JP5990475B2 - 回転電機のロータ - Google Patents
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Description
周方向に所定間隔で形成された複数の磁石挿入孔(例えば後述する実施形態の磁石挿入孔40)を有する略円環状のロータコア(例えば後述する実施形態のロータコア20)と、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石(例えば後述する実施形態の永久磁石30)と、
前記ロータコアの中央部に形成されたシャフト孔(例えば後述する実施形態のシャフト孔22)に圧入される回転シャフトと、
を備えた回転電機のロータ(例えば後述する実施形態の回転電機のロータ10)であって、
前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の内周側において、軸方向に貫通する略円環状の貫通孔(例えば後述する実施形態の貫通孔24)と、前記貫通孔の内周側の内周側ロータコア(例えば後述する実施形態の内周側ロータコア25)と、前記貫通孔の外周側の外周側ロータコア(例えば後述する実施形態の外周側ロータコア26)と、を有し、
前記内周側ロータコアと、前記外周側ロータコアと、は周方向に所定間隔で配置された複数のリブ(例えば後述する実施形態のリブ70)によって連結され、
前記リブは、内周側から外周側に向かうに従い周方向一方側に延びるとともに、前記内周側ロータコア及び前記外周側ロータコアとの両連結部を結ぶ直線(例えば後述する実施形態の直線A)よりも外周側及び周方向他方側に向かって膨らんだ曲線形状である第1湾曲リブ(例えば後述する実施形態の第1湾曲リブ72)と、内周側から外周側に向かうに従い周方向他方側に延びるとともに、前記内周側ロータコア及び前記外周側ロータコアとの両連結部を結ぶ直線(例えば後述する実施形態の直線B)よりも外周側及び周方向一方側に向かって膨らんだ曲線形状である第2湾曲リブ(例えば後述する実施形態の第2湾曲リブ74)と、を有する
ことを特徴とする。
前記第1湾曲リブ及び前記第2湾曲リブは、前記貫通孔の内部において交差すると共に、交差する位置で互いに連結されて連結部(例えば後述する実施形態の連結部76)が形成される
ことを特徴とする。
前記連結部は、径方向において、前記外周側ロータコア及び前記内周側ロータコアよりも、前記貫通孔の径方向中間部(例えば後述する実施形態の径方向中間部M)に近くなるように形成される
ことを特徴とする。
前記第1湾曲リブの外周側端部は、前記外周側ロータコアとの連結位置において、前記第2湾曲リブの外周側端部と連結されており、
前記第1湾曲リブの内周側端部は、前記内周側ロータコアとの連結位置において、前記第2湾曲リブの内周側端部と連結されている
ことを特徴とする。
ここで、シャフト孔に回転シャフトが圧入された際、内周側ロータコアが中央部から外周側に向かって変位(圧入変位)することにより、リブを介して外周側ロータコアの内部に応力(圧入応力)が発生する。しかしながら、請求項1に記載の発明では、リブを構成する第1及び第2湾曲リブが、外周側に向かって膨らんだ曲線形状であるので、内周側ロータコアを内周側から外周側に向かって押し込む力に対して第1及び第2湾曲リブが適度に変形することによって圧入変位が吸収され、外周側ロータコアの内部に発生する圧入応力を低減することが可能となる。
また、回転時においては、ロータコア自身に作用する遠心力により、外周側ロータコアは外周側に向かって引っ張られて変形し、ロータコア内部、特に磁石挿入孔の周囲に応力(遠心応力)が作用する。しかしながら、請求項1に記載の発明では、リブを構成する第1及び第2湾曲リブが外周側に向かって膨らんだ曲線形状であるので、外周側ロータコアを外周側に向かって引っ張る力に対して、リブの剛性を高く維持することができる。さらに、リブを構成する第1及び第2湾曲リブは、それぞれ周方向他方側及び周方向一方側に膨らみ、互いに対をなす曲線形状とされるので、外周側ロータコアを外周側に向かって引っ張る力に対して、一方の湾曲リブが開くように変形しようとしても他方の湾曲リブが対抗することにより、リブの剛性をより高く維持することができる。このように、外周側ロータコアを外周側に向かって引っ張る力に対してリブの剛性を高めることにより、外周側ロータコアの変形を抑制することができ、当該変形に起因して磁石挿入孔の周囲に発生する遠心応力を低減することが可能である。
さらに、第1及び第2湾曲リブは、交差する位置で互いに連結されて連結部が形成されるので、外周側ロータコアを外周側に向かって引っ張る力に対して第1及び第2湾曲リブの剛性が高められ、外周側ロータコアの変形をより効果的に抑制することができ、当該変形に起因して磁石挿入孔の周囲に発生する遠心応力をより低減することが可能である。
次に、連結部76の径方向位置を変化させ、ロータコア20に発生する応力がどのように変化するか解析を行った。
次に、比較例2に係るロータコア420に発生する応力がどのように変化するか解析を行った。
次に、実施例5に係るロータコア20に発生する応力がどのように変化するか解析を行った。
ここで、シャフト孔22に回転シャフトが圧入された際、内周側ロータコア25が中央部から外周側に向かって変位(圧入変位)することにより、リブ70を介して外周側ロータコア26の内部に応力(圧入応力)が発生する。しかしながら、本実施形態では、リブ70を構成する第1及び第2湾曲リブ72、74が、外周側に向かって膨らんだ曲線形状であるので、第1及び第2湾曲リブ72、74が、内周側ロータコア25を内周側から外周側に向かって押し込む力に対して適度に変形することによって圧入変位が吸収され、外周側ロータコア26の内部に発生する圧入応力を低減することが可能となる。
また、回転時においては、ロータコア20自身に作用する遠心力により、外周側ロータコア26は外周側に向かって引っ張られて変形し、ロータコア20内部、特に磁石挿入孔40の周囲に応力(遠心応力)が作用する。しかしながら、本実施形態では、リブ70を構成する第1及び第2湾曲リブ72、74が外周側に向かって膨らんだ曲線形状であるので、外周側ロータコア26を外周側に向かって引っ張る力に対して、リブ70の剛性を高く維持することができる。さらに、リブ70を構成する第1及び第2湾曲リブ72、74は、それぞれ周方向他方側及び周方向一方側に膨らみ、互いに対照的な曲線形状とされるので、外周側ロータコア26を外周側に向かって引っ張る力に対して、リブ70の剛性をより高く維持することができる。このように、リブ70の剛性を高めることにより、外周側ロータコア26の変形を抑制することができ、当該変形に起因して磁石挿入孔40の周囲に発生する遠心応力を低減することが可能である。
さらに、第1及び第2湾曲リブ72、74は、交差する位置で互いに連結されて連結部76が形成されるので、外周側ロータコア26を外周側に向かって引っ張る力に対して第1及び第2湾曲リブ72、74の剛性が高められ、外周側ロータコア26の変形をより効果的に抑制することができ、当該変形に起因して磁石挿入孔40の周囲に発生する遠心応力をより低減することが可能である。
20 ロータコア
20a 外周面
21 ケイ素鋼板
22 シャフト孔
23 周方向リブ
24 貫通孔
24a 外周面
24b 内周面
25 内周側ロータコア
26 外周側ロータコア
30 永久磁石
32a、32b、32c 永久磁石片
32d 周方向外側端面
40 磁石挿入孔
42a、42b、42c 空孔
50 磁極部
60 側方バリア部
70 リブ
72 第1湾曲リブ
74 第2湾曲リブ
76 連結部
A、B 直線
M 径方向中間部
M1 外周側中間部
M2 内周側中間部
Claims (4)
- 周方向に所定間隔で形成された複数の磁石挿入孔を有する略円環状のロータコアと、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、
前記ロータコアの中央部に形成されたシャフト孔に圧入される回転シャフトと、
を備えた回転電機のロータであって、
前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の内周側において、軸方向に貫通する略円環状の貫通孔と、前記貫通孔の内周側の内周側ロータコアと、前記貫通孔の外周側の外周側ロータコアと、を有し、
前記内周側ロータコアと、前記外周側ロータコアと、は周方向に所定間隔で配置された複数のリブによって連結され、
前記リブは、内周側から外周側に向かうに従い周方向一方側に延びるとともに、前記内周側ロータコア及び前記外周側ロータコアとの両連結部を結ぶ直線よりも外周側及び周方向他方側に向かって膨らんだ曲線形状である第1湾曲リブと、内周側から外周側に向かうに従い周方向他方側に延びるとともに、前記内周側ロータコア及び前記外周側ロータコアとの両連結部を結ぶ直線よりも外周側及び周方向一方側に向かって膨らんだ曲線形状である第2湾曲リブと、を有する
ことを特徴とする回転電機のロータ。 - 前記第1湾曲リブ及び前記第2湾曲リブは、前記貫通孔の内部において交差すると共に、交差する位置で互いに連結されて連結部が形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機のロータ。 - 前記連結部は、径方向において、前記外周側ロータコア及び前記内周側ロータコアよりも、前記貫通孔の径方向中間部に近くなるように形成される
ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機のロータ。 - 前記第1湾曲リブの外周側端部は、前記外周側ロータコアとの連結位置において、前記第2湾曲リブの外周側端部と連結されており、
前記第1湾曲リブの内周側端部は、前記内周側ロータコアとの連結位置において、前記第2湾曲リブの内周側端部と連結されている
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の回転電機のロータ。
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