CN103283122B - 旋转电机的转子构造及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转电机的转子构造包括如下结构：在转子轴的任一侧的端板的轴向外侧的外周部沿周向形成有凿密槽。然后，利用凿密卡圈的轴向内侧端，将一侧的端板沿轴向定位，该凿密卡圈呈环状，覆盖转子轴的凿密槽而嵌合于转子轴，从外周侧对该凿密卡圈的轴向外侧部分进行凿密而嵌合于转子轴的凿密槽并且卡合于凿密槽的轴向外侧的壁面。即，从外周侧对抵接于一侧的端板而沿轴向定位的凿密卡圈的轴向外侧部分进行凿密而使凿密卡圈的轴向外侧部分嵌合于转子轴的凿密槽并且卡合于凿密槽的轴向外侧的壁面。

Description

旋转电机的转子构造及其制造方法

技术领域

本发明涉及作为电动机等旋转电机的转子或者电枢而发挥功能的转子构造及其制造方法，特别是涉及适合于芯和轴的连结的旋转电机的转子构造及其制造方法。

背景技术

JP-2006-187063-A公开了这样一种构造：作为将用于构成旋转电机的转子的多张电磁钢板层叠而成的芯和轴连结的连结构造，通过将配置于芯的两侧面的端板直接压入轴内来进行固定。

这是如下的压入连结构造：使垫圈介于作为转子的构成元件的芯和轴之间，将轴与垫圈和垫圈与芯以预定的过盈量进行压入连结。在芯的两侧面配置有直接压入轴内的端板。在芯和端板由硅钢板制成、轴由钢棒制成的情况下，垫圈至少由线膨胀率大于芯、轴的线膨胀率的镁合金等有色金属材料形成。由此，即使在高温环境下各元件发生了热膨胀的情况下，也能够确保垫圈相对于轴在缩径方向上的过盈量。

然而，在上述以往例中，将配置于芯的两侧面的端板直接压入轴内来进行固定。因此，在轴的外径较大的情况下，存在有这样的问题：由于压入时端板的内径尺寸和轴外径尺寸的偏差、压入条件的偏差，而使压入力（停留在端板上的力）容易产生偏差，根据情况不同而脱落。

发明内容

本发明是着眼于这种以往的问题点而做成的。本发明的目的在于提供适合于芯和轴的连结的旋转电机的转子构造及其制造方法。

采用作为本发明的样式的旋转电机的转子构造，设置为对在转子轴外周层叠有多张圆盘状的磁性钢板而成的芯和配置在芯的轴向两侧的圆盘状的端板进行支承。

而且，在本发明中，在转子轴上，在任一侧的端板的轴向外侧的外周部沿周向形成有凿密（日文：カシメ）槽。并且，利用凿密卡圈（日文：カシメリテーナ）的轴向内侧端，将一侧的端板沿轴向定位，该凿密卡圈呈环状，覆盖转子轴的凿密槽而嵌合于转子轴，从外周侧对该凿密卡圈的轴向外侧部分进行凿密从而嵌合于转子轴的凿密槽并且卡合于凿密槽的轴向外侧的壁面。

以下参照附图详细地说明本发明的实施方式、本发明的优点。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的旋转电机的转子构造的概略结构图。

图2是表示本发明的一实施方式的旋转电机的转子构造的制造工序的说明图。

图3是表示与图2的工序连续的旋转电机的转子构造的制造工序的说明图。

图4是表示与图3的工序连续的旋转电机的转子构造的制造工序的说明图。

图5是表示与图4的工序连续的旋转电机的转子构造的制造工序的说明图。

图6是表示与图5的工序连续的旋转电机的转子构造的制造工序的说明图。

图7是表示与图6的工序连续的旋转电机的转子构造的制造工序的说明图。

图8是所使用的凿密卡圈的局部剖视图。

图9是表示凿密卡圈的一例子的立体图。

图10是表示凿密卡圈的其他的例子的立体图。

图11是表示凿密卡圈的凿密之后的形状（A）、形状（B）的说明图。

图12是表示本发明的第2实施方式的旋转电机的转子构造的概略结构图。

图13是凿密卡圈的剖视图。

图14是在压缩状态下的凿密卡圈的剖视图。

图15是表示凿密卡圈发生了弹性变形的一样式的旋转电机的转子构造的概略结构图。

具体实施方式

第1实施方式

图1是表示应用了本发明的旋转电机的转子构造的一实施方式的剖视图。在图1中，旋转电机的转子构造包括：圆筒状的芯1、配置在芯1的两侧的圆盘状的端板2、端板3、以贯穿上述的芯1和端板2、端板3的方式支承上述的芯1和端板2、端板3的转子轴4、用于将芯1和端板2、端板3定位并固定在转子轴4上的凿密卡圈5。

转子轴4为圆筒状，在圆筒部分的内周部具有沿着内周方向延伸的凸缘41，转子轴4借助凸缘41连结于未图示的驱动轴，并形成为能够与驱动轴一起旋转。转子轴4的外径形成为与芯1的内径大致一致。另外，在转子轴4的用于支承芯1的区域的轴向的一侧的外周部，在整周上形成有用于支承另一侧的端板3的突起部42。另外，在转子轴4的用于支承芯1的区域的轴向另一侧的外周部，在整周上形成有供凿密卡圈5卡合的凿密槽43。另外，凿密槽43也可以不设于整周，而是沿圆周方向局部地设置。另外，在图示例中，转子轴4的外周部在比配置有凿密槽43的部分（离开芯1支承区域的部位）靠轴向外侧的位置直径变小。

突起部42形成为由小径部44和大径部45构成的台阶状。小径部44形成为与支承芯1的区域相邻并自转子轴4的外周部向径向外周突出，大径部45形成为在与小径部44相连的（离开芯1支承区域的）轴向外侧自转子轴4的外周部向径向外周突出。

在例如作为磁性体的圆形的磁性钢板的中央部形成有轴插入孔11，层叠多张上述的磁性钢板，并利用例如凿密加工等使其一体化，从而形成了芯1。

另一侧的呈圆盘状的端板3的内径部形成为由与突起部42的小径部44嵌合的小径孔34和与突起部42的大径部45相面对的大径孔35构成的台阶孔32。而且，还如图2所示，通过使台阶孔32的小径孔34嵌合于转子轴4的台阶突起42的小径部44、使小径孔34和大径孔35之间的台阶部沿轴向接触于台阶突起的大径部45和小径部44之间的台阶部，从而另一侧的端板3支承于转子轴4的突起部42。

而且，还如图3所示，由圆盘状的层叠钢板构成的芯1嵌合于转子轴4的外周部，沿着轴向层叠在另一侧的端板3上。

一侧的呈圆盘状的端板2的内径部形成为由配置于与芯1相接触的一侧的小径孔21和配置于与芯1侧相反的一侧的大径孔22构成的台阶孔。而且，还如图4所示，一侧的端板2通过使台阶孔的小径孔21嵌合于转子轴4的外周部而自芯1的轴向另一侧开始层叠配置，并支承于转子轴4。

如图8所示，凿密卡圈5包括：环状部分51，其呈圆盘状，其由环状的凸缘部52和环状的套筒部53构成，其截面形成为字母L字形；凿密片54，其自套筒部53沿轴向突出并发生凿密变形。而且，套筒部53和凿密片54以能够嵌合于转子轴4外周的方式形成，套筒部53通过嵌合于转子轴4，而在转子轴4上沿径向定位。

凿密卡圈5的环状部分51的截面由凸缘部52和套筒部53形成为字母L字形，成为能够由套筒部53来确保其形状刚性、即相对于与轴线垂直的平面的弯曲刚度、由凸缘部52来确保其圆形形状刚性的形状。

而且，如图5所示，凿密卡圈5自凿密槽43侧嵌合于转子轴4，如图6所示，使凸缘部52接触于一侧的端板2的小径孔21和大径孔22之间的台阶部。然后，自凿密卡圈5侧沿轴向按压配置于凿密卡圈5与转子轴4的突起部42之间的端板3、芯1、端板2，并成为对配置于凿密卡圈5与转子轴4的突起部42之间的端板3、芯1、端板2施加了恒定的预负荷（预加载）的状态。

然后，如图7所示，利用从外周开始的凿密加工使凿密卡圈5的凿密片54在径向内侧的凿密槽43内弯折，从而将凿密片54嵌入凿密槽43，并相对于转子轴4沿轴向进行定位。而且，由于凿密卡圈5以凿密片54的弯折端抵接于凿密槽43的底部的壁面来阻止凿密卡圈5向轴向外侧移动的方式支撑，因此，能够以维持了对两端板2、3和芯1施加了预负荷的状态定位并固定在转子轴4上。

在进行上述的凿密加工时，当凿密卡圈5的套筒部53顶端的凿密片54嵌入凿密槽43时，随着弯折端缩径而使周长变小，同时周长存在多余部分。因此，如图8所示，套筒部53顶端的凿密片54在周向上以恒定间隔设有从端部沿轴向延伸的狭缝55，利用该狭缝55吸收上述的成为多余部分的周长，使向径向内侧的弯折端能够可靠地到达凿密槽43的底部。如图9所示，上述的狭缝55可以具有较细的宽度，例如在圆周方向上以等间隔配置于八个部位，另外，如图10所示，上述的狭缝55还可以具有较大的宽度，例如在圆周方向上以等间隔配置于四个部位。另外，图9和图10是表示狭缝55的宽度和数量的一例子的图，最好根据需要来变更其宽度和数量地进行设定。

另外，由于芯1为将例如数百张电磁钢板沿轴向层叠而成的构造，因此，每个层叠而成的芯1的层叠后的状态下的轴向尺寸发生变化。凿密卡圈5的轴向位置随着该层叠尺寸的误差发生变化。因而，如图6所示，对于芯1的平均的层叠尺寸，以凿密卡圈5的凿密片54横跨凿密槽43的方式来设定凿密片54的轴向尺寸。通过这样设定，如图11的（B）所示，在从外周对凿密片54进行凿密加工时，成为凿密片54卡合于凿密槽43的轴向外侧的壁面、并且凿密片54的顶端从凿密槽43的端部露出的状态。

然后，在芯1的轴向尺寸存在增加倾向时，与凿密槽43相面对的凿密卡圈5的凿密片54的位置向轴向外侧移动，成为横跨凿密槽43而位于更靠轴向外侧的位置的情况。在该情况下，在凿密加工后，成为凿密片54卡合于凿密槽43的轴向外侧的壁面、并且凿密片54的顶端比图11的（B）更加从凿密槽43的端部露出的状态。

另外，在芯1的轴向尺寸存在减小倾向时，与凿密槽43相面对的凿密卡圈5的凿密片54的位置向轴向内侧移动，成为凿密片54的顶端位于凿密槽43的区域端的位置的情况。在该情况下，在凿密加工后，成为凿密片54的顶端不从凿密槽43的轴向外侧的端部露出的状态，如图11的（A）所示，而成为凿密片54的顶端卡合于凿密槽43的轴向外侧的壁面的状态。

这样，通过使凿密卡圈5的凿密片54的弯折状态发生变化而能够吸收芯1的层叠尺寸的误差，在与芯1的轴向尺寸误差无关地组装之后（凿密后）能够对其施加恒定的预负荷。

在本实施方式中，能够起到以下所述的效果。

（1）在转子轴4上，在任一侧的端板2的轴向外侧的外周部沿周向形成有凿密槽43。并且，利用凿密卡圈5的轴向内侧端，将一侧的端板2在轴向上定位，该凿密卡圈5呈环状，覆盖转子轴4的凿密槽43而嵌合于转子轴4，从外周侧对其轴向外侧部分进行凿密而嵌合于转子轴4的凿密槽43且卡合于凿密槽43的轴向外侧的壁面。即，具有将从外周侧对抵接于一侧的端板2而沿轴向定位的凿密卡圈5的轴向外侧部分进行凿密而使其嵌合于转子轴4的凿密槽43且卡合于凿密槽43的轴向外侧的壁面的结构。因此，能够使凿密卡圈5以如下方式起作用：卡合于凿密槽43的轴向外侧的壁面并且芯1不会沿轴向脱落地进行定位，并且，利用其反作用将一侧的端板2沿轴向按压，能够以对芯1施加了预定的预负荷的状态将凿密卡圈5固定在转子轴4上。

（2）凿密卡圈5在从外周侧进行凿密、嵌合于转子轴4的凿密槽43的轴向外侧部分具有在周向上空开预定角度间隔地自轴向外端部分向轴向内侧延伸的狭缝55。即，在凿密卡圈5的套筒部53顶端的凿密片54嵌入凿密槽43时，随着其弯折端缩径而周长变小，周长存在多余部分。但是，由于凿密卡圈5的套筒部53顶端的凿密片54具有在周向上以恒定间隔自端部沿轴向延伸的狭缝55，因此，能够利用狭缝55吸收上述的成为多余部分的周长，使向径向内侧的弯折端能够可靠地到达凿密槽43的底部。

（3）凿密卡圈5根据与轴向内侧端相接触的一侧的端板2的轴向位置，使从外周侧开始进行凿密而嵌合于转子轴4的凿密槽43并且卡合于凿密槽43的轴向外侧的壁面的轴向位置发生变化。即，由于芯1是将例如数百张的电磁钢板沿轴向层叠而成的构造，因此，每个层叠的芯1的层叠后的状态下的轴向尺寸发生变化。并且，凿密卡圈5的轴向位置随着该层叠尺寸的误差而变化。但是，能够通过使凿密卡圈5的凿密片54的弯折状态发生变化来吸收芯1的层叠尺寸的变化，从而能够在与芯1的轴向尺寸误差无关地组装之后（凿密后）对其施加恒定的预负荷。

（4）凿密卡圈5在轴向内侧端具有沿径向延伸的环状的凸缘部52，凿密卡圈5借助环状凸缘部52接触于一侧的端板2。即，凿密卡圈5的环状部分51的截面利用凸缘部52和套筒部53形成为字母L形，能够形成为如下的形状：利用套筒部53确保形状刚性、即相对于与轴向垂直的平面的弯曲刚度，利用凸缘部52确保圆形形状刚性。

第2实施方式

图12～图15表示应用了本发明的旋转电机的转子构造的第2实施方式，图12是旋转电机的转子构造的剖视图，图13是凿密卡圈的剖视图。在本实施方式中，对第1实施方式追加了作为使凿密卡圈的环状部分的凸缘部沿轴向起作用的弹簧构造的结构。另外，对与第1实施方式相同的装置标注相同附图标记并省略或简化其说明。

如图13所示，本实施方式的凿密卡圈5由环状部分51和凿密片54形成，该环状部分51由锥形状的凸缘部56和环状的套筒部53构成，该凿密片54自套筒部53向轴向突出而发生凿密变形。该凿密卡圈5由高弹性材料、例如高抗拉强度钢板（HighTensileStrengthSteelSheets、俗称“高强度钢材料”）形成。其他结构与第1实施方式相同。

而且，凿密卡圈5通过沿轴向施加压缩力，使锥形状的凸缘部56能够向其锥角变大的方向弹性变形。即，对于图13所示的未施加有轴向的压缩力的状态下的尺寸C，在施加轴向的压缩力时，与压缩力相对应地凸缘部56的锥角变大，最后如图14所示，能够使凸缘部56弹性变形到沿直角方向立起的尺寸D。

然后，套筒部53和凿密片54形成为能够嵌合于转子轴4外周，套筒部53通过嵌合于转子轴4而在转子轴4上沿径向定位。

即，凿密卡圈5自凿密槽43侧嵌合于转子轴4，如图12所示，使凸缘部56的顶端接触于一侧的端板2的侧面。然后，从凿密卡圈5侧开始沿轴向按压凿密卡圈5的套筒部53和凿密片54，从而成为对配置于凿密卡圈5与转子轴4的突起部42之间的端板3、芯1、端板2施加了恒定的预负荷（预加载）的状态。此时，凿密卡圈5的凸缘部56利用上述恒定的预负荷（预加载）而使其锥角变大地弹性变形。

然后，通过从外周开始对凿密卡圈5的凿密片54进行凿密加工而使凿密片54在径向内侧的凿密槽43内弯折，使凿密卡圈5的凿密片54嵌入凿密槽43，从而相对于转子轴4沿轴向进行定位。然后，由于凿密卡圈5以凿密片54的弯折端抵接于凿密槽43的底部的壁面从而以阻止凿密卡圈5向轴向外侧的移动的方式支撑，因此，在维持对两端板2、3及芯1施加了预负荷的状态下凿密卡圈5能够相对于转子轴4定位并固定于转子轴4。

在该状态下，凿密卡圈5的凸缘部56的弹性变形量根据一侧的端板2的轴向位置而发生变化。即，芯1是将例如数百张电磁钢板沿轴向层叠而成的构造，因此，每个层叠而成的芯1的层叠状态下的轴向尺寸发生变化。图15表示一侧的端板2的位置随着上述层叠尺寸的误差而在凿密卡圈5侧发生变化的状态。但是，在本实施方式中，凿密卡圈5的凸缘部56的弹性变形量随着该层叠尺寸的误差发生变化。这样，能够通过使凿密卡圈5的凸缘部56的弹性变形量变化来吸收芯1的层叠尺寸的变化，能够在与芯1的轴向尺寸误差无关地组装之后（凿密后）对其施加恒定的预负荷。

在本实施方式中，除了第1实施方式中的效果（1）、（2）、（4）以外，还能够起到以下所述的效果。

（5）凿密卡圈5在轴向内侧端具有沿径向延伸的环状的凸缘部56，上述凸缘部56形成为为了使其顶端接触于端板2而呈锥形状倾斜，锥形状的倾斜角度根据与轴向内侧端相接触的一侧的端板2的轴向位置发生变化。即，由于芯1为将例如数百张电磁钢板沿轴向层叠而成的结构，因此，每个层叠而成的芯1的层叠状态下的轴向尺寸发生变化。但是，凿密卡圈5的凸缘部56的弹性变形量随着该层叠尺寸的误差发生变化。这样，能够通过使凿密卡圈5的凸缘部56的弹性变形量变化来吸收芯1的层叠尺寸的変化，能够在与芯1的轴向尺寸误差无关地组装之后（凿密之后）对其施加恒定的预负荷。

以上说明了本发明的实施方式，上述实施方式仅表示了本发明的应用例的一例子，其宗旨并不是将本发明的保护范围限定为上述实施方式的具体结构。

本申请基于2011年3月2日向日本国特许厅提出申请的日本特愿2011-45287和2012年2月29日向日本国特许厅提出申请的日本特愿2012-43774要求优先权，参照该申请的全部内容并编入到本说明书。

Claims (7)

1.一种旋转电机的转子构造，其是设置为对在转子轴外周层叠有多张圆盘状的磁性钢板而成的芯和配置在芯的轴向两侧的圆盘状的端板进行支承的旋转电机的转子构造，其中，

上述转子轴包括凿密槽，该凿密槽沿周向形成在任一侧的端板的轴向外侧的外周部；

上述任一侧的端板利用凿密卡圈的轴向内侧端沿轴向定位，该凿密卡圈呈环状，覆盖转子轴的凿密槽而嵌合于转子轴，从外周侧对该凿密卡圈的轴向外侧部分进行凿密而使该凿密卡圈的轴向外侧部分嵌合于转子轴的凿密槽并且卡合于凿密槽的轴向外侧的壁面，

上述凿密卡圈在轴向外侧部分具有狭缝，该狭缝自轴向外端部分朝向轴向内侧地形成。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的转子构造，其中，

上述凿密卡圈在从外周侧进行凿密而嵌合于转子轴的凿密槽的轴向外侧部分在周向上空出预定角度间隔地具有狭缝。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子构造，其中，

上述凿密卡圈根据与轴向内侧端相接触的一侧的端板的轴向位置使从外周侧进行凿密而嵌合于转子轴的凿密槽并且卡合于凿密槽的轴向外侧的壁面的轴向位置发生变化。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子构造，其中，

上述凿密卡圈在轴向内侧端具有沿径向延伸的环状的凸缘部，并利用环状凸缘部接触于一侧的端板。

5.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子构造，其中，

上述凿密卡圈在轴向内侧端具有沿径向延伸的环状的凸缘部；

上述凸缘部形成为为了使其顶端接触于一侧的端板而呈锥形状倾斜，锥形状的倾斜角度根据接触于轴向内侧端的一侧的端板的轴向位置发生变化。

6.根据权利要求1或2所述的旋转电机的转子构造，其中，

上述凿密槽形成在上述转子轴的外周部的整周上。

7.一种旋转电机的转子构造的制造方法，其是设置为对在转子轴外周层叠有多张圆盘状的磁性钢板而形成的芯和配置在芯的轴向两侧的圆盘状的端板进行支承的旋转电机的转子构造的制造方法，其中，

上述转子轴包括凿密槽，该凿密槽沿周向形成在任一侧的端板的轴向外侧的外周部；

使在轴向外侧部分具有自轴向外端部分朝向轴向内侧地形成的狭缝的环状的凿密卡圈覆盖转子轴的凿密槽而嵌合于转子轴，通过该凿密卡圈对上述任一侧的端板施加预负荷从而使凿密卡圈的轴向内侧端抵接于上述任一侧的端板；

接着，通过从外周侧对凿密卡圈的轴向外侧部分进行凿密而使该凿密卡圈的轴向外侧部分嵌合于转子轴的凿密槽并且卡合于凿密槽的轴向外侧的壁面，从而将上述任一侧的端板沿轴向定位。