JP2012070585A - Rotor for rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータシャフトを貫通せしめて該ロータシャフトに固定されるロータコアと、該ロータコアの外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石と、それらの磁石を嵌合せしめる円筒部を有して前記ロータコアに固定される金属管とを備える回転電機用ロータに関する。 The present invention includes a rotor core that passes through a rotor shaft and is fixed to the rotor shaft, a plurality of magnets that are arranged at a plurality of positions at equal intervals in the circumferential direction of the outer periphery of the rotor core, and the magnets are fitted to each other The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine including a metal tube that has a caulking cylindrical portion and is fixed to the rotor core.
ロータの回転時の遠心力によって磁石がロータコアの外周から飛散しないようにするために、ロータコアの外周に配置される複数の磁石を嵌合せしめる円筒部を有する金属管が、ロータコアに固定されるようにしたものが、特許文献1で知られている。 In order to prevent the magnets from scattering from the outer periphery of the rotor core due to centrifugal force when the rotor rotates, a metal tube having a cylindrical portion into which a plurality of magnets arranged on the outer periphery of the rotor core are fitted is fixed to the rotor core. This is known from Patent Document 1.
上記特許文献1で開示されたものでは、金属管が備える円筒部の一端が半径方向内方に折り曲げ成形されることで、前記円筒部の一端から半径方向内方に張り出す鍔部が前記円筒部を一体に設けられており、ロータコアの一端に当接、固定された端板もしくはロータコアの一端に鍔部を当接係合せしめた状態の円筒部の他端を半径方向内方に折り曲げて、前記ロータコアの他端に当接、固定された他の端板にかしめ係合せしめることによって、円筒部の他端のかしめ時の加圧力が磁石に直接及ばないようにして、磁石の破損を抑制している。 In the one disclosed in Patent Document 1, one end of a cylindrical portion included in a metal tube is bent inward in the radial direction, so that a flange portion protruding radially inward from one end of the cylindrical portion is the cylinder. The other end of the cylindrical portion in a state in which the flange portion is in contact with and engaged with one end of the rotor core and the end of the rotor core is bent inward in the radial direction. The other end of the rotor core is brought into contact with and fixed to the other end plate by caulking, so that the applied pressure at the other end of the cylindrical portion does not directly reach the magnet, and the magnet is damaged. Suppressed.
しかるにかしめ時の加圧力が磁石に及ぶのを完全に無くすことは困難であり、かしめ力の大きさ、端板の厚み如何によっては磁石の破損が生じる虞がある。端板の厚みを増大すれば磁石破損の虞は減少するが、そうすればロータの大型化を招いてしまう。而して磁石破損がなくかつ金属管を確実に固定するには、最適なかしめ力の範囲をピンポイントで見出し、その範囲内での加工を維持する必要があり、煩雑な作業および厳しい加工条件が必要となる。 However, it is difficult to completely eliminate the pressure applied during caulking on the magnet, and the magnet may be damaged depending on the level of caulking force and the thickness of the end plate. Increasing the thickness of the end plate reduces the risk of magnet breakage, but doing so will increase the size of the rotor. Thus, in order to securely fix the metal tube without damage to the magnet, it is necessary to pinpoint the optimum caulking force range and maintain the machining within that range. Is required.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、磁石破損の虞が無いようにしつつ金属管を容易にロータコアに固定し得るようにした回転電機用ロータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotor for a rotating electrical machine in which a metal tube can be easily fixed to a rotor core while preventing the possibility of magnet breakage.
上記目的を達成するために、本発明は、ロータシャフトを貫通せしめて該ロータシャフトに固定されるロータコアと、該ロータコアの外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石と、それらの磁石を嵌合せしめる円筒部を有して前記ロータコアに固定される金属管とを備える回転電機用ロータにおいて、前記金属管は、前記円筒部の一端から半径方向内方側に張り出す鍔部を一体に有し、前記ロータコアの軸方向一端に近接、対向して前記ロータシャフトに圧入される端板と、前記ロータコアとの間に前記鍔部の先端部が挟持されることで前記金属管が前記ロータコアに固定されることを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rotor core that passes through a rotor shaft and is fixed to the rotor shaft, and a plurality of magnets that are arranged at a plurality of locations at equal intervals in the circumferential direction of the outer periphery of the rotor core. And a metal pipe having a cylindrical portion into which the magnets are fitted and fixed to the rotor core, the metal pipe extends radially inward from one end of the cylindrical portion. A flange part to be integrated is provided, and a tip part of the collar part is sandwiched between the rotor core and an end plate that is press-fitted into the rotor shaft so as to be close to and opposed to one end in the axial direction of the rotor core. A first feature is that the metal tube is fixed to the rotor core.
また本発明は、第1の特徴の構成に加えて、前記端板が磁性材から成ることを第2の特徴とする。 In addition to the configuration of the first feature, the present invention has a second feature that the end plate is made of a magnetic material.
さらに本発明は、第1または第2の特徴の構成に加えて、前記端板との間に前記ロータコアを挟む他の端板が前記ロータシャフトに圧入されることを第3の特徴とする。 Furthermore, the present invention has a third feature that, in addition to the configuration of the first or second feature, another end plate sandwiching the rotor core with the end plate is press-fitted into the rotor shaft.
本発明の第1の特徴によれば、ロータコアの軸方向一端に近接、対向してロータシャフトに圧入される端板と、ロータコアとの間に、金属管の円筒部の一端から半径方向内方に張り出す鍔部の先端部が挟持されるので、ロータコアの外周の磁石に、金属管をロータコアに固定するための力の一部が作用することがないようにして、金属管を容易にかつ確実にロータコアに固定することができる。 According to the first aspect of the present invention, a radially inward direction from one end of the cylindrical portion of the metal tube between the rotor core and an end plate that is press-fitted into the rotor shaft close to and opposite one end of the rotor core in the axial direction. Since the tip of the flange portion that projects over is clamped, a part of the force for fixing the metal tube to the rotor core does not act on the magnet on the outer periphery of the rotor core so that the metal tube can be easily and It can be securely fixed to the rotor core.
また本発明の第2の特徴によれば、端板が磁性材から成ることによって、磁石から出る磁束の一部が端板を介して短絡することになり、ロータの軸方向に磁束が漏れることが抑制され、回転電機に隣接した他の機器に漏れ磁束による影響が及ぶことを抑制することができる。 According to the second feature of the present invention, since the end plate is made of a magnetic material, a part of the magnetic flux emitted from the magnet is short-circuited through the end plate, and the magnetic flux leaks in the axial direction of the rotor. And the influence of leakage magnetic flux on other equipment adjacent to the rotating electrical machine can be suppressed.
さらに本発明の第3の特徴によれば、ロータコアがロータシャフトに圧入される2つの端板間に挟持されるので、ロータコアのロータシャフトからの抜け出しを確実に防止することができる。 Furthermore, according to the third feature of the present invention, since the rotor core is sandwiched between the two end plates press-fitted into the rotor shaft, it is possible to reliably prevent the rotor core from coming out of the rotor shaft.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図1〜図3を参照しながら説明すると、先ず図1において、回転電機であるブラシレスモータは、モータケース5で回転自在に支承されたロータシャフト8に設けられるロータ9と、該ロータ9を囲繞するようにして前記モータケース5に固定されるステータ10とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. First, in FIG. 1, a brushless motor, which is a rotating electrical machine, is a
前記モータケース5は、軸方向一端を開放するとともに端壁6aを軸方向他端に有して有底円筒状に形成されるケース主体6と、該ケース主体6の一端開口部を閉じるようにして前記ケース主体6に複数のねじ部材11…で締結される蓋部材7とで構成される。前記蓋部材7には第1支持孔12が設けられ、ケース主体6の前記端壁6aには第1支持孔12と同軸の第2支持孔13が設けられており、前記ロータシャフト8は第1および第2支持孔12,13を貫通する。しかも第1支持孔12の内周およびロータシャフト8の外周間には、第1ボールベアリング14と、第1ボールベアリング14よりも軸方向外方に配置される環状の第1シール部材15とが介装され、第2支持孔13の内周およびロータシャフト8の外周間には、第2ボールベアリング16が介設される。
The
前記ケース主体6の端壁6aには、カバー17が複数のねじ部材18…で締結される。前記カバー17および前記モータケース5間で前記ロータシャフト8にはレゾルバ20の一部を構成するレゾルバ用ロータ21が固定され、レゾルバ用ロータ21とともにレゾルバ20を構成するレゾルバ用ステータ22は、前記レゾルバ用ロータ21を囲繞してホルダ23に固定される。このホルダ23は前記端壁6aおよび前記カバー17間に挟持され、ホルダ23および端壁6a間には環状の第2シール部材24が介装され、前記ホルダ23および前記カバー17間には環状の第3シール部材25が介装される。
A
前記ブラシレスモータのステータ10は、複数の鋼板が積層されて成るとともに前記モータケース5のケース主体6に複数のボルト26…による締結によって固着されるステータコア27と、該ステータコア27に装着される合成樹脂製のボビン28と、Y結線で結ばれるようにして前記ボビン28に巻き掛けられるU相、V相およびW相のコイル29…とで構成される。
A
而してU相、V相およびW相のコイル29…は、前記ステータ10の周方向に等間隔をあけた位置で前記ボビン28に順次巻装されており、それらの各相のコイル29…に電力を供給するための給電ユニット30が、前記ケース主体6および前記蓋部材7間に挟持される。
Thus, the U-phase, V-phase, and W-
前記給電ユニット30は、U相、V相およびW相のコイル29…の一端側のコイル端末がそれぞれ個別的に接続されるU相用の導電部材31、V相用の導電部材32およびW相用の導電部材33と、U相、V相およびW相のコイル29…の他端側のコイル端末が共通に接続される中性点用の導電部材34と、それらの導電部材31〜34の一部を埋封せしめる樹脂製の被覆部材35とで構成されるものであり、前記各導電部材31〜34は金属製である。
The
前記給電ユニット30の被覆部材35および前記ケース主体6間には環状の第4シール部材36が介装され、前記給電ユニット30の被覆部材35および前記蓋部材7間には環状の第5シール部材37が介装される。
An annular
図2を併せて参照して、ロータ9は、ロータシャフト8を貫通せしめて該ロータシャフト8に固定されるロータコア38と、該ロータコア38の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所(この実施の形態では周方向に等間隔をあけた6箇所)に配置される複数の磁石39,39…と、それらの磁石39,39…をたとえば圧入等によって嵌合せしめる円筒部40aを有して前記ロータコア38に固定される金属管40とを備える。
Referring also to FIG. 2, the
前記ロータコア38は、複数の鋼板が積層されて成るものであり、このロータコア38の外周の周方向に等間隔をあけた6箇所には、軸方向に延びる凹部41,41…が形成され、前記磁石39,39…の一部はそれらの凹部41,41…に嵌合される。
The
図3を併せて参照して、前記金属管40は、前記円筒部40aの一端から半径方向内方側に張り出すとともに先端部を前記ロータコア38の軸方向一端面に当接せしめる鍔部40bを一体に有しており、その鍔部40bには、前記ロータシャフト8の軸線を含む縦断面では前記円筒部40aの一端から軸方向外方に膨らんだ曲面部分40baが設けられ、該曲面部分40baは、前記ロータコア38の軸方向一端面38aよりも軸方向外方に突出して形成される。
Referring also to FIG. 3, the
また前記ロータシャフト8の軸線に直交する平面に沿う平面部分40bbが、前記曲面部分40baに連なって前記鍔部40bの先端部に形成されており、その平面部分40bbが前記ロータコア38の軸方向一端面38aに当接する。
A plane portion 40bb extending along a plane orthogonal to the axis of the
前記ロータシャフト8には、前記ロータコア38の一端に近接、対向する第1端板42と、第1端板42との間に前記ロータコア38を挟む第2端板43とが圧入される。而して第1および第2端板42,43は、その中央部に短円筒部42a,43aを一体に有するようにして磁性材料によって形成されるものであり、短円筒部42a,43aにロータシャフト8が圧入される。
A
しかも第1端板42と、前記ロータコア38の軸方向一端面38aとの間に金属管40における鍔部40bの先端部すなわち平面部分40bbが挟持され、それによってロータコア38がロータシャフト8に固定される。
Moreover, the tip end portion of the
本発明の実施の形態の作用について説明すると、該ロータコア38の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石39,39…を嵌合せしめる円筒部40aを有する金属管40は、前記円筒部40aの一端から半径方向内方側に張り出す鍔部40bを一体に有し、前記ロータコア38の一端に近接、対向して前記ロータシャフトに圧入される第1端板42と、前記ロータコア38との間に前記鍔部40bの先端部が挟持されることで前記金属管40が前記ロータコア38に固定されるので、ロータコア38の外周の磁石39,39…に、金属管40をロータコア38に固定するための力の一部が作用することがないようにして、金属管40を容易にかつ確実にロータコア38に固定することができる。
The operation of the embodiment of the present invention will be described. A metal tube having a
また第1端板42が磁性材から成るので、磁石39,39…から出る磁束の一部が第1端板42を介して短絡することになり、ロータ9の軸方向に磁束が漏れることが抑制され、ブラシレスモータに隣接したレゾルバ20等の機器に漏れ磁束による影響が及ぶことを抑制することができる。
Further, since the
また第1端板42との間に前記ロータコア38を挟む第2端板43が前記ロータシャフト8に圧入されるので、ロータコア38がロータシャフト8に圧入される2つの端板42,43間に挟持されることになり、ロータコア38のロータシャフト8からの抜け出しを確実に防止することができる。
Since the
また金属管40の鍔部40bには、前記ロータシャフト8の軸線を含む縦断面では前記円筒部40aの一端から軸方向外方に膨らんだ曲面部分40baが設けられ、該曲面部分40baは、前記ロータコア38の軸方向一端面よりも軸方向外方に突出して形成されるので、ロータの回転時に磁石39,39…に作用する遠心力によって金属管40の円筒部40aおよび鍔部40bの連設部に作用する応力は、曲面部分40baの曲面形状によって大幅に緩和されることになり、従来のものに比べて金属管40の耐久性が向上し、ロータ9の高回転化が可能となる。また金属管40の薄肉化が可能となり、ロータ9の周囲のステータ10と、ロータコア38の外周に配設される磁石39,39…との間のエアギャップを小さく設定することができ、ブラシレスモータの出力トルク向上が可能となる。またロータ9の慣性モーメントを小さくすることができ、ロータ9の応答性向上が可能となる。
The
さらにロータシャフト8の軸線に直交する平面に沿う平面部分40bbが、前記曲面部分40baに連なって前記鍔部40bの先端部に形成され、該平面部分40bbが前記ロータコア38の軸方向一端面に当接するので、ロータコア38に対する金属管40の軸方向位置を精度よく定めることができる。
Further, a flat surface portion 40bb along a plane perpendicular to the axis of the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. Is possible.
8・・・ロータシャフト
9・・・ロータ
38・・・ロータコア
39・・・磁石
40・・・金属管
40a・・・円筒部
40b・・・鍔部
42,43・・・端板
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