JP5643038B2

JP5643038B2 - 回転電機用ロータ

Info

Publication number: JP5643038B2
Application number: JP2010214902A
Authority: JP
Inventors: 直輝田中
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: JP2012070584A

Description

本発明は、ロータシャフトを貫通せしめて該ロータシャフトに固定されるロータコアと、該ロータコアの外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石と、それらの磁石を嵌合せしめる円筒部を有して前記ロータコアに固定される金属管とを備える回転電機用ロータに関する。

ロータの回転時の遠心力によって磁石がロータコアの外周から飛散しないようにするために、ロータコアの外周に配置される複数の磁石を嵌合せしめる円筒部を有する金属管が、ロータコアに固定されるようにしたものが、特許文献１で知られている。

特開平５−３４４６６９号公報

上記特許文献１で開示されたものでは、金属管が備える円筒部の一端が半径方向内方に折り曲げ成形されることで、前記円筒部の一端から半径方向内方に張り出す鍔部が前記円筒部に一体に設けられており、ロータコアの一端に当接、固定された端板もしくはロータコアの一端に鍔部を当接係合せしめた状態の円筒部の他端を半径方向内方に折り曲げて、前記ロータコアの他端に当接、固定された他の端板にかしめ係合せしめることによって、金属管をロータコアに固定するようにしている。

ところがロータ回転時に磁石に作用する遠心力によって、金属管の円筒部にはその半径方向内方から外方に向けての力が各磁石から加わることになり、円筒部の一端部および鍔部の連設部の角部、ならびに円筒部の他端部および折り曲げ部の連設部の角部には応力が集中するので、ロータの高回転時に金属管の耐久性に課題が生じている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、金属管の耐久性を高めるようにしつつ該金属管をロータコアに固定し得るようにした回転電機用ロータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ロータシャフトを貫通せしめて該ロータシャフトに固定されるロータコアと、該ロータコアの外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石と、それらの磁石を嵌合せしめる円筒部を有して前記ロータコアに固定される金属管とを備える回転電機用ロータにおいて、前記金属管は、前記円筒部の一端から半径方向内方側に張り出すとともに先端部を前記ロータコアの軸方向一端面に当接せしめる鍔部を一体に有し、前記ロータシャフトには、前記ロータコアの軸方向一端面に近接、対向して該ロータコアとの間に前記鍔部の前記先端部を挟持、固定する端板が圧入され、前記鍔部には、前記ロータシャフトの軸線を含む縦断面では前記円筒部の一端から軸方向外方に膨らんだ環状の曲面部分が設けられ、前記曲面部分は、前記磁石及び前記ロータコアの軸方向一端面よりも軸方向外方に該曲面部分が突出し且つその突出端が前記ロータコアの軸方向で前記端板の外側面と内側面との間に収まるように形成されることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記ロータシャフトの軸線に直交する平面に沿う平面部分が、前記曲面部分に連なる前記鍔部の先端部として形成され、該平面部分の一側面と他側面が、前記ロータコアの軸方向一端面と前記端板の前記内側面にそれぞれ当接することことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、金属管は、複数の磁石を嵌合せしめる円筒部と、円筒部の一端から半径方向内方側に張り出すとともに先端部をロータコアの軸方向一端面に当接せしめる鍔部を一体に有しており、ロータシャフトには、ロータコアの軸方向一端面に近接、対向してロータコアとの間に鍔部の先端部を挟持、固定する端板が圧入され、前記鍔部には、円筒部の一端から軸方向外方に膨らんだ環状の曲面部分が設けられていて、この曲面部分は、磁石及びロータコアの軸方向一端面よりも軸方向外方に該曲面部分が突出し且つその突出端がロータコアの軸方向で端板の外側面と内側面との間に収まるように形成されるので、ロータ回転時に磁石に作用する遠心力によって金属管の円筒部および鍔部の連設部に作用する応力は、曲面部分の曲面形状によって大幅に緩和されることになり、従来のものに比べて金属管の耐久性が向上し、ロータの高回転化が可能となる。また金属管の薄肉化が可能となり、ロータの周囲のステータと、ロータコアの外周に配設される磁石との間のエアギャップを小さく設定することができ、回転電機をモータとしたときにその出力トルク向上が可能となり、しかもロータの慣性モーメントを小さくすることができ、ロータの応答性向上が可能となる。さらにロータコアの軸方向一端面に近接、対向してロータシャフトに圧入される端板と、ロータコアとの間に前記鍔部の先端部が挟持されることで金属管がロータコアに固定されるので、ロータコアの外周の磁石に、金属管をロータコアに固定するための力の一部が作用することがないようにして、金属管を容易にかつ確実にロータコアに固定することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、ロータコアに対する金属管の軸方向位置を精度よく定めることができる。

ブラシレスモータの縦断面図である。図１の２−２線断面図である。図１の３矢示部拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１において、回転電機であるブラシレスモータは、モータケース５で回転自在に支承されたロータシャフト８に設けられるロータ９と、該ロータ９を囲繞するようにして前記モータケース５に固定されるステータ１０とを備える。

前記モータケース５は、軸方向一端を開放するとともに端壁６ａを軸方向他端に有して有底円筒状に形成されるケース主体６と、該ケース主体６の一端開口部を閉じるようにして前記ケース主体６に複数のねじ部材１１…で締結される蓋部材７とで構成される。前記蓋部材７には第１支持孔１２が設けられ、ケース主体６の前記端壁６ａには第１支持孔１２と同軸の第２支持孔１３が設けられており、前記ロータシャフト８は第１および第２支持孔１２，１３を貫通する。しかも第１支持孔１２の内周およびロータシャフト８の外周間には、第１ボールベアリング１４と、第１ボールベアリング１４よりも軸方向外方に配置される環状の第１シール部材１５とが介装され、第２支持孔１３の内周およびロータシャフト８の外周間には、第２ボールベアリング１６が介設される。

前記ケース主体６の端壁６ａには、カバー１７が複数のねじ部材１８…で締結される。前記カバー１７および前記モータケース５間で前記ロータシャフト８にはレゾルバ２０の一部を構成するレゾルバ用ロータ２１が固定され、レゾルバ用ロータ２１とともにレゾルバ２０を構成するレゾルバ用ステータ２２は、前記レゾルバ用ロータ２１を囲繞してホルダ２３に固定される。このホルダ２３は前記端壁６ａおよび前記カバー１７間に挟持され、ホルダ２３および端壁６ａ間には環状の第２シール部材２４が介装され、前記ホルダ２３および前記カバー１７間には環状の第３シール部材２５が介装される。

前記ブラシレスモータのステータ１０は、複数の鋼板が積層されて成るとともに前記モータケース５のケース主体６に複数のボルト２６…による締結によって固着されるステータコア２７と、該ステータコア２７に装着される合成樹脂製のボビン２８と、Ｙ結線で結ばれるようにして前記ボビン２８に巻き掛けられるＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…とで構成される。

而してＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…は、前記ステータ１０の周方向に等間隔をあけた位置で前記ボビン２８に順次巻装されており、それらの各相のコイル２９…に電力を供給するための給電ユニット３０が、前記ケース主体６および前記蓋部材７間に挟持される。

前記給電ユニット３０は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…の一端側のコイル端末がそれぞれ個別的に接続されるＵ相用の導電部材３１、Ｖ相用の導電部材３２およびＷ相用の導電部材３３と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…の他端側のコイル端末が共通に接続される中性点用の導電部材３４と、それらの導電部材３１〜３４の一部を埋封せしめる樹脂製の被覆部材３５とで構成されるものであり、前記各導電部材３１〜３４は金属製である。

前記給電ユニット３０の被覆部材３５および前記ケース主体６間には環状の第４シール部材３６が介装され、前記給電ユニット３０の被覆部材３５および前記蓋部材７間には環状の第５シール部材３７が介装される。

図２を併せて参照して、ロータ９は、ロータシャフト８を貫通せしめて該ロータシャフト８に固定されるロータコア３８と、該ロータコア３８の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所（この実施の形態では周方向に等間隔をあけた６箇所）に配置される複数の磁石３９，３９…と、それらの磁石３９，３９…をたとえば圧入等によって嵌合せしめる円筒部４０ａを有して前記ロータコア３８に固定される金属管４０とを備える。

前記ロータコア３８は、複数の鋼板が積層されて成るものであり、このロータコア３８の外周の周方向に等間隔をあけた６箇所には、軸方向に延びる凹部４１，４１…が形成され、前記磁石３９，３９…の一部はそれらの凹部４１，４１…に嵌合される。

図３を併せて参照して、前記金属管４０は、前記円筒部４０ａの一端から半径方向内方側に張り出すとともに先端部を前記ロータコア３８の軸方向一端面に当接せしめる鍔部４０ｂを一体に有しており、その鍔部４０ｂには、前記ロータシャフト８の軸線を含む縦断面では前記円筒部４０ａの一端から軸方向外方に膨らんだ環状の曲面部分４０ｂａが設けられ、該曲面部分４０ｂａは、前記磁石３９及び前記ロータコア３８の軸方向一端面３８ａよりも軸方向外方に突出し且つその突出端４０ｂａｔがロータコア３８の軸方向で後述する第１端板４２の外側面４２ｏと内側面４２ｉとの間に収まるようにして形成される。

また前記ロータシャフト８の軸線に直交する平面に沿う平面部分４０ｂｂが、前記曲面部分４０ｂａに連なる前記鍔部４０ｂの先端部として形成されており、その平面部分４０ｂｂの一側面と他側面が、前記ロータコア３８の軸方向一端面３８ａと第１端板４２の前記内側面４２ｉにそれぞれ当接する。

前記ロータシャフト８には、前記ロータコア３８の一端に近接、対向する第１端板４２と、第１端板４２との間に前記ロータコア３８を挟む第２端板４３とが圧入される。而して第１および第２端板４２，４３は、その中央部に短円筒部４２ａ，４３ａを一体に有するようにして磁性材料によって形成されるものであり、短円筒部４２ａ，４３ａにロータシャフト８が圧入される。

しかも第１端板４２と、前記ロータコア３８の軸方向一端面３８ａとの間に金属管４０における鍔部４０ｂの先端部すなわち平面部分４０ｂｂが挟持され、それによってロータコア３８がロータシャフト８に固定される。

本発明の実施の形態の作用について説明すると、該ロータコア３８の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石３９，３９…を嵌合せしめる円筒部４０ａを有する金属管４０は、前記円筒部４０ａの一端から半径方向内方側に張り出す鍔部４０ｂを一体に有し、前記ロータコア３８の一端に近接、対向して前記ロータシャフトに圧入される第１端板４２と、前記ロータコア３８との間に前記鍔部４０ｂの先端部が挟持されることで前記金属管４０が前記ロータコア３８に固定されるので、ロータコア３８の外周の磁石３９，３９…に、金属管４０をロータコア３８に固定するための力の一部が作用することがないようにして、金属管４０を容易にかつ確実にロータコア３８に固定することができる。

また第１端板４２が磁性材から成るので、磁石３９，３９…から出る磁束の一部が第１端板４２を介して短絡することになり、ロータ９の軸方向に磁束が漏れることが抑制され、ブラシレスモータに隣接したレゾルバ２０等の機器に漏れ磁束による影響が及ぶことを抑制することができる。

また第１端板４２との間に前記ロータコア３８を挟む第２端板４３が前記ロータシャフト８に圧入されるので、ロータコア３８がロータシャフト８に圧入される２つの端板４２，４３間に挟持されることになり、ロータコア３８のロータシャフト８からの抜け出しを確実に防止することができる。

また金属管４０の鍔部４０ｂには、前記ロータシャフト８の軸線を含む縦断面では前記円筒部４０ａの一端から軸方向外方に膨らんだ曲面部分４０ｂａが設けられ、該曲面部分４０ｂａは、前記ロータコア３８の軸方向一端面よりも軸方向外方に突出して形成されるので、ロータの回転時に磁石３９，３９…に作用する遠心力によって金属管４０の円筒部４０ａおよび鍔部４０ｂの連設部に作用する応力は、曲面部分４０ｂａの曲面形状によって大幅に緩和されることになり、従来のものに比べて金属管４０の耐久性が向上し、ロータ９の高回転化が可能となる。また金属管４０の薄肉化が可能となり、ロータ９の周囲のステータ１０と、ロータコア３８の外周に配設される磁石３９，３９…との間のエアギャップを小さく設定することができ、ブラシレスモータの出力トルク向上が可能となる。またロータ９の慣性モーメントを小さくすることができ、ロータ９の応答性向上が可能となる。

さらにロータシャフト８の軸線に直交する平面に沿う平面部分４０ｂｂが、前記曲面部分４０ｂａに連なって前記鍔部４０ｂの先端部に形成され、該平面部分４０ｂｂが前記ロータコア３８の軸方向一端面に当接するので、ロータコア３８に対する金属管４０の軸方向位置を精度よく定めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

８・・・・ロータシャフト
９・・・・ロータ
３８・・・ロータコア
３８ａ・・ロータコアの軸方向一端面
３９・・・磁石
４０・・・金属管
４０ａ・・・円筒部
４０ｂ・・・鍔部
４０ｂａ・・曲面部分
４０ｂａｔ・・曲面部分の突出端
４０ｂｂ・・平面部分（先端部）
４２・・・・第１端板（端板）
４２ｉ・・・内側面
４２ｏ・・・外側面

Claims

ロータシャフト（８）を貫通せしめて該ロータシャフト（８）に固定されるロータコア（３８）と、該ロータコア（３８）の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石（３９）と、それらの磁石（３９）を嵌合せしめる円筒部（４０ａ）を有して前記ロータコア（３８）に固定される金属管（４０）とを備える回転電機用ロータにおいて、
前記金属管（４０）は、前記円筒部（４０ａ）の一端から半径方向内方側に張り出すとともに先端部（４０ｂｂ）を前記ロータコア（３８）の軸方向一端面（３８ａ）に当接せしめる鍔部（４０ｂ）を一体に有し、
前記ロータシャフト（８）には、前記ロータコア（３８）の軸方向一端面（３８ａ）に近接、対向して該ロータコア（３８）との間に前記鍔部（４０ｂ）の前記先端部（４０ｂｂ）を挟持、固定する端板（４２）が圧入され、
前記鍔部（４０ｂ）には、前記ロータシャフト（８）の軸線を含む縦断面では前記円筒部（４０ａ）の一端から軸方向外方に膨らんだ環状の曲面部分（４０ｂａ）が設けられ、前記曲面部分（４０ｂａ）は、前記磁石（３９）及び前記ロータコア（３８）の軸方向一端面（３８ａ）よりも軸方向外方に該曲面部分（４０ｂａ）が突出し且つその突出端（４０ｂａｔ）が前記ロータコア（３８）の軸方向で前記端板（４２）の外側面（４２ｏ）と内側面（４２ｉ）との間に収まるように形成されることを特徴とする、回転電機用ロータ。
前記ロータシャフト（８）の軸線に直交する平面に沿う平面部分（４０ｂｂ）が、前記曲面部分（４０ｂａ）に連なる前記鍔部（４０ｂ）の前記先端部として形成され、
該平面部分（４０ｂｂ）の一側面と他側面が、前記ロータコア（３８）の軸方向一端面（３８ａ）と前記端板（４２）の前記内側面（４２ｉ）にそれぞれ当接することを特徴とする請求項１記載の回転電機用ロータ。