JP2013038872A - Rotary electric machine rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機回転子に係り、特に、バランスウェイトを備える回転電機回転子に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine rotor, and more particularly, to a rotating electrical machine rotor including a balance weight.
回転電機のロータと呼ばれる回転子は、回転中心に対して質量等の偏りがあると、回転が滑らかとならない。そこで、偏りを補正するために、ロータの一部を削り、あるいはロータの一部に付加質量を加えることが行われる。 A rotor called a rotor of a rotating electrical machine does not rotate smoothly if there is a deviation in mass or the like with respect to the center of rotation. Therefore, in order to correct the bias, a part of the rotor is shaved or an additional mass is added to a part of the rotor.
例えば、特許文献1には、ロータのバランス構造として、ロータ本体の軸方向両端側に配置される端板に、複数のバランスウェイト装着穴を設け、その装着穴にバランスウェイトの嵌め込み部位を嵌め込むことが開示されている。 For example, in Patent Document 1, as a balance structure of a rotor, a plurality of balance weight mounting holes are provided in end plates arranged at both axial ends of the rotor body, and the balance weight fitting site is fitted into the mounting holes. It is disclosed.
特許文献2には、ロータ製造方法として、フランジの一種のように、曲げ加工部を有する金属製エンドプレートを用いることが開示されている。ここでは、金属製エンドプレートとシャフトとを圧入固定し、内径が大径の鋼板部Bを金属製エンドプレートの曲げ加工部のところに配置し、内径が小径の鋼板部Aをシャフトの外周に配置する。これらを金型内に配置し、射出成型によって、鋼板部Aの軸方向端部側に端板状の樹脂製エンドプレートを形成し、金属製エンドプレートの曲げ加工部の外径側に環状の樹脂製エンドプレートを形成し、金属製エンドプレートと鋼板部Aとの間に端板状のエンドプレートと接続する充填部を形成する。これによって、電磁鋼板のカシメを行うことなく、一体化されたロータコアの成形が可能になると述べられている。 Patent Document 2 discloses using a metal end plate having a bent portion as a kind of flange as a rotor manufacturing method. Here, a metal end plate and a shaft are press-fitted and fixed, a steel plate portion B having a large inner diameter is disposed at a bent portion of the metal end plate, and a steel plate portion A having a small inner diameter is disposed on the outer periphery of the shaft. Deploy. These are placed in a mold, and an end plate-like resin end plate is formed on the axial end side of the steel plate portion A by injection molding, and an annular shape is formed on the outer diameter side of the bent portion of the metal end plate. A resin end plate is formed, and a filling portion connected to the end plate-like end plate is formed between the metal end plate and the steel plate portion A. It is stated that this makes it possible to form an integrated rotor core without caulking the electrical steel sheet.
特許文献3には、密閉型圧縮機に用いられる直流ブラシレスモータにおいて、バランスウェイトのための下部フランジを有するスリーブとシャフトが焼嵌めされ、下部フランジに下部側が支持されてスリーブの外周側に円環状フェライト磁石が配置され、円環状のフェライトの上部側にバランスウェイトのための上部フランジが配置され、これらがボルトで軸方向に固定される構成が開示されている。 In Patent Document 3, in a DC brushless motor used for a hermetic compressor, a sleeve having a lower flange for a balance weight and a shaft are shrink-fitted, the lower side is supported by the lower flange, and an annular shape is formed on the outer peripheral side of the sleeve. A configuration is disclosed in which a ferrite magnet is arranged, an upper flange for a balance weight is arranged on the upper side of the annular ferrite, and these are fixed in the axial direction by bolts.
特許文献4には、回転子として、外周にマグネットが配置され、中空部を有するマグネットロータと、マグネットロータの内側に設けられる円筒状のスペーサ部材とを有する構成が述べられている。ここでは、スペーサ部材の一端面に開口部が設けられ、その開口部から軸方向に沿って他端面に延びるバランス修正穴が設けられる。そして、開口部からバランス修正穴に向かってバランス修正材であるパテを挿入することが開示されている。 Patent Document 4 describes a configuration in which a magnet is disposed on the outer periphery of a rotor and has a magnet rotor having a hollow portion, and a cylindrical spacer member provided inside the magnet rotor. Here, an opening is provided on one end face of the spacer member, and a balance correction hole extending from the opening to the other end face along the axial direction is provided. And it is disclosed that the putty which is a balance correction material is inserted toward the balance correction hole from the opening.
上記のように、ロータのアンバランス調整には、大別して、部品の一部を削り取る方法と、バランスウェイトを取り付ける方法とが用いられる。前者の一部削り取り方法では、削り取った部分の強度不足、あるいは逆に削らない部分の強度過剰が生じる。また削る手間がかかり、残渣となる切粉が発生する。後者のバランスウェイト取付方法では、バランスウェイトを標準化した場合に、アンバランスの程度によってバランスウェイトの取付数が一定とならないので組立工数に増減が生じる。また、バランスウェイトとしてパテ盛りをする場合には、アンバランスのばらつきへの対応は容易であるが、パテの硬化に時間がかかる。また、ロータ回転時に、取り付けたバランスウェイトが外れて飛散する可能性が生じ得る。 As described above, the rotor unbalance adjustment is roughly divided into a method of scraping a part of a part and a method of attaching a balance weight. In the former partial scraping method, the strength of the shaved portion is insufficient, or conversely, the strength of the portion that is not ground is excessive. Moreover, it takes time and effort to cut, and chips that become residue are generated. In the latter balance weight attachment method, when the balance weight is standardized, the number of balance weight attachments does not become constant depending on the degree of unbalance, so the number of assembly steps increases and decreases. In addition, when putting putty is used as a balance weight, it is easy to cope with variations in unbalance, but it takes time to harden the putty. Further, when the rotor rotates, the attached balance weight may come off and fly off.
本発明の目的は、少ない工数でより確実にアンバランスを調整することが可能な回転電機回転子を提供することである。 The objective of this invention is providing the rotary electric machine rotor which can adjust an unbalance more reliably with few man-hours.
本発明に係る回転電機回転子は、回転軸と、回転軸に対し、外径側に固定して配置されるロータコアと、回転軸よりも外径側であってロータコアよりも内径側の位置に設けられ、バランスウェイトを取り付けるための取付空間を有するバランスウェイト取付部と、バランスウェイト取付部に固定されるバランスウェイトであって、バランスウェイト取付部の取付空間の形状に対応した外形を有し、予め質量中心を偏らせた一体型バランスウェイトと、を備えることを特徴とする。 The rotating electrical machine rotor according to the present invention includes a rotating shaft, a rotor core fixedly disposed on the outer diameter side with respect to the rotating shaft, and a position on the outer diameter side of the rotating shaft and on the inner diameter side of the rotor core. A balance weight mounting portion provided with a mounting space for mounting the balance weight, and a balance weight fixed to the balance weight mounting portion, having an outer shape corresponding to the shape of the mounting space of the balance weight mounting portion, And an integrated balance weight whose mass center is previously biased.
また、本発明に係る回転電機回転子において、中心部に回転軸を取り付ける中心穴を有し、外周側にロータコアを保持するコア保持部を有するフランジ部を備え、バランスウェイト取付部は、フランジ部に設けられることが好ましい。 The rotating electrical machine rotor according to the present invention further includes a flange portion having a center hole for attaching the rotation shaft to the center portion and a core holding portion for holding the rotor core on the outer peripheral side. It is preferable to be provided.
また、本発明に係る回転電機回転子において、バランスウェイト取付部は、フランジ部の中心部と保持部との間で環状にくぼんでいるハブ部分であり、バランスウェイトは、ハブ部分の環状くぼみに配置されて固定される環状部材であることが好ましい。 In the rotating electrical machine rotor according to the present invention, the balance weight mounting portion is a hub portion that is annularly recessed between the center portion of the flange portion and the holding portion, and the balance weight is in the annular recess of the hub portion. It is preferable that the annular member is arranged and fixed.
上記構成により、回転電機回転子は、回転軸よりも外径側であってロータコアよりも内径側の位置にバランスウェイト取付部が設けられ、そのバランスウェイト取付部の取付空間の形状に対応した外形を有し、予め質量中心を偏らせた一体型バランスウェイトが用いられる。これにより、取付空間に一体型バランスウェイトを配置するという簡単な方法で、確実にバランス調整を行うことができる。 With the above configuration, the rotating electrical machine rotor is provided with a balance weight mounting portion at a position on the outer diameter side of the rotation shaft and on the inner diameter side of the rotor core, and has an outer shape corresponding to the shape of the mounting space of the balance weight mounting portion. And an integrated balance weight whose mass center is biased in advance. Thereby, balance adjustment can be reliably performed by a simple method of arranging the integrated balance weight in the mounting space.
また、回転電機回転子において、中心部に回転軸を取り付ける中心穴を有し、外周側にロータコアを保持するコア保持部を有するフランジ部を用い、バランスウェイト取付部は、フランジ部に設けられる。これにより、フランジ部を有効に用いてバランス調整を行うことができる。 Further, in the rotating electrical machine rotor, a flange portion having a center hole for attaching the rotation shaft to the center portion and having a core holding portion for holding the rotor core on the outer peripheral side is used, and the balance weight attaching portion is provided on the flange portion. Thereby, balance adjustment can be performed using a flange part effectively.
また、回転電機回転子において、バランスウェイト取付部は、フランジ部の中心部と保持部との間で環状にくぼんでいるハブ部分であり、バランスウェイトは、ハブ部分の環状くぼみに配置されて固定される環状部材である。環状くぼみに環状部材を固定してバランス調整を行うので、回転子が回転しても、バランスウェイトである環状部材が取付空間である環状くぼみから外れにくい。 In the rotating electrical machine rotor, the balance weight mounting portion is a hub portion that is annularly recessed between the center portion of the flange portion and the holding portion, and the balance weight is disposed and fixed in the annular recess of the hub portion. It is an annular member. Since balance adjustment is performed by fixing the annular member to the annular recess, even if the rotor rotates, the annular member as the balance weight is unlikely to come off from the annular recess as the attachment space.
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、回転電機の回転子として、回転軸とフランジ部とロータコアとを有する構成を述べるが、これは説明のための例示の構成であって、回転軸よりも外形側にロータコアが配置される構成であればよく、フランジ部を回転軸と一体化した構成、フランジ部をロータと一体化した構成、回転軸とロータコアとを一体化した構成、フランジ部以外に他の要素を付加した構成等であってもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a configuration having a rotating shaft, a flange portion, and a rotor core as a rotor of the rotating electrical machine will be described. This is an exemplary configuration for explanation, and the rotor core is disposed on the outer side of the rotating shaft. Any configuration is acceptable, a configuration in which the flange portion is integrated with the rotating shaft, a configuration in which the flange portion is integrated with the rotor, a configuration in which the rotating shaft and the rotor core are integrated, a configuration in which other elements are added in addition to the flange portion, etc. It may be.
以下では、回転電機回転子がロータコアに永久磁石が埋め込まれる構成を有するものを述べるが、これは説明のための例示であって、永久磁石がロータコアの外周面に配置される構成であってもよく、永久磁石を用いずにロータコアの周方向に沿って周期的に磁気抵抗を変化させるリラクタンス型のロータコアとする構成であってもよい。また、ロータコアとして電磁鋼板を積層したものを述べるが、これは説明のための例示であって、焼結磁粉等を用いる一体化ロータコアであっても構わない。 In the following, the rotating electrical machine rotor is described as having a configuration in which the permanent magnet is embedded in the rotor core. However, this is an example for explanation, and even if the permanent magnet is configured on the outer peripheral surface of the rotor core. The configuration may be a reluctance type rotor core in which the magnetic resistance is periodically changed along the circumferential direction of the rotor core without using a permanent magnet. In addition, although a laminate of electromagnetic steel sheets is described as the rotor core, this is an illustrative example, and an integrated rotor core using sintered magnetic powder or the like may be used.
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。 Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1、図2は、回転電機回転子10を示す図で、図1は、バランスウェイト40,44が取り付けられるときの様子を示す斜視図で、図2は、バランスウェイト40が取り付けられた回転電機回転子10の断面図である。
1 and 2 are views showing the rotating
回転電機回転子10は、回転電機を構成する部材の1つで、回転電機のケースに固定して取り付けられる円環状の回転電機固定子の内周側の穴の中に配置され、回転軸がケースによって回転自在に支持される。回転電機固定子には、コイルが巻回され、回転電機回転子10には、図示されていないが磁石が設けられる。回転電機固定子のコイルに通電することで発生する磁界と、回転電機回転子の磁石との協働で、回転電機回転子10が回転電機固定子に対し回転する。
The rotating
回転電機回転子10は、回転軸12と、図示されていないが永久磁石が埋め込まれて配置されるロータコア14と、回転軸12とロータコア14とを接続する部材であるフランジ部20と、バランスウェイト40を含んで構成される。
The rotating
回転軸12は、回転電機として構成されたときに回転電機の出力軸となる軸部材である。ロータコア14は、電磁鋼板を複数枚積層した円環状のコア本体16と、コア本体16の軸方向に沿った両端側に設けられ、やはり円環状のエンドプレート18,19を含んで構成される。エンドプレート18,19は、回転電機として構成されて回転電機回転子10が回転したときに、積層された複数の電磁鋼板が遠心力等で分離しないように、コア本体16を軸方向に挟み込む機能を有する。
The rotating
図1、図2では図示を省略してあるが、コア本体16には、周方向に沿って複数の永久磁石挿入孔が配置される。それぞれの永久磁石挿入孔は、軸方向に沿って延びて開けられ、その永久磁石挿入孔に永久磁石が挿入される。
Although not shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of permanent magnet insertion holes are disposed in the
フランジ部20は、中心部に回転軸12を取り付ける中心穴22を有する軸保持部24を有し、外周側にロータコア14を保持するコア保持部26を有する円環状の部材である。軸保持部24は、回転軸12を保持するため、軸方向に沿って所定の保持長さを有する。同様に、コア保持部26は、円環状のロータコア14の内周側をしっかり保持するため、ロータコア14の軸方向に沿った厚さよりも長い所定の保持長さを有する。
The
フランジ部20において、軸保持部24とコア保持部26の間のハブ部分28は、適当な厚さを有する円板部分である。軸保持部24は軸方向に沿って所定の保持長さを有し、コア保持部26も軸方向に沿って所定の保持長さを有しているが、ハブ部分28は強度的に必要な厚さを有すればよい。したがって、フランジ部20の全体でみるとき、ハブ部分28は、フランジ部20の中心部の軸保持部24と外周側のコア保持部26との間で、円環状のくぼみ32となる。
In the
くぼみ32は、バランスウェイト40,44が嵌め込まれて固定される取付空間として機能する。すなわち、くぼみ32は、バランスウェイト40,44を取り付けるためのバランスウェイト取付部として利用される。図1、図2に示されるバランス穴30は、回転電機回転子10のバランス調整をしやすくするために予め開けられる穴である。
The
ここで、バランス調整とは、回転電機として構成されて回転電機回転子10が回転したときに、回転軸12の中心軸回りに質量の偏り等に起因して不均一な回転となるときに、その不均一な回転を均一な回転となるように、バランスウェイト40,44を取り付けて調整することである。バランス穴30は、バランスウェイト40,44を取り付ける前に、回転電機回転子10が回転軸12の中心軸回りに完全に対称形とできない設計等のときに、その質量の偏りを予め補償するために設けられる。このバランス穴30は、くぼみ32に対応するハブ部分28に、中心軸の位置から偏心した位置に、長円形の穴として設けられる。バランス穴30は、くぼみ32にバランスウェイト40,44を嵌め込むときの質量偏り部分の位置決めの目印としても用いられる。場合によっては、バランス穴30を省略することができる。
Here, the balance adjustment is configured as a rotating electric machine, and when the rotating
バランスウェイト40,44は、バランスウェイト取付部の取付空間であるくぼみ32の形状に対応した外形を有し、予め質量中心を偏らせた一体型部材である。一体型とは、複数の部材で1つのバランスウェイトを構成するのでなく、単一の部材でバランスウェイトを構成することを指す。
The
くぼみ32は円環状の形状を有しているので、バランスウェイト40,44は、円環状の外形を有する板材である。くぼみ32が円環状でない環状形状を有するときは、バランスウェイト40,44も、その環状形状に対応する外形形状を有する。例えば、くぼみ32が、多角形の外周形状で内周が円形の環状形状の場合は、バランスウェイト40,44も、そのくぼみ32に嵌め込むことができる外形形状を有する。
Since the
嵌め込みについては、押し込むことでくぼみ32に配置できる程度に、バランスウェイト40,44の外形は、くぼみ32の形状より大きめに設定される。これによって、くぼみ32に嵌め込まれたバランスウェイトの位置がずれたり、外れたりすることが防止できる。
Regarding the fitting, the outer shape of the
バランスウェイト40,44は、質量中心の偏り量が異なる複数の部材である。質量中心の偏り量とは、バランスウェイト40,44の中心軸に対する質量中心の偏り量である。質量中心の偏り量を異ならせるため、図1で示されるバランスウェイト40,44は、円環板材に穴42,46を設けて、質量中心を中心軸の位置から偏らせている。そして、穴42,46の大きさ、つまり、質量の削除量を異ならせている。
The
図1では、質量中心の偏り量の異なる2種類のバランスウェイト40,44が示されているが、勿論、質量中心の偏り量が相互に異なるさらに多くの種類を揃えるものとできる。バランス調整は、複数のバランスウェイトの中の1つを用いて行われる。図2の例では、バランスウェイト40が選ばれて、くぼみ32に嵌め込まれてバランス調整が行われている。場合によっては複数種類のバランスウェイトを用い、あるいは同じ種類のバランスウェイトを複数枚用いて、バランス調整を行うものとしてもよい。
In FIG. 1, two types of
図3は、他の種類のバランスウェイト50,54の例を示す図である。このバランスウェイト50,54は、円環状板材の外周の一部を切り欠いて、質量中心の偏りを生じさせるものである。切欠形状52,54の大きさを異ならせることで、異なった質量中心の偏り量とできる。
FIG. 3 is a diagram illustrating examples of other types of
図4、図5は、従来技術におけるバランス調整の仕方を示す図である。図4は、ロータコア14に、バランス調整手段62として、適当な数の削り穴64,66,68を開けるものである。この方法では、ロータコア14の強度不足が生じ得る。これを防ぐために、バランス調整手段62が設けられる可能性のある部分について予め肉厚に設計し、あるいは、全体を予め肉厚に設計すると、その肉厚部分について強度が過剰になる。また、ロータコア14を削るため、精密加工できる設備が必要になる。また、個々の回転電機回転子10においてアンバランス量が異なるので、削り穴64,66,68の数、あるいは穴径が異なることがあり、バランス調整のための加工時間が一定とならない。さらに、削り穴64,66,68を開ける際に発生する切粉が残渣となるため、吸い取る装置が必要になる。
4 and 5 are diagrams showing a balance adjustment method in the prior art. In FIG. 4, an appropriate number of drill holes 64, 66, 68 are formed in the
図5は、ロータコア14にバランス調整手段72として、付加質量74,76,78を設けてバランス調整を行う例を示す図である。付加質量74,76,78としては、適当なパテ材料を盛ることで形成できる。この方法では、個々の回転電機回転子10においてアンバランス量が異なるので、付加質量74,76,78の大きさや数量が一定とならない。また、パテ材料を盛る場合には、パテ材料が硬化する時間が必要となる。また、回転電機として構成された回転電機回転子10が回転するときに、遠心力で付加質量74,76,78がロータコア14から離脱し、飛散する可能性がある。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the balance adjustment is performed by providing
これに対し、図1から図3で説明した構成によれば、ロータコア14を削る設備と工数が不要となる。また、切粉の発生がない。ロータコア14の強度が不足し、あるいは過剰になることがない。質量の偏り量の異なるバランスウェイトを複数揃えておくことで、個々の回転電機回転子10のアンバランス量が異なるときでも、一定個数のバランスウェイトでバランス調整を済ますことができ、工数が一定となる。また、くぼみ32にバランスウェイトをしっかり嵌め込むことでバランス調整を行うので、回転電機として構成された回転電機回転子10が回転するときに、遠心力でバランスウェイトがくぼみ32から離脱することがなく、したがって飛散することもない。
On the other hand, according to the configuration described with reference to FIGS. There is no generation of chips. The strength of the
本発明に係る回転電機回転子は、車両搭載用の回転電機等に利用できる。 The rotating electrical machine rotor according to the present invention can be used for a rotating electrical machine mounted on a vehicle.
10 回転電機回転子、12 回転軸、14 ロータコア、16 コア本体、18,19 エンドプレート、20 フランジ部、22 中心穴、24 軸保持部、26 コア保持部、28 ハブ部分、30 バランス穴、40,44,50,54 バランスウェイト、42,46 穴、52,54 切欠形状、62,72 バランス調整手段、64,66,68 削り穴、74,76,78 付加質量。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
回転軸に対し、外径側に固定して配置されるロータコアと、
回転軸よりも外径側であってロータコアよりも内径側の位置に設けられ、バランスウェイトを取り付けるための取付空間を有するバランスウェイト取付部と、
バランスウェイト取付部に固定されるバランスウェイトであって、バランスウェイト取付部の取付空間の形状に対応した外形を有し、予め質量中心を偏らせた一体型バランスウェイトと、
を備えることを特徴とする回転電機回転子。 A rotation axis;
A rotor core fixed on the outer diameter side with respect to the rotation shaft;
A balance weight mounting portion provided at a position on the outer diameter side of the rotation shaft and on the inner diameter side of the rotor core, and having a mounting space for mounting the balance weight;
A balance weight that is fixed to the balance weight mounting portion, has an outer shape corresponding to the shape of the mounting space of the balance weight mounting portion, and has an integrated balance weight that is preliminarily offset from the center of mass,
A rotating electrical machine rotor comprising:
中心部に回転軸を取り付ける中心穴を有し、外周側にロータコアを保持するコア保持部を有するフランジ部を備え、
バランスウェイト取付部は、フランジ部に設けられることを特徴とする回転電機回転子。 In the rotating electrical machine rotor according to claim 1,
The center portion has a center hole for attaching the rotation shaft, and includes a flange portion having a core holding portion for holding the rotor core on the outer peripheral side,
The rotating electrical machine rotor, wherein the balance weight mounting portion is provided on the flange portion.
バランスウェイト取付部は、フランジ部の中心部と保持部との間で環状にくぼんでいるハブ部分であり、
バランスウェイトは、ハブ部分の環状くぼみに配置されて固定される環状部材であることを特徴とする回転電機回転子。 The rotating electrical machine rotor according to claim 2,
The balance weight mounting portion is a hub portion that is recessed in an annular shape between the center portion of the flange portion and the holding portion,
The rotating electrical machine rotor, wherein the balance weight is an annular member disposed and fixed in an annular recess of the hub portion.
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