JP2019062668A - 回転子及び電動機 - Google Patents

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Abstract

【課題】規格品のピンで対応が容易な回転子及び電動機を提供すること。【解決手段】本発明の回転子１０は、円盤状の電磁鋼板１２１が積層されて構成され、回転軸１１に固定される筒状のロータコア１２であって、ロータコア１２の周方向Ｄ２に互いに間隔をあけた箇所に回転軸１１の軸方向Ｄ１に沿って貫通する複数の貫通孔１２２を有するロータコア１２と、複数の貫通孔１２２それぞれにおいて、貫通孔１２２に圧入されるタイロッド１４，１５と、を備え、タイロッド１４，１５は、軸方向Ｄ１に沿って直列に配列する複数の棒状部材１４１，１４２，１５１，１５２，１５３から構成され、軸方向Ｄ１に隣接する棒状部材の間の切れ目１４０，１５０についての軸方向Ｄ１の位置が、タイロッド１４，１５の全てで一致することは無い。【選択図】図２

Description

本発明は、回転子及び電動機に関する。
従来より、電動機における回転子の一つとして、環状（円盤状、円板状）の電磁鋼板が軸方向に積層されたロータコアと、その両端に配置される端板とが回転軸に固定されて、構成されているものが知られている。ロータコアを構成する電磁鋼板及び端板は、周方向に間隔をあけた複数の箇所に、軸方向に貫通する貫通孔を有しており、貫通孔にピンが圧入されて結合されている（例えば、特許文献１参照）。
端板は、回転子の強度アップや回転軸等への結合に利用される。ピンは、ロータコアより長いものが使用されており、電動機がトルクを出したときにトルクの反作用で回転子が壊れることを防ぐ。
特開２０１６−１６３４６８号公報
ロータコアが長い場合、より長いピンが必要となるが、規格品であるピンで対応できず、回転子は高価となる。
本発明は、規格品のピンで対応が容易な回転子及び電動機を提供することを目的とする。
（１）本発明は、円盤状の電磁鋼板（例えば、後述の電磁鋼板１２１）が積層されて構成され、回転軸（例えば、後述の回転軸１１）に固定される筒状のロータコア（例えば、後述のロータコア１２）であって、前記ロータコアの周方向（例えば、後述の周方向Ｄ２）に互いに間隔をあけた箇所に前記回転軸の軸方向（例えば、後述の軸方向Ｄ１）に沿って貫通する複数の貫通孔（例えば、後述の貫通孔１２２）を有するロータコアと、複数の前記貫通孔それぞれにおいて、前記貫通孔に圧入されるタイロッド（例えば、後述のタイロッド１４，１５）と、を備え、前記タイロッドは、前記軸方向に沿って直列に配列する複数の棒状部材（例えば、後述の棒状部材１４１，１４２，１５１，１５２，１５３）から構成され、前記軸方向に隣接する前記棒状部材の間の切れ目（例えば、後述の切れ目１４０，１５０）についての前記軸方向の位置が、前記タイロッドの全てで一致することは無いことを特徴とする、回転子（例えば、後述の回転子１０）に関する。
（２） （１）に記載の回転子において、前記切れ目についての前記軸方向の位置が、前記周方向に隣接する前記タイロッドで一致することは無いものであってもよい。
（３） （２）に記載の回転子において、複数の前記タイロッドそれぞれにおいて、複数の前記棒状部材は、個々の長さが互いに異なっていてもよい。
（４）本発明は、（１）〜（３）のいずれかに記載の回転子と、前記回転子が内部に配置された円筒状のステータ（例えば、後述のステータ２０）と、を備えることを特徴とする、電動機（例えば、後述の電動機１）に関する。
本発明によれば、規格品のピンで対応が容易な回転子及び電動機を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る電動機の概略構成を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 回転子が備える複数のタイロッドの模式図である。 別の実施形態に係る回転子が備える複数のタイロッドの模式図である。
以下、本発明に係る回転子及び電動機の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動機１の概略構成を示す正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、回転子１０が備える複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌの模式図である。
図１及び図２に示す本実施形態の電動機１は、回転子１０と、ステータ２０と、を備える。回転子１０は、回転軸１１と、ロータコア１２と、一対の端板１３と、複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌと、を備える。
回転軸１１は、棒状体である。回転軸１１は、軸方向両側において、軸受（図示せず）を介して電動機１のケース（図示せず）に回転可能に支持される。即ち、回転軸１１は、軸心周りに回転可能になっている。なお、図２では、回転軸１１の軸心ＣＬを一点鎖線で示す。また、以下の説明で、回転軸１１の軸方向を単に「軸方向Ｄ１」ともいう。
ロータコア１２は、円盤状（環状、円板状）の電磁鋼板１２１を軸方向Ｄ１に積層することにより、円筒状（筒状）に形成される。なお、図面において、電磁鋼板１２１の厚みを誇張して実際よりも分厚く示す。ロータコア１２は、径方向Ｄ３の中央部分に配置される回転軸１１の外周面に固定される。ロータコア１２は、複数の貫通孔１２２を備える。
貫通孔１２２は、ロータコア１２の一方の端面から他方の端面に向けて軸方向Ｄ１に沿って貫通する孔として形成され、互いに略同じ断面積を有する。貫通孔１２２は、ロータコア１２の周方向Ｄ２に沿って互いに間隔をあけて複数配置される。換言すると、貫通孔１２２は、回転軸１１の軸心ＣＬ（ロータコア１２の回転中心）を中心とする仮想円Ｒ１上に略等間隔で配置される。「略等間隔」とは、厳密な等間隔のみならず、機能的に等間隔とみなせる間隔も含む（以下同様）。
端板１３は、ロータコア１２の軸方向Ｄ１の両端に配置されることにより、ロータコア１２と共に円筒状（筒状）に形成される。端板１３は、径方向Ｄ３の中央部分に配置される回転軸１１の外周面に固定される。端板１３は、複数の貫通孔１３１を備える。
貫通孔１３１は、軸方向Ｄ１に沿って貫通する孔として形成され、互いに略同じ断面積を有する。貫通孔１３１は、ロータコア１２の周方向Ｄ２に沿って互いに間隔をあけて複数配置され、ロータコア１２の貫通孔１２２に軸方向Ｄ１に連続する。換言すると、貫通孔１３１は、回転軸１１の軸心ＣＬ（ロータコア１２の回転中心）を中心とする仮想円Ｒ１上に略等間隔で配置される。
複数の貫通孔（１３１，１２２）それぞれにおいて、複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌの各々は、一方の端板１３の貫通孔１３１、ロータコア１２の貫通孔１２２、他方の端板１３の貫通孔１３１の順に圧入される。図３に示すように、複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌの各々は、長さＬ１を有する棒状部材１４１、及び長さＬ２を有する棒状部材１４２が直列に配列して構成されている。複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌを特に区別する必要が無いときには、単に「タイロッド１４」ともいう。タイロッド１４は、軸方向Ｄ１に隣接する棒状部材１４１，１４２の間に、切れ目１４０を有する。
複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌそれぞれにおいて、切れ目１４０を有するタイロッド１４Ａ〜１４Ｌは、棒状部材１４１の長さＬ１、及び棒状部材１４２の長さＬ２が互いに異なり（個々の長さが互いに異なり）、Ｌ１≠Ｌ２の関係を有する。タイロッド１４Ａ〜１４Ｌの切れ目１４０についての軸方向Ｄ１の位置が、複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌの１２本全てで一致するということは無い。また、タイロッド１４Ａ〜１４Ｌの切れ目１４０については軸方向Ｄ１の位置が、周方向Ｄ２に隣接するタイロッド１４（例えば、タイロッド１４Ａとタイロッド１４Ｂ）で一致することは無い。
ステータ２０は、電動機１のケース（図示せず）に固定される。ステータ２０は、ステータコア２１と、コイル２２と、を備える。
ステータコア２１は、略円筒形状に形成される。ステータコア２１は、複数枚の電磁鋼板を軸方向Ｄ１に積層して形成される。
コイル２２は、ステータコア２１に巻き回しされる。コイル２２は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のコイル２２により形成される。それぞれのコイル２２のうち、ステータコア２１の軸方向Ｄ１の両側に突出する部分がコイルエンド２３とされる。なお、図１において、複数のコイル２２を模式的に一体的に円筒状に示している。
本実施形態の回転子１０及び電動機１によれば、例えば以下の効果が奏される。
本実施形態の回転子１０は、円盤状の電磁鋼板１２１が積層されて構成され、回転軸１１に固定される筒状のロータコア１２であって、ロータコア１２の周方向Ｄ２に互いに間隔をあけた箇所に回転軸１１の軸方向Ｄ１に沿って貫通する複数の貫通孔１２２を有するロータコア１２と、複数の貫通孔１２２それぞれにおいて、貫通孔１２２に圧入されるタイロッド１４と、を備える。タイロッド１４は、軸方向Ｄ１に沿って直列に配列する複数の棒状部材１４１，１４２から構成され、軸方向Ｄ１に隣接する棒状部材の間の切れ目１４０についての軸方向Ｄ１の位置が、タイロッド１４の全てで一致することは無い。
従って、ロータコア１２における軸方向Ｄ１のどの位置においても、タイロッド１４Ａ〜１４Ｌの切れ目１４０ではない部分がある。これにより、回転子１０の回転によるトルクの反作用により、切れ目１４０の位置においてロータコア１２が壊れることを抑制することができる。ロータコア１２が長い場合、長いピンが必要となるが、規格品で安価な短いピンを直列に配列させることで対応可能である。すなわち、本実施形態によれば、規格品のピンで対応が容易な回転子１０及び電動機１を提供することができる。
また、切れ目１４０についての軸方向Ｄ１の位置が、周方向Ｄ２に隣接するタイロッド１４で一致することは無い。
従って、回転子１０の回転によるトルクの反作用を分散させることができる。これにより、切れ目１４０の位置においてロータコア１２が壊れることをより抑制することができる。
また、複数の貫通孔１２２それぞれにおいて、複数の棒状部材１４１，１４２は、個々の長さが互いに異なる
従って、タイロッド１４Ａ〜１４Ｌを圧入する際に、長さＬ１，Ｌ２が異なる棒状部材１４１，１４２の順番を変更することで、タイロッド１４Ａ〜１４Ｌが有する切れ目１４０の軸方向Ｄ１の位置を、容易に一致させなくすることができる。
次に、変形例となる別の実施形態に係る電動機１について、図４を参照して説明する。なお、変形例の説明において、上記実施形態と共通する構成については同一の符号を付す等し、その説明を省略する。また、変形例の説明において、上記実施形態が奏する効果と同様な効果については、その説明を割愛する。
図４は、別の実施形態に係る回転子１０が備える複数のタイロッド１５Ａ〜１５Ｌの模式図である。本実施形態に係る回転子１０は、複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌに代えて、複数のタイロッド１５Ａ〜１５Ｌを備える点が上記実施形態と相違する。複数のタイロッド１５Ａ〜１５Ｌを特に区別する必要が無いときには、単に「タイロッド１５」ともいう。
複数のタイロッド１５Ａ〜１５Ｌの各々は、一方の端板１３の貫通孔１３１、ロータコア１２の貫通孔１２２、他方の端板１３の貫通孔１３１の順に圧入される。図４に示すように、複数のタイロッド１５Ａ〜１５Ｌの各々は、長さＬａを有する棒状部材１５１、長さＬｂを有する棒状部材１５２、及び長さＬｃを有する棒状部材１５３が直列に配列して構成されている。タイロッド１５は、軸方向Ｄ１に隣接する棒状部材１５１，１５２，１５３の間に、切れ目１５０，１５０を有する。
切れ目１５０を有するタイロッド１５Ａ〜１５Ｌは、棒状部材１５１の長さＬａ、棒状部材１５２の長さＬｂ、及び棒状部材１５３の長さＬｃが互いに異なる。各長さは、Ｌａ≠Ｌｂ≠Ｌｃの関係を有すると共に、Ｌａ＋Ｌｂ≠Ｌｃ、Ｌｂ＋Ｌｃ≠Ｌａ、及びＬｃ＋Ｌａ≠Ｌｂの関係を有する。タイロッド１５Ａ〜１５Ｌの切れ目１５０についての軸方向Ｄ１の位置が、複数のタイロッド１５Ａ〜１５Ｌの１２本全てで一致するということは無い。また、タイロッド１５Ａ〜１５Ｌの切れ目１５０についての軸方向Ｄ１の位置が、周方向Ｄ２に隣接するタイロッド１５（例えば、タイロッド１５Ａとタイロッド１５Ｂ、及びタイロッド１５Ｃ）でそれぞれ一致することは無い。複数のタイロッド１５Ａ〜１５Ｌの１２本において、タイロッド１５Ａ〜１５Ｌの切れ目１５０についての軸方向Ｄ１の位置が異なる部分は、棒状部材の種類Ｎ（図４の場合はＮ＝３）の数と関係し、１２×（Ｎ−１／Ｎ）箇所存在する。電動機１がトルクを発生させたときに、タイロッド１５Ａ〜１５Ｌの切れ目１５０に掛かるトルクの反作用は、タイロッド１５Ａ〜１５Ｌの切れ目１５０についての軸方向Ｄ１の位置が異なる部分に分散されるため、棒状部材の種類Ｎを増やすことでロータコア１２の強度の下限値を高めることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施形態において、複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌの全てが切れ目１４０を有したが、これに限定されない。つまり、複数のタイロッド１４Ａ〜１４Ｌのうち少なくとも一つが切れ目１４０を有してもよい。
タイロッドは、４本（４種類）以上の棒状部材から構成されていてもよい。複数のタイロッドそれぞれにおいて、複数の棒状部材の長さの配列パターンは、適宜変更することができる。棒状部材の長手方向端部の位置と電磁鋼板の厚さ方向の位置とは、図２においては一致しているが、これに制限されず、一致していなくてもよい。
１ 電動機
１０ 回転子
１１ 回転軸
１２ ロータコア
１４，１５ タイロッド
２０ ステータ
１２１ 電磁鋼板
１２２ 貫通孔
１４０，１５０ 切れ目
１４１，１４２，１５１，１５２，１５３ 棒状部材
Ｄ１ 軸方向
Ｄ２ 周方向

Claims (4)

  1. 円盤状の電磁鋼板が積層されて構成され、回転軸に固定される筒状のロータコアであって、前記ロータコアの周方向に互いに間隔をあけた箇所に前記回転軸の軸方向に沿って貫通する複数の貫通孔を有するロータコアと、
    複数の前記貫通孔それぞれにおいて、前記貫通孔に圧入されるタイロッドと、を備え、
    前記タイロッドは、前記軸方向に沿って直列に配列する複数の棒状部材から構成され、
    前記軸方向に隣接する前記棒状部材の間の切れ目についての前記軸方向の位置が、前記タイロッドの全てで一致することは無いことを特徴とする、回転子。
  2. 前記切れ目についての前記軸方向の位置が、前記周方向に隣接する前記タイロッドで一致することは無いことを特徴とする、請求項１に記載の回転子。
  3. 複数の前記タイロッドそれぞれにおいて、複数の前記棒状部材は、個々の長さが互いに異なることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回転子。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の回転子と、
    前記回転子が内部に配置された円筒状のステータと、を備えることを特徴とする、電動機。
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