JP6757775B2

JP6757775B2 - ロータコア

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Publication number: JP6757775B2
Application number: JP2018192065A
Authority: JP
Inventors: 達也大図
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: JP2020061871A; US20200119601A1; CN111030343B; CN111030343A; US11056937B2

Description

本発明は、モータのロータを構成するロータコアに関する。

特許文献１には、ロータシャフト孔と、径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第１孔部群と、径方向においてロータシャフト孔と第１孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、径方向において該第１孔部群の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第２孔部群と、径方向において第１孔部群と第２孔部群との間に設けられた第１円環部と、径方向において第２孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアが開示されている。

この種のロータコアでは、第１孔部群、第２孔部群及び第１円環部がロータシャフトの締付荷重を吸収する領域として機能する。また、特許文献１に記載のロータコアでは、第２孔部群の各孔部が、第１孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブの延長線と交差するように配置されているので、第１孔部群の隣接する孔部間に位置するリブを介して第１円環部に伝わるロータシャフトの締付荷重を第２孔部群の孔部で吸収することができる。

国際公開第２０１１／０７７５２２号

しかしながら、特許文献１に記載のロータコアでは、第１孔部群の孔部間のリブを介して第１円環部に締付荷重が作用すると、第１円環部に応力集中が生じ、意図しない変形が生じる虞がある。一方で、ロータシャフトの締付荷重を下げると、遠心力が作用した場合にロータコアが外周側に引っ張られることで、ロータシャフトとロータコアとの間で適切な締め代を確保できない虞がある。

本発明は、遠心力によってロータシャフト孔が広がって締め代が減少するのを抑制できると共にロータシャフトの締付荷重による応力集中を緩和可能なロータコアを提供する。

本発明は、
ロータシャフトが圧入されるロータシャフト孔と、
径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第１孔部群と、
前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第１孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
前記径方向において該第１孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第２孔部群と、
前記径方向において前記第１孔部群と前記第２孔部群との間に設けられた第１円環部と、
前記径方向において前記第２孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
前記第２孔部群の各孔部は、前記第１孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの延長線と交差するように配置され、
前記第２孔部群の各孔部の内周壁は、
前記ロータコアの中心から等距離にある円弧上に位置する第１円弧点及び第２円弧点と、
前記径方向において前記円弧よりも外側に頂部を有する凸部と、を備え、
前記頂部は、周方向において前記第１孔部群の隣接する前記孔部間に位置する。

本発明によれば、凸部の変形によりロータシャフトの締付荷重による応力集中を緩和することができ、意図しないロータコアの変形を抑制できる。また、凸部の変形により応力集中を緩和することができるので、ロータシャフトの締付荷重を下げる必要はなく、遠心力によってロータシャフト孔が広がって締め代が減少するのを抑制できる。

本発明の一実施形態のロータコアの正面図である。図１の部分拡大図である。第２孔部群（第３孔部群）の孔部の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

［ロータコア］
ロータコア１は、複数の電磁鋼板をロータシャフト２の軸方向に積層して構成され、ロータコア１に組付けられるロータシャフト２及び複数の磁石３と共にモータのロータを構成する。

図１に示すように、本実施形態のロータコア１は、ロータシャフト２が圧入されるロータシャフト孔４と、径方向においてロータシャフト孔４の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部５を有する第１孔部群６と、径方向においてロータシャフト孔４と第１孔部群６との間に設けられたシャフト保持部７と、径方向において第１孔部群６の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部８を有する第２孔部群９と、径方向において第１孔部群６と第２孔部群９との間に設けられた第１円環部１０と、径方向において第２孔部群９の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部１１を有する第３孔部群１２と、径方向において第２孔部群９と第３孔部群１２との間に設けられた第２円環部１３と、径方向において第３孔部群１２の外側に設けられ、それぞれ磁石３が挿入される複数の磁石挿入孔１４を有する電磁部１５と、を備える。

磁石３は、例えばネオジム磁石等の永久磁石であり、本実施形態においては、円弧状に配置された３つの磁石挿入孔１４に配置される３つの磁石３で１つの磁極部２０を構成する。

第１孔部群６、第２孔部群９及び第３孔部群１２と、これらの孔部群６、９、１２によって形成される第１円環部１０及び第２円環部１３は、ロータシャフト孔４に対するロータシャフト２の圧入荷重による径方向の変形を吸収する領域として機能する。なお、本実施形態のロータコア１は、３つの孔部群６、９、１２によって２つの円環部１０、１３を形成しているが、２つの孔部群６、９によって１つの円環部１０を形成するものであってもよい。

［孔部の配置］
図２に示すように、第２孔部群９の各孔部８は、第１孔部群６の隣接する孔部５間に形成されるリブ１６の延長線Ｌ１と交差するように配置されている。即ち、第１孔部群６の孔部５と第２孔部群９の孔部８が周方向において互い違いに配置されているので、第１孔部群６の隣接する孔部５間に位置するリブ１６を介して第１円環部１０に伝わる圧入荷重を第２孔部群９の孔部８で吸収することができる。

また、第２孔部群９の各孔部８は、第１孔部群６の隣接する孔部５間に位置するリブ１６よりも周方向長さが長く、該リブ１６を挟んで隣接する孔部５の両方と周方向でオーバーラップしている。なお、延長線Ｌ１は、リブ１６の周方向中心位置を通る線であり、本実施形態では、各磁極部２０の周方向一端部又は周方向他端部とロータコア１の中心ＣＬとを通る線（ｑ軸）と一致する。第２孔部群９の各孔部８は、周方向中心位置で延長線Ｌ１と交差するように配置されている。

また、第３孔部群１２の各孔部１１は、第２孔部群９の隣接する孔部８間に形成されるリブ１７の延長線Ｌ２と交差するように配置されている。即ち、第２孔部群９の孔部８と第３孔部群１２の孔部１１が周方向において互い違いに配置されているので、第２孔部群９の隣接する孔部８間に位置するリブ１７を介して第２円環部１３に伝わる圧入荷重を第３孔部群１２の孔部１１で吸収することができる。

また、第３孔部群１２の各孔部１１は、第２孔部群９の隣接する孔部８間に位置するリブ１７よりも周方向長さが長く、該リブ１７を挟んで隣接する孔部８の両方と周方向でオーバーラップしている。なお、延長線Ｌ２は、リブ１７の周方向中心位置を通る線であり、本実施形態では、各磁極部２０の周方向中央部とロータコア１の中心ＣＬとを通る線（ｄ軸）と一致する。第３孔部群１２の各孔部１１は、周方向中心位置で延長線Ｌ２と交差するように配置されている。

また、第１孔部群６の複数の孔部５、第２孔部群９の複数の孔部８、及び第３孔部群１２の複数の孔部１１は、それぞれ周方向において等間隔に配置されている。これにより、各孔部群６、９、１２は、周方向全体に亘って圧入荷重を均等に受けることができる。

［孔部の形状］
図２に示すように、各孔部群６、９、１２の孔部５、８、１１は、周方向に長い長孔形状であり、周方向両端部を形成する端部壁５ａ、８ａ、１１ａと、径方向外側を形成する外周壁５ｂ、８ｂ、１１ｂと、径方向内側を形成する内周壁５ｃ、８ｃ、１１ｃと、を有する。なお、本実施形態の孔部５、８、１１は、円弧形状の端部壁５ａ、８ａ、１１ａと、直線形状の外周壁５ｂ、８ｂ、１１ｂと、を有するが、端部壁５ａ、８ａ、１１ａ及び外周壁５ｂ、８ｂ、１１ｂの形状は適宜変更することができる。

図３に示すように、第２孔部群９及び第３孔部群１２の孔部８、１１の内周壁８ｃ、１１ｃは、ロータコア１の中心ＣＬから等距離にある円弧Ａ２、Ａ３上に位置する第１円弧点８ｄ、１１ｄ及び第２円弧点８ｅ、１１ｅと、径方向において円弧Ａ２、Ａ３よりも外側に頂部８ｆ、１１ｆを有する凸部８ｇ、１１ｇと、を備える。第２孔部群９の孔部８の頂部８ｆは、周方向において第１孔部群６の隣接する孔部５間に位置し、第３孔部群１２の孔部１１の頂部１１ｆは、周方向において第２孔部群９の隣接する孔部８間に位置している。

第２孔部群９の各孔部８は、圧入荷重に対し、周方向において第１孔部群６の隣接する孔部５間に位置する凸部８ｇが径方向外側に引っ張られるように変形することにより、第１円環部１０における圧入応力を低減できる。これにより、ロータコア１の意図しない箇所で不均一な変形が生じることを抑制できる。

また、第３孔部群１２の各孔部１１は、圧入荷重に対し、周方向において第２孔部群９の隣接する孔部８間に位置する凸部１１ｇが径方向外側に引っ張られるように変形することにより、第２円環部１３における圧入応力を低減できる。

なお、第１孔部群６の各孔部５の内周壁５ｃはロータコア１の中心ＣＬから等距離にある円弧に沿って形成されるので、圧入荷重をしっかり受け止めることができる。

また、頂部８ｆは、周方向において第１孔部群６の隣接する孔部５間の中心（延長線Ｌ１上）に位置し、頂部１１ｆは、周方向において第２孔部群９の隣接する孔部８間の中心（延長線Ｌ２上）に位置している。このようにすると、凸部８ｇ、１１ｇがより効果的に圧入応力を緩和することができる。

また、第２孔部群９の複数の孔部８における、円弧Ａ２から頂部８ｆまでの距離Ｈ２は、全て等しく、第３孔部群１２の複数の孔部１１における、円弧Ａ３から頂部１１ｆまでの距離Ｈ３は、全て等しい。このようにすると、第２孔部群９の複数の孔部８における変形、第３孔部群１２の複数の孔部１１における変形、をそれぞれ均等にできる。

なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、ロータコア１は、径方向に２つの孔部群（第１孔部群６、第２孔部群９）があればよく、必ずしも第３孔部群１２は必要ではない。一方、径方向において第３孔部群１２よりも外側に、他の孔部群があってもよい。

また、各孔部群６、９、１２の孔部５、８、１１の数や形状は適宜変更することができる。孔部８、１１の内周壁８ｃ、１１ｃが凸部８ｇ、１１ｇを備える限り、外周壁８ｂ、１１ｂは延長線Ｌ１、Ｌ２に直交する平坦面でもよく、ロータコア１の中心ＣＬを中心とする円弧面でもよい。

また、リブ１６の延長線Ｌ１は、各磁極部２０の周方向一端部又は周方向他端部とロータコア１の中心ＣＬとを通る線（ｑ軸）と一致する必要はなく、リブ１７の延長線Ｌ２は、各磁極部２０の周方向中央部とロータコア１の中心ＣＬとを通る線（ｄ軸）と一致する必要はない。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１）ロータシャフト（ロータシャフト２）が圧入されるロータシャフト孔（ロータシャフト孔４）と、
径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部（孔部５）を有する第１孔部群（第１孔部群６）と、
前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第１孔部群との間に設けられたシャフト保持部（シャフト保持部７）と、
前記径方向において該第１孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部（孔部８）を有する第２孔部群（第２孔部群９）と、
前記径方向において前記第１孔部群と前記第２孔部群との間に設けられた第１円環部（第１円環部１０）と、
前記径方向において前記第２孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石（磁石３）が挿入される複数の磁石挿入孔（磁石挿入孔１４）を有する電磁部（電磁部１５）と、を備えた、ロータコア（ロータコア１）であって、
前記第２孔部群の各孔部は、前記第１孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブ（リブ１６）の延長線（延長線Ｌ１）と交差するように配置され、
前記第２孔部群の各孔部の内周壁（内周壁８ｃ）は、
前記ロータコアの中心（中心ＣＬ）から等距離にある円弧（円弧Ａ２）上に位置する第１円弧点（第１円弧点８ｄ）及び第２円弧点（第２円弧点８ｅ）と、
前記径方向において前記円弧よりも外側に頂部（頂部８ｆ）を有する凸部（凸部８ｇ）と、を備え、
前記頂部は、周方向において前記第１孔部群の隣接する前記孔部間に位置する、ロータコア。

（１）によれば、第２孔部群の各孔部は、第１孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブの延長線と交差するように配置されている、即ち、第１孔部群の孔部と第２孔部群の孔部が周方向において互い違いに配置されているので、第１孔部群の隣接する孔部間に位置するリブを介して第１円環部に伝わる圧入荷重（締付荷重）を第２孔部群の孔部で吸収することができる。
また、第２孔部群の各孔部の内周壁は、ロータコアの中心から等距離にある円弧上に位置する第１円弧点及び第２円弧点と、径方向において円弧よりも外側に頂部を有する凸部と、を備え、頂部は、周方向において第１孔部群の隣接する孔部間に位置するので、ロータシャフトの圧入荷重に対し凸部が変形することにより、第１円環部における圧入応力を低減できる。これにより、ロータコアの意図しない箇所で不均一な変形（圧入変形）が生じることを抑制できる。また、凸部の変形により応力集中を緩和することができるので、ロータシャフトの締付荷重を下げる必要はなく、遠心力によってロータシャフト孔が広がって締め代が減少するのを抑制できる。

（２）（１）に記載のロータコアであって、
前記頂部は、周方向において前記第１孔部群の隣接する前記孔部間の中心に位置する、ロータコア。

（２）によれば、頂部が、周方向において第１孔部群の隣接する孔部間の中心に位置することで、凸部がより効果的に圧入応力を緩和することができる。

（３）（１）又は（２）に記載のロータコアであって、
前記第２孔部群の前記複数の孔部における、前記円弧から前記頂部までの距離（距離Ｈ２）は、全て等しい、ロータコア。

（３）によれば、第２孔部群の複数の孔部における、円弧から頂部までの距離は、全て等しいので、第２孔部群の複数の孔部における変形を均等にできる。

（４）（３）に記載のロータコアであって、
前記第２孔部群の前記複数の孔部は、前記周方向において等間隔に配置され、
前記第１孔部群の前記複数の孔部は、前記周方向において等間隔に配置されている、ロータコア。

（４）によれば、第２孔部群の複数の孔部、及び第１孔部群の複数の孔部は、それぞれ周方向において等間隔に配置されているので、周方向全体に亘って圧入荷重を均等に受けることができる。

（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載のロータコアであって、
前記ロータコアは、
前記径方向において前記第２孔部群の外側且つ前記電磁部の内側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部（孔部１１）を有する第３孔部群（第３孔部群１２）と、
前記径方向において前記第２孔部群と前記第３孔部群との間に設けられた第２円環部（第２円環部１３）と、をさらに備え、
前記第３孔部群の各孔部は、前記第２孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブ（リブ１７）の延長線（延長線Ｌ２）と交差するように配置され、
前記第３孔部群の各孔部の内周壁（内周壁１１ｃ）は、
前記ロータコアの中心から等距離にある円弧（円弧Ａ３）上に位置する第１円弧点（第１円弧点１１ｄ）及び第２円弧点（第２円弧点１１ｅ）と、
前記径方向において前記円弧よりも外側に頂部（頂部１１ｆ）を有する凸部（凸部１１ｇ）と、を備える、ロータコア。

（５）によれば、第３孔部群の各孔部は、第３孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブの延長線と交差するように配置されている、即ち、第２孔部群の孔部と第３孔部群の孔部が周方向において互い違いに配置されているので、第２孔部群の隣接する孔部間に位置するリブを介して第２円環部に伝わる圧入荷重を第３孔部群の孔部で吸収することができる。
また、第３孔部群の各孔部の内周壁は、ロータコアの中心から等距離にある円弧上に位置する第１円弧点及び第２円弧点と、径方向において円弧よりも外側に頂部を有する凸部と、を備えるので、ロータシャフトの圧入荷重に対し、第２円環部における圧入応力を低減できる。

（６）（３）に記載のロータコアであって、
前記第３孔部群の各孔部の前記頂部は、前記周方向において前記第２孔部群の隣接する前記孔部間に位置する、ロータコア。

（６）によれば、第３孔部群の各孔部の頂部が、周方向において第２孔部群の隣接する孔部間の中心に位置することで、凸部がより効果的に圧入応力を緩和することができる。

１ロータコア
２ロータシャフト
３磁石
４ロータシャフト孔
５孔部
６第１孔部群
７シャフト保持部
８孔部
８ｃ内周壁
８ｄ第１円弧点
８ｅ第２円弧点
８ｆ頂部
８ｇ凸部
９第２孔部群
１０第１円環部
１１孔部
１１ｃ内周壁
１１ｄ第１円弧点
１１ｅ第２円弧点
１１ｆ頂部
１１ｇ凸部
１２第３孔部群
１３第２円環部
１４磁石挿入孔
１５電磁部
１６リブ
１７リブ
Ａ２、Ａ３円弧
Ｈ２、Ｈ３距離
Ｌ１、Ｌ２延長線
ＣＬロータコアの中心

Claims

ロータシャフトが圧入されるロータシャフト孔と、
径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第１孔部群と、
前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第１孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
前記径方向において該第１孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第２孔部群と、
前記径方向において前記第１孔部群と前記第２孔部群との間に設けられた第１円環部と、
前記径方向において前記第２孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
前記第２孔部群の各孔部は、前記第１孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの延長線と交差するように配置され、
前記第２孔部群の各孔部の内周壁は、
前記ロータコアの中心から等距離にある円弧上に位置する第１円弧点及び第２円弧点と、
前記径方向において前記円弧よりも外側に頂部を有する凸部と、を備え、
前記頂部は、周方向において前記第１孔部群の隣接する前記孔部間に位置する、ロータコア。
請求項１に記載のロータコアであって、
前記頂部は、周方向において前記第１孔部群の隣接する前記孔部間の中心に位置する、ロータコア。
請求項１又は２に記載のロータコアであって、
前記第２孔部群の前記複数の孔部における、前記円弧から前記頂部までの距離は、全て等しい、ロータコア。
請求項３に記載のロータコアであって、
前記第２孔部群の前記複数の孔部は、前記周方向において等間隔に配置され、
前記第１孔部群の前記複数の孔部は、前記周方向において等間隔に配置されている、ロータコア。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータコアであって、
前記ロータコアは、
前記径方向において前記第２孔部群の外側且つ前記電磁部の内側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第３孔部群と、
前記径方向において前記第２孔部群と前記第３孔部群との間に設けられた第２円環部と、をさらに備え、
前記第３孔部群の各孔部は、前記第２孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの延長線と交差するように配置され、
前記第３孔部群の各孔部の内周壁は、
前記ロータコアの中心から等距離にある円弧上に位置する第１円弧点及び第２円弧点と、
前記径方向において前記円弧よりも外側に頂部を有する凸部と、を備える、ロータコア。
請求項５に記載のロータコアであって、
前記第３孔部群の各孔部の前記頂部は、前記周方向において前記第２孔部群の隣接する前記孔部間に位置する、ロータコア。