JP2014072904A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ磁極の中心に設けたブリッジに圧縮応力を付与して遠心力に対する強度を向上させたロータを備える回転電機を提供する。
【解決手段】ステータ２と、前記ステータ２の内孔にその内周面との間で所定間隙を保ち回転自在となるよう配設され、複数の永久磁石５を外周近傍に磁極として埋設するロータ３と、前記ロータ３の中心孔１２に圧入されるシャフト９とを備える回転電機において、前記永久磁石５を収容する磁石収容孔６の径方向外側に形成される梁部１３と、前記中心孔１２を形成する凸部１０と、前記凸部１０の径方向外側に形成される伸張部１４と、前記梁部１３と前記伸張部１４とを連結する板状のブリッジ８，８８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心力に対する強度を向上させたロータを備える回転電機に関する。

特許文献１に記載されているように、コアに嵌入されたシャフトの嵌合部の外周面には、ローレット加工により形成された軸方向に延びる第１凸条が設けられ、シャフトが嵌入されたコアの嵌合孔の周壁面には、第１凸条と係合してシャフトとコアの周方向への相対回転を規制する係合部が第１凸条と同数設けられている。

このような回転子のコアは、通常、硬度の高い電磁鋼板を積層して形成されていることから、シャフトに比べて硬度が高い部材となる。そのため、コアの嵌合孔にシャフトを圧入する場合に、十分な打ち込み精度を確保できなかったり、切り粉が発生したりする可能性がある。その点、特許文献１に記載されたローレットシャフト構造によれば、シャフトの隣り合う第１凸条の間に、コアの係合部の凸部の逃げ空間が形成されるとともに、コアの係合部の隣り合う凸部の間に、シャフトの第１凸条の逃げ空間が形成されるので、シャフトの良好な打ち込み精度と応力緩和を確保することができる。

特開２０１１−２３９６１２号公報

しかしながら、上述した従来技術のように、コアの係合部にシャフトを圧入するとき、圧入部に径方向の応力が発生するという問題は依然として残るのである。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、ロータ磁極の中心に設けたブリッジに圧縮応力を付与して遠心力に対する強度を向上させたロータを備える回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、ステータ（２）と、前記ステータ（２）の内孔にその内周面との間で所定間隙を保ち回転自在となるよう配設され、複数の永久磁石（５）を外周近傍に磁極として埋設するロータ（３）と、前記ロータ（３）の中心孔（１２）に圧入されるシャフト（９）とを備える回転電機において、前記永久磁石（５）を収容する磁石収容孔（６）の径方向外側に形成される梁部（１３）と、前記中心孔（１２）を形成する凸部（１０）と、前記凸部（１０）の径方向外側に形成される伸張部（１４）と、前記梁部（１３）と前記伸張部（１４）とを連結する板状のブリッジ（８，８８）とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、凸部（１０）の径方向外側に形成される伸張部（１４）と梁部（１３）とを連結する板状のブリッジ（８，８８）を備えるので、シャフト（９）を中心孔（１２）に圧入したときの圧縮応力をブリッジ（８，８８）へ効果的に付与することができ、ロータ（３）の遠心力によるブリッジ（８，８８）の引張り応力を低減させ、ブリッジ（８，８８）の強度が向上するという優れた効果を奏する。

本発明を実施する回転電機の断面側面図である。 本発明におけるブリッジの他の実施態様を示す断面図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

図１に示す回転電機１は、例えば車両用モータとして用いられるものであって、ステータ２と、ロータ３と、永久磁石５と、シャフト９とを備える。

ステータ２は、卷回された図示しないステータコイルを有し、その内孔には内周面と所定間隙を保って回転自在となしたロータ３がシャフト９で軸支して配設されている。

ロータ３は、電磁鋼板からなるロータコア４を多数枚積層したものである。ロータコア４は、打ち抜き加工されたものを積層することにより、磁石収納孔６、開口部７及び中心孔１２などを形成する。

ロータ３の磁石収納孔６には、永久磁石５が嵌挿して埋設されている。永久磁石５は、磁極（本実施形態では八極）の中心である各磁極中心Ｐを対称面としてロータ３の径方向外側に向かって互いに広がるＶ字状となるよう嵌挿して埋設される。

ロータ３の中心開口内周面の磁極中心Ｐ位置には、断面形状を略台形とする凸部１０が内方へ突設されている。凸部１０の頂辺を含む内周円によって中心孔１２が形成される。凸部１０の頂辺端間の幅Ｗ１は、中心孔１２の内周を磁極数で除した値より小さくなるよう設定されているので、各凸部１０間には凹部１１が形成される。

開口部７は、磁石収納孔６のロータ３中心側と凸部１０との間に、各磁極中心Ｐを対称面としてロータ３の円周方向の両側に設けられている。開口部７は、磁極中央部分での磁気抵抗を大きくしてリラクタンストルクを増加させるためのものである。

磁石収納孔６及び開口部７の磁極中心Ｐ位置には、磁石収納孔６及び開口部７の空間を磁極中心Ｐ位置で面対称に区画するように、ブリッジ８が設けられている。磁石収納孔６の径方向外側とロータ３外周面との間には、梁部１３が形成される。ブリッジ８は、梁部１３と凸部１０とが力学構成的に接続されるように設けられる。すなわち、ブリッジ８の一方端は、梁部１３の磁極中心Ｐ位置に接続され、ブリッジ８の他方端は、凸部１０の径方向外側に形成される伸張部１４に接続される。ブリッジ８の他方端が接続される伸張部１４での位置は、凸部１０の頂辺端間の幅Ｗ１の中心位置であることが好ましい。但し、凸部１０の頂辺端間の幅Ｗ１とブリッジの幅Ｗ２との大小関係に関わりなく、凸部１０の側辺及びブリッジ８の平面双方における回転方向の一方又は他方の面同士が円周の同一角度となるような範囲の位置に接続部分を変位させてもよい。また、ブリッジ８の幅Ｗ２の中心（換言すれば、梁部（１３）の磁極中心（Ｐ））が、周方向において、凸部１０の頂辺端間（両側辺間）の幅Ｗ１の範囲内に位置するように構成してもよい。ブリッジ８は、梁部１３において、ロータ３の回転による遠心力に基づく外方への膨張量を減少させる。そのため、梁部１３とステータ２内周との間隙は所定値に保たれ、所要の磁気効果が得られるのである。

図１に示したブリッジ８は、一枚板状よりなるものであるが、図２に示すように、磁極中心Ｐを中心として二枚の板状のブリッジ８８を幅Ｗ２で構成する場合もある。また、ブリッジは三枚以上の板状で構成してもよい。

中心孔１２に圧入されたシャフト９は、積層したロータコア４を固定してロータ３になす。圧入部外周面に軸方向へ刻設された筋状の小さな凹凸を有するシャフト９は、中心孔１２に圧入されるとき、凸部１０の頂辺面を切削するように嵌入されるので、ロータコア４とシャフト９との結合をより確実なものとする。

このように、シャフト９をロータコア４へ圧入するとき、シャフト９の圧入力に基づく圧縮応力は、凸部１０及びブリッジ８，８８に残留することになる。この圧縮応力をブリッジ８，８８へ確実かつ効果的に伝達するためには、ブリッジ８，８８の幅Ｗ２の中心と、凸部１０の頂辺端間の幅Ｗ１の中心とを一致させることが好ましい。また、梁部１３の膨張量を効果的に減少させるためには、梁部１３の磁極中心Ｐ位置とブリッジ８，８８の幅Ｗ２の中心とが一致することが好ましい。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の回転電機は、永久磁石５を収容する磁石収容孔６の径方向外側に形成される梁部１３と、中心孔１２を形成する凸部１０と、凸部１０の径方向外側に形成される伸張部１４と、梁部１３と伸張部１４とを連結する板状のブリッジ８，８８とを備える。この構成により、シャフト９を中心孔１２に圧入したときの圧縮応力をブリッジ８，８８へ効果的に付与することができ、ロータ３の遠心力によるブリッジ８，８８の引張り応力を低減させるので、ブリッジ８，８８の強度が向上するという優れた効果を奏する。
また、永久磁石５は、互いに径方向外側に向かってＶ字状に広がるように配置された一対の永久磁石により構成されているので、梁部１３が効果的に形成され、ブリッジ８，８８の作用効果を向上させることができる。
また、磁石収容孔６と凸部１０との間に、開口部７を設けるので、トルクを増強させ得るとともにロータ３の遠心力に対する強度を向上させることができる。
また、ブリッジ８，８８の幅Ｗ２の中心と、前記凸部１０の頂辺端間の幅Ｗ１の中心とが一致するので、凸部１０から生ずる圧縮応力をブリッジ８，８８へ確実かつ効果的に伝達することができる。
また、梁部１３の磁極中心Ｐ位置とブリッジ８，８８の幅Ｗ２の中心とが一致するので、梁部１３の膨張量を効果的に減少させることができる。
また、前記梁部１３の磁極中心Ｐが、前記凸部１０の両側辺間の幅Ｗ１の範囲内に位置するので、凸部１０から生ずる圧縮応力をブリッジ８，８８へ確実に伝達することができる。

なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。

１ 回転電機
２ ステータ
３ ロータ
４ ロータコア
５ 永久磁石
６ 磁石収納孔
７ 開口部
８、８８ ブリッジ
９ シャフト
１０ 凸部
１２ 中心孔
１３ 梁部
１４ 伸張部
Ｐ 磁極中心

Claims (6)

1. ステータ（２）と、
   前記ステータ（２）の内孔にその内周面との間で所定間隙を保ち回転自在となるよう配設され、複数の永久磁石（５）を外周近傍に磁極として埋設するロータ（３）と、
   前記ロータ（３）の中心孔（１２）に圧入されるシャフト（９）とを備える回転電機において、
   前記永久磁石（５）を収容する磁石収容孔（６）の径方向外側に形成される梁部（１３）と、
   前記中心孔（１２）を形成する凸部（１０）と、
   前記凸部（１０）の径方向外側に形成される伸張部（１４）と、
   前記梁部（１３）と前記伸張部（１４）とを連結する板状のブリッジ（８，８８）と、
   を備えることを特徴とする回転電機。
2. 前記永久磁石（５）は、互いに径方向外側に向かってＶ字状に広がるように配置された一対の永久磁石により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記磁石収容孔（６）と前記凸部（１０）との間に、開口部（７）を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記ブリッジ（８，８８）の幅（Ｗ２）の中心と、前記凸部（１０）の頂辺端間の幅（Ｗ１）の中心とが一致することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記梁部（１３）の磁極中心（Ｐ）位置と前記ブリッジ（８，８８）の幅（Ｗ２）の中心とが一致することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記梁部（１３）の磁極中心（Ｐ）が、前記凸部（１０）の両側辺間の幅（Ｗ１）の範囲内に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機。

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