KR20160055050A

KR20160055050A - 로터 구조

Info

Publication number: KR20160055050A
Application number: KR1020150132957A
Authority: KR
Inventors: 입페이 하마나카; 야스유키 히라오; 야스오 기노시타
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-05-17
Also published as: CN105591476A; US20160134163A1; CN105591476B; JP6137121B2; KR101727822B1; US9806570B2; JP2016093021A; EP3021459A1

Abstract

영구 자석(3, 4, 5)으로부터의 자속의 누설을 방지하기 위해, 로터 코어(2)에 형성된 누설 방지 구멍(15)과, 누설 방지 구멍(15)의 외주측의 내벽에 형성된 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)과, 누설 방지 구멍(15)의 내주측의 내벽에, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)에 대향하여 형성된 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)과, 양단부(61a∼61h, 62a∼62h)가, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)과 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)에 결합하는 비자성체 브리지(6a∼6h)를 갖는 로터 구조이며, 비자성체 브리지(6a∼6h)의, 로터 코어의 축 방향의 한쪽의 단부면에만, 모따기(631a∼631h)가 형성되어 있는 것, 비자성체 브리지(6)가 2개 이상 장착되어 있는 것, 로터 코어(2)의 한쪽의 단부면에서는, 비자성체 브리지(6a∼6h)의 모따기(631a∼631h)가 교대로 위치한다.

Description

로터 구조{ROTOR STRUCTURE}

본 발명은 중심 구멍과, 외주부에 형성된 자석용 구멍을 구비하는 로터 코어와, 상기 자석용 구멍에 내장된 영구 자석과, 상기 중심 구멍에 압입된 로터축을 갖는 로터 구조에 관한 것이다.

하이브리드 자동차 등의 모터에서는, 소형화에의 요구가 통상의 모터에 비해 강하다. 소형화한 경우에, 모터의 온도가 높아지는 경향이 있으므로, 종래 이상으로 고온에 있어서의 자석의 자속 밀도 저하가 문제로 된다. 고온에 있어서의 자속 밀도 저하를 방지하기 위해, 디스프로슘 등의 레어 메탈을 자석 재료에 혼합하고 있다. 그러나, 레어 메탈은 고가이며, 비용 상승이 문제로 되어 있다.

자석량을 저감시키기 위해, 또한 스테이터에의 전류량을 줄여 모터의 발열량을 저하시키기 위해, 로터 코어에 있어서의 자속의 누설을 커트하고, 모터의 소비 전류를 감소시키는 것이 효과적인 방법이다. 그로 인해, 특허문헌 1에서는, 로터 코어를 자속이 흐르는 외주 부재와, 내주 부재로 분리하여, 그들을 비자성체 브리지로 연결함으로써, 내주 부재에 자속이 누설되는 것을 방지하고 있다. 또한, 특허문헌 2에 있어서도, 자석 삽입 구멍의 강도 보강을 위한 브리지를 비자성체로 함으로써, 자속 누설을 방지하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2010-193660호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-201269호 공보

그러나, 종래의 로터에는, 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 특허문헌 1은, 로터 코어가 외주 부재와 내주 부재로 분리되어 있고, 양자를 비자성체 브리지로 고정하고 있으므로, 로터 코어의 외경 치수에 조립 정밀도의 편차가 반영되므로, 스테이터와 로터의 간극을 작게 하는 것이 곤란한 문제가 있었다. 스테이터에 흘리는 전류량을 저감시키기 위해서는, 스테이터와 로터의 간극을 작게 하고 싶지만, 그것이 곤란하였다.

또한, 로터의 외경 치수가 변화하면, 스테이터와의 간섭의 우려뿐만 아니라, 모터의 토크와 손실이 변동하는 문제가 있었다.

(2) 특허문헌 2에서는, 자석 삽입 구멍의 외측에 위치하는 외주부가 원심력을 받아 외측으로 넓어지는 것을 방지하기 위해, 비자성체 브리지에 의해, 외주부와 자석 삽입 구멍의 내측에 위치하는 내주부를 연결하는 것이다. 그로 인해, 비자성체 브리지의 양단부는, 외주부 및 내주부의 도브테일 홈에 대해 압입하여 설치된다. 이 압입 공정에 있어서, 비자성체 브리지가, 도브테일 홈 내벽면과 마찰되므로, 미세한 절삭 칩이 발생하는 문제가 있었다. 미세한 절삭 칩은, 모터가 하이브리드 자동차에 설치되어 가동되고 있을 때에 다양한 개소에 침입하여 고장을 발생시킬 가능성이 있어, 문제였다.

또한, 비자성체 브리지를 한 쌍의 도브테일 홈의 내벽에 대해 간극(클리어런스)을 갖게 하여 삽입한 경우에는, 원심력에 의해 로터 코어의 외주부에 변형이 발생하는 문제가 있다. 원래, 스테이터에의 전류 공급량을 저감시키기 위해, 로터의 외주와 스테이터 사이의 간극은 작으므로, 로터 코어의 외주부에 발생한 변형이 작은 것이라도, 로터와 스테이터 사이의 간극은 비율적으로 큰 변화로 되므로, 로터의 회전에 악영향을 미칠 우려가 있었다.

(3) 또한, 비자성체 브리지에는, 삽입하기 쉽게 하기 위한 모따기부(예를 들어, 단부면으로부터 0.5∼0.6㎜ 정도의 길이)가 한쪽의 단부면에만 형성되어 있다. 그러나, 로터 코어는, 와전류 발생을 방지하기 위해, 예를 들어 0.1∼0.3㎜의 자성 강판을 적층하여 구성하고 있으므로, 로터 코어의 단부면에 위치하는 자성 강판의 도브테일 홈에 비자성체 브리지가 접촉하지 않을 우려가 있고, 그 경우에, 비자성체 브리지와 접촉하지 않는 자성 강판이 직경 방향 외측으로 변형될 우려가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 비자성체 브리지의 한쪽의 단부면에 모따기부를 형성한 경우라도, 로터 코어의 단부면에 위치하는 자성 강판이 변형되는 일이 없는 로터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 로터 구조는, 중심 구멍과, 외주부에 형성된 자석용 구멍을 구비하는 로터 코어와, 상기 자석용 구멍에 내장된 영구 자석과, 상기 중심 구멍에 압입된 로터축을 갖는 로터 구조에 있어서, 상기 영구 자석으로부터의 자속의 누설을 방지하기 위해, 상기 로터 코어에 형성된 자속 누설 방지용 구멍부와, 상기 자속 누설 방지용 구멍부의 외주측의 내벽에 형성된 외주측 도브테일 홈과, 상기 자속 누설 방지용 구멍부의 내주측의 내벽에, 상기 외주측 도브테일 홈에 대향하여 형성된 내주측 도브테일 홈과, 양단부가, 상기 외주측 도브테일 홈과 상기 내주측 도브테일 홈에 결합하는 비자성체 브리지를 갖고, 상기 로터축의 축 방향에 있어서의 상기 비자성체 브리지의 양 단부면 중 한쪽의 단부면에만, 모따기부가 형성되어 있는 것, 상기 비자성체 브리지가 2개 이상 장착되어 있는 것, 상기 로터 코어의 한쪽의 단부면에서는, 상기 비자성체 브리지의 상기 모따기부가 형성된 상기 한쪽의 단부면이 교대로 위치하는 것을 특징으로 한다.

(2) (1)에 기재된 로터 구조에 있어서, 상기 로터 코어에 외력을 부가하여, 상기 자속 누설 방지용 구멍부의 상기 외주측의 내벽이 상기 내주측의 내벽에 근접하도록 탄성 변형시키는 것, 상기 로터 코어를 탄성 변형시킨 상태에서, 상기 비자성체 브리지를 상기 외주측 도브테일 홈과 상기 내주측 도브테일 홈에 삽입하는 것, 상기 비자성체 브리지를 삽입할 때에, 인접하는 상기 비자성체 브리지 중 한쪽의 상기 비자성체 브리지를, 상기 로터 코어의 한쪽의 단부면측으로부터 삽입하고, 다른 쪽의 상기 비자성체 브리지를, 상기 로터 코어의 다른 쪽의 단부면측으로부터 삽입하는 것, 상기 삽입 후에, 상기 외력을 해방하는 것이 바람직하다.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 로터 구조에 있어서, 상기 자석용 구멍이, 상기 로터 코어의 원주 방향으로 형성된 원주 방향 자석용 구멍과, 상기 원주 방향 자석용 구멍의 원주 방향 양측에 상기 로터 코어의 반경 방향으로 형성된 한 쌍의 반경 방향 자석용 구멍을 갖는 것, 상기 한 쌍의 반경 방향 자석용 구멍의 코어 외주측에, 코어 외주 이음부가 형성되어 있는 것, 상기 한 쌍의 반경 방향 자석용 구멍의 상기 코어 이음부에서, 상기 탄성 변형이 발생하는 것이 바람직하다.

상기 형태 (1)에 따르면, 적어도 1개 이상의 비자성체 브리지가 로터 코어의 단부면에 위치하는 자성 강판의 도브테일 홈에 접촉하므로, 로터 코어의 단부면에 위치하는 자성 강판이 변형되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

상기 구성 (2)에 따르면, 비자성체 브리지를 한 쌍의 도브테일 홈에 삽입할 때에는, 비자성체 브리지와, 외주측 도브테일 홈, 내주측 도브테일 홈의 각각의 내벽면과의 사이에는 간극이 있으므로, 절삭 칩이 발생하는 것을 전무하게 할 수 있다. 또한, 누설 자속을 저감시킬 수 있으므로, 자석량을 감소시켜 모터의 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 삽입 후에, 외력을 해방하면, 비자성체 브리지와 한 쌍의 도브테일 홈의 내벽면이 일정한 힘으로 접촉하므로, 로터에 원심력이 작용하였을 때에, 로터 코어의 외주부가 직경 방향 외측으로 변형되는 일이 없고, 로터와 스테이터의 간극을 항상 일정하게 유지할 수 있고, 로터의 회전에 악영향을 미칠 우려가 없다.

상기 구성 (3)에 따르면, 외력을 부가하였을 때에, 한 쌍의 코어 외주 이음부가 탄성 변형되므로, 비교적 작은 힘으로 충분한 탄성 변형을 얻을 수 있음과 함께, 외주측 내벽이 내주측 내벽에 대해 평행 상태 그대로 이동하므로, 약간의 탄성 변형에 의해, 비자성체 브리지와 한 쌍의 도브테일 홈 내벽면의 간극을 균일하게 형성할 수 있다. 특히, 비자성체 브리지를 복수개 사용할 때에는, 각각의 비자성체 브리지에 있어서, 균일한 간극을 형성할 수 있으므로, 복수의 비자성체 브리지를 도브테일 홈 내벽면과 비접촉으로 삽입하는 것을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 로터의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 도 2에 있어서, 영구 자석이 장착되어 있지 않은 상태를 도시하는 도면.
도 4는 압박력을 부가한 상태를 도시하는 도면.
도 5는 도 4의 부분 확대도이며, 비자성체 브리지를 삽입하는 상태를 도시하는 도면.
도 6은 압박력을 해방한 상태를 도시하는 도면.
도 7은 도 6의 부분 확대도.
도 8은 로터 코어를 압박하는 공정을 도시하는 도면.
도 9는 외경 변화를 나타내는 데이터 도면.
도 10은 비자성체 브리지의 모따기 상태를 도시하는 도면.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 로터 코어 구조에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1에 로터(1)의 구성도를 나타내고, 도 2에 로터(1)의 부분 확대도를 나타내고, 도 3에 도 2의 부분 확대도에 있어서 영구 자석(3, 4, 5)과 비자성체 브리지(6)가 장착되어 있지 않은 도면을 나타낸다.

로터 코어(2)는, 0.1∼0.3㎜의 두께의 자성 강판을 프레스로 펀칭한 박판을 수백매 겹쳐 구성하고 있다. 각각의 박판에는, 도시하지 않은 하프컷의 돌기가 복수개 형성되어 있고, 박판은, 돌기의 볼록부가 인접하는 돌기의 오목부에 끼워 맞추어져 겹쳐져 있다. 이에 의해, 제1 자석 구멍(12), 제2 자석 구멍(13), 제3 자석 구멍(14) 등은, 고정밀도로 내벽면이 정렬되어 형성되어 있다.

로터 코어(2)의 중심 구멍(11)에는, 로터축(10)이 끼워 맞추어져 있다. 로터 코어(2)의 외주부에는, 둘레 방향으로 등각도(45도)마다 8개소에 원주 방향 자석용 구멍인 제1 자석 구멍[12(12A∼12H)]이 형성되고, 각각의 구멍에 영구 자석[3(3A∼3H)]이 장착되어 있다. 영구 자석(3)의 자극은, 예를 들어 외주측이 N극이며 내주측이 S극으로 되어 있다.

로터 코어(2)의 원주 방향에 있어서 각 제1 자석 구멍(12)의 양측에는, 로터 코어(2)의 반경 방향(대략 반경 방향)으로 형성된 한 쌍의 반경 방향 자석용 구멍인 제2 자석 구멍(13), 제3 자석 구멍(14)이 형성되어 있다. 제2 자석 구멍(13)의 코어 외주측에는, 코어 외주 이음부(16)가 형성되어 있다. 또한, 제3 자석 구멍(14)의 코어 외주측에는, 코어 외주 이음부(17)가 형성되어 있다.

제2 자석 구멍(13)에는, 영구 자석(4)이 장착되어 있다. 영구 자석(4)은, 영구 자석(3)에 가까운 면이 N극, 반대측의 면이 S극으로 되어 있다. 또한, 제3 자석 구멍(14)에는, 영구 자석(5)이 장착되어 있다. 영구 자석(5)은, 영구 자석(3)에 가까운 면이 N극, 반대측의 면이 S극으로 되어 있다.

제2 자석 구멍(13)과 제3 자석 구멍(14) 사이에는, 영구 자석(3, 4, 5)으로부터의 자속의 누설을 방지하기 위해, 누설 방지 구멍(15)이 형성되어 있다. 누설 방지 구멍(15)에 의해, 제2 자석 구멍(13)과 제3 자석 구멍(14)은 구멍으로서 연결되어 있다.

또한, 로터 코어(2)의 원주 방향에 있어서 각 제1 자석 구멍(12)의 양측에는, 자속의 누설을 방지하기 위해, 한 쌍의 누설 방지 구멍(18, 19)이 형성되어 있다. 이것은, 스테이터측의 티스가 근접하였을 때에, 영구 자석(3)의 자속을 누설 방지 구멍(18, 19)과 로터 코어(2)의 외주 사이에 집중시키기 위한 것이다.

누설 방지 구멍(15)의 외주측의 내벽(15a)에는, 8개의 외주측 도브테일 홈[20(20a∼20h)]이 형성되어 있다. 누설 방지 구멍(15)의 내주측의 내벽(15b)에는, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)에 대향하여, 내주측 도브테일 홈[21(21a∼21h)]이 형성되어 있다. 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)과, 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)의 각각 대향하는 도브테일 홈에는, 비자성체 브리지[6(6a∼6h)]의 한쪽의 단부[61(61a∼61h)]와, 다른 쪽의 단부[62(62a∼62h)](도 5 참조)가 장착되어 있다.

도 1에 있어서, 제1 자석 구멍[12(12A∼12H)] 중, 영구 자석[3(3A∼3H)]이 장착되어 있지 않은 공간은, 수지 몰드에 의해 매립되어 있다. 또한, 제2 자석 구멍(13) 중, 영구 자석[4(4A∼4H)]이 장착되어 있지 않은 공간은, 수지 몰드에 의해 매립되어 있다. 또한, 제3 자석 구멍(14) 중, 영구 자석[5(5A∼5H)]이 장착되어 있지 않은 공간은, 수지 몰드에 의해 매립되어 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 비자성체 브리지[6(6a∼(6h)]는, 길이 방향(도 5의 상하 방향)의 한쪽의 단부에 팽창부인 단부[61(61a∼61h)]를 구비하고, 다른 쪽의 단부에 팽창부인 단부[62(62a∼62h)]를 구비하고 있다. 단부(61)에는, 다른 쪽의 단부(62)측에 곡면[611(611a∼611h)]이 형성되어 있다. 또한, 단부(62)에는, 다른 쪽의 단부(61)측에 곡면[621(621a∼621h)]이 형성되어 있다.

비자성체 브리지(6)는, 도 5에 도시하는 단면이, 도 1의 지면에 수직한 방향[로터 코어(2)의 축 방향]에 있어서의 로터 코어(2)의 두께와 동일한 치수 길이만큼 연속된 높이를 갖는 I형재의 형상을 이루고 있다. 이 비자성체 브리지(6)의 I형재의 형상의 높이 방향에 있어서의 양 단부면 중 한쪽의 단부면의 양단부(61, 62)의 전체 둘레에는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 모따기[63(631, 632)]가 형성되어 있다. 이 모따기[63(631, 632)]는, 각 비자성체 브리지(6)의 한쪽의 단부면에만 형성되어 있고, 다른 쪽의 단부면에는 형성되어 있지 않다.

그리고, 각 모따기가 형성된 한쪽의 단부면측으로부터 삽입되도록, 비자성체 브리지(6a)는, 로터 코어(2)에 대해, 도 10의 하방으로부터 상방을 향해 삽입되고, 비자성체 브리지(6b)는, 로터 코어(2)에 대해, 상방으로부터 하방을 향해 삽입된다. 따라서, 모따기(631)는, 로터 코어(2)의 한쪽의 단부면(도 10에서는 상면)에 위치하는 자성 강판(22)측에 위치하고, 모따기(632)는, 로터 코어(2)의 다른 쪽의 단부면(도 10에서는 하면)에 위치하는 자성 강판(23)측에 위치하고 있다.

본 실시 형태에서는, 8개의 비자성체 브리지(6a∼6h)를 삽입하고 있지만, 비자성체 브리지(6a, 6c, 6e, 6g)는, 하방으로부터 상방을 향해 삽입되고, 비자성체 브리지(6b, 6d, 6f, 6h)는, 상방으로부터 하방을 향해 삽입된다.

그로 인해, 비자성체 브리지(6a, 6c, 6e, 6g)의 모따기[631(631a, 631c, 631e, 631g)]는, 로터 코어(2)의 단부면에 위치하는 자성 강판(22)측에 위치하고 있다. 또한, 비자성체 브리지(6b, 6d, 6f, 6h)의 모따기[632(632b, 632d, 632f, 632h)]는, 로터 코어(2)의 단부면에 위치하는 자성 강판(23)측에 위치하고 있다.

본 실시 형태에서는, 단부면으로부터의 모따기(63)의 길이(도 10에 있어서의 상하 방향의 길이)는, 0.1∼0.5㎜이며, 로터 코어(2)를 구성하는 적층되는 강판의 두께의 1, 2매분의 길이이므로, 모따기(63)에 대응하는 위치에 있는 강판은, 비자성체 브리지(6)와 접촉하지 않고, 프리 상태로 되어 있다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면, 비자성체 브리지(6a∼6h)를, 로터 코어(2)에 대해 교대로 반대 방향으로부터 삽입하고 있으므로, 로터 코어(2)의 단부면에 있는 강판이라도, 4개의 비자성체 브리지로 압박 유지되어 있고, 단부면의 강판이 원심력에 의해 반경 방향 외측으로 변형되는 일이 없다. 본 실시 형태에서는, 비자성체 브리지(6)를 일체물로서 형성하고 있지만, 비자성체 강판을 적층하여 구성해도 된다.

다음으로, 비자성체 브리지(6)의 삽입 방법에 대해 도면에 기초하여 설명한다. 도 8에, 영구 자석(3, 4, 5) 및 비자성체 브리지(6)가 장착되기 전의 로터 코어(2)의 상태를 나타낸다. 8개의 압축 수단(30A∼30H)을 로터 코어(2)의 반경 방향 내측으로 이동함으로써, 로터 코어(2)를 8개소에서, 소정의 압박력 F로 압박하고 압축하고 있는 상태를 나타낸다. 그 일부 확대도를 도 4에 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 로터 코어(2)를 8개소 동시에 압박하고 압축하고 있지만, 로터 코어(2)의 직경 방향에 대향하는 부분, 예를 들어 압축 수단(30A와 30E)에 의해 2개소만을 압박하고 압축해도 된다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 로터 코어(2)의 제1 자석 구멍(12)의 중심선을 따라 압박력 F가 가해지고 있다. 제1 자석 구멍(12), 제2 자석 구멍(13), 제3 자석 구멍(14) 및 누설 방지 구멍(15)은, 제1 자석 구멍(12)의 중심선에 의해 선 대칭으로 구성되어 있으므로, 압박력 F에 의해 코어 외주 이음부(16, 17)가 균등하게 탄성 변형된다. 이에 의해, 누설 방지 구멍(15)의 외주측의 내벽(15a)은, 내주측의 내벽(15b)에 대해 평행 관계를 유지한 상태에서 근접하므로, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)의 각각이, 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)에 대해 서로의 중심선을 따라 근접된다.

이 상태에서, 8개의 비자성체 브리지(6a∼6h)를 로터 코어(2)에 동시에 삽입한다. 즉, 4개의 비자성체 브리지(6a, 6c, 6e, 6g)는, 도 4의 지면 이면으로부터 지면 표면을 향해 삽입되고, 비자성체 브리지(6b, 6d, 6f, 6h)는, 지면 표면으로부터 지면 이면을 향해 삽입된다.

이때, 비자성체 브리지(6)의 단부(61a∼61h)를 로터 코어(2)의 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)에 삽입하는 동시에, 단부(62a∼62h)를 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)에 삽입한다. 이 삽입하고 있을 때의 상태(삽입 후의 상태이기도 함)를, 도 5에 1개소만 확대하여 나타낸다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 압박력 F에 의해, 누설 방지 구멍(15)의 외주측의 내벽(15a)이 내주측의 내벽(15b)에 평행 상태를 유지한 상태에서 근접되므로, 비자성체 브리지(6)의 한쪽의 단부(61)의, 다른 쪽의 단부(62)측에 형성된 곡면(611)은, 외주측 도브테일 홈(20)의 개구부 부근에 형성된 곡면[201(201a∼201h)]과 소정의 간극을 유지하고 있다. 동시에, 비자성체 브리지(6)의 다른 쪽의 단부(62)의, 한쪽의 단부(61)측에 형성된 곡면(621)은, 내주측 도브테일 홈(21)의 개구부 부근에 형성된 곡면[211(211a∼211h)]과 소정의 간극을 유지하고 있다.

도 5의 상태를 유지한 상태에서, 비자성체 브리지(6)의 양단부(61, 62)가, 외주측 도브테일 홈(20) 및 내주측 도브테일 홈(21)에 삽입되므로, 단부(61)의 전 외주가 외주측 도브테일 홈(20)의 내벽면과 소정의 간극을 유지하고 있는 동시에, 단부(62)의 전 외주가 내주측 도브테일 홈(21)의 내벽면과 소정의 간극을 유지하고 있으므로, 절삭 칩이 발생하는 것은 전무하다.

다음으로, 도 6에 도시하는 바와 같이, 로터 코어(2)에 부가하고 있었던 압박력 F를 해방한다. 즉, 비자성체 브리지(6)의 삽입 후에, 압축 수단(30A∼30H)을 로터 코어(2)의 직경 방향 외측으로 이동시키고, 외력(압박력 F)을 해방한다. 이에 의해, 비자성체 브리지(6a∼6h)의 단부(61a∼61h)의 곡면(611a∼611h)과, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)의 내벽면인 곡면(201a∼201h)이 일정한 힘으로 접촉한다. 또한, 비자성체 브리지(6a∼6h)의 단부(62a∼62h)의 곡면(621a∼621h)과, 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)의 내벽면인 곡면(211a∼211h)이 일정한 힘으로 접촉한다. 또한, 이 중, 도 6의 M부를 도 7에 확대하여 나타낸다.

이에 의해, 로터(1)에 원심력이 작용하였을 때에, 로터 코어(2)의 외주부가 반경 방향 외측으로 변형되는 일이 없고, 로터(1)와 스테이터의 간극을 항상 일정하게 유지할 수 있고, 로터(1)의 회전에 악영향을 미칠 우려가 없다.

한편, 비자성체 브리지(6)를 압입함으로써 발생하는 절삭 칩을 피하기 위해, 헐거운 끼워 맞춤의 간극 끼움으로 하는 것도 생각된다. 그러나, 그 경우에는, 이하의 문제가 발생한다.

도 9의 그래프에, 모터의 회전수와 로터 코어(2)의 외경 치수 변화의 관계를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서, 로터 코어(2)의 외경 치수는, 200㎜∼300㎜이다. 그래프의 횡축은 모터(로터)의 회전수이며, 단위는 1000rpm이다. 그래프의 종축은 로터 코어(2)의 외경 변화량이며, 단위는 ㎜이다.

도 9에 있어서, N1은, 간극 끼움의 로터 코어의 결과이지만, 비자성체 브리지의 양단부와 도브테일 홈 내벽의 간극은 대소 편차를 갖고 있다. N2는, 본 실시 형태의 로터 코어(2)의 결과이다. 로터 코어(2)에서는, 모든 비자성체 브리지(6)의 양단부(61, 62)의 곡면(611, 621)과, 도브테일 홈(20, 21)의 곡면(201, 211)은, 항상 접촉한 상태에 있다.

로터 회전수가 상용 회전수의 절반의 회전수로 되면, N1에서는, 외경 변화량이 0.01㎜의 오더로 변화하지만, N2에서는, 거의 0이다. 이에 의해, 본 실시 형태의 로터 코어(2)에 따르면, 로터 회전수가 높아져도 외경 변화가 거의 발생하지 않는 것을 알 수 있다.

도 2에 영구 자석(4, 5)의 자속의 흐름 G를 화살표로 나타낸다. 자속의 흐름 G는, 비자성체 브리지(6)의 단부(61a∼61h)의 부근까지 존재한다고 생각된다.

각 누설 방지 구멍(15)에 대해, 비자성체 브리지(6)의 개수를 1개로 한 경우에는, 강도상의 필요성에 의해 단부(61)는, 상당히 큰 사이즈(단면적)의 팽창부로서 형성될 가능성이 있으므로, 자속의 흐름 G를 차단해 버려, 자속 밀도가 저하될 우려가 있다. 본 실시 형태에서는, 8개의 비자성체 브리지(6a∼6h)를 설치함으로써, 필요한 강도의 부담을 분산하고, 각각 별도의 단부(61a∼61h)의 크기(단면적)를 상기 1개의 비자성체 브리지(6)의 경우보다도 작게 하고 있으므로, 자속이 통과하는 로터 코어(2)의 단면적을 크게 확보할 수 있고, 자속의 흐름 G를 차단하는 일이 적어지고 있다.

(1) 이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 로터 구조에 따르면, 중심 구멍(11)과, 외주부에 형성된 제1∼제3 자석용 구멍(12, 13, 14)을 구비하는 로터 코어(2)와, 제1∼제3 자석용 구멍(12, 13, 14)에 내장된 영구 자석(3, 4, 5)과, 중심 구멍(11)에 압입된 로터축(10)을 갖는 로터 구조이며, 영구 자석(3, 4, 5)으로부터의 자속의 누설을 방지하기 위해, 로터 코어(2)에 형성된 누설 방지 구멍(15)과, 누설 방지 구멍(15)의 외주측의 내벽(15a)에 형성된 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)과, 누설 방지 구멍(15)의 내주측의 내벽(15b)에, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)에 대향하여 형성된 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)과, 양단부(61a∼61h, 62a∼62h)가, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)과 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)에 결합하는 비자성체 브리지(6a∼6h)를 갖고, 로터 코어(2)의 축 방향에 있어서의 비자성체 브리지(6a∼6h)의 양 단부면 중 한쪽의 단부면에만, 모따기(63)가 형성되어 있는 것, 비자성체 브리지(6)가 2개 이상 장착되어 있는 것, 로터 코어(2)의 한쪽의 단부면에서는, 비자성체 브리지(6a∼6h)의 모따기(63)가 형성된 한쪽의 단부면이 교대로 위치하는 것을 특징으로 하므로, 적어도 1개 이상의 비자성체 브리지(6a∼6h)가 로터 코어(2)의 단부면에 위치하는 자성 강판(22, 23)의 도브테일 홈(20a∼20h, 21a∼21h)에 접촉하므로, 로터 코어(2)의 단부면에 위치하는 자성 강판이 변형되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

(2) (1)에 기재된 로터 구조에 있어서, 로터 코어(2)에 외력(압박력 F)을 부가하여, 누설 방지 구멍(15)의 외주측의 내벽(15a)이 내주측의 내벽(15b)에 근접하도록 탄성 변형시키는 것, 로터 코어(2)를 탄성 변형시킨 상태에서, 비자성체 브리지(6a∼6h)를, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h)과 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)에 삽입하는 것, 비자성체 브리지(6a∼6h)를 삽입할 때에, 인접하는 비자성체 브리지 중 한쪽의 비자성체 브리지(6a, 6c, 6e, 6g)를, 로터 코어(2)의 한쪽의 단부면측으로부터 삽입하고, 다른 쪽의 비자성체 브리지(6b, 6d, 6f, 6h)를, 로터 코어(2)의 다른 쪽의 단부면측으로부터 삽입하는 것, 삽입 후에, 외력을 해방하는 것을 특징으로 하므로, 비자성체 브리지(6a∼6h)를 한 쌍의 도브테일 홈에 삽입할 때에는, 비자성체 브리지(6a∼6h)와, 외주측 도브테일 홈(20a∼20h), 내주측 도브테일 홈(21a∼21h)의 각각의 내벽면과의 사이에는 간극이 있으므로, 절삭 칩이 발생하는 것을 전무하게 할 수 있다. 또한, 누설 자속을 저감시킬 수 있으므로, 자석량을 감소시켜 모터의 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 비자성체 브리지(6)를 도브테일 홈(20, 21)에 삽입 후에, 외력을 해방하면, 비자성체 브리지(6a∼6h)와 한 쌍의 도브테일 홈(20a∼20h, 21a∼21h)의 내벽면이 일정한 힘으로 접촉하므로, 로터(1)에 원심력이 작용하였을 때에, 로터 코어(2)의 외주부가 직경 방향 외측으로 변형되는 일이 없고, 로터(1)와 스테이터의 간극을 항상 일정하게 유지할 수 있고, 로터(1)의 회전에 악영향을 미칠 우려가 없다.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 로터 구조에 있어서, 자석용 구멍이, 로터 코어(2)의 원주 방향으로 형성된 제1 자석 구멍(12)과, 제1 자석 구멍(12)의 원주 방향 양측에 로터 코어(2)의 반경 방향으로 형성된 제2 자석 구멍(13)과 제3 자석 구멍(14)을 갖는 것, 제2 자석 구멍(13)과 제3 자석 구멍(14)의 코어 외주측에, 코어 외주 이음부(16, 17)가 형성되어 있는 것, 코어 외주 이음부(16, 17)에서, 탄성 변형이 발생하는 것을 특징으로 하므로, 로터 코어(2)에 외력을 부가하였을 때에, 한 쌍의 코어 외주 이음부(16, 17)가 탄성 변형되므로, 비교적 작은 힘으로 충분한 탄성 변형을 얻을 수 있음과 함께, 누설 방지 구멍(15)의 외주측 내벽(15a)이 내주측 내벽(15b)에 대해 평행 상태 그대로 이동하므로, 약간의 탄성 변형에 의해, 비자성체 브리지(6a∼6h)와 한 쌍의 도브테일 홈(20a∼20h, 21a∼21h)의 내벽면의 간극을 균일하게 형성할 수 있다. 특히, 비자성체 브리지(6)를 복수개 사용할 때에는, 각각의 비자성체 브리지(6a∼6h)에 있어서, 균일한 간극을 형성할 수 있으므로, 복수의 비자성체 브리지(6a∼6h)를 도브테일 홈(20, 21)의 내벽면과 비접촉으로 삽입할 수 있다.

상술한 본 실시 형태는, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 변경할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 비자성체 브리지(6)를 8개 사용하고 있지만, 2, 4, 6, 10개여도 문제는 없다. 또한, 중심 축선 상에 1개 배치한다면, 3, 5, 7, 9개 등의 홀수 개수 사용해도 된다.

본 발명은 하이브리드 자동차에서 사용되는 모터용의 로터 구조로서 이용 가능하다.

1 : 로터
2 : 로터 코어
3, 4, 5 : 영구 자석
6 : 비자성체 브리지
6a∼6h : 제1번째의 비자성체 브리지∼제8번째의 비자성체 브리지
10 : 로터축
12 : 제1 자석 구멍
13 : 제2 자석 구멍
14 : 제3 자석 구멍
15 : 누설 방지 구멍
16, 17 : 코어 외주 이음부
20 : 외주측 도브테일 홈
21 : 내주측 도브테일 홈
63 : 모따기
631 : 모따기(로터 코어에 삽입된 일측에 위치하는 모따기)
632 : 모따기(로터 코어에 삽입된 타측에 위치하는 모따기)

Claims

중심 구멍과, 외주부에 형성된 자석용 구멍을 구비하는 로터 코어와, 상기 자석용 구멍에 내장된 영구 자석과, 상기 중심 구멍에 압입된 로터축을 갖는 로터 구조에 있어서,
상기 영구 자석으로부터의 자속의 누설을 방지하기 위해, 상기 로터 코어에 형성된 자속 누설 방지용 구멍부와,
상기 자속 누설 방지용 구멍부의 외주측의 내벽에 형성된 외주측 도브테일 홈과, 상기 자속 누설 방지용 구멍부의 내주측의 내벽에, 상기 외주측 도브테일 홈에 대향하여 형성된 내주측 도브테일 홈과,
양단부가, 상기 외주측 도브테일 홈과 상기 내주측 도브테일 홈에 결합하는 비자성체 브리지를 갖고,
상기 로터축의 축 방향에 있어서의 상기 비자성체 브리지의 양 단부면 중 한쪽의 단부면에만, 모따기부가 형성되어 있는 것,
상기 비자성체 브리지가 2개 이상 장착되어 있는 것,
상기 로터 코어의 한쪽의 단부면에서는, 상기 비자성체 브리지의 상기 모따기부가 형성된 상기 한쪽의 단부면이 교대로 위치하는 것을 특징으로 하는, 로터 구조.
제1항에 있어서, 상기 로터 코어에 외력을 부가하여, 상기 자속 누설 방지용 구멍부의 상기 외주측의 내벽이 상기 내주측의 내벽에 근접하도록 탄성 변형시키는 것,
상기 로터 코어를 탄성 변형시킨 상태에서, 상기 비자성체 브리지를 상기 외주측 도브테일 홈과 상기 내주측 도브테일 홈에 삽입하는 것,
상기 비자성체 브리지를 삽입할 때에, 인접하는 상기 비자성체 브리지 중 한쪽의 상기 비자성체 브리지를, 상기 로터 코어의 한쪽의 단부면측으로부터 삽입하고, 다른 쪽의 상기 비자성체 브리지를, 상기 로터 코어의 다른 쪽의 단부면측으로부터 삽입하는 것,
상기 삽입 후에, 상기 외력을 해방하는 것을 특징으로 하는, 로터 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자석용 구멍이, 상기 로터 코어의 원주 방향으로 형성된 원주 방향 자석용 구멍과, 상기 원주 방향 자석용 구멍의 원주 방향 양측에 상기 로터 코어의 반경 방향으로 형성된 한 쌍의 반경 방향 자석용 구멍을 갖는 것,
상기 한 쌍의 반경 방향 자석용 구멍의 코어 외주측에, 코어 외주 이음부가 형성되어 있는 것,
상기 한 쌍의 반경 방향 자석용 구멍의 상기 코어 이음부에서, 상기 탄성 변형이 발생하는 것을 특징으로 하는, 로터 구조.