JP2016201868A - Rotor of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数枚の金属板が積層されるとともに、前記金属板には、複数の磁石挿入孔及び複数の肉抜き孔が形成されるロータコアを備える回転電機のロータに関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine including a rotor core in which a plurality of metal plates are stacked and a plurality of magnet insertion holes and a plurality of lightening holes are formed in the metal plates.
一般的に、回転電機では、円環状に配置されたステータの内周側に、永久磁石を有するロータが設けられており、前記ステータに巻回された巻線に通電することにより、前記ロータを回転させるように構成されている。 In general, in a rotating electrical machine, a rotor having a permanent magnet is provided on the inner peripheral side of an annularly arranged stator, and the rotor is energized by energizing a winding wound around the stator. It is configured to rotate.
その際、ロータを高速回転させると、このロータに配置されている永久磁石に大きな遠心力が作用するとともに、渦電流によりロータが発熱し易い。この熱は、永久磁石に伝導されることにより、前記永久磁石が減磁するという問題がある。 At this time, if the rotor is rotated at a high speed, a large centrifugal force acts on the permanent magnets arranged on the rotor, and the rotor is likely to generate heat due to eddy currents. This heat is conducted to the permanent magnet, thereby demagnetizing the permanent magnet.
そこで、例えば、特許文献1に開示されているモータの冷却回路が知られている。この冷却回路では、ロータシャフトは、軸方向油路及び該軸方向油路に連通する径方向油路を有している。コアは、該コアを軸方向に貫通する軸方向油路を有し、ロータのコアの軸方向両端に第1のプレート及び第2のプレートが設けられている。 Thus, for example, a motor cooling circuit disclosed in Patent Document 1 is known. In this cooling circuit, the rotor shaft has an axial oil passage and a radial oil passage communicating with the axial oil passage. The core has an axial oil passage that penetrates the core in the axial direction, and a first plate and a second plate are provided at both axial ends of the core of the rotor.
第1のプレー卜には、ロータシャフトの径方向油路の油をコアの軸方向油路の一端へ導く連絡油路が、前記コアの端面に当て付けられる面側に形成されている。第2のプレートには、コアの軸方向油路の他端に連通し、ステータのコイルエンドの径方向内側で開口する油孔が形成されている。そして、ロータシャフトの軸方向油路に油を供給する供給手段が設けられている。 In the first plate rod, a communication oil passage for guiding the oil in the radial oil passage of the rotor shaft to one end of the axial oil passage of the core is formed on the surface side to be abutted against the end face of the core. The second plate is formed with an oil hole that communicates with the other end of the axial oil passage of the core and opens on the radially inner side of the coil end of the stator. And the supply means which supplies oil to the axial direction oil path of a rotor shaft is provided.
しかしながら、上記の特許文献1では、ロータのコアの軸方向両端に設けられた第1のプレート及び第2のプレートは、構成が複雑であるとともに、互いに異なる位相に配置されている。このため、第1のプレート及び第2のプレートの製造コストが高騰して回転電機が高価になるとともに、組み立て作業性が悪く、作業効率が低下するという問題がある。 However, in Patent Document 1 described above, the first plate and the second plate provided at both axial ends of the core of the rotor have a complicated configuration and are arranged in different phases. For this reason, there is a problem that the manufacturing cost of the first plate and the second plate rises and the rotating electric machine becomes expensive, the assembling workability is poor, and the working efficiency is lowered.
本発明は、この種の課題を解決するものであり、同一形状の一対の端部プレートを用いることにより、構成を簡素化し、且つ、組み立て作業性を向上させることが可能な回転電機のロータを提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and by using a pair of end plates having the same shape, a rotor of a rotating electrical machine that can simplify the configuration and improve assembly workability. The purpose is to provide.
本発明に係る回転電機のロータは、ロータコアと、永久磁石と、回転シャフトと、第1端部プレート及び第2端部プレートとを備えている。ロータコアは、複数枚の金属板が積層されるとともに、前記金属板には、複数の磁石挿入孔及び複数の肉抜き孔が形成されている。永久磁石は、磁石挿入孔に挿入されている。回転シャフトは、ロータコアの中央部に挿入されている。 The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor core, a permanent magnet, a rotating shaft, a first end plate, and a second end plate. The rotor core is formed by laminating a plurality of metal plates, and a plurality of magnet insertion holes and a plurality of lightening holes are formed in the metal plate. The permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole. The rotating shaft is inserted in the central part of the rotor core.
第1端部プレート及び第2端部プレートは、ロータコアの金属板積層方向両端に配置され、互いに同一形状を有している。そして、複数の肉抜き孔は、ロータコアの内部で互いに連通し、冷却媒体を金属板積層方向に流通させる冷却媒体流通路を形成している。 The first end plate and the second end plate are disposed at both ends of the rotor core in the metal plate lamination direction and have the same shape. The plurality of lightening holes communicate with each other inside the rotor core to form a cooling medium flow passage through which the cooling medium flows in the metal plate lamination direction.
回転シャフトは、軸方向に流通した冷却媒体を、周面部から径方向外方に流通させる径方向流路を有している。第1端部プレートには、複数の肉抜き孔の中、第1の肉抜き孔と径方向流路とを連通させる連通流路が形成されている。一方、第2端部プレートには、冷却媒体流通路を外部に連通させて冷却媒体を排出する排出流通路が形成されている。 The rotating shaft has a radial flow path for allowing the cooling medium flowing in the axial direction to flow radially outward from the peripheral surface portion. The first end plate is formed with a communication flow path that communicates the first hollow hole and the radial flow path among the multiple hollow holes. On the other hand, the second end plate is formed with a discharge flow path for discharging the cooling medium by communicating the cooling medium flow path with the outside.
第1端部プレートには、金属板積層方向から見て、第1の肉抜き孔以外の第2の肉抜き孔と重なる部分にダミー排出流通路が形成されている。ダミー排出流通路は、排出流通路と同一形状で且つ金属板積層方向から見て互いに重なる位置に配置されている。第2端部プレートには、第1端部プレートの連通流路と同一形状で且つ金属板積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路が形成されている。 In the first end plate, a dummy discharge passage is formed in a portion overlapping with the second lightening hole other than the first lightening hole when viewed from the metal plate stacking direction. The dummy discharge flow passages have the same shape as the discharge flow passages and are disposed at positions overlapping each other when viewed from the metal plate stacking direction. In the second end plate, dummy communication channels are formed at positions that are the same shape as the communication channels of the first end plate and overlap each other when viewed from the metal plate stacking direction.
また、このロータでは、第1端部プレートには、回転シャフトの直径方向外方に延在して一対の連通流路が形成されるとともに、前記一対の連通流路の外方端部は、一対の第1の肉抜き孔に連通することが好ましい。 In this rotor, the first end plate extends outward in the diameter direction of the rotating shaft to form a pair of communication channels, and the outer end portions of the pair of communication channels are: It is preferable to communicate with the pair of first lightening holes.
さらに、磁石挿入孔は、第1の角度間隔毎に離間して第1の円周方向に沿って配列されることが好ましい。肉抜き孔は、第1の角度間隔と異なる第2の角度間隔毎に離間し、且つ、第1の円周方向よりも小径な第2の円周方向に沿って配列されることが好ましい。その際、金属板は、所定の枚数毎に第1の角度間隔づつ位相をずらして積層されることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the magnet insertion holes are arranged along the first circumferential direction at intervals of the first angular interval. It is preferable that the lightening holes are spaced apart from each other at a second angular interval different from the first angular interval, and are arranged along a second circumferential direction having a smaller diameter than the first circumferential direction. At that time, it is preferable that the metal plates are laminated with a phase difference by a first angle interval for each predetermined number of sheets.
本発明では、第1端部プレートには、金属板積層方向から見て、第2の肉抜き孔と重なる部分にダミー排出流通路が形成され、前記ダミー排出流通路は、排出流通路と同一形状で且つ前記金属板積層方向から見て互いに重なる位置に配置されている。一方、第2端部プレートには、連通流路と同一形状で且つ金属板積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路が形成されている。 In the present invention, the first end plate is formed with a dummy discharge flow passage in a portion overlapping with the second cutout hole when viewed from the metal plate stacking direction, and the dummy discharge flow passage is the same as the discharge flow passage. They are arranged in positions that overlap each other when viewed from the metal plate lamination direction. On the other hand, in the second end plate, dummy communication channels are formed at positions that are the same shape as the communication channels and overlap each other when viewed from the metal plate stacking direction.
このため、第1端部プレートと第2端部プレートとは、全く同一のプレートを使用することができ、構成の簡素化を図るとともに、回転電機のコストダウンを容易に図ることが可能になる。 For this reason, the same plate can be used for the first end plate and the second end plate, the configuration can be simplified, and the cost of the rotating electrical machine can be easily reduced. .
しかも、第1端部プレートと第2端部プレートとは、同一の位相に配置されている。従って、第1端部プレートと第2端部プレートとの相対的な位相を代えて組み付ける必要がない。これにより、回転電機の組み立て作業性を良好に向上させることができる。 Moreover, the first end plate and the second end plate are arranged in the same phase. Therefore, it is not necessary to change the relative phases of the first end plate and the second end plate and to assemble them. Thereby, the assembly workability | operativity of a rotary electric machine can be improved favorably.
図1には、本発明の実施形態に係るロータ10が適用される回転電機12が示される。回転電機12は、円環状のステータ14を備え、前記ステータ14の中央部にロータ10が回転自在に挿通される。回転電機12は、例えば、3相交流式のブラシレスモータである。
FIG. 1 shows a rotating
図2及び図3に示すように、ロータ10は、ロータコア16と、永久磁石18と、回転シャフト20と、第1端部プレート22a及び第2端部プレート22bとを備える。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ロータコア16は、複数枚の金属板、例えば、鋼板24が積層される。図4に示すように、鋼板24は、円板状を有するとともに、外周縁部には、複数個、例えば、8個の磁石挿入孔26が第1の角度間隔α゜(45゜)毎に離間して第1の円周方向28aに沿って独立して配列される。磁石挿入孔26は、単一の長方形状を有するが、2個以上に分割されてもよい。鋼板24の中央部には、シャフト挿入孔30が形成される。
The
鋼板24には、シャフト挿入孔30と磁石挿入孔26との間に、複数個、例えば、10個の肉抜き孔32が形成される。肉抜き孔32は、第1の角度間隔α゜と異なる第2の角度間隔β゜(36゜)毎に離間し、第1の円周方向28aよりも小径な第2の円周方向28bに沿って独立して配列される。肉抜き孔32は、略三角形状を有するが、種々の形状に設定することができる。
In the
図2に示すように、複数枚の鋼板24は、所定の枚数毎、例えば、1枚毎に第1の角度間隔α゜づつ位相をずらして積層される。複数枚の鋼板24の積層体では、積層方向(矢印A方向)から見て、各磁石挿入孔26が同一の位置に配置され、前記積層方向に一体に連通する8個の断面長方形状又は正方形状の磁石挿入連通孔26ass.が形成される。各磁石挿入孔26には、永久磁石18が収容される。
As shown in FIG. 2, the plurality of
複数枚の鋼板24の積層体では、積層方向から見て、各鋼板24の肉抜き孔32が互いに一部を重ねるように配置される。第1の角度間隔α゜と第2の角度間隔β゜とが異なるからである。積層方向に互いに隣接する肉抜き孔32は、一部が連通しており、複数枚の鋼板24全体として、前記積層方向にスパイラル形状を有する冷却媒体流通路34が形成される。ロータコア16では、8個の冷却媒体流通路34が互いに連通して積層方向に延在し、冷却媒体(例えば、冷却水)を流通させる。
In the laminate of the plurality of
図2及び図3に示すように、回転シャフト20は、略円筒形状を有し、一端部側外周部には、第2端部プレート22bに当接するフランジ部36が膨出形成される。回転シャフト20の外周部には、第1端部プレート22aに当接してロータコア16を積層方向(矢印A方向)に締め付け保持する止め部材38が螺合する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3に示すように、回転シャフト20の内部には、冷却媒体を軸方向に流通させる軸方向流路40が形成される。回転シャフト20の外周面部には、冷却媒体を軸方向流路40から径方向外方に流通させる一対の径方向流路(孔部)42aが設けられる。径方向流路42a、42aは、第1端部プレート22aに隣接し、互いに回転シャフト20の直径方向外方に延在して形成される。
As shown in FIG. 3, an
第1端部プレート22a及び第2端部プレート22bは、ロータコア16の積層方向(矢印A方向)両端に配置され、互いに同一形状、例えば、リング形状を有する。図2及び図5に示すように、第1端部プレート22aのロータコア16に対向する内面22afには、複数の肉抜き孔32の中、第1の肉抜き孔32a、32aと径方向流路42a、42aとを連通させる連通流路44a、44aが形成される。
The
連通流路44a、44aは、内面22afに矩形状の溝を形成することにより構成される。図3に示すように、連通流路44a、44aの内方一端は、径方向流路42a、42aに連通する。連通流路44a、44aの外方端部は、第1の肉抜き孔32a、32aに連通する(図5参照)。
The
図1及び図2に示すように、第2端部プレート22bのロータコア16に対向する内面22bfには、冷却媒体流通路34を外部に連通させて冷却媒体を排出する複数個の排出流通路46aが形成される。排出流通路46aは、仮想円上に配置される矩形状の開口部であるが、円形状の開口部であってもよい。排出流通路46aは、第2端部プレート22bに隣接する鋼板24の複数個の肉抜き孔32に連通する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
図2及び図5に示すように、第1端部プレート22aには、積層方向から見て、第1の肉抜き孔32a以外の第2の肉抜き孔32bと重なる部分にダミー排出流通路46bが形成される。ダミー排出流通路46bは、排出流通路46aと同一形状で且つ積層方向から見て互いに重なる位置に配置される。
As shown in FIGS. 2 and 5, the
図1に示すように、第2端部プレート22bには、第1端部プレート22aの連通流路44a、44aと同一形状で且つ積層方向から見て互いに重なる位置に、ダミー連通流路44b、44bが形成される。
As shown in FIG. 1, the
このように構成されるロータ10の動作について、回転電機12との関連で、以下に説明する。
The operation of the
先ず、回転電機12を構成するステータ14の巻線(図示せず)に通電することにより、ロータ10は、回転シャフト20を中心に回転する。その際、図3に示すように、回転シャフト20の軸方向流路40に冷却媒体が流入する。冷却媒体は、軸方向流路40に沿って矢印A方向に流通した後、前記軸方向流路40に連通する一対の径方向流路42aに導入される。
First, the
各径方向流路42aは、図5に示すように、第1端部プレート22aに形成された各連通流路44aに連通しており、冷却媒体は、前記連通流路44aを流通して各第1の肉抜き孔32aに注入される。各第1の肉抜き孔32aは、図2に示すように、積層方向にスパイラル形状を有する冷却媒体流通路34を構成している。このため、冷却媒体は、冷却媒体流通路34に沿って矢印A方向に流通するとともに、他の冷却媒体流通路34に分配される。
As shown in FIG. 5, each
従って、2個の冷却媒体流通路34に導入された冷却媒体は、8個の冷却媒体流通路34に分配されて積層方向に流通した後、複数個の排出流通路46aから外部に排出される。これにより、ロータコア16は、全体に亘って良好に冷却されるとともに、構成の簡素化を図り、且つ複数個の肉抜き孔32による軽量化が遂行可能になる。
Therefore, the cooling medium introduced into the two cooling
この場合、本実施形態では、図2及び図5に示すように、第1端部プレート22aには、積層方向から見て、第2の肉抜き孔32bと重なる部分にダミー排出流通路46bが形成されている。ダミー排出流通路46bは、排出流通路46aと同一形状で且つ積層方向から見て互いに重なる位置に配置されている。一方、図1及び図2に示すように、第2端部プレート22bには、第1端部プレート22aの連通流路44a、44aと同一形状で、且つ積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路44b、44bが形成されている。
In this case, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 5, the
このため、第1端部プレート22aと第2端部プレート22bとは、同一のプレートを使用することができ、構成の簡素化を図るとともに、回転電機12のコストダウンを容易に図ることが可能になる。
For this reason, the same plate can be used for the
しかも、第1端部プレート22aと第2端部プレート22bとは、同一の位相に配置されている。従って、第1端部プレート22aと第2端部プレート22bとの相対的な位相を代えて組み付ける必要がない。これにより、回転電機12の組み立て作業性を良好に向上させることができる。
Moreover, the
10…ロータ 12…回転電機
14…ステータ 16…ロータコア
18…永久磁石 20…回転シャフト
22a、22b…端部プレート 24…鋼板
26…磁石挿入孔 32…肉抜き孔
34…冷却媒体連通路 40…軸方向流路
42a…径方向流路 44a…連通流路
44b…ダミー連通流路 46a…排出流通路
46b…ダミー排出流通路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、
前記ロータコアの中央部に挿入される回転シャフトと、
前記ロータコアの金属板積層方向両端に配置され、互いに同一形状を有する第1端部プレート及び第2端部プレートと、
を備えるとともに、
前記複数の肉抜き孔は、前記ロータコアの内部で互いに連通し、冷却媒体を前記金属板積層方向に流通させる冷却媒体流通路を形成する回転電機のロータであって、
前記回転シャフトは、軸方向に流通した前記冷却媒体を、周面部から径方向外方に流通させる径方向流路を有し、
前記第1端部プレートには、前記複数の肉抜き孔の中、第1の肉抜き孔と前記径方向流路とを連通させる連通流路が形成される一方、
前記第2端部プレートには、前記冷却媒体流通路を外部に連通させて前記冷却媒体を排出する排出流通路が形成され、
前記第1端部プレートには、前記金属板積層方向から見て、前記第1の肉抜き孔以外の第2の肉抜き孔と重なる部分にダミー排出流通路が形成され、前記ダミー排出流通路は、前記排出流通路と同一形状で且つ前記金属板積層方向から見て互いに重なる位置に配置されるとともに、
前記第2端部プレートには、前記第1端部プレートの前記連通流路と同一形状で且つ前記金属板積層方向から見て互いに重なる位置にダミー連通流路が形成されることを特徴とする回転電機のロータ。 A plurality of metal plates are laminated, and the metal plate has a rotor core formed with a plurality of magnet insertion holes and a plurality of lightening holes,
A permanent magnet inserted into the magnet insertion hole;
A rotating shaft inserted into a central portion of the rotor core;
A first end plate and a second end plate disposed at both ends of the rotor core in the metal plate lamination direction and having the same shape;
With
The plurality of lightening holes are rotors of a rotating electrical machine that form a cooling medium flow passage that communicates with each other inside the rotor core and distributes a cooling medium in the metal plate stacking direction.
The rotating shaft has a radial flow path that circulates the cooling medium flowing in the axial direction radially outward from the peripheral surface portion;
While the first end plate is formed with a communication flow path that communicates the first thinning hole and the radial flow path among the plurality of thinning holes,
The second end plate is formed with a discharge flow path for discharging the cooling medium by communicating the cooling medium flow path to the outside.
In the first end plate, a dummy discharge flow passage is formed in a portion overlapping with the second lightening hole other than the first lightening hole when viewed from the metal plate stacking direction, and the dummy discharge flow passage is formed. Is arranged in a position that is the same shape as the discharge flow passage and overlaps each other when viewed from the metal plate lamination direction,
In the second end plate, a dummy communication channel is formed in the same shape as the communication channel of the first end plate and at a position overlapping with each other when viewed from the metal plate stacking direction. Rotor for rotating electrical machines.
前記一対の連通流路の外方端部は、一対の前記第1の肉抜き孔に連通することを特徴とする回転電機のロータ。 The rotor according to claim 1, wherein the first end plate is formed with a pair of communication channels extending outward in the diameter direction of the rotating shaft,
The rotor of the rotating electrical machine, wherein outer ends of the pair of communication channels communicate with the pair of first lightening holes.
前記肉抜き孔は、前記第1の角度間隔と異なる第2の角度間隔毎に離間し、且つ、前記第1の円周方向よりも小径な第2の円周方向に沿って配列され、
前記金属板は、所定の枚数毎に前記第1の角度間隔づつ位相をずらして積層されることを特徴とする回転電機のロータ。 3. The rotor according to claim 1, wherein the magnet insertion holes are arranged along the first circumferential direction so as to be spaced apart at each first angular interval.
The lightening holes are spaced apart at a second angular interval different from the first angular interval, and are arranged along a second circumferential direction having a smaller diameter than the first circumferential direction,
The rotor of a rotating electrical machine, wherein the metal plates are laminated with a phase difference by the first angular interval every predetermined number of sheets.
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