JP5776652B2

JP5776652B2 - 回転電機の回転子

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Publication number: JP5776652B2
Application number: JP2012192029A
Authority: JP
Inventors: 谷口　真; 真谷口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: US9472984B2; JP2014050244A; CN103683598A; US20140062245A1

Description

本発明は、磁石を備えた回転電機の回転子に関する。

従来、磁石を備えた回転電機の回転子として、例えば以下に示す特許文献１に開示されているモータのロータがある。

このロータは、回転軸と、ロータコアと、複数のマグネットと、被覆部と、マグネットカバーとを備えている。ロータコアは、磁路を構成する磁性材からなる円筒状の部材である。ロータコアは、回転軸に固定されている。マグネットは、磁束を発生する直方体状の部材である。複数のマグネットは、ロータコアの外周面に固定されている。被覆部は、マグネットの軸方向端面を覆う非磁性材からなる円環状の部材である。被覆部は、マグネットの固定されたロータコアの軸方向端面を覆うように配設されている。マグネットカバーは、マグネットの外周面を覆う非磁性材からなる円筒状の部材である。マグネットカバーは、マグネットの固定されたロータコアの外周面を覆うように配設されている。

これにより、ロータコアに固定されたマグネットが、被覆部とマグネットカバーによって覆われることになる。そのため、マグネットが欠けたりしても、マグネットの小片がロータ外部に飛散するような事態を防止することができる。

特開２０１２−０８５４４５号公報

しかし、前述したロータでは、マグネットカバーの軸方向端面が被覆部の表面に当接しているだけである。そのため、マグネットカバーと被覆部の間に隙間が生じる可能性がある。これでは、マグネットの小片の飛散を充分に抑えることができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、磁石の小片の飛散を確実に抑えることができる回転電機の回転子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、回転軸と、回転軸に固定される磁性材からなる回転子コアと、回転子コアの外周面に配設される複数の磁石と、磁石の配設された回転子コアの軸方向端面を覆う非磁性材からなる板状のエンドプレートと、磁石の配設された回転子コアの外周面を覆う非磁性材からなる筒状の磁石カバーと、を備えた回転電機の回転子において、エンドプレートは、軸方向から見て、磁石の配設された回転子コアの外周よりも反軸心側に外周が形成されるように構成され、エンドプレートの外径が磁石の外周面によって規定される外径よりも大きくなるように設定されており、磁石カバーは、軸方向端部がエンドプレートの外周面を覆うとともに、エンドプレートの反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返されていることを特徴とする。

この構成によれば、従来のように、磁石カバーの軸方向端面がエンドプレートの表面に当接しているだけの場合に比べ、磁石カバーとエンドプレートの間の隙間の発生を確実に抑えることができる。そのため、磁石が欠けたりしても、磁石の小片の飛散を確実に抑えることができる。しかも、エンドプレートは、軸方向から見て、磁石の配設された回転子コアの外周よりも反軸心側に外周が形成されるように構成され、エンドプレートの外径が磁石の外周面によって規定される外径よりも大きくなるように設定されている。そのため、磁石カバーの軸方向端部を軸心側に折り返す際に磁石に応力が加わることはない。従って、磁石カバーの組付け時における磁石の破損を抑えることができる。

第１実施形態におけるモータの軸方向断面図である。図１における磁石カバーを除いた回転子のII−II矢視断面図である。図１における回転子の軸方向断面図である。磁石カバー装着時における回転子の軸方向断面図である。磁石カバー装着完了直後の回転子の軸方向断面図である。磁石カバーかしめ時における回転子の軸方向断面図である。第２実施形態における回転子の軸方向断面図である。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本発明に係る回転電機を、車両に搭載される電動パワーステアリング用のモータに適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１、図２及び図３を参照してモータの構成について説明する。

図１に示すように、モータ１（回転電機）は、ハウジング１０と、固定子１１と、回転子１２とを備えている。

ハウジング１０は、固定子１１及び回転子１２を収容するともに、回転子１２を回転可能に支持する部材である。ハウジング１０は、軸受１００、１０１を備えている。

固定子１１は、磁路の一部を構成するとともに、所定の電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子１１は、固定子コア１１０と、固定子巻線１１１とを備えている。

固定子コア１１０は、磁路の一部を構成するとともに、固定子巻線１１１を保持する
金属の磁性材からなる円筒状の部材である。固定子コア１１０は、複数のスロットを有している。スロットは、周方向に間隔をあけて形成される軸方向に貫通する部位である。固定子コア１１０は、ハウジング１０の内周面に固定されている。

固定子巻線１１１は、所定の電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子巻線１１１は、固定子コア１１０のスロットに収容され保持されている。

回転子１２は、磁路の一部を構成するとともに、磁束を発生する部材である。回転子１２は、固定子１１の発生した回転磁界によって回転力を発生する。図１〜図３に示すように、回転子１２は、回転軸１２０と、回転子コア１２１と、複数の磁石１２２ａ〜１２２ｄと、エンドプレート１２３と、磁石カバー１２４とを備えている。

回転軸１２０は、金属の非磁性材からなる円柱状の部材である。回転軸１２０は、軸受１００、１０１を介してハウジング１０に回転可能に支持されている。

回転子コア１２１は、磁路の一部を構成するとともに、磁石１２２ａ〜１２２ｄを保持する金属の磁性材からなる柱状の部材である。回転子コア１２１は、外周面に複数の突極部１２１ａ〜１２１ｄを有している。突極部１２１ａ〜１２１ｄは、周方向に間隔をあけて形成される反軸心方向に突出する部位である。具体的には、周方向に９０度毎の等間隔に形成される部位である。突極部１２１ａ〜１２１ｄは、先端面が、軸心と同心の円弧状の曲面となるように形成されている。回転子コア１２１は、所定のエアギャップを隔てて、外周面を固定子コア１１０の内周面と対向させた状態で回転軸１２０に固定され、ハウジング１０に回転可能に支持されている。

磁石１２２ａ〜１２２ｄは、磁束を発生する板状の部材である。磁石１２２ａ〜１２２ｄは、突極部１２１ａ〜１２１ｄの間の回転子コア１２１の外周面にそれぞれ固定されている。具体的には、周方向に９０度毎の等間隔にそれぞれ固定されている。磁石１２２ａ〜１２２ｄは、回転子コア１２１の外周面に固定された状態で、その外周面が、軸心と同心の円弧状の曲面となるように設定されている。また、突極部１２１ａ〜１２１ｄよりも反軸心側に突出するように設定されている。具体的には、磁石１２２ａ〜１２２ｄの外周面によって規定される外径Ｄｍが、突極部１２１ａ〜１２１ｄの先端面によって規定される外径Ｄｔよりも大きくなるように設定されている。

エンドプレート１２３は、磁石１２２ａ〜１２２ｄが固定された回転子コア１２１の一方の軸方向端面を覆う金属の非磁性材からなる円板状の部材である。エンドプレート１２３は、軸方向から見て、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の外周よりも反軸心側に外周が形成されるように構成されている。具体的には、エンドプレート１２３の外径Ｄｅが、磁石１２２ａ〜１２２ｄの外周面によって規定される外径Ｄｍよりも大きくなるように設定されている。エンドプレート１２３は、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の一方の軸方向端面を覆うように回転軸１２０に固定されている。

磁石カバー１２４は、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の外周面を覆う金属の非磁性材からなる薄板円筒状の部材である。また、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の軸方向端部を覆う部材でもある。磁石カバー１２４の軸方向中央部の内径Ｄｃ１は、磁石１２２ａ〜１２２ｄの外周面によって規定される外径Ｄｍよりもわずかに大きくなるように設定されている。また、一方の軸方向端部の内径は、軸方向の内径Ｄｃ１よりも大きくなるように設定されている。具体的には、エンドプレート１２３の外径Ｄｅよりも大きくなるように設定されている。磁石カバー１２４は、軸方向中央部が、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の外周面を覆うように配設されている。また、一方の軸方向端部が、エンドプレート１２３の外周面を覆うとともに、エンドプレート１２３の反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返されている。具体的には、一方の軸方向端部が、全周に渡って軸心側に折り返され、エンドプレート１２３にかしめられている。さらに、他方の軸方向端部が、磁石１２２ａ〜１２２ｄの軸方向端面を覆うように軸心側に折り返されている。

次に、図４〜図６を参照して磁石カバーの組付け方法について説明する。

図４に示すように、組付け前の磁石カバー１２４は、一方の軸方向端部の内径Ｄｃ２が、エンドプレート１２３の外径Ｄｅより大きくなるように拡径されている。また、他方の軸方向端部は、磁石１２２ａ〜１２２ｄの軸方向端面を覆えるように軸心側に折り返されている。

磁石カバー１２４は、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の外周面を覆うように軸方向にスライドされる。その結果、図５に示すように、磁石カバー１２４の軸方向中央部が、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の外周面を覆う。また、一方の軸方向端部が、エンドプレート１２３の外周面を覆う。さらに、他方の軸方向端部が、磁石１２２ａ〜１２２ｄの軸方向端面を覆う。

その後、図６に示すように、磁石カバー１２４の一方の軸方向端部が、かしめ治具Ｋによって、エンドプレート１２３の反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返され、エンドプレート１２３にかしめられる。これにより、図３に示すように、磁石カバー１２４が、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１に組付けられることとなる。

次に、効果について説明する。

第１実施形態によれば、磁石カバー１２４は、軸方向中央部が、磁石１２２ａ〜１２２ｄの固定された回転子コア１２１の外周面を覆うように配設されている。また、一方の軸方向端部が、エンドプレート１２３の外周面を覆うとともに、エンドプレート１２３の反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返されている。そのため、従来のように、磁石カバー１２４の軸方向端面がエンドプレート１２３の表面に当接しているだけの場合に比べ、磁石カバー１２４とエンドプレート１２３の間の隙間の発生を確実に抑えることができる。従って、磁石１２２ａ〜１２２ｄが欠けたりしても、磁石の小片の飛散を確実に抑えることができる。

第１実施形態によれば、磁石カバー１２４は、軸方向端部がエンドプレート１２３にかしめられている。そのため、磁石カバー１２４の軸方向端部を確実に固定することができる。従って、回転に伴う振動等が加わっても、磁石カバー１２４とエンドプレート１２３の間の隙間の発生を確実に抑えることができる。

第１実施形態によれば、エンドプレート１２３は、軸方向から見て、磁石１２２ａ〜１２２ｄの配設された回転子コア１２１の外周よりも反軸心側に外周が形成されるように構成されている。そのため、磁石カバー１２４の軸方向端部を軸心側に折り返す際に磁石１２２ａ〜１２２ｄに応力が加わることはない。従って、磁石カバー１２４の組付け時における磁石１２２ａ〜１２２ｄの破損を抑えることができる。

第１実施形態によれば、エンドプレート１２３は、磁石１２２ａ〜１２２ｄの配設された回転子コア１２１の一方の軸方向端面を覆うように配設されている。磁石カバー１２４は、一方の軸方向端部が、エンドプレート１２３の外周面を覆うとともに、エンドプレート１２３の反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返され、他方の軸方向端部が、磁石の軸方向端面を覆うように全周に渡って軸心側に折り返されている。そのため、磁石カバー１２４とエンドプレート１２３の間の隙間の発生を確実に抑えることができる。また、他方の軸方向端部側においても隙間の発生を抑えることができる。

第１実施形態によれば、回転子コア１２１は、周方向に間隔をあけて形成される反軸心側に突出する複数の突極部１２１ａ〜１２１ｄを有し、複数の磁石１２２ａ〜１２２ｄは、複数の突極部１２１ａ〜１２１ｄの間に配設されている。このような構成の回転子１２においても、磁石カバー１２４とエンドプレート１２３の間の隙間の発生を確実に抑えることができる。

第１実施形態によれば、複数の磁石１２２ａ〜１２２ｄは、複数の突極部１２１ａ〜１２１ｄよりも反軸心側に突出している。このような構成の回転子１２においても、磁石カバー１２４とエンドプレート１２３の間の隙間の発生を確実に抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータについて説明する。第２実施形態のモータは、第１実施形態のモータが、エンドプレートを１つ備えるのに対して、エンドプレートを２つ備え、それに伴って磁石カバーの軸方向端部の構成を変更したものである。回転子以外は第１実施形態と同一であるため、回転子について説明する。

まず、図７を参照してモータの回転子の構成について説明する。

図７に示すように、回転子２２０は、回転軸２２０と、回転子コア２２１と、複数の磁石２２２ａ〜２２２ｄと、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂと、磁石カバー２２４とを備えている。

回転軸２２０、回転子コア２２１及び磁石２２２ａ〜２２２ｄは、第１実施形態の回転軸１２０、回転子コア１２１及び磁石１２２ａ〜１２２ｄと同一構成である。

エンドプレート２２３ａ、２２３ｂは、磁石２２２ａ〜２２２ｄが固定された回転子コア２２１の一方及び他方の軸方向端面をそれぞれ覆う金属の非磁性材からなる円板状の部材である。エンドプレート２２３ａ、２２３ｂは、第１実施形態のエンドプレート１２３と同様に、軸方向から見て、磁石２２２ａ〜２２２ｄの固定された回転子コア２２１の外周よりも反軸心側に外周が形成されるように構成されている。具体的には、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂの外径が、磁石２２２ａ〜２２２ｄの外周面によって規定される外径よりも大きくなるように設定されている。エンドプレート２２３ａは、磁石２２２ａ〜２２２ｄの固定された回転子コア２２１の一方の軸方向端面を覆うように回転軸２２０に固定されている。エンドプレート２２３ｂは、磁石２２２ａ〜２２２ｄの固定された回転子コア２２１の他方の軸方向端面を覆うように回転軸２２０に固定されている。

磁石カバー２２４は、磁石２２２ａ〜２２２ｄの固定された回転子コア２２１の外周面を覆う金属の非磁性材からなる薄板円筒状の部材である。磁石カバー２２４の軸方向中央部の内径は、磁石２２２ａ〜２２２ｄの外周面によって規定される外径よりもわずかに大きくなるように設定されている。また、一方及び他方の軸方向端部の内径は、軸方向中央部の内径よりも大きくなるように設定されている。具体的には、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂの外径よりも大きくなるように設定されている。磁石カバー２２４は、軸方向中央部が、磁石２２２ａ〜２２２ｄの固定された回転子コア２２１の外周面を覆うように配設されている。また、一方及び他方の軸方向端部が、それぞれエンドプレート２２３ａ、２２３ｂの外周面を覆うとともに、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂの反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返されている。具体的には、一方及び他方の軸方向端部が、全周に渡って軸心側に折り返され、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂにそれぞれかしめられている。第１実施形態と同様の方法で、磁石カバー２２４を組付けることができる。

次に、効果について説明する。

第２実施形態によれば、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂは、磁石２２２ａ〜２２２ｄの固定された回転子コア２２１の一方及び他方の軸方向端面を覆うように配設されている。磁石カバー２２４は、一方及び他方の軸方向端部が、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂの外周面を覆うとともに、エンドプレート２２３ａ、２２３ｂの反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返されている。そのため、磁石カバー２２４とエンドプレート２２３ａ、２２３ｂの間の隙間の発生を確実に抑えることができる。

なお、第１実施形態では、磁石１２２ａ〜１２２ｄが、突極部１２１ａ〜１２１ｄよりも反軸心側に突出している例を挙げているが、これに限られるものではない。磁石１２２ａ〜１２２ｄの外周面によって規定される外径Ｄｍが、突極部１２１ａ〜１２１ｄの先端面によって規定される外径Ｄｔと同一であってもよい。第２実施形態についても同様である。

また、第１実施形態では、回転子コア１２１が、複数の突極部１２１ａ〜１２１ｄを有し、磁石１２２ａ〜１２２ｄが、突極部１２１ａ〜１２１ｄの間に固定される例を挙げているが、これに限られるものではない。回転子コアが突極部を有さず、磁石が、回転子コアの外周面に全周に渡って固定されていてもよい。このような場合でも、同様の構成をとることで同様の効果を得ることができる。第２実施形態についても同様である。

さらに、第１実施形態では、突極部１２１ａ〜１２１ｄの先端面、及び、磁石１２２ａ〜１２２ｄの外周面が、軸心と同心の円弧状の曲面となるように設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。突極部１２１ａ〜１２１ｄの先端面、及び、磁石１２２ａ〜１２２ｄの外周面は、軸心と同心の円弧状の曲面でなくてもよい。例えば、突極部１２１ａ〜１２１ｄの先端面、及び、磁石１２２ａ〜１２２ｄの外周面の曲率半径は、第１実施形態の場合より小さくてもよい。第２実施形態も同様である。

１・・・モータ（回転電機）、１０・・・ハウジング、１００、１０１・・・軸受、１１・・・固定子、１１０・・・固定子コア、１１１・・・固定子巻線、１２・・・回転子、１２０・・・回転軸、１２１・・・回転子コア、１２１ａ〜１２１ｄ・・・突極部、１２２ａ〜１２２ｄ・・・磁石、１２３・・・エンドプレート、１２４・・・磁石カバー

Claims

回転軸（１２０）と、
前記回転軸に固定される磁性材からなる回転子コア（１２１）と、
前記回転子コアの外周面に配設される複数の磁石（１２２ａ〜１２２ｄ）と、
前記磁石の配設された前記回転子コアの軸方向端面を覆う非磁性材からなる板状のエンドプレート（１２３）と、
前記磁石の配設された前記回転子コアの外周面を覆う非磁性材からなる筒状の磁石カバー（１２４）と、
を備えた回転電機の回転子において、
前記エンドプレートは、軸方向から見て、前記磁石の配設された前記回転子コアの外周よりも反軸心側に外周が形成されるように構成され、前記エンドプレートの外径が前記磁石の外周面によって規定される外径よりも大きくなるように設定されており、
前記磁石カバーは、軸方向端部が前記エンドプレートの外周面を覆うとともに、前記エンドプレートの反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返されていることを特徴とする回転電機の回転子。
前記磁石カバーは、軸方向端部が前記エンドプレートにかしめられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
前記エンドプレートは、前記磁石の配設された前記回転子コアの一方の軸方向端面に配設され、
前記磁石カバーは、一方の軸方向端部が前記エンドプレートの外周面を覆うとともに、前記エンドプレートの反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返され、他方の軸方向端部が前記磁石の軸方向端面を覆うように全周に渡って軸心側に折り返されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の回転子。
前記エンドプレート（２２３ａ、２２３ｂ）は、前記磁石の配設された前記回転子コアの一方及び他方の軸方向端面を覆い、
前記磁石カバー（２２４）は、一方及び他方の軸方向端部が前記エンドプレートの外周面を覆うとともに、前記エンドプレートの反回転子コア側で全周に渡って軸心側に折り返されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の回転子。
前記回転子コアは、周方向に間隔をあけて形成される反軸心側に突出する複数の突極部（１２１ａ〜１２１ｄ）を有し、
複数の前記磁石は、複数の前記突極部の間に配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
複数の前記磁石は、複数の前記突極部よりも反軸心側に突出していることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の回転子。