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JP4837288B2 - Rotor - Google Patents

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JP4837288B2
JP4837288B2 JP2005031505A JP2005031505A JP4837288B2 JP 4837288 B2 JP4837288 B2 JP 4837288B2 JP 2005031505 A JP2005031505 A JP 2005031505A JP 2005031505 A JP2005031505 A JP 2005031505A JP 4837288 B2 JP4837288 B2 JP 4837288B2
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JP
Japan
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shaft
rotor
face plate
permanent magnet
collar
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秀徳 岡田
知 新崎
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

本発明はロータに永久磁石を配設してなる永久磁石式のロータに関するものである。   The present invention relates to a permanent magnet type rotor in which a permanent magnet is disposed on a rotor.

従来、ロータヨークの内部に磁石を配設してなる永久磁石式のIPM(Interior Permanent Magnet)ロータが知られている。
この種のロータとしては、磁石の軸方向への移動を規制するための、磁石抜け防止用板を備えるものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a permanent magnet type IPM (Interior Permanent Magnet) rotor in which a magnet is disposed inside a rotor yoke is known.
As this type of rotor, there is a rotor provided with a magnet removal prevention plate for restricting the movement of the magnet in the axial direction.

例えば、非特許文献1には、ロータの磁石抜け防止板を焼結材で製作する技術が開示されている。この磁石抜け防止板において、磁石との接触部には、青銅系焼結材料(非磁性材料)を用いて磁束の漏洩を防止している。一方、基盤となる部分には、コスト的に有利な鉄系焼結材料(磁性材料)を用いている。
TOYOTA Technical Review Vol.52 No.2 Dec.2002
For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for manufacturing a rotor magnet removal prevention plate with a sintered material. In this magnet slip-off preventing plate, the leakage of magnetic flux is prevented by using a bronze-based sintered material (non-magnetic material) at the contact portion with the magnet. On the other hand, an iron-based sintered material (magnetic material) that is advantageous in terms of cost is used for the base portion.
TOYOTA Technical Review Vol.52 No.2 Dec.2002

しかしながら、従来の技術のように、磁石抜け防止板を焼結で製作すると、ロータ径に見合ったプレス成型機が必要となるため、径の大きいロータに使用される磁石抜け防止板の製作が困難であるという問題がある。従って、磁石抜け防止板が用いられるロータ径の大きさも制限されてしまい、大トルクを要するときに高い駆動電流が必要となってしまうという不具合がある。   However, if the magnet slip prevention plate is manufactured by sintering as in the prior art, a press molding machine corresponding to the rotor diameter is required, so it is difficult to manufacture the magnet slip prevention plate used for a rotor with a large diameter. There is a problem that. Therefore, the size of the rotor diameter in which the magnet removal preventing plate is used is also limited, and there is a problem that a high drive current is required when a large torque is required.

また、焼結時および熱処理時に熱応力歪みによる反りやうねりが発生するため、薄肉成型が困難である。従って、機械加工レスで焼結のみで磁石抜け防止板を使用する場合には、肉厚を厚くせざるを得ず、重量が増大してしまうという問題がある。これに対し、焼結後に機械加工して薄肉品を製作することも考えられるが、製造工程が増加してしまい生産効率が低下するという問題がある。   Further, since warping and waviness due to thermal stress distortion occur during sintering and heat treatment, thin-wall molding is difficult. Therefore, when using a magnet slip prevention plate without machining and only sintering, there is a problem that the thickness must be increased and the weight increases. On the other hand, it is conceivable to produce a thin-walled product by machining after sintering, but there is a problem that the production process is increased and the production efficiency is lowered.

従って、本発明は、磁束の漏洩を防止しつつ、ロータ径の大型化が可能となり、軽量化を図ることができるロータを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotor capable of increasing the rotor diameter and reducing the weight while preventing leakage of magnetic flux.

請求項1に係る発明は、軸心に沿って配設されるシャフト(例えば、実施の形態におけるロータシャフト3)と、該シャフトの外周側に固定されるヨーク(例えば、実施の形態におけるロータヨーク4)と、該ヨークに配設される永久磁石(例えば、実施の形態における永久磁石6)と、該永久磁石の軸方向端部に隣接して配置され、該永久磁石の軸方向への移動を規制する端面板(例えば、実施の形態における端面板7,7)と、前記シャフトの円筒状の外周面に圧入されて該端面板を固定する、円環状の内周面を有した固定部材(例えば、実施の形態におけるカラー8)を備え、前記固定部材は、前記シャフトの線膨張係数と略同一のものからなり、前記端面板は、前記シャフトより線膨張係数の大きい非磁性体により形成されることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a shaft (for example, the rotor shaft 3 in the embodiment) disposed along the axis, and a yoke (for example, the rotor yoke 4 in the embodiment) fixed to the outer peripheral side of the shaft. ), A permanent magnet disposed in the yoke (for example, the permanent magnet 6 in the embodiment), and an axial end of the permanent magnet are disposed adjacent to each other to move the permanent magnet in the axial direction. End plate to be regulated (for example, end plates 7 and 7 in the embodiment) and a fixing member having an annular inner peripheral surface that is press-fitted into the cylindrical outer peripheral surface of the shaft to fix the end surface plate ( for example, a color 8) in the embodiment, the fixing member is formed, Ri Do from those linear expansion coefficient and substantially the same said shaft, said end sheet is the larger non-magnetic material linear expansion coefficient than that of the shaft the is that is And butterflies.

この発明によれば、前記端面板と前記固定部材とを個別に製作することができるので、それぞれの部材に適した材質のものを用いることができる。従って、焼結処理を行うことなく、前記端面板と前記固定部材とを製作できるので、前記端面板やこれを用いるヨークの径を増大させることができる。加えて、前記端面板や前記固定部材の肉厚を、要求される精度を維持しつつ薄くすることができるので、軽量化を図ることが可能となる。   According to this invention, since the said end surface board and the said fixing member can be manufactured separately, the thing of the material suitable for each member can be used. Therefore, since the end face plate and the fixing member can be manufactured without performing a sintering process, the diameter of the end face plate and the yoke using the end face plate can be increased. In addition, since the thickness of the end face plate and the fixing member can be reduced while maintaining the required accuracy, the weight can be reduced.

また、前記固定部材を前記シャフトの線膨張係数と略同一のものとすることにより、前記端面板に前記シャフトよりも線膨張係数の大きいものを用いる場合であっても、前記固定部材を前記シャフトに圧入することにより、前記端面板の固定を行うことができる。
ここで、前記端面板には、前記永久磁石の磁束漏洩防止の点で、非磁性材(SUS304、Al、Cu)を用いることが好ましい。また、前記固定部材や前記シャフトには、鉄系のものを用いることが好ましい。
Further, by making the fixing member substantially the same as the linear expansion coefficient of the shaft, the fixing member can be attached to the shaft even when the end face plate having a linear expansion coefficient larger than that of the shaft is used. The end face plate can be fixed by press-fitting into.
Here, it is preferable to use a nonmagnetic material (SUS304, Al, Cu) for the end face plate in terms of preventing magnetic flux leakage of the permanent magnet. Moreover, it is preferable to use a ferrous material for the fixing member and the shaft.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のものであって、前記固定部材は、シームレス鋼管(例えば、実施の形態におけるシームレス鋼管16)を切断することにより製作されることを特徴とする。
この発明によれば、前記シームレス鋼管の一方の端面側をチャッキングした状態で順次切断処理を行うことにより、前記固定部材を複数枚連続的に製造することができるため、生産効率を高めることができる。また、前記シャフトの外周側に前記固定部材を圧入する場合には、前記固定部材は略円環状に形成されるため、平板状の部材をプレス成形する場合に比べて歩留まりを大幅に向上することができる。加えて、前記固定部材を溶接継ぎ目の無いシームレス鋼管を切断して製作することで、安定した強度を確保できる。
ここで、前記端面板はプレス成形することが好ましい。前記端面板を前記固定部材で圧入固定することにより、前記端面板を薄肉化することができ、軽量化できる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the fixing member is manufactured by cutting a seamless steel pipe (for example, the seamless steel pipe 16 in the embodiment). .
According to this invention, a plurality of the fixing members can be continuously manufactured by sequentially performing the cutting process in a state in which one end face side of the seamless steel pipe is chucked, thereby improving the production efficiency. it can. In addition, when the fixing member is press-fitted on the outer peripheral side of the shaft, the fixing member is formed in a substantially annular shape, so that the yield is significantly improved as compared with the case where a plate-like member is press-molded. Can do. In addition, a stable strength can be ensured by cutting the seamless member by cutting a seamless steel pipe without a weld seam.
Here, the end face plate is preferably press-molded. By press-fitting and fixing the end face plate with the fixing member, the end face plate can be made thinner and lighter.

請求項3に係る発明は、前記固定部材の内周部両側を面取り加工していることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that both sides of the inner peripheral portion of the fixing member are chamfered .

この発明によれば、どちらの方向からでも固定部材の組みつけを行うことができるため、組立性が向上する。 According to the present invention, since the fixing member can be assembled from either direction, the assemblability is improved.

第4発明は、軸心に沿って配設されるシャフトと、該シャフトの外周側に固定されるヨークと、該ヨークに配設される永久磁石と、該永久磁石の軸方向への移動を規制する端面板とを備えるロータにおいて、前記端面板は、前記永久磁石を挟んで両側に配置される一対のうち、少なくとも一方(例えば、実施の形態における端面板9)を、前記シャフトと略同一の線膨張係数を有する非磁性体により形成することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a shaft disposed along the axis, a yoke fixed to the outer peripheral side of the shaft, a permanent magnet disposed on the yoke, and movement of the permanent magnet in the axial direction. In the rotor including an end face plate to be regulated, at least one of the pair of end face plates arranged on both sides of the permanent magnet (for example, the end face plate 9 in the embodiment) is substantially the same as the shaft. It is formed by a nonmagnetic material having a linear expansion coefficient of.

この発明によれば、前記少なくとも一方の端面板を前記非磁性体により形成することで、この端面板からの前記永久磁石の磁束漏洩を防止することができる。そして、前記一対の端面板により前記永久磁石を保持することができる。また、前記少なくとも一方の端面板を前記シャフトと略同一の線膨張係数とすることで、前記少なくとも一方の端面板と前記シャフトとの固定状態を温度変化に依らずに維持することができるので、前記少なくとも一方の端面板により前記永久磁石の軸方向への移動を確実に規制することができる。   According to this invention, magnetic flux leakage of the permanent magnet from the end face plate can be prevented by forming the at least one end face plate from the nonmagnetic material. The permanent magnet can be held by the pair of end face plates. Moreover, since the at least one end face plate has a linear expansion coefficient substantially the same as that of the shaft, the fixed state of the at least one end face plate and the shaft can be maintained without depending on a temperature change. The movement of the permanent magnet in the axial direction can be reliably restricted by the at least one end face plate.

第5発明は、前記少なくとも一方の端面板は、鉄系合金に、ニッケルとクロムとを所定量含有する材料で形成されることを特徴とする。
この発明によれば、非磁性材料である鉄系合金に、前記ニッケルとクロムとを所定量含有する材料で形成することにより、前記少なくとも一方の端面板を非磁性に維持しつつその強度を向上することができる。
The fifth invention is characterized in that the at least one end face plate is formed of a material containing a predetermined amount of nickel and chromium in an iron-based alloy.
According to this invention, the iron-based alloy, which is a nonmagnetic material, is formed of a material containing a predetermined amount of nickel and chromium, thereby improving the strength while maintaining the at least one end face plate nonmagnetic. can do.

第6発明は、前記少なくとも一方の端面板は、20〜30重量%のニッケルと、15〜30重量%のクロムとを含有することを特徴とする。
この発明によれば、前記少なくとも一方の端面板を非磁性に維持しつつ、前記永久磁石の軸方向への移動を規制するために必要十分な強度を確保することができる。
The sixth invention is characterized in that the at least one end face plate contains 20 to 30% by weight of nickel and 15 to 30% by weight of chromium.
According to the present invention, it is possible to ensure a necessary and sufficient strength for restricting the movement of the permanent magnet in the axial direction while keeping the at least one end face plate nonmagnetic.

第7発明は、前記少なくとも一方の端面板は、0.5〜5重量%のアルミニウムをさらに含有することを特徴とする。
この発明によれば、0.5〜5重量%のアルミニウムをさらに含有することで、前記少なくとも一方の端面板の電気抵抗を増加させることができ、ロータに生じる渦電流を抑制することができるので、ロータの効率を向上することができる。さらに、耐食性を向上できる。
The seventh invention is characterized in that the at least one end face plate further contains 0.5 to 5% by weight of aluminum.
According to this invention, by further containing 0.5 to 5% by weight of aluminum, the electrical resistance of the at least one end face plate can be increased, and eddy currents generated in the rotor can be suppressed. The efficiency of the rotor can be improved. Furthermore, corrosion resistance can be improved.

第8発明は、前記少なくとも一方の端面板は、粉末冶金製法により製造されることを特徴とする。
この発明によれば、前記少なくとも一方の端面板を、粉末冶金製法の特性を活かして製造することで、強度や設計上の要望に応じて高い精度で製造することができる。
The eighth invention is characterized in that the at least one end face plate is manufactured by a powder metallurgy manufacturing method.
According to the present invention, the at least one end face plate can be manufactured with high accuracy according to strength and design requirements by making use of the characteristics of the powder metallurgy manufacturing method.

第9発明は、前記少なくとも一方の端面板は、軸心方向に突出する凸部を内周側に備え、該凸部をかしめることで前記シャフトに固定されることを特徴とする。
この発明によれば、前記凸部をかしめることにより前記少なくとも一方の端面板が前記シャフトに固定されるので、固定部材を別途設ける必要がなく、部品点数を低減できるとともにさらなる軽量化を図ることが可能となる。
The ninth invention is characterized in that the at least one end face plate has a convex portion protruding in the axial direction on the inner peripheral side, and is fixed to the shaft by caulking the convex portion.
According to this invention, since the at least one end face plate is fixed to the shaft by caulking the convex portion, there is no need to separately provide a fixing member, and the number of parts can be reduced and further weight reduction can be achieved. Is possible.

請求項1に係る発明によれば、前記端面板やこれを用いるヨークの径を増大させることができるので、ロータを大型化することができるとともに、軽量化を図ることが可能となる。また、前記端面板に線膨張係数の大きい非磁性材料を用いる場合であっても、前記固定部材によって前記端面板の固定を行うことができる。   According to the invention which concerns on Claim 1, since the diameter of the said end surface plate and the yoke using this can be increased, while being able to enlarge a rotor, it becomes possible to achieve weight reduction. Moreover, even when a nonmagnetic material having a large linear expansion coefficient is used for the end face plate, the end face plate can be fixed by the fixing member.

請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る発明の効果に加えて、生産効率を高めることができるとともに、歩留まりを大幅に向上することができ、安定した強度を確保できる。
請求項3に係る発明によれば、どちらの方向からでも固定部材の組みつけを行うことができるため、組立性が向上する。
According to the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the production efficiency can be increased, the yield can be greatly improved, and a stable strength can be secured.
According to the invention which concerns on Claim 3, since a fixing member can be assembled | attached from which direction, an assembly property improves.

第4発明によれば、前記少なくとも一方の端面板を端面板からの前記永久磁石の磁束漏洩を防止することができ、前記一対の端面板により前記永久磁石を保持することができる。また、前記少なくとも一方の端面板により前記永久磁石の軸方向への移動を確実に規制することができる。 According to the fourth invention, the at least one end face plate can prevent leakage of magnetic flux of the permanent magnet from the end face plate, and the permanent magnet can be held by the pair of end face plates. Further, the movement of the permanent magnet in the axial direction can be reliably restricted by the at least one end face plate.

第5発明によれば、前記少なくとも一方の端面板を非磁性に維持しつつその強度を向上することができる。
第6発明によれば、前記少なくとも一方の端面板を非磁性に維持しつつ、前記永久磁石の軸方向への移動を規制するために必要十分な強度を確保することができる。
According to the fifth invention, the strength can be improved while maintaining the at least one end face plate nonmagnetic.
According to the sixth aspect of the invention, it is possible to secure a necessary and sufficient strength for restricting the movement of the permanent magnet in the axial direction while keeping the at least one end face plate nonmagnetic.

第7発明によれば、前記少なくとも一方の端面板の電気抵抗を増加させることができ、ロータに生じる渦電流を抑制することができるので、ロータの効率を向上することができる。さらに、耐食性を向上できる。
第8発明によれば、強度や設計上の要望に応じて高い精度で製造することができる。
第9発明によれば、部品点数を低減できるとともにさらなる軽量化を図ることが可能となる。
According to the seventh aspect, the electrical resistance of the at least one end face plate can be increased and the eddy current generated in the rotor can be suppressed, so that the efficiency of the rotor can be improved. Furthermore, corrosion resistance can be improved.
According to the eighth aspect of the invention, it can be manufactured with high accuracy in accordance with strength and design requirements.
According to the ninth aspect , the number of parts can be reduced and further weight reduction can be achieved.

以下、本発明の実施の形態におけるロータを図面と共に説明する。本実施の形態においては、ハイブリッド車両の駆動源としてエンジンとともに使用されるモータの備えるロータについて説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態における永久磁石式ロータ1の分解斜視図である。同図に示したように、ロータ1は、略円筒状のロータシャフト3と、その外周側に設けられるロータヨーク(積層コア)4と、複数の永久磁石6、一対の端面板7、7と、カラー8とを備えている。
Hereinafter, a rotor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a rotor provided in a motor used with an engine as a drive source of a hybrid vehicle will be described.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a permanent magnet type rotor 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the rotor 1 includes a substantially cylindrical rotor shaft 3, a rotor yoke (laminated core) 4 provided on the outer peripheral side, a plurality of permanent magnets 6, a pair of end face plates 7, 7, Color 8 is provided.

ロータシャフト3は中空ドラム状をなし鋳造または鍛造により一体に成形されている。前記ロータシャフト3は、外径略円筒状に形成される本体部3aと、本体部3aの基端側で本体部3aよりも拡径された拡径部3bとを備えている(図2参照)。
本実施の形態においては、ロータシャフト3をエンジンのクランク軸(図示せず)に連結して、エンジンやモータのトルクを伝達できるように構成されている。
The rotor shaft 3 has a hollow drum shape and is integrally formed by casting or forging. The rotor shaft 3 includes a main body 3a formed in a substantially cylindrical shape with an outer diameter, and a diameter-enlarged portion 3b that is larger in diameter than the main body 3a on the base end side of the main body 3a (see FIG. 2). ).
In the present embodiment, the rotor shaft 3 is connected to a crankshaft (not shown) of the engine so that the torque of the engine or motor can be transmitted.

ロータヨーク4は、複数の電磁鋼板5…5が軸方向に積層されて構成されている。各電磁鋼板5…5は、その内部に孔部を形成した略円環形状とされており、各電磁鋼板5…5をそれぞれの孔部を位置合わせして積層することで、ロータヨーク4の磁石挿入用孔10が形成される。   The rotor yoke 4 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 5 ... 5 in the axial direction. Each of the electromagnetic steel plates 5 ... 5 has a substantially annular shape in which a hole is formed, and the magnets of the rotor yoke 4 are laminated by aligning the respective holes of the electromagnetic steel plates 5 ... 5. An insertion hole 10 is formed.

ロータヨーク4の磁石挿入用孔10には、断面略矩形状の永久磁石6がそれぞれ配置され、各永久磁石6により磁束を発生させる。
そして、本実施の形態においては、磁石6が挿入されたロータヨーク4の両端面に、略一対の端面板7、7が装着される。端面板7,7は略円環状に形成され、例えばオーステナイト系ステンレス鋼SUSなどの非磁性体で構成されている。
また、本実施の形態においては、ロータシャフト本体部3aと略同等の径を有する円環状のカラー8を備えている。このカラー8は、端面板7、7を固定するためのものである。
Permanent magnets 6 having a substantially rectangular cross section are arranged in the magnet insertion holes 10 of the rotor yoke 4, and a magnetic flux is generated by each permanent magnet 6.
In the present embodiment, a substantially pair of end face plates 7 and 7 are attached to both end faces of the rotor yoke 4 in which the magnet 6 is inserted. The end surface plates 7 and 7 are formed in a substantially annular shape, and are made of a nonmagnetic material such as austenitic stainless steel SUS.
In the present embodiment, an annular collar 8 having a diameter substantially equal to that of the rotor shaft main body 3a is provided. The collar 8 is for fixing the end face plates 7 and 7.

図2は図1に示した各部材を組み付けた状態でのロータ1の断面図である。同図に示すように、ロータシャフト3の本体部3a外周側には、永久磁石6が挿入されたロータヨーク4と、ロータヨーク4の両端側に配置された端面板7、7とが配設される。このとき、ロータシャフト3の拡径部3bには、拡径部3bに対向する一方の端面板7が密接される。そして、ロータシャフト3の本体部3a先端側には、他方の端面板7に密接するようにカラー8が圧入されている。このカラー8により、端面板7、7の固定を行っている。
なお、ロータシャフト3はエンジンのクランクシャフト(図示せず)に連結されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotor 1 in a state where the members shown in FIG. 1 are assembled. As shown in the figure, on the outer peripheral side of the main body portion 3 a of the rotor shaft 3, a rotor yoke 4 into which the permanent magnet 6 is inserted and end face plates 7 and 7 disposed on both ends of the rotor yoke 4 are disposed. . At this time, one end face plate 7 facing the enlarged diameter portion 3b is in close contact with the enlarged diameter portion 3b of the rotor shaft 3. A collar 8 is press-fitted at the distal end side of the main body 3 a of the rotor shaft 3 so as to be in close contact with the other end face plate 7. The end plate 7 is fixed by the collar 8.
The rotor shaft 3 is connected to an engine crankshaft (not shown).

このように構成することで、端面板7、7により、前記磁石6の軸方向の移動を規制することができるので、磁石6を位置決めされた所定の位置に安定して保持することができ、信頼性が向上する。また、これらの端面板7、7により、外部から磁石6を保護することができる。   By comprising in this way, since end face plates 7 and 7 can regulate the movement of the magnet 6 in the axial direction, the magnet 6 can be stably held at a predetermined position, Reliability is improved. Further, the end plates 7 and 7 can protect the magnet 6 from the outside.

そして、本実施の形態においては、前記端面板7、7とカラー8とを個別に製作することができるので、それぞれの部材7、8に適した材質のものを用いることができる。従って、焼結処理を行うことなく前記端面板7、7と、前記カラー8とを製作できるので、前記端面板7、7やこれを用いるヨーク4の径を増大させることができる。加えて、前記端面板7、7や前記カラー8の肉厚を、要求される精度を維持しつつ薄くすることができるので、軽量化を図ることが可能となる。
ここで、前記端面板7,7はプレス成形することが好ましい。前記端面板7,7を前記カラー8で圧入固定することにより、前記端面板7,7を薄肉化することができ、軽量化できる。
In the present embodiment, the end face plates 7 and 7 and the collar 8 can be individually manufactured, so that materials suitable for the members 7 and 8 can be used. Therefore, since the end face plates 7 and 7 and the collar 8 can be manufactured without performing a sintering process, the diameter of the end face plates 7 and 7 and the yoke 4 using the end face plates 7 and 7 can be increased. In addition, since the thickness of the end face plates 7 and 7 and the collar 8 can be reduced while maintaining the required accuracy, the weight can be reduced.
Here, the end face plates 7 are preferably press-molded. By press-fitting and fixing the end face plates 7 and 7 with the collar 8, the end face plates 7 and 7 can be made thinner and lighter.

また、車両に搭載した場合には、モータの軽量化を図ることができるので、イナーシャを下げることができる。従って、アクセル踏んだときの応答性やレスポンスを向上することができ、燃費を向上することができる。   Moreover, when mounted on a vehicle, the weight of the motor can be reduced, so that the inertia can be lowered. Therefore, responsiveness and response when the accelerator is depressed can be improved, and fuel consumption can be improved.

前記カラー8は、シームレス鋼管16(図4参照)を切断することにより製作される。図4は図1に示したカラー8の母材となるシームレス鋼管16の斜視図である。同図に示すように、溶接継ぎ目のないシームレス鋼管16は、両端面を開口した円筒状に形成されている。このシームレス鋼管16の一方の端部をチャッキングして、所定の厚さにカッターで切断することにより、図5に示すようなカラー8を製作することができる。   The collar 8 is manufactured by cutting a seamless steel pipe 16 (see FIG. 4). FIG. 4 is a perspective view of a seamless steel pipe 16 which is a base material of the collar 8 shown in FIG. As shown in the figure, the seamless steel pipe 16 having no weld seam is formed in a cylindrical shape having both end faces opened. A collar 8 as shown in FIG. 5 can be manufactured by chucking one end of the seamless steel pipe 16 and cutting it with a cutter to a predetermined thickness.

このように、シームレス鋼管16を順次切断処理を行うことにより、前記カラー8を複数枚連続的に製造することができるため、生産効率を高めることができる。
また、前記シャフト3の外周側に前記カラー8を圧入する場合には、前記カラー8は略円環状に形成されるため、平板状の部材をプレス成形する場合に比べて歩留まりを大幅に向上することができる。加えて、前記カラー8を溶接継ぎ目の無いシームレス鋼管16を切断して製作することで、プレス成形では打ち抜きが困難な硬い材料のものを選定することができ、安定した強度を確保できる。
In this way, by sequentially cutting the seamless steel pipe 16, a plurality of the collars 8 can be manufactured continuously, so that the production efficiency can be increased.
Further, when the collar 8 is press-fitted into the outer peripheral side of the shaft 3, since the collar 8 is formed in a substantially annular shape, the yield is greatly improved compared to the case where a flat plate member is press-molded. be able to. In addition, by manufacturing the collar 8 by cutting the seamless steel pipe 16 without a weld seam, it is possible to select a hard material that is difficult to punch by press molding, and to secure a stable strength.

そして、本実施の形態では、図3に示すように、カラー8の内周部両側を面取り加工して面取り部12、12を形成している。このように、カラー8の内周部両側を面取り加工することにより、どちらの方向からでもカラー8の組みつけを行うことができるため、組立性が向上する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the chamfered portions 12 and 12 are formed by chamfering both sides of the inner peripheral portion of the collar 8. In this way, by chamfering both sides of the inner peripheral portion of the collar 8, the collar 8 can be assembled from either direction, so that the assemblability is improved.

また、前記カラー8を前記シャフト3の線膨張係数と略同一のものとすることにより、前記端面板7,7に前記シャフト3よりも線膨張係数の大きいものを用いる場合であっても、前記カラー8を前記シャフト3に圧入することにより、前記端面板の固定を行うことができる。これについて、図6を用いて説明する。   In addition, by making the collar 8 substantially the same as the linear expansion coefficient of the shaft 3, even if the end face plates 7 and 7 have a linear expansion coefficient larger than that of the shaft 3, The end face plate can be fixed by press-fitting the collar 8 into the shaft 3. This will be described with reference to FIG.

図6は図1に示したロータシャフトとカラーの材料についての温度毎の熱膨張係数を示すグラフである。同図に示すように、材料としては、(i)炭素鋼、炭素モリブデン鋼、低クロム鋼、(ii)クロム含有量5〜9%の合金鋼、(iii)オーステナイト系ステンレス鋼(18Cr8Ni)、(iv)オーステナイト系ステンレス鋼(25Cr20Ni)、(v)アルミニウム、が挙げられる。これらのうち、シャフトやカラーに使用可能な材料としては、強度上(i)や(ii)に示したものとなる。また、端面板に使用可能な材料としては、非磁性体である(iii)〜(v)に示すものとなる。   FIG. 6 is a graph showing the coefficient of thermal expansion at each temperature for the rotor shaft and collar material shown in FIG. As shown in the figure, as materials, (i) carbon steel, carbon molybdenum steel, low chromium steel, (ii) alloy steel with 5-9% chromium content, (iii) austenitic stainless steel (18Cr8Ni), (Iv) Austenitic stainless steel (25Cr20Ni) and (v) aluminum. Among these, materials that can be used for the shaft and collar are those shown in (i) and (ii) in terms of strength. Moreover, as a material which can be used for an end surface board, it will be shown to (iii)-(v) which is a nonmagnetic material.

ロータシャフト3とカラー8の材料を選定する場合に、カラー8とシャフト3の線膨張係数の比率は、温度20〜200℃の範囲において、
式(1):(カラー8の線膨張係数)/(シャフト3の線膨張係数)≦1.1
の関係を満たすものであることが好ましい。上述の材料の場合には、カラー8の材料に(i)のものを、シャフト3の材料に(ii)のものを用いると、カラー8とシャフト3の線膨張係数の比率は1.07となり、好ましいものとなる。なお、強度上の条件を満たす場合には、ロータシャフト3とカラー8の材料に同一のものを用いることがより好ましい。
When the material of the rotor shaft 3 and the collar 8 is selected, the ratio of the linear expansion coefficient between the collar 8 and the shaft 3 is in a temperature range of 20 to 200 ° C.
Formula (1): (Linear expansion coefficient of collar 8) / (Linear expansion coefficient of shaft 3) ≦ 1.1
It is preferable that the relationship is satisfied. In the case of the above materials, if the material of (i) is used for the material of the collar 8 and the material of (ii) is used for the material of the shaft 3, the ratio of the linear expansion coefficient between the collar 8 and the shaft 3 is 1.07. This is preferable. In addition, when satisfy | filling the intensity | strength conditions, it is more preferable to use the same thing for the material of the rotor shaft 3 and the collar | collar 8. FIG.

このように、カラー8には、前記シャフト3の線膨張係数と略同一のものを材料として選定することにより、前記端面板7、7に線膨張係数の大きい非磁性材料を用いる場合であっても、カラー8によって前記端面板7、7の固定を行うことができる。また、高回転時における発熱による熱伸び差を考慮せずに圧入の締め代を設定できるので、設計の自由度が上昇する。   Thus, the collar 8 is a case where a nonmagnetic material having a large linear expansion coefficient is used for the end face plates 7 and 7 by selecting a material substantially the same as the linear expansion coefficient of the shaft 3 as a material. Also, the end face plates 7 can be fixed by the collar 8. Further, since the press-fit allowance can be set without considering the thermal expansion difference due to heat generation at the time of high rotation, the degree of freedom in design increases.

次に、本発明の第2の実施の形態について、図7を用いて説明する。同図において、第1の実施の形態と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
本実施の形態においては、永久磁石6を挟んで両側に配置される一対のうち、一方の端面板9に、軸心方向に突出する凸部13を自身の内周側に備え、該凸部13をかしめることで前記シャフト3に固定される点が第1の実施の形態と異なっている。このように、前記凸部13をかしめることにより前記一方の端面板9が前記シャフト3に固定されるので、端面板7に求められる非磁性という機能と、固定部材(カラー)8に要求される、運転温度内でのシャフトの締め代を一定にするという機能を実現できる。さらに、第1の実施の形態のような固定部材(カラー8)を別途設ける必要がなく、部品点数を低減できるとともにさらなる軽量化を図ることが可能となる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
In the present embodiment, one end face plate 9 of the pair disposed on both sides with the permanent magnet 6 interposed therebetween is provided with a convex portion 13 projecting in the axial direction on its inner peripheral side, and the convex portion The point which is fixed to the shaft 3 by caulking 13 is different from the first embodiment. As described above, the one end face plate 9 is fixed to the shaft 3 by caulking the convex portion 13, so that the nonmagnetic function required for the end face plate 7 and the fixing member (collar) 8 are required. The function of making the shaft tightening allowance constant within the operating temperature can be realized. Furthermore, it is not necessary to separately provide a fixing member (collar 8) as in the first embodiment, so that the number of parts can be reduced and further weight reduction can be achieved.

そして、一方の端面板9を、前記シャフト3と略同一の線膨張係数を有する非磁性体により形成することで、この端面板9からの前記永久磁石6の磁束漏洩を防止することができる。また、前記一方の端面板9を前記シャフト3と略同一の線膨張係数とすることで、前記少なくとも一方の端面板9と前記シャフト3との固定状態を温度変化に依らずに維持することができるので、前記一方の端面板9により前記永久磁石6の軸方向への移動を確実に規制することができる。ここで、一方の端面板9として、シャフト3の線膨張係数との比率が、0.9〜1.1の範囲となるものが好ましい。   Then, by forming the one end face plate 9 with a non-magnetic material having substantially the same linear expansion coefficient as that of the shaft 3, the magnetic flux leakage of the permanent magnet 6 from the end face plate 9 can be prevented. In addition, by setting the one end face plate 9 to substantially the same linear expansion coefficient as that of the shaft 3, it is possible to maintain the fixed state between the at least one end face plate 9 and the shaft 3 without depending on a temperature change. Therefore, the movement of the permanent magnet 6 in the axial direction can be reliably restricted by the one end face plate 9. Here, it is preferable that the one end face plate 9 has a ratio to the linear expansion coefficient of the shaft 3 in the range of 0.9 to 1.1.

また、前記一方の端面板9を、非磁性材料である鉄系合金及びアルミ系合金(例えば、図6(iii)〜(v)に示す材料)に、前記ニッケルとクロムとを所定量含有する材料で形成することにより、前記一方の端面板9を非磁性に維持しつつその強度を向上することができる。又、線膨張係数を一定に維持することができる。特に、20〜30重量%のニッケルと、15〜30重量%のクロムとを含有するようにすると、前記一方の端面板9を非磁性に維持しつつ、前記永久磁石6の軸方向への移動を規制するために必要十分な強度を確保することができる。   In addition, the one end face plate 9 contains a predetermined amount of nickel and chromium in a ferrous alloy and an aluminum alloy (for example, materials shown in FIGS. 6 (iii) to (v)) which are nonmagnetic materials. By forming it with a material, the strength can be improved while maintaining the one end face plate 9 non-magnetic. Further, the linear expansion coefficient can be kept constant. In particular, when 20 to 30% by weight of nickel and 15 to 30% by weight of chromium are contained, the permanent magnet 6 is moved in the axial direction while maintaining the one end face plate 9 nonmagnetic. It is possible to ensure the necessary and sufficient strength to regulate the above.

そして、前記一方の端面板9は、0.5〜5重量%のアルミニウムをさらに含有することで、前記一方の端面板9の電気抵抗を増加させることができ、ロータ1に生じる渦電流を抑制することができるので、ロータ1の効率を向上することができる。さらに、耐食性を向上できる。さらに、前記一方の端面板9を、粉末冶金製法の特性を活かして製造することで、強度や設計上の要望に応じて高い精度で製造することができる。   The one end face plate 9 further contains 0.5 to 5% by weight of aluminum, so that the electric resistance of the one end face plate 9 can be increased, and the eddy current generated in the rotor 1 is suppressed. Therefore, the efficiency of the rotor 1 can be improved. Furthermore, corrosion resistance can be improved. Furthermore, the one end face plate 9 can be manufactured with high accuracy according to strength and design requirements by making use of the characteristics of the powder metallurgy manufacturing method.

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態においては、車両に搭載されるモータのロータについて説明したが、適用対象はこれに限られない。また、第1の実施の形態では、ロータヨークの片方の端面板にカラーを設ける構成について説明したが、両方の端面板にそれぞれカラーを設けてもよい。また、第2の実施の形態では、片方の端面板に凸部を備える構成について説明したが、両方の端面板にそれぞれ凸部を備えるようにしてもよい。また、実施の形態ではIPMロータに適用する場合について説明したが、ロータヨークの表面に磁石を配設するSPMロータに適用してもよい。   Of course, the contents of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, in the embodiment, the motor rotor mounted on the vehicle has been described, but the application target is not limited thereto. In the first embodiment, the configuration in which the collar is provided on one end face plate of the rotor yoke has been described, but the collar may be provided on both end face plates. Moreover, in 2nd Embodiment, although the structure provided with a convex part in one end surface plate was demonstrated, you may make it provide a convex part in both end surface plates, respectively. Moreover, although the case where it applied to an IPM rotor was demonstrated in embodiment, you may apply to the SPM rotor which arrange | positions a magnet on the surface of a rotor yoke.

本発明の第1の実施の形態におけるロータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the rotor in the 1st Embodiment of this invention. 図1に示した各部材を組み付けた状態でのロータの断面図である。It is sectional drawing of a rotor in the state which assembled | attached each member shown in FIG. 図1に示したカラーの一部断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the collar shown in FIG. 1. 図1に示したカラーの母材となるシームレス鋼管の斜視図である。It is a perspective view of the seamless steel pipe used as the base material of the color shown in FIG. 図4に示したシームレス鋼管から製作されたカラーの斜視図である。It is a perspective view of the color manufactured from the seamless steel pipe shown in FIG. 図1に示したロータシャフトとカラーの材料についての温度毎の熱膨張係数を示すグラフである。It is a graph which shows the thermal expansion coefficient for every temperature about the material of a rotor shaft and a collar shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態におけるロータの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the rotor in the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ロータ
3…ロータシャフト
4…ロータヨーク
6…永久磁石
7…端面板
8…カラー(固定部材)
16…シームレス鋼管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor 3 ... Rotor shaft 4 ... Rotor yoke 6 ... Permanent magnet 7 ... End face plate 8 ... Collar (fixing member)
16 ... Seamless steel pipe

Claims (3)

軸心に沿って配設されるシャフトと、
該シャフトの外周側に固定されるヨークと、
該ヨークに配設される永久磁石と、
該永久磁石の軸方向端部に隣接して配置され、該永久磁石の軸方向への移動を規制する端面板と、
前記シャフトの円筒状の外周面に圧入されて該端面板を固定する、円環状の内周面を有した固定部材を備え、
前記固定部材は、前記シャフトの線膨張係数と略同一のものからなり、
前記端面板は、前記シャフトより線膨張係数の大きい非磁性体により形成されることを特徴とするロータ。
A shaft disposed along the axis;
A yoke fixed to the outer peripheral side of the shaft;
A permanent magnet disposed on the yoke;
An end face plate disposed adjacent to the axial end of the permanent magnet and restricting movement of the permanent magnet in the axial direction;
A fixing member having an annular inner peripheral surface that is press-fitted into the cylindrical outer peripheral surface of the shaft and fixes the end face plate;
The fixing member is Ri Do from those linear expansion coefficient and having substantially the same of the shaft,
The rotor, wherein the end face plate is formed of a nonmagnetic material having a larger linear expansion coefficient than the shaft .
前記固定部材は、シームレス鋼管を切断することにより製作されることを特徴とする請求項1に記載のロータ。   The rotor according to claim 1, wherein the fixing member is manufactured by cutting a seamless steel pipe. 前記固定部材の内周部両側を面取り加工していることを特徴とする請求項1または2に記載のロータ。The rotor according to claim 1, wherein both sides of the inner peripheral portion of the fixing member are chamfered.
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