JP2007135371A - 回転電機のロータ - Google Patents

Abstract

【課題】バランス機能を有し、かつ小型化された回転電機のロータを提供する。
【解決手段】回転電機１００のロータ１０は内径が異なる第一および第二電磁鋼板２１，２２を有するロータコア２と、ロータコア２が嵌め合わせられるロータシャフト１と、ロータコア２の端面２８に設けられたエンドプレート５８と、ロータシャフト１に係合してエンドプレート５８を保持し、エンドプレートよりも比重が大きいかしめプレート６１とを備え、かしめプレート６１はバランス機能を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機のロータに関し、より特定的には内径が異なる第一および第二電磁鋼板により構成されるロータコアを有する回転電機のロータに関するものである。

従来、回転電機は、たとえば特開２００５−１０２４６０号公報（特許文献１）、特開２００４−４８９２５号公報（特許文献２）および特開２００４−３２９４３号公報（特許文献３）に開示されている。
特開２００５−１０２４６０号公報 特開２００４−４８９２５号公報 特開２００４−３２９４３号公報

特許文献１では、形状の異なる複数種類の磁性鋼板が積層された異型コアについて開示されている。

特許文献２では、シャフトとロータとをシャフトに設けた溝と固定用部材とを用いて固定する技術が開示されている。

特許文献３では、シャフトに設けたキー溝を用いてシャフトとロータとを嵌合する技術が開示されている。

内径の異なる複数種類の電磁鋼板を用いた場合には、磁性鋼板を抑え、磁気回路を規定するためにアルミニウム合金のエンドプレートが用いられる。アルミニウムのエンドプレートは低比重であるためにバランス機能を持たせることができないか、またはバランス機能を持たせた場合にはエンドプレートを大型化する必要があるという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、小型化が可能でかつバランス機能を有する回転電機のロータを提供することを目的とする。

この発明に従った回転電機のロータは、内径が異なる第一および第二電磁鋼板を有するロータコアと、ロータコアが嵌め合わせられるロータシャフトと、ロータコアの端面に設けられたエンドプレートと、ロータシャフトに係合してエンドプレートを保持し、エンドプレートよりも比重が大きい保持部材とを備え、保持部材はバランス機能を有する。

このように構成された回転電機のロータでは、比重が大きい保持部材がバランス機能を有するため、エンドプレートにバランス機能を設けることなく、小型化が可能で、かつ回転電機のロータのバランス機能を実現することができる。

より好ましくは、保持部材は円周方向に回転しないようにロータシャフトに係合する。

この発明に従えば、小型化が可能で、かつバランス機能を有する回転電機のロータを提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った回転電機の断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った回転電機１００は、回転軸８を中心に回転するロータ１０と、ロータ１０の外周に設けられたステータ２０とを有する。

ロータ１０は、回転軸８に沿って延びるロータシャフト１と、ロータシャフト１の外周面に嵌合したロータコア２とを有する。ロータシャフト１の外周面にはキー溝１１が長手方向に延びている。ロータシャフト１は中空形状で示されているが、これに限られるものではなく、ロータシャフト１の中身が詰まった、いわゆる中実形状とされていてもよい。

ロータコア２は第一電磁鋼板２１と第二電磁鋼板２２とを有する。第一電磁鋼板２１の内径は第二電磁鋼板２２の内径よりも小さい。第一電磁鋼板２１には軽量化のための孔２３が設けられている。なお、この孔２３は必ずしも設けられていなくてもよい。

第一電磁鋼板２１の凸部２６がキー溝１１に嵌まり合っており、凸部２６がキー溝１１に噛合うことで第一電磁鋼板２１とロータシャフト１との間でのトルクの伝達が行なわれる。

ロータコア２の外周面１２３はステータ２０に向かい合っている。第二電磁鋼板２２は第一電磁鋼板２１と接触するように設けられている。ロータコア２内部には永久磁石が埋込まれており、この永久磁石と接触するようにマグネットエンドプレート５１が配置される。

ロータシャフト１にはフランジ部材３０が嵌め合わせられている。フランジ部材３０は凸部４３を有し、凸部４３がキー溝１１に嵌まり合っている。フランジ部材３０の断面はクランク状に折り曲がっており、内周端面３１、外周端面３２および内周端面３１と外周端面３２とを繋ぐラジアル端面３３とを有する。第一電磁鋼板２１と第二電磁鋼板２２との境界部分が段差部分６０であり、この部分に段差が存在する。

ステータ２０はステータコア２５を有しステータコア２５にはコイルが巻付けられており、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を構成している。

ロータコア２の端面２８にはエンドプレート５８が接触しており、エンドプレート５８は、かしめプレート６１により押圧されている。これにより、第一および第二電磁鋼板２１，２２が保持されている。

図２は、図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図２を参照して、フランジ部材３０のラジアル端面３３には、軸方向に延びるキー溝４１が設けられている。キー溝４１には第二電磁鋼板２２の凸部２７が嵌まり合っている。第一電磁鋼板２１および第二電磁鋼板２２は内周面１２１，１２２を有し、回転軸８から内周面１２１までの距離Ｒ１（第一電磁鋼板２１の内径Ｒ１）は、回転軸８から内周面１２２までの距離Ｒ２（第二電磁鋼板２２の内径Ｒ２）よりも小さい。

小径電磁鋼板である第一電磁鋼板２１および大径電磁鋼板である第二電磁鋼板２２で構成される異型のロータコア２では段差部分６０が存在する。

図３は、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図３を参照して、かしめプレート６１のキー溝用凸部６２がキー溝１１に嵌合している。このように、長手方向に延びるキー溝１１にキー溝用凸部６２を当てることで、円周方向の回転が防止できる。これによりロータ１０の回転時のバランスを保つことができる。すなわち、ロータ１０のアンバランスの修正はかしめプレート６１で行なわれる。かしめプレート６１の重量配分を適切に設定することによりロータ１０の重量バランスを調整する。本発明では、一旦アンバランス修正をした後にキー溝用凸部６２により、かしめプレート６１の円周方向の回転を防止することができるためバランスが崩れることがない。

図４は、この発明に従ったかしめプレートの平面図である。図４を参照して、かしめプレート６１は円板形状であり、かつリング状（環状）である。リング状のかしめプレート６１の中央部には孔が開いており、かつ内周部にはキー溝用凸部６２および円周溝用凸部６３が各々設けられる。キー溝用凸部６２はかしめプレート６１が円周方向に回転することを防ぎ、円周溝用凸部６３はかしめプレート６１が軸方向へ移動するのを防ぐ。キー溝用凸部６２および円周溝用凸部６３の個数（分割数）は特に問われることはない。円周溝用凸部６３はできるだけ円周溝の多くの部分に係合するように構成される。

かしめプレート６１のキー溝用凸部６２および円周溝用凸部６３は、予め曲げられていてもよい。また、キー溝１１および円周溝１２に係合した後にキー溝用凸部６２および円周溝用凸部６３が曲げられていもよい。かしめプレート６１は、鉄合金などの、エンドプレート５８を構成するアルミニウム合金よりも比重の大きい物質で構成される。かしめプレート６１のキー溝用凸部６２および円周溝用凸部６３には大きな力が加わるため、かしめプレート６１はエンドプレート５８よりも強度の大きい材料で構成されることが好ましい。

図５は、この発明の実施の形態１に従ったロータシャフトとフランジ部材の斜視図である。図５を参照して、ロータシャフト１は軸方向（長手方向）に延びるキー溝１１と、キー溝１１と直交するように延びる円周溝１２とを有する。この図４では、キー溝１１は１本のみ示されているが、これに限られるものではなく、複数本のキー溝１１がロータシャフト１の外周面に設けられていてもよい。

ロータシャフト１にはフランジ部材３０が嵌め合わせられている。フランジ部材３０は、凸部４３を有し、凸部４３がキー溝１１に嵌まり合うことでフランジ部材３０からロータシャフト１へのトルクの伝達を可能としている。円板状のフランジ部材３０を半径方向に延びる内周端面３１と、半径方向と直交する方向に延びるラジアル端面３３と、ラジアル端面３３に連なり半径方向に延びる外周端面３２とを有する。ラジアル端面３３にはキー溝４１が設けられている。

図６は、この発明に従ったかしめプレートが取付けられたロータシャフトの斜視図である。図６を参照して、かしめプレート６１のキー溝用凸部６２がキー溝１１に嵌め合わせられ、円周溝用凸部６３が円周溝１２に嵌め合わせられている。キー溝用凸部６２がキー溝１１に嵌め合わせられることにより、かしめプレート６１の円周方向の移動（回転）を防ぐことができる。円周溝用凸部６３が円周溝１２に嵌め合わせられることにより、かしめプレート６１の軸方向の移動を防ぐことができる。

すなわち、この発明に従った回転電機１００のロータ１０は、内径が異なる第一および第二電磁鋼板２１，２２を有するロータコア２と、ロータコア２が嵌め合わせられるロータシャフト１と、ロータコア２の端面２８に設けられたエンドプレート５８と、ロータシャフト１に係合してエンドプレート５８を保持し、エンドプレート５８よりも比重が大きい保持部材としてのかしめプレート６１とを備え、かしめプレート６１はバランス機能を有する。かしめプレート６１は円周方向に回転しないようにロータシャフト１に係合する。

このように構成された回転電機１００のロータ１０では、高比重のかしめプレート６１の重量配分を調整することにより、かしめプレート６１がバランス機能を有する。そのため、他の部分でバランス機能を持たせる必要がなく、小型化が可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、回転電機の分野で用いることができる。

この発明の実施の形態１に従った回転電機の断面図である。 図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態１に従ったかしめプレートの平面図である。 この発明の実施の形態１に従ったロータシャフトとフランジ部材の斜視図である。 この発明に従ったかしめプレートが取付けられたロータシャフトの斜視図である。

符号の説明

１ ロータシャフト、２ ロータコア、８ 回転軸、１０ ロータ、１１ キー溝、１２ 外周溝、２０ ステータ、２１ 第一電磁鋼板、２２ 第二電磁鋼板、２８ 端面、５８ エンドプレート、６１ かしめプレート、６２ キー溝用凸部、６３ 円周溝用凸部。

Claims (2)

1. 内径が異なる第一および第二電磁鋼板を有するロータコアと、
   前記ロータコアが嵌め合わせられるロータシャフトと、
   前記ロータコアの端面に設けられたエンドプレートと、
   前記ロータシャフトの係合して前記エンドプレートを保持し、前記エンドプレートよりも比重が大きい保持部材とを備え、
   前記保持部材はバランス機能を有する、回転電機のロータ。
2. 前記保持部材は、円周方向に回転しないように前記ロータシャフトに係合する、請求項１に記載の回転電機のロータ。

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