JP6926874B2 - Rotor - Google Patents
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本発明は、ロータに関する。 The present invention relates to a rotor.
従来、複数の電磁鋼板が積層されたロータコアを備えるロータが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a rotor including a rotor core in which a plurality of electromagnetic steel sheets are laminated is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、複数の電磁鋼板が積層された円環形状のロータコアと、回転軸線方向において、ロータコアの両端部に設けられる円環形状のエンドプレートとを備えるロータが開示されている。ロータコアには、周方向に沿って、略等角度間隔で複数の永久磁石が埋め込まれている。また、円環形状のロータコアおよび円環形状のエンドプレートの内径側(貫通孔)には、円環形状の軸体が配置されている。
また、円筒形状の軸体の外側面と、円環形状のロータコアの内側面および円環形状のエンドプレートの内側面とが互いに当接するように、ロータコアおよびエンドプレートの内径側に軸体が配置されている。そして、円筒形状の軸体の外側面とロータコアの内側面とが溶接されることにより、軸体とロータコアとが固定されている。また、円筒形状の軸体の外側面と円環形状のエンドプレートの内側面とが溶接されることにより、軸体とエンドプレートとが溶接されている。 Further, the shaft body is arranged on the inner diameter side of the rotor core and the end plate so that the outer surface of the cylindrical shaft body and the inner side surface of the annular rotor core and the inner side surface of the annular end plate are in contact with each other. Has been done. Then, the shaft body and the rotor core are fixed by welding the outer surface of the cylindrical shaft body and the inner surface surface of the rotor core. Further, the shaft body and the end plate are welded by welding the outer surface of the cylindrical shaft body and the inner surface surface of the ring-shaped end plate.
また、回転軸線方向から見て、円筒形状の軸体の外側面と円環形状のエンドプレートの内側面とを溶接した部分である溶接部は、周方向に沿って、互いに離間した状態で複数設けられている。また、溶接部は、永久磁石の内径側に対応する位置(永久磁石が配置される孔部に対してステータが配置される側とは径方向において反対側の位置)に設けられている。具体的には、溶接部は、周方向に沿って、永久磁石の一方端部側から他方端部側に跨るように設けられている。 Further, when viewed from the direction of the rotation axis, a plurality of welded portions, which are welded portions of the outer surface of the cylindrical shaft body and the inner surface of the annular end plate, are separated from each other along the circumferential direction. It is provided. Further, the welded portion is provided at a position corresponding to the inner diameter side of the permanent magnet (a position opposite to the side where the stator is arranged with respect to the hole portion where the permanent magnet is arranged). Specifically, the welded portion is provided so as to straddle the permanent magnet from one end side to the other end side along the circumferential direction.
ここで、軸体の外側面とエンドプレートの内側面とを溶接した際に、溶接による引っ張り応力(溶接部の収縮)に起因して、エンドプレートとロータコアとの間に隙間が生じる場合がある。具体的には、溶接により、エンドプレートに対して内径側の軸体の方向に引っ張られる応力が働き、エンドプレートがロータコアから離間する方向に反った形状に変形する。これにより、内径側から外径側に向かって、エンドプレートとロータコアとの間の間隔が徐々に大きくなるような隙間が生じる。また、エンドプレートとロータコアとを溶接した場合においても、エンドプレートに対してロータコア側に回転軸方向に引っ張られる応力が働き、同じくエンドプレートがロータコアから離間する方向に反った形状に変形する。 Here, when the outer surface of the shaft body and the inner surface of the end plate are welded, a gap may occur between the end plate and the rotor core due to tensile stress (contraction of the welded portion) due to welding. .. Specifically, welding exerts a stress on the end plate in the direction of the shaft on the inner diameter side, and the end plate is deformed into a warped shape in the direction away from the rotor core. As a result, a gap is created from the inner diameter side to the outer diameter side so that the distance between the end plate and the rotor core gradually increases. Further, even when the end plate and the rotor core are welded, a stress that is pulled toward the rotor core side in the rotation axis direction acts on the end plate, and the end plate is also deformed into a warped shape in the direction away from the rotor core.
また、回転軸線方向から見て、永久磁石の外径側に対応するロータコアの部分(ブリッジ部)は、径方向の幅(厚み)が比較的小さい場合がある。この場合、上記特許文献1のように、溶接部を、永久磁石の内径側に(永久磁石の一方端部側から他方端部側に跨るように)設けた場合、永久磁石の外径側に対応するロータコアの径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分において、エンドプレートとロータコアとの間に比較的大きい隙間が生じる。このため、永久磁石の外径側に対応するロータコアの径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分が磁気により振動して破断するという問題点がある。
Further, the rotor core portion (bridge portion) corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet when viewed from the rotation axis direction may have a relatively small radial width (thickness). In this case, as in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、永久磁石の外径側に対応するロータコアの径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分が破断するのを防止することが可能なロータを提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is that the radial width (thickness) of the rotor core corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet is relatively small. It is to provide a rotor capable of preventing a portion from breaking.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるロータは、回転軸線回りに回転されるとともに、複数の電磁鋼板が回転軸線の延びる方向である回転軸線方向に積層され、回転中心に貫通孔を有するとともに、永久磁石が配置される複数の孔部を有するロータコアと、ロータコアの貫通孔に取り付けられた回転伝達部材と、ロータコアの回転軸線方向の端部に設けられるエンドプレートと、エンドプレートと、回転伝達部材、および/または、ロータコアとが溶接された部分である複数の第1溶接部とを備え、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部は、ロータコアの周方向において隣り合う孔部の間の部分に対して、ステータが配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられているとともに、孔部に対して複数の永久磁石の各々の外径側とロータコアの外縁部との間の部分とは径方向における反対側の位置で互いに離間している。 In order to achieve the above object, the rotor in one aspect of the present invention is rotated around the rotation axis, and a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the direction of the rotation axis, which is the direction in which the rotation axis extends, and penetrates through the center of rotation. A rotor core having holes and having a plurality of holes in which permanent magnets are arranged, a rotation transmission member attached to a through hole of the rotor core, an end plate provided at an end portion in the rotation axis direction of the rotor core, and an end plate. And / or a plurality of first welded portions that are welded portions to the rotation transmission member and / or the rotor core, and the plurality of first welded portions are adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core when viewed from the rotation axis direction. It is provided at a position opposite to the side where the stator is arranged with respect to the portion between the matching holes, and the outer diameter side of each of the plurality of permanent magnets and the rotor core with respect to the hole. They are separated from each other at positions on the opposite side in the radial direction from the portion between the outer edge portion of the.
この発明の一の局面によるロータは、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部は、ロータコアの周方向において隣り合う孔部の間の部分に対して、ステータが配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられているとともに、孔部に対してステータが配置される側とは径方向における反対側の位置で互いに離間している。これにより、複数の第1溶接部は、孔部に対してステータが配置される側とは径方向において反対側の位置で互いに離間しているので、永久磁石の外径側に対応するロータコアの部分(ブリッジ部)において、エンドプレートとロータコアとの間に隙間が生じるのを抑制することができる。その結果、磁気による振動に起因して、永久磁石の外径側に対応するロータコアの径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分が破断するのを防止することができる。また、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部は、互いに離間している孔部に対してステータが配置される側とは径方向において反対側の位置から、隣り合う孔部の間の部分に対してステータが配置される側とは径方向において反対側の位置までの間に設けられているので、第1溶接部の各々の長さが比較的長くなり、エンドプレートと、回転伝達部材、および/または、ロータコアの溶接強度を確保することができる。これにより、溶接強度を確保しながら、永久磁石の外径側に対応するロータコアの部分が破断するのを防止することができる。 In the rotor according to one aspect of the present invention, as described above, when viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions have a stator arranged with respect to a portion between adjacent holes in the circumferential direction of the rotor core. It is provided at a position opposite to the side to be welded in the radial direction, and is separated from each other at a position opposite to the side where the stator is arranged with respect to the hole portion in the radial direction. As a result, the plurality of first welded portions are separated from each other at positions opposite to the side where the stator is arranged with respect to the hole portion in the radial direction, so that the rotor core corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet It is possible to suppress the formation of a gap between the end plate and the rotor core in the portion (bridge portion). As a result, it is possible to prevent a portion having a relatively small radial width (thickness) of the rotor core corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet from being broken due to vibration due to magnetism. Further, when viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions are located between the adjacent holes from the positions opposite to the side where the stator is arranged with respect to the holes separated from each other. Since it is provided between the side where the stator is arranged and the position opposite to the side where the stator is arranged, the length of each of the first welded portions becomes relatively long, and the end plate and the rotation The welding strength of the transmission member and / or the rotor core can be ensured. As a result, it is possible to prevent the portion of the rotor core corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet from breaking while ensuring the welding strength.
本発明によれば、上記のように、永久磁石の外径側に対応するロータコアの径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分が破断するのを防止することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to prevent the portion of the rotor core having a relatively small radial width (thickness) corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet from being broken.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[本実施形態]
(回転電機の構造)
図1〜図8を参照して、本実施形態による回転電機1(ロータ100)の構造について説明する。
[The present embodiment]
(Structure of rotating electric machine)
The structure of the rotary electric machine 1 (rotor 100) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
本願明細書では、「回転軸線方向」とは、ロータ100として完成した状態のロータ100(ロータコア10)の回転軸線に沿った方向(C方向、図1参照)を意味する。また、「周方向」とは、ロータ100として完成した状態のロータ100(ロータコア10)の周方向(B1方向またはB2方向、図2参照)を意味する。また、「内径側」とは、ロータ100として完成した状態のロータ100(ロータコア10)の中心に向かう方向(C1方向、図2参照)を意味する。また、「外径側」とは、ロータ100として完成した状態のロータ100(ロータコア10)の外に向かう方向(C2方向、図2参照)を意味する。
In the present specification, the "rotational axis direction" means a direction (C direction, see FIG. 1) along the rotation axis of the rotor 100 (rotor core 10) in a completed state as the
図1に示すように、回転電機1は、ステータ2とロータ100とを備えている。
As shown in FIG. 1, the rotary
ステータ2は、ステータコア2aと、ステータコア2aに巻回される巻線2bとを備えている。
The stator 2 includes a
ロータ100は、ロータコア10を備えている。ロータコア10は、円環形状を有する。また、ロータコア10は、回転軸線回りに回転されるとともに、複数の電磁鋼板11が回転軸線の延びる方向である軸方向(Z方向)に積層されることにより形成されている。また、ロータコア10には、回転中心に貫通孔10aが設けられている。
The
また、ロータコア10の貫通孔10aには、ハブ部材20が取り付けられている。具体的には、ロータコア10のハブ部材20は、円環形状(円筒形状)を有する。ロータコア10の内側面10d(図3参照)と、ハブ部材20の外側面20a(図3参照)とは、当接している。また、円環形状のハブ部材20には、回転軸21が取り付けられている。また、ステータコア2aとロータコア10とは、互いに対向するように配置されている。なお、ハブ部材20は、特許請求の範囲の「回転伝達部材」の一例である。
Further, a
また、図3に示すように、ロータコア10には、孔部12が設けられている。孔部12には、永久磁石30が配置される(埋め込まれる)。孔部12は、円環形状のロータコア10の周方向に沿って複数(本実施形態では、16個、図2参照)、等角度間隔で設けられている。また、孔部12は、ロータコア10のZ1方向側の端面10b(図7参照)からZ2方向側の端面10cまで貫通して延びるように形成されている。また、ロータコア10の内側面10dは、ハブ部材20の外側面20aに当接している。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、永久磁石30は、複数設けられている。複数の永久磁石30は、周方向に沿って、等角度間隔で設けられている。具体的には、16個の永久磁石30が、22.5度の角度間隔で設けられている。また、永久磁石30は、回転軸線方向から見て、周方向に延びる略矩形形状を有する。また、永久磁石30は、外径側および内径側が、S極またはN極を構成している。また、1つの永久磁石30により、1つの極(磁極)が構成されている。
Further, a plurality of
また、図1に示すように、ロータコア10の回転軸線方向の端部には、エンドプレート40が設けられている。エンドプレート40は、円環形状を有する。また、エンドプレート40は、ロータコア10の回転軸線方向の一方端部側(端面10b)と他方端部側(端面10c)とにそれぞれ設けられている。また、図4に示すように、エンドプレート40の内側面40aは、ハブ部材20の外側面20aに当接している。また、図6に示すように、回転軸線方向から見て、エンドプレート40の内側面40aは、円形状を有する。
Further, as shown in FIG. 1, an
ここで、本実施形態では、ロータ100には、ハブ部材20と、ロータコア10と、エンドプレート40とが溶接された部分である複数の第1溶接部51が設けられている。そして、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、ロータコア10の周方向において、永久磁石30に対応する位置(孔部12に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置)で互いに離間するとともに、ロータコア10の永久磁石30が配置される複数の孔部12のうち、隣り合う孔部12の間に対応する位置(隣り合う孔部12の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置)に設けられている。言い換えると、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、ロータコア10の周方向において、永久磁石30の中央部に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置で互いに離間するとともに、ロータコア10に埋め込まれる複数の永久磁石30のうち、隣り合う永久磁石30(孔部12)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。なお、「隣り合う永久磁石30(孔部12)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置」とは、ロータコア10において、隣り合う永久磁石30の間の部分(後述する第2部分18)の内径側の位置を意味する。また、第1溶接部51の溶接深さd1(図8参照)は、周方向に沿って略一定である。
Here, in the present embodiment, the
また、図8に示すように、第1溶接部51は、エンドプレート40の内側面40aと、ロータコア10の内側面10dと、ハブ部材20の外側面20aとに跨るように設けられている。これにより、エンドプレート40とロータコア10とハブ部材20とが固定される。また、図4に示すように、第1溶接部51は、回転軸線方向から見て、エンドプレート40の内側面40aと、ロータコア10の内側面10dと、ハブ部材20の外側面20aとに沿うように、円弧形状を有する。また、回転軸線方向から見て、第1溶接部51は、回転軸線方向におけるロータ100の一方端部側(または他方端部側)において、周方向に沿って16個設けられている。つまり、第1溶接部51の数(16個)は、永久磁石30の数(16個)と同数である。
Further, as shown in FIG. 8, the first welded
また、図3および図4に示すように、回転軸線方向から見て、ロータコア10には、永久磁石30から発生する磁束の回り込みを抑制するための溝部13が設けられている。溝部13は、周方向に隣り合う永久磁石30の間に2つ設けられている。また、溝部13は、ロータコア10の外径側に設けられている。また、溝部13は、径方向の沿って延びるように設けられている。また、周方向において、永久磁石30の両側には、永久磁石30から発生する磁束の回り込みを抑制するための空隙14が設けられている。そして、第1溶接部51は、溝部13および空隙14の内径側に対応するロータコア10の部分に設けられている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
また、本実施形態では、図4に示すように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、周方向において、ロータコア10に埋め込まれる複数の孔部12(永久磁石30)のうち、隣り合う孔部12(永久磁石30)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に孔部12(永久磁石30)間に跨るように設けられている。具体的には、複数の第1溶接部51は、隣り合う永久磁石30の一方の一方端部側(B1方向側)から、隣り合う永久磁石30の他方の他方端部側(B2方向側)までの間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, when viewed from the rotation axis direction, the plurality of first welded
また、本実施形態では、図3に示すように、ロータ100には、ロータコア10の複数の電磁鋼板11の側面11a同士が溶接された部分である第2溶接部52が設けられている。また、回転軸線方向から見て、ロータコア10(電磁鋼板11)は、径方向内側に突出し、第2溶接部52が形成される凸部15(図5参照)と、凸部15の周方向に隣り合うように設けられる、径方向外側に窪む凹部16(図5参照)とを含む。凹部16は、周方向において、凸部15の両側に設けられている。そして、図4に示すように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、それぞれ、周方向において、凸部15および凹部16を挟むように、隣り合う孔部12(永久磁石30)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。ここで、凸部15は、複数(永久磁石30と同数の16個)設けられている。また、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、周方向において、隣り合う孔部12(永久磁石30)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置から凹部16の近傍まで延びるように設けられている。具体的には、1つの第1溶接部51は、一の凸部15のB2方向側に隣り合う凹部16aから、一の凸部15に周方向に隣り合う他の凸部15のB1方向側に隣り合う凹部16bまで渡るように設けられている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、本実施形態では、凹部16は、ロータコア10を冷却するための冷媒が流通する流路を構成している。そして、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、周方向において、流路を挟むように、隣り合う孔部12(永久磁石30)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。なお、流路を構成する凹部16は、回転軸線方向において、ロータコア10の一方端部側から他方端部側に渡って、ロータコア10を貫通するように設けられている。なお、凹部16は、凸部15に第2溶接部52が形成される際に、第2溶接部52の影響(溶接の熱、変形など)がロータコア10に及ぼされるのを抑制する機能を有する。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、図3に示すように、回転軸線方向から見て、第2溶接部52は、周方向において、孔部12(永久磁石30)の中央部に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。具体的には、第2溶接部52は、周方向における永久磁石30の中央部の内径側のロータコア10の部分に設けられている。そして、図7に示すように、第2溶接部52は、回転軸線方向において、ロータコア10の一方端部側から他方端部側までに渡って設けられている。なお、第2溶接部52は、ロータコア10にのみ設けられており、エンドプレート40には設けられていない。一方、第2溶接部52を、エンドプレート40とロータコア10とに跨るように設けることも可能である。また、第2溶接部52の溶接深さd2は、回転軸線方向に沿って、略一定である。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the second welded
また、本実施形態では、図8に示すように、複数の第1溶接部51は、回転軸線方向において、ロータコア10の一方端部側と他方端部側とに設けられている。上記のようにエンドプレート40は、回転軸線方向において、ロータコア10の両端に設けられている。そして、複数の第1溶接部51は、ロータコア10の両端に設けられているエンドプレート40のそれぞれを、ロータコア10およびハブ部材20に固定するように、ロータコア10の一方端部側と他方端部側とにそれぞれ設けられている。なお、第1溶接部51は、第2溶接部52と異なり、ロータコア10の一方端部側から他方端部側までに渡るようには設けられていない。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, a plurality of first welded
また、図2〜図4に示すように、複数の永久磁石30は、周方向に沿って等角度間隔で設けられている。具体的には16個の永久磁石30が22.5度の角度間隔で設けられている。そして、本実施形態では、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、周方向において、隣り合う孔部12(永久磁石30)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に等角度間隔で設けられている。すなわち、16個の第1溶接部51が、22.5度の角度間隔で設けられている。また、複数の第1溶接部51の周方向に沿った方向の長さは、互いに等しい。これにより、ロータコア10の偏心が抑制されるので、ロータコア10をバランスよく回転させることが可能になる。
Further, as shown in FIGS. 2 to 4, the plurality of
また、本実施形態では、図4に示すように、ロータコア10は、複数の永久磁石30の各々の外径側と、ロータコア10の外縁部との間の第1部分17と、周方向に隣り合う第1部分17の間に設けられる第2部分18とを含む。なお、第1部分17は、ブリッジ部と呼ばれる。そして、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部51は、周方向において、第1部分17の中央部に対応する位置には設けられずに、第2部分18に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。具体的には、第1溶接部51は、第2部分18の内径側に設けられている。ここで、第1部分17は、周方向に隣り合う第2部分18を接続する部分である。また、図3に示すように、回転軸線方向から見て、径方向における第1部分17の幅W1(厚み)は、比較的小さい。たとえば、径方向において、第1部分17の幅W1(厚み)は、永久磁石30の幅W2よりも小さい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
(ロータの製造方法)
次に、ロータ100の製造方法について説明する。
(Rotor manufacturing method)
Next, a method of manufacturing the
(積層工程)
まず、複数の電磁鋼板11が、回転軸線方向に積層される。これにより、貫通孔10aを有するロータコア10が形成される。
(Laminating process)
First, a plurality of
(電磁鋼板の溶接工程)
次に、図7に示すように、複数の電磁鋼板11の側面11a同士(内径側の側面11a同士)が回転軸線方向に沿って溶接されて、第2溶接部52が形成される。この場合の溶接工法としては、たとえば、高エネルギービーム溶接(レーザ、電子ビームなど)が用いられる。
(Welding process of electrical steel sheet)
Next, as shown in FIG. 7, the side surfaces 11a of the plurality of electromagnetic steel sheets 11 (side surfaces 11a on the inner diameter side) are welded along the direction of the rotation axis to form the second welded
(エンドプレート配置工程)
次に、ロータコア10(積層された複数の電磁鋼板11)の回転軸線方向の端部にエンドプレート40を配置する。
(End plate placement process)
Next, the
(ハブ部材の挿入工程)
次に、ロータコア10の貫通孔10aにハブ部材20が挿入される。
(Hub member insertion process)
Next, the
(ロータコア、エンドプレートおよびハブ部材の溶接工程)
その後、図8に示すように、ロータコア10の内側面10dと、エンドプレート40の内側面40aと、ハブ部材20の外側面20aとが、高エネルギービーム(レーザ、電子ビームなど)などにより周方向に沿って溶接される。これにより、第1溶接部51が形成される。その後、永久磁石30が、孔部12に挿入される。そして、ロータ100が完成する。
(Welding process of rotor core, end plate and hub member)
After that, as shown in FIG. 8, the
(溶接部の影響)
次に、図9〜図12を参照して、比較例によるロータ200と比較しながら、第1溶接部51を形成することによるロータコア10への影響について説明する。
(Effect of welded part)
Next, with reference to FIGS. 9 to 12, the influence of forming the first welded
図9に示すように、比較例によるロータ200では、第1溶接部251は、永久磁石230に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の部分(永久磁石230の内径側)に設けられている。ここで、図10に示すように、第1溶接部251が形成された場合、第1溶接部251の引っ張り応力(図10の矢印S参照)に起因して、エンドプレート240とロータコア210との間に隙間CLが生じる。また、比較例によるロータ200では、第1溶接部251が永久磁石230に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の部分に設けられているため、永久磁石230の外径側とロータコア210の外縁部との間の第1部分217(ブリッジ部)において、隙間CLが生じる。この場合、図9に示すように、第1部分217の幅W11(厚み)が比較的小さいため、磁気による振動により、第1部分217が破断してしまう場合がある。
As shown in FIG. 9, in the
一方、図4に示すように、本実施形態によるロータ100では、隣り合う永久磁石30(孔部12)の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の部分に第1溶接部51が設けられている。これにより、第1溶接部51の引っ張り応力に起因して、隣り合う永久磁石30の間(第2部分18)において、隙間CLが生じる。図3に示すように、回転軸線方向から見て、径方向における第2部分18の幅W3は、第1部分17(ブリッジ部)の幅W1よりも大きいので、磁気による振動が生じても第2部分18は破断しない。また、第1部分17には隙間CLが生じていないので、ロータ100の回転による振動が生じても第1部分17は破断しない。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the
図11は、実際のロータ100において、第1部分17(ブリッジ部)と第2部分18とにおける隙間CLの大きさを測定した結果を示している。図11に示すように、第1部分17(ブリッジ部)の隙間CLの大きさが略ゼロであり、第2部分18に隙間CLが生じていることが確認された。
FIG. 11 shows the result of measuring the size of the gap CL between the first portion 17 (bridge portion) and the
図12は、第1部分17が破断するか否かの耐久試験を行った結果を示している。この試験により、隙間CLの大きさが大きいほど、振動による破断が生じやすいことが確認された。そして、比較例によるロータ200では、隙間CLの最大値および平均値が、破断の上限値を超えていることが確認された。一方、本実施形態によるロータ100では、隙間CLの最大値、平均値および最小値のいずれもが、破断の上限値未満であることが確認された。これにより、複数の第1溶接部51を、隣り合う永久磁石30の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けることによって、第1部分17の破断を防止できることが確認された。
FIG. 12 shows the result of performing an endurance test as to whether or not the
(磁束の流れ説明)
次に、図3を参照して、永久磁石30から発生する磁束の流れについて説明する。
(Explanation of magnetic flux flow)
Next, the flow of the magnetic flux generated from the
図3に示すように、永久磁石30のN極から発生した磁束(図3の太線の矢印参照)は、隣り合う永久磁石30のS極に流れ込む。ここで、周方向において、永久磁石30の中央部の内径側のロータコア10の部分では、磁束の流れが比較的少ない。つまり、この部分は、磁路(磁束の経路)として使用されない。これにより、永久磁石30の中央部の内径側の部分に、第2溶接部52を設けた場合でも、磁束の流れ(磁路)に対する、第2溶接部52の影響(溶接歪によって生じる残留応力)が小さい。つまり、第2溶接部52が、磁束の流れの妨げとならない。なお、第1溶接部51が設けられる隣り合う永久磁石30の間に対応する部分(隣り合う永久磁石30の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の部分)は、磁路として使用される。一方、第1溶接部51のロータコア10に対する溶接深さd1は、比較的小さいので、磁束に対する第1溶接部51の影響は小さい。
As shown in FIG. 3, the magnetic flux generated from the north pole of the permanent magnet 30 (see the thick arrow in FIG. 3) flows into the south pole of the adjacent
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、ロータコア(10)の周方向において隣り合う孔部(12)の間の部分に対して、ステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられているとともに、孔部(12)に対してステータ(2)が配置される側とは径方向における反対側の位置で互いに離間している。これにより、複数の第1溶接部(51)は、孔部(12)に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置で互いに離間しているので、永久磁石(30)の外径側に対応するロータコア(10)の径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分において、エンドプレート(40)とロータコア(10)との間に隙間(CL)が生じるのを抑制することができる。その結果、磁気による振動に起因して、永久磁石(30)の外径側に対応するロータコア(10)の径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分が破断するのを防止することができる。また、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、互いに離間している孔部(12)に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置から、隣り合う孔部(12)の間の部分に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置までの間に設けられているので、第1溶接部(51)の各々の長さが比較的長くなり、ハブ部材(20)と、ロータコア(10)と、エンドプレート(40)との溶接強度を確保することができる。これにより、溶接強度を確保しながら、永久磁石(30)の外径側に対応するロータコア(10)の径方向の幅(厚み)が比較的小さい部分が破断するのを防止することができる。 In the present embodiment, as described above, the plurality of first welded portions (51) with respect to the portion between the adjacent hole portions (12) in the circumferential direction of the rotor core (10) when viewed from the rotation axis direction. , The side opposite to the side where the stator (2) is arranged is provided at a position opposite to the side where the stator (2) is arranged, and the side opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the hole (12). Are separated from each other at the position of. As a result, the plurality of first welded portions (51) are separated from each other at positions opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the hole portion (12) in the radial direction, so that the permanent magnets are permanent magnets. A gap (CL) is formed between the end plate (40) and the rotor core (10) in a portion where the radial width (thickness) of the rotor core (10) corresponding to the outer diameter side of (30) is relatively small. Can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the portion of the rotor core (10) having a relatively small radial width (thickness) corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet (30) from breaking due to the vibration caused by magnetism. .. Further, when viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions (51) are radially opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the holes (12) that are separated from each other. Since it is provided between the position and the position opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the portion between the adjacent holes (12), the first welded portion ( The length of each of the 51) becomes relatively long, and the welding strength between the hub member (20), the rotor core (10), and the end plate (40) can be ensured. As a result, it is possible to prevent the portion of the rotor core (10) having a relatively small radial width (thickness) corresponding to the outer diameter side of the permanent magnet (30) from breaking while ensuring the welding strength.
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、隣り合う孔部(12)の間の部分に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に孔部(12)間に跨るように設けられている。このように構成すれば、周方向における第1溶接部(51)の長さが比較的大きくなるので、ハブ部材(20)と、ロータコア(10)と、エンドプレート(40)との接合強度を高めることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the stators (2) are arranged in the plurality of first welded portions (51) with respect to the portions between the adjacent hole portions (12) when viewed from the direction of the rotation axis. It is provided so as to straddle between the holes (12) at a position opposite to the side to be welded in the radial direction. With this configuration, the length of the first welded portion (51) in the circumferential direction becomes relatively large, so that the joint strength between the hub member (20), the rotor core (10), and the end plate (40) can be increased. Can be enhanced.
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、周方向において、凸部(15)および凹部(16)を挟むように、隣り合う孔部(12)の間の部分に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。このように構成すれば、第1溶接部(51)が凸部(15)および凹部(16)により分離されるので、分離された部分の外径側で、ロータコア(10)の部分(ブリッジ部)に隙間(CL)が生じるのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the plurality of first welded portions (51) are adjacent to each other so as to sandwich the convex portion (15) and the concave portion (16) in the circumferential direction when viewed from the rotation axis direction. It is provided at a position opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the portion between the matching holes (12) in the radial direction. With this configuration, the first welded portion (51) is separated by the convex portion (15) and the concave portion (16), so that the portion (bridge portion) of the rotor core (10) is on the outer diameter side of the separated portion. ) Can be prevented from forming a gap (CL).
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、それぞれ、周方向において、隣り合う孔部(12)の間の部分に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置から凹部(16)の近傍まで延びるように設けられている。このように構成すれば、周方向における第1溶接部(51)の長さがより大きくなるので、ハブ部材(20)と、ロータコア(10)と、エンドプレート(40)との接合強度をより高めることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, when viewed from the rotation axis direction, the plurality of first welded portions (51) are respectively relative to the portions between the adjacent hole portions (12) in the circumferential direction. It is provided so as to extend from a position opposite to the side on which the stator (2) is arranged in the radial direction to the vicinity of the recess (16). With this configuration, the length of the first welded portion (51) in the circumferential direction becomes larger, so that the joint strength between the hub member (20), the rotor core (10), and the end plate (40) becomes higher. Can be enhanced.
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、周方向において、冷媒が流通する流路を挟むように、隣り合う孔部(12)の間の部分に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。このように構成すれば、第1溶接部(51)の影響(熱による変形など)が、流路に及ぶのを抑制することができるので、流路の変形を防止することができる。これにより、冷却のための冷媒をスムーズに流すことができる。 Further, in the present embodiment, as described above, when viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions (51) are adjacent to each other so as to sandwich the flow path through which the refrigerant flows in the circumferential direction. It is provided at a position opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the portion between 12) in the radial direction. With this configuration, it is possible to prevent the influence of the first welded portion (51) (deformation due to heat, etc.) from reaching the flow path, so that deformation of the flow path can be prevented. As a result, the cooling refrigerant can flow smoothly.
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、第2溶接部(52)は、周方向において、孔部(12)の中央部に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。このように構成すれば、孔部(12)の中央部に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置(永久磁石(30)の中央部の内径側)は、磁束の流れが比較的少ないので、第2溶接部(52)の影響(溶接歪によって生じる残留応力)が、磁束の流れに及ぶのを抑制することができる。これにより、磁束の流れが妨げられないので、回転電機(1)のトルクが低下するのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, in the second welded portion (52) when viewed from the rotation axis direction, the stator (2) is arranged with respect to the central portion of the hole portion (12) in the circumferential direction. It is provided at a position opposite to the side in the radial direction. With this configuration, the position opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the central portion of the hole portion (12) (the inner diameter side of the central portion of the permanent magnet (30)) is located. Since the flow of magnetic flux is relatively small, it is possible to suppress the influence of the second welded portion (52) (residual stress generated by welding strain) on the flow of magnetic flux. As a result, the flow of magnetic flux is not obstructed, so that it is possible to suppress a decrease in the torque of the rotary electric machine (1).
また、本実施形態では、上記のように、第1溶接部(51)は、回転軸線方向において、ロータコア(10)の一方端部側と他方端部側とに設けられている。このように構成すれば、第1溶接部(51)がロータコア(10)の一方端部側のみ(または、他方端部側のみ)に設けられる場合と比べて、エンドプレート(40)とハブ部材(20)との接合強度を高めることができる。また、第2溶接部(52)は、回転軸線方向において、ロータコア(10)の一方端部側から他方端部側までに渡って設けられている。このように構成すれば、積層された複数の電磁鋼板(11)を互いに固定することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the first welded portion (51) is provided on one end side and the other end side of the rotor core (10) in the direction of the rotation axis. With this configuration, the end plate (40) and the hub member are compared with the case where the first welded portion (51) is provided only on one end side (or only the other end side) of the rotor core (10). The bonding strength with (20) can be increased. Further, the second welded portion (52) is provided from one end side to the other end side of the rotor core (10) in the direction of the rotation axis. With this configuration, the plurality of laminated electromagnetic steel sheets (11) can be fixed to each other.
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、周方向において、隣り合う孔部(12)の間の部分に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に等角度間隔で設けられている。このように構成すれば、周方向において複数の第1溶接部(51)が偏って設けられる場合と異なり、ロータコア(10)をバランスよく回転させることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, when viewed from the rotation axis direction, the plurality of first welded portions (51) have a stator (as opposed to a portion between adjacent hole portions (12) in the circumferential direction. 2) are provided at equal angular intervals at positions opposite to the side on which 2) is arranged in the radial direction. With this configuration, the rotor core (10) can be rotated in a well-balanced manner, unlike the case where the plurality of first welded portions (51) are provided unevenly in the circumferential direction.
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、周方向において、第1部分(17)の中央部に対応する位置には設けられずに、第2部分(18)に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。このように構成すれば、ロータコア(10)の第1部分(17)とエンドプレート(40)との間に隙間(CL)が生じるのを、容易に抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the plurality of first welded portions (51) are provided at positions corresponding to the central portions of the first portion (17) in the circumferential direction when viewed from the rotation axis direction. Instead, it is provided at a position opposite to the side where the stator (2) is arranged with respect to the second portion (18) in the radial direction. With this configuration, it is possible to easily suppress the formation of a gap (CL) between the first portion (17) of the rotor core (10) and the end plate (40).
また、本実施形態では、上記のように、回転軸線方向から見て、複数の第1溶接部(51)は、ロータコア(10)の周方向において、永久磁石(30)の中央部に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置で互いに離間するとともに、複数の永久磁石(30)のうち、隣り合う永久磁石(30)の間の部分に対してステータ(2)が配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている。このように構成すれば、第1溶接部(51)の各々の長さが比較的長くなるので、ハブ部材(20)と、ロータコア(10)と、エンドプレート(40)との溶接強度を確保することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, when viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions (51) are provided with respect to the central portion of the permanent magnet (30) in the circumferential direction of the rotor core (10). The stator (2) is separated from each other at a position opposite to the side on which the stator (2) is arranged in the radial direction, and the stator (30) is located between the adjacent permanent magnets (30) among the plurality of permanent magnets (30). It is provided at a position opposite to the side on which 2) is arranged in the radial direction. With this configuration, the length of each of the first welded portions (51) becomes relatively long, so that the welding strength between the hub member (20), the rotor core (10), and the end plate (40) is ensured. can do.
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification example]
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
たとえば、上記実施形態では、第1溶接部51が隣り合う永久磁石30の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に永久磁石30間に跨るように設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1溶接部51が隣り合う永久磁石30の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置に部分的に(永久磁石30間に跨らないように)、設けられていてもよい。
For example, in the above embodiment, the first welded
また、上記実施形態では、回転軸線方向から見て、第1溶接部51が、周方向において、隣り合う永久磁石30の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置から凹部16の近傍まで延びるように設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1溶接部51が、凹部16の近傍まで延びずに、隣り合う永久磁石30の間の部分に対してステータ2が配置される側とは径方向において反対側の位置のみに設けられていてもよい。
Further, in the above embodiment, when viewed from the direction of the rotation axis, the first welded
また、上記実施形態では、ロータコア10の凹部16が、ロータコア10を冷却するための冷媒が流通する流路を構成している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータコア10の凹部16が流路として機能していなくてもよい。
Further, in the above embodiment, an example is shown in which the
また、上記実施形態では、永久磁石30(第1溶接部51)が16個設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石30(第1溶接部51)が、16個以外の個数設けられていてもよい。また、上記実施形態では、1つの永久磁石30により1つの極が形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、一対の永久磁石30をV字状に配置して、2つの永久磁石30により1つの極を構成してもよい。
Further, in the above embodiment, an example in which 16 permanent magnets 30 (first welded portion 51) are provided is shown, but the present invention is not limited to this. For example, a number other than 16 permanent magnets 30 (first welded portion 51) may be provided. Further, in the above embodiment, an example in which one pole is formed by one
また、上記実施形態では、ハブ部材20と、ロータコア10と、エンドプレート40とが溶接されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、エンドプレート40がハブ部材20のみに溶接されていてもよいし、エンドプレート40がロータコア10のみに溶接されていてもよい。
Further, in the above embodiment, an example in which the
10 ロータコア
10a 貫通孔
11 電磁鋼板
11a 側面
12 孔部
15 凸部
16、16a、16b 凹部
17 第1部分
18 第2部分
20 ハブ部材(回転伝達部材)
30 永久磁石
40 エンドプレート
51 第1溶接部
52 第2溶接部
100 ロータ
10
30
Claims (11)
前記ロータコアの前記貫通孔に取り付けられた回転伝達部材と、
前記ロータコアの回転軸線方向の端部に設けられるエンドプレートと、
前記エンドプレートと、前記回転伝達部材、および/または、前記ロータコアとが溶接された部分である複数の第1溶接部とを備え、
回転軸線方向から見て、前記複数の第1溶接部は、前記ロータコアの周方向において隣り合う前記孔部の間の部分に対して、ステータが配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられているとともに、前記孔部に対して前記複数の永久磁石の各々の外径側と前記ロータコアの外縁部との間の部分とは径方向における反対側の位置で互いに離間している、ロータ。 While being rotated around the rotation axis, a plurality of electrical steel sheets are laminated in the direction of the rotation axis, which is the direction in which the rotation axis extends, and has a through hole at the center of rotation and a plurality of holes in which permanent magnets are arranged. With the rotor core
With the rotation transmission member attached to the through hole of the rotor core,
An end plate provided at the end of the rotor core in the direction of the rotation axis,
A plurality of first welded portions, which are welded portions of the end plate, the rotation transmission member, and / or the rotor core, are provided.
When viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions are located at positions opposite to the side in which the stator is arranged in the radial direction with respect to the portion between the holes adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core. The portions between the outer diameter side of each of the plurality of permanent magnets and the outer edge portion of the rotor core are separated from each other at positions opposite to each other in the radial direction with respect to the hole portion. , Rotor.
回転軸線方向から見て、前記ロータコアは、径方向内側に突出し、前記第2溶接部が形成される凸部と、前記凸部の前記周方向に隣り合うように設けられる、径方向外側に窪む凹部とを含み、
回転軸線方向から見て、前記複数の第1溶接部は、前記周方向において、前記凸部および前記凹部を挟むように、隣り合う前記孔部の間の部分に対して前記ステータが配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている、請求項1または2に記載のロータ。 A second welded portion, which is a portion where the side surfaces of the plurality of electromagnetic steel plates of the rotor core are welded to each other, is further provided.
When viewed from the direction of the rotation axis, the rotor core protrudes inward in the radial direction, and a convex portion on which the second welded portion is formed and a concave portion on the outer side in the radial direction provided so as to be adjacent to the convex portion in the circumferential direction. Including recesses
When viewed from the direction of the rotation axis, in the plurality of first welded portions, the stator is arranged with respect to a portion between the adjacent holes so as to sandwich the convex portion and the concave portion in the circumferential direction. The rotor according to claim 1 or 2, which is provided at a position opposite to the side in the radial direction.
回転軸線方向から見て、前記複数の第1溶接部は、前記周方向において、前記流路を挟むように、隣り合う前記孔部の間の部分に対して前記ステータが配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている、請求項3または4に記載のロータ。 The recess constitutes a flow path through which a refrigerant for cooling the rotor core flows.
When viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions are on the side where the stator is arranged with respect to a portion between the adjacent holes so as to sandwich the flow path in the circumferential direction. The rotor according to claim 3 or 4, which is provided at a position opposite to each other in the radial direction.
前記複数の第1溶接部は、回転軸線方向において、前記ロータコアの一方端部側と他方端部側とに設けられ、
前記第2溶接部は、回転軸線方向において、前記ロータコアの一方端部側から他方端部側までに渡って設けられている、請求項3〜6のいずれか1項に記載のロータ。 The end plates are provided on one end side and the other end side in the rotation axis direction of the rotor core, respectively.
The plurality of first welded portions are provided on one end side and the other end side of the rotor core in the direction of the rotation axis.
The rotor according to any one of claims 3 to 6, wherein the second welded portion is provided from one end side to the other end side of the rotor core in the direction of the rotation axis.
回転軸線方向から見て、前記複数の第1溶接部は、前記周方向において、隣り合う前記孔部の間の部分に対して前記ステータが配置される側とは径方向において反対側の位置に等角度間隔で設けられている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のロータ。 The plurality of holes are provided at equal angular intervals along the circumferential direction.
When viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions are located at positions in the circumferential direction opposite to the side in which the stator is arranged with respect to the portion between the adjacent holes. The rotor according to any one of claims 1 to 7, which is provided at equal angular intervals.
回転軸線方向から見て、前記複数の第1溶接部は、前記周方向において、前記第1部分の中央部に対応する位置には設けられずに、前記第2部分に対して前記ステータが配置される側とは径方向において反対側の位置に設けられている、請求項1〜8のいずれか1項に記載のロータ。 The rotor core includes a first portion between the outer diameter side of each of the plurality of permanent magnets and an outer edge portion of the rotor core, and a second portion provided between the first portions adjacent to each other in the circumferential direction. Including
When viewed from the direction of the rotation axis, the plurality of first welded portions are not provided at positions corresponding to the central portion of the first portion in the circumferential direction, and the stator is arranged with respect to the second portion. The rotor according to any one of claims 1 to 8, which is provided at a position opposite to the side to be welded.
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