JP7378496B2 - 回転電機のロータおよび回転電機のロータの製造方法 - Google Patents
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Description
磁性材料の円環形状の板材が軸方向に積層されたロータコアと、
ロータコアの内周面に圧入された圧入部の外径が均一のシャフトと、を備え、
内周面は、シャフトを押圧している軸方向の区間である第一圧入部と、第一圧入部に隣接する軸方向の区間であって、第一圧入部よりも大きい圧力でシャフトを押圧している第二圧入部とを有し、
第一圧入部から第二圧入部へ向かう方向を軸方向第一側として、第一圧入部の板材は、径方向外側の端部よりも、径方向内側の端部が軸方向第一側に変位して軸方向第一側に傾斜し、第二圧入部の板材は、径方向外側の端部よりも、径方向内側の端部が軸方向第一側に変位して軸方向第一側に傾斜し、第二圧入部の変位量および傾斜量は、第一圧入部の変位量および傾斜量よりも大きく、第一圧入部の板材と第二圧入部の板材が外周縁部で互いに密着する応力を生じていることを特徴とした回転電機のロータであって、
ロータコアの板材は一面に形成された凹部と、他面に形成された凸部を有し、互いに隣接する板材の凹部と凸部が嵌合して固定され、
内周面は、第二圧入部とは反対側の、第一圧入部に隣接する軸方向の区間であって、シャフトの外径よりも大きい内径の非圧入部を有し、シャフトに接する第一圧入部の板材の変形によって非圧入部の板材が凹部と凸部の嵌合する部分を支点として外周縁部が互いに押し付けられて閉じ側の応力が作用し、第一圧入部の板材の変位量よりも大きい第二圧入部の板材の変位量によって第一圧入部の板材と第二圧入部の板材が凹部と凸部の嵌合する部分を支点として外周縁部が互いに押し付けられて閉じ側の応力が作用しているものである。
以下、本願の実施の形態1に係る回転電機装置のロータ1について、図面を参照して説明する。図1は、実施の形態1に係る回転電機装置のロータ1を示す断面図であって、ロータ1の軸に沿った平面で切断した断面を示す。図2は、実施の形態1に係る回転電機装置のロータコア2へシャフト4を圧入する方向を示す断面図である。図3は、実施の形態1に係る回転電機装置のロータコア2の第一圧入部12と第二圧入部10の板材3の変形を示す断面図である。
図1、において、ロータ1は図示しないステータの内側に、図示しない軸受によって回転自在に支持されており、インナーロータ型の回転電機を構成している。ロータコア2は電磁鋼板の円環形状の板材3を積層して構成されており、回転電機の回転軸であるシャフト4に圧入によって固定されている。ロータコア2には複数の永久磁石が設けられており、永久磁石埋め込み型いわゆるIPM(Interior Permanent Magnet)方式のロータを構成している。
板材3は板厚0.5mmの電磁鋼板で構成されているが、板厚はこれに限るものではない。板材3の中心孔9にシャフト4を圧入すると、板材3には圧入方向に応力が発生して、シャフト4に垂直な面に対して、軸方向第一側X1に変位量を生じる。すなわち、圧入方向に、板材3のシャフト付近が凸となるように、板材3が皿ばね状に変形する応力が発生する。この変形について、図3で説明している。板材3とシャフト4の接触点では、軸方向第一側X1に歪を生じた板材3の、戻ろうとする力によって、軸方向第二側X2の方向の成分と、径方向内側への成分を有する力がシャフト4を押圧する。
実施の形態1で開示された、回転電機のロータ1の製造方法について説明する。
(1)シャフト4の外径よりも小さい内径を有する磁性材料の円環形状の第一の板材を積層して第一圧入部12を形成するステップ
(2)第一の板材よりも小さい内径を有する磁性材料の円環形状の第二の板材を積層して第二圧入部10を形成するステップと
(3)第一圧入部12を有する積層された第一の板材と、第二圧入部10を有する積層された第二の板材を積層してロータコア2を形成するステップと、
(4)第一圧入部12の側から第一圧入部12と第二圧入部10へシャフト4を圧入するステップと、を有する製造方法にて、実施の形態1に係る、回転電機のロータ1を製造することができる。
以下、本願の実施の形態2に係る回転電機装置のロータ1について、図面を参照して説明する。図4は、実施の形態2に係る回転電機装置のロータ1を示す断面図である。図5は、実施の形態2に係る回転電機装置のロータコア2のシャフト4の圧入方向を示す断面図である。図6は、実施の形態2に係る回転電機装置のロータコア2の第一圧入部12と第二圧入部10の板材3の変形を示す断面図である。図7は、実施の形態2に係る回転電機装置のロータコア2の第一圧入部12と非圧入部11の板材3の変形を示す断面図である。
以下、本願の実施の形態3に係る回転電機装置のロータ1について、図面を参照して説明する。図8は、実施の形態3に係る回転電機装置のロータ1を示す断面図である。図9は、実施の形態3に係る回転電機装置のロータコア2のシャフト4の圧入方向を示す断面図である。図10は、実施の形態3に係る回転電機装置のロータ1の磁石が挿入された部分を示す、断面図である。図11は、実施の形態3に係る回転電機装置のロータコア2の第一圧入部12と第二圧入部10の板材3の変形を示す断面図である。図12は、実施の形態3に係る回転電機装置のロータコア2の第一圧入部12と非圧入部11の板材3の変形を示す断面図である。
Claims (4)
- 磁性材料の円環形状の板材が軸方向に積層されたロータコアと、
前記ロータコアの内周面に圧入された圧入部の外径が均一のシャフトと、を備え、
前記内周面は、前記シャフトを押圧している軸方向の区間である第一圧入部と、前記第一圧入部に隣接する軸方向の区間であって、前記第一圧入部よりも大きい圧力で前記シャフトを押圧している第二圧入部とを有し、
前記第一圧入部から前記第二圧入部へ向かう方向を軸方向第一側として、前記第一圧入部の前記板材は、径方向外側の端部よりも、径方向内側の端部が前記軸方向第一側に変位して前記軸方向第一側に傾斜し、前記第二圧入部の前記板材は、径方向外側の端部よりも、径方向内側の端部が前記軸方向第一側に変位して前記軸方向第一側に傾斜し、前記第二圧入部の変位量および傾斜量は、前記第一圧入部の変位量および傾斜量よりも大きく、前記第一圧入部の前記板材と前記第二圧入部の前記板材が外周縁部で互いに密着する応力を生じていることを特徴とした回転電機のロータであって、
前記ロータコアの前記板材は一面に形成された凹部と、他面に形成された凸部を有し、互いに隣接する前記板材の前記凹部と前記凸部が嵌合して固定され、
前記内周面は、前記第二圧入部とは反対側の、前記第一圧入部に隣接する軸方向の区間であって、前記シャフトの外径よりも大きい内径の非圧入部を有し、前記シャフトに接する前記第一圧入部の前記板材の変形によって前記非圧入部の前記板材が前記凹部と前記凸部の嵌合する部分を支点として外周縁部が互いに押し付けられて閉じ側の応力が作用し、前記第一圧入部の前記板材の変位量よりも大きい前記第二圧入部の前記板材の変位量によって前記第一圧入部の前記板材と前記第二圧入部の前記板材が前記凹部と前記凸部の嵌合する部分を支点として外周縁部が互いに押し付けられて閉じ側の応力が作用している回転電機のロータ。 - 前記ロータコアに前記シャフトに平行に空隙が設けられ、前記空隙に永久磁石が挿入された、請求項1に記載の回転電機のロータ。
- 前記ロータコアに前記シャフトに平行に空隙が設けられ、前記空隙に永久磁石が挿入され、前記永久磁石の一方の端部は、前記ロータコアの半径方向に前記非圧入部が存在する領域に設けられた、請求項1に記載の回転電機のロータ。
- 前記ロータコアに前記シャフトに平行に空隙が設けられ、前記空隙に永久磁石が挿入され、前記板材の前記凹部と前記凸部が、前記永久磁石より径方向内側に設けられた、請求項1または3に記載の回転電機のロータ。
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