JP2016093015A - 電動機用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、シャフトにナットを螺着させる際に発生する削りカスを低減させるようにした電動機用ロータを提供する。【解決手段】電動機用ロータ１のシャフト４において、カシメ溝１３及び／又はキー溝９で露出する雄ねじ部１０の端面１０ａの輪郭には、雄ねじ部１０の山部１０Ａの頂部Ｔを含んで形成された面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが設けられているので、ナット５の雌ねじ部のネジ溝の削りカスすなわち金属粉の発生を低減させることができる。特に、キー溝９やカシメ溝１３から露出している雄ねじ部１０の両端面１０ａのうちで、ネジ締め付け方向Ａで後流側に位置する一方の端面１０ａが、切刃として大きく作用していることに着目し、ここに面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを設けることで、ナット５をシャフト４に螺着させる際に発生する削りカスを大幅に低減させることができた。【選択図】図４

Description

本発明は、シャフトとコアをキー連結し、シャフトに形成された雄ねじ部にナットを締め付けることで、コアにシャフトを固定するようにした電動機用ロータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００２−９５１９７号公報がある。この公報に記載された電動機用ロータにおいて、コアの中央にはシャフトが貫通して固定されている。コアの中央には、シャフトを貫通させるためのシャフト挿入孔が形成され、このシャフト挿入孔を形成する壁面には、キーが突出するように形成されている。これに対して、シャフトには、キーが挿入されるキー溝が形成され、キー溝内にコアのキーが入ることで、シャフトに対するロータの回り止めがなされる。また、シャフトには、ナットが螺着される雄ねじ部が形成されている。コアにシャフトを挿入した後、雄ねじ部にナットを螺着させ、ナットを締め込むことで、コアに対するシャフトの抜け止めが行われている。

特開２００２−９５１９７号公報

前述した従来の電動機用ロータにあっては、シャフトに雄ねじ部が形成され、この雄ねじ部には、キー溝が横切るよう延在する。そして、キー溝から露出する雄ねじ部の端面の輪郭は、切り立ったエッジになっている。従って、雄ねじ部にナットを螺着させた際には、このエッジでナットのネジ溝の表面が削れ、その結果として、削りカスが金属粉としてシャフトのキー溝やロータに付着して残留してしまう。このような金属粉は、電動機のコイルに付着してコイルを断線させたり、シャフトを支持するためのベアリングに付着すると、シャフトの回転ムラを引き起こす虞がある。

本発明は、シャフトにナットを螺着させる際に発生する削りカスを低減させるようにした電動機用ロータを提供することを目的とする。

本発明は、シャフトに形成されたキー溝内に、コアに設けられたキーが嵌合され、前記シャフトに形成された雄ねじ部にナットを締め付けて、前記コアに前記シャフトを固定する電動機用ロータであって、
前記シャフトには、前記ナットをカシメて固定するためのカシメ溝が形成され、前記カシメ溝は、前記雄ねじ部を前記シャフトの軸線方向に横切るように延在し、
前記カシメ溝と前記キー溝の少なくとも一方に露出する前記雄ねじ部の両端面のうちで、ネジ締め付け方向において後流側に位置する一方の前記端面の輪郭には、前記雄ねじ部の山部の頂部を含んで形成された面取り部が設けられている。

この電動機用ロータにおいて、シャフトの雄ねじ部は、キー溝やカシメ溝によって途中が切れた状態になっており、このような雄ねじ部の端面は、キー溝やカシメ溝から露出する。そして、雄ねじ部の端面の輪郭がエッジ形状になっていると、ナットをシャフトに螺着させる際に、このエッジ形状によって、ナットの雌ねじのネジ溝に削れが発生する。しかしながら、本発明では、雄ねじ部の端面の輪郭には、雄ねじ部の山部の頂部を含んで形成された面取り部が設けられているので、ナットの雌ねじ部のネジ溝の削りカスの発生を低減させることができる。特に、本発明では、キー溝やカシメ溝から露出している雄ねじ部の両端面のうちで、ネジ締め付け方向で後流側に位置する一方の端面が、切刃として大きく作用していることに着目し、ここに面取り部を設けることで、削りカスの発生を大幅に低減させることができた。

また、前記カシメ溝と前記キー溝は、前記軸線方向に連通して延在し、前記キー溝より幅広く形成された前記カシメ溝は、前記雄ねじ部の前記軸線方向における端部側から前記カシメ溝の途中まで前記軸線方向に延在する平面状の第１の側壁面と、前記カシメ溝と前記キー溝との境界部から前記第１の側壁面まで延在する湾曲状の第２の側壁面と、を有する。
カシメ溝をこのような形状にすることで、キー溝の製作に利用されるエンドミルをカシメ溝の製作に利用でき、カシメ溝を容易に製作することができる。

また、前記面取り部は、前記境界部において、前記雄ねじ部の前記山部の前記頂部をカットするように形成されている。
この境界部は、雄ねじ部の未処理状態の山部の頂部がナットのネジ溝に点当たりし、ナットのネジ溝を非常に削りやすい部分である。よって、このような境界部に着目して面取り部を設けることは、削りカスの低減に多大な効果がある。

また、前記面取り部は、前記第２の側壁面において、前記雄ねじ部の前記山部の前記頂部をカットするように形成されている。
第２の側壁面は、湾曲状をなしているので、雄ねじ部の未処状態の山部の頂部がナットのネジ溝に点当たりし、ナットの回転によって削りカスが発生し易い部分である。よって、このような部分に着目して面取り部を設けることは、削りカスの低減に効果的である。

また、前記面取り部は、前記第１の側壁面において、前記雄ねじ部の前記山部の前記頂部をカットするように形成されている。
第１の側壁面は、平面状をなしているので、雄ねじ部の未処状態の山部の頂部がナットのネジ溝に線当たりし、ナットの回転によって削りカスが発生し易い部分である。よって、このような部分に着目して面取り部を設けることは、削りカスの低減に効果的である。

また、前記面取り部は、前記輪郭に沿ってＲ面取り又はＣ面取りするように形成されている。
このような構成は、ナット５シャフトに螺着させる際に発生する削りカスの低減に効果がある。

本発明によれば、シャフトにナットを螺着させる際に発生する削りカスを低減させることができる。

本発明に係る電動機用ロータの一実施形態を示す斜視図である。 図１の縦断面図である。 シャフトを示す斜視図である。 カシメ溝の要部拡大正面図である。 シャフトを示す断面図である。 他の例のシャフトを示す断面図である。 雄ねじ部の端面の輪郭を面取りした状態を示す要部拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電動機用ロータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示されるように、電動機用ロータ１は、ハイブリッド車両を駆動するモータやジェネレータとして利用される。なお、ハイブリット車両以外にも、電気自動車や燃料電池車にも利用される。

ロータ１のコア２は、絶縁被膜付き鋼板を円盤状に打ち抜いて成形された薄い積層鋼板を回転軸線Ｌの延在方向に積層した積層体３と、積層体３に形成された磁石挿入孔内に配置されて、周方向に等間隔に配列された磁石（不図示）と、で構成されている。コア２には、シャフト４が貫通し、シャフト４は、ナット５によってコア２に固定されている。

コア２に形成されたシャフト挿入孔３ａの壁面には、軸線Ｌ方向に延在するキー６が一体に形成され、キー６は、シャフト挿入孔３ａの周方向に１８０度の位相角度をもって配置されている。これに対し、シャフト４の外周面には、軸線Ｌ方向に延在するキー溝９が形成されている。このキー溝９は、シャフト４に設けられたフランジ４ａを横切るようにして延在すると共に、キー６に対応する位置に形成されている。

コア２のシャフト挿入孔３ａ内にシャフト４を軸線Ｌ方向から差し込むことで、シャフト４のキー溝９内にコア２のキー６が嵌合する。これによって、シャフト４に対するコア２の回り止めが達成される。

シャフト４には雄ねじ部１０が形成され、雄ねじ部１０は、フランジ４ａから離間して配置されている。雄ねじ部１０は、シャフト４の略中央に設けられたコア保持部４ｂの端部から所定長だけ形成されている。このコア保持部４ｂは、シャフト４の端部側よりも拡径され、コア保持部４ｂの端部には、コア２の一端面に当接してコア２を支持するためのフランジ４ａが形成されている。

コア２のシャフト挿入孔３ａ内にシャフト４が差し込まれると、コア２の端面がフランジ４ａに当接され、コア２がフランジ４ａで位置決めされる。その後、雄ねじ部１０にナット５を螺着させて、ナット５を締め付けることで、シャフト４にコア２がしっかりと固定される。なお、ナット５とコア２との間には座金１１が配置されている。

さらに、シャフト４の外周面には、雄ねじ部１０の端部から所定距離だけ形成されたカシメ溝１３が形成され、このカシメ溝１３は、周方向で等間隔に４カ所形成され、そのうちの２個は、キー溝９に連通している。ナット５の頂部の一部はパンチングによって潰され、パンチング部分Ｐで潰されたカシメ部Ｓ（図２参照）がカシメ溝１３内に入り込む。これよって、シャフト４にナット５がカシメ固定される。このようなカシメ固定によって、ナット５の回り止めが達成される。

このような利用が図られるカシメ溝１３は、雄ねじ部１０をシャフト４の軸線Ｌ方向に横切るように延在すると共に、キー溝９の幅より広く形成されている。このカシメ溝１３は、キー溝９の製作に利用されるエンドミルが利用されている。

図３及び図４に示されるように、４個のうちの２個のカシメ溝１３は、軸線Ｌ方向でキー溝９に連通している。キー溝９より幅広く形成されたカシメ溝１３は、雄ねじ部１０の軸線Ｌ方向における端部側からカシメ溝１３の途中まで軸線Ｌ方向に延在する平面状の第１の側壁面２１と、カシメ溝１３とキー溝９との境界部Ｒから第１の側壁面２１まで延在する湾曲状の第２の側壁面２２と、を有する。なお、境界部Ｒは、溝の深さ方向で直線的に延在する。

そして、第１の側壁面２１は、カシメ溝１３の左右で平行に延在し、第２の側壁面２１は、第１の側壁面２１とキー溝９を形成する第３の側壁面２３とを繋ぐように延在している。カシメ溝１３をこのような形状にすることで、キー溝９の製作に利用されるエンドミルをカシメ溝１３の製作に利用でき、カシメ溝１３を容易に製作することができる。

各第１の側壁面２１、各第２の側壁面２２及び各第３の側壁面２３には、雄ねじ部１０の端面１０ａが露出する。雄ねじ部１０の端面１０ａの輪郭には、雄ねじ部１０の山部１０Ａの頂部Ｔを含んで形成された面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃがそれぞれ設けられている。

図４及び図５に示されるように、第１の面取り部３０Ａは、境界部Ｒにおいて、雄ねじ部１０の山部１０Ａの頂部Ｔをカットするように形成され、この面取り部３０Ａは、略三角形をなしている。この境界部Ｒは、ナット５のネジ溝に雄ねじ部１０の未処状態の山部１０Ａの頂部Ｔが点当たりし、ナット５のネジ溝を非常に削りやすい部分である。よって、このような境界部Ｒに着目して面取り部３０Ａを設けることは、削りカスすなわち金属粉の低減に多大な効果がある。

第２の面取り部３０Ｂは、第２の側壁面２２において、雄ねじ部１０の山部１０Ａの頂部Ｔをカットするように形成され、この面取り部３０Ｂは、略三角形をなしている。第２の側壁面２２は、湾曲状をなしているので、ナット５のネジ溝に雄ねじ部１０の未処状態の山部１０Ａの頂部Ｔが点当たりし、ナット５の回転によって削りカスが発生し易い部分である。よって、このような部分に着目して面取り部３０Ｂを設けることは、削りカスの低減に効果的である。

第３の面取り部３０Ｃは、第１の側壁面２１において、雄ねじ部１０の山部１０Ａの頂部Ｔをカットするように形成され、この面取り部３０Ｃは、略三角形をなしている。第１の側壁面２１は、平面状をなしているので、ナット５のネジ溝に雄ねじ部１０の未処状態の山部１０Ａの頂部Ｔが線当たりし、ナット５の回転によって削りカスが発生し易い部分である。よって、このような部分に着目して面取り部３０Ｃを設けることは、削りカスの低減に効果的である。

第１〜第３の面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、左右に位置する各第１の側壁面２１、各第２の側壁面２２及び各第３の側壁面２３にそれぞれ形成されているが、必ずしも左右に形成されている必要はない。すなわち、カシメ溝１３とキー溝９の少なくとも一方に露出する雄ねじ部１０の両端面１０ａのうちで、ネジ締め付け方向（図５の矢印Ａ参照）において後流側に位置する一方の端面１０ａの輪郭は、第１〜第３の面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが設けられていれば良い（図６参照）。換言すれば、第１〜第３の面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、雄ねじ部１０の左右の両端面１０ａに形成されていてもよく、少なくともネジ締付け方向Ａにおける後流側の一端面１０ａに形成されていればよい。

この電動機用ロータ１において、シャフト４の雄ねじ部１０は、キー溝９やカシメ溝１３によって途中が切れた状態になっており、このような雄ねじ部１０の端面１０ａは、キー溝９やカシメ溝１３から露出する。そして、雄ねじ部１０の端面１０ａの輪郭がエッジ形状になっていると、ナット５をシャフト４に螺着させる際に、このエッジ形状によって、ナット５の雌ねじのネジ溝に削れが発生する。

しかしながら、雄ねじ部１０の端面１０ａの輪郭には、雄ねじ部１０の山部１０Ａの頂部Ｔを含んで形成された面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが設けられているので、ナット５の雌ねじ部のネジ溝の削りカスすなわち金属粉の発生を低減させることができる。特に、キー溝９やカシメ溝１３から露出している雄ねじ部１０の両端面１０ａのうちで、ネジ締め付け方向Ａで後流側に位置する一方の端面１０ａが、切刃として大きく作用していることに着目し、ここに面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを設けることで、ナット５をシャフト４に螺着させる際に発生する削りカスを大幅に低減させることができた。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

図７に示されるように、第４の面取り部３０Ｄは、雄ねじ部１０の端面１０ａの輪郭に沿ってＲ面取り又はＣ面取りするように形成されている。このような構成は、ナット５をシャフト４に螺着させる際に、ナット５のネジ溝の削りカスすなわち金属粉の低減に効果がある。

第１〜第４の面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、Ｃ面取りであってもＲ面取りであってもよい。

第１〜第３の面取り部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにおいて、第１〜第３の側壁面２１，２２，２３に対する切削角度α（図５参照）は、４５度から８０度程度が好ましい。８０度を超えてしまうと、カシメ部Ｓ（図２参照）がカシメ溝１３内に入り込んだ状態で、カシメ部Ｓがカシメ溝１３から抜け易くなり、十分なカシメ効果が得られにくい。

１…電動機用ロータ ２…コア ４…シャフト ５…ナット ６…キー ９…キー溝 １０…雄ねじ部 １０ａ…雄ねじ部の端面 １０Ａ…雄ねじ部の山部 １３…カシメ溝 ２１…第１の側壁面 ２２…第２の側壁面 ３０Ａ〜３０Ｄ…面取り部 Ｔ…頂部 Ｌ…軸線 Ｒ…境界部

Claims (6)

1. シャフトに形成されたキー溝内に、コアに設けられたキーが嵌合され、前記シャフトに形成された雄ねじ部にナットを締め付けて、前記コアに前記シャフトを固定する電動機用ロータであって、
   前記シャフトには、前記ナットをカシメて固定するためのカシメ溝が形成され、前記カシメ溝は、前記雄ねじ部を前記シャフトの軸線方向に横切るように延在し、
   前記カシメ溝と前記キー溝の少なくとも一方に露出する前記雄ねじ部の両端面のうちで、ネジ締め付け方向において後流側に位置する一方の前記端面の輪郭には、前記雄ねじ部の山部の頂部を含んで形成された面取り部が設けられている、
   電動機用ロータ。
2. 前記カシメ溝と前記キー溝は、前記軸線方向に連通して延在し、
   前記キー溝より幅広く形成された前記カシメ溝は、前記雄ねじ部の前記軸線方向における端部側から前記カシメ溝の途中まで前記軸線方向に延在する平面状の第１の側壁面と、前記カシメ溝と前記キー溝との境界部から前記第１の側壁面まで延在する湾曲状の第２の側壁面と、を有する、
   請求項１記載の電動機用ロータ。
3. 前記面取り部は、前記境界部において、前記雄ねじ部の前記山部の前記頂部をカットするように形成されている、
   請求項２記載の電動機用ロータ。
4. 前記面取り部は、前記第２の側壁面において、前記雄ねじ部の前記山部の前記頂部をカットするように形成されている、
   請求項２又は３記載の電動機用ロータ。
5. 前記面取り部は、前記第１の側壁面において、前記雄ねじ部の前記山部の前記頂部をカットするように形成されている、
   請求項２〜４の何れか一項に記載の電動機用ロータ。
6. 前記面取り部は、前記輪郭に沿ってＲ面取り又はＣ面取りするように形成されている、
   請求項１記載の電動機用ロータ。

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