(57)【要約】  ロータコアの耐遠心強度信頼性を向上することができる回転電機用同期ロータを提供すること。  複数の円弧状のコアプレート（２ａ）を積層することにより形成した円筒状のロータコア（２）と、ロータコア（２）に埋め込まれた永久磁石（３）と、を備えた回転電機用同期ロータ（１）において、ロータコア（２）の内周側に、ロータ軸（Ａｘ）方向に積層した複数の円弧状のコアプレート（２ａ）同士を結合する結合部（溶接接合部１１）を設け、円弧状のコアプレート（２ａ）は、プレート外周側に開穴した磁石穴（３ａ）と、結合部（溶接接合部１１）となる部分を避けたコアプレート（２ａ）の内周面（２ＩＰ）の両端部（２ＰＥ，２ＰＥ）を切り欠いた切欠部（６）と、を有する構成とした。
2015198382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた回転電機用同期ロータにおいて、
前記ロータコアの内周側に、ロータ軸方向に積層した前記複数の円弧状のコアプレート同士を結合する結合部を設け、
前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した磁石穴と、前記結合部となる部分を避けた前記コアプレートの内周面の両端部を切り欠いた切欠部と、を有する
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
前記円弧状のコアプレートは、プレート内周端に形成した溶接部を有し、
前記結合部は、前記ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続して形成される直線状の連続溶接部を溶接接合して形成された溶接接合部であり、
前記切欠部は、前記溶接部から前記コアプレートの周方向端面側にオフセットしたオフセット位置から前記コアプレートの端面までの領域を、前記コアプレートの内周面から外径方向に所定の深さ切り欠いた形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項３】
請求項２に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
前記切欠部は、前記オフセット位置から前記コアプレートの端面へ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項４】
請求項１に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
基準中心点を中心とする同心円の外周側円弧と内周側円弧から形成されたコアプレートを基準コアプレートとし、
前記内周側円弧の周方向中央と前記基準中心点を結ぶ直線を、前記基準中心点を越えて延長した延長線上に、前記基準中心点からオフセットした中心点をオフセット中心点とし、
前記オフセット中心点と前記内周側円弧の周方向中央を結ぶ直線を半径として、前記内周側円弧の周方向中央から前記基準コアプレートの両端面まで、周方向に広がった円弧をオフセット円弧とするとき、
前記切欠部は、前記基準コアプレートより、前記内周側円弧から前記オフセット円弧まで外径方向に切り欠いた形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、このロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた回転電機用同期ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の同期ロータとしては、複数の分割コアプレートを円環状に配置しながら積層して成形されるロータコアと、その分割コアプレートに形成されたマグネット孔（磁石穴）に挿入されたマグネット（永久磁石）と、を備えている。そして、従来、同期ロータとしては、分割コアプレートの内周側に２つの貫通穴が形成され、分割コアプレートを円環状に配置したとき、貫通穴が等間隔になるように配置されている。また、ロータコアは、該ロータコアの軸方向に沿ってその貫通穴が連通するように積層され、その連通する貫通穴に固定ピンが嵌挿されている。すなわち、固定ピンにより、軸方向に積層した分割コアプレート同士が結合されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008−092650号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の回転電機用同期ロータにあっては、分割コアプレートにおいて固定ピンから分割コアプレートの端面までの端部領域は拘束・支持されていない片持ち構造となっている。このため、片持ち構造となる端部領域では、片持ち構造とならない領域と比較すると、ロータ回転時に発生する遠心力により、外径方向への変形が大きくなる。そして、片持ち構造となる端部領域では、この遠心力による変形により、分割コアプレートの外周端と磁石穴の外径側との間の肉厚が相対的に薄いブリッジ部の応力が増大し、そのブリッジ部にダメージを与えるおそれがある。このため、ロータコアの耐遠心強度信頼性が低下する、という問題が生じていた。【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータコアの耐遠心強度信頼性を向上することができる回転電機用同期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、本発明の回転電機用同期ロータは、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えている。
この回転電機用同期ロータにおいて、前記ロータコアの内周側に、ロータ軸方向に積層した前記複数の円弧状のコアプレート同士を結合する結合部を設ける。
前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した磁石穴と、前記結合部となる部分を避けた前記コアプレートの内周面の両端部を切り欠いた切欠部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
よって、回転電機用同期ロータにおける円弧状のコアプレートは、結合部からコアプレートの端部までの領域が片持ち構造となり、その領域に切欠部を有している。
すなわち、ロータ回転時、その領域のコアプレートの内周面の両端部に切欠部を有することにより、コアプレートの両端部に発生する遠心力が低減される。この遠心力の低減により、コアプレートの両端部の外径方向への遠心力による変形が小さく抑えられ、ブリッジ部の応力の増大を抑制することができる。
この結果、ロータ回転時、ロータコアの耐遠心強度信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の回転電機用同期ロータの分解斜視図である。
【図２】実施例１のロータコアを形成する円弧状のコアプレートの概略平面図である。
【図３】実施例１の複数の円弧上のコアプレートを環状に配置した組み立て構成図である。
【図４】実施例１の複数の円弧上のコアプレートを積層してロータコアを組み立てる構成図である。
【図５】実施例１の連続溶接部を形成したロータ溶接接合工程図である。
【図６】実施例１の磁石穴に永久磁石を挿入する工程図である。
【図７】実施例２のロータコアを形成する円弧状のコアプレートの概略平面図である。
【図８】実施例２の切欠部の曲線形状の変形例を示す切欠部の概略拡大平面図である。
【図９】実施例２の切欠部の直線形状の変形例を示す切欠部の概略拡大平面図である。
【図１０】実施例３のロータコアを形成する円弧状のコアプレートの概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の回転電機用同期ロータを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の回転電機用同期ロータの分解斜視図であって、以下、図１に基づき全体構成を説明する。なお、上から２層目以下の詳細を一部省略する。【００１１】
実施例１の回転電機用同期ロータ１は、ステータと共にモータを構成するものであり、例えば電気自動車やハイブリッド車両の走行駆動源として適用されるものである。【００１２】
前記回転電機用同期ロータ１は、円筒状のロータコア２と、ロータコア２に埋め込まれた永久磁石３と、ロータコア２に嵌合するロータシャフト４と、を有している。【００１３】
前記ロータコア２は、複数の円弧状のコアプレート２ａ（図２参照）を環状に配置すると共に、環状に配置した該コアプレート２ａを積層することにより、内側に空間を持つ円筒状に形成されている。【００１４】
前記円弧状のコアプレート２ａは、電磁鋼板からなり、図２に示すように、円弧の角度θ１が１２０°となっていて、磁石穴３ａと、溶接部５と、切欠部６と、を有している。このコアプレート２ａには、図２に示すように、磁石穴３ａと、溶接部５とのそれぞれが、等間隔に４つずつ形成されている。また、コアプレート２ａの両端部２ＰＥ，２ＰＥには、図２に示すように、切欠部６を有する。【００１５】
前記磁石穴３ａは、図２に示すように、プレート外周側に開穴した永久磁石３を挿入するための穴となっている。この磁石穴３ａの形状は、周方向に広がった矩形形状に形成されている。【００１６】
前記溶接部５は、図２に示すように、プレート内周端に形成されている。この溶接部５は、図２の右下拡大図に示すように、凹面５ａと、凸部５ｂと、を有している。前記凹面５ａは、コアプレート２ａの内周面２ＩＰから外径方向に凹んで形成されている。凹面５ａの形状は、実線と破線にて示したように曲面形状に形成されている。前記凸部５ｂは、凹面５ａの一部に、凹面５ａからコアプレート２ａの内周面２ＩＰまでの範囲にて突出するように形成されている。凸部５ｂの形状は、三角形状に形成されている。【００１７】
前記切欠部６は、図２に示すように、後述する溶接接合部１１（結合部、溶接ビード、図５参照）となる部分すなわち溶接部５を避けた位置であって、コアプレート２ａの内周面２ＩＰの両端部２ＰＥ，２ＰＥを切り欠いて形成されている。
この切欠部６は、図２に示すように、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦまでの領域Ａを、コアプレートの内周面２ＩＰから外径方向に所定の深さＰＤ切り欠いた形状（切欠部６の形状）に設定されている。この実施例１における所定の深さＰＤは、領域Ａにおいて、コアプレート２ａの内周面２ＩＰから外径方向に一定としている。
ここで、オフセット位置２ＦＳとは、溶接部５からオフセット量ＦＳだけコアプレート２ａの周方向端面側にオフセットした位置である。なお、この対象となる溶接部５は、図２に示すように、コアプレート２ａの端部２ＰＥ側に配置された溶接部５である。また、この溶接部５からコアプレート２ａの周方向端面側にオフセットするオフセット量ＦＳとは、後述する溶接接合部１１（結合部、溶接ビード、図５参照）が形成することができる量すなわち溶接部５を確保するための量である。具体的なオフセット量ＦＳとしては、図２に示すように、溶接部５の周方向の中心位置（後述する径方向軸線ＣＬ）からオフセット位置２ＦＳまでである。
さらに、所定の深さＰＤとは、コアプレート２ａの内周面２ＩＰからコアプレート２ａの端部２ＰＥ側に配置された磁石穴３ａに到達しない深さであって、磁石穴３ａに挿入される永久磁石３による磁力線の形成を考慮した深さに設定されている。すなわち、永久磁石３による磁力線の形成を保ったままで切欠部６を形成する。【００１８】
図２に示すように、コアプレート２ａの中心点Ｏと、磁石穴３ａの周方向の中心位置とを径方向に結ぶ径方向軸線ＣＬの同一軸線上に、溶接部５を配置している。すなわち、磁石穴３ａと、溶接部５とのそれぞれの周方向の中心位置を、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置している。同様に、凹面５ａ及び凸部５ｂのそれぞれの周方向の中心位置も、径方向軸線ＣＬの同一軸線上に配置している。
ここで、コアプレート２ａの中心点Ｏは、複数の円弧状のコアプレート２ａを環状に配置したときの中心点Ｏと同一となる（図３参照）。すなわち、この環状に配置した該コアプレート２ａを積層することによりロータコア２が形成されるので、コアプレート２ａの中心点Ｏは、ロータコア２の中心点とも同一となる。なお、コアプレート２ａの内周面２ＩＰ及びロータコア２の内周面２ＩＰも同様の理由により同一の中心点となる。【００１９】
このような円弧状のコアプレート２ａを複数積層して、円筒状のロータコア２が形成されている。この形成されたロータコア２の内周面２ＩＰに、ロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の溶接部５により連続する直線状の連続溶接部１０が形成される（図５参照）。【００２０】
この連続溶接部１０を、溶接接合することにより、図１と図６に示すように、溶接ビード１１（溶接接合部、結合部）が形成される。これにより、積層した複数のコアプレート２ａ同士が結合される。この溶接接合は、母材、すなわち、連続溶接部１０における溶接部５の凸部５ｂを溶融することにより行ってもよいし、その凸部５ｂと溶接ワイヤを溶融することにより行ってもよい。この溶接ワイヤの溶融量は、溶接部５の凹面５ａ内、すなわち、凹面５ａからコアプレート２ａの内周面２ＩＰまでの範囲に収まる程度の量となっている。
なお、切欠部６を溶接ビード１１となる溶接部５を避けて形成しているため、溶接ビード１１形状の均一性を確保することができる。【００２１】
前記ロータシャフト４は、内側に空間を持つ円筒状に形成されている。この内側の空間には、不図示の回転軸などが挿入される。このロータシャフト４は、ロータコア２に対して圧入されることにより、ロータコア２にロータシャフト４が嵌合される。【００２２】
次に、作用を説明する。
実施例１の回転電機用同期ロータ１における作用を、「回転電機用同期ロータの製造方法」、「回転電機用同期ロータの特徴的作用」、「切欠部形状の作用」に分けて説明する。【００２３】
［回転電機用同期ロータの製造方法］
図２〜図６に基づき、本発明の回転電機用同期ロータの製造作用を説明する。複数の円弧状のコアプレート２ａを積層することにより形成した円筒状のロータコア２と、ロータコア２に埋め込まれた永久磁石３と、を有する同期ロータ１を備えた回転電機用同期ロータ１の製造方法は、コアプレート成形工程と、ロータコア組み立て工程と、ロータ溶接接合工程と、永久磁石挿入工程と、を有している。以下、各工程について説明する。なお、図５と図６の上から２層目以下の詳細を一部省略する。【００２４】
（コアプレート成形工程）
前記コアプレート成形工程では、図２に示すように、円弧状のコアプレート２ａに、プレート外周側に開穴された永久磁石３を挿入するための磁石穴３ａと、プレート内周端に形成された溶接部５と、コアプレート２ａの内周面２ＩＰの両端部２ＰＥ，２ＰＥを切り欠いた切欠部６と、が成形される。【００２５】
（ロータコア組み立て工程）
前記ロータコア組み立て工程では、図３に示すように、複数の円弧状のコアプレート２ａを、環状に配置される。すなわち、図２に示すように、円弧の角度θ１が１２０°のコアプレート２ａを３枚ほど使用して、環状に配置される。なお、図４において、この環状に配置されたコアプレート２ａを第１層とする。この環状に配置したコアプレート２ａを積層して円筒状のロータコア２が組み立てられる。すなわち、図４に示すように、第１層コアプレート２ａの上に、第１層コアプレート２ａに対しロータコア２の回転方向（例えば、左回り）に角度θ２（＝３０°）ずらして、第２層コアプレート２ｂが積層される。続いて、図４に示すように、第２層コアプレート２ｂの上に、第２層コアプレート２ｂに対し左回りに３０°ずらして、第３層コアプレート２ｃが積層される。このように、前の層に対し左回りに３０°ずらして、つまり、前の層のコアプレート２ａ間の継ぎ目をまたぐように、次の層が積層されていくことにより、円筒状のロータコア２が組み立てられる。この円筒状のロータコア２を組み立てるのに、例えば、コアプレート２ａを５４枚ほど用いて、１８層ほど積層される。【００２６】
（ロータ溶接接合工程）
前記ロータ溶接接合工程では、ロータコア２のロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の磁石穴３ａが、ロータ軸Ａｘ方向に連通するように位置合わせが行われる。すなわち、連通している磁石穴３ａに永久磁石３を挿入することができるように、位置合わせが行われる（図５参照）。なお、この位置合わせは、治具を用いて行われる。この位置合わせが行われたロータコア２の内周面２ＩＰに、図５に示すように、ロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の溶接部５により連続する直線状の連続溶接部１０が形成される。次に、磁石穴３ａの周方向の中心位置とロータコア２の中心点（コアプレート２ａの中心点）Ｏとを径方向に結ぶ径方向軸線ＣＬの同一軸線上に、連続溶接部１０が配置された状態にて、連続溶接部１０が溶接接合される。これにより、図６に示すように、溶接ビード１１が形成される。【００２７】
（永久磁石挿入工程）
前記永久磁石挿入工程では、位置合わせが行われ、溶接接合された後、図６に示すように、その連通している磁石穴３ａに永久磁石３が挿入されていく。このように製造されたロータコア２に対して、ロータシャフト４が圧入されることにより、ロータコア２にロータシャフト４が嵌合される。【００２８】
以上の工程を経過し、磁石穴３ａに永久磁石３を挿入することに加え、複数のコアプレート２ａ間の溶接部５を溶接接合することにより、回転電機用同期ロータ１を製造することができる。【００２９】
このように、回転電機用同期ロータを製造することにより、実施例１では、凸部５ｂを集中的に溶接することができるので、溶接時の入熱量を最小限としながら、溶接ビード１１の溶け込み幅及び深さを一定（安定）且つ容易に調整することができ、ロータコア２の接合強度を高めることができる。加えて、コアプレート２ａ間は溶接接合により同期ロータ１組立体単品で耐遠心強度を確保することができるため、永久磁石３への荷重入力による破損等が防止される。この結果、ロータコア２の耐遠心強度を確保することで、永久磁石３の耐久信頼性を向上することができる。
加えて、溶接ビード１１は、溶接部５の凹面５ａ内に収まるので、ロータコア２に合わせてロータシャフト４を加工する手間が不要となる。すなわち、ロータシャフト４面は、図１に示すように、単純な円筒形状で良い。【００３０】
［回転電機用同期ロータの特徴的作用］
例えば、分割コアプレートに、永久磁石を挿入する磁石穴と、固定ピンを挿入する２つの貫通穴が形成されている。この貫通穴は、分割コアプレートの内周側に形成され、分割コアプレートを円環状に配置したとき、貫通穴は等間隔になるように配置されている。そして、このように形成された複数の分割コアプレートを円環状に配置しながら積層して成形されるロータコアを形成し、その磁石穴に永久磁石を挿入し、その貫通穴に固定ピンを嵌挿し、そのロータコアにロータシャフトが嵌合された、すなわち、固定ピンにより、軸方向に積層した分割コアプレート同士が結合された同期ロータを比較例とする。この比較例の同期ロータによれば、分割コアプレートにおいて固定ピンから分割コアプレートの端面までの端部領域は拘束・支持されていない片持ち構造となっている。【００３１】
しかし、片持ち構造となる端部領域では、片持ち構造とならない領域と比較すると、ロータ回転時に発生する遠心力により、外径方向への変形が大きくなる。そして、片持ち構造となる端部領域では、この遠心力による変形により、分割コアプレートの外周端と磁石穴の外径側との間の肉厚が相対的に薄いブリッジ部の応力が増大し、そのブリッジ部にダメージ（例えば、永久変形など）を与えるおそれがある。このため、ロータコアの耐遠心強度信頼性が低下する、という課題があった。【００３２】
また、分割コアプレートを積層してロータコアを組み立てるとき、組立バラツキにより、分割コアプレート同士の端面の面内で位置ズレが発生する。このとき、位置ズレによって、ロータコアの内周面から分割コアプレートの内周側端部が突出する。このため、その突出部が内径バラツキを増大させることになる、という課題があった。【００３３】
このように、ロータコアの耐遠心強度信頼性が低下する、という課題があった。また、その突出部が内径バラツキを増大させることになる、という課題があった。【００３４】
これに対し、実施例１では、回転電機用同期ロータ１における円弧状のコアプレート２ａは、溶接接合部１１（結合部）からコアプレート２ａの端部２ＰＥまでの領域Ｂ（図２のハッチング部分）が片持ち構造となり、片持ち構造となる領域Ｂに切欠部６を有している構成を採用した。
すなわち、片持ち構造となる領域Ｂの質量が軽減される。このため、ロータ回転時、その領域Ｂのコアプレート２ａの内周面２ＩＰの両端部２ＰＥ，２ＰＥに切欠部６を有することにより、コアプレート２ａの両端部２ＰＥ，２ＰＥに発生する遠心力が低減される。この遠心力の低減により、コアプレート２ａの両端部２ＰＥ，２ＰＥの外径方向への遠心力による変形が小さく抑えられ、ブリッジ部Ｃ（図２）の応力の増大を抑制することができる。
したがって、ロータ回転時、ロータコア２の耐遠心強度信頼性を向上することができる。【００３５】
加えて、コアプレート２ａの内周面２ＩＰの両端部２ＰＥ，２ＰＥを切り欠いたことにより、ロータコア２の製造時、ロータコア２の内周面２ＩＰからコアプレート２ａの内周面２ＩＰの端部２ＰＥ（内周側端部）へ突出する突出量が低減されるため、内径バラツキの増大を抑制することができる。このため、ロータコア２の寸法品質を向上することができる。【００３６】
［切欠部形状の作用］
実施例１では、切欠部６が、片持ち構造となる領域Ｂ内において、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦまでの領域Ａでは、コアプレート２ａの内周面２ＩＰから外径方向に所定の深さＰＤ切り欠いた形状（切欠部６の形状）に設定された構成を採用した。
すなわち、片持ち構造となる領域Ｂの質量が軽減される。このため、切欠部６の形状を設定しない場合よりも、ロータ回転時に発生する遠心力が低減される。
したがって、ロータ回転時、コアプレート２ａの両端部２ＰＥ，２ＰＥの外径方向への遠心力による変形を小さく抑えることができる。【００３７】
次に、効果を説明する。
実施例１の回転電機用同期ロータ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。【００３８】
(1) 複数の円弧状のコアプレート２ａを積層することにより形成した円筒状のロータコア２と、ロータコア２に埋め込まれた永久磁石３と、を備えた回転電機用同期ロータ１において、
ロータコア２の内周側に、ロータ軸Ａｘ方向に積層した複数の円弧状のコアプレート２ａ同士を結合する結合部（溶接接合部１１）を設け、
円弧状のコアプレート２ａは、プレート外周側に開穴した磁石穴３ａと、結合部（溶接接合部１１）となる部分を避けたコアプレート２ａの内周面２ＩＰの両端部２ＰＥ，２ＰＥを切り欠いた切欠部６と、を有する。
このため、ロータ回転時、ロータコア２の耐遠心強度信頼性を向上することができる。【００３９】
(2) 円弧状のコアプレート２ａは、プレート内周端に形成した溶接部５を有し、
結合部（溶接接合部１１）は、ロータ軸方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の溶接部５により連続して形成される直線状の連続溶接部１０を溶接接合して形成された溶接接合部１１であり、
切欠部６は、溶接部５からコアプレート２ａの周方向端面側にオフセットしたオフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦまでの領域Ａを、コアプレート２ａの内周面２ＩＰから外径方向に所定の深さＰＤ切り欠いた形状に設定した。
このため、上記(1)の効果に加え、ロータ回転時、コアプレート２ａの両端部２ＰＥ，２ＰＥの外径方向への遠心力による変形を小さく抑えることができる。
【実施例２】
【００４０】
実施例２は、切欠部６の変形例である。図７に基づき実施例２の要部構成を以下に説明する。【００４１】
切欠部６は、図７に示すように、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状（切欠部６の形状）に設定されている。
この切欠部６の形状は、図７に示すように、曲面形状に形成されている。なお、図７に示すような曲線形状に限らず、図８に示すような図７とは異なる曲線形状であってもよいし、図９に示すような直線形状であってもよい。要するに、この形状は、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状に設定されていればよい。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。【００４２】
次に、実施例２の回転電機用同期ロータ１における「切欠部形状の作用」について、図７に基づいて説明する。【００４３】
一般に、片持ち構造となる領域では、ロータ回転時、コアプレートの端面へ向かうにしたがって、外径方向への遠心力による変形が大きくなる。【００４４】
これに対し、実施例２では、図７に示すように、切欠部６が、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状（切欠部６の形状）に設定構成を採用した。
すなわち、片持ち構造となる領域Ｂでは、コアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、コアプレート２ａの質量軽減が大きくなる。
これにより、ロータ回転時、このように切欠部６の形状を設定しない場合よりも、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、遠心力が効果的に低減される。
したがって、ロータ回転時、コアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への遠心力による変形を効果的に抑えることができる。
なお、実施例１及び実施例２の切欠部６の形状の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【００４５】
次に、効果を説明する。
実施例２の回転電機用同期ロータ１にあっては、実施例１の(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。【００４６】
(3) 切欠部６は、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状に設定した。
このため、ロータ回転時、コアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への遠心力による変形を効果的に抑えることができる。
【実施例３】
【００４７】
実施例３は、コアプレート２ａ、溶接部５、及び切欠部６の変形例である。図１０に基づき実施例３の要部構成を以下に説明する。【００４８】
円弧状のコアプレート２ａは、図１０に示すように、その外周としての外周側円弧２１ａと、その内周としてのオフセット円弧２２とから形成されている。【００４９】
前記外周側円弧２１ａは、図１０に示すように、コアプレート２ａの中心点Ｏ１（基準中心点）を中心とする円弧である。なお、中心点Ｏ１は、実施例１の中心点Ｏと同一である。【００５０】
前記オフセット円弧２２については、図１０を用いて、以下の通り説明する。
まず、中心点Ｏ１を中心とする同心円の外周側円弧２１ａと内周側円弧２１ｂ（図１０の一点鎖線）から形成されたコアプレートを基準コアプレート２１とする。図１０に示すように、外周側円弧２１ａの半径を基準外周側半径Ｒ１とし、内周側円弧２１ｂの半径を基準内周側半径Ｒ２としている。
次に、内周側円弧２１ｂの周方向中央点２１ｂ１（周方向中央）と中心点Ｏ１を結ぶ直線Ｌ１（一点鎖線）を、中心点Ｏ１を越えて延長した延長線ＥＬ上に、中心点Ｏ１からオフセットした中心点をオフセット中心点Ｏ２とする。
続いて、オフセット中心点Ｏ２と内周側円弧２１ｂの周方向中央点２１ｂ１を結ぶ直線Ｌ２（一点鎖線）をオフセット半径Ｒ３（半径）として、内周側円弧２１ｂの周方向中央点２１ｂ１から基準コアプレート２１の両端面２１ＥＦまで、周方向に広がった円弧をオフセット円弧２２としている。
ここで、オフセット円弧２２の曲率半径は内周側円弧２１ｂの曲率半径より大きく、オフセット円弧２２は内周側円弧２１ｂよりも、内周側円弧２１ｂの周方向中央点２１ｂ１からコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外周側円弧２１ａに近づいていく。【００５１】
溶接部５については、図４と図１０を用いて、以下の通り説明する。
実施例３においても、実施例１のロータコア組み立て工程において説明した通り、図４に示すように、第１層コアプレート２ａの上に、第１層コアプレート２ａに対しロータコア２の回転方向に角度θ２ずらして、第２層コアプレート２ｂが積層される。
このとき、実施例３のコアプレート２ａに実施例１と同様に４つの同一形状の溶接部５が形成されていると、実施例３のコアプレート２ａは外周側円弧２１ａとオフセット円弧２２との中心点Ｏ１，Ｏ２が異なるので、第１層コアプレート２ａと第２層コアプレート２ｂとの溶接部５がロータ軸Ａｘ方向で一致しなくなる。
このため、実施例３の溶接部５は、コアプレート２ａの周方向中央側の溶接部５ＣＥと周方向端面側の溶接部５ＥＦの配置と形状を異ならせる。
すなわち、第１層コアプレート２ａに対しロータコア２の回転方向に角度θ２ずらして、第２層コアプレート２ｂが積層されたとき、第１層コアプレート２ａと第２層コアプレート２ｂとの溶接部の凸部５ｂがロータ軸Ａｘ方向で一致する位置に、コアプレート２ａにおける凸部５ｂがそれぞれ形成されている。
言い換えると、ロータ軸Ａｘ方向に積層した複数のコアプレート２ａ間の溶接部５により連続する直線状の連続溶接部１０が形成されるように、図１０に示すように、コアプレート２ａの周方向中央側と周方向端面側の凸部５ｂがそれぞれ異なる位置に配置されている。
なお、凸部５ｂの形状は、実施例１と同様に三角形状に形成されている（実施例１の図２参照）。【００５２】
溶接部５の凹面５ａは、コアプレート２ａの周方向端面側と周方向中央側との凸部５ｂに合わせて形成されている。すなわち、凹面５ａは、図１０に示すように、コアプレート２ａの周方向端面側よりも周方向中央側の方が、コアプレート２ａの内周面２ＩＰから外径方向に深く凹んで形成されている。これらの凹面５ａの形状は、深さが異なる曲面形状に形成されている（実施例１の図２参照）。【００５３】
切欠部６は、図１０に示すように、基準コアプレート２１より、内周側円弧２１ｂからオフセット円弧２２まで外径方向に切り欠いた形状（切欠部６の形状）に設定されている。この切欠部６の形状は、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状に設定されることになる。
ここで、外周側円弧２１ａの周方向中央点２１ａ１（周方向中央）とオフセット円弧２２の周方向中央点２２ａ（周方向中央）（＝内周側円弧２１ｂの周方向中央点２１ｂ１）との中心ヨーク幅Ｗ１よりも、コアプレート２ａの端面２ＥＦにおける外周側円弧２１ａとオフセット円弧２２との端面ヨーク幅Ｗ２の方が小さくなっている。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。【００５４】
次に、実施例３の回転電機用同期ロータ１における「切欠部形状の作用」について、図１０に基づいて説明する。【００５５】
一般に、片持ち構造となる領域では、ロータ回転時、コアプレートの端面へ向かうにしたがって、外径方向への遠心力による変形が大きくなる。【００５６】
これに対し、実施例３では、図１０に示すように、切欠部６が、基準コアプレート２１より、内周側円弧２１ｂからオフセット円弧２２まで外径方向に切り欠いた形状（切欠部６の形状）に設定された構成を採用した。
すなわち、片持ち構造となる領域Ｂでは、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、コアプレートの質量軽減が大きくなる。
これにより、ロータ回転時、このように切欠部６の形状を設定しない場合よりも、オフセット位置２ＦＳからコアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、遠心力が効果的に低減される。
したがって、ロータ回転時、コアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への遠心力による変形を効果的に抑えることができる。
なお、実施例１及び実施例３の切欠部６の形状の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【００５７】
次に、効果を説明する。
実施例３の回転電機用同期ロータ１にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。【００５８】
(4) 基準中心点（中心点Ｏ１）を中心とする同心円の外周側円弧２１ａと内周側円弧２１ｂから形成されたコアプレートを基準コアプレート２１とし、
内周側円弧２１ｂの周方向中央（周方向中央点２１ｂ１）と基準中心点（中心点Ｏ１）を結ぶ直線Ｌを、基準中心点（中心点Ｏ１）を越えて延長した延長線ＥＬ上に、基準中心点（中心点Ｏ１）からオフセットした中心点をオフセット中心点Ｏ２とし、
オフセット中心点Ｏ２と内周側円弧２１ｂの周方向中央（周方向中央点２１ｂ１）を結ぶ直線を半径（オフセット半径Ｒ３）として、内周側円弧２１ｂの周方向中央（周方向中央点２１ｂ１）から基準コアプレート２１の両端面２１ＥＦまで、周方向に広がった円弧をオフセット円弧２２とするとき、
切欠部６は、基準コアプレート２１より、内周側円弧２１ｂからオフセット円弧２２まで外径方向に切り欠いた形状に設定した。
このため、ロータ回転時、コアプレート２ａの端面２ＥＦへ向かうにしたがって、外径方向への遠心力による変形を効果的に抑えることができる。【００５９】
以上、本発明の回転電機用同期ロータを実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。【００６０】
実施例１〜３では、１枚のコアプレート２ａの構成に、磁石穴３ａ及び溶接部５のそれぞれを、等間隔に４つずつ形成する例を示した。しかしながら、１枚のコアプレート２ａの構成は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、磁石穴３ａ及び溶接部５のそれぞれは等間隔に形成されていればよいので、それぞれ４つよりも少なく形成しても多く形成してもよい。【００６１】
実施例１〜３では、各層を構成するコアプレート２ａ枚数を３枚とする例を示した。しかしながら、各層を構成するコアプレート２ａ枚数は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、各層を構成するコアプレート２ａ枚数を３枚よりも少なくしても多くしてもよい。ただし、各層を構成するコアプレート２ａの枚数を変更した場合には、円弧の角度θ１及び角度θ２を、各層を構成するコアプレート２ａの枚数に合わせて変更する。【００６２】
実施例１〜３では、角度θ２を３０°とし、左回りにずらす例を示した。しかしながら、角度θ２は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。すなわち、前の層のコアプレート２ａ間の継ぎ目をまたぐように、次の層が積層されていけばよいので、３０°でなくてもよい。また、左回りにずらしたが、右回りにずらしてもよい。【００６３】
実施例１〜３では、磁石穴３ａの形状を周方向に広がった矩形形状に形成し、その数を径方向軸線ＣＬの同一軸線上に１つとする例を示した。しかしながら、磁石穴３ａの形状及び数は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、その形状は、楕円形状、ひし形形状又は台形形状等でもよいし、その数は、１つの径方向軸線ＣＬに対して２つ以上の穴が開穴していてもよい。【００６４】
実施例１〜３では、溶接部５の凹面５ａを曲面に形成し、その凸部５ｂの形状を三角形状に形成する例を示した。しかしながら、溶接部５の凹面５ａ及び凸部５ｂの形状は、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、その凹面５ａは、平面であってもよいし曲面及び平面を併せた形状等でもよい。また、その凸部５ｂは、円形状、楕円形状、矩形形状、ひし形形状又は台形形状等でもよい。【００６５】
実施例１〜３では、溶接により、溶接接合部１１（結合部）からコアプレート２ａの端部２ＰＥまでの領域Ｂを片持ち構造とする例を示した。しかしながら、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、かしめ構造を採用して結合部を形成し、結合部からコアプレート２ａの端部２ＰＥまでの領域Ｂを片持ち構造としてもよい。要するに、結合部からコアプレート２ａの端部２ＰＥまでの領域Ｂが片持ち構造になれば、結合部は溶接やかしめに限られない。【００６６】
実施例１〜３では、ロータシャフト４はロータコア２に対して圧入されることにより、ロータコア２にロータシャフト４が嵌合される例を示した。しかしながら、実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。例えば、圧入の他に、一般的なキー係合を用いてもよい。すなわち、ロータコア２の内周面２ＩＰ及びロータシャフト４の外周面に、各１箇所あるいは数か所のキー溝を形成し、このキー溝にキーを挿入して回り止めしてもよい。なお、ロータコア２が複数のコアプレート２ａにより形成されている場合には、圧入よりもキー係合により回り止めする方が好ましい。
【図１】
2015198382.tif 000003
【図２】
2015198382.tif 000004
【図３】
2015198382.tif 000005
【図４】
2015198382.tif 000006
【図５】
2015198382.tif 000007
【図６】
2015198382.tif 000008
【図７】
2015198382.tif 000009
【図８】
2015198382.tif 000010
【図９】
2015198382.tif 000011
【図１０】
2015198382.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月7日(2015.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた回転電機用同期ロータにおいて、
前記ロータコアの内周側に、ロータ軸方向に積層した前記複数の円弧状のコアプレート同士を結合する結合部を設け、
前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した磁石穴と、前記結合部となる部分を避けた前記コアプレートの内周面の両端部を前記コアプレートの内周面から外径方向に切り欠いた切欠部と、を有し、
前記切欠部は、前記結合部から端部までの領域を片持ち構造とし、前記片持ち構造となる領域に有する
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
前記円弧状のコアプレートは、プレート内周端に形成した溶接部を有し、
前記結合部は、前記ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続して形成される直線状の連続溶接部を溶接接合して形成された溶接接合部であり、
前記切欠部は、前記溶接部から前記コアプレートの周方向端面側にオフセットしたオフセット位置から前記コアプレートの端面までの領域を、前記コアプレートの内周面から外径方向に所定の深さ切り欠いた形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項３】
請求項２に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
前記切欠部は、前記オフセット位置から前記コアプレートの端面へ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項４】
請求項１に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
基準中心点を中心とする同心円の外周側円弧と内周側円弧から形成されたコアプレートを基準コアプレートとし、
前記内周側円弧の周方向中央と前記基準中心点を結ぶ直線を、前記基準中心点を越えて延長した延長線上に、前記基準中心点からオフセットした中心点をオフセット中心点とし、
前記オフセット中心点と前記内周側円弧の周方向中央を結ぶ直線を半径として、前記内周側円弧の周方向中央から前記基準コアプレートの両端面まで、周方向に広がった円弧をオフセット円弧とするとき、
前記切欠部は、前記基準コアプレートより、前記内周側円弧から前記オフセット円弧まで外径方向に切り欠いた形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
る端部領域では、この遠心力による変形により、分割コアプレートの外周端と磁石穴の外径側との間の肉厚が相対的に薄いブリッジ部の応力が増大し、そのブリッジ部にダメージを与えるおそれがある。このため、ロータコアの耐遠心強度信頼性が低下する、という問題が生じていた。
［０００５］
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータコアの耐遠心強度信頼性を向上することができる回転電機用同期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、本発明の回転電機用同期ロータは、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えている。
この回転電機用同期ロータにおいて、前記ロータコアの内周側に、ロータ軸方向に積層した前記複数の円弧状のコアプレート同士を結合する結合部を設ける。
前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した磁石穴と、前記結合部となる部分を避けた前記コアプレートの内周面の両端部を前記コアプレートの内周面から外径方向に切り欠いた切欠部と、を有する。
そして、前記切欠部は、前記結合部から端部までの領域を片持ち構造とし、前記片持ち構造となる領域に有する。
発明の効果
［０００７］
よって、回転電機用同期ロータにおける円弧状のコアプレートは、結合部からコアプレートの端部までの領域が片持ち構造となり、その領域に切欠部を有している。
すなわち、ロータ回転時、その領域のコアプレートの内周面の両端部に切欠部を有することにより、コアプレートの両端部に発生する遠心力が低減される。この遠心力の低減により、コアプレートの両端部の外径方向への遠心力による変形が小さく抑えられ、ブリッジ部の応力の増大を抑制することができる。
この結果、ロータ回転時、ロータコアの耐遠心強度信頼性を向上することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月22日(2015.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた回転電機用同期ロータにおいて、
前記ロータコアの内周側に、ロータ軸方向に積層した前記複数の円弧状のコアプレート同士を結合する結合部を設け、
前記結合部を周方向に繋いだ面を前記コアプレートの内周面とし、
前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した磁石穴と、前記結合部となる部分を避けた前記コアプレートの内周面の両端部を前記コアプレートの内周面から外径方向に切り欠いた切欠部と、を有し、
前記切欠部は、前記結合部から端部までの領域を片持ち構造とし、前記片持ち構造となる領域に有する
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
前記円弧状のコアプレートは、プレート内周端に形成した溶接部を有し、
前記結合部は、前記ロータ軸方向に積層した前記複数のコアプレート間の前記溶接部により連続して形成される直線状の連続溶接部を溶接接合して形成された溶接接合部であり、
前記切欠部は、前記溶接部から前記コアプレートの周方向端面側にオフセットしたオフセット位置から前記コアプレートの端面までの領域を、前記コアプレートの内周面から外径方向に所定の深さ切り欠いた形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項３】
請求項２に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
前記切欠部は、前記オフセット位置から前記コアプレートの端面へ向かうにしたがって、外径方向への切り欠き深さが徐々に深くなる形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【請求項４】
請求項１に記載された回転電機用同期ロータにおいて、
基準中心点を中心とする同心円の外周側円弧と内周側円弧から形成されたコアプレートを基準コアプレートとし、
前記内周側円弧の周方向中央と前記基準中心点を結ぶ直線を、前記基準中心点を越えて延長した延長線上に、前記基準中心点からオフセットした中心点をオフセット中心点とし、
前記オフセット中心点と前記内周側円弧の周方向中央を結ぶ直線を半径として、前記内周側円弧の周方向中央から前記基準コアプレートの両端面まで、周方向に広がった円弧をオフセット円弧とするとき、
前記切欠部は、前記基準コアプレートより、前記内周側円弧から前記オフセット円弧まで外径方向に切り欠いた形状に設定した
ことを特徴とする回転電機用同期ロータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
る端部領域では、この遠心力による変形により、分割コアプレートの外周端と磁石穴の外径側との間の肉厚が相対的に薄いブリッジ部の応力が増大し、そのブリッジ部にダメージを与えるおそれがある。このため、ロータコアの耐遠心強度信頼性が低下する、という問題が生じていた。
［０００５］
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータコアの耐遠心強度信頼性を向上することができる回転電機用同期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、本発明の回転電機用同期ロータは、複数の円弧状のコアプレートを積層することにより形成した円筒状のロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えている。
この回転電機用同期ロータにおいて、前記ロータコアの内周側に、ロータ軸方向に積層した前記複数の円弧状のコアプレート同士を結合する結合部を設ける。
前記結合部を周方向に繋いだ面を前記コアプレートの内周面とする。
前記円弧状のコアプレートは、プレート外周側に開穴した磁石穴と、前記結合部となる部分を避けた前記コアプレートの内周面の両端部を前記コアプレートの内周面から外径方向に切り欠いた切欠部と、を有する。
そして、前記切欠部は、前記結合部から端部までの領域を片持ち構造とし、前記片持ち構造となる領域に有する。
発明の効果
［０００７］
よって、回転電機用同期ロータにおける円弧状のコアプレートは、結合部からコアプレートの端部までの領域が片持ち構造となり、その領域に切欠部を有している。
すなわち、ロータ回転時、その領域のコアプレートの内周面の両端部に切欠部を有することにより、コアプレートの両端部に発生する遠心力が低減される。この遠心力の低減により、コアプレートの両端部の外径方向への遠心力による変形が小さく抑えられ、ブリッジ部の応力の増大を抑制することができる。
この結果、ロータ回転時、ロータコアの耐遠心強度信頼性を向上することができる。
【国際調査報告】
2015198382.tif 000013
2015198382.tif 000014