JP2013255367A - 圧入固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】積層コアを他部材に圧入により固定する際に、積層コアに加わる応力を最小限に抑えて磁気特性の低下を防止しながら確実に固定することを目的とする。
【解決手段】ロータシャフト１３の外周面１３ａは、積層方向において断続的に形成された複数のシャフト凸部１７を有する。複数のシャフト凸部１７は、積層方向において第１のピッチＰ１で形成され且つ周方向に延びる複数の第１凸部３１と、積層方向において第２のピッチＰ２で形成され且つ周方向に延びる複数の第２凸部３３と、を有する。複数の第１凸部３１及び前記複数の第２凸部３３は、前記積層方向及び周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁路を構成する積層コアを他部材に圧入により固定する圧入固定構造に関する。

積層鋼板よりなる固定子コアの外周部に沿って複数の締付け応力緩衝穴を設け、この固定子コアの外周面を環状の胴シェルの内周面に圧入あるいは焼き嵌めにより固定するものが、特許文献１に記載されている。

特開２００６−１１５５８１号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、固定子コアの外周面が略全面に亙って胴シェルの内周面に圧入あるいは焼き嵌めにより固定されるので、応力緩衝穴を形成しただけでは固定子コアの残留応力を充分に軽減することが難しく、固定子コアの磁気特性が低下してしまう問題があった。しかも、固定子コアの外周面および胴シェルの内周面は共に円形断面であるため、圧入あるいは焼き嵌めの締め代を充分に確保しないと固定子コアおよび胴シェルが相対回転してしまう可能性があった。

本発明は前述した課題に鑑みてなされたものであり、積層コアを他部材に圧入により固定する際に、積層コアに加わる応力を最小限に抑えて磁気特性の低下を防止しながら確実に固定することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、
磁路を構成する積層コア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１２、ステータコア２０）を他部材（例えば、後述の実施形態におけるロータシャフト１３、ステータホルダ２１）に圧入により固定する圧入固定構造であって、
前記積層コアは、複数の鋼板を積層して構成されており、
前記他部材は、前記積層コアの径方向端面（例えば、後述の実施形態におけるロータコアの内周面１２ａ、ステータコアの外周面２０ａ）が圧入される被圧入面（例えば、後述の実施形態におけるロータシャフトの外周面１３ａ、ステータホルダの内周面２１ａ）を有し、
前記積層コアの前記径方向端面は、周方向において断続的に形成され、且つ前記複数の鋼板の積層方向（例えば、後述の実施形態における軸方向）に延びる複数のコア凸部（例えば、後述の実施形態におけるコア凸部１５）を有し、
前記他部材の前記被圧入面は、前記積層方向において断続的に形成された複数の他部材凸部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト凸部１７）を有し、
前記積層コアの前記径方向端面が前記他部材の前記被圧入面に圧入される際に、前記コア凸部は、前記他部材凸部を塑性変形させて前記他部材の前記被圧入面の表面よりも内側に入り込んでおり、
前記複数の他部材凸部は、
前記積層方向において第１のピッチ（例えば、後述の実施形態における第１のピッチＰ１）で形成され、且つ周方向に延びる複数の第１凸部（例えば、後述の実施形態における第１凸部３１）と、
前記積層方向において第２のピッチ（例えば、後述の実施形態における第２のピッチＰ２）で形成され、且つ周方向に延びる複数の第２凸部（例えば、後述の実施形態における第２凸部３３）と、
を有し、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、前記積層方向及び周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成される
ことを特徴する。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、前記積層方向において所定のピッチ（例えば、後述の実施形態における第１第２凸部間ピッチＰ１２）で交互に形成され、
前記ピッチは、前記鋼板の厚み（例えば、後述の実施形態における鋼板の厚みｔ）以下である
ことを特徴とする。

また、請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記複数の鋼板同士は、互いに連結部によって連結されており、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、前記積層方向において所定のピッチ（例えば、後述の実施形態における第１第２凸部間ピッチＰ１２）で交互に形成され、
前記ピッチは、前記鋼板の厚み（例えば、後述の実施形態における鋼板の厚みｔ）より大きい
ことを特徴とする。

また、請求項４に記載された発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成に加えて、
前記第１凸部は、周方向に所定の間隔で形成された複数の第１分割凸部（例えば、後述の実施形態における第１分割凸部３２）からなり、
前記第２凸部は、周方向に所定の間隔で形成された複数の第２分割凸部（例えば、後述の実施形態における第２分割凸部３４）からなり、
前記積層方向において隣接する前記複数の第１分割凸部及び前記複数の第２分割凸部は、周方向において交互に配列されている
ことを特徴とする。

また、請求項５に記載された発明は、請求項４に記載の構成に加えて、
前記複数の第１分割凸部及び前記複数の第２分割凸部は、周方向長さが略同一である
ことを特徴とする。

また、請求項６に記載された発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の構成に加えて、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、周方向において互いにオーバーラップしないように形成される
ことを特徴とする。

また、請求項７に記載された発明は、
磁路を構成する積層コア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１２、ステータコア２０）を他部材（例えば、後述の実施形態におけるロータシャフト１３、ステータホルダ２１）に圧入により固定する圧入固定構造であって、
前記積層コアは、複数の鋼板を積層して構成されており、
前記他部材は、前記積層コアの径方向端面（例えば、後述の実施形態におけるロータコアの内周面１２ａ、ステータコアの外周面２０ａ）が圧入される被圧入面（例えば、後述の実施形態におけるロータシャフトの外周面１３ａ、ステータホルダの内周面２１ａ）を有し、
前記積層コアの前記径方向端面は、周方向において断続的に形成され、且つ前記複数の鋼板の積層方向に延びる複数のコア凸部（例えば、後述の実施形態におけるコア凸部１５）を有し、
前記他部材の前記被圧入面は、前記積層方向において断続的に形成された複数の他部材凸部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト凸部１７）を有し、
前記積層コアの前記径方向端面が前記他部材の前記被圧入面に圧入される際に、前記コア凸部は、前記他部材凸部を塑性変形させて前記他部材の前記被圧入面の表面よりも内側に入り込んでおり、
Ｎを３以上の自然数とすると、
前記複数の他部材凸部は、前記積層方向においてそれぞれ第１乃至第Ｎのピッチ（例えば、後述の実施形態における第１のピッチＰ１、第２のピッチＰ２、第３のピッチＰ３）で形成され、且つ周方向に延びる複数の第１乃至第Ｎ凸部（例えば、後述の実施形態における第１凸部３１、第２凸部３３、第３凸部３５）を有し、
前記複数の第１乃至第Ｎ凸部は、前記積層方向及び周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成される
ことを特徴とする。

また、請求項８に記載された発明は、請求項７の構成に加えて、
前記第１乃至第Ｎ凸部は、前記積層方向において第１凸部から第Ｎ凸部まで順番に形成され、
ｎを１以上（Ｎ−１）以下の自然数としたとき、
前記積層方向において隣接する第ｎ凸部及び第ｎ＋１凸部と、前記積層方向において隣接する第Ｎ凸部及び第１凸部と、は所定のピッチ（例えば、後述の実施形態における第１第２凸部間ピッチＰ１２、第２第３凸部間ピッチＰ２３、第３第１凸部間ピッチＰ３１）で形成され、
前記ピッチは、前記鋼板の厚み（例えば、後述の実施形態における鋼板の厚みｔ）以下である
ことを特徴とする。

また、請求項９に記載された発明は、請求項７の構成に加えて、
前記複数の鋼板同士は、互いに連結部によって連結されており、
前記第１乃至第Ｎ凸部は、前記積層方向において第１凸部から第Ｎ凸部まで順番に形成され、
ｎを１以上（Ｎ−１）以下の自然数としたとき、
前記積層方向において隣接する第ｎ凸部及び第ｎ＋１凸部と、前記積層方向において隣接する第Ｎ凸部及び第１凸部と、は所定のピッチ（例えば、後述の実施形態における第１第２凸部間ピッチＰ１２、第２第３凸部間ピッチＰ２３、第３第１凸部間ピッチＰ３１）で形成され、
前記ピッチは、前記鋼板の厚み（例えば、後述の実施形態における鋼板の厚みｔ）より大きい
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、複数のコア凸部を接触保持する複数の他部材凸部は、積層方向（軸方向）において第１のピッチで形成され且つ周方向に延びる複数の第１凸部と、積層方向において第２のピッチで形成され且つ周方向に延びる複数の第２凸部と、を有し、これら複数の第１凸部及び第２凸部は、積層方向において互いにオフセットして形成される。
したがって、従来の特許文献１のように積層コアの全面が他部材と接触する構成ではなく、積層コアの複数のコア凸部と、他部材の複数の他部材凸部と、が接触する構成であるので、圧入を完了した状態で、積層コアはそのコア凸部が他部材の他部材凸部に接触する部分だけが圧入荷重を受けるため、積層コアの残留応力を減少させて磁気特性の低下を抑制できる。
また、第１凸部及び第２凸部は、積層方向において互いにオフセットして形成されることにより、全周に亘って形成された１種類の他部材凸部が、積層方向において所定のピッチで形成される場合に比べて、他部材凸部によって接触保持されている鋼板を増やすことができるので、積層コアを構成する鋼板同士に位置ずれが発生することを防止でき、鋼板同士の連結強度の低下を抑制可能である。
また、複数の第１凸部及び複数の第２凸部は、周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成されるので、第１凸部によって接触保持されている鋼板、及び第２凸部によって接触保持されている鋼板は、全周に亘って第１凸部又は第２凸部に接触保持されることがなく、積層コアと他部材とが接触する面積が減少するので、積層コアに発生する応力が減少し、積層コアの磁気特性の低下を抑制可能である。
また、コア凸部により他部材凸部をなぎ倒して両者を噛み合わせることで、圧入面どうしの摩擦力に加えて塑性噛み合いによる剪断力も付与されるため、積層コア及び他部材を相対移動不能に強固に固定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、積層コアを構成する各々の鋼板は、他部材凸部の第１凸部又は第２凸部の少なくとも一方に接触保持されるため、他部材凸部に保持されない鋼板が生じることを抑制できる。したがって、積層コアを構成する鋼板同士に位置ずれが発生することを防止でき、鋼板同士の連結強度の低下を抑制可能であると共に、積層コアと他部材とを相対回転不能に強固に結合することが可能である。
この際も、複数の第１凸部及び複数の第２凸部は、周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成されるので、第１凸部によって接触保持されている鋼板、及び第２凸部によって接触保持されている鋼板は、全周に亘って第１凸部又は第２凸部に接触保持されることがなく、積層コアと他部材とが接触する面積が減少するので、積層コアに発生する応力が減少し、積層コアの磁気特性の低下を抑制可能である。

請求項３に記載の発明によれば、連結部によって鋼板同士の連結強度の低下を抑制しつつ、第１凸部と第２凸部により積層方向において所定枚数おきに鋼板を接触保持することができる。したがって、積層コアを構成する鋼板同士に位置ずれが発生することを防止でき、鋼板同士の連結強度の低下を抑制可能であると共に、他部材凸部によって接触保持される鋼板を減らすことにより積層コアの磁気特性の低下をさらに効果的に抑制可能である。

請求項４に記載の発明によれば、積層方向において隣接する複数の第１分割凸部及び複数の第２分割凸部は、周方向において交互に配列されているので、積層コアを他部材によってバランス良く安定的に保持することが可能である。

請求項５に記載の発明によれば、複数の第１分割凸部及び複数の第２分割凸部の周方向長さが略同一であるため、複数の他部材凸部が周方向における複数箇所に略等間隔に分散して配置されることになり、積層コアを他部材によってより安定的に保持することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、周方向において互いにオーバーラップしないように形成されるので、複数の第１凸部及び複数の第２凸部と鋼板とが接触する面積が減少することによって、積層コアに発生する応力が減少し、積層コアの磁気特性の低下を効果的に抑制可能である。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏することが可能である。

請求項８に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果を奏することが可能である。

請求項９に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様の効果を奏することが可能である。

本発明の実施形態に係る電動モータのロータの分解斜視図である。 図１のＩＩ部拡大断面図である。 ロータコア及びロータシャフトの周方向展開図である。 図１のＩＶ部拡大断面図である。 ロータコアをロータシャフトに圧入する様子を示す断面図であり、（ａ）は圧入前、（ｂ）は圧入中を示す図である。 比較例におけるロータコアをロータシャフトに圧入した状態を示す断面図であり、（ａ）は隣接するシャフト凸部のピッチＰｓをロータコアの鋼板の厚みｔよりも大きくした場合の図であり、（ｂ）はピッチＰｓを厚みｔ以下とした場合の図である。 圧入ストロークと圧入荷重との関係を示すグラフであり、（ａ）は従来技術の場合、（ｂ）は比較例の場合、（ｃ）は本実施形態の場合である。 本発明の第１変形例に係るロータコア及びロータシャフトの周方向展開図である。 本発明の第２変形例に係るロータコア及びロータシャフトの周方向展開図である。 本発明の第３変形例に係るロータコア及びロータシャフトの周方向展開図である。 本発明の第４変形例に係るロータコア及びロータシャフトの周方向展開図である。 本発明の第５変形例において、ロータコアが複数の分割コアによって構成される場合のロータコア及びロータシャフトの周方向展開図である。 本発明の実施形態に係る電動モータのステータの分解斜視図である。

以下、図面に基づいて本発明の各実施形態を説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態の電動モータのロータ１１は、軸線Ｌを中心とする円環状のロータコア１２（積層コア）の内周に形成された半径（軸線Ｌからの径方向距離）Ｒの内周面１２ａ（径方向端面）を、軸線Ｌを中心とする有底円筒状のロータシャフト１３（他部材）の外周に形成された外周面１３ａ（被圧入面）に対して軸方向に圧入して構成される。また、当該ロータ１１は、不図示のステータの内周側に配置されて、ステータと共にインナロータ型の電動モータを構成する。

ロータコア１２は、複数枚の同一形状の電磁鋼板を軸方向に積層した積層鋼板で構成されており、複数の鋼板同士は、互いにカシメや接着等の連結部によって連結されている。また、ロータシャフト１３はロータコア１２の硬度よりも低い金属材料で構成される。よって、ロータコア１２の硬度はロータシャフト１３の硬度よりも高くなる。また、ロータコア１２には、周方向に沿って複数の貫通孔１２ｂが軸方向に貫通しており、これらの貫通孔１２ｂには磁極を構成する永久磁石１４が挿入される。ロータシャフト１３の軸方向一側面にはロータコア１２の圧入完了位置を規制するフランジ１３ｂが一体に形成されるとともに、ロータシャフト１３の中心には図示せぬモータ軸が貫通する軸孔１３ｃが形成される。

図２及び図３も参照して、ロータコア１２の内周面１２ａは、周方向において断続的に形成され且つ鋼板の積層方向（軸方向）に延びる複数のコア凸部１５を有している。したがって、周方向において隣接するコア凸部１５の間には、コア凹部１６が形成され、これら複数のコア凸部１５及び複数のコア凹部１６によって、ロータコア１２の内周面１２ａは略スプライン形状とされる。ここで、図２及び図３において、周方向に隣接するコア凸部１５のピッチをＰｃ、コア凸部１５の周方向の幅をＷｃ、鋼板の厚みをｔとして表している。なお、図３は、周方向長さが２πＲであるロータコア１２の内周面１２ａを周方向に展開した状態を示し、説明の簡単化のために、内周面１２ａに設けられるコア凸部１５の個数を９つとしたが、図１に示したように、通常はより多くのコア凸部１５が設けられる。後述するシャフト凸部１７の個数についても同様である。なお、コア凸部１５およびコア凹部１６は、プレス打ち抜きやワイヤカット等により加工可能である。

図３及び図４に示すように、ロータシャフト１３の外周面１３ａには、鋼板の積層方向（軸方向）において断続的に形成された複数のシャフト凸部１７（他部材凸部）が形成されており、軸方向において隣接するシャフト凸部１７の間にシャフト凹部１８が形成され、シャフト凸部１７およびシャフト凹部１８によって、ロータシャフト１３の外周面１３ａの断面形状は正弦波形状とされている。なお、シャフト凸部１７あるいはシャフト凹部１８は、転造や切削等により加工可能である。

複数のシャフト凸部１７は、周方向に所定の間隔で形成され且つ軸方向において第１のピッチＰ１で形成された複数の第１分割凸部３２と、周方向に所定の間隔で形成され且つ軸方向において第２のピッチＰ２で形成された複数の第２分割凸部３４と、を有する。そして、軸方向にオーバーラップする複数（図３中では３つ）の第１分割凸部３２と、複数（図３中では３つ）の第２分割凸部３４と、はそれぞれ第１凸部３１及び第２凸部３３を構成する。すなわち、複数のシャフト凸部１７は、軸方向において第１のピッチＰ１で形成され、且つ周方向に延びる複数（図３中では１０個）の第１凸部３１と、軸方向において第２のピッチＰ２で形成され、且つ周方向に延びる（図３中では１０個）の第２凸部３３と、を有する。

複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３は、軸方向にオフセットして形成されており、軸方向において所定のピッチＰ１２（以降、第１第２凸部間ピッチ、と呼ぶ）で交互に形成されている。すなわち、第１のピッチＰ１及び第２のピッチＰ２は略等しくなるように設定されると共に（Ｐ１＝Ｐ２）、軸方向に隣接する第１凸部３１の略中間に第２凸部３３が位置するように（軸方向に隣接する第２凸部３３の略中間に第１凸部３１が位置するように）形成されており、第１第２凸部間ピッチＰ１２が第１のピッチＰ１及び第２のピッチＰ２の略１／２となるように設定されている（Ｐ１２＝（Ｐ１）／２、（Ｐ２）／２）。ここで、第１第２凸部間ピッチＰ１２が電磁鋼板の厚みｔ以下となるように設定されるので（Ｐ１２≦ｔ）、各々の鋼板は、第１凸部３１又は第２凸部３３の少なくとも一方に接触保持される。

また、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３は、周方向において互いにオーバーラップしないように形成される。より具体的に、軸方向において隣接する複数の第１分割凸部３２及び複数の第２分割凸部３４は、周方向において交互に配列されており、第１分割凸部３２の周方向一方側端部と第２分割凸部３４の周方向他方側端部とが周方向で略等しい位置とされている。したがって、周方向に隣り合う第１分割凸部３２間の距離は第２分割凸部３４の周方向幅Ｌ２と略同一であり、周方向に隣り合う第２分割凸部３４間の距離は第１分割凸部３２の周方向長さＬ１と略同一となる。

ここで、第１、第２分割凸部３２、３４の周方向長さＬ１、Ｌ２が略同一となるように設定されているので（Ｌ１＝Ｌ２）、すなわち、第１凸部３１の周方向幅（複数の第１分割凸部３２の周方向長さＬ１の合計）及び第２凸部３３の周方向幅（複数の第２分割凸部３４の周方向長さＬ２の合計）が略同一であるので、複数のシャフト凸部１７が周方向における複数箇所に略等間隔に分散して配置されることになり、ロータコア１２はロータシャフト１３によって安定的に保持される。さらに、第１、第２分割凸部３２、３４の周方向長さＬ１、Ｌ２は、隣接するコア凸部１５のピッチＰｃよりも大きくなるように設定されており（Ｌ１＞Ｐｃ、Ｌ２＞Ｐｃ）、各々の第１、第２分割凸部３２、３４が少なくとも１つのコア凸部１５を接触保持するように構成されている。

図５には、ロータコア１２の内周面１２ａおよびロータシャフト１３の外周面１３ａの径方向の寸法関係が示されている。ロータシャフト１３のシャフト凹部１８の底部の半径（軸線Ｌからの径方向距離を意味する。以下同じ。）をＲ１とし、ロータシャフト１３の一般面１９（シャフト凸部１７およびシャフト凹部１８が形成されていない面）の半径をＲ２とし、ロータコア１２のコア凸部１５の先端部の半径をＲ３とし、ロータシャフト１３のシャフト凸部１７（第１分割凸部３２、第２分割凸部３４）の先端部の半径をＲ４とし、ロータコア１２のコア凹部１６の底部の半径（ロータコア１２の内周面１２ａの半径）をＲとすると、
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ
の関係が成立する。よって、ロータシャフト１３の外周面１３ａにロータコア１２の内周面１２ａを圧入するとき、半径Ｒ３のロータコア１２のコア凸部１５の先端部と、半径をＲ４のロータシャフト１３のシャフト凸部１７（第１分割凸部３２、第２分割凸部３４）の先端部と、がオーバーラップする部分で塑性変形が発生して圧入が行われる。

ロータコア１２およびロータシャフト１３は上述のように構成されているため、ロータシャフト１３の外周面１３ａにロータコア１２の内周面１２ａを軸線Ｌ方向に圧入するとき、図５（ａ）に示すように、ロータコア１２の内周面１２ａのコア凸部１５の先端部がロータシャフト１３の外周面１３ａのシャフト凸部１７（第１分割凸部３２、第２分割凸部３４）の先端部に係合する。このとき、ロータコア１２の硬度はロータシャフト１３の硬度よりも高く、しかもロータコア１２のコア凸部１５は圧入方向と平行（軸方向）に延びていて倒れ剛性が高いのに対し、ロータシャフト１３のシャフト凸部１７（第１分割凸部３２、第２分割凸部３４）は圧入方向と直交する方向（周方向）に延びていて倒れ剛性が低いので、図５（ｂ）に示すように、ロータコア１２のコア凸部１５は殆ど塑性変形せずに、ロータシャフト１３のシャフト凸部１７が大きく塑性変形してなぎ倒されることで圧入が完了する。

その結果、ロータシャフト１３の外周面１３ａのシャフト凸部１７（第１分割凸部３２、第２分割凸部３４）は、ロータコア１２のスプライン状の内周面１２ａの形状に倣ってスプライン状に塑性変形する。そして、ロータコア１２の内周面１２ａのコア凸部１５は、ロータシャフト１３の外周面１３ａの表面（ロータシャフト１３のシャフト凸部１７の先端部）よりも内周側に入り込み、コア凸部１５とシャフト凸部１７（第１分割凸部３２、第２分割凸部３４）が相互に噛み合って回転方向に大きな抵抗力を発揮するように結合される。また、なぎ倒されたロータシャフト１３のシャフト凸部１７（第１分割凸部３２、第２分割凸部３４）が「返し」として機能することで、ロータシャフト１３の外周面１３ａからのロータコア１２の内周面１２ａの抜けが防止される。

以上、説明したように、本実施形態によれば、複数のコア凸部１５を接触保持する複数のシャフト凸部１７は、積層方向（軸方向）において第１のピッチＰ１で形成され且つ周方向に延びる複数の第１凸部３１と、積層方向において第２のピッチＰ２で形成され且つ周方向に延びる複数の第２凸部３３と、を有し、これら複数の第１凸部３１及び第２凸部３３は、積層方向において互いにオフセットして形成される。
したがって、シャフト凸部１７によって接触保持されていない鋼板を減らすことができるので、ロータコア１２を構成する鋼板同士に位置ずれが発生することを防止でき、鋼板同士の連結強度の低下を抑制可能であると共に、ロータコア１２とロータシャフト１３とを相対回転不能に強固に結合することが可能である。
また、第１凸部３１及び第２凸部３３は、積層方向において互いにオフセットして形成されることにより、全周に亘って形成された１種類のシャフト凸部が、積層方向において所定のピッチで形成される場合に比べて、シャフト凸部１７によって接触保持されている鋼板を増やすことができるので、ロータコア１２を構成する鋼板同士に位置ずれが発生することを防止でき、鋼板同士の連結強度の低下を抑制可能である。
また、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３は、周方向において互いにオフセットして形成されるので、第１凸部３１によって接触保持されている鋼板、及び第２凸部３３によって接触保持されている鋼板は、全周に亘って第１凸部３１又は第２凸部３３に接触保持されることがなく、ロータコア１２とロータシャフト１３が接触する面積が減少するので、ロータコア１２に発生する応力が減少し、ロータコア１２の磁気特性の低下を抑制可能である。
また、コア凸部により他部材凸部をなぎ倒して両者を噛み合わせることで、圧入面どうしの摩擦力に加えて塑性噛み合いによる剪断力も付与されるため、積層コア及び他部材を相対移動不能に強固に固定することができる。

また、第１凸部３１は周方向に所定の間隔で形成された複数の第１分割凸部３２からなり、第２凸部３３は周方向に所定の間隔で形成された複数の第２分割凸部３４からなり、
複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３は軸方向において所定のピッチ（第１第２凸部間ピッチＰ１２）で交互に形成され、第１第２凸部間ピッチＰ１２は鋼板の厚みｔ以下に設定される（Ｐ１２≦ｔ）。したがって、ロータコア１２を構成する各々の鋼板は、シャフト凸部１７の第１凸部３１又は第２凸部３３の少なくとも一方に接触保持され、シャフト凸部１７に保持されない鋼板が生じることを抑制できる。したがって、ロータコア１２を構成する鋼板同士に位置ずれが発生することを防止でき、鋼板同士の連結強度の低下を抑制可能であると共に、ロータコア１２とロータシャフト１３とを相対回転不能に強固に結合することが可能である。

また、積層方向において隣接する複数の第１分割凸部３２及び複数の第２分割凸部３４は、周方向において交互に配列されているので、ロータコア１２をロータシャフト１３によってバランス良く安定的に保持することが可能である。

また、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３の周方向長さが略同一であるため、複数のシャフト凸部１７が周方向における複数箇所に略等間隔に分散して配置されることになり、ロータコア１２をロータシャフト１３によってより安定的に保持することが可能となる。

（比較例）
上述した実施形態では、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３が周方向において互いにオフセットして形成されており、第１凸部３１によって接触保持されている鋼板、及び第２凸部３３によって接触保持されている鋼板が、全周に亘って第１凸部３１又は第２凸部３３に接触保持されることがない構成であった。ここで、比較例として、シャフト凸部１７が鋼板を全周に亘って接触保持する構成とした場合について以下に説明する。

例えば、図６（ａ）に示すように、隣接するシャフト凸部１７のピッチＰｓを、ロータコア１２の鋼板の厚みｔよりも大きくした場合（Ｐｓ＞ｔ）、圧入されたロータコア１２を構成する複数の鋼板のうち、シャフト凸部１７の先端と接触する鋼板（図６（ａ）中、ハッチング間隔が短い方。）と接触しない鋼板（図６（ａ）中、ハッチング間隔が長い方。）とが発生する。シャフト凸部１７の先端と接触しない鋼板は、ロータシャフト１３からの圧入荷重を受けないので、磁気特性の低下を抑えられる。しかしながら、このような構成においては、シャフト凸部１７の先端と接触する鋼板は、その全周をシャフト凸部１７によって覆われるので、磁気特性の低下が発生する。さらに、シャフト凸部１７に接触保持される鋼板と、シャフト凸部１７に接触保持されない鋼板との間に位置ずれが生じてしまい、ロータコア１２を構成する複数の鋼板同士の連結強度が低下してしまう虞がある。特に、ロータコア１２を構成する複数の鋼板同士が接着剤等で固定されている場合は、モータ回転時にハウジング内の温度が上昇することで、接着剤が軟化し、シャフト凸部１７に保持されていない鋼板の位置ずれが発生し易い。

これに対し、図６（ｂ）に示すように、隣接するシャフト凸部１７のピッチＰｓを、ロータコア１２の鋼板の厚みｔ以下とした場合（Ｐｓ≦ｔ）、圧入されたロータコア１２を構成する複数の鋼板の全てがシャフト凸部１７の先端と接触するので、上述したような鋼板の位置ずれの発生を防止することは可能であるが、磁気特性の低下を抑制することが困難となる。なお、このように隣接するシャフト凸部１７のピッチＰｓをロータコア１２の鋼板の厚みｔ以下とすることを（Ｐｓ≦ｔ）、ピッチＰｓを狭めることによって実現しようとする場合、ピッチＰｓが所定値以下であるとき、切削工具が入らない等の理由により、シャフト凸部１７の高さＲ４−Ｒ１（図５参照）が浅くなってしまう虞がある。このような場合は、コア凸部１５とシャフト凸部１７との噛み合いが不足し、ロータコア１２とロータシャフト１３との結合強度が低下してしまう。

このように、シャフト凸部１７が鋼板を全周に亘って接触保持する構成とした場合、ロータコア１２を構成する鋼板同士の連結強度の維持と、鋼板に生じる荷重による磁気特性の低下の防止を両立することが困難であった。

しかしながら、本発明においては、上述したように、複数のシャフト凸部１７を構成する複数の第１凸部３１及び第２凸部３３は、積層方向において互いにオフセットして形成されるので、シャフト凸部１７によって接触保持されていない鋼板を減らすことができるので、ロータコア１２を構成する鋼板同士に連結強度の低下を抑制可能である。さらに、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３は、周方向において互いにオフセットして形成されるので、ロータコア１２とロータシャフト１３が接触する面積が減少し、ロータコア１２の磁気特性の低下を抑制可能である。

図７には、ロータコア１２の内周面１２ａをロータシャフト１３の外周面１３ａに圧入するときの圧入荷重について、（ａ）従来の特許文献１のように内周面１２ａ及び外周面１３ａが共に平坦である場合、（ｂ）上述した比較例の場合、（ｃ）本発明の実施形態の場合、についてそれぞれ示した。比較例（ｂ）においては、ロータコア１２の内周面１２ａとロータシャフト１３の外周面１３ａとが全面で接触せず、内周面１２ａのコア凸部１５と外周面１３ａのシャフト凸部１７とが接触するので、圧入時における接触面積が減少し、圧入荷重も従来例（ａ）に比べて減少している。なお、比較例（ｂ）においては、圧入荷重が周期的な凹凸形状となっているが、これはコア凸部１５がシャフト凸部１７を塑性変形させる度に圧入荷重が増加するからである。さらに、本発明（ｃ）においては、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３は、周方向において互いにオフセットして形成されるので、第１凸部３１によって接触保持されている鋼板及び第２凸部３３によって接触保持されている鋼板は、全周に亘って第１凸部３１又は第２凸部３３に接触保持されることがなく、圧入時の圧入荷重（圧入荷重の振幅及び平均値）を低減できる。したがって、圧入設備に要求される能力を低減して製造コストを下げることができるとともに、圧入設備にかかる負担を低減することが可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

（第１変形例）
例えば、上述の実施形態では、複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３は、周方向において互いに全くオーバーラップしないように形成されていたが、必ずしもこの構成に限定されず、図８に示すように複数の第１凸部３１及び複数の第２凸部３３が周方向において互いにオーバーラップする構成であってもよく、この場合、周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成されていればよい。

また、上述の実施形態では、第１、第２分割凸部３２、３４の周方向長さＬ１、Ｌ２が略同一となるように設定されることによって（Ｌ１＝Ｌ２）、第１凸部３１の周方向幅（複数の第１分割凸部３２の周方向長さＬ１の合計）及び第２凸部３３の周方向幅（複数の第２分割凸部３４の周方向長さＬ２の合計）を略同一としたが、第１、第２分割凸部３２、３４の周方向長さＬ１、Ｌ２が略同一でなくてもよく（Ｌ１≠Ｌ２）、第１凸部３１の周方向幅及び第２凸部３３の周方向幅が略同一でなくてもよい。例えば、図８に示すように、第１分割凸部３２の周方向長さＬ１が第２分割凸部３４の周方向長さＬ２よりも大きく設定することによって（Ｌ１＞Ｌ２）、第１凸部３１の周方向幅を第２凸部３３の周方向幅よりも大きく設定してもよい。

（第２変形例）
また、図９に示すように、第１凸部３１及び第２凸部３３は、周方向に分割されなくても良く、この場合、第１凸部３１及び第２凸部３３の加工が容易となる。

（第３変形例）
また、図１０に示すように、第１第２凸部間ピッチＰ１２は、電磁鋼板の厚みｔより大きくなるように設定しても構わない（Ｐ１２＞ｔ）。このように構成した場合、第１凸部３１及び第２凸部３３により積層方向において所定枚数おきに鋼板を接触保持することができ、シャフト凸部１７によって接触保持される鋼板を減らすことによりロータコア１２の磁気特性の低下をさらに効果的に抑制可能である。なお、複数の鋼板同士は、互いに連結部（カシメや接着等）によって連結されているので、鋼板同士に位置ずれが発生することが抑制される。

（第４変形例）
また、複数のシャフト凸部１７は、複数の第１凸部３１及び第２凸部３３によってなる構成に限定されず、Ｎを３以上の自然数として（Ｎ＝３、４、・・・）、積層方向（軸方向）においてそれぞれ第１乃至第ＮのピッチＰ１、Ｐ２、・・・ＰＮで形成され、且つ周方向に延びる複数の第１乃至第Ｎ凸部を有する構成としてもよい。この場合、複数の第１乃至第Ｎ凸部は、積層方向及び周方向において少なくとも一部がオフセットして形成されると共に、積層方向において第１凸部から第Ｎ凸部まで順番に形成される。そして、ｎを１以上（Ｎ−１）以下の自然数としたとき（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ−１）、積層方向において隣接する第ｎ凸部及び第ｎ＋１凸部は所定のピッチ（以降、第ｎ第ｎ＋１凸部間ピッチと呼ぶ。）で形成され、積層方向において隣接する第Ｎ凸部及び第１凸部は所定のピッチ（以降、第Ｎ第１凸部間ピッチと呼ぶ。）で形成され、これら第ｎ第ｎ＋１凸部間ピッチ及び第Ｎ第１凸部間ピッチは鋼板の厚みｔ以下に設定される。

より具体的に、図１１には、複数のシャフト凸部１７が、積層方向において第１乃至第３のピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３で形成され、周方向に延びる複数の第１乃至第Ｎ凸部３１、３３、３５を有する場合（Ｎ＝３、ｎ＝１、２）を示した。この変形例では、第１乃至第３凸部は積層方向及び周方向においてオフセットして形成され、積層方向において第１乃至第３凸部３１、３３、３５が順番に形成されている。そして、隣接する第１及び第２凸部３１、３３は第１第２凸部間ピッチＰ１２で形成され、隣接する第２及び第３凸部３３、３５は第２第３凸部間ピッチＰ２３で形成され、隣接する第３及び第１凸部３５、３１は第３第１凸部間ピッチＰ３１で形成され、これら第１第２凸部間、第２第３凸部間、第３第１凸部間ピッチＰ１２、Ｐ２３、Ｐ３１は略等しい値に設定される。そして、第１乃至第３のピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３は略等しくなるように設定されると共に（Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３）、第１第２凸部間、第２第３凸部間、第３第１凸部間ピッチＰ１２、Ｐ２３、Ｐ３１は第１乃至第３のピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３の略１／３となるように設定されている（Ｐ１２＝Ｐ２３＝Ｐ３１＝（Ｐ１）／３＝（Ｐ２）／３＝（Ｐ３）／３）。ここで、第１第２凸部間、第２第３凸部間、第３第１凸部間ピッチＰ１２、Ｐ２３、Ｐ３１が電磁鋼板の厚みｔ以下となるように設定されるので（Ｐ１２＝Ｐ２３＝Ｐ３１≦ｔ）、各々の鋼板は、第１乃至第３凸部３１、３３、３５の少なくとも一つに接触保持される。

以上のように構成した場合であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏することが可能である。なお、図示しないが、本変形例においても、第１乃至第Ｎ凸部が周方向に分割されて複数の第１乃至第Ｎ分割凸部からなる構成としてもよく、第１第２凸部間、第２第３凸部間、第３第１凸部間ピッチＰ１２、Ｐ２３、Ｐ３１が電磁鋼板の厚みｔより大きくなるように設定しても構わない（Ｐ１２＝Ｐ２３＝Ｐ３１＞ｔ）。

（第５変形例）
また、ロータコア１２を、周方向にＭ個（Ｍ＝２、３、４・・・）分割された分割コア１２ｃを連結することによって構成してもよい。図１２には、ロータコア１２が周方向に９個（Ｍ＝９）の分割コア１２ｃを連結することによって構成されている場合を示した。この場合、第１、第２分割凸部３２、３４の周方向長さＬ１、Ｌ２を、分割コア１２ｃの周方向幅である２πＲ／Ｍよりも大きく設定することにより（Ｌ１＞２πＲ／Ｍ、Ｌ２＞２πＲ／Ｍ）、各々の第１、第２分割凸部３２、３４が少なくとも１つの分割コア１２ｃを接触保持するように構成される。

また、本発明は電動モータのロータだけでなく、図１３に示すように、電動モータのステータコア２０（積層コア）の外周面２０ａ（径方向端面）をステータホルダ２１（他部材）の内周面２１ａ（被圧入面）に圧入する場合にも適用することができる。この場合も、ステータコア２０を、周方向にＭ個分割された分割コアを連結することによって構成してもよいことは言うまでもない。

また、本発明の電動モータは、ステータの内周側にロータを配置したインナ−ロータ型に限定されず、ステータの外周側にロータを配置したアウタロータ型にも適用可能であり、電動モータ以外にジェネレータ等に対しても適用することができる。

１１ ロータ
１２ ロータコア（積層コア）
１２ａ 内周面（径方向端面）
１２ｂ 貫通孔
１２ｃ 分割コア
１３ ロータシャフト（他部材）
１３ａ 外周面（被圧入面）
１３ｂ フランジ
１３ｃ 軸孔
１４ 永久磁石
１５ コア凸部
１６ コア凹部
１７ シャフト凸部（他部材凸部）
１８ シャフト凹部
１９ 一般面
２０ ステータコア（積層コア）
２０ａ 外周面（径方向端面）
２１ ステータホルダ（他部材）
２１ａ 内周面（被圧入面）
３１ 第１凸部
３２ 第１分割凸部
３３ 第２凸部
３４ 第２分割凸部
３５ 第３凸部
Ｌ 軸線
Ｌ１、Ｌ２ 周方向長さ
Ｐ１ 第１のピッチ
Ｐ２ 第２のピッチ
Ｐ３ 第３のピッチ
Ｐ１２ 第１第２凸部間ピッチ
Ｐ２３ 第２第３凸部間ピッチ
Ｐ３１ 第３第１凸部間ピッチ
Ｐｃ ピッチ
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 半径
Ｗｃ 幅
ｔ 厚み

Claims (9)

1. 磁路を構成する積層コアを他部材に圧入により固定する圧入固定構造であって、
   前記積層コアは、複数の鋼板を積層して構成されており、
   前記他部材は、前記積層コアの径方向端面が圧入される被圧入面を有し、
   前記積層コアの前記径方向端面は、周方向において断続的に形成され、且つ前記複数の鋼板の積層方向に延びる複数のコア凸部を有し、
   前記他部材の前記被圧入面は、前記積層方向において断続的に形成された複数の他部材凸部を有し、
   前記積層コアの前記径方向端面が前記他部材の前記被圧入面に圧入される際に、前記コア凸部は、前記他部材凸部を塑性変形させて前記他部材の前記被圧入面の表面よりも内側に入り込んでおり、
   前記複数の他部材凸部は、
   前記積層方向において第１のピッチで形成され、且つ周方向に延びる複数の第１凸部と、
   前記積層方向において第２のピッチで形成され、且つ周方向に延びる複数の第２凸部と、
   を有し、
   前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、前記積層方向及び周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成される
   ことを特徴する圧入固定構造。
2. 前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、前記積層方向において所定のピッチで交互に形成され、
   前記ピッチは、前記鋼板の厚み以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧入固定構造。
3. 前記複数の鋼板同士は、互いに連結部によって連結されており、
   前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、前記積層方向において所定のピッチで交互に形成され、
   前記ピッチは、前記鋼板の厚みより大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧入固定構造。
4. 前記第１凸部は、周方向に所定の間隔で形成された複数の第１分割凸部からなり、
   前記第２凸部は、周方向に所定の間隔で形成された複数の第２分割凸部からなり、
   前記積層方向において隣接する前記複数の第１分割凸部及び前記複数の第２分割凸部は、周方向において交互に配列されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の圧入固定構造。
5. 前記複数の第１分割凸部及び前記複数の第２分割凸部は、周方向長さが略同一である
   ことを特徴とする請求項４に記載の圧入固定構造。
6. 前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部は、周方向において互いにオーバーラップしないように形成される
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の圧入固定構造。
7. 磁路を構成する積層コアを他部材に圧入により固定する圧入固定構造であって、
   前記積層コアは、複数の鋼板を積層して構成されており、
   前記他部材は、前記積層コアの径方向端面が圧入される被圧入面を有し、
   前記積層コアの前記径方向端面は、周方向において断続的に形成され、且つ前記複数の鋼板の積層方向に延びる複数のコア凸部を有し、
   前記他部材の前記被圧入面は、前記積層方向において断続的に形成された複数の他部材凸部を有し、
   前記積層コアの前記径方向端面が前記他部材の前記被圧入面に圧入される際に、前記コア凸部は、前記他部材凸部を塑性変形させて前記他部材の前記被圧入面の表面よりも内側に入り込んでおり、
   Ｎを３以上の自然数とすると、
   前記複数の他部材凸部は、前記積層方向においてそれぞれ第１乃至第Ｎのピッチで形成され、且つ周方向に延びる複数の第１乃至第Ｎ凸部を有し、
   前記複数の第１乃至第Ｎ凸部は、前記積層方向及び周方向において少なくとも一部が互いにオフセットして形成される
   ことを特徴とする圧入固定構造。
8. 前記第１乃至第Ｎ凸部は、前記積層方向において第１凸部から第Ｎ凸部まで順番に形成され、
   ｎを１以上（Ｎ−１）以下の自然数としたとき、
   前記積層方向において隣接する第ｎ凸部及び第ｎ＋１凸部と、前記積層方向において隣接する第Ｎ凸部及び第１凸部と、は所定のピッチで形成され、
   前記ピッチは、前記鋼板の厚み以下である
   ことを特徴とする請求項７に記載の圧入固定構造。
9. 前記複数の鋼板同士は、互いに連結部によって連結されており、
   前記第１乃至第Ｎ凸部は、前記積層方向において第１凸部から第Ｎ凸部まで順番に形成され、
   ｎを１以上（Ｎ−１）以下の自然数としたとき、
   前記積層方向において隣接する第ｎ凸部及び第ｎ＋１凸部と、前記積層方向において隣接する第Ｎ凸部及び第１凸部と、は所定のピッチで形成され、
   前記ピッチは、前記鋼板の厚みより大きい
   ことを特徴とする請求項７に記載の圧入固定構造。

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