JPWO2014208582A1 - 回転電機用同期ロータと回転電機用同期ロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

ロータコアの耐遠心強度を確保することで、永久磁石の耐久信頼性を向上することができる回転電機用同期ロータと回転電機用同期ロータの製造方法を提供すること。複数の円弧状のコアプレート(２ａ)の積層により形成した円筒状のロータコア(２)に永久磁石(３)を埋め込んだ回転電機用同期ロータ(１)において、コアプレート(２ａ)は、プレート外周側に開穴した永久磁石(３)を挿入するための磁石穴(３ａ)と、プレート内周端に形成した溶接部(５)と、磁石穴(３ａ)と溶接部(５)との径方向の間の位置に開穴した貫通穴(６)と、を有し、ロータコア(２)の内周面(２ＩＰ)に、ロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート(２ａ)間の溶接部(５)により連続して形成される直線状の連続溶接部(１０)を溶接接合した溶接ビード(１１)を形成し、磁石穴(３ａ)とロータコア(２)の中心点(Ｏ)とを径方向に結ぶ径方向軸線(ＣＬ)上に、溶接ビード(１１)及び貫通穴(６)を配置した。

Description

本発明は、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、このロータコアに埋め込む永久磁石と、を有する回転電機用同期ロータに関する。

回転電機の同期ロータとしては、複数の分割コアプレートをリング状に配置しながら積層して成形されるロータコアと、このロータコアに嵌挿されるシャフトと、その分割コアプレートに形成された磁石挿入孔に挿入された磁石と、を備えている。そして、従来、同期ロータとしては、分割コアプレートの内周側には複数の凸部が設けられ、ロータコアは、該ロータコアの軸方向に沿ってその凸部の側端部が交互に凹凸して積層され、そのロータコアにロータシャフトが嵌合されている。すなわち、かしめ構造により、分割コアプレート間が結合されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2009−060738号公報

しかしながら、従来の回転電機用同期ロータにあっては、ロータコアの耐遠心強度、すなわちコア円環剛性を、主にロータコアの周方向における磁石（と接着剤等）のせん断強度で保持する構成となっている。このため、磁石の保持強度が十分に確保されず、耐久信頼性が低下する、という問題が生じていた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータコアの耐遠心強度を確保することで、永久磁石の耐久信頼性を向上することができる回転電機用同期ロータと回転電機用同期ロータの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の回転電機用同期ロータは、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込む永久磁石と、を有している。
この回転電機用同期ロータにおいて、前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した前記永久磁石を挿入するための磁石穴と、プレート内周端に形成した溶接部と、前記磁石穴と前記溶接部との径方向の間の位置に開穴した貫通穴と、を有する。
前記ロータコアの内周面に、ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続して形成される直線状の連続溶接部を溶接接合した溶接接合部を形成する。
前記磁石穴と前記ロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、前記溶接接合部及び前記貫通穴を配置した。

よって、磁石穴とロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、溶接接合部及び貫通穴を配置して回転電機用同期ロータが構成されている。
すなわち、回転電機用同期ロータにおいて、磁石穴に永久磁石を挿入することに加え、連続溶接部が溶接により接合される。このとき、貫通穴を有することで、溶接部で発生する熱の拡散（伝導）を小さくし、コアプレートの磁石穴及び外径部の熱歪変形を抑制することができるため、コアプレート間を溶接接合しても、径寸法精度や真円度、磁石穴形状精度が良好な同期ロータ組立体を形成することができる。また、コアプレート間は溶接接合により同期ロータ組立体単品で耐遠心強度を確保することができるため、永久磁石への荷重入力による破損等が防止される。
この結果、ロータコアの耐遠心強度を確保することで、永久磁石の耐久信頼性を向上することができる。

実施例１の回転電機用同期ロータの分解斜視図である。 実施例１のロータコアを形成する円弧状のコアプレートの概略平面図である。 実施例１の溶接部の概略拡大平面図である。 実施例１の複数の円弧上のコアプレートを環状に配置した組み立て構成図である。 実施例１の複数の円弧上のコアプレートを積層してロータコアを組み立てる構成図である。 実施例１の連続溶接部を形成したロータ溶接接合工程図である。 実施例１の磁石穴に永久磁石を挿入する工程図である。 実施例２の溶接部の概略拡大平面図である。 実施例３の溶接部の概略拡大平面図である。

以下、本発明の回転電機用同期ロータを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の回転電機用同期ロータの分解斜視図であって、以下、図１に基づき全体構成を説明する。

実施例１の回転電機用同期ロータ１は、ステータと共にモータを構成するものであり、例えば電気自動車やハイブリッド車両の走行駆動源として適用されるものである。

前記回転電機用同期ロータ１は、円筒状のロータコア２と、ロータコア２に埋め込む永久磁石３と、ロータコア２に嵌合するロータシャフト４と、を有している。

前記ロータコア２は、複数の円弧状のコアプレート２ａ（図２及び図３参照）を環状に配置すると共に、環状に配置した該コアプレート２ａを積層することにより、内側に空間を持つ円筒状に形成されている。

前記円弧状のコアプレート２ａは、電磁鋼板からなり、図２に示すように、円弧の角度θ１が１２０°となっていて、磁石穴３ａと、溶接部５と、貫通穴６と、を有している。このコアプレート２ａには、図２に示すように、磁石穴３ａ、溶接部５及び貫通穴６のそれぞれが、等間隔に４つずつ形成されている。

前記磁石穴３ａは、図２に示すように、プレート外周側に開穴した永久磁石３を挿入するための穴となっている。この磁石穴３ａの形状は、周方向に広がった矩形形状に形成されている。

前記溶接部５は、図３に示すように、プレート内周端に形成されている。この溶接部５は、凹面５ａと、凸部５ｂと、を有している。
前記凹面５ａは、コアプレート２ａの内周面２ＩＰから外径方向に凹んで形成されている。凹面５ａの形状は、実線と破線にて示したように曲面形状に形成されている。
前記凸部５ｂは、凹面５ａの一部に、凹面５ａからコアプレート２ａの内周面２ＩＰまでの範囲にて突出するように形成されている。凸部５ｂの形状は、三角形状に形成されている。

前記貫通穴６は、図３に示すように、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に開穴されている。この貫通穴６の形状は、円形状に形成されている。

図２に示すように、コアプレート２ａの中心点Ｏと、磁石穴３ａの周方向の中心位置とを径方向に結ぶ径方向軸線ＣＬの同一軸線上に、溶接部５及び貫通穴６を配置している。すなわち、磁石穴３ａ、溶接部５及び貫通穴６のそれぞれの周方向の中心位置を、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置している。同様に、凹面５ａ及び凸部５ｂのそれぞれの周方向の中心位置も、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置している。
ここで、コアプレート２ａの中心点Ｏは、複数の円弧状のコアプレート２ａを環状に配置したときの中心点と同一となる。すなわち、この環状に配置した該コアプレート２ａを積層することによりロータコア２が形成されるので、コアプレート２ａの中心点Ｏは、ロータコア２の中心点と同一となる。なお、コアプレート２ａの内周面２ＩＰ及びロータコア２の内周面２ＩＰも同様の理由により同一となる。

このような円弧状のコアプレート２ａを複数積層して、円筒状のロータコア２が形成されている。
この形成されたロータコア２の内周面２ＩＰに、ロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の溶接部５により連続する直線状の連続溶接部１０が形成される。

この連続溶接部１０を、溶接接合することにより、溶接ビード１１（溶接接合部）が形成される。
この溶接接合は、母材、すなわち、連続溶接部１０における溶接部５の凸部５ｂを溶融することにより行ってもよいし、その凸部５ｂと溶接ワイヤを溶融することにより行ってもよい。この溶接ワイヤの溶融量は、溶接部５の凹面５ａ内、すなわち、凹面５ａからコアプレート２ａの内周面２ＩＰまでの範囲に収まる程度の量となっている。

前記ロータシャフト４は、内側に空間を持つ円筒状に形成されている。この内側の空間には、不図示の回転軸などが挿入される。このロータシャフト４は、ロータコア２に対して圧入されることにより、ロータコア２にロータシャフト４が嵌合される。

次に、作用を説明する。
実施例１の回転電機用同期ロータ１における作用を、「回転電機用同期ロータの製造作用」、「回転電機用同期ロータの特徴的作用」に分けて説明する。

［回転電機用同期ロータの製造作用］
図２、図４〜図７に基づき、本発明の回転電機用同期ロータの製造作用を説明する。
複数の円弧状のコアプレート２ａを積層することにより形成した円筒状のロータコア２と、ロータコア２に埋め込む永久磁石３と、を有する同期ロータ１を備えた回転電機用同期ロータ１の製造方法は、コアプレート成形工程と、ロータコア組み立て工程と、ロータ溶接接合工程と、永久磁石挿入工程と、を有している。以下、各工程について説明する。

（コアプレート成形工程）
前記コアプレート成形工程では、図２に示すように、円弧状のコアプレート２ａに、プレート外周側に開穴された永久磁石３を挿入するための磁石穴３ａと、プレート内周端に形成された溶接部５と、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に開穴された貫通穴６と、が成形される。

（ロータコア組み立て工程）
前記ロータコア組み立て工程では、図４に示すように、複数の円弧状のコアプレート２ａを、環状に配置される。すなわち、図２に示すように、円弧の角度θ１が１２０°のコアプレート２ａを３枚ほど使用して、環状に配置される。なお、図５において、この環状に配置されたコアプレート２ａを第１層とする。
この環状に配置したコアプレート２ａを積層して円筒状のロータコア２が組み立てられる。すなわち、図５に示すように、第１層コアプレート２ａの上に、第１層コアプレート２ａに対し右回りに角度θ２を３０°ずらして、第２層コアプレート２ｂが積層される。
続いて、図５に示すように、第２層コアプレート２ｂの上に、第２層コアプレート２ｂに対し右回りに３０°ずらして、第３層コアプレート２ｃが積層される。
このように、前の層に対し右回りに３０°ずらして、つまり、前の層のコアプレート２ａ間の継ぎ目をまたぐように、次の層が積層されていくことにより、円筒状のロータコア２が組み立てられる。この円筒状のロータコア２を組み立てるのに、例えば、コアプレート２ａを５４枚ほど用いて、１８層ほど積層される。

（ロータ溶接接合工程）
前記ロータ溶接接合工程では、ロータコア２のロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の磁石穴３ａが、ロータ軸Ａｘ方向に連通するように位置合わせが行われる。すなわち、連通している磁石穴３ａに永久磁石３を挿入することができるように、位置合わせが行われる（図６参照）。なお、この位置合わせは、治具を用いて行われる。
この位置合わせが行われたロータコア２の内周面２ＩＰに、図６に示すように、ロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の溶接部５により連続する直線状の連続溶接部１０が形成される。
次に、磁石穴３ａの周方向の中心位置とロータコア２の中心点（コアプレート２ａの中心点）Ｏとを径方向に結ぶ径方向軸線ＣＬの同一軸線上に、連続溶接部１０及び貫通穴６が配置された状態にて、連続溶接部１０が溶接接合される。これにより、図７に示すように、溶接ビード１１が形成される。

（永久磁石挿入工程）
前記永久磁石挿入工程では、位置合わせが行われ、溶接接合された後、図７に示すように、その連通している磁石穴３ａに永久磁石３が挿入されていく。
このように製造されたロータコア２に対して、ロータシャフト４が圧入されることにより、ロータコア２にロータシャフト４が嵌合される。

以上の工程を経過し、磁石穴３ａに永久磁石３を挿入することに加え、複数のコアプレート２ａ間の溶接部５を溶接接合することにより、回転電機用同期ロータ１を製造することができる。

例えば、磁石を挿入する磁石挿入孔が形成され、内周側に複数の凸部が設けられた複数の分割コアプレートをリング状に配置しながら積層して成形されるロータコアを形成し、その磁石挿入孔に磁石を挿入し、そのロータコアにロータシャフトが嵌合された、すなわち、かしめ構造により、分割コアプレート間が結合された同期ロータを比較例とする。この比較例の同期ロータによれば、ロータコアの耐遠心強度は、主にロータコアの周方向における磁石（と接着剤等）のせん断強度で保持する構成となっている。

しかし、磁石のせん断強度のみでは、磁石の保持強度が十分に確保されず、耐久信頼性が低下する。また、一般的に、ロータコアの耐遠心強度を向上させるためには、積層した複数の分割コアプレートを溶接するが、これでは、溶接にて発生する熱により、分割コアプレートが熱歪変形する。このため、設計通りのロータコアが形成されないばかりか、ロータコアにロータシャフトを嵌合することができない。

このように、磁石の保持強度が十分に確保されず、耐久信頼性が低下するという課題があった。また、耐久信頼性の低下とともに、部品精度(ロータコア積層精度)の低下による組立性及び歩留りも悪化するという課題もあった。

これに対し、実施例１では、凸部５ｂを集中的に溶接することができるので、溶接時の入熱量を最小限としながら、溶接ビード１１の溶け込み幅及び深さを一定（安定）且つ容易に調整することができ、ロータコア２の接合強度を高めることができる。加えて、コアプレート２ａ間は溶接接合により同期ロータ１組立体単品で耐遠心強度を確保することができるため、永久磁石３への荷重入力による破損等が防止される。
この結果、ロータコア２の耐遠心強度を確保することで、永久磁石３の耐久信頼性を向上することができる。

しかも、連続溶接部１０にて発生する熱は、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に開穴されている貫通穴６により、磁石穴３ａ及びロータコア２の外径部への熱の拡散（伝導）が抑えられ、磁石穴３ａ及びロータコア２の外径部の熱歪変形を抑制することができる。

この結果、複数のコアプレート２ａ間を溶接しても、径寸法精度、真円度及び磁石穴３ａ形状精度が良好な同期ロータ１組立体を形成することができる。

加えて、溶接ビード１１は、溶接部５の凹面５ａ内に収まるので、ロータコア２に合わせてロータシャフト４を加工する手間が不要となる。すなわち、ロータシャフト４面は、図１に示すように、単純な円筒形状で良い。

［回転電機用同期ロータの特徴的作用］
実施例１では、円弧状のコアプレート２ａに、磁石穴３ａと、溶接部５と、貫通穴６と、を有し、ロータコア２の内周面２ＩＰに、直線状の連続溶接部１０を溶接接合した溶接ビード１１を形成し、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に溶接ビード１１及び貫通穴６が配置した構成を採用した。

すなわち、回転電機用同期ロータ１において、磁石穴３ａに永久磁石３を挿入することに加え、連続溶接部１０が溶接により接合される。このとき、貫通穴６を有することで、溶接部５で発生する熱の拡散（伝導）を小さくし、コアプレート２ａの磁石穴３ａ及び外径部の熱歪変形を抑制することができるため、コアプレート２ａ間を溶接接合しても、径寸法精度や真円度、磁石穴形状精度が良好な同期ロータ１組立体を形成することができる。また、コアプレート２ａ間は溶接接合により同期ロータ１組立体単品で耐遠心強度を確保することができるため、永久磁石３への荷重入力による破損等が防止される。

この結果、ロータコア２の耐遠心強度を確保することで、永久磁石の耐久信頼性を向上することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の回転電機用同期ロータ１及び回転電機用同期ロータ１の製造方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 複数の円弧状のコアプレート２ａを積層することにより形成した円筒状のロータコア２と、前記ロータコア２に埋め込む永久磁石３と、を有する回転電機用同期ロータ１において、
前記円弧状のコアプレート２ａは、プレート外周側に開穴した前記永久磁石３を挿入するための磁石穴３ａと、プレート内周端に形成した溶接部５と、前記磁石穴３ａと前記溶接部５との径方向の間の位置に開穴した貫通穴６と、を有し、
前記ロータコア２の内周面２ＩＰに、ロータ軸Ａｘ方向に積層した前記複数のコアプレート２ａ間の前記溶接部５により連続して形成される直線状の連続溶接部１０を溶接接合した溶接接合部（溶接ビード１１）を形成し、
前記磁石穴３ａと前記ロータコア２の中心点Ｏとを径方向に結ぶ径方向軸線ＣＬの同一軸線上に、前記溶接接合部（溶接ビード１１）及び前記貫通穴６を配置した。
このため、ロータコア２の耐遠心強度を確保することで、永久磁石の耐久信頼性を向上することができる。

(2) 前記溶接部５は、前記コアプレート２ａの内周面２ＩＰから外径方向に凹んで形成された凹面５ａと、前記凹面５ａの一部に、前記凹面５ａから前記コアプレート２ａの内周面２ＩＰまでの範囲にて突出する凸部５ｂと、により形成した。
このため、複数のコアプレート２ａ間を溶接しても、径寸法精度、真円度及び磁石穴形状精度が良好なロータコア２を形成することができるので、同期ロータ１組立体を形成することができる。

(3) 複数の円弧状のコアプレート２ａを積層することにより形成した円筒状のロータコア２と、前記ロータコア２に埋め込む永久磁石３と、を有する回転電機用同期ロータ１の製造方法において、
前記円弧状のコアプレート２ａに、プレート外周側に開穴した前記永久磁石３を挿入するための磁石穴３ａと、プレート内周端に形成した溶接部５と、前記磁石穴３ａと前記溶接部５との径方向の間の位置に開穴した貫通穴６と、を成形するコアプレート成形工程と、
前記複数の円弧状のコアプレート２ａを、環状に配置すると共に、環状に配置した前記コアプレート２ａを積層して前記円筒状のロータコア２を組み立てるロータコア組み立て工程と、
前記ロータコア２のロータ軸Ａｘ方向に積層した前記複数のコアプレート２ａ間の前記磁石穴３ａが、ロータ軸Ａｘ方向に連通するように位置合わせを行い、該位置合わせを行った前記ロータコア２の内周面２ＩＰに、前記ロータ軸Ａｘ方向に積層した前記複数のコアプレート２ａ間の前記溶接部５により連続する直線状の連続溶接部１０を形成し、前記磁石穴３ａと前記ロータコア２の中心点Ｏとを径方向に結ぶ径方向軸線ＣＬの同一軸線上に、前記連続溶接部１０及び前記貫通穴６を配置した状態にて、前記連続溶接部１０を溶接接合するロータ溶接接合工程と、
を有する。
このため、ロータコア２の耐遠心強度を確保することで、永久磁石３の耐久信頼性を向上することができる。加えて、複数のコアプレート２ａ間を溶接しても、径寸法精度、真円度及び磁石穴３ａ形状精度が良好な同期ロータ１組立体を形成することができる。この２つのことを達成することができる回転電機用同期ロータ１の製造方法を提供することができる。

実施例２は、溶接部５の凸部５ｂ及び貫通穴６の変形例である。
図８に基づき実施例２の要部構成を以下に説明する。

溶接部５の凸部５ｂの形状は、図８に示すように、矩形形状に形成されている。

貫通穴６は、図８に示すように、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に開穴されている。その穴は、直列に２つ形成されている。この２つの貫通穴６の形状は、共に円形状に形成されている。また、この２つの貫通穴６の穴径は、実施例１の貫通穴６の穴径よりも小さくなっている。

凸部５ｂ及び２つの貫通穴６のそれぞれの周方向の中心位置を、図８に示すように、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置している。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、実施例２の回転電機用同期ロータ１における「貫通穴の作用」について、図８に基づいて説明する。

連続溶接部１０を溶接接合した場合に発生する熱は、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に開穴されている２つの貫通穴６により、貫通穴６が１つの場合（実施例１）よりも、磁石穴３ａ及びロータコア２の外径部への熱の拡散（伝導）が抑えられ、磁石穴３ａ及びロータコア２の外径部の熱歪変形を抑制することができる。

この結果、複数のコアプレート２ａ間を溶接しても、実施例１よりも、径寸法精度、真円度及び磁石穴３ａ形状精度が良好な同期ロータ１組立体を形成することができる。

加えて、貫通穴６を２つにすることで、貫通穴６が1つの場合よりもその穴径を小さくすることができるため、磁束経路の確保性が高まる。これにより、実施例１よりも磁気回路形成時の影響を小さくすることができる。
なお、実施例１及び実施例２の貫通穴の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の回転電機用同期ロータ１にあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(4) 前記貫通穴６を２つ（複数）開穴し、前記複数の貫通穴６のうち少なくとも１つの貫通穴６の周方向の中心位置を、前記径方向軸線ＣＬに一致させて配置した。
このため、複数のコアプレート２ａ間を溶接しても、実施例１よりも、径寸法精度、真円度及び磁石穴３ａ形状精度が良好な同期ロータ１組立体を形成することができる。加えて、実施例１よりも磁束経路の確保性が高まることにより、実施例１よりも磁気回路形成時の影響を小さくすることができる。

実施例３は、溶接部５の凹面５ａ及び貫通穴６の変形例である。
図９に基づき実施例３の要部構成を以下に説明する。

溶接部５の凹面５ａは、図９に示すように、実線と破線にて示したように平面の形状となっている。

貫通穴６は、図９に示すように、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に開穴されている。その穴は、溶接部５を覆うように３つ形成されている。この３つの貫通穴６の形状は、共に円形状に形成されている。また、この３つの貫通穴６の穴径は、実施例１の貫通穴６の穴径よりも小さくなっている。

凸部５ｂ及び３つの貫通穴６のうち中央の貫通穴６ａのそれぞれの周方向の中心位置は、図９に示すように、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置している。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、実施例３の回転電機用同期ロータ１における「貫通穴の作用」について、図９に基づいて説明する。

連続溶接部１０を溶接接合した場合に発生する熱は、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に３つの貫通穴６が開穴され、しかもその３つの貫通穴６は溶接部５を覆うように開穴されていることにより、貫通穴６が２つの場合（実施例２）よりも、磁石穴３ａ及びロータコア２の外径部への熱の拡散（伝導）が抑えられ、磁石穴３ａ及びロータコア２の外径部の熱歪変形を抑制することができる。

この結果、複数のコアプレート２ａ間を溶接しても、実施例２よりも、径寸法精度、真円度及び磁石穴３ａ形状精度が良好な同期ロータ１組立体を形成することができる。

加えて、貫通穴６を３つにすることで、貫通穴６が1つの場合よりもその穴径を小さくすることができるため、磁束経路の確保性が高まる。これにより、実施例１よりも磁気回路形成時の影響を小さくすることができる。
なお、実施例１及び実施例３の貫通穴の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の回転電機用同期ロータ１にあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(5) 前記貫通穴６を３つ（複数）開穴し、前記複数の貫通穴６のうち少なくとも１つの貫通穴６の周方向の中心位置を、前記径方向軸線ＣＬに一致させて配置した。
このため、複数のコアプレート２ａ間を溶接しても、実施例２よりも、径寸法精度、真円度及び磁石穴３ａ形状精度が良好な同期ロータ１組立体を形成することができる。加えて、実施例１よりも磁束経路の確保性が高まることにより、実施例１よりも磁気回路形成時の影響を小さくすることができる。

以上、本発明の回転電機用同期ロータと回転電機用同期ロータの製造方法を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１〜３では、１枚のコアプレート２ａの構成に、磁石穴３ａ、溶接部５及び貫通穴６のそれぞれを、等間隔に４つずつ形成した。しかしながら、１枚のコアプレート２ａの構成は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではなく、磁石穴３ａ、溶接部５及び貫通穴６のそれぞれは等間隔に形成されていればよいので、それぞれ４つよりも少なく形成しても多く形成してもよい。

実施例１〜３では、各層を構成するコアプレート２ａ枚数を３枚とした。しかしながら、各層を構成するコアプレート２ａ枚数は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではなく、３枚よりも少なくしても多くしてもよい。ただし、各層を構成するコアプレート２ａの枚数を変更した場合には、円弧の角度θ１及び角度θ２を、各層を構成するコアプレート２ａの枚数に合わせて変更する。

実施例１〜３では、角度θ２を３０°とし、右回りにずらした。しかしながら、角度θ２は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではなく、前の層のコアプレート２ａ間の継ぎ目をまたぐように、次の層が積層されていけばよいので、３０°でなくてもよい。また、右回りにずらしたが、左回りにずらしてもよい。

実施例１〜３では、溶接部５及び貫通穴６の配置を、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に、それらの周方向の中心位置に配置した。しかしながら、溶接部５及び貫通穴６の配置は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。すなわち、溶接部５及び貫通穴６は、中心点Ｏと磁石穴３ａとを径方向に結ぶ径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置されていればよいので、それらの周方向の中心位置を、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置しなくてもよい。

実施例１〜３では、磁石穴３ａの形状を周方向に広がった矩形形状に形成し、その数を径方向軸線ＣＬの同一軸線上に１つとした。しかしながら、磁石穴３ａの形状及び数は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、その形状は、楕円形状、ひし形形状又は台形形状等でもよいし、その数は、１つの径方向軸線ＣＬに対して２つ以上の穴が開穴していてもよい。

実施例１〜３では、溶接部５の凹面５ａを曲面又は平面に形成し、その凸部５ｂの形状を三角形状又は矩形形状に形成した。しかしながら、溶接部５の凹面５ａ及び凸部５ｂの形状は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、その凹面５ａは、曲面及び平面を併せた形状等でもよいし、その凸部５ｂは、円形状、楕円形状、ひし形形状又は台形形状等でもよい。

実施例１〜３では、貫通穴６の形状を円形状に形成し、その数は、磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に１〜３つ開穴した。しかしながら、貫通穴６の形状及び数は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、適用する永久磁石３及び磁石穴３ａに対して、最も磁束経路の確保性が高まるように、貫通穴６の形状及び数を形成してもよい。なお、貫通穴６の大きさ（実施例１〜３では穴径と示した）は、その貫通穴６の形状及び数に合わせて変更してもよい。また、その形状は、矩形形状、楕円形状、ひし形形状又は台形形状等でもよいし、その数は磁石穴３ａと溶接部５との径方向の間の位置に４つ以上（複数）の穴が開穴していてもよい。貫通穴６を複数開穴した場合には、少なくとも１つの貫通穴６の周方向の中心位置を、径方向軸線ＣＬに一致させて配置する。

実施例１〜３では、ロータシャフト４はロータコア２に対して圧入されることにより、ロータコア２にロータシャフト４が嵌合された。しかしながら、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、圧入の他に、一般的なキー係合を用いてもよい。すなわち、ロータコア２の内周面２ＩＰ及びロータシャフト４の外周面に、各１箇所あるいは数か所のキー溝を形成し、このキー溝にキーを挿入して回り止めしてもよい。

関連出願の相互参照

本出願は、２０１３年６月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−１３４１７２に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

【０００２】
［０００５］
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータコアの耐遠心強度を確保することで、永久磁石の耐久信頼性を向上することができる回転電機用同期ロータと回転電機用同期ロータの製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００６］
上記目的を達成するため、本発明の回転電機用同期ロータは、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込む永久磁石と、を有している。
この回転電機用同期ロータにおいて、前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した前記永久磁石を挿入するための複数の磁石穴と、プレート内周端に形成した複数の溶接部と、前記磁石穴と前記溶接部との径方向の間の位置に開穴した貫通穴と、を有する。前記ロータコアの内周面に、ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続して形成される直線状の連続溶接部を溶接接合した溶接接合部を形成する。前記磁石穴と前記ロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、前記溶接接合部及び前記貫通穴を配置した。
そして、前記貫通穴を、前記溶接接合部にて発生する熱が、前記永久磁石が挿入されていない前記磁石穴及び前記ロータコアの外径部へ伝導するのを抑える穴とした。
発明の効果
［０００７］
よって、磁石穴とロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、溶接接合部及び貫通穴を配置して回転電機用同期ロータが構成されている。
すなわち、回転電機用同期ロータにおいて、磁石穴に永久磁石を挿入することに加え、連続溶接部が溶接により接合される。このとき、貫通穴を有することで、溶接部で発生する熱の拡散（伝導）を小さくし、コアプレートの磁石穴及び外径部の熱歪変形を抑制することができるため、コアプレート間を溶接接合しても、径寸法精度や真円度、磁石穴形状精度が良好な同期ロータ組立体を形成することができる。また、コアプレート間は溶接接合により同期ロータ組立体単品で耐遠心強度を確保することができるため、永久磁石へ

【０００２】
［０００５］
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータコアの耐遠心強度を確保することで、永久磁石の耐久信頼性を向上することができる回転電機用同期ロータと回転電機用同期ロータの製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００６］
上記目的を達成するため、本発明の回転電機用同期ロータの製造方法は、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込む永久磁石と、を有している。この回転電機用同期ロータの製造方法は、コアプレート成形工程と、ロータコア組み立て工程と、ロータ溶接接合工程と、永久磁石挿入工程と、を有している。
前記コアプレート成形工程は、前記円弧状のコアプレートに、プレート外周側に開穴した前記永久磁石を挿入するための複数の磁石穴と、プレート内周端に形成した複数の溶接部と、前記磁石穴と前記溶接部との径方向の間の位置に開穴した貫通穴と、を成形する。
前記ロータコア組み立て工程は、前記複数の円弧状のコアプレートを、環状に配置すると共に、環状に配置した前記コアプレートを積層して前記円筒状のロータコアを組み立てる。前記ロータ溶接接合工程は、前記ロータコアのロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記磁石穴が、ロータ軸方向に連通するように位置合わせを行い、該位置合わせを行った前記ロータコアの内周面に、前記ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続する直線状の連続溶接部を形成し、前記磁石穴と前記ロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、前記連続溶接部及び前記貫通穴を配置した状態にて、前記連続溶接部を溶接接合する。
前記永久磁石挿入工程は、前記ロータ溶接接合工程により前記連続溶接部を溶接接合した後、連通している前記磁石穴に前記永久磁石を挿入する。
発明の効果
［０００７］
よって、回転電機用同期ロータの製造方法では、コアプレート成形工程において、円弧状のコアプレートに、プレート外周側に開穴された永久磁石を挿入するための複数の磁石穴と、プレート内周端に形成された複数の溶接部と、磁石穴と溶接部との径方向の間の位置に開穴された貫通穴と、が成形される。そして、ロータコア組み立て工程において、複数の円弧状のコアプレートが、環状に配置されると共に、環状に配置したコアプレートが積層され円筒状のロータコアが組み立てられる。そして、ロータ溶接接合工程において、ロータコアのロータ軸方向に積層された複数のコアプレート間の磁石穴が、ロータ軸方向に連通するように位置合わせが行われ、該位置合わせが行われたロータコアの内周面に、ロータ軸方向に積層された複数のコアプレート間の溶接部により連続する直線状の連続溶接部が形成され、磁石穴とロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、連続溶接部及び貫通穴が配置された状態にて、連続溶接部が溶接接合される。そして、永久磁石挿入工程において、ロータ溶接接合工程により連続溶接部が溶接接合された後、連通している磁石穴に永久磁石が挿入される。
すなわち、回転電機用同期ロータの製造方法では、溶接接合された後に磁石穴に永久磁石が挿入されるので、ロータ溶接接合工程の溶接接合にて発生する熱は、磁石穴と溶接部との径方向の間の位置に開穴されている貫通穴により、磁石穴及びロータコアの外径部への熱の拡散（伝導）が抑えられ、磁石穴及びロータコアの外径部の熱歪変形を抑制することができる。このため、コアプレート間を溶接接合しても、径寸法精度や真円度、磁石穴形状精度が良好な同期ロータ組立体を形成することができる。また、コアプレート間は溶接接合により同期ロータ組立体単品で耐遠心強度を確保することができるため、永久磁石へ

Claims (4)

1. 複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込む永久磁石と、を有する回転電機用同期ロータにおいて、
   前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した前記永久磁石を挿入するための磁石穴と、プレート内周端に形成した溶接部と、前記磁石穴と前記溶接部との径方向の間の位置に開穴した貫通穴と、を有し、
   前記ロータコアの内周面に、ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続して形成される直線状の連続溶接部を溶接接合した溶接接合部を形成し、
   前記磁石穴と前記ロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、前記溶接接合部及び前記貫通穴を配置した
   ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
2. 請求項１に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
   前記溶接部は、前記コアプレートの内周面から外径方向に凹んで形成された凹面と、前記凹面の一部に、前記凹面から前記コアプレートの内周面までの範囲にて突出する凸部と、により形成した
   ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
3. 請求項１または請求項２に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
   前記貫通穴を複数開穴し、前記複数の貫通穴のうち少なくとも１つの貫通穴の周方向の中心位置を、前記径方向軸線に一致させて配置した
   ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
4. 複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込む永久磁石と、を有する回転電機用同期ロータの製造方法において、
   前記円弧状のコアプレートに、プレート外周側に開穴した前記永久磁石を挿入するための磁石穴と、プレート内周端に形成した溶接部と、前記磁石穴と前記溶接部との径方向の間の位置に開穴した貫通穴と、を成形するコアプレート成形工程と、
   前記複数の円弧状のコアプレートを、環状に配置すると共に、環状に配置した前記コアプレートを積層して前記円筒状のロータコアを組み立てるロータコア組み立て工程と、
   前記ロータコアのロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記磁石穴が、ロータ軸方向に連通するように位置合わせを行い、該位置合わせを行った前記ロータコアの内周面に、前記ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続する直線状の連続溶接部を形成し、前記磁石穴と前記ロータコアの中心点とを径方向に結ぶ径方向軸線の同一軸線上に、前記連続溶接部及び前記貫通穴を配置した状態にて、前記連続溶接部を溶接接合するロータ溶接接合工程と、
   を有することを特徴とする回転電機用同期ロータの製造方法。

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