(57)【要約】【課題】回転電機のロータシャフトとエンドプレートを小さな加工力で強固に固定する。【解決手段】エンドプレートの中心開口２２ｋに臨む位置に凹部２２ａを形成する。凹部に向かい合う位置において、ロータシャフトに凸部４０ａを形成する。凸部の根元側では凸部の幅が凹部の幅より狭く、凸部の先端側では凸部の幅が凹部の幅より広い関係にしておく。凸部の先端を外側に変形させると、凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より根元側では凸部が凹部に嵌まり込み、凸部の幅が凹部の幅に等しい位置Ａ，Ｂでは凸部と凹部の側面同士が密着し、凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より先端側では凸部が凹部を覆う関係を安定して得ることができる。小さなかしめ力で大きな固定力を安定して得ることができる。【選択図】図７
2014072903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機用のロータであり、
略円筒状のロータコアと、
ロータコアの端面に接しているとともに中心開口を持っているエンドプレートと、
ロータコアとエンドプレートを貫通しているロータシャフトを備えており、
エンドプレートの中心開口に臨む位置に凹部が形成されており、
ロータシャフトの前記凹部に向かい合う位置に凸部が形成されており、
凸部の根元側では凸部の幅が凹部の幅より狭く、凸部の先端側では凸部の幅が凹部の幅より広く、
凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より根元側では凸部が凹部に嵌まり込み、凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より先端側では凸部が凹部を覆っていることを特徴とするロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、回転電機用のロータを開示する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機用のロータは、略円筒状のロータコアと、ロータコアの端面に接しているとともに中心開口を備えているエンドプレートと、ロータコアとエンドプレートを貫通しているロータシャフトを備えている。ロータコアとエンドプレートは、ロータシャフトに固定されている。
【０００３】
特許文献１に、エンドプレートをロータシャフトに固定する技術が記載されている。この技術では、エンドプレートの上面に中心開口から放射状に伸びている凹部を形成しておく。凹部の周方向の両サイドは、凹部に対して肉盛り部となっている。ロータシャフトは内管と外管を備えている二重管であり、外管がエンドプレートの中心開孔を貫通する位置関係におく。その状態で、凹部に対応する位置で、内側から外側に向けて外管を変形させる（かしめる）。すると、凹部に対応する位置では外管の壁が外側に変形し、外側に変形した部分が凹部に嵌まり込む。凹部に嵌まり込んだ部分は、周方向の両サイドに存在している肉盛り部に押し付けられる。エンドプレートはロータシャフトに対して周方向に回転することができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０４２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術によって、エンドプレートをロータシャフトに固定することができる。しかしながら、必要な固定力を得るためには、外管の内側から外側に向けて大きな力を加える必要がある。その結果、エンドプレートが損傷することがある。
本明細書では、より小さな力で必要な固定力を得ることができる固定構造を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示するロータは、回転電機用のロータであり、略円筒状のロータコアと、ロータコアの端面に接しているとともに中心開口を持っているエンドプレートと、ロータコアとエンドプレートを貫通しているロータシャフトを備えている。
エンドプレートの中心開口に臨む位置に凹部が形成されている。ロータシャフトの前記凹部に向かい合う位置に凸部が形成されている。凸部の根元側では凸部の幅が凹部の幅より狭く、凸部の先端側では凸部の幅が凹部の幅より広い関係に設定されている。凸部の根元を中心にして先端を凹部側に変形させると（かしめると）、根元側では凸部の幅が凹部の幅より狭いために凸部が凹部に嵌まり込み、先端側では凸部の幅が凹部の幅より広いために凸部が凹部を覆う。結果として、凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より根元側では凸部が凹部に嵌まり込み、凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より先端側では凸部が凹部を覆っている構造を得ることができる。なお、上記でいう幅は、周方向に測定した幅をいう。
【０００７】
上記によると、凸部の幅が凹部の幅に等しい位置が必ず得られ、そこでは凸部の側面と凹部の側面が接する。凸部を凹部に押し込んで両者の側面が接する位置関係を得る過程で楔効果が得られる。小さな押し込み力で大きな当接力（凸部と凹部の側面同士の間で作用する力）を得ることができる。より小さな力で必要な固定力を得ることができる固定構造となっている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例のロータの断面図。
【図２】トップエンドプレートの平面図。
【図３】凸部をかしめた後の凸部の側面図。
【図４】凸部をかしめた後の平面図。
【図５】凸部をかしめた後に中心開口側から観察した図。
【図６】ロータシャフトとトップエンドプレートの関係を模式的に示す図。
【図７】かしめ処理の過程を模式的に示す図。
【図８】第２実施例の平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
【００１０】
（特徴１）凹部は、エンドプレートの上面を中心開口から放射状に伸びている。
（特徴２）凹部は、エンドプレートの中心開口を画定する壁を軸方向に伸びている。
（特徴３）凸部の幅は一定であり、凸部の根元に向かい合う位置では凹部の幅が凸部の幅より広く、凸部の先端側に向かい合う位置では凹部の幅が凸部の幅より狭い。
（特徴４）凹部の幅は一定であり、凸部の根元では凸部の幅が凹部の幅より狭く、凸部の先端側では凸部の幅が凹部の幅より広い。
（特徴５）複数本の凹部が、周方向に間欠的に形成されている。
（特徴６）凸部の長さ（径方向あるいは軸方向の長さ）が凹部の長さより長く、凸部の先端が凹部の先端を越えて延びている。
【実施例】
【００１１】
図１は完成したロータ５０の断面図を示している。ロータ５０は回転電機用であり、筒状のステータの内部に設置して用いる。
【００１２】
ロータ５０は、ロータコア１０とエンドプレート２０とロータシャフト３０を備えている。ロータコア１０とエンドプレート２０は、後記する凸部４０をかしめることによってロータシャフト３０に固定されている。
【００１３】
ロータコア３０は、電磁鋼板積層体１４とその内部に埋め込まれている永久磁石１２を備えており、略円筒状である。ここでいう略円筒状は、ロータシャフト３０が通過する中心開口と、ステータ内面に所定の間隔を隔てて向かい合うが外周面と、トップエンドプレート２２に接する端面を持っている形状をいう。
【００１４】
ロータシャフト３０は、内管３２と外管３６と円板部３４を備えている。円板部３４は内管３２と外管３６を接続している。外管３２の図１の下端（ボトム側）には、ボトムフランジ３８が形成されており、後記するボトムエンドプレート２４がそれ以上には下方に移動できなくしている。
本明細書では、ロータシャフト３０の軸心に沿った方向を軸方向といい、それに直角な方向を径方向という。
【００１５】
エンドプレート２０は、トップエンドプレート２２とボトムエンドプレート２４を備えている。トップエンドプレート２２は、ロータコア１０の図１の上側（トップ側）の端面に接している。ボトムエンドプレート２４は、ロータコア１０の下側の端面と、ボトムフランジ３８の上面に接している。
【００１６】
外管３６は、ボトムエンドプレート２４とロータコア１０とトップエンドプレート２２を貫通している。ボトムエンドプレート２４とロータコア１０とトップエンドプレート２２のロータシャフト３０に対する径方向の位置が固定される。後記する凸部４０は外管３６から伸びており、凸部４０を変形させてトップエンドプレート２２を下方に向けて押す力を発生させると、ボトムエンドプレート２４とロータコア１０とトップエンドプレート２２は、ボトムフランジ３８とかしめられた凸部４０の間で軸方向に圧縮され、ロータシャフト３０に対する軸方向の位置が固定される。
かしめられた凸部４０が、トップエンドプレート２２のロータシャフト３０に対する周方向の回転角を拘束するものであれば、ボトムエンドプレート２４とロータコア１０とトップエンドプレート２２のロータシャフト３０に対する周方向の位置も固定される。
【００１７】
図６は、理解の便宜のために、外管３６とトップエンドプレート２２の固定構造を模式的に示している。図示の明瞭化のために内管等の図示が省略されている。
トップエンドプレート２２の上面には、中心開口２２ｋから放射状に伸びている１０本の凹部２２ａ〜２２ｊが形成されている。外管３６の上端から、１０個の凸部４０ａ〜４０ｊが延びている。凹部２２ａ〜２２ｊと凸部４０ａ〜４０ｊの各々は、後記の要件を備えている。
（１）凸部４０ａ〜４０ｊの各々は、凹部２２ａ〜２２ｊの各々に対応する位置に形成されている。すなわち、凸部４０ａ〜４０ｊの各々の上端を外側に傾ける（変形させる、あるいはかしめる）と、凸部４０ａ〜４０ｊの各々が、凹部２２ａ〜２２ｊの各々に入り込む位置関係に形成されている。
凸部４０ａ〜４０ｊの各々は、下記の要件を備えている。以下では、凸部４０ａを例にして説明する。
（２）図４に示すように、凸部４０ａの幅（ロータコア１０の周方向の幅）Ｌ２は、長さ方向に一様である。
（３）凹部２２ａの中心開口側の幅（凸部４０ａの根元部が入り込む部分の幅）Ｌ３は、Ｌ２より広い。
（４）凹部２２ａの径方向の外側の幅（凸部４０ａの先端部に対応する部分の幅）Ｌ１は、Ｌ２より狭い。
【００１８】
図７は、凸部４０の上端を外側に傾ける（かしめる）ときに生じる現象を模式的に示している。
凹部２２ａの中心開口側の幅Ｌ３は凸部４０ａの幅Ｌ２より広いために、凸部４０ａの根元部分は凹部２２ａ内に入り込めるのに対し、凹部２２ａの先端側の幅Ｌ１は凸部４０ａの幅Ｌ２より狭いために、凸部４０ａの先端部分は凹部２２ａ内に入り込めない。
図７の（２）は、凸部４０ａの幅が凹部２２ａの幅に等しい位置Ａ，Ｂで、凸部４０ａの側面と凹部２２ａの側面が接した状態を示している。Ａ，Ｂの点より根元側では凸部４０ａが凹部２２ａに嵌まり込み、Ａ，Ｂの点より先端側では凸部４０ａが凹部２２ａ内に挿入されていない。
図７の（３）は、凸部４０ａの上端をさらに外側に変位した状態を示している。この状態では、凸部４０ａが凹部２２ａを覆う。凹部２２ａの先端側の境界２３ａ（図７（１）参照）を凸部４０ａが覆っている。
図３は、図７の（３）の状態における凸部４０ａの断面形状を示し、図４は平面図を示し、図５は中心開口側から見た図を示している。
【００１９】
図７の（１）から（２）の過程で楔効果が得られる。すなわち、凸部４０ａの上端を外側に押し広げる力よりも大きな当接力が、凸部４０ａと凹部２２ａの側面同士の間で作用する結果を得ることができる。小さなかしめ力で、大きな周方向の固定力を得ることができる。
図７の（３）の状態では、凸部４０ａがトップエンドプレート２２をボトム側に押し付ける軸方向の力を得ることができる。ボトムエンドプレート２４とロータコア１０とトップエンドプレート２２はボトムフランジ３８とかしめられた凸部４０の間で軸方向に圧縮され、ロータシャフト３０に対する軸方向の位置が固定される。
【００２０】
（他の実施例）
図８は、第２実施例を示している。第２実施例では下記の関係に設定されている。以下の説明は、全部の凹部と凸部に共通する説明であるので、添え字を省略して説明する。
（１）凹部１２２の幅Ｌ５は、径方向に一様である。
（２）凸部１４０の根元側の幅Ｌ４は、Ｌ５より狭い。
（３）凸部１４０の先端側の幅Ｌ６は、Ｌ５より広い。
この場合も、凸部１４０の先端を外側にかしめることで、
（４）凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より根元側では凸部が凹部に嵌まり込み、
（５）凸部の幅が凹部の幅に等しい位置の近傍では凸部の側面と凹部の側面が接し、
（６）凸部の幅が凹部の幅に等しい位置より先端側では凸部が凹部を覆っている。
という関係を得ることができる。楔効果を利用し、小さなかしめ力で、大きな固定力を得ることができる。
【００２１】
凹部の幅と凸部の幅の関係において、長さ方向の中間部で幅が一致する関係に設定しておくと、エンドプレート２２とロータシャフト３０の製造公差によって、凹部と凸部の位置関係や幅に多少のずれが生じても、長さ方向の中間部で幅が一致して凸部と凹部の側面同士が密着する関係を確実に得ることができる。小さなかしめ力で大きな固定力を安定して得ることができる。
【００２２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術は、ロータシャフトにボトムエンドプレートを固定するために利用してもよいし、ロータシャフトにトップエンドプレートとボトムエンドプレートの両者を固定するために利用してもよい。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２３】
１０：ロータコア
１２：永久磁石
１４：電磁鋼板積層体
２０：エンドプレート
２２：トップエンドプレート
２２ａ〜２２ｊ：凹部
２２ｋ：中心開口
２４：ボトムエンドプレート
３０：ロータシャフト
３２：内管
３４：円板部
３６：外管
３８：ボトムフランジ
４０ａ〜４０ｊ：凸部
１２２：凹部
１４０：凸部
【図１】
2014072903.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014072903.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014072903.tif 000008
【図７】
2014072903.tif 000009
【図８】
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