JP6737200B2 - 回転電機のロータ - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のロータに関し、特にその構造に関する。

電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。回転電機は、同軸に配置されて相対的に回転する二つの部材を有する。通常は、一方が固定され、他方が回転する。固定された部材（ステータ）にコイルを配置し、このコイルに電力を供給することにより回転する磁界を形成する。この磁界との相互作用により他方の部材（ロータ）が回転する。

ロータコア内に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋込型の回転電機のロータが知られている。永久磁石は、ロータコアの周縁部にあけられた孔に収容されて配置される。下記特許文献１には、永久磁石（３２）が挿入され、収容される磁石収容孔（磁石挿入孔４０）が周縁部に設けられたロータコア（２０）が開示されている。また、ロータコア（２０）の中央部にはシャフトが挿入されるシャフト孔（２２）が形成されている。なお、上記の（ ）内の要素名および符号は、下記特許文献１で用いられた符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特許第５９９０４７５号明細書

周方向に隣り合う磁石収容孔の間の部分はブリッジ部と呼ばれる。このブリッジ部には応力が集中しやすい。ロータコアにシャフトを圧入する場合、ブリッジ部には、引張応力が生じる。また、ロータが回転すると遠心力が作用し、この場合もブリッジ部には引張応力が生じる。

本発明は、ブリッジ部に生じる応力を低減することを目的とする。

本発明に係る回転電機のロータは、ロータシャフトと、一体のロータコアとを含み、ロータシャフトは、軸部と、軸部と並行して延び軸部を取り囲むように配置された複数のフォーク部とを有し、ロータコアには、周縁部に永久磁石を収容する磁石収容孔と、中央部に軸部が貫通する中央孔と、磁石収容孔より内側の領域において中央孔を取り囲むように配置されフォーク部を受け入れるフォーク部受入孔とが形成されている。フォーク部は、フォーク部受入孔の径方向外側壁面と隙間をあけた状態で受け入れられ、径方向内側壁面を押圧するよう構成されている。

フォーク部により、フォーク部受入孔の径方向内側壁面に作用する押圧力はブリッジ部に圧縮応力を生じ、これによりブリッジ部の引張応力が一部相殺され、低減される。

本実施形態のロータの分解斜視図である。 本実施形態のロータの一部を詳細に示す軸線直交断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の永久磁石埋込型回転電機のロータ１０の分解斜視図である。また、図２は、ロータ１０の一部を詳細に示す軸線直交断面図である。

ロータ１０は、略円筒または円環形状のロータコア１２と、ロータコア１２を貫通するロータシャフト１４を含む。ロータシャフト１４は、軸部１６と、軸部１６に設けられたフランジ部１８と、フランジ部１８の周縁部から軸部１６と並行して延びる複数のフォーク部２０とを含む。複数のフォーク部２０は、軸部１６から間隔をあけてこれを取り囲むように配置されている。

ロータコア１２は、電磁鋼板を積層して形成することができる。ロータコア１２の周縁部には、永久磁石２２を収容する磁石収容孔２４が形成されている。磁石収容孔２４は周方向に配列され、１つの磁石収容孔２４には１つの永久磁石２２が収容されている。ロータコア１２の中央部には、ロータシャフト１４の軸部１６が貫通する中央孔２６が形成されている。さらに、ロータコア１２には、磁石収容孔２４より内側の領域において中央孔２６を取り囲むように配置されたフォーク部受入孔２８が形成されている。フォーク部受入孔２８は、ロータシャフト１４のフォーク部２０を受け入れる。１つのフォーク部受入孔２８は、１つのフォーク部２０を受け入れる。

磁石収容孔２４に永久磁石２２を収容したとき、周方向両端に空隙３０が形成される。ロータコア１２の、空隙３０の周方向外側に位置する部分および隣接する磁石収容孔２４同士の間の部分をブリッジ部３２と記す。ロータ１０が回転し、ロータコア１２および永久磁石２２に遠心力が作用すると、ロータコア１２の周縁部には周方向の引張応力が生じる。この引張応力は、ブリッジ部３２で集中する。また、ロータシャフト１４の軸部１６を中央孔２６に圧入することによっても、ブリッジ部３２に引張の応力集中が起きる。ブリッジ部３２に集中する引張応力を低減するために、このロータ１０においては、フォーク部２０およびフォーク部受入孔２８が設けられている。

フォーク部２０は、図２によく示されるように、フォーク部受入孔２８に受け入れられたとき、フォーク部受入孔２８の径方向外側壁面２８ａと間隔をあけ、径方向内側壁面２８ｂを押圧するよう構成されている。具体的には、円環状に配置された複数のフォーク部２０の内径と、複数のフォーク部受入孔２８の内側壁面２８ｂが締まり嵌めとなるように嵌め合い寸法が決定されている。フォーク部２０による押圧力は、ブリッジ部３２において圧縮方向に働く。この圧縮応力が、遠心力および軸部１６による前述の引張応力の少なくとも一部と相殺する。これにより、ブリッジ部３２に生じる応力が低減される。

１０ ロータ、１２ ロータコア、１４ ロータシャフト、１６ 軸部、１８ フランジ部、２０ フォーク部、２２ 永久磁石、２４ 磁石収容孔、２６ 中央孔、２８ フォーク部受入孔、３０ 空隙、３２ ブリッジ部。

Claims (1)

1. 軸部と、軸部と並行して延び軸部を取り囲むように配置された複数のフォーク部とを有するロータシャフトと、
   一体のロータコアであって、周縁部に永久磁石を収容する磁石収容孔と、中央部に軸部が貫通する中央孔と、磁石収容孔より内側の領域において中央孔を取り囲むように配置されフォーク部を受け入れるフォーク部受入孔とが形成されたロータコアと、
   を含み、
   フォーク部は、フォーク部受入孔の径方向外側壁面と隙間をあけた状態で受け入れられ、かつ径方向内側壁面を押圧する、
   回転電機のロータ。

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