(57)【要約】【課題】外周側ロータコア及び内周側ロータコアの外周側への膨らみを抑制可能な回転電機のロータを提供する。【解決手段】リブ７０は、内周側ロータコア２５から外周側ロータコアに向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる第１内周側リブ８２及び第２内周側リブ第２内周側リブ８４と、第１内周側リブ８２の外周側端部と第２内周側リブ８４の外周側端部とが互いに連結された内周側連結部８６と、を有する内周側リブ８０と、外周側ロータコア２６から内周側ロータコア２５に向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる第１外周側９２及び第２外周側リブ９４と、第１外周側リブ９２の内周側端部と第２外周側リブ９４の内周側端部とが互いに連結された外周側連結部９６と、を有する外周側リブ９０と、内周側連結部８６と外周側連結部９６とを連結する連結リブ７２と、を備える。【選択図】図２
2014158330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に所定間隔で形成された複数の磁石挿入孔を有する略円環状のロータコアと、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、
前記ロータコアの中央部に形成されたシャフト孔に圧入される回転シャフトと、
を備えた回転電機のロータであって、
前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の内周側において軸方向に貫通する略円環状の貫通孔と、前記貫通孔の内周側の内周側ロータコアと、前記貫通孔の外周側の外周側ロータコアと、を有し、
前記内周側ロータコアと、前記外周側ロータコアとは、周方向に所定間隔で配置された複数のリブによって連結され、
前記リブは、
前記内周側ロータコアから前記外周側ロータコアに向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる第１内周側リブ及び第２内周側リブと、前記第１内周側リブの外周側端部と前記第２内周側リブの外周側端部とが互いに連結された内周側連結部と、を有する内周側リブと、
前記外周側ロータコアから前記内周側ロータコアに向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる第１外周側リブ及び第２外周側リブと、前記第１外周側リブの内周側端部と前記第２外周側リブの内周側端部とが互いに連結された外周側連結部と、を有する外周側リブと、
前記内周側連結部と前記外周側連結部とを連結する連結部と、
を備え、
前記第１外周側リブと前記第２外周側リブとが外周側に向かってなす狭角と、前記第１内周側リブと前記第２内周側リブとが内周側に向かってなす狭角と、は異なる大きさである
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
前記連結部は、前記内周側連結部と、前記外周側連結部と、を径方向に向かって延びて連結する連結リブによって構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
前記第１外周側リブと前記第２外周側リブとが外周側に向かってなす狭角は、前記第１内周側リブと前記第２内周側リブとが内周側に向かってなす狭角よりも大きい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機のロータ。
【請求項４】
前記連結部は、径方向において、前記外周側ロータコア及び前記内周側ロータコアよりも、前記貫通孔の径方向中間部に近くなるように形成される
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
前記外周側リブを構成する前記第１外周側リブの外周側端部は、前記外周側ロータコアとの連結位置において、周方向に隣接する他の前記外周側リブを構成する前記第２外周側リブの外周側端部と連結され、
前記内周側リブを構成する前記第１内周側リブの内周側端部は、前記内周側ロータコアとの連結位置において、周方向に隣接する他の前記内周側リブを構成する前記第２内周側リブの内周側端部と連結される
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機に使用されるロータとしては、ロータコアに周方向に所定間隔で複数個の永久磁石を配置したものが知られている（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図１２に示すように、特許文献１のロータ１００は、シャフト圧入孔１０２を囲う内周部１０３と、内周部１０３から外方へ延びた複数本のリブ１０４と、リブ１０４の先端を連結する外周部１０５と、からなるロータコア１０１を備える。
【０００４】
ここで、複数のリブ１０４は、周方向に所定角度だけ傾斜しており、いわゆる風車形状となるように形成されている。このように構成することにより、リブ１０４の軸方向への歪みの発生を抑制している。
【０００５】
また、図１３に示すように、特許文献２のロータ２２１は、ロータコア２２２を有し、当該ロータコア２２２は、外周部２２２ｂと、内周部２２２ｃと、これら外周部２２２ｂと内周部２２２ｃとを接続する複数のリブ２２２ｄと、を有している。また、ロータコア２２２は、中心部の軸穴２２２ａに回転軸２２４が嵌合固定され、外周面に複数の永久磁石２２６が接着固定されている。
【０００６】
ここで、複数のリブ２２２ｄは、隣り合うリブ２２２ｄ同士が対称となるよう、周方向において互いに逆方向に角度αだけ傾斜するように配置されている。このように、複数のリブ２２２ｄを、いわゆるスポーク形状となるように形成することにより、リブ２２２ｄの強度を向上させて、リブ２２２ｄの幅を狭く（細く）し、ロータコア２２２の重量を低減することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７４６８８５号広報
【特許文献２】特開２００４−１９４４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１では、シャフト圧入孔１０２にシャフト（不図示）が圧入固定された際、ロータコア１０１の内周部１０３が中央部から外周側に向かって変位（圧入変位）するので、リブ１０４を介して外周部１０５に応力（圧入応力）が伝達され、外周部１０５が外周側に向かって膨らんでしまう虞がある。ここで、複数のリブ１０４は、上述したようにいわゆる風車形状とされており、比較的剛性が低いので変形し易く、ロータコア１０１の内周部１０３の圧入変位がリブ１０４によって吸収され、ロータコア１０１の外周部１０５に過大な圧入応力が作用することが抑制される。
【０００９】
また、複数のリブ１０４の剛性が低く設定されることにより、内周部１０３と外周部１０５とは力学的に切り離された状態に近づく。したがって、回転時において外周部１０５に作用する大きな遠心力は、リブ１０４を介して内周部１０３に伝達し難くなり、内周部１０３が外周側に膨らむことが抑制される。
【００１０】
しかしながら、リブ１０４の剛性が低いため、外周部１０５に大きな遠心力が作用することによって、すなわち、外周部１０５を外周側に向かって引っ張る大きな力が作用することによって、外周部１０５は外周側に向かって大きく膨らんでしまう。その結果、外周部１０５に変形に起因する大きな応力（遠心応力）が発生してしまうことになる。
【００１１】
これに対して、特許文献２に記載された、比較的剛性が高いスポーク形状のリブ２２２ｄを適用することにより、外周部１０５を外周側に向かって引っ張る大きな力に対して、外周部２２２ｂの外周側への膨らみを抑制して、ロータコア２２２の外周部２２２ｂに作用する遠心応力を低減することが考えられる。
【００１２】
しかし、リブ２２２ｄの剛性を単純に高くした場合、シャフトがロータコアに圧入される構成においては、圧入時にリブ２２２ｄが変形し難くなるので、内周部２２２ｃの圧入変位を吸収できず、外周部２２２ｂに過大な圧入応力が作用する虞がある。
【００１３】
さらに、リブ２２２ｄの剛性を単純に高くした場合、内周部２２２ｃと外周部２２２ｂとが力学的に接続された状態に近づくので、回転時において外周部２２２ｂに作用する遠心力は、リブ２２２ｄを介して内周部２２２ｃに伝達され、内周部２２２ｃが外周側に膨らんでしまう虞がある。この場合、軸穴２２２ａも外周側に膨らむので、回転軸２２４に対するスリップタフネスが低下してしまう。
【００１４】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外周側ロータコア及び内周側ロータコアの外周側への膨らみを抑制可能な回転電機のロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
周方向に所定間隔で形成された複数の磁石挿入孔（例えば、後述の実施形態の磁石挿入孔４０）を有する略円環状のロータコア（例えば、後述の実施形態のロータコア２０）と、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石（例えば、後述の実施形態の永久磁石３０）と、
前記ロータコアの中央部に形成されたシャフト孔（例えば、後述の実施形態のシャフト孔２２）に圧入される回転シャフトと、
を備えた回転電機のロータ（例えば、後述の実施形態のロータ１０、１０Ａ）であって、
前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の内周側において軸方向に貫通する略円環状の貫通孔（例えば、後述の実施形態の貫通孔２４）と、前記貫通孔の内周側の内周側ロータコア（例えば、後述の実施形態の内周側ロータコア２５）と、前記貫通孔の外周側の外周側ロータコア（例えば、後述の実施形態の外周側ロータコア２６）と、を有し、
前記内周側ロータコアと、前記外周側ロータコアとは、周方向に所定間隔で配置された複数のリブ（例えば、後述の実施形態のリブ７０）によって連結され、
前記リブは、
前記内周側ロータコアから前記外周側ロータコアに向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる第１内周側リブ（例えば、後述の実施形態の第１内周側リブ８２）及び第２内周側リブ（例えば、後述の実施形態の第２内周側リブ８４）と、前記第１内周側リブの外周側端部と前記第２内周側リブの外周側端部とが互いに連結された内周側連結部（例えば、後述の実施形態の内周側連結部８６）と、を有する内周側リブ（例えば、後述の実施形態の内周側リブ８０）と、
前記外周側ロータコアから前記内周側ロータコアに向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる第１外周側リブ（例えば、後述の実施形態の第１外周側リブ９２）及び第２外周側リブ（例えば、後述の実施形態の第２外周側リブ９４）と、前記第１外周側リブの内周側端部と前記第２外周側リブの内周側端部とが互いに連結された外周側連結部（例えば、後述の実施形態の外周側連結部９６）と、を有する外周側リブ（例えば、後述の実施形態の外周側リブ９０）と、
前記内周側連結部と前記外周側連結部とを連結する連結部（例えば、後述の実施形態の連結リブ７２）と、
を備え、
前記第１外周側リブと前記第２外周側リブとが外周側に向かってなす狭角（例えば、後述の実施形態の狭角α）と、前記第１内周側リブと前記第２内周側リブとが内周側に向かってなす狭角（例えば、後述の実施形態の狭角β）と、は異なる大きさである
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記連結部は、前記内周側連結部と、前記外周側連結部と、を径方向に向かって延びて連結する連結リブによって構成される
ことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成に加えて、
前記第１外周側リブと前記第２外周側リブとが外周側に向かってなす狭角は、前記第１内周側リブと前記第２内周側リブとが内周側に向かってなす狭角よりも大きい
ことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項の構成に加えて、
前記連結部は、径方向において、前記外周側ロータコア及び前記内周側ロータコアよりも、前記貫通孔の径方向中間部（例えば、後述の実施形態の径方向中間部Ｍ）に近くなるように形成される
ことを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項の構成に加えて、
前記外周側リブを構成する前記第１外周側リブの外周側端部は、前記外周側ロータコアとの連結位置において、周方向に隣接する他の前記外周側リブを構成する前記第２外周側リブの外周側端部と連結され、
前記内周側リブを構成する前記第１内周側リブの内周側端部は、前記内周側ロータコアとの連結位置において、周方向に隣接する他の前記内周側リブを構成する前記第２内周側リブの内周側端部と連結される
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、回転時においては、ロータコア自身に作用する遠心力により、外周側ロータコアを外径側に向かって引張る力が作用することとなるが、内周側リブ及び外周側リブの各々がたわむように変形するので、外周側ロータコアに作用する比較的大きな遠心力が外周側リブ、連結部、及び内周側リブを介して内周側ロータコアに伝達することが抑制され、内周側ロータコアの膨らみが抑制される。これにより、シャフト孔の膨らみが抑制され、スリップトルクの低下を抑制することが可能となる。
また、ロータコアのシャフト孔に回転シャフトが圧入された際には、内周側ロータコアは中央部から外周側に向かって変位させられる（圧入変位が生じる）こととなる。しかしながら、内周側リブ及び外周側リブの各々がたわむように変形することによって内周側リブ及び外周側リブにおいて圧入変位が吸収されるため、外周側ロータコアにおいて発生する圧入変位を低減することができ、外周側ロータコアにおいて発生する圧入応力を抑制できる。
また、第１外周側リブと第２外周側リブとが外周側に向かってなす狭角と、第１内周側リブと第２内周側リブとが内周側に向かってなす狭角とは異なる大きさに形成されていることにより、外周側リブと内周側リブの強度及び変形し易さを、各々所望の特性に調整することができるため、遠心力（遠心応力）に起因した外周側ロータコアの外周側への膨らみを抑制しながら、内周側ロータコアの内周面の外周側への膨らみの増加を抑制できるように外周側リブ及び内周側リブを形成することが可能となる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、連結部が内周側連結部と外周側連結部とを径方向に向かって延びて連結する連結リブによって構成されることにより、連結リブの長さ又は配置位置を適宜設定することで、周方向に隣接するリブ同士の間の間隔を変更することなく、第１内周側リブと第２内周側リブとがなす狭角及び第１外周側リブと第２外周側リブとがなす狭角を、所望の大きさに設定することができる。
したがって、永久磁石のサイズや、磁石挿入孔の位置等の磁気回路の特性に応じて連結リブの長さ又は配置位置を適宜設定することで、適切な強度を維持しながら変形可能となるような外周側リブ及び内周側リブとすることができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、第１外周側リブと第２外周側リブとが外周側に向かってなす狭角を、第１内周側リブと第２内周側リブとが内周側に向かってなす狭角よりも大きく設定することにより、周方向に隣接するリブ同士の間の空間を効率的に利用して外周側リブを延ばして、外周側リブの変形をさらに容易にすることができる。したがって、外周側ロータコアに作用する比較的大きな遠心力は、外周側リブを介して、連結部、内周側リブ、内周側ロータコアに伝達し難くなるので、内周側ロータコアの膨らみをさらに抑制することが可能となり、スリップトルクの低下がさらに抑制できる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、連結部は、径方向において、外周側ロータコア及び内周側ロータコアよりも、貫通孔の径方向中間部に近くなるように形成されるので、内周側リブ及び外周側リブの径方向の長さを確保し易くなる。したがって、ロータコアのシャフト孔への回転シャフトの圧入時において、内周側ロータコアが中央部から外周側に向かって変位させられる際の内周側リブ及び外周側リブの変形が連結部によって妨げられてしまうことを抑制できる。したがって、連結部が形成されている場合でも、内周側リブ及び外周側リブの変形を容易に維持することができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、外周側リブを構成する第１外周側リブの外周側端部は、外周側ロータコアとの連結位置において、周方向に隣接する他の外周側リブを構成する第２外周側リブの外周側端部と連結され、内周側リブを構成する第１内周側リブの内周側端部は、内周側ロータコアとの連結位置において、周方向に隣接する他の内周側リブを構成する第２内周側リブの内周側端部と連結される。したがって、第１外周側リブ及び第２外周側リブは、外周側端部同士が連結されない場合に比べて、円周長が長く形成でき、第１内周側リブ及び第２内周側リブは、内周側端部同士が連結されない場合に比べて、円周長が長く形成できるので、ロータコアのシャフト孔への回転シャフトの圧入時において、外周側リブ及び内周側リブの変形をさらに容易にすることが出来るため、外周側ロータコアにおいて発生する圧入応力をより効果的に低減することが出来る。
また、ロータの回転時にロータコアに遠心力が作用した場合において、ロータコアを外径側に向かって引張る力に対しても、内周側リブ及び外周側リブの変形をさらに容易にすることが出来るため、外周側ロータコアに作用する比較的大きな遠心力は、外周側リブ、連結部、及び内周側リブを介して内周側ロータコアに伝達し難くなり、内周側ロータコアの膨らみがさらに抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係るロータの正面図である。
【図２】図１のロータの部分拡大図である。
【図３】第１実施形態に係るロータコアの変位図である。
【図４】（ａ）は比較例１に係るロータの正面図であり、（ｂ）はロータコアの変位図である。
【図５】（ａ）は比較例２に係るロータの正面図であり、（ｂ）はロータコアの変位図である。
【図６】内周側ロータコアの内周面、及び外周側ロータコアの外周面の外周側への膨らみ量を示す図である。
【図７】第２実施形態に係るロータの正面図である。
【図８】図７のロータの部分拡大図である。
【図９】内周側ロータコアの内周面、及び外周側ロータコアの外周面の外周側への膨らみ量を示す図である。
【図１０】比較例３に係るロータの正面図である。
【図１１】図１０のロータの部分拡大図である。
【図１２】特許文献１に係るロータの正面図である。
【図１３】特許文献２に係るロータの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の各実施形態に係る回転電機のロータを説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る回転電機のロータ１０は、周方向に所定間隔で形成された複数の磁極部５０を有する略円環状のロータコア２０と、ロータコア２０の中央部に形成されたシャフト孔２２に圧入される回転シャフト（不図示）と、を備え、ステータ（不図示）の内周側に配置されている。なお、図１中、符号Ｏはロータ１０の中心である。
【００２８】
ロータコア２０は、略同一形状の円環状の電磁鋼板例えばケイ素鋼板２１を多数積層して形成されていると共に、周方向に所定の間隔で複数の磁石挿入孔４０が形成される。
【００２９】
磁極部５０は、径方向に磁化され、且つ周方向で交互に磁化方向が異なるように、永久磁石３０が磁石挿入孔４０に挿入されて構成されている。より具体的には、永久磁石３０Ａが磁石挿入孔４０に挿入されて構成された磁極部５０Ａにおいて、その外周側がＮ極とすると、隣接する磁極部５０Ｂは、その外周側がＳ極となるように、永久磁石３０Ｂが磁石挿入孔４０に挿入されて構成されている。
【００３０】
永久磁石３０は、周方向に３分割された３つの永久磁石片３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって構成されており、これら３つの永久磁石片３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、同一の断面略矩状に形成される。
【００３１】
磁石挿入孔４０は、周方向に３分割された３つの空孔４２ａ、４２ｂ、４２ｃから構成されており、これら３つの空孔４２ａ、４２ｂ、４２ｃに、それぞれ永久磁石片３２ａ、３２ｂ、３２ｃが挿入されて固定される。３つの空孔４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、周方向に隣り合う永久磁石片３２ａ、３２ｂ、３２ｃの外周面同士が１８０°未満の角度をなすよう、略Ｖ字形状に形成されている。
【００３２】
また、ロータコア２０は、永久磁石片３２ａ、３２ｃの周方向外側端面３２ｄと隣接する部分に、軸方向に貫通して磁気的空隙を構成する側方バリア部６０（図２参照）が形成される。このように、ロータコア２０に側方バリア部６０が形成されることにより、側方バリア部６０と、ロータコア２０の外周面２０ａと、の間には周方向に延びる周方向リブ２３が設けられる。
【００３３】
ここで、周方向リブ２３は、径方向幅が比較的短く形成されるので、永久磁石３０の外周面から生じた磁束が、周方向リブ２３を介して同じ永久磁石３０の内周面に短絡したり、周方向リブ２３を介して隣の磁極部５０を構成する永久磁石３０の内周面に短絡することが抑制される。
【００３４】
また、ロータコア２０は、磁石挿入孔４０の内周側において、軸方向に貫通する略円環状の貫通孔２４が形成される。貫通孔２４は、外周面２４ａ及び内周面２４ｂがロータコア２０の外周面２０ａ及びシャフト孔２２と平行となるように形成されている。このように、ロータコア２０は、貫通孔２４が形成されることにより、貫通孔２４の内周側の内周側ロータコア２５と、貫通孔２４の外周側の外周側ロータコア２６と、を有することになる。
【００３５】
内周側ロータコア２５と、外周側ロータコア２６と、は周方向に所定間隔で配置された複数のリブ７０によって連結されている。リブ７０は、内周側ロータコア２５から外周側に延びる内周側リブ８０と、外周側ロータコア２６から内周側に延びる外周側リブ９０と、内周側リブ８０と外周側リブ９０を連結する連結リブ７２（連結部）と、からなる。
【００３６】
内周側リブ８０は、内周側ロータコア２５から外周側ロータコア２６に向かうに従って、周方向一方側（図２中、右側）及び周方向他方側（図２中、左側）に各々延びる略直線形状の第１内周側リブ８２及び第２内周側リブ８４と、第１内周側リブ８２の外周側端部と第２内周側リブ８４の外周側端部とが互いに連結された内周側連結部８６と、を有する。
【００３７】
外周側リブ９０は、外周側ロータコア２６から内周側ロータコア２５に向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる略直線形状の第１外周側リブ９２及び第２外周側リブ９４と、第１外周側リブ９２の内周側端部と第２外周側リブ９４の内周側端部とが互いに連結された外周側連結部９６と、を有する。
【００３８】
連結リブ７２は、内周側連結部８６と、外周側連結部９６と、を径方向に向かって延びて連結する。ここで、連結リブ７２は、径方向において、外周側ロータコア２６及び内周側ロータコア２５よりも、貫通孔２４の径方向中間部Ｍに近くなるように形成される。すなわち、外周側ロータコア２６と貫通孔２４の径方向中間部Ｍとの径方向中間部を外周側中間部Ｍ１とし、内周側ロータコア２５と貫通孔２４の径方向中間部Ｍとの径方向中間部を内周側中間部Ｍ２としたとき、連結リブ７２は、径方向において、外周側中間部Ｍ１と内周側中間部Ｍ２との間に位置するように形成される。このように構成することで、内周側リブ８０及び外周側リブ９０の径方向長さを確保し易くなる。
【００３９】
また、外周側リブ９０を構成する第１外周側リブ９２の外周側端部は、外周側ロータコア２６との連結位置において、周方向に隣接する他の外周側リブ９０を構成する第２外周側リブ９４の外周側端部と連結され、接点結合される。さらに、内周側リブ８０を構成する第１内周側リブ８２の内周側端部は、内周側ロータコア２５との連結位置において、周方向に隣接する他の内周側リブ８０を構成する第２内周側リブ８４の内周側端部と連結され、接点結合される。すなわち、本実施形態では、周方向に隣り合うリブ７０同士が、隙間なく密接して配置されている。これにより、それぞれの外周側リブ９０及び内周側リブ８０の円周長を長く確保することができる。
【００４０】
ここで、第１外周側リブ９２と第２外周側リブ９４とが外周側に向かってなす狭角αと、第１内周側リブ８２と第２内周側リブ８４とが内周側に向かってなす狭角βと、は異なる大きさとなるように設定されており（α≠β）、本実施形態では、狭角αは狭角βよりも大きくなるように設定されている（α＞β）。したがって、外周側リブ９０は、内周側リブ８０に比べて剛性が小さくなり、変形し易くなる。
【００４１】
このように、外周側リブ９０と内周側リブ８０の強度及び変形し易さは、狭角α及びβを適宜設定することにより、各々所望の特性に調整されており、遠心力（遠心応力）に起因した外周側ロータコア２６の外周側への膨らみを抑制しながら、内周側ロータコア２５の内周面の外周側への膨らみを抑制できるように構成される。
【００４２】
次に、第１実施形態に係るロータコア２０と、比較例１及び２に係るロータコア３２０、４２０と、を比較するため、回転中におけるロータコア２０、３２０、４２０の変位について解析を行った。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、比較例１に係るロータコア３２０は、第１実施形態に係るロータコア２０と基本的構成を同一としており、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６を連結するリブの構成が相違する。比較例１に係る複数のリブ３７０は、内周側ロータコア２５から外周側ロータコア２６に向かうに従って、周方向一方側（図４（ａ）中、時計回り）に傾斜して延びており、いわゆる風車形状とされ、その剛性が比較的低く形成される。
【００４４】
図５（ａ）に示すように、比較例２に係るロータコア４２０も、比較例１に係るロータコア３２０と同様に、第１実施形態に係るロータコア２０と基本的構成を同一としており、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６を連結するリブの構成が相違する。比較例２に係るリブ４７０は、内周側ロータコア２５から径方向に向かって延びる第１リブ４７２と、第１リブ４７２の外周側端部から径方向に延びると共に、それぞれ周方向一方側及び他方側に傾斜して延び、外周側ロータコア２６に連結される第２リブ４７４及び第３リブ４７６と、から構成される。したがって、複数のリブ４７０は、いわゆるスポーク形状とされ、その剛性が比較的高く形成される。
【００４５】
図３、図４（ｂ）、図５（ｂ）には、回転中における第１実施形態、比較例１、比較例２のロータコア２０、３２０、４２０の変位について、シュミレーションによって求めた結果が示されている。なお、図中において、実線は回転前、破線は回転中のロータコア２０、３２０、４２０を示すものである。また、図６には、それぞれの内周側ロータコア２５の内周面（シャフト孔２２）、及び外周側ロータコア２６の外周面（外周面２０ａ）の外周側への膨らみ量が示されている。なお、図６において、内周側ロータコア２５の内周面の膨らみ量と、外周側ロータコア２６の外周面の膨らみ量と、はそれぞれスケールが異なる２つの縦軸によって表されている。
【００４６】
図３〜図６より、内周側ロータコア２５の内周面の外周側への膨らみ量は、第１実施形態＜比較例２＜比較例１となっており、外周側ロータコア２６の外周面の外周側への膨らみ量は、比較例１＜第１実施形態＜比較例２となっていることがわかる。
【００４７】
ここで、比較例１における外周側ロータコア２６の外周面の膨らみ量と、比較例２における内周側ロータコア２５の内周面の膨らみ量と、は非常に大きな値となっており、ロータ動作に悪影響を及ぼす可能性がある。一方、第１実施形態においては、両方の膨らみ量ともバランス良く低減されている。このような結果になる理由について、以下考察する。
【００４８】
比較例１のロータコア３２０では、リブ３７０の剛性が比較的低いので、内周側ロータコア２５と外周側ロータコア２６とは力学的に切り離された状態に近づくことによって、回転時において外周側ロータコア２６に作用する大きな遠心力が、リブ３７０を介して内周側ロータコア２５に伝達し難くなり、内周側ロータコア２５が外周側に膨らむことが抑制される。しかしながら、リブ３７０の剛性が低いため、外周側ロータコア２６には大きな遠心力が作用することによって、外周側ロータコア２６は外周側に向かって大きく膨らんでしまう。その結果、外周側ロータコア２６に変形に起因する大きな遠心応力が発生してしまうことになる。
【００４９】
また、比較例２のロータコア４２０では、リブ４７０の剛性が比較的高いので、外周側ロータコア２６の外周側への膨らみを抑制され、外周側ロータコア２６に作用する遠心応力が低減される。しかし、内周側ロータコア２５と外周側ロータコア２６とが力学的に接続された状態に近づくので、回転時において外周側ロータコア２６に作用する遠心力は、リブ４７０を介して内周側ロータコア２５に伝達され、内周側ロータコア２５が外周側に大きく膨らんでしまう。
【００５０】
これらに対し、第１実施形態のロータコア２０では、内周側リブ８０及び外周側リブ９０の各々がたわむように変形するので、外周側ロータコア２６に作用する比較的大きな遠心力が、外周側リブ９０、連結リブ７２、及び内周側リブ８０を介して内周側ロータコア２５に伝達することが抑制され、内周側ロータコア２５の膨らみが抑制される。
【００５１】
また、第１外周側リブ９２と第２外周側リブ９４とが外周側に向かってなす狭角αと、第１内周側リブ８２と第２内周側リブ８４とが内周側に向かってなす狭角βと、をそれぞれ適宜設定することにより、外周側リブ９０と内周側リブ８０の強度及び変形し易さを、各々所望の特性に調整することができるため、遠心力に起因した外周側ロータコア２６の変形を抑制することができ、外周側ロータコア２６において発生する遠心応力を抑制することができる。
【００５２】
また、ロータコア２０のシャフト孔２２に回転シャフトが圧入された際には、内周側ロータコア２５は中央部から外周側に向かって変位させられる（圧入変位が生じる）こととなる。しかしながら、内周側リブ８０及び外周側リブ９０の各々がたわむように変形することによって内周側リブ８０外周側リブ９０において圧入変位が吸収されるため、外周側ロータコア２６において発生する圧入変位を低減することができ、外周側ロータコア２６において発生する圧入応力が抑制される。
【００５３】
また、連結リブ７２は、径方向において、外周側ロータコア２６及び内周側ロータコア２５よりも、貫通孔２４の径方向中間部Ｍに近くなるように形成されるので、内周側リブ８０及び外周側リブ９０の径方向の長さを確保し易くなる。したがって、ロータコア２０のシャフト孔２２への回転シャフトの圧入時において、内周側ロータコア２５が中央部から外周側に向かって変位させられる際の内周側リブ８０及び外周側リブ９０の変形が連結リブ７２によって妨げられてしまうことを抑制でき、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６の外周側への膨らみをさらに抑制できる。
【００５４】
また、外周側リブ９０を構成する第１外周側リブ９２の外周側端部は、外周側ロータコア２６との連結位置において、周方向に隣接する他の外周側リブ９０を構成する第２外周側リブ９４の外周側端部と連結され、内周側リブ８０を構成する第１内周側リブ８２の内周側端部は、内周側ロータコア２５との連結位置において、周方向に隣接する他の内周側リブ８０を構成する第２内周側リブ８４の内周側端部と連結される。したがって、第１外周側リブ９２及び第２外周側リブ９４は、外周側端部同士が連結されない場合に比べて、円周長が長く形成でき、第１内周側リブ８２及び第２内周側リブ８４は、内周側端部同士が連結されない場合に比べて、円周長が長く形成できるので、ロータコア２０のシャフト孔２２への回転シャフトの圧入時において、外周側リブ９０及び内周側リブ８０の変形をさらにし易くすることが出来るため、外周側ロータコア２６において発生する圧入応力をより効果的に低減することが出来る。
また、ロータの回転時にロータコア２０に遠心力が作用した場合において、ロータコア２０を外径側に向かって引張る力に対しても、内周側リブ８０及び外周側リブ９０の変形をさらに容易にすることが出来るため、外周側ロータコア２６に作用する比較的大きな遠心力は、外周側リブ９０、連結リブ７２、及び内周側リブ８０を介して内周側ロータコア２５に伝達し難くなり、内周側ロータコア２５の膨らみがさらに抑制される。
【００５５】
このように、第１実施形態のロータコア２０においては、圧入応力及び遠心応力を共に低減可能であり、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６の外周側への膨らみをバランス良く抑制可能であることが明らかとなった。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る回転電機のロータについて説明する。本実施形態に係る回転電機のロータ１０Ａは、第１実施形態と基本的構成が同一であり、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６を連結するリブ７０の構成が相違するので、同一部分については同一符号を付すことによりその説明を省略又は簡略化する。
【００５７】
図７及び図８に示すように、本実施形態に係る回転電機のロータ１０Ａにおいて、内周側リブ８０は、第１実施形態と同一形状となるように形成されている。一方、外周側リブ９０は、第１外周側リブ９２と第２外周側リブ９４とが外周側に向かってなす狭角αが、第１実施形態よりも小さく形成されることにより、第１内周側リブ８２と第２内周側リブ８４とが内周側に向かってなす狭角よりも小さくなるように設定されている（α＜β）。この場合、外周側リブ９０は、外周側に向かう引張り力に対する剛性が、内周側リブ８０に比べて高くなる。
【００５８】
ここで、図９には、内周側ロータコア２５の内周面（シャフト孔２２）、及び外周側ロータコア２６の外周面（外周面２０ａ）の外周側への膨らみ量が示されている。図中には、比較対照のため、第１実施形態及び後述の比較例３における膨らみ量も示されている。なお、図９において、内周側ロータコア２５の内周面の膨らみ量と、外周側ロータコア２６の外周面の膨らみ量と、はそれぞれスケールが異なる２つの縦軸によって表されている。また、図９中の縦軸のスケールと、図６中の縦軸のスケールと、は異なることに留意する。
【００５９】
外周側ロータコア２６の外周面の外周側への膨らみは、第２実施形態＜第１実施形態となっていることがわかる。これは、第２実施形態においては、外周側ロータコア２６に連結される外周側リブ９０の剛性が、内周側リブ８０に比べて高く設定されることによって、外周側ロータコア２６の膨らみが抑制されたためである。
【００６０】
また、内周側ロータコア２５の外周側への膨らみは、第１実施形態＜第２実施形態となっている。これは、第２実施形態においては、第１実施形態に比べて、外周側ロータコア２６を外周側に向かって引っ張る力に対して内周側リブ８０及び外周側リブ９０が変形し難くなるので、回転時において外周側ロータコア２６に作用する遠心力が内周側ロータコア２５に伝達され、内周側ロータコア２５が外周側に膨らみ易くなったためである。しかしながら、第２実施形態においても、第１実施形態と同様、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６の外周側への膨らみが、バランス良く抑制されており、顕著な効果を奏するものである。
【００６１】
（比較例３）
次に、比較例３に係る回転電機のロータについて説明する。本比較例に係る回転電機のロータ５１０は、上述の実施形態と基本的構成が同一であり、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６を連結するリブの構成が相違するので、同一部分については同一符号を付すことによりその説明を省略又は簡略化する。
【００６２】
図１０及び図１１に示すように、本変形例のリブ５７０は、上述の実施形態のように連結リブ７２が設けられず、内周側リブ５８０と、外周側リブ５９０と、から構成される。
【００６３】
内周側リブ５８０は、内周側ロータコア２５から外周側ロータコア２６に向かうに従って、周方向一方側（図１１中、右側）及び周方向他方側（図１１中、左側）に各々延びる略直線形状の第１内周側リブ５８２及び第２内周側リブ５８４と、第１内周側リブ５８２の外周側端部と第２内周側リブ５８４の外周側端部とが互いに連結された内周側連結部５８６と、を有する。
【００６４】
外周側リブ５９０は、外周側ロータコア２６から内周側ロータコア２５に向かうに従って、周方向一方側及び周方向他方側に各々延びる略直線形状の第１外周側リブ５９２及び第２外周側リブ５９４と、第１外周側リブ５９２の内周側端部と第２外周側リブ５９４の内周側端部とが互いに連結された外周側連結部３９６と、を有する。
【００６５】
そして、内周側連結部５８６と外周側連結部５９６とは、互いに直接連結される。さらに、第１内周側リブ５８２と第２外周側リブ５９４とは、同一直線上に形成され、第２内周側リブ５８４と第１外周側リブ５９２とは、同一直線上に形成される。したがって、第１内周側リブ５８２と第２内周側リブ５８４とがなす狭角αと、第１外周側リブ５９２と第２外周側リブ５９４とがなす狭角βと、は略同一とされ（α＝β）、リブ５７０は略Ｘ形状に形成される。
【００６６】
ここで、図９を参照すると、比較例３においては、第１及び第２実施形態に比べて、内周側ロータコア２５及び外周側ロータコア２６の外周側への膨らみが共に大きくなってしまっている。したがって、内周側ロータコア及び外周側ロータコアの膨らみを同時に抑制するためには、上述の第１及び第２実施形態のように、リブ７０に連結リブ７２を設けると共に、狭角αと狭角βとを異なる値に設定することによって（α≠β）、外周側リブ９０及び内周側リブ８０を、適切な強度を維持しながら変形可能となるように構成することが必要であることが明らかとなった。
【００６７】
なお、本発明の回転電機のロータ１０は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１０Ａ  回転電機のロータ
２０      ロータコア
２０ａ    外周面
２１      ケイ素鋼板
２２      シャフト孔
２３      周方向リブ
２４      貫通孔
２４ａ    外周面
２４ｂ    内周面
２５      内周側ロータコア
２６      外周側ロータコア
３０      永久磁石
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  永久磁石片
３２ｄ    周方向外側端面
４０      磁石挿入孔
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ  空孔
５０      磁極部
６０      側方バリア部
７０      リブ
７２      連結リブ（連結部）
８０      内周側リブ
８２      第１内周側リブ
８４      第２内周側リブ
８６      内周側連結部
９０      外周側リブ
９２      第１外周側リブ
９４      第２外周側リブ
９６      外周側連結部
α、β    狭角
Ｍ        径方向中間部
Ｍ１      外周側中間部
Ｍ２      内周側中間部
Ｏ        中心
【図１】
2014158330.tif 000003
【図２】
2014158330.tif 000004
【図３】
2014158330.tif 000005
【図４】
2014158330.tif 000006
【図５】
2014158330.tif 000007
【図７】
2014158330.tif 000008
【図８】
2014158330.tif 000009
【図１０】
2014158330.tif 000010
【図１１】
2014158330.tif 000011
【図１２】
2014158330.tif 000012
【図１３】
2014158330.tif 000013
【図６】
2014158330.tif 000014
【図９】
2014158330.tif 000015