JP2013017320A - 電動モータのロータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアをロータシャフトに確実に固定支持できる構造を有する電動モータのロータを提供する。
【解決手段】ロータシャフト３と該ロータシャフト３の外周に固定支持するロータコア２とを含む電動モータのロータ１において、ロータシャフト３の外周に溝状に形成した係合部８と、係合部８に装着されてロータコア２の軸線に沿った一方向への動きを制限する環状のリング部材６とを有する。係合部８におけるロータシャフト３の外径は軸線Ｌに沿ってロータコア２から離れるほど大きく、かつ、係合部８の軸線方向の幅は、ロータコア２の軸線方向の寸法が公差範囲で最小の場合及び最大の場合のいずれでもリング部材６が係合しうる大きさである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータのロータシャフトにロータコアを固定するための構造に関する。

電動モータのロータは、ロータシャフトと、その外周部に固定支持されたロータコアとを含んで構成される。このような、円筒部材の外周部に支持される部材の軸方向への動きを制限するための構造として、例えば特許文献１に記載されているように、円筒部材の外周部に溝を設け、その溝にいわゆるスナップリングと呼ばれるリング部材を装着する構造が知られている。

特開昭６２−２３７１５５号公報

ところで、ロータコアは一般に電磁鋼板を積層して構成されるため、軸方向寸法のバラツキが大きくなりがちである。このようなロータコアの軸方向の動きを確実に制限するためには、スナップリングがロータコアの端部に当接した状態で動かないことが望ましい。

しかし、ロータコアの内径寸法、ロータシャフトの外形寸法、および圧入条件にはバラツキがあるため、特許文献１の固定方法では、ロータコアを固定支持する力にバラツキが生じ易く、バラツキの度合いによっては確実に固定するこができないこともある。

そこで、本発明では、ロータコアをロータシャフトに確実に固定支持できる構造を有する電動モータのロータを提供することを目的とする。

本発明の電動モータのロータは、ロータシャフトの外周に溝状に形成した係合部と、ロータシャフトを締め付ける方向に作用する弾性力を発生した状態で係合部に装着されてロータコアの軸線に沿った一方向への動きを制限する環状のリング部材とを有する。そして、係合部におけるロータシャフトの外径はロータコアから離れるほど大きくなっている。

本発明によれば、リング部材が締め付け方向の弾性力を発生した状態でロータシャフトに固定され、また、係合部におけるロータシャフトの外径がロータコアから離れるほど大きくなっているので、ロータの各部寸法にバラツキがあっても、確実にロータコアを固定支持できる。

本発明の実施形態を適用するロータの構成図である。 図１の先端側エンドプレート付近の拡大図である。 リテーナの全体図である。 リテーナの切り欠き部の拡大図である。 ロータコアの軸方向長さが最小の場合の先端側エンドプレート付近の拡大図である。 ロータコアの軸方向長さが最大の場合の先端側エンドプレート付近の拡大図である。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る固定構造が適用された、電動モータのロータの構成図である。以下の説明において、図１にける図面左方向を軸方向基端側、図面右方向を軸方向先端側とする。図２は、ロータ後端のエンドプレート付近の拡大図である。

ロータ１は、軸線Ｌまわりに回転するロータシャフト３と、ロータシャフト３の外周に配置されるロータコア２と、を備える。そして、ロータコア２の軸線方向基端側には基端側エンドプレート４が、ロータコア２の軸線方向先端側には先端側エンドプレート５がそれぞれ配置され、先端側エンドプレート５の軸方向先端側には、先端側エンドプレート５の軸方向先端側への動きを制限するためのリングリテーナ６が配置される。

ロータコア２は、軸線Ｌ方向に積層された環状の電磁鋼板と、例えば電磁鋼板の積層体に設けた複数の支持孔に配置される永久磁石とを含んで構成されている。

ロータシャフト３は、ロータ１を組み立てた状態で基端側エンドプレート４と当接するよう径方向外側に突出したフランジ７と、リングリテーナ６が係合するよう径方向内側にへこんだ係合部８とを備える。

フランジ７は、基端側エンドプレート４の軸方向基端側への動きを制限する。

係合部８はロータシャフト３の外径を縮径して形成しており、底部には、軸方向先端側へいくほど浅くなるように、つまり軸方向先端側へ行くほどロータシャフト３の外形が大きくなるように傾斜がついている。

なお、ロータシャフト３の軸方向先端側の一定範囲は、内周面に図示しない他のシャフト等と係合するためのスプライン加工がなされている。

上述した構成部材を含むロータ１の組み立て方法は以下の通りである。まず、基端側エンドプレート４を、ロータシャフト３の軸方向先端側からフランジ７に当接するまで押し込む。次に、ロータコア２を同じく軸方向先端側から基端側エンドプレート４に当接するまで押し込む。そして、先端側エンドプレート５を同じく軸方向先端側からロータコア２に当接するまで押し込み、その状態でリングリテーナ６を係合部８に係合させる。これにより、ロータコア２は基端側エンドプレート４と先端側エンドプレート５に挟まれた状態で、ロータシャフト３に固定支持される。軸方向先端側への動きはリングリテーナ６によって制限され、軸方向基端側への動きはフランジ７により制限される。

図３Ａはリングリテーナ６の全体図である。

リングリテーナ６は、例えばバネ用鋼板で形成され、周上の一箇所に切り欠き部６ｂを備える円環状の部材であり、その内径は、係合部８の外径と同等またはそれ以下である。そして、リングリテーナ６は、切り欠き部６ｂを挟んで対向する両端部分に、組み付け用の孔６ａを備える。この組み付け用の孔６ａに工具を差し込んでリングリテーナ６の径を広げれば、ロータシャフト３へ容易に組み付けることができる。また、組み付けと同様に取り外しも容易になるので、整備やリサイクルのための分解が容易になる。

前述したように、係合部８の底部には傾斜がついているので、リングリテーナ６の弾性力の軸方向基端側向きの成分が生じる。リングリテーナ６を軸方向先端側へ移動させるのに要する力は、係合部８の底部に傾斜が無い場合と比べて、この弾性力の分だけ大きくなる。つまり、傾斜を設けることで、リングリテーナ６はロータコア２等の軸方向先端側への動きをより確実に制限することができる。

リングリテーナ６の内周面は、ロータシャフト３に組み付けたときに係合部８の底部８ａに沿うように傾斜がついている。これにより、リングリテーナ６の内周面に傾斜が付いていない場合と比べて、リングリテーナ６とロータシャフト３との接触面積が増大するので、リングリテーナ６の軸方向先端側への動きがより確実に制限される。

なお、接触面の摩擦力を大きくする観点からは、リングリテーナ６の軸線Ｌ方向の長さ（以下、「リングリテーナ６の厚さ」という）を、ロータコア２の軸線Ｌ方向長さ（以下、軸方向長さという）が公差範囲内であれば係合部８に収まる範囲で大きくすることが望ましい。リングリテーナ６と係合部８の接触面積をより大きくなるからである。

また、リングリテーナ６を、図３Ｂに示すように、ロータシャフト３に取り付けない状態で周方向の両端がオーバーラップするように形成してもよい。このようにすれば、ロータシャフト３に組み付けたときにロータシャフト３の径方向内側に弾性力が作用し、リングリテーナ６がロータシャフト３に対してより強く固定される。

次に、係合部８の位置及び軸線Ｌ方向の幅について図４、図５を参照して説明する。

図４及び図５は、いずれも図１の先端側エンドプレート５付近の拡大図であり、図４はロータコア２の軸方向長さが公差範囲内で最小の場合、図５は同じく最大の場合を示している。

ロータコア２は電磁鋼板の積層体であり、各電磁鋼板の厚さにはバラツキがあるので、ロータコア２の軸方向長さに図４、図５のようなバラツキが生じる。

そこで、係合部８の位置及び係合部８の軸方向の幅（以下、単に「係合部の幅」という）を、ロータコア２の軸方向長さが公差範囲であればリングリテーナ６が収まるように設定する。

具体的には、ロータコア２の軸方向長さが公差範囲で最小の状態では、軸方向基端側の壁部８ｂが、図４に示すように先端側エンドプレート５のリングリテーナ６との当接面５ａより軸方向基端側になるように、または、壁部８ｂが当接面５ａと面一になるように設定する。

また、ロータコア２の軸方向長さが公差範囲で最大の状態では、軸方向先端側の壁部８ｃが、図５に示すようにリングリテーナ６の軸方向先端側の面より軸方向先端側となるよう設定する。これにより、ロータコア２の軸方向長さが公差範囲であれば、リングリテーナ６は確実に係合部８に収めることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果が得られる。

（１）ロータシャフト３の外周に溝状に形成した係合部８と、係合部８に装着されてロータコア２の軸線に沿った一方向への動きを制限するリングリテーナ６と、を有し、係合部８におけるロータシャフト３の外径は軸線Ｌ方向でロータコアから離れるほど大きい。そして、係合８部の軸方向の幅は、ロータコア２の軸線方向の寸法が公差範囲で最小の場合及び最大の場合のいずれでもリングリテーナ６が係合しうる大きさである。これにより、ロータコア２、基端側エンドプレート４、および先端側エンドプレート５の寸法のバラツキを吸収して確実にロータ１を固定支持できる。

（２）リングリテーナ６は、周上の一部に切り欠き部６ｂを有し、係合部８に係合した状態でロータシャフト３を締め付ける方向に弾性力を発生し、かつ内周面が係合部８の外周面の傾斜に沿うよう傾斜している。これにより、ロータコア２等の軸方向幅が最大、最小のいずれの場合でも、ロータコア２をロータシャフト３に対して一定の予圧で固定支持することができる。また、リングリテーナ６を広げることでロータ１を分解可能なので、補修やリサイクルが容易である。

（３）リングリテーナ６は、係合部８への組付け前の状態では、切り欠き部６ｂを挟む両端部がオーバーラップしているので、係合部８に係合した状態で確実に弾性力を発生する。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。例えば、上記説明では基端側エンドプレート４、ロータコア２、及び先端側エンドプレート５をそれぞれ別体としたが、これらが一体に形成されていても構わない。

１ ロータ
２ ロータコア
３ ロータシャフト
４ 基端側エンドプレート
５ 先端側エンドプレート
６ リングリテーナ（リング部材）
７ フランジ
８ 係合部

Claims (4)

1. ロータシャフトと該ロータシャフトの外周に固定支持するロータコアとを含む電動モータのロータにおいて、
   前記ロータシャフトの外周に溝状に形成した係合部と、
   前記係合部に装着されて前記ロータコアの軸線に沿った一方向への動きを制限する環状のリング部材と、
   を有し、
   前記係合部における前記ロータシャフトの外径は前記軸線に沿って前記ロータコアから離れるほど大きいことを特徴とする電動モータのロータ。
2. 前記リング部材は、周上の一部に切り欠き部を有し、前記係合部に係合した状態で前記ロータシャフトを締め付ける方向に弾性力を発生するものであり、かつ内周面が前記係合部に係合したときに前記係合部の外周面の傾斜に沿うよう傾斜している請求項１に記載の電動モータのロータ。
3. 前記リング部材は、前記係合部への組付け前の状態では、前記切り欠き部を挟む両端部がオーバーラップしている請求項２に記載の電動モータのロータ。
4. 前記係合部の前記軸線方向の幅は、前記ロータコアの前記軸線方向の寸法が公差範囲であれば前記リング部材が係合しうる大きさである請求項１〜３のいずれかに記載の電動モータのロータ。

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