JP2014072906A

JP2014072906A - 回転電機

Info

Publication number: JP2014072906A
Application number: JP2012214429A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nakazono; 純一中園; Kiyokazu Futami; 清和二見; Seiji Tachibana; 誠治橘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: DE102013110141A1; DE102013110141B4; US20140084744A1; US9343937B2; JP5950163B2

Abstract

【課題】段スキューが形成されるコアブロック相互間の隙間を極小化して容易に積層可能なロータコアを備えた回転電機を提供する。
【解決手段】複数のコアブロック１〜４を段スキューしつつ積層して構成したロータコア５を備えた回転電機において、コアブロック１〜４は、中心開口部内周の磁極中心Ｐ位置に突設された短辺凸部８と、中心開口部内周の短辺凸部８に隣接する磁極中心Ｐ位置に突設され、短辺凸部８の頂辺の中心角より大きい頂辺の中心角を有する長辺凸部９とを備え、コアブロック１〜４のうち積層の基準となるコアブロックの短辺凸部８及び長辺凸部９が、コアブロック１〜４のうち積層して段スキューされるコアブロックの長辺凸部９９及び短辺凸部８８にそれぞれ側面で当接したとき、短辺凸部８、８８及び長辺凸部９、９９のそれぞれの側辺によって軸方向に連通する連通基準溝６０が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも２つ以上で軸方向に積層する所定厚みのコアブロックが、周方向に所定位相角（スキュー角）αだけスキューする段スキュー構造を有するロータコアを備える回転電機に関する。

段スキューは、回転電機のトルクリップルや磁気騒音を低減するため、効果的に実施されている技術である。

段スキューは、例えば図１に示すように、第１コアブロック１と第２コアブロック２との間、及び、第２コアブロック２と第３コアブロック３との間のスキュー角αにより現わされる。このような段スキューを形成するための従来技術は、スキュー角αの半角位置にある中心位置と、本発明のものとは異なる基準溝とを磁極中心Ｐに設けたコアシートを基準溝に基づいて積層してなる第１コアブロックと、第１コアブロックを表裏反転した状態の第２コアブロックとを積層し、さらに、第１コアブロックと同方向の第３コアブロックとを積層するものである。

段スキューを実施する従来のロータコアは上述のように構成されているので、コアシートの打ち抜き加工で生ずるバリの先端部が、第１コアブロックと第２コアブロックとの積層面及び、第２コアブロックと第３コアブロックとの積層面において、相互に軸方向で逆方向となって当接又は離反する。この形態は、特許文献１にも記載されている。

特開２００５−２９５７４４号公報

このように、上述した従来技術には、段スキューを形成するコアブロックの積層面にバリ先端部の当接又は離反による隙間が発生し、そこからコアブロック内の異物が染み出したり永久磁石を固定する部材が飛び出したりするという問題がある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、段スキューが形成されるコアブロック相互間の隙間を極小化して容易に積層可能なロータコア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（５０）と、前記ステータ（５０）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、複数のコアブロック（１〜３）を周方向にスキュー角（α）だけ相互にスキューして軸方向に積層する段スキューにより構成したロータコア（５）とを備えた回転電機において、中心開口部を有する前記コアブロック（１〜３）は、前記中心開口部内周の磁極中心（Ｐ）とシャフト（５５）中心とを結ぶ仮想線上に位置し径方向内側に向かって突設された短辺凸部（８）と、前記中心開口部内周の前記短辺凸部（８）と周方向に隣接する磁極中心（Ｐ）位置に径方向内側に向かって突設され、前記短辺凸部（８）の頂辺の中心角より大きい頂辺の中心角を有する長辺凸部（９）とを備え、前記コアブロック（１〜３）のうち積層の基準となるコアブロックの前記短辺凸部（８）及び前記長辺凸部（９）が、前記コアブロック（１〜３）のうち積層して段スキューされるコアブロックの前記長辺凸部（９９）及び前記短辺凸部（８８）にそれぞれ凸部形状の正面部である側面で当接したとき、前記短辺凸部（８、８８）及び前記長辺凸部（９、９９）のそれぞれの凸部形状の立ち上がり部である側辺によって軸方向に連通する連通基準溝（６０）が形成されることを特徴とする。

この構成によれば、前記コアブロック（１〜３）を段スキューしつつ積層する際、前記コアブロック（１〜３）のうち積層の基準となるコアブロックの短辺凸部（８）及び長辺凸部（９）が、前記コアブロック（１〜３）のうち積層して段スキューされるコアブロックの長辺凸部（９９）及び短辺凸部（８８）にそれぞれ側面で当接したとき、短辺凸部（８、８８）及び長辺凸部（９、９９）のそれぞれの側辺によって軸方向に連通する連通基準溝（６０）が形成される。そのため、コアブロックを反転することなく、連通基準溝を用いてコアブロックの一方の面方向のみで容易に積層することができ、段スキューが形成されるコアブロック相互間の隙間を極小化することができ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を一部断面で示す概略斜視図である。シャフトを圧入する前のロータコアを示す斜視図である。第１コアブロックと第２コアブロックを積層するときの第１コアブロック側から見た状態を示す正面図である。ロータコアにシャフトを圧入したときの凸部先端の状態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、図面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及び図２に示すように、ロータコア５は、ステータ５０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シャフト５５で軸支して配設される。ロータコア５は、第１コアブロック１、第２コアブロック２及び第３コアブロック３を、短辺凸部８及び長辺凸部９の頂辺で形成される中心孔７が軸方向に真直に貫通するように順次積層したものである。第１コアブロック１、第２コアブロック２及び第３コアブロック３は、厚さ以外を全て同一形状とするものである。なお、ロータコア５は、三のコアブロックを積層してなるが、複数の任意の数のコアブロックを積層したものであってもよい。

中心孔７には、シャフト５５が圧入され、第１コアブロック１、第２コアブロック２及び第３コアブロック３を一体にして固定する。ステータ５０に卷回された図示しないステータコイルへの通電で生成した磁界によりロータコア５に電磁力が発生し、トルクとなってシャフト５５に伝達される。

第１コアブロック１、第２コアブロック２及び第３コアブロック３は、円環状体であり、円周を等分割する複数の磁極中心Ｐを有する。図１には便宜上一の磁極中心Ｐのみを記載する。各磁極中心Ｐの正逆回転方向両側には等角度位置に永久磁石６がそれぞれ設けられる。永久磁石６も便宜上一対のみを記載する。永久磁石６は、このように埋設されたものであるが、コアブロックの外周面に貼着するようにしたものであってもよい、

第１コアブロック１の外周面へ軸方向に接続・延長する磁極中心Ｐの延長線Ｐ1は、説明を容易にするためのものであり、実在しない。同様に、第２コアブロック２の外周面には延長線Ｐ2が、第３コアブロック３の外周面には延長線Ｐ3がそれぞれ設けられている。

第１コアブロック１及び第２コアブロック２は、延長線Ｐ1と延長線Ｐ2とで示すスキュー角αにより、周方向にスキューする段スキューを形成するように軸方向に積層されている。また、第２コアブロック２及び第３コアブロック３は、延長線Ｐ２と延長線Ｐ３とで示すスキュー角αにより段スキューを形成するように積層されている。

第１コアブロック１、第２コアブロック２及び第３コアブロック３は、それぞれ、第１コアシート１１、第２コアシート２２及び第３コアシート３３の多数枚を積層してなる。第１コアシート１１、第２コアシート２２及び第３コアシート３３は、電磁鋼板を打ち抜き加工したものであり、全て同一形状となる。第１コアシート１１、第２コアシート２２及び第３コアシート３３の打ち抜き加工の際、コアシートの中心孔７を形成する短辺凸部８と長辺凸部９及び永久磁石６の嵌挿孔等が同時に穿孔される。

短辺凸部８及び長辺凸部９は、図２及び図３に示すように、略台形の断面形状を有し、コアシートの中心開口部内周の各磁極中心Ｐ位置に径方向内側へ突設され、短辺凸部８と長辺凸部９とが中心開口部内周において周方向に交互に配設されている。長辺凸部９の頂辺の中心角は、短辺凸部８の頂辺の中心角より大きくなるように設定されている。短辺凸部８と長辺凸部９との頂辺の中心角の差はスキュー角αの２倍となる。短辺凸部８及び長辺凸部９は、それぞれ偶数で合計数が磁極の数と同一であることが好ましいが、磁極の数より少ないものを対向する磁極の磁極中心Ｐ位置に設けるようにしてもよい。

第１コアシート１１、第２コアシート２２及び第３コアシート３３の短辺凸部８と長辺凸部９における頂辺及び側辺には、打ち抜き加工されるとき、打ち抜き方向に突出するバリ１０（図４に示す）が発生する。

このようなバリ１０を有する第１コアシート１１、第２コアシート２２及び第３コアシート３３を、それぞれ積層して、第１コアブロック１、第２コアブロック２及び第３コアブロック３になすときには、短辺凸部８及び長辺凸部９のいずれか一方又は双方を積層基準として用い、バリ１０の突出側が重なるよう表裏面方向を揃えて組み立てる。なお、後述する各コアブロック毎の積層方法でコアシートを一枚毎積層してコアブロックを形成してもよい。

第１コアブロック１と第２コアブロック２との間に段スキューを形成するため、第２コアブロック２をスキュー角α分ずらして第１コアブロック１に積層するときには、図３に示すように、第１コアブロック１の短辺凸部８及び長辺凸部９と、第２コアブロック２の長辺凸部９９及び短辺凸部８８とをそれぞれ凸部形状の正面部である側面で当接させ、長辺凸部９の正回転側の凸部形状の立ち上がり部である側辺及び短辺凸部８８の正回転側の凸部形状の立ち上がり部である側辺、並びに、長辺凸部８の逆回転側の凸部形状の立ち上がり部である側辺及び短辺凸部９９の逆回転側の凸部形状の立ち上がり部である側辺により連通基準溝６０を形成させる。連通基準溝６０は、第１コアブロック１及び第２コアブロック２を軸方向に真直に連通するので積層冶具の案内基準溝となり、第１コアブロック１及び第２コアブロック２をスキューした状態で容易に積層することができる。連通基準溝６０は、本実施形態のように磁極の数が八の場合、四本形成される。連通基準溝は、磁極数や短辺凸部と長辺凸部との対数に依存するが、良好な案内状態を確保するために、二本以上設けることが好ましい。

第２コアブロック２と第３コアブロック３との間に段スキューを形成するため、第３コアブロック３をスキュー角α分ずらして第２コアブロック２に積層するときには、図示はしないが、第１コアブロック１と第２コアブロック２との場合のスキュー角とは反対方向のスキュー角となるよう、長辺凸部と短辺凸部の連通基準溝を形成する側辺を第１コアブロック１と第２コアブロック２との場合の反対回転方向側とする。

このようにして、第１コアブロック１と第２コアブロック２との間及び第２コアブロック２と第３コアブロック３との間には、スキュー角Ｓの段スキューが、バリ１０の突出方向を同一状態にして形成されるのである。

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によれば、コアブロック１〜３を段スキューしつつ積層する際、前記コアブロック１〜３のうち積層の基準となるコアブロックの短辺凸部８及び長辺凸部９が、前記コアブロック１〜３のうち積層して段スキューされるコアブロックの長辺凸部９９及び短辺凸部８８にそれぞれ側面で当接したとき、短辺凸部８、８８及び長辺凸部９、９９のそれぞれの側辺によって軸方向に真直に連通する連通基準溝６０が形成される。そのため、コアブロックを反転することなく、連通基準溝６０を用いてコアブロックの一方の面方向のみで容易に積層することができ、段スキューが形成されるコアブロック相互間の隙間を極小化することができるという優れた効果を奏する。
また、短辺凸部８及び長辺凸部９は、前記中心開口部内周において周方向にそれぞれ交互に設けられ、全ての磁極中心Ｐ位置に配設される。そのため、コアシートの異なった任意の所定位置において積層可能となり、コアシート板厚の偏分布などによる積層の倒れを防止できる。
また、短辺凸部８及び長辺凸部９のそれぞれの頂辺の中心角の差がスキュー角αの２倍であるから、積層されるコアブロックを磁極中心Ｐからスキュー角α分ずらした位置に連通基準溝６０を容易に形成させることができる。

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第１コアブロック
２第２コアブロック
３第３コアブロック
５ロータコア
８、８８端辺凸部
９、９９長辺凸部
１１第１コアシート
２２第２コアシート
３３第３コアシート
４４第４コアシート
５０ステータ
６０連通基準溝
１００回転電機
Ｐ磁極中心
α スキュー角

Claims

ステータ（５０）と、
前記ステータ（５０）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、複数のコアブロック（１〜３）を周方向にスキュー角（α）だけ相互にスキューして軸方向に積層する段スキューにより構成したロータコア（５）とを備えた回転電機において、
中心開口部を有する前記コアブロック（１〜３）は、
前記中心開口部内周の磁極中心（Ｐ）とシャフト（５５）中心とを結ぶ仮想線上に位置し径方向内側に向かって突設された短辺凸部（８）と、
前記中心開口部内周の前記短辺凸部（８）と周方向に隣接する磁極中心（Ｐ）位置に径方向内側に向かって突設され、前記短辺凸部（８）の頂辺の中心角より大きい頂辺の中心角を有する長辺凸部（９）と
を備え、
前記コアブロック（１〜３）のうち積層の基準となるコアブロックの前記短辺凸部（８）及び前記長辺凸部（９）が、前記コアブロック（１〜３）のうち積層して段スキューされるコアブロックの前記長辺凸部（９９）及び前記短辺凸部（８８）にそれぞれ凸部形状の正面部である側面で当接したとき、前記短辺凸部（８、８８）及び前記長辺凸部（９、９９）のそれぞれの凸部形状の立ち上がり部である側辺によって軸方向に連通する連通基準溝（６０）が形成されることを特徴とする回転電機。
前記短辺凸部（８）及び前記長辺凸部（９）は、前記中心開口部内周において周方向に交互に設けられ、全ての磁極中心（Ｐ）位置に配設されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記短辺凸部（８）及び前記長辺凸部（９）のそれぞれの頂辺の中心角の差がスキュー角（α）の２倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。