JP6353688B2 - 回転電機の回転子、及びこれを備えた回転電機 - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機の回転子、及びこれを備えた回転電機に関する。
回転電機の回転子は、薄板のコアを積層して形成される回転子コアと、回転子コア内径に嵌合されるシャフトと、回転子コアに設けられた磁石挿入孔に納められる磁石と、回転子コアの軸方向両端面を挟み込んで磁石の離脱を防止する部材（磁石離脱防止部材）で構成される。
シャフトが中実軸シャフトである場合、磁石離脱防止部材をシャフトに焼嵌めまたは圧入して、回転子コアの軸方向の動きを規制することが一般的である。一方、回転子コアの周方向への動きを規制するためには、回転子コアにキーを設けてシャフトのキー溝に嵌合させるか、或いは、回転子コアをシャフトへ焼嵌め又は圧入することが知られている。
しかし、磁石離脱防止部材をシャフトへ焼嵌めする場合、磁石離脱防止部材の加熱を行う時間、および、焼嵌め後の冷却を行う時間が必要となるため、製造工程における作業時間が悪化する。また、磁石離脱防止部材をシャフトへ焼嵌めまたは圧入すると、磁石離脱防止部材の内径とシャフトの外径との間の嵌合面に、径方向への応力が常に加わることになる。
これに対し、例えば、特許文献１には積層回転子コアに設けられたキーをシャフトキー溝に圧入嵌合し、磁石離脱防止部材に設けられたキーをシャフトに設けられたキー溝に挿入後、軸方向と直交する方向に設けられたシャフトキー溝に合わせて回転させて固定することが記載されている。
しかし、特許文献１では、弾性部材を用いて磁石離脱防止部材を軸方向へ密着させる点については述べられているものの、回転作動中に発生するトルクによる磁石離脱防止部材の周方向への空転を防止する方法については述べられていない。
そこで本発明は、磁石離脱防止部材の軸方向および周方向への移動を低減できる回転電機の回転子、及びこれを備えた回転電機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、薄板のコアを積層して形成された回転子コアと、前記回転子コアに挿入されたシャフトと、前記回転子コアに設けられた磁石挿入孔に挿入された磁石と、前記回転子コアを軸方向に挟むように配置された受け板と抑え板とを有し、前記抑え板にはキーが設けられ、前記シャフトには前記キーに対応するキー溝が設けられている回転電機の回転子において、前記キー溝は、前記シャフトの軸方向に形成された軸方向キー溝部と、前記軸方向キー溝部に連通し、周方向に形成される周方向キー溝部と、前記周方向キー溝部に連通し、前記抑え板のキーを軸方向及び周方向に規制するキー溝返し部とを有することを特徴とする。
本発明によれば、磁石離脱防止部材の軸方向および周方向への移動を低減できる回転電機の回転子、及びこれを備えた回転電機を提供することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例では、回転電機の例として車両用回転電機を用いる。
［第１実施例］
図１は、第１実施例における回転電機の全体構成を表す断面図である。
［第１実施例］
図１は、第１実施例における回転電機の全体構成を表す断面図である。
回転電機１は、センターブラケット２、固定子３、回転子４、固定子コア５、固定子コイル６、回転子コア７、シャフト８、磁石９、受け板１０、抑え板１１、フロント側ベアリング１２、リア側ベアリング１３、フロントカバー１４、リアカバー１５等で構成される。
センターブラケット２は、内径側に固定子３を保持しており、固定子３の内周側には、回転子４が空隙を介して回転可能に保持されている。
固定子３は、薄板のコアを積層して形成される固定子コア５に、固定子コイル６を巻回して構成される。
回転子４は、薄板のコアを積層して形成される回転子コア７を備え、回転子コア７に設けられたキーと、シャフト８に設けられたキー溝を嵌合し、回転子コア７の周方向への動きを固定している。また、回転子４には、複数の磁石９が回転子コア７に設けられた磁石挿入孔に挿入されており、磁石の離脱防止のために、回転子コア７の軸方向両端面に、受け板１０および抑え板１１が配置されている。
シャフト８には、フロント側ベアリング１２およびリア側ベアリング１３が嵌合され、回転可能に支持されており、フロント側ベアリング１２はフロントカバー１４に、リア側ベアリング１３はリアカバー１５に各々収納されている。
図２は第１実施例における回転子の構成を示す図である。
シャフト８に回転子コア７を挿入後、積層された回転子コア７の占積率を上げるため、また、磁石固定用の絶縁樹脂材を回転子コア７に充填する際に、積層された回転子コア７の間から漏れ出さないようにするため、回転子コア７の軸方向端面に一定の荷重が加えられる。
回転子コア７に一定の荷重を加えたまま、複数の磁石９を挿入し、抑え板１１に設けられたキー１１１を、シャフトのキー溝８１に合わせて挿入する。
キー溝８１は、軸方向に形成される軸方向キー溝部８１１と、軸方向キー溝部８１１に連通し、周方向に形成される周方向キー溝部８１２と、周方向キー溝部８１２に連通し、抑え板１１のキー１１１を軸方向及び周方向に規制するためのキー溝返し部８１３で構成され、抑え板１１のキー１１１をシャフト８の軸方向キー溝部８１１に挿入後、周方向キー溝部８１２に沿って抑え板１２を回転させ、キー溝返し部８１３に引っ掛ける。
回転子コア７の加圧状態を解放し、回転子コア７のスプリングバックを利用することで、抑え板１１のキー１１１がシャフト８のキー溝返し部８１３に抑えつけられ、結果、抑え板１１の軸方向および周方向への動きを規制することができる。
なお、シャフト８のキー溝返し部８１３の軸方向深さ（軸方向反回転子コア側への深さ）は、回転子コア７のスプリングバック分よりも浅いことが好ましい。
また、抑え板１１のキー１１１の数およびキー１１１に対応するシャフト８のキー溝８１の数は、２箇所が好ましいが、これに限定されるものではない。
［第２実施例］
図３は、第２実施例における回転子の構成を示す図を示す。
［第２実施例］
図３は、第２実施例における回転子の構成を示す図を示す。
本実施例において特徴的なことは、シャフト８に形成されているキー溝返し部が８１３、８１４、８１５と複数あることである。なお、第１実施例と同様の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
キー溝返し部８１３、８１４、８１５は、回転子コア７の軸方向寸法公差によって使い分ける。回転子コア７の軸方向寸法が公差内で最小であった場合、回転子コア７のスプリングバックによって抑え板１１を抑える力が弱くなる可能性がある。また、回転子コア７の軸方向寸法が公差内で最大であった場合、抑え板１１のキー１１１がシャフト９の周方向キー溝部８１２を通すことができなくなる可能性がある。
シャフト８に設けられたキー溝返し部８１３、８１４、８１５は、回転子コア７の軸方向寸法公差に応じて抑え板１１の軸方向位置を変更するものである。図３に示す例では、キー溝返し部８１３、８１４、８１５の軸方向端部（抑え板１１の軸方向反回転子コア側への移動を規制する部位）の位置は、軸方向キー溝部８１１に周方向に最も近いキー溝返し部８１３の軸方向端部が、軸方向に最も回転子コアから遠く、軸方向キー溝部８１１から周方向に最も遠いキー溝返し部８１５の軸方向端部が、軸方向に最も回転子コアに近くなるように形成されている。ただし、この位置関係はこれに限定されるものではなく、例えばキー溝返し部８１４やキー溝返し部８１５の軸方向端部が軸方向に最も回転子コアから遠くなるように形成されていてもよい。
図３に示す例の場合、回転子コア７の軸寸法公差内で最小の場合は、キー溝返し部８１５を使用し、寸法中央値の場合は、キー溝返し部８１４を使用し、寸法最大値の場合は、キー溝返し部８１３を使用する。
なお、シャフト８のキー溝返し部８１３、８１４、８１５の軸方向深さは、回転子コア７のスプリングバック分よりも浅いことが好ましい。
また、本実施例では、キー溝返し部が周方向に３段設けられている例で説明したが、２段や４段以上設けられていてもよい。
また、抑え板１１のキー１１１の数およびキー１１１に対応するシャフト８のキー溝８１の数は、２箇所が好ましいが、これに限定されるものではない。
以上の如く構成することにより、磁石離脱防止部材の軸方向および周方向への移動を低減できる回転電機の回転子、及びこれを備えた回転電機を提供することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
１…回転電機
２…センターブラケット
３…固定子
４…回転子
５…固定子コイル
６…固定子コア
７…回転子コア
８…シャフト
９…磁石
１０…受け板
１１…抑え板
１１１…キー
１２…フロント側ベアリング
１３…リア側ベアリング
１４…フロントカバー
１５…リアカバー
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１１１…キー
１２…フロント側ベアリング
１３…リア側ベアリング
１４…フロントカバー
１５…リアカバー
Claims (4)
- 薄板のコアを積層して形成された回転子コアと、
前記回転子コアに挿入されたシャフトと、
前記回転子コアに設けられた磁石挿入孔に挿入された磁石と、
前記回転子コアを軸方向に挟むように配置された受け板と抑え板とを有し、
前記抑え板にはキーが設けられ、
前記シャフトには前記キーに対応するキー溝が設けられている回転電機の回転子において、
前記キー溝は、前記シャフトの軸方向に形成された軸方向キー溝部と、前記軸方向キー溝部に連通し、周方向に形成される周方向キー溝部と、前記周方向キー溝部に連通し、前記周方向キー溝部から軸方向に延びた形状であり、前記抑え板のキーを軸方向及び周方向に規制するキー溝返し部とを有し、
前記キー溝返し部は、周方向に複数段設けられており、複数段の前記キー溝返し部は軸方向端部の位置がそれぞれ異なるように設けられている回転電機の回転子。 - 請求項１に記載の回転電機の回転子において、
前記キー溝返し部の軸方向深さが、前記回転子コアの軸方向のスプリングバック分より浅い回転電機の回転子。 - 請求項１または２に記載の回転電機の回転子において、
前記抑え板のキー、及び、前記キーに対応する前記キー溝が複数ある回転電機の回転子。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電機の回転子を備えた回転電機。
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