(57)【要約】【課題】シャフトに対して第１エンドプレートと第２エンドプレートをねじ込むことによって積層コアを圧縮しておく技術では、シャフトに対して第１エンドプレートと第２エンドプレートが緩みやすい。【解決手段】  第１エンドプレート２０と第２エンドプレート４０から独立しており、シャフト１０の熱膨張係数＞ナット５０の熱膨張係数の関係を満たす材質で形成されているナット５０をシャフト１０にねじ込むことによって積層コア３０を圧縮しておく。熱サイクルが加えられてもシャフトに対してナットが緩みがたく、長期間にわたって積層コアに意図した値の圧縮力を加えておくことができる。モータ効率を長期間にわたって高いレベルに維持することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートとシャフトとナットを備えているロータであり、
積層コアは、複数枚の磁性プレートを積層したものであり、
第１エンドプレートと第２エンドプレートの間に、積層コアが位置しており、
シャフトが、積層コアの積層方向に延びて、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートを貫通しており、
シャフトの外周に、雄ねじが形成されており、
シャフトの熱膨張係数＞ナットの熱膨張係数であり、
シャフトにナットがねじ込まれており、それによって第１エンドプレートと第２エンドプレートが弾性変形し、第１エンドプレートと第２エンドプレートが自然形状に復帰しようとする弾性力が積層コアを積層方向に圧縮し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、モータ用のロータ（以下では単にロータという。）を開示する。
【背景技術】
【０００２】
ロータは、積層コアと第１エンドプレートと第２エンドプレートとシャフトとを備えている。積層コアは、複数枚の磁性プレートを積層したものであり、第１エンドプレートと第２エンドプレートの間に位置している。シャフトは、積層コアの積層方向に延びており、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートを貫通している。
【０００３】
第１エンドプレートと第２エンドプレートの間で積層コアを積層方向に圧縮しておくことが好ましい。そこで特許文献１に記載の技術が提案されている。この技術では、第１エンドプレートと第２エンドプレートに皿型の弾性板を用いる。皿型の弾性板の中心に開口を形成し、その中心開孔を画定する壁に雌ねじを形成しておく。シャフトの外周には雄ねじを形成しておく。雄ねじと雌ねじを使って、シャフトに第１エンドプレートと第２エンドプレートにねじ込んでいく。このとき、皿型の第１エンドプレートの凹面側と皿型の第２エンドプレートの凹面側が向かい合う姿勢でねじ込んでいく。積層コアを貫通しているシャフトの反対側から第１エンドプレートと第２エンドプレートをねじ込んでいくと、第１エンドプレートと第２エンドプレートが弾性変形し、第１エンドプレートと第２エンドプレートが自然形状に復帰しようとする弾性力が積層コアを積層方向に圧縮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７８２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１エンドプレートと第２エンドプレートには、磁束の漏れを減少させるために非磁性材を用いる必要がある。それに対してシャフトには強度が必要とされ、非磁性材は適していない。そこで、第１エンドプレートとシャフトが別材質であり、第２エンドプレートとシャフトが別材質であることになる。例えば、第１エンドプレートと第２エンドプレートがアルミニュウム系であり、シャフトが鉄系であるといったことになる。
雄ねじが形成されているシャフトの熱膨張係数と雌ねじが形成されている部材の熱膨張係数が相違しており、「シャフトの熱膨張係数＜雌ねじ形成部材の熱膨張係数」の関係にあると、温度変化が繰り返し作用することによって雌ねじが緩んでゆく現象が発生する。前記したように、シャフトは例えば鉄系である磁性材であり、エンドプレートは例えばアルミニウム系である非磁性材である場合、通常は「シャフトの熱膨張係数＜雌ねじ形成部材の熱膨張係数」の関係になってしまう。エンドプレートに雌ねじを形成する技術によると、温度変化が繰り返し作用することによってエンドプレートが緩んでしまい、積層コアにかけておく圧縮力が低下する。
【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、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートとシャフトの他に、少なくとも１個のナットを備えている。積層コアは、複数枚の磁性プレートを積層したものであり、第１エンドプレートと第２エンドプレートの間に位置している。シャフトは、積層コアの積層方向に延びており、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートを貫通している。シャフトの外周に、雄ねじが形成されている。
本明細書で開示するロータでは「シャフトの熱膨張係数＞ナットの熱膨張係数」の関係を満たす材質で形成されているナットを用いる。シャフトにナットがねじ込まれ、それによって第１エンドプレートと第２エンドプレートが弾性変形し、第１エンドプレートと第２エンドプレートが自然形状に復帰しようとする弾性力が積層コアを積層方向に圧縮している。
【０００７】
ここでいうナットは、第１エンドプレートと第２エンドプレートとは別の部材であり、中心開孔を画定する内周面に雌ねじが形成されている部材をいう。その形状は限定されない。
シャフトに鍔状の大径部が形成しておき、大径部とナットの間で、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートを圧縮しておくことができる。この場合は、１個のナットで足りる。シャフトの反対側から第１ナットと第２ナットをねじ込み、第１ナットと第２ナットの間で、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートを圧縮しておくこともできる。この場合は一対のナットを用いる。
【０００８】
本明細書で開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態、及び実施例にて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例のロータの分解斜視図を示す。
【図２】実施例のロータの断面図であり、ナットを締める前の状態を示す。
【図３】実施例のロータの断面図であり、ナットを締めた後の状態を示す。
【図４】別実施例のエンドプレートの断面を示す。
【図５】さらに別の実施例のエンドプレートの断面を示す。
【図６】別の実施例のシャフトを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に説明する実施例の主要な特徴を下記に列記する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれが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、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。
【００１１】
（特徴１）シャフトに鍔状の大径部が形成されており、大径部とナットの間で、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートが圧縮されている。
（特徴２）シャフトに第１ナットと第２ナットがねじ込まれており、第１ナットと第２ナットの間で、第１エンドプレートと積層コアと第２エンドプレートが圧縮されている。
（特徴３）シャフトは磁性材で形成されており、第１エンドプレートと第２エンドプレートは非磁性材で形成されている。
（特徴４）第１エンドプレートと第２エンドプレートの一方が、自然形状において皿型であり、その凹面側が積層コア側を向いている。
（特徴５）第１エンドプレートと第２エンドプレートの双方が、自然形状において皿型であり、それらの凹面側が積層コア側を向いている。
【実施例】
【００１２】
図１は、第１実施例のロータの分解斜視図を模式的に示している。シャフト１０には、図示しないベアリングでモータハウジングに対してシャフト１０を回転可能に支える第１端部１１と、鍔状に張り出している大径部１２と、積層コア３０等を貫通する貫通部１３と、雄ねじ１４と、図示しないベアリングでモータハウジングに対してシャフト１０を回転可能に支える第２端部１５が形成されている。シャフト１０は、鉄系の磁性材で形成されており、強度が高い。
【００１３】
参照番号３０は積層コアを示し、複数枚の磁性プレート３２が積層されている。各磁性プレート３２には、貫通部１３が貫通するための中心開孔が形成されている。複数枚の磁性プレート３２は、シャフト１０の長さ方向に積層されている。
【００１４】
参照番号２０は第１エンドプレートを示し、弾性を持つ非磁性材で形成されている。第１エンドプレート２０は、皿型をしている板状部２２と、中心開孔２４を備えている。板状部２２の凹面側が積層コア３０側を向き、凸面側が大径部１２側を向いている。第１エンドプレート２０の中心開孔２４は、貫通部１３が貫通するサイズに調整されている。
【００１５】
参照番号４０は第２エンドプレートであり、向きが逆である点を除くと、第１エンドプレート２０の説明がそのまま適用される。第２エンドプレート４０の凹面側が積層コア３０側を向き、凸面側がナット５０側を向いている。
【００１６】
参照番号５０はナットを示し、中心開孔を画定する内周面に雌ねじ５２が形成されている。雌ねじ５２は、シャフト１０の雄ねじ１４に螺合する。ナット５０は、「シャフト１０の熱膨張係数＞ナット５０の熱膨張係数」の関係を満たすものであれば、磁性材であっても非磁性材であってもよい。このために、「シャフト１０の熱膨張係数＞ナット５０の熱膨張係数」の関係を満たす材質を選びやすい。
【００１７】
図２は、ナット５０を締める前の断面を示す。第１エンドプレート２０と第２エンドプレート４０は、皿型をしている。なおシャフト１０の第２端部１５は、雄ねじ１４の谷部の径に等しく、貫通部１３は雄ねじ１４の山部の径に等しい。第１エンドプレート２０と積層コア３０と第２エンドプレート４０の中心開孔は、第２端部１５と雄ねじ１４を通過し、貫通部１３の外周に密着する関係に調整されている。
【００１８】
図３は、ナット５０を締めつけた後の断面を示す。第１エンドプレート２０と第２エンドプレート４０は弾性変形し、ほぼ平坦な形状に変形する。ナット５０による締め付け力と、第１エンドプレート２０と第２エンドプレート４０が自然形状に復帰しようとする力が積層コア３０に作用する。積層コア３０には圧縮力が作用し、磁性プレート３２と隣接する磁性プレート３２の間に間隔が生じることがない。ナット５０による締め付け力と、第１エンドプレート２０と第２エンドプレート４０の弾性力が複合する結果、積層コア３０の内周部で作用する圧縮力と、外周部で作用する圧縮力がほぼ等しくなる。磁性プレート３２のほぼ全面において、均質な圧縮力が作用する。磁性プレート３２の内周部でも外周部でも必要な圧縮力を得ることができる。
【００１９】
上記実施例によると、エンドプレートから独立したナット５０を用いることから、「シャフト１０の熱膨張係数＞ナット５０の熱膨張係数」の関係を満たす材質を選びやすい。このために、ロータに熱サイクルが作用しても、シャフト１０に対してナット５０が緩むことがなく、長期間にわたって積層コア３０に意図した値の圧縮力を加えておくことができる。モータ効率を長期間にわたって高いレベルに維持することが可能となる。
【００２０】
エンドプレート２０，４０の形状は、第１実施例に示した円錐型に限られない。例えば図４に示すように、円錐部６２と平面部６４が複合したものであってもよい。あるいは、図５に示すように、ナットを受け入れる凹部７４が形成されたものであってもよい。また前記した特許文献１の図５〜図１２に例示されているように、放射状に延びる種々のスリットが形成されたものであってもよい。
また、第１エンドプレートと第２エンドプレートには、共通部品を用いてもよいし、異なる部品を用いてもよい。さらに、第１エンドプレートと第２エンドプレートのいずれかの一方が皿型をしていれば足り、他方は平坦な板であってもよい。
【００２１】
図１の実施例では、シャフト１０の大径部１２とナット５０の間で、第１エンドプレート２０と積層コア３０と第２エンドプレート４０が圧縮される。これに対して一対のナットの間で、第１エンドプレート２０と積層コア３０と第２エンドプレート４０を圧縮してもよい。この場合は、図６に示すように、積層コア３０が貫通する貫通部８３の両側に雄ねじ８４，８６が形成されているシャフトを用いる。雄ねじ８４に対してナットを矢印Ａの方向に締め付け、雄ねじ８６に対してナットを矢印Ｂの方向に締め付けると、一対のナットの間で、第１エンドプレート２０と積層コア３０と第２エンドプレート４０を圧縮することができる。
【００２２】
本実施例では、一本の棒状部材で形成されるシャフトを用いる。シャフトの形状は特に限定されない。例えば、第１エンドプレート２０と積層コア３０と第２エンドプレート４０の中心開孔に密着する外筒と、雄ねじ１４が形成されている内筒を備えているシャフトを用いることができる。またシャフトをモータハウジングに対して回転可能に支持する構造には種々があり得るために、第１端部１１と第２端部１５の一方又は両方を省略することができる。
【００２３】
以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、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】
【００２４】
１０：シャフト
１１：第１端部
１２：大径部
１３：貫通部
１４：雄ねじ
１５：第２端部
２０：第１エンドプレート
２２：皿型部
２４：中心開孔
３０：積層コア
３２：磁性プレート
４０：第２エンドプレート
４２：皿型部
４４：中心開孔
５０：ナット
５２：雌ねじ
【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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