JP2012070585A - 回転電機用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータシャフトを貫通せしめて該ロータシャフトに固定されるロータコアと、ロータコアの外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石と、それらの磁石を嵌合せしめる円筒部を有してロータコアに固定される金属管とを備える回転電機用ロータにおいて、磁石破損の虞が無いようにしつつ金属管を容易にロータコアに固定可能とする。
【解決手段】金属管４０は、円筒部４０ａの一端から半径方向内方側に張り出す鍔部４０ｂを一体に有し、ロータコア３８の軸方向一端に近接、対向してロータシャフト８に圧入される端板４２と、ロータコア３８との間に鍔部４０ｂの先端部が挟持されることで金属管４０がロータコア３８に固定される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ロータシャフトを貫通せしめて該ロータシャフトに固定されるロータコアと、該ロータコアの外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石と、それらの磁石を嵌合せしめる円筒部を有して前記ロータコアに固定される金属管とを備える回転電機用ロータに関する。

ロータの回転時の遠心力によって磁石がロータコアの外周から飛散しないようにするために、ロータコアの外周に配置される複数の磁石を嵌合せしめる円筒部を有する金属管が、ロータコアに固定されるようにしたものが、特許文献１で知られている。

特開平５−３４４６６９号公報

上記特許文献１で開示されたものでは、金属管が備える円筒部の一端が半径方向内方に折り曲げ成形されることで、前記円筒部の一端から半径方向内方に張り出す鍔部が前記円筒部を一体に設けられており、ロータコアの一端に当接、固定された端板もしくはロータコアの一端に鍔部を当接係合せしめた状態の円筒部の他端を半径方向内方に折り曲げて、前記ロータコアの他端に当接、固定された他の端板にかしめ係合せしめることによって、円筒部の他端のかしめ時の加圧力が磁石に直接及ばないようにして、磁石の破損を抑制している。

しかるにかしめ時の加圧力が磁石に及ぶのを完全に無くすことは困難であり、かしめ力の大きさ、端板の厚み如何によっては磁石の破損が生じる虞がある。端板の厚みを増大すれば磁石破損の虞は減少するが、そうすればロータの大型化を招いてしまう。而して磁石破損がなくかつ金属管を確実に固定するには、最適なかしめ力の範囲をピンポイントで見出し、その範囲内での加工を維持する必要があり、煩雑な作業および厳しい加工条件が必要となる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、磁石破損の虞が無いようにしつつ金属管を容易にロータコアに固定し得るようにした回転電機用ロータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ロータシャフトを貫通せしめて該ロータシャフトに固定されるロータコアと、該ロータコアの外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石と、それらの磁石を嵌合せしめる円筒部を有して前記ロータコアに固定される金属管とを備える回転電機用ロータにおいて、前記金属管は、前記円筒部の一端から半径方向内方側に張り出す鍔部を一体に有し、前記ロータコアの軸方向一端に近接、対向して前記ロータシャフトに圧入される端板と、前記ロータコアとの間に前記鍔部の先端部が挟持されることで前記金属管が前記ロータコアに固定されることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記端板が磁性材から成ることを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、前記端板との間に前記ロータコアを挟む他の端板が前記ロータシャフトに圧入されることを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、ロータコアの軸方向一端に近接、対向してロータシャフトに圧入される端板と、ロータコアとの間に、金属管の円筒部の一端から半径方向内方に張り出す鍔部の先端部が挟持されるので、ロータコアの外周の磁石に、金属管をロータコアに固定するための力の一部が作用することがないようにして、金属管を容易にかつ確実にロータコアに固定することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、端板が磁性材から成ることによって、磁石から出る磁束の一部が端板を介して短絡することになり、ロータの軸方向に磁束が漏れることが抑制され、回転電機に隣接した他の機器に漏れ磁束による影響が及ぶことを抑制することができる。

さらに本発明の第３の特徴によれば、ロータコアがロータシャフトに圧入される２つの端板間に挟持されるので、ロータコアのロータシャフトからの抜け出しを確実に防止することができる。

ブラシレスモータの縦断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１の３矢示部拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１において、回転電機であるブラシレスモータは、モータケース５で回転自在に支承されたロータシャフト８に設けられるロータ９と、該ロータ９を囲繞するようにして前記モータケース５に固定されるステータ１０とを備える。

前記モータケース５は、軸方向一端を開放するとともに端壁６ａを軸方向他端に有して有底円筒状に形成されるケース主体６と、該ケース主体６の一端開口部を閉じるようにして前記ケース主体６に複数のねじ部材１１…で締結される蓋部材７とで構成される。前記蓋部材７には第１支持孔１２が設けられ、ケース主体６の前記端壁６ａには第１支持孔１２と同軸の第２支持孔１３が設けられており、前記ロータシャフト８は第１および第２支持孔１２，１３を貫通する。しかも第１支持孔１２の内周およびロータシャフト８の外周間には、第１ボールベアリング１４と、第１ボールベアリング１４よりも軸方向外方に配置される環状の第１シール部材１５とが介装され、第２支持孔１３の内周およびロータシャフト８の外周間には、第２ボールベアリング１６が介設される。

前記ケース主体６の端壁６ａには、カバー１７が複数のねじ部材１８…で締結される。前記カバー１７および前記モータケース５間で前記ロータシャフト８にはレゾルバ２０の一部を構成するレゾルバ用ロータ２１が固定され、レゾルバ用ロータ２１とともにレゾルバ２０を構成するレゾルバ用ステータ２２は、前記レゾルバ用ロータ２１を囲繞してホルダ２３に固定される。このホルダ２３は前記端壁６ａおよび前記カバー１７間に挟持され、ホルダ２３および端壁６ａ間には環状の第２シール部材２４が介装され、前記ホルダ２３および前記カバー１７間には環状の第３シール部材２５が介装される。

前記ブラシレスモータのステータ１０は、複数の鋼板が積層されて成るとともに前記モータケース５のケース主体６に複数のボルト２６…による締結によって固着されるステータコア２７と、該ステータコア２７に装着される合成樹脂製のボビン２８と、Ｙ結線で結ばれるようにして前記ボビン２８に巻き掛けられるＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…とで構成される。

而してＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…は、前記ステータ１０の周方向に等間隔をあけた位置で前記ボビン２８に順次巻装されており、それらの各相のコイル２９…に電力を供給するための給電ユニット３０が、前記ケース主体６および前記蓋部材７間に挟持される。

前記給電ユニット３０は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…の一端側のコイル端末がそれぞれ個別的に接続されるＵ相用の導電部材３１、Ｖ相用の導電部材３２およびＷ相用の導電部材３３と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル２９…の他端側のコイル端末が共通に接続される中性点用の導電部材３４と、それらの導電部材３１〜３４の一部を埋封せしめる樹脂製の被覆部材３５とで構成されるものであり、前記各導電部材３１〜３４は金属製である。

前記給電ユニット３０の被覆部材３５および前記ケース主体６間には環状の第４シール部材３６が介装され、前記給電ユニット３０の被覆部材３５および前記蓋部材７間には環状の第５シール部材３７が介装される。

図２を併せて参照して、ロータ９は、ロータシャフト８を貫通せしめて該ロータシャフト８に固定されるロータコア３８と、該ロータコア３８の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所（この実施の形態では周方向に等間隔をあけた６箇所）に配置される複数の磁石３９，３９…と、それらの磁石３９，３９…をたとえば圧入等によって嵌合せしめる円筒部４０ａを有して前記ロータコア３８に固定される金属管４０とを備える。

前記ロータコア３８は、複数の鋼板が積層されて成るものであり、このロータコア３８の外周の周方向に等間隔をあけた６箇所には、軸方向に延びる凹部４１，４１…が形成され、前記磁石３９，３９…の一部はそれらの凹部４１，４１…に嵌合される。

図３を併せて参照して、前記金属管４０は、前記円筒部４０ａの一端から半径方向内方側に張り出すとともに先端部を前記ロータコア３８の軸方向一端面に当接せしめる鍔部４０ｂを一体に有しており、その鍔部４０ｂには、前記ロータシャフト８の軸線を含む縦断面では前記円筒部４０ａの一端から軸方向外方に膨らんだ曲面部分４０ｂａが設けられ、該曲面部分４０ｂａは、前記ロータコア３８の軸方向一端面３８ａよりも軸方向外方に突出して形成される。

また前記ロータシャフト８の軸線に直交する平面に沿う平面部分４０ｂｂが、前記曲面部分４０ｂａに連なって前記鍔部４０ｂの先端部に形成されており、その平面部分４０ｂｂが前記ロータコア３８の軸方向一端面３８ａに当接する。

前記ロータシャフト８には、前記ロータコア３８の一端に近接、対向する第１端板４２と、第１端板４２との間に前記ロータコア３８を挟む第２端板４３とが圧入される。而して第１および第２端板４２，４３は、その中央部に短円筒部４２ａ，４３ａを一体に有するようにして磁性材料によって形成されるものであり、短円筒部４２ａ，４３ａにロータシャフト８が圧入される。

しかも第１端板４２と、前記ロータコア３８の軸方向一端面３８ａとの間に金属管４０における鍔部４０ｂの先端部すなわち平面部分４０ｂｂが挟持され、それによってロータコア３８がロータシャフト８に固定される。

本発明の実施の形態の作用について説明すると、該ロータコア３８の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石３９，３９…を嵌合せしめる円筒部４０ａを有する金属管４０は、前記円筒部４０ａの一端から半径方向内方側に張り出す鍔部４０ｂを一体に有し、前記ロータコア３８の一端に近接、対向して前記ロータシャフトに圧入される第１端板４２と、前記ロータコア３８との間に前記鍔部４０ｂの先端部が挟持されることで前記金属管４０が前記ロータコア３８に固定されるので、ロータコア３８の外周の磁石３９，３９…に、金属管４０をロータコア３８に固定するための力の一部が作用することがないようにして、金属管４０を容易にかつ確実にロータコア３８に固定することができる。

また第１端板４２が磁性材から成るので、磁石３９，３９…から出る磁束の一部が第１端板４２を介して短絡することになり、ロータ９の軸方向に磁束が漏れることが抑制され、ブラシレスモータに隣接したレゾルバ２０等の機器に漏れ磁束による影響が及ぶことを抑制することができる。

また第１端板４２との間に前記ロータコア３８を挟む第２端板４３が前記ロータシャフト８に圧入されるので、ロータコア３８がロータシャフト８に圧入される２つの端板４２，４３間に挟持されることになり、ロータコア３８のロータシャフト８からの抜け出しを確実に防止することができる。

また金属管４０の鍔部４０ｂには、前記ロータシャフト８の軸線を含む縦断面では前記円筒部４０ａの一端から軸方向外方に膨らんだ曲面部分４０ｂａが設けられ、該曲面部分４０ｂａは、前記ロータコア３８の軸方向一端面よりも軸方向外方に突出して形成されるので、ロータの回転時に磁石３９，３９…に作用する遠心力によって金属管４０の円筒部４０ａおよび鍔部４０ｂの連設部に作用する応力は、曲面部分４０ｂａの曲面形状によって大幅に緩和されることになり、従来のものに比べて金属管４０の耐久性が向上し、ロータ９の高回転化が可能となる。また金属管４０の薄肉化が可能となり、ロータ９の周囲のステータ１０と、ロータコア３８の外周に配設される磁石３９，３９…との間のエアギャップを小さく設定することができ、ブラシレスモータの出力トルク向上が可能となる。またロータ９の慣性モーメントを小さくすることができ、ロータ９の応答性向上が可能となる。

さらにロータシャフト８の軸線に直交する平面に沿う平面部分４０ｂｂが、前記曲面部分４０ｂａに連なって前記鍔部４０ｂの先端部に形成され、該平面部分４０ｂｂが前記ロータコア３８の軸方向一端面に当接するので、ロータコア３８に対する金属管４０の軸方向位置を精度よく定めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

８・・・ロータシャフト
９・・・ロータ
３８・・・ロータコア
３９・・・磁石
４０・・・金属管
４０ａ・・・円筒部
４０ｂ・・・鍔部
４２，４３・・・端板

Claims (3)

1. ロータシャフト（８）を貫通せしめて該ロータシャフト（８）に固定されるロータコア（３８）と、該ロータコア（３８）の外周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に配置される複数の磁石（３９）と、それらの磁石（３９）を嵌合せしめる円筒部（４０ａ）を有して前記ロータコア（３８）に固定される金属管（４０）とを備える回転電機用ロータにおいて、前記金属管（４０）は、前記円筒部（４０ａ）の一端から半径方向内方側に張り出す鍔部（４０ｂ）を一体に有し、前記ロータコア（３８）の軸方向一端に近接、対向して前記ロータシャフト（８）に圧入される端板（４２）と、前記ロータコア（３８）との間に前記鍔部（４０ｂ）の先端部が挟持されることで前記金属管（４０）が前記ロータコア（３８）に固定されることを特徴とする回転電機用ロータ。
2. 前記端板（４２）が磁性材から成ることを特徴とする請求項１記載の回転電機用ロータ。
3. 前記端板（４２）との間に前記ロータコア（３８）を挟む他の端板（４３）が前記ロータシャフト（８）に圧入されることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機用ロータ。

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