JP2020025387A - 回転電機用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアとロータ支持部材とが溶融接合部により接合される場合に、ロータコアに生じる引張応力を低減する。【解決手段】回転電機用ロータ１は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されていると共に複数の磁石挿入孔５を有する円筒状のロータコア２と、磁石挿入孔５に挿入される複数の永久磁石４とを備え、径方向内側Ｒ１からロータ支持部材９によって支持される。ロータコア２の内周面とロータ支持部材９の外周面とは、周方向Ｃの１箇所以上に設けられた第２接合部Ｗ２で接合されている。周方向Ｃに隣接する磁極Ｍの間の磁路領域ＭＲ、及び第２接合部Ｗ２と径方向Ｒ視で重複し、磁路領域ＭＲと周方向Ｃに対向する永久磁石４の角部４１よりも径方向内側Ｒ１の領域に、孔部７が形成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されたロータコアと、ロータコアの径方向内側からロータコアを支持するロータ支持部材とを有し、軸方向の端部においてロータコアの内周面とロータ支持部材の外周面とが溶接されている回転電機用ロータに関する。

特開２０１５−１１９５５７号公報には、電磁鋼板（２３）が軸方向に積層されて構成されたロータコア（２０）と、ロータコア（２０）の径方向内側からロータコア（２０）を支持する軸体（１０）とを有する回転電機用ロータ（１）が開示されている（背景技術において括弧内の符号は参照する文献のもの。）。ロータコア（２０）と軸体（１０）とは、ロータコア（２０）の径方向内側が軸体（１０）に溶接されることによって接合されている。ロータコア（２０）には、周方向に沿って複数の磁石挿入孔（２４）が形成されており、それぞれの磁石挿入孔（２４）に永久磁石（２６）が挿入されている。

このようにロータコア（２０）と軸体（１０）とを溶接によって接合した場合、溶融金属の収縮によって、ロータコア（２０）には、径方向に沿って溶接箇所に向かって収縮しようとする力が生じる傾向がある。ロータコア（２０）において、磁石挿入孔（２４）よりも径方向外側に位置して径方向幅が薄くなっている部分（ブリッジ部）は、磁石挿入孔（２４）に挿入された永久磁石（２６）により応力が阻まれる。しかし、周方向に沿って隣接する磁石挿入孔（２４）の間の部分にはそのまま応力が掛かる。その結果、それぞれのブリッジ部の周方向端部（或いはブリッジ部が永久磁石（２６）と当接する部分）には、径方向内側へ収縮しようとする力と、永久磁石（２６）による反作用とにより、引張応力が作用する。このため、ブリッジ部の強度低下を招き、例えばロータ（１）が回転する際に、遠心力への耐力が低くなるおそれがある。

特開２０１５−１１９５５７公報

上記背景に鑑みて、ロータコアとロータ支持部材とが溶融接合部により接合される場合に、ロータコアに生じる引張応力を低減することが望まれる。

１つの態様として、上記に鑑みた回転電機用ロータは、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されていると共に複数の磁石挿入孔を有する円筒状のロータコアと、前記磁石挿入孔に挿入される複数の永久磁石とを備え、径方向内側からロータ支持部材によって支持される回転電機用ロータは、前記磁石挿入孔のそれぞれが軸方向に延在するように形成され、複数の前記磁石挿入孔が周方向に沿って配列され、前記ロータコアの内周面と前記ロータ支持部材の外周面とが、周方向の１箇所以上に設けられた溶融接合部で接合されており、周方向に隣接する磁極の間の磁路領域、及び前記溶融接合部と径方向視で重複し、前記磁路領域と周方向に対向する前記永久磁石の角部よりも径方向内側の領域に、孔部７が形成されている。

ロータコアとロータ支持部材とを溶接によって接合した場合、溶融金属の収縮によって、ロータコアには、溶接箇所である溶融接合部に向かって収縮しようとする力が生じる傾向がある。ロータコアにおいて、磁石挿入孔よりも径方向外側に位置して径方向幅が薄くなっている部分（ブリッジ部）は、磁石挿入孔に挿入された永久磁石により応力が阻まれる。しかし、周方向に沿って隣接する磁石挿入孔の間の部分にはそのまま応力が掛かる。その結果、それぞれのブリッジ部の周方向の端部（或いはブリッジ部が永久磁石と当接する部分）には、径方向内側へ収縮しようとする力と、永久磁石による反作用とにより、引張応力が作用する。しかし、本構成によれば、磁路領域及び溶融接合部と径方向視で重複する位置に形成されている孔部が、径方向外側から溶融接合部へ向かう応力の緩衝領域となり、当該応力が緩和される。これにより、上述した反作用も小さくなり、ブリッジ部の周方向の端部（或いはブリッジ部が永久磁石と当接する部分）に作用する引張応力も低減される。このように、本構成によれば、ロータコアとロータ支持部材とが溶融接合部により接合される場合に、ロータコアに生じる引張応力を低減することができる。

回転電機用ロータのさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

ロータの回転軸方向断面図 ロータコアの回転軸方向断面図 ロータの軸方向視の平面図 ロータコアの軸方向視の拡大平面図 ロータの軸方向視の拡大平面図 ロータコアに永久磁石を挿入する前の第２接合部による応力の説明図 ロータコアに永久磁石を挿入した後の第２接合部による応力の説明図 図６及び図７に対応するロータコアの径と軸方向位置との関係を示すグラフ 他の形態のロータの軸方向視の拡大平面図

以下、回転電機用ロータの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、ロータ１（回転電機用ロータ）の軸方向Ｌにおける断面図である。ロータ１は、ロータコア２、永久磁石４、回転軸Ｘとしての不図示のシャフトに対して径方向内側Ｒ１からロータコア２を支持して連結するハブ９（ロータ支持部材）を備えている。図２は、ロータコア２にハブ９が取り付けられていない状態のロータコア２の軸方向Ｌにおける断面図である。詳細は後述するが、ロータコア２は、複数の円環状の電磁鋼板３を積層して形成されており、ロータコア２に対してハブ９を取り付ける前に、溶接によって電磁鋼板３が互いに接合される。図２における符号「Ｗ１」は、溶接によって溶融し凝固した接合部（第１接合部）を模式的に示している。図３は、ロータコア２を軸方向Ｌに沿った方向から見た平面図である。

本実施形態では、ロータコア２を形成する電磁鋼板３を溶接によって互いに接合した後、ハブ９をロータコア２に取り付け、ハブ９とロータコア２とを溶接によって接合する。図１における符号「Ｗ２」も、溶接によって溶融し凝固した接合部（第２接合部（溶融接合部））を模式的に示している。上述したように、まず、ロータコア２の電磁鋼板３同士を溶接し、次にロータコア２とハブ９とを溶接する。図２は、ロータコア２にハブ９を取り付ける前の第１接合部Ｗ１を通る断面を示したものである。図１は、ロータコア２にハブ９を取り付けた後の図３におけるＩ−Ｉ断面（第２接合部Ｗ２、及び後述する孔部７を通る断面）を示している。

以下、本実施形態に係るロータ１について詳細に説明する。以下の説明では、特に断らない限り、「軸方向Ｌ」、「径方向Ｒ」、「周方向Ｃ」は、ロータコア２の軸心（すなわち回転軸Ｘ）を基準とする。また、ロータコア２の径方向Ｒの一方側を径方向内側Ｒ１、径方向Ｒの他方側を径方向外側Ｒ２とする。尚、各部材についての寸法、配置方向、配置位置等に関しては、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態も含む。

図１に示すように、ロータ１は、複数の磁石挿入孔５を有する円筒状のロータコア２と、磁石挿入孔５に挿入される複数の永久磁石４とを備え、径方向内側Ｒ１からハブ９によって支持されている。多くの場合、回転電機のロータを構成するロータコアは、鉄損を軽減するために、複数の薄い鋼板を回転軸に沿った方向に積層した積層コアの形態で形成されている。本実施形態においても、図１及び図２に示すように、ロータコア２は、複数枚の電磁鋼板３を軸方向Ｌに積層して構成されている。

それぞれの電磁鋼板３は、鋼板材をプレス金型によって打ち抜くプレス加工によって製造される。プレス加工の際には、電磁鋼板３が積層されたときに磁石挿入孔５を形成する磁石用孔や、電磁鋼板３を積層する際に積層方向（軸方向Ｌ）に隣接する電磁鋼板３同士をカシメによって連結するための凹凸部（不図示）等も形成される。凹凸部は、電磁鋼板３の積層方向の一方側の面において凹み、他方側の面において突出している。積層方向に隣接する電磁鋼板３は、一方側（凹凸部が凹んでいる側）の面と、他方側（凹凸部が突出している側）の面とが対向するように積層されている。凹凸部における凹みに、凹凸部における突出部分が係合することによって、積層方向に隣接する電磁鋼板３同士が連結される。

尚、積層方向において最も端部に位置する２枚の電磁鋼板３の内の１枚は、凹凸部における凹みに他の電磁鋼板３の凹凸部の突出部分が係合するものの、自身の凹凸部の突出部分は他の電磁鋼板３には係合しない。つまり、当該端部の電磁鋼板３は、凹部に相当する部分のみを有していればよく、突出した部分は不要である。このため、当該端部の電磁鋼板３は、凹凸部に相当する位置に貫通孔が形成される。プレス金型は、凹凸部を形成するパンチの押し出し量が可変となるように構成されている。つまり、凹凸部を形成する際よりもパンチの押し出し量を大きくすることで、貫通孔を形成することができ、同一の金型を用いて凹凸部と貫通孔とを形成することができる。プレス加工によって製造された電磁鋼板３は、順次、プレス接合用の金型に積層され、積層方向（軸方向Ｌ）に加圧されてカシメ接合される。

本実施形態では、さらに、軸方向Ｌにおいて隣接する電磁鋼板３同士が溶接によって接合される。このため、ロータコア２の内周面ＣＰ１には、複数枚の電磁鋼板３を互いに溶接するための溶接部１０が形成されている（図２、図３、図４等参照）。この溶接部１０に電子ビームやレーザービーム等のエネルギービームＢを照射して電磁鋼板３を溶融させ、その後凝固させることで、軸方向Ｌにおいて隣接する電磁鋼板３が溶接される。図２に示すように、軸方向Ｌに沿って溶接部１０にエネルギービームＢを照射することで、複数枚の電磁鋼板３が１つのロータコア２として接合される。第１接合部Ｗ１は、軸方向Ｌに沿って照射されるエネルギービームＢによって、複数の電磁鋼板３が溶融し凝固した部分を示している。

このようにして形成されたロータコア２は、ハブ９を介して、回転軸Ｘとしての不図示のシャフトに固定される。図１に示すように、ハブ９は、ロータコア２の径方向内側Ｒ１側の周面である内周面ＣＰ１に当接して、ロータコア２を径方向内側Ｒ１から支持する。ハブ９とロータコア２とは、溶接によって接合され、ロータコア２は、ハブ９と相対移動しないように支持される。ハブ９と不図示のシャフトとは、例えば焼き嵌め、キー結合、スプライン結合等によって連結される。

永久磁石４は、図３に示すように、ロータコア２の周方向Ｃに分散して複数個配置されている。具体的には、軸方向Ｌに延在するように形成された複数の磁石挿入孔５が周方向Ｃに沿って配列され、それぞれの磁石挿入孔５に永久磁石４が挿入されて、ロータコア２に固定されている。

上述したように、ロータコア２は、軸方向Ｌにおいて隣接する電磁鋼板３同士が溶接部１０において溶接されて接合されている。図４に示すように、溶接部１０の全ての部位は、ロータコア２の内周面ＣＰ１における溶接部１０以外の一般部２０の周面である基準周面ＣＲに対して径方向外側Ｒ２側に形成されている。基準周面ＣＲは、換言すれば、回転軸Ｘを中心とする断面が真円の仮想的な円柱の内壁に相当する。溶接部１０の全ての部位が、基準周面ＣＲに対して径方向外側Ｒ２に形成されていることにより、第１接合部Ｗ１も、基準周面ＣＲに対して径方向外側Ｒ２側に形成され、第１接合部Ｗ１は、ハブ９とロータコア２との当接を妨げることはない。

図４に示すように、溶接部１０は、第１凹溝部１０ａと、第２凹溝部１０ｃと、これらの間の突状部１０ｂとを有して構成されている。突状部１０ｂは、径方向内側Ｒ１の端部である頂部が、基準周面ＣＲよりも径方向外側Ｒ２側に位置するように形成されている。エネルギービームＢは、突状部１０ｂの頂部を標的として照射される。突状部１０ｂの周方向Ｃの両側には、第１凹溝部１０ａ及び第２凹溝部１０ｃが形成されて径方向外側Ｒ２へ窪んでいる。従って、溶融した電磁鋼板３が径方向内側Ｒ１へ隆起してくる可能性は低い。従って、第１接合部Ｗ１は、基準周面ＣＲよりも径方向内側Ｒ１へ突出することなく、ロータコア２とハブ９との接合を妨げないように形成される。

ロータコア２とハブ９とは、ロータコア２の内周面ＣＰ１とハブ９の外周面とが、周方向Ｃの１箇所以上に設けられた第２接合部Ｗ２で接合されることによって接合される。本実施形態では、ハブ９は、一般部２０に当接して、ロータコア２に固定される。図１及び図３に示すように、軸方向Ｌの両端部において、ハブ９と一般部２０とが当接する部分に、エネルギービームＢが照射され、ハブ９とロータコア２とが溶接され、第２接合部Ｗ２が形成される。図３に示すように、ここでは、１つの永久磁石４により１つの磁極Ｍが構成され、複数の磁極Ｍが周方向Ｃに沿って配列されている。隣接する磁極Ｍの間は磁束が通る磁路領域ＭＲとなる。第２接合部Ｗ２は、ロータコア２の内周面ＣＰ１における周方向Ｃの一部の領域に形成されていると共に、周方向Ｃに隣接する２つの磁極Ｍの間に配置されている。また、第２接合部Ｗ２は、図１に示すように、複数枚の電磁鋼板３に亘って形成される。軸方向Ｌにおいて第２接合部Ｗ２（溶融接合部）が形成された領域を軸方向接合領域ＪＲと称する。

尚、理解を容易にするため、図１等は電磁鋼板３を積層したロータコア２を模式的に示している。従って、電磁鋼板３の軸方向Ｌの厚みや軸方向接合領域ＪＲ（第１軸方向領域）に含まれる電磁鋼板３の枚数、後述する軸方向緩衝孔形成領域ＫＲ（第２軸方向領域）に含まれる電磁鋼板３の枚数等は、図示の形態に限定されるものではない。例えば、電磁鋼板３の厚みが０．２〜０．３ミリメートルの場合、軸方向接合領域ＪＲは１５〜２０ミリメートル程度とすることができる。

図５は、ロータ１の軸方向視の拡大平面図である。図５に示すように、本実施形態では、周方向Ｃに隣接する磁極Ｍの間の磁路領域ＭＲ、及び第２接合部Ｗ２と径方向視で重複し、磁路領域ＭＲと周方向Ｃに対向する永久磁石４の角部４１よりも径方向内側Ｒ１の領域に、孔部７が形成されている。ロータコア２とハブ９とを溶接によって接合した場合、溶融金属の収縮によって、ロータコア２には、径方向Ｒに沿って溶接箇所に向かって収縮しようとする応力が生じる傾向がある（図６参照）。孔部７は、この応力を吸収し、ロータコア２の変形を抑制する。

ここで、図６から図８も参照してこの応力について説明する。図６は、複数枚の電磁鋼板３が積層され、第１接合部Ｗ１によって電磁鋼板３同士が接合されてロータコア２が形成された状態を例示している。つまり、図６は、永久磁石４が磁石挿入孔５に挿入されていない状態のロータコア２を示している。図７は、図６のロータコア２に永久磁石４が挿入された状態を示している。

上述したように、ロータコア２とハブ９とを溶接によって接合した場合、図６及び図７に示すように、ロータコア２には、径方向Ｒに沿って第２接合部Ｗ２に向かって収縮しようとする力が発生する傾向がある。このため、図６に示すように、ロータコア２において磁石挿入孔５よりも径方向外側Ｒ２に位置する部分、いわゆるブリッジ部ＢＲも径方向内側Ｒ１へと引っ張られる。

一方、磁石挿入孔５に永久磁石４が挿入されている場合には、磁石挿入孔５の径方向外側Ｒ２の内壁が永久磁石４に当接するため、ブリッジ部ＢＲの径方向内側Ｒ１への移動は永久磁石４によって妨げられる。つまり、第２接合部Ｗ２が生じさせる応力の作用は、永久磁石４に妨げられる。但し、永久磁石４と当接する径方向外側Ｒ２の磁石挿入孔５の内壁は、径方向内側Ｒ１に向かって収縮しようとする力の反作用による力を永久磁石４から受けることになる。収縮しようとする力と反作用による力とは互いに逆方向であり、ブリッジ部ＢＲにおける周方向Ｃの端部に位置する根元部分には、大きな引張応力が作用することになる。

積層された電磁鋼板３は、軸方向Ｌに沿って互いに圧縮されている。そして、軸方向Ｌの中央部分では、両端部分に比べて電磁鋼板３同士の密着力が高くなる。このため、軸方向Ｌの中央部分では、それぞれの電磁鋼板３が変形することは抑制される。しかし、軸方向Ｌの端部に位置する電磁鋼板３では、そのような密着力が中央部分に比べて小さい。このため、ブリッジ部ＢＲの根元部分に生じた引張応力によって、電磁鋼板３が軸方向外側（ロータコア２が積層される方向とは逆方向）に変形し易い。例えば、軸方向Ｌの端部側の電磁鋼板３が、他の電磁鋼板３から浮き上がるといった変形が生じる場合がある。

図８のグラフは、上述した応力が生じた場合のロータコア２のブリッジ部ＢＲの周方向Ｃの端部における径φ（縦軸）と、軸方向Ｌにおける位置（横軸）との関係を示している。ここでは、例示として、複数サンプルにおける平均値のグラフを示している。曲線Ｄは、図６に示したように、永久磁石４が磁石挿入孔５に挿入されていない状態のロータコア２の径φを示している。曲線Ａは、図７に示したように、永久磁石４が磁石挿入孔５に挿入されている状態のロータコア２の径φを示している。永久磁石４が磁石挿入孔５に挿入されていない場合には、軸方向Ｌの端部に向かうに従って、なだらかにロータコア２の径φが小さくなっている。一方、永久磁石４が磁石挿入孔５に挿入されている場合には、軸方向Ｌの端部において他の部分に比べて大きく径φが小さくなっている。この急激に径φが小さくなる範囲を影響範囲Ｅとする。このように、第２接合部Ｗ２による応力が永久磁石４により妨げられることによって、ロータコア２のブリッジ部ＢＲの周方向Ｃにおける端部に大きな引張応力が掛かる場合がある。

しかし、図５に示すように、本実施形態によれば、磁路領域ＭＲ及び第２接合部Ｗ２と径方向視で重複する位置に形成されている孔部７が、径方向外側Ｒ２から第２接合部Ｗ２へ向かう応力の緩衝領域となり、当該応力が緩和される。これにより、上述した永久磁石４による反作用も小さくなり、ブリッジ部ＢＲの周方向Ｃの端部（或いはブリッジ部ＢＲの端部が永久磁石４と当接する部分）に作用する引張応力も低減される。このように、本実施形態によれば、ロータコア２とハブ９とが溶接される場合に、ロータコア２に生じる引張応力を低減することができる。

本実施形態では、図５に示すように、第２接合部Ｗ２の周方向Ｃに沿った長さ２ｃよりも、孔部７の周方向Ｃに沿った長さ７ｃの方が長い。つまり、少なくとも周方向Ｃにおいて第２接合部Ｗ２の全体と径方向視で重複するように、孔部７が形成されている。応力を生じさせる第２接合部Ｗ２の周方向Ｃに沿った全体が、孔部７と径方向視で重複することにより、第２接合部Ｗ２において生じた応力を孔部７で効果的に吸収することができる。

第２接合部Ｗ２は、ロータコア２を収縮させる応力を生じさせる箇所であり、磁路領域ＭＲは、当該応力を受ける箇所である。従って、当該応力を受ける磁路領域ＭＲの周方向Ｃに沿った全体と孔部７とが径方向視で重複すれば、磁路領域ＭＲに伝達される応力を孔部７で吸収することができる。つまり、第２接合部Ｗ２及び磁路領域ＭＲの内の少なくとも一方の周方向Ｃに沿った全体と孔部７とが径方向視で重複すれば、孔部７によってロータコア２に生じる引張応力を低減させることができる。ロータコア２の磁気特性を考慮すれば、応力低減のための孔部７は小さい方が好ましい。従って、第２接合部Ｗ２及び磁路領域ＭＲの内、何れか周方向Ｃに沿った長さが短い方の全体と、径方向視で重複するように孔部７が形成されると好適である。

当然ながら、第２接合部Ｗ２及び磁路領域ＭＲの内、何れか周方向Ｃに沿った長さが短い方の全体と孔部７とが径方向視で重複することなく孔部７が形成されることを妨げるものではない。また、第２接合部Ｗ２及び磁路領域ＭＲの内、何れか周方向Ｃに沿った長さが短い方の周方向Ｃの長さ（例えば第２接合部Ｗ２の周方向Ｃに沿った長さ２ｃ）よりも、孔部７の周方向Ｃに沿った長さ７ｃの方が短いことを妨げるものでもない。これらの場合には、孔部７によって低減される当該引張応力の大きさは、例えば図５に例示する形態に比べて小さくはなる。しかし、これらの場合も、当該引張応力を低減させることはできるので、ロータコア２の変形等を抑制することができる。

また、本実施形態では、図５に示すように、孔部７は、径方向Ｒの長さ７ｒに対して周方向Ｃの長さ７ｃの方が長い。上述したように、磁極Ｍは、周方向Ｃに隣接して配置されているので、孔部７が周方向Ｃに沿って長く形成されることで磁路領域ＭＲを狭めてロータコア２の磁気性能を低下させることを抑制することができる。また、第２接合部Ｗ２が生じさせる応力は、径方向Ｒに沿った方向に作用するため、孔部７が周方向Ｃに沿って長く形成されることで、孔部７により適切に当該応力を吸収することができる。

当然ながら、孔部７の周方向Ｃの長さ７ｃが径方向Ｒの長さ７ｒ以下であることを妨げるものではない。例えば、磁束の経路が充分に確保されていて磁気性能の低下が限定的である場合や、磁極Ｍの周方向Ｃの離間距離が短い場合などにおいては、そのような構成を採ることもできる。そして、その場合も、上述した引張応力を低減させることはできる。

また、本実施形態では、図５に示すように、孔部７と第２接合部Ｗ２との間の領域ＧＲは、径方向Ｒの長さに対して周方向Ｃの長さの方が長い。即ち、第２接合部Ｗ２と孔部７との径方向Ｒに沿った距離を近づけることができるので、第２接合部Ｗ２が生じさせる応力を、孔部７により適切に吸収できる。

ところで、孔部７は、第２接合部Ｗ２と径方向Ｒにおいて連続して形成することもできる。しかし、孔部７が第２接合部Ｗ２と連続すると、ロータコア２の内周面ＣＰ１において第２接合部Ｗ２が形成される箇所の一部が削られることになる。第２接合部Ｗ２により生じる応力を低減することはできるが、ロータコア２とハブ９との接合強度を適切に確保できることが条件となる。図５に例示したように、孔部７と第２接合部Ｗ２とが、径方向Ｒに分離していることで、ロータコア２とハブ９との接合強度を容易に確保することができる。

上記においては、図５を参照して、主に周方向視での第２接合部Ｗ２と孔部７との関係について説明した。しかし、孔部７は、図５に示すように、周方向視で、磁路領域ＭＲ及び第２接合部Ｗ２と径方向視で重複するだけでなく、図１に示すように、軸方向断面においても磁路領域ＭＲ及び第２接合部Ｗ２と径方向視で重複する。本実施形態では、第２接合部Ｗ２は、ロータコア２の内周面ＣＰ１における軸方向端部に形成されている。そして、孔部７は、第２接合部Ｗ２が形成された軸方向Ｌの領域である軸方向接合領域ＪＲ（第１軸方向領域）を含む軸方向緩衝孔形成領域ＫＲ（第２軸方向領域）に形成されている。

図６から図８を参照して上述したように、第２接合部Ｗ２が軸方向端部に形成されていると、第２接合部Ｗ２が生じさせる応力によって軸方向Ｌにおける端部の側の電磁鋼板３が当該応力の影響を受け易い。図１に示すように、孔部７が形成される軸方向緩衝孔形成領域ＫＲが、応力を生じさせる第２接合部Ｗ２が形成された軸方向接合領域ＪＲを含むと、第２接合部Ｗ２が生じさせる応力を孔部７によって適切に吸収することができる。

図１に示すように、本実施形態では、軸方向緩衝孔形成領域ＫＲの軸方向Ｌの長さＬＫの方が、軸方向接合領域ＪＲの軸方向Ｌの長さＬＪよりも長い。第２接合部Ｗ２は、溶接によって接合対象の金属が溶融し、凝固することによって形成される。但し、溶接の際の熱は、溶融する箇所だけではなく、溶融する箇所に隣接する周辺部分にも伝搬する。そのような溶融には至らなかったが熱負荷が掛かった箇所も、変形して応力を生じさせる場合がある。このため、軸方向緩衝孔形成領域ＫＲは、第２接合部Ｗ２が形成される領域（軸方向接合領域ＪＲ）だけでなく、そのような熱負荷が掛かった領域も含むことが好ましい。従って、本実施形態では、軸方向緩衝孔形成領域ＫＲの軸方向Ｌの長さＬＫが、軸方向接合領域ＪＲの軸方向Ｌの長さＬＪよりも長くなるように、孔部７が形成されている。軸方向緩衝孔形成領域ＫＲの軸方向Ｌの長さＬＫは、図８を参照して説明した影響範囲Ｅに相当する長さ以上であると好適である。

軸方向緩衝孔形成領域ＫＲの軸方向Ｌの長さＬＫは、軸方向接合領域ＪＲの軸方向Ｌの長さＬＪ以上、当該長さＬＪの２倍以下であると好適である。金属が溶融する領域（後に凝固して第２接合部Ｗ２となる領域）から離れるに従って、熱負荷として印加される温度は低くなり、熱負荷も低下する。金属が溶融する領域の軸方向Ｌの長さ（軸方向接合領域ＪＲの軸方向Ｌの長さＬＪに対応する長さ）分、離れると熱負荷の考慮はほぼ不要となる。軸方向緩衝孔形成領域ＫＲの軸方向Ｌの長さＬＫが必要以上に長くなると、孔部７によって電磁鋼板３の量が減少するため、ロータコア２の磁気特性を低下させるおそれがある。従って、軸方向緩衝孔形成領域ＫＲの軸方向Ｌの長さＬＫは、軸方向接合領域ＪＲの軸方向Ｌの長さＬＪの２倍以下、実用的には当該長さＬＪの１．５倍程度であると好適である。これにより、熱負荷が掛かった箇所が生じさせる応力も含めて、ロータコア２とハブ９とが溶接によって接合される場合に、ロータコア２に生じる引張応力を低減することができる。

当然ながら、軸方向緩衝孔形成領域ＫＲの軸方向Ｌの長さＬＫが、軸方向接合領域ＪＲの軸方向Ｌの長さＬＪ未満であることを妨げるものではない。例えば、ロータコア２の磁気特性の低下を抑制するために、そのように構成されることも考えられる。この場合、孔部７によって低減される引張応力の大きさは、例えば図１に例示する形態に比べて小さくはなる。しかし、これらの場合も、当該引張応力を低減させることはできるので、ロータコア２の変形等を抑制することができる。

上述したように、電磁鋼板３は、プレス加工によって製造され、その際にはパンチの押し出し量を制御して、凹凸部や貫通孔を形成することができる。孔部７は、凹凸部等と同様に、プレス加工の際に形成することができる。つまり、応力を吸収するための孔部７は、新たな工程を追加したり、金型に大きな変更を加えたりすることなく、形成される。

また、本実施形態では、積層された際に孔部７となる貫通孔が形成された電磁鋼板３と、当該貫通孔が形成されていない電磁鋼板３とが存在する（図１参照）。凹凸部の形成方向について上述したように、プレス加工の際にパンチの押し出し量を変えることで、凹凸の大きさを変えたり、貫通孔を形成したりすることができる。例えばパンチの押し出し量を最小（例えばゼロ）とすることによって、凹凸部も貫通孔も形成しないようにプレス加工を行うこともできる。従って、パンチの押し出し量を変えることで、積層された際に孔部７となる貫通孔が形成された電磁鋼板３と、当該貫通孔が形成されていない電磁鋼板３とを同一の工程（プレス加工）において製造することができる。

〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記においては、ロータコア２の内周面ＣＰ１とハブ９の外周面とが、軸方向Ｌの端部において、周方向の１箇所以上に設けられた第２接合部Ｗ２で接合されている形態を例示した。しかし、第２接合部Ｗ２は、軸方向Ｌの端部ではなく、軸方向Ｌの任意の位置に形成されてもよい。孔部７は、軸方向Ｌにおける位置に関係なく、第２接合部Ｗ２が形成される軸方向Ｌの位置において、径方向視で第２接合部Ｗ２及び磁路領域ＭＲに重複するように形成されていればよい。

（２）上記においては、図３に示すように、１つの永久磁石４により１つの磁極Ｍが構成され、複数の磁極Ｍが周方向Ｃに沿って配列されている形態を例示した。しかし、例えば、図９に示すように、径方向外側Ｒ２の側に開いたＶ字状に２つの永久磁石４が配置され、これら２つの永久磁石４によって１つの磁極Ｍが構成される形態であってもよい。この場合も、周方向Ｃに隣接する磁極Ｍの間の磁路領域ＭＲ、及び第２接合部Ｗ２と径方向視で重複し、磁路領域ＭＲと周方向Ｃに対向する永久磁石４の角部４１よりも径方向内側Ｒ１の領域に孔部７を形成することができる。当然ながら、異なる永久磁石４が、さらに図９に例示する形態とは異なる形態で配置される場合においても、磁極Ｍを基準として、同様に孔部７を形成することができる。

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明した回転電機用ロータ（１）の概要について簡単に説明する。

１つの態様として、電磁鋼板（３）が軸方向（Ｌ）に積層されて構成されていると共に複数の磁石挿入孔（５）を有する円筒状のロータコア（２）と、前記磁石挿入孔（５）に挿入される複数の永久磁石（４）とを備え、径方向内側（Ｒ１）からロータ支持部材（９）によって支持される回転電機用ロータ（１）は、前記磁石挿入孔（５）のそれぞれが軸方向（Ｌ）に延在するように形成され、複数の前記磁石挿入孔（５）が周方向（Ｃ）に沿って配列され、前記ロータコア（２）の内周面（ＣＰ１）と前記ロータ支持部材（９）の外周面とが、周方向（Ｃ）の１箇所以上に設けられた溶融接合部（Ｗ２）で接合されており、周方向（Ｃ）に隣接する磁極（Ｍ）の間の磁路領域（ＭＲ）、及び前記溶融接合部（Ｗ２）と径方向視で重複し、前記磁路領域（ＭＲ）と周方向（Ｃ）に対向する前記永久磁石（４）の角部（４１）よりも径方向内側（Ｒ１）の領域に、孔部７が形成されている。

ロータコア（２）とロータ支持部材（９）とを溶接によって接合した場合、溶融金属の収縮によって、ロータコア（２０）には、溶接箇所である溶融接合部（Ｗ２）に向かって収縮しようとする力が生じる傾向がある。ロータコア（２）において、磁石挿入孔（５）よりも径方向外側（Ｒ２）に位置して径方向幅が薄くなっている部分（ブリッジ部（ＢＲ））は、磁石挿入孔（５）に挿入された永久磁石（４）により応力が阻まれる。しかし、周方向（Ｃ）に沿って隣接する磁石挿入孔（５）の間の部分にはそのまま応力が掛かる。その結果、それぞれのブリッジ部の周方向（Ｃ）の端部（或いはブリッジ部（ＢＲ）が永久磁石（４）と当接する部分）には、径方向内側（Ｒ１）へ収縮しようとする力と、永久磁石（４）による反作用とにより、引張応力が作用する。しかし、本構成によれば、磁路領域（ＭＲ）及び溶融接合部（Ｗ２）と径方向視で重複する位置に形成されている孔部（７）が、径方向外側（Ｒ２）から溶融接合部（Ｗ２）へ向かう応力の緩衝領域となり、当該応力が緩和される。これにより、上述した反作用も小さくなり、ブリッジ部（ＢＲ）の周方向（Ｃ）の端部（或いはブリッジ部（ＢＲ）が永久磁石（４）と当接する部分）に作用する引張応力も低減される。このように、本構成によれば、ロータコア（２）とロータ支持部材（９）とが溶融接合部（Ｗ２）により接合される場合に、ロータコア（２）に生じる引張応力を低減することができる。

ここで、前記溶融接合部（Ｗ２）及び前記磁路領域（ＭＲ）の内、何れか周方向（Ｃ）に沿った長さが短い方の全体と、径方向視で重複するように前記孔部（７）が形成されていると好適である。

溶融接合部（Ｗ２）は、ロータコア（２）を収縮させる応力を生じさせる箇所であり、磁路領域（ＭＲ）は、当該応力を受ける箇所である。応力を生じさせる溶融接合部（Ｗ２）の周方向（Ｃ）に沿った全体と孔部（７）とが径方向視で重複する構成とすれば、溶融接合部（Ｗ２）において生じた応力を孔部（７）により吸収する効果を高めることができる。或いは、当該応力を受ける磁路領域（ＭＲ）の周方向（Ｃ）に沿った全体と孔部（７）とが径方向視で重複する構成とすれば、磁路領域（ＭＲ）に伝達される応力を孔部（７）により吸収する効果を高めることができる。ロータコア（２）の磁気特性を考慮すれば、応力低減のための孔部（７）は小さい方が好ましい場合がある。溶融接合部（Ｗ２）及び磁路領域（ＭＲ）の内、何れか周方向（Ｃ）に沿った長さが短い方に合わせて上述したように孔部（７）が形成されることで、磁気特性に与える影響を抑制しつつ、引張応力を適切に低減することができる。

また、前記孔部（７）は、径方向（Ｒ）の長さに対して周方向（Ｃ）の長さの方が長いと好適である。

磁極（Ｍ）は、周方向（Ｃ）に隣接して配置されているので、孔部（７）が周方向（Ｃ）に沿って長く形成されることで磁路領域（ＭＲ）を狭めてロータコア（２）の磁気性能を低下させることを抑制することができる。また、溶融接合部（Ｗ２）が生じさせる応力は、径方向（Ｒ）に沿った方向に作用するため、孔部（７）が周方向（Ｃ）に沿って長く形成されることで、孔部（７）により当該応力を吸収する効果を更に高めることができる。

また、前記孔部（７）と前記溶融接合部（Ｗ２）との間の領域（ＧＲ）は、径方向（Ｒ）の長さに対して周方向（Ｃ）の長さの方が長いと好適である。

この構成によれば、溶融接合部（Ｗ２）と孔部（７）との径方向（Ｒ）に沿った距離を近づけることができるので、溶融接合部（Ｗ２）が生じさせる応力を、孔部（７）が吸収する効果を高めることができる。

また、前記孔部（７）と前記溶融接合部（Ｗ２）とは、径方向（Ｒ）に分離していると好適である。

この構成によれば、溶融接合部（Ｗ２）が形成される箇所となる、ロータコア（２）の内周面（ＣＰ１）の一部が孔部（７）によって削られることがない。従って、ロータコア（２）とロータ支持部材（９）との溶接強度を確保し易い。

ここで、前記溶融接合部（Ｗ２）は、前記ロータコア（２）の内周面（ＣＰ１）における軸方向端部に形成され、前記孔部（７）は、前記溶融接合部（Ｗ２）が形成された軸方向（Ｌ）の領域である第１軸方向領域（ＪＲ）を含む第２軸方向領域（ＫＲ）に形成されていると好適である。

溶融接合部（Ｗ２）が軸方向端部に形成されていると、溶融接合部（Ｗ２）が生じさせる応力によって軸方向（Ｌ）における端部の側の電磁鋼板（３）が当該応力の影響を受け易い。本構成によれば、孔部（７）が形成される第２軸方向領域（ＫＲ）が、応力を生じさせる溶融接合部（Ｗ２）が形成された第１軸方向領域（ＪＲ）を含むため、溶融接合部（Ｗ２）が生じさせる応力を孔部（７）によって効果的に吸収することができる。

ここで、前記第２軸方向領域（ＫＲ）の軸方向（Ｌ）の長さ（ＬＫ）は、前記第１軸方向領域（ＪＲ）の軸方向（Ｌ）の長さ（ＬＪ）以上、当該長さ（ＬＪ）の２倍以下であると好適である。

溶融接合部（Ｗ２）は、溶接によって接合対象の金属が溶融し、凝固することによって形成される。但し、溶接の際の熱は、溶融する箇所だけではなく、溶融する箇所に隣接する周辺部分にも伝搬する。そのような溶融には至らなかったが熱負荷が掛かった箇所も、変形して応力を生じさせる場合がある。このため、第２軸方向領域（ＫＲ）は、溶融接合部（Ｗ２）が形成される領域（第１軸方向領域（ＪＲ））だけでなく、そのような熱負荷が掛かった領域も含むことが好ましい。本構成によれば、熱負荷が掛かった箇所が生じさせる応力も含めて、ロータコア（２）とロータ支持部材（９）とが溶接によって接合される場合に、ロータコア（２）に生じる引張応力を適切に低減することができる。

１ ：ロータ（回転電機用ロータ）
２ ：ロータコア
３ ：電磁鋼板
４ ：永久磁石
５ ：磁石挿入孔
７ ：孔部
９ ：ハブ（ロータ支持部材）
４１ ：角部（永久磁石の角部）
Ｃ ：周方向
ＣＰ１ ：内周面（ロータコアの内周面）
ＧＲ ：領域（孔部と溶融接合部との間の領域）
ＪＲ ：軸方向接合領域（第１軸方向領域）
ＫＲ ：軸方向緩衝孔形成領域（第２軸方向領域）
Ｌ ：軸方向
ＬＪ ：軸方向接合領域の軸方向の長さ（第１軸方向領域の軸方向の長さ）
ＬＫ ：軸方向緩衝孔形成領域の軸方向の長さ（第２軸方向領域の軸方向の長さ）
Ｍ ：磁極
ＭＲ ：磁路領域
Ｒ ：径方向
Ｒ１ ：径方向内側
Ｒ２ ：径方向外側
Ｗ１ ：第１接合部
Ｗ２ ：第２接合部（溶融接合部）
Ｘ ：回転軸

Claims (7)

1. 電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されていると共に複数の磁石挿入孔を有する円筒状のロータコアと、前記磁石挿入孔に挿入される複数の永久磁石とを備え、径方向内側からロータ支持部材によって支持される回転電機用ロータであって、
   前記磁石挿入孔のそれぞれが軸方向に延在するように形成され、複数の前記磁石挿入孔が周方向に沿って配列され、
   前記ロータコアの内周面と前記ロータ支持部材の外周面とが、周方向の１箇所以上に設けられた溶融接合部で接合されており、
   周方向に隣接する磁極の間の磁路領域、及び前記溶融接合部と径方向視で重複し、前記磁路領域と周方向に対向する前記永久磁石の角部よりも径方向内側の領域に、孔部が形成されている、回転電機用ロータ。
2. 前記溶融接合部及び前記磁路領域の内、何れか周方向に沿った長さが短い方の全体と、径方向視で重複するように前記孔部が形成されている、請求項１に記載の回転電機用ロータ。
3. 前記孔部は、径方向の長さに対して周方向の長さの方が長い、請求項１又は２に記載の回転電機用ロータ。
4. 前記孔部と前記溶融接合部との間の領域は、径方向の長さに対して周方向の長さの方が長い、請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機用ロータ。
5. 前記孔部と前記溶融接合部とは、径方向に分離している、請求項１から４の何れか一項に記載の回転電機用ロータ。
6. 前記溶融接合部は、前記ロータコアの内周面における軸方向端部に形成され、前記孔部は、前記溶融接合部が形成された軸方向の領域である第１軸方向領域を含む第２軸方向領域に形成されている、請求項１から５の何れか一項に記載の回転電機用ロータ。
7. 前記第２軸方向領域の軸方向の長さは、前記第１軸方向領域の軸方向の長さ以上、当該長さの２倍以下である、請求項６に記載の回転電機用ロータ。
   

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