JP2009124881A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一般的には、回転電機に関し、より特定的には、ロータコアとして積層された複数枚の電磁鋼板を備える回転電機に関する。 The present invention generally relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a rotating electrical machine including a plurality of electromagnetic steel plates stacked as a rotor core.
従来の回転電機に関して、たとえば、特開2005−168074号公報には、シャフトによりエンドプレートを確実に固定することを目的とした回転電機が開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された回転電機は、シャフトと、ロータコアと、エンドプレートとを備える。ロータコアは、複数の電磁鋼板をシャフトの回転軸方向に積層した構造からなる。エンドプレートは、ロータコアの端面に配設される。シャフトのつばが、回転軸方向から径方向に湾曲されることによって、エンドプレートの内周端部がかしめられる。 Regarding a conventional rotating electrical machine, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-168074 discloses a rotating electrical machine intended to securely fix an end plate by a shaft (Patent Document 1). The rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1 includes a shaft, a rotor core, and an end plate. The rotor core has a structure in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the direction of the rotation axis of the shaft. The end plate is disposed on the end surface of the rotor core. The inner peripheral end portion of the end plate is caulked by the shaft collar being bent in the radial direction from the rotation axis direction.
また、特開2007−135371号公報には、バランス機能を有し、かつ小型化された回転電機のロータが開示されている(特許文献2)。特許文献2に開示された回転電機のロータは、ロータシャフトに係合してエンドプレートを保持するかしめプレートを備える。ロータシャフトには、軸方向に延びるキー溝と、キー溝に直交するように延びる円周溝とが形成されている。かしめプレートのキー溝用凸部がキー溝に嵌め合わされ、かしめプレートの円周溝用凸部が円周溝に嵌め合わされている。
上述の特許文献1では、回転電機のロータコアとして、積層された複数枚の電磁鋼板が使用されており、この電磁鋼板を固定するためにエンドプレートをかしめ固定する構造が用いられている。このような構造においては、エンドプレートのかしめ工程時に、エンドプレートに対して電磁鋼板の積層方向にかしめ力が加わる。しかしながら、かしめ力が作用する位置と、エンドプレートおよび電磁鋼板が接触する位置との関係によっては、かしめ力によって、エンドプレートの外周端部が電磁鋼板から浮いた状態でエンドプレートが固定されるおそれがある。この場合、電磁鋼板の固定に対して高い信頼性を得ることができない。 In the above-mentioned Patent Document 1, a plurality of laminated electromagnetic steel plates are used as a rotor core of a rotating electrical machine, and a structure in which an end plate is caulked and fixed is used to fix the electromagnetic steel plates. In such a structure, a caulking force is applied to the end plate in the laminating direction of the electromagnetic steel sheets during the end plate caulking process. However, depending on the relationship between the position where the caulking force acts and the position where the end plate and the electromagnetic steel plate come into contact, the end plate may be fixed in a state where the outer peripheral end of the end plate is lifted from the electromagnetic steel plate due to the caulking force. There is. In this case, high reliability cannot be obtained with respect to fixing of the electrical steel sheet.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、ロータコアの固定に対する信頼性が向上された回転電機を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a rotating electrical machine with improved reliability for fixing a rotor core.
この発明に従った回転電機は、回転するロータシャフトと、ロータコアと、エンドプレートとを備える。ロータコアは、ロータシャフトの回転軸方向の一方端に配置された端面を有する。ロータコアは、ロータシャフトの外周上に嵌め合わされる。エンドプレートは、ロータシャフトの外周上に嵌め合わされ、ロータコアの端面に当接する。ロータシャフトは、かしめ爪部を有する。かしめ爪部は、ロータシャフトの回転軸に対して外周側に曲げられ、エンドプレートおよびロータコアに対してロータシャフトの回転軸方向に力を作用させながら、エンドプレートを係止する。ロータシャフトの回転軸を中心に半径方向に延びる線上において、かしめ爪部とエンドプレートとが接触する位置の最も内側の半径は、エンドプレートと端面とが当接する位置の最も内側の半径よりも大きい。 A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotating rotor shaft, a rotor core, and an end plate. The rotor core has an end surface arranged at one end in the rotation axis direction of the rotor shaft. The rotor core is fitted on the outer periphery of the rotor shaft. The end plate is fitted on the outer periphery of the rotor shaft and abuts on the end surface of the rotor core. The rotor shaft has a caulking claw portion. The caulking claw portion is bent toward the outer peripheral side with respect to the rotation axis of the rotor shaft, and locks the end plate while applying a force to the end plate and the rotor core in the direction of the rotation axis of the rotor shaft. On the line extending in the radial direction about the rotation axis of the rotor shaft, the innermost radius of the position where the caulking claw portion and the end plate are in contact is larger than the innermost radius of the position where the end plate and the end surface are in contact with each other. .
このように構成された回転電機によれば、かしめ爪部によるエンドプレートの係止時、かしめ爪部からエンドプレートに力が作用する位置が、エンドプレートとロータコアの端面とが当接する位置よりも外周側となる。これにより、エンドプレートをロータコアの端面から浮き上がらせることなく、かしめ爪部によってエンドプレートを係止することができる。これにより、ロータコアをより確実にロータシャフトに対して固定することができる。 According to the rotating electrical machine configured as described above, when the end plate is locked by the caulking claw portion, the position where the force acts on the end plate from the caulking claw portion is more than the position where the end plate and the end surface of the rotor core abut. It becomes the outer peripheral side. Thus, the end plate can be locked by the caulking claw portion without lifting the end plate from the end surface of the rotor core. As a result, the rotor core can be more securely fixed to the rotor shaft.
また好ましくは、エンドプレートは、ロータシャフトの回転軸に対して傾斜し、かしめ爪部に係止される係止部と、係止部よりもかしめ爪部の根元側に対向して配置され、係止部を延長した面上よりもかしめ爪部から遠ざかる方向に切り欠かれたヌスミ部とを有する。このように構成された回転電機によれば、かしめ爪部によるエンドプレートの係止時、かしめ爪部を係止部に接触させるとともに、かしめ爪部とヌスミ部とをより確実に非接触の状態とできる。これにより、かしめ爪部とエンドプレートとが接触する位置の最も内側の半径がエンドプレートと端面とが当接する位置の最も内側の半径よりも大きい構成を得ることができる。 Preferably, the end plate is inclined with respect to the rotation axis of the rotor shaft, and is disposed so as to be opposed to the root side of the caulking claw portion than the locking portion, and to be locked to the caulking claw portion, It has a Nusumi part cut out in the direction away from the caulking claw part rather than the surface which extended the latching | locking part. According to the rotating electric machine configured as described above, when the end plate is locked by the caulking claw portion, the caulking claw portion is brought into contact with the locking portion, and the caulking claw portion and the Nusumi portion are more reliably non-contacted. And can. As a result, it is possible to obtain a configuration in which the innermost radius of the position where the caulking claw portion and the end plate are in contact is larger than the innermost radius of the position where the end plate and the end surface abut.
また好ましくは、ロータコアは、ロータシャフトの回転軸方向に積層された複数枚の電磁鋼板を有する。このように構成された回転電機によれば、電磁鋼板の積層体から構成されるロータコアは曲げ変形が生じ易いため、ロータコアが確実にロータシャフトに固定される本願発明がより有効に適用される。 Preferably, the rotor core has a plurality of electromagnetic steel plates stacked in the direction of the rotation axis of the rotor shaft. According to the rotating electric machine configured as described above, the rotor core formed of the laminated body of electromagnetic steel sheets is likely to be bent and deformed, and therefore the present invention in which the rotor core is reliably fixed to the rotor shaft is more effectively applied.
以上説明したように、この発明に従えば、ロータコアの固定に対する信頼性が向上された回転電機を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a rotating electrical machine with improved reliability for fixing a rotor core.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.
図1は、ハイブリッド自動車に搭載されるトランスアクスルを模式的に表わす断面図である。図1中のトランスアクスルを搭載するハイブリッド自動車は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な2次電池(バッテリ)から電力供給されるモータとを動力源とする。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a transaxle mounted on a hybrid vehicle. A hybrid vehicle equipped with the transaxle in FIG. 1 uses an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine and a motor supplied with power from a chargeable / dischargeable secondary battery (battery) as power sources.
図1を参照して、トランスアクスルは、モータジェネレータ10を有する。モータジェネレータ10は、電動機もしくは発電機としての機能を有する回転電機である。モータジェネレータ10は、図示しないケース体に収容されている。
Referring to FIG. 1, the transaxle has a
モータジェネレータ10は、ロータシャフト11、ロータコア12およびステータ13を有する。ロータシャフト11は、軸受けを介して図示しないモータケースに対して回転自在に支持されている。ロータコア12は、ロータシャフト11に固定されている。ロータシャフト11は、ロータコア12と一緒になって仮想軸である中心軸101を中心に回転する。ステータ13は、図示しないモータケースに固定されている。ステータ13は、ロータコア12の外周上を取り囲むように設けられている。ロータシャフト11は、複数の歯車を含んで構成された減速機構14に接続されている。
The
ロータシャフト11は、外周面41を有する。外周面41は、中心軸101を中心とする円筒の外周面の形状を有する。ロータコア12は、外周面41上に嵌め合わされている。ロータコア12は、中心軸101の軸方向に沿って円筒状に延びる形状を有する。ロータコア12は、中心軸101の軸方向に積層された複数枚の電磁鋼板26から形成されている。電磁鋼板26は、円板形状を有する。電磁鋼板26の一枚一枚は、薄板であり、一方の周縁を把持した場合に他方の周縁が鉛直下方向に垂れる程度の厚みに形成されている。ロータコア12は、端面27を有する。端面27は、中心軸101の軸方向における一方端に配置され、中心軸101に直交する平面内で環状に延在する。
The
なお、ロータコア12は、電磁鋼板に限定されず、たとえば圧粉磁心等の磁性材料から形成されてもよい。
The
モータジェネレータ10は、エンドプレート31を有する。エンドプレート31は、中心軸101に直交する平面内で環状に延在する円板形状を有する。エンドプレート31は、外周面41上に嵌め合わされている。エンドプレート31は、端面27に当接して設けられている。ロータコア12は、エンドプレート31と、ロータシャフト11の鍔部分に支持されたエンドプレート36との間に挟持されている。
The
モータジェネレータ10は、複数の永久磁石22を有する。ロータコア12には、複数の孔21が形成されている。複数の孔21は、中心軸101を中心とする周方向に互いに間隔を隔てて、中心軸101の軸方向に延びて形成されている。永久磁石22は、孔21に挿入されている。永久磁石22は、孔21に充填された樹脂あるいは永久磁石22の外表面に塗布された接着剤により、孔21内に保持されている。モータジェネレータ10は、永久磁石22がロータコア12に埋設されるIPM(Interior Permanent Magnet)モータである。モータジェネレータ10は、これに限らず、ロータ表面に磁石が貼り付けられるSPM(surface permanent magnet)モータであってもよい。
The
ステータ13には、図示しないU相、V相およびW相コイルが巻回されている。これら各相コイルに対応する端子が、インバータ17を介してバッテリ18に電気的に接続されている。インバータ17は、バッテリ18からの直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換するとともに、回生ブレーキにより発電された交流電流を、バッテリ18に充電するための直流電流に変換する。
The
モータジェネレータ10から出力された動力は、減速機構14からディファレンシャル機構15を介してドライブシャフト受け部16に伝達される。ドライブシャフト受け部16に伝達された動力は、ドライブシャフトを介して図示しない車輪に回転力として伝達される。
The power output from the
一方、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16、ディファレンシャル機構15および減速機構14を介してモータジェネレータ10が駆動される。このとき、モータジェネレータ10が発電機として作動する。モータジェネレータ10により発電された電力は、インバータ17を介してバッテリ18に蓄えられる。
On the other hand, during regenerative braking of the hybrid vehicle, the wheels are rotated by the inertial force of the vehicle body. The
図2は、図1中の2点鎖線IIで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図1および図2を参照して、ロータシャフト11は、かしめ爪部42を有する。かしめ爪部42は、エンドプレート31の内周面34に隣接して配置されている。かしめ爪部42は、中心軸101を中心とする半径方向に薄肉の厚みを有する。かしめ爪部42は、中心軸101の軸方向において内周面41の延長上に設けられている。かしめ爪部42は、中心軸101の軸方向に直線状に延在し、その先端で外周側に曲げられた形状を有する。かしめ爪部42が曲げられる形状は、屈曲であっても湾曲であってもよい。本実施の形態では、かしめ爪部42が、中心軸101を中心とする全周において図2中に示す断面形状を有する。
2 is an enlarged cross-sectional view of a range surrounded by a two-dot chain line II in FIG. Referring to FIGS. 1 and 2, the
かしめ爪部42の曲げられた先端は、エンドプレート31およびロータコア12に対して中心軸101の軸方向に力を作用させながら、エンドプレート31を係止する。このような構成により、エンドプレート31がロータシャフト11に対して固定され、その結果、中心軸101の軸方向におけるロータコア12の移動が規制されている。
The bent tip of the
エンドプレート31とかしめ爪部42とが接触する位置の最も内側の半径R1は、エンドプレート31と端面27とが当接する位置の最も内側の半径R2よりも大きい。すなわち、エンドプレート31と端面27とが当接する位置は、エンドプレート31とかしめ爪部42とが接触する位置よりもさらに内周側に及んでいる。
The innermost radius R1 at the position where the
かしめ爪部42によるエンドプレート31のかしめ構造についてより詳細に説明すると、本実施の形態では、エンドプレート31の内周面34と端面27とが交差する位置に、エンドプレート31と端面27とが当接する位置の最も内側が存在する。エンドプレート31は、係止部32およびヌスミ部33を有する。係止部32は、かしめ爪部42の先端側に対向して配置され、ヌスミ部33は、かしめ爪部42の根元側に対向して配置されている。ヌスミ部33は、エンドプレート31の内周面34から連なり、さらに係止部32はヌスミ部33から連なる。係止部32は、ヌスミ部33から中心軸101に対して外周側に傾斜して延在するテーパ面から形成されている。ヌスミ部33は、係止部32を延長した仮想面102よりも、かしめ爪部42から離間する方向に切り欠かれた形状を有する。ヌスミ部33は、係止部32よりも小さい角度で、中心軸101に対して外周側に傾斜して延在するテーパ面から形成されている。
The caulking structure of the
このような構成により、かしめ爪部42の曲げられた先端と係止部32とが接触し、エンドプレート31が係止される。一方、かしめ爪部42とヌスミ部33とは、非接触の状態となり、エンドプレート31とかしめ爪部42とが接触する位置をより外周側に設定することが可能となる。これにより、エンドプレート31とかしめ爪部42とが接触する位置の最も内側の半径R1が、エンドプレート31と端面27とが当接する位置の最も内側の半径R2よりも大きくなる構成を得ることができる。
With such a configuration, the bent tip of the
なお、ヌスミ部33は、図2中に示す形状に限らず、たとえば中心軸101の軸方向に一定の直径を有するように切り欠かれた形状を有してもよい。係止部32は、湾曲面から形成されてもよい。係止部32が湾曲面から形成される場合、ヌスミ部33は、係止部32の接線方向の延長面よりも退避した形状を有すればよい。
Note that the
図3は、図2中のエンドプレートのかしめ工程を示す断面図である。図3を参照して、エンドプレート31のかしめ工程の前、かしめ爪部42は、中心軸101の軸方向に直線状に延在する形状を有する。かしめ治具51の湾曲面52をかしめ爪部42に接触させながら、かしめ治具51を中心軸101の軸方向に移動させる。かしめ爪部42の先端が、湾曲面52に案内されて外周側に折り曲げられ、そのかしめ爪部42の先端によってエンドプレート31が係止される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a caulking process of the end plate in FIG. Referring to FIG. 3, before the step of
このかしめ工程時に奏される作用、効果を説明するため、まず比較例のモータジェネレータを例に挙げて問題となる点を説明する。図4は、比較例のモータジェネレータのかしめ工程を示す断面図である。図5は、比較例のモータジェネレータにおいて電磁鋼板が変形する様子を示す図である。図5(B)には、図5(A)中のB−B線上に沿った断面が示されている。 In order to explain the action and effect produced during the caulking process, first, the problem will be explained by taking the motor generator of the comparative example as an example. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a caulking process of the motor generator of the comparative example. FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the electromagnetic steel sheet is deformed in the motor generator of the comparative example. FIG. 5B shows a cross section along the line BB in FIG.
図4および図5を参照して、この比較例では、かしめ工程時、かしめ爪部42からエンドプレート31にかしめ力が作用する位置が、エンドプレート31と端面27とが当接する位置よりも内周側になる。この場合に、かしめ爪部42からエンドプレート31にかしめ力が作用する位置を力点、エンドプレート31と端面27とが当接する位置を支点と考えると、てこの原理により、かしめ力を受けたエンドプレート31の外周端が端面27から浮いた状態となる。このような状態でエンドプレート31がかしめられると、ロータシャフト11の回転時に永久磁石22が電磁力や遠心力によって外周側に向かい、これに伴って電磁鋼板26に外周方向への伸びや中心軸101の軸方向への曲げ変形が生じる。
4 and 5, in this comparative example, the position where the caulking force is applied to the
図2を参照して、これに対して、本実施の形態では、エンドプレート31とかしめ爪部42とが接触する位置の最も内側の半径R1が、エンドプレート31と端面27とが当接する位置の最も内側の半径R2よりも大きい構成により、かしめ工程時にエンドプレート31の外周端に開きが発生するということがない。この結果、端面27に対してエンドプレート31を偏りなく面接触させた状態で、かしめ工程を行なうことができる。
With reference to FIG. 2, in the present embodiment, the innermost radius R1 of the position where the
図6は、かしめ爪部の変形例を示すロータシャフトの端面図である。図2および図6を参照して、本変形例では、かしめ爪部42が、中心軸101を中心とする周方向に間隔を隔てて複数設けられている。このような構成においては、中心軸101を中心に半径方向に延びる線上において、かしめ爪部42とエンドプレート31とが接触する位置の最も内側の半径R1が、エンドプレート31と端面27が当接する位置の最も内側の半径R2よりも大きく設定される。
FIG. 6 is an end view of the rotor shaft showing a modified example of the caulking claw portion. With reference to FIGS. 2 and 6, in the present modification, a plurality of
この発明の実施の形態における回転電機としてのモータジェネレータ10は、回転するロータシャフト11と、ロータコア12と、エンドプレート31とを備える。ロータコア12は、ロータシャフト11の回転軸方向の一方端に配置された端面27を有する。ロータコア12は、ロータシャフト11の外周上に嵌め合わされる。エンドプレート31は、ロータシャフト11の外周上に嵌め合わされ、ロータコア12の端面27に当接する。ロータシャフト11は、かしめ爪部42を有する。かしめ爪部42は、ロータシャフト11の回転軸に対して外周側に曲げられ、エンドプレート31およびロータコア12に対してロータシャフト11の回転軸方向に力を作用させながら、エンドプレート31を係止する。ロータシャフト11の回転軸を中心に半径方向に延びる線上において、かしめ爪部42とエンドプレート31とが接触する位置の最も内側の半径R1は、エンドプレート31と端面27とが当接する位置の最も内側の半径R2よりも大きい。
A
このように構成された、この発明の実施の形態におけるモータジェネレータ10によれば、ロータコア12をより確実にロータシャフト11に対して固定することができる。これにより、ロータシャフト11の回転時において電磁鋼板26の変形を防ぎ、ロータコア12の耐久性を向上させることができる。
According to the
なお、本実施の形態では、本発明における回転電機をハイブリッド自動車に搭載されるモータジェネレータに適用した場合を説明したが、これに限られず、電気自動車に搭載されるモータや、一般的な産業用モータに適用してもよい。 In the present embodiment, the case where the rotating electrical machine according to the present invention is applied to a motor generator mounted on a hybrid vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this, and a motor mounted on an electric vehicle or a general industrial application is described. You may apply to a motor.
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 モータジェネレータ、11 ロータシャフト、12 ロータコア、26 電磁鋼板、27 端面、31 エンドプレート、32 係止部、33 ヌスミ部、42 かしめ爪部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ロータシャフトの回転軸方向の一方端に配置された端面を有し、前記ロータシャフトの外周上に嵌め合わされるロータコアと、
前記ロータシャフトの外周上に嵌め合わされ、前記端面に当接するエンドプレートとを備え、
前記ロータシャフトは、前記ロータシャフトの回転軸に対して外周側に曲げられ、前記エンドプレートおよび前記ロータコアに対して前記ロータシャフトの回転軸方向に力を作用させながら、前記エンドプレートを係止するかしめ爪部を有し、
前記ロータシャフトの回転軸を中心に半径方向に延びる線上において、前記かしめ爪部と前記エンドプレートとが接触する位置の最も内側の半径は、前記エンドプレートと前記端面とが当接する位置の最も内側の半径よりも大きい、回転電機。 A rotating rotor shaft;
A rotor core having an end face arranged at one end in the rotation axis direction of the rotor shaft, and fitted on the outer periphery of the rotor shaft;
An end plate fitted on the outer periphery of the rotor shaft and in contact with the end face;
The rotor shaft is bent toward the outer peripheral side with respect to the rotation axis of the rotor shaft, and engages the end plate while applying a force in the direction of the rotation axis of the rotor shaft to the end plate and the rotor core. Having a caulking claw portion,
On the line extending in the radial direction about the rotation axis of the rotor shaft, the innermost radius of the position where the caulking claw portion and the end plate are in contact is the innermost position where the end plate and the end surface are in contact with each other. Larger than the radius of the rotating electric machine.
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