JP2012110164A - 回転電機のロータコア - Google Patents

Abstract

【課題】回転強度の高い回転電機のロータコアを提供する。
【解決手段】コアプレート片３には、一方の面から突出した凸部１１_１〜１１_８と、他層のかしめ部の凸部と嵌合する凹部１２_１〜１２_８とを有するかしめ部１０_１〜１０_８が複数設けられており、これら凸部及び凹部は、その嵌め合いが径方向では締り嵌めとなると共に、円周方向では隙間ｄ_２１〜ｄ_２４を有した隙間嵌めとなっている。かしめ部１０_１〜１０_８は、積層方向に重なるコアプレートの継ぎ目Ｄ_２位置に隣接する第１かしめ部１０_４，１０_５と、コアプレートの端部に設けられた第２かしめ部１０_１，１０_８と、これら第１及び第２かしめ部の間に形成される第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７とから構成されていると共に、上記隙間ｄ_２１〜ｄ_２４は、第２かしめ部の凹部と他層のコアプレート片の第１かしめ部の凸部との間の隙間ｄ_２１が最も大きく構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数のコアプレートを積層して形成する回転電機のロータコアに係り、詳しくは、そのかしめ構造に関する。

一般に、渦電流の発生を低減するために電磁鋼板を打ち抜いたコアプレートを積層して形成された回転電機のロータコアが知られている。従来、このような複数のコアプレート（鉄心用抜き板９）を積層したロータコア（回転子鉄心８）において、コアプレート９にポンチによって円形のかしめ部１６を複数形成し、積層されたコアプレート同士をダボかしめによってかしめるものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記特許文献１のようにコアプレートを積層してロータコアを形成するには、複数のコアプレートが必要となるが、コアプレートの形状が円環形状であると、母材からコアプレートを打ち抜く際に円環の中心部を使用できず、歩留まりが低くなる。そのため、このコアプレートを複数の円弧状のコアプレート片を連結して形成すると共に、コアプレート片の継ぎ目の位相（円周方向の位置）がずれるようにコアプレートを積層して（いわゆるレンガ積み）ロータコアを形成することがある（特許文献２参照）。

そして、このようにコアプレート片をレンガ積みしてロータコアを形成すると共に、ダボかしめによってコアプレート同士をかしめると、歩留まりが高く、かつ単体でその形状を保持可能なロータコアを形成することができる。

特開２０１０−１４２１１４号公報 特開２００２−２６２４９６号公報

しかしながら、上記コアプレートをコアプレート片を連結して形成すると、ロータコアが回転した際に遠心力に基づいて、かしめ部に対して、コアプレートの円周方向に向かって強い応力が発生する。

また、円形のかしめ部には、かしめられることによって、その全周に亘って引っ張りの残留応力が生じており、かしめ部の遠心力に基づいて応力が発生する部分には、これら引っ張りの残留応力と、遠心力に基づく応力との両方の応力が働いてしまう。

そのため、ロータコアの回転強度を必要な強度に保つためには、コアプレートを分割せずにロータコアを形成する場合に比して、上記かしめ部の強度を向上させる必要がある。かしめ部の強度を向上させるには、上記遠心力に基づく応力及び残留応力の働く面積を大きくして、これらの応力を分散して受けることが考えられるが、円形のかしめ部の直径を大きくするとロータコアの径方向の幅を大きくする必要があり、ロータコアが大径化する虞があると共に、歩留まりも悪化してしまうという問題があった。

一方、ロータコアを厚くして、遠心力に基づく応力及び残留応力が働く面積を大きくしようとした場合、ロータコアに発生する渦電流が大きくなり、回転電機の効率が低下するという問題があった。

更に、上記遠心力に基づいて発生する応力は、コアプレートの円周方向に複数形成されたかしめ部の内、その円周方向の位置によって働く応力の大きさにばらつきがあり、特定のかしめ部に大きな応力が生じてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、かしめ部を、遠心力に基づく応力を受ける部分と、残留応力が生じる部分とが分離するように形成すると共に、各かしめ部に働く応力を出来る限り均一にすることによって、上記課題を解決したロータコアを提供することを目的とする。

本発明は、円環状のコアプレート（２）を複数積層して形成されると共に、前記コアプレート（２）を均等に分割した円弧状のコアプレート片（３）が連結されて前記コアプレート（２）の一層が形成され、かつ前記コアプレートの前記コアプレート片（３）の継ぎ目（Ｄ_１，Ｄ_２）の円周方向（Ｃ）の位置が、一層毎に交互に異なるように構成された回転電機のロータコア（１）において、
前記コアプレート片（３）は、積層方向一方側の面に形成された凸部（１１）と、積層方向他方側で前記凸部（１１）と同じ位置に形成され、前記コアプレート片（３）が積層された際に積層方向他方側の面と接する他層の前記コアプレート片（３）の凸部（１１）と嵌合する凹部（１２）と、を有するかしめ部（１０）を、前記コアプレート（２）の円周方向に複数備え、
前記複数のかしめ部（１０_１〜１０_８）を、前記他層のコアプレート片（３）の継ぎ目位置（Ｄ_２）に隣接する第１かしめ部（１０_４，１０_５）と、前記コアプレート片（３）の端部に設けられた第２かしめ部（１０_１，１０_８）と、これら第１及び第２かしめ部の間に形成される第３かしめ部（１０_２，１０_３，１０_６，１０_７）とから構成すると共に、前記第１かしめ部（１０_４，１０_５）の凹部（１２_４，１２_５）が、前記他層の前記コアプレート片（３）の前記第２かしめ部（１０_１，１０_８）の凸部（１１_１，１１_８）に嵌合し、前記第２かしめ部（１０_１，１０_８）の凹部（１２_１，１２_８）が、前記他層のコアプレート片（３）の前記第１かしめ部（１０_４，１０_５）の凸部（１１_４，１１_５）に嵌合し、前記第３かしめ部（１０_２，１０_３，１０_６，１０_７）の凹部（１２_２，１２_３，１２_６，１２_７）が、前記他層の前記コアプレート片（３）の前記第３かしめ部（１０_２，１０_３，１０_６，１０_７）の凸部（１１_２，１１_３，１１_６，１１_７）に嵌合するように前記コアプレート（２）を積層し、
これら第１乃至第３のかしめ部（１０_１〜１０_８）の凸部（１１_１〜１１_８）及び凹部（１２_１〜１２_８）の嵌め合いを、前記コアプレート（２）の半径方向（Ｒ）では締り嵌めとすると共に、前記コアプレート（２）の円周方向（Ｃ）では所定の隙間（ｄ_２）を存する隙間嵌めとしかつ、前記第２かしめ部（１０_１，１０_８）の凹部（１２_１，１２_８）と前記他層のコアプレート片（３）の前記第１かしめ部（１０_４，１０_５）の凸部（１１_４，１１_５）との間の円周方向（Ｃ）の前記隙間（ｄ_２１）を、前記第３かしめ部（１０_２，１０_３，１０_６，１０_７）の凹部（１２_２，１２_３，１２_６，１２_７）と前記他層のコアプレート片（３）の前記第３かしめ部（１０_２，１０_３，１０_６，１０_７）の凸部（１１_２，１１_３，１１_６，１１_７）との間の円周方向（Ｃ）の前記隙間（ｄ_２３，ｄ_２４）よりも大きくした、
ことを特徴とする。

また、前記第１かしめ部（１０_４，１０_５）の凹部（１２_４，１２_５）と前記他層のコアプレート片（３）の前記第２かしめ部（１０_１，１０_８）の凸部（１１_１，１１_８）との間の円周方向（Ｃ）の隙間（ｄ_２２）の大きさを、前記第２かしめ部（１０_１，１０_８）の凹部（１２_１，１２_８）と前記他層のコアプレート片（３）の前記第１かしめ部（１０_４，１０_５）の凸部（１１_４，１１_５）との間の円周方向（Ｃ）の前記隙間（ｄ_２１）以下でかつ、前記第３かしめ部（１０_２，１０_３，１０_６，１０_７）の凹部（１２_２，１２_３，１２_６，１２_７）と前記他層のコアプレート片（３）の前記第３かしめ部（１０_２，１０_３，１０_６，１０_７）の凸部（１１_２，１１_３，１１_６，１１_７）との間の円周方向（Ｃ）の前記隙間（ｄ_２３，ｄ_２４）以上となるように設定すると好適である。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより各請求項の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、かしめ部の嵌め合いを、コアプレートの半径方向は締り嵌めとすると共に、コアプレートの円周方向は所定の隙間を有する隙間嵌めとすることによって、遠心力に基づく応力を受けるかしめの円周方向部分に、かしめ部をかしめる際に生じる引っ張り残留応力が生じることを防止することが出来る。また、上記隙間を、ロータコアの回転時には、嵌合するかしめ部の凸部と凹部とが当接するような隙間としたことによって、遠心力に基づく応力をかしめ部の残留応力が生じていない部分で受けることができる。更に、１つのコアプレート片に複数のかしめ部を設け、これら複数のかしめ部のうち、同じ層のコアプレートの継ぎ目位置に隣接するかしめ部の凹部が、他層のかしめ部の凸部と嵌合して形成する上記隙間を、それ以外のかしめ部の凹部が、他層のかしめ部の凸部と嵌合して形成する隙間よりも大きくすることによって、かしめ部の円周方向の位置に依らず、１つのコアプレート片の各かしめ部に掛る応力の差を、出来る限り少なくすることができる。そして、これら残留応力が生じる部分と、遠心力を受ける部分とを分離するようにかしめ部を形成したことと、かしめ部の隙間を調整して、１つのコアプレート片に形成される複数のかしめ部に均等に応力が生じるようにしたこととが相俟って、回転強度の高いロータコアを形成することができる。

請求項２に係る発明によると、第１かしめ部の凹部と他層のコアプレート片の第２かしめ部の凸部との間の上記隙間の大きさを、第２かしめ部の凹部と他層のコアプレート片の第１かしめ部の凸部との間の隙間以下でかつ、第３かしめ部の凹部と他層のコアプレート片の第３かしめ部の凸部との間の円周方向の隙間以上となるように設定することによって、１つのコアプレート片に形成される複数のかしめ部により均等に応力を生させることができる。

本発明の実施形態に係るロータコアを示す模式図。 本発明の実施形態に係るコアプレート片を示す模式図。 本発明の実施形態に係るかしめ部の形状を説明する模式図であって、（ａ）かしめ部の平面図、（ｂ）かしめ部のＡ−Ａ断面図、（ｃ）かしめ部のＢ―Ｂ断面図。 本発明の実施形態に係るコアプレート片のかしめ部に掛る残留応力を説明する模式図であって、（ａ）コアプレート片を積層する前の状態を示す図、（ｂ）コアプレート片を積層した後の状態を示す図、（ｃ）図４（ｂ）の要部拡大図。 本発明の実施形態に係るコアプレート片のかしめ部に掛る遠心力に基づく応力を説明する模式図であって、（ａ）異なる層のコアプレート片に生じる遠心力を説明する模式図、（ｂ）図５（ａ）の要部拡大図。 （ａ）本発明の実施形態に係るコアプレート片に設けられた複数のかしめ部の関係を示す模式図、（ｂ）図６（ａ）のＭ―Ｍ断面図、（ｃ）図６（ａ）のコアプレート片が積層された際の状態を示す断面図。 本発明の実施形態に係るコアプレート片に設けられた各かしめ部における、その凸部と他層のかしめ部の凹部との間の隙間の大きさを示すグラフ。 図７の隙間の大きさを、各かしめ部ごとに調整した場合と、調整しない場合とにおいて、各かしめ部の凸部に生じる応力の大きさを示すグラフ。 本発明の実施形態に係るコアプレート片の変形例。

以下、本発明の実施形態に係る回転電機のロータコアについて、図面に基づいて説明をする。なお、以下の説明中において、締り嵌めとは、嵌め合わす凸部の幅を凹部の幅よりも少し大きくした形式の嵌め合いのことを言い、隙間嵌めとは、凸部と凹部との間に所定の隙間を有した形式の嵌め合いのことを言う。

図１及び図２に示すように、ＩＰＭモータ（回転電機）用のロータコア１は、円環状のコアプレート２が複数積層されて形成されている。該コアプレート２は、電磁鋼板の母材から打ち抜かれた板状の部材であり、歩留まりの向上を図るために、該コアプレート２を均等に分割（本実施形態では５分割）した円弧状のコアプレート片３を連結して形成されている。

具体的には、このコアプレート片３の一端部には、円周方向に隣接するコアプレート片３と連結するための突起部５ａが形成されていると共に、他端部には、上記コアプレート片３の突起部５ａが嵌め込まれる嵌め込み部５ｂが形成されている。１つのコアプレート２には、これらコアプレート片同士の継ぎ目Ｄ_１，Ｄ_２、即ち突起部５ａと嵌め込み部５ｂとの接合箇所がコアプレート片３の数と同数だけ形成されている。

上記コアプレート２は、どの一層のコアプレート２も同じ形状のコアプレート片３を結合して円環状に形成されているが、積層方向に重なる（隣接する）コアプレート２に対してコアプレート片３の継ぎ目Ｄ_１，Ｄ_２の円周方向の位置（位相）を一層毎に交互にずらすレンガ積みによって積層されている。即ち、コアプレート２の継ぎ目Ｄ_１，Ｄ_２の円周方向の位置が、積層方向に重なる前記コアプレート同士で交互に異なるように構成されている。例えば図１において、便宜的にロータコア１の底部から数えて積層されたコアプレート２を奇数層と、偶数層とに分けると、偶数層のコアプレート片３_Ｅは、その端部位置（継ぎ目Ｄ_１）が奇数層のコアプレート片３_Ｏの端部位置（継ぎ目Ｄ_２）に対して位置が所定角度ずれるように配設されている。

また、上記コアプレート片３には、ネオジウム磁石などの希土類永久磁石が嵌挿される磁石嵌挿穴６と、積層された複数のコアプレート２同士を締結するかしめ部１０と、がその円周方向に複数、形成されている。このかしめ部１０は、磁石嵌挿穴６の両端部の内周側にそれぞれ設けられており、コアプレート２が仮組された後にかしめ部１０をかしめることによって、ロータコア１は、各コアプレート２がばらばらにならずに、その形状を保持できるようになっている。

ついで、上記かしめ部１０について詳しく説明をする。図２及び図３に示すように、かしめ部１０は、プレス成型によってコアプレート片を一方の面（積層方向一方側の面）側に突出させた凸部（ダボ）１１と、この凸部１１が形成されることにより、コアプレート片３の凸部１１の裏面（積層方向他方側で凸部１１と同じ位置）に形成される凹部１２と、から構成されており、この凹部１２に他のコアプレート片３の凸部１１が嵌合することによって、ダボかしめされるようになっている。

ところで、これら凸部１１及び凹部１２からなるかしめ部１０には、かしめられる際に発生する残留応力と、ロータコア１が回転する際に掛る遠心力に基づく応力と、の２つの応力が作用する。

上記残留応力は、かしめ部１０が締り嵌めされることによって生じる応力であり、図４に示す互いに積層されるＡ〜Ｃ層Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂ，Ｌ_Ｃのコアプレート片３_Ａ，３_Ｂ，３_Ｃを例に取って説明すると、かしめ部１０は、締り嵌めとなる部分１０ａにおいて、凸部１１の幅Ｗ_ｒ１が締め代ｄ_１分だけ凹部１２の幅Ｗ_ｒ２よりも大きくなるように形成されている（図４（ａ）参照）。

図４（ｂ）に示すように、コアプレート片３_Ａ，３_Ｂ，３_Ｃは、凸部１１が締め代分ｄ_１だけ幅狭な凹部１２に圧入されて締り嵌めされることによって、その積層方向に連結されるが、図４（ｃ）のコアプレート片３_Ｂのように、凸部１１が他の層（Ｃ層Ｌ_Ｃ）のコアプレート片３_Ｃの凹部１２に圧入されると、圧入された凸部１１は、Ｃ層Ｌ_Ｃの凹部１２の壁部１２ａから圧縮する方向（Ｃ層Ｌ_Ｃの凹部からＢ層Ｌ_Ｂの凸部１１に向かう方向）の応力Ｔｃを受ける。

一方、凹部１２に他の層（Ａ層Ｌ_Ａ）の凸部が圧入されると、その凹部１２には、Ａ層Ｌ_Ａの凸部１１の壁部１１ａから拡大する方向（Ａ層Ｌ_Ａの凸部１１からＢ層Ｌ_Ｂの凹部１２向かう方向）に応力Ｔｔが作用する。そして、これら凸部１１及び凹部１２を接続するＢ層Ｌ_Ｂの接続部Ｉでは、互いに反対方向に向かって働く上記応力Ｔｃ，Ｔｔが掛り、これら凸部側及び凹部側からの応力Ｔｃ，Ｔｔが釣り合って、上述した引っ張りの残留応力が発生する。

また、上記遠心力に基づく応力は、ロータコア１が回転することによってかしめ部１０に発生する応力であり、ロータコア１が回転すると、図５（ａ）に示すように、重なり合うコアプレート片３_Ｅ，３_Ｏのそれぞれには遠心力Ｆ_Ｅ，Ｆ_Ｏが作用する。

これら重なり合うコアプレート片３_Ｅ，３_Ｏに作用する遠心力Ｆ_Ｅ，Ｆ_Ｏを、コアプレート片３_Ｅ，３_Ｏの円周方向成分Ｆ_ＥＸ，Ｆ_ＯＸと半径方向成分Ｆ_ＥＹ，Ｆ_ＯＹとに分けて考えると、図５（ｂ）に示すように、半径方向成分Ｆ_ＥＹ，Ｆ_ＯＹは、どちらもコアプレート２の中心から外径側に向かう方向に作用するため、重なり合うコアプレート片３_Ｅ，３_Ｏ間で互いに反力を受けることができず、層の異なるコアプレート片３_Ｅ，３_Ｏ同士を連結するかしめ部１０には、ほとんど力が作用しない。

一方、遠心力Ｆ_Ｅ，Ｆ_Ｏの円周方向成分Ｆ_ＯＸ，Ｆ_ＥＸは、重なり合うコアプレート片３_Ｅ，３_Ｏ間でその作用方向が異なるため、これらコアプレート片３_Ｅ，３_Ｏを連結するかしめ部１０で互いに反力を受けることができる。即ち、コアプレート片３_Ｅの端部に形成されたかしめ部１０_８に着目すると、重なり合うコアプレートが円周方向に沿って反対側に移動しようとすることによって、かしめ部１０_８には、コアプレート２の円周方向に遠心力に基づく応力が発生する。なお、遠心力Ｆ_Ｅ，Ｆ_Ｏの半径方向成分Ｆ_ＥＹ，Ｆ_ＯＹは、その力をコアプレート２全体のかしめ部で分散して受けるが、特にコアプレート片３の継ぎ目Ｄ_１，Ｄ_２近くのかしめ部に大きな力が作用する。

上述した図３に示す本発明に係るかしめ部１０は、これら遠心力に基づく応力と、引っ張りの残留応力とが同じ場所に生じないように構成されており、上記残留応力が生じる締り嵌めとなる部分１０ａと、遠心力による応力が生じる部分１０ｂと、が別々に分かれて構成されている。

具体的には、かしめ部１０は、凸部１１及び凹部１２のコアプレート２の円周方向（コアプレート片３の接線方向）Ｃの壁部１１ａ，１２ａを直線状に形成した直線部１０ａと、これら凸部１１及び凹部１２のコアプレート２の半径方向Ｒの壁部１１ｂ，１２ｂを所定の曲率の円弧状に形成した円弧部１０ｂと、を有し、上記直線部１０ａ間を円弧部１０ｂによって結んだ長円形状をしており、この直線部１０ａによってかしめ部１０の締り嵌めとなる部分を形成している。

即ち、かしめ部１０は、直線形状の壁部１１ａ，１１ａ間の幅である凸部１１のコアプレート２の半径方向Ｒの幅Ｗ_ｒ２を、直線状の壁部１２ａ，１２ａ間の幅である凹部１２のコアプレート２の半径方向Ｒの幅Ｗ_ｒ１よりも大きくし（Ｗ_ｒ２＞Ｗ_ｒ１）、これら凸部１１及び凹部１２の半径方向Ｒの嵌め合いを締り嵌めとしている。

また、かしめ部１０には、その円周方向に遠心力Ｆ_Ｅ，Ｆ_Ｏに基づく応力が作用するため、凸部１１及び凹部１２の円周方向の端部である上記円弧部１０ｂは、円弧形状の壁部１１ｂ，１２ｂ間に所定の隙間ｄ_２を有する隙間嵌めとなっている。即ち、この円弧部１０ｂによりかしめ部１０の隙間嵌めとなる部分を形成しており、円弧状の壁部１１ｂ，１１ｂ間の幅に相当する凸部１１のコアプレート２の円周方向Ｃの幅Ｗ_ｃ２が、円弧状の壁部１２ｂ，１２ｂ間の幅に相当する凹部１２のコアプレート２の円周方向の幅Ｗ_ｃ１よりも小さくなっている（Ｗ_ｃ１＞Ｗ_ｃ２）。

なお、上記円弧部１０ｂでは、かしめ部１０がかしめられた時点では、凸部１１の円弧状の壁部１１ｂと、凹部１２の円弧状の壁部１２ｂとの間に隙間ｄ_２が存在しているため、これら壁部１１ｂ，１２ｂ間で遠心力Ｆ_Ｅ，Ｆ_Ｏの円周方向成分Ｆ_ＯＸ，Ｆ_ＥＸの反力を受けることができないが、この隙間ｄ_２は、ロータコア１が回転して重なり合うコアプレート片３_Ｅ，３_Ｏが円周方向に離れるように移動しようとすると、これらコアプレート片間の微小なズレや、コアプレート片３_Ｅ，３_Ｏの弾性変形により無くなって、凸部１１の円弧状の壁部１１ｂと凹部１２の円弧状の壁部１２ｂとが当接できるように形成されている。言い換えると、ロータコア１の回転時にはこれら凸部１１と凹部１２とが当接するような隙間ｄ_２となっている。

ついで、上述したかしめ部１０のコアプレート片３の円周方向の位置による違いについて説明をする。図６に示すように、１つのコアプレート片３には、その円周方向に複数（本実施形態では８つ）のかしめ部１０_１〜１０_８が形成されており、これらかしめ部１０_１〜１０_８は、積層方向に重なる前記コアプレート２の継ぎ目Ｄ_２位置（継ぎ目の円周方向位置）に隣接する第１かしめ部１０_４，１０_５と、コアプレート片３_Ｅの端部に設けられた第２かしめ部１０_１，１０_８と、これら第１及び第２かしめ部の間に形成される第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７とから構成されている。

図６（ｂ），（ｃ）に示すように、ロータコア１は、上記第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５及び凹部１２_４，１２_５が、凸部側及び凹部側の他層の前記コアプレート片３_Ｏの第２かしめ部１０_１，１０_８の凹部１２_１，１２_８及び凸部１１_１，１１_８にそれぞれ嵌合し、第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７の凸部１１_２，１１_３，１１_６，１１_７及び凹部１２_２，１２_３，１２_６，１２_７が、凸部側及び凹部側の他層の前記コアプレート片３_Ｏの第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７の凹部１２_２，１２_３，１２_６，１２_７及び凸部１１_２，１１_３，１１_６，１１_７にそれぞれ嵌合するようにコアプレート２が積層されている。

これら第１乃至第３のかしめ部１０_１〜１０_８の凸部１１_１〜１１_８及び凹部１２_１〜１２_８の嵌め合いは、上述したように、コアプレート２の半径方向Ｒでは締り嵌めとなっていると共に、前記コアプレート２の円周方向Ｃでは、ロータコア１の回転時にこれら凸部１１_１〜１１_８と凹部１２_１〜１２_８とが当接するような隙間ｄ_２を存する隙間嵌めとなっており、この隙間ｄ_２は、ひとつのかしめ部１０に対して、凸部１１と上層（凸部側の層）のコアプレート片３_Ｏ１のかしめ部１０の凹部１２との間（例えば、かしめ部１０_４に対しては凸部側隙間ｄ_２１）と、凹部１２と下層（凹部部側の層）のコアプレート片３_Ｏ２のかしめ部１０の凸部１１との間（例えば、かしめ部１０_４に対しては凹部側隙間ｄ_２２）と、に形成される。

ところで、図８のグラフＳ_１は、上記隙間ｄ_２を上記第１乃至第３かしめ部１０_１〜１０_８間で同一とした場合に、各かしめ部１０_１〜１０_８の凸部１１_１〜１１_８に掛る応力の大きさを表したものであるが、これら第１乃至第３かしめ部１０_１〜１０_８間で隙間ｄ_２を同一とすると、コアプレート２の継ぎ目Ｄ_１，Ｄ_２に隣接する第１及び第２かしめ部１０_１，１０_４，１０_５，１０_８の凸部１１_１，１１_４，１１_５，１１_８、特に積層方向に重なるコアプレート２の継ぎ目Ｄ_２位置に隣接する第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５に大きな応力が作用することが分かる。

これは、ロータコア１が回転すると、コアプレート片３の端部は中央部に比して遠心力による影響を大きく受けるためであり、コアプレート２の継ぎ目Ｄ_１，Ｄ_２に隣接した第１及び第２かしめ部１０_１，１０_４，１０_５，１０_８に働く応力は、第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７に働く応力よりも大きくなる。

とりわけ、第１かしめ部１０_４，１０_５は、これら隣接する一対の第１かしめ部１０_４，１０_５間に上下層の分割位置（継ぎ目Ｄ_１）が位置するため、それぞれ別のコアプレート片３_ｏ１、３_ｏ２のかしめ部１０_１，１０_８と嵌合している。そして、ロータコア１が回転して遠心力が発生すると、上下層のコアプレート片３_ｏ１，３_ｏ２は、円周方向Ｃに隣接するコアプレート片同士が継ぎ目Ｄ_１を境にして離れる方向に移動しようとするが、これら別々の離れる方向に移動するコアプレート片３_ｏ１，３_ｏ１、３_ｏ２，３_ｏ２と嵌合する第１かしめ部１０_４，１０_５は、上下層のコアプレート片３_ｏ１，３_ｏ２の移動によって、同一コアプレート片３_Ｅ内において円周方向Ｃに離れる方向に引っ張られるため、大きな引っ張り応力が働く。

一方、継ぎ目Ｄ_１に隣接するかしめ部１０_１，１０_８の凸部１１_１，１１_８では、上述したように継ぎ目Ｄ_１で別々のコアプレート片３_ｏ，３_ｏに分かれているため、分割されたコアプレート片３_ｏ，３_ｏ間で直接的に力が作用することがないと共に、継ぎ目Ｄ_１に力を逃がすことができるため、継ぎ目Ｄ_２に隣接するかしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５ほど大きな応力は生じない。

本実施形態では、図６及び図７に示すように、上記第１及び第２かしめ部１０_１，１０_４，１０_５，１０_８に高い応力が発生しないように、第１かしめ部１０_４，１０_５と他層の前記コアプレート片３_Ｏ１，３_Ｏ２の第２かしめ部１０_１，１０_８との間の隙間ｄ_２１，ｄ_２２を、第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７と他層のコアプレート片３_Ｏ１，３_Ｏ２の第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７との間の前記隙間ｄ_２３，ｄ_２４よりも大きく形成している。

特に凸部１１_４，１１_５に高い引っ張りの応力が発生しやすい第１かしめ部１０_４，１０_５に掛る応力を低減するために、第１乃至第３かしめ部１０_１〜１０_８は、第１かしめ部１０_４，１０_５と他層の前記コアプレート片３_Ｏ１，３_Ｏ２の第２かしめ部１０_１，１０_８との間の隙間ｄ_２１，ｄ_２２のうち、第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５と、凸部側の他層の前記コアプレート片３_Ｏ１の第２かしめ部１０_１，１０_８の凹部１２_１，１２_８と間の隙間ｄ_２１を、第１かしめ部１０_４，１０_５の凹部１２_４，１２_５と、凹部側の他層の前記コアプレート片３_Ｏ２の第２かしめ部１０_１，１０_８の凸部１１_１，１１_８と間の隙間ｄ_２２よりも大きくしている。

ついで、上述した隙間関係を、ひとつのコアプレート片３_Ｅの第１乃至第３かしめ部１０_１〜１０_８の凸部１１_１〜１１_８と、上層（他層）のコアプレート片３_Ｏ１のかしめ部１０_１〜１０_８凹部１２_１〜１２_８との間の隙間で考えてみる。図６（ｂ）に示すように、かしめ部１０_１〜１０_８は、その凹部１２_１〜１２_８の幅がどのかしめ部においても一定に形成されていると共に、凸部１１_１〜１１_８は、各かしめ部によってその幅を変えて形成されている。

具体的には、第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５の幅Ｗ_ｃ２４，Ｗ_ｃ２５を最も小さく形成していると共に、次いで、第２かしめ部１０_１，１０_８の凸部１１_１，１１_８及び第１かしめ部１０_４，１０_５側の第３かしめ部１０_３，１０_６の凸部１１_３，１１_６の幅Ｗ_ｃ２１，Ｗ_ｃ２８，Ｗ_ｃ２３，Ｗ_ｃ２６が小さく形成され、そして、第２かしめ部１０_１，１０_８側の第３かしめ部１０_２，１０_７の凸部１１_２，１１_７の幅Ｗ_ｃ２２，Ｗ_ｃ２７を最も大きくしている。

即ち、図７に示すように、各かしめ部１０_１〜１０_８の凸部１１_１〜１１_８によって形成される隙間は、第１かしめ部１０_４，１０_５の隙間ｄ_２１が最も大きく、第２かしめ部１０_１，１０_８及び第１かしめ部１０_４，１０_５側の第３かしめ部１０_３，１０_６の隙間ｄ_２２，ｄ_２３、第２かしめ部１０_１，１０_８側の第３かしめ部１０_２，１０_７の隙間ｄ_２４の順に小さくなっている。

また、凹部側の観点からみると、第２かしめ部１０_１，１０_８の凹部（１２_１，１２_８）と上層のコアプレート片３_Ｏ1の第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５との間の円周方向Ｃの隙間ｄ_２１を、第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７の凹部１２_２，１２_３，１２_６，１２_７と上層のコアプレート片３_Ｏ１の第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７の凸部１１_２，１１_３，１１_６，１１_７との間の円周方向Ｃの前記隙間ｄ_２３，ｄ_２４よりも大きくした。また、第１かしめ部１０_４，１０_５の凹部１２_４，１２_５と上層のコアプレート片３_Ｏの第２かしめ部１０_１，１０_８の凸部１１_１，１１_８との間の円周方向Ｃの隙間ｄ_２２の大きさを、第２かしめ部１０_１，１０_８の凹部１２_１，１２_８と上層のコアプレート片３_Ｏ１の第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５との間の円周方向Ｃの隙間ｄ_２１以下でかつ、第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７の凹部１２_２，１２_３，１２_６，１２_７と他層のコアプレート片３の第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７の凸部１１_２，１１_３，１１_６，１１_７との間の円周方向Ｃの隙間ｄ_２３，ｄ_２４以上となるように設定した、ともいえる。

なお、図７中のＥ_１の範囲は、第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部側の隙間ｄ_２１の設定許容範囲であり、第２かしめ部１０_１，１０_８の凸部側の隙間ｄ_２２の設定許容範囲Ｅ_２と略略一致している。また、Ｅ_３は、第３かしめ部１０_２，１０_７の凸部側の隙間ｄ_２２，ｄ_２３，ｄ_２６，ｄ_２７の設定許容範囲であり、これら第３かしめ部１０_２，１０_７の凸部側の隙間ｄ_２２，ｄ_２３，ｄ_２６，ｄ_２７は、第１かしめ部１０_４，１０_５に近いほどその隙間が大きく、積層方向に重なる前記コアプレート２の継ぎ目Ｄ_２位置と、コアプレート片３_Ｅの端部位置である継ぎ目Ｄ_１との間の中間点で、その隙間が小さくなるように設定されている。

ついで、本発明の実施形態に係るロータコア１の作用について説明をする。作業者は、ロータコア１を作成するにあたり、図１に示すように、保持器（不図示）にコアプレート片３を環状に並べてコアプレート２を形成すると共に、このコアプレート上に次のコアプレート片３を積層して行く。この時、保持器はコアプレートの層が変わる度に所定角度だけ回転させられるため、上記コアプレート２は、積層方向に隣接するコアプレート２とコアプレート片３の継ぎ目Ｄ１，Ｄ２の円周方向Ｃの位置が交互にずれるように積層される。また、このコアプレート２の層が変わる際にはプレスによってだぼかしめされるため、積層されたコアプレート２が積層方向に連結される。そして、このコアプレート２が規定枚数積層されてロータコア１が形成される。

即ち、仮組されたコアプレート２がプレスされると、かしめ部１０の直線部１０ａが締り嵌めによって嵌合し、コアプレート片３を積層方向に連結すると共に、これら積層された複数のコアプレート２によって１つのロータコア１が形成される。そして、作業者、このロータコア１の磁石嵌挿穴６にネオジム磁石を挿入してロータとすると共に、このロータを組み込んで回転電機を作成する。

ところで、回転電機に電力が供給されて上記ロータが回転すると、ロータコア１のコアプレート片３には、それぞれロータの回転速度に応じた遠心力が発生する。この遠心力が発生すると、図５に示すように、各コアプレート片３は、重なり合うコアプレート片３_Ｏ，３_Ｅがコアプレート２の円周方向Ｃに離れる方向（例えば、コアプレート片３_Ｅの場合、図中Ｍ方向）に移動しようとする。すると、これら重なり合うコアプレート片３_Ｏ，３_Ｅを連結するかしめ部１０では、隙間嵌めであった円弧部１０ｂの壁部１１ｂ，１２ｂ間の隙間ｄ_２がコアプレート片３_Ｏ，３_Ｅの円周方向へのズレもしくは弾性変形によって無くなる。そして、かしめ部１０に掛る遠心力の円周方向成分の力は、これら円弧状の壁部１１ｂ，１２ｂが当接することによって受けられる。

この時、コアプレート片３_Ｅに設けられた第１乃至第３かしめ部１０_１〜１０_８は、その凸部１１_１〜１１_８と他層のコアプレート片３_Ｏ１，３_Ｏ２のかしめ部１０_１〜１０_８の凹部１２_１〜１２_８と間に形成される隙間ｄ_２１〜ｄ_２４が狭いかしめ部１０_１〜１０_８から、上記円弧状の壁部１１ｂ，１２ｂが当接する。具体的には、第２かしめ部側の第３かしめ部１０_２，１０_７、第１かしめ部１０_４，１０_５側の第３かしめ部１０_３,１０_６及び第２かしめ部１０_１，１０_８、そして、最後に第１かしめ部１０_４，１０_５の壁部１１ｂ，１２ｂが当接し、上記円周方向成分の力は、各かしめ部１０_１〜１０_８にて分散して受けられる。

このように、かしめ部１０に掛る遠心力を、円弧状に形成された壁部１１ｂ，１２ｂの当接によって受けると、応力集中しないために大きな応力（遠心力）にも耐えることができる。また、かしめ部１０の半径方向の嵌め合いを締り嵌めとし、この遠心力に基づいて発生する応力を受ける円弧部１０ｂを隙間嵌めとしたことによって、円弧部１０ｂには、締り嵌めによる引っ張りの残留応力が発生しておらず、より大きな遠心力に耐えることができる。

更に、上記締りはめとなる部分をコアプレート片３の接線方向に直線状に延接された直線部１０ａによって構成したことにより、この直線部で締り嵌めによる残留応力を均等に受けることができると共に、重なり合うコアプレート片３_Ｏ，３_Ｅの円周方向へのズレを容易にしている。そして、これら遠心力に基づく応力を受ける部分と、残留応力が生じる部分とを分けることによって、かしめ部が大きな遠心力にも耐えられるようになり、ロータコア１の回転強度を向上させることができる。

更に、１つのコアプレート片３に複数のかしめ部を設け、これら複数のかしめ部のうち、積層方向に重なるコアプレート３_Ｏの継ぎ目Ｄ_２位置及び同じ層コアプレート３_Ｅの継ぎ目Ｄ_１位置に隣接する第１及び第２かしめ部１０_４，１０_５，１０_１，１０_８が、他層のコアプレート片３_Ｏ１，３_Ｏ２のかしめ部１０_４，１０_５，１０_１，１０_８と嵌合して形成する上記隙間ｄ_２１，ｄ_２２を、第３かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７が、他層の第かしめ部１０_２，１０_３，１０_６，１０_７と嵌合して形成する隙間ｄ_２３，ｄ_２４よりも大きくすることによって、かしめ部１０_１〜１０_８の位置に依らず、１つのコアプレート片３の各かしめ部１０_１〜１０_８に掛る応力の差を、出来る限り少なくすることができる。

また、第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５と、上層のコアプレート片３_Ｏ１の第２かしめ部１０_１，１０_８の凹部１２_１，１２_８との間の隙間ｄ_２１を、他の隙間ｄ_２２〜ｄ_２４よりも大きくしたことによって、かしめ部１０_１〜１０_８の中で、最も大きな引っ張り応力が働く第１かしめ部１０_４，１０_５の凸部１１_４，１１_５に生じる応力を効果的に低減することができる。

これにより、かしめ部の強度が向上し、コアプレート２を分割したロータコア１においても、径方向にコンパクトな構成で必要な回転強度を達成することができる。また、コアプレート２の厚さも薄く形成することができるので、ロータコア１に発生する渦電流も小さく抑えることができ、歩留まりが高く効率の良い回転電機を、上記ロータコア１を用いて作成することができる。

なお、本実施形態においては、上記かしめ部１０の凸部１１と、他の層のコアプレート片３_Ｏ１，３_Ｏ２のかしめ部１０の凹部１２との間の隙間ｄ_２の大きさを調節するのに、該かしめ部の凹部１２の幅Ｗ_ｃ１を一定にすると共に、各かしめ部１０の凸部１１の幅Ｗ_ｃ２１〜Ｗ_ｃ２８を変更していたが、当然にかしめ部１０の凸部１１の幅Ｗ_ｃ２を一定にすると共に、各かしめ部の凹部１２の幅Ｗ_ｃ１を変更しても良い。また、図９に示すように、凸部１１の凹部１２に対する位置をずらし、ロータコア１が回転した際に、かしめ部の凸部及び凹部が当接する側の隙間ｄ_２だけを調節するようにしても良い。

更に、上記かしめ部１０は、円弧部１０ｂを２つの曲率の円弧によって形成したり、曲率の小さな１つの大きな円弧によって形成したりして、直線部１０ａを長く形成するようにしても良い。

また、本実施形態において、かしめ部１０は、円周方向の長さが半径方向の長さよりも長く形成されていたが、半径方向の長さを円周方向の長さよりも長く形成しても良い。

更に、上述したかしめ構造は、どのように組み合わされても良いと共に、ＩＰＭモータに限らずどのような回転電機のロータコアに使用されても良いことは当然である。

１ ロータコア
２ コアプレート
３ コアプレート片
１０_４，１０_５ 第１かしめ部
１０_１，１０_８ 第２かしめ部
１０_２，１０_３，１０_６，１０_７ 第３かしめ部
１０ａ 締り嵌めとなる部分（直線部）
１０ｂ 隙間嵌めとなる部分（円弧部）
１１ 凸部
１１_４，１１_５ 第１かしめ部の凸部
１１_１，１１_８ 第２かしめ部の凸部
１１_２，１１_３，１１_６，１１_７ 第３かしめ部の凸部
１２ 凹部
１２_４，１２_５ 第１かしめ部の凹部
１２_１，１２_８ 第２かしめ部の凹部
１２_２，１２_３，１２_６，１２_７ 第３かしめ部の凹部
Ｗ_ｒ１ 凹部のコアプレート半径方向の幅
Ｗ_ｒ２ 凸部のコアプレート半径方向の幅
Ｗ_ｃ１ 凹部のコアプレート円周方向の幅
Ｗ_ｃ２ 凸部のコアプレート円周方向の幅
ｄ_２ 隙間
ｄ_２１ 第１かしめ部の凸部と、凸部側の他層のコアプレート片の第２かしめ部の凹部と間の隙間
ｄ_２２ 第１かしめ部の凹部と、凹部側の他層のコアプレート片の第２かしめ部の凸部と間の隙間
ｄ_２３，ｄ_２４ 第３かしめ部と他層のコアプレート片の第３かしめ部との間の隙間
Ｄ_１，Ｄ_２ 継ぎ目
Ｒ 半径方向
Ｃ 円周方向

Claims (2)

1. 円環状のコアプレートを複数積層して形成されると共に、前記コアプレートを均等に分割した円弧状のコアプレート片が連結されて前記コアプレートの一層が形成され、かつ前記コアプレートの前記コアプレート片の継ぎ目の円周方向の位置が、一層毎に交互に異なるように構成された回転電機のロータコアにおいて、
   前記コアプレート片は、積層方向一方側の面に形成された凸部と、積層方向他方側で前記凸部と同じ位置に形成され、前記コアプレート片が積層された際に積層方向他方側の面と接する他層のコアプレート片の凸部と嵌合する凹部と、を有するかしめ部を、前記コアプレートの円周方向に複数備え、
   前記複数のかしめ部を、前記他層のコアプレート片の継ぎ目位置に隣接する第１かしめ部と、前記コアプレート片の端部に設けられた第２かしめ部と、これら第１及び第２かしめ部の間に形成される第３かしめ部とから構成すると共に、前記第１かしめ部の凹部が、前記他層のコアプレート片の前記第２かしめ部の凸部に嵌合し、前記第２かしめ部の凹部が、前記他層のコアプレート片の前記第１かしめ部の凸部に嵌合し、前記第３かしめ部の凹部が、前記他層のコアプレート片の前記第３かしめ部の凸部に嵌合するように前記コアプレートを積層し、
   これら第１乃至第３のかしめ部の凸部及び凹部の嵌め合いを、前記コアプレートの半径方向では締り嵌めとすると共に、前記コアプレートの円周方向では所定の隙間を存する隙間嵌めとしかつ、前記第２かしめ部の凹部と前記他層のコアプレート片の前記第１かしめ部の凸部との間の円周方向の隙間を、前記第３かしめ部の凹部と前記他層のコアプレート片の前記第３かしめ部の凸部との間の円周方向の隙間よりも大きくした、 ことを特徴とする回転電機のロータコア。
2. 前記第１かしめ部の凹部と前記他層のコアプレート片の前記第２かしめ部の凸部との間の円周方向の隙間の大きさを、前記第２かしめ部の凹部と前記他層のコアプレート片の前記第１かしめ部の凸部との間の円周方向の隙間以下でかつ、前記第３かしめ部の凹部と前記他層のコアプレート片の前記第３かしめ部の凸部との間の円周方向の隙間以上となるように設定した、
   請求項１記載の回転電機のロータコア。

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