JP4052201B2 - 回転電機のロータおよびその組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、複合電流多層モータ等の回転電機に用いるロータに関し、特に、該ロータ内における磁気的な損失を低減するロータ構造、および該構造となしたロータの組み立て方法に関するものである。

回転電機のロータとしては、複合電流多層モータの組み付け構造に関連して従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
特開２００１−７８４０８号公報

特許文献１の複合電流多層モータのアウターロータは、中空円筒形状のシェル内に円筒形のコアを嵌着し、このコアに、その軸線方向へ延在させて永久磁石を挿置して構成される。
なお、シェルに対するコアの軸線方向嵌着位置は、シェルの端部開口に設けた内周フランジ部と、コア端面との衝接により規定する。

しかし、上記のような複合電流多層モータのアウターロータに代表される従来のロータ構造にあっては、コアをシェル内に挿入し終える時、コアの挿入方向先端面を、シェルの端部開口に設けた内周フランジ部に衝接させ、これによりシェルに対するコアの軸線方向嵌着位置を規定するため、
永久磁石が内周フランジ部に接していることとなり、永久磁石から漏れた磁束がシェルを経て再び永久磁石に戻る磁束のループを形成する。

ところが、永久磁石からの磁束は、ステータから反発力を得て回転効率を高めるためのものであり、上記のようなシェルを経て再び永久磁石に戻る磁束ループの増大はアウターロータの回転に何ら寄与しないため、結果的にアウターロータの回転効率を悪化させる。

本発明は、コアの軸線方向位置決めを行うシェルの内周フランジに永久磁石が接触しないようなロータ構造を提案し、これにより上記の問題を解消することを目的とする。

この目的のため本発明による回転電機のロータは、請求項１に記載のごとく、
中空円筒形状のシェル内に円筒形のコアを嵌着して構成するが、コアの軸線方向嵌着位置を、シェルの端部開口に設けた内周フランジ部と、コア端面との衝接により規定したロータを前提とし、
上記内周フランジ部のコア衝接面のうち、少なくとも、軸線方向へ延在させてコアに挿置した永久磁石と対面する領域を切り欠いたことを特徴とするものである。

かかる本発明の構成によれば、上記切り欠きの設定により、コアを軸線方向位置決めするシェルの内周フランジ部に永久磁石が接触しないこととなり、磁石から漏れた磁束がシェルを経由して再び永久磁石に戻る磁束のループを形成するのを防止し、ロータの回転効率を向上することができる。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の構成になるアウターロータを具えた複合電流多層モータの縦断面側面図であり、回転軸線の片側のみ示す。
この複合電流多層モータ１は、その中心部にインナーロータ２、外周部に上記のアウターロータ４を具え、これら内外のロータ２，４を同心に配置すると共に、これらロータ２，４間の円環空所内に円環状のステータ３を具えた三重構造とする。

両端開口である中空円筒形状のインナーロータ２は、その中心部２ａで第２回転軸５と連結する。第２回転軸５は、インナーロータ２の一端から軸線Ｏに沿って図１右方向へ延在する。また、他端２ｂは、ベアリング６を介してカバー７に回転可能に支持される。第２回転軸５は中空の円筒形状であって、その中心には第１回転軸８が同軸に延在する。

インナーロータ２の外周に設けられ、両端開口である中空円筒形状のステータ３は、その一端３ａで固定ボルト９によってケース１０に固定されている。これにより、ステータ３はケース１０に片持ち支持される。また、他端３ｂは、ベアリング１１を介してカバー７に支持される。

ステータ３の外周に設けられ、両端開口である中空円筒形状のアウターロータ４は、その一端４ａでボルト１２によりカバー１３の外周と結合する。略円盤形状のカバー１３の内周は、ベアリング１４を介してケース１０に回転可能に支持される。

また、アウターロータ４の他端４ｂは、カバー７の外周と連結する。略円盤形状のカバー７の中心部は、ベアリンク１５を介して図示せざる車体側メンバに回転可能に支持され、また軸部７ｃで、第１回転軸８と一体回転可能に結合する。 アウターロータ４は、外周側に中空円筒形状のアウターロータシェル１７を具え、内周側に、積層コア１８を具える。

図２はアウターロータ４をＡ−Ａ断面で切断し矢の方向からみた一部横断面図である。環状の電磁鋼板を積み上げて形成した中空円筒形状の積層コア１８には、軸線方向に貫通する複数の孔１９ｈを複数設け、それぞれの孔１９ｈには、永久磁石１９を挿入・固定する。

アウターロータシェル１７の一方の開口部の内周には、フランジ２０を軸Ｏに向かって突出するよう配設する。フランジ２０は、軸Ｏに直角の段差面２０ａを形成する。段差面２０ａは、積層コア１８の一端と接触する。そして、フランジ２０のうち、段差面２０ａが永久磁石１９と対向する部分を切り欠いて、複数の切欠部２１を周方向に沿って１列に形成する。切欠部２１の周方向の幅は、図２に示すように永久磁石１９の周方向の幅よりも十分大きいものとする。

図２中、Ｂ−Ｂ断面でアウターロータ４を切断して矢の方向から見た状態を図３に示し、Ｃ−Ｃ断面でアウターロータ４を切断して矢の方向から見た状態を図４に示す。フランジ２０が永久磁石１９と対向しない部分では、図３に示すように、段差面２０ａで積層コア１８と接触する。一方、永久磁石１９と対向する部分では、図４に示すように、切欠部２１を、ロータ径方向外方において、シェル内周面１７ｕまで延在させて、フランジ２０が永久磁石１９と接触しない構造とする。

図５は、本実施例になるアウターロータ４の組み立て方法を示す分解斜視図である。 図５に示すように、アウターロータシェル１７のフランジ２０側の一端１７ｂには、２つのノックピン２２，２２を、円筒体１７の直径だけ相互に離れた位置に設ける。アウターロータ４の組み立ては、アウターロータシェル１７の内周面１７ｕに接着剤を塗布し、アウターロータシェル１７の内径よりもわずかに小さな外径を有する積層コア１８を、アウターロータシェル１７の内周に嵌合して固着させる。

永久磁石１９がフランジ２０と接触することがないように、両者１７，１８の周方向の位置決めは、治具２３を用いて行う。治具２３の基板をなし、アウターロータシェル１７の外径と略同じ大きさである円盤体２４の外周部には、２つの位置決めプレート２５，２５を立設するとともに、２つのノックピン孔２６，２６を設ける。
そして、アウターロータシェル１７のノックピン２２，２２を、治具２３のノックピン孔２６，２６に嵌め合わせた状態で、積層コア１８の貫通孔１９ｈ，１９ｈに、治具２３の位置決めプレート２５，２５を挿入することにより行う。図２中、貫通孔１９ｈは、フランジ２０の内周面２０ｕよりも内側の領域である１９ｈｉと、内周面２０ｕよりも外側の領域である１９ｈｏに２分されるが、治具２３をアウターロータシェル１７に嵌め合せる際に、位置決めプレート２５がフランジ２０と干渉することがないようにしなければならない。そこで、位置決めプレート２５の周方向の幅は貫通孔１９ｈの周方向の幅よりも僅かに小さいものとしつつ、径方向の幅は領域１９ｈｉに挿入可能に小さくする。かつ、位置決めプレート２５，２５同士の相対位置を、貫通孔１９ｈ，１９ｈに挿入可能に立設する。

接着剤の化学作用により、アウターロータシェル１７と積層コア１８が相互に固着した後に、アウターロータ４から治具２３を取り外す。なお、ノックピン２２，２２は、アウターロータ４とカバー７を組み付ける際にも利用する。

両者１７，１８の軸方向の位置決めは、軸Ｏに直角な平面を形成する積層コア１８の一端の進入を、段差面２０ａが規制することにより行う。

ところで上記した本実施例によれば、中空円筒形状のアウターロータシェル１７内に円筒形の積層コア１８を嵌着して構成する際に、軸線Ｏ方向の嵌着位置を、アウターロータシェル１７の端部開口１７ｂの内周に設けたフランジ２０と、積層コア１８端面との衝接により規定するとともに、フランジ２０の段差面２０ａのうち永久磁石１９と対面する領域を切り欠いて切欠部２１を構成するため、
永久磁石１９がアウターロータシェル１７に接触しないように、積層コア１８をアウターロータシェル１７に嵌着することか可能となり、永久磁石１９からの磁束を、磁気抵抗の高い空気層で遮断して、アウターロータシェル１７を経由する磁束を低減し、アウターロータ４の回転効率を改善できる。

また、本実施例では、切欠部２１をロータ径方向外方において、少なくとも、シェル内周面１７ｕまで延在させたため、組み立て時に積層コア１８の一端が接着剤をフランジ２０側へ掻きだしても、掻きだされた接着剤が切欠部２１に押し出される。したがって、掻きだされた接着剤が、積層コア１８の一端とフランジ２０の間に残留して積層コア１８の軸線方向嵌着位置が設計位置からずれることを防止し、軸方向位置について精度よく積層コア１８をアウターロータシェル１７に組み立てることができる。

付言すると、アウターロータシェル１７に対する積層コア１８の周方向の位置決めは、キー溝あるいはガイド溝を設けることも考えられるが、アウターロータシェル１７にキー溝を刻設すると、高速回転するアウターロータ４の剛性低下を招き、耐久性能が悪化するため、従来どおり接着剤を塗布して相互に固着するものである。

また、本実施例では、アウターロータ４の組み立ての際に、治具２３を用いて、積層コア１８をアウターロータシェル１７に挿入するため、永久磁石１９，１９・・・が切欠部２１，２１・・・に対向するよう、周方向位置についても精度よく組み付けることができるとともに、組立作業の効率化を図ることができる。

上記実施の形態では、アウターロータの構造および組み立て方法について示したが、同様の構成により、インナーロータの構造および組み立て方法についても適用できること勿論である。

図１は、本発明の一実施例になるアウターロータを具えた複合電流多層モータの縦断面側面図である。 同実施例のアウターロータのフランジ周辺を示す一部横断面図である。 同実施例のアウターロータのフランジ周辺を示す一部縦断面図である。 同実施例のアウターロータのフランジ周辺、切欠部および永久磁石を示す一部縦断面図である。 本実施例になるアウターロータ４の組み立て方法を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 複合電流多層モータ
２ インナーロータ
３ ステータ
４ アウターロータ
５ 第２回転軸
６ ベアリング
７ カバー
８ 第１回転軸
１０ ケース
１３ カバー
１７ アウターロータシェル
１８ 積層コア
１９ 永久磁石
２０ フランジ
２１ 切欠部
２２ ノックピン
２３ 治具
２４ 円盤体
２５ 位置決めプレート

Claims (4)

1. 中空円筒形状のシェル内に円筒形のコアを嵌着して構成され、該コアの軸線方向嵌着位置を、前記シェルの端部開口に設けた内周フランジ部と、コア端面との衝接により規定した回転電機のロータにおいて、
   前記内周フランジ部のコア衝接面のうち、少なくとも、軸線方向へ延在させて前記コアに挿置した永久磁石と対面する領域を切り欠いたことを特徴とする回転電機のロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、前記切り欠きのロータ円周方向における幅を前記永久磁石の同方向寸法よりも大きくしたことを特徴とする回転電機のロータ。
3. 請求項１または２に記載のロータにおいて、前記切り欠きをロータ径方向外方において、少なくとも、シェル内周面とコア外周面との嵌合部まで延在させたことを特徴とする回転電機のロータ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータを組み立てるに際し、
   前記内周フランジが設けられた前記シェルの開口端面を円周方向位置決めして受け止めるための基板と、この基板上に円周方向位置決めして載置したシェル内に前記コアを嵌合するとき該コアの永久磁石挿置孔に進入してコアを、前記切り欠きと永久磁石とが整列するように円周方向位置決めするためのガイドロッドとより成る治具を用いて、シェル内にコアを嵌着することを特徴とする回転電機用ロータの組み立て方法。

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