(57)【要約】【課題】雌型部品に小さな圧入力でシャフトを圧入でき、かつ圧入後の雌型部品の引抜ききに耐える摩擦力を確保することのできる回転子を得ることを目的とする。【解決手段】シャフト４の外周面の整流子６への圧入方向前段には、軸方向に延びる複数の線状突起４１Ａが周方向等間隔で配設された第１の領域４１が設けられている。第１の領域４１の圧入方向後段には、第１の領域４１の線状突起４１Ａより高い密度で線状突起４２Ａが配設されて雌型部品５、６を係止する第２の領域４２が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、上記シャフトが圧入され所定位置で係止される雌型部品とを備え、上記シャフトの外周面には、上記雌型部品に圧入される複数の線状突起が配設される第１の領域と、上記第１の領域より圧入方向後段に位置し、上記第１の領域の線状突起より高い密度で線状突起が配設されて上記雌型部品を係止する第２の領域とを備えたことを特徴とする電動機の回転子。
【請求項２】
上記第１および第２の領域に配設される複数の線状突起は軸方向に延びる線状突起であることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項３】
上記第２の領域に配設される複数の線状突起の突起高さは、上記第１の領域に配設される複数の線状突起の突起高さより高いことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の回転子。
【請求項４】
上記第１の領域に配設される複数の線状突起は軸方向に延びる線状突起であり、上記第２の領域に配設される複数の線状突起は上記第１の領域に配設される線状突起から枝分かれして延びる線状突起であることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項５】
上記第１および第２の領域に配設される複数の線状突起はセレーション加工により形成されるセレーションであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の回転子。
【請求項６】
上記第１の領域に配設される複数の線状突起はセレーション加工により形成されるセレーションであり、上記第２の領域に配設される複数の線状突起はローレット加工により形成されるローレットであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の回転子。
【請求項７】
シャフトと、上記シャフトが圧入され所定位置で係止される雌型部品とを備え、上記シャフトの外周面には、上記雌型部品に圧入される複数の線状突起が配設される第１の領域と、上記第１の領域より圧入方向後段に位置し、上記第１の領域の線状突起より突起高さが高い線状突起が配設されて上記雌型部品を係止する第２の領域とを備えたことを特徴とする電動機の回転子。
【請求項８】
上記第１および第２の領域に配設される複数の線状突起は、軸方向に延びる連続した線状突起であり、上記雌型部品への圧入開始位置から上記雌型部品の係止位置まで徐々に突起高さが高くなることを特徴とする請求項７に記載の電動機の回転子。
【請求項９】
シャフトと、上記シャフトが圧入され所定位置で係止される雌型部品とを備え、上記シャフトの外周面には、上記雌型部品への圧入開始位置から上記雌型部品の係止位置まで軸方向斜めに延びる複数の線状突起が配設されていることを特徴とする電動機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セレーション等の線状突起を備えたシャフトに、ロータコア等の雌型部品を圧入して形成する電動機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機の回転子として、例えばロータコアのような雌型部品の中央孔にシャフトが圧入されて固定されたものがある。シャフトと雌型部品は互いに相対的な回転を防止して回転を確実に伝達するためにセレーション結合されている。
従来のセレーション付シャフトは、雌型部品に小さな圧入力で圧入でき、クラック、破損等の発生を未然に防止するために、シャフトの周方向でセレーションの高さが異なる少なくとも２種類のセレーションを構成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のセレーション付シャフトは、雌型部品に対し小さい圧入力で圧入できるが、圧入後の引き抜きに耐える摩擦力を確保することができない。圧入後の摩擦力が小さいと、圧入後の製造工程や回転子の高速回転駆動時に、シャフトの軸方向および周方向に対する雌型部品のずれが生じるという問題があった。特にロータコアと整流子のように２つの雌型部品から構成される電動機の回転子の場合、このようなずれが生じると２部品間の位相ずれが起こり、整流が乱れて電動機の性能が低下するという問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、雌型部品に小さな圧入力でシャフトを圧入でき、かつ圧入後の雌型部品の引き抜きに耐える摩擦力を確保することのできる回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る電動機の回転子は、シャフトと、上記シャフトが圧入され所定位置で係止される雌型部品とを備えている。上記シャフトの外周面には、上記雌型部品に圧入される複数の線状突起が配設される第１の領域と、上記第１の領域より圧入方向後段に位置し、上記第１の領域の線状突起より高い密度で線状突起が配設されて上記雌型部品を係止する第２の領域とを備えている。
【０００６】
また、この発明に係る電動機の回転子は、シャフトと、上記シャフトが圧入され所定位置で係止される雌型部品とを備えている。上記シャフトの外周面には、上記雌型部品に圧入される複数の線状突起が配設される第１の領域と、上記第１の領域より上記雌型部品の圧入方向後段に位置し、上記第１の領域の線状突起より突起高さが高い線状突起が配設されて上記雌型部品を係止する第２の領域とを備えている。
【０００７】
また、この発明に係る電動機の回転子は、シャフトと、上記シャフトが圧入され所定位置で係止される雌型部品とを備えている。上記シャフトの外周面には、上記雌型部品の圧入開始位置から上記雌型部品の係止位置まで軸方向斜めに延びる複数の線状突起が配設されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の電動機の回転子によれば、シャフトの外周面に、雌型部品に圧入される複数の線状突起が配設される第１の領域と、第１の領域より圧入方向後段に位置し、第１の領域の線状突起より高い密度で線状突起が配設されて雌型部品を係止する第２の領域とを備えているため、圧入初期である第１の領域では、小さな圧入力で圧入でき、雌型部品のクラック、破損等の発生を未然に防止できるとともに、シャフト周方向の圧入初期の位相ずれを防止することができる。そして、雌型部品が係止される第２の領域では摩擦力が大きくなり、雌型部品の引き抜きに耐える摩擦力が確保できるため、シャフトの軸方向および周方向に対する雌型部品のずれを抑制できる。
【０００９】
また、この発明の電動機の回転子によれば、シャフトの外周面に、雌型部品に圧入される複数の線状突起が配設される第１の領域と、第１の領域より圧入方向後段に位置し、第１の領域の線状突起より突起高さが高い線状突起が配設されて雌型部品を係止する第２の領域とを備えているため、圧入初期である第１の領域では、小さな圧入力で圧入でき、雌型部品のクラック、破損等の発生を未然に防止できるとともに、シャフト周方向の圧入初期の位相ずれを防止することができる。そして、雌型部品が係止される第２の領域では摩擦力が大きくなり、雌型部品の引き抜きに耐える摩擦力が確保できるため、シャフトの軸方向および周方向に対する雌型部品のずれを抑制できる。
【００１０】
また、この発明の電動機の回転子によれば、シャフトの外周面に、圧入開始位置から雌型部品の係止位置まで軸方向斜めに延びる複数の線状突起が配設されている。このため、軸方向斜めに延びる複数の線状突起に沿ってシャフトを回転させながら雌型部品に圧入することで、軸方向に延びる線状突起を配置した場合よりも小さな圧入力で圧入できる。そして、圧入後は雌型部品を軸方向に引き抜く際の摩擦力が大きくなるため、シャフトの軸方向および周方向に対する雌型部品のずれを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるクリーナモータの内部構造を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回転子の一部を模式的に示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるシャフトの整流子への圧入過程を示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態２におけるシャフトの構成を模式的に示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２における別例のシャフトの構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３におけるシャフトの構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】この発明の実施の形態３における他の別例のシャフトの構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図８の部分拡大図である。
【図１０】この発明の実施の形態４におけるシャフトの構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態５におけるシャフトの構成を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電動機としてのクリーナモータ１０の内部構造を示す図である。図１に示すように、クリーナモータ１０は、回転子１と、回転子１の外周側に配置される固定子２と、回転子１の軸方向一方側に配置されるファン３を備えている。ファン３により回転子１の回転軸の方向に気流が発生し、その気流の大まかな方向を図中矢印で示している。回転子１は、シャフト４と、シャフト４が圧入され所定位置で係止される雌型部品としてのロータコア５と、ロータコア５の気流方向下流側に配置される同じく雌型部品としての整流子６とを備えている。
【００１３】
図２は回転子１の一部を模式的に示す図であり、図３はシャフト４が整流子６に圧入される過程を分かり易く示す模式図であり、図３（ａ）が圧入初期の様子、図３（ｂ）が圧入後半の様子を示す。
ロータコア５、整流子６はそれぞれシャフト４挿入用の貫通孔を有し、各貫通孔にシャフト４が圧入される。図２に示すように、本実施の形態１ではシャフト４の左側に整流子６が、右側にロータコア５が配置される。矢印６Ａはシャフトに対する整流子６の嵌め合いの方向、矢印５Ａはシャフトに対するロータコア５の嵌め合いの方向を示し、シャフト４の圧入方向は各矢印６Ａ、５Ａと逆向きである。
以下、シャフト４の整流子６への圧入の様子について詳述する。
【００１４】
シャフト４の外周面の整流子６への圧入方向前段には、整流子６に圧入される軸方向に延びる複数の線状突起４１Ａが周方向に略等間隔で配設された第１の領域４１が設けられている。第１の領域４１と離間して圧入方向後段には、軸方向に延びる複数の線状突起４２Ａが周方向に略等間隔で配設された第２の領域４２が設けられている。第１の領域４１の線状突起４１Ａと第２の領域４２の線状突起４２Ａは同じ形状の線状突起であるが、第１の領域４１の線状突起４１Ａより、第２の領域４２の線状突起４２Ａの方が高い密度で配設されている。例えば本実施の形態１では、第１の領域４１には線状突起４１Ａが１６本、第２の領域４２には線状突起４２Ａが線状突起４１Ａの２倍の本数である３２本配設されている。
各線状突起４１Ａ、４２Ａは、溝の付いた丸ダイス又は平ダイスを転造して軸方向に延びる突起を形成するセレーション加工により形成されるセレーションである。一般的なセレーションが安定的に転造できる最小本数が１６本程度であるため、第１の領域４１に配設される線状突起４１Ａの本数を１６本としている。
【００１５】
なお、各線状突起４１Ａ、４２Ａの配設本数はこれに限られるものではない。第１の領域の線状突起４１Ａより、第２の領域４２の線状突起４２Ａの方が高い密度で配設されていればよく、線状突起４１Ａより線状突起４２Ａの方が配設本数が多ければよい。
また本実施の形態１では、第１の領域４１と第２の領域４２は離間して設けられているが、必ずしも離間する必要はなく、第１の領域４１と第２の領域２が連続して設けられていてもよい。
また、第１の領域４１と第２の領域４２との間隔は、整流子６の軸方向の長さよりも小さく設定する必要があり、シャフト４が整流子６に圧入される際、シャフト４の第１の領域４１が整流子６を完全に通過する前に、第２の領域４２が整流子６に圧入開始される必要がある。
また、各線状突起４１Ａ、４２Ａの軸方向の長さおよび配設位置は、整流子６の軸方向の長さ、圧入位置、係止位置に応じて適宜決定すればよい。本実施の形態１では、第１の領域４１の線状突起４１Ａは整流子６の軸方向長さより長く、第２の領域４２は整流子６の軸方向の長さより短く設定している。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、シャフト４の整流子６への圧入は、第１の領域４１の線状突起４１Ａと整流子６の貫通孔を形成する内周面が接触し始める位置から開始される。第１の領域４１が整流子６を完全に通過するより前に、第２の領域４２が整流子６へ圧入開始され、図３（ｂ）に示すように第２の領域４２が整流子６に完全に圧入された状態で整流子６が係止される。
【００１７】
シャフト４の圧入初期となる第１の領域４１では線状突起４１Ａの本数が第２の領域４２に比べて少なく、小さな圧入力で整流子６に圧入することができる。このため、整流子６の内周面の周方向の伸びが小さく、整流子６のクラック、破損等の発生を未然に防止できる。また、シャフト４周方向の圧入初期における位相ずれを防止することができる。
これに対し、シャフト４の圧入後半であり整流子６が係止される第２の領域４２では、線状突起４２Ａの本数が多いため摩擦力が大きくなり、圧入後の整流子６の引き抜きに耐える摩擦力が確保できる。このため、圧入後のシャフト４の軸方向および周方向に対する整流子６のずれを抑制できる。なお、シャフト４の圧入後半は圧入初期より大きな圧入力が必要であるが、圧入後半ではすでに圧入初期においてシャフト４と整流子６の一部が嵌め合わされているため、圧入後半で圧入力が大きくなってもシャフト４が周方向へ回転しにくく、シャフト４周方向の位相ずれが生じることもない。また、第２の領域４２の線状突起４２Ａの長さを整流子６の引き抜きに耐える摩擦力が確保できる範囲でできるだけ短く設定すれば、圧入力の大きくなる範囲を短くでき、圧入後半における整流子６の周方向の伸びを最小限に抑えることができる。また、第１の領域４１の線状突起４１Ａを長く、第２の領域４２の線状突起４２Ａを短くすれば、圧入力が小さく済む範囲を長く、大きくなる範囲を短くして、組立性を向上することができる。
【００１８】
シャフト４のロータコア５への圧入については整流子６の場合と同様であり、その効果も同様である。従って、シャフト４とロータコア５の構成については簡略に説明する。
図２に示すように、シャフト４の外周面のロータコア５への圧入方向前段には線状突起４１Ａが周方向に略等間隔で配設された第１の領域４１が設けられている。第１の領域４１と離間して圧入方向後段には、第１の領域４１の線状突起４１Ａより高い密度で線状突起４２Ａが配設されてロータコア５を係止する第２の領域４２が設けられている。
なお、各線状突起４１Ａ、４２Ａの配設本数は、整流子６の場合と同様としてもよいが、ロータコア５の重量に合わせて適宜変更してもよい。ロータコア５の重量は整流子６の重量より大きいため、高速回転駆動時におけるロータコア５にかかる遠心力も大きくなる。従って、より大きな引き抜きに耐える摩擦力を確保したい場合は、第２の領域の線状突起４２Ａの本数を整流子６の場合より多く設定すればよい。
また、上述の通り、各線状突起４１Ａ、４２Ａの軸方向の長さおよび配設位置も、ロータコア５の軸方向の長さ、圧入位置、係止位置に応じて適宜決定すればよい。
【００１９】
以上のように、本実施の形態１の回転子１は、シャフト４が整流子６やロータコア５等の雌型部品に小さな圧入力で圧入でき、かつ圧入後の引き抜きに耐える摩擦力を確保することができるため、シャフト４の圧入による雌型部品のクラック、破損等の発生を未然に防止できるとともに、圧入後の製造工程や回転子１の高速回転駆動時のシャフト４の軸方向および周方向に対する雌型部品のずれの発生を防止し、整流の乱れのない高性能の電動機を得ることができる。このため、回転子１の耐久性の向上や、電動機の性能向上によるエネルギー消費量の削減等の効果が得られる。そして、生産工程におけるシャフト４の圧入力を小さくできるため圧入が容易に行え、生産工程の環境負荷を低減することができる。
【００２０】
実施の形態２．
本実施の形態２では、上記実施の形態１におけるシャフト４の第２の領域４２における線状突起をセレーション加工ではなくローレット加工により形成した例について説明する。それ以外の構成については上記実施の形態１と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
図４は本実施の形態２のシャフト４の構成を模式的に示す斜視図である。ロータコア５および整流子６のそれぞれの第２の領域４２に配設される線状突起４２Ｂは、ローレット加工により形成された平目ローレットである。なお線状突起４２Ｂの突起高さは第１の領域４１の線状突起４１Ａと同じである。セレーション加工によるセレーションは、軸方向に延びる線状突起が離間して配設されるが、ローレット加工による平目ローレットは軸方向に延びる線状突起が連続して施される。
【００２１】
以上のように、本実施の形態２の回転子は、第２の領域４２の線状突起４２Ｂがローレット加工により形成されるローレットであるため、セレーションとする場合よりも第２の領域４２の線状突起４２Ｂの配設密度をより高くすることができる。従って、上記実施の形態１の効果に加え、第２の領域４２では摩擦力がより大きくなり、圧入後の引き抜きに耐える摩擦力が十分に確保できる。また、配設密度が高いため雌型部品の内周面に加わる圧力が均等に分散され、圧入の影響による雌型部品の軸芯ずれの発生を低減し、振動の要因となる不釣り合い量の増加や電機子の特性の低下を防止する。
また、図５は本実施の形態２の別例のシャフトを示す図である。図に示すように、第２の領域４２の線状突起４２Ｃを、線状突起が交差する綾目ローレットとしてもよく、平目ローレットの場合と同様の効果を有する。
【００２２】
実施の形態３．
上記実施の形態１では第１と第２の領域４１、４２の各線状突起の配設密度を変えたが、本実施の形態３では、第１と第２の領域４１、４２の各線状突起の突起高さを変える場合について説明する。各線状突起の構成以外は上記実施の形態１と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
図６は本実施の形態３のシャフト４の構成を模式的に示す断面図であり、図７は図６のＡ部分の拡大図である。図に示すように、第１の領域４１の線状突起４１Ａの突起高さをＨ１、第２の領域４２の線状突起４２Ｄの突起高さをＨ２とすると、Ｈ１＜Ｈ２の関係となるよう各線状突起４２Ａ、４２Ｄが形成されている。
【００２３】
以上のように、本実施の形態３の回転子１において、シャフト４の第２の領域４２の線状突起４２Ｄは第１の領域４１の線状突起４１Ａより突起高さが高い。このため、雌型部品が係止される第２の領域における摩擦力は大きくなり、上記実施の形態１と同様の効果を有する。
【００２４】
なお、本実施の形態３の別例として、第２の領域４２の線状突起４２Ｄの突起高さを第１の領域４１の線状突起４１Ａの突起高さより高くするだけでなく、さらに上記実施の形態１の場合のように線状突起４２Ｄの配設密度を線状突起４１Ａの配線密度より高くする構成としてもよい。
このような構成により、第２の領域４２における摩擦力はより大きくなり、シャフト４圧入後において、さらに大きな引き抜きに耐える摩擦力が確保できる。
【００２５】
さらに、本実施の形態３の他の別例について説明する。図８は本実施の形態３の他の別例のシャフト４の構成を模式的に示す断面図であり、図９は図８のＢ部分の拡大図である。上記実施の形態３では第１および第２の領域４１、４２が離間して設けられていたが、この他の別例では第１および第２の領域４１、４２が連続して配置され、各領域４１、４２に配設される複数の線状突起は、軸方向に延びる連続した線状突起４３である。線状突起４３は雌型部品への圧入開始位置から雌型部品の係止位置まで徐々に突起高さが高くなるように形成されている。
このような構成により、上記実施の形態３の効果と同様の効果を有するとともに、連続した線状突起４３により圧入開始から雌型部品の係止まで圧入力が徐々に大きくなるよう変化し、スムーズな圧入が可能となるという効果も有する。これにより、圧入力の変化に伴うシャフト４の周方向に対する位相ずれを確実に防止し、より精度のよい組立ができる。
【００２６】
実施の形態４．
図１０は本実施の形態４のシャフト４の構成を模式的に示す斜視図である。シャフト４の第１の領域４１に配設される線状突起は軸方向に延び周方向に等間隔で配設された線状突起４１Ｅであり、第２の領域４２に配設される線状突起は線状突起４１Ｅから枝分かれして延びる線状突起４２Ｅである。上記実施の形態１では第１の領域４１と第２の領域４２は軸方向に離間して設けられていたが、本実施の形態４では第１の領域４１と第２の領域４２が連続して設けられる構成となる。それ以外の構成については上記実施の形態１と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
以上のように、本実施の形態４の回転子１において、シャフト４の第１の領域４１と第２の領域４２が連続して設けられ、線状突起４２Ｅが線状突起４１Ｅから枝分かれして配設されるため、枝分かれする線状突起４２Ｅの部分で圧入力が徐々に大きくなるように変化し、スムーズな圧入が可能となる。これにより、上記実施の形態１と同様の効果に加え、圧入力の変化に伴うシャフト４の周方向に対する位相ずれを確実に防止し、より精度のよい組立ができる。
【００２８】
実施の形態５．
図１１は本実施の形態５のシャフト４の構成を模式的に示す斜視図である。本実施の形態５では、上記実施の形態１におけるシャフト４の各線状突起４１Ａ、４２Ａの代わりに、雌型部品への圧入開始の位置から雌型部品の係止位置まで軸方向斜めに延びる複数の線状突起４４が配設されている。
【００２９】
以上のように、本実施の形態５の回転子１において、シャフト４に軸方向斜めに延びる線状突起４４が配設されているため、線状突起４４に沿ってシャフト４を回転させながら雌型部品に圧入し、シャフト４に軸方向に延びる線状突起を配置した場合よりも小さな圧入力で圧入することができる。そして、圧入後は雌型部品を軸方向に引き抜く際の摩擦が大きくなるため、シャフト４の軸方向および周方向に対する雌型部品のずれを抑制できる。このため、上記実施の形態１と同様に、シャフト４の圧入による雌型部品のクラック、破損等の発生を未然に防止できるとともに、圧入後の製造工程や回転子１の高速回転駆動時のシャフト４の軸方向および周方向に対する雌型部品のずれの発生を防止し、整流の乱れのない高性能の電動機を得ることができる。そして、回転子１の耐久性の向上や、電動機の性能向上によるエネルギー消費量の削減等の効果が得られる。また、生産工程における全体の圧入力を小さくできるため圧入が容易に行え、生産工程の環境負荷を低減することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  回転子、４  シャフト、５  ロータコア、６  整流子、４１  第１の領域、
４１Ａ，４１Ｅ  線状突起、４２  第２の領域、４２Ａ〜４２Ｅ  線状突起、
４３  線状突起、４４  線状突起。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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