JP6451402B2 - Rotor for rotating electrical machines - Google Patents
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Description
本発明は、複数枚の電磁鋼板を回転軸方向に積層して構成されたロータコアを備えた回転電機用ロータに関する。 The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine including a rotor core configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in a rotation axis direction.
回転電機のロータを構成するロータコアは、多くの場合、鉄損を軽減するために、複数の薄い鋼板を回転軸に沿った方向に積層した積層コアの形態で形成されている。積層された鋼板は種々の方法により固定されるが、その1つとして、回転軸方向に隣接する鋼板を溶接によって固定する方法がある。特開2011−259689号公報(特許文献1)には、そのように、溶接によって鋼板を固定して形成されるロータコアが例示されている(第86〜88段落、図16〜図18等)。このロータコアは、インナーロータ型回転電機のロータを構成するものであり、回転軸(シャフト)と嵌合する貫通穴を有する円環状の複数の鋼板が回転軸方向に積層されて形成されている。貫通穴を区画するロータコアの内周面には、回転軸方向の一端側から多端側に、回転軸方向に沿って一直線状に延びる湾曲溝が形成されている。この湾曲溝は、回転軸に直交する断面において径方向外側に窪む円弧状に形成されている。この湾曲溝は、回転軸方向に隣接する鋼板同士を溶接するための溶接対象箇所となる。この溶接対象箇所は、溶接後も回転軸と貫通穴とが接触する面よりも径方向に窪んだ場所に位置するため、溶接後のロータコアと回転軸との嵌合を阻害することがない。 In many cases, a rotor core constituting a rotor of a rotating electrical machine is formed in the form of a laminated core in which a plurality of thin steel plates are laminated in a direction along the rotation axis in order to reduce iron loss. The laminated steel plates are fixed by various methods. One of them is a method of fixing steel plates adjacent to each other in the rotation axis direction by welding. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-259689 (Patent Document 1) exemplifies a rotor core formed by fixing a steel plate by welding as described above (paragraphs 86 to 88, FIGS. 16 to 18 and the like). This rotor core constitutes a rotor of an inner rotor type rotating electrical machine, and is formed by laminating a plurality of annular steel plates having through holes that fit into a rotating shaft (shaft) in the rotating shaft direction. On the inner peripheral surface of the rotor core that defines the through hole, a curved groove extending in a straight line along the rotation axis direction is formed from one end side to the multi-end side in the rotation axis direction. The curved groove is formed in an arc shape that is recessed radially outward in a cross section orthogonal to the rotation axis. This curved groove serves as a welding target location for welding steel plates adjacent to each other in the rotation axis direction. Since this welding target location is located in a location that is recessed in the radial direction from the surface where the rotating shaft and the through hole contact after welding, the fitting between the rotor core after welding and the rotating shaft is not hindered.
ところで、永久磁石型回転電機では、ロータコアに永久磁石が取り付けられている。多くの場合、永久磁石は、回転軸方向に沿って連続的に配置されていると共にロータコアに接合されている。永久磁石には、鋼板と同じ傾向で熱により膨張収縮するもの(熱膨張係数の符号が同じもの)と、鋼板とは異なる傾向で膨張収縮するもの(熱膨張係数が逆のもの)とがある。鋼板と永久磁石とで熱膨張の特性が異なると、熱衝撃(温度変化)によって回転軸方向に引張応力が発生し、ロータコアが変形挙動を示す場合がある。一般的に、鋼板は正の膨張係数を有するので、ロータの回転軸方向に永久磁石が負の膨張係数を有する場合、溶接された箇所を引き剥がす方向の応力が掛かる可能性がある。溶接を引き剥す方向に応力がかかった結果、溶接された箇所に割れなどが生じると、機械的な強度が低下する可能性があり、好ましくない。 By the way, in the permanent magnet type rotating electrical machine, a permanent magnet is attached to the rotor core. In many cases, the permanent magnet is continuously arranged along the rotation axis direction and is joined to the rotor core. Permanent magnets include those that expand and contract due to heat with the same tendency as steel plates (those with the same sign of thermal expansion coefficient) and those that expand and contract with different tendencies from steel plates (those with opposite thermal expansion coefficients). . If the thermal expansion characteristics are different between the steel plate and the permanent magnet, a thermal stress (temperature change) may cause a tensile stress in the direction of the rotation axis, and the rotor core may exhibit a deformation behavior. In general, since a steel plate has a positive expansion coefficient, when the permanent magnet has a negative expansion coefficient in the direction of the rotation axis of the rotor, there is a possibility that a stress in a direction of peeling off the welded portion may be applied. As a result of applying stress in the direction in which the welding is peeled off, if the welded portion is cracked or the like, the mechanical strength may decrease, which is not preferable.
上記背景に鑑みて、積層された鋼板を溶接により固定したロータコアに永久磁石が接合された回転電機用ロータにおいて、熱衝撃による溶接部位への応力を低減して高い信頼性を確保する技術の提供が望まれる。 In view of the above-mentioned background, in a rotor for a rotating electrical machine in which a permanent magnet is joined to a rotor core in which laminated steel plates are fixed by welding, provision of technology for ensuring high reliability by reducing stress on the welded part due to thermal shock Is desired.
上記に鑑みた、複数枚の電磁鋼板を回転軸方向に積層して構成されたロータコアを備えた回転電機用ロータは、1つの態様として、
前記回転軸方向の熱膨張係数が前記電磁鋼板とは逆符号である永久磁石と、
前記ロータコアを支持する回転部材と、を備え、
前記ロータコアの径方向の一方側を径第一方向側、前記径方向の他方側を径第二方向側として、前記回転部材は、前記ロータコアの前記径第一方向側の周面である第一周面を前記径方向に支持し、
前記ロータコアの前記回転軸方向の両端部が前記回転軸方向に前記回転部材と相対移動しないように、ロータコアが支持され、
前記永久磁石は、前記ロータコアの径方向厚さにおける径方向中間位置よりも前記径第二方向側において前記ロータコアの周方向に分散して複数個配置され、
前記永久磁石のそれぞれが、前記回転軸方向に沿って配置されていると共に前記ロータコアに接合され、
前記ロータコアは、複数枚の前記電磁鋼板を互いに溶接するための溶接部を、前記第一周面に有し、
前記溶接部は、前記第一周面における前記溶接部以外の一般部の周面である基準周面に対して前記径第二方向側に窪むと共に前記回転軸方向に沿って連続して延びる第一凹溝部と、前記基準周面に対して前記径第二方向側に窪むと共に前記第一凹溝部と平行状に連続して延びる第二凹溝部と、前記第一凹溝部と前記第二凹溝部との前記周方向の間に挟まれて前記径第一方向側に突出すると共に前記回転軸方向に沿って連続して延びる突状部と、を備え、
前記突状部における前記径第一方向側の頂部が、前記基準周面よりも前記径第二方向側に位置するように、前記突状部が形成されていると好適である。
In view of the above, a rotor for a rotating electrical machine including a rotor core configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the rotation axis direction is one aspect,
A permanent magnet whose thermal expansion coefficient in the direction of the rotation axis is opposite to that of the magnetic steel sheet;
A rotating member that supports the rotor core,
The rotating member is a first circumferential surface of the rotor core on the first radial direction side, with one radial side of the rotor core being the first radial direction side and the other radial side being the second radial direction side. Supporting the circumferential surface in the radial direction,
The rotor core is supported so that both end portions of the rotor core in the rotation axis direction do not move relative to the rotation member in the rotation axis direction,
A plurality of the permanent magnets are arranged in a distributed manner in the circumferential direction of the rotor core on the second radial direction side than the radial intermediate position in the radial thickness of the rotor core,
Each of the permanent magnets is disposed along the rotation axis direction and joined to the rotor core,
The rotor core has a weld portion on the first circumferential surface for welding a plurality of the electromagnetic steel sheets to each other,
The welded portion is recessed toward the second radial direction side with respect to a reference circumferential surface that is a circumferential surface of a general portion other than the welded portion on the first circumferential surface and continuously extends along the rotational axis direction. A first groove portion, a second groove portion that is recessed in the second radial direction side with respect to the reference circumferential surface and extends in parallel with the first groove portion, the first groove portion, and the first groove portion. A projecting portion sandwiched between two circumferential groove portions and projecting toward the first radial direction side and continuously extending along the rotational axis direction,
It is preferable that the projecting portion is formed such that a top portion of the projecting portion on the first radial direction side is located on the second radial direction side with respect to the reference circumferential surface.
例えば、特許文献1において溶接部に対応する湾曲溝は、基準周面から比較的大きく径第二方向側へ窪んでいる。しかし、本構成では、そのような湾曲溝に比べて径第一方向側に、溶接部の突状部の頂部が位置している。つまり、ロータコアの径方向厚さが同じであったとすれば、本構成では突状部の頂部が径第一方向側に突出している分だけ、溶接対象箇所と永久磁石との距離は、特許文献1に比べて長くなる。溶接対象箇所は、電磁鋼板が溶融し、凝固した箇所(溶融凝固部)となるが、この溶融凝固部と永久磁石との距離が長いほど、熱衝撃発生時に溶融凝固部に掛かる応力が軽減される。電磁鋼板と永久磁石との熱膨張係数が逆符号である場合、熱衝撃によって溶融凝固部には引張応力が掛かるが、溶融凝固部と永久磁石との距離が長ければ、引張応力が軽減される。即ち、この構成によれば、積層された鋼板を溶接により固定したロータコアに永久磁石が接合された回転電機用ロータにおいて、熱衝撃による溶接部位への応力を低減して高い信頼性を確保することが可能となる。 For example, in Patent Document 1, the curved groove corresponding to the welded portion is relatively large and recessed toward the second radial direction from the reference circumferential surface. However, in this structure, the top part of the projection part of a welding part is located in the radial first direction side compared with such a curved groove. That is, if the radial thickness of the rotor core is the same, in this configuration, the distance between the welding target portion and the permanent magnet is the same as the distance between the top of the protruding portion protruding in the first radial direction side. Longer than 1. The welded part is the part where the magnetic steel sheet is melted and solidified (melted and solidified part). The longer the distance between the melted and solidified part and the permanent magnet, the less the stress applied to the melted and solidified part when a thermal shock occurs. The When the thermal expansion coefficient between the electrical steel sheet and the permanent magnet is opposite, a tensile stress is applied to the melted and solidified part due to thermal shock, but if the distance between the melted and solidified part and the permanent magnet is long, the tensile stress is reduced. . That is, according to this configuration, in a rotor for a rotating electrical machine in which a permanent magnet is joined to a rotor core in which laminated steel plates are fixed by welding, stress on the welded part due to thermal shock is reduced and high reliability is ensured. Is possible.
また、この構成によれば、溶接対象となる突状部の周方向の両側に第一凹溝部と第二凹溝部とが設けられるので、溶接部が変形し易くなっている。そのため、溶接に伴う歪みが溶接部以外に影響を及ぼしにくく、溶接に伴ってロータコアに生じる歪みも軽減される。歪みの軽減によって、ロータコアの真円度が向上する。尚、第一凹溝部及び第二凹溝部の径方向の深さ及び周方向の幅は、ロータコアを通る磁路を妨げて磁気特性を妨げない範囲で、大きく設定されるほど歪みの軽減効果が高くなる。また、突状部の周方向の幅も、磁気特性を妨げない範囲で、大きく設定されるほど溶接の幅が大きくなり、溶接深さを低減することができる。 Moreover, according to this structure, since the 1st ditch | groove part and the 2nd ditch | groove part are provided in the both sides of the circumferential direction of the protrusion part used as welding object, it is easy to deform | transform a welded part. Therefore, distortion caused by welding hardly affects other than the welded portion, and distortion generated in the rotor core accompanying welding is also reduced. By reducing the distortion, the roundness of the rotor core is improved. It should be noted that the radial depth and the circumferential width of the first groove portion and the second groove portion are within a range in which the magnetic path passing through the rotor core is not disturbed and the magnetic characteristics are not obstructed, so that the distortion reduction effect becomes more effective as it is set. Get higher. Further, the width of the projecting portion in the circumferential direction is set within a range that does not interfere with the magnetic characteristics, and the welding width increases as the setting is increased, and the welding depth can be reduced.
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する本発明の実施形態についての以下の記載から明確となる。 Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention which will be described with reference to the drawings.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、インナーロータ型の回転電機に備えられるロータ1(回転電機用ロータ)を例として説明する。図1は、ロータ1の回転軸方向Lにおける断面図である。ロータ1は、ロータコア2、永久磁石4、回転軸Xとしての不図示のシャフトに対してロータコア2を連結するハブ5(回転部材)を備えて構成されている。図2は、ロータコア2にハブ5が取り付けられていない状態のロータコア2の回転軸方向Lにおける断面図である。詳細は後述するが、ロータコア2は、複数の円環状の電磁鋼板3を積層して形成されており、ロータコア2に対してハブ5を取り付ける前に、溶接によって電磁鋼板3が互いに接合される。図2における符号“W1”は、溶接によって溶融し凝固した溶融凝固部を模式的に示している。図3は、ロータコア2の回転軸方向Lに沿った方向から見た平面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a rotor 1 (rotor for a rotating electrical machine) provided in an inner rotor type rotating electrical machine will be described as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view of the rotor 1 in the rotation axis direction L. FIG. The rotor 1 includes a
本実施形態では、ロータコア2を形成する電磁鋼板3を溶接によって互いに接合した後、ハブ5をロータコア2に取り付け、ハブ5とロータコア2とを溶接によって接合する。図1における符号“W2”も、溶接によって溶融し凝固した溶融凝固部を模式的に示している。上述したように、まず、ロータコア2の鋼板同士を溶接し、次にロータコア2とハブ5とを溶接する。従って、図2に示した溶融凝固部と、図1に示した溶融凝固部とを区別する場合、図2の溶融凝固部を第一溶融凝固部W1、図1に示した溶融凝固部を第二溶融凝固部W2と称する。図2は、後述する溶接部10を通る断面、つまり第一溶融凝固部W1を通る断面を示したものである。図1は、ロータコア2にハブ5を取り付けた後の、溶接部10を通らない断面、つまり第一溶融凝固部W1を通らない断面を示したものである。本実施形態のロータ1(又はロータコア2)は、溶接部10の構造に特徴を有する。図4は、その溶接部10の近傍の拡大図である。
In this embodiment, after the
以下、本実施形態に係るロータ1について詳細に説明する。以下の説明では、特に断らない限り、「回転軸方向L」、「径方向R」、「周方向C」は、ロータコア2の軸心(すなわち回転軸X)を基準とする。また、ロータコア2の径方向Rの一方側を径第一方向R1側、径方向Rの他方側を径第二方向R2側とする。図1に示すように、インナーロータ型の回転電機のロータ1を例示する本実施形態では、「径第一方向R1」は、径方向Rの内側(軸心側)へ向かう方向を表し、「径第二方向R2」は、径方向Rの外側(不図示のステータ側)へ向かう方向を表す。即ち、「径第一方向R1側」は「径方向内側」であり、「径第二方向R2側」は、「径方向外側」である。また、各部材についての寸法、配置方向、配置位置等に関しては、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異を有する状態も含む。
Hereinafter, the rotor 1 according to the present embodiment will be described in detail. In the following description, unless otherwise specified, the “rotational axis direction L”, “radial direction R”, and “circumferential direction C” are based on the axis of the rotor core 2 (that is, the rotational axis X). Also, one side of the radial direction R of the
図1に示すように、ロータ1は、ロータコア2、永久磁石4、ハブ5(回転部材)を備えて構成されている。回転電機のロータを構成するロータコアは、多くの場合、鉄損を軽減するために、複数の薄い鋼板を回転軸に沿った方向に積層した積層コアの形態で形成されている。本実施形態においても、図1及び図2に示すように、ロータコア2は、複数枚の電磁鋼板3を回転軸方向Lに積層して構成されている。ロータコア2は、ハブ5を介して、回転軸Xとしての不図示のシャフトに固定される。図1に示すように、ハブ5は、ロータコア2の径第一方向R1側の周面である第一周面CP1を径方向Rに支持する部材である。また、ロータコア2は、ロータコア2の回転軸方向Lの両端部が回転軸方向Lにハブ5と相対移動しないように、支持される。本実施形態では、上述したように、ハブ5とロータコア2とは、溶接によって接合され、ロータコア2は、ハブ5と相対移動しないように支持される。ハブ5と不図示のシャフトとは、焼き嵌め、キー結合、スプライン結合等によって連結される。
As shown in FIG. 1, the rotor 1 includes a
永久磁石4は、径方向Rが磁化方向、回転軸方向Lが非磁化方向となるように、ロータコア2に配置される磁性体材料により構成されている。そして、この磁性体材料の非磁化方向の熱膨張係数は電磁鋼板3とは逆符号である。本実施形態において、この磁性体材料はネオジムを中核とするものである。永久磁石4はネオジム磁石であり、その非磁化方向の熱膨張係数は負の値である。一方、電磁鋼板3の熱膨張係数は、方向に関係なく正の値である。従って、永久磁石4は、非磁化方向の熱膨張係数が電磁鋼板3とは逆符号の磁石である。
The
永久磁石4は、図3に示すように、ロータコア2の径方向厚さRWにおける径方向中間位置R3よりも径第二方向R2側においてロータコア2の周方向Cに分散して複数個配置されている。ロータコア2には、回転軸方向Lに貫通する磁石挿入孔が形成されており、当該磁石挿入孔にロータコア2とほぼ同じ回転軸方向長さを有する永久磁石4が挿入されてロータコア2に固定されている。即ち、永久磁石4のそれぞれは、回転軸方向Lに沿って連続的に配置されていると共にロータコア2に接合されている。尚、永久磁石4は、ロータコア2の表面に接合されていてもよい。即ち、ロータ1は、埋め込み磁石型のロータに限らず、表面磁石型のロータであってもよい。
As shown in FIG. 3, a plurality of
ところで、上述したように、ロータコア2は、複数枚の円環状の電磁鋼板3を回転軸方向Lに積層して構成されている。また、本実施形態では、回転軸方向Lにおけるロータコア2の両端部に、いわゆるエンドプレートと称されるような固定部材が設けられていない。また、複数枚の電磁鋼板3を固定するために、回転軸方向Lにおいて隣接する鋼板同士が溶接によって接合される。このため、ロータコア2には、溶接対象箇所となる溶接部10が形成されている。本実施形態では、図3及び図4に示すように、ロータコア2の第一周面CP1に、複数枚の電磁鋼板3を互いに溶接するための溶接部10が形成されている。
As described above, the
この溶接部10に電子ビームやレーザービーム等のエネルギービームBを照射して電磁鋼板3を溶融させ、その後凝固させることで、回転軸方向Lにおいて隣接する電磁鋼板3が溶接される。図2に示すように、回転軸方向Lに沿って溶接部10にエネルギービームBを照射することで、複数枚の電磁鋼板3が1つのロータコア2として接合される。第一溶融凝固部W1は、回転軸方向Lに沿って照射されるエネルギービームBによって、複数の電磁鋼板3が溶融し凝固した部分を示している。尚、後述するように、例えば、回転軸方向Lの両端部近傍の電磁鋼板3には、このエネルギービームBが照射されなくてもよい。従って、第一溶融凝固部W1は、回転軸方向Lの全域に亘って形成されている必要はない。
By irradiating the welded
詳細は後述するが、溶接部10の全ての部位は、第一周面CP1における溶接部10以外の一般部20の周面である基準周面CRに対して径第二方向R2側に形成されている。基準周面CRは、換言すれば、回転軸Xを中心とする断面が真円の仮想的な円柱の内壁又は外壁であり、理想的な周面である。一般部20は、この仮想的な円柱の内壁又は外壁である理想的な周面に一致するように形成されている。ハブ5のロータコア2と当接する面も、この理想的な周面に一致するように形成されている。溶接部10の全ての部位が、基準周面CRに対して径第二方向R2側に形成されていることにより、第一溶融凝固部W1も、基準周面CRに対して径第二方向R2側に形成される。ハブ5は、基準周面CRに当接するように配置されるが、この際、第一溶融凝固部W1が、ハブ5とロータコア2との当接を妨げることはない。
Although details will be described later, all the portions of the welded
ハブ5は、一般部20に当接して、ロータコア2に固定される。図1及び図3に示すように、回転軸方向Lの両端部において、ハブ5と一般部20とが当接する円周状の部分に、エネルギービームBが照射され、ハブ5とロータコア2とが溶接される。ハブ5と一般部20とが当接する部分には、第二溶融凝固部W2が形成される。回転軸方向Lの両端部近傍の電磁鋼板3には、このように第二溶融凝固部W2が形成され、この第二溶融凝固部W2は、複数枚の電磁鋼板3に亘って形成される。従って、回転軸方向Lに沿って照射されるエネルギービームBによって、回転軸方向Lの両端部近傍の電磁鋼板3が溶接されなくてもよい。
The
回転軸方向Lに沿って、ロータコア2の一方の端部から他方の端部へとエネルギービームBを照射する際、両端部では電磁鋼板3が少なくなるから、エネルギーが余剰となる。その結果、溶融した電磁鋼板3が沸点を超えてしまうと、凝固した後に、ロータコア2の内部に空隙が形成される可能性がある。このような空隙は、ロータコア2の磁気性能の低下につながる。溶接の際に、照射対象位置に応じてエネルギービームBの照射力を制御しようとすると、溶接の工程が煩雑となる可能性がある。しかし、第二溶融凝固部W2によって、回転軸方向Lの両端部に存在する鋼板同士を接合するようにすれば、そのようなエネルギービームBの制御も不要となる。
When the energy beam B is irradiated from one end portion of the
以下、溶接部10の構成について説明する。図4に示すように、溶接部10は、第一凹溝部11と、第二凹溝部12と、突状部13とを有して構成されている。第一凹溝部11は、基準周面CRに対して径第二方向R2側に窪むと共に回転軸方向Lに沿って連続して延びるように形成されている。第二凹溝部12は、基準周面CRに対して径第二方向R2側に窪むと共に第一凹溝部11と平行状に連続して延びるように形成されている。突状部13は、周方向Cにおいて第一凹溝部11と第二凹溝部12との間に挟まれて径第一方向R1側に突出すると共に回転軸方向Lに沿って連続して延びるように形成されている。換言すれば、一対の凹溝部である第一凹溝部11及び第二凹溝部12は、突状部13の周方向Cの両側においてそれぞれ径第二方向R2側に引退して回転軸方向Lに沿って連続して延びるように形成されている。
Hereinafter, the structure of the
尚、突状部13は、突状部13における径第一方向R1側の端部である頂部14が、基準周面CRよりも径第二方向R2側に位置するように形成されている。溶接部10の全ての部位の内、最も径第一方向R1側に位置する部位は頂部14である。従って、溶接部10の全ての部位は、基準周面CRに対して径第二方向R2側に形成されている。また、エネルギービームBは、頂部14を標的として照射される。従って、第一溶融凝固部W1は頂部14を中心として形成される。上述したように、頂部14の周方向Cの両側、つまり突状部13の周方向Cの両側には、径第二方向R2側へ窪んだ溝(第一凹溝部11及び第二凹溝部12)が形成されている。従って、溶融した電磁鋼板3は、これらの溝の方向へ流れていくことはあっても、頂部14の当初位置よりも径第一方向R1側へ隆起してくる可能性は極めて低い。従って、第一溶融凝固部W1は、基準周面CRよりも径第一方向R1側へ成長することなく、ロータコア2とハブ5との接合を妨げないように形成される。
The protruding
ところで、本実施形態においては、図4に示すように、第一周面CP1の回転軸Xに直交する断面における溶接部10の形状は、第一凹溝部11と突状部13と第二凹溝部12とを連続的につなぐ曲線状である。溶接される突状部13の周方向Cにおける両側に第一凹溝部11と第二凹溝部12とが設けられることで、溶接部10が変形し易くなっている。そのため、溶接に伴う歪みが溶接部10以外に影響を及ぼしにくく、溶接に伴ってロータコア2に生じる歪みが軽減される。
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the shape of the
例えば、図5は、比較例のロータコア2の溶接部10B近傍の拡大図である。この比較例の溶接部10Bは、1つの凹溝部によって構成されている。発明者らによる実験やシミュレーションによれば、比較例の溶接部10BにエネルギービームBを照射して溶接した場合には、本実施形態の溶接部10を溶接する場合と比べてロータコア2に生じる歪みが大きくなる。ロータコア2の歪みには、図3に示す内径φ1及び外径φ2の寸法の変化がある。実験やシミュレーションの結果、本実施形態のロータコア2では、そのような寸法の変化が比較例のロータコア2に比べて軽減されることが確かめられている。
For example, FIG. 5 is an enlarged view near the welded
また、本実施形態の溶接部10の形状によって、第一溶融凝固部W1に掛かる応力、具体的には、電磁鋼板3の積層方向(回転軸方向L)への引張応力も抑制される。以下、この応力の軽減効果について、さらに図6から図11も参照して説明する。図6から図8は、図5におけるVI−VI断面を模式的に示している。図6は、常温でのロータ1の応力シミュレーションモデルの回転軸方向Lにおける部分断面図である。図7は、高温時におけるロータ1の変形を考慮した応力シミュレーションモデルの回転軸方向Lにおける部分断面図である。図8は、低温時におけるロータ1の変形を考慮した応力シミュレーションモデルの回転軸方向Lにおける部分断面図である。尚、このシミュレーションモデルでは、電磁鋼板3の厚みを実際の10〜20倍としている。また、変形量も実際の100倍程度に誇張されて模式化されている。
Moreover, the stress applied to the first melt-solidified portion W1, specifically, the tensile stress in the laminating direction (rotational axis direction L) of the
図6は、概ね常温(例えば20〜25[℃]程度)の際の部分断面図である。この環境温度では、電磁鋼板3及び永久磁石4の双方共、熱膨張及び熱収縮を生じていない。図7は、高温時(例えば150〜200[℃]程度)の際の部分断面図である。この環境温度では、正の熱膨張係数を有する電磁鋼板3は膨張し、負の熱膨張係数を有する永久磁石4は収縮している。径第一方向R1側、つまり第一周面CP1には、回転軸方向Lに隣接する電磁鋼板3を引き剥がす方向の引張応力が発生し得るが、回転軸方向Lにおけるロータコア2の両端部は、第二溶融凝固部W2により、ハブ5に対して固定されている。このため、第1周面CP1には応力が発生しにくい。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view at about normal temperature (for example, about 20 to 25 [° C.]). At this environmental temperature, neither the
図8は、低温時(例えば、−30〜−40[℃]程度)の際の部分断面図である。この環境温度では、正の熱膨張係数を有する電磁鋼板3は収縮し、負の熱膨張係数を有する永久磁石4は膨張している。永久磁石4よりも径第二方向R2側、つまり第二周面CP2の側には、回転軸方向Lに隣接する電磁鋼板3を引き剥がす方向の引張応力が発生する。また、永久磁石4よりも径第一方向R1側、つまり第一周面CP1でも、回転軸方向Lに膨張する永久磁石4が、電磁鋼板3を径第二方向R2側から引き剥がそうとする。つまり、高温時と異なり、ハブ5によって固定されていない側から電磁鋼板3に回転軸方向Lに沿った引張応力が印加されることになる。図8には、このような引張応力によって、回転軸方向Lに隣接する電磁鋼板3の間に生じる空隙Vを模式的に示している。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view at a low temperature (for example, about −30 to −40 [° C.]). At this environmental temperature, the
図9は、本実施形態のロータ1における引張応力による空隙V(V1)とその開き角θ1を模式的に示す説明図である。図10は、比較例のロータ1における引張応力による空隙V(V2)とその開き角θ2とを模式的に示す説明図である。図11は、ロータコア2の第一溶融凝固部W1近傍の拡大図である。図5と図11とを比較すれば明らかなように、本実施形態の溶接部10は、突状部13を有することにより、永久磁石4と第一溶融凝固部W1との径方向Rにおける距離CL(CL1)が、比較例の永久磁石4と第一溶融凝固部W1との径方向Rにおける距離CL(CL2)に比べて長い。その結果、本実施形態の第一溶融凝固部W1に掛かる引張応力の方が、比較例の第一溶融凝固部W1に掛かる引張応力よりも小さくなる。
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the gap V (V1) due to the tensile stress and the opening angle θ1 thereof in the rotor 1 of the present embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the gap V (V2) due to the tensile stress and the opening angle θ2 in the rotor 1 of the comparative example. FIG. 11 is an enlarged view of the vicinity of the first melt-solidified portion W1 of the
図9及び図10は、本実施形態の第一溶融凝固部W1に掛かる引張応力の方が小さくなることを、空隙Vの形状から考察するための模式図である。永久磁石4と第一溶融凝固部W1との距離CLの長さの違いは、図9及び図10に示すように、引張応力によって生じる空隙Vの径方向Rにおける長さの違いともなる。つまり、空隙Vを広げる方向に働く力は、図9及び図10に示す空隙Vの開き角(θ1,θ2)の大きさと相関性がある。具体的には、開き角(θ1,θ2)が大きくなるに従って(90度に近いほど)、回転軸方向Lに沿った力、つまり引張応力が大きくなる。図に示すように、比較例における空隙V2の開き角θ2に比べて、本実施形態における空隙V1の開き角θ1の方が小さい。従って、本実施形態の方が比較例に比べて、引張応力が小さくなる。発明者らによる実験やシミュレーションによれば、比較例に比べて本実施形態では、引張応力が約53%低減されることが確認された。
9 and 10 are schematic diagrams for considering from the shape of the gap V that the tensile stress applied to the first melt-solidified portion W1 of the present embodiment becomes smaller. The difference in the length of the distance CL between the
例えば、比較例における溶接部10Bに対応する特許文献1の湾曲溝は、基準周面CRから比較的大きく径第二方向R2側へ窪んでおり、溶接された箇所と永久磁石4との径方向Rにおける距離が近くなる。しかし、本実施形態では、そのような湾曲溝に比べて径第一方向R1側に、溶接部10の突状部13の頂部14が位置している。つまり、ロータコア2の径方向厚さRWが同じであったとすれば、永久磁石4と溶接箇所(頂部14)との距離は特許文献1の構造に比べて、本実施形態の構造の方が長くなる。溶接箇所は、電磁鋼板3が溶融し、凝固した箇所(第一溶融凝固部W1)となるが、この第一溶融凝固部W1と永久磁石4との距離CLが長いほど、熱衝撃発生時に第一溶融凝固部W1に掛かる引張応力が軽減される。即ち、本実施形態の構成によれば、熱衝撃による溶接部位への応力を低減して高い信頼性を確保することが可能なロータ1を得ることができる。
For example, the curved groove of Patent Document 1 corresponding to the welded
また、本実施形態によれば、溶接される突状部13の周方向Cの両側に第一凹溝部11と第二凹溝部12とが設けられるので、溶接に伴ってロータコア2に生じる歪みも上述したように軽減され、ロータコア2の真円度が向上する。尚、第一凹溝部11及び第二凹溝部12の径方向Rの深さ及び周方向Cの幅は、ロータコア2を通る磁路を妨げて磁気特性を妨げない範囲で、大きく設定されるほど歪みの軽減効果が高くなる。また、突状部13の周方向Cの幅も、磁気特性を妨げない範囲で、大きく設定されるほど溶接の幅を大きくすることができ、溶接深さを低減することができる。
Moreover, according to this embodiment, since the
〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Other Embodiments]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.
(1)上記においては、図3に示すように、径第二方向R2側寄りにおいて周方向Cに分散して永久磁石4が複数個配置される形態を例示した。つまり、単一の永久磁石4が1つの磁極を形成し、当該単一の永久磁石4(磁極M)の周方向幅CWにおける周方向中央部と重複する位置に、溶接部10が形成されている例を示した。しかし、永久磁石4は、複数の永久磁石4によって1つの磁極Mを形成するように配置されていてもよい。例えば、図12に例示するように、1つの磁極Mが2つの永久磁石4をV字型に並べて形成されるように、永久磁石4が配置されていてもよい。この場合には、1つの磁極Mを形成する2つの永久磁石4の間と重複する位置に溶接部10が形成される。即ち、1つの磁極Mを構成する永久磁石4の数に拘わらず、溶接部10は、径方向Rに見て、1つの磁極Mの周方向幅CWにおける周方向中央部と重複する位置に形成されていればよい。尚、図12では、径第二方向R2に向かうに従って互いの間隔が広くなるようなV字状に2つの永久磁石4が配置される形態を例示しているが、複数の永久磁石4の配置形態は、この形態に限定されるものではない。
(1) In the above, as shown in FIG. 3, an example in which a plurality of
(2)上記においては、ロータ1がインナーロータ型の回転電機に用いられるロータである場合を例示したが、当然ながらロータ1は、アウターロータ型の回転電機に用いられるロータであってもよい。インナーロータ型について説明した上記においては、径第一方向R1側が径方向内側であり、径第二方向R2側が径方向外側であった。アウターロータ型の回転電機においては、径第一方向R1側が径方向外側となり、径第二方向R2側が径方向内側となる。 (2) In the above, the case where the rotor 1 is a rotor used for an inner rotor type rotating electrical machine is illustrated, but the rotor 1 may naturally be a rotor used for an outer rotor type rotating electrical machine. In the above description of the inner rotor type, the radial first direction R1 side is the radial inner side, and the radial second direction R2 side is the radial outer side. In the outer rotor type rotating electrical machine, the first radial direction R1 side is the radially outer side, and the second radial direction R2 side is the radially inner side.
(3)上記においては、永久磁石4がネオジム磁石である場合を例示した。しかし、永久磁石4は、非磁化方向における熱膨張係数が、電磁鋼板3と逆符号となる材料であれば、ネオジム磁石でなくてもよい。
(3) In the above, the case where the
(4)上記においては、第一周面CP1の回転軸Xに直交する断面における溶接部10の形状が、第一凹溝部11と突状部13と第二凹溝部12とを連続的につなぐ曲線状である形態を例示した。しかし、溶接部10の形状は、この形態に限らず、角を有するような非曲線状であってもよい。
(4) In the above, the shape of the welded
(5)上記においては、例えば図3に示したように、一部の永久磁石4のみに対して溶接部10が設けられている形態を例示した。つまり、永久磁石4が周方向Cにおいて16個配置されるのに対して、溶接部10が8箇所に形成されている形態を例示した。しかし、このような形態に限定されることなく、各永久磁石4に対して1箇所ずつ溶接部10が配置されてもよい。また、当然ながら、永久磁石4が16個に対して、4箇所に溶接部が配置されてもよい。この関係は、磁極Mと溶接部10との関係でも同様である。図12に例示した形態では、各磁極Mに対応して1箇所ずつ溶接部10が配置される形態を例示している。しかし、磁極Mの数よりも少なく溶接部10が配置されていてもよい。
(5) In the above, for example, as illustrated in FIG. 3, the form in which the welded
(6)上記においては、回転軸方向Lにおけるロータコア2の両端部に、いわゆるエンドプレートと称されるような固定部材が設けられていない構造を例示した。つまり、上記においては、ロータコア2とハブ5とが、溶接によって固定される形態を例示した。しかし、エンドプレートなどのような固定部材を用いて、カシメやボルトによって、ハブ5などの回転部材に対してロータコア2が相対的に固定される形態であってもよい。この形態では、エンドプレートなどの固定部材を用いて、ロータコア2は、ハブ5と相対移動しないように支持される。
(6) In the above, a structure in which fixing members such as so-called end plates are not provided at both ends of the
〔本発明の実施形態の概要〕
以下、上記において説明した、本発明の実施形態における回転電機用ロータ(1)の概要について簡単に説明する。
[Outline of Embodiment of the Present Invention]
Hereinafter, the outline | summary of the rotor (1) for rotary electric machines in embodiment of this invention demonstrated above is demonstrated easily.
複数枚の電磁鋼板(3)を回転軸方向(L)に積層して構成されたロータコア(2)を備えた回転電機用ロータ(1)は、1つの態様として、
前記回転軸方向(L)の熱膨張係数が前記電磁鋼板(3)とは逆符号である永久磁石(4)と、
前記ロータコア(2)を支持する回転部材(5)と、を備え、
前記ロータコア(2)の径方向(R)の一方側を径第一方向(R1)側、前記径方向(R)の他方側を径第二方向(R2)側として、前記回転部材(5)は、前記ロータコア(2)の前記径第一方向(R1)側の周面である第一周面(CP1)を前記径方向(R)に支持し、
前記ロータコア(2)の前記回転軸方向(L)の両端部が前記回転軸方向(L)に前記回転部材(5)と相対移動しないように、前記ロータコア(2)が支持され、
前記永久磁石(4)は、前記ロータコア(2)の径方向厚さ(RW)における径方向中間位置(R3)よりも前記径第二方向(R2)側において前記ロータコア(2)の周方向(C)に分散して複数個配置され、
前記永久磁石(4)のそれぞれが、前記回転軸方向(L)に沿って配置されていると共に前記ロータコア(2)に接合され、
前記ロータコア(2)は、複数枚の前記電磁鋼板(3)を互いに溶接するための溶接部(10)を、前記第一周面(CP1)に有し、
前記溶接部(10)は、前記第一周面(CP1)における前記溶接部(10)以外の一般部(20)の周面である基準周面(CR)に対して前記径第二方向(R2)側に窪むと共に前記回転軸方向(L)に沿って連続して延びる第一凹溝部(11)と、前記基準周面(CR)に対して前記径第二方向(R2)側に窪むと共に前記第一凹溝部(11)と平行状に連続して延びる第二凹溝部(12)と、前記第一凹溝部(11)と前記第二凹溝部(12)との前記周方向(C)の間に挟まれて前記径第一方向(R1)側に突出すると共に前記回転軸方向(L)に沿って連続して延びる突状部(13)と、を備え、
前記突状部(13)における前記径第一方向(R1)側の頂部(14)が、前記基準周面(CR)よりも前記径第二方向(R2)側に位置するように、前記突状部(13)が形成されていると好適である。
A rotor for a rotating electrical machine (1) provided with a rotor core (2) configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates (3) in the direction of the rotation axis (L), as one aspect,
A permanent magnet (4) having a thermal expansion coefficient in the rotational axis direction (L) opposite to that of the electromagnetic steel sheet (3);
A rotating member (5) for supporting the rotor core (2),
The rotating member (5) has one side of the radial direction (R) of the rotor core (2) as the first radial direction (R1) side and the other side of the radial direction (R) as the second radial direction (R2) side. Supports the first circumferential surface (CP1) that is the circumferential surface on the first radial direction (R1) side of the rotor core (2) in the radial direction (R),
The rotor core (2) is supported so that both ends of the rotation axis direction (L) of the rotor core (2) do not move relative to the rotation member (5) in the rotation axis direction (L),
The permanent magnet (4) is arranged in the circumferential direction of the rotor core (2) on the radial second direction (R2) side of the radial intermediate position (R3) in the radial thickness (RW) of the rotor core (2) ( C) are arranged in a distributed manner,
Each of the permanent magnets (4) is disposed along the rotational axis direction (L) and joined to the rotor core (2),
The rotor core (2) has, on the first peripheral surface (CP1), a weld portion (10) for welding a plurality of the electromagnetic steel sheets (3) to each other.
The welded portion (10) has a second radial direction with respect to a reference circumferential surface (CR) that is a circumferential surface of a general portion (20) other than the welded portion (10) in the first circumferential surface (CP1) ( A first concave groove (11) which is recessed toward the R2) side and continuously extends along the rotational axis direction (L), and on the second radial direction (R2) side with respect to the reference circumferential surface (CR). The circumferential direction of the second groove portion (12) that is recessed and extends continuously in parallel with the first groove portion (11), and the first groove portion (11) and the second groove portion (12). A projecting portion (13) sandwiched between (C) and projecting toward the first radial direction (R1) side and continuously extending along the rotational axis direction (L),
The protrusions (13) are arranged so that the top (14) on the first radial direction (R1) side is positioned closer to the second radial direction (R2) side than the reference circumferential surface (CR). It is preferable that the shape portion (13) is formed.
例えば、特許文献1において溶接部(10)に対応する湾曲溝は、基準周面(CR)から比較的大きく径第二方向(R2)側へ窪んでいる。しかし、本構成では、そのような湾曲溝に比べて径第一方向(R1)側に、溶接部(10)の突状部(13)の頂部(14)が位置している。つまり、ロータコア(2)の径方向厚さ(RW)が同じであったとすれば、本構成では突状部(13)の頂部(14)が径第一方向(R1)側に突出している分だけ、溶接対象箇所と永久磁石(4)との距離(CL)は、特許文献1に比べて長くなる。溶接対象箇所は、電磁鋼板(3)が溶融し、凝固した箇所(溶融凝固部(W1))となるが、この溶融凝固部(W1)と永久磁石(4)との距離が長いほど、熱衝撃発生時に溶融凝固部(W1)に掛かる応力が軽減される。電磁鋼板(3)と永久磁石(4)との熱膨張係数が逆符号である場合、熱衝撃によって溶融凝固部(W1)には引張応力が掛かるが、溶融凝固部(W1)と永久磁石(4)との距離が長ければ、引張応力が軽減される。即ち、この構成によれば、積層された鋼板(3)を溶接により固定したロータコア(2)に永久磁石(4)が接合された回転電機用ロータ(1)において、熱衝撃による溶接部位への応力を低減して高い信頼性を確保することが可能となる。 For example, in Patent Document 1, the curved groove corresponding to the welded portion (10) is relatively large from the reference circumferential surface (CR) to the radial second direction (R2) side. However, in this structure, the top part (14) of the projection part (13) of the welding part (10) is located on the radial first direction (R1) side as compared with such a curved groove. That is, if the radial thickness (RW) of the rotor core (2) is the same, in this configuration, the top portion (14) of the protruding portion (13) protrudes toward the radial first direction (R1). However, the distance (CL) between the welding target portion and the permanent magnet (4) is longer than that in Patent Document 1. The welding target portion is a portion (melted and solidified portion (W1)) in which the electromagnetic steel sheet (3) is melted and solidified. The longer the distance between the melted and solidified portion (W1) and the permanent magnet (4), The stress applied to the melted and solidified portion (W1) when an impact is generated is reduced. When the thermal expansion coefficients of the electrical steel sheet (3) and the permanent magnet (4) have opposite signs, a tensile stress is applied to the melt-solidified part (W1) by thermal shock, but the melt-solidified part (W1) and the permanent magnet ( If the distance to 4) is long, the tensile stress is reduced. That is, according to this configuration, in the rotor for a rotating electrical machine (1) in which the permanent magnet (4) is joined to the rotor core (2) in which the laminated steel plates (3) are fixed by welding, It is possible to reduce stress and ensure high reliability.
また、この構成によれば、溶接対象となる突状部(13)の周方向(C)の両側に第一凹溝部(11)と第二凹溝部(12)とが設けられるので、溶接部(10)が変形し易くなっている。そのため、溶接に伴う歪みが溶接部(10)以外に影響を及ぼしにくく、溶接に伴ってロータコア(2)に生じる歪みも軽減される。歪みの軽減によって、ロータコア(2)の真円度が向上する。尚、第一凹溝部(11)及び第二凹溝部(12)の径方向(R)の深さ及び周方向(C)の幅は、ロータコア(2)を通る磁路を妨げて磁気特性を妨げない範囲で、大きく設定されるほど歪みの軽減効果が高くなる。また、突状部(13)の周方向(C)の幅も、磁気特性を妨げない範囲で、大きく設定されるほど溶接の幅が大きくなり、溶接深さを低減することができる。 Moreover, according to this structure, since a 1st groove part (11) and a 2nd groove part (12) are provided in the both sides of the circumferential direction (C) of the protrusion part (13) used as welding object, it is a welding part. (10) is easily deformed. Therefore, distortion accompanying welding hardly affects other than the welded portion (10), and distortion generated in the rotor core (2) accompanying welding is also reduced. By reducing the distortion, the roundness of the rotor core (2) is improved. In addition, the depth in the radial direction (R) and the width in the circumferential direction (C) of the first concave groove portion (11) and the second concave groove portion (12) interfere with the magnetic path passing through the rotor core (2) and have a magnetic characteristic. As long as the setting is large, the effect of reducing distortion increases. In addition, the width of the protrusion (13) in the circumferential direction (C) is set within a range that does not hinder the magnetic characteristics, and the welding width increases as the setting is increased, and the welding depth can be reduced.
ここで、前記第一周面(CP1)の回転軸(X)に直交する断面における前記溶接部(10)の形状は、前記第一凹溝部(11)と前記突状部(13)と前記第二凹溝部(12)とを連続的につなぐ曲線状であると好適である。上述したように、溶接される突状部(13)の周方向(C)の両側に第一凹溝部(11)と第二凹溝部(12)とが設けられるので、溶接部(10)が変形し易くなっている。そのため、溶接に伴う歪みが溶接部(10)以外に影響を及ぼしにくく、溶接に伴ってロータコア(2)に生じる歪みが軽減される。さらに、溶接部(10)の形状が、このように3つの部位を連続的につなぐ曲線状に形成されることで、溶接部(10)が滑らかに構成される。この形状によって、溶接部(10)に作用する応力を分散させることができるので、ロータコア(2)は、適切な磁気特性を有することができる。 Here, the shape of the welded part (10) in the cross section orthogonal to the rotation axis (X) of the first peripheral surface (CP1) is the first concave groove part (11), the protruding part (13), and the It is preferable that the shape is a curve that continuously connects the second concave groove (12). As described above, since the first groove portion (11) and the second groove portion (12) are provided on both sides in the circumferential direction (C) of the protruding portion (13) to be welded, the weld portion (10) is provided. It is easy to deform. Therefore, distortion accompanying welding hardly affects other than the welded portion (10), and distortion generated in the rotor core (2) accompanying welding is reduced. Furthermore, the welded portion (10) is smoothly formed by forming the shape of the welded portion (10) in a curved shape that continuously connects the three portions. With this shape, stress acting on the welded portion (10) can be dispersed, so that the rotor core (2) can have appropriate magnetic characteristics.
上述したように、溶接部(10)には、溶接対象箇所となる突状部(13)の他、その周方向(C)の両側に第一凹溝部(11)と第二凹溝部(12)とが設けられる。そして、第一凹溝部(11)及び第二凹溝部(12)は、ロータコア(2)における磁路を妨げることなく設けられることが好ましい。即ち、1つの態様として、前記永久磁石(4)が、単一の磁石又は複数の磁石によって1つの磁極(M)を形成している場合、前記溶接部(10)は、径方向(R)に見て、前記磁極(M)の周方向幅(CW)における周方向中央部と重複する位置に形成されていると好適である。ここで、重複するとは、溶接部(10)の少なくとも一部が重複している状態をいう。 As described above, the welded portion (10) includes the first groove portion (11) and the second groove portion (12) on both sides in the circumferential direction (C), in addition to the protruding portion (13) that is a place to be welded. ) And are provided. And it is preferable that a 1st groove part (11) and a 2nd groove part (12) are provided without preventing the magnetic path in a rotor core (2). That is, as one aspect, when the permanent magnet (4) forms one magnetic pole (M) by a single magnet or a plurality of magnets, the welded portion (10) has a radial direction (R). In view of this, it is preferable that the magnetic pole (M) is formed at a position overlapping with the circumferential central portion in the circumferential width (CW). Here, overlapping means a state in which at least a part of the welded portion (10) overlaps.
回転軸方向(L)、即ち非磁化方向における熱膨張係数が、電磁鋼板(3)と逆符号である永久磁石(4)として、ネオジム磁石がある。従って、1つの態様として、前記永久磁石(4)は、ネオジム磁石であると好適である。熱衝撃による溶接部位への応力を低減すると共に高い信頼性を確保して、強い磁力を有する永久磁石型の回転電機用ロータを提供することができる。 There is a neodymium magnet as the permanent magnet (4) whose thermal expansion coefficient in the rotation axis direction (L), that is, the non-magnetization direction is opposite to that of the electromagnetic steel sheet (3). Therefore, as one aspect, the permanent magnet (4) is preferably a neodymium magnet. It is possible to provide a permanent magnet type rotor for a rotating electrical machine having a strong magnetic force while reducing stress on a welded part due to thermal shock and ensuring high reliability.
回転電機用ロータ(1)は、多くの民生用の回転電機の形式であるインナーロータ型の回転電機のロータとして用いられると好適である。熱衝撃による溶接部位への応力を低減すると共に高い信頼性を確保して、強い磁力を有する永久磁石型のロータを備えた信頼性の高い回転電機を得ることができる。回転電機用ロータ(1)がインナーロータ型の回転電機に備えられる場合、前記径第一方向(R1)側は径方向内側であり、前記径第二方向(R2)側は、径方向外側である。 The rotor for a rotating electrical machine (1) is preferably used as a rotor for an inner rotor type rotating electrical machine, which is a type of many consumer rotating electrical machines. It is possible to obtain a highly reliable rotating electrical machine including a permanent magnet type rotor having a strong magnetic force while reducing stress on a welded part due to thermal shock and ensuring high reliability. When the rotor for a rotating electrical machine (1) is provided in an inner rotor type rotating electrical machine, the first radial direction (R1) side is a radially inner side, and the second radial direction (R2) side is a radially outer side. is there.
本発明は、複数枚の電磁鋼板を回転軸方向に積層して構成されたロータコアを備えた回転電機用ロータに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a rotor for a rotating electrical machine including a rotor core configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the rotation axis direction.
1 :ロータ(回転電機用ロータ)
2 :ロータコア
3 :電磁鋼板
4 :永久磁石
5 :ハブ(回転部材)
10 :溶接部
11 :第一凹溝部
12 :第二凹溝部
13 :突状部
14 :頂部
20 :一般部
C :周方向
CP1 :第一周面
CR :基準周面
CW :磁極の周方向幅
L :回転軸方向
M :磁極
R :径方向
R1 :径第一方向
R2 :径第二方向
R3 :径方向中間位置
RW :径方向厚さ
1: Rotor (rotor for rotating electrical machine)
2: Rotor core 3: Electrical steel sheet 4: Permanent magnet 5: Hub (rotating member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Welding part 11: 1st recessed groove part 12: 2nd recessed groove part 13: Protruding part 14: Top part 20: General part C: Circumferential direction CP1: First circumferential surface CR: Reference circumferential surface CW: Circumferential width of magnetic pole L: Rotational axis direction M: Magnetic pole R: Radial direction R1: Radial first direction R2: Radial second direction R3: Radial intermediate position RW: Radial thickness
Claims (9)
前記回転軸方向の熱膨張係数が前記電磁鋼板とは逆符号である永久磁石と、
前記ロータコアを支持する回転部材と、を備え、
前記ロータコアの径方向の一方側を径第一方向側、前記径方向の他方側を径第二方向側として、前記回転部材は、前記ロータコアの前記径第一方向側の周面である第一周面を前記径方向に支持し、
前記ロータコアの前記回転軸方向の両端部と前記回転部材とが溶接により接合され、
前記永久磁石は、前記ロータコアの径方向厚さにおける径方向中間位置よりも前記径第二方向側において前記ロータコアの周方向に分散して複数個配置され、
前記永久磁石のそれぞれが、前記回転軸方向に沿って配置されていると共に前記ロータコアに接合され、
前記ロータコアは、複数枚の前記電磁鋼板を互いに溶接するための溶接部を、前記第一周面に有し、
前記溶接部は、前記第一周面における前記溶接部以外の一般部の周面である基準周面に対して前記径第二方向側に窪むと共に前記回転軸方向に沿って連続して延びる第一凹溝部と、前記基準周面に対して前記径第二方向側に窪むと共に前記第一凹溝部と平行状に連続して延びる第二凹溝部と、前記第一凹溝部と前記第二凹溝部との前記周方向の間に挟まれて前記径第一方向側に突出すると共に前記回転軸方向に沿って連続して延びる突状部と、を備え、
前記突状部における前記径第一方向側の頂部が、前記基準周面よりも前記径第二方向側に位置するように、前記突状部が形成されている回転電機用ロータ。 A rotor for a rotating electrical machine including a rotor core configured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets in the rotation axis direction,
A permanent magnet whose thermal expansion coefficient in the direction of the rotation axis is opposite to that of the magnetic steel sheet;
A rotating member that supports the rotor core,
The rotating member is a first circumferential surface of the rotor core on the first radial direction side, with one radial side of the rotor core being the first radial direction side and the other radial side being the second radial direction side. Supporting the circumferential surface in the radial direction,
Both ends of the rotation axis direction of the rotor core and the rotating member are joined by welding ,
A plurality of the permanent magnets are arranged in a distributed manner in the circumferential direction of the rotor core on the second radial direction side than the radial intermediate position in the radial thickness of the rotor core,
Each of the permanent magnets is disposed along the rotation axis direction and joined to the rotor core,
The rotor core has a weld portion on the first circumferential surface for welding a plurality of the electromagnetic steel sheets to each other,
The welded portion is recessed toward the second radial direction side with respect to a reference circumferential surface that is a circumferential surface of a general portion other than the welded portion on the first circumferential surface and continuously extends along the rotational axis direction. A first groove portion, a second groove portion that is recessed in the second radial direction side with respect to the reference circumferential surface and extends in parallel with the first groove portion, the first groove portion, and the first groove portion. A projecting portion sandwiched between two circumferential groove portions and projecting toward the first radial direction side and continuously extending along the rotational axis direction,
The rotor for rotating electrical machines in which the projecting portion is formed such that a top portion of the projecting portion on the first radial direction side is located on the second diameter direction side with respect to the reference circumferential surface.
前記回転軸方向の熱膨張係数が前記電磁鋼板とは逆符号である永久磁石と、
前記ロータコアを支持する回転部材と、を備え、
前記ロータコアの径方向の一方側を径第一方向側、前記径方向の他方側を径第二方向側として、前記回転部材は、前記ロータコアの前記径第一方向側の周面である第一周面を前記径方向に支持し、
前記ロータコアの前記回転軸方向の両端部が前記回転軸方向に前記回転部材と相対移動しないように、前記ロータコアが支持され、
前記永久磁石は、前記ロータコアの径方向厚さにおける径方向中間位置よりも前記径第二方向側において前記ロータコアの周方向に分散して複数個配置され、
前記永久磁石のそれぞれが、前記回転軸方向に沿って連続的に配置されていると共に前記ロータコアに接合され、
前記ロータコアは、複数枚の前記電磁鋼板を互いに溶接するための溶接部を、前記第一周面に有し、
前記溶接部は、前記第一周面における前記溶接部以外の一般部の周面である基準周面に対して前記径第二方向側に窪むと共に前記回転軸方向に沿って連続して延びる第一凹溝部と、前記基準周面に対して前記径第二方向側に窪むと共に前記第一凹溝部と平行状に連続して延びる第二凹溝部と、前記第一凹溝部と前記第二凹溝部との前記周方向の間に挟まれて前記径第一方向側に突出すると共に前記回転軸方向に沿って連続して延びる突状部と、を備え、
前記突状部における前記径第一方向側の頂部が、前記基準周面よりも前記径第二方向側に位置するように、前記突状部が形成されている回転電機用ロータ。 A rotor for a rotating electrical machine including a rotor core configured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets in the rotation axis direction,
A permanent magnet whose thermal expansion coefficient in the direction of the rotation axis is opposite to that of the magnetic steel sheet;
A rotating member that supports the rotor core,
The rotating member is a first circumferential surface of the rotor core on the first radial direction side, with one radial side of the rotor core being the first radial direction side and the other radial side being the second radial direction side. Supporting the circumferential surface in the radial direction,
The rotor core is supported so that both end portions of the rotor core in the rotation axis direction do not move relative to the rotation member in the rotation axis direction,
A plurality of the permanent magnets are arranged in a distributed manner in the circumferential direction of the rotor core on the second radial direction side than the radial intermediate position in the radial thickness of the rotor core,
Each of the permanent magnets is continuously disposed along the rotation axis direction and joined to the rotor core,
The rotor core has a weld portion on the first circumferential surface for welding a plurality of the electromagnetic steel sheets to each other,
The welded portion is recessed toward the second radial direction side with respect to a reference circumferential surface that is a circumferential surface of a general portion other than the welded portion on the first circumferential surface and continuously extends along the rotational axis direction. A first groove portion, a second groove portion that is recessed in the second radial direction side with respect to the reference circumferential surface and extends in parallel with the first groove portion, the first groove portion, and the first groove portion. A projecting portion sandwiched between two circumferential groove portions and projecting toward the first radial direction side and continuously extending along the rotational axis direction,
The rotor for rotating electrical machines in which the projecting portion is formed such that a top portion of the projecting portion on the first radial direction side is located on the second diameter direction side with respect to the reference circumferential surface.
前記溶接部は、径方向に見て、前記磁極の周方向幅における周方向中央部と重複する位置に形成されている請求項1から6の何れか一項に記載の回転電機用ロータ。 The permanent magnet forms one magnetic pole by a single magnet or a plurality of magnets,
The rotor for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein the welded portion is formed at a position overlapping with a central portion in a circumferential direction in a circumferential width of the magnetic pole when viewed in a radial direction.
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