JP3753034B2 - モータの回転子構造および回転子固定方法ならびに鉄心保持具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成される環状の鉄心が固定されるモータの回転子構造および回転子固定方法ならびに鉄心保持具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のモータの回転子構造を示している。回転軸１の外周に固定される鉄心保持具であるスパイダ３は、内筒部３ａと、外筒部３ｂと、内筒部３ａおよび外筒部３ｂ相互を接続する接続部３ｃとを備え、外筒部３ｂの外周面には、鉄などの磁性材料で構成された複数の薄板を積層してなる鉄心５が固定されている。鉄心５は、回転軸１の軸方向両端にて、ステンレスやアルミニウムなどの非磁性材料からなる２枚のエンドプレート７によって保持されている。
【０００３】
従来、鉄心５のスパイダ３への固定は、鉄心５を加熱して膨張させ、この膨張した鉄心５のスパイダ挿入孔５ａへスパイダ３を挿入した後、鉄心５を冷却して収縮させる、いわゆる焼き嵌めによって行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼き嵌め工程は、上述したように、鉄心５を加熱し、この加熱された鉄心５にスパイダ３を挿入して、さらに冷却するので、作業工程が長く、製造コストの上昇を招いている。
【０００５】
これを解決するために、鉄心５のスパイダ挿入孔５ａの内径をスパイダ３の外筒３ｂの外径よりやや小さくして、常温にてスパイダ挿入孔５ａにスパイダ３を圧入する方法が考えられるが、鉄心５は複数の鉄製薄板を積層して形成されており、またスパイダ３の圧入距離が長いために、圧入時に鉄心５の薄板相互が剥離するという問題が生じる。
【０００６】
さらに、鉄心５のスパイダ挿入孔５ａの内径をスパイダ３の外筒３ｂの外径よりも大きくして、常温にてスパイダ挿入孔５ａへスパイダ３を挿入した後、スパイダ３にエンドプレート７を圧入する方法が考えられるが、この場合には、エンドプレート７とスパイダ３との接触面（圧入面）の摩擦力のみで鉄心５を固定するため、モータ作動時に鉄心５とスパイダ３とが滑りやすく、鉄心５からスパイダ３へのトルク伝達率が低下するという恐れがある。
【０００７】
このようなことから、製造コストの上昇を抑えつつ、鉄心５とスパイダ３とを相互に固定する作業は、困難なものとなっている。
【０００８】
そこで、この発明は、製造コストの上昇を抑えつつ、鉄心と鉄心保持具との相互の固定作業を容易なものとすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、前記回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成されて前記鉄心保持具が挿入される挿入孔を備えた鉄心が固定されるモータの回転子構造において、前記鉄心保持具は、前記回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に前記鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材を、前記接続部を介して相互に固定してなり、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備えている構成としてある。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、鉄心保持具の前記外筒部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、接続部側から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えている構成としてある。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の構成において、鉄心には磁石が設けられ、この磁石の回転軸方向の長さは、前記鉄心の回転軸方向の長さとほぼ同等であって、前記エンドプレート部は、前記磁石の回転軸方向端面においてはこの磁石の円周方向中心部に当接する構成としてある。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項の発明の構成において、前記外筒部の接続部側の端部の外径は、鉄心保持具が挿入される鉄心の前記挿入孔の内径に対し、ほぼ同一もしくは小さい構成としてある。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項の発明の構成において、接続部には、締結部材が挿入される貫通孔が設けられ、この貫通孔に前記締結部材が挿入されて締結されることによって二つの部材相互が固定される構成としてある。
【００１６】
請求項６の発明は、回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、前記回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成されて前記鉄心保持具が挿入される挿入孔を備えた鉄心が固定されるモータの回転子固定方法において、前記鉄心保持具は、前記回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に前記鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材から構成され、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備え、前記二つの部材を、その接続部側から前記鉄心の軸方向両端の前記挿入孔に挿入し、前記二つの部材の接続部相互を固定して、二つの部材相互を固定するモータの回転子固定方法としてある。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６の発明のモータの回転子固定方法において、二つの部材の各接続部に設けた貫通孔に締結部材を挿入し、この挿入した締結部材を締結して前記二つの部材相互を固定するものとしてある。
【００１８】
請求項８の発明は、回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に環状の鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材で構成され、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備えている構成としてある。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項８の発明の構成において、前記外筒部は、鉄心に固定される前の状態では、外周面が前記接続部から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えている構成としてある。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、回転軸が挿入される内筒部と、外周部に鉄心が固定される外筒部とを備えた鉄心保持具を、それぞれの接続部によって互いに固定される二つの部材で構成したので、鉄心保持具を鉄心に圧入する際の圧入距離が短くなって、鉄心を構成する複数の薄板の剥離を防止でき、鉄心を加熱後冷却するなどの作業工程を不要として製造コストを抑制しつつ、鉄心と鉄心保持具との相互の固定作業を容易に行うことができる。
また、鉄心の回転軸方向端面に当接するエンドプレート部を、外筒部の他方の端部から半径方向外側に突出させて外筒部と一体化させたので、エンドプレート部を単体として用意する必要がないうえ、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離を確実に防止することができる。
さらに、鉄心保持具のエンドプレート部を、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜させるようにしたので、鉄心保持具を鉄心に圧入後には、傾斜部が鉄心の回転軸方向端面を押圧することによって、鉄心から鉄心保持具へのトルク伝達率低下を防止できるとともに、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離をより確実に防止することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、鉄心保持具の外筒部は、外周面が接続部から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えているので、鉄心保持具を鉄心に圧入後は、円錐形状部の外周面が鉄心の挿入孔の内面を押圧することになって両者間が確実に固定され、モータ駆動時での鉄心から鉄心保持具へのトルク伝達率低下を防止することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、鉄心保持具およびエンドプレート部を例えば鉄製などの磁性材料とした場合の電磁誘導によるエンドプレート部の発熱を防止することができて、鉄心保持具およびエンドプレート部を同一の磁性材料としてさらなるコストダウンを図ることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、外筒部の接続部側の端部の外径が、鉄心の鉄心保持具の挿入孔の内径に対し、ほぼ同一もしくは小さくなっているので、鉄心保持具の鉄心保持具挿入孔への挿入作業が容易となる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、接続部の貫通孔に締結部材を挿入し、この締結部材を締結することで、二つの部材相互を確実に固定することができる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、回転軸が挿入される内筒部と、外周に鉄心が固定される外筒部とを備えた鉄心保持具を、それぞれの接続部によって互いに固定される二つの部材で構成し、この二つの部材を、その接続部側から鉄心の軸方向両端の鉄心保持具の挿入孔に挿入し、接続部相互を固定して二つの部材相互を固定するようにしたので、鉄心保持具を鉄心に圧入する際の圧入距離が短くなって、鉄心を構成する複数の薄板の剥離を防止でき、鉄心を加熱後冷却するなどの作業工程を不要として製造コストを抑制しつつ、鉄心と鉄心保持具との相互の固定作業を容易に行うことができる。
また、鉄心の回転軸方向端面に当接するエンドプレート部を、外筒部の他方の端部から半径方向外側に突出させて外筒部と一体化させたので、エンドプレート部を単体として用意する必要がないうえ、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離を確実に防止することができる。
さらに、鉄心保持具のエンドプレート部を、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜させるようにしたので、鉄心保持具を鉄心に圧入後には、傾斜部が鉄心の回転軸方向端面を押圧することによって、鉄心から鉄心保持具へのトルク伝達率低下を防止できるとともに、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離をより確実に防止することができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、接続部の貫通孔に締結部材を挿入し、この締結部材を締結するようにしたので、二つの部材相互を確実に固定することができる。
【００３１】
請求項８の発明によれば、鉄心の回転軸方向端面に当接するエンドプレート部を、外筒部の他方の端部から半径方向外側に突出させて外筒部と一体化させたので、エンドプレート部を単体として用意する必要がないうえ、鉄心に圧入する際には、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離を確実に防止することができる。
また、エンドプレート部を、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜させるようにしたので、鉄心に圧入後には、傾斜部が鉄心の回転軸方向端面を押圧することによって、鉄心からのトルク伝達率低下を防止できるとともに、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離をより確実に防止することができる。
【００３２】
請求項９の発明によれば、外筒部は、外周面が接続部から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えているので、環状の鉄心に圧入後は、円錐形状部の外周面が環状の鉄心の内面を押圧することになって鉄心に対して確実に固定され、モータ駆動時での鉄心からのトルク伝達率低下を防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００３４】
図１は、この発明の実施の一形態を示すモータの回転子構造を備えたモータの断面図である。モータハウジング９は、回転軸１１を二つのベアリング１３，１５によって回転可能に支持する左右の端板１７，１９と、各端板１７，１９の外周部に固定される円筒状の筒体２１とを備えている。筒体２１の軸方向中央には、冷却水流路２３が形成されている。
【００３５】
冷却水流路２３を備えた部位の筒体２１の内壁には、環状に形成されたステータコア２５およびステータコア２５に取り付けられるコイル２７とで構成される固定子２９が装着されている。
【００３６】
そして、上記した固定子２９の内側には、前記回転軸１１に固定される鉄心保持具としてのスパイダ３１および、スパイダ３１の外周部に固定される環状の鉄心３３を備えた回転子３５が配置されることになる。
【００３７】
スパイダ３１は、例えば鉄などの磁性材料からなる二つの部材３７，３９が、締結部材としてのボルト４１およびナット４３により相互に固定される構造である。一方の部材３７は、回転軸１１が挿入固定可能な円筒形状の内筒部３７ａと、鉄心３３の挿入孔３３ａに挿入される、内筒部３７ａより直径が大きい円筒形状の外筒部３７ｂと、これら内筒部３７ａと外筒部３７ｂの軸方向の一方の端部相互を接続する接続部３７ｃと、外筒部３７ｂの他方の端部から直径方向外側に屈曲して突出するエンドプレート部３７ｄとを有し、接続部３７ｃには、前記したボルト４１が挿入される貫通孔としてのボルト挿入孔３７ｅが円周方向４箇所に形成されている。
【００３８】
他方の部材３９も、部材３７と同様に、回転軸１１が挿入固定可能な円筒形状の内筒部３９ａと、鉄心３３の挿入孔３３ａに挿入される、内筒部３９ａより直径が大きい円筒形状の外筒部３９ｂと、これら内筒部３９ａと外筒部３９ｂの軸方向の一方の端部相互を接続する接続部３９ｃと、外筒部３９ｂの他方の端部から直径方向外側に屈曲して突出するエンドプレート部３９ｄとを有し、接続部３９ｃには、前記したボルト４１が挿入される貫通孔としてのボルト挿入孔３９ｅが円周方向４箇所に形成されている。
【００３９】
なお、上記した二つの部材３７，３９の材質は、前記したように鉄などの磁性材料のほか、ステンレス製の非磁性材料であっても構わないが、鉄製の磁性材料にすることによって安価なものとなる。また、ボルト挿入孔３７ｅ，３９ｅの数は４つに限るものではない。
【００４０】
上記した二つの部材３７，３９は、互いに同一形状であるので、以下の説明では主に部材３７についてのみ説明し、説明していない他の部材３９については、部材３７と同等なものとする。
【００４１】
鉄心３３は、従来のものと同様に、例えば鉄などの磁性材料からなる薄板（例えば板厚０．５ｍｍ程度）を、回転軸１１の軸方向に沿って複数積層して形成されるものである。この鉄心３３の外周側には、回転軸１１の軸方向に延長される永久磁石４５が挿入固定される磁石挿入孔３３ｂが円周方向に８箇所形成されている。この永久磁石４５は、図１の拡大されたＡ−Ａ矢視断面図である図２に示すように、円周方向に沿って長い長方形状となっている。なお、この永久磁石４５は、図２に示すような長方形に限らず、円弧状であってもよく、数も８個に限ることはない。
【００４２】
上記した図２に示すように、前記したエンドプレート部３７ｄは、外筒部３７ｂの端部から鉄心３３の端面に沿って直径方向外側に向けて寸法Ｌ1だけ延長される環状の鉄心押さえ部３７ｆと、この鉄心押さえ部３７ｆの外周側端部から、各永久磁石４５に対応する位置にてさらに寸法Ｌ2だけ突出する磁石保持部３７ｇとから構成されている。磁石保持部３７ｇは、図２に示すように、永久磁石４５の長手方向の中心部に対応する位置となっている。
【００４３】
次に、図３を用いて、二つの部材３７，３９の組付前の形状および、鉄心３３への各部材３７，３９の組付方法について説明する。部材３７の外筒部３７ｂは、接続部３７ｃからエンドプレート３７ｄに向かうに従って、所定の角度θ1にて直径方向外側へ広がる円錐形状となっている。また、部材３７のエンドプレート部３７ｄは、外筒部３７ｂに対して直角ではなく、接続部３７ｃ側に向けて所定角度θ2だけ傾斜して形成されている。
【００４４】
また、外筒部３７ｂの接続部３７ｃ側の端部の外径は、鉄心３３の挿入孔３３ａの内径Ｄとほぼ同一かもしくは若干小さく形成されている。これにより、部材３７を接続部３７ｃ側から挿入孔３３ａへ挿入する作業が容易となる。一方外筒部３７ｂのエンドプレート部３７ｄ側の端部の外径は、鉄心３３の挿入孔３３ａの内径Ｄより大きく形成されている。
【００４５】
上記した部材３７を鉄心３３の挿入孔３３ａに接続部３７ｃ側から挿入すると、外筒部３７ｂが挿入孔３３ａの形状に合わせて弾性変形しながら、エンドプレート部３７ｄの先端が鉄心３３の側面に当接するまで圧入される。このとき、エンドプレート部３７ｄの磁石保持部３７ｇは、図２に示したように、永久磁石４５の中心部に位置させる。
【００４６】
つまり、部材３７は鉄心３３に組み付けられた状態において、外筒部３７ｂの外周面が、常に鉄心３３の挿入孔３３ａの内周面を押圧した状態となるので、部材３７と鉄心３３とを確実に固定することができる。また、外筒部３７ｂの外周面が挿入孔３３ａの内周面を押圧することで、モータ駆動時に、鉄心３３からスパイダ３１へのトルク伝達率が向上する。
【００４７】
部材３７と同形状の部材３９を、部材３７と同様に鉄心３３に部材３７とは反対側から挿入孔３３ａに圧入した後、互いのボルト挿入孔３７ｅ，３９ｅの位置を合わせた状態で、ボルト４１をボルト挿入孔３７ｅ，３９ｅに挿入し、反対側からナット４３をセットして両者を締結する。このボルト４１，ナット４３を締結することで、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄが鉄心３３の側面に押し付けられて弾性変形しながら、接続部３７ｃ，３９ｃ相互が当接するまで、各部材３７，３９が鉄心３３の内部に引き込まれる。
【００４８】
したがって、ボルト４１，ナット４３の締結後には、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄは、鉄心３３の側面を常に押圧するので、鉄心３３の薄板の剥離が防止されるとともに、部材３７，３９と鉄心３３とをより確実に固定することができる。
【００４９】
上記した圧入方法によれば、スパイダ３１を二つの部材３７，３９として、これら各部材３７，３９を鉄心３３の両側から挿入するようにしているので、スパイダ３１の鉄心３３への圧入距離が短縮され、鉄心３３は、その挿入孔３３ａへのスパイダ３１の圧入時に、薄板の剥離が防止されることになる。
【００５０】
そして、この場合、鉄心３３を加熱後冷却するなどの作業工程を不要として製造コストの上昇が抑制されており、鉄心３３とスパイダ３１との相互の固定作業が容易なものとなる。
【００５１】
また、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄの磁石保持部３７ｇ，３９ｇは、図２における永久磁石４５の磁束密度の低い長辺方向の中心部を押さえて保持している。一般に断面長方形状の磁石は、長辺方向の端部に磁束が集中するため、磁束密度の低い長辺方向中央部を押さえて磁石４５を保持することによって、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄを鉄製の磁性材料で構成した場合であっても、永久磁石４５の磁気によるエンドプレート部３７ｄ，３９ｄの発熱を抑制できる。このため、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄを鉄などの磁性材料とすることができ、さらにエンドプレート部３７ｄ，３９ｄを外筒部３７ｂ，３９ｂと一体化することで、大幅なコストダウンが可能となる。
【００５２】
さらに、前記したように、部材３７，３９からなるスパイダ３１と鉄心３３とが、確実に当接するので、鉄心３３にて発生する熱がスパイダ３１を介して回転軸１１に伝達され、鉄心３３の冷却効率が向上するという効果も得られる。
【００５３】
なお、上記実施の形態では、外筒部３７ｂの形状を、接続部３７ｃからエンドプレート部３７ｄに向けてその全体が外周側へ広がる円錐形状としているが、接続部３７ｃからエンドプレート部３７ｄに向けてその一部が外周側へ広がる円錐形状部を備える形状としてもよい。さらにエンドプレート部３７ｄの形状を、外筒部３７ｂから先端部までの全体を接続部３７ｃ側に向けて傾斜させているが、外筒部３７ｂから先端部までの一部が傾斜する傾斜部を備える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すモータの回転子構造を備えたモータの断面図である。
【図２】図１の拡大されたＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】スパイダを構成する二つの部材の組付前の形状を鉄心とともに示す説明図である。
【図４】従来例を示すモータの回転子構造を備えたモータの断面図である。
【符号の説明】
１１ 回転軸
３１ スパイダ（鉄心保持具）
３３ 鉄心
３３ａ 挿入孔
３７，３９ 部材
３７ａ，３９ａ 内筒部
３７ｂ，３９ｂ 外筒部
３７ｃ，３９ｃ 接続部
３７ｄ，３９ｄ エンドプレート部
３７ｅ，３９ｅ ボルト挿入孔（貫通孔）
４１ ボルト（締結部材）
４３ ナット
４５ 永久磁石
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成される環状の鉄心が固定されるモータの回転子構造および回転子固定方法ならびに鉄心保持具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のモータの回転子構造を示している。回転軸１の外周に固定される鉄心保持具であるスパイダ３は、内筒部３ａと、外筒部３ｂと、内筒部３ａおよび外筒部３ｂ相互を接続する接続部３ｃとを備え、外筒部３ｂの外周面には、鉄などの磁性材料で構成された複数の薄板を積層してなる鉄心５が固定されている。鉄心５は、回転軸１の軸方向両端にて、ステンレスやアルミニウムなどの非磁性材料からなる２枚のエンドプレート７によって保持されている。
【０００３】
従来、鉄心５のスパイダ３への固定は、鉄心５を加熱して膨張させ、この膨張した鉄心５のスパイダ挿入孔５ａへスパイダ３を挿入した後、鉄心５を冷却して収縮させる、いわゆる焼き嵌めによって行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼き嵌め工程は、上述したように、鉄心５を加熱し、この加熱された鉄心５にスパイダ３を挿入して、さらに冷却するので、作業工程が長く、製造コストの上昇を招いている。
【０００５】
これを解決するために、鉄心５のスパイダ挿入孔５ａの内径をスパイダ３の外筒３ｂの外径よりやや小さくして、常温にてスパイダ挿入孔５ａにスパイダ３を圧入する方法が考えられるが、鉄心５は複数の鉄製薄板を積層して形成されており、またスパイダ３の圧入距離が長いために、圧入時に鉄心５の薄板相互が剥離するという問題が生じる。
【０００６】
さらに、鉄心５のスパイダ挿入孔５ａの内径をスパイダ３の外筒３ｂの外径よりも大きくして、常温にてスパイダ挿入孔５ａへスパイダ３を挿入した後、スパイダ３にエンドプレート７を圧入する方法が考えられるが、この場合には、エンドプレート７とスパイダ３との接触面（圧入面）の摩擦力のみで鉄心５を固定するため、モータ作動時に鉄心５とスパイダ３とが滑りやすく、鉄心５からスパイダ３へのトルク伝達率が低下するという恐れがある。
【０００７】
このようなことから、製造コストの上昇を抑えつつ、鉄心５とスパイダ３とを相互に固定する作業は、困難なものとなっている。
【０００８】
そこで、この発明は、製造コストの上昇を抑えつつ、鉄心と鉄心保持具との相互の固定作業を容易なものとすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、前記回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成されて前記鉄心保持具が挿入される挿入孔を備えた鉄心が固定されるモータの回転子構造において、前記鉄心保持具は、前記回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に前記鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材を、前記接続部を介して相互に固定してなり、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備えている構成としてある。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、鉄心保持具の前記外筒部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、接続部側から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えている構成としてある。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の構成において、鉄心には磁石が設けられ、この磁石の回転軸方向の長さは、前記鉄心の回転軸方向の長さとほぼ同等であって、前記エンドプレート部は、前記磁石の回転軸方向端面においてはこの磁石の円周方向中心部に当接する構成としてある。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項の発明の構成において、前記外筒部の接続部側の端部の外径は、鉄心保持具が挿入される鉄心の前記挿入孔の内径に対し、ほぼ同一もしくは小さい構成としてある。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項の発明の構成において、接続部には、締結部材が挿入される貫通孔が設けられ、この貫通孔に前記締結部材が挿入されて締結されることによって二つの部材相互が固定される構成としてある。
【００１６】
請求項６の発明は、回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、前記回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成されて前記鉄心保持具が挿入される挿入孔を備えた鉄心が固定されるモータの回転子固定方法において、前記鉄心保持具は、前記回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に前記鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材から構成され、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備え、前記二つの部材を、その接続部側から前記鉄心の軸方向両端の前記挿入孔に挿入し、前記二つの部材の接続部相互を固定して、二つの部材相互を固定するモータの回転子固定方法としてある。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６の発明のモータの回転子固定方法において、二つの部材の各接続部に設けた貫通孔に締結部材を挿入し、この挿入した締結部材を締結して前記二つの部材相互を固定するものとしてある。
【００１８】
請求項８の発明は、回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に環状の鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材で構成され、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備えている構成としてある。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項８の発明の構成において、前記外筒部は、鉄心に固定される前の状態では、外周面が前記接続部から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えている構成としてある。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、回転軸が挿入される内筒部と、外周部に鉄心が固定される外筒部とを備えた鉄心保持具を、それぞれの接続部によって互いに固定される二つの部材で構成したので、鉄心保持具を鉄心に圧入する際の圧入距離が短くなって、鉄心を構成する複数の薄板の剥離を防止でき、鉄心を加熱後冷却するなどの作業工程を不要として製造コストを抑制しつつ、鉄心と鉄心保持具との相互の固定作業を容易に行うことができる。
また、鉄心の回転軸方向端面に当接するエンドプレート部を、外筒部の他方の端部から半径方向外側に突出させて外筒部と一体化させたので、エンドプレート部を単体として用意する必要がないうえ、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離を確実に防止することができる。
さらに、鉄心保持具のエンドプレート部を、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜させるようにしたので、鉄心保持具を鉄心に圧入後には、傾斜部が鉄心の回転軸方向端面を押圧することによって、鉄心から鉄心保持具へのトルク伝達率低下を防止できるとともに、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離をより確実に防止することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、鉄心保持具の外筒部は、外周面が接続部から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えているので、鉄心保持具を鉄心に圧入後は、円錐形状部の外周面が鉄心の挿入孔の内面を押圧することになって両者間が確実に固定され、モータ駆動時での鉄心から鉄心保持具へのトルク伝達率低下を防止することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、鉄心保持具およびエンドプレート部を例えば鉄製などの磁性材料とした場合の電磁誘導によるエンドプレート部の発熱を防止することができて、鉄心保持具およびエンドプレート部を同一の磁性材料としてさらなるコストダウンを図ることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、外筒部の接続部側の端部の外径が、鉄心の鉄心保持具の挿入孔の内径に対し、ほぼ同一もしくは小さくなっているので、鉄心保持具の鉄心保持具挿入孔への挿入作業が容易となる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、接続部の貫通孔に締結部材を挿入し、この締結部材を締結することで、二つの部材相互を確実に固定することができる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、回転軸が挿入される内筒部と、外周に鉄心が固定される外筒部とを備えた鉄心保持具を、それぞれの接続部によって互いに固定される二つの部材で構成し、この二つの部材を、その接続部側から鉄心の軸方向両端の鉄心保持具の挿入孔に挿入し、接続部相互を固定して二つの部材相互を固定するようにしたので、鉄心保持具を鉄心に圧入する際の圧入距離が短くなって、鉄心を構成する複数の薄板の剥離を防止でき、鉄心を加熱後冷却するなどの作業工程を不要として製造コストを抑制しつつ、鉄心と鉄心保持具との相互の固定作業を容易に行うことができる。
また、鉄心の回転軸方向端面に当接するエンドプレート部を、外筒部の他方の端部から半径方向外側に突出させて外筒部と一体化させたので、エンドプレート部を単体として用意する必要がないうえ、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離を確実に防止することができる。
さらに、鉄心保持具のエンドプレート部を、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜させるようにしたので、鉄心保持具を鉄心に圧入後には、傾斜部が鉄心の回転軸方向端面を押圧することによって、鉄心から鉄心保持具へのトルク伝達率低下を防止できるとともに、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離をより確実に防止することができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、接続部の貫通孔に締結部材を挿入し、この締結部材を締結するようにしたので、二つの部材相互を確実に固定することができる。
【００３１】
請求項８の発明によれば、鉄心の回転軸方向端面に当接するエンドプレート部を、外筒部の他方の端部から半径方向外側に突出させて外筒部と一体化させたので、エンドプレート部を単体として用意する必要がないうえ、鉄心に圧入する際には、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離を確実に防止することができる。
また、エンドプレート部を、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜させるようにしたので、鉄心に圧入後には、傾斜部が鉄心の回転軸方向端面を押圧することによって、鉄心からのトルク伝達率低下を防止できるとともに、鉄心を構成する複数の薄板相互の剥離をより確実に防止することができる。
【００３２】
請求項９の発明によれば、外筒部は、外周面が接続部から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えているので、環状の鉄心に圧入後は、円錐形状部の外周面が環状の鉄心の内面を押圧することになって鉄心に対して確実に固定され、モータ駆動時での鉄心からのトルク伝達率低下を防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００３４】
図１は、この発明の実施の一形態を示すモータの回転子構造を備えたモータの断面図である。モータハウジング９は、回転軸１１を二つのベアリング１３，１５によって回転可能に支持する左右の端板１７，１９と、各端板１７，１９の外周部に固定される円筒状の筒体２１とを備えている。筒体２１の軸方向中央には、冷却水流路２３が形成されている。
【００３５】
冷却水流路２３を備えた部位の筒体２１の内壁には、環状に形成されたステータコア２５およびステータコア２５に取り付けられるコイル２７とで構成される固定子２９が装着されている。
【００３６】
そして、上記した固定子２９の内側には、前記回転軸１１に固定される鉄心保持具としてのスパイダ３１および、スパイダ３１の外周部に固定される環状の鉄心３３を備えた回転子３５が配置されることになる。
【００３７】
スパイダ３１は、例えば鉄などの磁性材料からなる二つの部材３７，３９が、締結部材としてのボルト４１およびナット４３により相互に固定される構造である。一方の部材３７は、回転軸１１が挿入固定可能な円筒形状の内筒部３７ａと、鉄心３３の挿入孔３３ａに挿入される、内筒部３７ａより直径が大きい円筒形状の外筒部３７ｂと、これら内筒部３７ａと外筒部３７ｂの軸方向の一方の端部相互を接続する接続部３７ｃと、外筒部３７ｂの他方の端部から直径方向外側に屈曲して突出するエンドプレート部３７ｄとを有し、接続部３７ｃには、前記したボルト４１が挿入される貫通孔としてのボルト挿入孔３７ｅが円周方向４箇所に形成されている。
【００３８】
他方の部材３９も、部材３７と同様に、回転軸１１が挿入固定可能な円筒形状の内筒部３９ａと、鉄心３３の挿入孔３３ａに挿入される、内筒部３９ａより直径が大きい円筒形状の外筒部３９ｂと、これら内筒部３９ａと外筒部３９ｂの軸方向の一方の端部相互を接続する接続部３９ｃと、外筒部３９ｂの他方の端部から直径方向外側に屈曲して突出するエンドプレート部３９ｄとを有し、接続部３９ｃには、前記したボルト４１が挿入される貫通孔としてのボルト挿入孔３９ｅが円周方向４箇所に形成されている。
【００３９】
なお、上記した二つの部材３７，３９の材質は、前記したように鉄などの磁性材料のほか、ステンレス製の非磁性材料であっても構わないが、鉄製の磁性材料にすることによって安価なものとなる。また、ボルト挿入孔３７ｅ，３９ｅの数は４つに限るものではない。
【００４０】
上記した二つの部材３７，３９は、互いに同一形状であるので、以下の説明では主に部材３７についてのみ説明し、説明していない他の部材３９については、部材３７と同等なものとする。
【００４１】
鉄心３３は、従来のものと同様に、例えば鉄などの磁性材料からなる薄板（例えば板厚０．５ｍｍ程度）を、回転軸１１の軸方向に沿って複数積層して形成されるものである。この鉄心３３の外周側には、回転軸１１の軸方向に延長される永久磁石４５が挿入固定される磁石挿入孔３３ｂが円周方向に８箇所形成されている。この永久磁石４５は、図１の拡大されたＡ−Ａ矢視断面図である図２に示すように、円周方向に沿って長い長方形状となっている。なお、この永久磁石４５は、図２に示すような長方形に限らず、円弧状であってもよく、数も８個に限ることはない。
【００４２】
上記した図２に示すように、前記したエンドプレート部３７ｄは、外筒部３７ｂの端部から鉄心３３の端面に沿って直径方向外側に向けて寸法Ｌ1だけ延長される環状の鉄心押さえ部３７ｆと、この鉄心押さえ部３７ｆの外周側端部から、各永久磁石４５に対応する位置にてさらに寸法Ｌ2だけ突出する磁石保持部３７ｇとから構成されている。磁石保持部３７ｇは、図２に示すように、永久磁石４５の長手方向の中心部に対応する位置となっている。
【００４３】
次に、図３を用いて、二つの部材３７，３９の組付前の形状および、鉄心３３への各部材３７，３９の組付方法について説明する。部材３７の外筒部３７ｂは、接続部３７ｃからエンドプレート３７ｄに向かうに従って、所定の角度θ1にて直径方向外側へ広がる円錐形状となっている。また、部材３７のエンドプレート部３７ｄは、外筒部３７ｂに対して直角ではなく、接続部３７ｃ側に向けて所定角度θ2だけ傾斜して形成されている。
【００４４】
また、外筒部３７ｂの接続部３７ｃ側の端部の外径は、鉄心３３の挿入孔３３ａの内径Ｄとほぼ同一かもしくは若干小さく形成されている。これにより、部材３７を接続部３７ｃ側から挿入孔３３ａへ挿入する作業が容易となる。一方外筒部３７ｂのエンドプレート部３７ｄ側の端部の外径は、鉄心３３の挿入孔３３ａの内径Ｄより大きく形成されている。
【００４５】
上記した部材３７を鉄心３３の挿入孔３３ａに接続部３７ｃ側から挿入すると、外筒部３７ｂが挿入孔３３ａの形状に合わせて弾性変形しながら、エンドプレート部３７ｄの先端が鉄心３３の側面に当接するまで圧入される。このとき、エンドプレート部３７ｄの磁石保持部３７ｇは、図２に示したように、永久磁石４５の中心部に位置させる。
【００４６】
つまり、部材３７は鉄心３３に組み付けられた状態において、外筒部３７ｂの外周面が、常に鉄心３３の挿入孔３３ａの内周面を押圧した状態となるので、部材３７と鉄心３３とを確実に固定することができる。また、外筒部３７ｂの外周面が挿入孔３３ａの内周面を押圧することで、モータ駆動時に、鉄心３３からスパイダ３１へのトルク伝達率が向上する。
【００４７】
部材３７と同形状の部材３９を、部材３７と同様に鉄心３３に部材３７とは反対側から挿入孔３３ａに圧入した後、互いのボルト挿入孔３７ｅ，３９ｅの位置を合わせた状態で、ボルト４１をボルト挿入孔３７ｅ，３９ｅに挿入し、反対側からナット４３をセットして両者を締結する。このボルト４１，ナット４３を締結することで、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄが鉄心３３の側面に押し付けられて弾性変形しながら、接続部３７ｃ，３９ｃ相互が当接するまで、各部材３７，３９が鉄心３３の内部に引き込まれる。
【００４８】
したがって、ボルト４１，ナット４３の締結後には、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄは、鉄心３３の側面を常に押圧するので、鉄心３３の薄板の剥離が防止されるとともに、部材３７，３９と鉄心３３とをより確実に固定することができる。
【００４９】
上記した圧入方法によれば、スパイダ３１を二つの部材３７，３９として、これら各部材３７，３９を鉄心３３の両側から挿入するようにしているので、スパイダ３１の鉄心３３への圧入距離が短縮され、鉄心３３は、その挿入孔３３ａへのスパイダ３１の圧入時に、薄板の剥離が防止されることになる。
【００５０】
そして、この場合、鉄心３３を加熱後冷却するなどの作業工程を不要として製造コストの上昇が抑制されており、鉄心３３とスパイダ３１との相互の固定作業が容易なものとなる。
【００５１】
また、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄの磁石保持部３７ｇ，３９ｇは、図２における永久磁石４５の磁束密度の低い長辺方向の中心部を押さえて保持している。一般に断面長方形状の磁石は、長辺方向の端部に磁束が集中するため、磁束密度の低い長辺方向中央部を押さえて磁石４５を保持することによって、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄを鉄製の磁性材料で構成した場合であっても、永久磁石４５の磁気によるエンドプレート部３７ｄ，３９ｄの発熱を抑制できる。このため、エンドプレート部３７ｄ，３９ｄを鉄などの磁性材料とすることができ、さらにエンドプレート部３７ｄ，３９ｄを外筒部３７ｂ，３９ｂと一体化することで、大幅なコストダウンが可能となる。
【００５２】
さらに、前記したように、部材３７，３９からなるスパイダ３１と鉄心３３とが、確実に当接するので、鉄心３３にて発生する熱がスパイダ３１を介して回転軸１１に伝達され、鉄心３３の冷却効率が向上するという効果も得られる。
【００５３】
なお、上記実施の形態では、外筒部３７ｂの形状を、接続部３７ｃからエンドプレート部３７ｄに向けてその全体が外周側へ広がる円錐形状としているが、接続部３７ｃからエンドプレート部３７ｄに向けてその一部が外周側へ広がる円錐形状部を備える形状としてもよい。さらにエンドプレート部３７ｄの形状を、外筒部３７ｂから先端部までの全体を接続部３７ｃ側に向けて傾斜させているが、外筒部３７ｂから先端部までの一部が傾斜する傾斜部を備える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すモータの回転子構造を備えたモータの断面図である。
【図２】図１の拡大されたＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】スパイダを構成する二つの部材の組付前の形状を鉄心とともに示す説明図である。
【図４】従来例を示すモータの回転子構造を備えたモータの断面図である。
【符号の説明】
１１ 回転軸
３１ スパイダ（鉄心保持具）
３３ 鉄心
３３ａ 挿入孔
３７，３９ 部材
３７ａ，３９ａ 内筒部
３７ｂ，３９ｂ 外筒部
３７ｃ，３９ｃ 接続部
３７ｄ，３９ｄ エンドプレート部
３７ｅ，３９ｅ ボルト挿入孔（貫通孔）
４１ ボルト（締結部材）
４３ ナット
４５ 永久磁石
Claims (9)
- 回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、前記回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成されて前記鉄心保持具が挿入される挿入孔を備えた鉄心が固定されるモータの回転子構造において、前記鉄心保持具は、前記回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に前記鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材を、前記接続部を介して相互に固定してなり、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備えていることを特徴とするモータの回転子構造。
- 鉄心保持具の前記外筒部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、接続部側から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えていることを特徴とする請求項１記載のモータの回転子構造。
- 鉄心には磁石が設けられ、この磁石の回転軸方向の長さは、前記鉄心の回転軸方向の長さとほぼ同等であって、前記エンドプレート部は、前記磁石の回転軸方向端面においてはこの磁石の円周方向中心部に当接する構成であることを特徴とする請求項１または２記載のモータの回転子構造。
- 前記外筒部の接続部側の端部の外径は、鉄心保持具が挿入される鉄心の前記挿入孔の内径に対し、ほぼ同一もしくは小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモータの回転子構造。
- 接続部には、締結部材が挿入される貫通孔が設けられ、この貫通孔に前記締結部材が挿入されて締結されることによって二つの部材相互が固定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモータの回転子構造。
- 回転軸が固定される鉄心保持具の外周に、前記回転軸の軸方向に沿って複数の磁性材料が積層して構成されて前記鉄心保持具が挿入される挿入孔を備えた鉄心が固定されるモータの回転子固定方法において、前記鉄心保持具は、前記回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に前記鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材から構成され、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備え、前記二つの部材を、その接続部側から前記鉄心の軸方向両端の前記挿入孔に挿入し、前記二つの部材の接続部相互を固定して、二つの部材相互を固定することを特徴とするモータの回転子固定方法。
- 二つの部材の各接続部に設けた貫通孔に締結部材を挿入し、この挿入した締結部材を締結して前記二つの部材相互を固定することを特徴とする請求項６記載のモータの回転子固定方法。
- 回転軸が挿入可能な内筒部と、この内筒部より大きい直径を有して外周部に環状の鉄心が固定される外筒部と、前記内筒部および外筒部の一方の端部相互を接続する接続部と、前記外筒部の他方の端部から直径方向外側に突出するエンドプレート部とをそれぞれ一体に備えた二つの部材で構成され、前記エンドプレート部は、鉄心保持具が鉄心に固定される前の状態では、外筒部の他方の端部から直径方向外側に向かうに従って接続部側に向かって傾斜し、該鉄心保持具が鉄心に固定された後は前記鉄心の回転軸方向端部に当接して弾性変形し、該鉄心の回転軸方向端部を押圧する傾斜部を備えていることを特徴とする鉄心保持具。
- 前記外筒部は、鉄心に固定される前の状態では、外周面が前記接続部から他方の端部に向けて直径方向外側に広がる円錐形状部を備えていることを特徴とする 請求項８記載に鉄心保持具。
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