JP6486487B2 - 回転電機の回転子、この回転子を備えた回転電機、および回転子の製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたもので、寸法精度が高く磁気特性に優れた回転電機の回転子および高性能な回転電機を得ることを目的とする。
鋼板が複数積層された積層鉄心の内部に磁石が内包された磁石埋め込み型の、回転電機の回転子であって、前記磁石の外径側に位置する外径側鋼板と、前記磁石の内径側に位置する内径側鋼板と、前記外径側鋼板と前記内径側鋼板をつなぐ径方向ブリッジと、前記外径側鋼板の周縁部に形成される周方向ブリッジとを有するとともに、前記鋼板の一部に板厚を減ずるように成型されたコイニング加工部を有するものにおいて、
前記径方向ブリッジおよび前記周方向ブリッジのうち、前記径方向ブリッジと前記周方向ブリッジとの接続部を除いた部分の少なくとも一部に前記コイニング加工部としての第1コイニング部を有するとともに、
前記径方向ブリッジおよび前記周方向ブリッジのうち、前記径方向ブリッジと前記周方向ブリッジとの接続部を除いた部分の少なくとも一部に、前記板厚を減ずるように成型されたことによる前記コイニング加工部の伸びを吸収するように、前記回転子の軸方向に凸形状に成型された曲げ加工部を有するものである。
また、この発明に係る回転子の製造方法においては、前記鋼板の一部に板厚を減ずるように前記コイニング加工部を形成するコイニング加工工程と、
前記径方向ブリッジおよび前記周方向ブリッジのうち、前記径方向ブリッジと前記周方向ブリッジとの接続部を除いた部分の少なくとも一部に前記回転子の軸方向に凸形状をなす前記曲げ加工部を形成する成形工程とを含み、前記記載の回転電機の回転子を製造するものである。
図1〜図7はこの発明を実施するための実施の形態1を示すものであり、図1は回転子の鋼板を示す平面図、図2は図1の鋼板の要部を示す平面図、図3は図2の鋼板の周方向ブリッジ部のA−A矢視による断面図である。図4は図2の鋼板の径方向ブリッジ部のB−B矢視による断面図、図5は図2の鋼板を積層した場合の周方向ブリッジ部の断面図、図6は図2の鋼板を積層した場合の径方向ブリッジ部の断面図、図7は回転電機全体の外観を示す斜視図である。
図7で示された回転電機100は、例えばインナーロータ型の回転電機として構成され、その内部には円筒状の固定子と、該固定子の内側に配置され、シャフト11を軸にして回転する回転子とを備える。回転子の鉄心は、円板状の鋼板1を積層して構成される。
鋼板1が、複数枚積層されて回転子の鉄心が構成され、磁石挿入孔部4には永久磁石としての板状の希土類焼結磁石が挿入されてN極、S極が形成され(計6極)る。またシャフト挿入孔部7にはシャフト11が挿入されて、回転子が構成される。
これにより、鋼板1は磁石挿入孔部4により六角形の内径側鋼板2と6個の爪半月状の外径側鋼板3とに区分され、内径側鋼板2と外径側鋼板3は周方向ブリッジ部5および径方向ブリッジ部6により機械的に連結されている。周方向ブリッジ部5と径方向ブリッジ部6とは合体してT状の形状にされている。周方向ブリッジ部5は、外径側鋼板3を周方向に接続している。径方向ブリッジ部6は、磁石挿入孔部4を周方向に仕切る形で磁石挿入孔部4同士の間にある。
図8は、実施の形態2である鋼板の径方向ブリッジ部の断面図である。図8において、鋼板21は、ブリッジとしての径方向ブリッジ部26とこの径方向ブリッジ部26に設けられた径方向ブリッジ部26の板厚よりも薄い板厚の減肉部および曲げ加工部としてのコイニング加工部26aを有する。コイニング加工部26aは、鋼板1(径方向ブリッジ部26)の板厚方向に凸にV状とされた断面形状に成形されている。なお、図示していないが周方向ブリッジ部のコイニング加工部の断面形状についても同様である。径方向ブリッジ部26は、図1の径方向ブリッジ部6と同様の位置に設けられている。その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、説明を省略する。
図9は、実施の形態3である鋼板の径方向ブリッジ部の断面図である。図9において、鋼板31は、ブリッジとしての径方向ブリッジ部36とこの径方向ブリッジ部36に加工された減肉部および曲げ加工部としてのコイニング加工部36aを有する。コイニング加工部36aは、径方向ブリッジ部36の上面F1から下方へ向かってコイニング加工で凹部が形成され、この凹部の底部が上方(上面F1側)へ向かって凸となるV字の断面形状にされている。そして、断面がV字にされたコイニング加工部36aは、図9に示すように径方向ブリッジ部36の未加工部分の上面F1および下面F2(内径側鋼板2および外径側鋼板3の表面と同じ)から突出しない形状である。この場合、コイニング加工部36aを含めた鋼板31の厚みが加工前の厚み、即ち鋼板31自体の厚みと同じにされている。なお、図示していないが周方向ブリッジ部のコイニング加工部の断面形状についても同様である。径方向ブリッジ部36は、図1の径方向ブリッジ部6と同様の位置に設けられている。その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、説明を省略する。
また、このような鋼板31を用いれば、寸法精度が高く磁気特性が優れるとともに品質の安定した回転電機の回転子を得ることが可能となる。
図10、図11は実施の形態4を示すものであり、図10は鋼板の要部を示す平面図、図11は図10の鋼板のセンタブリッジ部のC−C矢視による断面図である。これらの図において、鋼板41は、ブリッジとしてのセンタブリッジ部8を有する。センタブリッジ部8は、磁石挿入孔部4の中央部において内径側鋼板2と外径側鋼板3とを連結している。また、センタブリッジ部8にc減肉部および曲げ加工部としてのコイニング加工部8a(ハッチングで示す)が形成されている。コイニング加工部8aは、図11に示すようにセンタブリッジ部8よりも板厚が薄くされ、板厚方向に円弧形状をなす断面形状に成形されている。なお、図11において内径側鋼板2とセンタブリッジ部8との境界部を仮想線L4、センタブリッジ部8と外径側鋼板3との境界部を仮想線L5で示している。その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
また、このような鋼板41を用いれば、寸法精度が高く磁気特性が優れるとともに品質の安定した回転電機の回転子を得ることが可能となる。
図12〜図14は実施の形態5を示すものであり、図12は鋼板の要部を示す平面図、図13は図12の鋼板の周方向ブリッジ部のD−D矢視による断面図、図14は図12の鋼板の径方向ブリッジ部のE−E矢視による断面図である。これらの図において、鋼板51は、通気孔部9と、減肉部としてのコイニング加工部10(ハッチングで示す)と、コイニング加工を施したブリッジとしての周方向ブリッジ部55と、曲げ加工を施したブリッジとしての径方向ブリッジ部56とを有する。円形の通気孔部9は、磁石挿入孔部4同士の間にあって径方向ブリッジ部56の内側に形成されている。コイニング加工部10は、磁石挿入孔部4と通気孔部9をつなぐように断面矩形に凹設されている。周方向ブリッジ部55には、図13に示すように、上側の表面から下方に向かって凹設され底部が平板状で板厚方向の厚さが薄くされたコイニング加工部55a(図12においてハッチングで示す)が形成されている。径方向ブリッジ部56にはコイニング加工は施されておらず、図14に示すように、径方向ブリッジ部56に、曲げ加工部56aが設けられている。曲げ加工部56aは、断面が板厚方向の下方に凸のV字形状をなすように曲げ加工されている。なお、その他の構成については、図2に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
図15、図16は実施の形態6を示すものであり、図15は端板全体を示す平面図、図16は、端板と鋼板との組み合わせた状態での要部を示す平面図である。この場合、上記実施の形態4による鋼板41(図10、図11参照)が用いられる。そして、鋼板41が積層された鉄心の軸方向の両端に設けられる端板61に、その外周部に切り欠き62を設けると共に、センタブリッジ部8に対応する位置に孔63を設け、さらにシャフト貫通用の孔64を中央に設ける。端板61の切り欠き62は、周方向ブリッジ部5および径方向ブリッジ部6の領域に対応する外周部の位置に設ける。
なお、端板61と積層された鋼板41を一体化するための構成、例えばリベットおよびリベット挿入用孔の図示は省略する。
このため、端板61の変形により磁石の軸方向の位置精度が劣化するのを防止し、積層鉄心から磁石がはみ出た状態となるのを回避でき、組み立て作業性が良く、かつ凹凸のない小型の回転子を得ることができる。また、回転子を組み立てた後に磁石の着磁を行う際、着磁特性が良好となり、回転子の性能向上も図れる。
また、切り欠き62および孔63の形状は、図15、図16で示すものに限らず、曲げ加工部5a、6a、8aと端板61との干渉を避ける形状であれば良い。
Claims (8)
- 鋼板が複数積層された積層鉄心の内部に磁石が内包された磁石埋め込み型の、回転電機の回転子であって、前記磁石の外径側に位置する外径側鋼板と、前記磁石の内径側に位置する内径側鋼板と、前記外径側鋼板と前記内径側鋼板をつなぐ径方向ブリッジと、前記外径側鋼板の周縁部に形成される周方向ブリッジとを有するとともに、前記鋼板の一部に板厚を減ずるように成型されたコイニング加工部を有するものにおいて、
前記径方向ブリッジおよび前記周方向ブリッジのうち、前記径方向ブリッジと前記周方向ブリッジとの接続部を除いた部分の少なくとも一部に前記コイニング加工部としての第1コイニング部を有するとともに、
前記径方向ブリッジおよび前記周方向ブリッジのうち、前記径方向ブリッジと前記周方向ブリッジとの接続部を除いた部分の少なくとも一部に、前記板厚を減ずるように成型されたことによる前記コイニング加工部の伸びを吸収するように、前記回転子の軸方向に凸形状に成型された曲げ加工部を有した
回転電機の回転子。 - 前記第1コイニング部の領域内に、前記曲げ加工部が配置された
請求項1に記載の回転電機の回転子。 - 前記径方向ブリッジおよび前記周方向ブリッジのうち、前記径方向ブリッジと前記周方向ブリッジとの接続部を除いた部分であり、かつ前記第1コイニング部を除いた部分に前記曲げ加工部が配置された、請求項1に記載の回転電機の回転子。
- 前記曲げ加工部が、前記鋼板のうち前記第1コイニング部を除いた部分の上面および下面よりも、前記鋼板の板厚方向に突出しない形状である、請求項2に記載の回転電機の回転子。
- 前記積層鉄心の軸方向両端に、前記磁石を保持するための端板を備え、前記曲げ加工部の凸部に対応する前記端板の領域に、切り欠きあるいは孔が形成された
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。 - 前記内径側鋼板に、板厚方向に貫通する通気孔が設けられ、前記通気孔の外周側の前記鋼板に前記コイニング加工部としての第2コイニング部が設けられるとともに、前記鋼板は、前記外径側鋼板に設けられた前記コイニング加工部としての第3コイニング部、および前記第1コイニング部のうち前記周方向ブリッジに設けられた前記第1コイニング部、の少なくともいずれか一方を有し、前記通気孔から、前記第3コイニング部、および前記周方向ブリッジに設けられた前記第1コイニング部、の少なくともいずれか一方と、前記第2コイニング部とを介して前記鋼板の外周側空間に至る冷媒通路が形成された
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機の回転子を備えた回転電機。
- 前記鋼板の一部に板厚を減ずるように前記コイニング加工部を形成するコイニング加工工程と、
前記径方向ブリッジおよび前記周方向ブリッジのうち、前記径方向ブリッジと前記周方向ブリッジとの接続部を除いた部分の少なくとも一部に前記回転子の軸方向に凸形状をなす前記曲げ加工部を形成する成形工程とを含み、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機の回転子を製造する回転子の製造方法。
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