JP2011200081A - 高速回転電動機およびそれに用いられる回転子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転子3は、突極4b、5bが円筒状の基部4a,5aの外周面に周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第1および第2回転子コア4,5を、互いに周方向に半突極ピッチずらして、基部4a,5aに挿通された回転軸2に同軸に固着されて構成されている。応力緩和穴20は、突極4b、5bのそれぞれに対し、基部4a,5aと突極4b、5bとの境界を含み、かつ回転軸2の軸心と突極4b、5bの周方向中央とを通る平面に対して対称な形状に、第1および第2回転子コア4,5を軸方向に貫通するように形成されている。
【選択図】図1
Description
そこで、突極の重量が軽くなり、高速回転時に回転子に作用する遠心力が小さくなる。また、突極の応力緩和穴の周方向両側の鉄重量部分が応力緩和穴を挟んで周方向に離間しており、高速回転時、遠心力が回転軸の軸心から当該鉄重量部分の重心を通る方向に作用する。これにより、回転軸の軸心と突極の周方向中央とを結ぶ線分に対して直交する遠心力成分が増大し、基部の内周円を円に近い楕円形に変形させるような応力が第1および第2回転子コアに作用する。そして、遠心力に起因して第1および第2回転子コアに作用する応力集中が緩和される。その結果、回転子の外径を大きくすることなく、回転軸の直径を大きくして回転子の剛性を高めることができ、危険回転数を高めることができるとともに、イナーシャの増大を抑えることができる。
図1はこの発明の実施の形態1に係る高速回転電動機の主要構成を示す一部破断斜視図、図2はこの発明の実施の形態1に係る高速回転電動機の回転子における回転子コアを示す正面図である。
ハウジング13は、鉄などの塊状磁性体で作製され、第1固定子コア9のコアバック9aの外周面と第2固定子コア10のコアバック外周面とに密接するように配設され、軸方向磁路形成部材を構成している。なお、ハウジング13が非磁性材料で作製される場合には、鉄などの磁性材料で作製された部材を第1固定子コア9のコアバック9aの外周面と第2固定子コア10のコアバック外周面とに接するように配設すればよい。
応力緩和穴20は、外周側が長軸を周方向とする楕円曲線の一部で構成された径方向外方に凸状の断面形状に形成されている。そして、応力緩和穴20は、第1および第2回転子コア4,5の軸心Oを含み、かつ突極4b,5bの周方向中央を通る平面に対して対称に形成されている。また、応力緩和穴20は、基部4a,5aと突極4b,5bとの境界を含む領域に形成されており、その周方向幅θ3は40°である。これにより、突極4b、5bはアーチ形状に構成される。
界磁コイル12に通電されると、図1に矢印で示されるように、磁束が、第1固定子コア9のティース9bから第1回転子コア4の突極4bに入り、突極4bの応力緩和穴20の周方向両側を通って基部4aに入る。基部4a内に入った磁束の一部が、基部4a及び隔壁6内を軸方向に流れ、磁束の残部が基部4a内を径方向内方に流れて回転軸2に至り、回転軸2内を軸方向に流れ、第2回転子コア5に入る。そして、第2回転子コア5に入った磁束は、基部5a内を径方向外方に流れ、突極5bの応力緩和穴20の周方向両側を通って突極5bの外周面側に流れ、第2固定子コア10のティース10bに入る。第2固定子コア10のティース10bに入った磁束は、ティース10bおよびコアバック10a内を径方向外方に流れ、ハウジング13内に入る。ハウジング13内に入った磁束は、ハウジング13内を軸方向に流れ、第1固定子コア9のコアバック9aに戻る。
したがって、高速回転電動機1は小型、かつ耐遠心力性に優れ、20万rpm程度の高速回転が要求される自動車用電動式過給器の電動機に適用できる。
図11はこの発明の実施の形態2に係る高速回転電動機の回転子における回転子コアを示す正面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
実施の形態2によれば、2つの応力緩和穴21が周方向に離間して基部4a,5aと突極4b,5bとの境界を含む領域に形成されているので、磁路が応力緩和穴20間に確保され、高速回転電動機の出力を高めることができる。
また、応力緩和穴21の穴形状が円形であるので、穴加工が容易となる。
また、上記実施の形態2では、応力緩和穴21が突極4b、5bのそれぞれに対し、2つ形成されているが、応力緩和穴21の個数は2つに限定されるものではなく、3個以上でもよい。この場合、応力緩和穴21は、周方向に互いに離間して、基部4a,5aと突極4b,5bとの境界を含み、軸心Oと突極4b,5bの周方向中央とを通る平面に対して対称に形成されていればよい。
また、上記各実施の形態では、1つ又は2つの応力緩和穴が各突極に形成されているものとしているが、3個以上の応力緩和穴を各突極に形成してもよい。この場合、応力緩和穴は、それぞれ、基部と突極との境界を含み、軸心と突極の周方向中央とを通る平面に対して対称となるように各突極に形成すればよい。
また、上記各実施の形態では、隔壁の外径が第1および第2回転子コアの外径に一致しているものとしているが、隔壁の外径は必ずしも第1および第2回転子コアの外径に一致する必要はない。さらに、第1および第2回転子コアが回転軸に十分に固定されていれば、隔壁を省略してもよい。
Claims (6)
- 回転軸と、
回転軸に同軸に固定された円筒状の基部、および該基部の外周面に周方向に等角ピッチで配設されて軸方向に延在する複数の突極を有する回転子コアと、を備え、
応力緩和穴が、上記突極のそれぞれに対応し、上記基部と上記突極との境界を含み、かつ上記回転軸の軸心と該突極の周方向中央とを通る平面に対して対称な形状に、上記回転子コアを軸方向に貫通するように形成されていることを特徴とする高速回転電動機用回転子。 - 上記回転子コアは、2つの上記突極を有し、
上記応力緩和穴は、上記突極のそれぞれに対し、1つずつ形成されていることを特徴とする請求項1記載の高速回転電動機用回転子。 - 上記回転子コアは、2つの上記突極を有し、
上記応力緩和穴は、上記突極のそれぞれに対応し、周方向に離間して、2つずつ形成されていることを特徴とする請求項1記載の高速回転電動機用回転子。 - 内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に並べて複数配設されてなる同一形状に作製された第1固定子コアおよび第2固定子コアを、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置して構成された固定子コア、および上記固定子コアに巻装された固定子コイルを有する固定子と、
突極が円筒状の基部の外周面に周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第1回転子コアおよび第2回転子コアを、それぞれ上記第1固定子コアおよび上記第2固定子コアの内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして配設され、該基部に挿通された回転軸に同軸に固着された回転子と、
上記固定子に配設され、上記第1回転子コアの突極と上記第2回転子コアの突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁手段と、
上記第1固定子コアのコアバック外周面と上記第2固定子コアのコアバック外周面とを連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材と、を備え、
応力緩和穴が、上記突極のそれぞれに対し、上記基部と上記突極との境界を含み、かつ上記回転軸の軸心と上記突極の周方向中央とを通る平面に対して対称な形状に、上記第1回転子コアおよび上記第2回転子コアを軸方向に貫通するように形成されていることを特徴とする高速回転電動機。 - 上記第1回転子コアおよび上記第2回転子コアは、それぞれ2つの上記突極を有し、
上記応力緩和穴は、上記突極のそれぞれに対し、1つずつ形成されていることを特徴とする請求項4記載の高速回転電動機。 - 上記第1回転子コアおよび上記第2回転子コアは、それぞれ2つの上記突極を有し、
上記応力緩和穴は、上記突極のそれぞれに対応し、周方向に離間して、2つずつ形成されていることを特徴とする請求項4記載の高速回転電動機。
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