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回転電機のロータ - トヨタ自動車株式会社
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発明の名称 回転電機のロータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−110873(P2007−110873A)
公開日 平成19年4月26日(2007.4.26)
出願番号 特願2005−301617(P2005−301617)
出願日 平成17年10月17日(2005.10.17)
代理人 【識別番号】100064746
【弁理士】
【氏名又は名称】深見 久郎
発明者 宮本 知彦 / 加藤 弘樹
要約 課題
ロータシャフトとロータコアとの間で十分なトルク伝達を行なうことが可能な回転電機のロータを提供する。

解決手段
ロータ10は、内径が異なる第一および第二電磁鋼板21,22を有し、第一および第二電磁鋼板21,22の境界には段差部分60が存在するロータコア2と、ロータコア2が嵌め合わせられるロータシャフト1と、ロータシャフト1に嵌め合わされてロータコア2と向い合うフランジ部材30と、段差部分60およびフランジ部分30に設けられたトルク伝達機構としてのキー溝41、延長部42および凸部27とを有する。
特許請求の範囲
【請求項1】
内径が異なる第一および第二電磁鋼板を有し、前記第一および第二電磁鋼板の内周側境界には段差部分が存在するロータコアと、
前記ロータコアが嵌め合わせられるロータシャフトと、
前記ロータシャフトに嵌め合わせられて前記ロータコアに向い合うフランジ部材と、
前記段差部分または前記フランジ部材に設けられたトルク伝達機構とを備えた、回転電機のロータ。
【請求項2】
前記トルク伝達機構は、前記段差部分にキーを嵌合させるための構造である、請求項1に記載の回転電機のロータ。
【請求項3】
前記トルク伝達機構は、前記電磁鋼板と前記フランジ部材との間の接触を保持するための機構である、請求項1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】
この発明は、回転電機のロータに関し、より特定的には内径が異なる第一および第二電磁鋼板により構成されるロータコアを有する回転電機のロータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、回転電機は、たとえば特開2005−102460号公報(特許文献1)および特開2002−112481号公報(特許文献2)に開示されている。
【特許文献1】特開2005−102460号公報
【特許文献2】特開2002−112481号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
特許文献1では、形状の異なる複数種類の磁性鋼板が積層されたコアが開示されている。特許文献2では、エンドプレートと電磁鋼板との間に凹凸を設け、かしめによって連結される構造が開示されている。
【0004】
従来形状の異なる複数の電磁鋼板を用いた場合に、段差部分でトルクの伝達が困難となるという問題があった。
【0005】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、ロータコアのトルクを確実にロータシャフトに伝達す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】
この発明に従った回転電機のロータは、内径が異なる第一および第二電磁鋼板を有し、第一および第二電磁鋼板の内周側境界には段差部分が存在するロータコアと、ロータコアが嵌め合わせられるロータシャフトと、ロータシャフトに嵌め合わせられてロータコアに向い合うフランジ部材と、段差部分またはフランジ部材に設けられたトルク伝達機構とを備える。
【0007】
このように構成された回転電機のロータでは第一および第二電磁鋼板の内径差により生じる段差部分またはフランジ部材にトルク伝達機構を設けるため、この部分でトルクを確実に伝達することができる。
【0008】
好ましくはトルク伝達機構は、段差部分にキーを嵌合させるための構造である。
好ましくは、トルク伝達機構は、第一および第二電磁鋼板のいずれか一方とフランジ部材との間の接触を保持するための機構である。
【発明の効果】
【0009】
この発明に従えばロータシャフトとロータコアとの間でのトルクの伝達を確実に行なうことができる回転電機のロータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【0011】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った回転電機の断面図である。図1を参照して、回転電機100は、回転軸8を中心に回転するロータ10と、ロータ10の外周に設けられたステータ20とを有する。
【0012】
ロータ10は回転軸8に沿って延びるロータシャフト1と、ロータシャフト1の外周面に嵌合したロータコア2とを有する。ロータシャフト1の外周面にはキー溝11が長手方向に延びている。ロータシャフト1は中空形状で示されているが、これに限られるものではなく、ロータシャフト1の中身が詰まった、いわゆる中実形状とされていてもよい。
【0013】
ロータコア2は第一電磁鋼板21と、第二電磁鋼板22とを有する。第一電磁鋼板21の内径は第二電磁鋼板22の内径よりも小さい。第一電磁鋼板21には軽量化のための孔23が設けられている。なお、この孔23は必ずしも設けられていなくてもよい。
【0014】
第一電磁鋼板21の凸部26がキー溝11に噛合っており、凸部26がキー溝11に噛合うことで第一電磁鋼板21とロータシャフト1との間でのトルクの伝達が行なわれる。
【0015】
ロータコア2の外周面123はステータ20に向い合っている。
第二電磁鋼板22は第一電磁鋼板21と接触するように設けられている。ロータコア2内部には永久磁石が埋込まれており、この永久磁石と接触するようにマグネットエンドプレート51が配置される。
【0016】
ロータシャフト1にはフランジ部材30が嵌め合わせられている。フランジ部材30は凸部43を有し、凸部43がキー溝11に嵌まり合っている。フランジ部材30の断面はクランク状に折れ曲がっており、内側端面31、外側端面32、および内側端面31と外側端面32とを繋ぐラジアル端面33を有する。第一電磁鋼板21と第二電磁鋼板22との境界部分が段差部分60であり、この部分に段差が存在する。
【0017】
ステータ20はステータコア25を有し、ステータコア25にはコイルが巻付けられて、U相、V相およびW相を構成している。
【0018】
図2(A)は、図1中のIIAで囲んだ部分を拡大して示す断面図であり、図2(B)は、図2(A)のIIB−IIB線に沿った断面図であり、図2(C)は、図2(A)中のIIC−IIC線に沿った断面図である。図2(A)から(C)を参照して、フランジ部材30のラジアル端面33には軸方向に延びるキー溝41が設けられ、そのキー溝41は内側端面31から突出する延長部42を有する。キー溝41および延長部42には第二電磁鋼板22の凸部27が嵌まり合っている。第一電磁鋼板21および第二電磁鋼板22は内周面121,122を有し、回転軸8から内周面121までの距離R1(第一電磁鋼板21の内径R1)は回転軸8から内周面122までの距離R2(第二電磁鋼板22の内径R2)よりも小さい。
【0019】
小径電磁鋼板である第一電磁鋼板21および大径電磁鋼板である第二電磁鋼板22で構成される異型のロータコア2では、段差部分60がある部分でキーと未嵌合の部分が発生しトルクの伝達が困難である。そこで、この発明では、段差部分60に向かって延びるようにキー溝41および延長部42を設け、第二電磁鋼板22のすべての凸部27をキー溝41および延長部42に嵌合させることでトルクの伝達を行なっている。
【0020】
すなわち、この発明の実施の形態1に従った回転電機100のロータ10は、内径が異なる第一および第二電磁鋼板21,22を有し、第一および第二電磁鋼板21,22の境界には段差部分60が存在するロータコア2と、ロータコア2が嵌め合わせられるロータシャフト1と、ロータシャフト1に嵌め合わせられてロータコア2に向い合うフランジ部材30と、段差部分60またはフランジ部材30に設けられたトルク伝達機構としてのキー溝41および延長部42とを有する。
【0021】
図3は、この発明の実施の形態1に従ったロータシャフトおよびフランジ部材の斜視図である。図3を参照して、ロータシャフト1は軸方向(長手方向)に延びるキー溝11と、キー溝11と直交するように延びる円周溝12を有する。この図3では、キー溝11は1本のみ示されているが、これに限られるものではなく、複数本のキー溝11がロータシャフト1の外周面に設けられていてもよい。
【0022】
ロータシャフト1にはフランジ部材30が嵌め合わせられている。フランジ部材30は凸部43を有し、凸部43がキー溝11に嵌まり合うことでフランジ部材30からロータシャフト1へのトルクの伝達を可能としている。円盤状のフランジ部材30は半径方向に延びる内側端面31と、半径方向と直交するように延びるラジアル端面33と、ラジアル端面33に連なり半径方向に延びる外側端面32とを有する。ラジアル端面33にはキー溝41および延長部42が設けられる。この実施の形態では、キー溝41および延長部42は1本であるが、複数本のキー溝41および延長部42が設けられていてもよい。また、延長部42では溝の底が形成されているが、底のない溝を用いてもよい。
【0023】
図4は、この発明の実施の形態1に従った第二電磁鋼板の斜視図である。図4を参照して、第二電磁鋼板22はリング状であり、半径方向に突出するように凸部27が設けられる。凸部27の数は複数個あってもよい。さらに、凸部27がテーパ形状とされてもよい。凸部27はキー溝41および延長部42に嵌合する。
【0024】
図5は、この発明の実施の形態1に従った第一電磁鋼板の斜視図である。図5を参照して、第一電磁鋼板21には孔23が設けられる。孔23は複数個設けられていてもよく、それら複数の孔23が等間隔または不等間隔で第一電磁鋼板21の円周方向に沿って配置される。凸部26は半径方向に延びており、その数および形状は制限されるものではない。凸部26はキー溝11に嵌合する。
【0025】
このように構成された実施の形態1に従ったロータ10では、第二電磁鋼板22のすべての凸部27がキー溝41および延長部42と嵌まり合うためトルクの伝達を確実に行なうことができる。
【0026】
(実施の形態2)
図6は、この発明の実施の形態2に従ったロータの断面図である。図6を参照して、この発明の実施の形態2に従ったロータ10では、マグネットエンドプレート51に凸部(図6では示さず)を設け、組付け時に凸部を潰し、外側端面32に確実にマグネットエンドプレート51を押付ける。また内側端面31は第一電磁鋼板21と接触する。なお、マグネットエンドプレート51に凸部を設けるだけでなく、ばねなどの弾性体を設け、この弾性体の付勢力により、マグネットエンドプレート51を確実にフランジ部材30の外側端面32に押し当ててもよい。
【0027】
図7は、この発明の実施の形態2に従ったロータシャフトおよびマグネットエンドプレートの斜視図である。図7を参照して、第二電磁鋼板を組付ける前にはマグネットエンドプレート51には複数の凸部52が設けられる。凸部52は弾性変形しやすい材質で構成する。マグネットエンドプレート51はフランジ部材30の外側端面32と接触している。凸部52はマグネットエンドプレート51と同じ材料または違う材料で構成されていてもよい。図7では、円周方向に複数個の凸部52が設けられているが、凸部52を複数個設ける必要はなく、単一の凸部が連なるようにマグネットエンドプレート51に配置されていてもよい。さらに、図7では回転軸を中心として同心円上、かつ同一半径上に凸部52が規則正しく配置されているが、これに限られるものではなく、不等間隔で凸部52が配置されていてもよい。
【0028】
図8は、この発明の実施の形態2に従ったフランジ部材およびマグネットエンドプレートの断面図である。図8を参照して、フランジ部材30の一部分に凹みが設けられてこの凹み部分にマグネットエンドプレート51が配置されてもよい。さらに、凹みが設けられず、外側端面32が平坦な面であり、この平坦面上にマグネットエンドプレート51が配置されていてもよい。
【0029】
図9は、この発明の実施の形態2に従ったフランジ部材およびマグネットエンドプレートの断面図である。図9を参照して、凸部52がなだらかな形状であってもよい。すなわち、図8では矩形状の凸部52を設けたが、これに限られるものではなく、曲面形状の凸部52を設けてもよい。
【0030】
このように構成された実施の形態2に従ったロータ10では、トルク伝達機構は第二電磁鋼板22とフランジ部材30との間の接触を保持するための凸部52である。
【0031】
このように構成された実施の形態2に従ったロータ10では、実施の形態1に従ったロータと同様の効果がある。
【0032】
(実施の形態3)
図10は、この発明の実施の形態3に従ったフランジ部材の斜視図である。図11は、この発明の実施の形態3に従った第二電磁鋼板の斜視図である。図10および図11を参照して、この発明の実施の形態2に従ったロータでは、フランジ部材30に凸部241が設けられ、凸部241は内側端面31から突出する延長部242を有する。第二電磁鋼板22には、凸部241および延長部241に嵌まり合うキー溝222が形成されている。すなわち、実施の形態1では、フランジ部材30にキー溝を設けたが、この実施の形態では第二電磁鋼板22側にキー溝222を設けており、このキー溝222をフランジ部材30側の凸部241および延長部242に嵌合させている。
【0033】
このように構成された実施の形態3に従ったロータでも実施の形態1に従ったロータと同様の効果がある。
【0034】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0035】
この発明は、たとえば車両に搭載される回転電機の分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】この発明の実施の形態1に従った回転電機の断面図である。
【図2】図2(A)は、図1中のIIAで囲んだ部分を拡大して示す断面図であり、図2(B)は、図2(A)のIIB−IIB線に沿った断面図であり、図2(C)は、図2(A)中のIIC−IIC線に沿った断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1に従ったロータシャフトおよびフランジ部材の斜視図である。
【図4】この発明の実施の形態1に従った第二電磁鋼板の斜視図である。
【図5】この発明の実施の形態1に従った第一電磁鋼板の斜視図である。
【図6】この発明の実施の形態2に従ったロータの断面図である。
【図7】この発明の実施の形態2に従ったロータシャフトおよびマグネットエンドプレートの斜視図である。
【図8】この発明の実施の形態2に従ったフランジ部材およびマグネットエンドプレートの断面図である。
【図9】この発明の実施の形態2に従ったフランジ部材およびマグネットエンドプレートの断面図である。
【図10】この発明の実施の形態3に従ったフランジ部材の斜視図である。
【図11】この発明の実施の形態3に従った第二電磁鋼板の斜視図である。
【符号の説明】
【0037】
1 ロータシャフト、2 ロータコア、8 回転軸、10 ロータ、11 キー溝、12 外周溝、20 ステータ、21 第一電磁鋼板、22 第二電磁鋼板、23 孔、25 ステータコア、26 凸部、30 フランジ部材、31 内側端面、32 外側端面、33 ラジアル端面、41 キー溝、42 延長部、60 段差部分。




 

 


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