JP6665770B2 - 回転電機の回転子、及び回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機の回転子、及び回転電機に関するものである。

回転電機の回転子（ロータ）として、円環状の複数の鋼板を積層するとともに、鋼板の積層ごとに各鋼板を周方向に少しずつスキューさせるようにして回転子コアを形成したものが知られている。また、周方向におけるスキュー方向を互いに異ならせた複数のコアブロックを用いて回転子コアを形成し、それによりＶ字状又はＷ字状にスキューさせるようにした技術も知られている。

例えば特許文献１に記載の技術では、回転子コアの製造方法として、円柱状をなしかつ外縁部に複数のスロットを有する第１コアブロックと第２コアブロックとを製造するとともに、第２コアブロックを、天地を逆にして第１コアブロックに重ね、重ねられた端部の鋼板のスロット同士が一致するように第２コアブロックを第１コアブロックに位置合わせし、さらに、これら各コアブロックのスロット内に溶融導体の鋳込みにより導体バーを形成して各コアブロック同士を接続するようにしている。また、各コアブロックに各々形成された軸方向の複数のストレート孔に位置決めピンを貫通させることにより、コアブロックどうしを位置合わせするようにしている。

特許第５８７３４２０号公報

しかしながら、上記のようにＶ字状又はＷ字状にスキューさせるようにした回転子コアでは、各鋼板どうしを固定するカシメ部の干渉により、複数のコアブロックを組み付ける際の作業性に支障が及ぶことが考えられる。つまり、各鋼板に設けられるカシメ部は、一方の板面に突出して形成されているため、コアブロックの端部においては軸方向にカシメ部が突出する。それゆえに、このカシメ部の突出を考慮しつつ回転子における技術改善の必要があると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、回転子を製造する際の作業性の向上を図ることができる回転電機の回転子、及び回転電機を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の手段では、
円環状の複数の鋼板（４１）を積層してなる回転子コア（４０）を有する回転電機（１０）の回転子（１２）であって、
前記鋼板を、第１カシメ部（５１）により係合させ、かつ周方向における第１方向にスキューさせた状態で積層してなる第１コアブロック（Ｂ１）と、
前記鋼板を、第２カシメ部（５２）により係合させ、かつ前記第１方向とは逆側の第２方向にスキューさせた状態で積層してなる第２コアブロック（Ｂ２）と、
を有し、前記回転子コアにおいて前記第１コアブロックと前記第２コアブロックとが軸方向に結合されており、
前記第２コアブロックにおいて前記第１コアブロックに結合されるブロック境界位置の前記鋼板である中間鋼板（４１Ａ）に、前記第１カシメ部を挿入する孔部（５３）が設けられている回転電機の回転子。

複数の鋼板をカシメ係合させた状態で積層してなる複数のコアブロックを用い、それら各コアブロックを軸方向に結合させる場合、コアブロックどうしの結合境界部においてカシメ部の干渉が生じ、それに起因して回転子コアの製造において不都合の発生が懸念される。つまり、各コアブロックではスキュー方向が異なることにより、積層方向においてカシメ部が係合できず互いに干渉が生じる。この点、上記構成では、第２コアブロックにおいて第１コアブロックに結合されるブロック境界位置の鋼板である中間鋼板に、第１カシメ部を挿入する孔部が設けられているため、孔部によってカシメ部との干渉が回避できる。また、第１コアブロックの第１カシメ部が第２コアブロックの孔部に挿入されることで、両コアブロックにおける相互の位置出しが容易となる。その結果、回転子を製造する際の作業性の向上を図ることができる。

第２の手段では、前記第１コアブロック及び前記第２コアブロックには、それぞれｎ個（ｎ≧２）の前記第１カシメ部と前記第２カシメ部とが周方向に等間隔で設けられており、前記第１コアブロックの両端の端部鋼板のうち前記中間鋼板側とは反対側の端部鋼板における前記第１カシメ部の周方向位置と、前記中間鋼板における前記第２カシメ部の周方向位置とが同じであり、前記第２コアブロックは、前記第１コアブロックの前記端部鋼板のうち前記中間鋼板側とは反対側の端部鋼板における前記第１カシメ部に対して３６０°／ｎ／２の角度で回転させた位置で、前記第１カシメ部が前記孔部に挿入されることにより、前記第１コアブロックに結合されている。

上記構成では、第１コアブロックの軸方向一端側（第２コアブロックの反対側）から軸方向他端側（第２コアブロック側）にかけて第１カシメ部がスキューさせて設けられ、周方向の回転角度は「３６０°／ｎ／２」となっている。また、第１コアブロックの両端の端部鋼板のうち中間鋼板とは反対側の端部鋼板における第１カシメ部の周方向位置と、中間鋼板における第２カシメ部の周方向位置とが同じになっている。この場合、第１コアブロック及び第２コアブロックに渡り、周方向全体にカシメ部を均等に配置することができる。そのため、周方向における積厚偏差を小さくすることができる。

第３の手段では、前記回転子コアは、３つ以上のコアブロックが軸方向に結合されて構成され、前記第２コアブロックの軸方向両側にそれぞれ前記第１コアブロックが結合されている回転電機の回転子であって、前記第２コアブロックの軸方向両側に配置される前記第１コアブロックのうち、前記第２コアブロックの前記中間鋼板とは反対側の前記第１コアブロックにおいて、前記第２コアブロックに結合されるブロック境界位置の前記鋼板である中間鋼板（４１Ｂ）に、前記第２カシメ部を挿入する孔部（５３）が設けられている。

上記構成によれば、３つ以上のコアブロックが軸方向に結合されてなる回転子コアにおいても、上記のごとく回転子を製造する際の作業性の向上を図ることができる。

第４の手段では、前記孔部は、前記第１カシメ部及び前記第２カシメ部のうち挿入相手となるカシメ部を圧入可能とするカシメ孔として設けられている。

第２コアブロックの中間鋼板に設けられた孔部が、第１コアブロックの第１カシメ部を圧入可能とするカシメ孔になっているため、そのカシメによる両コアブロックの結合が可能となる。これにより、第１コアブロック及び第２コアブロックを一体で扱う上での作業性の向上を図ることができる。

第５の手段では、前記回転子コアにおいて、径方向中心には回転軸（１１）が挿入される軸孔（４２）が形成されるとともに、その軸孔において軸方向の少なくとも一端に、前記回転軸に対してキー結合されるキー構造部（５５）が形成されている。

上記構成では、回転子コアの軸孔に対してキー結合により回転軸が固定され、これにより、回転軸に対する回転子コアの位相決めが可能となる。

第６の手段では、前記第１コアブロックには、前記鋼板の積層方向に貫通し前記第１カシメ部と同じ角度でスキューした第１ロータスロット（４４ａ）が設けられ、前記第２コアブロックには、前記鋼板の積層方向に貫通し前記第２カシメ部と同じ角度で前記第１ロータスロットとは逆側にスキューした第２ロータスロット（４４ｂ）が設けられ、前記第１ロータスロットと前記第２ロータスロットとは互いに繋がり、それらロータスロット内に導体バー（４６）が設けられている。

上記構成では、回転子コアにおいて互いに逆となるスキュー角度で第１ロータスロット及び第２ロータスロットが設けられ、それら各ロータスロットが繋がった状態でロータスロット内に導体バーが設けられている。この場合、各ロータスロットのスキュー角度が逆であるため、ロータスロット内の導体バーに対する通電時において、各コアブロックで互いに逆方向に力を生じさせることでき、軸方向の振動抑制が可能となる。

第７の手段では、回転子を径方向内側、固定子を径方向外側にして、これら回転子及び固定子が互いに対向して配置される回転電機に用いられ、前記第１コアブロック及び前記第２コアブロックには、それぞれ前記各ロータスロットよりも径方向内側となる位置に前記各カシメ部が設けられている。

上記構成では、各コアブロックに、それぞれ各ロータスロットよりも径方向内側となる位置にカシメ部が設けられており、固定子（ステータ）に対して径方向逆側となる部分を用いて、カシメ部を好適に設けることができる。

第８の手段では、前記第１コアブロックには、周方向において等間隔にｋ個（ｋ≧２）の前記第１ロータスロットが設けられ、前記第２コアブロックには、周方向において等間隔にｋ個の前記第２ロータスロットが設けられており、前記各ロータスロットは、前記各コアブロックの軸方向両端間において周方向に３６０°／ｋとなる範囲でスキューさせて設けられている。

上記構成では、回転子の各コアブロックにおいてｋ個のロータスロットが周方向に等間隔で設けられ、各ロータスロットは、コアブロックの軸方向両端間において周方向に３６０°／ｋとなる範囲でスキューさせて設けられている。この場合、ロータスロットに起因する径方向の加振力を低減できる。また、磁気音の低減を図ることができる。

第９の手段では、周方向に等角度で設けられたｍ個（ｍ≧２）のステータスロット（３４）を有する固定子（１３）を具備する回転電機に用いられ、前記固定子に対して径方向に対向するように設けられる回転子であって、前記第１コアブロック及び前記第２コアブロックにおける前記各ロータスロットは、前記各コアブロックの軸方向両端間において周方向に３６０°／ｍとなる範囲でスキューさせて設けられている。

上記構成では、固定子においてｍ個のステータスロットが周方向に等間隔で設けられ、各コアブロックのロータスロットは、コアブロックの軸方向両端間において周方向に３６０°／ｍとなる範囲でスキューさせて設けられている。この場合、ステータスロットに起因する径方向の加振力を低減できる。また、磁気音の低減を図ることができる。

第１０の手段では、前記回転子コアの軸方向両端に鋳込みにより端絡環（５６）が設けられたかご形誘導機に用いられる回転子であって、前記第１カシメ部及び前記第２カシメ部のうち前記回転子コアの両端に位置するカシメ部が前記端絡環により覆われ、かつ当該両端位置のカシメ部から、積層された各鋼板のカシメ部に鋳込み材料が充填されている。

上記構成では、かご形誘導機において回転子コアの軸方向両端に鋳込みにより端絡環が設けられ、その端絡環により回転子コアの両端のカシメ部が覆われている。この場合、端絡環を形成する鋳込み材料によりカシメ部の隙間が埋められるため、例えば回転電機の使用時に振動等が生じても、それ起因する積層鋼板のカシメ外れを抑制できる。

第１１の手段では、前記端絡環は、前記導体バーの端部を覆う部分における前記回転子コアの端面からの高さに対し、前記カシメ部を覆う部分の高さが低いものとなっている。

上記構成では、回転子の各部における必要量に応じて各部に鋳込み材料が割り当てられる。したがって、回転子における軽量化やコストダウンを図ることができる。

第１２の手段は、回転電機において、回転子（１２）と、前記回転子に対向配置される固定子（１３）と、を備える。

上記の優れた回転子を用いた回転電機によれば、安価でありつつ、ノイズや振動に対して高い信頼性を有する構成を実現できる。

第１３の手段では、前記回転子の径方向中心に固定された回転軸（１１）と、前記回転軸の回転を検出する回転検出器（２５）とを備える回転電機であって、前記回転検出器は、前記回転軸と共に回転する検出器ロータ（２６）と、前記検出器ロータの径方向外側において該検出器ロータに対向配置された検出器ステータ（２７）とを備え、前記回転軸又は前記回転子に前記検出器ロータが取り付けられている。

検出器ロータと検出器ステータとが径方向内外に対向配置された回転検出器にあっては、振動等に起因する軸方向の位置ずれにより回転検出に影響が及ぶことが懸念される。この点、上記のとおり回転子コアにおいてスキュー方向の異なるコアブロックが組み合わされることで軸方向振動の抑制が可能になっているため、回転検出への影響を抑え、ひいては検出精度の悪化を抑制できる。

第１４の手段では、前記回転子の径方向中心に固定された回転軸（１１）を備え、前記回転軸の先端部にプーリ（１８）が固定される回転電機であって、前記回転軸の先端部に、軸方向の締め付け力により前記プーリを固定する締結部材（１９）が取り付けられる。

上記の回転電機では、回転子コアにおいてスキュー方向の異なるコアブロックが組み合わされることで軸方向振動の抑制が可能になっているため、軸方向の振動による締結部材の締め付け力（軸力）の変動が抑えられる。これにより、ナット等の緩みを抑制できる。

第１５の手段では、前記回転子の径方向中心に固定された回転軸（１１）を備え、前記回転軸の先端部に同軸で回転する回転部材（Ｚ）が結合される回転電機であって、前記回転軸の先端部に、前記回転部材に対して動力伝達可能に結合するスプライン（５８）が形成されている。

上記の回転電機では、回転子コアにおいてスキュー方向の異なるコアブロックが組み合わされることで軸方向振動の抑制が可能になっているため、軸方向の振動によるスプラインの摩耗や異物発生を抑制できる。

実施形態における回転電機の軸方向断面図。 固定子コアの斜視図。 回転子コアの斜視図。 回転子コアの構成を示す図。 回転子コアの各コアブロックの構成を説明するための図。 各コアブロックの境界部の構成を説明するための図。 各コアブロックにおける軸方向両端部の鋼板の構成を説明するための図。 回転子コアに設けられたキーを示す図。 回転子コアに設けられた端絡環を示す図。 ３つ以上のコアブロックが結合された回転子コアを示す図。 各コアブロックにおける軸方向両端部の鋼板の構成を説明するための図。 各コアブロックにおける軸方向両端部の鋼板の構成を説明するための図。 中間鋼板の平面図。 別例における回転電機の軸方向断面図。

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

本実施形態に係る回転電機１０は、車両用交流発電機として用いられるかご形誘導電動機である。回転電機１０は、図１に示すように、回転軸１１に固定された回転子１２（ロータ）と、回転子１２を包囲する位置に設けられる固定子１３（ステータ）と、これら回転子１２及び固定子１３を収容するハウジング１４とを備えている。固定子１３は、円環状をなし回転子１２の外周側において径方向に対向して配置される固定子コア２１と、固定子コア２１に巻装された固定子巻線２２とを有している。ハウジング１４は、有底筒状の一対のハウジング部材１４ａ，１４ｂを有し、ハウジング部材１４ａ，１４ｂが開口部同士で接合された状態でボルト１５の締結により一体化されている。

ハウジング１４には軸受け１６，１７が設けられ、この軸受け１６，１７により回転軸１１及び回転子１２が回転自在に支持されている。回転軸１１の一端側には、プーリ１８が取り付けられている。より詳しくは、回転軸１１の一端側には雄ねじ部１１ａが形成され、その雄ねじ部１１ａが、プーリ１８の中心部に形成された孔部１８ａに挿通されている。そして、雄ねじ部１１ａにナット１９が締結されることで、回転軸１１に対してプーリ１８が固定されている。

なお、回転軸１１の先端部に軸方向に延びる雌ねじ部を設け、その雌ねじに対してボルトを締結することで、回転軸１１に対してプーリ１８を固定するようにしてもよい。つまり、回転軸１１の先端部に、軸方向の締め付け力によりプーリ１８を固定する締結部材が取り付けられる構成であればよい。

また、回転軸１１には、回転子１２の回転を検出する回転検出器としてのレゾルバ２５が設けられている。レゾルバ２５は、回転軸１１に固定されたレゾルバロータ２６（検出器ロータ）と、環状をなしレゾルバロータ２６の外周側において径方向に対向配置されたレゾルバステータ２７（検出器ステータ）とを有している。なお詳細には、レゾルバステータ２７は、レゾルバコアと、レゾルバコアに巻装されたレゾルバコイルとを有している。回転軸１１が回転すると、回転軸１１と共にレゾルバロータ２６が回転し、その回転に伴う磁束の変化により回転軸１１（回転子１２）の回転速度が検出される。回転子１２にレゾルバロータ２６が固定されていてもよい。

固定子１３を構成する固定子コア２１は図２に示す構成を有している。すなわち、固定子コア２１は、円環状をなす複数の鋼板３１を固定子コア２１の軸方向に積層して形成された一体型のものである。鋼板３１は、帯状の電磁鋼板材をプレス打ち抜きすること形成される。固定子コア２１は、円環状のバックコア部３２と、バックコア部３２から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース３３とを有し、隣り合うティース３３の間にスロット３４（ステータスロット）が形成されている。固定子コア２１においてスロット３４は周方向に等間隔に設けられ、そのスロット３４に固定子巻線２２が巻装される（図１参照）。本実施形態では、スロット３４の数を７２としている。ただしその数は任意である。これらスロット３４が周方向においてそれぞれＵ相スロット、Ｖ相スロット及びＷ相スロットとなっている。

次に、回転子１２を構成する回転子コア４０について説明する。図３に示すように、回転子コア４０は、円環状をなす複数の鋼板４１を回転子コア４０の軸方向に積層して形成された一体型のものである。鋼板４１は、帯状の電磁鋼板材をプレス打ち抜きすること形成される。回転子コア４０には、径方向中心部に、回転軸１１を挿通させるための軸孔４２が形成されている。また、回転子コア４０には、周方向に複数のスロット４４（ロータスロット）が等間隔に形成されるとともに、周方向に複数の積層保持部４５が等間隔に形成されている。回転子コア４０において、スロット４４はコア外縁部に設けられ、積層保持部４５はその内側に設けられている。

スロット４４は、回転子コア４０の軸方向に貫通するように設けられ、そのスロット４４内に導体バー４６が充填される（図４（ａ）参照）。本実施形態では、スロット４４の数を６０としている。ただしその数は任意である。

また、積層保持部４５は、複数の鋼板４１を積層状態で保持するための部位であり、具体的には、各鋼板４１に設けられたカシメ部の係合（圧入）により各鋼板４１が積層状態で保持されている。本実施形態では、積層保持部４５の数を４としている。ただしその数は任意である。詳細は後述する。

本実施形態の回転子コア４０は、複数の鋼板４１を所定角度で周方向にスキューした状態で積層させて構成されており、特に周方向におけるスキューの方向が互いに逆となる２つのコアブロックを結合することで構成されている。すなわち、図３に示すように、回転子コア４０は、第１コアブロックＢ１と第２コアブロックＢ２とを有し、それらは軸方向に結合されることで構成されている。そのため、図４（ａ）に示すように、回転子コア４０の軸方向に見てスロット４４が所定のスキュー角度で折れ曲がり、その折れ曲がり形状で導体バー４６が形成されている。なお、図４（ａ）には便宜上、導体バー４６を１本のみ示している。

各コアブロックＢ１，Ｂ２の構成及びその違いについて図５を用いて説明する。なお、図５（ａ），（ｂ）は第１コアブロックＢ１の構成を示す図であり、（ａ）は第１コアブロックＢ１の平面図、（ｂ）は（ａ）の５ｂ−５ｂ断面図である。図５（ｃ），（ｄ）は第２コアブロックＢ２の構成を示す図であり、（ｃ）は第２コアブロックＢ２の平面図、（ｄ）は（ａ）の５ｄ−５ｄ断面図である。なお、図５では便宜上、スロット４４の数を減らして示している。

第１コアブロックＢ１において、鋼板４１には周方向４カ所にカシメ部５１が形成されている（カシメ数ｎ＝４）。これら各カシメ部５１は、コア軸心を中心とする円上において、その円の接線方向に延びるように直線状に設けられている。カシメ部５１は、打ち抜きにより片持ち形状に形成されており、矩形４辺のうち１辺のみ、すなわち周方向の両端のうち一方の端部が連結された状態で一面側に突出している。この場合、カシメ基端部５１ａが鋼板面に対して斜めに傾いており、鋼板４１が積層されることで、カシメ基端部５１ａにより鋼板４１ごとに所定角度のスキューが付与されるようになっている。要するに、第１コアブロックＢ１は、複数の鋼板４１がカシメ部５１により係合され、かつ周方向において図の時計回り方向（第１方向）にスキューした状態で積層されて構成されている。

また、第２コアブロックＢ２において、鋼板４１には周方向４カ所にカシメ部５２が形成されている（カシメ数ｎ＝４）。これら各カシメ部５２は、コア軸心を中心とする円上において、その円の接線方向に延びるように直線状に設けられている。カシメ部５２は、打ち抜きにより片持ち形状に形成されており、矩形４辺のうち１辺のみ、すなわち周方向の両端のうち一方の端部が連結された状態で一面側に突出している。この場合、カシメ基端部５２ａが鋼板面に対して斜めに傾いており、鋼板４１が積層されることで、カシメ基端部５２ａにより鋼板４１ごとに所定角度のスキューが付与されるようになっている。要するに、第２コアブロックＢ２は、複数の鋼板４１がカシメ部５２により係合され、かつ周方向において図の反時計回り方向（第１方向とは逆側の第２方向）にスキューした状態で積層されて構成されている。

第１コアブロックＢ１のカシメ部５１と第２コアブロックＢ２のカシメ部５２とは、互いに逆の向きでかつ同じ大きさで形成され、同一半径の円上にそれぞれ設けられている。なお、カシメ部５１が「第１カシメ部」に相当し、カシメ部５２が「第２カシメ部」に相当する。

ところで、上記の各コアブロックＢ１，Ｂ２を結合する際には、第１コアブロックＢ１の軸方向端部における鋼板４１のカシメ部（カシメ突出側の端部のカシメ部）が、第２コアブロックＢ２の軸方向端部の鋼板４１と干渉することが懸念される。この点本実施形態では、第２コアブロックＢ２において第１コアブロックＢ１に結合されるブロック境界位置の鋼板である中間鋼板４１Ａに、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１を挿入する孔部を設けることで、コアブロックＢ１，Ｂ２どうしの干渉を抑制することとしている。

図６において（ａ）は中間鋼板４１Ａを示し、（ｂ）は各コアブロックＢ１，Ｂ２の結合部分における断面、すなわち中間鋼板４１Ａを含む部位の断面を示す。中間鋼板４１Ａには、図５（ｃ）で説明したとおり周方向４カ所にカシメ部５２が形成されるとともに、周方向４カ所に孔部５３が形成されている。本実施形態では、中間鋼板４１Ａにおいて、カシメ部５２と孔部５３とは同一円上で周方向に交互に配置され、かつ隣り合うカシメ部５２及び孔部５３の間隔が均等になっている。

孔部５３は、例えばプレスの打ち抜きにより形成される打ち抜き孔であり、その幅及び長さはカシメ部５１，５２と同じになっている。ただし、長さに関してはカシメ部５１，５２よりも長くてもよい。孔部５３は、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１と同じ幅であるため、そのカシメ部５１を圧入可能とするものであり、その意味からしてカシメ孔であるとも言える。

カシメ部５２に対する孔部５３の位置は、周方向において角度θ１だけ回転した位置である。本実施形態では、カシメ部５２及び孔部５３が等間隔で配置されており、周方向の角度θ１は４５°（＝３６０／８）となっている。

図６（ｂ）においては、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１が中間鋼板４１Ａの孔部５３内に入り込んでおり、孔部５３によってカシメ部５１の干渉が回避されている。また、カシメ部５１が孔部５３に挿入されることで、ブロック境界位置における２枚の鋼板４１をカシメ着することができ、回転子コア４０の製造時において両コアブロックＢ１，Ｂ２を好適に一体化できる。

ここで、各コアブロックＢ１，Ｂ２における軸方向両端部の鋼板４１を図７により説明する図である。図７では、各コアブロックＢ１，Ｂ２の鋼板４１のうち第１コアブロックＢ１の上端（第２コアブロックＢ２の逆側）の端部鋼板をＰ１、下端（第２コアブロックＢ２側）の端部鋼板をＰ２、第２コアブロックＢ２の上端（第１コアブロックＢ１側）の端部鋼板をＰ３、下端（第１コアブロックＢ１の逆側）の端部鋼板をＰ４として示している。なお便宜上、各鋼板４１においてスロット４４の図示を省略するとともに、カシメ部５１，５２を１つのみ図示している。ここでは、Ｐ１に示すカシメ部５１の位置を基準にしてＰ２〜Ｐ４のカシメ位置等を説明する。

第１コアブロックＢ１では、上端の鋼板４１から下端の鋼板４１にかけて各鋼板４１が図の時計回り方向に４５°スキューされている。そして、第１コアブロックＢ１の下端の鋼板４１のカシメ部５１の位置と、第２コアブロックＢ２の上端の鋼板４１（中間鋼板４１Ａ）の孔部５３の位置とが一致するようにして、第１コアブロックＢ１と第２コアブロックＢ２とが結合される。また、第２コアブロックＢ２では、上端の鋼板４１から下端の鋼板４１にかけて各鋼板４１が図の反時計回り方向に４５°スキューされている。

図７から分かるように、第１コアブロックＢ１の両端の鋼板４１のうち中間鋼板４１Ａ側とは反対側の鋼板４１（図の上端の端部鋼板）におけるカシメ部５１の周方向位置と、中間鋼板４１Ａにおけるカシメ部５２の周方向位置とは同じになっている。また、第２コアブロックＢ２は、第１コアブロックＢ１の上端の鋼板４１におけるカシメ部５１に対して４５°（すなわち、３６０°／ｎ／２：ｎはカシメ数）の角度で回転させた位置で、カシメ部５１が孔部５３に挿入されることにより、第１コアブロックＢ１に結合されている。

図４の説明に戻る。図４（ａ）に示すように、第１コアブロックＢ１には、鋼板４１の積層方向に貫通しカシメ部５１と同じ角度でスキューした第１ロータスロット４４ａが設けられ、第２コアブロックＢ２には、鋼板４１の積層方向に貫通しカシメ部５２と同じ角度で第１ロータスロット４４ａとは逆側にスキューした第２ロータスロット４４ｂが設けられている。これら各ロータスロット４４ａ，４４ｂは互いに繋がり、それらロータスロット４４ａ，４４ｂ内に導体バー４６が設けられている。

ここで、各コアブロックＢ１，Ｂ２にはそれぞれ、周方向において等間隔にｋ個のスロット４４（第１ロータスロット４４ａ、第２ロータスロット４４ｂ）が設けられており、各スロット４４は、各コアブロックＢ１，Ｂ２の軸方向両端間において周方向に３６０°／ｋとなる範囲（角度θ２）でスキューさせて設けられている。本実施形態では、ｋ＝６０であり、θ２＝６°である。図４（ｂ）において、実線は第１コアブロックＢ１の上端でのスロット位置を示し、破線は第１コアブロックＢ１の下端でのスロット位置を示している。

また、固定子コア２１のスロット３４の個数（ｍ）に応じて、回転子コア４０のスロット４４をスキューさせる構成でもよい。この場合、第１コアブロックＢ１及び第２コアブロックＢ２における各スロット４４は、各コアブロックＢ１，Ｂ２の軸方向両端間において周方向に３６０°／ｍとなる範囲（角度θ３）でスキューさせて設けられるとよい。本実施形態では、ｍ＝７２であり、θ３＝５°である。

以下には、回転電機１０に付与されている上記以外の構成について説明する。

図８に示すように、回転子コア４０において径方向中心に形成された軸孔４２には、キー構造部としてのキー５５が設けられている。キー５５は、軸孔４２の内周部において軸中心に向けて突出するようにしてコア両端の少なくとも一端側に設けられている。キー５５は、回転軸１１に設けられたキー溝に対してキー結合される。なお、キー構造部としてキー５５に代えてキー溝が設けられていてもよい。また、キー５５（キー構造部）が、軸孔４２の軸方向の全体にわたって設けられていてもよい。

図９（ａ）に示すように、回転子コア４０の軸方向両端には、溶融金属の鋳込みにより端絡環５６が設けられており、その端絡環５６により積層保持部４５の各カシメ部５１，５２が覆われている。また、積層保持部４５には、回転子コア４０の両端部に位置するカシメ部５１，５２から、積層された各鋼板４１のカシメ部５１，５２に鋳込み材料が充填されるようになっている。なお、鋳込み材料として導電性の非金属材料を用いることも可能である。

図９（ａ）の変形例として、図９（ｂ）に示すように、端絡環５６が、導体バー４６の端部を覆う部分における回転子コア４０の端面からの高さに対し、カシメ部５１，５２を覆う部分の高さが低いものとなっているとよい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

上記構成では、第２コアブロックＢ２において第１コアブロックＢ１に結合されるブロック境界位置の鋼板である中間鋼板４１Ａに、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１を挿入する孔部５３が設けられているため、孔部５３によってカシメ部５１との干渉が回避できる。また、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１が第２コアブロックＢ２の孔部５３に挿入されることで、両コアブロックＢ１，Ｂ２における相互の位置出しが容易となる。その結果、回転子１２を製造する際の作業性の向上を図ることができる。

上記構成の回転子コア４０においては、鋼板４１をプレス加工するプレス型内でコアブロックＢ１，Ｂ２を一体に結合し、その後に金型にて鋳込み部の成形が行われる。この工程において、作業効率の改善を図ることができる。また、コアブロックＢ１，Ｂ２の結合時においてコアブロック相互の位置精度を高めることができる。そのため、コアブロックＢ１，Ｂ２の結合境界部で導体バー４６が局部的に細くなるといった不都合を抑制できる。

ちなみに、従来技術のように各コアブロックに各々形成された軸方向の複数のストレート孔に位置決めピンを貫通させる構成では、軸方向全体にわたって複数の位置決めピンを挿入することから、ストレート孔の位置精度等を考えるとその孔位置にばらつきが生じ、結果として導体バーが局部的に細くなることが懸念される。この点、本実施形態の回転電機１０では従来技術のような不都合を抑制できる。

第１コアブロックＢ１の軸方向一端側（第２コアブロックＢ２の反対側）から軸方向他端側（第２コアブロックＢ２側）にかけてカシメ部５１がスキューさせて設けられ、周方向の回転角度は「３６０°／ｎ／２」となっている（ｎはカシメ数）。また、第１コアブロックＢ１の両端の鋼板４１のうち中間鋼板４１Ａとは反対側の鋼板４１におけるカシメ部５１の周方向位置と、中間鋼板４１Ａにおけるカシメ部５２の周方向位置とが同じになっている。この場合、第１コアブロックＢ１及び第２コアブロックＢ２に渡り、周方向全体にカシメ部５１，５２を均等に配置することができる。そのため、周方向における積厚偏差を小さくすることができる。

第２コアブロックＢ２の中間鋼板４１Ａに設けられた孔部５３が、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１を圧入可能とするカシメ孔になっている。そのため、カシメによる両コアブロックＢ１，Ｂ２の結合が可能となる。これにより、第１コアブロックＢ１及び第２コアブロックＢ２を一体で扱う上での作業性の向上を図ることができる。

軸孔４２に回転軸１１に対してキー結合されるキー５５（キー構造部）を設けたため、回転軸１１に対する回転子コアの位相決めを適正に実施できる。

回転子コア４０の各コアブロックＢ１，Ｂ２において互いに逆となるスキュー角度でそれぞれスロット４４（第１ロータスロット及び第２ロータスロット）を設け、それらスロット４４が繋がった状態でスロット４４内に導体バー４６を設けた。この場合、各コアブロックＢ１，Ｂ２でスロット４４のスキュー角度が逆であるため、スロット４４内の導体バー４６に対する通電時において、各コアブロックＢ１，Ｂ２で互いに逆方向に力を生じさせることでき、軸方向の振動抑制が可能となる。

各コアブロックＢ１，Ｂ２に、それぞれスロット４４よりも径方向内側となる位置にカシメ部５１，５２を設けた。これにより、固定子１３（ステータ）に対して径方向逆側となる部分を用いて、カシメ部５１，５２を好適に設けることができる。

回転子コア４０の各コアブロックＢ１，Ｂ２においてｋ個のスロット４４（ロータスロット）を周方向に等間隔で設けるとともに、各スロット４４を、コアブロックＢ１，Ｂ２の軸方向両端間において周方向に３６０°／ｋとなる範囲でスキューさせて設けた。この場合、回転子コア４０のスロット４４に起因する径方向の加振力を低減できる。また、磁気音の低減を図ることができる。

又は、固定子コア２１においてｍ個のスロット３４（ステータスロット）を周方向に等間隔で設けるとともに、各コアブロックＢ１，Ｂ２のスロット４４を、コアブロックＢ１，Ｂ２の軸方向両端間において周方向に３６０°／ｍとなる範囲でスキューさせて設けた。この場合、固定子コア２１のスロット３４に起因する径方向の加振力を低減できる。また、磁気音の低減を図ることができる。

かご形誘導機である回転電機１０において回転子コア４０の軸方向両端に鋳込みにより端絡環５６を設け、その端絡環５６により回転子コア４０の両端のカシメ部５１，５２を覆う構成とした。この場合、端絡環５６を形成する鋳込み材料（溶融金属）によりカシメ部５１，５２の隙間が埋められるため、例えば回転電機１０の使用時に振動等が生じても、それ起因する積層鋼板のカシメ外れを抑制できる。

端絡環５６において、導体バー４６の端部を覆う部分における回転子コア４０の端面からの高さに対し、カシメ部５１，５２を覆う部分の高さを低いものとした。この場合、回転子１２の各部における必要量に応じて各部に鋳込み材料が割り当てられることになり、回転子１２における軽量化やコストダウンを図ることができる。

回転電機１０について言えば、上記の優れた回転子１２を用いることにより、安価でありつつ、ノイズや振動に対して高い信頼性を有する構成を実現できる。

レゾルバロータ２６とレゾルバステータ２７とが径方向内外に対向配置されたレゾルバ２５にあっては、振動等に起因する軸方向の位置ずれにより回転検出に影響が及ぶことが懸念される。この点、上記のとおり回転子コア４０においてスキュー方向の異なるコアブロックＢ１，Ｂ２が組み合わされることで軸方向振動の抑制が可能になっているため、回転検出への影響を抑え、ひいては検出精度の悪化を抑制できる。

回転軸１１に対してナット１９（締結部材）によりプーリ１８が固定されている回転電機１０において、軸方向の振動によるナット１９の締め付け力（軸力）の変動が抑えられる。これにより、ナット１９の緩みを抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・回転子コア４０が、３つ以上のコアブロックが軸方向に結合される構成であってもよく、例えば第２コアブロックＢ２の軸方向両側にそれぞれ第１コアブロックＢ１が結合される構成とする。その構成として、例えば図１０（ａ），（ｂ）の構成が想定される。なお、図１０には便宜上、積層保持部４５（カシメ部５１，５２）と導体バー４６とをそれぞれ１本ずつ示している。

図１０（ａ）では、図の上下に第１コアブロックＢ１−第２コアブロックＢ２−第１コアブロックＢ１−第２コアブロックＢ２がこの順序で並べられ、４つのコアブロックが結合されている。各コアブロックＢ１，Ｂ２において鋼板４１の積層枚数は同じである。また、図１０（ｂ）では、図の上下に第１コアブロックＢ１−第２コアブロックＢ２−第１コアブロックＢ１がこの順序で並べられ、３つのコアブロックが結合されている。この場合、第２コアブロックＢ２では、鋼板４１の積層枚数が第１コアブロックＢ１の積層枚数の２倍（厚みが２倍）となっている。

図１１は、図１０（ａ）の回転子コア４０において、各コアブロックＢ１，Ｂ２の鋼板４１を説明する図である。ここでも上述の図７と同様に、各鋼板４１においてスロット４４の図示を省略するとともに、カシメ部５１，５２を１つのみ図示している。図１１において、各コアブロックＢ１，Ｂ２におけるスキューに関しては図７等により説明したとおりである。また、コアブロックが４段に設けられていることにより、上から２段目、３段目、４段目の各コアブロックにおいて、それぞれブロック境界位置の中間鋼板４１Ａ，４１Ｂに、上側の鋼板４１のカシメ部を挿入する孔部５３が設けられている。ここでは、第２コアブロックＢ２の中間鋼板４１Ａに、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１を挿入する孔部５３が形成されていることに加え、第１コアブロックＢ１の中間鋼板４１Ｂに、第２コアブロックＢ２のカシメ部５２を挿入する孔部５３が形成されている。

また、図１２は、図１０（ｂ）の回転子コア４０において、各コアブロックＢ１，Ｂ２の鋼板４１を説明する図である。基本構成は既述のとおりであり、コアブロックが３段に設けられていることにより、上から２段目、３段目の各コアブロックにおいて、それぞれブロック境界位置の中間鋼板４１Ａ，４１Ｂに孔部５３が設けられている。

上記構成によれば、３つ以上のコアブロックＢ１，Ｂ２が軸方向に結合されてなる回転子コア４０においても、やはり回転子１２を製造する際の作業性の向上を図ることができる。

・上記実施形態では、第１コアブロックＢ１のカシメ部５１と第２コアブロックＢ２のカシメ部５２とを、同一半径の円上に設けたが、これを変更し、各カシメ部５１，５２を互いに異なる半径の円上に設けてもよい。この場合、例えば第１コアブロックＢ１のカシメ部５１を内径側に、第２コアブロックＢ２のカシメ部５２を外径側に設けることにすると、図１３に示すように、中間鋼板４１Ａでは、第２コアブロックＢ２のカシメ部５２が外径側に、孔部５３が内径側に形成される。

・上記実施形態では、各コアブロックＢ１，Ｂ２におけるカシメ部の突出方向を軸方向においていずれも同じにしたが、これを変更してもよい。例えば、第１コアブロックＢ１においてカシメ部が第２コアブロックＢ２側に突出するとともに、第２コアブロックＢ２においてカシメ部が第１コアブロックＢ１側に突出する構成であってもよい。この場合、各コアブロックＢ１，Ｂ２の境界部分では、各コアブロックＢ１，Ｂ２の端部鋼板（中間鋼板）にそれぞれ「孔部」が設けられているとよい。

・鋼板４１に設けたカシメ部５１，５２を、直線状でなく、コア軸心からの距離に応じた半径の円弧形状にしてもよい。この場合、中間鋼板４１Ａの孔部５３についても同様に円弧形状にする。孔部５３は、カシメ部を圧入するものではなく、単に挿入するものであってもよい。

・上記実施形態では、回転電機１０において回転軸１１の先端部にプーリ１８が固定される構成（図１参照）としたが、これを変更してもよい。例えば、図１４に示す回転電機１０では、回転軸１１の先端部に同軸で回転する回転部材Ｚ（例えば変速機の回転軸）が結合される構成において、回転軸１１の先端部に、回転部材Ｚに対して動力伝達可能に結合するスプライン５８が形成されている。

上記の回転電機１０では、回転子コア４０においてスキュー方向の異なるコアブロックＢ１，Ｂ２が組み合わされることで軸方向振動の抑制が可能になっているため、軸方向の振動によるスプライン５８の摩耗や異物発生を抑制できる。

・回転電機１０は、車両に搭載される発電機、電動機、あるいはそれら両者の機能を発揮し得るものとして実用化できる。また、車両搭載以外の用途にて、上記構成の回転電機１０を用いることも可能である。

１０…回転電機、１２…回転子、４０…回転子コア、４１…鋼板、４１Ａ…中間鋼板、５１，５２…カシメ部、５３…孔部。

Claims (14)

1. 円環状の複数の鋼板（４１）を積層してなる回転子コア（４０）を有する回転電機（１０）の回転子（１２）であって、
   前記鋼板を、第１カシメ部（５１）により係合させ、かつ周方向における第１方向にスキューさせた状態で積層してなる第１コアブロック（Ｂ１）と、
   前記鋼板を、第２カシメ部（５２）により係合させ、かつ前記第１方向とは逆側の第２方向にスキューさせた状態で積層してなる第２コアブロック（Ｂ２）と、
   を有し、前記回転子コアにおいて前記第１コアブロックと前記第２コアブロックとが軸方向に結合されており、
   前記第２コアブロックにおいて前記第１コアブロックに結合されるブロック境界位置の前記鋼板である中間鋼板（４１Ａ）に、前記第１カシメ部を挿入する孔部（５３）が設けられており、
   前記第１コアブロック及び前記第２コアブロックには、それぞれｎ個（ｎ≧２）の前記第１カシメ部と前記第２カシメ部とが周方向に等間隔で設けられており、
   前記第１コアブロックの両端の端部鋼板のうち前記中間鋼板側とは反対側の端部鋼板における前記第１カシメ部の周方向位置と、前記中間鋼板における前記第２カシメ部の周方向位置とが同じであり、
   前記第２コアブロックは、前記第１コアブロックの前記端部鋼板のうち前記中間鋼板側とは反対側の端部鋼板における前記第１カシメ部に対して３６０°／（ｎ×２）の角度で回転させた位置で、前記第１カシメ部が前記孔部に挿入されることにより、前記第１コアブロックに結合されている回転電機の回転子。
2. 前記回転子コアは、３つ以上のコアブロックが軸方向に結合されて構成され、前記第２コアブロックの軸方向両側にそれぞれ前記第１コアブロックが結合されている回転電機の回転子であって、
   前記第２コアブロックの軸方向両側に配置される前記第１コアブロックのうち、前記第２コアブロックの前記中間鋼板とは反対側の前記第１コアブロックにおいて、前記第２コアブロックに結合されるブロック境界位置の前記鋼板である中間鋼板（４１Ｂ）に、前記第２カシメ部を挿入する孔部（５３）が設けられている請求項１に記載の回転電機の回転子。
3. 前記孔部は、前記第１カシメ部及び前記第２カシメ部のうち挿入相手となるカシメ部を圧入可能とするカシメ孔として設けられている請求項１又は２に記載の回転電機の回転子。
4. 前記回転子コアにおいて、径方向中心には回転軸（１１）が挿入される軸孔（４２）が形成されるとともに、その軸孔において軸方向の少なくとも一端に、前記回転軸に対してキー結合されるキー構造部（５５）が形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
5. 前記第１コアブロックには、前記鋼板の積層方向に貫通し前記第１カシメ部と同じ角度でスキューした第１ロータスロット（４４ａ）が設けられ、
   前記第２コアブロックには、前記鋼板の積層方向に貫通し前記第２カシメ部と同じ角度で前記第１ロータスロットとは逆側にスキューした第２ロータスロット（４４ｂ）が設けられ、
   前記第１ロータスロットと前記第２ロータスロットとは互いに繋がり、それらロータスロット内に導体バー（４６）が設けられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
6. 回転子を径方向内側、固定子を径方向外側にして、これら回転子及び固定子が互いに対向して配置される回転電機に用いられ、
   前記第１コアブロック及び前記第２コアブロックには、それぞれ前記各ロータスロットよりも径方向内側となる位置に前記各カシメ部が設けられている請求項５に記載の回転電機の回転子。
7. 前記第１コアブロックには、周方向において等間隔にｋ個（ｋ≧２、ｋは偶数）の前記第１ロータスロットが設けられ、前記第２コアブロックには、周方向において等間隔にｋ個の前記第２ロータスロットが設けられており、
   前記各ロータスロットは、前記各コアブロックの軸方向両端間において周方向に３６０°／ｋとなる範囲でスキューさせて設けられている請求項５又は６に記載の回転電機の回転子。
8. 周方向に等角度で設けられたｍ個（ｍ≧２、ｍは偶数）のステータスロット（３４）を有する固定子（１３）を具備する回転電機に用いられ、前記固定子に対して径方向に対向するように設けられる回転子であって、
   前記第１コアブロック及び前記第２コアブロックにおける前記各ロータスロットは、前記各コアブロックの軸方向両端間において周方向に３６０°／ｍとなる範囲でスキューさせて設けられている請求項５又は６に記載の回転電機の回転子。
9. 前記回転子コアの軸方向両端に鋳込みにより端絡環（５６）が設けられたかご形誘導機に用いられる回転子であって、
   前記第１カシメ部及び前記第２カシメ部のうち前記回転子コアの両端に位置するカシメ部が前記端絡環により覆われ、かつ当該両端位置のカシメ部から、積層された各鋼板のカシメ部に鋳込み材料が充填されている請求項５乃至８のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
10. 前記端絡環は、前記導体バーの端部を覆う部分における前記回転子コアの端面からの高さに対し、前記カシメ部を覆う部分の高さが低いものとなっている請求項９に記載の回転電機の回転子。
11. 請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の回転子（１２）と、
    前記回転子に対向配置される固定子（１３）と、
    を備える回転電機。
12. 前記回転子の径方向中心に固定された回転軸（１１）と、前記回転軸の回転を検出する回転検出器（２５）とを備える回転電機であって、
    前記回転検出器は、前記回転軸と共に回転する検出器ロータ（２６）と、前記検出器ロータの径方向外側において該検出器ロータに対向配置された検出器ステータ（２７）とを備え、
    前記回転軸又は前記回転子に前記検出器ロータが取り付けられている請求項１１に記載の回転電機。
13. 前記回転子の径方向中心に固定された回転軸（１１）を備え、前記回転軸の先端部にプーリ（１８）が固定される回転電機であって、
    前記回転軸の先端部に、軸方向の締め付け力により前記プーリを固定する締結部材（１９）が取り付けられる請求項１１又は１２に記載の回転電機。
14. 前記回転子の径方向中心に固定された回転軸（１１）を備え、前記回転軸の先端部に同軸で回転する回転部材（Ｚ）が結合される回転電機であって、
    前記回転軸の先端部に、前記回転部材に対して動力伝達可能に結合するスプライン（５８）が形成されている請求項１１又は１２に記載の回転電機。

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