JP4703282B2 - 回転電機のロータ - Google Patents

Description

この発明は回転電機のロータに関し、より特定的には、樹脂でモールドされる回転電機のロータに関するものである。

従来、回転電機のロータは、たとえば特開２００２−３５４７２２号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００２−３５４７２２号公報

特許文献１では、シャフトとコアとを一体に樹脂モールドしてなるモータのロータが開示されている。この技術では、エンドプレートもモールド樹脂で成形されている。

しかしながら、このような技術では、シャフトとエンドプレートの線膨張係数の差によって、エンドプレートの内周側に応力が生じ、クラックや、樹脂と金属界面の剥離が発生するという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、クラック等の発生を防止することができる回転電機のロータに関するものである。

この発明に従った車両に搭載される回転電機のロータは、シャフトとロータコアとを一体に樹脂モールドしてなるものであり、樹脂のエンドプレートには、径方向に貫通するスリットが設けられている。ロータコアのスラスト端面のみが樹脂のエンドプレートで覆われ、ラジアル端面は樹脂で覆われておらず、ロータコアには軸方向に延びる永久磁石が埋設され、一対のエンドプレート間に永久磁石が位置しており、スリットからロータコアが露出している。

このように構成された回転電機のロータでは樹脂のエンドプレートには、径方向に貫通するスリットが設けられている。このスリットが樹脂のエンドプレートの膨張および収縮を吸収する。すなわち、エンドプレート内周部の応力の発生を抑制でき、クラック等の発生を防止することができる。

好ましくは、スリットは周方向に複数設けられている。この場合、より確実にクラック等の発生を防止することができる。

好ましくは、樹脂のエンドプレートは複数のスリットで分割されており、各々単一の樹脂供給孔から樹脂を供給してエンドプレートが製造される。この場合、樹脂形成時のウエルド（樹脂合流点）の発生を防止することができ、強度の低下を抑制することができるが、その形状により樹脂供給孔は最適に設定する。

この発明に従えば、樹脂からなるエンドプレートのクラック等の発生を防止することができる回転電機のロータを提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従ったロータを含む駆動ユニットの構造の一例を概略的に示す図である。図１で示される例では、駆動ユニット１はハイブリッド車両に搭載される駆動ユニットであり、モータジェネレータ１００と、ハウジング２００と、減速機構３００と、デファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト受け部５００とを含んで構成される。

モータジェネレータ１００は、電動機または発電機としての機能を有する回転電機であり、軸受１２０を介してハウジング２００に取付けられて回転するシャフト１１０と、シャフト１１０に取付けられたロータ１３０と、ロータ１３０の外周に設けられたステータ１４０とを有する。

ロータ１３０は、ロータコア１３１と、ロータコア１３１に埋設された永久磁石１３２とを有する。ロータコア１３１は鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。ロータコア１３１は電磁鋼板を積層してもよく、また、圧粉磁性体で構成してもよい。永久磁石１３２は、たとえばロータコア１３１の外周近傍にほぼ等間隔を隔てて配置される。

駆動力の伝達経路について説明すると、モータジェネレータ１００から出力された動力は、減速機構３００からデファレンシャル機構４００を介してドライブシャフト受け部５００に伝達される。ドライブシャフト受け部５００に伝達された駆動力は、ドライブシャフト（図示せず）を介して車輪（図示せず）に回転力として伝達されて、車両を走行させる。

一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部５００、デファレンシャル機構４００および減速機構３００を介してモータジェネレータ１００が駆動される。このとき、モータジェネレータ１００が発電機として作動する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、インバータを介してバッテリに蓄えられる。

図１では、ハイブリッド車両の例を示しているが、これに限られるものではなく、電動車両、燃料電池車両のモータジェネレータに本発明を適用してもよい。

さらに、本発明のロータは、車両に搭載されるものだけでなく、車両に搭載されない発電機などを構成するモータジェネレータのロータとして適用されてもよい。

ロータコア１３１のスラスト端面には樹脂からなるエンドプレート１３３が設けられる。エンドプレート１３３はシャフト１１０とロータコア１３１とを一体的にモールドする封止部材である。

図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たロータの正面図である。図２を参照して、ロータ１３０は、回転中心に位置するシャフト１１０と、シャフト１１０の外周に設けられるロータコア１３１と、ロータコア１３１を覆う樹脂部としてのエンドプレート１３３とを有する。シャフト１１０は円柱形状であり、たとえば鉄により構成される。シャフト１１０の外周にロータコア１３１が嵌め合わせられており、ロータコア１３１の外周縁１１３０はほぼ円形状とされる。すなわち、ロータコア１３１も円柱形状である。

ロータコア１３１の端面には樹脂モールド部材であるエンドプレート１３３が配置される。エンドプレート１３３は、たとえばＢＭＣ(Bulk Molding Compound)、エポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂やＰＰＳ(Polyphenylene Sulfide)、ＰＢＴ(Polybutylene Terephthalate)などの熱可塑性樹脂等により構成することができる。エンドプレート１３３には、ラジアル方向に延びるスリット１３４が設けられている。スリット１３４からはロータコア１３１が露出している。なお、スリット１３４からロータコア１３１が必ずしも露出している必要はなく、スリット１３４が設けられた部分においてもロータコア１３１が露出していなくてもよい。図２では、スリット１３４が深さ方向に貫通してロータコア１３１まで達しているが、必ずしもロータコア１３１に達している必要はない。スリット１３４の底が図２ではロータコア１３１で形成されているが、これに限られるものではなく、スリット１３４の底が樹脂により構成されていてもよい。

また、図２では、スリット１３４は一直線状に延びているが、スリット１３４が湾曲して延びていてもよい。湾曲状態としては、蛇行したもの、一方向に湾曲するものなどを採用することができる。さらに、エンドプレート１３３は磁石端部を覆うように配置されており、エンドプレート１３３に設けられたスリット１３４は磁石に対応していない部位に設けられる。

リング状の樹脂により構成されるエンドプレート１３３とシャフト１１０の線膨張係数の差により、エンドプレート１３３には応力が発生する。しかしながら、この応力はスリット１３４で吸収される。なお、図２では、４本のスリット１３４を設けているが、この本数は４本に限定されず、４本よりも少ないスリットまたは多いスリットを設けることが可能である。

すなわち、本発明に従った回転電機のロータ１３０は、シャフト１１０とロータコア１３１とを一体に樹脂モールドして構成されるものであって、樹脂のエンドプレート１３３には、径方向に貫通するスリット１３４が設けられている。スリット１３４はシャフト１１０から外周縁１１３０まで達している。スリット１３４は周方向に複数設けられている。

次に、図１および図２で示すロータの製造方法について説明する。図２で示す扇型の形状の樹脂からなるエンドプレート１３３を製造する場合には、シャフト１１０にロータコア１３１を嵌め合わせ、これらの結合体を樹脂モールドすることでエンドプレート１３３を作成する。この場合図３で示すように１つのエンドプレート１３３に対して１つの樹脂供給孔１３５を設け、樹脂供給孔１３５から樹脂を供給することで１つのエンドプレート１３３を構成する。なお、樹脂供給孔１３５の数は１つに限られず、樹脂の配置やロータの大きさにより複数の樹脂供給孔１３５を設けることが可能である。図３では、１つのエンドプレート１３３の中央部分に樹脂供給孔１３５を設けているが、これに限られるものではなく、中心以外の部分に樹脂供給孔１３５を設けてもよい。すなわち、複数に分割されたエンドプレート１３３は、各々単一の樹脂供給孔１３５から樹脂を供給されて製造される。

このように１つの樹脂供給孔から樹脂を供給して１つのエンドプレート１３３を作製することで樹脂成形時のウエルドなどの発生を防止する。その結果強度を向上させることができるが、ロータの形状、強度的制約によってはこの限りでない。以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、エンドプレート１３３を構成する樹脂としては回転電機に必要な強度および耐熱性を備えているものであれば特に限定されない。さらに、図１で示す断面図では、ロータコア１３１のスラスト端面のみが樹脂のエンドプレート１３３で覆われ、ラジアル端面は樹脂で覆われていないが、これに限られるものではなく、ラジアル端面（円周面）も樹脂で覆われていてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば車両に搭載される回転電機の分野で用いることができる。

この発明の実施の形態に従ったロータを含む駆動ユニットの構造の一例を概略的に示す図である。 図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たロータの正面図である。 ロータの製造方法を説明するための正面図である。

符号の説明

１ 駆動ユニット、１００ モータジェネレータ、１１０ シャフト、１２０ 軸受、１３０ ロータ、１３１ ロータコア、１３２ 永久磁石、１３３ エンドプレート、１３４ スリット、１３５ 樹脂供給孔。

Claims (3)

1. シャフトとロータコアとを一体に樹脂モールドしてなる、車両に搭載される回転電機のロータであって、
   樹脂のエンドプレートには、径方向に貫通するスリットが設けられ、
   前記ロータコアのスラスト端面のみが前記樹脂のエンドプレートで覆われ、ラジアル端面は樹脂で覆われておらず、
   前記ロータコアには軸方向に延びる永久磁石が埋設され、一対の前記エンドプレート間に前記永久磁石が位置しており、
   前記スリットから前記ロータコアが露出している、回転電機のロータ。
2. 前記スリットは周方向に複数設けられている、請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. 前記樹脂のエンドプレートは複数の前記スリットで分割されており、各々単一の樹脂供給孔から樹脂を供給してエンドプレートが製造される、請求項２に記載の回転電機のロータ。

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