(57)【要約】【課題】回転軸を電機子鉄心に圧入する際の作業性を悪化させることなく、電機子鉄心を回転軸に強固に固定でき、且つ回転軸が圧入される軸穴１３ａの加工精度をラフにできること。【解決手段】電機子鉄心は、所定枚数のコアシート１３を３つのシートブロックに分割して構成される。コアシート１３は、薄鋼板をプレス成形したもので、中央部に形成された軸穴１３ａの外周側に連通穴１３ｃが形成され、その連通穴１３ｃが軸穴１３ａと連通している。各シートブロックは、複数枚のコアシート１３を互いの連通穴１３ｃ同士が一致する様に積層され、且つ周方向に所定角度ずれた状態で重ね合わされている。これにより、電機子鉄心には、各コアシート１３の連通穴１３ｃ同士が連通することで、軸方向全体に電機子鉄心の内部を通り抜ける空気通路が形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持される回転軸と、
所定枚数のコアシートを積層して前記回転軸に固定される回転子鉄心とを有する回転子を備えた回転電機において、
前記コアシートは、中央部に前記回転軸が圧入される軸穴が形成されると共に、その軸穴より外周側に前記軸穴と連通する連通穴が形成され、
前記回転軸は、前記軸穴に圧入される外周面が滑らかに形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載した回転電機において、
前記回転子鉄心は、前記所定枚数のコアシートに形成された前記連通穴同士が軸方向に連通していることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載した回転電機において、
前記コアシートは、前記連通穴の位置が周方向に所定角度ずれた状態で積層されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２に記載した回転電機において、
前記回転子鉄心は、前記所定枚数のコアシートが複数のブロックに分割して積層され、そのブロックを形成する各コアシートは、前記連通穴の位置が周方向に所定角度ずれた状態で積層されていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項３または４に記載した回転電機において、
前記コアシートは、前記連通穴の位置が同一周方向に１スロットピッチずれた状態で積層されていることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項２に記載した回転電機において、
前記回転子鉄心は、前記所定枚数のコアシートが複数のブロックに分割して積層され、そのブロック毎に、前記連通穴の位置が周方向に一致していることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６に記載した回転電機において、
前記複数のブロックは、それぞれの前記コアシートに形成された前記連通穴の位置が同一周方向に１スロットピッチずれた状態で積層されていることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７に記載した何れかの回転電機において、
前記回転子鉄心に巻線される回転子コイルを有し、
その回転子コイルは、前記回転子鉄心のスロット内に配置されるコイル辺と、このコイル辺と電気的に接続され、且つ前記回転子鉄心の軸方向一端面と略平行に配置されるコイル端とを有し、このコイル端が整流子片として設けられ、その整流子面にブラシが当接していることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定枚数のコアシートを積層して回転軸に固定される回転子鉄心を備えた回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特許文献１あるいは特許文献２に記載された回転電機の電機子が知られている。
この電機子は、回転軸と、電機子コイルが巻線される電機子鉄心とを有している。電機子鉄心は、複数枚のコアシートを積層して構成され、各コアシートの中央部に形成された穴同士が軸方向に連通して、電機子鉄心の軸方向に貫通する軸穴を形成し、その軸穴に回転軸が圧入固定されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２１４４８１号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９９６２６  公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の電機子は、回転軸を電機子鉄心の軸穴に圧入する際に、回転軸の外周面が全周に亙って軸穴の内周に摺接するため、圧入荷重が大きくなって作業性が悪化するという問題がある。これに対し、圧入荷重を下げることが考えられるが、軸穴と回転軸との圧入代を下げ過ぎると、電機子鉄心が回転軸に強固に固定されないため、圧入代を下げるにも限界がある。
また、回転軸の外周面にローレットを設ける場合は、電機子鉄心に対する圧入を強固に行うことができる一方、軸穴の形状を正確に加工する必要が生じるため、コストアップに繋がる。
【０００５】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、回転軸を回転子鉄心に圧入する際の作業性を悪化させることなく、回転子鉄心を回転軸に強固に固定でき、且つコアシートに設けられる軸穴の加工精度をラフにできる（コストダウンが可能）回転電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、回転自在に支持される回転軸と、所定枚数のコアシートを積層して回転軸に固定される回転子鉄心とを有する回転電機において、コアシートは、中央部に回転軸が圧入される軸穴が形成されると共に、その軸穴より外周側に軸穴と連通する連通穴が形成され、回転軸は、軸穴に圧入される外周面が滑らかに形成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、軸穴の開口形状が完全な円形ではなく、連通穴によって分断されているので、回転軸を回転子鉄心の軸穴に圧入する際に、軸穴周辺の変形部が連通穴に逃げることができる。その結果、回転軸の圧入荷重を低減でき、作業性が向上すると共に、軸穴と回転軸との圧入代を下げ過ぎることもないので、回転子鉄心に回転軸を強固に固定できる。また、軸穴に圧入される回転軸の外周面が滑らかであるため、軸穴の加工精度もラフにできる。
【０００８】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機において、
回転子鉄心は、所定枚数のコアシートに形成された連通穴同士が軸方向に連通していることを特徴とする。
この構成によれば、各コアシートの連通穴同士が軸方向に連通することで、回転子鉄心の内部を軸方向に通り抜ける空気通路が形成されるため、回転子の回転時に空気通路を流れる空気流が発生する。その結果、空気流によって回転子が好適に冷却されるので、回転子の高回転化が可能になる。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項２に記載した回転電機において、
コアシートは、連通穴の位置が周方向に所定角度ずれた状態で積層されていることを特徴とする。
所定枚数のコアシートは、連通穴の位置を全て一致させる必要はなく、回転子鉄心に空気通路が形成できる範囲で周方向にずれていても良い。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項２に記載した回転電機において、
回転子鉄心は、所定枚数のコアシートが複数のブロックに分割して積層され、そのブロックを形成する各コアシートは、連通穴の位置が周方向に所定角度ずれた状態で積層されていることを特徴とする。
この構成では、所定枚数のコアシートを複数のブロックに分割して回転軸に固定できるため、作業性を向上できる。
【００１１】
（請求項５の発明）
請求項３または４に記載した回転電機において、
コアシートは、連通穴の位置が同一周方向に１スロットピッチずれた状態で積層されていることを特徴とする。
この場合、連通穴の位置がずれてもスロットの位置がずれることはないので、スロット内へコイルを挿入する作業に支障は生じない。
【００１２】
（請求項６の発明）
請求項２に記載した回転電機において、
回転子鉄心は、所定枚数のコアシートが複数のブロックに分割して積層され、そのブロック毎に、連通穴の位置が周方向に一致していることを特徴とする。
複数のブロックは、回転子鉄心に空気通路が形成できる範囲で、互いの連通路の位置が周方向にずれていても良い。
【００１３】
（請求項７の発明）
請求項６に記載した回転電機において、
複数のブロックは、それぞれのコアシートに形成された連通穴の位置が同一周方向に１スロットピッチずれた状態で積層されていることを特徴とする。
この場合、連通穴の位置がずれてもスロットの位置がずれることはないので、スロット内へコイルを挿入する作業に支障は生じない。
【００１４】
（請求項８の発明）
請求項１〜７に記載した何れかの回転電機において、
回転子鉄心に巻線される回転子コイルを有し、
その回転子コイルは、回転子鉄心のスロット内に配置されるコイル辺と、このコイル辺と電気的に接続され、且つ回転子鉄心の軸方向一端面と略平行に配置されるコイル端とを有し、このコイル端が整流子片として設けられ、その整流子面にブラシが当接していることを特徴とする。
この構成では、空気通路を流れる空気流によってブラシ粉（ブラシの摩耗粉）を回転子の外部に排出できるので、整流の悪化を抑制でき、ブラシ寿命を向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はコアシートの平面図（電機子の軸方向正面図）、図３は回転電機の断面図である。
本実施形態の回転電機１は、例えばエンジンを始動するためのスタータモータに適用されるもので、図３に示す様に、磁気枠を形成する円筒形状のヨーク２と、このヨーク２の内周に固定された複数の固定磁極３（永久磁石）、固定磁極３の内側で回転自在に支持された電機子４（図５参照）、及びこの電機子４にバッテリ電流を流すためのブラシ５等より構成される。
【００１６】
電機子４は、回転軸６と、この回転軸６に固定される電機子鉄心７、この電機子鉄心７に巻線される電機子コイル（下述する）、及び電機子コイルの一部を利用して形成される整流子（下述する）等より構成される。
回転軸６は、電機子４の前側を覆う隔壁部８と、ヨーク２の後端開口部を閉塞するエンドフレーム９とに、それぞれ軸受１０、１１を介して回転自在に支持されている。なお、軸受１０に支持された回転軸６の前端部には、例えば遊星歯車減速装置の遊星ギヤ（図示せず）に噛み合う太陽ギヤ１２が形成されている。
【００１７】
電機子鉄心７は、図２に示す様に、所定枚数のコアシート１３（図１参照）を、例えば３つのシートブロック１４（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）に分割して構成され、各シートブロック１４の中央部を貫通する軸穴１３ａに回転軸６を圧入して固定されている（図４参照）。
コアシート１３は、薄鋼板をプレス成形したもので、例えば図１に示す様に、中央部に前記軸穴１３ａが形成され、外周部に多数のスロット１３ｂが周方向に同一ピッチで連続して形成されている。また、軸穴１３ａの外周側（スロット１３ｂより内周側）には、軸穴１３ａに連通する連通穴１３ｃが３カ所、周方向等間隔に形成されている。
【００１８】
各シートブロック１４は、それぞれ複数枚のコアシート１３を互いの連通穴１３ｃ同士が一致する（各連通穴１３ｃの周方向位置が同一となる）様に積層され、且つ軸方向に隣合うシートブロック１４同士が同一周方向に所定角度（例えば１スロットピッチ分）ずれた状態で重ね合わされている（図１参照）。これにより、電機子鉄心７には、各シートブロック１４毎に連通するコアシート１３の連通穴１３ｃが、隣合うシートブロック１４同士でも部分的に連通することにより、軸方向全体に電機子鉄心７の内部を通り抜ける空気通路１５が形成されている。但し、この空気通路１５は、回転軸６と平行ではなく、軸方向の一端から他端へ向かって周方向に捩じれた状態で形成されている。
【００１９】
なお、本実施形態の回転軸６は、電機子鉄心７の軸穴１３ａに圧入される外周面が滑らかに形成されている。この場合、「滑らか」とは、回転軸６の外周面にローレット等の凹凸が形成されていない状態であり、いわゆる鏡面仕上げを意味するものではない。
電機子コイルは、図３および図５に示す様に、所定数（スロット１３ｂの数と同数）の内側導体１６と外側導体１７とで構成され、その内側導体１６と外側導体１７とを電機子鉄心７に組み付けた後、両者の端部同士を電気的に接合して形成される。
【００２０】
内側導体１６は、電機子鉄心７のスロット１３ｂに挿入される内側コイル辺１６ａと、この内側コイル辺１６ａの両端からそれぞれスロット１３ｂの外側に取り出されて、電機子鉄心７の端面と略平行に配置される一組の内側コイル端１６ｂとで構成される。また、その内側コイル端１６ｂの先端部には、軸方向反鉄心側へ突き出た突出部１６ｃが設けられ、この突出部１６ｃに外側導体１７の端部が接合される（図３参照）。
電機子鉄心７の端面と内側コイル端１６ｂとの間には、両者間を絶縁する絶縁板１８が配置される。なお、この絶縁板１８には、空気通路１５に連通する連通口１８ａ（図３参照）が形成されている。
【００２１】
外側導体１７は、電機子鉄心７のスロット１３ｂ内で内側コイル辺１６ａの外側に挿入される外側コイル辺１７ａと、この外側コイル辺１７ａの両端からそれぞれスロット１３ｂの外部に取り出されて、内側コイル端１６ｂの軸方向外側に配置される一組の外側コイル端１７ｂとで構成される。この外側コイル端１７ｂは、図５に示す様に、外径側から内径側へ向かって、軸方向の断面幅（厚み）が次第に厚くなる様に形成され、且つ外径側から内径側まで略等断面積に設けられている。
【００２２】
また、外側コイル端１７ｂは、軸方向の反鉄心側端面が、回転軸６と直交する面（電機子鉄心７の端面と平行な面）に対し所定角度αだけ傾斜して設けられている。具体的には、外径側から内径側へ向かって軸方向の断面幅が厚くなる分だけ、回転軸６と直交する面に対し傾斜している。更に、図５の右側に配置される一方の外側コイル端１７ｂは、整流子片として使用され、軸方向の反鉄心側端面が整流子面１７ｃとなる。
内側コイル端１６ｂと外側コイル端１７ｂとの間には、両者間を絶縁する絶縁板１９が配置される。
【００２３】
ブラシ５は、例えば銅材料によって形成され、図３に示す様に、ブラシスプリング２０と共にブラシホルダ２１の内部に挿入されて、上記の整流子面１７ｃに軸方向から当接してブラシスプリング２０により付勢されている。なお、整流子面１７ｃに当接するブラシ５の端面は、整流子面１７ｃの傾斜角度αに合わせて傾斜している。
【００２４】
（本実施形態の効果）
電機子鉄心７に使用されるコアシート１３には、回転軸６を圧入する軸穴１３ａの外周側に連通穴１３ｃが形成され、この連通穴１３ｃが軸穴１３ａと連通している。この構成では、軸穴１３ａの開口形状が完全な円形ではなく、連通穴１３ｃによって分断されている（軸穴１３ａの開口形状が円形に閉じていない）ので、回転軸６を軸穴１３ａに圧入する際に、軸穴１３ａ周辺の変形部が連通穴１３ｃに逃げることができる。
【００２５】
その結果、軸穴１３ａの開口形状が円形に閉じている（連通穴１３ｃと連通していない）場合と比較すると、軸穴１３ａへの回転軸６の圧入荷重を低減できるため、作業性が向上すると共に、軸穴１３ａと回転軸６との圧入代を下げ過ぎることもないので、電機子鉄心７を回転軸６に強固に固定できる。また、軸穴１３ａに圧入される回転軸６の外周面が滑らかである（ローレットを設けていない）ため、軸穴１３ａの加工精度もラフにできる。
【００２６】
更に、電機子鉄心７には、各コアシート１３の連通穴１３ｃ同士が軸方向に連通して空気通路１５が形成されるので、電機子４の回転時に空気通路１５を流れる空気流が発生し、その空気流によって電機子４が好適に冷却されるため、電機子４の高回転化が可能になる。また、空気通路１５は、回転軸６と平行ではなく、軸方向の一端から他端へ向かって周方向に捩じれた状態で形成されているため、電機子４の回転時に発生する空気流の旋回方向に空気通路１５の捩じれ方向を合わせることで、空気抵抗を低減でき、電機子４に対する冷却効果を高めることが可能になる。
【００２７】
また、本実施形態に記載した電機子４は、一方の外側コイル端１７ｂを整流子片として使用し、その整流子面１７ｃにブラシ５が配置されるため、ブラシ５の摩耗粉が電機子４等に付着する可能性がある。これに対し、電機子鉄心７の内部を軸方向に通り抜ける空気通路１５が形成されていると、ブラシ５の摩耗粉が空気通路１５を通り抜ける空気流によって電機子４の外部に排出できるので、整流の悪化を抑制でき、且つブラシ５の寿命向上も可能になる。
【００２８】
（変形例）
上記の実施形態では、３つのシートブロック１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを周方向にずらして組み合わせているが、各シートブロック１４を周方向にずらすことなく組み合わせても良い。この場合、電機子鉄心７に形成される空気通路１５は、周方向に捩じれることなく、回転軸６と平行に形成されるが、電機子４の冷却効果、及びブラシ粉の排出効果を得ることはできる。
【００２９】
また、上記の実施形態では、所定枚数のコアシート１３を３つのシートブロック１４に分割して組み合わせているが、必ずしも複数のシートブロック１４に分割する必要はない。つまり、所定枚数のコアシート１３を全部重ね合わせた状態で、軸穴１３ａに回転軸６を圧入固定しても良い。この場合、各コアシート１３を周方向にずらして配置しても良いし、各コアシート１３の連通穴１３ｃが一致する様に積層しても良い。
【００３０】
なお、コアシート１３あるいはシートブロック１４を周方向にずらして積層する場合は、そのずらし角度をスロットピッチの整数倍に設定することで、電機子鉄心７の軸方向に各スロット１３ｂが一直線上に配置されるので、スロット１３ｂに電機子コイル（内側コイル辺１６ａ及び外側コイル辺１７ａ）を挿入する際に支障を生じることはない。従って、内側導体１６と外側導体１７を新たに設ける必要がなく、従来品を使用することができる。
【００３１】
更に、上記の実施形態では、全てのコアシート１３に形成された連通穴１３ｃが軸方向に連通して空気通路１５を形成しているが、回転軸６を軸穴１３ａに圧入する際の作業性向上を得るためには、必ずしも電機子鉄心７に空気通路１５が形成される必要はない。つまり、各コアシート１３の連通穴１３ｃが軸方向に連通していなくても、回転軸６を軸穴１３ａに圧入する際の圧入荷重を低減できる効果を得ることはできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電機子鉄心（コアシート）を軸方向から見た正面図である。
【図２】電機子鉄心の半断面図である。
【図３】回転電機の断面図である。
【図４】電機子鉄心に回転軸を圧入した状態を示す半断面図である。
【図５】電機子の断面図である。
【符号の説明】
１    回転電機
４    電機子（回転子）
５    ブラシ
６    回転軸
７    電機子鉄心（回転子鉄心）
１３    コアシート
１３ａ  軸穴
１３ｂ  スロット
１３ｃ  連通穴
１４    シートブロック（ブロック）
１７ａ  外側コイル辺（コイル辺）
１７ｂ  外側コイル端（コイル端）
１７ｃ  整流子面
【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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