WO2022137877A1 - 回転電機のロータ - Google Patents

Abstract

第１溶接部３０が筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間しているため、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第１溶接部３０に伝達し難くなる。また、第２溶接部３１が筒部材１６の軸線方向で第２圧入部１９ａから離間しているため、第２圧入部１９ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第２溶接部３１に伝達し難くなる。

Description

回転電機のロータ

  本発明は、回転電機のロータに関する。

  例えば特許文献１に開示されているような回転電機のロータは、筒部材と、筒部材内に配置された磁性体と、筒部材の軸線方向の両端部の少なくとも一方に設けられるとともに軸線方向で磁性体と隣り合った状態で筒部材の内周面に固定される軸部材と、を備えている。筒部材は、ロータの回転によって遠心力を受ける磁性体の変形を抑制する。軸部材は、筒部材の内周面に対して圧入される圧入部を有する。そして、圧入部が筒部材の内周面に圧入されることにより、軸部材が筒部材の内周面に固定されている。ここで、軸部材における筒部材に対する固定をさらに強固なものとするために、圧入部における筒部材の内周面に対する圧入に加えて、例えば、軸部材を筒部材に対して溶接することにより接合することが考えられている。このように、ロータは、筒部材と軸部材とを溶接する溶接部を備えている場合がある。

特開２００４－１１２８４９号公報

  ところで、軸部材の圧入部が筒部材の内周面に圧入されていると、圧入部からの圧入応力が筒部材に作用する。ここで、溶接部が筒部材の軸線方向で圧入部から離間しておらず、溶接部が筒部材の軸線方向で圧入部と連続していると、圧入部から筒部材に作用した圧入応力が溶接部に伝達し易く、圧入部から筒部材に作用した圧入応力が溶接部に作用してしまう虞がある。すると、溶接部を介した軸部材と筒部材との接合強度が低下して、回転電機のロータの信頼性が低下する虞がある。

  上記課題を解決するための回転電機のロータは、筒部材と、前記筒部材内に配置された磁性体と、前記筒部材の軸線方向の両端部の少なくとも一方に設けられるとともに前記軸線方向で前記磁性体と隣り合った状態で前記筒部材の内周面に固定される軸部材と、前記筒部材と前記軸部材とを溶接する溶接部と、を備え、前記軸部材は、前記筒部材の内周面に対して圧入される圧入部を有する回転電機のロータであって、前記圧入部は、前記溶接部よりも前記磁性体から近い位置に配置され、前記溶接部は、前記軸線方向で前記圧入部から離間している。

  これによれば、溶接部が筒部材の軸線方向で圧入部から離間しているため、圧入部から筒部材に作用した圧入応力が溶接部に伝達し難くなる。したがって、圧入部から筒部材に作用した圧入応力が溶接部に作用してしまうことが抑制されるため、溶接部を介した軸部材と筒部材との接合強度の低下を抑制することができる。その結果、回転電機のロータの信頼性を向上させることができる。

  上記回転電機のロータにおいて、前記軸部材は、前記圧入部よりも前記筒部材の径方向における寸法が小さく、前記筒部材の内側に配置される小径部を有し、前記小径部は、前記軸線方向で前記圧入部と前記溶接部との間に配置されているとよい。

  これによれば、小径部が、筒部材の軸線方向で圧入部と溶接部との間に配置されていることにより、筒部材の設計を変更することなく、溶接部を圧入部から離間することができる。

  上記回転電機のロータにおいて、前記軸部材は、駆動力を出力する出力軸であってもよい。

  これによれば、筒部材と出力軸とを溶接する溶接部が、筒部材の軸線方向で圧入部から離間しているため、圧入部から筒部材に作用した圧入応力が、筒部材と出力軸とを溶接する溶接部に作用してしまうことが抑制される。したがって、負荷のかかり易い出力軸において、溶接部を介した出力軸と筒部材との接合強度の低下を抑制することができる。その結果、回転電機のロータの信頼性を向上させることができる。

  上記回転電機のロータにおいて、前記溶接部は、前記ロータの回転時に前記溶接部に作用する応力が極小値となるように前記軸線方向で前記圧入部から離間しているとよい。
  ロータの回転時では、溶接部には、ロータの回転によって生じる遠心力に伴う応力が作用する。ここで、圧入部から筒部材に作用した圧入応力が溶接部に作用しないように溶接部を筒部材の軸線方向で圧入部から離間させると、溶接部には、ロータの回転によって生じる遠心力に伴う応力のみが作用するため、溶接部に作用する応力が極小値となる。そこで、溶接部を、ロータの回転時に溶接部に作用する応力が極小値となるように筒部材の軸線方向で圧入部から離間させた。これによれば、ロータが回転しても、溶接部に作用する応力が、ロータの回転によって生じる遠心力に伴う応力のみとなるため、軸部材と筒部材との接合強度の低下をさらに抑制することができる。その結果、回転電機のロータの信頼性をさらに向上させることができる。

  この発明によれば、信頼性を向上させることができる。

実施形態における回転電機を説明するための断面図。 ロータの一部分を破断して示す断面図。 第１溶接部から、筒部材における第１圧入部と筒部材の径方向で対向する部位までの間のそれぞれの位置でロータの回転時に作用する応力を計測した結果を示すグラフ。

  以下、回転電機のロータを具体化した一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。
  図１に示すように、回転電機１０は、筒状のハウジング１１内に収容されている。ハウジング１１は、有底筒状の第１ハウジング構成体１２と、第１ハウジング構成体１２に連結される板状の第２ハウジング構成体１３と、を備えている。第１ハウジング構成体１２及び第２ハウジング構成体１３は金属製であり、例えば、アルミニウム製である。

  第１ハウジング構成体１２は、板状の底壁１２ａと、底壁１２ａの外周部から筒状に延びる周壁１２ｂと、を有している。第２ハウジング構成体１３は、周壁１２ｂにおける底壁１２ａとは反対側の開口を閉塞した状態で第１ハウジング構成体１２に連結されている。

  第１ハウジング構成体１２の底壁１２ａの内面には、円筒状のボス部１２ｃが突出した状態で設けられている。ボス部１２ｃの軸線は、第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの軸線と一致している。また、第２ハウジング構成体１３の内面には、円筒状のボス部１３ａが突出した状態で設けられている。ボス部１３ａの軸線は、第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの軸線と一致している。よって、両ボス部１２ｃ，１３ａの軸線は一致している。

  回転電機１０は、ステータ１４と、ロータ１５と、を備えている。ステータ１４は、第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの内周面に固定される円筒状のステータコア１４ａと、ステータコア１４ａに巻回されるコイル１４ｂと、を有する。ロータ１５は、ハウジング１１において、ステータ１４の径方向内側に回転可能な状態で配置されている。

  図２に示すように、ロータ１５は、筒部材１６と、磁性体である永久磁石１７と、軸部材としての第１軸部材１８及び第２軸部材１９と、を備えている。本実施形態においては、筒部材１６はインコネル製である。筒部材１６は、筒部材１６の軸線が直線状に延びる筒状である。筒部材１６の肉厚は均一である。

  永久磁石１７は、中実円柱状である。永久磁石１７は、筒部材１６内に配置されている。永久磁石１７の軸線は、筒部材１６の軸線と一致している。永久磁石１７は、永久磁石１７の径方向に着磁されている。永久磁石１７は、筒部材１６の内周面１６０に圧入されている。永久磁石１７における軸線が延びる方向の長さは、筒部材１６における軸線が延びる方向の長さよりも短い。永久磁石１７の軸線方向両側に位置する両端面１７ａ，１７ｂは、永久磁石１７の軸線方向に対して直交する方向に延びる平坦面である。

  永久磁石１７の端面１７ａは、筒部材１６の内側に位置している。よって、筒部材１６の第１端部１６ａは、永久磁石１７の端面１７ａよりも軸線方向へ突出している。また、永久磁石１７の端面１７ｂは、筒部材１６の内側に位置している。よって、筒部材１６の軸線方向の第２端部１６ｂは、永久磁石１７の端面１７ｂよりも軸線方向へ突出している。

  第１軸部材１８は、筒部材１６の第１端部１６ａに設けられている。第１軸部材１８は、鉄製である。第１軸部材１８は、圧入部としての第１圧入部１８ａ、小径部としての第１小径部１８ｂ、第１フランジ部１８ｃ、及び第１軸部１８ｄを有している。第１圧入部１８ａは、円柱状である。第１圧入部１８ａは、筒部材１６の第１端部１６ａに圧入されている。よって、第１軸部材１８は、筒部材１６の内周面１６０に固定されている。第１軸部材１８の軸線は、永久磁石１７の軸線と一致している。

  第１小径部１８ｂは、円柱状である。第１小径部１８ｂは、第１圧入部１８ａにおける永久磁石１７とは反対側の端面から突出している。第１小径部１８ｂの外径は、第１圧入部１８ａの外径よりも小さい。したがって、第１小径部１８ｂは、第１圧入部１８ａよりも筒部材１６の径方向における寸法が小さい。第１小径部１８ｂの軸線は、第１圧入部１８ａの軸線と一致している。第１小径部１８ｂは、筒部材１６の内周面１６０に対して隙間嵌めされている。したがって、第１小径部１８ｂは、筒部材１６の内側に配置されている。なお、図２及び図３では、第１小径部１８ｂと筒部材１６の内周面１６０との間の隙間を誇張して示している。

  第１フランジ部１８ｃは、円柱状である。第１フランジ部１８ｃは、第１小径部１８ｂにおける第１圧入部１８ａとは反対側の端部に連続している。第１フランジ部１８ｃの外径は、第１圧入部１８ａの外径よりも大きい。第１軸部１８ｄは、円柱状である。第１軸部１８ｄは、第１フランジ部１８ｃにおける第１小径部１８ｂとは反対側の端部に連続している。第１軸部１８ｄの外径は、第１フランジ部１８ｃの外径よりも小さい。

  第２軸部材１９は、筒部材１６の第２端部１６ｂに設けられている。第２軸部材１９は、鉄製である。第２軸部材１９は、圧入部としての第２圧入部１９ａ、及び第２軸部１９ｂを有している。第２圧入部１９ａは、円柱状である。第２圧入部１９ａは、筒部材１６の第２端部１６ｂに圧入されている。よって、第２軸部材１９は、筒部材１６の内周面１６０に固定されている。第２軸部材１９の軸線は、永久磁石１７の軸線と一致している。

  第２軸部１９ｂは、円柱状である。第２軸部１９ｂは、第２圧入部１９ａにおける永久磁石１７とは反対側の端面から突出している。第２軸部１９ｂの外径は、第２圧入部１９ａの外径よりも小さい。第２軸部１９ｂの軸線は、第２圧入部１９ａの軸線と一致している。第２軸部１９ｂにおける第２圧入部１９ａ側の部位は、筒部材１６の内側に配置されており、第２軸部１９ｂにおけるその他の部位は、筒部材１６から突出している。したがって、第２軸部１９ｂにおける第２圧入部１９ａ側の部位は、第２圧入部１９ａよりも筒部材１６の径方向における寸法が小さく、筒部材１６の内側に配置される小径部としての第２小径部１９ｃである。第２小径部１９ｃは、筒部材１６の内周面１６０に対して隙間嵌めされている。なお、図２では、第２小径部１９ｃと筒部材１６の内周面１６０との間の隙間を誇張して示している。

  第１圧入部１８ａの外径と第２圧入部１９ａの外径とは等しい。また、第１小径部１８ｂと第２小径部１９ｃの外径とは等しい。第１軸部材１８の軸線と第２軸部材１９の軸線とは一致している。

  第１圧入部１８ａにおける第１小径部１８ｂとは反対側の端面１８０ａは、第１軸部材１８の軸線が延びる方向に対して直交する方向に延びる平坦面である。第１圧入部１８ａの端面１８０ａは、永久磁石１７の端面１７ａに面接触している。したがって、第１軸部材１８は、筒部材１６の軸線方向で永久磁石１７と隣り合った状態で筒部材１６の内周面に固定されている。

  第２圧入部１９ａにおける第２小径部１９ｃとは反対側の端面１９０ａは、第２軸部材１９の軸線が延びる方向に対して直交する方向に延びる平坦面である。第２圧入部１９ａの端面１９０ａは、永久磁石１７の端面１７ｂに面接触している。したがって、第２軸部材１９は、筒部材１６の軸線方向で永久磁石１７と隣り合った状態で筒部材１６の内周面に固定されている。

  図１に示すように、第１軸部材１８の第１軸部１８ｄは、ボス部１３ａの内側を通過するとともに第２ハウジング構成体１３を貫通してハウジング１１の外へ突出している。ボス部１３ａの内周面と第１軸部１８ｄの外周面との間には、第１軸受２１が設けられている。そして、第１軸部材１８は、第１軸受２１を介してボス部１３ａに支持されることにより、ハウジング１１に回転可能な状態で支持されている。

  第１軸部材１８の第１軸部１８ｄにおける第１小径部１８ｂとは反対側の端部には、インペラ２３が取り付けられている。インペラ２３は、第１軸部材１８と一体回転可能である。よって、インペラ２３は、第１軸部材１８の回転が駆動力として伝達されることにより駆動する。したがって、インペラ２３が取り付けられた第１軸部材１８は、駆動力を出力する出力軸である。

  第２軸部材１９の第２軸部１９ｂは、ボス部１２ｃの内側に挿入されている。ボス部１２ｃの内周面と第２軸部１９ｂの外周面との間には、第２軸受２２が設けられている。そして、第２軸部材１９は、第２軸部１９ｂが第２軸受２２を介してボス部１２ｃに支持されることにより、ハウジング１１に回転可能な状態で支持されている。

  図２に示すように、ロータ１５は、筒部材１６と第１軸部材１８とを溶接する溶接部としての第１溶接部３０を備えている。筒部材１６と第１軸部材１８とは、第１溶接部３０を介して接合されている。第１溶接部３０は、筒部材１６の第１端部１６ａの開口端面と第１フランジ部１８ｃとの境界を接合するように形成されている。具体的には、第１溶接部３０は、筒部材１６の第１端部１６ａの開口端面と、第１フランジ部１８ｃにおける筒部材１６の軸線方向で筒部材１６の第１端部１６ａの開口端面と対向する部位と、をそれぞれ溶融させて、溶融した部位同士が固化することで接合された部分である。よって、第１溶接部３０は、筒部材１６の軸線方向において、筒部材１６の第１端部１６ａの開口端面と第１フランジ部１８ｃとの境界を跨いだ両側に広がるように形成されており、筒部材１６の第１端部１６ａと第１フランジ部１８ｃとの間に配置されている。筒部材１６の軸線方向における第１溶接部３０の中央は、第１溶接部３０によって筒部材１６と第１フランジ部１８ｃとを接合する前の筒部材１６の第１端部１６ａの開口端面と第１フランジ部１８ｃとの境界に対応している。

  筒部材１６の軸線方向において、第１圧入部１８ａ、第１小径部１８ｂ、及び第１溶接部３０は、永久磁石１７から筒部材１６の第１端部１６ａに向けてこの順に並んで配置されている。つまり、第１圧入部１８ａは、第１溶接部３０よりも永久磁石１７から近い位置に配置されている。よって、第１小径部１８ｂは、第１圧入部１８ａと第１溶接部３０との間に配置されている。したがって、第１溶接部３０は、筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間している。

  ロータ１５は、筒部材１６と第２軸部材１９とを溶接する溶接部としての第２溶接部３１を備えている。筒部材１６と第２軸部材１９とは、第２溶接部３１を介して接合されている。第２溶接部３１は、筒部材１６の内周面１６０と第２小径部１９ｃの外周面とを接合するように形成されている。具体的には、第２溶接部３１は、筒部材１６の第２端部１６ｂの開口縁における筒部材１６の径方向で第２小径部１９ｃと対向する部位と、第２小径部１９ｃにおける筒部材１６の径方向で筒部材１６の第２端部１６ｂの開口縁と対向する部位と、をそれぞれ溶融させて、溶融した部位同士が固化することで接合された部分である。よって、第２溶接部３１は、筒部材１６の第２端部１６ｂと第２小径部１９ｃとの間に配置されている。したがって、軸線方向において、第２圧入部１９ａ、第２小径部１９ｃ、及び第２溶接部３１は、永久磁石１７から筒部材１６の第２端部１６ｂに向けてこの順に並んで配置されている。つまり、第２圧入部１９ａは、第２溶接部３１よりも永久磁石１７から近い位置に配置されている。よって、第２小径部１９ｃは、第２圧入部１９ａと第２溶接部３１との間に配置されている。したがって、第２溶接部３１は、軸線方向で第２圧入部１９ａから離間している。

  次に、本実施形態の作用について説明する。
  ここで、本発明者らは、例えば、第１溶接部３０から第１圧入部１８ａに近づくにつれて、ロータ１５の回転時に筒部材１６に作用する応力が徐々に増大していくことを実験等によって見出した。図３では、第１溶接部３０から、筒部材１６における第１圧入部１８ａと筒部材１６の径方向で対向する部位までの間のそれぞれの位置でロータ１５の回転時に作用する応力を計測した結果を示している。

  図３の縦軸は、第１溶接部３０から、筒部材１６における第１圧入部１８ａと筒部材１６の径方向で対向する部位までの間のそれぞれの位置でロータ１５の回転時に作用する応力を示している。図３の横軸は、第１溶接部３０から、筒部材１６における第１圧入部１８ａと筒部材１６の径方向で対向する部位までの間のそれぞれの位置を座標系で示している。座標「０」は、第１溶接部３０に対応している。具体的には、座標「０」は、第１溶接部３０によって筒部材１６と第１フランジ部１８ｃとを接合する前の筒部材１６の第１端部１６ａの開口端面と第１フランジ部１８ｃとの境界に対応している。したがって、座標「０」は、筒部材１６の軸線方向において、第１溶接部３０の中央に対応している。そして、図３では、座標が大きくなるにつれて、第１溶接部３０から第１圧入部１８ａに近づくことを意味している。なお、図３では、筒部材１６における第１圧入部１８ａの端面１８０ａと筒部材１６の径方向で重なる部位に対応する位置を、座標「８」としている。

  図３において実線Ｌ１で示すように、例えば、座標「０」から座標「１」までの間での応力は、極小値σｍｉｎであり、その値は一定である。座標「１」に対応する筒部材１６の部位は、第１溶接部３０よりも第１圧入部１８ａ寄りに位置する部位である。したがって、第１溶接部３０全体が、座標「１」に対応する筒部材１６の部位よりも筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間している。そして、座標「１」から座標が大きくなっていき、座標「８」に近づくにつれて応力が徐々に大きくなっていく。したがって、座標「１」に対応する筒部材１６の部位から第１圧入部１８ａに近づくにつれて、ロータ１５の回転時に筒部材１６に作用する応力が徐々に増大していく。

  ここで、第１軸部材１８の第１圧入部１８ａが筒部材１６の内周面１６０に圧入されていると、第１圧入部１８ａからの圧入応力が筒部材１６に作用する。したがって、筒部材１６において、筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａに近いほど、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が伝達し易くなっている。また、筒部材１６には、ロータ１５の回転時では、ロータ１５の回転によって生じる遠心力に伴う応力も作用する。

  図３において実線Ｌ１で示すように、座標「１」から座標が大きくなるにつれて応力が徐々に大きくなっているため、座標「１」に対応する筒部材１６の部位から第１圧入部１８ａ側の部位では、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が作用していることが想定される。

  一方で、座標「０」から座標「１」までの間では、応力が極小値σｍｉｎであり、その値は一定であるため、座標「１」に対応する筒部材１６の部位から第１溶接部３０までの間の部位では、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が作用しておらず、ロータ１５の回転によって生じる遠心力に伴う応力のみが作用していることが想定される。

  このように、本実施形態では、第１小径部１８ｂを、第１圧入部１８ａと第１溶接部３０との間に配置して、第１溶接部３０を、筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間させ、ロータ１５の回転時に作用する応力が極小値σｍｉｎである座標「０」が第１溶接部３０に対応するようにした。すなわち、第１溶接部３０は、ロータ１５の回転時に第１溶接部３０に作用する応力が極小値σｍｉｎとなるように筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間している。これにより、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第１溶接部３０に伝達し難くなる。したがって、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第１溶接部３０に作用してしまうことが抑制されるため、第１溶接部３０を介した第１軸部材１８と筒部材１６との接合強度の低下が抑制される。

  なお、第２溶接部３１から筒部材１６における第２圧入部１９ａと筒部材１６の径方向で対向する部位までの間のそれぞれの位置でロータ１５の回転時に作用する応力も、図３と同様な計測結果が得られる。したがって、第２溶接部３１においても、第２小径部１９ｃを、第２圧入部１９ａと第２溶接部３１との間に配置して、第２溶接部３１を、筒部材１６の軸線方向で第２圧入部１９ａから離間させ、ロータ１５の回転時に作用する応力が極小値σｍｉｎである座標「０」が第２溶接部３１に対応するようにした。すなわち、第２溶接部３１は、ロータ１５の回転時に第２溶接部３１に作用する応力が極小値σｍｉｎとなるように筒部材１６の軸線方向で第２圧入部１９ａから離間している。これにより、第２圧入部１９ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第２溶接部３１に伝達し難くなる。したがって、第２圧入部１９ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第２溶接部３１に作用してしまうことが抑制されるため、第２溶接部３１を介した第２軸部材１９と筒部材１６との接合強度の低下が抑制される。

  上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
  （１）第１溶接部３０が筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間しているため、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第１溶接部３０に伝達し難くなる。また、第２溶接部３１が筒部材１６の軸線方向で第２圧入部１９ａから離間しているため、第２圧入部１９ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第２溶接部３１に伝達し難くなる。したがって、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第１溶接部３０に作用してしまうこと、及び第２圧入部１９ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第２溶接部３１に作用してしまうことが抑制される。このため、第１溶接部３０を介した第１軸部材１８と筒部材１６との接合強度の低下、及び第２溶接部３１を介した第２軸部材１９と筒部材１６との接合強度の低下を抑制することができる。その結果、回転電機１０のロータ１５の信頼性を向上させることができる。

  （２）第１小径部１８ｂが、筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａと第１溶接部３０との間に配置されていることにより、筒部材１６の設計を変更することなく、第１溶接部３０を第１圧入部１８ａから離間することができる。また、第２小径部１９ｃが、筒部材１６の軸線方向で第２圧入部１９ａと第２溶接部３１との間に配置されていることにより、筒部材１６の設計を変更することなく、第２溶接部３１を第２圧入部１９ａから離間することができる。

  （３）筒部材１６と第１軸部材１８とを溶接する第１溶接部３０が、筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間しているため、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が、筒部材１６と第１軸部材１８とを溶接する第１溶接部３０に作用してしまうことが抑制される。したがって、負荷のかかり易い第１軸部材１８において、第１溶接部３０を介した第１軸部材１８と筒部材１６との接合強度の低下を抑制することができる。その結果、回転電機１０のロータ１５の信頼性を向上させることができる。

  （４）第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第１溶接部３０に作用しないように第１溶接部３０を筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間させると、第１溶接部３０には、ロータ１５の回転によって生じる遠心力に伴う応力のみが作用するため、第１溶接部３０に作用する応力が極小値となる。そこで、第１溶接部３０を、ロータ１５の回転時に第１溶接部３０に作用する応力が極小値σｍｉｎとなるように筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間させた。これによれば、ロータ１５が回転しても、第１溶接部３０に作用する応力が、ロータ１５の回転によって生じる遠心力に伴う応力のみとなるため、第１軸部材１８と筒部材１６との接合強度の低下をさらに抑制することができる。また、第２圧入部１９ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第２溶接部３１に作用しないように第２溶接部３１を筒部材１６の軸線方向で第２圧入部１９ａから離間させると、第２溶接部３１には、ロータ１５の回転によって生じる遠心力に伴う応力のみが作用するため、第２溶接部３１に作用する応力が極小値となる。そこで、第１溶接部３０を、ロータ１５の回転時に第１溶接部３０に作用する応力が極小値σｍｉｎとなるように筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間させた。これによれば、ロータ１５が回転しても、第１溶接部３０に作用する応力が、ロータ１５の回転によって生じる遠心力に伴う応力のみとなるため、第１軸部材１８と筒部材１６との接合強度の低下をさらに抑制することができる。その結果、回転電機１０のロータ１５の信頼性をさらに向上させることができる。

  （５）例えば、筒部材１６と第１軸部材１８を溶接する際に、溶接する部位に過大な圧入応力が作用していると、筒部材１６の第１端部１６ａと第１フランジ部１８ｃとがずれた状態で溶接されて、溶接不良が起こる虞がある。これに対して、溶接する部位を筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間させると、溶接する部位に作用する圧入応力が低減される。その結果、筒部材１６の第１端部１６ａと第１フランジ部１８ｃとがずれ難くなるため、溶接不良が起こり難くなる。

  なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

  ○  実施形態において、第１軸部材１８が第１小径部１８ｂを有しておらず、例えば、筒部材１６における第１圧入部１８ａが圧入される部分と第１溶接部３０との間の部位の内径を大きくすることにより、第１溶接部３０を、筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間させてもよい。また、第２軸部材１９が第２小径部１９ｃを有しておらず、例えば、筒部材１６における第２圧入部１９ａが圧入される部分と第２溶接部３１との間の部位の内径を大きくすることにより、第２溶接部３１を、筒部材１６の軸線方向で第２圧入部１９ａから離間させてもよい。

  ○  実施形態において、磁性体としては、永久磁石１７に限らず、例えば、積層コア、アモルファスコア、又は圧粉コア等であってもよい。
  ○  実施形態において、第２軸部材１９の第２軸部１９ｂにおける第２小径部１９ｃとは反対側の端部にもインペラ２３が取り付けられる構成であってもよい。インペラ２３は、第２軸部材１９と一体回転可能である。よって、インペラ２３は、第２軸部材１９の回転が駆動力として伝達されることにより駆動する。したがって、インペラ２３が取り付けられた第２軸部材１９は、駆動力を出力する出力軸である。要は、第１軸部材１８及び第２軸部材１９のうちの少なくとも一つが、駆動力を出力する出力軸であればよい。

  ○  実施形態において、筒部材１６は、例えば、ニッケル合金のような金属製でもよい。
  ○  実施形態において、第１圧入部１８ａの端面１８０ａと永久磁石１７の端面１７ａとは、面接触していたが、第１圧入部１８ａの端面１８０ａと永久磁石１７の端面１７ａとは、離間していてもよい。また、第２圧入部１９ａの端面１９０ａと永久磁石１７の端面１７ｂとは、面接触していたが、第２圧入部１９ａの端面１９０ａと永久磁石１７の端面１７ｂとは、離間していてもよい。

  ○  実施形態において、ロータ１５の回転時に第１溶接部３０に作用する応力が極小値σｍｉｎとなる位置であれば、第１溶接部３０の位置を第１圧入部１８ａに近づけてもよい。例えば、第１溶接部３０の中央が、図３において実線Ｌ１で示す座標「０」よりも座標「１」寄りに対応するようにしてもよい。このとき、第１溶接部３０全体が、座標「１」に対応する筒部材１６の部位よりも筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間した状態を維持しつつも、第１溶接部３０の位置を第１圧入部１８ａに近づける必要がある。

  ○  実施形態において、第１溶接部３０の位置を、ロータ１５の回転時に第１溶接部３０に作用する応力が極小値σｍｉｎよりも大きい応力となる位置に変更してもよい。例えば、第１溶接部３０の中央が、図３において実線Ｌ１で示す座標「１」よりも第１圧入部１８ａに近い座標に対応するようにしてもよい。この場合、第１溶接部３０が筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間している必要がある。この場合であっても、例えば、第１溶接部３０が筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａから離間しておらず、第１溶接部３０が筒部材１６の軸線方向で第１圧入部１８ａと連続している場合に比べると、第１圧入部１８ａから筒部材１６に作用した圧入応力が第１溶接部３０に伝達し難くなる。

　１０…回転電機
　１５…ロータ
　１６…筒部材
　１７…磁性体である永久磁石
　１８…軸部材であるとともに出力軸である第１軸部材
　１８ａ…圧入部としての第１圧入部
　１８ｂ…小径部としての第１小径部
　１９…軸部材としての第２軸部材
　１９ａ…圧入部としての第２圧入部
　１９ｃ…小径部としての第２小径部
　３０…溶接部としての第１溶接部
　３１…溶接部としての第２溶接部
 

 

Claims (4)

1.   筒部材と、
     前記筒部材内に配置された磁性体と、
     前記筒部材の軸線方向の両端部の少なくとも一方に設けられるとともに前記軸線方向で前記磁性体と隣り合った状態で前記筒部材の内周面に固定される軸部材と、
     前記筒部材と前記軸部材とを溶接する溶接部と、を備え、
     前記軸部材は、前記筒部材の内周面に対して圧入される圧入部を有する回転電機のロータであって、
     前記圧入部は、前記溶接部よりも前記磁性体から近い位置に配置され、
     前記溶接部は、前記軸線方向で前記圧入部から離間していることを特徴とする回転電機のロータ。
2.   前記軸部材は、前記圧入部よりも前記筒部材の径方向における寸法が小さく、前記筒部材の内側に配置される小径部を有し、
     前記小径部は、前記軸線方向で前記圧入部と前記溶接部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
3.   前記軸部材は、駆動力を出力する出力軸であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータ。
4.   前記溶接部は、前記ロータの回転時に前記溶接部に作用する応力が極小値となるように前記軸線方向で前記圧入部から離間していることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
    
   
    

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