JP5213821B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを有する回転電機に関するものである。

一般に、回転電機のロータやステータにおける渦電流損を低減するためには、複数の薄い鋼板を積層してロータやステータを構成することが知られている。各鋼板を一体化する手段としては、溶接が用いられることがある。

一方、インバータ駆動の回転電機においては、正弦波に高調波成分が重畳された電流が供給される。従って、インバータ駆動の回転電機において各鋼板が溶接により一体化されている場合には、鋼板同士が溶接部で導通するため、電流の高調波成分の影響を受けて渦電流損が発生してしまう。

従来、高調波成分による渦電流損の発生を抑制するために、ロータの溶接部の数をロータの極対数と同一にした回転電機が提案されている。従来の回転電機では、各溶接部がロータの外周部にロータの軸線方向に沿って設けられている。また、各溶接部は、ロータの周方向について間隔を置いて配置されている。これにより、各溶接部間を結ぶ平面を通る磁束密度の積分値が小さくなるため、渦電流損の発生の抑制を図ることができる（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−５７８１９号公報

しかし、各溶接部がロータの一端部から他端部まで連続して設けられているので、各溶接部の間隔はロータの軸線方向のいずれの部分でも大きく離れたままとなっている。従って、鋼板同士が剥がれやすくなり、ロータの強度が低下してしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電流の高調波成分による渦電流損の発生を抑制することができるとともに、ロータの強度の向上を図ることができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、ステータ、及び軸線方向へ積層された複数の薄板により構成されたロータコアと、ロータコアに設けられた複数の永久磁石とを有し、ステータに対して軸線を中心に回転可能なロータを備え、ロータコアの外周部には、各薄板を一体化する複数の溶接部が設けられているとともに、ロータコアの周方向に沿ってロータコアを囲む複数の溶接数制限領域が軸線方向へ並べて設定され、各溶接数制限領域においては、ロータコアの周方向についての溶接部の数がロータの極対数と同一となっており、互いに隣り合う溶接数制限領域における溶接部は、ロータコアの周方向についてずらして配置されている。

この発明に係る回転電機では、各溶接数制限領域の溶接部の数がロータの極対数と同一となっており、互いに隣り合う溶接数制限領域における溶接部がロータコアの周方向についてずらして配置されているので、各溶接部間を結ぶ平面を通る磁束密度の積分値がゼロになる位置に各溶接部を溶接数制限領域ごとに配置することができる。これにより、電流の高調波成分の影響を受けてロータに渦電流損が発生することを抑制することができ、電流の高調波成分による渦電流損の発生を抑制することができる。また、各溶接部の間隔を小さくすることができるので、ロータの強度の向上を図ることができる。

この発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図である。 図１のロータを示す斜視図である。 図１と異なる断面位置における回転電機を示す断面図である。 図４は、図２のロータコアの外周部を示す展開図である。 この発明の実施の形態１による回転電機のロータコアの外周部の他の例を示す展開図である。 この発明の実施の形態１による回転電機のロータコアの外周部の他の例を示す展開図である。 この発明の実施の形態２による回転電機のロータコアの外周部を示す展開図である。 この発明の実施の形態３による回転電機のロータコアの外周部を示す展開図である。 この発明の実施の形態４による回転電機のロータコアの外周部を示す展開図である。 この発明の実施の形態５による回転電機を示す断面図である。 図１０のロータコアの外周部を示す展開図である。 この発明の実施の形態６による回転電機を示す断面図である。 図７の回転電機を溶接数追加領域の位置で切断したときの断面図である。 この発明の実施の形態７による回転電機のロータコアを示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態７による回転電機のロータコアの他の例の外周部を示す展開図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図である。また、図２は、図１のロータを示す斜視図である。図において、回転電機１は、筒状のステータ（固定子）２と、ステータ２の内側に配置され、ステータ２に対して回転可能なロータ（回転子）３と、ステータ２及びロータ３を支持する一対のブラケット（図示せず）とを有している。

ステータ２は、筒状のステータコア（固定子鉄心）４と、ステータコア４に設けられたステータコイル（固定子巻線）６とを有している。

ステータコア４は、所定の形状（環状）に形成された複数の薄板が回転電機１の軸線方向へ積層されることにより構成されている。ステータコア４の内周面には、回転電機１の軸線方向に沿って配置された複数のスロット（溝）５が設けられている。各スロット５内には、ステータコイル６が収容されている。ステータ２には、ステータコイル６への交流電流の供給により回転磁界が発生する。

ロータ３は、ステータ２の内周面に対向するロータコア（回転子鉄心）７と、ロータコア７に設けられた複数の永久磁石８とを有している。ロータ３は、ステータ２からの回転磁界を受けることにより、回転電機１の軸線を中心に回転される。

ロータコア７は、回転電機１の軸線を中心線とする円柱状体である。ロータコア７には、回転軸（図示せず）が挿入される貫通穴がロータコア７の中心線上に設けられている。また、ロータコア７には、永久磁石８を収容する複数（この例では、６つ）の磁石収容穴９が回転電機１の軸線方向に沿って設けられている。各磁石収容穴９は、ロータコア７の周方向について等間隔に配置されている。磁石収容穴９の断面形状は、長方形とされている。磁石収容穴９内には、複数の永久磁石８が回転電機１の軸線方向へ並べて配置されている。

各永久磁石８は、ロータ３の周方向について等間隔に配置されている。また、ロータ３の周方向について互いに隣り合う永久磁石８は、互いに異極となるように着磁されている。この例では、６つの永久磁石８がロータ３の周方向について配置されている。従って、ロータ３の極数が６とされ、ロータ３の極対数が３とされている。

ロータコア７は、回転電機１の軸線方向へ積層された複数の薄板７ａにより構成されている。各薄板７ａの外形は円形とされている。

ロータコア７の外周部には、各薄板７ａを一体化する複数の溶接部１０が設けられている。また、ロータコア７の外周部には、ロータコア７の周方向についてロータコア７を囲む複数の溶接数制限領域１２が回転電機１の軸線方向へ並べて設定されている。各溶接数制限領域１２は、所定数の薄板７ａのまとまりごとに設定されている。この例では、溶接数制限領域１２の数が４つとされ、各溶接数制限領域１２の幅寸法（回転電機１の軸線方向についての寸法）が回転電機１の軸線方向についてのロータコア７の寸法の１／４とされている。

各溶接部１０は、溶接数制限領域１２での所定数の薄板７ａを１つのまとまりとして一体化している。各溶接部１０は、溶接数制限領域１２の幅方向に沿って直線状に設けられている。従って、各溶接部１０の長さは、溶接数制限領域１２の幅方向の寸法とほぼ同一となっている。各溶接数制限領域１２においては、ロータコア７の周方向についての溶接部１０の数がロータ３の極対数と同一となっている。従って、この例では、共通の溶接数制限領域１２における溶接部１０の数が３つとされている。

溶接数制限領域１２においては、一方の溶接部１０と、他方の溶接部１０と、一方及び他方の溶接部１０の各端部間を結ぶ２本の線分とにより囲まれる平面（即ち、一方及び他方の各溶接部１０を互いに対向する２つの辺とする矩形状の平面（以下、「各溶接部１０間を結ぶ平面」という））を通る磁束密度の積分値がゼロになるように各溶接部１０の位置が決められている。

図３は、図１と異なる断面位置における回転電機１を示す断面図である。なお、図３は、図１の断面位置が存在する溶接数制限領域１２に隣り合う溶接数制限領域１２を断面位置とした図である。図１〜３に示すように、互いに隣り合う溶接数制限領域１２における溶接部１０は、ロータコア７の周方向についてずらして配置されている。この例では、互いに隣り合う溶接数制限領域１２のうち、一方の領域の溶接部１０が他方の領域の溶接部１０に対して、ロータコア７の周方向について電気角で１８０°ずらして配置されている。

また、この例では、互いに隣り合う一方及び他方の溶接数制限領域１２の境界における薄板７ａ同士は、一方及び他方の領域１２におけるいずれの溶接部１０によっても一体化されている。

図４は、図２のロータコア７の外周部を示す展開図である。なお、図４は、ロータコア７の外周部を回転電機１の軸線方向に沿って切断して展開したときの図である。図に示すように、ロータコア７の外周部には、４つの溶接数制限領域１２が回転電機１の軸線方向について設定されていることが分かる。また、各溶接部１０は、回転電機１の軸線方向についてロータコア７の一端部から他端部まで連続することはなく、溶接数制限領域１２ごとに離れて配置されていることが分かる。

このような回転電機１では、各溶接数制限領域１２の溶接部１０の数がロータ３の極対数と同一となっており、互いに隣り合う溶接数制限領域１２における溶接部１０がロータコア７の周方向についてずらして配置されているので、各溶接部１０間を結ぶ平面を通る磁束密度の積分値がゼロになる位置に各溶接部１０を溶接数制限領域１２ごとに配置することができる。これにより、電流の高調波成分の影響を受けてロータ３に渦電流損が発生することを抑制することができ、電流の高調波成分による渦電流損の発生を抑制することができる。また、各溶接部１０の間隔を小さくすることができるので、ロータ３の強度の向上を図ることができる。

また、互いに隣り合う溶接数制限領域１２のうち、一方の領域の溶接部１０が他方の領域の溶接部１０に対して、ロータコアの周方向について電気角１８０°ずらして配置されているので、永久磁石８の磁界の影響を受けにくい位置に各溶接部１０を配置することができる。

なお、上記の例では、４つの溶接数制限領域１２がロータコア７の外周部に設定されているが、溶接数制限領域１２の数はこれに限定されず、例えば図５に示すように、２つの溶接数制限領域１２をロータコア７の外周部に設定してもよいし、図６に示すように、８つの溶接数制限領域１２をロータコア７の外周部に設定してもよい。溶接数制限領域１２の数が少ないほど溶接部１０の数が少なくなるので、溶接作業を容易にすることができる。また、溶接数制限領域１２の数が多いほど溶接部１０の数が多くなるので、ロータ３の強度の均一化を図ることができる。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による回転電機のロータコアの外周部を示す展開図である。図において、ロータコア７の外周部には、ロータコア７の周方向についてロータコア７を囲む複数の溶接数追加領域１１が回転電機１の軸線方向へ溶接数制限領域１２に接して設定されている。溶接数制限領域１２と溶接数追加領域１１とは、回転電機１の軸線方向について交互に設定されている。各溶接数追加領域１１の幅寸法（回転電機１の軸線方向についての寸法）は溶接数制限領域１２の幅寸法よりも小さくされている。また、各溶接数追加領域１１の幅寸法は互いに同一とされている。溶接数追加領域１１における薄板７ａは数枚とされている。

溶接数追加領域１１には、隣接する２つの溶接数制限領域１２から延長された複数の溶接部１０が設けられている。従って、ロータコア７の周方向についての溶接部１０の数は、溶接数制限領域１２よりも溶接数追加領域１１のほうが多くなっている。この例では、共通の溶接数追加領域１１における溶接部１０の数がロータ３の極数と同一となっており、６つとされている。

回転電機１の軸線方向に沿って並べられた各永久磁石８の境界の位置は、図７に示すように、溶接数追加領域１１から回転電機１の軸線方向へ外れた位置とされている。即ち、各永久磁石８の境界の位置は、溶接数制限領域１２と重なる位置とされている。なお、図７には、６極分の永久磁石８のうち、１極分の各永久磁石８のみを示している。他の構成は実施の形態１と同様である。

このような回転電機１では、回転電機１の軸線方向へ溶接数制限領域１２に接する溶接数追加領域１１がロータコア７の外周部に設定され、溶接数追加領域１１における溶接部１０の数が溶接数制限領域１２よりも多くなっているので、溶接数追加領域１１におけるロータコア７の強度を回転電機１の軸線方向について向上させることができる。また、２つの溶接数制限領域１２間に溶接数追加領域１１を設定することにより、各溶接数制限領域１２のそれぞれから延長された溶接部１０を溶接数追加領域１１の共通の薄板７ａに設けることができる。これにより、各溶接数制限領域１２間の接続強度を向上させることができ、回転電機１の軸線方向についてのロータコア７全体の強度も向上させることができる。

また、各永久磁石８間の境界の位置は、溶接数追加領域１１から回転電機１の軸線方向へ外れた位置とされているので、各永久磁石８間の境界での温度上昇を抑制することができる。

即ち、溶接数追加領域１１における薄板７ａでは、溶接部１０の数が多くなっているので、溶接数制限領域１２に比べて渦電流損が発生しやすい。また、各永久磁石８間の境界では、熱伝達が悪いので、永久磁石８の境界以外の部分に比べて温度が上昇しやすい。このため、渦電流層が発生しやすい溶接数追加領域１１から各永久磁石８間の境界の位置を外すことにより、各永久磁石８間の境界での温度上昇を抑制することができる。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３による回転電機のロータコアの外周部を示す展開図である。図において、ロータコア７の外周部には、回転電機１の軸線方向についてロータコア７の両端部に位置する一対の溶接数追加領域１１と、各溶接数追加領域１１間に位置する複数（この例では、２つ）の溶接数制限領域１２とが設定されている。

各溶接数追加領域１１には、溶接数制限領域１２における溶接部１０の数よりも多い数の溶接部１０が設けられている。この例では、溶接数追加領域１１においては、ロータ３の極数と同数（６つ）の溶接部１０がロータコア７の周方向へ等間隔に設けられている。また、溶接数追加領域１１における６つの溶接部１０のうち、３つの溶接部１０が、溶接数追加領域１１に隣接する溶接数制限領域１２から延長された溶接部とされている。

各永久磁石８間の境界の位置は、各溶接数制限領域１２に重なる位置とされている。即ち、各永久磁石８間の境界の位置は、各溶接数追加領域１１から回転電機１の軸線方向へ外れた位置とされている。他の構成は実施の形態１と同様である。

このような回転電機では、溶接数追加領域１１が回転電機１の軸線方向についてロータコア７の両端部にそれぞれ設定されているので、回転電機１の製造時（例えば、回転軸をロータコア７の貫通穴に挿入する時や、ロータ３をステータ２内に挿入する時等）に、ロータコア７を破損させにくくすることができる。

即ち、例えば、回転軸をロータコア７の貫通穴に挿入する時や、ロータ３をステータ２内に挿入する時等には、ロータコア７の両端部に負荷がかかりやすい。従って、ロータコア７の両端部の強度を向上させることにより、ロータコア７を破損させにくくすることができる。

実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４による回転電機のロータコアの外周部を示す展開図である。図において、ロータコア７の外周部には、回転電機１の軸線方向についてロータコア７の両端部に位置する一対の溶接数追加領域１１と、各溶接数追加領域１１間に位置する共通（１つ）の溶接数制限領域１２とが設定されている。即ち、溶接数制限領域１２はロータコア７の中間部に設定され、溶接数制限領域１２を挟む各溶接数追加領域１１はロータコア７の両端部にそれぞれ設定されている。

各溶接数追加領域１１においては、ロータ３の極数と同数（６つ）の溶接部１０がロータコア７の周方向へ等間隔に設けられている。また、各溶接数追加領域１１における６つの溶接部１０のうち、３つの溶接部１０が、共通の溶接数制限領域１２から延長された溶接部とされている。即ち、共通の溶接数制限領域１２を通っている３つの溶接部１０は、ロータコア７の軸線方向一端部から軸線方向他端部まで途切れることなく連続している。

各永久磁石８間の境界の位置は、共通の溶接数制限領域１２に重なる位置とされている。即ち、各永久磁石８間の境界の位置は、各溶接数追加領域１１から回転電機１の軸線方向へ外れた位置とされている。他の構成は実施の形態１と同様である。

このように、溶接数制限領域１２が設定されたロータコア７の中間部では、溶接部１０の数が極対数と同数とされ、溶接数追加領域１１が設定されたロータコア７の両端部では、溶接部１０の数が極対数よりも多くされているので、ロータコア７の中間部において渦電流損の発生を抑制することができるとともに、ロータコア７の両端部において強度の向上を図ることができる。従って、ロータコア７全体として渦電流損の発生を抑制することができ、ロータコア７を破損させにくくすることができる。

実施の形態５．
図１０は、この発明の実施の形態５による回転電機を示す断面図である。図１０において、ロータコア７には、シャフト２１が固定されている。シャフト２１は、ロータコア７の中心を回転電機１の軸線に沿って貫通している。ロータコア７及びシャフト２１は、所定の透磁率を持つ高透磁率材（例えば鉄等）により構成されている。

ロータ３は、シャフト２１を受ける一対の軸受（図示せず）により支持されている。各軸受は、回転電機１の軸線方向についてロータコア７の両側に個別に配置されている。

各軸受は、シャフト２１の外周部に嵌められた内輪と、内輪の径方向外側に配置され、内輪を囲む外輪と、内輪と外輪との間に挟まれ、内輪及び外輪に沿って並べられた複数のボール（回転体）とを有している。即ち、各軸受は転がり軸受とされている。

内輪及び外輪は、導電材料（例えば鉄等）により構成されている。各ボールは、絶縁材料（例えばセラミック等）により構成されている。従って、内輪と外輪との間には、各ボールが並べられた電気絶縁層（電気絶縁部）が設けられている。電気絶縁層は、シャフト２１を囲んでいる。

各ステータコイル６への給電が行われると、ステータ２及びロータ３を通る磁束２２が各ステータコイル６の周囲に生じる。各溶接部１０では、ステータコイル６への給電により生じる磁束２２を打ち消す方向へ誘導電流が流れる。従って、溶接部１０に近い位置では磁束２２が弱まりやすく、溶接部１０から離れた位置では磁束２２が弱まりにくい。

共通の溶接数制限領域１２では、溶接部１０の数がロータ３の極対数と同一となっているので、溶接部１０の数とロータ３の極数とが一致しない。従って、溶接数制限領域１２においては、ロータコア７内での磁束２２のバランスが崩れる。

シャフト２１が鉄のような高透磁率材により構成されている場合には、ロータコア７内でバランスが崩れたままの磁束２２がシャフト２１に鎖交する。これにより、シャフト２１内には、分布を持つ電圧が誘起される。従って、溶接数制限領域１２の内側に位置するシャフト２１の部分には、電圧の分布により軸電圧が生じることとなる。

図１１は、図１０のロータコア７の外周部を示す展開図である。溶接数制限領域１２は、回転電機１の軸線方向へ交互に並べられた第１の領域１２ａ及び第２の領域１２ｂとして設定されている。この例では、２つの第１の領域１２ａと、２つの第２の領域１２ｂとが溶接数制限領域１２としてロータコア７の外周部に設定されている。

各第１の領域１２ａのそれぞれにおける溶接部１０の位置は、ロータコア７の周方向について同位置とされている。各第２の領域１２ｂのそれぞれにおける溶接部１０の位置は、ロータコア７の周方向について同位置とされている。第１の領域１２ａにおける溶接部１０は、第２の領域１２ｂにおける溶接部１０に対して、ロータコア７の周方向について電気角で１８０°ずらして配置されている。

各第１の領域１２ａの幅寸法（軸線方向についての寸法）の合計値と、各第２の領域１２ｂの幅寸法（軸線方向についての寸法）の合計値とは、ほぼ等しくなっている。この例では、各第１の領域１２ａ及び各第２の領域１２ｂのすべての幅寸法がほぼ同一になっている。ここで、各第１の領域１２ａの幅寸法の合計値と、各第２の領域１２ｂの幅寸法の合計値とがほぼ等しいとは、各第１の領域１２ａの幅寸法の合計値と、各第２の領域１２ｂの幅寸法の合計値との差が例えば溶接等による製造誤差の許容範囲内にあることを意味している。

第１の領域１２ａにおける溶接部１０が第２の領域１２ｂにおける溶接部１０に対して、ロータコア７の周方向について電気角で１８０°ずらして配置されていることから、第１の領域１２ａにおける磁束２２の分布も、第２の領域１２ｂにおける磁束２２の分布に対して、ロータコア７の周方向について１８０°ずれることになる。従って、各第１の領域１２ａの幅寸法の合計値と、各第２の領域１２ｂの幅寸法の合計値とがほぼ等しくなっていることにより、シャフト２１に部分的に生じる電圧が打ち消し合い、シャフト２１全体での軸電圧はほぼ０となる。他の構成は実施の形態１と同様である。

このような回転電機１では、第１の領域１２ａの幅寸法の合計値と、第２の領域１２ｂの幅寸法の合計値とがほぼ等しくなっているので、シャフト２１全体での軸電圧の発生を抑制することができる。これにより、シャフト２１とステータコア４との間での電位差の発生を抑制することができ、電流が軸受に流れることを抑制することができる。従って、軸受が電食によって破損することを抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

また、シャフト２１を受ける軸受は、シャフト２１を囲む電気絶縁層を有しているので、たとえシャフト２１に軸電圧が発生したとしても、電流が軸受に流れることを抑制することができる。従って、軸受が電食によって破損することをさらに抑制することができ、軸受の長寿命化をさらに図ることができる。

なお、上記の例では、軸受の内輪及び外輪が導電材料により構成されているが、内輪及び外輪の少なくともいずれかが絶縁材料により構成されていてもよい。
また、上記の例では、軸受が転がり軸受とされているが、シャフト２１を囲む電気絶縁部が軸受に形成されていればよいので、軸受を磁気軸受としてもよいし、絶縁材料により構成されたすべり軸受としてもよい。
さらに、上記の例では、軸受の一部が電気絶縁部とされているが、例えば樹脂等により構成された絶縁体を軸受とシャフト２１との間に介在させてもよい。
さらにまた、上記の例では、ロータコア７の両側で軸受がシャフト２１を受けているが、ロータコア７の一方側の軸受のみがシャフト２１を受けるようにすることにより一方側の軸受のみでロータ３を片持ち支持するようにしてもよい。これにより、ロータコア７の他方側で電流の回路を遮断することができ、電流が軸受に流れることを抑制することができる。
また、軸受とは別に、シャフト２１にブラシを接触させるようにしてもよい。このようにしても、軸受を避けてブラシに電流を積極的に流すことができ、電流が軸受に流れることを抑制することができる。
さらに、シャフト２１を圧粉鉄心によって構成してもよい。このようにすれば、シャフト２１の抵抗を大きくすることができ、電流が軸受に流れることを抑制することができる。

実施の形態６．
図１２は、この発明の実施の形態６による回転電機を示す断面図である。図１２において、ロータ３は、ロータコア７と、ロータコア７を軸線に沿って貫通するシャフト２１と、シャフト２１とロータコア７との間に介在するスリーブ３１とを有している。

スリーブ３１は、シャフト２１を囲む筒状部材である。また、スリーブ３１は、ロータコア７の軸線方向についての領域全体に亘って配置されている。さらに、スリーブ３１は、ロータコア７を構成する材料（例えば鉄等）よりも低い透磁率を持つ低透磁率材（例えばＳＵＳやアルミニウム等）により構成されている。

各ステータコイル６への給電により発生する磁束は、スリーブ３１によって遮られることにより、シャフト２１に到達しにくくなる。これにより、シャフト２１に軸電圧が生じることが抑制される。他の構成は実施の形態５と同様である。

このような回転電機１では、ロータコア７を構成する材料よりも低い透磁率を持つ低透磁率材により構成されたスリーブ３１がシャフト２１とロータコア７との間に介在しているので、ステータコイル６への給電により発生する磁束がシャフト２１に到達することをスリーブ３１によって抑制することができ、シャフト２１に軸電圧が生じることを抑制することができる。これにより、軸受が電食によって破損することを抑制することができる。

なお、上記の例では、低透磁率材により構成されたスリーブ３１がシャフト２１とロータコア７との間に介在しているが、シャフト２１とロータコア７との間にスリーブ３１を介在させずに、シャフト２１全体を低透磁率材により構成してもよいし、シャフト２１におけるロータコア７との境界部分を低透磁率材により構成してもよい。このようにすれば、シャフト２１での軸電圧の発生を抑制することができるとともに、スリーブ３１をなくすことによる部品点数の低減を図ることができる。

また、上記実施の形態５又は６では、ロータコア７の外周部に溶接数追加領域１１が設定されていない実施の形態１の構成に、軸受に電流が流れることを抑制する対策がされているが、ロータコア７の外周部に溶接数追加領域１１が設定されている実施の形態２〜４の構成に上記の対策を適用してもよい。

図１３は、図７の回転電機を溶接数追加領域１１の位置で切断したときの断面図である。図１３に示すように、共通の溶接数追加領域１１においては、溶接部１０の数とロータ３の極数とが一致している。従って、各ステータコイル６への給電により磁束２２が生じた場合、溶接数追加領域１１においては、ロータコア７内での磁束２２のアンバランスは生じにくい。

しかし、ロータコア７内での磁束２２のアンバランス量が小さくても、シャフト２１に生じる軸電圧は回転電機１が大形化するほど大きくなってしまう。従って、特にステータ２の外径が１８０ｍｍ以上である大形の回転電機１の場合には、実施の形態２〜４のような磁束２２のアンバランスが生じにくい構成であっても、実施の形態５又は６における対策を適用することによって、軸受が電食によって破損してしまうことをより確実に防止することができる。

実施の形態７．
各上記実施の形態では、ロータコア７内に各永久磁石８が埋め込まれたロータ３を有する回転電機にこの発明が適用されているが、ロータコア７の外周部に各永久磁石８が設けられたロータ３を有する回転電機にこの発明を適用してもよい。

即ち、図１４は、この発明の実施の形態７による回転電機のロータコアを示す分解斜視図である。図において、ロータ３は、回転電機１の軸線を中心線とする角柱状（この例では、正六角柱状）のロータコア７と、ロータコア７の外周部に貼り付けられた複数（この例では、６つ）の板状の永久磁石８とを有している。なお、図１４では、６つの永久磁石８のうち、１つの永久磁石８のみを示している。

永久磁石８は、ロータコア７の外周部の６つの面にそれぞれ貼り付けられている。これにより、ロータ３の極数が６とされ、ロータ３の極対数が３とされている。

ロータコア７は、回転電機１の軸線方向へ積層された複数の薄板７ａにより構成されている。各薄板７ａの外形は正六角形とされている。ロータコア７には、ロータコア７には、回転軸（図示せず）が挿入される貫通穴がロータコア７の中心線上に設けられている。

ロータコア７の外周部には、各薄板７ａを一体化する複数の溶接部１０が設けられている。また、ロータコア７の外周部には、ロータコア７の周方向についてロータコア７を囲む複数（この例では、４つ）の溶接数制限領域１２が回転電機１の軸線方向へ並んで設定されている。

各溶接数制限領域１２における溶接部１０の数は、ロータ３の極対数と同一とされている。また、互いに隣り合う溶接数制限領域１２における溶接部１０は、ロータコア７の周方向についてずらして配置されている。また、互いに隣り合う一方及び他方の溶接数制限領域１２の境界における薄板７ａ同士は、一方及び他方のいずれの領域１２における溶接部１０によっても一体化されている。この例では、断面六角形の頂点に位置するロータコア７の外周部に各溶接部１０が設けられている。他の構成は実施の形態１と同様である。

このように、各永久磁石がロータコア７の外周部に貼り付けられたロータ３についても、ロータコア７の外周部に複数の溶接数制限領域１２を設定し、互いに隣り合う溶接数制限領域１２における溶接部１０をロータコア７の周方向についてずらして配置することができる。従って、ロータ３における渦電流損の発生を抑制することができるとともに、ロータ３の強度の向上を図ることができる。

なお、上記の例では、永久磁石電動機にこの発明が適用されているが、誘導電動機にこの発明を適用してもよい。

また、上記の例では、ステータコア４の内周面に設けられたスロット５が回転電機１の軸線方向に沿って配置されているが、回転電機１の軸線方向に対して傾斜させて（即ち、スキューさせて）スロット５を配置してもよい。このようにすれば、回転電機１のトルクリップルの低減を図ることができる。

また、上記の例では、ロータコア７の外周部に設けられた溶接部１０が回転電機１の軸線方向に沿って配置されているが、図１５に示すように、回転電機１の軸線方向に対して傾斜させて（即ち、スキューさせて）溶接部１０を配置してもよい。このようにすれば、溶接部１０の長さを長くすることができ、ロータ３の強度をさらに向上させることができる。

また、溶接部１０の溶接方法としては、例えばＴＩＧ溶接やＹＡＧ溶接等が挙げられるが、他の溶接方法であってもよい。渦電流損の低減のためには、溶接スポット径が４ｍｍ以下であることが望ましい。従って、溶接部１０の溶接方法は、一般に溶接スポット径を小さくすることができるＹＡＧ溶接であることが望ましい。

１ 回転電機、２ ステータ、３ ロータ、７ ロータコア、８ 永久磁石、１０ 溶接部、１１ 溶接数追加領域、１２ 溶接数制限領域、２１ シャフト、３１ スリーブ。

Claims (10)

1. ステータ、及び
   軸線方向へ積層された複数の薄板により構成されたロータコアと、上記ロータコアに設けられた複数の永久磁石とを有し、上記ステータに対して上記軸線を中心に回転可能なロータ
   を備え、
   上記ロータコアの外周部には、各上記薄板を一体化する複数の溶接部が設けられているとともに、上記ロータコアの周方向に沿って上記ロータコアを囲む複数の溶接数制限領域が上記軸線方向へ並べて設定され、
   各上記溶接数制限領域においては、上記ロータコアの周方向についての上記溶接部の数が上記ロータの極対数と同一となっており、
   互いに隣り合う上記溶接数制限領域における上記溶接部は、上記ロータコアの周方向についてずらして配置されていることを特徴とする回転電機。
2. 互いに隣り合う上記溶接数制限領域のうち、一方の領域の上記溶接部は、他方の領域の上記溶接部に対して、上記ロータコアの周方向について電気角で１８０°ずらして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 上記ロータコアの外周部には、上記ロータコアの周方向についての上記溶接部の数が上記溶接数制限領域における上記溶接部の数よりも多い溶接数追加領域が上記溶接数制限領域に軸線方向へ接して設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 上記溶接数追加領域は、上記軸線方向について上記ロータコアの両端部に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. ステータ、及び
   軸線方向へ積層された複数の薄板により構成されたロータコアと、上記ロータコアに設けられた複数の永久磁石とを有し、上記ステータに対して上記軸線を中心に回転可能なロータ
   を備え、
   上記ロータコアの外周部には、各上記薄板を一体化する複数の溶接部が設けられているとともに、上記ロータコアの周方向に沿って上記ロータコアを囲む溶接数制限領域と、上記溶接数制限領域を挟み上記軸線方向について上記ロータコアの両端部に位置する一対の溶接数追加領域とが設定され、
   上記溶接数制限領域においては、上記ロータコアの周方向についての上記溶接部の数が上記ロータの極対数と同一となっており、
   各上記溶接数追加領域においては、上記ロータコアの周方向についての上記溶接部の数が上記溶接数制限領域における上記溶接部の数よりも多くなっていることを特徴とする回転電機。
6. 上記永久磁石は、上記軸線方向へ並べられており、
   各上記永久磁石間の境界の位置は、上記溶接数追加領域から上記軸線方向へ外れた位置とされていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 上記軸線方向へ交互に設定された第１の領域及び第２の領域のそれぞれが上記溶接数制限領域とされており、
   上記第１の領域の軸線方向についての寸法の合計値と、上記第２の領域の軸線方向についての寸法の合計値とがほぼ等しくなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４及び請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 上記ロータは、上記ロータコアを上記軸線に沿って貫通するシャフトをさらに有し、
   上記シャフトにおける上記ロータコアとの境界部分は、上記ロータコアを構成する材料よりも低い透磁率を持つ低透磁率材により構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
9. 上記ロータは、上記ロータコアを上記軸線に沿って貫通するシャフトをさらに有し、
   上記シャフトと上記ロータコアとの間には、上記ロータコアを構成する材料よりも低い透磁率を持つ低透磁率材により構成されたスリーブが介在していることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
10. 上記ロータは、上記ロータコアを上記軸線に沿って貫通するシャフトをさらに有し、かつ上記シャフトを受ける軸受によって支持され、
    上記軸受は、上記シャフトを囲む電気絶縁部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。

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