JP2015104180A - 回転電機の回転子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ロータコア51は、回転軸心61と直交する断面の形状が正十角形である基部63と、基部63の各角部の間に位置し、単一の曲率半径をもつ第1凸曲面66を有する10個の凸部64とを形成している。永久磁石52は、湾曲した板状であり、第1凸曲面66に沿う凹曲面67、および、板厚方向で凹曲面67とは反対側に位置する第2凸曲面68を有し、凹曲面67がロータコア51の第1凸曲面66に密着するように固定されている。そのため組み付け時に永久磁石52がロータコア51に対し周方向へ移動する場合、凹部曲面Zが第1凸曲面66に沿うように移動する。このとき、永久磁石52の第2凸曲面68と固定子30との空隙の間隔の最短位置、すなわち磁束強度最大位置は変化しにくい。
【選択図】図3
Description
そのため、永久磁石を鉄心に組み合わせて固定するとき、永久磁石が鉄心に対し溝の幅方向へ移動することがある。特に、突起の幅寸法が公差の最小値であって、溝の幅寸法が公差の最大値である場合、クリアランスは最大となり、永久磁石が鉄心に対し幅方向へ大きく移動する可能性がある。
鉄心は、回転軸心と直交する断面の形状が、整数pの2倍の数の辺をもつ多角形である基部と、基部の各角部の間に位置し、単一の曲率半径をもつ第1凸曲面を有する2p個の凸部と、を形成している。
永久磁石は、湾曲した板状であり、第1凸曲面に沿う凹曲面、および、板厚方向において凹曲面とは反対側に位置する第2凸曲面を有している。また、永久磁石は、凹曲面が鉄心の第1凸曲面に密着するように固定されている。
したがって、本発明によれば、回転子と固定子との空隙における磁束強度最大位置のずれを抑制することができる。そのため、磁束強度最大位置のずれに起因するコギングトルクおよびトルクリップルの増加、および回転電機の制御性の低下を抑制することができる。
ここで、鉄心が形成する突起によって永久磁石の移動を規制する回転子の場合、鉄心の突起を製作するプレス型の寿命が短くなる弊害がある。これに対し、本発明では、鉄心には顕著な突起物が無いので、プレス型の寿命の低下を抑制することができる。
<一実施形態>
本発明の一実施形態による回転子が適用された「回転電機」としてのモータを図1に示す。モータ10は、車両用電動パワーステアリング装置の駆動力源として用いられる。
先ず、モータ10の全体構成について図1、図2を参照して説明する。
モータ10は、3相ブラシレスモータであり、ハウジング20、固定子30、回転軸40および回転子50を備えている。
ハウジング20は、筒ケース21と、筒ケース21の一端部を塞ぐ第1カバー22と、筒ケース21の他端部を塞ぐ第2カバー23とから構成されている。第1カバー22および第2カバー23の中央部には、軸受24、25が取り付けられている。
回転子50は、モータ10の界磁であって、ロータコア51および複数の永久磁石52を有している。ロータコア51は、固定子30の内側で回転軸40の外壁面に嵌めつけられている筒状部材であり、特許請求の範囲に記載の「鉄心」に相当する。永久磁石52は、ロータコア51の外壁面に設けられている。各永久磁石52は、周方向に間隔を空けて配置されている。周方向で隣り合う2つの永久磁石52は、径方向外側の磁極が互いに異なるように着磁されている。
次に、回転子50の特徴構成について図2、図3を参照して説明する。
図2に示すように、回転子50は、外径がφ53mmであり、また整数pの2倍の数の永久磁石52を備えている。本実施形態では、pは5であり、永久磁石52は10個である。これに対応して、ロータコア51は、回転軸心61に直交する断面において10個の辺をもつ正十角形の基本シルエットをもっている。固定子30は、60個のスロット62を有している。
0.6≦(R2/R1)≦1.0・・・(1)
R2≦R3・・・(2)
本実施形態では、曲率半径R1、R2は共に18mmであって、(R2/R1)=1.0であり、R2<R3である。
1.0≦(t1/t2)≦1.4・・・(3)
本実施形態では、厚みt1は厚みt2と同じであって、(t1/t2)=1.0である。
ここで、図7に示す比較形態と本実施形態との比較によって、本実施形態の有利な点を明らかにする。
図7に示すように、比較形態による回転子90は、外径がφ53mmであり、ロータコア91および10個の永久磁石92を備えている。ロータコア91の外壁は、各永久磁石92に対応して10個の平面93を有している。永久磁石92は、ロータコア91の平面93に密着する平面94と、固定子30と対向する曲率半径が18mmである凸曲面95とを有している。比較形態では、ロータコア91の平面93から突き出す突起96を永久磁石92の溝97に嵌合させる位置決め固定方法が採用されている。
以上説明したように、本実施形態による回転子50は、ロータコア51および複数の永久磁石52を備えている。
ロータコア51は、回転軸心61と直交する断面の形状が正十角形である基部63と、基部63の各角部の間に位置し、単一の曲率半径をもつ第1凸曲面66を有する10個の凸部64と、を形成している。
永久磁石52は、湾曲した板状であり、第1凸曲面66に沿う凹曲面67、および、板厚方向において凹曲面67とは反対側に位置する第2凸曲面68を有している。また、永久磁石52は、凹曲面67がロータコア51の第1凸曲面66に密着するように固定されている。
したがって、本実施形態によれば、回転子50と固定子30との空隙における磁束強度最大位置のずれを抑制することができる。そのため、磁束強度最大位置のずれに起因するコギングトルクおよびトルクリップルの増加、およびモータ10の制御性の低下を抑制することができる。
本発明の他の実施形態では、ロータコアの凸部の幅は、基部の辺部の幅の70%未満であってもよい。
本発明の他の実施形態では、回転軸心に直交する断面において、ロータコアの凸部の第1凸曲面の両端は、基部の辺部上に位置していなくてもよい。例えば、ロータコアの凸部の第1凸曲面の両端は、基部の辺部よりも径方向外側に位置していてもよい。
本発明の他の実施形態では、回転軸心に直交する断面において、ロータコアの基部の形状は、十角形に限らず、他の多角形であってもよい。
本発明の他の実施形態では、永久磁石は、筒状カバーによらず、例えば接着等の他の方法で固定されてもよい。
本発明の他の実施形態では、回転子は、車両用パワーステアリング装置のモータに限らず、他の回転電機に用いられてもよい。上記他の回転電機には、産業用、家電用、玩具用、自動車用、OA機器用の回転電機などが含まれる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
50・・・回転子
51・・・鉄心
52・・・永久磁石
61・・・回転軸心
63・・・基部
64・・・凸部
66・・・第1凸曲面
67・・・凹曲面
68・・・第2凸曲面
Claims (7)
- 回転電機(10)の回転子(50)であって、
回転軸心(61)と直交する断面の形状が、整数pの2倍の数の辺をもつ多角形である基部(63)、および、前記基部の各角部の間に位置し、単一の曲率半径をもつ第1凸曲面(66)を有する2p個の凸部(64)、を形成している鉄心(51)と、
湾曲した板状であり、前記第1凸曲面に沿う凹曲面(67)、および、板厚方向において前記凹曲面とは反対側に位置している第2凸曲面(68)を有し、前記凹曲面が前記第1凸曲面に密着するように固定されている2p個の永久磁石(52)と、
を備えていることを特徴とする回転子。 - 前記鉄心の前記凸部は、前記基部の辺部(65)の70%以上を占めていることを特徴とする請求項1に記載の回転子。
- 前記回転軸心と直交する断面において、前記第1凸曲面の両端は、前記鉄心の前記基部の辺上に位置していることを特徴とする請求項1または2に記載の回転子。
- 前記回転軸心に直交する断面において、前記永久磁石の幅方向中央の厚みをt1とし、前記永久磁石の幅方向両端の厚みをt2とすると、
1.0≦(t1/t2)≦1.4
であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転子。 - 前記第1凸曲面の曲率半径をR1とし、前記第2凸曲面の曲率半径をR2とし、各前記永久磁石に外接する仮想的な外接円筒面の曲率半径をR3とすると、
0.6≦(R2/R1)≦1.0
R2≦R3
であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転子。 - 前記第2凸曲面は、単一の曲率半径をもつ曲面であり、
前記第2凸曲面の少なくとも一部と密着するように各前記永久磁石の外側に嵌めつけられている筒状カバー(69)をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転子。 - 車両用パワーステアリング装置のモータに用いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転子。
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