JP2014150688A - ロータおよび回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁石と部分コアとの相対的な位置決めを容易に行うことができるロータおよび回転電機を得る。
【解決手段】実施形態にかかるロータ3は、回転軸21と、複数の磁石23と、ロータコア24と、を備えた。磁石23は、回転軸21に向いた第一面23aと第一面23aとは反対側の第二面23bとを有した。複数の磁石23は、相互に間隔をあけて回転軸21の周方向に沿って並べられた。ロータコア24は、周方向で隣り合う磁石23間に介在した基部24fと基部24fから延出して第二面23bに当たった延出部24gとを有した。
【選択図】図5
【解決手段】実施形態にかかるロータ3は、回転軸21と、複数の磁石23と、ロータコア24と、を備えた。磁石23は、回転軸21に向いた第一面23aと第一面23aとは反対側の第二面23bとを有した。複数の磁石23は、相互に間隔をあけて回転軸21の周方向に沿って並べられた。ロータコア24は、周方向で隣り合う磁石23間に介在した基部24fと基部24fから延出して第二面23bに当たった延出部24gとを有した。
【選択図】図5
Description
本発明の実施形態は、ロータおよび回転電機に関する。
従来、回転軸と、回転軸の周方向に沿って並べられた複数の磁石と、磁石を保持したロータコアと、を備え、ロータコアに、隣り合う磁石間に介在した複数の部分コアが設けられたロータが知られている。ロータは、ステータに挿入されて、回転電機を構成する。
この種の回転電機では、一例として、磁石と部分コアとの相対的な位置決めを容易に行えることが望まれている。
実施形態にかかるロータは、回転軸と、前記回転軸に向いた第一面と前記第一面とは反対側の第二面とを有し、相互に間隔をあけて前記回転軸の周方向に沿って並べられた複数の磁石と、前記周方向で隣り合う前記磁石間に介在した基部と前記基部から延出して前記第二面に当たった延出部とを有した複数の部分コアを有し、前記周方向で隣り合う前記部分コアの前記延出部間に、前記第二面を露出させた開口部が設けられたロータコアと、を備えた。当該ロータによれば、部分コアが延出部を有するので、一例として、ロータの製造時には、延出部と磁石の第二面とを当てることで、磁石と部分コアとの相対的な位置決めを容易に行うことができる。また、当該ロータによれば、一例として、当該ロータが挿入されたステータによる磁石に対する減磁界を延出部によって抑制することができる。よって、一例として、当該ロータを有する回転電機の出力性能が低下するのを抑制することができる。
また、前記ロータは、一例として、前記回転軸の軸方向に沿って延在し前記回転軸と前記磁石との間および前記回転軸と前記部分コアとの間に介在した第一位置決め部を有した非磁性の位置決め部材を備えた。当該ロータによれば、位置決め部材を備えることにより、一例として、磁石と部分コアとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。また、当該ロータによれば、位置決め部材が非磁性であるので、一例として、磁石の磁束の漏れを抑制することができる。
また、前記ロータは、一例として、合成樹脂材料の射出成形によって設けられ、前記回転軸と前記磁石と前記ロータコアとを一体化した樹脂部を備えた。当該ロータによれば、一例として、回転軸と磁石とロータコアとを、固定用のねじなどの締結部材を用いること無く一体化することができる。
また、前記ロータは、一例として、前記部分コアに、前記合成樹脂材料が流し込まれた孔が設けられた。当該ロータによれば、射出成形時に合成樹脂材料が流動し易くなる。
また、前記ロータでは、一例として、前記位置決め部材は、前記軸方向での前記第一位置決め部の端部に設けられ、前記軸方向での前記磁石の端面と前記軸方向での前記ロータコアの端面とに当たった第二位置決め部を有した。当該ロータによれば、位置決め部材が第二位置決め部を有するので、一例として、磁石と部分コアとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。
また、前記ロータでは、一例として、前記周方向で隣り合う前記部分コアは、前記回転軸の軸方向での両端部の少なくとも一方で相互に結合された。当該ロータによれば、部分コア同士が相互に結合されているので、一例として、磁石と部分コアとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。
また、前記ロータは、一例として、合成樹脂材料の射出成形によって設けられ、前記回転軸と前記磁石と前記ロータコアとを一体化した樹脂部を備え、前記部分コアに、前記合成樹脂材料が流し込まれた孔が設けられ、前記位置決め部材は、前記軸方向での前記磁石の端面と当たった第二位置決め部と、前記孔に挿入された第三位置決め部と、を有した。当該ロータによれば、位置決め部材が、第一位置決め部の他に、第二位置決め部と第三位置決め部とを有したので、磁石と部分コアとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。
また、前記ロータでは、一例として、前記磁石は、フェライト磁石である。当該ロータによれば、一例として、磁石がネオジム磁石の場合に比べて、磁束が飽和することを抑制することができる。
また、前記ロータでは、一例として、前記回転軸の径方向での前記部分コアの前記回転軸とは反対側の端面では、前記回転軸の周方向での中心部が前記回転軸の径方向で前記回転軸の軸心から最も離れている。当該ロータによれば、一例として、回転軸の周方向での部分コアの中心部から抜けていく、トルクに寄与する磁束を大きくすることができる。
また、前記ロータでは、一例として、前記磁石は、前記回転軸の軸方向での前記ロータコアの端面から突出した。当該ロータによれば、一例として、磁石においてロータコアの端面から突出した部分が、回転軸の径方向でステータと面していない場合であって、周方向で隣り合う部分コアが、回転軸の軸方向での両端部の少なくとも一方で相互に結合された場合に、磁石の突出した部分による磁束が、部分コアを結合した部分に入ることによって、磁石の突出した部分以外の部分による磁束が、部分コアを結合した部分に入る(漏れる)ことを抑制することができる。
また、実施形態にかかる回転電機は、環状のステータと、前記ステータに挿入された前記ロータと、を備えた。当該回転電機によれば、上記ロータが奏する効果を奏することができる。
図1に示すように、本実施形態の回転電機1は、一例として、環状のステータ2と、ステータ2に挿入されたロータ3と、を備えている。ロータ3は、ステータ2に対して回転可能となっている。ロータ3は、当該ロータ3に設けられた回転軸21を中心として回転する。一例として、ステータ2は、筐体やフレーム等の基体(図示せず)に固定され、ロータ3(回転軸21)は、回転軸基体に軸受を介して回転可能に支持されている。以降の説明では、回転軸21の軸方向(図1の紙面と垂直な方向)を単に軸方向、回転軸21の径方向(回転軸の軸方向と直交する方向)を単に径方向、回転軸21の周方向(回転軸回りの方向)を単に周方向という。
ステータ2は、ステータコア11と、ステータコア11に巻回された複数のコイル12と、を有している。ステータコア11は、環状のヨーク部11aと、ヨーク部11aの内周面から延出したティース部11bと、ティース部11bの先端部から周方向に延出した一対の延出部11cと、を有している。周方向で隣り合うティース部11b間には、スロット11dが設けられている。ステータコア11は、一例として、複数の磁性鋼板が軸方向に積層されて構成されている。コイル12は、一例として、各ティース部11bに巻回されており、その一部がスロット11d内に位置されている。
ロータ3は、図2に示すように、回転軸21と、回転軸21の一部を囲った円筒部22(ロータ本体)と、を有している。円筒部22は、回転軸21に固定されており、回転軸21と一体に回転する。
円筒部22は、図3〜6に示すように、複数の磁石23(永久磁石)と、ロータコア24と、位置決め部材25と、樹脂部26(図5)と、を有している。
複数の磁石23は、相互に間隔をあけて周方向に沿って並べられている。磁石23は、回転軸21を中心として放射状に配置されている。磁石23、一例として、直方体状(立方体状)である。磁石23は、軸方向に沿って延在している。磁石23は、回転軸21に向いた面23a(第一面)と、面23aとは反対側の面23b(第二面)と、を有している。面23a,23bは、一例として、長方形(四角形)である。また、磁石23は、面23a,23bに亘った一対の側面23c(面、亘面)を有している。側面23cは、周方向の端面である。また、磁石23は、軸方向の一対の端面23d,23eを有している。また、磁石23は、軸方向の端部23f,23gを有している。端部23f,23gのうちの一方の端部23f(図4中の下側の端部)は、端面23d,23eのうちの一方の端面23dを有し、端部23f,23gのうちの他方の端部23g(図4中の上側の端部)は、端面23d,23eのうちの他方の端面23eを有している。磁石23は、図7に示すように、軸方向でのロータコア24の端面24a,24bから突出している。磁石23では、ステータコア11内に位置した部分が径方向でステータ2と対向し、ロータコア24の端面24a,24bから突出した部分は、軸方向でステータ2と対向していない。磁石23は、一例として、フェライト磁石である。図5中の矢印Bは、磁石23の磁化方向を示している。磁石23は、回転軸21の周面(周方向)の接線方向に沿って磁化されている。また、周方向で隣り合う磁石23の磁化方向は、相互に逆向きとなっている。
ロータコア24は、磁性材料によって構成されている。ロータコア24は、図8に示すように、概略筒状の外観を呈している。ロータコア24は、軸方向の端面24a,24bと、これらの端面24a,24bに亘った周面24cと、を有している。周面24cには、開口部24dが設けられている。開口部24dは、相互に間隔をあけて周方向に沿って複数設けられている。開口部24dは、一例として、軸方向を長手方向とし周方向を短手方向とした長方形となっている。
ロータコア24は、図5〜8に示すように、周方向に並べられた複数の部分コア24e(単位コア、部分)を有している。部分コア24eは、軸方向に延在している。部分コア24eは、軸方向の端面24a1,24b1を有している。端面24a1は、端面24aに含まれ、端面24b1は、端面24bに含まれている。また、部分コア24eは、径方向での回転軸21とは反対側の端面24c1(面)を有している。端面24c1は、端面24a1,24b1に亘って設けられている。端面24c1は、周面24cに含まれている。また、部分コア24eは、磁石23の側面23cに面した一対の面24h(側面、当接面)を有している。面24hは、端面24a1,24b1に亘って設けられている。また、部分コア24eは、軸方向の端部24m,24nを有している。端部24mは、端面24a1を含み、端部24nは、端面24b1を含んでいる。
また、部分コア24eは、図5,6に示すように、基部24f(部分、介在部)と、延出部24gと、を有している。基部24fは、周方向で隣り合う磁石23間に介在している。基部24fは、軸方向に延在している。軸方向と直交する断面が概略三角形状となっている。基部24fは、一対の面24hを有している。一対の面24hのうち一方の面24hは、周方向で基部24fに面した一対の磁石23のうちの一方の磁石の側面23cに面しており、一対の面24hのうち他方の面24hは、周方向で基部24fに面した一対の磁石23のうちの他方の磁石の側面23cに面している。これらの面24hは、側面23cに当たっている。また、部分コア24eは、径方向の端部24i,24jを有している。端部24iは、回転軸21側の端部(ロータコア24の内周部を構成する端部、内側端部)であり、端部24jは、端部24iとは反対側の端部(ロータコア24の外周部を構成する端部)である。また、基部24fには、孔24s(貫通孔)が設けられている。孔24sは、軸方向に部分コア24eを貫通している。孔24sは、一例として、軸方向と直交する方向の断面が概略三角形状となっている。また、周方向で隣り合う部分コア24e間には、磁石23の面23aを露出させた開口部24tが設けられている。
延出部24gは、基部24fから延出して磁石の面23bと当たっている。延出部24gは、一対(二つ)設けられている。一対の延出部24gは、基部24fの端部24jから相互に離れる方向であって周方向に沿って延出している。また、周方向で隣り合う部分コア24eの延出部24g間に、開口部24dが設けられている。開口部24dは、磁石23の面23bに面しており、面23bを露出させている。
また、延出部24gと基部24fとの接続部には、凹部24kが設けられている。この凹部24kによって、磁石23のエッジ部が基部24fと延出部24gとの接続部に当たるのが抑制され、磁石23とロータコア24との相対的な位置決めが良好となる。
また、周方向で隣り合う部分コア24eは、図8に示すように、端部24m,24nが相互に結合されている。なお、周方向で隣り合う部分コア24eは、両端部24m,24nの一方(端部24mまたは端部24n)だけが相互に結合されていてもよい。周方向で隣り合う部分コア24eは、結合部24pによって相互に結合されている。また、本実施形態では、部分コア24eは、複数の板部24qが積層されて構成されている。なお、図面では、複数の板部24qの積層状態を概略的に示してある。板部24qは、磁性鋼板によって構成されている。部分コア24eのそれぞれにおいて、複数の板部24qのうち軸方向の端に位置された板部24q同士は、結合部24pによって相互に連結されて一体化され、環状の磁性鋼板24rを構成している。これらの板部24qは、例えば、レーザ溶接やかしめ等によって相互に結合されており、当該構成によって、複数の部分コア24eが一体化されてロータコア24を構成している。
また、本実施形態では、一例として、図5に示すように、部分コア24eの端面24c1では、周方向での中心部24c2が径方向で回転軸21の軸心Aから最も離れている。
位置決め部材25は、図4に示すように、一例として、一つの柱部25aと、複数の柱部25bと、柱部25a,25bを接続した板部25c(接続部、基部、連結部)と、を有している。位置決め部材25は、回転軸21と、ロータコア24と、複数の磁石23からなる磁石群と、の相対的な位置決めを行うものであり、それらを同軸に位置決めする。位置決め部材25は、一例として、非磁性材料によって構成されている。
柱部25a(第一位置決め部)は、一例として、円筒状である。柱部25aは、軸方向に沿って延在している。柱部25aは、軸方向の端部25d,25eを有している。端部25dは、板部25cに接続されている。端部25eは、端部25dとは反対側の端部(先端部)である。柱部25aは、ロータコア24に挿入されている。また、柱部25aの筒内には、回転軸21が挿入されている。柱部25aは、回転軸21を支持している。また、柱部25aの周囲には、磁石23が放射状に配置されている。このような柱部25aは、回転軸21と磁石23との間および回転軸21と部分コア24eとの間に介在している。
柱部25b(第三位置決め部)は、一例として、円柱状である。柱部25bは、軸方向に沿って延在している。柱部25bは、軸方向の端部25f,25gを有している。端部25fは、板部25cに接続されている。端部25gは、端部25fとは反対側の端部(先端部)である。柱部25bは、各部分コア24e毎に設けられており、柱部25aの周囲に位置されている。柱部25bは、対応する部分コア24eの孔24sに挿入されている(図6)。一例として、柱部25bは、孔24sの周面に3点で接している。柱部25bは、部分コア24eを支持している。
板部25c(第二位置決め部)は、概略円板状である。軸方向での板部25cの端面25k(面)の中心部に柱部25aが立設(突設)され、端面25kの外周部に複数の柱部25bが立設されている。つまり、板部25cは、柱部25aの端部25dに設けられている。板部25cでは、端面25kが磁石23の端面23dとロータコアの端面24aとに当たっている。詳細には、端面25kには、磁石23の端面23dが当たる当部25iと、部分コア24eの端面24a1が当たる当部25jとが周方向で交互に設けられている。当部25iは、一例として、磁石23の端部23f(端面23d)が挿入されて(落とし込まれて)磁石23を支持する凹状に形成されうる。
樹脂部26(一体化部)は、図5,6に示すように、回転軸21と磁石23とロータコア24と位置決め部材25と、を一体化している。樹脂部26は、合成樹脂材料によって構成されている。詳細には、樹脂部26は、合成樹脂材料の射出成形によって設けられ、ロータ3の各部(回転軸21、磁石23、ロータコア24、および位置決め部材25)の間の隙間に設けられており、複数の部分26aを有する。また、樹脂部26の射出成形の際、合成樹脂材料が孔24sに流し込まれ、孔24sに樹脂部26の一部(部分26a)が設けられる。また、樹脂部26は、円筒部22の外面を構成している。
以上の構成のロータ3の製造の際には、一例として、図9に示すように、位置決め部材25(当部25i)に磁石23を当てる(置く)。次に、図10に示すように、ロータコア24に位置決め部材25と磁石23とを挿入する。この際、延出部24gと磁石23の面23bとを当てることで、磁石23と部分コア24eとの相対的な位置決めを行う。次に、図3に示すように、回転軸21をロータコア24および位置決め部材25に挿入する。次に、図2に示すように、合成樹脂材料の射出成形によって樹脂部26を設ける。
以上説明したとおり、本実施形態では、部分コア24eが、磁石23の面23bと当たった延出部24gを有している。したがって、本実施形態によれば、一例として、ロータ3の製造時には、延出部24gと磁石23の面23bとを当てることで、磁石23と部分コア24eとの相対的な位置決めを容易に行うことができる。よって、ロータ3の構成を比較的簡素にすることができ、ロータ3を比較的安価に製造することができる。また、本実施形態によれば、一例として、ステータ2による磁石23に対する減磁界を延出部24gによって抑制することができる。よって、一例として、回転電機1の出力性能が低下するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、周方向で隣り合う部分コア24eの延出部24g間に、磁石23の面23bを露出させた開口部24dが設けられている。したがって、本実施形態によれば、延出部24g間に開口部24dがあるので、延出部24g間に磁石23の磁束が漏れることを抑制することができる。
また、本実施形態では、位置決め部材25が、一例として、回転軸21の軸方向に沿って延在し回転軸21と磁石23との間および回転軸21と部分コア24eとの間に介在した柱部25aを有している。したがって、本実施形態によれば、一例として、位置決め部材25(柱部25a)によって、磁石23と部分コア24eとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。また、本実施形態によれば、位置決め部材25が非磁性であるので、一例として、磁石23の磁束の漏れを抑制することができる。
また、本実施形態では、合成樹脂材料の射出成形によって設けられた樹脂部26が、回転軸21と磁石23とロータコア24とを一体化している。したがって、本実施形態によれば、一例として、回転軸21と磁石23とロータコア24とを、固定用のねじなどの締結部材を用いること無く一体化することができる。
また、本実施形態では、部分コア24eに、合成樹脂材料が流し込まれた孔24sが設けられている。したがって、本実施形態によれば、樹脂部26の射出成形時に合成樹脂材料が流動し易くなる。
また、本実施形態では、位置決め部材25の板部25cが、柱部25aの端部25dに設けられ、磁石23の端面23dとロータコア24の端面24aとに当たっている。したがって、本実施形態によれば、一例として、磁石23と部分コア24eとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。
また、本実施形態では、周方向で隣り合う部分コア24eは、両端部24m,24nの少なくとも一方で相互に結合されている。したがって、本実施形態によれば、一例として、磁石23と部分コア24eとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。
また、本実施形態では、位置決め部材25は、磁石23の端面23dと当たった板部24qと、部分コア24eの孔24sに挿入された柱部25bと、を有している。したがって、本実施形態によれば、一例として、磁石23と部分コア24eとの相対的な位置決めをより容易に行うことができる。
また、本実施形態では、磁石23は、フェライト磁石である。したがって、本実施形態によれば、一例として、磁石23がネオジム磁石の場合に比べて、磁束が飽和することを抑制することができる。
また、本実施形態においては、部分コア24eの端面24c1では、周方向での中心部24c2が径方向で回転軸21の軸心Aから最も離れている。したがって、本実施形態によれば、一例として、周方向での部分コア24eの中心部24c2から抜けていく、トルクに寄与する磁束を大きくすることができる。
また、本実施形態では、磁石23は、ロータコア24の端面24a,24bから突出している。したがって、本実施形態によれば、一例として、磁石23の突出した部分による磁束が、部分コア24eを結合した部分(結合部24p)に入ることによって、磁石の突出した部分以外の部分による磁束が、部分コアを結合した部分に入る(漏れる)ことを抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態および変形例を各種採用することができる。
1…回転電機、2…ステータ、3…ロータ、21…回転軸、23…磁石、23a…面(第一面)、23b…面(第二面)、23d,23e…端面、24…ロータコア、24a,24b…端面、24c1…端面、24c2…中心部、24d…開口部、24f…基部、24g…延出部、24s…孔、25…位置決め部材、25a…柱部(第一位置決め部)、25b…柱部(第三位置決め部)、25c…板部(第二位置決め部)、25d,25e…端部、26…樹脂部、A…軸心。
Claims (11)
- 回転軸と、
前記回転軸に向いた第一面と前記第一面とは反対側の第二面とを有し、相互に間隔をあけて前記回転軸の周方向に沿って並べられた複数の磁石と、
前記周方向で隣り合う前記磁石間に介在した基部と前記基部から延出して前記第二面に当たった延出部とを有した複数の部分コアを有し、前記周方向で隣り合う前記部分コアの前記延出部間に、前記第二面を露出させた開口部が設けられたロータコアと、
を備えたロータ。 - 前記回転軸の軸方向に沿って延在し前記回転軸と前記磁石との間および前記回転軸と前記部分コアとの間に介在した第一位置決め部を有した非磁性の位置決め部材を備えた請求項1に記載のロータ。
- 合成樹脂材料の射出成形によって設けられ、前記回転軸と前記磁石と前記ロータコアとを一体化した樹脂部を備えた請求項1または2に記載のロータ。
- 前記部分コアに、前記合成樹脂材料が流し込まれた孔が設けられた請求項3に記載のロータ。
- 前記位置決め部材は、前記軸方向での前記第一位置決め部の端部に設けられ、前記軸方向での前記磁石の端面と前記軸方向での前記ロータコアの端面とに当たった第二位置決め部を有した請求項2に記載のロータ。
- 前記周方向で隣り合う前記部分コアは、前記回転軸の軸方向での両端部の少なくとも一方で相互に結合された請求項1ないし5のいずれか一項に記載のロータ。
- 合成樹脂材料の射出成形によって設けられ、前記回転軸と前記磁石と前記ロータコアとを一体化した樹脂部を備え、
前記部分コアに、前記合成樹脂材料が流し込まれた孔が設けられ、
前記位置決め部材は、前記軸方向での前記磁石の端面と当たった第二位置決め部と、前記孔に挿入された第三位置決め部と、を有した請求項2に記載のロータ。 - 前記磁石は、フェライト磁石である請求項1ないし7のいずれか一項に記載のロータ。
- 前記回転軸の径方向での前記部分コアの前記回転軸とは反対側の端面では、前記回転軸の周方向での中心部が前記回転軸の径方向で前記回転軸の軸心から最も離れている請求項1ないし8のいずれか一項に記載のロータ。
- 前記磁石は、前記回転軸の軸方向での前記ロータコアの端面から突出した請求項1ないし9のいずれか一項に記載のロータ。
- 環状のステータと、
前記ステータに挿入された請求項1ないし10のいずれか一項に記載のロータと、
を備えた回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013018907A JP2014150688A (ja) | 2013-02-01 | 2013-02-01 | ロータおよび回転電機 |
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JP2016167907A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 三菱電機株式会社 | 回転電機および電動パワーステアリング装置 |
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