(57)【要約】【課題】カシメ加工によってエンドプレートを固定した回転電機において、回転保持力の不足を補い、エンドプレートの回転ズレを防止する。【解決手段】ロータコア１２１及びエンドプレート１３１を、ロータシャフト１１１（外筒部１１３）に設けられた複数のカシメ部１１３ｌ，１１３ｌ・・・によってロータシャフト１１１に固定する。エンドプレート１３１には、ロータシャフトのカシメ部１１３ｌに対して周方向に係合する肉盛部１３１ｂを設ける。【選択図】図４
2010104208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
ロータと、
を含んで構成され、
前記ロータは、ロータコアと、その軸方向の少なくとも一側に配置されたエンドプレートと、前記ロータコア及びエンドプレートを貫通させて設けられたロータシャフトと、
を備え、
前記ロータシャフトは、その周方向に間隔を空けた複数の位置に、このロータシャフトを変形させるカシメ加工によって形成されたカシメ部を有し、
前記エンドプレートは、前記カシメ部によって前記ロータシャフトに固定されるとともに、前記カシメ部に対して前記周方向に係合する肉盛部を有する回転電機。
【請求項２】
前記肉盛部は、前記周方向に隣り合うカシメ部の間に嵌合する請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記カシメ部は、前記ロータシャフトにおいて、前記周方向に等しい間隔を空けて設けられた請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記ロータシャフトは、前記エンドプレートの内周部に接する環状部を有し、
前記カシメ部は、前記環状部に設けられた請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機。
【請求項５】
前記ロータシャフトは、前記ロータの回転中心軸上に配置された軸部と、この軸部に対して空隙を介して同心に連結された円筒状のコア保持部と、このコア保持部から軸方向に延設された環状部と、を有し、
前記ロータコアは、前記コア保持部の外周に嵌め込まれ、
前記エンドプレートは、前記ロータコアの前記一側に配置されて前記環状部に外嵌し、前記カシメ加工によって前記環状部に形成されたカシメ部によって前記コア保持部に固定された請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機。
【請求項６】
前記ロータコアは、複数の電磁鋼板を積層して構成された請求項１〜５のいずれかに記載の回転電機。
【請求項７】
前記エンドプレートは、前記ロータコアの前記一側の端面に接して配置された請求項１〜６のいずれかに記載の回転電機。
【請求項８】
前記肉盛部は、前記カシメ部のうち一対のカシメ部の間に形成されて、前記一対のカシメ部に対して前記周方向の双方向に係合する請求項１〜７のいずれかに記載の回転電機。
【請求項９】
前記肉盛部は、少なくとも１つの前記カシメ部を前記ロータシャフトの周方向両側から挟む位置に形成されて、このカシメ部に対して前記周方向の双方向に係合する請求項１〜７のいずれかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、詳細には、エンドプレートとロータシャフトとの接合部に施すカシメ加工によってロータコア及びエンドプレートをロータシャフトに固定した回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電磁鋼板を積層させて構成したロータコアを備えるモータ及びモータジェネレータは、ハイブリッド車等に搭載される回転電機として既によく知られている。これらの回転電機では、ロータにおけるロータコアの取り付けにエンドプレートが採用されるのが一般的である。エンドプレートは、ロータコアに対してその軸方向の一側又は両側に配置される。特許文献１には、ロータコアの取り付けにエンドプレートを採用した技術として、ロータコアの一側に配置されたエンドプレートとロータシャフトとの接合部にカシメ加工を施し、このカシメ加工によってエンドプレートをロータコアに対して締め付けることにより、ロータコアをロータシャフト上の固定位置に保持するものが開示されている。具体的には、二重円筒状のロータシャフトにおいて、エンドプレートが外嵌するロータシャフトの外筒部に鍔を設け、この鍔をマンドレルによって周方向全体に亘って外側に押し広げてエンドプレートの内周部に圧着させている。
【特許文献１】特開２００５−１６８０７４号公報（段落番号００３５〜００４２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前掲特許文献１に記載の技術には、次のような問題がある。この文献記載の技術では、エンドプレートをロータシャフト上でその回転方向に保持する力（以下「エンドプレートの回転保持力」又は単に「回転保持力」という。）がロータシャフトの鍔を変形させるカシメ加工によって形成されることから、これを全ての運転条件について充分には確保し難い、ということである。例えば、回転電機としてのモータの回転速度を０回転から急速に上昇させる場合を想定すると、ロータシャフト上に保持されたロータコア及びエンドプレートには、回転速度の上昇率に応じて相当な大きさの慣性力が作用することになる。ここで、カシメ加工による固定では、この慣性力に対してエンドプレートの回転保持力に不足が生じ、エンドプレートに回転方向のズレが生じるおそれがある。エンドプレートにこの回転ズレが生じると、摩耗の進行によってロータコア等のロータ部品をロータシャフト上で確実に保持することが困難となる。
【０００４】
本発明は、以上の問題を考慮し、ロータコアの取り付けにエンドプレートを採用した回転電機において、カシメ加工による回転保持力の不足を補い、エンドプレートの回転ズレを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る回転電機は、ステータと、ロータとを備え、ロータに、ロータコアと、その軸方向の少なくとも一側に配置されたエンドプレートと、ロータコア及びエンドプレートを貫通させて設けられたロータシャフトとを有する回転電機である。本発明では、ロータシャフトのうち、その周方向に間隔を空けた複数の位置に、このロータシャフトを変形させるカシメ加工によってカシメ部を形成する。エンドプレートは、このカシメ部によってロータシャフトに固定し、更にこのエンドプレートに、カシメ部に対して周方向に係合する肉盛部を設ける。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、エンドプレートに、ロータシャフトのカシメ部と周方向に係合する肉盛部を設け、この肉盛部によってエンドプレートの回転保持力を増大させることができるので、エンドプレートの回転ズレを防止することが可能となる。また、エンドプレートによるロータコアの軸方向の拘束と、エンドプレートの周方向の拘束とを、カシメ加工によって同時に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータジェネレータ１の構成を、モータジェネレータ１の回転中心軸を含む断面によって示している。
【０００９】
モータジェネレータ１は、三相交流型の回転電機であり、電動機として機能させるばかりでなく、後述するロータシャフト１１１を駆動することによって発電機として機能させることもできる。モータジェネレータ１を図示しない内燃機関と組み合わせてハイブリッド車の駆動源を構成することが可能であり、モータジェネレータ１によって燃料電池車等の電気自動車の駆動源を構成することも可能である。
【００１０】
モータジェネレータ１は、ロータ１０１とステータ２０１とを備えており、ロータ１０１及びステータ２０１は、ハウジング３０１（図１では、二点鎖線によってその概略のみを示す。）に収容されている。ロータ１０１は、ステータ２０１に対してその径方向内方に回転自在に配設されており、永久磁石１２５が埋設されている。ロータ１０１は、所定の減速比に設定されたギアを介して車両の駆動輪に接続される。これに対し、ステータ２０１は、ハウジング３０１に固定されており、コイル（図示せず。）が形成されている。
【００１１】
ロータ１０１は、モータジェネレータ１の出力軸となるロータシャフト１１１を備えている。ロータシャフト１１１は、同心に位置する内筒部１１２及び外筒部１１３が連結された二重円筒状のロータシャフトであり、外筒部１１３にロータコア１２１が取り付けられている。ロータコア１２１は、珪素鋼板等の複数の電磁鋼板を積層させて構成したものであり、ロータシャフト１１１に対し、電磁鋼板がロータシャフト１１１の軸方向（以下単に「軸方向」というときは、ロータシャフト１１１の軸方向をいう。）に積層される状態で、外筒部１１３に外接させて取り付けられている。ロータコア１２１の外周部には、複数の磁石収容孔が周方向に並べて形成されており、各磁石収容孔に永久磁石１２５が埋設されている。エンドプレート１３１は、軸方向に関するロータコア１２１の一側において、ロータコア１２１の端面に接触させて配置されている。本実施形態では、ロータシャフト１１１において、その外筒部１１３を径方向外側（ロータシャフト１１１の軸方向に対する「径方向」をいい、以下同様とする。）にフランジ状に拡張させた張出部１１３ａを設け、エンドプレート１３１とこの張出部１１３ａとによってロータコア１２１を挟み込むようにしている。他の実施形態として、ロータコア１２１の両側にエンドプレート１３１，１３１を配置し、一対のエンドプレート１３１，１３１によってロータコア１２１を挟み込むようにしてもよい。
【００１２】
図２は、本実施形態に係るモータジェネレータ１のうち、図１に点線によって示す部分Ａを拡大して示している。
【００１３】
本実施形態では、エンドプレート１３１をロータコア１２１の軸方向の一側に配置し、このエンドプレート１３１をロータコア１２１に対して軸方向に締め付けることにより、ロータコア１２１をロータシャフト１１１上の固定位置に保持している。具体的には、ロータシャフトの外筒部１１３において、その周方向全体に亘って軸方向に突出させた円環状の鍔状部１１３ｂを設け、この鍔状部１１３ｂにエンドプレート１３１を外嵌させるとともに、鍔状部１１３ｂをカシメ加工によって径方向外側に押し広げて変形させ、エンドプレート１３１の内周部１３１ｚに圧着させている。ここで、鍔状部１１３ｂが圧着されるエンドプレート１３１側の接合面（後述する接合面１３１ａ）を軸方向に対して傾斜させていることから、エンドプレート１３１が鍔状部１１３ｂによってロータコア１２１に押し付けられ、ロータコア１２１がその固定位置に保持される。
【００１４】
本実施形態では、鍔状部１１３ｂに対して周方向に間隔を空けた複数の位置でカシメ加工を施し、これらの各位置で鍔状部１１３ｂを変形させ、エンドプレートの内周部１３１ｚに圧着させている。鍔状部１１３ｂにカシメ加工を施す位置及びその数について特に制限はなく、適宜選択してよいが、ここでは、周方向に等しい間隔を空けた１２箇所でカシメ加工を施し、計１２点で圧着させている。このようにカシメ加工によって圧着されたロータシャフト１１１の部分が本実施形態に係る「カシメ部」に相当し、計１２点でカシメ加工によって圧着させていることから、計１２のカシメ部１１３ｌが設けられている。図２では、鍔状部１１３ｂのカシメ加工に使用する器具（カシメパンチ具）Ｐの概略を、二点鎖線によって示している。
【００１５】
図３は、本実施形態に係るロータ１０１の構成を、図１に矢印ａで示す方向からみた平面視によって示している。説明の便宜上、図３は、ロータ１０１を、鍔状部１１３ｂにカシメ加工を施す前の、締結前の状態で示している。
【００１６】
既述の通り、エンドプレート１３１の内周部には、ロータシャフトの鍔状部１１３ｂ（カシメ部１１３ｌ）が圧着される接合面１３１ａが形成されている。円環状の鍔状部１１３ｂに対し、カシメパンチ具Ｐによって周方向の１２箇所でカシメ加工を施し、鍔状部１１３ｂを変形させて、接合面１３１ａに圧着させる。この接合面１３１ａが軸方向に対して傾斜していることにより、エンドプレート１３１が軸方向に締め付けられ、ロータコア１２１がその固定位置に保持されることになる。
【００１７】
図４は、エンドプレート１３１のうち接合面１３１ａ付近の構成を拡大して示している。図４（ａ）は、図３と同様の方向からみた平面視によって示しており、図４（ｂ）は、同図（ａ）にｘ−ｘ線で示す断面によって示している。
【００１８】
本実施形態では、エンドプレートの内周部１３１ｚにおいて、鍔状部１１３ｂにカシメ加工を施す位置（カシメ部１１３ｌの位置）に対応させた断続的な接合面１３１ａを形成している。図４（ｂ）に示すように、この接合面１３１ａは、軸方向に対して傾斜して形成されているため、カシメ部１１３ｌから受ける圧着力に基づいてエンドプレート１３１をロータコア１２１に押し付ける作用を奏する。
【００１９】
ここで、本実施形態では、エンドプレート１３１の内周の周方向に隣り合う一対の接合面１３１ａ，１３１ａの間に、接合面１３１ａよりも軸方向に突出する肉盛部１３１ｂを形成している。この肉盛部１３１ｂは、締結前の状態でエンドプレート１３１に備わるものであり、本実施形態では、その軸方向端面をエンドプレート１３１の端面と同一面内に形成する一方、その径方向内面をエンドプレート１３１の内周面と同一面内に形成している。このような肉盛部１３１ｂを有するエンドプレートの内周部１３１ｚに対してロータシャフトの鍔状部１１３ｂをカシメ加工によって圧着させることにより、カシメ加工後において、カシメ部１１３ｌと肉盛部１３１ｂとが周方向に係合することとなる。本実施形態では、隣り合う肉盛部１３１ｂ，１３１ｂの間のそれぞれにカシメ部１１３ｌを嵌合させることで、カシメ部１１３ｌと肉盛部１３１ｂとをモータジェネレータ１の回転順方向及び逆方向の双方向で係合させている。
【００２０】
本実施形態に係るモータジェネレータ１において、ロータシャフトの鍔状部１１３ｂがエンドプレート１３１の内周部に接する「環状部」に相当し、鍔状部１１３ｂのうちカシメ加工によって変形させ、エンドプレート１３１の内周部（接合面１３１ａ）に圧着させた部分がロータシャフト１１１の「カシメ部」に相当する。ロータシャフト１１１のうち、内筒部１１２がロータシャフトの「軸部」に相当し、外筒部１１３が「コア保持部」に相当する。
【００２１】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
【００２２】
本実施形態では、エンドプレート１３１に予め肉盛部１３１ｂを設け、鍔状部１１３ｂを周方向の複数の位置でカシメ加工によって変形させて、ロータシャフトのカシメ部１１３ｌとエンドプレートの肉盛部１３１ｂとを嵌合させた。これにより、エンドプレート１３１の回転保持力を増大させ、エンドプレート１３１の回転ズレを防止することができ、延いてはロータコア１２１等のロータ部品をロータシャフト１１１上で確実に保持することが可能となる。この鍔状部１１３ｂに施すカシメ加工により、エンドプレート１３１をロータシャフト１１１に固定するとともに、カシメ部１１３ｌと肉盛部１３１ｂとを嵌合させることができるので、エンドプレート１３１によるロータコア１２１の軸方向の拘束と、エンドプレート１３１の周方向の拘束とを、カシメ加工によって同時に達成することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、内筒部１１２及び外筒部１１３を連結して二重円筒状のロータシャフト１１１を構成し、外筒部１１３にロータコア１２１を外嵌させて固定したので、カシメ加工によるエンドプレート１３１の固定を回転中心軸から外方に離間させた位置で行うことができ、回転保持力の確保が容易となる。更に、内筒部１１２と外筒部１１３との間に空隙が形成されるので、この空隙を利用してカシメパンチ具Ｐを押し込むことができ、カシメ加工の自由度が増大する。
【００２４】
なお、本実施形態では、ロータシャフト１１１とエンドプレート１３１との接合部において、カシメ部１１３ｌと肉盛部１３１ｂとを周方向全体に亘って交互に形成し、これにより、カシメ部１１３ｌが係合する肉盛部１３１ｂ側の当たり面積を拡大させて、比較的大きな回転保持力を確保することを可能としている。しかしながら、本発明は、このような形態に限らず、肉盛部１３１ｂに対し、カシメ部１１３ｌを当たり面積の確保に必要な任意の箇所で係合させるようにすることが可能である。例えば、周方向に等しい間隔を空けて形成されるカシメ部１１３ｌに対してその倍の間隔で肉盛部１３１ｂを設けたり、あるいは第１のカシメ部１３１ｌに対して回転順方向に係合する肉盛部１３１ｂと、これとは異なる第２のカシメ部１３１ｌに対して回転逆方向に係合する肉盛部１３１ｂとを個別に設けたりすることが可能である。回転順方向及び逆方向の双方で係合させることにより、前進時及び後退時についてだけでなく、急加速時及び急減速時のいずれについても回転保持力の不足を補うことができる。他方、エンドプレート１３１において、周方向に等しい間隔を空けて肉盛部１３１ｂを形成した場合に、鍔状部１３１ｂに対し、その倍の間隔でカシメ加工を施すこととしてもよい。
【００２５】
また、鍔状部１１３ｂは、周方向に切れ目のない完全な環状であるばかりでなく、切れ目（スリット）が設けられてもよい。
【００２６】
以上では、回転電機としてモータジェネレータを採用した場合について説明したが、本発明は、モータジェネレータ以外の回転電機として、力行のみを目的として搭載される電動機又は発電のみを目的として搭載される発電機に適用することも可能である。これらの回転電機において、エンドプレートの内周部に予め肉盛部を設けておくことで、エンドプレートの回転保持力を増大させ、エンドプレートの回転ズレを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機としてのモータジェネレータの構成を示す断面図
【図２】同上実施形態に係るモータジェネレータの部分断面図
【図３】同上実施形態に係るロータの正面図
【図４】同上ロータに備わるエンドプレートの部分拡大図
【符号の説明】
【００２８】
１…モータジェネレータ、１０１…ロータ、１１１…ロータシャフト、１１２…「軸部」に相当する内筒部、１１３…「コア保持部」に相当する外筒部、１１３ａ…張出部、１１３ｂ…ロータシャフトの「環状部」に相当する鍔状部、１１３ｌ…カシメ部、１２１…ロータコア、１２５…永久磁石、１３１…エンドプレート、１３１ａ…接合面、１３１ｂ…肉盛部、１３１ｚ…エンドプレートの内周部、２０１…ステータ、３０１…ハウジング、Ｐ…カシメパンチ具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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