(57)【要約】【課題】積層鋼板から成るロータの外周面が積層鋼板の剥がれ防止のため溶接された構造において、その溶接部分に生じる渦電流損を抑制して回転電機の回転効率を向上させることができる回転電機のロータを提供する。【解決手段】回転電機１のロータ１４は、円環状の複数の鋼板を回転軸線方向に積層して形成されたロータコア１２と、ロータコア１２の内部にそれぞれ円周方向に所定間隔を空けて極性が交互に異なるように配置された複数の永久磁石１３（磁極）とを有する。ロータコア１２の外周面又は内周面には、隣接する複数の鋼板を接合する溶接部２１が形成されている。溶接部２１は、ロータコア１２の軸方向における一端部と他端部が、ロータコア１２の回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の複数の鋼板を回転軸線方向に積層して形成されたロータコアと、前記ロータコアの内部にそれぞれ円周方向に所定間隔を空けて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極と、を有する回転電機のロータにおいて、
前記ロータコアの外周面又は内周面には、隣接する複数の前記鋼板を接合する溶接部が形成されており、
前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向における一端部と他端部が、前記ロータコアの回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続されていることを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
前記溶接部は、前記ロータコアの回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在し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。
【請求項３】
前記溶接部は、前記ロータコアの周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている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】
前記溶接部の軸方向両側の各端部は、互いに極性の異なる１つの前記磁極の範囲内に位置していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向における一端部、他端部及び中央部の少なくとも１個所に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
【請求項６】
前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向一端から他端まで連続して形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
【請求項７】
前記溶接部は、前記ロータコアの周方向に隣接して複数設けられており、
隣接する２つの前記溶接部は、周方向の離間距離が前記ロータコアの軸方向一端側よりも他端側の方が広いハの字形状に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機のロータ。
【請求項８】
前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向一端から中間部まで延びる第１分割溶接部と、軸方向他端から中間部まで延びる第２分割溶接部とからなり、前記第１分割溶接部と前記第２分割溶接部の端部同士が軸方向中間部で軸方向に重複していることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
【請求項９】
前記溶接部は、前記ロータコアの周方向又は軸方向に分割された複数の分割溶接部からなり、隣り合う前記分割溶接部の端部同士が軸方向に重複していることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
【請求項１０】
前記分割溶接部の端部同士の重複は、前記鋼板の１枚の厚さ以上であることを特徴とする請求項８又は９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、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両等に用いられる回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等に用いられる回転電機のロータとして、特許文献１に記載されているロータが知られている。このロータは、回転軸方向に円環状で薄板状の電磁鋼板が多数積層されてなるロータコアと、このロータコアの軸方向の両端面に円周方向に所定間隔を空けて極性が交互に異なるように埋め込まれた永久磁石と、ロータコアの両端面に固定された円環状のエンドプレートとを備えている。ここで、ロータの低コスト化を図るため、両側のエンドプレートを無くした構造とする場合、エンドプレートが無いと電磁鋼板を積層したロータコアに埋め込まれた磁石がロータ回転時に飛び出したり、電磁鋼板が両端面の外周部分で外側に剥がれてしまったりする弊害がある。そこで、ロータコアの外周面の両側を軸方向に部分的に溶接して複数の電磁鋼板を固定する構造がある。これは例えば特許文献２のロータのように、積層された打抜鉄心（電磁鋼板）の外周面を軸方向に溶接する構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３５３０４１号公報
【特許文献２】特開平６−８６４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献２のロータのようにロータコアの外周面の両側を軸方向に部分的に溶接した構造の場合、ロータが回転すると、ロータコアと図示せぬステータとの間で半径方向に磁界が発生し、更にロータコアの外周面にも軸方向に磁界が発生する。この場合、その磁界を打ち消そうとする反対方向の磁界が発生するため渦電流が流れ、この渦電流がロータコアの外周面の溶接部分に流れると溶接部分の鉄の電気抵抗によって渦電流損が発生してしまい、この結果、回転電機の回転効率が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、積層鋼板からなるロータコアの外周面が積層鋼板の剥がれ防止のため溶接された構造において、その溶接部分に生じる渦電流損を抑制して、回転電機の回転効率を向上させることができる回転電機のロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、円環状の複数の鋼板を回転軸線方向に積層して形成されたロータコアと、前記ロータコアの内部にそれぞれ円周方向に所定間隔を空けて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極と、を有する回転電機のロータにおいて、前記ロータコアの外周面又は内周面には、隣接する複数の前記鋼板を接合する溶接部が形成されており、前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向における一端部と他端部が、前記ロータコアの回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ロータコアの外周面又は内周面に設けられた溶接部は、ロータコアの軸方向における一端部と他端部が、ロータコアの回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続されている。そのため、回転電機においてロータが回転すると、その溶接部では、軸方向に発生する磁界がロータの回転に応じて時間的にずれて僅かずつ発生し、これに対応して渦電流も僅かずつ流れる。従来では、溶接部が軸方向に沿って形成されているので磁界が一気に発生して渦電流も一気に流れていた。従って、本発明では、溶接部の電気抵抗により生じる渦電流損を従来よりも減少させることができ、回転電機の回転効率を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記溶接部は、前記ロータコアの回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在していることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、溶接部は、ロータコアの回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在している。これにより、溶接部は、ロータコアの軸方向における一端部と他端部が、ロータコアの回転軸線方向に対し傾斜して電気的に接続されている状態を容易に実現することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記溶接部は、前記ロータコアの周方向に１磁極ピッチに渡って形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、溶接部は、ロータコアの周方向に１磁極ピッチに渡って形成されているので、溶接部の一端部と他端部が、互いに極性の異なる１つの磁極の範囲内に位置するようになる。そのため、溶接部の一端部において流れようとする所定量の渦電流と、溶接部の他端部において流れようとする所定量の渦電流とが、溶接部を互いに逆方向へ流れようとするので、互いの渦電流が所定量相殺される。これにより、溶接部において、渦電流が殆ど流れなくなるため、渦電流損を低減させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記溶接部の軸方向両側の各端部は、互いに極性の異なる１つの前記磁極の範囲内に位置していることを特徴とする。即ち、本発明は、溶接部の軸方向両側の各端部が、極性の異なる２つの磁極に跨がっていないことを意味する。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、溶接部の軸方向両側の各端部は、互いに極性の異なる１つの磁極の範囲内に位置しているので、溶接部の一端部と他端部において、渦電流が溶接部を互いに逆方向へ流れるようにすることを、より確実に実現することができる。これにより、溶接部における渦電流の発生をより確実に低減することができるため、渦電流損の低減をより確実に実現することができる。
【００１４】
なお、溶接部の軸方向の各端部が、１つの磁極の範囲内に位置するようにするためには、溶接部のビード幅は、１磁極ピッチ以下に設定される。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向における一端部、他端部及び中央部の少なくとも１個所に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、溶接部は、ロータコアの軸方向における一端部、他端部及び中央部の少なくとも１個所に形成されていることで、溶接部の電気抵抗により生じる渦電流損を減少させて、回転電機の回転効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向一端から他端まで連続して形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、ロータコアを構成する全ての積層鋼板を溶接で強固に固定することができるので、積層鋼板の剥がれを確実に防止しつつ、溶接部に発生する渦電流損を低減して、回転電機の回転効率を向上させることができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、前記溶接部は、前記ロータコアの周方向に隣接して複数設けられており、隣接する２つの前記溶接部は、周方向の離間距離が前記ロータコアの軸方向一端側よりも他端側の方が広いハの字形状に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様に、積層鋼板の剥がれを確実に防止しつつ、溶接部に発生する渦電流損を低減して、回転電機の回転効率を向上させることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、前記溶接部は、前記ロータコアの軸方向一端から中間部まで延びる第１分割溶接部と、軸方向他端から中間部まで延びる第２分割溶接部とからなり、前記第１分割溶接部と前記第２分割溶接部の端部同士が軸方向中間部で軸方向に重複していることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、第１分割溶接部と第２分割溶接部は、それらの端部同士が軸方向中間部で軸方向に重複していることから、その重複部分に存在する鋼板を介して、第１分割溶接部と第２分割溶接部が電気的に接続される。これにより、第１分割溶接部の一端部と第２分割溶接部の他端部とを、ロータコアの回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続させることができる。また、ロータコアを構成する全ての積層鋼板を第１及び第２分割溶接部で強固に固定することができる。よって、本発明の場合にも、積層鋼板の剥がれを確実に防止しつつ、溶接部に発生する渦電流損を低減して、回転電機の回転効率を向上させることができる。さらに、第１分割溶接部と第２分割溶接部の溶接作業を同時に行うことが可能であるため、作業効率の向上を図ることができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、前記溶接部は、前記ロータコアの周方向に分割された複数の分割溶接部からなり、隣り合う前記分割溶接部の端部同士が軸方向に重複していることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、隣り合う分割溶接部の端部同士が軸方向に重複しているので、その重複部分に存在する鋼板を介して、隣り合う分割溶接部が電気的に接続される。周方向一方側にある分割溶接部の軸方向一端部と、周方向他方側にある分割溶接部の軸方向他端部とを、ロータコアの回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続させることができる。また、ロータコアを構成する全ての積層鋼板を分割溶接部で強固に固定することができる。よって、本発明の場合にも、積層鋼板の剥がれを確実に防止しつつ、溶接部に発生する渦電流損を低減して、回転電機の回転効率を向上させることができる。さらに、各分割溶接部の溶接作業を同時に行うことが可能であるため、作業効率の向上を図ることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、前記分割溶接部の端部同士の重複は、前記鋼板の１枚の厚さ以上であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の発明によれば、分割溶接部の端部同士の重複が、鋼板の１枚の厚さ以上にされることで、その重複部分に１枚以上の鋼板が存在するようになる。そのため、隣り合う分割溶接部の端部同士が重複した重複部分に存在する鋼板を介して、隣り合う分割溶接部同士を、確実に、電気的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１に係るロータが搭載された回転電機の構成を示す回転軸方向の断面図である。
【図２】実施形態１に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図３】実施形態１に係るロータコアの一部分を軸方向から見た平面図である。
【図４】実施形態１に係るロータコアの外周面に形成される溶接部のビード幅を示す説明図である。
【図５】実施形態１に係るロータコアとステータコアの一部分を軸方向から見た平面図である。
【図６】変形例１に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図７】変形例２に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図８】変形例３に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図９】変形例４に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図１０】変形例５に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は従来のロータコアの外周面に形成された溶接部を示す模式図、（ｂ）は変形例５に係るロータコアの外周面に形成された溶接部を示す模式図である。
【図１２】従来の溶接部と変形例５の溶接部とのロータ渦電流損の比較図である。
【図１３】変形例６に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図１４】実施形態２に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図１５】実施形態３に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図１６】実施形態４に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。
【図１７】他の実施形態に係るロータコアの一部分を外周側から見た斜視図である。
【図１８】他の実施形態に係るロータコアの一部分を内周側から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２９】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係るロータが搭載された回転電機の構成を示す回転軸方向の断面図である。図２は、実施形態１に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るロータコアの一部分を軸方向から見た平面図である。図４は、実施形態１に係るロータコアの外周面に形成される溶接部のビード幅を示す説明図である。図５は、実施形態１に係るロータコアとステータコアの一部分を軸方向から見た平面図である。
【００３０】
本実施形態に係る回転電機１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車等の車両に搭載されるモータであって、図１に示すように、ハウジング１０（一部図示省略）と、ハウジング１０に回転自在に支承された回転軸１１と、回転軸１１の外周に嵌合固定されてハウジング１０内に配置されたロータ１４と、ハウジング１０に固定保持されてロータ１４の外周側に同軸状に配置されたステータ１８とを備えている。
【００３１】
ステータ１８は、円環状に形成され内周面に周方向に配列された複数のスロット１７ａ（図５参照）を有するステータコア１７と、ステータコア１７のスロット１７ａに巻装されたステータコイル１６とを有する。ステータコア１７は、円環状の複数の鋼板を回転軸線方向に積層して形成されている。ステータコイル１６は、ステータコイル７に対して所定の巻回方法で巻装された三相巻線であり、電力変換用の図示しないインバータに接続されている。
【００３２】
ロータ１４は、図２に示すように、円環状の複数の鋼板を回転軸線方向に積層して厚肉円筒状に形成されたロータコア１２と、このロータコア１２の内部にそれぞれ円周方向に所定間隔を空けて極性が交互に異なるように配置された複数の永久磁石（磁極）１３とを有する。なお、このロータ１４は、磁極の数が８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）のものである。ロータコア１２は、その外周面がステータコア１７の内周面と所定の隙間（エアギャップ）を介して対向するようにして、回転軸１１の外周に同軸状に嵌合固定されている（図１及び図５参照）。
【００３３】
ロータコア１２の外周近傍部には、軸方向に貫通した所定数の磁石保持孔１５がそれぞれ円周方向に所定間隔を空けて形成されている。本実施形態では、ロータコア１２の外周側が開くハの字状に配置された一対の磁石保持孔１５を一組として合計８組（１６個）の磁石保持孔１５が設けられている。各磁石保持孔１５には、永久磁石１３が軸方向に埋め込まれて固定保持されている。この場合、対をなす２個の磁石保持孔１５には、同じ極（Ｎ極又はＳ極）がロータコア１２の外周側を向くようにして永久磁石１３が埋め込まれている。そして、Ｎ極がロータコア１２の外周側を向く一対の永久磁石１３と、Ｓ極がロータコア１２の外周側を向く一対の永久磁石１３とが、円周方向に所定間隔を空けて交互に配置されている。これにより、図３に示すように、それぞれの磁極において、一対の永久磁石１３の中間を通るｄ軸が形成される。
【００３４】
ロータコア１２の外周面には、図２及び図３に示すように、隣接する複数の鋼板を接合する溶接部２１が外周面からの深さｒｗで形成されている。この溶接部２１は、ロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在しており、ロータコア１２の外周面の軸方向一端から他端まで連続して形成されている。これにより、溶接部２１は、軸方向における一端部と他端部が、ロータコア１２の回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続されている。
【００３５】
この溶接部２１は、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている。これにより、溶接部２１の軸方向両側の各端部は、互いに極性の異なる１つの磁極の範囲内に位置している。例えば、図２の中央に示す溶接部２１の場合には、一端部（図２の上端部）がＳ極の範囲内に位置し、他端部（図２の下端部）がＮ極の範囲内に位置している。なお、溶接部２１の軸方向の各端部が１つの磁極の範囲内に位置するようにするためには、図４に示すように、溶接部２１のビード幅は、１磁極ピッチ以下となるように設定される。本実施形態では、上記のように形成された溶接部２１が、ロータコア１２の外周面に円周方向に沿って８本設けられている。
【００３６】
以上のように構成された本実施形態のロータ１４が搭載された回転電機１において、回転軸１１の作動によりロータ１４が回転すると、ロータコア１２とステータ１８との間で半径方向に磁界が発生し、更にロータコア１２の外周面にも軸方向に磁界が発生する。このとき、ロータコア１２の外周面に形成されている溶接部２１では、溶接部２１がロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在していることから、軸方向に発生する磁界がロータ１４の回転に応じて時間的にずれて僅かずつ発生し、これに対応して渦電流も僅かずつ流れる。
【００３７】
また、本実施形態の溶接部２１は、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成され、溶接部２１の軸方向両側の各端部が、互いに極性の異なる１つの磁極の範囲内に位置するようにされている。そのため、溶接部２１の一端部において流れようとする所定量の渦電流と、溶接部２１の他端部において流れようとする所定量の渦電流とが、溶接部２１を互いに逆方向へ流れようとするので、互いの渦電流が所定量相殺される。これにより、溶接部２１において、渦電流が殆ど流れなくなるため、渦電流損を大幅に低減させることができる。
【００３８】
また、本実施形態の溶接部２１は、ロータコア１２の軸方向一端から他端まで連続して形成されていることから、ロータコア１２を構成する全ての積層鋼板を溶接で強固に固定することができるので、積層鋼板の剥がれを確実に防止しつつ、溶接部２１に発生する渦電流損を低減して、回転電機１の回転効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、溶接部２１を、ロータコア１２の外周面において一対の永久磁石１３の中間を通るｄ軸上を周方向斜めに横切るように設けた場合には、ｄ軸上では磁界が多く発生し、渦電流も多く流れることから、ｄ軸上の溶接部２１で、その多く流れる渦電流を分散することができるので、より渦電流の抑制を図ることができる。
【００４０】
なお、本実施形態の溶接部２１は、種々変更して形成することが可能である。以下、変形例１〜６について説明する。
【００４１】
〔変形例１〕
図６は、変形例１に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。変形例１の溶接部２１Ａは、ロータコア１２の外周面の軸方向一端部（図６の上端部）に形成されている。即ち、この溶接部２１Ａは、ロータコア１２の外周面において、軸方向一端から軸方向の中間部までロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在している。なお、溶接部２１Ａは、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている点では、実施形態１の溶接部２１と同様である。
【００４２】
変形例１の場合には、溶接部２１Ａが、ロータコア１２の外周面の軸方向一端部にのみ設けられているので、ロータコア１２の積層鋼板の溶接作業を簡略化することができる。
【００４３】
〔変形例２〕
図７は、変形例２に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。変形例２の溶接部２１Ｂは、ロータコア１２の外周面の軸方向他端部（図７の下端部）に形成されている。即ち、この溶接部２１Ｂは、ロータコア１２の外周面において、軸方向他端から軸方向の中間部までロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在している。なお、溶接部２１Ｂは、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている点では、実施形態１の溶接部２１と同様である。
【００４４】
変形例２の場合にも、溶接部２１Ｂが、ロータコア１２の外周面の軸方向他端部にのみ設けられているので、ロータコア１２の積層鋼板の溶接作業を簡略化することができる。
【００４５】
〔変形例３〕
図８は、変形例３に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。変形例３の溶接部２１Ｃは、ロータコア１２の外周面の軸方向中央部に形成されている。即ち、この溶接部２１Ｃは、ロータコア１２の外周面において、軸方向中央部の一端側寄り位置から軸方向中央部の他端側寄り位置までロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在している。なお、溶接部２１Ｃは、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている点では、実施形態１の溶接部２１と同様である。
【００４６】
変形例３の場合にも、溶接部２１Ｃが、ロータコア１２の外周面の軸方向中央部にのみ設けられているので、ロータコア１２の積層鋼板の溶接作業を簡略化することができる。
【００４７】
〔変形例４〕
図９は、変形例４に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。変形例４の溶接部２１Ｄは、ロータコア１２の外周面の軸方向両端部にそれぞれ形成されている。即ち、この溶接部２１Ｄは、ロータコア１２の外周面において、軸方向一端から軸方向の中間部までロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在する第１溶接部２１Ｄと、軸方向他端から軸方向の中間部までロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在する第２溶接部２１Ｄとを有する。なお、溶接部２１Ｄは、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている点では、実施形態１の溶接部２１と同様である。
【００４８】
変形例４の場合には、溶接部２１Ｄが、ロータコア１２の外周面の軸方向両端部に設けられているので、実施形態１に比べて、ロータコア１２の積層鋼板の溶接作業を簡略化することができる。また、軸方向両端部の第１及び第２溶接部２１Ｄの溶接作業を同時に行うことが可能であるため、作業効率の向上を図ることができる。
【００４９】
〔変形例５〕
図１０は、変形例５に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。変形例５の溶接部２１Ｅは、ロータコア１２の外周面の軸方向両端部に、ロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在する状態にそれぞれ形成されている点で、変形例４の溶接部２１Ｄと同様である。しかし、変形例５の溶接部２１Ｅは、ロータコア１２の外周面の軸方向両端部において、一対の永久磁石１３の中間部（ｄ軸）と対応する位置にのみ形成されている点で、変形例４の溶接部２１Ｄと異なる。即ち、変形例５の溶接部２１Ｅは、一対の永久磁石１３の中間を通るｄ軸上を周方向斜めに横切るように形成されている。そして、軸方向一端部と軸方向他端部は、一対の永久磁石１３の中間部（ｄ軸）近傍に位置しており、溶接部２１Ｅの周方向長さは１磁極ピッチの長さよりも短い。
【００５０】
変形例５の溶接部２１Ｅの場合には、溶接部がロータコア１２の回転軸線方向に対して平行に形成されている従来構成と比べ次のような作用が得られる。図１１（ａ）は、従来のロータコアの外周面に形成された溶接部を示す模式図であり、図１１（ｂ）は、変形例５に係るロータコアの外周面に形成された溶接部を示す模式図である。図１２は、従来の溶接部と変形例５の溶接部とのロータ渦電流損の比較図である。
【００５１】
図１１（ａ）に示すように、従来の場合には、ロータ３４が回転した際に、ロータ３４と図示しないステータとの間で半径方向、周方向及び軸方向Ｙ１１に磁界が発生するが、溶接部３１が軸方向Ｙ１１と平行に形成されているので、その軸方向Ｙ１１に直交する方向に磁界の変化が発生すると、溶接部３１に沿って一気に渦電流が流れる。そのため、溶接部３１の鉄の電気抵抗によって、例えば図１２（ａ）に示すように約２．２Ｗの渦電流損が発生する。
【００５２】
一方、変形例５の溶接部２１Ｅにおいては、溶接部２１Ｅが軸方向Ｙ１１に対して斜めにずれているので、溶接部２１Ｅでは、軸方向Ｙ１１の磁界の発生がロータ１４の回転に応じて時間的にずれて発生し、このため渦電流も分散されて僅かずつ流れる。そのため、図１２（ｂ）に示すように、従来例よりも少ない渦電流損が発生する。但し、図１２のロータ渦電流損は、溶接部３１及び溶接部２１ともに同一の深さｒｗ＝０．５ｍｍとしてある。したがって、変形例５の場合には、溶接部２１Ｅの電気抵抗により生じる渦電流損が従来の場合よりも減少するので、回転電機１の回転効率が向上する。
【００５３】
また、変形例５の溶接部２１Ｅは、磁界が多く発生し、渦電流も多く流れるｄ軸上を周方向斜めに横切るように設けられていることから、ｄ軸上の溶接部２１Ｅで、その多く流れる渦電流を分散することができるので、より渦電流の抑制を図ることができる。
【００５４】
なお、変形例５の溶接部２１Ｅは、一対の永久磁石１３の中間を通るｄ軸上を周方向斜めに横切るように形成されているが、必ずしもｄ軸上を横切るように形成しなくても、他の部分であっても回転軸１１に対して傾斜状に形成されていればよい。
【００５５】
〔変形例６〕
図１３は、変形例６に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。変形例６は、ロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在する溶接部２１Ｆが、ロータコア１２の周方向に隣接して複数設けられており、隣接する２つの溶接部２１Ｆは、周方向の離間距離がロータコア１２の軸方向一端側よりも他端側の方が広いハの字形状に設けられている。変形例６の各溶接部２１Ｆは、実施形態１の溶接部２１と同様に、ロータコア１２の外周面において、軸方向一端から軸方向他端までロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在しており、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている。変形例６の場合には、実施形態１と同様の作用及び効果を奏する。
【００５６】
〔実施形態２〕
図１４は、実施形態２に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。実施形態２のロータは、実施形態１のロータ１４と基本的構成が同じであり、ロータコア１２の外周面に設けられた溶接部２２のみが実施形態１のロータ１４と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、重要な点について説明する。なお、以下の説明及び図１４において、実施形態１と共通する部材には同じ符号を用いる。
【００５７】
実施形態２の溶接部２２は、図１４に示すように、ロータコア１２の外周面に周方向に２分割されて形成されている。即ち、溶接部２２は、ロータコア１２の軸方向一端から中間部までロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延びる第１分割溶接部２２ａと、軸方向他端から中間部までロータコア１２の回転軸線方向に対して第１分割溶接部２２ａと同じ角度傾斜して延びる第２分割溶接部２２ｂとからなり、第１分割溶接部２２ａと第２分割溶接部２２ｂの端部同士が軸方向中間部で軸方向に重複している。これら第１分割溶接部２２ａと第２分割溶接部２２ｂは、それらの端部同士が軸方向中間部で軸方向に重複していることによって、その重複部分Ｐに存在する鋼板を介して、第１分割溶接部２２ａと第２分割溶接部２２ｂが電気的に接続されている。なお、第１分割溶接部２２ａと第２分割溶接部２２ｂの端部同士の重複部分Ｐには、１枚以上の鋼板が存在するように設定されている。
【００５８】
また、この溶接部２２は、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されている。これにより、溶接部２２の軸方向両側の各端部は、互いに極性の異なる１つの磁極の範囲内に位置している。例えば、図１４の中央に示す溶接部２２の場合には、第１分割溶接部２２ａの一端部（図１４の上端部）がＳ極の範囲内に位置し、第２分割溶接部２２ｂの他端部（図１４の下端部）がＮ極の範囲内に位置している。本実施形態では、上記のように形成された溶接部２２が、ロータコア１２の外周面に円周方向に沿って８本設けられている。
【００５９】
本実施形態のロータは、ロータコア１２の外周面に設けられる溶接部２２が上記のように形成されているので、回転電機１において回転軸１１の作動によりロータが回転する際に、溶接部２２に発生する渦電流損を大幅に減少させ、回転電機の回転効率を向上させることができるなど、実施形態１の場合と同様の作用及び効果を奏する。
【００６０】
また、本実施形態の溶接部２２は、第１分割溶接部２２ａと第２分割溶接部２２ｂに分割されているので、それらの溶接作業を同時に行うことが可能であるため、作業効率の向上を図ることができる。
【００６１】
〔実施形態３〕
図１５は、実施形態３に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。実施形態３のロータは、実施形態１のロータ１４と基本的構成が同じであり、ロータコア１２の外周面に設けられた溶接部２３のみが実施形態１のロータ１４と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、重要な点について説明する。なお、以下の説明及び図１５において、実施形態１と共通する部材には同じ符号を用いる。
【００６２】
実施形態３の溶接部２３は、図１５に示すように、ロータコア１２の周方向に６個に分割された第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆからなり、隣り合う分割溶接部２３ａ〜２３ｆの端部同士が軸方向に重複するように形成されている。第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆは、ロータコア１２の外周面に、ロータコア１２の回転軸線方向に対して平行に延びるようにして同じ長さに形成されている。
【００６３】
第１分割溶接部２３ａは、一対の永久磁石１３（Ｓ極）の中間部（ｄ軸）と対応する位置でロータコア１２の軸方向一端部に形成されている。第２分割溶接部２３ｂは、第１分割溶接部２３ａに対して周方向一方側及び軸方向他端側へ所定距離ずれた位置に形成されている。これと同様に、第３分割溶接部２３ｃは第２分割溶接部２３ｂに対して、第４分割溶接部２３ｄは第３分割溶接部２３ｃに対して、第５分割溶接部２３ｅは第４分割溶接部２３ｄに対して、第６分割溶接部２３ｆは第５分割溶接部２３ｅに対して、それぞれ周方向一方側及び軸方向他端側へ所定距離ずれた位置に形成されている。これにより、第６分割溶接部２３ｆは、一対の永久磁石１３（Ｎ極）の近傍位置でロータコア１２の軸方向他端部に形成されている。
【００６４】
これら第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆは、隣り合う第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆの端部同士が軸方向に重複している。即ち、第１分割溶接部２３ａと第２分割溶接部２３ｂの端部同士は重複部分Ｐ１で重複し、第２分割溶接部２３ｂと第３分割溶接部２３ｃの端部同士は重複部分Ｐ２で重複し、第３分割溶接部２３ｃと第４分割溶接部２３ｄの端部同士は重複部分Ｐ３で重複し、第４分割溶接部２３ｄと第５分割溶接部２３ｅの端部同士は重複部分Ｐ４で重複し、第５分割溶接部２３ｅと第６分割溶接部２３ｆの端部同士は重複部分Ｐ５で重複している。
【００６５】
これら第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆは、隣り合う第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆの端部同士が軸方向に重複していることによって、その重複部分Ｐ１〜Ｐ５に存在する鋼板を介して、第１分割溶接部２３ａから第６分割溶接部２３ｆまで電気的に接続されている。なお、各重複部分Ｐ１〜Ｐ５には、１枚以上の鋼板が存在するように設定されている。
【００６６】
また、この溶接部２３は、ロータコア１２の周方向に１磁極ピッチ弱に渡って形成されている。これにより、溶接部２２の軸方向両側の各端部（第１分割溶接部２３ａと第６分割溶接部２３ｆ）は、互いに極性の異なる１つの磁極の範囲内に位置している。例えば、図１５の中央に示す溶接部２３の場合には、第１分割溶接部２２ａの一端部（図１５の上端部）がＳ極の範囲内に位置し、第２分割溶接部２２ｂの他端部（図１５の下端部）がＮ極の範囲内に位置している。本実施形態では、上記のように形成された溶接部２３が、ロータコア１２の外周面に円周方向に沿って８本設けられている。
【００６７】
本実施形態のロータは、ロータコア１２の外周面に設けられる溶接部２３が上記のように形成されているので、回転電機１において回転軸１１の作動によりロータが回転する際に、溶接部２３に発生する渦電流損を大幅に減少させ、回転電機の回転効率を向上させることができるなど、実施形態１の場合と同様の作用及び効果を奏する。
【００６８】
また、本実施形態の溶接部２３は、６個の第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆに分割されているので、それらの溶接作業を同時に行うことが可能であるため、作業効率の向上を図ることができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、第１〜第６分割溶接部２３ａ〜２３ｆは、ロータコア１２の回転軸線方向に対して平行に延在するように形成されているが、ロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在するように形成してもよい。このようにすれば、溶接部２３の周方向長さを長くすることができる。よって、上記実施形態に適用すると、第６分割溶接部２３ｆを一対の永久磁石１３（Ｎ極）の中間部（ｄ軸）に近づけることができる。
【００７０】
〔実施形態４〕
図１６は、実施形態４に係るロータコアの一部分を示す斜視図である。実施形態４のロータは、実施形態１のロータ１４と基本的構成が同じであり、ロータコア１２の外周面に設けられた溶接部２４のみが実施形態１のロータ１４と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、重要な点について説明する。なお、以下の説明及び図１６において、実施形態１と共通する部材には同じ符号を用いる。
【００７１】
実施形態４の溶接部２４は、図１６に示すように、ロータコア１２の軸方向に４個に分割された第１〜第４分割溶接部２４ａ〜２３ｄからなり、隣り合う分割溶接部２４ａ〜２４ｄの端部同士が軸方向に重複するように形成されている。第１〜第４分割溶接部２４ａ〜２４ｄは、ロータコア１２の外周面において、一対の永久磁石１３（Ｓ極）の中間部（ｄ軸）と対応する位置に軸方向に並んで形成されている。これら第１〜第４分割溶接部２４ａ〜２４ｄは、ロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在するようにして同じ長さに形成されており、隣り合う分割溶接部２４ａ〜２４ｄの端部同士が軸方向に重複するように形成されている。
【００７２】
ロータコア１２の軸方向一端部に位置する第１分割溶接部２４ａと第２分割溶接部２４ｂの端部同士は重複部分Ｐ７で重複し、第２分割溶接部２４ｂと第３分割溶接部２４ｃの端部同士は重複部分Ｐ８で重複し、第３分割溶接部２４ｃと第４分割溶接部２４ｄの端部同士は重複部分Ｐ９で重複している。
【００７３】
これら第１〜第４分割溶接部２４ａ〜２４ｄは、隣り合う第１〜第４分割溶接部２４ａ〜２４ｄの端部同士が軸方向に重複していることによって、その重複部分Ｐ７〜Ｐ９に存在する鋼板を介して、第１分割溶接部２４ａから第４分割溶接部２４ｄまで電気的に接続されている。なお、各重複部分Ｐ７〜Ｐ９には、１枚以上の鋼板が存在するように設定されている。本実施形態では、上記のように形成された溶接部２４が、ロータコア１２の外周面に円周方向に沿って８本設けられている。
【００７４】
本実施形態のロータは、ロータコア１２の外周面に設けられる溶接部２４が上記のように形成されているので、回転電機１において回転軸１１の作動によりロータが回転する際に、溶接部２４に発生する渦電流損を大幅に減少させ、回転電機の回転効率を向上させることができるなど、実施形態１の場合と同様の作用及び効果を奏する。
【００７５】
また、本実施形態の溶接部２４は、４個の第１〜第４分割溶接部２４ａ〜２４ｄに分割されているので、それらの溶接作業を同時に行うことが可能であるため、作業効率の向上を図ることができる。
【００７６】
また、本実施形態の溶接部２４は、４個の第１〜第４分割溶接部２４ａ〜２４ｄが、磁界が多く発生し、渦電流も多く流れるｄ軸上を周方向斜めに横切るように設けられていることから、ｄ軸上の溶接部２４ａ〜２４ｄで、その多く流れる渦電流を分散することができるので、より渦電流の抑制を図ることができる。
【００７７】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００７８】
例えば、上記実施形態では、溶接部２１〜２４は、ロータコア１２の外周面に円周方向に沿って８本設けられていたが、溶接部２１〜２４の本数を２本以上の任意の本数に変更することができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、ロータコア１２に設けられる磁極は、ロータコア１２の磁石保持孔１５に埋め込まれて保持された永久磁石１３により形成されていたが、例えば、電磁鋼板等の磁性体を積層して形成される磁極片により形成するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記の実施形態では、溶接部２１〜２４をロータコア１２の外周面に形成するようにしていたが、溶接部２１〜２４をロータコア１２の内周面に形成するようにしてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態のロータ１４は、ステータ１８の内周側に配設されるインナロータであるが、図１７及び図１８に示すように、ステータの外周側に配設されるアウタロータにも本発明を適用することができる。図１７及び図１８において、溶接部２５は、アウタロータのロータコア４２の内周面に形成されている。この溶接部２５は、実施形態１の溶接部２１と同様に、ロータコア４２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在しており、ロータコア４２の外周面の軸方向一端から他端まで連続して形成されている。また、この溶接部２５は、ロータコア４２の周方向に１磁極ピッチに渡って形成されており、溶接部２５の軸方向両側の各端部は、互いに極性の異なる１つの磁極の範囲内に位置している。
【００８２】
また、上記実施形態では、ロータ１４にエンドプレートが無い構造を前提としていたが、エンドプレートが有る構成であっても同様に溶接部２１〜２４を設けることができる。但し、この場合、エンドプレートも積層鋼板と共に溶接部２１〜２４で溶接するのが好ましい。従来のエンドプレートが有る構成の場合もロータ１４の回転時に積層鋼板の外周部分が若干開くことがあるが、エンドプレートも積層鋼板と共に溶接すれば、その開きを防止することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０…回転電機、  １１…回転軸、  １２、４２…ロータコア、  １３…永久磁石、  １４、３４…ロータ、  １５…磁石保持孔、  １６…ステータコイル、  １７…ステータコア、  １８…ステータ、  ２１、２１Ａ〜２１Ｆ、２２、２３、２４、２５…溶接部、  ２２ａ…第１分割溶接部、  ２２ｂ…第２分割溶接部、  ２３ａ〜２３ｆ…第１〜第６分割溶接部、  ２４ａ〜２４ｄ…第１〜第４分割溶接部、  Ｐ、Ｐ１〜Ｐ５、Ｐ７〜Ｐ９…重複部分。
【図１】
2011234606.tif 000003
【図２】
2011234606.tif 000004
【図３】
2011234606.tif 000005
【図４】
2011234606.tif 000006
【図５】
2011234606.tif 000007
【図６】
2011234606.tif 000008
【図７】
2011234606.tif 000009
【図８】
2011234606.tif 000010
【図９】
2011234606.tif 000011
【図１０】
2011234606.tif 000012
【図１１】
2011234606.tif 000013
【図１２】
2011234606.tif 000014
【図１３】
2011234606.tif 000015
【図１４】
2011234606.tif 000016
【図１５】
2011234606.tif 000017
【図１６】
2011234606.tif 000018
【図１７】
2011234606.tif 000019
【図１８】
2011234606.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月1日(2011.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ロータコアの外周面又は内周面に設けられた溶接部は、ロータコアの軸方向における一端部と他端部が、ロータコアの回転軸線方向に対して傾斜した状態で電気的に接続されている。そのため、回転電機においてロータが回転すると、その溶接部では、軸方向に直交する方向の磁界がロータの回転に応じて時間的にずれて僅かずつ変化し、これに対応して渦電流も僅かずつ流れる。従来では、溶接部が軸方向に沿って形成されているので磁界が一気に変化して渦電流も一気に流れていた。従って、本発明では、溶接部の電気抵抗により生じる渦電流損を従来よりも減少させることができ、回転電機の回転効率を向上させることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
以上のように構成された本実施形態のロータ１４が搭載された回転電機１において、回転軸１１の作動によりロータ１４が回転すると、ロータコア１２とステータ１８との間で回転軸１１に直交する方向の磁界が変化する。このとき、ロータコア１２の外周面に形成されている溶接部２１では、溶接部２１がロータコア１２の回転軸線方向に対して所定角度傾斜して延在していることから、回転軸１１に直交する方向の磁界がロータ１４の回転に応じて時間的にずれて僅かずつ変化し、これに対応して渦電流も僅かずつ流れる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
一方、変形例５の溶接部２１Ｅにおいては、溶接部２１Ｅが軸方向Ｙ１１に対して斜めにずれているので、溶接部２１Ｅでは、軸方向Ｙ１１に直交する方向の磁界がロータ１４の回転に応じて時間的にずれて変化し、このため渦電流も分散されて僅かずつ流れる。そのため、図１２（ｂ）に示すように、従来例よりも少ない渦電流損が発生する。但し、図１２のロータ渦電流損は、溶接部３１及び溶接部２１ともに同一の深さｒｗ＝０．５ｍｍとしてある。したがって、変形例５の場合には、溶接部２１Ｅの電気抵抗により生じる渦電流損が従来の場合よりも減少するので、回転電機１の回転効率が向上する。