JP2012147597A - ロータ用のコアプレート及び回転電機のロータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機のロータ用のコアプレートにおいて、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、コアプレートを積層する際の転積の有無を容易に明確に識別できるようにすることである。
【解決手段】コアプレート１０において、複数の窓部２４の１つに識別形状部３０が設けられ、他の１つに調整形状部４０が設けられる。識別形状部３０は、窓部２４の内径側の形状を一部切り欠いた凹部で、調整形状部４０は、窓部２４の内径側の形状を一部切り欠いた２つの凹部４１，４３で構成される。識別形状部３０と調整形状部４０は、中心点１２を通る軸に対し対称に配置される。調整形状部４０の切り欠かれる凹部の質量は、識別形状部３０の切り欠かれた凹部の質量と同じに設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータ用のコアプレート及び回転電機のロータに係り、特に、所定の形状に打ち抜かれ、互いに積層されることでロータコアを形成する際に転積が行われるロータ用のコアプレート及びそのコアプレートを用いる回転電機のロータに関する。

回転電機のステータコア、ロータコアは、電磁鋼板等の薄板を所定の形状に打ち抜き、打ち抜かれたコアプレートと呼ばれる単板を互いに積層して形成することができる。この場合に、薄板の幅方向の厚さの偏差を相殺するために、複数枚積層したところで、コアプレートを表裏反転または左右反転し、あるいは周方向に所定の角度で回転させて、次の積層を続ける転積が行われる。

例えば、特許文献１には、スイッチトリラクタンスモータとしての回転電機のロータとして、板状のコアプレートを数枚ずつ回転積層することが開示されている。この板状のコアプレートには、ロータ極を形成する突片が複数設けられ、突片のそれぞれには８種類の孔のうちの１種類が１つずつ形成されている。この８種類の孔は、コアプレートの回転方向、つまり周方向に少しずつずれた位置に形成されているので、コアプレートを回転積層することで、これらの孔がロータの軸方向に対し傾斜して連通する通気孔となり、ロータを空冷できると述べられている。

特許文献２には、回転電機のステータとして、鋼板打ち抜きにより形成され、組み合わせることで円環状に配列される分割鉄心部材を周方向に回転して積層する回転積層を用いてトルク脈動成分を相殺することが述べられている。ここでは、分割鉄心部材を円環状に配列したものを複数枚積層して積層体とし、この積層体単位で周方向に回転する回転積層が用いられる。これによって、各積層体の形状非対称性に起因するトルク脈動成分を相互に相殺できると述べられている。

特許文献３には、電動機用ステータコアとして、ティース単位で分割された分割コアを積層する際に、複数のだぼかしめ位置でかしめると、だぼかしめ位置の配置によっては、積層した分割コアの反りが生じることを指摘している。ここでは、複数のだぼかしめ位置のレイアウト重心位置が、分割コアの形状重心位置と一致させることが述べられている。

特許文献４には、圧縮機用電動機の回転子として、外周部に複数の突起を有する薄鉄板を積層したヨーク鉄心の突起の間に磁石を配置する構成において、バランス調整孔を設けるスペースが少なくなり、バランス調整が難しくなることを指摘している。ここでは、上記突起を積層される全部の薄鉄板に一様に設けるのではなく、一部の薄鉄板に突起を省略することで、その突起省略の組合せでバランス調整を行うことが開示されている。

特開２００９−３３８８６号公報 特開２００９−１３１０５０号公報 特開２００４−３１２９３３号公報 特開平５−３１６６７１号公報

このように、回転電機のステータ、ロータにおけるコアプレートの積層には転積が行なわれる。転積によって、ステータの場合には、左右方向の板厚偏差によって寸法偏差が生じることを抑制できる。ロータの場合は、回転するので、寸法偏差の抑制と共に、質量中心位置の偏差が生じることを抑制することの効果が重要である。質量中心位置は、いわゆる重心位置である。したがって、転積がしっかり行われたかをロータ製造工程で確認することが必要である。転積の有無の確認のために外形等に変更を加えると、ロータの質量中心位置の偏差が生じやすい。そこで、製造現場では、ロータの外周にペン等でマーキングすることが行われる。しかし、ペン等のマーキングは識別しにくい場合もあり、途中で滅失する恐れもある。

本発明の目的は、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、転積の有無を容易に明確に識別できるロータ用のコアプレート及びそのコアプレートを用いる回転電機のロータを提供することである。

本発明に係るロータ用のコアプレートは、所定の形状に打ち抜かれ、互いに積層されることでロータコアを形成するコアプレートであって、複数の枚数を積層した後に、周方向に１８０度を含む所定角度回転する回転積層を行なって次の積層を行なう転積について、転積を行ったか否かを識別するために用いられる転積識別マークとなる識別形状部と、識別形状部によってコアプレートの質量中心位置がコアプレートの回転中心位置とずれることを補償する調整形状部と、を有する。

また、本発明に係るロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、周方向に角度で１８０度回転する左右反転、あるいは表裏反転による左右反転によって次の積層が行なわれる転積を識別することが好ましい。

また、本発明に係るロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、ロータ軸用の中心軸穴の回転中心位置に対し相互に反対側に配置される１対のキー部の一方側のキー部の一部に設けられる凹凸形状部であり、調整形状部は、１対のキー部の他方側のキー部の一部に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部であることが好ましい。

また、本発明に係るロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、ロータ軸用の中心軸穴の内径形状の一部に設けられる凹凸形状部であり、調整形状部は、中心軸穴の内径形状の一部に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部であることが好ましい。

また、本発明に係るロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、ステータの磁極に対する磁気抵抗に影響を及ぼさない領域として予め設定される設定領域に設けられる凹凸形状部であり、調整形状部は、設定領域に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部であることが好ましい。

また、本発明に係るロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部と調整形状部は、共に、設定領域の内径側寄りに設けられることが好ましい。

また、本発明に係るロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部と調整形状部は、共に、設定領域の中で軽量化のために開けられた窓部の内径側の形状の一部にそれぞれ設けられることが好ましい。

また、本発明に係る回転電機のロータは、所定の形状に打ち抜かれたコアプレートを互いに積層されることで形成されるロータコアを備える回転電機のロータであって、コアプレートは、複数の枚数を積層した後に、周方向に１８０度を含む所定角度回転する回転積層を行なって次の積層を行なう転積について、転積を行ったか否かを識別するために用いられる転積識別マークとなる識別形状部と、識別形状部によってコアプレートの質量中心位置がコアプレートの回転中心位置とずれることを補償する調整形状部と、を有することを特徴とする。

上記構成により、ロータ用のコアプレートは、転積を行ったか否かを識別するために用いられる転積識別マークとなる識別形状部と、識別形状部によってコアプレートの質量中心位置がコアプレートの回転中心位置とずれることを補償する調整形状部とを有する。これにより、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、転積の有無を容易に明確に識別できる。

また、ロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、周方向に角度で１８０度回転する左右反転、あるいは表裏反転による左右反転によって次の積層が行なわれる転積を識別する。これにより、よく用いられる表裏反転または左右反転による転積の場合も、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、転積の有無を容易に明確に識別できる。

また、ロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、中心軸穴の１対のキー部の一方側のキー部の一部に設けられる凹凸形状部であり、調整形状部は、他方側のキー部の一部に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部である。これにより、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、転積の有無を容易に明確に識別できる。

また、ロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、ロータ軸用の中心軸穴の内径形状の一部に設けられる凹凸形状部であり、調整形状部は、中心軸穴の内径形状の一部に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部である。これにより、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、転積の有無を容易に明確に識別できる。

また、ロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部は、ステータの磁極に対する磁気抵抗に影響を及ぼさない領域として予め設定される設定領域に設けられる凹凸形状部であり、調整形状部は、設定領域に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部である。これにより、ロータの性能を損なわず、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、転積の有無を容易に明確に識別できる。

また、ロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部と調整形状部は、共に、設定領域の内径側寄りに設けられる。内径側の方が外径側に比べ、質量中心位置への影響が少ないので、ロータの質量中心位置の変更を伴うことなしに、転積の有無を容易に明確に識別できる。

また、ロータ用のコアプレートにおいて、識別形状部と調整形状部は、共に、設定領域の中で軽量化のために開けられた窓部の内径側の形状の一部にそれぞれ設けられる。これにより、ロータの質量中心位置の変更を伴わずに、転積の有無を容易に明確に識別できる。

本発明に係る実施の形態のコアプレートの平面図である。 本発明に係る実施の形態のロータコアである。 本発明に係る実施の形態のコアプレートの他の例を説明する図である。 本発明に係る実施の形態のコアプレートのさらに他の例を説明する図である。 本発明に係る実施の形態のコアプレートの別の例を説明する図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、コアプレートとして、電磁鋼板を材料とする場合を説明するが、鉄心片を打ち抜き積層するために用いられる帯材であればよい。例えば、電磁鋼板以外のコア用薄板の帯材でもよく、アモルファス帯材であってもよい。

以下では、コアプレートとして、永久磁石を挿入する挿入孔を有する埋め込み磁石型ロータに用いられるものを説明するが、永久磁石を外周表面に配置する表面磁石型ロータに用いられるコアプレートでもよく、永久磁石を用いずに突極部を有するリラクタンス型ロータに用いられるコアプレートでもよい。また、以下では、軽量化のための窓部を有するコアプレートを説明するが、小型のロータ用のように、軽量化のための窓部を有しないものであってもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、コアプレート１０の平面形状を示す図である。このコアプレート１０は、車両搭載用の回転電機におけるロータのロータコアに用いられる単板である。すなわち、このコアプレート１０を複数枚積層してロータコアが形成され、そのロータコアがロータ軸に取り付けられて回転電機のロータとなる。コアプレート１０は、電磁鋼板の帯材から図１に示される所定の形状に打ち抜かれたものである。コアプレート１０は、打ち抜かれると、適当なダボカシメによって、他のコアプレート１０と順次重ねられ、積層が行なわれる。

ここで、積層の際に、いわゆる転積が行われる。転積は、複数の枚数を積層した後に、周方向に１８０度を含む所定角度回転する回転積層を行なって次の積層を行なうことである。周方向に１８０度回転すると左右反転となる。また、表裏を反転させても左右反転と同じことができる。以下では、転積として、左右反転または表裏反転を行うものとして説明を続ける。

コアプレート１０は、薄板円板で、その中心点１２は、ロータに組み上げられたときのロータ軸の回転中心位置である。中心軸穴１４は、ロータ軸が通る穴である。中心軸穴１４の回転中心位置に対し相互に反対側に配置される１対のキー部１６，１８は、ロータ軸にロータを取り付け固定するために用いられる溝部である。

コアプレート１０の外径側に配置される複数の磁石挿入孔２０は、ロータの軸方向に沿って永久磁石を埋め込む際に、永久磁石が挿入される孔である。それぞれの磁石挿入孔２０は、ここに挿入される永久磁石の外形よりも大きい孔形状を有する。１つの理由は接着材を入れるための余裕であり、他の理由は、埋め込み磁石型ロータの性能向上のための磁気抵抗設計からくるものである。

コアプレート１０の内径側に配置される複数の窓部２４は、ロータの軽量化のために開けられた穴である。窓部２４は、埋め込み磁石型ロータの性能向上のための磁気抵抗設計において、磁気抵抗に影響を及ぼさないとして設定される特定領域２２の内側であって、中心軸穴１４との間の領域に開けられる。

次に説明する識別形状部３０と調整形状部４０を除いて、中心軸穴１４、一対のキー部１６，１８、複数の磁石挿入孔２０、複数の窓部２４は、図１に示すＡ−Ｂ軸に対し軸対称、Ｃ−Ｄ軸に対し軸対称に配置される。したがって、識別形状部３０と調整形状部４０に関することを除けば、コアプレート１０の形状重心位置は、中心点１２に一致している。ここで、コアプレート１０の板厚が一様であれば、中心点１２は、コアプレート１０の質量中心位置となる。

実際には、コアプレート１０の板厚は一様でないが、コアプレート１０を積層する際に転積が行われるので、ロータの質量中心位置は中心点１２の位置に近づき、理想的には一致する。そこで、以下では、識別形状部３０と調整形状部４０に関することを除けば、中心点１２の位置がコアプレート１０の質量中心位置として、説明を続ける。

識別形状部３０は、コアプレート１０が積層されたときに、転積を行ったか否かを識別するために用いられる転積識別マークとなるものである。具体的には、複数の窓部２４の中の１つについて、その内径側の形状に設けられた凹凸形状部が転積識別マークとして用いられる。図１に識別形状部３０の拡大図が示されているが、窓部２４の内径側形状の一部が凹形状に切り欠かれ、これにより部分的な凹凸形状となっている。

調整形状部４０は、識別形状部３０によってコアプレート１０の質量中心位置がコアプレート１０の中心点１２の位置であるロータ軸の回転中心位置とずれることを補償するものである。具体的には、複数の窓部２４の中の１つについて、その内径側の形状に凹凸部が設けられる。図１に識別形状部３０の拡大図が示されているが、窓部２４の内径側形状の一部の２か所が凹形状に切り欠かれ、２つの凹部４１，４３が形成される。これにより、窓部２４の内径側が、部分的な凹凸形状となっている。

この調整形状部４０において切り欠かれる２か所の質量が、識別形状部３０において切り欠かれた１か所の質量と同じになるように設定される。このように設定することで、識別形状部３０と調整形状部４０に関することを含んで、コアプレート１０の質量中心位置が中心点１２の位置と一致させることができる。

調整形状部４０において切り欠かれる部分の質量が、識別形状部３０において切り欠かれた部分の質量と同じにする方法は、様々に存在する。１８０度転積、つまり左右反転の転積を識別するには、識別形状部３０と調整形状部４０とを、中心点１２を通る軸に対し対称配置とし、識別形状部３０の形状と調整形状部４０の形状が相互に相違することがよい。つまり、識別形状部３０の形状と調整形状部４０の形状が、中心点１２を通る軸に対し、非対称であることがよい。

図１の例は、識別形状部３０の１つの凹部の中心位置と、調整形状部４０の２か所の凹部４１，４３の間の中心位置が、共にＡ−Ｂ軸上にくるように配置したものである。これ以外の配置方法でも、調整形状部４０において切り欠かれる部分の質量が、識別形状部３０において切り欠かれた部分の質量と同じとなるものであれば構わない。

図２は、複数のコアプレート１０を用いたロータコア１００の様子を示す図である。ここでは、複数のコアプレート１０を積層して積層体６０を形成し、そこでコアプレート１０を左右反転あるいは表裏反転して積層を続けて積層体６２を積み上げてロータコア１００としている。左右反転あるいは表裏反転したことは、ロータコア１００の上面図と底面図で、Ａ−Ｂ軸の方向が左右反転となっていることから分かる。ここで、ロータコア１００の上面から底面に向かって、識別形状部３０の部分を見ると、積層体６２を構成するコアプレート１０の領域は連通した穴となっている。それより下部の積層体６０は識別形状部３０と異なる調整形状部４０の部分となるので、識別形状部３０の連通穴はそこで中断する。

このように、識別形状部３０の形状と調整形状部４０の形状が、中心点１２を通る軸に対し、非対称とすることで、転積の有無が容易に判断できる。すなわち、識別形状部３０がロータコア１００の上面から底面まで貫通穴となっているときは、転積が行われていない。貫通穴となっていないときは、転積が行われている。

上記では、特定領域２２の内側で、内径側に識別形状部と調整形状部４０とを配置するものとして説明した。この配置方法に含まれるものであるが、図１とは異なる方法について図３から図５を用いて説明する。なお、図３から図４においては、磁石挿入孔２０、窓部２４が図示されていないが、これらを設けなくてもよく、勿論これらを設けるものとしてもよい。

図３に示されるコアプレート７０においては、１対のキー部１６，１８の形状の端部に、識別形状部７２と調整形状部７４が設けられる。識別形状部７２は、１対のキー部の内の一方側のキー部１６の端部の一部に設けられる凹凸形状部である。調整形状部７４は、他方側のキー部１８の端部の一部に設けられ、識別形状部７２の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部である。具体的には、識別形状部７２は、一方側のキー部１６の端部のところが一部切欠かれて凹部とされ、調整形状部７４は、他方側のキー部１８の端部のところが一部切欠かれて凹部とされる。調整形状部７４の切欠かれる凹部の質量は、識別形状部７２の切欠かれた凹部の質量と同じとなるように設定される。

図４に示されるコアプレート８０においては、１対のキー部１６，１８の形状の部分に、識別形状部８２と調整形状部８４が設けられる。識別形状部８２は、１対のキー部の内の一方側のキー部１６の一部に設けられる凹凸形状部である。調整形状部８４は、他方側のキー部１８の一部に設けられ、識別形状部８２の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部である。具体的には、識別形状部８２は、一方側のキー部１６の形状が一部切欠かれて凹部とされ、調整形状部８４は、他方側のキー部１８の形状が一部切欠かれて凹部とされる。調整形状部８４の切欠かれる凹部の質量は、識別形状部８２の切欠かれた凹部の質量と同じとなるように設定される。

図５に示されるコアプレート９０においては、中心軸穴１４の形状の部分に、識別形状部９２と調整形状部９４が設けられる。識別形状部９２と調整形状部９４は、中心点１２を通る軸に対し対称に配置される。図５の例では、識別形状部９２と調整形状部９４がＣ−Ｄ軸に対し対称に配置され、具体的には、Ａ−Ｂ軸上に、識別形状部９２と調整形状部９４が配置される。識別形状部９２は、中心軸穴１４の形状の一部に設けられる凹凸形状部である。調整形状部９４は、中心軸穴１４の形状の一部に設けられ、識別形状部９２の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部である。具体的には、識別形状部９２は、中心軸穴１４の形状が一部切欠かれて凹部とされ、調整形状部９４も、中心軸穴１４の形状が一部切欠かれて凹部とされる。調整形状部９４の切欠かれる凹部の質量は、識別形状部９２の切欠かれた凹部の質量と同じとなるように設定される。

本発明に係るコアプレート及びロータは、回転電機に利用できる。

１０，７０，８０，９０ コアプレート、１２ 中心点、１４ 中心軸穴、１６，１８ キー部、２０ 磁石挿入孔、２２ 特定領域、２４ 窓部、３０，７２，８２，９２ 識別形状部、４０，７４，８４，９４ 調整形状部、４１，４３ 凹部、６０，６２ 積層体、１００ ロータコア。

Claims (8)

1. 所定の形状に打ち抜かれ、互いに積層されることでロータコアを形成するコアプレートであって、
   複数の枚数を積層した後に、周方向に１８０度を含む所定角度回転する回転積層を行なって次の積層を行なう転積について、転積を行ったか否かを識別するために用いられる転積識別マークとなる識別形状部と、
   識別形状部によってコアプレートの質量中心位置がコアプレートの回転中心位置とずれることを補償する調整形状部と、
   を有するロータ用のコアプレート。
2. 請求項１に記載のロータ用のコアプレートにおいて、
   識別形状部は、
   周方向に角度で１８０度回転する左右反転、あるいは表裏反転による左右反転によって次の積層が行なわれる転積を識別することを特徴とするロータ用のコアプレート。
3. 請求項２に記載のロータ用のコアプレートにおいて、
   識別形状部は、
   ロータ軸用の中心軸穴の回転中心位置に対し相互に反対側に配置される１対のキー部の一方側のキー部の一部に設けられる凹凸形状部であり、
   調整形状部は、
   １対のキー部の他方側のキー部の一部に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部であることを特徴とするロータ用のコアプレート。
4. 請求項２に記載のロータ用のコアプレートにおいて、
   識別形状部は、
   ロータ軸用の中心軸穴の内径形状の一部に設けられる凹凸形状部であり、
   調整形状部は、
   中心軸穴の内径形状の一部に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部であることを特徴とするロータ用のコアプレート。
5. 請求項２に記載のロータ用のコアプレートにおいて、
   識別形状部は、
   ステータの磁極に対する磁気抵抗に影響を及ぼさない領域として予め設定される設定領域に設けられる凹凸形状部であり、
   調整形状部は、
   設定領域に設けられ、識別形状部の凹凸形状部とは異なる凹凸形状を有する形状部であることを特徴とするロータ用のコアプレート。
6. 請求項５に記載のロータ用のコアプレートにおいて、
   識別形状部と調整形状部は、共に、設定領域の内径側寄りに設けられることを特徴とするロータ用のコアプレート。
7. 請求項６に記載のロータ用のコアプレートにおいて、
   識別形状部と調整形状部は、共に、設定領域の中で軽量化のために開けられた窓部の内径側の形状の一部にそれぞれ設けられることを特徴とするロータ用のコアプレート。
8. 所定の形状に打ち抜かれたコアプレートを互いに積層されることで形成されるロータコアを備える回転電機のロータであって、
   コアプレートは、
   複数の枚数を積層した後に、周方向に１８０度を含む所定角度回転する回転積層を行なって次の積層を行なう転積について、転積を行ったか否かを識別するために用いられる転積識別マークとなる識別形状部と、
   識別形状部によってコアプレートの質量中心位置がコアプレートの回転中心位置とずれることを補償する調整形状部と、
   を有することを特徴とする回転電機のロータ。

Images