JP2014132810A - Shrinkage fitting fastening stress calculation device and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁鋼板で形成される回転子コアに回転子軸を焼嵌めにより締結するときの焼嵌め締結応力を演算する焼嵌め締結応力演算装置及びその方法に関する。 The present invention relates to a shrink-fit fastening stress calculation device and a method for calculating a shrink-fit fastening stress when a rotor shaft is fastened to a rotor core formed of an electromagnetic steel plate by shrink fitting.
図１は、従来の電動機の固定子及び回転子の一例を示す斜視図である。電動機１００１は、ケース１０１０の内部に複数のケース固定ボルト１０１１で固定された固定子１０２０と、固定子１０２０に囲まれた空間に配置された回転子１０３０とを有する。固定子１０２０には、複数の巻線コイル１０２１が巻回される。回転子１０３０は、回転子コア１０３１と、回転子コア１０３１の中央部に形成される貫通孔に締結される回転子軸１０３２とを有する。回転子コア１０３１には、複数の永久磁石１０３３が埋設されている。回転子コア１０３１は、貫通孔が打抜かれた電磁鋼板（不図示）を複数枚積層して形成される（例えば、引用文献１〜４参照）。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a conventional stator and rotor of an electric motor. The electric motor 1001 includes a stator 1020 fixed with a plurality of case fixing bolts 1011 inside the case 1010, and a rotor 1030 disposed in a space surrounded by the stator 1020. A plurality of winding coils 1021 are wound around the stator 1020. The rotor 1030 includes a rotor core 1031 and a rotor shaft 1032 that is fastened to a through hole formed in the central portion of the rotor core 1031. A plurality of permanent magnets 1033 are embedded in the rotor core 1031. The rotor core 1031 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates (not shown) from which through holes are punched (see, for example, cited documents 1 to 4).
回転子１０３０は、回転子コア１０３１と、回転子軸１０３２とを締結して形成される。回転子コア１０３１と、回転子軸１０３２との締結方法として、ボルトなどの締結部材を使用して締結する方法、回転子軸を回転子コアの貫通孔に圧入して締結する方法、回転子コアの貫通孔に回転子コアを焼嵌めして締結する方法等がある。 The rotor 1030 is formed by fastening a rotor core 1031 and a rotor shaft 1032. As a method of fastening the rotor core 1031 and the rotor shaft 1032, a method of fastening using a fastening member such as a bolt, a method of fastening the rotor shaft by press-fitting the rotor shaft into a through hole of the rotor core, and a rotor core And the like.
図２は、打抜き加工を説明する模式図である。打抜き加工装置８０は、打抜きポンチ８１と打抜きダイ８２とを有する。打抜きダイ８２に載置された被加工板材９０は、打抜きポンチ８１が矢印Ａの方向に移動することにより被加工板材９０の表面から裏面に打抜き加工される。図２において、幅Ｃは、打抜き加工装置８０が被加工板材９０を打抜くときの打抜きポンチ８１と打抜きダイ８２との間の距離であり、クリアランスと称される。従来、電磁鋼板を打抜くときのクリアランスは、鋼板の厚さＴの７〜１１％としている。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the punching process. The punching device 80 includes a punching punch 81 and a punching die 82. The processed plate material 90 placed on the punching die 82 is punched from the front surface to the back surface of the processed plate material 90 when the punching punch 81 moves in the direction of arrow A. In FIG. 2, the width C is a distance between the punching punch 81 and the punching die 82 when the punching device 80 punches the workpiece plate 90 and is referred to as a clearance. Conventionally, the clearance when punching a magnetic steel sheet is 7 to 11% of the thickness T of the steel sheet.
図３は、貫通孔が打抜かれた電磁鋼板の貫通孔の一例を示す図である。電磁鋼板９１の中央部に打抜き加工により形成された貫通孔９２の端面９５には、打抜き方向に順にダレ面９６、せん断面９７、破断面９８及びバリ９９が形成される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the through hole of the electrical steel sheet from which the through hole has been punched. A sag surface 96, a shear surface 97, a fracture surface 98, and a burr 99 are formed in this order in the punching direction on the end surface 95 of the through hole 92 formed by punching in the central portion of the electromagnetic steel sheet 91.
ダレ面９６は、被加工板材９０が打抜きポンチ８１により全体的に押し込まれることにより形成される傾斜面である。貫通孔９２の端面９５面積に対するダレ面９６の面積の比率は、１０％以下である。 The sagging surface 96 is an inclined surface formed when the work plate material 90 is entirely pushed by the punching punch 81. The ratio of the area of the sag surface 96 to the area of the end surface 95 of the through hole 92 is 10% or less.
せん断面９７は、打抜きポンチ８１と打抜きダイ８２との間の間隙に被加工板材９０が引き込まれ局所的に引き伸ばされて形成される。せん断面９７は、打抜き方向に平行な平滑面である。クリアランスが鋼板の厚さＴの７〜１１％の場合、貫通孔９２の端面９５面積に対するせん断面９７の面積の比率は、３０％以下である。 The shearing surface 97 is formed by locally extending the workpiece plate material 90 by being pulled into the gap between the punching punch 81 and the punching die 82. The shear surface 97 is a smooth surface parallel to the punching direction. When the clearance is 7 to 11% of the thickness T of the steel plate, the ratio of the area of the shear surface 97 to the end face 95 area of the through hole 92 is 30% or less.
破断面９８は、打抜きポンチ８１と打抜きダイ８２との間の間隙に引き込まれた被加工板材９０が破断して形成される。破断面９８は、打抜き方向に対して貫通孔が広がるように傾斜する凹凸面である。クリアランスが鋼板の厚さＴの７〜１１％の場合、貫通孔９２の端面９５面積に対する破断面９８の面積の比率は、６０％以上である。 The fracture surface 98 is formed by breaking the workpiece plate 90 drawn into the gap between the punching punch 81 and the punching die 82. The fracture surface 98 is a concavo-convex surface that is inclined so that the through hole is widened with respect to the punching direction. When the clearance is 7 to 11% of the thickness T of the steel plate, the ratio of the area of the fracture surface 98 to the end face 95 area of the through hole 92 is 60% or more.
バリ９９は、被加工板材９０の裏面に形成され、突起形状を有する。バリ９９の高さは、５〜１０％である。 The burr 99 is formed on the back surface of the processed plate material 90 and has a protruding shape. The height of the burr 99 is 5 to 10%.
打抜き加工された貫通孔９２の端面がダレ面９６、破断面９８又はバリ９９などの不均一面を有することに起因して、回転電機の鉄損が増加することが知られている。このため、従来は鉄損を低減するために、打抜き加工された貫通孔９２は、打抜き加工後にシェービング加工することにより、不均一面を除去していた（例えば、引用文献５参照）。 It is known that the iron loss of a rotating electrical machine increases due to the end face of the punched through hole 92 having a non-uniform surface such as a sag surface 96, a fracture surface 98, or a burr 99. For this reason, conventionally, in order to reduce the iron loss, the non-uniform surface was removed from the punched through hole 92 by shaving after the punching (see, for example, Reference 5).
しかしながら、回転電機の製造工程を最適化するために、鉄損の増加が許容される範囲内でシェービング加工を省略することが検討されている。 However, in order to optimize the manufacturing process of the rotating electrical machine, it is considered to omit the shaving process within a range in which an increase in iron loss is allowed.
図４は、打抜き加工後に貫通孔をシェービング加工することなしに形成された電磁鋼板１１３４を複数枚積層することにより形成される回転子コア１１３１と、回転子軸１１３２とを焼嵌めすることにより形成された回転子１１３０の概略断面図である。 FIG. 4 is formed by shrink fitting a rotor core 1131 and a rotor shaft 1132 formed by stacking a plurality of electromagnetic steel sheets 1134 formed without shaving the through hole after punching. It is a schematic sectional drawing of the rotor 1130 made.
図４の矢印Ｂで示されるように、シェービング加工を省略された電磁鋼板１１３４で形成される回転子１１３０では、回転子コア１１３１と、回転子軸１１３２との接触部において、回転子コア１１３１の貫通孔の端面が座屈する座屈現象が現れることが明らかになった。 As shown by arrow B in FIG. 4, in the rotor 1130 formed of the electromagnetic steel sheet 1134 from which the shaving process is omitted, the contact portion between the rotor core 1131 and the rotor shaft 1132 is It became clear that the buckling phenomenon that the end face of the through hole buckles appeared.
回転子コア１１３１の貫通孔の端面が回転子軸１１３２に対して座屈しているので、回転子コア１１３１と回転子軸１１３２との間の締結応力が減少するおそれがある。さらに、回転子コア１１３１の貫通孔の端面が座屈することにより、回転子コア１１３１の座屈した部分が疲労破壊するおそれがあり信頼性が低下する。このため、回転子１１３０の設計段階において、回転子コア１１３１と回転子軸１１３２との間の締結応力、及び回転子コア１１３１の貫通孔の端面の座屈量を迅速且つ正確に評価する必要がある。 Since the end surface of the through hole of the rotor core 1131 is buckled with respect to the rotor shaft 1132, there is a possibility that the fastening stress between the rotor core 1131 and the rotor shaft 1132 may be reduced. Further, buckling of the end face of the through hole of the rotor core 1131 may cause fatigue failure of the buckled portion of the rotor core 1131, thereby reducing reliability. For this reason, it is necessary to quickly and accurately evaluate the fastening stress between the rotor core 1131 and the rotor shaft 1132 and the buckling amount of the end face of the through hole of the rotor core 1131 at the design stage of the rotor 1130. is there.
そこで、本発明は、回転子コアと回転子軸との間の締結応力、及び回転子コアの貫通孔の端面の座屈量を迅速且つ正確に評価することが可能な焼嵌め締結応力演算装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a shrink-fit fastening stress calculation device capable of quickly and accurately evaluating the fastening stress between the rotor core and the rotor shaft and the buckling amount of the end face of the through hole of the rotor core. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明に係る焼嵌め締結応力演算装置は、回転子軸と回転子コア用鋼板との焼嵌め締結応力を演算する焼嵌め締結応力演算装置であって、回転子軸の形状データ、回転子コア用鋼板の形状データ、回転子コア用鋼板の貫通孔の端面に貫通方向に平行に形成され且つ平滑な面を有する平滑部の形状データ、及び、平滑部の一端から回転子コア用鋼板の外周に向かって傾斜する傾斜面を有する傾斜部の形状データを取得する入力部と、回転子軸の形状データ、回転子コア用鋼板の形状データ、平滑部の形状データ、及び、傾斜部の形状データを記憶する記憶部と、回転子軸の形状データ、回転子用鋼板の形状データ、平滑部の形状データ、及び、傾斜部の形状データに基づいて、回転子軸と回転子コア用鋼板の端面とが焼嵌めされた場合に形成される接触部における応力分布を、有限要素解析法によって求める解析部と、接触部の応力分布に基づいて、回転子コア用鋼板と回転子軸との焼嵌め締結応力を演算により求める演算部と、焼嵌め締結応力を出力する出力部と、を有する。 In order to solve the above-mentioned problems, a shrink-fit fastening stress calculation device according to the present invention is a shrink-fit fastening stress calculation device for calculating a shrink-fit fastening stress between a rotor shaft and a steel sheet for a rotor core. Shaft shape data, rotor core steel plate shape data, smooth core shape data formed parallel to the through direction of the through hole of the rotor core steel plate and having a smooth surface, and one end of the smooth portion An input unit for acquiring shape data of an inclined portion having an inclined surface inclined toward the outer periphery of the rotor core steel plate, shape data of the rotor shaft, shape data of the steel plate for the rotor core, shape data of the smooth portion And a storage unit for storing the shape data of the inclined portion, the rotor shaft shape data, the shape data of the steel plate for the rotor, the shape data of the smooth portion, and the shape data of the inclined portion. And the end face of the steel sheet for the rotor core Based on the stress distribution of the contact portion and the analysis portion obtained by the finite element analysis method, the stress distribution in the contact portion formed when shrink-fitted, and the shrink-fitting fastening stress between the rotor core steel plate and the rotor shaft And an output unit that outputs shrink-fit fastening stress.
さらに、本発明に係る焼嵌め締結応力演算装置は、解析部は、回転子コア用鋼板が回転子軸に焼嵌めされたときの貫通孔の端面の変位分布を演算し、演算部は、演算された貫通孔の端面の変位分布に基づいて、焼嵌め端面座屈量を演算し、出力部は、演算された焼嵌め端面座屈量を出力することが好ましい。 Furthermore, in the shrink-fit fastening stress calculation device according to the present invention, the analysis unit calculates a displacement distribution of the end face of the through hole when the rotor core steel plate is shrink-fitted on the rotor shaft, and the calculation unit calculates It is preferable to calculate the shrinkage end face buckling amount based on the displacement distribution of the end face of the through-hole, and the output unit outputs the calculated shrink fitting end face buckling amount.
さらに、傾斜部は円錐台状の形状を有し、傾斜部の上面の半径と、傾斜部の下面の半径との差は、回転子コア用鋼板の板厚に基づいて決定されることが好ましい。 Furthermore, the inclined portion has a truncated cone shape, and the difference between the radius of the upper surface of the inclined portion and the radius of the lower surface of the inclined portion is preferably determined based on the plate thickness of the rotor core steel plate. .
さらに、回転子コア用鋼板は、それぞれの貫通孔が合致するように３つ以上積層されていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that three or more rotor core steel plates are laminated so that the respective through holes are matched.
さらに、本発明に係る焼嵌め締結応力演算方法は、回転子軸と回転子コア用鋼板との焼嵌め締結応力を演算する焼嵌め締結応力演算装置を使用して、回転子軸の形状データ、回転子コア用鋼板の形状データ、回転子コア用鋼板の貫通孔の端面に貫通方向に平行に形成され且つ平滑な面を有する平滑部の形状データ、及び、平滑部の一端から回転子コア用鋼板の外周に向かって傾斜する傾斜面を有する傾斜部の形状データを取得し、回転子軸の形状データ、回転子コア用鋼板の形状データ、平滑部の形状データ、及び、傾斜部の形状データを記憶し、回転子軸の形状データ、回転子用鋼板の形状データ、平滑部の形状データ、及び、傾斜部の形状データに基づいて、回転子軸と回転子コア用鋼板の端面とが焼嵌めされた場合に形成される接触部における応力分布を、有限要素解析法によって求め接触部の応力分布に基づいて、回転子コア用鋼板と回転子軸との焼嵌め締結応力を演算により求め、焼嵌め締結応力を出力する。 Further, the shrink-fit fastening stress calculation method according to the present invention uses a shrink-fit fastening stress calculation device for calculating a shrink-fit fastening stress between the rotor shaft and the rotor core steel plate, and the rotor shaft shape data, Shape data of the rotor core steel plate, shape data of the smooth portion having a smooth surface formed parallel to the through direction of the through hole of the rotor core steel plate, and for the rotor core from one end of the smooth portion Acquire shape data of the inclined portion having an inclined surface inclined toward the outer periphery of the steel plate, shape data of the rotor shaft, shape data of the steel plate for the rotor core, shape data of the smooth portion, and shape data of the inclined portion And the rotor shaft and the end surface of the rotor core steel plate are sintered based on the rotor shaft shape data, rotor steel plate shape data, smooth portion shape data, and inclined portion shape data. Contact part formed when fitted The stress distribution definitive, on the basis of the stress distribution of the contact portion calculated by the finite element analysis, determined by calculation shrink fit fastening stress of the steel plate and the rotor shaft for the rotor core, and outputs the shrink fit fastening stress.
本発明によれば、回転子コア用鋼板の貫通孔の端面に貫通方向に平行に形成され且つ平滑な面を有する平滑部の形状データ、及び、前記平滑部の一端から回転子コア用鋼板の外周に向かって傾斜する傾斜面を有する傾斜部の形状データを取得する。これにより、回転子コアと回転子軸とを焼嵌めしたときの焼嵌め締結応力、及び回転子コアの貫通孔の端面の座屈量を迅速且つ正確に評価することが可能になった。 According to the present invention, the shape data of the smooth portion having a smooth surface formed parallel to the through direction on the end surface of the through hole of the rotor core steel plate, and the rotor core steel plate from one end of the smooth portion. Shape data of an inclined portion having an inclined surface inclined toward the outer periphery is acquired. This makes it possible to quickly and accurately evaluate the shrink-fit fastening stress when the rotor core and the rotor shaft are shrink-fitted, and the amount of buckling of the end face of the through-hole of the rotor core.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。まず、演算に用される焼嵌め締結応力演算システムについて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a shrink-fit fastening stress calculation system used for calculation will be described.
図５は、焼嵌め締結応力演算システムの機能ブロック図である。焼嵌め締結応力演算システム１００は、焼嵌め締結応力演算装置１０１と、入力装置１１０と、表示装置１２０とを有する。 FIG. 5 is a functional block diagram of the shrink-fit fastening stress calculation system. The shrink-fit fastening stress calculation system 100 includes a shrink-fit fastening stress calculation device 101, an input device 110, and a display device 120.
焼嵌め締結応力演算装置１０１は、演算部１０２と、記憶部１０３とを有する有限要素解析（Finite Element Analysis：ＦＥＡ）装置である。 The shrink-fit fastening stress calculation device 101 is a finite element analysis (FEA) device having a calculation unit 102 and a storage unit 103.
演算部１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit: 中央処理ユニット）、ＤＳＰ（digital signal processor）等を有し、ＣＰＵ、ＤＳＰ等は、以下に説明する演算部１０２の各部の機能を果たす。記憶部１０３には、演算部１０２の各部の機能を果たすために使用されるコンピュータプログラム、その実行の際に使用されるデータ、演算部１０２により生成される解析データ等が格納される。記憶部１０３は、演算部１０２の各部の機能を果たすために使用されるコンピュータプログラムを記憶するための不揮発性記憶装置、データを一次的に記憶するための揮発性メモリを含んでいてよい。なお、他の実施例では、有限要素解析処理を行うための、ＬＳＩ（large scale integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programming Gate Array）等の論理回路を備えていてもよい。以下に説明される有限要素解析処理の一部又は全部をハードウェア処理によって実行してもよい。 The calculation unit 102 includes a CPU (Central Processing Unit), a DSP (digital signal processor), and the like, and the CPU, the DSP, and the like perform functions of each unit of the calculation unit 102 described below. The storage unit 103 stores a computer program used for performing the functions of each unit of the calculation unit 102, data used during the execution thereof, analysis data generated by the calculation unit 102, and the like. The storage unit 103 may include a non-volatile storage device for storing a computer program used for performing the functions of each unit of the arithmetic unit 102 and a volatile memory for temporarily storing data. In other embodiments, logic circuits such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programming Gate Array), etc. may be provided for performing finite element analysis processing. . A part or all of the finite element analysis processing described below may be executed by hardware processing.
演算部１０２は、入力データ処理部１０４と、プリ解析部１０５と、解析演算部１０６と、ポスト解析部１０７と、出力データ処理部１０８とを有する。記憶部１０３は、モデルデータ記憶部１３１と、プリ解析データ記憶部１３２と、ポスト解析データ記憶部１３３と、出力データ記憶部１３４とを有する。 The calculation unit 102 includes an input data processing unit 104, a pre-analysis unit 105, an analysis calculation unit 106, a post analysis unit 107, and an output data processing unit 108. The storage unit 103 includes a model data storage unit 131, a pre-analysis data storage unit 132, a post-analysis data storage unit 133, and an output data storage unit 134.
入力データ処理部１０４は、入力装置１１０から入力される形状データ、材料物性データ、境界条件データ及びメッシュサイズデータをモデルデータ記憶部１３１に記憶するために必要な処理を実行する。形状データは、図示しないＣＡＤ（computer aided design）装置等で生成された回転子コア用鋼板及び回転子軸の幾何形状に対応するデータである。材料物性データは、回転子コア用鋼板及び回転子軸のヤング率、ポアソン比及び摩擦系数等の材料物性に対応するデータである。境界条件データは、回転子コア用鋼板及び回転子軸の拘束条件及び荷重条件等の境界条件に対応するデータである。メッシュサイズデータは、回転子コア用鋼板及び回転子軸をそれぞれ複数の要素に分割して有限要素解析をするときの要素の大きさに対応するデータである。 The input data processing unit 104 performs processing necessary for storing the shape data, material property data, boundary condition data, and mesh size data input from the input device 110 in the model data storage unit 131. The shape data is data corresponding to the rotor core steel plate and the rotor shaft geometry generated by a CAD (computer aided design) device (not shown) or the like. The material physical property data is data corresponding to the material physical properties such as the Young's modulus, Poisson's ratio, and friction system number of the rotor core steel plate and the rotor shaft. The boundary condition data is data corresponding to boundary conditions such as a constraint condition and a load condition of the rotor core steel plate and the rotor shaft. The mesh size data is data corresponding to the size of the element when the finite element analysis is performed by dividing the rotor core steel plate and the rotor shaft into a plurality of elements.
プリ解析部１０５は、メッシュ生成部１５１と、解析条件設定部１５２とを有する。 The pre-analysis unit 105 includes a mesh generation unit 151 and an analysis condition setting unit 152.
メッシュ生成部１５１は、モデルデータ記憶部１３１に記憶される形状データ及びメッシュサイズデータに基づいて、回転子コア用鋼板及び回転子軸の形状を分割することによりメッシュデータを自動的に生成する。メッシュ生成部１５１により生成されたメッシュデータは、プリ解析データ記憶部１３２に出力され、記憶される。 The mesh generation unit 151 automatically generates mesh data by dividing the shape of the rotor core steel plate and the rotor shaft based on the shape data and mesh size data stored in the model data storage unit 131. The mesh data generated by the mesh generation unit 151 is output to the pre-analysis data storage unit 132 and stored.
解析条件設定部１５２は、境界条件データ及び材料物性データを、メッシュ生成部１５１により生成されたメッシュに関連付ける。解析条件設定部１５２によりメッシュに関連付けられた境界条件データ及び材料物性データは、プリ解析データ記憶部１３２に出力され、記憶される。 The analysis condition setting unit 152 associates the boundary condition data and the material property data with the mesh generated by the mesh generation unit 151. The boundary condition data and material property data associated with the mesh by the analysis condition setting unit 152 are output to the pre-analysis data storage unit 132 and stored.
解析演算部１０６は、有限要素解析ソフトウェアであり、有限要素法により応力解析処理を実行する。解析演算部１０６は、ＡＢＡＱＵＳであるが、ＭＡＲＣ（登録商標）又はＮＡＳＴＲＡＮ等の他の汎用の有限要素解析ソフトウェアを使用してもよい。解析演算部１０６は、プリ解析データ記憶部１３２に記憶されるメッシュデータ、境界条件データ及び材料物性データに基づいて、回転子コア用鋼板及び回転子軸の応力分布及び変位分布の解析結果にそれぞれ対応する応力分布データ及び変位分布データを演算する。解析演算部１０６で演算された応力分布データ及び変位分布データは、ポスト解析データ記憶部１３３に出力され、解析データとして記憶される。 The analysis calculation unit 106 is finite element analysis software, and executes stress analysis processing by a finite element method. The analysis calculation unit 106 is ABAQUS, but other general-purpose finite element analysis software such as MARC (registered trademark) or NASTRAN may be used. Based on the mesh data, boundary condition data, and material property data stored in the pre-analysis data storage unit 132, the analysis calculation unit 106 determines the stress distribution and displacement distribution analysis results of the rotor core steel plate and the rotor shaft, respectively. Corresponding stress distribution data and displacement distribution data are calculated. The stress distribution data and displacement distribution data calculated by the analysis calculation unit 106 are output to the post-analysis data storage unit 133 and stored as analysis data.
ポスト解析部１０７は、表示データ生成部１７１と、焼嵌め締結応力演算部１７２と、端面座屈量演算部１７３とを有する。 The post analysis unit 107 includes a display data generation unit 171, a shrink-fit fastening stress calculation unit 172, and an end face buckling amount calculation unit 173.
表示データ生成部１７１は、ポスト解析データ記憶部１３３に記憶される解析データを処理して、回転子コア用鋼板及び回転子軸の応力分布及び変位分布の解析結果を視覚的に容易に把握可能なデータに変換する処理を実行する。表示データ生成部１７１は、応力分布データを処理して、回転子コア用鋼板及び回転子軸の応力分布を表示するための応力分布表示データを生成する。表示データ生成部１７１は、変位分布データを処理して、回転子コア用鋼板及び回転子軸の変位分布を表示するための変位分布表示データを生成する。 The display data generation unit 171 processes the analysis data stored in the post-analysis data storage unit 133, and can easily grasp the analysis results of the stress distribution and displacement distribution of the rotor core steel plate and the rotor shaft. Execute the process to convert to the correct data. The display data generation unit 171 processes the stress distribution data to generate stress distribution display data for displaying the stress distribution of the rotor core steel plate and the rotor shaft. The display data generation unit 171 processes the displacement distribution data to generate displacement distribution display data for displaying the displacement distribution of the rotor core steel plate and the rotor shaft.
焼嵌め締結応力演算部１７２は、解析データに含まれる回転子コア用鋼板及び回転子軸の応力分布に対応する応力分布データを処理して、焼嵌め締結応力に対応する焼嵌め締結応力データを生成する処理を実行する。焼嵌め締結応力演算部１７２は、回転子軸が回転子コア用鋼板に焼嵌めされたときに貫通孔の端面の平滑部と傾斜部のうち少なくとも平滑部の一部と回転子軸とが接触して形成される接触部の応力に対応する接触部応力データを回転子コアの半径方向応力分布データから抽出する。焼嵌め締結応力演算部１７２は、接触部応力データの平均値を演算することにより焼嵌め締結応力データを生成する。 The shrink-fit fastening stress calculation unit 172 processes the stress distribution data corresponding to the stress distribution of the rotor core steel plate and the rotor shaft included in the analysis data, and generates shrink-fit fastening stress data corresponding to the shrink-fit fastening stress. Execute the process to generate. The shrink-fit fastening stress calculation unit 172 is configured such that when the rotor shaft is shrink-fitted on the rotor core steel plate, at least a part of the smooth portion of the smooth portion and the inclined portion of the end surface of the through hole contacts the rotor shaft. The contact part stress data corresponding to the stress of the contact part formed in this manner is extracted from the radial stress distribution data of the rotor core. The shrink-fit fastening stress calculation unit 172 generates the shrink-fit fastening stress data by calculating the average value of the contact portion stress data.
端面座屈量演算部１７３は、解析データに含まれる回転子コア用鋼板の変位分布に対応する変位分布データを処理して、貫通孔の端面の座屈量に対応する焼嵌め端面座屈量データを生成する処理を実行する。端面座屈量演算部１７３は、回転子コア用鋼板の貫通孔の端面の変位に対応する焼嵌め端面変位データを変位分布データから抽出する。そして、端面座屈量演算部１７３は、抽出された焼嵌め端面変位データから、貫通孔の上端部の中で変位が最も大きいデータを抽出することにより、焼嵌め端面座屈量データを生成する。また、端面座屈量演算部１７３は、回転子コア用電磁鋼板の貫通孔の端面の座屈量だけでなく、回転子コア用電磁鋼板の貫通孔の板面の所望の場所の座屈量に対応する座屈量データを生成処理も実行する。座屈量データを回転子コア用電磁鋼板の貫通孔の板面から外周方向に向かって複数生成しプロットすることにより、貫通孔からの距離と座屈量との関係を示すグラフが生成される。 The end face buckling amount calculation unit 173 processes the displacement distribution data corresponding to the displacement distribution of the rotor core steel plate included in the analysis data, and the shrink-fit end face buckling amount corresponding to the buckling amount of the end face of the through hole. Execute processing to generate data. The end face buckling amount calculation unit 173 extracts shrink fit end face displacement data corresponding to the displacement of the end face of the through hole of the rotor core steel plate from the displacement distribution data. Then, the end face buckling amount calculation unit 173 generates shrinkage end face buckling amount data by extracting data having the largest displacement in the upper end portion of the through hole from the extracted shrink fitting end face displacement data. . Further, the end face buckling amount calculation unit 173 is not only the buckling amount of the end face of the through hole of the electromagnetic steel sheet for rotor core, but also the buckling amount of a desired place on the plate surface of the through hole of the electromagnetic steel sheet for rotor core. The buckling amount data corresponding to is also generated. By generating and plotting multiple buckling amount data from the plate surface of the through hole of the electromagnetic steel sheet for rotor core toward the outer periphery, a graph showing the relationship between the distance from the through hole and the buckling amount is generated. .
ポスト解析部１０７で生成された分布表示データ、変位分布表示データ、焼嵌め締結応力データ及び焼嵌め端面座屈量データはそれぞれ、出力データ記憶部１３４に出力され、記憶される。 The distribution display data, the displacement distribution display data, the shrinkage fastening stress data, and the shrinkage end face buckling amount data generated by the post analysis unit 107 are output to and stored in the output data storage unit 134, respectively.
出力データ処理部１０８は、出力データ記憶部１３４に記憶される分布表示データ、変位分布表示データ、焼嵌め締結応力データ及び焼嵌め端面座屈量データをそれぞれ、表示装置１２０に表示するために必要な出力データを出力する処理を実行する。 The output data processing unit 108 is necessary for displaying the distribution display data, displacement distribution display data, shrink-fit fastening stress data, and shrink-fit end face buckling amount data stored in the output data storage unit 134 on the display device 120, respectively. Execute the process to output the correct output data.
入力装置１１０は、キーボード等のユーザインタフェイス部と、ユーザインタフェイス部を制御するユーザインタフェイス制御部とを有し、ユーザインタフェイス部を介してユーザが入力した情報を、入力データ処理部１０４が処理可能な電気信号に変換する。 The input device 110 includes a user interface unit such as a keyboard and a user interface control unit that controls the user interface unit. Information input by the user via the user interface unit is input data processing unit 104. Converts to an electrical signal that can be processed.
表示装置１２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display、液晶ディスプレイ）を有し、出力データ処理部１０８から出力されるデータをユーザが視覚的に認識可能な画像として表示する。 The display device 120 includes an LCD (Liquid Crystal Display) and displays data output from the output data processing unit 108 as an image that can be visually recognized by the user.
次に、演算に使用した形状データ、境界条件及びメッシュサイズ等の演算条件について説明する。 Next, calculation conditions such as shape data, boundary conditions, and mesh size used for calculation will be described.
図６（ａ）は、１枚の回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の形状データを示す平面図である。回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２は、ソリッドモデルとして形成され、計算負荷軽減のために１／４対称モデルとなっている。回転子コア用鋼板３１には、半径８５ｍｍの円形状の板面を有し、板面の中央部に半径２５ｍｍの貫通孔が形成される。また、回転子コア用鋼板３１には、重量軽減のための空隙３３が設けられる。回転子コア用鋼板３１の板厚は、０．３５ｍｍである。回転子軸３２は、半径２５ｍｍの円形状の断面を有する中空円柱であり、中空円柱の半径は１５ｍｍであり、軸の長さは無限大にモデル化されている。 FIG. 6A is a plan view showing shape data of one rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32. The rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 are formed as a solid model, which is a 1/4 symmetric model for reducing calculation load. The rotor core steel plate 31 has a circular plate surface with a radius of 85 mm, and a through hole with a radius of 25 mm is formed at the center of the plate surface. The rotor core steel plate 31 is provided with a gap 33 for weight reduction. The thickness of the rotor core steel plate 31 is 0.35 mm. The rotor shaft 32 is a hollow cylinder having a circular cross section with a radius of 25 mm, the radius of the hollow cylinder is 15 mm, and the length of the shaft is modeled infinitely.
図６（ｂ）は、１枚の回転子コア用鋼板３１の形状データを示す部分断面図である。本実施形態では、回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面３５は、貫通方向に平行に形成され且つ平滑な面を有する平滑部３７と、平滑部３７の一端から板面の外周に外側に向けて傾斜する傾斜面を有する傾斜部３８とを有するものとして形状データを取得する。平滑部３７及び傾斜部３８の厚さはそれぞれ、０．１７５ｍｍである。 FIG. 6B is a partial cross-sectional view showing shape data of one rotor core steel plate 31. In this embodiment, the end surface 35 of the through hole of the rotor core steel plate 31 is formed in parallel with the through direction and has a smooth surface 37, and from one end of the smooth portion 37 to the outer periphery of the plate surface. Shape data is acquired as having an inclined portion 38 having an inclined surface inclined toward the surface. The thickness of the smooth part 37 and the inclined part 38 is 0.175 mm, respectively.
図６（ｃ）は、１枚の回転子コア用鋼板３１の形状データを示す部分斜視図である。平滑部３７は、貫通方向に平行に形成される側面を有する円柱状の形状を有する。傾斜部３８は、平滑部３７の一端から外周に向けて傾斜する側面を有する円錐台状の形状を有する。 FIG. 6C is a partial perspective view showing shape data of one rotor core steel plate 31. The smooth portion 37 has a cylindrical shape having side surfaces formed in parallel to the penetrating direction. The inclined portion 38 has a truncated cone shape having a side surface inclined from one end of the smooth portion 37 toward the outer periphery.
本明細書では、回転子コア用電磁鋼板の貫通孔の端面３５に対する平滑部３７の面積の比率は、回転子コア用鋼板３１の板厚に対する平滑部の厚さの比率として規定される。ここでは、貫通孔の端面３５の厚さは０．３５ｍｍであり、平滑部の厚さは０．１７５ｍｍであるので、回転子コア用電磁鋼板の貫通孔の端面３５に対する平滑部３７の面積の比率は、貫通孔の端面３５の面積の５０％と規定される。 In this specification, the ratio of the area of the smooth portion 37 to the end face 35 of the through hole of the electromagnetic steel plate for rotor core is defined as the ratio of the thickness of the smooth portion to the plate thickness of the steel plate 31 for rotor core. Here, since the thickness of the end surface 35 of the through hole is 0.35 mm and the thickness of the smooth portion is 0.175 mm, the area of the smooth portion 37 with respect to the end surface 35 of the through hole of the electromagnetic steel sheet for rotor core The ratio is defined as 50% of the area of the end face 35 of the through hole.
回転子コア用鋼板３１の傾斜部３８の上面の半径と、下面の半径の差である傾斜面半径方向長さは、０．０３５ｍｍである。傾斜面半径方向長さは、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、ＳＥＭ）で撮影された回転子コア用鋼板３１の端面３５の観察写真から測定される。しかしながら、傾斜面半径方向長さは、回転子コア用鋼板３１の板厚の１０％として規定してもよい。上述のように磁鋼板を打抜くときのクリアランスは、鋼板の厚さＴの７〜１１％とすることが一般的であり、傾斜面半径方向長さは、打抜き加工のクリアランス長とほぼ同一長になるためである。 The length of the inclined surface in the radial direction, which is the difference between the radius of the upper surface of the inclined portion 38 and the radius of the lower surface of the rotor core steel plate 31, is 0.035 mm. The length of the inclined surface in the radial direction is measured from an observation photograph of the end face 35 of the rotor core steel plate 31 taken with a scanning electron microscope (SEM). However, the length in the radial direction of the inclined surface may be defined as 10% of the plate thickness of the rotor core steel plate 31. As described above, the clearance when punching a magnetic steel sheet is generally 7 to 11% of the thickness T of the steel sheet, and the length in the radial direction of the inclined surface is substantially the same as the clearance length of the punching process. Because it becomes.
表１は、入力装置１１０から入力される材料物性データに対応する材料物性を示す表である。回転子コア用鋼板３１のヤング率は１６８ＧＰａであり、ポアソン比は０．３である。回転子軸３２のヤング率は２００ＧＰａであり、ポアソン比は０．３である。回転子コア用鋼板３１と回転子軸３２との間の接触部における摩擦係数は、０．１である。焼嵌め温度及び熱膨張率は、焼嵌め代が直径基準で１２０μｍ、半径基準で６０μｍになるように設定される。 Table 1 is a table showing material properties corresponding to material property data input from the input device 110. The Young's modulus of the rotor core steel plate 31 is 168 GPa and the Poisson's ratio is 0.3. The Young's modulus of the rotor shaft 32 is 200 GPa and the Poisson's ratio is 0.3. The coefficient of friction at the contact portion between the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 is 0.1. The shrink-fit temperature and the coefficient of thermal expansion are set so that the shrink-fit allowance is 120 μm on a diameter basis and 60 μm on a radius basis.
図６（ｄ）は、回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の境界条件を示す平面図である。図６（ｄ）において、Ｘ方向は、回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の１／４対称モデルの右側切断面に平行であり且つ回転子軸３２の軸方向と直交する方向として規定される。Ｙ方向は、回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の１／４対称モデルの左側切断面に平行であり且つ回転子軸３２の軸方向と直交する方向として規定される。Ｚ方向は、回転子軸３２の軸方向と平行な方向として規定される。 FIG. 6D is a plan view showing boundary conditions between the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32. In FIG. 6D, the X direction is defined as a direction that is parallel to the right-side cut surface of the quarter-symmetric model of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 and orthogonal to the axial direction of the rotor shaft 32. Is done. The Y direction is defined as a direction parallel to the left-side cut surface of the 1/4 symmetrical model of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 and orthogonal to the axial direction of the rotor shaft 32. The Z direction is defined as a direction parallel to the axial direction of the rotor shaft 32.
回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の１／４対称モデルの右側切断面の境界条件はＹ方向拘束であり、左側切断面の境界条件はＸ方向拘束である。回転子コア用鋼板３１の円弧面及び回転子軸３２の中空部の端面の境界条件は、Ｚ方向拘束である。 The boundary condition of the right cut surface of the quarter-symmetric model of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 is the Y direction constraint, and the boundary condition of the left cut surface is the X direction constraint. The boundary condition between the arc surface of the rotor core steel plate 31 and the end surface of the hollow portion of the rotor shaft 32 is Z-direction constraint.
メッシュサイズは、要素当たり、板面に平行な第１方向を０．３ｍｍとし、板面に平行であり且つ第１方向に直交する第２方向を０．３ｍｍとし、回転子軸３２の軸方向に平行な第３方向を０．０８７５ｍｍとする。図６（ｂ）に示すように、平滑部３７及び傾斜部３８はそれぞれ、２層の要素により形成される。 The mesh size per element is 0.3 mm in the first direction parallel to the plate surface, 0.3 mm in the second direction parallel to the plate surface and orthogonal to the first direction, and the axial direction of the rotor shaft 32. The third direction parallel to the direction is 0.0875 mm. As shown in FIG. 6B, each of the smooth portion 37 and the inclined portion 38 is formed by two layers of elements.
次に、焼嵌め締結応力演算装置１０１を用いて実行される演算処理フローについて説明する。 Next, a calculation processing flow executed using the shrink-fit fastening stress calculation device 101 will be described.
図７は、焼嵌め締結応力演算装置１０１を使用する焼嵌め締結応力演算方法を示すフロー図である。図７に示すフローは、焼嵌め締結応力演算装置１０１の記憶部１０３に記憶されるコンピュータプログラムにより、焼嵌め締結応力演算装置１０１の演算部１０２が実行する。 FIG. 7 is a flowchart showing a shrink-fit fastening stress calculation method using the shrink-fit fastening stress calculation device 101. The flow shown in FIG. 7 is executed by the calculation unit 102 of the shrink-fit fastening stress calculation device 101 by a computer program stored in the storage unit 103 of the shrink-fit fastening stress calculation device 101.
まず、ステップＳ１０１において、入力データ処理部１０４は、入力装置１１０から入力される形状データ、材料物性データ、境界条件データ及びメッシュサイズデータを読み取って、モデルデータ記憶部１３１に記憶する。入力装置１１０から入力される形状データは、回転子軸の形状データ、及び回転子コア用鋼板の形状データを含む。入力装置１１０から入力される形状データは、回転子コア用鋼板の貫通孔の端面３５に貫通方向に平行に形成され且つ平滑な面を有する平滑部３７の形状データ、及び、前記平滑部の一端から回転子コア用鋼板の外周に向かって傾斜する傾斜面を有する傾斜部３８の形状データを更に含む。 First, in step S <b> 101, the input data processing unit 104 reads shape data, material property data, boundary condition data, and mesh size data input from the input device 110 and stores them in the model data storage unit 131. The shape data input from the input device 110 includes rotor shaft shape data and rotor core steel plate shape data. The shape data input from the input device 110 includes the shape data of the smooth portion 37 formed in parallel to the through direction on the end surface 35 of the through hole of the rotor core steel plate and having a smooth surface, and one end of the smooth portion. Further includes shape data of the inclined portion 38 having an inclined surface inclined toward the outer periphery of the rotor core steel plate.
次いで、ステップＳ１０２において、メッシュ生成部１５１は、回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２のメッシュデータを生成する。 Next, in step S <b> 102, the mesh generation unit 151 generates mesh data of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32.
次いで、ステップＳ１０３において、解析条件設定部１５２は、回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２のメッシュデータに、モデルデータ記憶部１３１に記憶される境界条件データ及び材料物性データを関連付ける。 Next, in step S103, the analysis condition setting unit 152 associates boundary condition data and material property data stored in the model data storage unit 131 with the mesh data of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32.
次いで、ステップＳ１０４において、解析演算部１０６は、応力解析処理を実行して、回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の応力分布データ及び変位分布データを生成する。応力分布データは、回転子軸３２が回転子コア用鋼板３１に焼嵌めされたときに貫通孔の端面３５の平滑部３７と傾斜部３８のうち少なくとも平滑部３７の一部と前記回転子軸３２とが接触して形成される接触部の応力分布に対応するデータを含む。変位分布データは、回転子コア用鋼板３１が回転子軸３２に焼嵌めされたときの貫通孔の端面３５の変位分布に対応するデータを含む。 Next, in step S104, the analysis calculation unit 106 executes a stress analysis process to generate stress distribution data and displacement distribution data of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32. The stress distribution data includes at least a part of the smooth portion 37 and the rotor shaft among the smooth portion 37 and the inclined portion 38 of the end surface 35 of the through hole when the rotor shaft 32 is shrink-fitted to the rotor core steel plate 31. The data corresponding to the stress distribution of the contact part formed in contact with 32 is included. The displacement distribution data includes data corresponding to the displacement distribution of the end face 35 of the through hole when the rotor core steel plate 31 is shrink-fitted to the rotor shaft 32.
次いで、ステップＳ１０５において、表示データ生成部１７１は、回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の応力分布データ及び変位分布データにそれぞれ対応する応力分布表示データ及び変位分布表示データを生成する。図８は、ステップＳ１０５において生成される回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の応力分布データに対応する応力分布表示５１を示す図である。図９は、ステップＳ１０５において生成される回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の変位分布データに対応する変位分布表示５２を示す図である。図９において、変形倍率は５倍になっている。 Next, in step S105, the display data generation unit 171 generates stress distribution display data and displacement distribution display data corresponding to the stress distribution data and displacement distribution data of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32, respectively. FIG. 8 is a diagram showing a stress distribution display 51 corresponding to the stress distribution data of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 generated in step S105. FIG. 9 is a diagram showing a displacement distribution display 52 corresponding to the displacement distribution data of the rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 generated in step S105. In FIG. 9, the deformation magnification is 5 times.
次いで、ステップＳ１０６において、焼嵌め締結応力演算部１７２は、焼嵌め締結応力データを演算する。焼嵌め締結応力演算部１７２で演算される焼嵌め締結応力は、５４．１ＭＰａである。 Next, in step S106, the shrink-fit fastening stress calculation unit 172 calculates shrink-fit fastening stress data. The shrink-fit fastening stress calculated by the shrink-fit fastening stress calculation unit 172 is 54.1 MPa.
次いで、ステップＳ１０７において、端面座屈量演算部１７３は、焼嵌め端面座屈量データを生成する。端面座屈量演算部１７３で演算される焼嵌め端面座屈量は、０．２５ｍｍである。 Next, in step S107, the end face buckling amount calculation unit 173 generates shrink fit end face buckling amount data. The shrink-fitting end face buckling amount calculated by the end face buckling amount calculation unit 173 is 0.25 mm.
そして、ステップＳ１０８において、出力データ処理部１０８は、表示するために必要な出力データを表示装置１２０に出力する。 In step S <b> 108, the output data processing unit 108 outputs output data necessary for display to the display device 120.
以上、焼嵌め締結応力演算装置１０１を使用して、１枚の回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２の形状データから焼嵌め締結応力及び焼嵌め端面座屈量を演算する第１実施形態について説明した。第１実施形態では、回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面３５が平滑部３７と傾斜部３８とを有するとして応力解析処理を実行することにより、回転子コア用鋼板３１の端面３５が座屈する現象を再現することが可能になった。 As mentioned above, 1st Embodiment which calculates the shrink-fit fastening stress and the shrink-fit end surface buckling amount from the shape data of one rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32 using the shrink-fit fastening stress calculation device 101. Explained. In the first embodiment, the end surface 35 of the rotor core steel plate 31 is seated by performing the stress analysis process assuming that the end surface 35 of the through hole of the rotor core steel plate 31 has the smooth portion 37 and the inclined portion 38. It has become possible to reproduce the phenomenon of bending.
回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面３５が平滑部３７のみを有する場合、座屈現象は再現できない。回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面３５が平滑部３７のみを有する場合、焼嵌め締結応力の重心は端面３５の中心にあり、焼嵌め締結応力は回転子軸３２の側面に対して鉛直方向の成分のみを有するためである。これに対し、回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面３５が平滑部３７と傾斜部３８とを有する場合、焼嵌め締結応力の重心が端面３５の中心から平滑部３７の方向に移動する。さらに、回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面３５が外周方向に傾斜する傾斜面を有する傾斜部３８を有することにより、焼嵌め締結応力は、回転子軸３２の側面に対して鉛直方向の成分に加えて、回転子軸３２の軸方向の成分を有することになる。座屈現象は、焼嵌め締結応力の回転子軸３２の軸方向の成分により生じるモーメントに起因して生じると考えられている。なお、回転子コア用電磁鋼板の貫通孔の端面に対する平滑部の面積の比率が１００％である場合は、第１実施形態と同一の入力データを使用して応力解析処理を実行したところ、座屈現象は再現できなかった。 When the end face 35 of the through hole of the rotor core steel plate 31 has only the smooth portion 37, the buckling phenomenon cannot be reproduced. When the end surface 35 of the through hole of the rotor core steel plate 31 has only the smooth portion 37, the center of gravity of the shrink fitting fastening stress is at the center of the end surface 35, and the shrink fitting fastening stress is perpendicular to the side surface of the rotor shaft 32. This is because it has only a directional component. On the other hand, when the end surface 35 of the through hole of the rotor core steel plate 31 has the smooth portion 37 and the inclined portion 38, the center of gravity of the shrink-fit fastening stress moves from the center of the end surface 35 toward the smooth portion 37. Further, the end surface 35 of the through hole of the rotor core steel plate 31 has the inclined portion 38 having the inclined surface inclined in the outer peripheral direction, so that the shrink-fit fastening stress is perpendicular to the side surface of the rotor shaft 32. In addition to the component, it has a component in the axial direction of the rotor shaft 32. The buckling phenomenon is considered to be caused by a moment generated by the axial component of the rotor shaft 32 of the shrink-fit fastening stress. When the ratio of the area of the smooth portion to the end face of the through hole of the electromagnetic steel sheet for rotor core is 100%, the stress analysis process was executed using the same input data as in the first embodiment. The bending phenomenon could not be reproduced.
本実施形態では、回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面３５を、貫通方向に平行であり且つ平滑な面を有する平滑部３７と、平滑部３７の一端から板面の外周に向けて傾斜する傾斜面を有する傾斜部３８とを有するものとして形状データを取得する。平滑部３７は図３に示すせん断面９７に相当し、傾斜部３８は破断面９８に相当する。しかしながら、ダレ面９６及びバリ９９に対応する形状は、実施形態の端面３５では省略されている。回転子コア用鋼板３１の貫通孔の端面９５に対するダレ面９６及びバリ９９の面積の比率は、せん断面９７及び破断面９８の比率よりも低いため、解析演算部１０６の演算の精度に与える影響が小さいためである。 In this embodiment, the end surface 35 of the through hole of the rotor core steel plate 31 is inclined toward the outer periphery of the plate surface from one end of the smooth portion 37 and a smooth portion 37 having a smooth surface parallel to the penetration direction. The shape data is acquired as having an inclined portion 38 having an inclined surface. The smooth portion 37 corresponds to the shear surface 97 shown in FIG. 3, and the inclined portion 38 corresponds to the fracture surface 98. However, shapes corresponding to the sagging surface 96 and the burr 99 are omitted from the end surface 35 of the embodiment. Since the ratio of the area of the sag surface 96 and the burr 99 to the end surface 95 of the through hole of the rotor core steel plate 31 is lower than the ratio of the shear surface 97 and the fracture surface 98, it has an influence on the calculation accuracy of the analysis calculation unit 106. This is because is small.
また、傾斜部３８は、凹凸面を有する破断面９８を凹凸を有さない傾斜部として形成している。これにより、ダレ面９６及びバリ９９に相当対応する形状が端面３５で省略されていることと併せて、解析演算部１０６の解析精度を維持しつつ、解析演算部１０６の応力解析処理の負荷を軽減できる。 In addition, the inclined portion 38 forms a fracture surface 98 having an uneven surface as an inclined portion having no unevenness. Accordingly, the shape corresponding to the sagging surface 96 and the burr 99 is omitted from the end surface 35, and the analysis accuracy of the analysis operation unit 106 is maintained, and the stress of the stress analysis process of the analysis operation unit 106 is reduced. Can be reduced.
次に、図１０〜１２を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、入力装置１１０から入力される形状データが１枚の回転子コア用鋼板３１及び回転子軸３２ではなく、第１〜第３回転子コア用鋼板３１ａ〜３１ｃ及び回転子軸３２であることが、第１実施形態と相違する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the shape data input from the input device 110 is not the single rotor core steel plate 31 and the rotor shaft 32, but the first to third rotor core steel plates 31a to 31c and the rotor shaft. 32 is different from the first embodiment.
図１０（ａ）は、第１回転子コア用鋼板３１ａ及び回転子軸３２の形状データを示す平面図である。第１回転子コア用鋼板３１ａは、他の回転子コア用鋼板３１ｂ及び３１ｃと結合するかしめ部３４ａ〜３４ｅが形成されることが図６（ａ）に示す回転子コア用鋼板３１と相違する。解析条件設定部１５２は、かしめ部３４ａ〜３４ｅにおいて、第１〜第３回転子コア用鋼板３１ａ〜３１ｃが互いに固定されているものとして、対応するメッシュデータと関連付ける。 FIG. 10A is a plan view showing shape data of the first rotor core steel plate 31 a and the rotor shaft 32. The first rotor core steel plate 31a is different from the rotor core steel plate 31 shown in FIG. 6A in that caulking portions 34a to 34e are formed to be coupled to the other rotor core steel plates 31b and 31c. . The analysis condition setting unit 152 associates the first to third rotor core steel plates 31a to 31c with the corresponding mesh data, assuming that the first to third rotor core steel plates 31a to 31c are fixed to each other in the caulking units 34a to 34e.
図１０（ｂ）は、第１〜第３回転子コア用鋼板３１ａ〜３１ｃの形状データを示す部分断面図である。第１〜第３回転子コア用鋼板３１ａ〜３１ｃの貫通孔の端面３５ａ〜３５ｃはそれぞれ、第１実施形態と同様に平滑部３７ａ〜３７ｃと傾斜部３８ａ〜３８ｃとにより形成される。第１回転子コア用鋼板３１ａは、貫通孔の端面３５ａに平滑部３７ａ及び傾斜部３８ａを有し、第２回転子コア用鋼板３１ｂは、貫通孔の端面３５ｂに平滑部３７ｂ及び傾斜部３８ｂを有する。第３回転子コア用鋼板３１ｃは、貫通孔の端面３５ｃに平滑部３７ｃ及び傾斜部３５ｃを有する。第１回転子コア用鋼板３１ａの下側板面は、第２回転子コア用鋼板３１ｂの上側板面と接触して配置される。第２回転子コア用鋼板３１ｂの下側板面は、第３回転子コア用鋼板３１ｃの上側板面と接触して配置される。接触する板面間の摩擦係数は、０．１である。 FIG.10 (b) is a fragmentary sectional view which shows the shape data of the steel plates 31a-31c for 1st-3rd rotor cores. The end faces 35a to 35c of the through holes of the first to third rotor core steel plates 31a to 31c are formed by smooth portions 37a to 37c and inclined portions 38a to 38c, respectively, as in the first embodiment. The first rotor core steel plate 31a has a smooth portion 37a and an inclined portion 38a on the end surface 35a of the through hole, and the second rotor core steel plate 31b has a smooth portion 37b and an inclined portion 38b on the end surface 35b of the through hole. Have The 3rd rotor core steel plate 31c has the smooth part 37c and the inclination part 35c in the end surface 35c of a through-hole. The lower plate surface of the first rotor core steel plate 31a is disposed in contact with the upper plate surface of the second rotor core steel plate 31b. The lower plate surface of the second rotor core steel plate 31b is disposed in contact with the upper plate surface of the third rotor core steel plate 31c. The coefficient of friction between the contacting plate surfaces is 0.1.
図１１は、ステップＳ１０５において生成される第１〜第３回転子コア用鋼板３１ａ〜３１ｃ及び回転子軸３２の応力分布データに対応する応力分布表示５３を示す図である。ステップＳ１０６において焼嵌め締結応力演算部１７２で演算される焼嵌め締結応力は、９１．２ＭＰａである。 FIG. 11 is a diagram showing a stress distribution display 53 corresponding to the stress distribution data of the first to third rotor core steel plates 31a to 31c and the rotor shaft 32 generated in step S105. In step S106, the shrink-fit fastening stress calculated by the shrink-fit fastening stress calculating unit 172 is 91.2 MPa.
図１２は、ステップＳ１０５において生成される第１〜第３回転子コア用鋼板３１ａ〜３１ｃ及び回転子軸３２の変位分布データに対応する変位分布表示５４を示す図である。図１２において、Ｚ方向の変形倍率は５倍である。ステップＳ１０７において端面座屈量演算部１７３で演算される焼嵌め端面座屈量は、０．１４ｍｍである。 FIG. 12 is a diagram showing a displacement distribution display 54 corresponding to the displacement distribution data of the first to third rotor core steel plates 31a to 31c and the rotor shaft 32 generated in step S105. In FIG. 12, the deformation magnification in the Z direction is 5 times. In step S107, the shrink-fitting end face buckling amount calculated by the end face buckling amount calculating unit 173 is 0.14 mm.
表２は、焼嵌め締結応力及び焼嵌め端面座屈量の実測値と、第１及び第２実施形態で演算された焼嵌め締結応力及び焼嵌め端面座屈量の演算との比較を示す表である。 Table 2 is a table showing a comparison between the measured values of the shrink-fit fastening stress and the shrink-fit end face buckling amount, and the shrink-fit fastening stress and the shrink-fit end face buckling amount calculated in the first and second embodiments. It is.
ここで、実測値の測定に使用された回転子コアは、第１及び第２実施形態で使用された回転子コア用鋼板と同一の形状を有する電磁鋼板が１６７枚積層されて形成されている。すなわち、実測用の回転子コア用鋼板は、半径８５ｍｍの円形状の板面を有し、板面の中央部に半径２５ｍｍの貫通孔が形成される。回転子コア用鋼板の板厚は、０．３５ｍｍである。さらに、実測用の回転子コア用鋼板にも同様に、重量軽減のための空隙が形成されている。 Here, the rotor core used for the measurement of the actual measurement value is formed by laminating 167 electromagnetic steel plates having the same shape as the rotor core steel plates used in the first and second embodiments. . That is, the rotor core steel plate for actual measurement has a circular plate surface with a radius of 85 mm, and a through hole with a radius of 25 mm is formed at the center of the plate surface. The plate thickness of the rotor core steel plate is 0.35 mm. Furthermore, a gap for weight reduction is similarly formed in the rotor core steel plate for actual measurement.
実測値の測定に使用された回転子軸は、半径２５ｍｍ、高さ５０ｍｍの円形状の断面を有する中空円柱であり、中空部の半径１５ｍｍである。回転子コアと回転子軸とは、焼嵌め代１２０μｍで焼嵌めされている。 The rotor shaft used for the measurement of the actual measurement value is a hollow cylinder having a circular cross section with a radius of 25 mm and a height of 50 mm, and the radius of the hollow portion is 15 mm. The rotor core and the rotor shaft are shrink-fitted with a shrinkage allowance of 120 μm.
焼嵌め締結応力の実測値は、回転子コアを固定した状態で、回転子軸にねじりトルクを作用させることにより測定した。焼嵌め締結応力は、回転子コアと回転子軸との間にすべりが生じたときのねじりトルクから、以下の式（１）及び（２）から算定されている。
Ｆ＝μ×π×ｄ１×Ｈ×Ｐ （１）
Ｔ＝Ｆ×ｄ１／２ （２）
ここで、Ｆはねじりトルクで生じる回転子内周部円周方向の力であり、ｄ１は回転子軸の口径であり、Ｈは回転子コアの高さであり、Ｐは焼嵌め締結応力であり、μは回転子軸外周と回転子コア内周の接触面の摩擦係数であり、Ｔはねじりトルクである。座屈量の実測値は、マイクロメータにより測定した。
The measured value of the shrink-fit fastening stress was measured by applying a torsional torque to the rotor shaft while the rotor core was fixed. The shrink-fit fastening stress is calculated from the following equations (1) and (2) from the torsional torque when a slip occurs between the rotor core and the rotor shaft.
F = μ × π × d1 × H × P (1)
T = F × d1 / 2 (2)
Here, F is the circumferential force generated by the torsional torque, d1 is the diameter of the rotor shaft, H is the height of the rotor core, and P is the shrink-fit fastening stress. Yes, μ is the friction coefficient of the contact surface between the outer periphery of the rotor shaft and the inner periphery of the rotor core, and T is the torsional torque. The actual value of the buckling amount was measured with a micrometer.
表２に示すように、第１実施形態により演算される焼嵌め締結応力及び焼嵌め端面座屈量と実測値との間には差異がある。この差異は、第１実施形態では１枚の回転子コア用鋼板３５を対象としているため、回転子コア用鋼板の間の摩擦力が考慮されていないことに起因するものであると考えられる。一方、第２実施形態により演算される焼嵌め締結応力及び焼嵌め端面座屈量は、実測値と概ね一致している。したがって、第２実施形態のように、少なくとも３枚の回転子コア用鋼板の形状データを使用することにより、焼嵌め締結応力及び焼嵌め端面座屈量をより適確に算定することが可能になる。 As shown in Table 2, there is a difference between the shrink-fit fastening stress and the shrink-fit end face buckling amount calculated by the first embodiment and the measured values. This difference is considered to be due to the fact that the frictional force between the rotor core steel plates is not taken into account because the first embodiment targets one rotor core steel plate 35. On the other hand, the shrink-fit fastening stress and the shrink-fit end face buckling amount calculated according to the second embodiment substantially coincide with the actually measured values. Therefore, as in the second embodiment, by using the shape data of at least three rotor core steel plates, it is possible to more accurately calculate the shrinkage fastening stress and the shrinkage end face buckling amount. Become.
次に、図１３〜１７を参照して、焼嵌め締結応力演算装置１０１を使用する第３実施形態について説明する。第３実施形態では、入力装置１１０から入力される形状データは、第２実施形態と同様に、３枚の回転子コア用鋼板と回転子軸とを使用する。しかしながら、使用される形状モデルが３次元モデルではなく、２次元軸対称モデルであることが、第２実施形態と相違する。 Next, with reference to FIGS. 13-17, 3rd Embodiment using the shrink-fit fastening stress calculating apparatus 101 is described. In the third embodiment, the shape data input from the input device 110 uses three rotor core steel plates and a rotor shaft, as in the second embodiment. However, it differs from the second embodiment in that the shape model used is not a three-dimensional model but a two-dimensional axisymmetric model.
図１３（ａ）は、モデル化される第４回転子コア用鋼板３１ｄ及び回転子軸３２の平面図である。第３実施形態では、図１３（ａ）のＤ−Ｄ´断面で２次元軸対称モデルとしてモデル化される。 FIG. 13A is a plan view of the fourth rotor core steel plate 31d and the rotor shaft 32 to be modeled. In the third embodiment, it is modeled as a two-dimensional axisymmetric model in the section DD ′ of FIG.
図１３（ｂ）は、２次元軸対称モデルとしてモデル化される第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆ及び回転子軸３２の断面図である。第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆの貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆはそれぞれ、第１実施形態と同様に平滑部３７ｄ〜３７ｆと傾斜部３８ｄ〜３８ｆとにより形成される。図１３（ｂ）において、Ｘ方向は第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆの半径方向に平行な方向であり、Ｙ方向は回転子軸３２の軸方向に平行な方向である。回転子軸３２の境界条件はＹ方向拘束であり、第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆの外周の境界条件はＹ方向拘束である。かしめ部３４ｇでは、第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆが互いに固定されている。 FIG. 13B is a cross-sectional view of the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f and the rotor shaft 32 that are modeled as a two-dimensional axisymmetric model. The end faces 35d to 35f of the through holes of the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f are formed by smooth portions 37d to 37f and inclined portions 38d to 38f, respectively, as in the first embodiment. In FIG. 13B, the X direction is a direction parallel to the radial direction of the fourth to sixth rotor core steel plates 31 d to 31 f, and the Y direction is a direction parallel to the axial direction of the rotor shaft 32. The boundary condition of the rotor shaft 32 is Y-direction constraint, and the boundary condition of the outer periphery of the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f is Y-direction constraint. In the caulking portion 34g, the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f are fixed to each other.
図１３（ｃ）は、モデル化された第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆの部分断面図である。貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆの厚さはそれぞれ０．３５ｍｍであり、平滑部３７ｄ〜３７ｆの厚さはそれぞれ、０．２４５ｍｍであり、傾斜部３８ｄ〜３８ｆの厚さはそれぞれ、０．１０５ｍｍである。したがって、回転子コア用電磁鋼板の貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆに対する平滑部３７ｄ〜３７ｆの面積の比率は、７０％になる。第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｃの傾斜面半径方向長さはそれぞれ、０．０３５ｍｍである。 FIG. 13C is a partial cross-sectional view of the modeled fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f. The thicknesses of the end faces 35d to 35f of the through holes are each 0.35 mm, the thicknesses of the smooth portions 37d to 37f are each 0.245 mm, and the thicknesses of the inclined portions 38d to 38f are 0.105 mm, respectively. is there. Therefore, the ratio of the areas of the smooth portions 37d to 37f to the end faces 35d to 35f of the through holes of the electromagnetic steel sheet for rotor core is 70%. The lengths in the inclined surface radial direction of the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31c are 0.035 mm, respectively.
メッシュサイズは、要素当たり、板面に平行な第１方向を０．０３５ｍｍとし、回転子軸３２の軸方向に平行な第２方向を０．０３５ｍｍとする。 The mesh size per element is 0.035 mm in the first direction parallel to the plate surface and 0.035 mm in the second direction parallel to the axial direction of the rotor shaft 32.
図１４は、第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆ及び回転子軸３２の応力分布データに対応する応力分布表示５５を示す図である。第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆの平滑部の下半分から傾斜部の上端部、及び回転子軸３２の対向する部分の比較的大きな応力が分布している。 FIG. 14 is a view showing a stress distribution display 55 corresponding to the stress distribution data of the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f and the rotor shaft 32. Relatively large stresses are distributed from the lower half of the smooth portion of the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f to the upper end portion of the inclined portion and the opposing portion of the rotor shaft 32.
図１５は、第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆ及び回転子軸３２の変位分布データに対応する変位分布表示５６を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a displacement distribution display 56 corresponding to the displacement distribution data of the fourth to sixth rotor core steel plates 31 d to 31 f and the rotor shaft 32.
図１６は、図７に示すフローに従って演算された、貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆの面積に対する平滑部３７ｄ〜３７ｆの面積の比率と焼嵌め締結応力との関係を示す図である。焼嵌め締結応力は、第４〜第６回転子コア用鋼板３１ｄ〜３１ｆと回転子軸３２とがそれぞれ接触する接触部における平均応力から演算される。接触部では、平滑部３７ｄ〜３７ｆと傾斜部３８ｄ〜３８ｆのうち少なくとも平滑部３７ｄ〜３７ｆの一部が回転子軸３２と接触している。焼嵌め締結応力は、貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆの面積に対する平滑部３７ｄ〜３７ｆの比率が４０％のとき８０ＭＰａであるが、貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆの面積に対する平滑部３７ｄ〜３７ｆの比率が５０％で、９２ＭＰａになる。そして、貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆの面積に対する平滑部３７ｄ〜３７ｆの比率が６０％を超えるとほぼ９５ＭＰａで一定となる。 FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the ratio of the area of the smooth portions 37d to 37f to the area of the end surfaces 35d to 35f of the through holes and the shrink-fitting fastening stress calculated according to the flow shown in FIG. The shrink-fit fastening stress is calculated from the average stress at the contact portion where the fourth to sixth rotor core steel plates 31d to 31f and the rotor shaft 32 are in contact with each other. In the contact portion, at least a part of the smooth portions 37d to 37f is in contact with the rotor shaft 32 among the smooth portions 37d to 37f and the inclined portions 38d to 38f. The shrink-fit fastening stress is 80 MPa when the ratio of the smooth portions 37d to 37f to the area of the end surfaces 35d to 35f of the through hole is 40%, but the ratio of the smooth portions 37d to 37f to the area of the end surfaces 35d to 35f of the through hole Is 50% or 92 MPa. And when the ratio of the smooth parts 37d-37f with respect to the area of the end surfaces 35d-35f of a through-hole exceeds 60%, it will become constant at about 95 MPa.
図１７（ａ）は、貫通孔近傍の第４回転子コア用鋼板３１ｄの上面の変位を示す図である。図１７（ｂ）は、平滑部３７ｄ〜３７ｆの面積の比率と第４回転子コア用鋼板３１ｄの上面の変位との関係を示す図である。平滑部３７ｄ〜３７ｆの面積の比率が４０％のとき、回転子コア用鋼板３１ｄの上面の変位は０．１８２ｍｍであり、５０％のとき回転子コア用鋼板３１ｄの上面の変位は０．１０ｍｍである。平滑部３７ｄ〜３７ｆの面積の比率が６０％のとき回転子コア用鋼板３１ｄの上面の変位は０．０３ｍｍであり、平滑部３７ｄ〜３７ｆの面積の比率が７０％〜９０％のとき、第４回転子コア用鋼板３１ｄの上面の変位はほぼ０である。 FIG. 17A is a diagram showing displacement of the upper surface of the fourth rotor core steel plate 31d in the vicinity of the through hole. FIG. 17B is a diagram showing the relationship between the area ratio of the smooth portions 37d to 37f and the displacement of the upper surface of the fourth rotor core steel plate 31d. When the ratio of the areas of the smooth portions 37d to 37f is 40%, the displacement of the upper surface of the rotor core steel plate 31d is 0.182 mm, and when it is 50%, the displacement of the upper surface of the rotor core steel plate 31d is 0.10 mm. It is. When the area ratio of the smooth portions 37d to 37f is 60%, the displacement of the upper surface of the rotor core steel plate 31d is 0.03 mm, and when the area ratio of the smooth portions 37d to 37f is 70% to 90%, The displacement of the upper surface of the 4-rotor core steel plate 31d is almost zero.
第３実施形態では、２次元軸対称モデルを形状モデルとして使用するので、３次元モデルを形状モデルとして使用する場合と比較して、焼嵌め締結応力演算装置１０１の演算負荷を小さくすることができる。このため、少ない演算負荷で、貫通孔の端面３５ｄ〜３５ｆの面積に対する平滑部３７ｄ〜３７ｆの比率を変化させることができる。 In the third embodiment, since the two-dimensional axisymmetric model is used as the shape model, the calculation load of the shrink-fit fastening stress calculation device 101 can be reduced as compared with the case where the three-dimensional model is used as the shape model. . For this reason, the ratio of the smooth portions 37d to 37f to the area of the end faces 35d to 35f of the through holes can be changed with a small calculation load.
以上、図５〜１７を参照して、第１〜第３実施形態について説明してきたが、以下、他の実施形態について説明する。 Although the first to third embodiments have been described with reference to FIGS. 5 to 17, other embodiments will be described below.
第１〜第３実施形態では、焼嵌め締結応力演算部１７２は、接触部応力データの平均値を演算することにより焼嵌め締結応力データを生成するが、接触部応力データの最大値又は最小値を抽出することにより生成してもよい。また、端面座屈量演算部１７３は、焼嵌め端面変位データの最大値を抽出することにより焼嵌め端面座屈量データを生成するが、焼嵌め端面変位データの平均値を演算することにより生成してもよい。 In the first to third embodiments, the shrink-fit fastening stress calculation unit 172 generates the shrink-fit fastening stress data by calculating the average value of the contact part stress data, but the maximum value or the minimum value of the contact part stress data is calculated. May be generated by extracting. Further, the end face buckling amount calculation unit 173 generates shrinkage end face buckling amount data by extracting the maximum value of shrink fitting end face displacement data, but generates it by calculating the average value of shrink fitting end face displacement data. May be.
端面座屈量演算部１７３では、焼嵌め締結応力データは、接触部応力データの平均値を演算することにより生成されるが、接触部応力データの最大値又は最小値を抽出することにより生成されてもよい。 In the end surface buckling amount calculation unit 173, the shrink-fit fastening stress data is generated by calculating the average value of the contact portion stress data, but is generated by extracting the maximum value or the minimum value of the contact portion stress data. May be.
以上、本発明の実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 The embodiment of the present invention has been described above. However, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology, and are particularly described examples. The terms and conditions are not intended to limit the scope of the invention, and the construction of such examples in the specification does not indicate the advantages and disadvantages of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
１００ 焼嵌め締結応力演算システム
１０１ 焼嵌め締結応力演算装置
１０２ 演算部
１０３ 記憶部
１０５ プリ解析部
１０６ 解析演算部
１０７ ポスト解析部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Shrink fitting fastening stress calculation system 101 Shrink fitting fastening stress calculation apparatus 102 Calculation part 103 Memory | storage part 105 Pre-analysis part 106 Analysis calculation part 107 Post-analysis part
Claims (5)
回転子軸の形状データ、回転子コア用鋼板の形状データ、回転子コア用鋼板の貫通孔の端面に貫通方向に平行に形成され且つ平滑な面を有する平滑部の形状データ、及び、前記平滑部の一端から回転子コア用鋼板の外周に向かって傾斜する傾斜面を有する傾斜部の形状データを取得する入力部と、
前記回転子軸の形状データ、前記回転子コア用鋼板の形状データ、前記平滑部の形状データ、及び、前記傾斜部の形状データを記憶する記憶部と、
前記回転子軸の形状データ、前記回転子用鋼板の形状データ、前記平滑部の形状データ、及び、前記傾斜部の形状データに基づいて、回転子軸と回転子コア用鋼板の端面とが焼嵌めされた場合に形成される接触部における応力分布を、有限要素解析法によって求める解析部と、
前記接触部の応力分布に基づいて、回転子コア用鋼板と回転子軸との焼嵌め締結応力を演算により求める演算部と、
前記焼嵌め締結応力を出力する出力部と、
を有することを特徴とする焼嵌め締結応力演算装置。 A shrink-fit fastening stress calculation device for calculating a shrink-fit fastening stress between a rotor shaft and a rotor core steel plate,
Shape data of rotor shaft, shape data of steel plate for rotor core, shape data of smooth portion formed in parallel to penetration direction on end face of through hole of steel plate for rotor core and having smooth surface, and smoothing An input unit for acquiring shape data of an inclined portion having an inclined surface inclined from one end of the portion toward the outer periphery of the rotor core steel plate;
A storage unit that stores shape data of the rotor shaft, shape data of the steel sheet for the rotor core, shape data of the smooth portion, and shape data of the inclined portion;
Based on the rotor shaft shape data, the rotor steel plate shape data, the smooth portion shape data, and the inclined portion shape data, the rotor shaft and the end surface of the rotor core steel plate are sintered. An analysis part for obtaining a stress distribution in a contact part formed when fitted by a finite element analysis method;
Based on the stress distribution of the contact portion, a calculation unit for calculating the shrinkage fastening stress between the rotor core steel plate and the rotor shaft by calculation,
An output section for outputting the shrink-fit fastening stress;
A shrink-fit fastening stress calculation device characterized by comprising:
前記演算部は、前記貫通孔の端面の変位分布に基づいて、焼嵌め端面座屈量を演算し、
前記出力部は、前記焼嵌め端面座屈量を出力する請求項１に記載の焼嵌め締結応力演算装置。 The analysis unit calculates a displacement distribution of the end surface of the through hole when the rotor core steel plate is shrink-fitted to the rotor shaft,
The calculation unit calculates a shrinkage end face buckling amount based on a displacement distribution of the end face of the through hole,
The shrink-fit fastening stress calculation device according to claim 1, wherein the output unit outputs the shrink-fit end face buckling amount.
回転子軸の形状データ、回転子コア用鋼板の形状データ、回転子コア用鋼板の貫通孔の端面に貫通方向に平行に形成され且つ平滑な面を有する平滑部の形状データ、及び、前記平滑部の一端から回転子コア用鋼板の外周に向かって傾斜する傾斜面を有する傾斜部の形状データを取得し、
前記回転子軸の形状データ、前記回転子コア用鋼板の形状データ、前記平滑部の形状データ、及び、前記傾斜部の形状データを記憶し、
前記回転子軸の形状データ、前記回転子用鋼板の形状データ、前記平滑部の形状データ、及び、前記傾斜部の形状データに基づいて、回転子軸と回転子コア用鋼板の端面とが焼嵌めされた場合に形成される接触部における応力分布を、有限要素解析法によって求め、
前記接触部の応力分布に基づいて、回転子コア用鋼板と回転子軸との焼嵌め締結応力を演算により求め、
前記焼嵌め締結応力を出力する、
ことを特徴とする焼嵌め締結応力演算方法。 Using a shrink-fit fastening stress calculation device that calculates the shrink-fit fastening stress between the rotor shaft and the rotor core steel plate,
Shape data of rotor shaft, shape data of steel plate for rotor core, shape data of smooth portion formed in parallel to penetration direction on end face of through hole of steel plate for rotor core and having smooth surface, and smoothing The shape data of the inclined portion having an inclined surface inclined from one end of the portion toward the outer periphery of the rotor core steel plate,
Storing shape data of the rotor shaft, shape data of the steel sheet for the rotor core, shape data of the smooth portion, and shape data of the inclined portion;
Based on the rotor shaft shape data, the rotor steel plate shape data, the smooth portion shape data, and the inclined portion shape data, the rotor shaft and the end surface of the rotor core steel plate are sintered. Find the stress distribution in the contact area formed when fitted by finite element analysis,
Based on the stress distribution of the contact portion, the shrinkage fastening stress between the rotor core steel plate and the rotor shaft is obtained by calculation,
Outputting the shrink-fit fastening stress,
A shrink-fit fastening stress calculation method characterized by the above.
Priority Applications (1)
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