JP2005168128A - 回転電機用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータコアが径方向に偏位せず、ロータシャフトに対しスリップしないようにする。
【解決手段】 ロータシャフト１０Ａの外周にロータコア２０Ａが固定されてなる電動機用ロータ１Ａにおいて、ロータコア２０Ａは、複数に分割されたコア片２２を結合部２３を介して連続的に繋いでなる連結コア部材２１を結合部２３で屈曲することによりコア片２２を円環状に配列して構成されており、ロータシャフト１０Ａの外周部とロータコア２０Ａの内周部は、ロータコア２０Ａの内周部に設けられロータコア２０Ａの内周面２７に開口する第１の嵌合凹部２６と、ロータシャフト１０Ａの外周部に第１の嵌合凹部２６に対向して設けられロータシャフト１０Ａの外周面１２に開口する第２の嵌合凹部１１と、これら第１および第２の嵌合凹部２６，１１に嵌合する締結キー８０Ａとからなる嵌合装置によって連結されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動機や発電機等の回転電機に用いられるロータに関するものである。

一般に、電動機や発電機等の回転電機に用いられるロータは、ロータシャフトの外周にロータコアを固定して構成されている。
近年、ロータコアの歩留まりを高めるために、組み立て前の状態ではロータコアが複数のロータコア片に分割されていて、このロータコア片を連結することによって円環状に組み立てるようにした分割型のロータコアが考えられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２０００−２２４７９０号公報 特開２００３−９４７７号公報

しかしながら、従来の分割型のロータコアにおいては、ロータシャフトとロータコアをロータシャフトに単に圧入して取り付けるだけであった。そのため、ロータシャフトとロータコアの相対位置精度が不安定であった。
また、ロータシャフトとロータコアの連結を保持するのは、圧入によって接触面に生じる摩擦力だけであり、しかも、ロータコアはロータコア片同士の連結のみで保形されているため、ロータを高速回転した時にロータコアに大きな遠心力が作用するとロータコア片が径方向外側に偏位する虞があり、ロータコアの保形性に問題がある。
また、ロータの回転時にはロータコアに遠心力が作用するので、ロータシャフトとロータコアの接触面に作用する前記摩擦力が低下するが、このときにロータシャフトの入力トルクが変動すると、ロータコアがその慣性力によりロータシャフトに対してスリップする場合がある。

そこで、この発明は、ロータシャフトとロータコアとの位置決めが容易にでき、ロータコアの保形性を向上させることができ、ロータシャフトとロータコアの間にスリップが発生しないようにした回転電機用ロータを提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ロータシャフト（例えば、後述する実施例におけるロータシャフト１０Ａ）の外周にロータコア（例えば、後述する実施例におけるロータコア２０Ａ）が固定されてなる回転電機用ロータ（例えば、後述する実施例におけるロータ１Ａ）において、前記ロータコアは、複数に分割されたコア片（例えば、後述する実施例におけるコア片２２）を結合部（例えば、後述する実施例における結合部２３）を介して連続的に繋いでなる連結コア部材（例えば、後述する実施例における連結コア部材２１）を前記結合部で屈曲することにより前記コア片を円環状に配列して構成されており、前記ロータシャフトの外周部と前記ロータコアの内周部は、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結する嵌合装置（例えば、後述する実施例における嵌合凹部１１，２６、締結キー８０Ａ）によって嵌合固定されていることを特徴とする。
このように構成することにより、連結コア部材を非円環状の状態で素材から切り出すことができ、その後、連結コア部材の結合部を屈曲するだけでロータコアを簡単に形成することができる。また、嵌合装置によりロータシャフトとロータコアの位置決めが容易にできる。しかも、ロータシャフトとロータコアは嵌合装置によって径方向および周方向に移動不能に連結されているので、ロータの回転時にロータコアがロータシャフトに対して径方向および周方向に変位するのを防止することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記嵌合装置は、前記ロータコアの内周部に設けられ該ロータコアの内周面（例えば、後述する実施例における内周面２７）に開口する第１の嵌合凹部（例えば、後述する実施例における嵌合凹部２６）と、前記ロータシャフトの外周部に前記第１の嵌合凹部に対向して設けられ該ロータシャフトの外周面（例えば、後述する実施例における外周面１２）に開口する第２の嵌合凹部（例えば、後述する実施例における嵌合凹部１１）と、これら第１および第２の嵌合凹部に嵌合する締結キー（例えば、後述する実施例における締結キー８０Ａ）とからなり、前記第１および第２の嵌合凹部の開口端（例えば、後述する実施例における開口端１３，２８）の幅がそれぞれの嵌合凹部内部の周方向最大幅よりも小さいことを特徴とする。
このように構成することにより、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結することができる。また、締結キーを用いているので、ロータシャフトやロータコアの一部分に応力が集中するのを防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記ロータコアは、前記結合部よりも径方向外側に該結合部を底部とする溝（例えば、後述する実施例における溝２５）を有することを特徴とする。
このように構成することにより、ロータの回転時の磁束の短絡が防止できるので高回転時の磁石発熱を防止することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記コア片の側面（例えば、後述する実施例における側面２４ｂ）には、前記結合部の径方向内側に変形吸収用凹部（例えば、後述する実施例における変形吸収用凹部３０）が設けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、結合部を屈曲したときの変形を変形吸収用凹部で吸収することができる。

請求項５に係る発明は、ロータシャフト（例えば、後述する実施例におけるロータシャフト１０Ｂ）の外周にロータコア（例えば、後述する実施例におけるロータコア２０Ｂ）が固定されてなる回転電機用ロータ（例えば、後述する実施例におけるロータ１Ｂ）において、前記ロータコアは、複数に分割された分割コア部材（例えば、後述する実施例における分割コア部材４０，４０ａ）を円環状に配列して構成されており、前記分割コア部材は、周方向一方の分割面（例えば、後述する実施例における分割面４３，４３ａ）に周方向に突出する係合突部（例えば、後述する実施例における係合突部４４，４４ａ）を備え、周方向他方の分割面（例えば、後述する実施例における分割面４５，４５ａ）に係合凹部（例えば、後述する実施例における係合凹部４６，４６ａ）を備えていて、分割コア部材は前記係合突部を隣接する分割コア部材の前記係合凹部に係合することにより連結され、前記ロータシャフトの外周部と前記ロータコアの内周部は、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結する嵌合装置（例えば、後述する実施例における嵌合凹部１５，４７，４７ａ、嵌合突部１８、締結キー８０Ｂ）によって嵌合固定されていることを特徴とする。
このように構成することにより、非円環状の分割コア部材を素材から切り出すことができ、その後、分割コア部材を順次連結するだけで円環状のロータコアを簡単に形成することができる。また、嵌合装置によりロータシャフトとロータコアの位置決めが容易にできる。しかも、ロータシャフトとロータコアは嵌合装置によって径方向および周方向に移動不能に連結されているので、ロータの回転時にロータコアがロータシャフトに対して径方向および周方向に変位するのを防止することができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の発明において、前記嵌合装置は、前記ロータコアの内周部に設けられ該ロータコアの内周面（例えば、後述する実施例における内周面４２）に開口する第１の嵌合凹部（例えば、後述する実施例における嵌合凹部４７，４７ａ）と、前記ロータシャフトの外周部に前記第１の嵌合凹部に対向して設けられ該ロータシャフトの外周面（例えば、後述する実施例における外周面１６）に開口する第２の嵌合凹部（例えば、後述する実施例における嵌合凹部１５，１５ａ）と、これら第１および第２の嵌合凹部に嵌合する締結キー（例えば、後述する実施例における締結キー８０Ｂ）とからなり、前記第１および第２の嵌合凹部の開口端（例えば、後述する実施例における開口端１７，４８）の幅がそれぞれの嵌合凹部内部の周方向最大幅よりも小さいことを特徴とする。
このように構成することにより、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結することができる。また、締結キーを用いているので、ロータシャフトやロータコアの一部分に応力集中するのを防止することができる。

請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６に記載の発明において、前記分割コア部材は複数の磁極を有することを特徴とする。
このように構成することにより、分割コア部材の歩留まりを高めることができる。また、分割コア部材の数を減らすことができ、組み立て性が向上する。

請求項８に係る発明は、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記嵌合装置は、磁極の中心線上であって前記ロータシャフトの直径方向上に位置することを特徴とする。
このように構成することにより、嵌合装置が磁路を侵害するのを防止することができる。

請求項９に係る発明は、請求項２または請求項６に記載の発明において、前記ロータシャフトが停止している状態において前記締結キーに引っ張り応力が加わるように該締結キーが取り付けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、ロータの回転時にロータコアに作用する遠心力を前記引っ張り応力によって相殺することができる。

請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の発明において、駆動源として内燃機関（例えば、後述する実施例における内燃機関２）と電動機（例えば、後述する実施例における電動機３）を備えこれら内燃機関と電動機の少なくとも一方の動力を駆動力として車輪（例えば、後述する実施例における駆動輪５）に伝達し走行可能なハイブリッド車両の前記電動機に用いられることを特徴とする。
このように構成することにより、ロータが高速回転するハイブリッド車両の電動機における信頼性が向上する。

請求項１に係る発明によれば、連結コア部材を非円環状の状態で素材から切り出せるので、歩留まりが向上する。また、連結コア部材の結合部を屈曲するだけでロータコアを簡単に形成することができる。また、嵌合装置によってロータシャフトとロータコアを連結しているので、両者の位置決めが容易にできる。しかも、ロータシャフトとロータコアは嵌合装置によって径方向および周方向に移動不能に連結されているので、ロータの回転時にロータコアがロータシャフトに対して径方向に変位するのを防止することができてロータコアの保形性が向上し、また、ロータの回転時にロータコアがロータシャフトに対して周方向に変位するのを防止することができて、ロータシャフトとロータコアの間にスリップが生じるのを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結することができる。また、締結キーを用いているので、ロータシャフトやロータコアの一部分に応力集中するのを防止することができる。
請求項３に係る発明によれば、ロータの回転時の磁束の短絡が防止できるので高回転時の磁石発熱を防止することができる。
請求項４に係る発明によれば、連結コア部材の結合部を屈曲したときの変形を変形吸収用凹部で吸収することができるので、連結コア部材を環状に成形し易くなる。

請求項５に係る発明によれば、非円環状の分割コア部材を素材から切り出せるので、歩留まりが向上する。また、分割コア部材を順次連結するだけで円環状のロータコアを簡単に形成することができる。また、嵌合装置によってロータシャフトとロータコアを連結しているので、両者の位置決めが容易にできる。しかも、ロータシャフトとロータコアは嵌合装置によって径方向および周方向に移動不能に連結されているので、ロータの回転時にロータコアがロータシャフトに対して径方向に変位するのを防止することができてロータコアの保形性が向上し、また、ロータの回転時にロータコアがロータシャフトに対して周方向に変位するのを防止することができて、ロータシャフトとロータコアの間にスリップが生じるのを防止することができる。

請求項６に係る発明によれば、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結することができる。また、締結キーを用いているので、ロータシャフトやロータコアの一部分に応力が集中するのを防止することができる。
請求項７に係る発明によれば、分割コア部材の歩留まりを高めることができる。また、分割コア部材の数を減らすことができ、組み立て性が向上する。
請求項８に係る発明によれば、嵌合装置が磁路を侵害するのを防止することができるので、回転電機の性能を高く維持することができる。

請求項９に係る発明によれば、ロータの回転時にロータコアに作用する遠心力を予め締結キーに作用させておいた引っ張り応力によって相殺することができるので、ロータコアの内周面をロータシャフトの外周面に確実に密接させることができ、ロータコアの保形性をより高めることができる。
請求項１０に係る発明によれば、ロータが高速回転するハイブリッド車両の電動機における信頼性が向上する。

以下、この発明に係る回転電機用ロータの実施例を図１から図９の図面を参照して説明する。

初めに、この発明に係る回転電機用ロータの実施例１を図１から図４の図面を参照して説明する。
実施例１の回転電機用ロータ（以下、ロータと略す）１Ａは、ハイブリッド車両の駆動用電動機に用いられている。図４を参照してハイブリッド車両の駆動系の構成例を説明すると、ハイブリッド車両は駆動源として内燃機関２と電動機（回転電機）３を備え、内燃機関２の出力軸２ａおよびトランスミッション４の入力軸４ａが電動機３のロータ１Ａに連結されている。内燃機関２と電動機３の駆動力はトランスミッション４を介して駆動輪（車輪）５に伝達され、内燃機関２と電動機３の少なくとも一方の動力を駆動力としてハイブリッド車両は走行する。また、このハイブリッド車両は、減速時に駆動輪５側から電動機３側に駆動力が伝達されると、電動機３は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして図示しない蓄電装置に回収する。
なお、電動機３は、ロータ１Ａを回転可能に支持するハウジング６と、ハウジング６に固定されロータ１Ａの外側に対向配置されたステータ７を備えている。

図１は電動機３のロータ１Ａの正面図であり、ロータ１Ａは、ロータシャフト１０Ａと、ロータシャフト１０Ａの外周に配置されたロータコア２０Ａと、ロータシャフト１０Ａとロータコア２０Ａを連結固定する締結キー８０Ａと、ロータコア２０Ａに装着された永久磁石片９０Ａと、を備えている。
ロータシャフト１０Ａは略円筒状をなし、ハウジング６に回転可能に支持されており、ロータシャフト１０Ａの外周部には周方向等間隔に複数（この実施例１では１５個）の嵌合凹部（第２の嵌合凹部）１１が設けられている。嵌合凹部１１はロータシャフト１０Ａの外周面１２に開口しており、内部が開口端１３よりも周方向に幅広の円弧形状に形成されている。すなわち、嵌合凹部１１の開口端１３の幅は嵌合凹部１１の内部の周方向最大幅よりも小さく設定されている。

ロータコア２０Ａは、電磁鋼板からなる円環状の連結コア部材２１を多数積層して構成されており、積層された連結コア部材２１はかしめ部３１をかしめることによって一体化されている。
詳述すると、連結コア部材２１は、多数（この実施例１では１５個）のコア片２２が、コア片２２における側面の中間部に設けられた結合部２３を介して連続的に繋がれて構成されている。コア片２２の内周面はロータコア２０Ａの内周面２７を構成し、ロータシャフト１０Ａの外周面１２に密接している。
コア片２２において結合部２３よりも径方向外側に位置する側面２４ａは隣接するコア片２２の対応する側面２４ａから離間して位置しており、隣接するコア片２２，２２の側面２４ａ，２４ａ間には結合部２３を底部とするＶ字形の溝２５が形成されている。

一方、コア片２２において結合部２３よりも径方向内側に位置する側面２４ｂは、隣接するコア片２２の対応する側面２４ｂに密接しており、コア片２２においてこの側面２４ｂよりもさらに径方向内側に位置する側面２４ｃは、隣接するコア片２２の対応する側面２４ｃから離間して位置していて、隣接するコア片２２，２２の側面２４ｃ，２４ｃ間には嵌合凹部（第１の嵌合凹部）２６が形成されている。したがって、嵌合凹部２６はコア片２２の数（この実施例１では１５個）と同数だけ存在する。嵌合凹部２６はロータコア２０Ａの内周面２７に開口しており、内部が開口端２８よりも幅広の円弧形状に形成されていて、ロータシャフト１０Ａの嵌合凹部１１とほぼ同一形状、同一寸法に形成されている。すなわち、嵌合凹部２６はロータコア２０Ａの内周部における隣り合うコア片２２，２２の側面２４ｃ，２４ｃ間に形成されており、嵌合凹部２６の開口端２８の幅は嵌合凹部２６の内部の周方向最大幅よりも小さく設定されている。
各コア片２２には結合部２３よりも径方向外側の領域に長方形の磁石収容孔２９が設けられている。

そして、ロータシャフト１０Ａの嵌合凹部１１とロータコア２０Ａの嵌合凹部２６とが対向して配置されており、対向する嵌合凹部１１，２６毎に締結キー８０Ａが圧入されている。締結キー８０Ａは嵌合凹部１１，２６を連結した形状をなしており、中央にくびれを有するだるま型あるいは瓢箪型になっている。この締結キー８０Ａは、嵌合凹部１１，２６に圧入した時に、嵌合凹部１１，２６の全周面に密着し、且つ、締結キー８０Ａにロータ１Ａの径方向へ所定の大きさの引っ張り応力が加わるように取り付けられている。したがって、ロータ１Ａが停止している状態において、締結キー８０Ａには径方向に引っ張り応力（以下、初期引っ張り応力という）が加わることとなる。また、締結キー８０Ａがくびれを有するだるま型をしているので、嵌合凹部１１，２６との接触面積を大きくでき、ロータ１Ａの回転時にロータコア２０Ａに作用する遠心力に基づく応力を広く分散させることができ、一部分に応力集中するのを防止することができる。
各コア片２２の磁石収容孔２９はコア片２２を積層した状態で軸方向に一致しており、その磁石収容孔２９に板状の永久磁石片９０Ａが挿入されている。

このように、ロータ１Ａとして組み立てられた状態では円環状をなす連結コア部材２１であるが、組み立て前の形態は円環状ではない。詳述すると、連結コア部材２１は電磁鋼板からなる素材を打ち抜き加工などして形成されたものであり、図２に示すように、電磁鋼板から加工された直後の連結コア部材２１はコア片２２が円環状に配列されておらず、ほぼ直線的に整列している。このようにコア片２２が直線的に整列している連結コア部材２１を、各結合部２３で屈曲し、隣接するコア片２２の側面２４ｂ，２４ｂ同士を密接させることによって、図１に示すようにコア片２２が円環状に配列された連結コア部材２１が容易に形成される。このようにすることで、連結コア部材２１の歩留まりを高めることができ、さらに、打ち抜き用の金型が簡単な形状にできて金型費を低減することができるので、ロータ１Ａのコストダウンを図ることができる。
ここで、結合部２３を屈曲したときの変形を吸収し、側面２４ｂ，２４ｂを正しく突き合わせてコア片２２を正しく円環状に接続するために、図３に示すように、側面２４ｂにおいて結合部２３に連なる部分（すなわち、結合部２３の径方向内側）には変形吸収用凹部３０が設けられている。図３に示す態様では、変形吸収用凹部３０を丸形にしているが、多角形であってもよい。

このように構成された電動機３のロータ１Ａにおいては、ロータシャフト１０Ａとロータコア２０Ａとを締結キー８０Ａによって連結しているので、両者の周方向相対位置を常に一意的に決定することができ、位置決めが容易である。また、締結キー８０Ａを用いることで、ロータシャフト１０Ａやロータコア２０Ａの一部分に応力集中するのを防止することができる。
また、ロータシャフト１０Ａの入力側にトルク変動があっても、ロータシャフト１０Ａとロータコア２０Ａは締結キー８０Ａによって相対回転不能に連結されているので、ロータコア２０Ａがロータシャフト１０Ａに対してスリップすることがない。また、ロータシャフト１０Ａとロータコア２０Ａの間のトルク伝達を損失なく確実に行うことができる。

また、だるま型の締結キー８０Ａがロータシャフト１０Ａの嵌合凹部１１とロータコア２０Ａの嵌合凹部２６に嵌合し、且つ、締結キー８０Ａに初期引っ張り応力が加わっているので、ロータ１Ａが回転した時にロータコア２０Ａに遠心力が作用しても、初期引っ張り応力によって遠心力が相殺され、その結果、ロータコア２０Ａの内周面２７をロータシャフト１０Ａの外周面１２に確実に密接させることができ、ロータコア２０Ａを構成する連結コア部材２１のコア片２２が電動機３の常用回転域で径方向に変位するのを確実に防止することができる。したがって、ロータコア２０Ａの保形性が向上する。
さらに、ロータコア２０Ａは外周部に溝２５を有するので、ロータ１Ａが回転したときにロータコア２０Ａの磁束の短絡が防止できるので高回転時の永久磁石片９０Ａの発熱を防止することができる。
なお、この実施例１においては、ロータシャフト１０Ａの嵌合凹部１１とロータコア２０Ａの嵌合凹部２６と締結キー８０Ａは、ロータシャフト１０Ａとロータコア２０Ａを径方向および周方向に移動不能に連結する嵌合装置を構成する。

嵌合凹部１１，２６の形状は前述した例に限るものではなく、開口端の幅が嵌合凹部１１，２６の内部における周方向最大幅よりも小さければ、いかなる形状であってもよい。
また、前述した例では、ロータコア２０の嵌合凹部２６を、隣接するコア片２２，２２の側面２４ｃ，２４ｃ間に設けたが、各コア片２２の内周面の周方向中央部に設けてもよい。

次に、この発明に係る回転電機用ロータの実施例２を図５および図６の図面を参照して説明する。
実施例２におけるロータ１Ｂも実施例１の場合と同様にハイブリッド車両の電動機３のロータを構成する。
図５は実施例２におけるロータ１Ｂの正面図であり、ロータ１Ｂは、電動機３のハウジング６に回転可能に支持されるロータシャフト１０Ｂと、ロータシャフト１０Ｂの外周に配置されたロータコア２０Ｂと、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂを連結固定する締結キー８０Ｂと、ロータコア２０Ｂに装着された永久磁石片９０Ｂと、を備えている。
略円筒状のロータシャフト１０Ｂの外周部には、周方向等間隔に複数（この実施例２では１０個）の嵌合凹部（第２の嵌合凹部）１５が設けられている。嵌合凹部１５は半円よりも大きな切り欠き円形状をなし、その切り欠き側がロータシャフト１０Ｂの外周面１６に開口している。すなわち、嵌合凹部１５の開口端１７の幅は嵌合凹部１５の内部の周方向最大幅よりも小さく設定されている。

ロータコア２０Ｂは、電磁鋼板からなる分割コア部材４０を多数積層して一体化した複数（この実施例２では１０個）の分割コアユニット４１を、円環状に配列し連結して構成されている。
詳述すると、分割コア部材４０は電磁鋼板からなる素材を打ち抜き加工などして形成されたものであり、図６に示すように、略扇形をなしている。分割コア部材４０の内周面はロータコア２０Ｂの内周面４２を構成し、ロータシャフト１０Ｂの外周面１６に密接している。
分割コア部材４０における周方向一方の分割面４３の中間部には、周方向外側に突出する係合突部４４が設けられている。この係合突部４４は半円よりも大きな切り欠き円形状をなしている。また、分割コア部材４０における周方向他方の分割面４５の中間部には、係合突部４４とほぼ同一形状、同一寸法の係合凹部４６が設けられている。
分割コア部材４０における内周面の周方向中央には、ロータシャフト１０Ｂの嵌合凹部１５とほぼ同一形状、同一寸法の嵌合凹部（第１の嵌合凹部）４７が形成されている。すなわち、嵌合凹部４７は半円よりも大きな切り欠き円形状をなし、その切り欠き側が分割コア部材４０の内周面であるロータコア２０Ｂの内周面４２に開口しており、嵌合凹部４７の開口端４８の幅は嵌合凹部４７の内部の周方向最大幅よりも小さく設定されている。また、分割コア部材４０は円弧形の外周面５０の近傍に長方形の磁石収容孔４９が形成されている。

この分割コア部材４０をロータ１Ｂの軸心方向に多数積層し、嵌合凹部４７の近傍のかしめ部５５をかしめることによって分割コアユニット４１が形成され、さらに、この分割コアユニット４１を円環状に連結することによってロータコア２０Ｂが容易に形成される。そして、互いに隣接する２つの分割コアユニット４１，４１を連結する際に、一方の分割コアユニット４１における係合突部４４を他方の分割コアユニット４１における係合凹部４６に係合し、前記一方の分割コアユニット４１における分割面４３を前記他方の分割コアユニット４１における分割面４５に密接する。
このようにすることで、分割コア部材４０の歩留まりを高めることができ、さらに、打ち抜き用の金型が簡単な形状にできて金型費を低減することができるので、ロータ１Ｂのコストダウンを図ることができる。
このように分割コアユニット４１が円環状に連結された状態において、分割コア部材４０の分割面４３よりも径方向外側の側面５１は、隣接する分割コア部材４０の分割面４５よりも径方向外側の側面５２から離間して位置し、隣接する側面５１，５２間にはＶ字形の溝５３が形成される。

そして、ロータシャフト１０Ｂの嵌合凹部１５とロータコア２０Ｂの嵌合凹部４７とが対向して配置されており、対向する嵌合凹部１５，４７毎に締結キー８０Ｂが圧入されている。締結キー８０Ｂは嵌合凹部１５，４７を連結した形状をなしており、中央にくびれを有するだるま型あるいは瓢箪型になっている。この締結キー８０Ｂは、嵌合凹部１５，４７に圧入した時に締結キー８０Ｂにロータ１Ｂの径方向へ所定の大きさの引っ張り応力が加わるように取り付けられている。したがって、ロータ１Ｂが停止している状態において、締結キー８０Ｂには径方向に引っ張り応力（以下、初期引っ張り応力という）が加わることとなる。また、締結キー８０Ｂがくびれを有するだるま型をしているので、嵌合凹部１５，４７との接触面積を大きくでき、ロータ１Ｂの回転時にロータコア２０Ｂに作用する遠心力に基づく応力を広く分散させることができ、一部分に応力集中するのを防止することができる。
また、各分割コアユニット４１の磁石収容孔４９には板状の永久磁石片９０Ｂが挿入されている。

このように構成された電動機３のロータ１Ｂにおいては、分割コアユニット４１の係合突部４４を隣接する分割コアユニット４１の係合凹部４６に係合させているので、ロータコア２０Ｂを円環状の状態に確実に保持することができ、組み立て時などにおいてロータコア２０を取り扱い易くなる。
また、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂとを締結キー８０Ｂによって連結しているので、両者の周方向相対位置を常に一意的に決定することができ、位置決めが容易である。また、締結キー８０Ｂを用いることで、ロータシャフト１０Ｂやロータコア２０Ｂの一部分に応力集中するのを防止することができる。
また、ロータシャフト１０Ｂの入力側にトルク変動があっても、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂは締結キー８０Ｂによって相対回転不能に連結されているので、ロータコア２０Ｂがロータシャフト１０Ｂに対してスリップすることがない。また、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂの間のトルク伝達を損失なく確実に行うことができる。

また、だるま型の締結キー８０Ｂがロータシャフト１０Ｂの嵌合凹部１５とロータコア２０Ｂの嵌合凹部４７に嵌合し、且つ、締結キー８０Ｂに初期引っ張り応力が加わっているので、ロータ１Ｂが回転した時にロータコア２０Ｂに遠心力が作用しても、初期引っ張り応力によって遠心力が相殺され、その結果、ロータコア２０Ｂの内周面４２をロータシャフト１０Ｂの外周面１６に確実に密接させることができ、ロータコア２０Ｂを構成する分割コア部材４０が電動機３の常用回転域で径方向に変位するのを確実に防止することができる。したがって、ロータコア２０Ｂの保形性が向上する。
さらに、ロータコア２０Ｂは外周部に溝５３を有するので、ロータ１Ｂが回転したときにロータコア２０Ｂの磁束の短絡が防止できるので高回転時の永久磁石片９０Ｂの発熱を防止することができる。
なお、この実施例２においては、ロータシャフト１０Ｂの嵌合凹部１５とロータコア２０Ｂの嵌合凹部４７と締結キー８０Ｂは、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂを径方向および周方向に移動不能に連結する嵌合装置を構成する。
嵌合凹部１５，４７の形状は前述した例に限るものではなく、開口端の幅が嵌合凹部１５，４７の内部における周方向最大幅よりも小さければ、いかなる形状であってもよい。

また、このロータ１Ｂにおいては、かしめ部５５，および、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂとの結合部、すなわち嵌合凹部１５，４７および締結キー８０Ｂが、永久磁石片９０Ｂの磁極の中心線上であってロータシャフト１０Ｂの直径方向上に位置しているので、ロータコア２０Ｂのバックヨーク部５４における磁路を侵害することがない。したがって、バックヨーク部の径方向寸法を小さくでき、ロータ１Ｂの性能を低下させることなくロータ１Ｂの軽量化を図ることができる。なお、図５において、一点鎖線Ｐは磁極の中心を示し、破線Ｑは磁路を示している。

次に、実施例２の変形例を図７、図８を参照して説明する。前述した図５に示すロータ１Ｂは、ロータコア２０を１磁極毎に分割して分割コアユニット４１とした態様であるが、図７、図８に示すロータ１Ｂでは、ロータコア２０Ｂを複数の磁極（この例では３磁極）毎に分割し分割コアユニット４１ａとしている。
すなわち、図７に示すように、分割コアユニット４１ａを構成する分割コア部材４０ａは、前述した図６に示す分割コア部材４０の３個分を１つにまとめた形態に形成されており、分割コア部材４０ａの外周部に２つのＶ字形の溝５６が形成されるとともに、溝５６により区画された３つの領域にそれぞれ１つずつ永久磁石片９０Ｂ挿入用の磁石収容孔４９ａが設けられている。

分割コア部材４０ａは分割コア部材４０と同様に、分割コア部材４０ａにおける周方向一方の分割面４３ａの中間部に係合突部４４ａを有し、他方の分割面４５ａの中間部に係合凹部４６ａを有し、分割コア部材４０ａにおける内周面の周方向中央に嵌合凹部（第１の嵌合凹部）４７ａを有しており、係合突部４４ａを隣接する分割コアユニット４１の係合凹部４６ａに係合することにより分割コアユニット４１ａは環状に連結され、分割面４３ａが隣接する分割コア部材４０ａの分割面４５ａに密接し、分割面４３ａよりも径方向外側の側面５１ａと隣接する分割コア部材４０ａの分割面４５ａよりも径方向外側の側面５２ａとの間に、溝５６と同一形状、同一寸法のＶ字形の溝５３ａが形成される。
なお、積層された多数の分割コア部材４０ａを一体化するためのかしめ部５５ａは、周方向最外側の磁石収容孔４９ａに挿入される永久磁石片９０Ｂの磁極の中心線上に配置されている。
そして、分割コアユニット４１ａの嵌合凹部４７ａとこれに対向配置されたロータシャフト１０Ｂの嵌合凹部１５に締結キー８０Ｂが圧入されて、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂが連結される。係合突部４４ａ、係合凹部４６ａ、嵌合凹部４７ａの形状については、図５、図６に示すロータコア２０Ｂの場合と同じであるので説明を省略する。

この図７、図８に示されたロータ１Ｂにおいても、図５、図６に示されたロータ１Ｂと同様の作用・効果を得ることができる。
また、このロータ１Ｂにおいても、かしめ部５５ａ，および、嵌合凹部１５，４７ａおよび締結キー８０Ｂが、永久磁石片９０Ｂの磁極の中心Ｐ線上であってロータシャフト１０Ｂの直径方向上に位置しているので、ロータコア２０Ｂのバックヨーク部５４ａにおける磁路Ｑを侵害することがない。
このように複数の磁極毎に分割コア部材を形成すると、分割コア部材の歩留まりを高めることができる。また、１磁極毎に分割コア部材を形成するよりも、分割コア部材の数を減らすことができ、組み立て性が向上する。
なお、１つの分割コア部材に設ける磁極数は、ロータ１Ｂの磁極総数や、分割コア部材の歩留まり等を考慮して設定することができる。

さらに、実施例２の別の変形例を図９を参照して説明する。図９に示すロータ１Ｂの基本構成は前述した図７、図８に示すロータ１Ｂと同じであり、相違点は、図９に示すロータ１Ｂでは、締結キー８０Ｂの代わりに、ロータシャフト１０Ｂの外周面１６にロータコア２０Ｂの嵌合凹部４７ａに圧入される嵌合突部１８が設けられており、嵌合凹部４７ａと嵌合突部１８が楔形状をなしていることである。このロータコア２０Ｂにおいても、嵌合凹部４７ａは、ロータコア２０Ｂの内周面４２における開口端の幅が嵌合凹部４７ａの内部の周方向最大幅よりも小さく設定されていて、嵌合突部１８を嵌合凹部４７ａに圧入することにより、ロータシャフト１０Ｂとロータコア２０Ｂは周方向および径方向に相対移動不能に連結することができ、嵌合突部１８に初期引っ張り応力を加えることができる。
その他の構成については図７、図８に示すものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。

なお、このロータ１Ｂにおいては、ロータシャフト１０Ｂの嵌合突部１８とロータコア２０Ｂの嵌合凹部４７ａによって、ロータシャフト１０Ａとロータコア２０Ａを径方向および周方向に移動不能に連結する嵌合装置が構成される。
嵌合凹部４７ａの形状は前述した例に限るものではなく、開口端の幅が嵌合凹部４７ａａの内部における周方向最大幅よりも小さければ、いかなる形状であってもよい。

前述した各実施例では、締結キー８０Ａ，８０Ｂ、嵌合突部１８に初期引っ張り応力を加えるようにしているが、ロータコア１０Ａ，１０Ｂに作用する遠心力に対し、締結キー８０Ａ，８０Ｂや嵌合突部１８の引っ張り強度だけで対抗してロータコアの径方向偏位を阻止することができる場合には、初期引っ張り応力を加えなくてもよい。
また、前述した各実施例は本発明をＩＰＭモータのロータに適用しているが、ＳＰＭモータのロータに本発明を適用することも可能である。

この発明に係る回転電機用ロータの実施例１における正面図である。 前記実施例１のロータにおいて屈曲前の連結コア部材の一部を示す正面図である。 前記実施例１の連結コア部材における結合部周辺の拡大図である。 前記実施例１のロータを備えた電動機が搭載されたハイブリッド車両の駆動系の概略構成図である。 この発明に係る回転電機用ロータの実施例２における正面図である。 前記実施例２のロータに用いられる分割コア部材の正面図である。 前記実施例２の変形例における分割コア部材の正面図である。 前記実施例２の変形例におけるロータを部分的に示す正面図である。 前記実施例２の別の変形例におけるロータを部分的に示す正面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ ロータ（回転電機用ロータ）
２ 内燃機関
３ 電動機（回転電機）
５ 駆動輪（車輪）
１０Ａ，１０Ｂ ロータシャフト
１１，１５ 嵌合凹部（第２の嵌合凹部、嵌合装置）
１２，１６ 外周面
１３，１７ 開口端
１８ 嵌合突部（嵌合装置）
２０Ａ，２０Ｂ ロータコア
２１ 連結コア部材
２２ コア片
２３ 結合部
２４ｂ 側面
２５ 溝
２６ 嵌合凹部（第１の嵌合凹部、嵌合装置）
２７，４２ 内周面
２８ 開口端
３０ 変形吸収用凹部
４０，４０ａ 分割コア部材
４３，４３ａ 一方の分割面
４４，４４ａ 係合突部
４５，４５ａ 他方の分割面
４６，４６ａ 係合凹部
４７，４７ａ 嵌合凹部（第１の嵌合凹部、嵌合装置）
４８ 開口端
８０Ａ，８０Ｂ 締結キー

Claims (10)

1. ロータシャフトの外周にロータコアが固定されてなる回転電機用ロータにおいて、
   前記ロータコアは、複数に分割されたコア片を結合部を介して連続的に繋いでなる連結コア部材を前記結合部で屈曲することにより前記コア片を円環状に配列して構成されており、
   前記ロータシャフトの外周部と前記ロータコアの内周部は、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結する嵌合装置によって嵌合固定されていることを特徴とする回転電機用ロータ。
2. 前記嵌合装置は、前記ロータコアの内周部に設けられ該ロータコアの内周面に開口する第１の嵌合凹部と、前記ロータシャフトの外周部に前記第１の嵌合凹部に対向して設けられ該ロータシャフトの外周面に開口する第２の嵌合凹部と、これら第１および第２の嵌合凹部に嵌合する締結キーとからなり、前記第１および第２の嵌合凹部の開口端の幅がそれぞれの嵌合凹部内部の周方向最大幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用ロータ。
3. 前記ロータコアは、前記結合部よりも径方向外側に該結合部を底部とする溝を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
4. 前記コア片の側面には、前記結合部の径方向内側に変形吸収用凹部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
5. ロータシャフトの外周にロータコアが固定されてなる回転電機用ロータにおいて、
   前記ロータコアは、複数に分割された分割コア部材を円環状に配列して構成されており、
   前記分割コア部材は、周方向一方の分割面に周方向に突出する係合突部を備え、周方向他方の分割面に係合凹部を備えていて、分割コア部材は前記係合突部を隣接する分割コア部材の前記係合凹部に係合することにより連結され、
   前記ロータシャフトの外周部と前記ロータコアの内周部は、ロータシャフトとロータコアを径方向および周方向に移動不能に連結する嵌合装置によって嵌合固定されていることを特徴とする回転電機用ロータ。
6. 前記嵌合装置は、前記ロータコアの内周部に設けられ該ロータコアの内周面に開口する第１の嵌合凹部と、前記ロータシャフトの外周部に前記第１の嵌合凹部に対向して設けられ該ロータシャフトの外周面に開口する第２の嵌合凹部と、これら第１および第２の嵌合凹部に嵌合する締結キーとからなり、前記第１および第２の嵌合凹部の開口端の幅がそれぞれの嵌合凹部内部の周方向最大幅よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の回転電機用ロータ。
7. 前記分割コア部材は複数の磁極を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の回転電機用ロータ。
8. 前記嵌合装置は、磁極の中心線上であって前記ロータシャフトの直径方向上に位置することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機用ロータ。
9. 前記ロータシャフトが停止している状態において前記締結キーに引っ張り応力が加わるように該締結キーが取り付けられていることを特徴とする請求項２または請求項６に記載の回転電機用ロータ。
10. 駆動源として内燃機関と電動機を備えこれら内燃機関と電動機の少なくとも一方の動力を駆動力として車輪に伝達し走行可能なハイブリッド車両の前記電動機に用いられることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機用ロータ。
    

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