JP2023095045A - Forming method for rotor shaft material - Google Patents
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Abstract
Description
新規性喪失の例外適用申請有り There is an application for exception to loss of novelty
本発明は、回転電機に用いられるロータシャフト用素材の成形方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of molding a raw material for a rotor shaft used in a rotating electric machine.
従来、回転電機に用いられるロータシャフトは、例えば、特許文献１に開示されているように、ロータの軸方向一端面に当接してロータを位置決めするフランジと、ロータが外周面上に保持されるとともにキー溝が軸方向に延伸して凹設されているロータ保持部と、ロータ保持部に隣り合って形成された雄ねじ部とを有する。
そして、磁性体薄板で構成されるロータコアのキーがロータ保持部のキー溝に嵌合され、また、雄ねじ部に螺合させたナットをロータコアの軸方向端面に締め付けることによって、段差とナットとの間においてロータが軸方向に位置決めされてロータシャフトに締結される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rotor shaft used in a rotating electric machine has a flange that abuts against one axial end surface of the rotor to position the rotor, and a rotor that is held on the outer peripheral surface. and a rotor holding portion in which a key groove extends in the axial direction and is recessed, and a male thread portion formed adjacent to the rotor holding portion.
The key of the rotor core made of a thin magnetic plate is fitted into the key groove of the rotor holding portion, and the nut screwed to the male screw portion is tightened to the axial end face of the rotor core, so that the gap between the step and the nut is tightened. A rotor is axially positioned in between and fastened to the rotor shaft.
そして、この種の回転電機に用いられるロータシャフトは、特許文献２に開示されているような、キー溝加工、スプライン、異型穴等のブローチング加工を行うブローチング装置を用いて製作される。
Rotor shafts used in this type of rotary electric machine are manufactured using a broaching machine for broaching key grooves, splines, irregular-shaped holes, and the like, as disclosed in
さらに、特許文献３に開示されているように、ロータシャフトに雄ねじ部を形成した後に、雄ねじ部からロータ保持部に亘ってキー溝が形成されることがある。
このキー溝は、軸に積層された磁性体薄板で構成されるロータコアとロータシャフトが一体となって回転するためのものである。
Furthermore, as disclosed in
This key groove is for integral rotation of the rotor core and the rotor shaft, which are made up of thin magnetic plates laminated on the shaft.
このキー溝は、通常、エンドミルカッタで切削加工されるが、外径旋盤加工に比べ、特殊な工具が必要になり、加工時間もかかるため、製作コストが上昇するという問題があった。
また、エンドミルよりも切削効率に優れる外周面と両側面に切れ刃を持つ円盤形状の切削工具であるサイドカッタで切削する方法もあるが、キー溝に加え、ロータを位置決めするフランジも切削してしまう欠点がある。
このほか、ブローチ盤により加工する方法があるが、ブローチ工具が、ロータ保持部に対し、干渉する形状にキー溝を加工してしまう欠点がある。
また、切削加工以外に、塑性変形でキー溝を製作する方法があるが、この場合、最初に中空軸を成形し、その後、外周にキー溝を成形しようとすると、軸自体の変形による寸法精度の低下や成形端で余肉が発生し、その後処理が必要になる欠点がある。
This keyway is usually cut with an end mill cutter, but compared to the outer diameter lathe machining, a special tool is required and the machining takes a long time, so there is a problem that the production cost increases.
There is also a method of cutting with a side cutter, which is a disk-shaped cutting tool with cutting edges on both the outer peripheral surface and both sides, which is more efficient than an end mill. There are drawbacks.
In addition, there is a method of processing with a broaching machine, but there is a drawback that the broaching tool processes the keyway into a shape that interferes with the rotor holding portion.
In addition to cutting, there is a method of manufacturing key grooves by plastic deformation. However, there are disadvantages such as a decrease in the thickness and excess thickness at the formed end, which requires subsequent processing.
そして、金属製品用素材を製造するために汎用されている鍛造によってロータシャフト用素材を成形するようにした場合も、上記問題は共通して存在する。 The above-mentioned problem also exists in the case where the material for the rotor shaft is formed by forging, which is widely used for manufacturing the material for metal products.
本発明は、上記従来の回転電機に用いられるロータシャフトに形成するキー溝に係る問
題点に鑑み、最終製品の寸法精度を確保しながら、ロータシャフトのキー溝の機械加工による加工を不要又は加工時間を短縮化することができるロータシャフト用素材の成形方法を提供することを目的とする。
In view of the problems related to the key groove formed in the rotor shaft used in the conventional rotary electric machine, the present invention eliminates or processes the key groove of the rotor shaft by machining while ensuring the dimensional accuracy of the final product. It is an object of the present invention to provide a molding method for a rotor shaft material that can shorten the time.
上記目的を達成するため、本発明のロータシャフト用素材の成形方法は、ロータコアが装着されるロータコア装着部と、該ロータコア装着部の軸方向の装着位置を決めるフランジ部とを有する回転電機のロータシャフト用素材の成形方法において、前記ロータシャフト用素材のフランジ部からロータコア装着部側の先端に亘って、冷間鍛造によって、ロータコアを嵌合するための、幅５～１０ｍｍ、深さ１～１０ｍｍのキー溝を成形するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a material for a rotor shaft. In the method of forming a shaft material, a portion of the rotor shaft material from the flange portion to the tip of the rotor core mounting portion is cold forged to fit the rotor core, and has a width of 5 to 10 mm and a depth of 1 to 10 mm. characterized by molding a keyway of
この場合において、前記キー溝の成形を、ロータシャフト用素材の中心に形成する深穴及びフランジ部の成形と同時に行うようにすることができる。 In this case, the formation of the keyway can be carried out simultaneously with the formation of the deep hole and the flange formed in the center of the rotor shaft material.
また、前記キー溝が、最終製品の公差レンジを満たすように成形されるようにすることができる。 Also, the keyway can be molded to meet the tolerance range of the final product.
本発明のロータシャフト用素材の成形方法によれば、回転電機に用いられるロータシャフト用素材のフランジ部からロータコア装着部側の先端に亘って形成されるキー溝を、ロータシャフト用素材の成形と併せて、冷間鍛造によって成形することにより、最終製品の寸法精度を確保することで、ロータシャフトのキー溝の機械加工による加工を不要又は加工時間を短縮化することができる。 According to the method of forming the rotor shaft material of the present invention, the key groove formed from the flange portion of the rotor shaft material used in the rotary electric machine to the tip of the rotor core mounting portion side is formed by molding the rotor shaft material. At the same time, forming by cold forging ensures the dimensional accuracy of the final product, thereby eliminating the need for machining the keyway of the rotor shaft or shortening the machining time.
以下、本発明のロータシャフト用素材の成形方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a method for molding a rotor shaft material according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１に、本発明の成形方法を適用した工程の一例として、浸炭用鋼を用いたロータシャフト用素材の製造例を示す。 FIG. 1 shows an example of manufacturing a rotor shaft material using carburizing steel as an example of a process to which the molding method of the present invention is applied.
（１）熱処理
ビレット（円柱状素材）１の冷間成形性を良好にするため、ビレット（円柱状素材）１に熱処理（焼鈍）を行う。
(1) Heat Treatment In order to improve the cold formability of the billet (columnar material) 1, the billet (columnar material) 1 is subjected to heat treatment (annealing).
（２）冷間鍛造
図２に示すように、ビレット（円柱状素材）１を、鍛造型（ロータシャフト用素材３の中心に形成する深穴３２ａ、３２ｂ、フランジ部３３及びキー溝３４に対応した形状に形成した鍛造型）を用いて、冷間鍛造（常温）により、１工程で、中心に穴２２ａ、２２ｂを有するブランク２を経て、全長１５０～３００ｍｍ程度で、軸部３１（径４０～８０ｍｍ程度）、深穴３２ａ、３２ｂ、フランジ部３３（径６０～１００ｍｍ程度）及びキー溝３４（長さ１００～２５０ｍｍ程度（フランジ部からロータコア装着部側の先端に亘る長
さ）、幅５～１０ｍｍ程度、深さ１～１０ｍｍ程度）を形成したロータシャフト用素材３に成形する。
ここで、キー溝３４は、軸部３１の１８０°対称位置に２本形成するようにしたが、１本又は３本以上形成することもできる。
(2) Cold forging As shown in FIG. 2, a billet (columnar material) 1 is formed into a forging die (a
Here, two
（３）熱処理
次に、ロータシャフト用素材３の機械加工性を良好にするため、ロータシャフト用素材３に熱処理（焼準）を行う。
(3) Heat Treatment Next, in order to improve the machinability of the
（４）中間加工
ロータシャフト用素材３の深穴３２ｂ側の軸部３１の内周面を機械加工する。
(4) Intermediate processing The inner peripheral surface of the
（５）冷間スプライン成形
ロータシャフト用素材３の深穴３２ｂ側の軸部３１の内周面に冷間スプライン成形を行う。
(5) Cold Spline Forming Cold spline forming is performed on the inner peripheral surface of the
（６）機械加工
ロータシャフト用素材３の軸部３１の両側の外周面を機械加工（ロータコア装着部及び軸受装着部の仕上げ加工並びにナットが螺合する雄ねじ部の形成）するとともに、深穴３２ａ、３２ｂ同士を貫通させ、図３（ｂ１）及び（ｂ２）に示すロータシャフト（最終製品）４を得る。
(6) Machining The outer peripheral surface on both sides of the
ここで、製造したロータシャフト用素材３の諸元値（一例）を示す。
［ロータシャフト用素材３の諸元値］
・全長：２１２．０ｍｍ
・軸部３１の径：５５．０ｍｍ
・深穴３２ａ、３２ｂの径：２９．０ｍｍ
・深穴３２ａ、３２ｂの長さ：１６７．０ｍｍ、２２．０ｍｍ
・フランジ部３３の径：７５．０ｍｍ
・キー溝３４の長さ：１７０．０ｍｍ
・キー溝３４の幅：７．０ｍｍ、７．５ｍｍ
・キー溝３４の深さ：５．０ｍｍ、５．０ｍｍ
Here, specification values (one example) of the manufactured
[Specification values of rotor shaft material 3]
・Overall length: 212.0 mm
・Diameter of shaft 31: 55.0 mm
・Diameter of
・Length of
・Diameter of flange portion 33: 75.0 mm
・Length of key groove 34: 170.0 mm
・Width of key groove 34: 7.0 mm, 7.5 mm
・The depth of the keyway 34: 5.0 mm, 5.0 mm
このロータシャフト用素材３は、回転電機に用いられるロータシャフト用素材３のフランジ部３３からロータコア装着部側の先端に亘って形成されるキー溝３４を、ロータシャフト用素材３の成形（ロータシャフト用素材３の中心に形成する深穴３２ａ、３２ｂ及びフランジ部３３の成形）と併せて、冷間鍛造によって成形することにより、ロータシャフト（最終製品）４の寸法精度（キー溝３４の幅の公差レンジ：０．１ｍｍ以下（好ましくは、０．０５ｍｍ以下））を確保することで、ロータシャフト（最終製品）４のキー溝４４の機械加工による加工を不要（鍛造黒皮化仕様のままとするによるネットシェイプ化）又は加工時間を短縮化（切削加工量の削減）することができる。
This
以上、本発明のロータシャフト用素材の成形方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。 As described above, the method of molding a material for a rotor shaft according to the present invention has been described based on the embodiments thereof, but the present invention is not limited to the configurations described in the above embodiments, and may be used as appropriate within the scope of the invention. Its configuration can be changed.
本発明のロータシャフト用素材の成形方法は、最終製品の寸法精度を確保しながら、ロータシャフトのキー溝の機械加工による加工を不要又は加工時間を短縮化することができることから、回転電機に用いられるロータシャフトの製造するために広く用いることがで
きる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The rotor shaft material forming method of the present invention can be used for rotary electric machines because it eliminates the need for machining the keyway of the rotor shaft or shortens the machining time while ensuring the dimensional accuracy of the final product. It can be widely used for manufacturing rotor shafts that are
１ ビレット（円柱状素材）
２ ブランク
２２ａ 穴
２２ｂ 穴
３ ロータシャフト用素材
３１ 軸部
３２ａ 深穴
３２ｂ 深穴
３３ フランジ部
３４ キー溝
４ ロータシャフト（最終製品）
４４ キー溝
1 billet (columnar material)
2 Blank 22a Hole 22b Hole 3
44 keyway
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2021
- 2021-12-24 JP JP2021210698A patent/JP2023095045A/en active Pending
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