JP2014192972A

JP2014192972A - 回転電機のロータ

Info

Publication number: JP2014192972A
Application number: JP2013064881A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Imamura; 健広今村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】端板をロータシャフトのかしめ部とロータコアとの間に挟持する場合であっても、ロータシャフトとロータコアとの干渉を防止可能な回転電機のロータを提供する。
【解決手段】回転電機のロータ１Ａは、ロータコア１０と、ロータコア１０に形成された磁石挿入孔１５と、磁石挿入孔１５に挿入される永久磁石３と、ロータコア１０の軸方向一端面１１を覆う端板３０Ａと、ロータコア１０の中央部に設けられたシャフト孔１３に嵌合されるロータシャフト２０と、を備える。端板３０Ａは、ロータシャフト２０を変形させたかしめ部２５とロータコア１０の軸方向一端面１１との間に挟持されると共に、かしめ部２５とロータコア１０の間に位置して軸方向に沿って延びる円筒部３２と、円筒部３２のロータコア１０側の端部に結合されて、ロータコア１０の軸方向一端面１１に当接する板状部３３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のロータに関する。

従来から、ロータヨークの内部に永久磁石を配設してなるＩＰＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）ロータが知られている。この種の回転電機のロータとしては、永久磁石の軸方向への移動を規制するための端板（エンドプレート）を備えるものがある。

例えば、図３及び図４に示すように、従来の回転電機のロータ１は、略円環状のロータコア１０と、ロータコア１０の軸方向一端面１１を覆う非磁性体からなる端板３０と、ロータコア１０の中央部に設けられたシャフト孔１３に圧入により嵌合されるロータシャフト２０と、を備える。

図５に示すように、ロータコア１０は、略同一形状の円環状の電磁鋼板、例えばケイ素鋼板１４を多数積層して形成されていると共に、周方向に所定の間隔で複数の磁石挿入孔１５が形成される。

ロータコア１０の内部には、周方向に所定間隔で複数の磁極部２が形成されており、当該磁極部２は、径方向に磁化され且つ周方向で交互に磁化方向が異なるように、永久磁石３が磁石挿入孔１５に挿入されて構成されている。より具体的には、永久磁石３Ａが磁石挿入孔１５に挿入されて構成された磁極部２Ａにおいて、その外周側がＮ極とすると、隣接する磁極部２Ｂは、その外周側がＳ極となるように、永久磁石３Ｂが磁石挿入孔１５に挿入されて構成されている。

永久磁石３は、周方向に分割された一対の永久磁石片４によって構成されており、一対の永久磁石片４は、同一の断面略矩状に形成される。

磁石挿入孔１５は、周方向に分割された一対の磁石挿入孔片１７によって構成されており、一対の永久磁石片４が、これら一対の磁石挿入孔片１７に挿入されることによって固定される。

ロータコア１０の軸方向一端面１１に当接するように固定された端板３０は、図６に示すように、略円環形状且つ板状に形成されている。

ロータシャフト２０は、メインシャフト等とスプライン結合される略円環形状の基部２１と、基部２１の軸方向一端部から径方向外側に延出する径方向延出部２２と、径方向延出部２２の径方向外側端部から軸方向他端側に延びる軸方向延出部２３と、軸方向延出部２３の軸方向他端部から径方向外側に突出して、ロータコア１０を軸方向に位置決めする突出部２４と、を有する。また、軸方向延出部２３の軸方向一端部には、ロータシャフト２０を変形させたかしめ部２５が設けられており、当該かしめ部２５とロータコア１０の軸方向一端面１１との間に端板３０が挟持される。

このようなロータ１を組立てる際には、先ず、ロータシャフト２０にかしめ部２５を設ける前に、ロータシャフト２０の軸方向延出部２３に対して、永久磁石３が組み込まれたロータコア１０を軸方向一端側から他端側に向かって圧入する。圧入されたロータコア１０は、ロータシャフト２０の突出部２４によって軸方向に位置決めされる。

次に、図７（ａ）に示すように、端板３０がロータコア１０の軸方向一端面１１に当接するように配置される。ここで、端板３０の内径は、ロータシャフト２０の軸方向延出部２３の外径（ロータコア１０の内径）よりも僅かに大きく形成されており、端板３０の内周面３１とロータシャフト２０の軸方向延出部２３との間には空隙が存在している。

続いて、かしめ打具４０によって、ロータシャフト２０の軸方向延出部２３に対して軸方向一端側から他端側（図７中、矢印方向）に向かって荷重をかけることにより、ロータシャフト２０を変形させてかしめ部２５を形成する（図７（ｂ）参照）。ここで、かしめ部２５が確実に形成されるように、ロータシャフトの径方向延出部２２の軸方向長さＡが適切に設定されている。また、かしめ部２５は、図４に破線の○で示すように、ロータシャフト２０に周方向に所定間隔で複数（１２個）形成される。そして、端板３０は、ロータシャフト２０のかしめ部２５とロータコア１０の軸方向一端面１１との間に挟持されることになる図７（ｃ）参照）。

また、特許文献１に記載の永久磁石モータのロータでは、ロータコアに設けられたスロットの内部に永久磁石が固定されており、当該ロータコアの軸方向一端部にエンドプレートを重ねて蓋をすることで、永久磁石がロータコアからの飛び出すことを防止している。

このようなエンドプレートの取り付けは、ロータコアの上にエンドプレートを重ねた後に、マンドレルによってロータシャフトの上端部を折り曲げてかしめることにより、ロータシャフトとロータコアとの間にエンドプレートを挟むことによって行われる。

特許第４５８１７４５号公報

ここで、図３等で示した従来の回転電機のロータ１においては、図８に示すように、ロータシャフト２０は、かしめ部２５が形成されることによって、端板３０及びロータコア１０と径方向に対向する（軸方向にオーバーラップする）軸方向長さＬに亘って変形が及んでしまい、径方向外側に膨らむ。したがって、ロータシャフト２０がロータコア１０の内周面（シャフト孔１３）と干渉することによって、ロータコア１０の内径が拡張してしまう。この場合、ロータコア１０に過大な応力が作用し、ロータコアの強度低下を招く恐れがあった。

なお、ロータシャフト２０とロータコア１０との干渉を回避し、ロータコア１０の拡張を防止するためには、図９に示すように、内周面（シャフト孔１３）において、かしめ部２５と対応する位置に複数（１２個）の切欠き（逃げ）１８を設けることも考えられる。しかし、このような切欠き１８を設けた場合には、ロータシャフト２０とロータコア１０との圧入部分の周長が減少してしまうため、スリップトルク（スリップタフネス）が低下してしまう。そして、切欠き１８を設けた状態で同等のスリップトルクを確保するためには圧入締め代を増やす必要があるが、ロータコア１０に発生する応力の増大により強度低下を招いてしまう恐れがある。

また、特許文献１のロータにおいても、ロータシャフトは、かしめ部を設けることによって、軸方向の所定の長さに亘って径方向外側に膨らんでしまうため、ロータシャフトがロータコアに干渉してしまい、ロータコアの強度低下を招く恐れがあった。

本発明は前述した課題に鑑みてなされたものであり、端板をロータシャフトのかしめ部とロータコアとの間に挟持する場合であっても、ロータシャフトとロータコアとの干渉を防止可能な回転電機のロータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、
ロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１０）と、
前記ロータコアに形成された磁石挿入孔（例えば、後述の実施形態における磁石挿入孔１５）と、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石（例えば、後述の実施形態における永久磁石３）と、
前記ロータコアの軸方向端面（例えば、後述の実施形態における軸方向一端面１１）を覆う端板（例えば、後述の実施形態における端板３０Ａ）と、
前記ロータコアの中央部に設けられたシャフト孔（例えば、後述の実施形態におけるシャフト孔１３）に嵌合されるロータシャフト（例えば、後述の実施形態におけるロータシャフト２０）と、
を備えた回転電機のロータ（例えば、後述の実施形態における回転電機のロータ１Ａ）であって、
前記端板は、前記ロータシャフトを変形させたかしめ部（例えば、後述の実施形態におけるかしめ部２５）と前記ロータコアの前記軸方向端面との間に挟持されると共に、前記かしめ部と前記ロータコアの間に位置して軸方向に沿って延びる円筒部（例えば、後述の実施形態における円筒部３２）と、前記円筒部の前記ロータコア側の端部に結合されて、前記ロータコアの前記軸方向端面に当接する板状部（例えば、後述の実施形態における板状部３３）と、を有する
ことを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記円筒部の軸方向長さ（例えば、後述の実施形態における軸方向長さＬ´）は、前記かしめ部を設けることによって前記ロータシャフトの径方向外側への膨らみが生じる部分の軸方向長さ（例えば、後述の実施形態における軸方向長さＬ）よりも長く形成される
ことを特徴とする。

請求項１に記載の構成によれば、ロータシャフトの径方向外側への膨らみが生じた部分に対して、端板の円筒部が径方向に対向して位置することとなるため、ロータシャフトの径方向外側の膨らみ分だけ円筒部が拡張された状態で、端板がかしめ部とロータコアの軸方向端面との間に挟持されることとなる。したがって、ロータシャフトの径方向外側への膨らみがロータコアの内周面を径方向外側に押し付けてしまうことを抑制出来るため、ロータコアの内周面に切欠きを設ける必要が無く、嵌合締め代を増大する必要が無くなる。このように、ロータコアに発生する応力の増大を抑制して、ロータコア強度の低下を抑制することが出来る。
また、単純に端面板の厚みを大きくする場合に比べて、かしめ部とロータコアの間で挟持される部分を円筒状にするとともに、ロータコアの軸方向端面に当接する部分を板状に形成することで、端面板の重量の増加及び材料コストの増加を抑制することが出来る。

請求項２に記載の発明によれば、かしめ部を設けることによって、ロータシャフトの径方向外側への膨らみが生じた部分全体に亘って、端板の円筒部を対向して位置させることが出来るため、ロータシャフトの径方向外側側への膨らみがロータコアの内周面を径方向外側に押し付けてしまうことをより確実に抑制出来るため、ロータコアの内周面に切欠きを設ける必要が無く、嵌合締め代を増大する必要が無くなる。

実施形態に係るロータシャフトをかしめる様子を示す図であり、（ａ）はかしめ前、（ｂ）はかしめ中、（ｃ）はかしめ後を示す図である。実施形態の端板を示す斜視図である。従来のロータの一部断面図である。従来のロータを軸方向から見た正面図である。従来のロータコアを軸方向から見た断面図である。従来の端板の斜視図である。従来のロータシャフトをかしめる様子を示す図であり、（ａ）はかしめ前、（ｂ）はかしめ中、（ｃ）はかしめ後を示す図である。従来のロータシャフトのかしめ部周辺を拡大した断面図である。従来の変形例に係るロータコアを軸方向から見た断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。なお、図面は符号の向きを基準に見るものとする。また、本実施形態の回転電機のロータ１Ａは、図３等に記載した回転電機のロータ１と基本的構成を同一とするものであるから、同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の端板３０Ａは、かしめ部２５とロータコア１０の軸方向一端面１１の間に位置して軸方向に沿って延びる円筒部３２と、円筒部３２のロータコア１０側の端部（軸方向他端部）に結合されて、ロータコア１０の軸方向一端面に当接する板状部３３と、を有する。

板状部３３は、従来技術における端板３０（図６及び図７参照）と略同一形状に形成される。また、円筒部３２の軸方向長さＬ´は、従来技術においてかしめ部２５を設けることによってロータシャフト２０の径方向外側への膨らみが生じる部分の軸方向長さＬ（図７及び図８参照）よりも長く形成される（Ｌ´＞Ｌ）。

また、かしめ部２５が確実に形成されるように、ロータシャフト２０の径方向延出部２２の軸方向長さＢは適切に設定されている。すなわち、本実施形態では端板３０Ａが軸方向に延びる円筒部３２を有するので、ロータシャフト２０の径方向延出部２２の軸方向長さＢは、従来技術におけるロータシャフト２０の径方向延出部２２の軸方向長さＡよりも大きく設定される（Ｂ＞Ａ）。

このように構成された回転電機のロータ１Ａの組立ては、従来技術と同様の方法によって行われる。すなわち、図１（ａ）に示すように、ロータシャフト２０にかしめ部２５を設ける前に、ロータシャフト２０の軸方向延出部２３に対して、永久磁石３が組み込まれたロータコア１０を軸方向一端側から他端側に向かって圧入する。次に、端板３０Ａがロータコア１０の軸方向一端面１１に当接するように配置される。続いて、かしめ打具４０によって、ロータシャフト２０の軸方向延出部２３に対して軸方向一端側から他端側（図１中、矢印方向）に向かって荷重をかけることにより、ロータシャフト２０を変形させてかしめ部２５を形成する（図１（ｂ）参照）。そして、端板３０Ａは、ロータシャフト２０のかしめ部２５とロータコア１０の軸方向一端面１１との間に挟持される（図１（ｃ）参照）。

ここで、本実施形態においても、かしめ部２５が設けられることによってロータシャフト２０は径方向外側へ膨らむが、当該膨らみが生じた部分に対して、端板３０Ａの円筒部３２が径方向に対向して（軸方向にオーバーラップして）位置することとなるため、ロータシャフト２０の径方向外側の膨らみ分だけ円筒部３２（内周面３１）が拡張された状態で、端板３０Ａがかしめ部２５とロータコア１０の軸方向一端面１１との間に挟持されることとなる。したがって、ロータシャフト２０の径方向外側への膨らみがロータコア１０の内周面（シャフト孔１３）を径方向外側に押し付けてしまうことを抑制出来るため、ロータコア１０の内周面に切欠き１８（図９参照）を設ける必要が無く、圧入締め代を増大する必要が無くなる。このように、ロータコア１０に発生する応力の増大を抑制して、ロータコア１０の強度低下を抑制することが出来る。

また、端板３０Ａを、かしめ部２５とロータコア１０の間で挟持される部分（円筒部３２）を円筒状にするとともに、ロータコア１０の軸方向一端面１１に当接する部分（板状部３３）を板状に形成することで、単純に端板３０Ａの厚みを大きくする場合に比べて、端板３０Ａの重量の増加及び材料コストの増加を抑制することが出来る。

また、端板３０Ａの円筒部３２の軸方向長さＬ´は、従来技術においてかしめ部２５を設けることによってロータシャフト２０の径方向外側への膨らみが生じる部分の軸方向長さＬよりも長く形成されるので、かしめ部２５を設けることによってロータシャフト２０の径方向外側への膨らみが生じる部分全体に亘って、円筒部３２を対向して位置させることが出来るため、ロータシャフト２０の径方向外側への膨らみがロータコア１０の内周面を径方向外側に押し付けてしまうことをより確実に抑制出来るため、ロータコア１０の内周面に切欠きを設ける必要が無く、圧入締め代を増大する必要が無くなる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

１Ａ回転電機のロータ
２、２Ａ、２Ｂ磁極部
３、３Ａ、３Ｂ永久磁石
４永久磁石片
１０ロータコア
１１軸方向一端面（軸方向端面）
１３シャフト孔
１４ケイ素鋼板
１５磁石挿入孔
１７磁石挿入孔片
１８切欠き
２０ロータシャフト
２１基部
２２径方向延出部
２３軸方向延出部
２４突出部
２５かしめ部
３０Ａ端板
３１内周面
３２円筒部
３３板状部
４０かしめ打具
Ｂ軸方向長さ
Ｌ´ 軸方向長さ

Claims

ロータコアと、
前記ロータコアに形成された磁石挿入孔と、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、
前記ロータコアの軸方向端面を覆う端板と、
前記ロータコアの中央部に設けられたシャフト孔に嵌合されるロータシャフトと、
を備えた回転電機のロータであって、
前記端板は、前記ロータシャフトを変形させたかしめ部と前記ロータコアの前記軸方向端面との間に挟持されると共に、前記かしめ部と前記ロータコアの間に位置して軸方向に沿って延びる円筒部と、前記円筒部の前記ロータコア側の端部に結合されて、前記ロータコアの前記軸方向端面に当接する板状部と、を有する
ことを特徴とする回転電機のロータ。
前記円筒部の軸方向長さは、前記かしめ部を設けることによって前記ロータシャフトの径方向外側への膨らみが生じる部分の軸方向長さよりも長く形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。