JP2015139227A - motor - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、モータに関する。特に、ロータコアに永久磁石が備えられている同期モータに関する。 The technology disclosed in this specification relates to a motor. In particular, the present invention relates to a synchronous motor in which a rotor core is provided with a permanent magnet.
一般に同期モータは、コイルが巻回されたステータと、ステータの内側に配置されたロータコアと、ロータコアを貫通していると共に回転可能に支持されたシャフトを備えている。ロータコアに備えられている永久磁石は、回転軸方向から視たとき周方向に等間隔に並んでいる。一般に、ロータコアは、複数の積層鋼板を積層して構成される。また、ロータコアはシャフトに対して相対的な回転が防止される。典型的には、その回転防止の構造として、シャフトに設けられているキー溝に、積層鋼板に設けられているキーを嵌合する構造が知られている。 Generally, a synchronous motor includes a stator around which a coil is wound, a rotor core disposed inside the stator, and a shaft that passes through the rotor core and is rotatably supported. The permanent magnets provided in the rotor core are arranged at equal intervals in the circumferential direction when viewed from the rotation axis direction. Generally, the rotor core is configured by laminating a plurality of laminated steel plates. Further, the rotor core is prevented from rotating relative to the shaft. Typically, as a structure for preventing the rotation, a structure in which a key provided on a laminated steel sheet is fitted into a key groove provided on a shaft is known.
一方、従来より、同期モータにおける振動の原因の一つであるトルクリップルを低減するための構造として、スキュー構造が知られている。ここでスキュー構造とは、ロータコアに挿通されている永久磁石をモータの回転軸に対して斜めになるように配置する構造のことである。例えば、上記のキー溝とキーによる回転防止の構造を有するモータにおいて、永久磁石のスキュー構造が実現される。この場合、スキュー構造は、永久磁石を挿通する孔の位置(キーに対する孔の位置)が周方向に少しづつずらされている複数種類の積層鋼板を積層することで実現される。この構成によると、積層鋼板の種類が増え、部品点数が増加することになる。 On the other hand, conventionally, a skew structure is known as a structure for reducing torque ripple which is one of the causes of vibration in a synchronous motor. Here, the skew structure is a structure in which the permanent magnet inserted through the rotor core is arranged so as to be inclined with respect to the rotation axis of the motor. For example, a permanent magnet skew structure is realized in a motor having a structure for preventing rotation by the key groove and the key. In this case, the skew structure is realized by laminating a plurality of types of laminated steel plates in which the positions of the holes through which the permanent magnets are inserted (the positions of the holes with respect to the keys) are slightly shifted in the circumferential direction. According to this configuration, the types of laminated steel sheets increase and the number of parts increases.
特許文献1では、ロータコアを軸方向に2つに分割し、分割されたロータコアを軸方向に捩じるように配置することで単純化されたスキュー構造が開示されている。さらに、この分割されたロータコアの捩じれは、軸方向からみて、積層鋼板の中心とキーを通る直線に対して永久磁石挿通孔の位置がオフセットしている積層鋼板を、一方は表向きに、他方は裏向きにシャフトに取り付けることで実現される。この構成により、同一形状の積層鋼板でロータコアの捩じれを実現できる。したがって、積層鋼板の種類の増加を避けることができる。 Patent Document 1 discloses a skew structure that is simplified by dividing the rotor core into two parts in the axial direction and arranging the divided rotor cores to be twisted in the axial direction. Furthermore, the torsion of the divided rotor core is such that, when viewed from the axial direction, in the laminated steel sheet in which the position of the permanent magnet insertion hole is offset with respect to the straight line passing through the center and the key of the laminated steel sheet, one is face up and the other is Realized by attaching to the shaft face down. With this configuration, the rotor core can be twisted with laminated steel plates having the same shape. Therefore, an increase in the types of laminated steel sheets can be avoided.
しかし、モータの振動をより一層抑制するには、スキュー構造が複雑になる傾向にある。その場合、特許文献1の技術を使っても複数種類の積層鋼板が必要となる。 However, in order to further suppress the vibration of the motor, the skew structure tends to be complicated. In that case, even if the technique of Patent Document 1 is used, a plurality of types of laminated steel sheets are required.
そこで、本明細書では、ロータコアとシャフトとの相対回転を防止する構造としてキー構造に代わる新たな構造を提供する。本明細書で開示する回転防止の構造を採用することで、複数種類の積層鋼板を必要とすることなく、複雑なスキュー構造に対応することができる。 Therefore, in the present specification, a new structure that replaces the key structure is provided as a structure that prevents relative rotation between the rotor core and the shaft. By adopting the anti-rotation structure disclosed in this specification, it is possible to cope with a complicated skew structure without requiring a plurality of types of laminated steel sheets.
本明細書が開示する技術は、シャフトを積層鋼板に圧入することで、積層鋼板とシャフトの間に摩擦力を発生させ、その摩擦力を利用して、積層鋼板のシャフトに対する相対的な回転を防止する。但し、単なる圧入ではなく、シャフトの構造を工夫し、圧入後の回転方向の摩擦力を高めることのできる構造を提供する。このため、スキュー構造を有するモータにおいて、キー及びキー溝により必要であった複数の積層鋼板の種類を削減することができる。 In the technology disclosed in this specification, a friction force is generated between the laminated steel plate and the shaft by press-fitting the shaft into the laminated steel plate, and the relative rotation of the laminated steel plate with respect to the shaft is performed using the friction force. To prevent. However, it is not a simple press-fitting, but a structure capable of increasing the frictional force in the rotational direction after the press-fitting by devising the structure of the shaft is provided. For this reason, in the motor which has a skew structure, the kind of the some laminated steel plate required by the key and the keyway can be reduced.
本明細書が開示するモータは、複数の積層鋼板が積層されているロータコアと、ロータコアを貫通しているシャフトを備えている。シャフトは、積層鋼板に設けられた貫通孔に挿入されている。シャフトの外周面に、周方向に沿って伸びる断面がV字形状の溝が軸方向に複数並んで設けられている。積層鋼板がシャフトに圧入されており、上記の溝の一方の側面と積層鋼板の貫通孔の内周面が接しているとともに、上記の溝の他方の側面と上記の貫通孔の周縁の積層鋼板端面が接している。なお、「積層鋼板をシャフトに圧入する」とは、詳細には次の通りである。積層鋼板のシャフトが貫通している貫通孔の径が、シャフトの直径(正確には、溝の底におけるシャフトの直径)よりも小さい。そして、積層鋼板がシャフトに取り付けられる際に、貫通孔の径がシャフトの外径以上の大きさとなるように、貫通孔の周縁が面外変形をする。この面外変形は弾性変形である。 The motor disclosed in this specification includes a rotor core in which a plurality of laminated steel plates are laminated, and a shaft that passes through the rotor core. The shaft is inserted into a through hole provided in the laminated steel plate. A plurality of grooves each having a V-shaped cross section extending in the circumferential direction are provided in the axial direction on the outer peripheral surface of the shaft. A laminated steel plate is press-fitted into the shaft, and one side surface of the groove is in contact with the inner peripheral surface of the through hole of the laminated steel plate, and the laminated steel plate on the other side surface of the groove and the peripheral edge of the through hole The end faces are touching. Note that “pressing the laminated steel sheet into the shaft” is as follows in detail. The diameter of the through hole through which the shaft of the laminated steel plate passes is smaller than the diameter of the shaft (more precisely, the diameter of the shaft at the bottom of the groove). And when a laminated steel plate is attached to a shaft, the periphery of a through-hole carries out an out-of-plane deformation so that the diameter of a through-hole may become a magnitude | size beyond the outer diameter of a shaft. This out-of-plane deformation is elastic deformation.
圧入時に積層鋼板の貫通孔の周縁は面外変形を生じる。上記構成は、この面外変形を巧みに利用し、変形後の貫通孔周縁の積層鋼板端面と積層鋼板の内周面(貫通孔の内周面)がシャフトと面接触するようにV字形状の溝を設ける。この構成によれば、圧入時に貫通孔の周囲が変形して生じる弾性力により、積層鋼板の内周面及びこれに隣接する積層鋼板端面と溝の側面の間に垂直抗力が作用する。したがって、積層鋼板の内周面及び積層鋼板端面と溝の側面の間に高い摩擦力が発生し、積層鋼板のシャフトに対する相対的な回転が防止される。さらに、貫通孔は円形状であるため、同一形状の積層鋼板を所定の角度に捩じり積層するとともにシャフトに取り付けることで、任意のスキュー構造を有するロータコアを得ることができる。 The peripheral edge of the through hole of the laminated steel plate undergoes out-of-plane deformation during press fitting. The above configuration skillfully utilizes this out-of-plane deformation, and the V-shaped so that the laminated steel plate end face of the periphery of the through hole after deformation and the inner peripheral surface of the laminated steel plate (inner peripheral surface of the through hole) are in surface contact with the shaft. A groove is provided. According to this configuration, a vertical drag acts between the inner peripheral surface of the laminated steel sheet and the end face of the laminated steel sheet adjacent to the inner peripheral surface of the laminated steel sheet and the side surface of the groove due to the elastic force generated by the deformation of the periphery of the through hole during press-fitting. Therefore, a high frictional force is generated between the inner peripheral surface of the laminated steel sheet and the end face of the laminated steel sheet and the side surface of the groove, thereby preventing relative rotation of the laminated steel sheet with respect to the shaft. Furthermore, since the through hole has a circular shape, a rotor core having an arbitrary skew structure can be obtained by twisting and laminating laminated steel plates having the same shape at a predetermined angle and attaching them to the shaft.
また、上記のロータコアを軸方向でシャフトに固定する固定部材がさらに備えられてもよい。固定部材は、例えばナットである。このような構成によれば、固定部材からロータコアに軸方向に軸力が作用し、ロータコアを構成する積層鋼板の内周面(貫通孔の内周面)及び積層鋼板端面とシャフトの溝の側面との間に作用する垂直抗力がさらに高まる。したがって、積層鋼板の内周面及び積層鋼板端面と溝の側面の間に作用する摩擦力がさらに高まることになる。積層鋼板のシャフトに対する相対的な回転防止の効果をより一層高めることができる。 Moreover, the fixing member which fixes said rotor core to a shaft in an axial direction may be further provided. The fixing member is, for example, a nut. According to such a configuration, an axial force acts on the rotor core from the fixing member in the axial direction, and the inner peripheral surface (the inner peripheral surface of the through hole) of the laminated steel plate and the side surface of the laminated steel plate end surface and the shaft groove constituting the rotor core. The vertical drag acting between the two increases further. Therefore, the frictional force acting between the inner peripheral surface of the laminated steel plate and the end surface of the laminated steel plate and the side surface of the groove is further increased. The effect of preventing rotation relative to the shaft of the laminated steel sheet can be further enhanced.
本明細書が開示する技術によれば、スキュー構造を有するモータにおいて、キー及びキー溝により必要であった複数の積層鋼板の種類を削減することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 According to the technology disclosed in this specification, in a motor having a skew structure, it is possible to reduce the types of a plurality of laminated steel plates that are required by a key and a key groove. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して、実施例のモータ2について説明する。モータ2は、ロータ5及びステータ6を備えており、それらはケース12に収容されている。なお、図1において、図の見易さのために、ロータコア3の断面を示すハッチが省略されていることに留意されたい。また、Z軸がロータ5の軸線CL(モータ2の回転軸線)と一致している。
The
ロータ5の構造について説明する。ロータ5は、ロータコア3とシャフト4を備えている。ロータコア3は円筒形状であり、その軸線に沿った方向に貫通孔(ロータ貫通孔3b)が設けられている。シャフト4は、軸線方向(Z軸方向)において、その両端がロータコア3の両端から伸びるようにロータ貫通孔3bに挿入されている。シャフト4は、ケース12に備えられた軸受13を介して、ケース12に回転可能に支持され、ロータコア3はステータ6の内側に位置している。
The structure of the
シャフト4について説明する。図2に示すように、シャフト4は、その外周面に周方向に伸びるV字形状の溝14が備えられている。V字形状の溝14とは、溝の延設方向に直交する断面の形状がV字をなしている溝である。V字形状の溝14は、一方の側面14aと他方の側面14bにより構成されている。一方の側面14aは、他方の側面14bよりも、シャフトの軸線CLに直交する平面に近い。別言すれば、シャフトの軸線CLと一方の側面14aとがなす角度は、シャフトの軸線CLと他方の側面14bとがなす角度よりも大きい。なお、シャフトの軸線CLは、先に述べたロータ5の軸線と同一である。また、一方の側面14aと他方の側面14bは、溝の深さ方向に向かうにつれてそれら側面の間の幅が狭くなり、溝の最深部で接している。さらに溝14は、軸線方向(Z軸方向)に等間隔に複数並んで配置されており、一方の溝14の側面14bと他方の溝14の側面14aが繋がっている。なお、図2は、軸線方向に、形状の一部が省略されて描かれていることに留意されたい。
The
ロータコア3について説明する。図1に示すように、ロータコア3は複数枚の積層鋼板9が積層されて構成されている。ロータコア3は、軸線方向(Z軸方向)の両端面にワッシャ7a及び7bが配置されており、そのワッシャ7a、7bの外側からナット8により軸線方向で固定されている。ナット8はシャフト4に締結され、その締結により発生する軸力によりロータコア3は、シャフト4に固定されている。なお、ワッシャ7bは、ロータコア3の端面に接する面に、後述する面外変形している積層鋼板9の形状に合わせて窪みが設けられている。
The
積層鋼板9について説明する。図3に示すように、積層鋼板9は円形の平板である。積層鋼板9の外周縁には、一対の磁石取付孔16が設けられている。一対の磁石取付孔16は周方向に等間隔に8組配置されている。積層鋼板9を積層することで、磁石取付孔9が連結し、その内部に永久磁石が収容される。また、積層鋼板9の中心には、貫通孔9bが設けられている。積層鋼板9を積層することで各々の貫通孔9bが連通してロータ貫通孔3bとなる。また、貫通孔9bの径は、シャフト4の溝14の底の径よりもわずかに小さくされている。
The
積層鋼板9は、シャフト4のZ軸負方向の端面から圧入される。圧入する際に、積層鋼板9の貫通孔9bの周縁は、シャフト4の外径以上の大きさとなるように面外変形をする。そして、積層鋼板9が溝14に到達した際に、貫通孔9bの周縁の面外変形は元に戻り、貫通孔9bの内周面が溝14に入り込む。積層鋼板9が所定の位置の溝14で係止されるまで、上述の面外変形が繰り返される。図4に、圧入された積層鋼板9の貫通孔9bとシャフト4の溝14との位置関係が示されている。貫通孔9bの内周面9cは溝14の側面14bと接している。また、貫通孔9bの内周面9cに隣接する端面9a(積層鋼板端面)は溝14の他の側面14aと接している。ここで、シャフト4に圧入する前において、貫通孔9bの内周面9cは、貫通孔9bの中心軸と平行である。圧入された状態において、貫通孔9bの周縁は、溝14の側面14bの軸線CLとの角度に応じて面外変形をしている。したがって、溝14の側面14b、14aには、貫通孔9bの内周面9b及び積層鋼板端面9aからの弾性力が作用している。
The
このような構成によれば、溝14の側面14bと貫通孔9bの内周面9cとの間、及び、溝14の側面14aと積層鋼板端面9aとの間に垂直抗力が作用する。この垂直抗力により、溝14の側面14bと貫通孔9bの内周面9cとの間、及び、溝14の側面14aと積層鋼板端面9aとの間の双方に摩擦力が作用する。この2箇所の摩擦力により、積層鋼板9はシャフト4に対して回転が防止される。また、ロータコア3には、その両端に締め付けられているナット8からの軸力が軸線方向(Z軸方向)に作用している。その軸力が積層鋼板9の貫通孔9bの内周面9b及び積層鋼板端面9aから溝14の各側面に作用している。この軸力により、溝14と貫通孔9aの各側面同士の間の垂直抗力がさらに高まり、よって溝14と貫通孔9aの各側面同士の間の摩擦力がさらに高まる。したがって、ロータコア3はシャフト4に対してさらに強固に固定されると共に、その回転が防止される。
According to such a configuration, a vertical drag acts between the
また、積層鋼板9の貫通孔9bとシャフト4の横断面形状は共に円形であるため、任意の周方向で積層鋼板9をシャフト4に固定することができる。したがって、積層鋼板9をシャフト4の軸線中心に徐々に捩じるように積層することにより、ロータコア3をスキューさせることができる。よって、同一形状の積層鋼板9で任意のロータコア3のスキュー構造を実現することができる。なお、図では、スキュー構造によって軸線CLに対してらせん状に配置される磁石の図示は省略した。
Moreover, since the through-
他の実施例について説明する。図5、図6にはこの実施例で採用する積層鋼板109を示す。この実施例のモータは、積層鋼板109以外の構成については、前述の実施例と同様である。積層鋼板109は円形の平板である。積層鋼板109の外周縁には、積層鋼板9と同様に、一対の磁石取付孔116が設けられている。また、積層鋼板109の中心には、貫通孔109bが設けられている。貫通孔109bの周縁は、積層鋼板109の面外に向かって曲がっている。別言すれば、積層鋼板109bの中央部分は、円形状に盛り上がっており、その盛り上がっている部分の中心に貫通孔109bが設けられている。また、貫通孔109bの周囲には、切欠き115が周方向に等間隔に4箇所設けられている。貫通孔109bの周縁の曲がり角度は、シャフト4に設けられている溝14の側面14aの軸線CLに対する角度に合わせて設計されている。ここで、貫通孔109bの周縁の曲がり角度は、溝14の軸線CLに対する角度に比べて僅かに浅くされている。つまり、貫通孔9bの径は、溝14の底部の径よりもわずかに小さくされている。この積層鋼板109がシャフト4に圧入されると、貫通孔109bの内周面109cは溝14の一方の側面14bに接触する。そして、内周面109cに隣接する積層鋼板端面109aは、溝14の他方の側面14aに接触する。したがって、図4に示す先述の実施例と同様の位置関係となり、積層鋼板109はシャフト4に対して回転が防止される。
Another embodiment will be described. 5 and 6 show a
このような構成によれば、貫通孔109bの周縁が溝14の形状に合わせて予め変形されており、また、切欠き115が設けられているため、貫通孔109bの周縁は面外方向に変形しやすくなる。したがって、積層鋼板109はシャフト4に対して圧入しやすくなる。
According to such a configuration, the peripheral edge of the through
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。上記の実施例では、ロータコアの軸線方向での固定にナットを用いていたが、それ以外の部材であってもよい。例えば、シャフトに圧入してロータコアを挟持する圧入部材であっても良い。つまり、ロータコアを軸方向でシャフトに固定する機能を有する部材であれば良い。なお、本実施例における「ナット8」が、「固定部材」の一例である。
Hereinafter, points to be noted regarding the technology shown in the embodiments will be described. In the above embodiment, the nut is used for fixing the rotor core in the axial direction, but other members may be used. For example, a press-fitting member that press-fits the shaft and sandwiches the rotor core may be used. That is, any member having a function of fixing the rotor core to the shaft in the axial direction may be used. The “
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:モータ
3:ロータコア
4:シャフト
5:ロータ
6:ステータ
7a、7b:ワッシャ
8:ナット
9:積層鋼板
14:溝
2: Motor 3: Rotor core 4: Shaft 5: Rotor 6:
Claims (1)
前記ロータコアを貫通しているシャフトと、
前記ロータコアを軸方向で前記シャフトに固定する固定部材と、を備え、
前記シャフトは、前記積層鋼板に設けられた貫通孔に挿入されており、
前記シャフトの外周面に、周方向に沿って伸びる断面がV字形状の溝が軸方向に複数並んで設けられており、
前記積層鋼板が前記シャフトに圧入されており、前記溝の一方の側面と前記積層鋼板の貫通孔内周面が接しているとともに、前記溝の他方の側面と前記貫通孔の周縁の積層鋼板端面が接している、
ことを特徴とするモータ。 A rotor core in which a plurality of laminated steel plates are laminated;
A shaft passing through the rotor core;
A fixing member for fixing the rotor core to the shaft in the axial direction,
The shaft is inserted into a through hole provided in the laminated steel plate,
On the outer peripheral surface of the shaft, a plurality of V-shaped grooves extending in the circumferential direction are provided side by side in the axial direction.
The laminated steel plate is press-fitted into the shaft, and one side surface of the groove is in contact with the inner peripheral surface of the through hole of the laminated steel plate, and the end surface of the laminated steel plate on the other side surface of the groove and the peripheral edge of the through hole Is touching,
A motor characterized by that.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2014007765A JP2015139227A (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | motor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021228493A1 (en) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for producing a rotor, and rotor |
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2014
- 2014-01-20 JP JP2014007765A patent/JP2015139227A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021228493A1 (en) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for producing a rotor, and rotor |
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