(57)【要約】【課題】コア片の隣接する分割片間の結合力を高めることができて、回転電機の性能を向上させることができるロータコアを提供する。【解決手段】複数枚のコア片１２を積層することにより、ロータコア１１を構成する。ロータコア１１には複数の永久磁石１５を、周方向に間隔をおいた状態でコア片１２の積層方向に延びるように埋設する。コア片１２は、永久磁石１５間において分割された形状の分割片１２ａを、複数の凹凸の嵌合部１６Ａ，１６Ｂを介して連結することによって構成する。少なくとも１つの嵌合部１６Ａは、各永久磁石１５の重心Ｍを通る同心円Ｃの外側に配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のコア片を積層して構成されるとともに、複数の永久磁石を周方向に間隔をおいて埋設したロータコアであって、
前記コア片は永久磁石間において分割された形状の分割片を凹凸の嵌合部を介して連結することによって構成し、前記嵌合部は少なくとも各永久磁石の重心を通る同心円の外側に配置したことを特徴とするロータコア。
【請求項２】
前記嵌合部はコア半径方向の複数箇所に設けたことを特徴とする請求項１に記載のロータコア。
【請求項３】
前記各嵌合部は前記同心円の外側及び内側に配置したことを特徴とする請求項２に記載のロータコア。
【請求項４】
前記同心円の内側の嵌合部に磁路分断部を設けたことを特徴とする請求項３に記載のロータコア。
【請求項５】
前記嵌合部はアリ形に形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロータコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ及び発電機等の回転電機に用いられるロータコアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のロータコアとしては、例えば図４に示すような構成のものが知られている。この従来構成のロータコア２１は、鋼板等のシート材から打ち抜き成形された円環状のコア片２２を複数枚積層することによって構成されている。各コア片２２の外周近傍には、複数対の磁石挿入孔２３が周方向に間隔をおいて形成されている。そして、複数枚のコア片２２が積層された状態で、各磁石挿入孔２３内には、永久磁石２４がコア片２２の積層方向に延びるように埋設されている。
【０００３】
ところが、この図４に示す従来構成においては、コア片２２が円環状に一体形成されているため、そのコア片２２を鋼板等のフープ材から打ち抜き成形する際に、コア片２２の中心部と、フープ材のコア片間の部分とに大きな端材２５が生じて、材料利用率が悪くなるという問題があった。このような問題に対処するため、例えば図５に示すような構成、及び特許文献１に開示されるような構成のロータコアも従来から提案されている。
【０００４】
図５に示す従来構成では、コア片２２が磁石挿入孔２３間において分割されたほぼ扇形状をなす複数の分割片２２ａから構成されている。そして、複数の分割片２２ａからなるコア片２２が積層された状態で、その外周に結合リング２６が焼きばめされることにより、コア片２２の各分割片２２ａが結合固定されて、ロータコア２１が構成されている。
【０００５】
また、特許文献１に記載の従来構成では、図６に示すように、コア片２２が磁石挿入孔２３間において分割されたほぼ扇形状をなす複数の分割片２２ａから構成されている。隣接する分割片２２ａの対向接合面には、互いに嵌合可能な凸部２７ａ及び凹部２７ｂよりなる嵌合部２７が設けられている。そして、この嵌合部２７の凸部２７ａと凹部２７ｂとが嵌合されることにより、隣接する分割片２２ａ間が結合固定されて、円環状のコア片２２が構成されるとともに、そのコア片２２が複数枚積層されることにより、ロータコア２１が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６２４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記の従来構成においては、次のような問題があった。
図５に示す従来構成においては、複数の分割片２２ａからなるコア片２２が積層された状態で、その外周に結合リング２６が焼きばめされることにより、各分割片２２ａが結合固定されている。このため、結合リング２６の収縮時に、積層状態のコア片２２の各分割片２２ａ間にズレが生じて、ロータコア２１の内径部の真円度確保が困難になるおそれがあるという問題があった。また、ロータコア２１の外周に所定の厚さの結合リング２６が存在するため、永久磁石２４をロータコア２１の外周に近付けて埋設することができず、回転電機の性能低下を招くという問題もあった。その上、結合リング２６を必要とするため、部品点数も増えるという問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の従来構成においては、図６に示すように、分割片２２ａを結合固定するための嵌合部２７が、各永久磁石２４の重心Ｍを通る同心円Ｃの内側に配置されているので、ロータコア２１の外周部付近では、隣接する分割片２２ａ間の結合力が弱くなっている。そのため、この従来構成のロータコア２１により、モータや発電機等の回転電機のロータを構成した場合、ロータの高速回転時に、ロータコア２１の外周部付近において、隣接する分割片２２ａ間に遠心力の作用による隙間が生じやすい。この場合、回転電機におけるステータ側の電磁コイルから発生する磁束は、ロータの外周表面部を多く流れるため、ロータコア２１の外周部付近の分割片２２ａ間に隙間が存在すると、回転電機の性能に大きな影響を及ぼすという問題があった。しかも、ロータコア２１の外周部付近において、隣接する分割片２２ａ間の結合力が弱くなっていると、ロータが高速回転時の遠心力による変形により、ステータと接触するおそれがあるという問題もあった。
【０００９】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、コア片の隣接する分割片間の結合力を高めることができて、回転電機の性能を向上させることができるロータコアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、この発明は、複数枚のコア片を積層して構成されるとともに、複数の永久磁石を周方向に間隔をおいて埋設したロータコアであって、前記コア片は永久磁石間において分割された形状の分割片を凹凸の嵌合部を介して連結することによって構成し、前記嵌合部は少なくとも各永久磁石の重心を通る同心円の外側に配置したことを特徴としている。
【００１１】
従って、この発明では、ロータコアの外周部付近における分割片間が、少なくとも各永久磁石の重心を通る同心円の外側に配置された嵌合部によって強固に結合される。よって、このロータコアを用いた回転電機のロータが高速回転される際に、ロータコアの外周部付近の分割片間に隙間が生じたり、ロータが遠心力にて変形したりするおそれを抑制することができて、回転電機の性能を向上させることができる。また、コア片が複数の分割片により構成されているため、鋼板等のシート材からコア片を打ち抜き成形する際に発生する端材を減少させることができて、材料利用率を向上させることができる。
【００１２】
前記の構成において、前記嵌合部はコア半径方向の複数箇所に設けるとよい。
前記の構成において、前記各嵌合部は前記同心円の外側及び内側に配置するとよい。
前記の構成において、前記同心円の内側の嵌合部に磁路分断部を設けるとよい。
【００１３】
前記の構成において、前記嵌合部はアリ形に形成するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、コア片の隣接する分割片間の結合力を高めることができて、回転電機の性能を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態のロータコアを示す斜視図。
【図２】図１のロータコアの正面図。
【図３】同ロータコアをステータコアに組付けた状態を示す部分拡大正面図。
【図４】従来のロータコアを示す斜視図。
【図５】従来のロータコアの別の構成を示す正面図。
【図６】従来のロータコアのさらに別の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明を具体化したロータコアの一実施形態を、図１〜図３に従って説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態のロータコア１１は、円環状のコア片１２を複数枚積層するとともに、複数の凹凸のカシメ部１３において積層状態にカシメ付け固定することによって構成されている。各コア片１２の外周近傍には、複数対の磁石挿入孔１４が周方向に間隔をおいて形成されている。そして、コア片１２の積層状態で各磁石挿入孔１４内には、永久磁石１５がコア片１２の積層方向に延びるように埋設されている。
【００１７】
前記各コア片１２は、磁石挿入孔１４間において分割されたほぼ扇形状をなす複数（実施形態では８つ）の分割片１２ａから構成されている。隣接する分割片１２ａの対向接合面には、複数（実施形態では２箇所）の凹凸の嵌合部１６Ａ，１６Ｂがコア半径方向に並設されるように設けられている。これらの嵌合部１６Ａ，１６Ｂは、互いに嵌合可能なアリ形凸部１６ａ及びアリ形凹部１６ｂから構成されている。そして、この嵌合部１６Ａ，１６Ｂのアリ形凸部１６ａがアリ形凹部１６ｂに焼きばめ嵌合されることにより、隣接する分割片１２ａ間がコア半径方向及びコア円周方向へ位置決めして結合固定され、円環状のコア片１２が構成されている。
【００１８】
この場合、図２及び図３に示すように、前記複数の嵌合部１６Ａ，１６Ｂのうちで、コア半径方向の外側の嵌合部１６Ａは、各永久磁石１５の重心Ｍを通る同心円Ｃよりも外側に配置され、コア半径方向の内側の嵌合部１６Ｂは、同心円Ｃよりも内側に配置されている。同心円Ｃの内側に配置された嵌合部１６Ｂのアリ形凸部１６ａとアリ形凹部１６ｂとの間には、磁路を分断するための磁路分断部としての隙間１７が設けられている。
【００１９】
次に、前記のように構成されたロータコアを備えたモータの機能を説明する。
さて、このロータコア１１を用いたモータの回転時には、図３に実線矢印で示すように、ステータ１８側の図示しない電磁コイルから発生するとともに、永久磁石１５間に形成された磁束ＭＦ１が、ロータコア１１の外周表面部を通って多く流れる。この場合、ロータコア１１の外周部付近におけるコア片１２の分割片１２ａ間が、永久磁石１５の重心Ｍを通る同心円Ｃの外側に配置された嵌合部１６Ａによって強固に結合されているので、ロータコア１１の外周部付近の分割片１２ａ間に隙間が生じたり、ロータコア１１の外周部が遠心力にて変形したりすることはない。このため、磁束ＭＦ１がロータコア１１の外周部に沿って、隙間等により分断されることなく有効に流れて、モータの高い回転性能を得ることができる。
【００２０】
また、このモータの回転時には、図３に二点鎖線の矢印で示すように、隣接する分割片１２ａの永久磁石１５間のロータ軸心側の位置において漏れ磁束ＭＦ２が発生する。ところが、永久磁石１５の重心Ｍを通る同心円Ｃの内側に配置された嵌合部１６Ｂには磁路分断部としての隙間１７が設けられているので、漏れ磁束ＭＦ２が隙間１７によって分断される。このため、ロータコア１１の外周表面部に流れる有効な磁束ＭＦ１が増加されて、モータの回転性能が一層高められる。
【００２１】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  この実施形態においては、複数枚のコア片１２を積層することにより、ロータコア１１が構成され、そのロータコア１１には複数の永久磁石１５が周方向に間隔をおいて埋設されている。各コア片１２は、永久磁石１５間において分割された形状の分割片１２ａを、凹凸の嵌合部１６Ａ，１６Ｂを介して連結することによって構成されている。嵌合部１６Ａは、少なくとも各永久磁石１５の重心Ｍを通る同心円Ｃの外側に配置されている。
【００２２】
このため、ロータコア１１の外周部付近における分割片１２ａ間を、各永久磁石１５の重心Ｍを通る同心円Ｃの外側に配置された嵌合部１６Ａによって強固に結合することができる。よって、このロータコア１１を用いた回転電機のロータが高速回転される際に、ロータコア１１の外周部付近の分割片１２ａ間に隙間が生じたり、ロータが遠心力にて変形したりするおそれを抑制することができて、回転電機の性能を向上させることができる。また、コア片１２が複数の扇形の分割片１２ａにより構成されているため、鋼板等のシート材からコア片１２を打ち抜き成形する際に発生する端材を減少させることができて、材料利用率を向上させることができ、歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
（２）  この実施形態のロータコア１１においては、前記嵌合部１６Ａ，１６Ｂが同心円Ｃの外側及び内側に配置されるように、コア半径方向の複数箇所に設けられている。このため、複数の嵌合部１６Ａ，１６Ｂにより分割片１２ａ間をコア半径方向の全長にわたって強固に結合することができる。
【００２４】
（３）  この実施形態のロータコア１１においては、前記嵌合部１６Ａ，１６Ｂがアリ形凸部１６ａとアリ形凹部１６ｂとから構成されている。このため、分割片１２ａ間をアリ形凸部１６ａ及びアリ形凹部１６ｂの嵌合によって、コア半径方向及びコア円周方向へ位置ずれすることなく強固に結合することができる。
【００２５】
（４）  この実施形態のロータコア１１においては、前記同心円Ｃの内側の嵌合部１６Ｂに磁路分断部としての隙間１７が設けられている。このため、隣接する分割片１２ａの永久磁石１５間に流れる漏れ磁束ＭＦ２を磁路分断部としての隙間１７により分断することができて、ロータの外周表面部に流れる有効な磁束ＭＦ１を増加することができ、回転電機の性能を一層向上させることができる。
【００２６】
（５）  この実施形態のロータコア１１においては、従来の結合リング２６を用いることなく、分割片１２ａを、凹凸の嵌合部１６Ａ，１６Ｂを介して連結する構成を採用したことから、ロータコア１１の内径部の真円度確保を容易に行うことができるとともに、部品点数を減らすことができる。
【００２７】
（６）  この実施形態のロータコア１１においては、従来の結合リング２６が存在しないため、永久磁石１５をロータコア１１の外周に近付けて埋設することができ、回転電機の性能低下を抑制し、ロータコア１１の外周に磁束ＭＦ１を集中させてロータコア１１の効率を高めることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００２８】
・  前記実施形態において、分割片１２ａの凹凸嵌合を永久磁石１５の重心Ｍを通る同心円Ｃよりも外側に位置する嵌合部１６Ａのみで行うこと。
・  前記実施形態において、コア片１２の分割片１２ａの分割数を任意に変更すること。
【００２９】
・  前記実施形態において、分割片１２ａ間の嵌合部１６Ａ，１６Ｂの数を任意に変更すること。
・  前記実施形態において、嵌合部１６Ａ，１６Ｂの形状を、アリ形以外の例えば図６に示すような形状に変更すること。
【符号の説明】
【００３０】
１１…ロータコア、１２…コア片、１２ａ…分割片、１５…永久磁石、１６Ａ…外側の嵌合部、１６Ｂ…内側の嵌合部、１６ａ…アリ形凸部、１６ｂ…アリ形凹部、１７…磁路分断部としての隙間、Ｍ…重心、Ｃ…同心円。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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