JP6807363B2 - ロータコア - Google Patents

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Description

本発明は、モータのロータを構成するロータコアに関する。
特許文献1には、ロータシャフトが締め付けられるロータシャフト孔と、径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第1孔部群と、径方向においてロータシャフト孔と第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、径方向において該第1孔部群の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第2孔部群と、径方向において第1孔部群と第2孔部群との間に設けられた第1円環部と、径方向において第2孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアが開示されている。
この種のロータコアでは、第1孔部群、第2孔部群及び第1円環部が、ロータシャフトの締付荷重及びロータコアの遠心力を吸収する領域として機能する。また、特許文献1に記載のロータコアでは、第2孔部群の各孔部が、第1孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブの仮想線と交差するように配置されているので、第1孔部群の隣接する孔部間に位置するリブを介して第1円環部に伝わるロータシャフトの締付荷重を第2孔部群の孔部で吸収することができ、また、遠心力を第2孔部群の孔部で吸収し、遠心力がリブを介してシャフト保持部に伝わるのを低減できる。
国際公開第2011/077522号
しかしながら、特許文献1に記載のロータコアでは、遠心力及びロータシャフトの締付荷重に対し、ロータコアの外周部の変形を抑制するという点において改善の余地があった。
本発明は、遠心力及びロータシャフトの締付荷重に対し、ロータコアの外周部の変形を抑制できるロータコアを提供する。
本発明は、
ロータシャフトが締め付けられるロータシャフト孔と、
径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第1孔部群と、
前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
前記径方向において前記第1孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第2孔部群と、
前記径方向において前記第1孔部群と前記第2孔部群との間に設けられた第1円環部と、
前記径方向において前記第2孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第3孔部群と、
前記径方向において前記第2孔部群と前記第3孔部群との間に設けられた第2円環部と、
前記径方向において前記第3孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
前記第2孔部群の各孔部の径方向内側端部は、前記第1孔部群の各孔部の径方向外側端部よりも径方向外側に位置し、
前記第3孔部群の各孔部の径方向内側端部は、前記第2孔部群の各孔部の径方向外側端部よりも径方向外側に位置し、
前記第2円環部の幅は、前記第1円環部の幅よりも太い。
また、本発明は、
ロータシャフトが締め付けられるロータシャフト孔と、
径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第1孔部群と、
前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
前記径方向において前記第1孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第2孔部群と、
前記径方向において前記第1孔部群と前記第2孔部群との間に設けられた第1円環部と、
前記径方向において前記第2孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第3孔部群と、
前記径方向において前記第2孔部群と前記第3孔部群との間に設けられた第2円環部と、
前記径方向において前記第3孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
前記第2円環部の幅は、前記第1円環部の幅よりも太く、
前記第1〜第3孔部群の各孔部は、前記径方向において外側に突出する外径側頂部を備え、
前記第2孔部群及び前記第3孔部群の各孔部は、前記径方向において内側に突出する内径側頂部を備え、
前記第1孔部群の各孔部は、径方向外側に凸の略三角形状を有し、
前記第2孔部群及び前記第3孔部群の各孔部は、径方向外側及び径方向内側に凸の略四角形状を有する。
また、本発明は、
ロータシャフトが締め付けられるロータシャフト孔と、
径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第1孔部群と、
前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
前記径方向において前記第1孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第2孔部群と、
前記径方向において前記第1孔部群と前記第2孔部群との間に設けられた第1円環部と、
前記径方向において前記第2孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第3孔部群と、
前記径方向において前記第2孔部群と前記第3孔部群との間に設けられた第2円環部と、
前記径方向において前記第3孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
前記第2円環部の幅は、前記第1円環部の幅よりも太く、
前記第2孔部群の各孔部は、前記第1孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの仮想延長線と交差するように配置され、
前記第2孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの幅は、前記第1孔部群の隣接する前記孔部間に形成される前記リブの幅よりも太い。
本発明によれば、ロータコアの径方向外側に位置する第2円環部の幅は、径方向外側に位置する第1円環部の幅より太くなっているので、ロータコアは径方向外側に向かって剛性が高くなり変形しにくくなる。これにより、遠心力によってロータコアの外周部が変形するのを抑制することができる。
さらに、ロータコアの径方向内側に位置する第1円環部の幅は、径方向外側に位置する第2円環部の幅より細くなっているので、ロータコアは径方向内側に向かって剛性が低くなり変形しやすくなる。これにより、ロータシャフトの締付荷重を第1円環部が拡開するように変形することによって吸収でき、ロータコアの外周部が変形するのを抑制できる。
本発明の第1実施形態のロータコアの正面図である。 図1の部分拡大図である。 第1孔部群の孔部の拡大図である。 第1孔部群の外径側頂部が交点Xよりも内側に位置する場合に作用する力を示す図である。 第1孔部群の外径側頂部が交点Xに位置する場合に作用する力を示す図である。 第1孔部群の外径側頂部が交点Xよりも外側に位置する場合に作用する力を示す図である。 第2孔部群の孔部の拡大図である。 第2孔部群の孔部に作用する力を示す図である。 第3孔部群の孔部の拡大図である。
以下、本発明の一実施形態について、添付図面に基づいて説明する。
[ロータコア]
ロータコア1は、複数の電磁鋼板をロータシャフト2の軸方向に積層して構成され、ロータコア1に組付けられるロータシャフト2及び複数の磁石3と共にモータのロータを構成する。
図1に示すように、ロータコア1は、圧入によってロータシャフト2が締め付けられるロータシャフト孔4が中心CLに設けられた円環形状を有する。ロータコア1は、ロータシャフト孔4の径方向外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部5を有する第1孔部群6と、径方向においてロータシャフト孔4と第1孔部群6との間に設けられたシャフト保持部7と、を備える。さらに、ロータコア1は、第1孔部群6の径方向外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部8を有する第2孔部群9と、径方向において第1孔部群6と第2孔部群9との間に設けられた第1円環部10と、を備える。さらに、ロータコア1は、第2孔部群9の径方向外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部11を有する第3孔部群12と、径方向において第2孔部群9と第3孔部群12との間に設けられた第2円環部13と、を備える。さらに、ロータコア1は、第3孔部群12の径方向外側に設けられ、それぞれ磁石3が挿入される複数の磁石挿入孔14を有する電磁部15と、を備える。
磁石3は、例えばネオジム磁石等の永久磁石であり、本実施形態においては、円弧状に配置された3つの磁石挿入孔14に配置される3つの磁石3で1つの磁極部20を構成する。
第1孔部群6、第2孔部群9及び第3孔部群12と、これらの孔部群6、9、12によって形成される第1円環部10及び第2円環部13は、ロータの回転による遠心力及びロータシャフト2の締付荷重を吸収する領域として機能する。
[孔部の配置]
図2に示すように、第1孔部群6の隣接する孔部5間には、リブ16が形成される。第2孔部群9の各孔部8は、ロータコア1の中心CLとリブ16の周方向中心位置とを通るリブ16の仮想延長線である仮想線L1と交差するように配置されている。すなわち、第1孔部群6の孔部5と第2孔部群9の孔部8とは、周方向において互い違いに配置されている。これにより、遠心力を第2孔部群9の孔部8で吸収することができ、遠心力がリブ16に伝わるのを抑制できる。
本実施形態の第2孔部群9の各孔部8は、周方向中心位置が、仮想線L1上となるように配置されている。さらに、第2孔部群9の各孔部8は、周方向長さがリブ16よりも長く、該リブ16を挟んで隣接する孔部5の両方と周方向でオーバーラップしている。
なお、本実施形態では、仮想線L1は、ロータコア1の中心CLとリブ16の周方向中心位置とを通る線であるとともに、ロータコア1の中心CLと各磁極部20の周方向中央部とを通る線である。すなわち、仮想線L1は、磁極部20の中心軸であるd軸と一致する。
第2孔部群9の隣接する孔部8間には、リブ17が形成される。第3孔部群12の各孔部11は、ロータコア1の中心CLとリブ17の周方向中心位置とを通るリブ17の仮想延長線である仮想線L2と交差するように配置されている。すなわち、第2孔部群9の孔部8と第3孔部群12の孔部11は、周方向において互い違いに配置されている。これにより、遠心力を第3孔部群12の孔部11で吸収することができ、遠心力がリブ17に伝わるのを抑制できる。
本実施形態の第3孔部群12の各孔部11は、周方向中心位置が、仮想線L2上となるように配置されている。さらに、第3孔部群12の各孔部11は、周方向長さがリブ17よりも長く、該リブ17を挟んで隣接する孔部8の両方と周方向でオーバーラップしている。
なお、本実施形態では、仮想線L2は、ロータコア1の中心CLとリブ17の周方向中心位置とを通る線であるとともに、ロータコア1の中心CLと各磁極部20の周方向一端部又は周方向他端部とを通る線である。すなわち、仮想線L2は、d軸に対し電気角で90°隔てたq軸と一致する。
第1孔部群6の複数の孔部5、第2孔部群9の複数の孔部8、及び第3孔部群12の複数の孔部11は、それぞれ周方向において等間隔に配置されている。これにより、各孔部群6、9、12は、周方向全体に亘って遠心力を均等に受けることができる。
[孔部の形状]
図3Aに示すように、第1孔部群6の各孔部5は、径方向外側に凸の略三角形状である。第1孔部群6の孔部5は、周方向両端部を形成する第1端部5a及び第2端部5bと、第1端部5a及び第2端部5bよりもロータコア1の中心CLからの径方向距離が長く、径方向外側の頂部を形成する外径側頂部5cと、を有する。さらに、第1孔部群6の孔部5は、第1端部5aから外径側頂部5cへと略直線状に延びる第1外周壁5fと、第2端部5bから外径側頂部5cへと略直線状に延びる第2外周壁5gと、を有する外周壁5eを備える。また、第1孔部群6の孔部5は、仮想線L2と略直交し、第1端部5aから第2端部5bへと略直線状に延びる内周壁5hを備える。
第1孔部群6の各孔部5は、遠心力に対して、外径側頂部5cが径方向外側に引っ張られるように変形する。この孔部5の変形によって、遠心力は、孔部5で吸収される。これにより、遠心力がロータコア1の径方向内側に伝わることを抑制できるので、遠心力によってロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
さらに、第1孔部群6の孔部5は、内周壁5hが仮想線L2と略直交する略直線状であるので、遠心力が孔部5の外径側頂部5cに作用したときに内周壁5hに作用する力は、内周壁5hの周方向中央部において径方向成分をほぼ有しない。このため、シャフト保持部7の変形を低減することができるので、遠心力によって、ロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
第1孔部群6の孔部5は、外径側頂部5cが仮想線L2上に位置しており、仮想線L2について対称な形状を有する。
第1孔部群6の孔部5の外径側頂部5cは、ロータコア1の中心CLと第1端部5aとを結ぶ仮想線L3と直交し、第1端部5aを通る仮想線L4と、ロータコア1の中心CLと第2端部5bとを結ぶ仮想線L5と直交し、第2端部5bを通る仮想線L6との交点Xに位置している、または交点Xよりも径方向外側に位置している。本実施形態では、第1孔部群6の孔部5の外径側頂部5cは、交点Xよりも径方向外側に位置している。
図3Bに示すように、外径側頂部5cが交点Xよりも径方向内側に位置している場合、外径側頂部5cに遠心力Fが作用すると、外周壁5eには、張力Teに加えて、径方向内側方向の曲げ応力Seが生じる。このため、外周壁5eの第1端部5a及び第2端部5b周辺領域は、曲げモーメントが大きくなり、曲げ応力が集中する。
これに対し、図3Cに示すように、外径側頂部5cが交点Xに位置している場合、第1外周壁5fは仮想線L4に沿っており、第2外周壁5gは仮想線L6に沿っているので、外径側頂部5cに遠心力Fが作用しても、外周壁5eには曲げ応力がほぼ発生しない。このため、外周壁5eの第1端部5a及び第2端部5b周辺領域への応力集中を緩和できる。
また、図3Dに示すように、外径側頂部5cが交点Xよりも径方向外側に位置している場合、外周壁5eと第1端部5aから交点Xまでの仮想線L4上との間、及び外周壁5eと第2端部5bから交点Xまでの仮想線L6上との間には、空洞が形成されることとなる。このため、外径側頂部5cに遠心力Fが作用すると、外周壁5eに張力が生じるのに加えて、内周壁5hに張力Thが生じる。したがって、外径側頂部5cに作用する遠心力Fによって孔部5に生じる応力は、外周壁5eと内周壁5hとに分散される。これにより、外周壁5eに生じる曲げ応力を低減でき、外周壁5eの第1端部5a及び第2端部5b周辺領域への応力集中を緩和できる。
このように、第1孔部群6の孔部5の外径側頂部5cは、仮想線L4と仮想線L6との交点Xに位置している、または交点Xよりも径方向外側に位置していることにより、遠心力が発生した際に第1外周壁5f及び第2外周壁5gに生じる曲げ応力を低減できるので、遠心力による外周壁5eの第1端部5a及び第2端部5b周辺領域への応力集中を緩和できる。
第1孔部群6の孔部5は、内周壁5hが略直線形状であるので、遠心力が孔部5の外径側頂部5cに作用したときに内周壁5hに作用する力は、内周壁5hの周方向中央部において径方向成分をほぼ有しない。このため、遠心力によって、ロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
図4Aに示すように、第2孔部群9の各孔部8は、周方向両側及び径方向両側に凸の略四角形状である。第2孔部群9の各孔部8は、周方向両端部を形成する第1端部8a及び第2端部8bと、第1端部8a及び第2端部8bよりもロータコア1の中心CLからの径方向距離が長く、径方向外側の頂部を形成する外径側頂部8cと、第1端部8a及び第2端部8bよりもロータコア1の中心CLからの径方向距離が短く、径方向内側の頂部を形成する内径側頂部8dと、を有する。これにより、孔部8の孔面積を大きくすることができ、ロータコア1の軽量化を図ることができる。また、遠心力及びロータシャフト2の締付荷重による、第1端部8a及び第2端部8bの応力集中を緩和できる。
さらに、第2孔部群9の孔部8は、第1端部8aから外径側頂部8cへと略直線状に延びる第1外周壁8fと、第2端部8bから外径側頂部8cへと略直線状に延びる第2外周壁8gと、を有する外周壁8eを備える。また、第2孔部群9の孔部8は、第1端部8aから内径側頂部8dへと略直線状に延びる第1内周壁8iと、第2端部8bから内径側頂部8dへと略直線状に延びる第2内周壁8jと、を有する内周壁8hを備える。
第2孔部群9の各孔部8は、遠心力に対して、外径側頂部8cが径方向外側に引っ張られるように変形する。この孔部8の変形によって、遠心力は、孔部8で吸収される。これにより、遠心力がロータコア1の径方向内側に伝わることを抑制できるので、遠心力によってロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
さらに、第2孔部群9の孔部8は、ロータシャフト2の締付荷重に対して、内径側頂部8dが径方向外側に押されるように変形する。この孔部8の変形によって、ロータシャフト2の締付荷重は、孔部8で吸収される。これにより、ロータシャフト2の締付荷重がロータコア1の径方向外側に伝わることを抑制できるので、ロータシャフト2の締付荷重によってロータコア1の外周部が変形するのを抑制できる。
第2孔部群9の孔部8は、外径側頂部8c及び内径側頂部8dが仮想線L1上に位置しており、仮想線L1について対称な形状を有する。
第2孔部群9の孔部8の外径側頂部8cは、ロータコア1の中心CLと第1端部8aとを結ぶ仮想線L7と直交し、第1端部8aを通る仮想線L8と、ロータコア1の中心CLと第2端部8bとを結ぶ仮想線L9と直交し、第2端部8bを通る仮想線L10との交点Yに位置している、または交点Yよりも径方向外側に位置している。本実施形態では、第2孔部群9の孔部8の外径側頂部8cは、交点Yよりも径方向外側に位置している。
これにより、第2孔部群9の孔部8は、遠心力が発生した際に第1外周壁8f及び第2外周壁8gに生じる曲げ応力を低減できるので、遠心力による外周壁8eの第1端部8a及び第2端部8b周辺領域への応力集中を緩和できる。
また、第2孔部群9の孔部8の内周壁8hは、第1円環部10を挟んで対向する孔部5の外周壁5eと平行である。より具体的には、第2孔部群9の孔部8の第1内周壁8iは、第1円環部10を挟んで対向する孔部5の第2外周壁5gと略平行である。同様に、第2孔部群9の孔部8の第2内周壁8jは、第1円環部10を挟んで対向する孔部5の第1外周壁5fと略平行である。そして、孔部8の内周壁8hと第1円環部10を挟んで対向する孔部5の外周壁5eとの距離が第1円環部10の幅W10となっている(図2参照)。
図5に示すように、第3孔部群12の孔部11も、第2孔部群9の孔部8と同様の形状を有する。
第3孔部群12の各孔部11は、周方向両側及び径方向両側に凸の略四角形状である。第3孔部群12の各孔部11は、周方向両端部を形成する第1端部11a及び第2端部11bと、第1端部11a及び第2端部11bよりもロータコア1の中心CLからの径方向距離が長く、径方向外側の頂部を形成する外径側頂部11cと、第1端部11a及び第2端部11bよりもロータコア1の中心CLからの径方向距離が短く、径方向内側の頂部を形成する内径側頂部11dと、を有する。これにより、孔部11の孔面積を大きくすることができ、ロータコア1の軽量化を図ることができる。また、遠心力及びロータシャフト2の締付荷重による、第1端部11a及び第2端部11bの応力集中を緩和できる。
さらに、第3孔部群12の孔部11は、第1端部11aから外径側頂部11cへと略直線状に延びる第1外周壁11fと、第2端部11bから外径側頂部11cへと略直線状に延びる第2外周壁11gと、を有する外周壁11eを備える。また、第3孔部群12の孔部11は、第1端部11aから内径側頂部11dへと略直線状に延びる第1内周壁11iと、第2端部11bから内径側頂部11dへと略直線状に延びる第2内周壁11jと、を有する内周壁11hを備える。
第3孔部群12の各孔部11は、遠心力に対して、外径側頂部11cが径方向外側に引っ張られるように変形する。この孔部11の変形によって、遠心力は、孔部11で吸収される。これにより、遠心力がロータコア1の径方向内側に伝わることを抑制できるので、遠心力によってロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
さらに、第3孔部群12の孔部11は、ロータシャフト2の締付荷重に対して、内径側頂部11dが径方向外側に押されるように変形する。この孔部11の変形によって、ロータシャフト2の締付荷重は、孔部11で吸収される。これにより、ロータシャフト2の締付荷重がロータコア1の径方向外側に伝わることを抑制できるので、ロータシャフト2の締付荷重によってロータコア1の外周部が変形するのを抑制できる。
第3孔部群12の孔部11は、外径側頂部11c及び内径側頂部11dが仮想線L2上に位置しており、仮想線L2について対称な形状を有する。
第3孔部群12の孔部11の外径側頂部11cは、ロータコア1の中心CLと第1端部11aとを結ぶ仮想線L11と直交し、第1端部11aを通る仮想線L12と、ロータコア1の中心CLと第2端部11bとを結ぶ仮想線L13と直交し、第2端部11bを通る仮想線L14との交点Zに位置している、または交点Zよりも径方向外側に位置している。本実施形態では、第3孔部群12の孔部11の外径側頂部11cは、交点Zよりも径方向外側に位置している。
これにより、第3孔部群12の孔部11は、遠心力が発生した際に第1外周壁11f及び第2外周壁11gに生じる曲げ応力を低減できるので、遠心力による外周壁11eの第1端部11a及び第2端部11b周辺領域への応力集中を緩和できる。
また、第3孔部群12の孔部11の内周壁11hは、第2円環部13を挟んで対向する孔部8の外周壁8eと平行である。より具体的には、第3孔部群12の孔部11の第1内周壁11iは、第2円環部13を挟んで対向する孔部8の第2外周壁8gと略平行である。同様に、第3孔部群12の孔部11の第2内周壁11jは、第2円環部13を挟んで対向する孔部8の第1外周壁8fと略平行である。そして、孔部11の内周壁11hと第2円環部13を挟んで対向する孔部8の外周壁8eとの距離が第2円環部13の幅W13となっている(図2参照)。
図2に戻って、第2円環部13の幅W13は、第1円環部10の幅W10よりも太くなっている。すなわち、ロータコア1の径方向外側に位置する円環部ほど幅が太く、径方向内側に位置する円環部ほど幅が細くなっている。
このように、ロータコア1の径方向外側に位置する円環部ほど幅が太くなることで、ロータコア1は径方向外側に向かって剛性が高くなり変形しにくくなる。これにより、遠心力によってロータコア1の外周部が変形するのを抑制することができる。さらに、径方向内側に位置する円環部ほど幅が細くなることで、ロータコア1は径方向内側に向かって剛性が低くなり変形しやすくなる。これにより、ロータシャフト2の締付荷重を径方向内側に位置する円環部が拡開するように変形することによって吸収でき、ロータコア1の外周部が変形するのを抑制できる。
さらに、孔部5の第1端部5aと、該第1端部5aと周方向で隣り合う孔部5の第2端部5bとの距離がリブ16の幅W16となっている。同様に、孔部8の第1端部8aと、該第1端部8aと周方向で隣り合う孔部8の第2端部8bとの距離がリブ17の幅W17となっている。また、孔部11の第1端部11aと、該第1端部11aと周方向で隣り合う孔部11の第2端部11bとの距離が、第3孔部群12の隣接する孔部11間に位置するリブ18の幅W18となっている。
リブ18の幅W18は、リブ17の幅W17よりも太く、リブ17の幅W17は、リブ16の幅W16よりも太くなっている。すなわち、ロータコア1の径方向外側に位置するリブほど幅が太くなっている。
したがって、ロータコア1の径方向外側に位置するリブほど幅が太くなっているので、ロータコア1は径方向外側に向かって剛性が高くなり変形しにくくなる。これにより、遠心力によってロータコア1の外周部が変形するのを抑制できる。また、ロータコア1の径方向外側に位置するリブほど幅が太くなっているので、遠心力に対するリブへの応力集中を緩和できる。
図4Aに戻って、第2孔部群9の孔部8の第1外周壁8fと第2外周壁8gとの成す角θ1と、第2孔部群9の孔部8の第1内周壁8iと第2内周壁8jとの成す角θ2は、ロータコア1の中心CLにおける第1端部8aと第2端部8bとの成す角をφとして、次の式(1)を満たしている。なお、θ1及びθ2は、いずれも0°より大きく180°より小さい角である。φは、0°より大きく360°/(ロータコア1の磁極部20の数)より小さい角である。本実施形態では、ロータコア1の磁極部20の数は12であるので、φは、0°より大きく30°より小さい角である。
θ1+2φ≧θ2≧θ1 ・・・(1)
図4Bに示すように、遠心力F1が孔部8の外径側頂部8cに作用すると、第1端部8aには仮想線L8に沿って交点Yに向かう方向に作用する力Fa、第2端部8bには仮想線L10に沿って交点Yに向かう方向へ作用する力Fb、内径側頂部8dには仮想線L1に沿って径方向内側へ作用する力F2、が発生する。
第2孔部群9の孔部8は、仮想線L1について対称な形状であるので、遠心力F1によって第1外周壁8fに生じる張力をf1とすると、次の式(2)が成り立つ。
F1=2・f1・cos(θ1/2) ・・・(2)
同様に、力F2によって第1内周壁8iに生じる張力をf2とすると、次の式(3)が成り立つ。
F2=2・f2・cos(θ2/2) ・・・(3)
第2孔部群9の孔部8の第1端部8aにおける第1外周壁8fと仮想線L8との成す角をθ3、第1端部8aにおける第1内周壁8iと仮想線L8との成す角をθ4、とすると、次の式(4)が成り立つ。
Fa=f1・cosθ3+f2・cosθ4 ・・・(4)
さらに、第1端部8aに作用する力Faは、仮想線L8に沿って交点Yに向かう方向にのみ作用するので、仮想線L8に直交する成分は打ち消し合い、次の式(5)が成り立つ。
f1・sinθ3=f2・sinθ4 ・・・(5)
また、第2孔部群9の孔部8は、仮想線L1について対称な形状であるので、次の式(6)及び式(7)が成り立つ。
θ3=90°−(θ1+φ)/2 ・・・(6)
θ4=90°−(θ2−φ)/2 ・・・(7)
式(2)〜(7)より、f1、f2、θ3、θ4及びFaを消去すると、次の式(8)が導かれる。

Figure 0006807363
ここで、θ1、θ2及びφは、式(1)を満たしているので、次の式(9)及び式(10)が成り立つ。
θ1+φ≧θ2−φ ・・・(9)
θ2≧θ1 ・・・(10)
よって、次の式(11)及び式(12)が成り立つ。

Figure 0006807363
Figure 0006807363
したがって、式(8)と、式(11)及び式(12)とから、孔部8の外径側頂部8cに作用する遠心力F1と、遠心力F1により内径側頂部8dに作用する力F2とは、常にF2≦F1が成り立っている。
すなわち、第2孔部群9の孔部8は、外径側頂部8cに作用する遠心力F1よりも、遠心力F1により内径側頂部8dに作用する力F2の方が常に小さい。これにより、内径側頂部8dに作用する力F2の反力は、遠心力F1よりも常に小さくなるので、遠心力によってロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
さらに、第2孔部群9の孔部8は、外径側頂部8c及び内径側頂部8dが仮想線L1上に位置しており、仮想線L1について対称な形状を有することで、孔部8は、遠心力によってロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのをより抑制でき、ロータシャフト2の締付荷重をより効果的に吸収することができる。
図5に示すように、第3孔部群12の孔部11の第1外周壁11fと第2外周壁11gとの成す角θ5と、第3孔部群12の孔部11の第1内周壁11iと第2内周壁11jとの成す角θ6は、ロータコア1の中心CLにおける第1端部11aと第2端部11bとの成す角をσとして、次の式(13)を満たしている。なお、θ5及びθ6は、いずれも0°より大きく180°より小さい角である。σは、0°より大きく360°/(ロータコア1の磁極部20の数)より小さい角である。本実施形態では、ロータコア1の磁極部20の数は12であるので、σは、0°より大きく30°より小さい角である。
θ5+2σ≧θ6≧θ5 ・・・(13)
これにより、第3孔部群12の孔部11は、外径側頂部11cに作用する遠心力よりも、遠心力により内径側頂部11dに作用する力の方が常に小さいので、遠心力によってロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
さらに、第3孔部群12の孔部11は、外径側頂部11c及び内径側頂部11dが仮想線L2上に位置しており、仮想線L2について対称な形状を有することで、孔部11は、遠心力によってロータシャフト孔4が広がって締め代が減少するのをより抑制でき、ロータシャフト2の締付荷重をより効果的に吸収することができる。
また、第1孔部群6の複数の孔部5は、全て同一形状であり、第2孔部群9の複数の孔部8は全て同一形状であり、第3孔部群12の複数の孔部11は全て同一形状である。さらに、第1孔部群6の複数の孔部5の外径側頂部5cは、ロータコア1の中心CLからの径方向距離が全て等距離となるように配置されている。第2孔部群9の複数の孔部8の外径側頂部8cは、ロータコア1の中心CLからの径方向距離が全て等距離となるように配置されており、第2孔部群9の複数の孔部8の内径側頂部8dは、ロータコア1の中心CLからの径方向距離が全て等距離となるように配置されている。第3孔部群12の複数の孔部11の外径側頂部11cは、ロータコア1の中心CLからの径方向距離が全て等距離となるように配置されており、第3孔部群12の複数の孔部11の内径側頂部11dは、ロータコア1の中心CLからの径方向距離が全て等距離となるように配置されている。
このようにすると、第1孔部群6、第2孔部群9、及び第3孔部群12で、遠心力をバランスよく受けることができ、第1孔部群6の複数の孔部5における変形、第2孔部群9の複数の孔部8における変形、第3孔部群12の複数の孔部11における変形、をそれぞれ均等にできる。
なお、本実施形態の孔部8、11の第1端部8a、11a及び第2端部8b、11b、外径側頂部8c、11c、内径側頂部8d、11dは、いずれも角に丸みをもたせた角丸形状を有するが、第1端部8a、11a及び第2端部8b、11b、外径側頂部8c、11c、内径側頂部8d、11dの形状は、適宜変更することができる。
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) ロータシャフト(ロータシャフト2)が締め付けられるロータシャフト孔(ロータシャフト孔4)と、
径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部(孔部5)を有する第1孔部群(第1孔部群6)と、
前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部(シャフト保持部7)と、
前記径方向において該第1孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部(孔部8)を有する第2孔部群(第2孔部群9)と、
前記径方向において前記第1孔部群と前記第2孔部群との間に設けられた第1円環部(第1円環部10)と、
前記径方向において前記第2孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部(孔部11)を有する第3孔部群(第3孔部群12)と、
前記径方向において前記第2孔部群と前記第3孔部群との間に設けられた第2円環部(第2円環部13)と、
前記径方向において前記第3孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石(磁石3)が挿入される複数の磁石挿入孔(磁石挿入孔14)を有する電磁部(電磁部15)と、を備えた、ロータコア(ロータコア1)であって、
前記第2円環部の幅(幅W13)は、前記第1円環部の幅(幅W10)よりも太い、ロータコア。
(1)によれば、ロータコアの径方向外側に位置する第2円環部の幅は、径方向外側に位置する第1円環部の幅より太くなっているので、ロータコアは径方向外側に向かって剛性が高くなり変形しにくくなる。これにより、遠心力によってロータコアの外周部が変形するのを抑制することができる。
さらに、ロータコアの径方向内側に位置する第1円環部の幅は、径方向外側に位置する第2円環部の幅より細くなっているので、ロータコアは径方向内側に向かって剛性が低くなり変形しやすくなる。これにより、ロータシャフトの締付荷重を第1円環部が拡開するように変形することによって吸収でき、ロータコアの外周部が変形するのを抑制できる。
したがって、遠心力によってロータコアの外周部が変形するのを抑制しつつ、ロータシャフトの締付荷重によりロータコアの外周部が変形するのを抑制できる。
(2) (1)に記載のロータコアであって、
前記第3孔部群の孔部の内周壁(内周壁11h)は、前記第2円環部を挟んで対向する前記第2孔部群の孔部の外周壁(外周壁8e)と略平行であり、
前記第2孔部群の孔部の内周壁(内周壁8h)は、前記第1円環部を挟んで対向する前記第1孔部群の孔部の外周壁(外周壁5e)と略平行であり、
前記第2円環部の幅は、前記第3孔部群の孔部の内周壁と前記第2孔部群の孔部の外周壁との距離であり、
前記第1円環部の幅は、前記第2孔部群の孔部の内周壁と前記第1孔部群の孔部の外周壁との距離である、ロータコア。
(2)によれば、第3孔部群の孔部の内周壁は、第2円環部を挟んで対向する第2孔部群の孔部の外周壁と略平行であり、第2孔部群の孔部の内周壁は、第1円環部を挟んで対向する第1孔部群の孔部の外周壁と略平行であるので、第2円環部の幅及び第1円環部の幅は、略一様の幅になっている。これにより、遠心力及びロータシャフトの締付荷重を第1円環部及び第2円環部でバランスよく吸収することができる。
(3) (1)または(2)に記載のロータコアであって、
前記第1〜第3孔部群の各孔部は、前記径方向において外側に突出する外径側頂部(外径側頂部5c、8c、11c)を備え、
前記第2孔部群及び前記第3孔部群の各孔部は、前記径方向において内側に突出する内径側頂部(内径側頂部8d、11d)を備え、
前記第1孔部群の各孔部は、径方向外側に凸の略三角形状を有し、
前記第2孔部群及び前記第3孔部群の各孔部は、径方向外側及び径方向内側に凸の略四角形状を有する、ロータコア。
(3)によれば、第1〜第3孔部群の各孔部は、遠心力に対して、外径側頂部が径方向外側に引っ張られるように変形する。この孔部の変形によって、遠心力は、孔部で吸収される。これにより、遠心力がロータコアの径方向内側に伝わることを抑制できるので、遠心力によってロータシャフト孔が広がって締め代が減少するのを抑制できる。
また、第2及び第3孔部群の各孔部は、ロータシャフトの締付荷重に対して、内径側頂部が径方向外側に押されるように変形する。この孔部の変形によって、ロータシャフトの締付荷重は、孔部で吸収される。これにより、ロータシャフトの締付荷重がロータコアの径方向外側に伝わることを抑制できるので、ロータシャフトの締付荷重によってロータコア1の外周部が変形するのを抑制できる。
(4) (3)に記載のロータコアであって、
前記第1孔部群〜前記第3孔部群の各孔部は、
周方向両端部を形成する第1端部(第1端部5a、8a、11a)及び第2端部(第2端部5b、8b、11b)と、
前記第1端部から前記外径側頂部へと延びる第1外周壁(第1外周壁5f、8f、11f)、及び前記第2端部から前記外径側頂部へと延びる第2外周壁(第2外周壁5g、8g、11g)を有する外周壁(外周壁5e、8e、11e)と、を備え、
前記外径側頂部は、前記ロータコアの中心(中心CL)と前記第1端部とを結ぶ仮想線(仮想線L3、L7、L11)と直交し、前記第1端部を通る仮想線(仮想線L4、L8、L12)と、前記ロータコアの前記中心と前記第2端部とを結ぶ仮想線(仮想線L5、L9、L13)と直交し、前記第2端部を通る仮想線(仮想線L6、L10、L14)との交点(交点X、Y、Z)よりも径方向外側に位置している、ロータコア。
(4)によれば、第1孔部群〜第3孔部群の各孔部は、遠心力が発生した際に第1外周壁及び第2外周壁に生じる曲げ応力を低減できるので、遠心力による外周壁の第1端部及び第2端部周辺領域への応力集中を緩和できる。
(5) (1)〜(4)のいずれかに記載のロータコアであって、
前記第2孔部群の各孔部は、前記第1孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブ(リブ16)の仮想延長線(仮想線L1)と交差するように配置され、
前記第2孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブ(リブ17)の幅(幅W17)は、前記第1孔部群の隣接する前記孔部間に形成される前記リブの幅(幅W16)よりも太い、ロータコア。
(5)によれば、第2孔部群の各孔部は、第1孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブの仮想線と交差するように配置されている、すなわち、第1孔部群の孔部と第2孔部群の孔部が周方向において互い違いに配置されているので、遠心力を第2孔部群の孔部で吸収することができ、第1孔部群の隣接する孔部間に位置するリブに伝わるのを抑制できる。
また、ロータコアの径方向外側に位置する、第2孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブは、径方向において内側に位置する、第1孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブよりも太いので、ロータコアの径方向外側の剛性が高くなり変形しにくくなる。これにより、遠心力によってロータコアの外周部が変形するのを抑制でき、また、遠心力に対するリブへの応力集中を緩和できる。
(6) (5)に記載のロータコアであって、
前記第3孔部群の各孔部は、前記第2孔部群の隣接する前記孔部間に形成される前記リブの仮想延長線(仮想線L2)と交差するように配置され、
前記第3孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブ(リブ18)の幅(幅W18)は、前記第2孔部群の隣接する前記孔部間に形成される前記リブの前記幅よりも太い、ロータコア。
(6)によれば、第3孔部群の各孔部は、第2孔部群の隣接する孔部間に形成されるリブの仮想線と交差するように配置されている、すなわち、第2孔部群の孔部と第3孔部群の孔部が周方向において互い違いに配置されているので、遠心力を第3孔部群の孔部で吸収することができ、第2孔部群の隣接する孔部間に位置するリブに伝わるのを抑制できる。
さらに(6)によれば、ロータコアの径方向外側に位置するリブほど幅が太くなっている。これにより、ロータコアは径方向外側に向かって剛性が高くなり変形しにくくなるので、遠心力によってロータコアの外周部が変形するのを抑制できる。また、ロータコアの径方向外側ほど大きくなる遠心応力に対して、ロータコアの径方向外側に位置するリブほど幅が太くなっているので、リブへの応力集中を緩和できる。
1 ロータコア
2 ロータシャフト
3 磁石
4 ロータシャフト孔
5 孔部
5a 第1端部
5b 第2端部
5c 外径側頂部
5e 外周壁
5f 第1外周壁
5g 第2外周壁
6 第1孔部群
7 シャフト保持部
8 孔部
8a 第1端部
8b 第2端部
8c 外径側頂部
8d 内径側頂部
8e 外周壁
8f 第1外周壁
8g 第2外周壁
8h 内周壁
8i 第1内周壁
8j 第2内周壁
9 第2孔部群
10 第1円環部
11 孔部
11a 第1端部
11b 第2端部
11c 外径側頂部
11d 内径側頂部
11e 外周壁
11f 第1外周壁
11g 第2外周壁
11h 内周壁
12 第3孔部群
13 第2円環部
14 磁石挿入孔
15 電磁部
16、17、18 リブ
CL 中心
L1、L2 仮想線(仮想延長線)
L3〜L14 仮想線
W10、W13、W16、W17、W18 幅
X、Y、Z 交点
θ1、θ2 成す角
φ 成す角

Claims (6)

  1. ロータシャフトが締め付けられるロータシャフト孔と、
    径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第1孔部群と、
    前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
    前記径方向において前記第1孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第2孔部群と、
    前記径方向において前記第1孔部群と前記第2孔部群との間に設けられた第1円環部と、
    前記径方向において前記第2孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第3孔部群と、
    前記径方向において前記第2孔部群と前記第3孔部群との間に設けられた第2円環部と、
    前記径方向において前記第3孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
    前記第2孔部群の各孔部の径方向内側端部は、前記第1孔部群の各孔部の径方向外側端部よりも径方向外側に位置し、
    前記第3孔部群の各孔部の径方向内側端部は、前記第2孔部群の各孔部の径方向外側端部よりも径方向外側に位置し、
    前記第2円環部の幅は、前記第1円環部の幅よりも太い、ロータコア。
  2. 請求項1に記載のロータコアであって、
    前記第3孔部群の孔部の内周壁は、前記第2円環部を挟んで対向する前記第2孔部群の孔部の外周壁と略平行であり、
    前記第2孔部群の孔部の内周壁は、前記第1円環部を挟んで対向する前記第1孔部群の孔部の外周壁と略平行であり、
    前記第2円環部の幅は、前記第3孔部群の孔部の内周壁と前記第2孔部群の孔部の外周壁との距離であり、
    前記第1円環部の幅は、前記第2孔部群の孔部の内周壁と前記第1孔部群の孔部の外周壁との距離である、ロータコア。
  3. ロータシャフトが締め付けられるロータシャフト孔と、
    径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第1孔部群と、
    前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
    前記径方向において前記第1孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第2孔部群と、
    前記径方向において前記第1孔部群と前記第2孔部群との間に設けられた第1円環部と、
    前記径方向において前記第2孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第3孔部群と、
    前記径方向において前記第2孔部群と前記第3孔部群との間に設けられた第2円環部と、
    前記径方向において前記第3孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
    前記第2円環部の幅は、前記第1円環部の幅よりも太く、
    前記第1〜第3孔部群の各孔部は、前記径方向において外側に突出する外径側頂部を備え、
    前記第2孔部群及び前記第3孔部群の各孔部は、前記径方向において内側に突出する内径側頂部を備え、
    前記第1孔部群の各孔部は、径方向外側に凸の略三角形状を有し、
    前記第2孔部群及び前記第3孔部群の各孔部は、径方向外側及び径方向内側に凸の略四角形状を有する、ロータコア。
  4. 請求項3に記載のロータコアであって、
    前記第1孔部群〜前記第3孔部群の各孔部は、
    周方向両端部を形成する第1端部及び第2端部と、
    前記第1端部から前記外径側頂部へと延びる第1外周壁、及び前記第2端部から前記外径側頂部へと延びる第2外周壁を有する外周壁と、を備え、
    前記外径側頂部は、前記ロータコアの中心と前記第1端部とを結ぶ仮想線と直交し、前記第1端部を通る仮想線と、前記ロータコアの前記中心と前記第2端部とを結ぶ仮想線と直交し、前記第2端部を通る仮想線との交点よりも径方向外側に位置している、ロータコア。
  5. ロータシャフトが締め付けられるロータシャフト孔と、
    径方向において該ロータシャフト孔の外側に設けられ、周方向に配置された複数の孔部を有する第1孔部群と、
    前記径方向において前記ロータシャフト孔と前記第1孔部群との間に設けられたシャフト保持部と、
    前記径方向において前記第1孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第2孔部群と、
    前記径方向において前記第1孔部群と前記第2孔部群との間に設けられた第1円環部と、
    前記径方向において前記第2孔部群の外側に設けられ、前記周方向に配置された複数の孔部を有する第3孔部群と、
    前記径方向において前記第2孔部群と前記第3孔部群との間に設けられた第2円環部と、
    前記径方向において前記第3孔部群の外側に設けられ、それぞれ磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を有する電磁部と、を備えた、ロータコアであって、
    前記第2円環部の幅は、前記第1円環部の幅よりも太く、
    前記第2孔部群の各孔部は、前記第1孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの仮想延長線と交差するように配置され、
    前記第2孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの幅は、前記第1孔部群の隣接する前記孔部間に形成される前記リブの幅よりも太い、ロータコア。
  6. 請求項5に記載のロータコアであって、
    前記第3孔部群の各孔部は、前記第2孔部群の隣接する前記孔部間に形成される前記リブの仮想延長線と交差するように配置され、
    前記第3孔部群の隣接する前記孔部間に形成されるリブの幅は、前記第2孔部群の隣接する前記孔部間に形成される前記リブの前記幅よりも太い、ロータコア。
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