(57)【要約】【課題】回転電機を形成する際のヒステリシス損失や絶縁被膜剥がれを抑制し、積層する鋼板同士の締結部の鉄損をなくすこと。【解決手段】薄板鋼板１１を複数枚積層して回転電機のロータコアを形成し、薄板鋼板１１の中央に形成される嵌入孔２２にシャフト１２を圧入して組み付ける回転電機の締結構造であって、嵌入孔２２は、挿入部３１と、中間部３２と、排出部３３で構成され、シャフト１２の外径と、挿入部３１の内径と、中間部３２の内径と、排出部３３の内径の関係が、中間部３２の内径＜シャフト１２の外径＜排出部３３の内径≦挿入部３１の内径となるように構成され、シャフト１２に薄板鋼板１１が直に締結される構造であり、カシメなどの従来の締結方法で生じる鋼板同士の締結部に鉄損が生じない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板鋼板を複数枚積層して回転電機のロータコアを形成し、
前記薄板鋼板の中央に形成される嵌入孔にシャフトを圧入して組み付ける回転電機の締結構造であって、
前記嵌入孔は、挿入部と、中間部と、排出部で構成され、
前記シャフトの外径と、前記挿入部の内径と、前記中間部の内径と、前記排出部の内径の関係が、
中間部の内径＜シャフトの外径＜排出部の内径≦挿入部の内径
となるように構成され、
前記シャフトに薄板鋼板が直に締結されており、積層時の締結部に鉄損が生じない、
回転電機の締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０１３−１５３５５９号公報がある。この公報に記載された回転電機の締結構造には、薄板鋼板を複数積層して回転電機のロータコアを形成し、ロータコアの中心に形成される嵌入孔にシャフトを挿入して組み付けることが記載されている。具体的には、加熱により膨張変形したロータコアの嵌入孔にシャフトを挿入する工程と、シャフトが挿入された状態でシャフトが焼き嵌めされる前、または焼き嵌めと同時にロータコアを積層方向に加圧することについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５３５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の回転電機の締結構造では、ローターを形成する積層鋼板とシャフトを、焼嵌めによって固定する。ここで、焼嵌めによる固定方法では、大きな固定強度が得られるが、カシメなどの締結部位に鉄損が生じる。また、焼嵌めの際に圧縮応力がかかることから、ヒステリシス損失が生じる場合がある。さらに、ローターとステータとの間には夫々が接触しないように隙間を開ける必要があるが、焼嵌めによって積層された薄型鋼板に対してシャフトを締結する際に、各鋼板について軸ずれが発生し、ローターとステータの間の隙間を余分に設ける必要があり、回転電機の効率が低下する。さらに、焼嵌めを実行する際に、薄板鋼板の絶縁被膜剥がれが発生する場合があるという問題がある。また従来の積層コアは、カシメや溶接によって締結されている。しかし、絶縁被膜を破壊してしまうことから鉄損を生じるという問題がある。
本発明は、ヒステリシス損失や絶縁被膜剥がれを抑制した回転電機の締結構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる回転電機の締結構造は、薄板鋼板を複数枚積層して回転電機のロータコアを形成し、前記薄板鋼板の中央に形成される嵌入孔にシャフトを圧入して組み付ける回転電機の締結構造であって、前記嵌入孔は、挿入部と、中間部と、排出部で構成され、前記シャフトの外径と、前記挿入部の内径と、前記中間部の内径と、前記排出部の内径の関係が、中間部の内径＜シャフトの外径＜排出部の内径≦挿入部の内径となるように構成されている。
これにより、焼嵌めをすることなく、薄板鋼板にシャフトを締結することができる。また、コアをシャフトに締結することでカシメや溶接といった積層コアの締結が不要になる。これにより、鉄損の少ない積層体を実現できる。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、回転電機を形成する際のヒステリシス損失や絶縁被膜剥がれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】回転電機の構成を示す図である。
【図２】Ａ−Ａ断面図である。
【図３】ダレ部と破断部を示したＡ−Ａ断面図である。
【図４】薄板鋼板とシャフトを締結する動作を示す図である。
【図５】薄板鋼板とシャフトを締結する動作を示すＡ−Ａ断面図である。
【図６】嵌合部において適用可能な形状の例を示すＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、回転電機１は、薄板鋼板１１と、シャフト１２と、を備える。
【０００９】
薄板鋼板１１は、上下方向に平面状の板面２１を有する。板面２１には、絶縁被膜が設けられている。以下では、薄板鋼板１１の上方からシャフト１２を下降させることにより、薄板鋼板１１とシャフト１２の締結を行うものとして説明する。
【００１０】
ここで、板面２１には、絶縁被膜が形成されている。薄板鋼板１１は、積層された状態において、絶縁被膜により互いに絶縁される。また、薄板鋼板１１は、板面２１の略中央にシャフト１２を嵌入するための嵌入孔２２を有する。図１に示すように、例えば薄板鋼板１１はシャフト１２の挿入前の加工前の状態では、上面視で矩形状の板であるが、形状はこれに限られない。
【００１１】
嵌入孔２２は、上面視で略円形状の孔であり、薄板鋼板１１を上下方向に貫通している。図２に示すように、嵌入孔２２は、挿入部３１と、中間部３２と、排出部３３と、を備える。
【００１２】
挿入部３１は、嵌入孔２２を形成している箇所のうち、上部の箇所である。言い換えると、挿入部３１は、シャフト１２が挿入される箇所である。
【００１３】
中間部３２は、嵌入孔２２を形成している箇所のうち、挿入部３１と排出部３３の中間の箇所である。
【００１４】
排出部３３は、嵌入孔２２を形成している箇所のうち、下部の箇所である。言い換えると、排出部３３は、嵌入孔２２に挿入されたシャフト１２が、排出される箇所である。
【００１５】
ここで図２に示すように、挿入部３１と、中間部３２と、排出部３３と、を有する嵌入孔２２の壁部の形状について、中間部３２の内径φ２が最も短くなるように凸形状で形成されている。挿入部３１及び排出部３３は、中間部３２に比べて凹むように、断面図において斜め方向に一部分が打ち抜かれた状態である。具体的には、挿入部３１と、中間部３２と、排出部３３と、を有する嵌入孔２２の内径の長さは、
中間部の内径φ２＜排出部の内径φ３≦挿入部の内径φ１
となるように形成されている。
【００１６】
シャフト１２は、上下方向に延在する略円柱状である。例えば図１に示すように、車夫と１２は上下方向に延びる円柱状の本体部４１と、本体部４１の下方に突出した下端部４２と、本体部４１の上部から上方に突出した上端部４３と、を備える。シャフト１２は薄板鋼板１１の上方から、嵌入孔２２に挿入される。ここで、略円柱状のシャフト１２の本体部４１における外径の径の長さは、嵌入孔２２の中間部３２の内径φ２より長く、排出部３３の内径φ３より短い。すなわち、シャフトの外径φ４の長さは、
中間部の内径φ２＜シャフトの外径φ４＜排出部の内径φ３≦挿入部の内径φ１
となるように形成されている。
【００１７】
ここで図３に示すように、嵌入孔２２における切り欠かれた箇所として、挿入部３１にはダレ部３１ａ、排出部３３には破断部３３ａが形成されている。ここで、ダレ部３１ａ及び破断部３３ａは、シャフト１２が嵌入孔２２に挿入される際にシャフト１２により押し出された中間部３２の材料の体積と、挿入部３１のダレ部３１ａの体積と、排出部３３の破断部３３ａの体積の関係が、
ダレ部３１ａの体積＋破断部３３ａの体積＞押し出される中間部３２の体積
となるように形成されている。
【００１８】
次に、図４及び図５を用いて、薄板鋼板１１の嵌入孔２２に対して、シャフト１２を嵌入する手順について説明する。
【００１９】
図４（ａ），図４（ｂ）及び図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、薄板鋼板１１の上面側からシャフト１２を下降させて嵌入孔２２に圧入して締結する。なおこのとき、薄板鋼板１１は加工前の状態であって、上面視した場合に矩形状である。
【００２０】
ここで、図５（ａ）に示すように、シャフト１２の外径φ４は、嵌入孔２２の中間部３２の内径φ２より長いため、図５（ｂ）に示すように、中間部３２の材料が押し出されて、挿入部３１及び排出部３３に移動する。なお、押し出される中間部３２の材料は、挿入部３１のダレ部３１ａと、排出部３３の破断部３３ａ（図３参照）に収まることによって、押し出された材料が下方に突出しないため、後の手順において、薄板鋼板１１を積層する際の占有率の悪化は抑制される。
【００２１】
図５（ｄ）に示すように、シャフト１２に締結された薄板鋼板１１の外周部を打ち抜き、図４（ｃ）に示すように、薄板鋼板１１が上面視で円形状になるように加工する。なお、ここで実行する薄板鋼板１１の加工は、外周部を打ち抜いて円形状にする加工に限られず、その他の加工を行っても良い。
【００２２】
このように、複数の薄板鋼板１１の嵌入孔２２にシャフト１２を挿入して締結する作業を繰り返しながら、夫々の薄板鋼板１１の外周部の打ち抜き加工を行う。これにより図４（ｄ）及び図５（ｅ）に示すように、順々に薄板鋼板１１が積層され、ローターが形成される。
【００２３】
なお、嵌入孔２２における挿入部３１、中間部３２、排出部３３の形状については変更可能である。例えば、図６（ａ）に示すように、嵌入孔２２の挿入部３１、中間部３２、排出部３３は、断面図において滑らかなＲ形状となるように形成されていても良い。また嵌入孔２２は、図６（ｂ）に示すように、挿入部３１及び排出部３３が、断面図において角状に切り欠かれた凸形状であってもよい。嵌入孔２２は、図６（ｃ）に示すように、挿入部３１及び排出部３３が、断面図において斜めに切り欠かれたテーパを有する形状であってもよい。
【００２４】
このように、シャフト１２の外径部により嵌入孔２２の中間部３２の材料を押し出しながら、薄板鋼板１１とシャフト１２を締結し、押し出された材料は挿入部３１及び排出部３３に流れるように、嵌入孔２２において締結構造を構成することができる。このとき押し出された中間部３２の材料は、挿入部３１及び排出部３３内に収まることで、薄板鋼板１１の上下方向に突出しない。そのため、占積率を低下させない状態で薄板鋼板１１を積層し、ロータコアを形成することができる。
【００２５】
また、薄板鋼板１１とシャフト１２とを固定する際に、薄板鋼板１１とシャフト１２を回転させず、また、焼嵌めによらずに締結を行い、シャフト１２を薄板鋼板１１に嵌入させた後に薄板鋼板１１の外周の加工を行うため、薄板鋼板１１の同軸度が出しやすい。そのため、この方法により形成されたローターと、ステータの間の隙間を減らし、モーターの効率を上昇させることができる。さらに、焼嵌めによらずに締結を行うため、焼嵌めを行う際にかかる圧縮応力によるヒステリシス損失や、絶縁被膜剥がれを抑制できる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、嵌入孔２２は図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した形状以外であっても、シャフト１２の外径の設定と、シャフト１２により潰した材料が逃げる形状であればよい。また嵌入孔２２は、プレス金型でコイニングしてもよく、機械加工により形成してもよい。加工方法はこれらに限られない。
【符号の説明】
【００２７】
１            回転電機
１１            薄板鋼板
１２            シャフト
２１            板面
２２            嵌入孔
３１            挿入部
３１ａ            ダレ部
３２            中間部
３３            排出部
３３ａ            破断部
４１            本体部
４２            下端部
４３            上端部
【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】
2018117417.tif 000007
【図６】
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