JP3629769B2 - 回転電機のロータ - Google Patents

Description

【００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高速回転する回転電機のロータに関する。
【００２】
【従来の技術】
従来、回転電機のロータとして、内径側に軸を嵌合する挿通穴を設けた積層コアと、積層コアの外周部に設けたスロットに挿通したロータバーと、積層コアの両端部でロータバーとダイカスト等で一体形成したエンドリングと、エンドリングの強度を補強する補強リングをエンドリングの外周に設けたものがある。
【００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術では、高頻度の加減速による温度上昇や高速回転時の遠心力により、積層コアの内径側に設けた挿通穴とスロットに応力が集中することは防止できない。
そこで、本発明は、温度上昇および遠心力による応力集中が生じない回転電機のロータを提供することを目的とする。
【００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、鉄心１の外周部に設けたスロット１１に挿通したロータバー２と、鉄心の両端部でロータバー２と一体形成したエンドリング２１を備えた回転電機のロータにおいて、
前記鉄心には中心部に穴が無く前記スロットのピッチ円の内径側のピッチ円上に複数の軸方向の穴が設けられており、これらの穴１２に挿通する締め付け棒３と、中心に段付軸部４２を突設するとともに前記鉄心１を軸方向の両側から挟み付け前記締め付け棒３と一体化するディスク４とを備えたことを特徴とする。
なお、ディスク４の材質を鉄心１と比強度および線膨張係数がほぼ等しいものにするとさらに良い。
【００５】
【作用】
上記手段により、鉄心の中心に軸を挿通する穴をなくすことができ、鉄心とディスクの温度上昇および遠心力により変位が等しくなる。
【００６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図１に基づいて説明する。
図１（ａ）は実施例を示す正断面図、（ｂ）は側断面図である。
薄板円板を積層した鉄心１の外周側には、同一ピッチ円上に複数のスロット１１を設け、このスロット１１のピッチ円より半径の小さいピッチ円上に等角ピッチで穴１２を打ち抜いてある。なお、鉄心１はソリッドでもよい。
スロット１１には、アルミ等の良導電体よりなるロータバー２を挿通し、その両端部にエンドリング２１をダイカストにより一体形成してある。
穴１２内には、トルクを伝達する締め付け棒３を軸方向に挿通してある。締め付け棒３の両端は鉄心１の端面より突設してある。
鉄心１の両端面にディスク４を設けてある。ディスク４の中心には、先端部が負荷軸４４または反負荷軸４５となる段付軸部４２を形成してある。
ここで、ロータの周速が５０ ｍ／ｓ程度の通常高速回転と言われる範囲では、鉄心１とディスク４の形状が類似しているため変位に差が生じないので特に材質にこだわらないが、超高速回転および極度の温度上昇が想定される場合は、ディスク４の材質を鉄心１とほぼ同じ比強度と線膨張係数のものにすると良い。
ディスク４には、鉄心１の穴１２と同一ピッチ円上に同一角ピッチの穴４１を設けてあり、締め付け棒３の両端の突設端を穴４１の外側の面より若干浅くなるようにして、溶接等により接合した接合部４３が生じるようにしてある。
ディスク４、４間に鉄心１を、ディスク４の段付軸部４２と鉄心１の中心と同心になるように、与圧状態でセットし、穴４１に締め付け棒３の突設部を嵌合し、接合部４３でディスク４と締め付け棒３を溶接する。
上記のようにすると、締め付け棒３にプリテンションがかかり、鉄心１を軸方向に与圧した、左右に負荷軸４４と反負荷軸４５を備えたロータが完成する。
なお、ロータ外径と各軸に高精度の要求がある場合は、各外径を研削すればよい。
【００７】
図２に第２の実施例を示す。
この例は、ディスクをエンドリングの補強部材として用いるものである。
ディスク４の外周部に、鉄心１側に向かって開いたテーパ溝４Ｇを設け、テーパ溝４Ｇの外径側に、補強庇４Ｆを形成する。テーパ溝４Ｇに、エンドリング２１を嵌め合わせ遠心力によるエンドリング２１の変位を抑制する。
【００８】
図３に第３の実施例のロータを示す。第２の実施例のテーパ溝４Ｇの内径側とディスク４の負荷軸（または、反負荷軸）側の面を連通させる湯口４Ｃを設け、一方の湯口４Ｃから湯（溶融導体）を圧入し、他方の湯口４Ｃから湯を排出するようにし、ロータバー２、エンドリング２１とディスク４をダイカストにより一体形成する。
このようにすることにより、エンドリング２１と溝４Ｇが密着し、結合強度が向上する。
【００９】
図４に第４の実施例を示す。
鉄心１とディスク４の多段のピッチ円上に、穴１２、１２’、４１、４１’を設ける。おのおのの穴に締め付け棒３、３’を挿通する。
このようにすることにより、スロット１１の応力集中を緩和できる。
なお、説明上はスロットをクローズドスロットにしてあるが、オープンスロットやスロット内に永久磁石を嵌め込んだ永久磁石形の同期電動機のロータにも適用できることはいうまでもない。
【０１０】
【発明の効果】
上記の構成により、下記の効果がある。
（１）鉄心の中心に軸を挿通する穴をなくすことができるので、鉄心の中心部の応力集中が無くなる。
（２）鉄心とディスクの変位がほぼ等しくなるので、各構成部材の接合部での急激な応力変化がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す、（ａ）正断面図、（ｂ）は側断面図
【図２】本発明の第２実施例を示す、部分断面図
【図３】本発明の第３実施例を示す、部分断面図
【図４】本発明の第４実施例を示す、断面図
【符号の説明】
１ 鉄心
１１ スロット
１２、１２’、４１、４１’ 穴
２ ロータバー
２１ エンドリング
３、３’ 締め付け棒
４ ディスク
４２ 段付軸部
４３ 接合部
４４ 負荷軸
４５ 反負荷軸
４Ｇ テーパ溝
４Ｆ 補強庇
４Ｃ 湯口

Claims (5)

1. 鉄心の外周部に同一ピッチ円上に設けた複数のスロットに挿通したロータバーと、前記鉄心の両端部で前記ロータバーと一体形成したエンドリングを備えた回転電機のロータにおいて、
   前記鉄心には中心部に穴が無く前記スロットのピッチ円の内径側のピッチ円上に複数の軸方向の穴が設けられており、これらの穴に挿通する締め付け棒と、中心に段付軸部を突設するとともに前記鉄心を軸方向の両側から挟み付け前記締め付け棒と一体化するディスクとを備えたことを特徴とする回転電機のロータ。
2. 前記ディスクの材質を前記鉄心と比強度および線膨張係数が等しいものにした請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. 前記ディスクの外周部に、前記鉄心側に向かって開いたエンドリングを嵌め合うテーパ溝を設け、このテーパ溝と前記ディスクの外径側との間に補強庇を形成した請求項１または２に記載の回転電機のロータ。
4. 前記テーパ溝と前記ディスク表面を連通する湯口を設け、ダイカストして前記ロータバーと前記エンドリングが形成された請求項３に記載の回転電機のロータ。
5. 前記締め付け棒を軸方向に挿通する穴を、多段のピッチ円上に設けた請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回転電機のロータ。