JP2014082836A - ロータと、それを備える回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる積層電磁鋼板で構成されたロータコアの強度を向上すると共に、性能の低下を抑制することができるロータと、それを備える回転電機を提供する。
【解決手段】積層電磁鋼板で構成されるロータコア１１と、ロータコア１１の外周面１５の付近に、ロータコア１１の回転軸方向ｘに貫通するように複数設けられると共に、ロータコア１１の周方向に略等間隔に配置される磁石用孔１８ａと１８ｂに挿入又は圧入される永久磁石１３ａと１３ｂとを備え、非磁性材で形成し、ロータコア１１の外周面１５ａと１５ｂ、磁石用孔１８ａと１８ｂ、及び、永久磁石１３ａと１３ｂを回転軸方向ｘに分割する補強板３０を備え、補強板３０により分割された永久磁石１３ａと１３ｂの、補強板３０の回転周方向の断面積分を補うように、永久磁石１３ａと１３ｂの回転周方向の断面積を大きく形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータコアを積層電磁鋼板で構成し、簡易な構造で渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上するロータと、それを備える回転電機に関する。

環境への影響を配慮して、ＥＶ（電気自動車）やＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）などが年々増加している。また、車両の低燃費化に伴いパワーステアリングや冷却ポンプなどの補機類の電動化も進んでいる。

このため、車両における電力消費量は年々増加しており、電力を供給するオルタネータ（発電機）及びモータ（電動機）などの回転電機の高出力化が必須となっている。しかしながら、出力の高出力化に伴い装置を大きくすることは、車両への搭載性を悪化させるため、出力密度を高めること、及び高効率化を図ることが必要となっている。

これに対応するものに、クローポール型のロータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、中央部のシャフトに励磁コイルを巻き、永久磁石をクローポールとクローポールの間に周方向に磁極面（Ｎ極、Ｓ極）を向け、Ｎ極とＳ極が交互になるように、周方向に嵌め込む。

この方式はクローポール間の寸法精度を出すのが困難で、特に、高速回転時に、永久磁石を遠心力で飛び出さないようにすることが極めて困難であった。

一方、クローポール型のロータの代わりに、電磁鋼板を軸方向に積層したロータコアを用いるロータがある（例えば、特許文献２参照）。ここで、この積層電磁鋼板を用いたロータについて、図１２を参照しながら説明する。

図１２の（ａ）の断面図と（ｂ）の斜視断面図に示すように、ロータ１０Ｘは、図示しないステータの内側で回転するインナーロータ型で、且つロータ１０Ｘとステータの間のエアーギャップ（空隙）を回転の半径方向に配置したラジアルギャップ型のブラシレス回転電機のロータである。

ロータ１０Ｘは、シャフト（ロータ軸）Ｓ１とロータコア１１Ｘを備え、ロータコア１１Ｘを積層電磁鋼板で構成すると共に、励磁コイル１２Ｘ、永久磁石１３Ｘ、及び補強ピン１４を備える。このロータ１０Ｘは、ロータコア１１Ｘを積層電磁鋼板で構成することによって、前述のクローポール型のロータよりも簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる。

しかしながら、積層電磁鋼板は強度が弱く、このロータコア１１Ｘに遠心力がかかると、図１２の（ａ）に示すように、ロータコア１１Ｘの外周面１５Ｘの中央部が膨らみ、破線のように変形する。そして、図中のＷＰで示す最弱部ＷＰに最も大きな力が加わり、この最弱部ＷＰが切れて、破損する。

特開２００５−０９４９７８号公報 特開２００９−２４００１３号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上する積層電磁鋼板で構成したロータコアの強度を向上すると共に、補強に伴って性能が低下することを抑制することができるロータと、それを備える回転電機を提供することである。

上記の目的を解決するための本発明のロータは、積層電磁鋼板で構成されるロータコアと、前記ロータコアのステータと対向する対向面の付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に配置される磁石用孔と、前記磁石用孔に収められる永久磁石とを備えるロータにおいて、非磁性材で形成し、前記対向面、前記磁石用孔、及び前記永久磁石を回転軸方向に分割する補強板を備え、前記補強板により分割された永久磁石の、前記補強板の回転周方向の断面積分を補うように、前記分割された永久磁石の回転周方向の断面積を大きく形成して構成される。

この構成によれば、積層電磁鋼板で構成したロータコアにかかる遠心力による変形、又はその変形による破損を補強板によって補強することができる。特に、遠心力の影響が大きいロータコアの回転軸方向の中央部に補強板を備えると、その中央部の膨らみを補強板が押さえ込むので、ロータコアの変形を抑制することができ、ロータコアで最も強度の弱い角部の破損を防ぐことができる。

また、補強板を備えることで短くなった分の永久磁石の磁力を、永久磁石の一端を磁石用孔よりも大きくすることで補い、性能の低下を抑制することができる。この永久磁石の一端の形状や大きさは任意に決定することができる。

これにより、電動機や発電機などの回転電機に、上記の補強された積層電磁鋼板で構成されるロータコアを用いると、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる。

なお、積層電磁鋼板とは、電気エネルギーと磁気エネルギーの変換効率が高い鋼板であり、鉄損が低い鋼板の一枚一枚の表面に絶縁皮膜を処理し、電気を流さないようにしてから、回転軸方向に積層したものであり、例えば、鉄に珪素を添加することにより製造できる珪素鋼板などのことである。また、非磁性材料とは、磁化されないため、磁界の影響を受けない金属材料のことであり、例えば、強化アルミニウム、又はオーステナイト系ステンレスなどのことである。

また、上記のロータにおいて、前記分割された永久磁石のそれぞれの一方の端部が、他方の端部よりも回転半径方向に長くなるように、前記分割された永久磁石のそれぞれをＬ字型に形成することが好ましい。

加えて、上記のロータにおいて、円環状に形成した前記補強板の内周面の半径を、前記ロータコアのロータ軸の外周面の半径以上になるように形成し、前記補強板を、回転軸方向に分割された前記ロータコアで挟持すると、円環状の補強板の幅を広くすることができ、遠心力に対する強度を増すことができる。

例えば、補強板の内周面の内径を小さくして、補強板をロータ軸の外周面まで伸ばしたものや、永久磁石を挿入した外周面の近傍とロータ軸の外周面との中間まで伸ばしたものを、軸方向に分割したロータコアで狭持して、ロータコアの回転軸方向の中央部を補強することができる。

さらに、上記のロータにおいて、前記ロータコアの外周面付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に略等間隔に、且つ前記磁石用孔の間に配置される補強ピン用孔と、前記補強ピン用孔に挿入される補強ピンを備え、円環状に形成した前記補強板に前記補強ピンが挿通する挿通孔を備えると、上記の作用効果に加えて、補強ピンで回転軸方向に積層した電磁鋼板の剥離を防止すると共に、磁気を通さないようにすることができる。

この補強ピンは、好ましくは非磁性材料で形成するとよいが、Ｓ２０Ｃなどの鉄材で形成する場合には、渦電流の発生を懸念してできるだけ細く形成するとよい。なお、ロータコアに備えた全ての補強ピンの断面積の合計の値を、ロータ軸の断面積以上にすると、より磁気漏れを防ぐことができる。

また、上記の目的を解決するための本発明の回転電機は、上記に記載のいずれかのロータを備えて構成される。この構成によれば、強度が向上した積層電磁鋼板で構成されたロータコアを用いることで、車両への搭載性を悪化することなく、出力密度を高めると共に、高効率化を図ることができる。

なお、電動機や発電機などの回転電機は、インナーロータ式、又はアウターロータ式のどちらでも適用することができ、加えて、ラジアルギャップ方式、又はアキシャルギャップ方式のどちらでも適用することができる。

さらに、上記の回転電機において、上記に記載の回転電機を、インナーロータ式、且つラジアルギャップ方式であるブラシレス回転電機で形成することが好ましい。

本発明によれば、簡易な構造で、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる積層電磁鋼板で構成されたロータコアの強度を向上すると共に、補強に伴って性能が低下することを抑制することができる。これにより、回転電機の車両への搭載性を悪化することなく、出力密度を高めると共に、高効率化を図ることができる。

本発明に係る第１の実施の形態のロータを備える回転電機を示した平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。 図２の補強板を示す平面図である。 図２の永久磁石を拡大した拡大図である。 本発明に係る第２の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。 図６の補強板を示し、（ａ）と（ｂ）はそれぞれ別のパターンの補強板の平面図である。 本発明に係る第４の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。 図８の補強ピンと補強板を示し、（ａ）は補強ピンの斜視図であり、（ｂ）は補強板の平面図である。 本発明に係る第５の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。 図１０の補強ピンと補強板を示し、（ａ）は補強ピンの斜視図であり、（ｂ）は補強板の平面図である。 従来技術の回転電動機のロータを示し、（ａ）はロータの断面図であり、（ｂ）はロータの斜視断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態のロータとそれを備える回転電機について、図面を参照しながら説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。

まず、本発明に係る第１の実施の形態のロータを備える回転電機について、図１〜図４を参照しながら説明する。ここで、図２に示すように、回転電機の回転軸方向をｘとし、回転半径方向をｙとする。

図１〜図３に示すモータ（回転電機）１のロータ（回転子）１０は、図１２に示す従来技術のロータ１０Ｘのステータ２０に対向する対向面である外周面１５Ｘを回転軸方向ｘに分割する、好ましくは外周面１５Ｘに加えて磁石用孔１８Ｘと永久磁石１３Ｘも回転軸方向ｘに分割するように、新たに図３に示す補強板３０を、図２に示すように備えることにより、ロータコア（回転子鉄心）１１の強度を向上することができる。

さらに、補強板３０を備えることで、図２に示すように、補強板３０により分割された永久磁石１３ａ及び１３ｂの、補強板３０の回転周方向の断面積分を補うように、永久磁石１３ａ及び１３ｂの回転周方向の断面積を大きく形成することにより、性能の低下を抑制することができる。

詳しくは、図３に示す非磁性材料で形成された円環状の補強板３０を、図２に示すように、ロータコア１１の中央部の外周面１５ａと１５ｂの間に、好ましくは外周面１５ａと１５ｂに加えて、磁石用孔１８ａと１８ｂ、且つ永久磁石１３ａと１３ｂのそれぞれの間に配置し、接合する。加えて、永久磁石１３ａ及び１３ｂの一端を磁石用孔１８ａ及び１８ｂよりも大きく形成する。

この構成によれば、ロータ１０が回転したときに発生する遠心力による積層電磁鋼板で構成されたロータコア１１の外周面１５ａと１５ｂの変形を抑制することができる。これにより、積層電磁鋼板で構成したロータコア１１の強度を向上することができる。

さらに、補強板３０で分割され、短くなった分の永久磁石１３ａ及び１３ｂの磁力を補い、性能の低下を抑制することができる。

また、この補強板３０は、図３に示すように、積層電磁鋼板の剥離を抑制し、且つ磁気漏れを防ぐことができる補強ピン１４が挿通する挿通孔３１を備える。これにより、補強ピン１４の効果をそのままに、ロータコア１１の強度を向上することができる。

このロータ１０及び、そのロータ１０を備えるモータ１について、さらに詳しく説明する。図１と図２に示すように、このモータ１は、シャフト（回転軸）Ｓ１に固定されたロータ１０とステータ（固定子）２０とを備える。また、ロータ１０は、ロータコア１１、励磁コイル１２、永久磁石１３ａと１３ｂ、及び補強ピン１４を備え、ステータ２０は、ステータコア（固定子鉄心）２１、ティース部２２、及びコイル２３を備える。

このモータ１は、シャフトＳ１の回りに励磁コイル１２を巻き、その外側の円筒状のロ
ータコア１１に永久磁石１３ａと１３ｂを回転半径方向、磁極面を回転周方向で互いに同極が向き合うように挿入し、内側の励磁コイル１２と外側の永久磁石１３ａと１３ｂが磁気的に繋がるようにして、励磁コイル１２の電流を変化させることにより、ロータ１０からステータ２０に入る磁束量を変化させて効率を向上することができる。

ロータコア１１は、回転軸方向ｘに積層した電磁鋼板（以下、積層電磁鋼板という）から構成され、円筒部１６と、円筒部１６の両端部で中心から放射状に複数配置されたアーム（支持部）１７とを備える。円筒部１６には、磁石用孔１８ａ及び１８ｂと、補強ピン用孔１９とをそれぞれを交互に、回転軸方向ｘに貫通するように、且つ回転の周方向に略等間隔に配置する。

このとき、一方の端部に設けられるアーム１７の数は、特に限定しないが、一方の端部に設けられた全てのアーム１７の断面積の合計の値を、シャフトＳ１の断面積以上にすると、ロータ１０を回転させたときに、ロータ１０から漏れる磁気を低減することができる。

ここで積層電磁鋼板について補足する。電磁鋼板とは、電気エネルギーと磁気エネルギーの変換効率が高い鋼板であり、鉄損（磁化したときに鉄が消費するエネルギー）を低下することができるものである。この電磁鋼板の一枚一枚表面に絶縁皮膜を処理し、電気を通電しないように加工し、ロータ１０の回転軸方向ｘに積層したものが積層電磁鋼板である。

その積層電磁鋼板でロータコア１１を構成することで、渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上することができる。この積層電磁鋼板は、例えば、鉄に珪素を添加することによって製造できる珪素鋼板などを用いる。この実施の形態では、電磁鋼板を回転軸方向ｘに積層して、遠心力による剥離を防止している。

補強ピン１４は、ロータコア１１の補強ピン用孔１９と、補強板３０の挿通孔３１に挿入又は圧入されるロータコア１１の補強部材であり、回転軸方向ｘに積層した電磁鋼板の剥離を防ぐことができる。また、ロータ１０が回転したときに、ロータ１０から漏れる磁気を低減することもできる。特に、補強板３０の挿通孔３１の近傍の全ての補強ピン１４の断面積の合計の値を、シャフトＳ１の断面積以上にすると、効果的に回転半径方向ｙへの磁気漏れを防ぐことができる。

補強板３０は、図３に示すように、円環状の非磁性材料で形成される。ここでいう非磁性材料とは、磁化されず、したがって磁界の影響を受けない金属材料のことであり、例えば、強化アルミニウム、又はオーステナイト系ステンレスなどのことである。補強板３０は、ロータコア１１の強度の向上を目的としており、そのため、補強板３０の用いる非磁性材料は強度と靱性に優れたものが好ましい。

ここで、図２及び図３において、補強板３０の内周面の半径をＲ１、補強板３０の外周面の半径をＲ２、補強板３０の円環の幅をＨ１、及び挿通孔３１の直径をＤ１とする。また、シャフトＳ１の半径をＲ３、及び補強ピン１４の直径をＤ２とする。

図２と図３に示すように、補強板３０が少なくともロータコア１１の外周面１５ａと１５ｂを回転軸方向ｘに分割するように、補強板３０の外周面の半径Ｒ２をロータコア１１の外周面１５ａと１５ｂの半径以上にする。また、補強板３０がロータコア１１の外周面１５ａ及び１５ｂに加えて、磁石用孔１８ａ及び１８ｂと、永久磁石１３ａ及び１３ｂを回転軸方向ｘに分割するように、補強板３０の円環の幅Ｈ１を設定する。

その補強板３０の円環の幅Ｈ１が広ければより遠心力に対しての強度を向上することができるため、補強板３０の内周面の半径Ｒ１は、シャフトＳ１の半径Ｒ３以上とする。加えて、挿通孔３１の直径Ｄ１は、補強ピン１４が挿通可能な大きさであり、補強ピン１４の直径Ｄ２以上とする。この挿通孔３１の直径Ｄ１を大きくすると、非磁性材料によって抑制されていたその部分の回転軸方向ｘの磁束の流れを良くすることができるので、励磁コイル１２から発生した磁束を通し易くすることができる。

積層電磁鋼板で構成されたロータコア１１の強度を向上するために、補強板３０をロータコア１１の中央部に備えることにより、永久磁石１３ａと１３ｂは回転軸方向ｘに分割されている。モータ１の車両への搭載性を考慮して、従来技術のロータの回転軸方向ｘの全長を変化させずに、補強板３０を備えると、補強板３０の厚さの分だけ永久磁石１３ａと１３ｂの回転軸方向ｘの長さの合計の値を、ロータコア１１の回転軸方向ｘの全長よりも短くする必要がある。そのため、永久磁石１３ａと１３ｂの回転周方向の断面積は、補強板３０の回転周方向の断面積分だけ減る。

これにより、永久磁石１３ａと１３ｂの磁束が弱まる可能性がある。そこで、この第１の実施の形態では、永久磁石１３ａと１３ｂの回転軸方向ｘの長さが短くなった分を、つまり補強板３０の回転周方向の断面積分を補うように、図２示すように、永久磁石１３ａと１３ｂのそれぞれの一方の端部を回転半径方向ｙに長くして、永久磁石１３ａと１３ｂの回転周方向の断面積を増加する。好ましくは図４に示すように、永久磁石１３ａと１３ｂをＬ字型に形成する。

この永久磁石１３ａは、補強板３０により回転軸方向ｘに分割され、その分割された端部Ｅ１の反対側の端部Ｅ２の回転半径方向ｙの長さＨ２を、端部Ｅ１の回転半径方向ｙの長さＨ１よりも長くして、Ｌ字型に形成する。永久磁石１３ｂも同様に形成する。

そして、円筒部１６は、このＬ字型に形成された永久磁石１３ａと１３ｂを挿入又は圧入することができるように、永久磁石１３ａと１３ｂの形状に合わせて形成される。詳しくは、円筒部１６の端部側の内周面１６ａの一部を、永久磁石１３ａと１３ｂに合せて凹ませる。また、磁石用孔１８ａと１８ｂも永久磁石１３ａと１３ｂに合せた形状に形成する。

この構成によれば、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる積層電磁鋼板で構成されたロータコア１１の強度を、補強板３０によって向上すると共に、回転軸方向ｘに短くなった分を回転半径方向ｙに長くすることで、つまり補強板３０の回転周方向の断面積分を補うように自身の回転周方向の断面積を増やした永久磁石１３ａと１３ｂを備えることで、補強に伴って性能が低下することを抑制することができる。

また、補強板３０を備えても、ロータコア１１の回転軸方向ｘの全長を長くする必要がないため、モータ１の車両への搭載性を悪化させずに、強度と性能を向上することができる。特に、この実施の形態のように、永久磁石１３ａと１３ｂをＬ字型に形成することで、ロータコア１１内の励磁コイル１２への干渉を避けて、永久磁石１３ａと１３ｂの磁束が低減することを抑制することができる。

本発明は、永久磁石の一方の端部を任意の形状に形成してもよいが、励磁コイル１２への影響を考慮すると、ロータコア１１の端部に当たる部分の長さを回転半径方向ｙに伸ばすことができるＬ字型が好ましい。

このモータ１は、図１〜図４に示すように、ロータ１０の外側にステータ２０を配置す
るインナーロータ式であり、且つロータ１０とステータ２０の間のエアーギャップ（空隙）ＡＧ１を、回転半径方向（ラジアル方向）ｘに配置したラジアルギャップ方式のブラシレスＤＣモータであり、ステータ２０にコイル２３を、及びロータ１０に永久磁石１３ａと１３ｂをそれぞれ配置し、コイル２３の電流を永久磁石１３ａと１３ｂの回転角に応じて、図示しないコントローラ（制御装置）で切り換えて回転制御している。

また、励磁コイル１２に逆電流を流すことで、ロータ１０から出てくる磁束の量を減らすことができる。加えて、内側の励磁コイル１２と外側の永久磁石１３ａと１３ｂとで性能を上げることができ、励磁コイル１２の電流を変化（逆電流も含む）させることにより、モータ１の効率を向上することができる。発電機として使用する場合には、低速で発電量を増大させ、中高速で発電量を減らすことができる。

上記の構成によれば、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上することができるロータ１０の積層電磁鋼板で構成されたロータコア１１を、補強板３０で補強することができ、ロータコア１１の強度を向上することができる。特に、この実施の形態のように、ロータコア１１の回転軸方向ｘの略中央部に補強板３０を配置すると、ロータコア１１の回転により発生する遠心力によるロータコア１１の外周面１５ａと１５ｂの変形を押さえ込むことができ、より強度を向上することができる。

加えて、補強に伴って、永久磁石１３ａ及び１３ｂの性能が低下することを、永久磁石１３ａ及び１３ｂの形状を工夫することで、抑制することができる。これにより、補強板３０を備えた分低下する永久磁石１３ａ及び１３ｂの磁力を補うことができる。

次に、本発明に係る第２の実施の形態のロータを備える回転電機について、図５を参照しながら説明する。このモータ２のロータ４０は、図２に示す第１の実施の形態のロータ１０の補強板３０と同様の構成の補強板４１ａ、４１ｂ、及び４１ｃを、図５に示すように、ロータコア１１の中央部だけではなく、ロータコア１１の両端部にも備える構成である。

この構成によれば、ロータコア１１の両側にも補強板４１ｂと４１ｃを備えることで、ロータコア１１の全長が長くなるが、より強度を向上することができる。

次に、本発明に係る第３の実施の形態のロータを備える回転電機について、図６と図７を参照しながら説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構成や半径などは、同一の符号を用いることとする。

このモータ３のロータ５０は、図２に示す第１の実施の形態のロータ１０の補強板３０に換えて、図７の（ａ）に示す補強板６０を備え、その補強板６０を、図６に示すように、回転軸方向ｘに分割された第１ロータコア５１ａと第２ロータコア５１ｂとで狭持している。

第１ロータコア５１ａは、円筒部５６ａとアーム５７ａとから構成され、励磁コイル５２ａ、永久磁石５３ａ、補強ピン５４、外周面５５ａ、磁石用孔５８ａ、及び補強ピン用孔５９ａを備える。第２ロータコア５１ｂも略同様の構成のため説明は省略する。

ここで、補強板６０の内周面の半径をＲ４とすると、この補強板６０は、補強板６０の内周面の半径Ｒ４をシャフトＳ１の外周面の半径Ｒ３と同一にすることで、補強板６０の幅Ｈ２を、第１の実施の形態の幅Ｈ１よりも広くすることができ、ロータ５０の回転軸方向ｘの中央部の遠心力に対する強度を増大することができる。

また、回転軸方向ｘに第１ロータコア５１ａと第２ロータコア５１ｂとに分割されているが、第１ロータコア５１ａと補強板６０と第２ロータコア５１ｂとを周知の技術で接合すると共に、第１ロータコア５１ａと補強板６０と第２ロータコア５１ｂとを貫通する補強ピン５４により、その接合を補強することができる。

この補強板６０は、図７の（ａ）に示すように、補強板６０の内周面の半径Ｒ４を小さくして、その内周面をシャフトＳ１の外周面まで伸ばしたものである。よって、補強板６０の円環の幅Ｈ３が広くなった分、第１の実施の形態の補強板３０よりも重くなるので、図７の（ｂ）に示すように、補強板６０に軽量孔６２を備えると、その分、補強板６０を軽量化することができ、効率を低下することなく維持することができる。

なお、第２の実施の形態のように、この補強板６０をロータ５０の前後に設け、さらに強度を向上することもできる。

次に、本発明に係る第４の実施の形態のロータを備える回転電機について、図８と図９を参照しながら説明する。このモータ４のロータ７０は、図６に示す第３の実施の形態の補強ピン５４に換えて、図９の（ａ）に示す補強ピン７１を、図８に示すように備えると共に、図５に示す第３の実施の形態の補強板６０に換えて、図９の（ｂ）に示す、より直径の大きい挿通孔７５を有する補強板７４を、図８に示すように備える。

この補強ピン７１は、図９の（ａ）に示すように、直径Ｄ２のピン部７２と、直径Ｄ３の磁束流通部７３とを備える。また、この補強板７４は、図９の（ｂ）に示すように、挿通孔７５の直径Ｄ４を、図７の（ａ）に示す挿通孔６１の直径Ｄ１よりも大きく、好ましくは磁束流通部７３の直径Ｄ３と略同じに形成する。

前述したように、補強板７４の挿通孔７５の近傍の全ての補強ピン７１の断面積の合計の値をシャフトＳ１の断面積以上に設定することで、ロータ７０を回転させたときに発生する回転半径方向ｙの磁気漏れを防ぐことができる。しかし、挿通孔７５の直径Ｄ４を、第１又は第２の実施の形態の補強ピンの直径よりも大きくすると共に、補強ピン７１のピン径の全長を大きくすると、渦電流の発生する恐れがあるため、補強板７４の挿通孔７５の近傍以外はピン径が細い方が好ましい。

そこで、図８に示すように、この補強板７４に設けた補強ピン７１を挿通する挿通孔７５の直径Ｄ４を直径Ｄ２よりも大きくし、且つ補強ピン７１に直径Ｄ３の磁束流通部７３を備えることで、渦電流を発生することなく、両側（回転軸方向ｘの左右の流れ）の磁束の流れを良くすることができ、この磁束の流れにより、励磁コイル５２ａと５２ｂから発生した磁束を通し易くすることができる。

次に、本発明に係る第５の実施の形態のロータを備える回転電機について、図１０と図１１を参照しながら説明する。このモータ５のロータ８０は、図６に示す第３の実施の形態の補強ピン５４に換えて、補強ピン５４の直径Ｄ２よりも小さい、図１１の（ａ）に示す直径Ｄ５の補強ピン８１を複数備え、また、図５に示す第３の実施の形態の補強板６０に換えて、図１１の（ｂ）に示す内周面の半径Ｒ３よりも大きい内周面の半径Ｒ５の、且つ円環状の幅Ｈ３よりも狭く、補強板３０の円環状の幅Ｈ１よりも広い幅Ｈ４の補強板８３を備える。加えて、図６の第３の実施の形態の補強ピン用孔５９ａと５９ｂに換えて、補強ピン用孔５９ａと５９ｂの直径Ｄ１よりも大きい直径の補強ピン用孔８２ａ及び８２ｂとを備える。

この補強板８３は、図１１の（ｂ）に示すように、第１の実施の形態の挿通孔の直径Ｄ１よりも大きな直径Ｄ６の挿通孔８４を備え、補強板８３の内周面はシャフトＳ１の外周
面と永久磁石５３ａと５３ｂの内側の略中間に配置される。この補強板８３の円環の幅Ｈ４は、第１の実施の形態の幅Ｈ１よりも広く、また、第３の実施の形態の幅Ｈ３よりも狭い。

この構成によれば、補強ピン用孔８２ａと８２ｂの直径を大きくすることで、ロータ８０が回転したときの磁気漏れを低減すると共に、複数の細い補強ピン８１を挿入又は圧入することで、渦電流の発生を抑制することができる。

また、補強板８３の幅Ｈ４が第１の実施の形態の幅Ｈ１よりも広く、また、第３の実施の形態の幅Ｈ３よりも狭いことで、ロータ８０の強度を向上すると共に、軽量化も図ることができる。

上記の第１〜第６の実施の形態のロータ１０、４０、５０、７０、及び８０と、補強板３０、４１ａ〜４１ｃ、６０、７４、及び８３の組み合わせについては、上記に限定しない。例えば、第１の実施の形態の補強ピン１４に換えて、第５の実施の形態の直径Ｄ３の補強ピン８１を複数備えることもできる。

上記のモータ１〜５は、強度が向上した積層電磁鋼板で構成されたロータ１０、４０、５０、７０、及び８０を用いることで、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することができるので、車両への搭載性を悪化することなく、出力密度を高めると共に、高効率化を図ることができる。

なお、上記の実施の形態では、インナーロータ式、且つラジアルギャップ方式のブラシレスＤＣモータを例に説明したが、例えば、本発明は、アウターロータ式のモータ（電動機）、又はオルタネータ（発電機）や、アキシャルギャップ方式のモータ、又はオルタネータなどにも適用することができる。また、ステータコア２１も積層電磁鋼板で構成するとよい。

本発明のロータは、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる積層電磁鋼板で構成されたロータコアの強度を向上すると共に、補強に伴って性能が低下することを抑制することができるので、特に車両に搭載する電動機や発電機などの回転電機に利用することができる。

１〜６ モータ（回転電機）
１０、４０、５０、７０、８０ ロータ
１１、５１ａ、５１ｂ ロータコア
１２、５２ａ、５２ｂ 励磁コイル
１３ａ、１３ｂ、５３ａ、５３ｂ 永久磁石
１４、５４、７１、８１ 補強ピン
１５ａ、１５ｂ、５５ａ、５５ｂ 外周面
１６、５６ａ、５６ｂ 円筒部
１７、５７ａ、５７ｂ アーム
１８ａ、１８ｂ、５８ａ、５８ｂ 磁石用孔
１９、５９ａ、５９ｂ 補強ピン用孔
２０ ステータ
３０、４１ａ〜４１ｃ、６０、７４、８３ 補強板
３１、６１、７５、８４ 挿通孔

Claims (6)

1. 積層電磁鋼板で構成されるロータコアと、前記ロータコアのステータと対向する対向面の付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に配置される磁石用孔と、前記磁石用孔に収められる永久磁石とを備えるロータにおいて、
   非磁性材で形成し、前記対向面、前記磁石用孔、及び前記永久磁石を回転軸方向に分割する補強板を備え、
   前記補強板により分割された永久磁石の、前記補強板の回転周方向の断面積分を補うように、前記分割された永久磁石の回転周方向の断面積を大きく形成することを特徴とするロータ。
2. 前記分割された永久磁石のそれぞれの一方の端部が、他方の端部よりも回転半径方向に長くなるように、前記分割された永久磁石のそれぞれをＬ字型に形成することを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. 円環状に形成した前記補強板の内周面の半径を、前記ロータコアのロータ軸の外周面の半径以上になるように形成し、
   前記補強板を、回転軸方向に分割された前記ロータコアで挟持することを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記ロータコアの外周面付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に略等間隔に、且つ前記磁石用孔の間に配置される補強ピン用孔と、前記補強ピン用孔に挿入される補強ピンを備え、
   円環状に形成した前記補強板に前記補強ピンが挿通する挿通孔を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータを備えることを特徴とする回転電機。
6. 請求項５に記載の回転電機が、インナーロータ式かつラジアルギャップ方式であるブラシレス回転電機であることを特徴とする回転電機。

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