JP2007068243A - かご型回転子 - Google Patents
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Abstract
【課題】少ない部品点数で製造が容易なかご型回転子を提供すること。
【解決手段】
複数のスロット９１ｂを有するロータ鉄心９１と、ロータ鉄心９１の両端に配置された導電性の一対のエンドリング９２と、各エンドリング９２からロータ鉄心の軸方向に延設された複数のバー９２ｂと、各エンドリング９２のバー９２ｂの間に形成され、ロータ鉄心のスロットに軸方向において対向する長孔９２ｃとを備え、バー９２ｂを、エンドリングの長孔９２ｃとロータ鉄心のスロット９１ｂとに嵌合一体化した。
【選択図】図２
【解決手段】
複数のスロット９１ｂを有するロータ鉄心９１と、ロータ鉄心９１の両端に配置された導電性の一対のエンドリング９２と、各エンドリング９２からロータ鉄心の軸方向に延設された複数のバー９２ｂと、各エンドリング９２のバー９２ｂの間に形成され、ロータ鉄心のスロットに軸方向において対向する長孔９２ｃとを備え、バー９２ｂを、エンドリングの長孔９２ｃとロータ鉄心のスロット９１ｂとに嵌合一体化した。
【選択図】図２
Description
本発明は組立式のかご型回転子に関する。
従来のかご型回転子としては、ロータ鉄心を型に固持し、ロータ鉄心のスロットに導体を鋳造あるいは鍛造により充填しつつエンドリングと一体成形するもの（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、あるいは、ロータ鉄心に多数の導体バーとエンドリングとを組付け、要所を溶接あるいはろう付けなどで接合する組立式のかご型回転子（例えば、特許文献３、特許文献４参照）が知られている。
しかし、かご型回転子を鋳造により製造する場合には、鋳造時の空気の巻き込みや内部のガスなどによる鋳造欠陥の発生を回避することが困難である。また、鍛造により導体を充填する場合には、ロータ鉄心を固持するための大きな型が必要となり、製造設備の大型化を招く。これに対し、溶接あるいはろう付けにてエンドリングと導体バーとを接合する組立式のかご型回転子では上記のような問題は生じない。
ところが、組立式のかご型回転子では、一対のエンドリングと多数の導体バーが必要となり、溶接またはろう付けの箇所が多くなって製造工程が繁雑になる。
特開２００５−１２９０７号公報
特開平９−９５９２号公報
特開２００３−２８９６５５号公報
特開平８−２９４２５６号公報
本発明は、少ない部品点数で構成し、製造が容易なかご型回転子を提供することを課題とする。
上記した課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、複数のスロットを有するロータ鉄心と、前記ロータ鉄心の両端に配置された導電性の一対のエンドリングと、前記エンドリングの各々から前記ロータ鉄心の軸方向に延設された複数のバーと、前記各エンドリングの前記バーの間に形成され、前記ロータ鉄心の前記スロットに前記軸方向において対向する長孔とを備え、前記バーを、前記エンドリングの前記長孔と前記ロータ鉄心の前記スロットとに嵌合一体化したことである。
第２の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記一対のエンドリングを同一形状にしたことである。
前記一対のエンドリングを同一形状にしたことである。
第３の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記長孔を前記エンドリングの半径方向の外方あるいは内方に開口させたことである。
前記長孔を前記エンドリングの半径方向の外方あるいは内方に開口させたことである。
第４の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記ロータ鉄心を、その軸方向に磁性体の薄板を多数積層して構成したことである。
前記ロータ鉄心を、その軸方向に磁性体の薄板を多数積層して構成したことである。
第５の技術的手段は、第１の技術的手段に係るかご型回転子を磁力駆動式ウォータポンプに用いたことである。
請求項1の発明によれば、一対のエンドリングの各々からロータ鉄心の軸方向に延設された複数のバーと、各エンドリングのバーの間に形成されロータ鉄心のスロットに軸方向において対向する長孔とを備え、バーをエンドリングの長孔とロータ鉄心の前記スロットとに嵌合一体化したので、少ない部品点数で製造が容易なかご型回転子を提供することができる。
請求項２の発明によれば、一対のエンドリングは同一形状としたことにより、部品の種類を減らすことができる。
請求項３の発明によれば、長孔はエンドリングの半径方向の外方あるいは内方のいずれか一方に開口したことにより、誘導電流を効率よく利用することができる。
請求項４の発明によれば、ロータ鉄心は、磁性体の薄板を多数積層してなることにより、誘導電流により効果的に磁力を発生することができる。
請求項５の発明によれば、磁力駆動式ウォータポンプに用いられることにより、少ない部品点数で磁力駆動式ウォータポンプを提供することができる。
本発明に係るかご型回転子を磁力駆動式ウォータポンプに適用した実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１はウォータポンプ（磁力駆動式ポンプ）１００の断面図である。ウォータポンプ１００は、図示しない締結手段により、エンジンブロック（例えば、タイミングチェーンケース等であってもよい）１１０に固定されている。
ウォータポンプ（磁力駆動式ポンプ）１００は、主にエンジンブロック１１０に形成される凹部１１０ａを蓋してポンプ室８を画成するプレート２と、ポンプ室８の内部で回転自在に保持され、回転によりポンプ室８内で冷却水（流体）に流れを生じさせるインペラ１１と、インペラ１１を回転駆動する駆動機構５０と、駆動機構５０を内包するボディ３から構成される。
プレート２はエンジンブロック１１０に図示しない締結手段により、シール部材（例えば、Ｏリング等であってもよい）１２０を介して液密的に固定されている。ボディ３には、シャフト４がベアリング１を介して回転自在に保持されている。シャフト４の一端にはプーリシート１３０が固定されてエンジンからの回転駆動力が伝達され、他端には永久磁石５が固定されるブラケット６が一体的に設けられるマグネットドライブ７が形成されている。マグネットドライブ７は、ボディ３と、ポンプ室８とボディ室１２とを分離する隔壁１０との間に回転可能に配置されている。永久磁石５は、周方向で分割されてＮ極とＳ極とが互い違いに設けられたものである。隔壁１０はプレート２にＯリング（例えば、ガスケット等であってもよい）１４０を介して液密的に固定されている。
回転子９は磁性体の薄板を多数積層したロータ鉄心９１と、一対の導電性のエンドリング９２とからなり、隔壁１０を介してマグネットドライブ７に対向するように配置されている。回転子９は、永久磁石５の回転により発生した誘導電流を動力源として回転する導電体からなる。
ロータ鉄心９１は中心に形成された貫通孔９１ａで回転部材１４の一端に固定され、回転部材１４の他端側にはインペラ１１が固定されている。回転部材１４は、プレート２に設けられた水中軸受け１５を介してシャフト１３により回転自在に支承されている。回転子９と永久磁石５から駆動機構５０が構成される。
ここで回転子９について、図２、図３に基づいてさらに詳しく説明する。
回転子９は、複数のスロット９１ｂを有するロータ鉄心９１と、一対の導電性のエンドリング９２とで構成している。
ロータ鉄心９１は磁性体の薄板を多数積層してなり、放射状に偶数個（本実施形態では２６個）のスロット９１ｂが軸方向に形成された円筒形をしている。エンドリング９２は導電性の金属（例えば、銅、アルミなど）で、中心に孔９２ａが形成された円板形状をなし、一方の面には多数（本実施形態では１３個）のバー９２ｂと長孔９２ｃが互い違いに形成されている。バー９２ｂは軸方向に対し直角方向の断面が長孔９２ｃの形状と同一で、スロット９１ｂに挿入可能な位置にエンドリング９２から一体で形成されている。長孔９２ｃはロータ鉄心９１のスロット９１ｂと同一形状で、エンドリング９２の半径方向の外方に開口している。エンドリング９２はロータ鉄心９１を介して対向する位置に配置され、一方のエンドリング９２のバー９２ｂは他方のエンドリング９２の長孔９２ａに挿入される。なお、バー９２ｂの軸方向長さは、ロータ鉄心９１の軸方向長さとエンドリング９２の厚さとを加えた値より長く形成しているので、突出部をプレス加工などの押圧荷重でかしめることによりロータ鉄心９１と簡単に一体化することができる。
さらに、プレス加工の利点として、押圧荷重によりスロット９１ｂ内のバー９２ｂが太くなることにより、スロット９１ｂの内面に密着するので誘導電流が大きくなり、伝達トルクが大きくなるという効果をも得られる。
つぎに本実施形態の作用について説明する。
シャフト４がエンジンからの回転駆動力によりプーリシート１３０を介して回転させられると、シャフト４に一体の永久磁石５が回転させられる。永久磁石５の回転に伴い、隔壁１０を介して永久磁石５に対向する回転子９に誘導電流が発生する。回転子９の誘導電流と永久磁石５の磁束により、回転子９が永久磁石５の回転方向と同一方向に回転させられる。つまり、誘導カップリング（駆動機構５０）として機能する。回転子９の回転に伴い回転子９と一体の回転部材１４が回転させられ、回転部材１４と一体のインペラ１１が回転してポンプ室８内で冷却水に流れを生じさせる。
このとき、誘導電流による回転トルクの伝達は、永久磁石５と回転子９とのすべり（回転差）が許容されるため、永久磁石５が回転しているにも拘わらず回転子９の回転が停止するという脱調状態は発生しない。このため、永久磁石５の磁力は必要以上の磁力を持つ必要がなく、小型又は低磁力のものでよい。また、すべり（回転差）により、低回転域では、車室用ヒータ装置の性能向上のため大流量の冷却水を送水でき、高回転域では必要以上の冷却水の送水が防止され駆動力の損失が防止される。
なお、本実施形態においては、回転子９を構成するロータ鉄心９１の長孔９２ｃがエンドリング９２の半径方向の外方に開口している場合について述べてきたが、エンドリング９２の半径方向の内方に開口している場合、あるいはエンドリング９２の半径方向に開口していない場合についても同様な効果を有することは言うまでもない。
５・・・永久磁石
７・・・マグネットドライブ
８・・・ポンプ室
９・・・回転子
１０・・・隔壁
１１・・・インペラ
１２・・・ボディ室
９１・・・ロータ鉄心
９２・・・エンドリング
１００・・・ウォータポンプ（磁力駆動式ポンプ）
７・・・マグネットドライブ
８・・・ポンプ室
９・・・回転子
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１１・・・インペラ
１２・・・ボディ室
９１・・・ロータ鉄心
９２・・・エンドリング
１００・・・ウォータポンプ（磁力駆動式ポンプ）
Claims (5)
- 複数のスロットを有するロータ鉄心と、
前記ロータ鉄心の両端に配置された導電性の一対のエンドリングと、
前記エンドリングの各々から前記ロータ鉄心の軸方向に延設された複数のバーと、
前記各エンドリングの前記バーの間に形成され、前記ロータ鉄心の前記スロットに前記軸方向において対向する長孔とを備え、
前記バーは、前記エンドリングの前記長孔と前記ロータ鉄心の前記スロットとに嵌合一体化してなるかご型回転子。 - 請求項１において、
前記一対のエンドリングは同一形状であるかご型回転子。 - 請求項１において、
前記長孔は前記エンドリングの半径方向の外方あるいは内方に開口しているかご型回転子。 - 請求項１において、
前記ロータ鉄心は、その軸方向に磁性体の薄板を多数積層してなるかご型回転子。 - 請求項１において、
磁力駆動式ウォータポンプに用いられるかご型回転子。
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