(57)【要約】【課題】より容易に積層体と環状端板との間の隙間を小さく、または、無くすことができる回転電機用ロータを提供する。【解決手段】端面に接合用凸部である突起部３４が突出している積層体と、積層体を挟持する上端プレート３０のうち突起部３４側の上端プレート３０との間に、環状鋼板２２と同じ大きさの環状スペーサ１８を設ける。環状スペーサ１８は、突起部３４が収納できる貫通孔が形成されている。また、突起部３４側の上端プレート３０にも、突起部３４収納のための環状溝４２が形成されている。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合用凸部が形成された環状鋼板を複数積層した積層体であって、端面に接合用凸部である突起部が突出している積層体と、
積層体を挟持する環状端板と、
を有する回転電機用ロータであって、
環状鋼板と同じ大きさの環状スペーサであって、突起部を収納できる貫通孔が形成された環状スペーサを有し、
この環状スペーサを積層体と突起部側の環状端板との間に配していることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機用ロータであって、
貫通孔は、突起部とカシメ接合可能な大きさであることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機用ロータであって、
環状スペーサは、接合用凸部の代わりに貫通孔が形成された環状鋼板であることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の回転電機用ロータであって、
突起部側の環状端板は、突起部を収納する凹部を有することを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機用ロータであって、
凹部は、環状溝であることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の回転電機用ロータであって、
凹部は、積層体に設けられた磁石用穴の一部と重なる位置および大きさに設けられていることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１に記載の回転電機用ロータであって、
環状スペーサと突起部側の環状端板とで形成される突起部を収納する空間は、少なくとも突起部の高さ以上の高さを有していることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項８】
接合用凸部が形成された環状鋼板を複数積層した積層体であって、端面に接合用凸部である突起部が突出している積層体と、
積層体を挟持する環状端板と、
を有する回転電機用ロータであって、
突起部側の環状端板は、突起部を収納する環状溝を有することを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項９】
請求項８に記載の回転電機用ロータであって、
凹部は、積層体に設けられた磁石用穴の一部と重なる位置および大きさに設けられていることを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の回転電機用ロータであって、
凹部は、少なくとも突起部の深さ以上の高さを有していることを特徴とする回転電機用ロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機や電動機などの回転電機に用いられるロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電気自動車などに利用される永久磁石式回転電機のロータは、回転軸とこれに挿通される積層コア（鉄心）、さらに積層コアを挟持するエンドプレートと呼ばれる非磁性体の環状板等から構成されている。
【０００３】
積層コアは、複数の環状電磁鋼板の積層体であり、その内部には、永久磁石が挿入されている。そのため、積層コアを構成する電磁鋼板のそれぞれには、磁石挿入用の穴が形成されている。また、各電磁鋼板を接合するために、一面から見れば凸部、他面からみれば凹部となるカシメ部が絞り加工などにより形成されている。各電磁鋼板の凸部と凹部とをそれぞれカシメ接合させることにより、各電磁鋼板が接合されている。このように電磁鋼板にカシメ部を形成することにより、容易に電磁鋼板を接合することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１２４８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このカシメ部があるため、積層コアの端面には、突起部が存在することになる。そのため、積層コアを挟持するエンドプレートのうち、その突起部側のエンドプレートと積層コアとの間に隙間が生じてしまう。このような隙間は、磁石固定用接着剤の漏出やロータ内部への異物の混入など、種々の問題の原因となる。
【０００６】
特許文献１には、積層コア端面の凸部とこの凸部に対応する位置に凹部を設けたエンドプレートとをカシメ接合させたロータが開示されている。エンドプレートの凹部により、積層コアの凸部を吸収することができ、積層コアとエンドプレートとの間の隙間を防ぐことができる。
【０００７】
しかしながら、このロータにおいてエンドプレートに形成されている凹部は、積層コアとの接合を目的として設けられてものであるため、積層コアの凸部に対応する位置および大きさに形成されている。そのため、積層コアにエンドプレートを接合する際には、凹凸の位相をあわす必要があり、手間が生じていた。
【０００８】
そこで、本発明では、より容易にエンドプレートと積層コアとの間の隙間を小さく、または、無くすことができる回転電機用ロータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機用ロータは、接合用凸部が形成された環状鋼板を複数積層した積層体であって、端面に接合用凸部である突起部が突出している積層体と、積層体を挟持する環状端板と、を有する回転電機用ロータであって、環状鋼板と同じ大きさの環状スペーサであって、突起部を収納できる貫通孔が形成された環状スペーサを有し、この環状スペーサを積層体と突起部側の環状端板との間に配していることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、環状スペーサに設けられた貫通孔に積層体の突起部を収納することができるため、積層体と突起部側の環状端板との隙間を小さく、または、無くすことができる。
【００１１】
ここで、回転電機とは、発電機、電動機、またはこの２つを組み合わせたもののうち、いずれでもよい。また、環状スペーサは、１つでも複数であってもよく、その素材、厚みは特に限定されない。また、貫通孔は、突起部とカシメ接合可能な大きさであることが好適であるが、他の大きさであってもよい。また、突起部側の環状端板に突起部を収納する凹部を有することが好適である。また、凹部は、環状溝であることが好適である。また、凹部は、磁石用穴の一部と重なる位置および大きさに設けられていることが好適である。さらに、他の好適な態様では、環状スペーサと突起部側の環状端板とで形成される突起部を収納する空間は、少なくとも突起部の高さ以上の高さを有している。
【００１２】
本発明に係る他の回転電機用ロータは、接合用凸部が形成された環状鋼板を複数積層した積層体であって、端面に接合用凸部である突起部が突出している積層体と、積層体を挟持する環状端板と、を有する回転電機用ロータであって、突起部側の環状端板は、突起部を収納する環状溝を有することを特徴とする。
【００１３】
上記手段によれば、環状端板に設けられた環状溝に積層体の突起部を収納することができるため、積層体と突起部側の環状端板との隙間を小さく、または、無くすことができる。また、環状溝であるため、環状端板取り付けの際に、突起部との位相関係が問題となることがない。そのため、より容易に、環状端板を取り付けることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態であるロータ１０の上面図を図１に、Ｖ−Ｖ断面図を図２に示す。
【００１６】
このロータ１０は、電気自動車またはハイブリッド自動車に用いられる回転電機用ロータを想定している。しかし、適宜その構成を変えることにより、他の用途の回転電機にも当然利用できる。
【００１７】
ロータ１０は、回転軸１２とこれに挿通される積層体コア１４およびエンドプレート１６などから構成されている。回転軸１２は、出力軸部１９とフランジ部２０とが一体成形されており、このフランジ部２０に積層体コア１４およびエンドプレート１６が挿通される。エンドプレート１６は、積層体コア１４の下端側（図２の右手方向）に配される下端プレート２８と上端側に配される上端プレート３０とで、積層体コア１４を挟持している。また、上端プレート３０と積層体コア１４の間には、後述する環状スペーサ１８が設けられている。
【００１８】
積層体コア１４は、後述する環状の電磁鋼板２２を積層したもので、その内部には、４極分の永久磁石が埋め込まれている。各極は、２つの磁石３２をＶ字形状に配することにより構成されている。また、積層体コア１４の上端面には、突起部３４が形成されている。
【００１９】
なお、磁石３２の極数は、４極に限定されないことは勿論であり、その配置もＶ字形状に限定されない。また、突起部３４は、強度などの理由で各磁極間に設けられることが好適であるが、他の位置であってもよい。
【００２０】
なお、図１、図２において、磁石３２、突起部３４、電磁鋼板２２などは、見易さのために、その縮尺を若干変更して描いている。すなわち、実際には、磁石３２はより大きいものであり、突起部３４は、より小さい。また、電磁鋼板２２の肉厚は、より薄いものであるが、見易さのためにその縮尺を変更している。以下、すべての図面で同様である。
【００２１】
積層体コア１４は、図３に示すような約０．３ｍｍ厚の環状の電磁鋼板２２を複数積層することにより形成されている。図３（Ａ）は、電磁鋼板２２の上面図であり、図３（Ｂ）はＷ−Ｗ断面図である。
【００２２】
電磁鋼板２２には、積層体コア１４に磁石挿入穴を形成するための磁石用貫通孔３６が設けられている。この磁石用貫通孔３６は、磁石３２より若干大きく、磁石３２と磁石挿入穴との間に隙間ができるようになっている。この隙間に磁石固定用接着剤が注入される。
【００２３】
また、電磁鋼板２２には、カシメ部３８が磁石用貫通孔３６の間に設けられている。このカシメ部３８は、電磁鋼板２２を一面から押し出して形成されるもので、一面から見れば凹部３８ｂ、他面から見れば凸部３８ａとなっている。本実施の形態では、このカシメ部３８は、１ｍｍ×４ｍｍの矩形状で、その高さは、約０．５ｍｍである。
【００２４】
各電磁鋼板２２は、電磁鋼板２２の凸部３８ａを他の電磁鋼板の凹部３８ｂに圧入してカシメることにより接合されている。この接合をすべての電磁鋼板について行うことにより、積層体コア１４が形成される。
【００２５】
カシメ部３８および磁石用貫通孔３６は、すべての電磁鋼板２２において、同じ位置および大きさに設けられている。したがって、凸部３８ａと凹部３８ｂとをカシメることにより、磁石用貫通孔３６の位置をずらすことなく容易に電磁鋼板２２同士の接合ができる。
【００２６】
以上のような電磁鋼板２２を数百枚、積層することにより形成される積層体コア１４には、磁石挿入穴が形成されていることになる。また、その上端面には、カシメ部３８である突起部３４が存在することとなる。
【００２７】
なお、電磁鋼板２２の板厚、カシメ部３８の形状および大きさなどは、適宜、変更可能であることは勿論である。その場合、後述する環状スペーサ１８の板厚や上端プレート３０の環状溝４２の位置および大きさ等も適宜変更すればよい。
【００２８】
次に、上端プレート３０について図４を用いて説明する。図４（Ａ）は、上端プレート３０の上面図、（Ｂ）は、Ｘ−Ｘ断面図である。
【００２９】
上端プレート３０は、非磁性体材料からなる環状板で、その内周および外周は電磁鋼板２２とほぼ同じである。上端プレート３０の内周側には、カシメ爪４０が形成されており、このカシメ爪の内周は、フランジ部２０の外径より同じか若干小さくなっている。したがって、この上端プレート３０をフランジ部２０に圧入すると、カシメ爪４０がカシメられて、上端プレート３０をフランジ部２０に接合できる。
【００３０】
上端プレート３０の積層体コア１４側の面には、全周に渡って環状溝４２が設けられている。この環状溝４２は、積層体コア１４の突起部３４が収納可能な位置、および、大きさになっている。また、その一部は、積層体コア１４に設けられた磁石挿入穴に重なるようになっている。
【００３１】
環状溝４２の深さは、突起部３４の高さ、および、後述する環状スペーサ１８の肉厚に応じて適宜変更可能であるが、本実施の形態では、約０．３ｍｍの深さとなっている。これは、環状溝４２の深さと環状スペーサ１８の肉厚の合計値が突起部３４の高さより若干大きくなる値だからである。
【００３２】
このように、突起部３４を設ける環状溝４２を全周に渡って設けているため、ロータ１０への組み付けの際に、突起部３４との位相関係を考慮する必要がなく、容易に組み付けることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、環状溝を磁石挿入穴の一部と重なる位置および大きさとしているが、必ずしも重ならなくてもよい。また、溝の形状は、環状であることが好適であるが、他の形状であってもよい。例えば、突起部すべてを外包する円形凹部であってもよい。また、各突起部ごとに設けられた凹部であってもよい。そして、その深さも、上記深さに限定されるものではない。突起部を収納することができる凹部であれば、他のどのような形状、位置、大きさであってもよい。
【００３４】
上端プレート３０と積層体コア１４の間には、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すような環状スペーサ１８が配されている。これは、電磁鋼板２２と同じ内周および外周を有する環状板材である。本実施の形態では、電磁鋼板２２用として鋼板から打ち抜かれた環状鋼板を環状スペーサ１８として用いている。したがって、その肉厚は、電磁鋼板２２と同じ０．３ｍｍで、磁性体材料からなる。電磁鋼板２２と同じ鋼板を用いることによって、製造工程の一部を共通化できる。
【００３５】
環状スペーサ１８には、電磁鋼板２２と同じ位置および大きさに磁石用貫通孔３６が設けられている。また、積層体コア１４の突起部３４に相当する位置には貫通孔４４が設けられている。この貫通孔４４は、突起部３４より同じか若干小さくなっており、突起部３４にカシメ接合可能な大きさになっている。
【００３６】
このように、貫通孔４４を突起部３４にカシメ接合可能な大きさにすることにより、環状スペーサ１８を電磁鋼板２２に対して容易に固定することができる。この場合、貫通孔４４と突起部３４との位相関係が問題となるが、取り付けの際に磁石用貫通孔３６や貫通孔４４などを通して突起部３４の位置を確認できるため、位置あわせは容易にできる。
【００３７】
なお、貫通孔４４の大きさは、突起部３４にカシメ接合可能な大きさであることが好適であるが、突起部３４を収納できれば他の大きさでもよい。その場合は、別の手段により、環状スペーサ１８を電磁鋼板２２に固定すればよい。
【００３８】
このような積層体コア１４、環状スペーサ１８、および、上端プレート３０をロータ１０に組み付けた場合について図６を用いて説明する。図６は、図２におけるＢ部分の拡大図である。
【００３９】
電磁鋼板２２を積層した積層体コア１４の上端には、突起部３４が突出している。そのため、環状溝４２などが設けられていない平坦な上端プレートを取り付けると上端プレートと積層体コア１４の間に隙間が生じることになる。
【００４０】
そこで、図６に示すように、上端プレート３０と積層体コア１４の間に環状スペーサ１８を配している。環状スペーサ１８に設けられた貫通孔４４に突起部３４の一部が収納されることにより、環状スペーサ１８から突出する部分を小さくすることができる。
【００４１】
本実施の形態において、突起部３４高さは、例えば約０．５ｍｍであり、環状スペーサ１８の肉厚は、約０．３ｍｍである。そのため、環状スペーサ１８から突出している高さは、約０．２ｍｍに抑えることができる。
【００４２】
また、環状スペーサ１８から突出した突起部３４は、さらに、上端プレート３０に設けられた環状溝４２に収納される。環状溝４２の深さは、上述したように約０．３ｍｍであるため、貫通孔４４および環状溝４２で形成された空間に、突起部３４は完全に収納されることとなる。
【００４３】
このように、環状スペーサ１８の貫通穴４４と上端プレート３０の環状溝４２とで、突起部３４を収納する構造をとることにより、容易に上端プレート３０と積層体コア１４との隙間を防ぐことができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、上端プレート３０と環状スペーサ１８の両方を使用しているが、このいずれか一方のみであってもよい。すなわち、図７に示すように環状スペーサ１８を用いず、上端プレート３０の環状溝４２だけで突起部３４を収納するようにしてもよい。この場合、環状溝４２は、磁石挿入穴の一部に重なる位置および大きさに設けられていることが望ましく、少なくとも突起部３４の高さ以上の深さを有していることが望ましい。なお、その場合、環状溝４２は深くなり、その部分の肉厚が薄くなることになる。そのため、強度を考慮して材料や上端プレート３０の肉厚などを適宜調整する。また、ここで示した高さなどの数値は、すべて適宜変更可能であり、突起部の高さの少なくとも一部を収納できれるものであれば、他の突起部高さ、肉厚、溝深さであればよい。
【００４５】
また、環状スペーサ１８を複数枚使用、または、より肉厚な環状スペーサ１８を使用して、貫通孔４４のみで突起部３４を収納するようにしてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、積層体コア１４と上端プレート３０との間の隙間を完全に無くすようにしているが、必ずしも、完全に無くす必要はない。環状スペーサ１８および上端プレート３０とで形成される空間の高さは、突起部３４より大きいことが好適であるが、場合によっては、小さくてもよい。
【００４７】
このようなロータ１０は次の手順で組み立てられる。まず、フランジ部２０に下端プレート２８、事前に環状スペーサ１８をカシメ接合した積層体コア１４を挿通する。その状態で、磁石挿入穴に磁石３２を挿入し、磁石挿入穴と磁石３２との隙間に接着剤を注入する。次に、上端プレート３０をフランジ部２０に挿通する。
【００４８】
以上の作業は、フランジ部２０を下側、出力軸部１９を上側にした状態で行われるが、上端プレート３０取り付け後は、これを上下逆にする。すなわち、上端プレート３０が下側、下端プレート２８が上側になるようにする。これは、磁石固定用の接着剤を均等に伸ばすためである。逆にすることにより、浸透圧により接着剤が磁石挿入穴の隙間に均等に行き渡ると同時に不要な接着剤は上端プレート３０側に集まる。上端プレート３０と積層体コア１４の間には隙間がないため、集められた接着剤が外部に流出することはない。また、環状溝４２は、磁石挿入穴の一部と重なるような位置および大きさに設けられているため、余分な接着剤は環状溝４２に溜まることとなる。したがって、必要以上に注入された接着剤が押し出されて電磁鋼板２２間の隙間から漏れることもない。このように、環状溝４２を磁石挿入穴の一部重なる位置および大きさに設けることにより、磁石挿入穴に残留する接着剤量を調整することができる。
【００４９】
以上、説明したように、容易にエンドプレートと積層コアとの間の隙間を小さく、または、無くすことができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、より容易にエンドプレートと積層コアとの間の隙間を小さく、または、無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるロータの上面図である。
【図２】図１におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図３】（Ａ）は電磁鋼板の上面図、（Ｂ）はＷ−Ｗ断面図である。
【図４】（Ａ）は上端プレートの上面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ断面図である。
【図５】（Ａ）は環状スペーサの上面図、（Ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。
【図６】図２におけるＢ部分の拡大図である。
【図７】他の実施の形態を表す図である。
【符号の説明】
１０  ロータ、１２  回転軸、１４  積層体コア、１６  エンドプレート、１８  環状スペーサ、２２  電磁鋼板、３０  上端プレート、３２  磁石、３４  突起部、３６  磁石用貫通孔、３８  カシメ部、３８ａ  凸部、３８ｂ  凹部、４２  環状溝、４４  貫通孔。
【図１】
2004357347.tif 000003
【図２】
2004357347.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004357347.tif 000008
【図７】
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