(57)【要約】【課題】  ロータシャフトの製造能率を高めつつ、シャフトとロータコアに無理な応力が発生するのを防止し、かつ、ロータシャフトの冷却効率を高めることができるロータシャフトの締結構造を提供する。【解決手段】  シャフト１１の外側に軸方向に延びる溝２０を形成し、そのシャフト１１をロータコア１２に、溝２０両側のエッジ２０Ｅをロータコア１２の内周に食い込ませつつ圧入するとともに、その溝２０にロータコア１２とシャフト１１両者に接触する高熱伝導率軟質シート３０を配置することにより、シャフト１１の接触面積を少なくしてロータコア１２を直接シャフト１１に圧入でき、また、溝２０両側のエッジ２０Ｅがロータコア１２の内周に食い込むことにより回転方向の結合性を高め、更に、熱伝導部材３０によりシャフト１１とロータコア１２との熱伝導効率を高めてロータシャフト１０の冷却効率を高める。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトにロータコアを圧入して構成するロータシャフトの締結構造であって、
前記シャフトの外側に軸方向に延びる溝を形成し、そのシャフトをロータコアに、前記溝両側のエッジをそのロータコアの内周に食い込ませつつ圧入するとともに、その溝にロータコアとシャフト両者に接触する熱伝導部材を配置した
ことを特徴とするロータシャフトの締結構造。
【請求項２】
請求項１に記載のロータシャフトの締結構造であって、
上記熱伝導部材は、上記溝の底部と上記ロータコアの内周とに弾発力をもって圧接する形状に形成した
ことを特徴とするロータシャフトの締結構造。
【請求項３】
請求項２に記載のロータシャフトの締結構造であって、
上記熱伝導部材は、折れ曲がった状態で上記溝に配置された高熱伝導率軟質シートである
ことを特徴とするロータシャフトの締結構造。
【請求項４】
シャフトの外側に軸方向に延びる溝を形成する溝形成工程と、
上記溝を形成したシャフトをロータコアに溝両側のエッジをそのロータコアの内周に食い込ませつつ圧入する圧入工程と、
上記溝にロータコアとシャフト両者に接触する熱伝導部材を配置する熱伝導部材取付工程とを備えた
ことを特徴とするロータシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトにロータコアを圧入した電動機のロータシャフトの締結構造およびロータシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機のロータシャフトは、積層鋼板で形成したコアの中心部にシャフトを設けて構成されるが、これらロータコアとシャフトは互いに別体に形成したものを一体に締結するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−９５７５号公報（第２頁、第１図）
【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、ロータシャフトは高回転、高温の条件下でトルク伝達されるため、ロータコアとシャフトとの間には相対回転を阻止するに必要な締め代が要求され、特に電気自動車等の高トルクを必要とする電動機では顕著となる。
【０００４】
このため、ロータコアとシャフトは、焼き嵌めによるロータコアの膨張圧入または冷却嵌めによるシャフトの収縮圧入により強固に結合する必要があり、このように温度差による圧入を行う場合は、ロータコアを加熱し、あるいはシャフトを冷却させるための時間が掛かり、ロータシャフトの製造能率が低下してしまう。
【０００５】
そこで、作業時間を短縮するために焼き嵌めや冷却嵌めを廃止して、ロータコアとシャフトを必要なトルクに耐え得るように直接に圧入しようとした場合は、必然的に締め代が大きくなって無理な過大応力が発生してしまう恐れがある。
【０００６】
また、前記特許文献１に開示されるように、ロータコアとシャフトとの間に絶縁カラーを介装した場合は、ロータコアに発生した熱をシャフトに効率良く伝達することができず、シャフトに冷媒を流通させて冷却する場合にもロータシャフトの冷却効率が悪化してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、ロータシャフトの製造能率を高めつつ、シャフトとロータコアに無理な応力が発生するのを防止し、かつ、ロータシャフトの冷却効率を高めることができるロータシャフトの締結構造および製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シャフトにロータコアを圧入して構成するロータシャフトである。本発明のロータシャフトにおいては、前記シャフトの外側に軸方向に延びる溝を形成し、そのシャフトをロータコアに、前記溝両側のエッジをそのロータコアの内周に食い込ませつつ圧入するとともに、その溝にロータコアとシャフト両者に接触する熱伝導部材を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ロータコアを圧入するシャフトに軸方向に延びる溝を形成したので、これらシャフトとロータコアとの接触面積を少なくして圧入荷重を減少できるため、無理な過大応力の発生を抑制しつつロータコアを直接シャフトに圧入することができ、ひいては、ロータシャフトの製造能率を高めることができる。
【００１０】
また、シャフトに上記溝を形成したことにより、圧入時にはその溝両側のエッジを前記ロータコアの内周に食い込ませて回転方向の結合性をより高めることができるため、シャフトとロータコアとの接触面積が減少したことによる回転方向の結合力を補償し（高め）、ロータコアからシャフトへの伝達トルクをより増大できる。
【００１１】
更に、前記溝にロータコアとシャフトとに接触する熱伝導部材を配置したので、溝形成によりシャフトとロータコアとの接触面積が減少して熱伝導量が低減した分、上記熱伝導部材によってその接触面積の低減分を補償してロータコアからシャフトへの熱伝導量を確保し、シャフトを介してロータシャフトを効率良く冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
「第１実施形態」
図１〜図４は本発明にかかるロータシャフトの締結構造およびその製造方法の第１実施形態を示し、図１はロータシャフトの正面図、図２はロータシャフトの平面図、図３は（ａ）に展開状態と（ｂ）に折曲状態の断面とで示す熱伝導部材の説明図、図４はロータシャフトの製造過程を示す断面図である。なお、図４は、その製造方法の理解を容易なものとするために、図１及び図２のロータシャフトとはその大きさを統一していない。
【００１４】
本実施形態のロータシャフト１０は電動機の出力軸として構成され、図１，図２に示すようにそれぞれ別体に形成されるシャフト１１とロータコア１２とを備え、シャフト１１の外周にロータコア１２の中央開口１２ａを圧入して一体に結合して構成される。
【００１５】
前記シャフト１１は、中心軸上に貫通孔１１ａを形成して所定肉厚ｔとなる中空円筒状に形成され、その両端部外周に縮径した回転支持部１１ｂ，１１ｃを形成してある。
【００１６】
前記ロータコア１２は、多数枚の鋼板を所定の厚さＴに積層した積層鋼板によって円筒形状に形成され、その中心部に前記中央開口１２ａを形成することにより、全体としてリング状に形成される。
【００１７】
ここで、本実施形態のロータシャフト１０の締結構造では、前記シャフト１１の外側に軸方向に延びる溝２０を形成し、そのシャフト１１をロータコア１２に、前記溝２０両側のエッジ２０Ｅを前記ロータコア１２の内周に食い込ませつつ圧入するとともに、その溝２０にロータコア１２とシャフト１１両者に接触する熱伝導部材としての高熱伝導率軟質シート３０を配置してある。
【００１８】
前記高熱伝導率軟質シート３０としては、ＰＧＳグラファイトシート（松下電子部品製）、アルミ合金シート、マグネシウム合金シート、ステンレスシート等の弾発性を有する熱伝導シートが用いられ、図３に示すように前記溝２０の底部２０ａと上記ロータコア１２の内周とに弾発力をもって圧接する形状に形成してある。
【００１９】
即ち、前記高熱伝導率軟質シート３０は、図３（ａ）に示すようにロータコア１２の厚さＴ（図１参照）と略等しい長さＴ′の矩形状に形成して、その両側部３０ａ，３０ｂを折曲線３０ｃから同図（ｂ）に示すように片側に折り曲げて断面形状が略楕円形状となるように形成してある。
【００２０】
そして、高熱伝導率軟質シート３０は、図２に示すようにそれの中央部３０ｄを溝２０の底部２０ａに配置するとともに、折曲した両側部３０ａ，３０ｂをロータコア１２の中央開口１２ａの内周に当接させてある。
【００２１】
また、本実施形態の上記ロータシャフト１０の製造方法は、シャフト１１の外側に軸方向に延びる溝２０を形成する溝形成工程と、溝２０を形成したシャフト１１をロータコア１２に溝２０両側のエッジ２０Ｅをそのロータコア１２の内周に食い込ませつつ圧入する圧入工程と、上記溝２０にロータコア１２とシャフト１１両者に接触する熱伝導部材としての高熱伝導率軟質シート３０を配置する熱伝導部材取付工程と、をもって製造するようになっている。
【００２２】
このとき、上記圧入工程は、図４に示すようにロータコア１２を、図示を省略する基台に固定した後、それの中央開口１２ａに向かってシャフト１１をプレスして圧入するようになっており、このとき、シャフト１１の溝２０に高熱伝導率軟質シート３０を接着剤や溶着により接着しておき、その高熱伝導率軟質シート３０とともにシャフト１１をロータコア１２に圧入するようになっている。
【００２３】
尚、図４ではシャフト１１は、便宜上、その全長に亘って等径の筒状として示してあるが、実際は図１に示すようにその軸方向両端部に縮径した回転支持部１１ｂ，１１ｃを形成してある。
【００２４】
以上の構成により本実施形態のロータシャフト１０の締結構造によれば、ロータコア１２を圧入するシャフト１１に軸方向に延びる溝２０を形成したので、これらシャフト１１とロータコア１２との接触面積を少なくして圧入荷重を減少できるため、無理な過大応力の発生を抑制しつつロータコア１２を直接シャフト１１に圧入することができる。このため、圧入時に焼き嵌めや冷却嵌めを行う必要が無いため、ロータシャフトの製造能率を高めることができる。
【００２５】
また、シャフト１１に上記溝２０を形成したことにより、圧入時にはその溝２０の両側のエッジ２０Ｅをロータコア１２の内周に食い込ませて回転方向の結合性をより高めることができるため、シャフト１１とロータコア１２との接触面積が減少したことによる回転方向の結合力を補償し、ロータコア１２からシャフト１１への伝達トルクをより増大できる。
【００２６】
更に、前記溝２０にロータコア１２とシャフト１１とに接触する高熱伝導率軟質シート３０を配置したので、溝２０形成によりシャフト１１とロータコア１２との接触面積が減少して熱伝導量が低減した分、上記高熱伝導率軟質シート３０によってその接触面積の低減分を補償して、ロータコア１２からシャフト１１への所要の熱伝導量を確保し、シャフト１１を介してロータシャフト１０を効率良く冷却することができる。
【００２７】
つまり、シャフト１１は中心軸上に貫通孔１１ａを形成してあり、この貫通孔１１ａに冷媒を流すことによりシャフト１１を効率良く冷却し、ひいては、ロータコア１２の冷却効果を高めることができる。
【００２８】
「第２実施形態」
図５は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図５はロータシャフトの製造過程を示す断面図である。
【００２９】
本実施形態のロータシャフト１０の構成は基本点に第１実施形態と同様であり、また、その製造方法も同様に溝形成工程、圧入工程および熱伝導部材取付工程をもって製造される。
【００３０】
特に、本実施形態では図５に示すように、ロータシャフト１０の製造過程において、ロータコア１２の中央開口１２ａの周縁上面に、中央開口１２ａと同軸上に筒状のガイド治具４０をセットし、このガイド治具４０を介してシャフト１１をロータコア１２に圧入するようになっている。
【００３１】
即ち、ロータコア１２に前記ガイド治具４０をセットしておく一方、第１実施形態と同様にシャフト１１の溝２０に高熱伝導率軟質シート３０を接着しておき、この状態で高熱伝導率軟質シート３０とともにシャフト１１を前記ガイド治具４０に挿入して、シャフト１１の突出端を押し治具４０を介してプレスすることによりシャフト１１をロータコア１２に圧入し、その後、押し治具４１とともにガイド治具４０を取り外すようになっている。
【００３２】
勿論、本実施形態にあっても第１実施形態と同様にシャフト１１の外側に軸方向に延びる溝２０を形成してあり、そのシャフト１１をロータコア１２に溝２０両側のエッジ２０Ｅを前記ロータコア１２の内周に食い込ませつつ圧入するとともに、その溝２０に配置した高熱伝導率軟質シート３０をロータコア１２とシャフト１１両者に接触させるようになっている。
【００３３】
従って、本実施形態にあっても前記第１実施形態と同様に、シャフト１１に軸方向に延びる溝２０を形成したことにより、ロータコア１２を直接シャフト１１に圧入することができるとともに、圧入時に溝２０の両側のエッジ２０Ｅをロータコア１２の内周に食い込ませて回転方向の結合性をより高めることができ、かつ、溝２０に高熱伝導率軟質シート３０を配置したことにより、ロータコア１２からシャフト１１への熱伝導効率を高めることができる。
【００３４】
「第３実施形態」
図６は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図６はロータシャフトの製造過程を示す断面図である。
【００３５】
本実施形態のロータシャフト１０の構成は基本点に第１実施形態と同様であり、また、その製造方法も同様に溝形成工程、圧入工程および熱伝導部材取付工程をもって製造される。
【００３６】
特に、本実施形態では図６に示すように、ロータシャフト１０の製造過程において、まず、シャフト１１のみをロータコア１２に圧入した後に、そのシャフト１１にガイド治具４０Ａを嵌合してロータコア１２にセットし、その後、高熱伝導率軟質シート３０を上記ガイド治具４０Ａに仮挿入し、そして、ガイド治具４０Ａに押し治具４１Ａを差し込んで上記高熱伝導率軟質シート３０を押圧し、この高熱伝導率軟質シート３０をシャフト１１の溝２０内の所定位置に挿入する。
【００３７】
尚、この場合、ガイド治具４０Ａをシャフト１１に嵌合した後に、高熱伝導率軟質シート３０を仮挿入したが、これに限ることなくガイド治具４０Ａに高熱伝導率軟質シート３０を仮挿入した後に、そのガイド治具４０Ａをシャフト１１に嵌合することもできる。
【００３８】
従って、本実施形態にあっても前記第１実施形態と同様に、シャフト１１に軸方向に延びる溝２０を形成したことにより、ロータコア１２を直接シャフト１１に圧入することができるとともに、回転方向の結合性をより高めることができ、かつ、高熱伝導率軟質シート３０によりロータコア１２からシャフト１１への熱伝導効率を高めることができる。
【００３９】
「その他の実施の形態」
ところで、本発明は前記第１〜第３実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、高熱伝導率軟質シート３０を溝２０の底部２０ａとロータコア１２の内周とに弾発力をもって圧接させるためには、図３（ｂ）に示す形状に限ることは無く、例えば図７（ａ）〜（ｄ）に示す形状として形成することができる。
【００４０】
即ち、図７（ａ）に示す高熱伝導率軟質シート３０Ａは波形に形成し、同図（ｂ）に示す高熱伝導率軟質シート３０Ｂは二つ折りに形成し、同図（ｃ）に示す高熱伝導率軟質シート３０Ｃは渦巻き状に三つ折りに形成し、同図（ｄ）に示す高熱伝導率軟質シート３０Ｄは厚肉円弧状に形成してある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態におけるロータシャフトの正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるロータシャフトの平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における（ａ）に展開状態と（ｂ）に折曲状態の断面とで示す熱伝導部材の説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるロータシャフトの製造過程を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるロータシャフトの製造過程を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態におけるロータシャフトの製造過程を示す断面図である。
【図７】高熱伝導率軟質シートの他の例をそれぞれ示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ロータシャフト
１１…シャフト
１２…ロータコア
２０…溝
２０ａ…底部
２０Ｅ…エッジ
３０…高熱伝導率軟質シート（熱伝導部材）
【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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【図７】
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