JP6000270B2

JP6000270B2 - 回転電機の回転子

Info

Publication number: JP6000270B2
Application number: JP2013538409A
Authority: JP
Inventors: 博久横田; 宏一尾島; 井上　正哉; 正哉井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2031-10-14
Also published as: CN103636102A; JPWO2013054438A1; WO2013054438A1; CN103636102B

Description

この発明は回転電機の回転子に関し、特に、電装用モーター等における回転電機の回転子の積層コアとシャフトとの嵌合構造に関するものである。

一般に電動機や発電機に使用される回転子の積層コアは、珪素鋼板や電機軟鋼板等の金属板をプレスで打ち抜いて積み重ね、かしめることにより形成される。その後、このようにして形成された積層コアにシャフトを圧入し、磁石を挿入もしくは巻線等を施すことにより回転子が完成する。

このような回転電機の回転子構造の一例として、特許文献１に示されるものがある。
特許文献１に示されるものは、シャフトの外周面の積層コアが固定される部位に、軸方向に延びる４つの突条部が周方向に等間隔で配置されている。突条部を含まないシャフトの外径は、積層コアの内径より若干小さく形成されており、突条部を含むシャフトの外径は積層コアの内径より若干大きく形成され、突条部は、２つの分割溝により分割されている。

また、他の従来例として、特許文献２に示されるものがある。この特許文献２に示されるものは、図３に示すように、回転軸２の回転子鉄心３との嵌合面に、軸方向にほぼ均等に突条部２ａを設け、突条部２ａの周方向の位置をそれぞれ異ならせるように構成している。この構成によって、回転軸２に回転子鉄心３を圧入したときに、圧入の反対側における回転子鉄心３の新しい部分に突条部がくい込み、くい込み溝の磨耗がないので回転子鉄心とのかみ合いが強固で確実な結合が得られ、しかも突条部の形成箇所が軸方向にほぼ均等に分布されているので、回転軸２と回転子鉄心３を強い嵌合力でバランスよく得ることができる。

特開２００４−３４３９７０号公報実開昭５７−４７８４０号公報

上記のような従来の構造では、積層コアに最初に圧入された突条部は積層コア全軸長に圧入されることで、突条部はつぶされていく。そのため圧入長が長い場合、積層コアとの結合力は大幅に低下するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、特別な設備や加工及び部品点数の増加を招くことなく、シャフトの軸振れを抑制し、積層コアとシャフトとの十分な嵌合力を有する回転電機の回転子を提供することを目的とする。

この発明に係わる回転電機の回転子は、積層コアの中央部に設けられた貫通孔に、シャフトが圧入されて構成される回転電機の回転子において、前記シャフトの外周面に、前記貫通孔の内壁と嵌合する軸方向に延びる複数の突条部が形成されると共に、前記積層コアは、軸方向に所定の間隔の２つの積厚コア部に区分され、区分された各積厚コア部毎の前記貫通孔の周方向内壁に、前記突条部の一部と嵌合しない軸方向に延びる逃げ溝が形成され、前記各積厚コア部毎に形成される前記逃げ溝の位置が、互いに他の積厚コア部の逃げ溝とは周方向において異なる位置に形成されたものである。

この発明の回転電機の回転子によれば、特別な設備や加工及び部品点数の増加を招くことなく、シャフトの軸振れを抑制し、積層コアとシャフトとの十分な嵌合力を有する回転電機の回転子を得ることができるものである。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

この発明の実施の形態1の回転電機の回転子の構成を示す側断面図である。図１のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿う断面図である。従来の回転電機の回転子の一例を示す側断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図面を参照して詳述する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
図１は実施の形態1の回転電機の回転子の概略構成を示す側断面図、図２は図１のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図１、図２において、回転子は積層コア３へシャフト２を圧入して突条部２ａにより嵌合されている。積層コア３には図示しない磁石が配置されている。

積層コア３には、内周面に、シャフト２の外周面に形成された突条部２ａの逃げ溝３ａが形成されており、シャフト２を積層コア３の貫通孔に圧入した場合に、積層コア３の内周面がシャフト２の外周面全域とは嵌合されない構造となっている。
即ち、積層コア３は、軸方向に所定間隔（即ち所定長さ）の積厚コア部３ｂ、３ｃに区分されており、各積厚コア部３ｂ、３ｃ毎に、それぞれの周方向内壁に、突条部２ａとは嵌合しない逃げ溝３ａが形成されている。
そして、図２から明らかなように、積厚コア部３ｂに形成される逃げ溝３ａと、積厚コア部３ｃに形成される逃げ溝３ａとは、周方向において互いに異なる位置となるように構成されている。

突条部２ａを含むシャフト２の外径は、積層コア３の内径より若干大きくなるように形成されている。突条部２ａを含まないシャフト２の外径は積層コア３の内径より同等もしくは若干小さくなるよう設定されているが、シャフト突条部２ａの高さより小さければ、積層コア３の内径より若干大きくても機能上問題はない。

シャフト２と積層コア３との嵌合構造は次のように形成される。
図１において、シャフト２は図中のＸ方向から積層コア３に圧入される。
シャフト２が積層コア３の貫通孔に圧入されていくと、突条部２ａを含むシャフト外径は積層コア３の内径よりも大きく形成されているため、突条部２ａは積層コア３との嵌合により潰される。積層コア３の内周に突条部２ａがすべて嵌合していると、圧入長が長い場合は突条部２ａが潰され後半の積層コア３との嵌合が弱くなる。

この発明の実施の形態１においては、積層コア３を軸方向に区分して形成された積厚コア部３ｂ、３ｃ毎に突条部の逃げ溝３ａが形成されているため、圧入により全ての突条部２ａが潰されることはない。
図１において、積厚コア部３ｂの圧入が完了すると、積厚コア部３ｃにシャフトが圧入される。積厚コア部３ｃに圧入されるシャフトの突条部２ａは、積厚コア部３ｂで逃げ溝３ａに位置していた突条部２ａで嵌合されるため、嵌合力を低下させることなく、積厚コア部３ｃとシャフトを嵌合することができる。

なお、積厚コア部３ｂ、３ｃのブロック毎の積厚（即ち軸方向長さあるいは間隔）は一定でなくても、本発明を適応することができる。即ち、積厚コア部３ｂ、３ｃの積厚を変更することで、嵌合力の調整も可能となる。
また、積厚コア部３ｂ、３ｃ毎に突条部の逃げ溝３ａの数を調整することで、積厚コア部毎に嵌合力の設定ができる。

以上のように、この発明の実施の形態１の回転電機の回転子によれば、以下のような優れた特徴、作用効果を奏するものである。

積層コア３に設けられた突条部の逃げ溝３ａにより、全ての突条部２ａが圧入部に嵌合しない構造となっている。所定の間隔、即ち、一定長さの積厚コア部毎、もしくは一定でない積厚コア部毎に、突条部の逃げ溝３ａが形成されているため、最初の積厚コア部３ｂの圧入部が終わると次の積厚コア部３ｃで、前の突条部とは異なる突条部が積厚コア３ｃとシャフトとの嵌合力を確保する。従って、どの積厚コア部でも常に十分なシャフトとの嵌合力を確保することが可能となる。

また、各積厚コア部３ｂ、３ｃは常に一定の嵌合力が確保されていることから、突条部つぶれと、圧入により生じた金属の塊による残留応力の影響を軽減できることから、圧入によるシャフト曲がり等を軽減できる。

シャフト２の外周面に複数形成されている突条部２ａが、等間隔、もしくは不等間隔、どちらの構造であっても対応することができる。積厚コア部に設けられた突条部の逃げ溝３ａの位置と突条部２ａの位置を合わせることで、積厚コア部とシャフトとの嵌合力の調整および嵌合力の確保ができる。

一定間隔（即ち、一定長さ）の積厚コア部３ｂ、３ｃに積層コア３を区分し、各積厚コア部３ｂ、３ｃ毎にシャフト突条部２ａの逃げ溝３ａを形成し、積厚コア部とシャフトとの必要嵌合力に応じて逃げ溝数を設定することで、各積厚コア部毎に嵌合力を設定することが可能となる。

また、一定間隔ではない積厚コア部に積層コア３を区分し、各積厚コア部毎にシャフト突条部の逃げ溝３ａを形成するようにして、積厚コア部の積厚を調整することで、各積厚コア部とシャフトとの嵌合力の調整が可能となる。

また、積層コア３側に形成されたシャフトの突条部２ａの逃げ溝３ａは積層コア３の軽量化効果も有している。逃げ溝３ａを大きくすることで、積層コアの軽量化を図ることが可能である。

さらに、一般に電動機の回転子に使用される回転子の積層コアは、珪素鋼板や電機軟鋼板等の金属板をプレスで打ち抜いて積み重ね、かしめることにより形成されるが、積層コアに形成されている逃げ溝３ａがコアを積層する際の位置決め機能としても使用することができる効果がある。

この発明は、電装用モータ等における電動機の、回転子の積層コアとシャフトとの嵌合構造に用いて好適なものである。

２：シャフト、２ａ：突条部、３：積層コア、３ａ：逃げ溝
３ｂ、３ｃ：積厚コア部。

Claims

積層コアの中央部に設けられた貫通孔に、シャフトが圧入されて構成される回転電機の回転子において、
前記シャフトの外周面に、前記貫通孔の内壁と嵌合する軸方向に延びる複数の突条部が形成されると共に、
前記積層コアは、軸方向に所定の間隔の２つの積厚コア部に区分され、区分された各積厚コア部毎の前記貫通孔の周方向内壁に、前記突条部の一部と嵌合しない軸方向に延びる逃げ溝が形成され、前記各積厚コア部毎に形成される前記逃げ溝の位置が、互いに他の積厚コア部の逃げ溝とは周方向において異なる位置に形成されたことを特徴とする回転電機の回転子。
前記所定の間隔は一定の間隔であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
前記所定の間隔は不等間隔であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。