(57)【要約】【課題】特別な設備や加工及び部品点数の増加を招くことなく、シャフトの軸振れを抑制することができる回転電機の電機子構造を提供する。【解決手段】シャフト６の外周面には、前記積層コア７が固定される部位に、軸方向に延びる４つの突条部が周方向に等間隔で配置されている。前記突条部を含まないシャフト６の外径は、積層コア７の内径よりも若干小さく形成されており、前記突条部は、前記突条部を含むシャフト６の外径が積層コア７の内径より若干大きくなるように形成されている。前記突条部は２つの分割溝によって分割されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層コアに巻線が巻装され、前記積層コアの中央部に設けられた貫通孔にシャフトが圧入された回転電機の電機子構造において、
前記シャフトの外周面に、軸方向に延びる突条部が形成されており、前記突条部にその突条部を分割する分割溝を有することを特徴とする回転電機の電機子構造。
【請求項２】
前記突条部は前記シャフトの外周面に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子構造。
【請求項３】
前記分割溝は前記突条部に複数設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機の電機子構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電装用モータ等における小型回転電気機械用のコアとシャフトとの嵌合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、小型電動機や発電機に使用されるロータの積層コアは、珪素鋼板や電磁軟鋼板等の金属板をプレスで打ち抜いて積み重ね、かしめることにより形成される。その後、このようにして形成された積層コアにシャフトを圧入し、整流子の取り付けや巻線を行うことにより電機子が完成する。
【０００３】
図５は一般的なシャフトと積層コアの嵌合構造を示している。積層コア２１にシャフト２２がＡ方向から圧入されている。前記シャフト２２には、突条部２３が設けられている。突条部２３は、突条部２３を含むシャフト外径が積層コア内径よりも大きくなるように設けられている。
【０００４】
図５に示すように、シャフトと積層コアは、落下又は振動等の衝撃によって容易に動かないように、強い保持力でもって嵌合されている。この保持力はシャフト外径が積層コア内径よりも大きくなるように前記突条部２３を設けることにより得られる。
【０００５】
また、上記以外のシャフトと積層コアの嵌合構造としては、シャフトをシャフト径方向に２分割して嵌合した構造がある（例えば、特許文献１参照）。さらに、シャフトと積層コアの嵌合構造として、コアシートのそれぞれを一定の角度ずつずらしてシャフトに嵌合していく嵌合構造であって、コア内径よりもシャフト外径の方が大きいことを特徴とする嵌合構造もある（例えば、特許文献２参照）。その他、積層コア内径とシャフト外径とを同等又は僅少の公差を有するように形成し、上記シャフトを積層コアの貫通孔に挿入した状態で、レーザー光によるスポット溶接を行って接合する構造もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２３４９３２号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】
特開平７−２９８５２７号公報（第３頁、第２図）
【特許文献３】
特開平８−２３７９１４号公報（第２頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５に示す従来の構成では、シャフト２２を積層コア２１に圧入固定させる際に、シャフト２２の外径に設けられた突条部２３を積層コア２１へ強い力で貫通させるため、突条部２３が積層コア内径面に押し潰される。図６に示すように突条部２３の一部が積層コア内径面に押し潰されることにより形成された塊２４が、積層コア２１の開口部付近に蓄積される。この塊２４はシャフト２２と積層コア２１とに局部的な残留応力を生じさせ、シャフトを曲げることとなり、シャフトの重要な要素である真直度の悪化を招く。このことはモータにおいて軸振れ・騒音・振動の増加を誘発し、モータの性能を著しく低下させる原因となる。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、特別な設備や加工及び部品点数の増加を招くことなく、シャフトの軸振れを抑制することができる回転電機の電機子構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、積層コアに巻線が巻装され、前記積層コアの中央部に設けられた貫通孔にシャフトが圧入された回転電機の電機子構造において、前記シャフトの外周面に、軸方向に延びる突条部が形成されており、前記突条部にその突条部を分割する分割溝を有することをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機の電機子構造において、前記突条部は前記シャフトの外周面に複数形成されていることをその要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機の電機子構造において、前記分割溝は前記突条部に複数設けられていることをその要旨とする。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、突条部に分割溝を設けることにより、シャフトを積層コアの中央部に設けられた貫通孔に圧入する際に突条部が積層コアに押し潰されて形成される塊が、分割溝に押しやられるので、積層コア開口部付近に蓄積されるのを抑制することができる。その結果、その塊がシャフトと積層コアに及ぼす残留応力の影響を軽減し、シャフトが曲がるのを抑制することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の突条部を複数形成することにより、上記の請求項１に記載の発明による作用を得られると共に、突条部と積層コア内周面との接面が大きくなる。その結果、保持力が大きくなるので、落下又は振動等の衝撃を受けても、シャフトに対して積層コアがさらに動きにくくなる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、突条部に設ける分割溝を複数形成することにより、前記塊が押しやられる場所が増えるので、前記塊が積層コア開口部付近に蓄積されるのを、より抑制することができる。その結果、その塊がシャフトと積層コアに及ぼす残留応力の影響を軽減し、シャフトが曲がるのを抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１乃至図４に従って説明する。
図４は、回転電機機器としての直流モータの要部断面図を示す。ヨーク１は有底筒状に形成されている。前記ヨーク１の一端の開口部は、ヨーク１を略密閉するようにエンドプレート２が固着されている。前記ヨーク１の内周面には、複数のマグネット３が固着されている。前記ヨーク１の他端の底部中央には、貫通孔１ａが形成されている。貫通孔１ａの内側には、軸受４ａが固定されている。
【００１６】
前記エンドプレートの中央から変位した位置には、２つの孔２ａ，２ｂが形成されている。前記エンドプレート２の内側面中央には軸受４ｂが、前記軸受４ａと対をなす位置に固定されている。
【００１７】
前記一対の軸受４ａ，４ｂには、電機子５のシャフト６が回転可能に支持されている。前記電機子５のシャフト６には、積層コア７が固着され、その積層コア７には巻線８が巻装されている。前記電機子５のシャフト６上には、整流子９が備えられており、その整流子９は電機子５と前記軸受４ｂとの間に設けられている。
【００１８】
前記整流子９の径方向外側でブラシホルダ１０ａ，１０ｂが固定されている。前記ブラシホルダ１０ａ，１０ｂの先端には、ブラシ１１（図５中では１つのみ図示している）が固定されている。
【００１９】
前記ブラシホルダ１０ａ，１０ｂの支持部１２ａ，１２ｂには、孔２ａ，２ｂに貫通されたターミナル１３ａ，１３ｂがそれぞれ接続されている。
図１は前記積層コア７へ前記シャフト６を圧入して嵌合した状態の正断面図を示しており、図２は前記シャフト６の前記積層コア７が固定される部位の拡大図である。また、図３は前記積層コア７へ前記シャフト６を圧入して嵌合した状態の平断面図を示す。
【００２０】
前記積層コア７の中央部には貫通孔７ａが設けられている。前記シャフト６の外周面には、前記積層コア７が固定される部位に、軸方向に延びる４つの突条部１４（図１及び図２においては３つのみ図示している）が周方向に等間隔で配置されており、軸方向の長さは積層コア７の厚さよりも長い。前記突条部１４はシャフト径方向の断面形状が略三角形状をなしている。尚、図１乃至図３では、突条部１４は誇張して図示している。
【００２１】
前記突条部１４を含まないシャフト６の外径は、積層コア７の内径よりも若干小さく形成されており、前記突条部１４は、前記突条部１４を含むシャフト６の外径が積層コア７の内径より若干大きくなるように形成されている。
【００２２】
前記突条部１４はそれぞれ、分割溝１５ａ，１５ｂによって等分割され、分割突条部１４ａ，１４ｂ，１４ｃで構成される。前記分割突条部１４ａ，１４ｂ，１４ｃの両端１６は、分割突条部の両端とシャフト外周面とが鈍角をなすように形成されている。
【００２３】
前記シャフト６と前記積層コア７との嵌合構造は、次のように形成される。
図１において、シャフト６は図中のＡ方向から積層コア７の貫通孔７ａに圧入される。
【００２４】
シャフト６が積層コア７の貫通孔７ａに圧入されていくと、突条部１４を含むシャフト６の外径は、積層コア７の内径よりも大きく形成されているため、まず、分割突条部１４ａが積層コア７の開口部付近で積層コア７の内周面に押し潰される。押し潰された分割突条部１４ａの一部は積層コア７の開口部付近で成長して塊となる。シャフト６が圧入されるにつれて、その塊は突条部１４に設けられた分割溝１５ａに押しやられて塊の成長が止まる。
【００２５】
次に、分割突条部１４ｂが分割突条部１４ａと同様に積層コア７の開口部付近で積層コア７の内周面に押し潰される。押し潰された分割突条部１４ｂの一部は積層コア７の開口部付近で成長して塊となる。シャフト６が圧入されるにつれて、その塊は突条部１４に設けられた分割溝１５ｂに押しやられて塊の成長が止まる。
【００２６】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）突条部１４に分割溝１５ａ及び１５ｂを設けたことにより、突条部１４が積層コア内周面によって押し潰されることにより形成される塊は、分割溝１５ａ及び１５ｂに押しやられる。したがって、積層コア７の開口部にその塊が成長して蓄積されるのを防ぐことができるので、その塊がシャフト６と積層コア７に及ぼす残留応力を低減できる。その結果、残留応力によりシャフト６が曲げられることに起因する軸振れを抑制することができる。
【００２７】
（２）突条部１４に分割溝１５ａ及び１５ｂを設けるだけの簡単な加工で上記（１）に述べた効果が得られる。したがって、特許文献３のようにレーザーを用いて特別な加工をする必要がない。また、部品点数を増やす必要がなく、特別な設備も要しないので製造コストを低減できる。
【００２８】
（３）分割突条部１４ａ，１４ｂ，１４ｃの両端１６は、両端１６とシャフト外径面とが鈍角をなすように形成されている。そのため、シャフト６を積層コア７の貫通孔７ａに圧入する際、シャフト６が貫通孔７ａに入っていきやすく、作業の負担を軽減することができる。
【００２９】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、突条部１４は４カ所に設けられているが、４カ所に限らず、複数箇所に設けてもよい。５カ所以上に突条部を設けた場合、突条部と積層コア内周面との接面が大きくなる。その結果、保持力が大きくなるので、落下又は振動等の衝撃を受けても、シャフトに対して積層コアがさらに動きにくくなる。また、シャフトの軸心と積層コアの中心が合いやすくなる。
【００３０】
○上記実施形態では、１つの突条部に対して２カ所の分割溝が設けられている。この分割溝は２カ所でなくてもよい。分割溝を複数設けることにより、突条部が積層コア内周面に押し潰されて形成される塊が押しやられる場所が増えるので、より塊の成長を抑制することができる。その結果、その塊が及ぼす残留応力の影響をより軽減し、軸振れを抑制することができる。
【００３１】
○上記実施形態では、突条部を等分割して分割突状部を形成しているが、等分割でなくてもよい。この場合も、上記形態と同様の効果が得られる。また、突条部を等分割しないで分割する場合は、分割溝の幅を分割突条部の軸方向の長さに合わせて変えることで、突条部が積層コア内周面に押し潰されて形成される塊が、より的確に分割溝に押しやられることができる。
【００３２】
○上記実施形態では、前記突条部１４はシャフト径方向の断面形状が略三角形状をなしているが、略三角形状でなくてもよい。例えば、三角形以外の多角形や、台形、半円形でもよい。この場合も、上記形態の場合と同様の効果が得られる。
【００３３】
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）分割突条部両端とシャフト外径面とが鈍角をなすように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機の電機子構造。
【００３４】
このように構成することにより、シャフトを積層コアの貫通孔に圧入する際、シャフトが貫通孔に入っていきやすく、作業の負担を軽減することができる。
（ロ）分割突条部の軸方向の長さに合わせて分割溝の幅を変化させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機の電機子構造。
【００３５】
このように構成することにより、突条部が積層コア内周面に押し潰されて形成される塊が、より的確に分割溝に押しやられることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、特別な設備や加工及び部品点数の増加を招くことなく、シャフトの軸振れを抑制することができる回転電機の電機子構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シャフトを積層コアに圧入した状態を示す正断面図。
【図２】シャフトの要部拡大図。
【図３】シャフトを積層コアに圧入した状態の平断面図。
【図４】直流モータの要部断面図。
【図５】従来のシャフトを積層コアに圧入した状態を示す正断面図。
【図６】従来のシャフトを積層コアに圧入した状態の積層コア開口部付近断面図。
【符号の説明】
６…シャフト、７…積層コア、７ａ…貫通孔、１４…突条部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…分割突条部、１５ａ，１５ｂ…分割溝
【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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