は、永久磁石とヨークとの間にポリエステル製系樹脂が充填されている。特許文献２は、回転子本体に埋設された磁石が回転子本体を押す力を均一化することが望ましい点を開示する。また、特許文献２は、ロータの製造方法を開示する。この製造方法では、磁石と磁石が埋設される穴部の壁面との間に充填材を均一に充填する。特許文献３は、モータの回転子を開示する。この回転子は、回転子の鉄心、永久磁石及びフレームが強固に一体化されている。特許文献４は、回転子を開示する。この回転子は、固定子の外周囲に複数の磁石を環状に配列したフレームを有する。特許文献５が開示する構成は、回転子本体の収容穴に永久磁石を配置する。さらに、特許文献５が開示する構成は、磁石と回転子本体との間に形成されるスリットに樹脂及びコイルバネを配置する。特許文献６は、ロータを開示する。このロータは、ロータスロットの角部に発生する遠心力による応力集中を緩和する。

特開平５－８３８９２号公報特開２００６－２３８５８４号公報特開２００４－２３９７６号公報特開２００４－１４７４５１号公報特開２００２－３５９９４２号公報特開２００２－１３６００８号公報

　磁石が埋め込まれた回転子が回転するとき、磁石は回転軸線から離間する方向に作用する遠心力の影響を受ける。遠心力が作用する磁石は、回転子によって支持される。従って、回転子には遠心力に応じた負荷が生じる。モータの出力が大きくなると、遠心力も大きくなる。その結果、回転子の機械的な強度によって、回転子が負担できる遠心力の大きさが決まる。つまり、回転子の機械的の強度によって、モータ出力の上限が決まってしまう。

　本開示は、モータ出力の向上が可能な過給機用埋込永久磁石型モータを説明する。

　本開示の一形態は、埋込永久磁石型の過給機用埋込永久磁石型モータである。過給機用埋込永久磁石型モータは、回転軸と、回転軸と共に回転する回転子と、回転子を囲むように配置された導線を含む固定子と、を備える。回転子は、回転軸に固定された回転子本体、回転軸の回転軸線に交差する磁石主面及び磁石背面及び磁石主面及び磁石背面を連結する磁石側面を含み、回転子本体に取り付けられた磁石と、磁石と回転子本体との間に充填された樹脂と、を有する。回転子本体は、磁石側面に対面する本体側面を有する。本体側面は、磁石側面からの距離が一定である第１本体側面部と、磁石側面からの距離が大きくなる部分を含む第２本体側面部と、を含む。樹脂は、磁石側面と第１本体側面部との間に充填される第１樹脂部と、磁石側面と第２本体側面部との間に充填される第２樹脂部と、を含む。

　本開示によれば、モータ出力の向上が可能な過給機用埋込永久磁石型モータが提供される。

図１は、ＩＰＭモータが適用される電動過給機を示す断面図である。図２は、ロータを分解して示す斜視図である。図３は、ロータの主要部を拡大して示す平面図である。図４は、スロット側面を拡大して示す平面図である。図５の（ａ）部は、スロット背面の位置を示す斜視図である。図５の（ｂ）部はスロット背面の表面を拡大して示す斜視図である。

　以下、添付図面を参照しながら本開示の過給機用埋込永久磁石型モータを実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

　遠心力に起因した荷重が回転子本体に作用したとき、本体背面と本体側面との間の角部に曲げによる応力が高まる部分が生じる。このとき、磁石による遠心荷重を角部よりも内側に作用させる。その結果、本体背面と本体側面との間の角部に生じた応力を低減することができる。そこで、上記のモータは、第１樹脂部を介して磁石側面を第１本体側面に固定する。さらに、上記のモータは、第２樹脂部を介して磁石側面を第２本体側面に固定する。この構成によれば、角部が負担する荷重を本体側面に伝える経路（ロードパス）が形成される。従って、本体背面と本体側面との間の角部が負担する荷重が低減される。その結果、回転子本体が許容できる遠心力の限界値を高めることができる。従って、モータ出力の限界値も高めることができる。

　一形態において、磁石背面は、磁石主面よりも回転軸線から離間してよい。回転子本体は、磁石主面に対面する本体主面と、磁石背面に対面する本体背面と、を含んでもよい。第１本体側面部は、本体主面に連続してもよい。第２本体側面部は、本体背面に連続してもよい。この構成によれば、本体側面に対してより好適に荷重を伝えることができる。従って、回転子本体が許容できる遠心力の限界値がさらに高まる。その結果、モータ出力の限界値もさらに高めることができる。

　一形態において、樹脂は、磁石背面と本体背面との間に充填される第３樹脂部を含んでもよい。この構成によれば、磁石背面が本体背面に対して直接に接することがない。その結果、本体背面が有する凹凸に起因して、磁石背面に対して集中的に荷重が作用することを抑制できる。従って、遠心力の限界値がいっそう高まる。その結果、モータ出力の限界値もいっそう高めることができる。

　一形態において、回転子本体は、本体背面を第２本体側面部に連結する曲面部を含んでもよい。この構成によれば、応力が高まる部分が生じやすい本体背面と第２本体側面部との間の角部に曲面部が設けられる。この曲面部によれば、応力集中の度合いが低減される。従って、モータ出力の限界値をさらに高めることができる。

　一形態において、磁石主面は、本体主面に接触してもよい。この構成によれば、磁石を着磁した状態で、回転子本体に取り付けることができる。

　一形態において、磁石側面の法線の方向において、第１本体側面部から回転子本体の外周面までの長さは、第２本体側面部から回転子本体の外周面までの長さよりも長くてもよい。この構成によれば、第１本体側面部において負担可能な荷重が大きくなる。従って、遠心力の限界値がいっそう高まる。その結果、モータ出力の限界値もいっそう高めることができる。

　一形態において、磁石は、回転軸線のまわりに等間隔に配置されてもよい。この構成によっても、モータ出力の限界値を好適に高めることができる。

　図１に示すように、本開示の過給機用埋込永久磁石型モータ（以下「ＩＰＭモータ１」）は、電動過給機１００に適用される。ＩＰＭモータ１は、過給機のうち、いわゆるターボチャージャには採用されない。ＩＰＭモータ１は、スーパーチャージャに適用される。電動過給機１００は、たとえば車両及び船舶の内燃機関に適用される。電動過給機１００は、コンプレッサ７を備えている。電動過給機１００は、ロータ１３（回転子）及びステータ１４（固定子）の相互作用によってコンプレッサインペラ８を回転させる。その結果、電動過給機１００は、空気等の流体を圧縮することによって、圧縮空気を発生させる。

　電動過給機１００は、回転軸１２と、コンプレッサインペラ８と、を備える。回転軸１２は、ハウジング２の内部において回転可能に支持されている。回転軸１２は、ハウジング２の内部に設けられている。回転軸１２は、２個の軸受１５によって両端が支持されている。軸受１５は、回転軸１２に圧入されている。軸受１５は、ハウジング２に対して回転軸１２を回転可能に支持する。軸受１５は、回転軸１２の先端部１２ａの付近と基端部の付近とにそれぞれ設けられている。この構成によって、回転軸１２は、軸受１５によって両持ち支持される。軸受１５は、たとえば、グリース潤滑式のラジアル玉軸受である。軸受１５は、深溝玉軸受であってもよい。また、軸受１５は、アンギュラ玉軸受であってもよい。回転軸１２は、直線状の回転軸線Ａを中心に回転可能である。コンプレッサインペラ８は、回転軸１２の先端部１２ａに取り付けられている。

　ハウジング２は、モータハウジング３と、ベースハウジング４とを備える。モータハウジング３は、ロータ１３及びステータ１４を収納する。ベースハウジング４は、モータハウジング３の他端側（図示右側）の開口を閉鎖する。コンプレッサハウジング６は、吸入口９と、スクロール部１０と、吐出口１１とを含む。

　ロータ１３は、回転軸１２の軸方向の中央部に固定されている。ロータ１３は、１個または複数個のマグネット２２を含む。ステータ１４は、ロータ１３を包囲するようにモータハウジング３の内面に固定されている。ステータ１４は、巻回されている導線部１４ａ（導線）を含む。

　導線部１４ａを通じてステータ１４に交流電流が流される。その結果、ロータ１３及びステータ１４の相互作用が生じる。この相互作用によって、回転軸１２及びコンプレッサインペラ８は、一体となって回転する。コンプレッサインペラ８が回転すると、コンプレッサインペラ８は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入する。吸入された空気は、スクロール部１０を通じて圧縮される。その後、圧縮された空気は、吐出口１１から吐出される。吐出口１１から吐出された圧縮空気は、内燃機関に供給される。

　コンプレッサインペラ８は、ボス部８ａと、ハブ８ｂと、羽根８ｃとを含む。円筒状のボス部８ａは、回転軸１２の回転軸線Ａのまわりに配置されている。ボス部８ａは、回転軸１２が貫通する。ハブ８ｂは、ボス部８ａに連接する。ハブ８ｂは、回転軸１２（回転軸線Ａ）の径方向に延在する。羽根８ｃは、ボス部８ａ及びハブ８ｂから径方向及び回転軸線Ａ方向の一端側（図示左側）に突出する。

　以下、本開示のＩＰＭモータ１について詳しく説明する。ＩＰＭモータ１（Interior Permanent magnet motor：IPMモータ）は、回転界磁形式の同期モータである。ＩＰＭモータ１は、上述の回転軸１２と、ロータ１３と、ステータ１４と、を備えて構成される。

　図２は、ロータ１３の分解斜視図である。図２に示すように、ロータ１３は、ロータ本体２１（回転子本体）と、４個のマグネット２２（磁石）と、４個の樹脂２３と、を有する。つまり、ＩＰＭモータ１は、４極である。ロータ本体２１には、マグネット２２が樹脂２３によって固定されている。従って、樹脂２３は、接着剤である。樹脂２３として、例えば、エポキシ系又はフェノール系の成形樹脂を用いてよい。マグネット２２は、回転軸線Ａの方向に延びる板状を呈する。マグネット２２は、回転軸線Ａに沿った長さに対して、径軸線Ｒに沿った長さが短い。径軸線Ｒに沿ったマグネット２２の長さとは、マグネット２２の厚みである。径軸線Ｒとは、回転軸線Ａと直交する軸線をいう。つまり、径軸線Ｒは、直径（または半径）と一致する。

　ロータ本体２１は、回転軸線Ａの方向に延びる円柱状を呈する。ロータ本体２１は、複数のコア２４がその厚み方向に積層されて構成されている。コア２４は、例えば、電磁鋼板によって構成されている。

　図３は、ロータ１３の正面図である。図３に示すように、ロータ本体２１は、１個の回転軸穴２６と、４個のスロット２７と、を有する。回転軸穴２６には、回転軸１２が固定されている。スロット２７は、回転軸線Ａのまわりに等間隔（９０°）に設けられている。例えば、スロット２７は、回転軸１２を囲むように、正方形状に配置されているともいえる。貫通穴であるスロット２７には、マグネット２２が埋め込まれている。ロータ本体２１を回転軸線Ａの方向から平面視すると、スロット２７は、矩形状を呈する。スロット２７の形状は、マグネット２２の外形形状に概ね対応しているといえる。しかし、スロット２７の形状は、マグネット２２の外形形状に厳密に一致していない。つまり、スロット２７の壁面とマグネット２２の表面との間には所定の隙間が形成される。この隙間は、後述する理由によって意図的に設けられる。

　矩形状の穴であるスロット２７は、４個の面に囲まれている。スロット２７は、スロット主面２８（本体主面）と、スロット背面２９（本体背面）と、一対のスロット側面３１（本体側面）と、によって規定された空間である。スロット主面２８は、径軸線Ｒに対して交差する。スロット主面２８の法線は、径軸線Ｒと一致する。スロット主面２８の法線は、ロータ本体２１の外周面２１ａに向いている。スロット背面２９は、スロット主面２８と同様に、径軸線Ｒに対して交差する。スロット主面２８の法線は、径軸線Ｒに沿っている。スロット背面２９の法線は、回転軸１２を向いている。スロット背面２９は、スロット主面２８に対して平行である。スロット背面２９は、スロット主面２８とは逆側の面である。スロット背面２９は、スロット主面２８に対して対面する。スロット背面２９は、単純な平面ではない。スロット背面２９のさらに詳細な形状については後述する。

　スロット側面３１は、スロット主面２８をスロット背面２９に連結する。一対のスロット側面３１は、互いに対面する。スロット側面３１は、スロット主面２８に直交する。スロット側面３１は、スロット背面２９にも直交する。スロット側面３１は、スロット背面２９と同様に、単純な平面ではない。スロット側面３１のさらに詳細な形状については後述する。

　マグネット２２は、マグネット主面３２（磁石主面）と、マグネット背面３３（磁石背面）と、一対のマグネット側面３４（磁石側面）とを有する。マグネット主面３２は、径軸線Ｒに対して交差する。マグネット主面３２の法線は、径軸線Ｒに沿っている。マグネット主面３２の法線は、回転軸１２に向いている。従って、マグネット主面３２は、スロット主面２８と対面する。

　マグネット背面３３は、マグネット主面３２と同様に、径軸線Ｒに対して交差する。マグネット主面３２の法線は、径軸線Ｒと一致する。マグネット背面３３の法線は、ロータ本体２１の外周面２１ａを向いている。従って、マグネット背面３３は、スロット背面２９と対面する。マグネット背面３３は、マグネット主面３２に対して平行である。マグネット背面３３は、マグネット主面３２とは逆側の面である。換言すると、回転軸１２からマグネット背面３３までの距離は、回転軸１２からマグネット主面３２までの距離よりも大きい。

　マグネット側面３４は、マグネット主面３２をマグネット背面３３に連結する。マグネット側面３４は、マグネット主面３２に直交する。マグネット側面３４は、マグネット背面３３にも直交する。マグネット側面３４は、スロット側面３１と対面する。径軸線Ｒに沿ったマグネット側面３４の長さは、マグネット２２の厚みである。マグネット２２の厚みは、回転軸線Ａの方向におけるマグネット２２の長さよりも小さい。

　マグネット２２は、スロット２７に挿入されるときには、既に着磁された状態である。マグネット２２は、スロット２７に埋め込まれた状態において、回転軸線Ａと直交する方向に沿って磁極が形成されている。第１のマグネット２２のマグネット主面３２は、Ｎ極である。第１のマグネット２２のマグネット背面３３は、Ｓ極である。第１のマグネット２２に隣接する第２のマグネット２２のマグネット主面３２は、Ｓ極である。第２のマグネット２２のマグネット背面３３は、Ｎ極である。

　このような配置によれば、互いに隣接するマグネット２２によって閉じた磁束が形成される。その結果、マグネット２２どうしは、互いに引き合う。この互いに引き合う力によって、マグネット主面３２は、スロット主面２８に対して押圧される。その結果、着磁済みのマグネット２２をスロット２７に差し込むと、マグネット主面３２とスロット主面２８とは直接接触する。その結果、マグネット主面３２とスロット主面２８との間には実質的な隙間は形成されない。マグネット主面３２及びスロット主面２８の接触において、マグネット主面３２及びスロット主面２８の表面あらさに起因して生じる微小な空間は、隙間として扱わない。マグネット２２及びロータ本体２１の間に生じる隙間は、マグネット背面３３とスロット背面２９との間、及び、マグネット側面３４とスロット側面３１との間に生じる。

　図４を参照しつつ、スロット２７の形状についてさらに詳細に説明する。図４は、図３のＳ部の拡大図である。

　スロット２７は、４個の角部を有する。４個の角部のうち、２個の角部Ｃ１は、ＩＰＭモータ１の出力を向上させるための形状を構成する。具体的には、スロット背面２９とスロット側面３１との間の角部Ｃ１に、出力を向上させるための形状が設けられている。なお、スロット主面２８とスロット側面３１との間の角部Ｃ２には、いわゆる角アールが設けられている。

　上述したように、スロット側面３１は、マグネット側面３４と対面する。スロット側面３１とマグネット側面３４との間には、樹脂２３が充填されている。マグネット側面３４は、ほぼ平坦な平面である。スロット側面３１は、第１平面部３１ａ（第１本体側面部）と、斜面部３１ｂ（第２本体側面部）と、第１連結面部３１ｃと、を有する。第１平面部３１ａは、スロット主面２８に連続する。第１連結面部３１ｃは、スロット背面２９に連続する。斜面部３１ｂは、第１平面部３１ａと第１連結面部３１ｃとの間に設けられる。

　平面状である第１平面部３１ａは、径軸線Ｒに対して平行である。一方の第１平面部３１ａから他方の第１平面部３１ａまでの距離は、一方のマグネット側面３４から他方のマグネット側面３４までの長さよりもわずかに長い。この構成によれば、マグネット側面３４と第１平面部３１ａとの間に隙間を設けることができる。一対の第１平面部３１ａは、マグネット２２をスロット２７に挿入する際の位置決めとして機能させてもよい。平坦なマグネット側面３４と平坦な第１平面部３１ａとの間の距離は、一定である。その結果、マグネット側面３４と第１平面部３１ａとの間に充填された第１側面樹脂部２３ａ（第１樹脂部）は、一定の厚みを有する。第１平面部３１ａの長さは、例えば、マグネット２２の厚みの半分（１／２）程度である。

　斜面部３１ｂは、径軸線Ｒに対して傾いている。具体的には、スロット主面２８からスロット背面２９に向かう方向に沿って、マグネット側面３４から斜面部３１ｂまでの距離が大きくなる。斜面部３１ｂは、平面であってもよいし、曲面であってもよい。つまり、マグネット側面３４から斜面部３１ｂまでの距離が大きくなっていればよい。その結果、マグネット側面３４と斜面部３１ｂとの間に充填された第２側面樹脂部２３ｂ（第２樹脂部）は、スロット主面２８からスロット背面２９に向かう方向に沿って、厚みが変化する。具体的には、第２側面樹脂部２３ｂは、スロット主面２８からスロット背面２９に向かう方向に沿って、その厚みが増加する。

　第１連結面部３１ｃは、斜面部３１ｂにおいてマグネット側面３４からの距離が最も大きくなった位置から開始されるものとしてよい。第１連結面部３１ｃは、斜面部３１ｂと同様に、径軸線Ｒに対して傾いている。しかし、第１連結面部３１ｃは、斜面部３１ｂとは逆に、スロット主面２８からスロット背面２９に向かう方向に沿って、マグネット側面３４から斜面部３１ｂまでの距離が小さくなる。その結果、マグネット側面３４と第１連結面部３１ｃとの間に充填された第３側面樹脂部２３ｃは、スロット主面２８からスロット背面２９に向かう方向に沿って、厚みが変化する。具体的には、第３側面樹脂部２３ｃは、スロット主面２８からスロット背面２９に向かう方向に沿って、その厚みが減少する。なお、第１連結面部３１ｃは、曲面に代えて、平面としてもよい。

　スロット背面２９は、第２連結面部２９ａと、第２平面部２９ｂと、を含む。第２連結面部２９ａは、スロット側面３１に連続する。具体的には、第２連結面部２９ａは、第１連結面部３１ｃに連続する。従って、角部Ｃ１は、第１連結面部３１ｃ及び第２連結面部２９ａによって形成されるとしてもよい。角部Ｃ１には、第１連結面部３１ｃ及び第２連結面部２９ａに加えて、斜面部３１ｂを含めてもよい。第２連結面部２９ａは、曲面である。第２連結面部２９ａは、第１連結面部３１ｃを第２平面部２９ｂに連結する。その結果、マグネット背面３３と第２連結面部２９ａとの間に充填された第１背面樹脂部２３ｄは、厚みが変化する。具体的には、第１背面樹脂部２３ｄの厚みは、減少する。

　平面状の第２平面部２９ｂは、径軸線Ｒに対して直交する。第２平面部２９ｂからスロット主面２８までの距離は、マグネット２２の厚みよりもわずかに長い。マグネット２２の厚みは、マグネット主面３２からマグネット背面３３までの長さである。その結果、マグネット背面３３と第２平面部２９ｂとの間に、隙間を設けることができる。平坦な第２平面部２９ｂから平坦なマグネット背面３３までの距離は、ほぼ一定である。その結果、マグネット側面３４と第２平面部２９ｂとの間に充填された第２背面樹脂部２３ｅ（第３樹脂部）は、一定の厚みを有する。

　上述したように、樹脂２３は、第１側面樹脂部２３ａと、第２側面樹脂部２３ｂと、第３側面樹脂部２３ｃと、第１背面樹脂部２３ｄと、第２背面樹脂部２３ｅと、を有する。これらの樹脂部は、一体となって樹脂２３を構成する。そして、第１側面樹脂部２３ａ、第２側面樹脂部２３ｂ、第３側面樹脂部２３ｃ、第１背面樹脂部２３ｄ、第２背面樹脂部２３ｅは、それぞれが接する面に対して接着されている。例えば、第１側面樹脂部２３ａは、マグネット側面３４に対して滑らない。同様に、第１側面樹脂部２３ａは、第１平面部３１ａに対して滑らない。

　ＩＰＭモータ１によって奏される作用効果について説明する。ＩＰＭモータ１は、以下に説明する３個の作用によって、モータの出力（例えば回転数）を向上させる。なお、ＩＰＭモータ１が奏する効果は、第１、第２及び第３の作用のすべてを必要とするものではない。ＩＰＭモータ１が奏する効果は、少なくとも第１の作用が奏されれば達成される。第１の作用が奏された上に、第２の作用及び第３の作用が奏されることにより、さらにモータの出力を向上させることが可能になる。

〔第１の作用〕
　ロータ１３が回転すると、マグネット２２に遠心力Ｆ１が作用する。遠心力Ｆ１は、マグネット２２をスロット背面２９の方向へ押し付ける。ここで、本開示のロータ本体２１は、この遠心力Ｆ１に対抗する反力Ｆ２を生じさせる。例えば、マグネット２２がスロット背面２９に押圧されると想定すると、その押圧に対抗する反力Ｆ２は、ブリッジ３６に生じる。ブリッジ３６は、スロット側面３１とロータ本体２１の外周面２１ａとの間の領域である。この領域に磁性材料が配置されると、磁路が形成されやすくなる。従って、マグネット背面３３とマグネット主面３２との間で磁路が形成されてしまう。その結果、ステータ１４に到達する磁束が少なくなるので、モータの効率が低下する。そこで、ブリッジ３６の面積（または幅）を小さくして、磁路を形成しにくくする。その結果、より多くの磁束をステータ１４に到達させる。つまり、ブリッジ３６は、フラックスバリアである。一方、ブリッジ３６の面積（または幅）が小さくなると、機械的な強度は低下する傾向にある。従って、ブリッジ３６によって遠心力を負担する構成とすると、負担可能な力の限界値が抑制されてしまう。その結果、モータの出力（例えば回転数）を向上させにくくなる。

　そこで、本開示のロータ１３は、ブリッジ３６よりも肉厚の部分において遠心力Ｆ１に対向する力を負担させる構成を有する。具体的には、ロータ１３は、ブリッジ３６よりも回転軸線Ａに近い領域において遠心力Ｆ１に対向する力Ｆ４を負担させる構成を有する。具体的には、ブリッジ３６よりも回転軸線Ａに近い領域とは、第１平面部３１ａと外周面２１ａとの間の領域である。

　ここで、マグネット２２に遠心力Ｆ１が作用した状態を仮定する。マグネット２２のマグネット背面３３及びマグネット側面３４は、樹脂２３によって拘束されている。一方、マグネット主面３２は、マグネット２２同士の磁力によってスロット主面２８に接しているだけである。従って、マグネット主面３２は、スロット主面２８に対して拘束されていない。

　遠心力Ｆ１が作用すると、スロット背面２９に反力Ｆ２が発生する。スロット側面３１を固定端と仮定すると、スロット２７の角部Ｃ１を中央とする曲がり梁が仮定される。その結果、曲げ応力Ｆ３が発生する。従って、スロット２７における曲面部２５の近傍に鋭い応力のピークが発生する。

　発明者らが鋭意検討したところ、この曲げ変形を低減すれば、スロット背面２９とスロット側面３１との間の角部Ｃ１に生じた反力Ｆ２を低減し得ることに着想を得た。そこで、曲げ変形を低減するため、第１側面樹脂部２３ａを介してマグネット側面３４を第１平面部３１ａに固定すると共に、第２側面樹脂部２３ｂを介してマグネット側面３４を斜面部３１ｂに固定する。この構成によれば、荷重をスロット側面３１に伝える経路が形成される。換言すると、荷重を第１平面部３１ａ及び斜面部３１ｂに伝えるロードパスが形成される。具体的には、マグネット２２が曲げ変形しようとしたときに、マグネット側面３４には、スロット側面３１から離間する方向への移動が生じる。マグネット側面３４の離間を妨げる力Ｆ４は、ロータ本体２１に生じる。従って、スロット背面２９とスロット側面３１との間の角部Ｃ１において負担される荷重が低減される。ロータ本体２１が許容可能な遠心力Ｆ１の限界値を高めることができる。その結果、モータ出力の限界値も高めることができる。換言すると、ＩＰＭモータ１のロータ本体２１は、マグネット２２の遠心荷重をロータ本体２１の外周側に作用させないという効果と、マグネット２２を剛性メンバとして曲げ変形を規制するという効果と、によって、ロータ本体２１が許容可能な遠心力Ｆ１の限界値を高める。

〔第２の作用〕
　ところで、図５の（ａ）部及び（ｂ）部に示すように、スロット背面２９を拡大して見たとき、スロット背面２９には微小な凹凸が存在する場合がある。ロータ本体２１は、複数のコア２４を積層させている。従って、コア２４の寸法誤差及び組み立て誤差に起因して、スロット背面２９に微小な凹凸が生じる可能性がある。仮に、遠心力がマグネット２２に作用して、マグネット２２がスロット背面２９に直接に押し付けられるとする。そうすると、マグネット背面３３は、コア２４が当接する箇所と当接しない箇所とが生じる。その結果、コア２４が当接する箇所には、応力が集中する。マグネット２２に対して集中的に応力が作用することに起因して、モータの出力が制限される可能性がある。

　そこで、樹脂２３は、マグネット背面３３とスロット背面２９との間に充填される第２背面樹脂部２３ｅを含む。この構成によれば、マグネット背面３３がスロット背面２９に対して直接に接することがない。具体的には、スロット背面２９の凹凸が第３側面樹脂部２３ｃによって吸収される。その結果、マグネット２２に遠心力が作用したとき、マグネット背面３３は第３側面樹脂部２３ｃに向かって均等に押圧される。従って、スロット背面２９における第２平面部２９ｂの表面あらさに起因して、マグネット背面３３に対して集中的に荷重が作用することを抑制できる。従って、遠心力の限界値がいっそう高まるので、モータ出力の限界値もいっそう高めることができる。

〔第３の作用〕
　第１の作用の説明において、マグネット背面３３とマグネット側面３４との角部Ｃ１に反力Ｆ２が生じ得ることを述べた。そこで、ＩＰＭモータ１のロータ本体２１は、当該角部Ｃ１に設けられた曲面部２５（図４参照）を含む。この曲面部２５は、第１連結面部３１ｃと第２連結面部２９ａとにより構成される。この構成によれば、応力が高まる部分が生じやすいスロット背面２９とスロット側面３１との間の角部Ｃ１に曲面部２５が設けられる。曲面部２５によれば、応力集中の度合いが低減される。従って、モータ出力の限界値をさらに高めることができる。

　以上、本開示の実施形態について説明した。本開示に係るＩＰＭモータ１は、上記の実施形態に限定されない。

１　ＩＰＭモータ（過給機用埋込永久磁石型モータ）
２　ハウジング
３　モータハウジング
４　ベースハウジング
６　コンプレッサハウジング
７　コンプレッサ
８　コンプレッサインペラ
８ａ　ボス部
８ｂ　ハブ
８ｃ　羽根
９　吸入口
１０　スクロール部
１１　吐出口
１２　回転軸
１２ａ　先端部
１３　ロータ（回転子）
１４　ステータ（固定子）
１４ａ　導線部（導線）
１５　軸受
２１　ロータ本体（回転子本体）
２１ａ　外周面
２２　マグネット（磁石）
２３　樹脂
２３ａ　第１側面樹脂部（第１樹脂部）
２３ｂ　第２側面樹脂部（第２樹脂部）
２３ｃ　第３側面樹脂部
２３ｄ　第１背面樹脂部
２３ｅ　第２背面樹脂部（第３樹脂部）
２４　コア
２５　曲面部
２６　回転軸穴
２７　スロット
２８　スロット主面（本体主面）
２９　スロット背面（本体背面）
２９ａ　第２連結面部
２９ｂ　第２平面部
３１　スロット側面（本体側面）
３１ａ　第１平面部（第１本体側面部）
３１ｂ　斜面部（第２本体側面部）
３１ｃ　第１連結面部
３２　マグネット主面（磁石主面）
３３　マグネット背面（磁石背面）
３４　マグネット側面（磁石側面）
３６　ブリッジ
１００　電動過給機
Ａ　回転軸線
Ｃ１　角部
Ｃ２　角部
Ｆ１　遠心力
Ｆ２　反力
Ｆ３　曲げ応力
Ｆ４　力
Ｒ　径軸線

Claims

　回転軸と、
　前記回転軸と共に回転する回転子と、
　前記回転子を囲むように配置された導線を含む固定子と、を備え、
　前記回転子は、
　前記回転軸に固定された回転子本体と、
　前記回転子本体に取り付けられた磁石であって、前記回転軸の回転軸線に交差する径軸線と交わる磁石主面及び磁石背面と、前記磁石主面及び前記磁石背面を連結する磁石側面と、を有する前記磁石と、
　前記磁石と前記回転子本体との間に充填された樹脂と、を有し、
　前記回転子本体は、前記磁石側面に対面する本体側面を含み、
　前記本体側面は、前記磁石側面からの距離が一定である第１本体側面部と、前記磁石側面からの距離が大きくなる部分を含む第２本体側面部と、を含み、
　前記樹脂は、前記磁石側面と前記第１本体側面部との間に充填される第１樹脂部と、前記磁石側面と前記第２本体側面部との間に充填される第２樹脂部と、を含む、過給機用埋込永久磁石型モータ。
　前記磁石背面は、前記磁石主面よりも前記回転軸線から離間し、
　前記回転子本体は、前記磁石主面に対面する本体主面と、前記磁石背面に対面する本体背面と、を含み、
　前記第１本体側面部は、前記本体主面に連続し、
　前記第２本体側面部は、前記本体背面に連続する、請求項１に記載の過給機用埋込永久磁石型モータ。
　前記樹脂は、前記磁石背面と前記本体背面との間に充填される第３樹脂部を含む、請求項２に記載の過給機用埋込永久磁石型モータ。
　前記第２本体側面部は、前記本体背面に連結される曲面部を含む、請求項２又は３に記載の過給機用埋込永久磁石型モータ。
　前記磁石主面は、前記本体主面に接触する、請求項２～４の何れか一項に記載の過給機用埋込永久磁石型モータ。
　前記磁石側面の法線の方向において、前記第１本体側面部から前記回転子本体の外周面までの長さは、前記第２本体側面部から前記回転子本体の外周面までの長さよりも長い、請求項１～５の何れか一項に記載の過給機用埋込永久磁石型モータ。
　前記磁石は、前記回転軸線のまわりに等間隔に配置されている、請求項１～６の何れか一項に記載の過給機用埋込永久磁石型モータ。