WO2013099453A1 - 回転電機のロータ - Google Patents

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rod
core
shaped member
end plate
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山口　康夫
広明 三治
Original Assignee
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • the present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine including a rotor core formed by stacking core plates, and more particularly to a holding structure for the rotor core.
  • a rotor of a rotating electrical machine in which an annular core plate formed by punching from an electromagnetic steel sheet is laminated to form a rotor core, and the rotor core is fixed to a rotor hub.
  • an annular core plate is divided in the circumferential direction, and the divided core plate pieces are connected in the circumferential direction and laminated in the axial direction to form a rotor core.
  • the rotor core 1 is formed by brick stacking in which the positions of the seams D of the core plate pieces 6 adjacent in the circumferential direction are alternately shifted.
  • a plurality of pins 5 penetrating the rotor core 1 in the stacking direction are fixed to end plates 3 and 3 fixed to a rotor hub (not shown) while sandwiching both sides of the rotor core 1 by, for example, caulking. The improvement of the strength is attempted.
  • each core plate piece 6 tries to move in the centrifugal force direction (F1 direction) due to the centrifugal force, but the pin 5 is at the end. Since it is fixed to the plates 3 and 3 and does not move, the pin 5 and each core plate piece 6 come into contact with each other, and a load F 1 acts on the pin 5.
  • a reaction force F2 in which the end plates 3 and 3 press the pin 5 acts in the opposite direction to the load F1. Therefore, a strong shearing force is generated on the pin 5 at the mating surface position 7 between the end plates 3 and 3 and the rotor core 1, and it is necessary to increase the thickness of the pin 5 in order to ensure the strength that can withstand the shearing force.
  • an object of the present invention is to provide a rotor of a rotating electrical machine that solves the above-described problems by reducing a load acting on a pin (bar-shaped member) penetrating a core plate piece.
  • a plurality of arc-shaped core plate pieces (12) are connected to form an annular core plate (11), and a plurality of the core plates (11) are stacked, and the cores are stacked in the stacking direction.
  • the circumferential direction positions of the joints (D1, D2, D3, D4, D5) to which the plate pieces (12) are connected are different for each predetermined number of sheets, and are aligned with the core plate pieces (12) in the stacking direction.
  • a rotating electrical machine having a rotor core (10) in which rod-like members (19) are inserted into a plurality of through holes (20) formed and both side surfaces (e, f) in the stacking direction are sandwiched between end plates (32, 33) Rotors (30 1 , 30 2 , 30 3 , 30 4 ), The end plates (32, 33) and the core plate (11) are in contact with each other, The end plates (32, 33) and the rod-like member (19) do not contact at least on the radially outer side, which is the acting direction side of the centrifugal force acting on the rod-like member (19).
  • the rod-shaped member that tries to move radially outward is not pressed by the end plate, and no load acts on the rod-shaped member from the end plate.
  • the strength required for the rod-shaped member is low, and the rod-shaped member can be configured to be thin, so that the material cost of the rod-shaped member can be reduced.
  • the radial dimension of each through hole and each core plate piece can be reduced, the material cost of the electromagnetic steel sheet and the like can be reduced, and the entire rotor can be reduced in size and weight. Furthermore, since the required dimension of the core plate piece in the radial direction is reduced, a space inside the rotor is widened, and a structure such as a gear is easily arranged inside the rotor.
  • the said contact means the state which a load acts on a rod-shaped member.
  • the rod-shaped member (19) restricts the movement of the rod-shaped member outward in the radial direction in the through hole (20) of the core plate piece (12) when the rotor rotates. To make contact.
  • the rod-like member is held only by the rotor core and does not come into contact with other members, the load acting on the rod-like member can be reduced, and the rod-like member can be configured to be thin.
  • the end plates (32, 33) are formed so as to have a space portion on the radially outer side of the rod-shaped member (19).
  • the diameter dimension (b) of the rod-shaped member (19) is made smaller than the diameter dimension (h) of the through-hole (20), and the rod-shaped member (19) and the through-hole (20 ) was a clearance fit.
  • the rod-shaped member can be configured to be thin.
  • a predetermined gap (S) larger than the gap (i) of the gap fitting is provided between the rod-like member (19) and the end plates (32, 33) on the radially outer side.
  • the rod-shaped member can move radially outward with respect to the end plate larger than the gap fitting gap, so that no load is applied from the end plate on the radially outer side of the rod-shaped member, and the rod-shaped member is narrowed. Can be configured.
  • the rotor core (10) is mounted on a rotor hub (31) that is fixed to a rotating shaft and rotates integrally.
  • the rotor core (10) and the end plates (32, 33) are fixed by a pressing portion (31c) provided on the rotor hub (31) via a pressing plate (35).
  • the rotor core, end plate, holding plate, and rotor hub can be integrated and held, and the torque of the rotor core can be transmitted to the rotating shaft via the rotor hub.
  • the pressing plate (35) has a circumferential dimension (a) larger than a diameter dimension (b) of the rod-shaped member (19) on one side in the stacking direction (a> b).
  • the rod-shaped member (19) overlaps the end plate (32, 33) in the stacking direction and extends into the concave groove (35a), and the end plate (32, 33) and the concave
  • the groove (35a) is arranged so as to have a predetermined gap (S) at least on the radially outer side.
  • the end plate (32, 33) is provided with a hole (32a, 33a) having a diameter (j> b) larger than that of the rod-shaped member (19),
  • the rod-shaped member (19) extends into the holes (32a, 33a) so as to have a predetermined gap (S) at least radially outside the holes (32a, 33a).
  • the pressing plate (35) includes a first step portion (35c) in contact with the end plate (32, 33), and the rotor core (from the first step portion (35c)). 10) has a second step (35d) protruding to the side and receiving the rod-like member (19),
  • the rod-shaped member (19) has a predetermined gap (S) at least radially outside the second step portion (35d) and the end plate (32, 33), and the end plate (32, 33) is arranged so as to overlap in the stacking direction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a rotor according to a first embodiment of the present invention, where (a) is a partial view, (b) is a partial enlarged view, and (c) is a cross-sectional view taken along line AA.
  • the schematic diagram which shows the non-rotation state of the rotor core which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • the schematic diagram which shows the rotation state of the rotor core which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a BB cross section in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a CC cross section in FIG. 4.
  • 4A and 4B are schematic views showing a rotor according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a partial view, FIG. 5B is a partial enlarged view, and FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing a rotor according to a third embodiment of the present invention, where (a) is a partial view, (b) is a partially enlarged view, and (c) is a GG sectional view thereof.
  • It is a schematic diagram which shows the rotor which concerns on the 4th Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a partial figure, (b) is the elements on larger scale.
  • the radially outer side refers to the direction of the centrifugal force acting on the pins penetrating the rotor core
  • the stacking direction is the direction in which the core plates are stacked, and the rotor core When attached to the rotor hub, it means the same direction as the axial direction of the rotating shaft.
  • a rotor core 10 for an IPM (embedded magnet built-in synchronous) motor (rotating electric machine) has a cylindrical shape in which a plurality of annular core plates 11 are stacked. Is composed of a plurality of (in this embodiment, five) core plate pieces 12 equally divided in the circumferential direction in order to improve the material yield.
  • the core plate piece 12 has a thin circular arc shape, and a protrusion 13 for connecting to the adjacent core plate piece 12 is formed at one end in the circumferential direction, and the other adjacent portion is adjacent to the other.
  • a fitting portion 14 into which the protruding portion 13 of the core plate piece 12 is fitted is formed.
  • the core plate 11 is formed in an annular shape by connecting a plurality of core plate pieces 12 having the same shape (5 in the present embodiment) to any one of the core plates 11 and overlapping (adjacent to each other) in the stacking direction. )
  • the core plate 11 is laminated by brick stacking in which the circumferential position of the seam of the core plate pieces 12 is alternately shifted by a predetermined number (one layer in the present embodiment). For example, in FIG. 1, for convenience, when the core plates stacked from the bottom of the rotor core 10 are divided into odd layers and even layers, odd layers (odd core plates 11) and even layers (even core plates). 11), the seam positions of the adjacent core plate pieces 12 are different as viewed from the stacking direction.
  • the seam of the odd-numbered core plate pieces 12 (for example, D1) and the seam of the even-numbered core plate pieces 12 (for example, E1) are laminated so as to be displaced by a half in the circumferential direction of the core plate pieces 12 (36 °). (Called brick masonry), the strength has been improved.
  • the core plate piece 12 includes a magnet insertion hole 16 into which a permanent magnet 15 (see FIG. 2) such as a neodymium magnet is inserted, a crimping portion 17 that fastens the plurality of stacked core plates 11, and the magnet.
  • a plurality of through-holes 20 formed on the inner peripheral side from the insertion hole 16 and into which pins (rod-like members) 19 (see FIG. 2) are inserted are formed in the circumferential direction.
  • the magnet insertion hole 16, the caulking part 17, and the through hole 20 are aligned in the laminating direction when the core plates 11 are laminated, and the caulking part 17 is caulked after the core plates 11 are temporarily assembled.
  • the rotor core 10 can maintain its shape without the core plates 11 falling apart.
  • the rotor 30 fixed to a rotating shaft (not shown) with a rotor hub 31 that rotates integrally, the rotor hub 31 includes a cylindrical portion 31a, the diameter at one end of the cylindrical portion 31a A flange portion 31b formed extending in the direction and a pressing portion 31c formed at the other end are provided.
  • the cylindrical portion 31 a is fitted with the inner diameter side of the rotor core 10, and the permanent magnet 15 is embedded in the magnet insertion hole 16 of the rotor core 10.
  • the rotor core 10 is sandwiched between annular end plates 32 and 33 so as to close the magnet insertion holes 16 opened on both side surfaces e and f (one side surface e and the other side surface f) in the stacking direction.
  • the end plates 32 and 33 are in contact with the core plates 11 located on both sides of the rotor core 10 in the stacking direction.
  • a pressing plate 35 is interposed between the end plate 33 on the one side e side and the pressing portion 31c.
  • the pressing plate 35 overlaps the end plate 33 in the radial direction, and is one side of the rotor core 10. It has a substantially annular shape that contacts e.
  • the pressing plate 35 has an annular protruding portion 35b protruding toward the one side e of the rotor core 10, and a groove 35a is formed in the protruding portion 35b at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the concave groove 35a penetrates the protruding portion 35b in the radial direction and has a certain predetermined width, and the circumferential dimension a of the width is set larger than the diameter dimension b of the pin 19 (a> b). ing.
  • the pin 19 protrudes from both side faces e and f of the rotor core 10 and extends into the concave groove 35a and overlaps the end plates 32 and 33 in the stacking direction.
  • the pin 19 is disposed so as not to contact the end plates 32 and 33 and the recessed groove 35a, and has a predetermined gap S between the end plates 32 and 33 on the radially outer side. That is, the end plates 32 and 33 are formed so as to have a space portion on the radially outer side of the pin 19.
  • the diameter dimension b of the pin 19 is set smaller than the diameter dimension h of the through hole 20 (b ⁇ h), and the pin 19 and the through hole 20 are fitted in a gap.
  • the rotor core 10 is clamped between the flange 31b of the rotor hub 31 and the pressing plate 35 via the end plates 32 and 33 by caulking the pressing portion 31c in the direction of the pressing plate 35, and the rotor hub 31 is fixed integrally.
  • the rotor 30 since the above-described structure, the rotor 30 1, as shown in FIG. 3, the non-rotating state, the centrifugal force is not applied to the core plate pieces 12, each core plate pieces 12
  • the circular shape of the core plate 11 is maintained by the connection, but in the rotating state, as shown in FIG. 4, a centrifugal force acts on each core plate piece 12, and the core plate 11 slightly moves in the centrifugal force direction. It will be in a state spread to.
  • the centrifugal force direction of the core plate pieces 12 adjacent to each other in the stacking direction differs depending on the brick stack (for example, in the case of FIG.
  • the odd layer has a centrifugal force in the M direction and the even layer has a centrifugal force in the L direction in the drawing.
  • the core plate pieces 12 adjacent to each other in the circumferential direction try to move away from each other. Then, the pin 19 contacts the through-hole 20 formed in the core plate piece 12 on the different side in the circumferential direction for each odd layer and even layer.
  • the pin 19 as shown in FIG. 5, and shear forces acting from circumferentially different side for each further when the rotor 30 1 is rotated, since the shearing force is applied uniformly in the different direction of action, the rotor core Only held by 10.
  • the pins 19, the shear force from the above-mentioned circumferential direction different sides, radially outward a centrifugal force direction applied to the pin 19 Is arranged so that it does not contact with the through hole 20 and the end plates 32 and 33 of each core plate piece 12 in the radial direction.
  • the pin 19 is not in contact with the end plates 32 and 33, the flange 31b of the rotor hub 31, and the pressing plate 35. However, as long as the pins 19 are not in contact with the end plates 32 and 33, the other members are substantially not rotated when the rotor is rotated. If a load does not act on the pin 19, it may contact.
  • Rotor core 10 of the rotor 30 and second rotary electric machine, both side surfaces e, is sandwiched between the end plates 32, 33 so as to cover the entire f, the end plates 32 and 33, corresponding to the stacking direction position of each pin 19 A plurality of holes 32a and 33a are provided.
  • the diameters j of the holes 32a and 33a are set larger than the diameter dimension b of the pin 19, and the pin 19 extends into the holes 32a and 33a without contacting the inner peripheral surface thereof. Yes.
  • a predetermined gap S larger than the gap i (see FIG. 6) between the pin 19 and the through hole 20 is provided between the pin 19 and the end plates 32 and 33 on the radially outer side. ing.
  • the pin 19 protrudes from both side surfaces e and f of the rotor core 10 and is disposed so as to overlap the end plates 32 and 33 in the stacking direction, and between the end plates 32 and 33 on the radially outer side. Is provided with a predetermined gap S larger than the gap i between the pin 19 and the through hole 20 (see FIG. 6).
  • Pin 19 of the rotor 30 4 of the rotating electrical machine, the end surfaces 19a, 19b is, both sides e of the rotor core 10, and is formed such that f flush.
  • the pressing plate 35 is disposed so as to be interposed between the end plate 33 and the pressing portion 31c, receives the end plate 33, and substantially receives a load on one side surface e of the rotor core 10 and one end surface 19a of the pin 19. It touches without acting.
  • the present invention can be applied to a rotating electrical machine such as a brushless DC motor, and is particularly suitable for a rotating electrical machine used for an electric vehicle or a hybrid vehicle.

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Abstract

　棒状部材（１９）とコアプレート片（１２）に形成される貫通孔（２０）を隙間嵌めとし、棒状部材（１９）とエンドプレートとの間の径方向外側における所定空隙よりも前記隙間嵌めの隙間を小さく設定する。ロータ回転時において、棒状部材（１９）が、エンドプレートと接触しないため、棒状部材（１９）にエンドプレートからの荷重が作用せず、かつ積層方向に隣接するコアプレート片（１２）の貫通孔（２０）に、コアプレート（１１）所定枚数毎に交互に周方向異なる側で接触し、棒状部材（１９）の径方向外側への動きが規制されて保持される。

Description

回転電機のロータ
　本発明は、コアプレートを積層して形成するロータコアを備えた回転電機のロータに係り、詳しくは、前記ロータコアの保持構造に関する。
　一般に、電磁鋼板から打ち抜いて形成される円環状のコアプレートを積層してロータコアを形成し、該ロータコアをロータハブに固定する回転電機のロータが知られている。従来、材料歩留まり向上のために、円環状のコアプレートを周方向に分割し、該分割したコアプレート片を周方向に連結すると共に軸方向に積層して、ロータコアを形成するものが案出されている（特許文献１，２参照）。
特開２００２－２６２４９６号公報 特開２０１１－１５１８７７号公報
　上記特許文献１，２記載のものは、円環状のコアプレートを分割したために、ロータコアの回転の際に分割されたコアプレート片のそれぞれに遠心力が作用するので、回転強度が低くなってしまう。そのため、図１０に示すように、積層されるコアプレート２の層ごとに、周方向に隣接するコアプレート片６の継ぎ目Ｄの位置を交互にずらして積層するレンガ積みによってロータコア１を形成すると共に、該ロータコア１の両側を挟みつつロータハブ（不図示）に固定されるエンドプレート３，３に、ロータコア１を積層方向に貫通する複数のピン５を例えばカシメ加工等によって固定することで、回転時における強度の向上が図られている。
　しかしながら、ロータコア１が回転した際には、図１１に示すように、各コアプレート片６は、遠心力が作用してその遠心力方向（Ｆ１方向）へ移動しようとするが、ピン５はエンドプレート３，３に固定されて動かないため、ピン５と各コアプレート片６が当接して、ピン５に対して荷重Ｆ１が作用する。該荷重Ｆ１に対して逆方向に、エンドプレート３，３がピン５を押える反力Ｆ２が作用する。そのため、エンドプレート３，３とロータコア１の合わせ面位置７でピン５に強いせん断力が発生し、該せん断力に耐え得る強度を確保するためにはピン５を太くする必要があった。ピン５の大径化は、コアプレート片６の必要径方向寸法を大きくすることになり、材料費が嵩みコストアップの要因となると共に、ロータコア１の内径が小さくなって、ロータコア１内部の使用可能スペースが狭くなってしまうという問題があった。
　そこで、本発明は、コアプレート片を貫通するピン（棒状部材）に作用する荷重を低減して、もって上述の課題を解決した回転電機のロータを提供することを目的とする。
　本発明は、複数の円弧状のコアプレート片（１２）を連結して円環状のコアプレート（１１）を形成し、前記コアプレート（１１）が複数積層されると共に、その積層方向において前記コアプレート片（１２）が連結される継ぎ目（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）の周方向位置が所定枚数毎に異なるように構成され、かつ前記各コアプレート片（１２）に積層方向に揃えられた複数の貫通孔（２０）に棒状部材（１９）が挿入されると共に、積層方向両側面（ｅ，ｆ）がエンドプレート（３２，３３）によって挟まれるロータコア（１０）を備えた回転電機のロータ（３０１，３０２，３０３，３０４）において、
　前記エンドプレート（３２，３３）と前記コアプレート（１１）とは接触し、
　前記エンドプレート（３２，３３）と前記棒状部材（１９）とは、少なくとも前記棒状部材（１９）に作用する遠心力の作用方向側である径方向外側において接触しない、ことを特徴とする。
　よって、径方向外側へ移動しようとする棒状部材がエンドプレートによって押さえられることがなく、エンドプレートから棒状部材には荷重は作用しない。これにより、棒状部材に要求される強度が低く済み、棒状部材を細く構成することができるので、棒状部材の材料コストを削減することができる。また各貫通孔及び各コアプレート片の径方向の寸法を縮小することが可能で、電磁鋼板等の材料コストを削減できると共に、ロータ全体を小型化、軽量化することができる。更に、コアプレート片の径方向の必要寸法が小さくなることでロータ内部のスペースが広くなり、ロータ内部に歯車等の構造物を配置しやすくなる。
　なお、上記接触とは、棒状部材に荷重が作用する状態を意味する。
　例えば図５を参照して、前記棒状部材（１９）は、ロータ回転時において、前記コアプレート片（１２）の前記貫通孔（２０）に、前記棒状部材の前記径方向外側への動きを規制するように接触する。
　これにより、棒状部材がロータコアによってのみ保持されて他の部材と接触することがなく、棒状部材に作用する荷重を低減することができ、該棒状部材を細く構成することができる。
　例えば図２を参照して、前記エンドプレート（３２，３３）は、前記棒状部材（１９）の前記径方向外側に空間部を有するように形成される。
　これにより、エンドプレートと棒状部材とが少なくとも径方向外側において接触しないように構成できる。
　例えば図６を参照して、前記棒状部材（１９）の直径寸法（ｂ）を、前記貫通孔（２０）の直径寸法（ｈ）よりも小さくし、これら棒状部材（１９）及び貫通孔（２０）を隙間嵌めとした。
　これにより、棒状部材を貫通孔に圧入した場合のようにコアプレート片の貫通孔から棒状部材に作用する荷重が働かないため、該棒状部材を細く構成することができる。
　例えば図６を参照して、前記径方向外側における前記棒状部材（１９）と前記エンドプレート（３２，３３）との間に、前記隙間嵌めの隙間（ｉ）よりも大きい所定空隙（Ｓ）を有してなる。
　これにより、棒状部材は、エンドプレートに対し、隙間嵌めの隙間より大きく径方向外側に移動可能であるので、該棒状部材の径方向外側においてエンドプレートから荷重が作用せず、該棒状部材を細く構成することができる。
　例えば図２，図７，図８，図９を参照して、前記ロータコア（１０）は、回転軸に固定されて一体に回転するロータハブ（３１）に装着されて、
　前記ロータコア（１０）及び前記エンドプレート（３２，３３）が、押さえプレート（３５）を介して前記ロータハブ（３１）に設けられた押さえ部（３１ｃ）によって固定されてなる。
　これにより、これらロータコア，エンドプレート，押さえプレート，及びロータハブを一体化して保持でき、ロータコアのトルクをロータハブを介して回転軸に伝達することができる。
　例えば図２を参照して、前記押さえプレート（３５）は、前記積層方向一側に、周方向の寸法（ａ）が前記棒状部材（１９）の直径寸法（ｂ）よりも大きい（ａ＞ｂ）凹溝（３５ａ）を備え、
　前記棒状部材（１９）が、前記エンドプレート（３２，３３）に対して前記積層方向にオーバーラップすると共に前記凹溝（３５ａ）内に延出し、かつ前記エンドプレート（３２，３３）及び前記凹溝（３５ａ）と少なくとも前記径方向外側において所定空隙（Ｓ）を有するように配置してなる。
　これにより、棒状部材が、エンドプレートと接触しない状態に保持されながら、押さえプレートによりその抜け止めを確実に行うことができる。
　例えば図７を参照して、前記エンドプレート（３２，３３）に、前記棒状部材（１９）よりも直径寸法が大きい（ｊ＞ｂ）孔（３２ａ，３３ａ）を設け、
　前記棒状部材（１９）が、前記孔（３２ａ，３３ａ）と少なくとも前記径方向外側において所定空隙（Ｓ）を有するように、前記孔（３２ａ，３３ａ）内に延出してなる。
　これにより、エンドプレート及び押さえプレートの構造を簡単化することができる。
　例えば図８を参照して、前記押さえプレート（３５）が、前記エンドプレート（３２，３３）と当接する第１の段部（３５ｃ）と、該第１の段部（３５ｃ）より前記ロータコア（１０）側に出っ張って、前記棒状部材（１９）を受け入れる第２の段部（３５ｄ）を有し、
　前記棒状部材（１９）は、前記第２の段部（３５ｄ）及び前記エンドプレート（３２，３３）と少なくとも前記径方向外側において所定空隙（Ｓ）を有するように、かつ前記エンドプレート（３２，３３）に対して前記積層方向にオーバーラップするように配置してなる。
　これにより、棒状部材の抜け止め保持を確実に行うことができる。
　なお、上述カッコ内の符号は、図面と対照するものであるが、何ら本発明の構成を限定するものではない。
本発明の第１の実施の形態に係るロータコアのレンガ積みを示す模式図。 本発明の第１の実施の形態に係るロータを示す模式図であって、（ａ）は部分図、（ｂ）は部分拡大図、（ｃ）はそのＡ－Ａ断面図。 本発明の第１の実施の形態に係るロータコアの非回転状態を示す模式図。 本発明の第１の実施の形態に係るロータコアの回転状態を示す模式図。 図４におけるＢ－Ｂ断面を示す模式図。 図４におけるＣ－Ｃ断面を示す模式図。 本発明の第２の実施の形態に係るロータを示す模式図であって、（ａ）は部分図、（ｂ）は部分拡大図、（ｃ）はそのＦ－Ｆ断面図。 本発明の第３の実施の形態に係るロータを示す模式図であって、（ａ）は部分図、（ｂ）は部分拡大図、（ｃ）はそのＧ－Ｇ断面図。 本発明の第４の実施の形態に係るロータを示す模式図であって、（ａ）は部分図、（ｂ）は部分拡大図。 従来のロータの周方向断面を示す模式図。 その径方向断面を示す模式図。
　以下、図面に沿って、本発明の第１の実施形態について説明する。なお、以下の説明中において、径方向外側とは、ロータコアを貫通するピンに作用する遠心力の作用方向側のことを言い、積層方向とは、コアプレートが積層される方向であって、ロータコアがロータハブに取り付けられた際には、回転軸の軸方向と同一方向のことを言う。
　ＩＰＭ（埋込磁石内蔵型同期）モータ（回転電機）用のロータコア１０は、図１に示すように、円環形状のコアプレート１１が複数積層されてなる円筒形状であって、上記コアプレート１１は、材料歩留まり向上のために、周方向に均等に分割した複数（本実施形態では５枚）のコアプレート片１２から構成される。上記コアプレート片１２は、薄板円弧状からなり、周方向一端部には、隣接するコアプレート片１２と連結するための突起部１３が形成されており、他端部には、他の隣接するコアプレート片１２の突起部１３が嵌め込まれる嵌め込み部１４が形成されている。上記コアプレート１１には、これらコアプレート片１２同士の継ぎ目Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５、即ち突起部１３と嵌め込み部１４との接合箇所がコアプレート片１２の数と同数形成されている。
　上記コアプレート１１は、どの一層のコアプレート１１も同じ形状のコアプレート片１２を複数枚（本実施の形態では５枚）結合して円環状に形成されており、積層方向に重なる（隣接する）コアプレート１１に対してコアプレート片１２の継ぎ目の周方向位置を所定枚数毎（本実施の形態では一層毎）に交互にずらすレンガ積みによって積層されている。例えば図１において、便宜的にロータコア１０の底部から数えて積層されたコアプレートを奇数層と偶数層とに分けると、奇数層（奇数番目のコアプレート１１）と偶数層（偶数番目のコアプレート１１）では、積層方向から見て隣接するコアプレート片１２の継ぎ目位置が異なる。奇数層目のコアプレート片１２の継ぎ目（例えばＤ１）と偶数層目のコアプレート片１２の継ぎ目（例えばＥ１）とでは、上記コアプレート片１２の周方向半分だけ（３６°）ずれるように積層されて（レンガ積みという）、強度の向上が図られている。
　また、上記コアプレート片１２は、ネオジウム磁石などの永久磁石１５（図２参照）が挿入される磁石挿入孔１６と、積層された複数のコアプレート１１同士を締結するカシメ部１７と、上記磁石挿入孔１６より内周側に形成されてピン（棒状部材）１９（図２参照）が挿入される貫通孔２０と、がその円周方向に複数、形成されている。これら磁石挿入孔１６，カシメ部１７，貫通孔２０は、上記各コアプレート１１が積層される際に積層方向に揃えられ、上記各コアプレート１１が仮組みされた後にカシメ部１７をカシメることによって、上記ロータコア１０は、各コアプレート１１がバラバラにならずに、その形状を保持できるようになっている。
　ついで、上記ロータコア１０を備えた回転電機のロータについて説明する。ロータ３０１は、図２に示すように、回転軸（不図示）に固定されて一体に回転するロータハブ３１を有し、該ロータハブ３１は、円筒部３１ａと、該円筒部３１ａの一端に径方向に延出して形成される鍔部３１ｂと、その他端に形成される押さえ部３１ｃと、を備える。上記円筒部３１ａには、上記ロータコア１０の内径側が嵌合して装着されて、該ロータコア１０の上記磁石挿入孔１６には上記永久磁石１５が埋め込まれている。上記ロータコア１０は、その積層方向両側面ｅ，ｆ（一側面ｅ，他側面ｆとする）に開口している上記磁石挿入孔１６を塞ぐように、円環状のエンドプレート３２，３３によって挟まれており、上記エンドプレート３２，３３と上記ロータコア１０の積層方向両側に位置するコアプレート１１とは接触している。
　上記一側面ｅ側のエンドプレート３３と上記押さえ部３１ｃとの間には、押さえプレート３５が介在し、該押さえプレート３５は、上記エンドプレート３３と径方向に重なり、かつ上記ロータコア１０の一側面ｅと接触する略々円環形状からなる。該押さえプレート３５は、上記ロータコア１０の一側面ｅ側に突出する円環状の突出部３５ｂを有し、該突出部３５ｂに、周方向所定間隔毎に凹溝３５ａが形成されている。該凹溝３５ａは、突出部３５ｂを径方向に貫通して一定の所定幅からなり、該幅の周方向の寸法ａは、上記ピン１９の直径寸法ｂよりも大きく（ａ＞ｂ）設定されている。
　上記ピン１９は、上記ロータコア１０の両側面ｅ，ｆから突出すると共に上記凹溝３５ａ内に延出し、かつ上記エンドプレート３２，３３に対して上記積層方向にオーバーラップしている。上記ピン１９は、上記エンドプレート３２，３３及び上記凹溝３５ａと接触しないように配置され、かつ上記エンドプレート３２，３３との間に、径方向外側において所定空隙Ｓを有する。つまり、上記エンドプレート３２，３３は、上記ピン１９の径方向外側に空間部を有するように形成されていることになる。また、図６を参照して、上記ピン１９の直径寸法ｂを、上記貫通孔２０の直径寸法ｈよりも小さく設定し（ｂ＜ｈ）、これらピン１９及び貫通孔２０を隙間嵌めしているが、上記所定空隙Ｓが、該隙間嵌めの隙間ｉ（ｉ＝ｈ－ｂ）よりも大きく設定されている。そのため、ロータ３０１の非回転状態において、上記ピン１９はどこにも固定・保持されておらず、上記貫通孔２０内に遊嵌している。
　上記ロータコア１０は、上記押さえ部３１ｃを該押さえプレート３５方向にカシメることで、上記エンドプレート３２，３３を介して上記ロータハブ３１の鍔部３１ｂと上記押さえプレート３５の間で挟持され、上記ロータハブ３１と一体に固定される。
　本実施の形態は、以上のような構成からなるので、ロータ３０１は、図３に示すように、非回転状態では、各コアプレート片１２に遠心力がかからず、各コアプレート片１２の連結によってコアプレート１１の円環形状を保っているが、回転状態では、図４に示すように、各コアプレート片１２に遠心力が作用して、コアプレート１１がその遠心力方向へ僅かに拡がった状態となる。この回転状態では、レンガ積みによって、積層方向隣接するコアプレート片１２の遠心力方向が異なり（例えば、図４の場合、奇数層は図中Ｍ方向、偶数層は図中Ｌ方向に遠心力が作用する）、周方向に隣接するコアプレート片１２は、互いに離れる方向に移動しようとする。すると、ピン１９は、コアプレート片１２に形成された貫通孔２０に対して、奇数層・偶数層とで一層毎に周方向異なる側で接触する。
　すなわち、上記ピン１９は、図５に示すように、ロータ３０１が回転すると一層毎に周方向異なる側からのせん断力が作用し、該せん断力がその異なる作用方向において均等に働くため、ロータコア１０のみによって保持される。一方、上記ロータ３０１の径方向断面においては、図６に示すように、上記ピン１９は、上述した周方向異なる側からのせん断力によって、ピン１９に作用する遠心力方向である径方向外側への動きが規制されて、各コアプレート片１２の貫通孔２０及びエンドプレート３２，３３と径方向において接触しないように配置される。上記ピン１９と上記エンドプレート３２，３３との間の径方向外側における所定空隙Ｓが、上記ピン１９と貫通孔２０との間の隙間ｉ（ｉ＝ｈ－ｂ）よりも大きく設定されているため、上記ピン１９は、上記エンドプレート３２，３３に対して上記隙間ｉよりも大きく径方向外側へ移動可能となっており、エンドプレート３２，３３からピン１９に対して荷重は作用しない。
　なお、ピン１９はエンドプレート３２，３３、ロータハブ３１の鍔部３１ｂ、押さえプレート３５と接触していないが、エンドプレート３２，３３と接触しない限り、他の部材については、ロータ回転時に実質的にピン１９に対して荷重が作用しなければ、接触しても良い。
　次に、図７に沿って、本発明に係る回転電機のロータの第２の実施の形態について説明するが、第１の実施の形態と同一又は同等部分には、図に同一符号を付して、説明を省略する。回転電機のロータ３０２のロータコア１０は、その両側面ｅ，ｆ全体を覆うようにエンドプレート３２，３３によって挟まれて、上記エンドプレート３２，３３は、各ピン１９の積層方向位置に対応した複数の孔３２ａ，３３ａをそれぞれ備えている。
　上記孔３２ａ，３３ａは、その直径寸法ｊがピン１９の直径寸法ｂよりも大きく設定されており、上記ピン１９が、上記孔３２ａ，３３ａ内にその内周面に接触することなく延出している。特に、上記ピン１９と、その径方向外側における上記エンドプレート３２，３３との間には、上記ピン１９と貫通孔２０との間の隙間ｉ（図６参照）よりも大きい所定空隙Ｓを備えている。
　次に、図８に沿って、本発明に係る回転電機のロータの第３の実施の形態について説明するが、第１の実施の形態と同一又は同等部分には、図に同一符号を付して、説明を省略する。回転電機のロータ３０３のエンドプレート３３と押さえ部３１ｃとの間に介在する押さえプレート３５は、上記エンドプレート３３と当接する第１の段部３５ｃと、該第１の段部３５ｃより上記ロータコア１０側に出っ張って、上記ピン１９を受け入れる第２の段部３５ｄを備えている。
　上記ピン１９は、上記ロータコア１０の両側面ｅ，ｆから突出して上記エンドプレート３２，３３と積層方向にオーバーラップするように配置されると共に、径方向外側における上記エンドプレート３２，３３との間には、上記ピン１９と貫通孔２０との間の隙間ｉ（図６参照）よりも大きい所定空隙Ｓを備えている。
　次に、図９に沿って、本発明に係る回転電機のロータの第４の実施の形態について説明するが、第１の実施の形態と同一又は同等部分には、図に同一符号を付して、説明を省略する。回転電機のロータ３０４のピン１９は、その両端面１９ａ，１９ｂが、ロータコア１０の両側面ｅ，ｆと面一となるように形成されている。押さえプレート３５は、エンドプレート３３と押さえ部３１ｃの間に介在するように配置され、上記エンドプレート３３を受け入れると共に、上記ロータコア１０の一側面ｅ及びピン１９の一端面１９ａと実質的に荷重が作用することなく接している。
　上述した第２～第４の実施の形態は、以上のような構成からなるので、上述の第１の実施の形態と同様に、ロータの回転時には、積層方向隣接するコアプレート片１２からピン１９に作用する周方向異なる側からのせん断力によってピン１９がロータコア１０のみによって保持されて、エンドプレート３２，３３からピン１９に対して荷重は作用しない。
　本発明は、ブラシレスＤＣモータ等の回転電機に適用可能であり、特に電気自動車やハイブリッド自動車に使用する回転電機に用いて好適である。
１０　　ロータコア
１１　　コアプレート
１２　　コアプレート片
１９　　棒状部材（ピン）
１９ａ，１９ｂ　　両端面
２０　　貫通孔
３０１，３０２，３０３，３０４　　ロータ
３１　　ロータハブ
３１ｃ　　押さえ部
３２，３３　　エンドプレート
３２ａ，３３ａ　　孔
３５　　押さえプレート
３５ａ　凹溝
３５ｃ　　第１の段部
３５ｄ　　第２の段部
ａ　　（凹溝の）周方向の寸法
ｂ　　棒状部材の直径寸法
ｅ，ｆ　　ロータコアの両側面
ｈ　　貫通孔の直径寸法
ｉ　　隙間
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｅ１　　継ぎ目
Ｓ　　所定空隙

Claims (9)

  1. 　複数の円弧状のコアプレート片を連結して円環状のコアプレートを形成し、前記コアプレートが複数積層されると共に、その積層方向において前記コアプレート片が連結される継ぎ目の周方向位置が所定枚数毎に異なるように構成され、かつ前記各コアプレート片に積層方向に揃えられた複数の貫通孔に棒状部材が挿入されると共に、積層方向両側面がエンドプレートによって挟まれるロータコアを備えた回転電機のロータにおいて、
    　前記エンドプレートと前記コアプレートとは接触し、
    　前記エンドプレートと前記棒状部材とは、少なくとも前記棒状部材に作用する遠心力の作用方向側である径方向外側において接触しない、
    　ことを特徴とする回転電機のロータ。
  2. 　前記棒状部材は、ロータ回転時において、前記コアプレート片の前記貫通孔に、前記棒状部材の前記径方向外側への動きを規制するように接触する、
    　請求項１記載の回転電機のロータ。
  3. 　前記エンドプレートは、前記棒状部材の前記径方向外側に空間部を有するように形成される、
    　請求項１又は２記載の回転電機のロータ。
  4. 　前記棒状部材の直径寸法を、前記貫通孔の直径寸法よりも小さくし、これら棒状部材及び貫通孔を隙間嵌めとした、
    　請求項１ないし３のいずれか記載の回転電機のロータ。
  5. 　前記径方向外側における前記棒状部材と前記エンドプレートとの間に、前記隙間嵌めの隙間よりも大きい所定空隙を有してなる、
    　請求項４記載の回転電機のロータ。
  6. 　前記ロータコアは、回転軸に固定されて一体に回転するロータハブに装着されて、
    　前記ロータコア及び前記エンドプレートが、押さえプレートを介して前記ロータハブに設けられた押さえ部によって固定されてなる、
    　請求項１ないし５のいずれか記載の回転電機のロータ。
  7. 　前記押さえプレートは、前記積層方向一側に、周方向の寸法が前記棒状部材の直径寸法よりも大きい凹溝を備え、
    　前記棒状部材が、前記エンドプレートに対して前記積層方向にオーバーラップすると共に前記凹溝内に延出し、かつ前記エンドプレート及び前記凹溝と少なくとも前記径方向外側において所定空隙を有するように配置してなる、
    　請求項６記載の回転電機のロータ。
  8. 　前記エンドプレートに、前記棒状部材よりも直径寸法が大きい孔を設け、
    　前記棒状部材が、前記孔と少なくとも前記径方向外側において所定空隙を有するように、前記孔内に延出してなる、
    　請求項６記載の回転電機のロータ。
  9. 　前記押さえプレートが、前記エンドプレートと当接する第１の段部と、該第１の段部より前記ロータコア側に出っ張って、前記棒状部材を受け入れる第２の段部を有し、
    　前記棒状部材は、前記第２の段部及び前記エンドプレートと少なくとも前記径方向外側において所定空隙を有するように、かつ前記エンドプレートに対して前記積層方向にオーバーラップするように配置してなる、
    　請求項６記載の回転電機のロータ。
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