(57)【要約】【課題】回転子のダブテール部の亀裂の発生を抑制する。【解決手段】回転子１は、シャフト１０、磁極３０およびキー５０を有する。シャフト１０には、回転軸方向に延び外面から半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっているダブテール取付溝１１が形成されている。磁極３０は、磁極コア３１、コイル３３およびダブテール部３２を有する。ダブテール部３２は、磁極コア３１から半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっていて、ダブテール取付溝１１に係合している。キー５０は、板状に形成されていて、ダブテール取付溝１１の側面１３とダブテール部３２の側面３４との間の空隙に挿入され、磁極３０をシャフト１０に固定している。ダブテール部３２の側面３４には、キー５０の端縁４２がダブテール部３２に接触しないように、逃げ溝４０が形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に延び外面から半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっているダブテール取付溝が形成され回転軸方向に延びたシャフトと、
前記シャフトの半径方向の外側に回転軸方向に沿って配置された磁極コアと、前記磁極コアに巻回されたコイルと、前記ダブテール取付溝内に挿入され回転軸方向に延び前記磁極コアから半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっていて前記ダブテール取付溝に係合しているダブテール部とを有する磁極と、
前記ダブテール部が前記ダブテール取付溝内に挿入された時に生じた前記ダブテール取付溝の側面と前記ダブテール部の側面との間の空隙に回転軸方向に挿入されたことにより前記磁極を前記シャフトに固定している板状のキーと
を具備した回転子において、
前記キーの前記ダブテール部との接触面の回転軸方向に沿った半径方向の外方の端縁が前記ダブテール部に接触しないように前記ダブテール部に前記回転軸方向に沿った逃げ溝が形成されていること
を特徴とした回転子。
【請求項２】
前記キーと接触している前記ダブテール部の側面と前記逃げ溝の内面との境界辺が前記キーに接触していることを特徴とした請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記ダブテール部の側面と接触している前記キーの接触面はコーティング処理されていることを特徴とした請求項１または２に記載の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突極形回転子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、突極形回転子は、シャフトに複数の磁極を取り付けることにより構成されている。特許文献１には、シャフトに複数の磁極のうちの一部をボルトおよびコマにより取り付けてなる突極形回転子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−９５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６に示した突極形回転子１００は、磁極１３０のシャフト１１０への取り付けを容易にかつ強固にするために、ダブテール構造を採用している。磁極１３０にはダブテール部１３２が形成され、シャフト１１０にはダブテール取付溝１１０が形成されている。ダブテール取付溝１１０にダブテール部１３２を挿入した後、ダブテール部１３２の側部１３４とダブテール取付溝１１０の内側面１１３との空隙に板状のキー１５０を挿入して、磁極１３０をシャフト１１０に取り付ける。
【０００５】
ここで、キー１５０のダブテール部１３２側の側面１５１の端縁１５２が、ダブテール部１３２の側面１３４に接触しているため、回転子１００の回転時における磁極１３０の遠心力などにより、ダブテール部１３２の側面１３４における端縁１５２との接触部分にフレッティング疲労による亀裂１０１が生じやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回転子のダブテール部の亀裂の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る回転子は、回転軸方向に延び外面から半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっているダブテール取付溝が形成され回転軸方向に延びたシャフトと、前記シャフトの半径方向の外側に回転軸方向に沿って配置された磁極コアと、前記磁極コアに巻回されたコイルと、前記ダブテール取付溝内に挿入され回転軸方向に延び前記磁極コアから半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっていて前記ダブテール取付溝に係合しているダブテール部とを有する磁極と、前記ダブテール部が前記ダブテール取付溝内に挿入された時に生じた前記ダブテール取付溝の側面と前記ダブテール部の側面との間の空隙に回転軸方向に挿入されたことにより前記磁極を前記シャフトに固定している板状のキーとを具備し、前記キーの前記ダブテール部との接触面の回転軸方向に沿った半径方向の外方の端縁が前記ダブテール部に接触しないように前記ダブテール部に前記回転軸方向に沿った逃げ溝が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転子のダブテール部の亀裂の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る回転子の横断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転子のシャフトの一部および磁極の横断面図である。
【図３】図１のダブテール部およびその周辺の拡大図である。
【図４】図３のキーおよびキー周辺の拡大図である。
【図５】図１においてキーのみを示した斜視図である。
【図６】回転子のダブテール部およびその周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る回転子の構造について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回転子の横断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る回転子のシャフトの一部および磁極の横断面図である。図３は、図１のダブテール部およびその周辺の拡大図である。図４は、図３のキーおよびキー周辺の拡大図である。図５は、図１においてキーのみを示した斜視図である。
【００１１】
回転子１は、例えば、発電機などの回転電機に用いられる６極形突極形回転子であって、シャフト１０、６つの磁極３０、および、キー５０を有する。なお、本実施形態では、６極形突極形回転子を例に挙げているが、これに限定されるものではなく、４、８または１０極形突極形回転子などでも良い。
【００１２】
シャフト１０は、回転軸方向に延びた略六角柱形状であり、回転子１の回転軸（図１ないし図４において紙面に対して垂直方向）と同軸的に配置されている。シャフト１０の外周面１２には、回転軸方向に延びた６つのダブテール取付溝１１が形成され、６つのダブテール取付溝１１は、互いに周方向に等間隔に形成されている。ダブテール取付溝１１は、シャフト１０の外周面１２から半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっている。ダブテール取付溝１１の回転軸方向の断面は、略台形形状となっていて、ダブテール取付溝１１内には、平面状の２つの内側面１３，１４（前記略台形形状の側辺に該当する面）および内底面１５（前記略台形形状の底辺に該当する面）が形成されている。ダブテール取付溝１１の内底面１５の幅方向の両端には、回転軸方向に延びた溝１６，１７が形成されている。なお、溝１６，１７は、必ずしも形成されることを要しない。
【００１３】
６つの磁極３０は、シャフト１０に取り付けられ、取り付け状態においては、それぞれ回転軸方向の延び、回転軸の周りに互いに等間隔に配置されている。各磁極３０は、磁極コア３１、ダブテール部３２、および、コイル３３を有する。
【００１４】
６つの磁極コア３１は、取り付け状態においては、シャフト１０の半径方向の外側に回転軸方向に沿って配置されている。各磁極コア３１は、シャフト１０の外周面１２上に互いに等間隔に配置されている。各磁極コア３１には、コイル３３が取り付けられている。
【００１５】
ダブテール部３２は、取り付け状態においては、ダブテール取付溝１１内に回転軸方向に沿って配置されている。ダブテール部３２は、磁極コア３１と一体に形成されていて、磁極コア３１から半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっている。ダブテール部３２の回転軸方向の断面は、台形形状となっていて、ダブテール部３２には、平面状の２つの側面３４，３５（前記台形形状の側辺に該当する面）および底面３６（前記台形形状の底辺に該当する面）が形成されている。ダブテール部３２の幅は、ダブテール取付溝１１の幅より小さく設計されている。
【００１６】
６つの磁極３０は、ダブテール部３２がダブテール取付溝１１に係合することにより、シャフト１０に取り付けられる。ダブテール部３２は、回転軸方向の端部からダブテール取付溝１１内に回転軸に沿って挿入されることにより、ダブテール取付溝１１に係合する。なお、この挿入時には、ダブテール部３２の幅がダブテール取付溝１１の幅より小さく設計されているため、ダブテール部３２の側面３４，３５とダブテール取付溝１１の内側面１３，１４との間に空隙が生じている。
【００１７】
キー５０は、板状に形成され、その板厚は、図５に示すように徐々に薄くなっている。ダブテール部３２をダブテール取付溝１１に挿入した後、ダブテール部３２の側面３４とダブテール取付溝１１の内側面１３との間には、空隙が生じる。この空隙に２枚のキー５０をそれぞれ回転軸方向の両端部から挿入することにより、磁極３０をシャフト１０に固定する。図５は、ダブテール部３２の側面３４とダブテール取付溝１１の内側面１３との間に生じた空隙に２枚のキー５０を挿入した状態において、２枚のキーのみを示した斜視図である。すなわち、キー５０は、楔としての機能を果たし、ダブテール部３２の側面３４，３５とダブテール取付溝１１の内側面１３，１４との間に生じた空隙を埋め、磁極３０をシャフト１０に固定している。
【００１８】
なお、本実施形態では、キー５０を２枚用いて各磁極３０を固定しているが、キー５０を１枚のみで磁極を固定しても良い。また、キー５０を形成している板には、耐摩耗性を向上させるために、コーティング処理を施すと良い。
【００１９】
さらに、本発明の実施形態に係る回転子のダブテール部の構造の詳細について、図２ないし図４を用いて説明する。
【００２０】
ダブテール部３２の一方の側面（キー５０と接触している方の側面）３４には、回転軸方向に沿った逃げ溝４０が形成されている。逃げ溝４０は、その側面３４の磁極コア３１側に形成されていて、取り付け状態においては、ダブテール部３２の側面３４と接触しているキー５０の側面（キー５０のダブテール部３２との接触面）５１の半径方向の外方の端縁５２は、ダブテール部３２に接触しないようになっている。
【００２１】
一方、ダブテール部３２のキー５０と接触している平面（ダブテール部３２のキー５０との接触面）３７と逃げ溝４０の内面４１との境界辺４２は、キー５０のダブテール部３２との接触面５１に接触している。
【００２２】
本発明の実施形態に係る回転子の効果について説明する。
【００２３】
逃げ溝４０の形成により、キー５０のダブテール部３２との接触面５１の半径方向の外方の端縁５２がダブテール部３２に接触しないようになっている。そのため、回転子１の回転時におけるフレッティング疲労による亀裂の起点がダブテール部３２の側面３４に生じない。よって、フレッティング疲労による亀裂がダブテール部３２に生じることを抑制できる。
【００２４】
また、逃げ溝４０の形成により、ダブテール部３２のキー５０との接触面３７と逃げ溝４０の内面４１との境界辺４２がキー５０に接触するようになっている。そのため、フレッティング疲労による亀裂の起点が、ダブテール部３２の側面３４に比べて、キー５０のダブテール部３２との接触面５１で生じやすくなる。よって、フレッティング疲労による亀裂の起点をダブテール部３２から交換作業が容易で安価なキー５０に移すことができる。
【００２５】
さらに、フレッティング疲労による亀裂が生じやすいキー５０のダブテール部３２との接触面５１にコーティング加工が施されているため、キー５０の亀裂の発生をも低減できる。
【符号の説明】
【００２６】
１…回転子、１０…シャフト、１１…ダブテール取付溝、１２…シャフトの外周面、１３，１４…ダブテール取付溝の内側面、１５…ダブテール取付溝の内底面、１６，１７…ダブテール取付溝の内底面の溝、３０…磁極、３１…磁極コア、３２…ダブテール部、３３…コイル、３４，３５…ダブテール部の側面、３６…ダブテール部の底面、３７…ダブテール部のキーとの接触面、４０…逃げ溝、４１…逃げ溝の内面、４２…ダブテール部のキーとの接触面と逃げ溝の内面との境界辺、５０…キー、５１…キーのダブテール部との接触面、５２…キーのダブテール部との接触面の半径方向の外方の端縁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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