JP2006311667A

JP2006311667A - 電動機回転子

Info

Publication number: JP2006311667A
Application number: JP2005128884A
Authority: JP
Inventors: Shiro Kinoshita; 史朗木下
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】回転子鉄心と回転軸との間に生じる歪などの影響により発生する振動を軽減することのできる電動機回転子を提供する。
【解決手段】回転子鉄心１に設けられた軸穴１ａに回転軸２を挿入し、回転子鉄心１と回転軸２とをしまりばめで結合する電動機回転子において、回転軸２の外周面が少なくとも一つの円筒状の溝２ａと、溝２ａに隣接するはめ合い部２ｂとを有し、且つはめ合い部２ｂのみが回転子鉄心１と結合している電動機回転子とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機（モータ）の電動機回転子に関し、詳しくは回転子鉄心と回転軸の結合部の取り付け構造に関するものである。

図３に従来の電動機回転子の例を示す。電動機回転子は薄板鋼板を積層した回転子鉄心０１及び鋼棒で形成された回転軸０２、アルミで形成されたエンドリング０３などにより構成された一体部品となっている。回転子鉄心０１には軸穴０１ａが設けられており、軸穴０１ａには回転軸０２が挿入、固定されている。なお、この軸穴０１ａと回転軸０２のはめ合い部における寸法は、しまりばめとなるように回転軸０２の外径が軸穴０１ａの径より大きくなっている。

他に、薄板の積層構造からなる回転子鉄心の軸穴内壁が、軸心に平行に延びる複数の歯を配設した凹凸からなり、この凹凸となった軸穴に回転軸を圧入する構造としているものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、例えば回転子鉄心内壁の凸部である歯の先端を連ねた円の直径寸法が所定値に高精度に形成されておらず、低コストに通常の精度で形成されていても、回転軸を圧入した場合に歯部の変形が容易であり加工精度上の誤差を容易に吸収できるため、かめ合わせの交差を通常レベルの設定としても、回転子鉄心と回転軸との結合が容易で、且つトルク伝達力も十分に確保でき、また低コストで電動機回転子を製造することが可能としている。

また、回転子鉄心の軸穴内壁に所定の深さを有しかつ所定の間隔に隔てられた複数の溝を設け、この溝を設けた軸穴に回転軸を固定する構造としているものもある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２によれば、回転子鉄心にかかる応力が回転子鉄心の周方向及び溝方向に均一に分布され、不均一な応力による回転子鉄心の破損を防止することができるため、低コストで回転子鉄心と回転軸との一体強度を確保できるとしている。

上述したような電動機回転子における回転子鉄心と回転軸との結合の方法としては、圧入方式や焼きばめ方式などがある。圧入方式はプレス機で圧力をかけて回転子鉄心に回転軸を押し込む方法であり、焼きばめ方式は、回転子鉄心を加熱して膨張させた状態で回転子鉄心の軸穴に回転軸を挿入し、冷却後に生じる回転子鉄心の接触圧力によって回転子鉄心と回転軸とを固定する方法である。

例えば上述した焼きばめ方式は、圧入方式に比べると回転軸挿入時に無理な力がかからないため回転軸の歪や残留応力の影響が少なく、高速回転や回転軸の寸法精度を要する場合によく用いられる。

特開平４−２８５４４６号公報特開平９−１９１５９１号公報

しかしながら、例えば焼きばめ方式を用いれば、回転子鉄心と回転軸との間に発生する歪や残留応力の影響は小さいが、それでもこの歪や残留応力が回転子の回転バランスに影響を及ぼす場合がある。また、モータが起動すると、モータ内部の温度は回転子コイルや回転子鉄心等の温度上昇に伴い、例えばＦ種絶縁では１００℃程上昇するなど、高温となる場合がある。上述したように電動機回転子は回転子鉄心が薄板鋼板、エンドリングがアルミ、回転軸が鋼棒により構成されているなど、構成材料の熱膨張率が異なることから、モータ内部の温度が上昇すると、回転子鉄心と回転軸との間に歪が生じ、軸フレや軸曲がり、回転子の回転バランス悪化等により振動が発生する等の問題が考えられる。

このようなことから本発明は、回転子鉄心と回転軸との間に生じる歪などの影響により発生する振動を軽減することのできる電動機回転子を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明に係る電動機回転子は、回転子鉄心に設けられた軸穴に回転軸を挿入し、前記回転子鉄心と前記回転軸とをしまりばめで結合する電動機回転子において、前記回転軸の外周面が少なくとも一つの円筒状の溝と、前記溝に隣接するはめ合い部とを有し、且つ前記はめ合い部のみが前記回転子鉄心と結合していることを特徴とする。

本発明に係る電動機回転子は、回転子鉄心に設けられた軸穴に回転軸を挿入し、前記回転子鉄心と前記回転軸とをしまりばめで結合する電動機回転子において、前記回転軸の外周面が少なくとも一つの円筒状の溝と、前記溝に隣接する少なくとも二つのはめ合い部とを有し、且つ前記はめ合い部が均等な幅かつ均等な間隔で配置され、且つ前記はめ合い部のみが前記回転子鉄心と結合していることを特徴とする。

上述した本発明にかかる電動機回転子によれば、焼きばめ時に生じる歪や残留応力、またモータ起動時にモータ内部の温度が上昇することで熱膨張率の異なる回転子鉄心と回転軸との間に生じる歪に対し、回転軸の外周面を凹凸形状とし、はめ合い部のみが回転子鉄心と結合される構成として回転子鉄心と回転軸との接触面積を減らすことで、回転子鉄心と回転軸が互いに及ぼす影響を低減することができるため、従来の構成と比較して、電動機回転子の回転バランスの崩れを抑制し、振動を軽減することが可能となる。

本発明を実施するための最良の形態については、後述する実施例により説明するものとする。

図１に本発明による電動機回転子の一実施例を示す。電動機回転子は薄板鋼板を積層した回転子鉄心１、鋼棒で形成された回転軸２及びアルミで形成されたエンドリング３などにより構成された一体部品である。回転子鉄心１には軸穴１ａが設けられており、軸穴１ａには、焼きばめ等によって回転軸２が挿入、固定されている。

更に、回転軸２は軸穴１ａに挿入される部分の外表面が、周方向に円筒状に２箇所設けられた溝２ａ及び二つの溝２ａの間で凸状となったはめ合い部２ｂによって形成された凹凸形状となっている。なお、二つの溝２ａは軸穴１ａの両端に対応する部分にそれぞれ設けられている。

はめ合い部の幅ｗ₁は電動機回転子の強度を保つことのできる範囲で設定すればよく、溝２ａの深さは結合後に溝２ａと回転子鉄心１とが互いに圧力を及ぼさない程度の深さであればよい。また、はめ合い部２ｂと軸穴１ａの寸法は、しまりばめとなるようはめ合い部２ｂの外径を軸穴１ａの内径よりわずかに大きく設定するものとする。なお、図１において、回転子鉄心１と回転軸２とは、軸穴１ａの全長にわたって接しているように見えるが、これは溝２ａとはめ合い部２ｂとの段差が僅少なためであり、回転子鉄心１と溝２ａとは接しないものとする。図中はめ合い部２ｂの一部に斜線を施した。

モータが起動すると、回転子コイルや回転子鉄心等の温度上昇に伴い、モータ内部の温度は例えばＦ種絶縁では１００℃程上昇するなど、高温となることがある。焼きばめ時に生じた歪や残留応力の影響が残っている場合、或いはモータ起動時にモータ内部の温度が上昇し、熱膨張率が異なる回転子鉄心１と回転軸２との間に歪が生じた場合、従来の電動機回転子における回転子鉄心１と回転軸２の結合範囲は軸穴１ａの全長にわたっているため、回転子鉄心１と回転軸２が互いに及ぼす影響は大きく、電動機回転子の回転バランスが崩れ、振動が発生するという問題があった。

しかしながら、本実施例によれば、焼きばめ時における歪や残留応力の発生、或いはモータ起動時にモータ内部の温度上昇に伴い熱膨張率の異なる回転子鉄心１と回転軸２との間に歪が生じた場合であっても、回転軸２を凹凸形状としたことで回転子鉄心１と回転軸２との結合面積が縮小されるため、回転子鉄心１と回転軸２が互いに及ぼす影響が低減されることとなり、従来の構造と比較して電動機回転子の回転バランスの崩れを抑制し、振動を軽減することが可能となる。

なお、はめ合い部２ｂの幅は強度を保つことのできる範囲で可能な限り短く設定することでより振動を抑制することができる。また、図１において、回転軸２は軸穴１ａの両端に対応する部分に二つの溝２ａを設けた構成となっているが、これに限らず軸穴１ａの両端に対応する部分の二箇所にはめ合い部２ｂを設け、中央部を溝２ａとしてもよい。

図２に本発明による電動機回転子の他の実施例を示す。電動機回転子は薄板鋼板を積層した回転子鉄心１１、鋼棒で形成された回転軸１２及びアルミで形成されたエンドリング１３などにより構成された一体部品である。回転子鉄心１１には軸穴１１ａが設けられており、軸穴１１ａには焼きばめ等によって回転軸１２が挿入、固定されている。

更に回転軸１２の軸穴１１ａに挿入される部分の外表面は、周方向に円筒状に五箇所設けられた溝１２ａ、及びこれらの溝１２ａの間で凸状となった四箇所のはめ合い部１２ｂによって形成された凹凸形状となっている。なお、はめ合い部１２ｂは一定の幅ｗ₂で均等に配置し、幅ｗ₂は電動機回転子の強度を保てる範囲で設ければよく、溝１２ａは回転子鉄心１１と回転軸１２の結合後に溝１２ａと軸穴１１ａとが圧力を及ぼさない程度の深さとすればよい。また、はめ合い部１２ｂの外径はしまりばめとなるよう軸穴１１ａの内径に対してわずかに大きく設定する。

なお、図２において、回転子鉄心１１と回転軸１２とは、軸穴１１ａの全長にわたって接しているように見えるが、これは溝１２ａとはめ合い部１２ｂとの段差が僅少なためであり、回転子鉄心１１と溝１２ａとは接しないものとする。図中はめ合い部２ｂの一部に斜線を施した。

本実施例によれば、焼きばめ時における歪や残留応力の発生、或いはモータ起動によるモータ内部の温度上昇に伴って熱膨張率の異なる回転子鉄心１１と回転軸１２との間に歪が生じた場合であっても、回転軸１２のはめ合い部１２ｂを四箇所に均等に分割して配置した凹凸形状としたことで、回転子鉄心１１と回転軸１２とが接する面積が縮小され、かつ上述した実施例１と比較してバランスよく回転子鉄心１１を支持することができるため、回転軸１２に対する回転子鉄心１１の歪の影響が低減されることとなり、より電動機回転子の回転バランスの崩れを抑制し、振動を軽減することが可能となる。

なお、図２において、回転軸１２は軸穴１１ａの両端に対応する部分に溝１２ａを設けた構成となっているが、これに限らず軸穴１１ａの両端に対応する部分がはめ合い部１２ｂであってもかまわない。また、本実施例でははめ合い部１２ｂを四箇所設ける構成としたが、例えば軸穴１１ａの全長に応じて複数箇所設定すればよく、四箇所に限らない。

本発明は、電動機回転子における回転子鉄心と回転軸の取り付け構造に利用可能である。

本発明の実施例１による電動機回転子を示す概略構成図である。本発明の実施例２による電動機回転子を示す概略構成図である。一般的な電動機回転子を示す概略構成図である。

符号の説明

１，１１回転子鉄心
１ａ，１１ａ軸穴
２，１２回転軸
２ａ，１２ａ溝
２ｂ，１２ｂはめ合い部
３，１３エンドリング

Claims

回転子鉄心に設けられた軸穴に回転軸を挿入し、前記回転子鉄心と前記回転軸とをしまりばめで結合する電動機回転子において、前記回転軸の外周面が少なくとも一つの円筒状の溝と、前記溝に隣接するはめ合い部とを有し、且つ前記はめ合い部のみが前記回転子鉄心と結合していることを特徴とする電動機回転子。
回転子鉄心に設けられた軸穴に回転軸を挿入し、前記回転子鉄心と前記回転軸とをしまりばめで結合する電動機回転子において、前記回転軸の外周面が少なくとも一つの円筒状の溝と、前記溝に隣接する少なくとも二つのはめ合い部とを有し、且つ前記はめ合い部が均等な幅かつ均等な間隔で配置され、且つ前記はめ合い部のみが前記回転子鉄心と結合していることを特徴とする電動機回転子。