JP5362399B2 - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、それぞれが複数の分割コアプレートからなる複数のリング状コアプレートを積層して形成されたリングコアと、前記リングコアに嵌挿されたシャフトと、前記複数の分割コアプレートに形成された磁石挿入孔に挿入された複数の磁石とを備える回転電機に関する。

電動機等に用いる部品として回転電機が知られている。回転電機は、主として、複数のリング状コアプレートを積層させたリングコアと、リングコアに嵌挿されたシャフトと、リングコア内に配置された複数の磁石を備える。リングコアをシャフトに嵌挿させる技術として焼き嵌めや圧入が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、円筒状のロータ（１）を加熱し、その内径を拡大させた状態でシャフト（７）を嵌挿させる。そして、ロータ（１）を冷却し、その内径を縮小させることで、ロータ（１）とシャフト（７）とを嵌合させる（例えば、特許文献１の段落［００３１］及び図３（ｂ）参照）。

また、リングコアを構成する複数のリング状コアプレートのそれぞれを複数の分割コアプレートから構成する技術が知られている（例えば、特許文献２）。加えて、特許文献２には、分割コア（１）の内周に穴インボリュートスプライン（１１）を形成し、シャフト（１７）の外周に軸インボリュートスプライン（１８）を形成し、両者を噛合させることにより、回転子部（１６）をシャフト（１７）に締結させることが開示されている（特許文献２の段落［００２０］、［００２１］、図１１及び図１２）。

特開平０７−０２２１６８号公報 特開２００２−２６２４９６号公報

特許文献１では、ロータ（１）の収縮によりロータ（１）をシャフト（７）に固定しているため、シャフト（７）に掛かるトルクが増大すると、遠心力によりロータ（１）がシャフト（７）から離間しトルクを十分に伝達できなくなる可能性がある。

また、特許文献２のような噛合構造を用いたとしても、特許文献２の穴インボリュートスプライン（１１）と軸インボリュートスプライン（１８）は互いに垂直に係合している。このため、シャフト（１７）の回転に伴って回転子部（１６）に遠心力が加わると、回転子部（１６）がシャフト（１７）から離れる方向に変位してしまう可能性がある。その場合、回転子部（１６）に配置された磁石も変位することとなり、回転子部（１６）が固定子部に接触して回転電機が破損するおそれがある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、シャフトからリングコアへのトルク伝達を効率的に行うと共に、回転電機の高速回転中における固定子との接触を防止することができる回転電機及びその製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機は、それぞれが複数の分割コアプレートからなる複数のリング状コアプレートを積層して形成されたリングコアと、前記リングコアに嵌挿されたシャフトと、前記複数の分割コアプレートそれぞれに形成された磁石挿入孔に挿入された複数の磁石とを備えるものであって、前記複数のリング状コアプレートそれぞれの内周には、前記シャフトに向かって突出する複数のプレート側突出部が設けられ、前記シャフトの外周には、前記複数の分割コアプレートに向かって突出する複数のシャフト側突出部が設けられ、前記複数のプレート側突出部それぞれには、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部が形成され、前記複数のシャフト側突出部それぞれには、前記分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部が形成され、前記複数のプレート側突出部と前記複数のシャフト側突出部との間で互いに離間する方向に力が働くことにより、前記プレート側テーパー部のテーパー面と前記シャフト側テーパー部のテーパー面とが圧着することで、前記リングコアが前記シャフトに固定されていることを特徴とする。

この発明によれば、シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部のテーパー面と、分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部のテーパー面とが密着することでリングコアが前記シャフトに固定される。これにより、シャフトからリングコアへのトルク伝達を効率的に行うことができる。また、回転電機が高速回転し、リング状コアプレートに遠心力が掛かっても、リング状コアプレートが拡径することを防止することができる。従って、回転電機は、高速回転中も所望の性能を発揮することが可能となる。

前記複数のプレート側テーパー部は、前記複数の磁石と同位相に配置されてもよい。プレート側テーパー部がシャフト側テーパー部と密着しているため、プレート側テーパー部と同位相の位置は、回転電機の回転中も比較的変位し辛い。従って、回転電機の高速回転中における固定子との接触による破損を防ぐことができる。

前記複数のプレート側テーパー部は、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のプレート側台形部位を含み、前記シャフト側テーパー部は、前記リング状コアプレートに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のシャフト側台形部位を含んでもよい。

前記プレート側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度及び前記シャフト側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度のそれぞれを６０°以上１２０°以下としてもよい。前記角度を６０°以上とすることにより、回転電機の回転中におけるプレート側テーパー部とシャフト側テーパー部との間の相対変位及びシャフトに対するリング状コアプレートの変位を抑制し易くなる。また、前記角度を１２０°以下とすることにより、リング状コアプレートをシャフトに嵌め易くなる。

隣り合う前記複数のプレート側突出部の間に形成される空間は、平面視で前記シャフト側テーパー部よりも大きく構成されてもよい。

前記シャフトの熱膨張率は、前記複数の分割コアプレートの熱膨張率と同等又はそれ以上としてもよい。

前記回転電機は、さらに、前記複数のリング状コアプレートの積層方向に挿通され、前記複数のリング状コアプレートを固定する複数の固定ピンを備え、前記複数のリング状コアプレートには、前記複数の固定ピンを挿通するための複数のピン孔が形成され、前記複数のピン孔は、磁束密度が最も低く且つ前記磁石と同位相の位置に設けられてもよい。これにより、ピン孔に挿通される固定ピンに起因した回転電機の性能低下を抑制することができる。

前記複数のピン孔は、前記磁石挿入孔から前記磁石１個の厚み以上離間した位置に配置されてもよい。これにより、回転電機の性能低下を抑制することができる。

前記リング状コアプレートには、前記リング状コアプレートを積層方向にかしめる複数のダボが設けられ、前記複数のダボは、前記シャフトの回転軸を中心として同心円状に配置され、前記同心円の接線方向の断面がＵ字状であり、前記複数のダボの長手方向は、前記同心円の接線と平行であってもよい。これにより、回転電機の回転中にリング状コアプレートの変形を防止することができる。

この発明に係る回転電機の製造方法は、それぞれが複数の分割コアプレートからなる複数のリング状コアプレートを積層して形成されたリングコアと、前記リングコアに嵌挿されたシャフトと、前記複数の分割コアプレートそれぞれに形成された磁石挿入孔に挿入された複数の磁石とを備える回転電機の製造方法であって、前記シャフトを加熱する加熱工程と、加熱した前記シャフトに前記リングコアを嵌合させる嵌合工程と、前記嵌合工程の後、前記シャフトを冷却し、前記シャフトと前記リングコアを一体化させる冷却工程とを備え、前記複数のリング状コアプレートそれぞれの内周には、前記シャフトに向かって突出する複数のプレート側突出部を設け、前記シャフトの外周には、前記複数の分割コアプレートに向かって突出する複数のシャフト側突出部を設け、前記複数のプレート側突出部それぞれには、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部を形成し、前記複数のシャフト側突出部それぞれには、前記分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部を形成し、前記嵌合工程において、前記複数のプレート側突出部を、熱膨張した前記複数のシャフト側突出部に嵌め合わせ、前記冷却工程において、前記シャフトを収縮させ、前記複数のプレート側突出部と前記複数のシャフト側突出部との間で互いに離間する方向に力を働かせることにより、前記プレート側テーパー部のテーパー面と前記シャフト側テーパー部のテーパー面とを圧着させることで、前記リングコアを前記シャフトに固定させることを特徴とする。

前記プレート側テーパー部には、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のプレート側台形部位を設け、前記シャフト側テーパー部には、前記リング状コアプレートに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のシャフト側台形部位を設け、前記プレート側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度及び前記シャフト側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度それぞれを６０°以上１２０°以下とし、隣り合う前記複数のプレート側突出部の間に形成される空間を、前記加熱工程により加熱された前記シャフト側テーパー部よりも平面視で大きく構成してもよい。

前記シャフトの熱膨張率は、前記複数の分割コアプレートの熱膨張率と同等又はそれ以上であってもよい。

この発明に係る回転電機の製造方法は、それぞれが複数の分割コアプレートからなる複数のリング状コアプレートを積層して形成されたリングコアと、前記リングコアに嵌挿されたシャフトと、前記複数の分割コアプレートそれぞれに形成された磁石挿入孔に挿入された複数の磁石とを備える回転電機の製造方法であって、前記リングコアを冷却する冷却工程と、冷却した前記リングコアを前記シャフトに嵌合させる嵌合工程と、前記嵌合工程の後、前記リングコアを常温に戻す常温化工程とを備え、前記複数のリング状コアプレートそれぞれの内周には、前記シャフトに向かって突出する複数のプレート側突出部を設け、前記シャフトの外周には、前記複数の分割コアプレートに向かって突出する複数のシャフト側突出部を設け、前記複数のプレート側突出部それぞれには、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部を形成し、前記複数のシャフト側突出部それぞれには、前記分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部を形成し、前記嵌合工程において、冷却により収縮させた前記複数のプレート側突出部を前記複数のシャフト側突出部に嵌め合わせ、前記常温化工程において、前記リング状コアプレートを熱膨張させ、前記複数のプレート側突出部と前記複数のシャフト側突出部との間で互いに離間する方向に力を働かせることにより、前記プレート側テーパー部のテーパー面と前記シャフト側テーパー部のテーパー面とを圧着させることで、前記リングコアを前記シャフトに固定させることを特徴とする。

前記プレート側テーパー部には、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のプレート側台形部位を設け、前記シャフト側テーパー部には、前記リング状コアプレートに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のシャフト側台形部位を設け、前記プレート側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度及び前記シャフト側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度それぞれを６０°以上１２０°以下とし、隣り合う前記複数のシャフト側突出部の間に形成される空間を、前記冷却工程により冷却された前記プレート側テーパー部よりも平面視で大きく構成してもよい。

前記複数の分割コアプレートの熱膨張率を、前記シャフトの熱膨張率と同等又はそれ以上としてもよい。

この発明によれば、シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部のテーパー面と、分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部のテーパー面とが密着することでリングコアが前記シャフトに固定される。これにより、シャフトからリングコアへのトルク伝達を効率的に行うことができる。また、回転電機が高速回転し、リング状コアプレートに遠心力が掛かっても、リング状コアプレートが拡径することを防止することができる。従って、回転電機は、高速回転中も拡径による破損を防止することが可能となる。

この発明の一実施形態に係る回転電機としてのロータの分解斜視図である。 前記ロータを構成するロータコアの一部を分解した分解斜視図である。 前記ロータの平面図である。 図３の前記ロータの一部を拡大した平面図である。 前記実施形態において前記ロータの製造方法を示すフローチャートである。 前記ロータの製造方法における一状態を示す説明図である。 図４においてシャフトが加熱により膨張する様子を示す一部拡大平面図である。 前記ロータの製造方法における別の状態を示す説明図である。 前記ロータの変形例の一部拡大平面図である。 前記ロータの製造方法の変形例を示すフローチャートである。

［本実施形態の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機としてのロータ１０の分解斜視図である。本実施形態に係るロータ１０は、図示しないステータ（固定子）等と共に電動機を構成するものである。

ロータ１０は、複数のリング状コアプレート１４を所定枚数（例えば、１００枚）積層して形成したロータコア１２（リングコア）と、ロータコア１２に嵌挿されたシャフト１６と、ロータコア１２内に挿入された複数の磁石１８とを備える。本実施形態におけるシャフト１６は、各リング状コアプレート１４よりも高い熱膨張率を有する。

各リング状コアプレート１４は、薄板扇状の分割コアプレート２０を周方向に所定枚数（本実施形態では３枚）リング状に配置して形成される。ロータコア１２では、図１中の最下層（第１層）のリング状コアプレート１４における２枚の分割コアプレート２０の当接位置を矢印Ｅ１で示した場合、その上層である第２層のリング状コアプレート１４における２枚の分割コアプレート２０の当接位置は矢印Ｅ２で示される。同様に、第３層のリング状コアプレート１４では矢印Ｅ３で示され、第４層のリング状コアプレート１４では矢印Ｅ４で示され、第５層のリング状コアプレート１４では矢印Ｅ１で示され（第５層の当接位置は、第１層と同じになる。）、その上層でも同様な順序で積層される。この場合、図１から諒解されるように、各矢印Ｅ１〜Ｅ４の位相は、それぞれ３０°ずつずれている。一方、リング状コアプレート１４の各層、例えば、第１層における前記当接位置は、１枚の分割コアプレート２０の円弧の角度と同一であり、矢印Ｅ１で示す位置を基準として１２０°刻みで合計３箇所に位置しており、他の層でも同様である。

具体的には、図２に示すように、例えば、第１層のリング状コアプレート１４では、２枚の分割コアプレート２０が当接する端部（突き当て面）の位置Ｅ１が、所定角度θ１（本実施形態では１２０°）刻みで合計３箇所に配置されている。第２層のリング状コアプレート１４では、２枚の分割コアプレート２０が当接する端部の位置Ｅ２が、位置Ｅ１から所定角度θ２（本実施形態では３０°）ずれた位置とされている。第３層のリング状コアプレート１４では、端部の位置Ｅ３が、位置Ｅ２からさらに所定角度θ２（３０°）ずれた位置とされ、その上層でも同様である。このように、ロータコア１２では、各層のリング状コアプレート１４が所定角度θ２（３０°）ずつずれた状態で積層されている。

リング状コアプレート１４を構成する各分割コアプレート２０には、磁石１８を挿入するためのマグネット孔２２（磁石挿入孔）が形成される。各マグネット孔２２は、ロータコア１２の周方向に等間隔に且つロータ１０の回転軸Ａｘに対して同位相に形成される。ここでいう同位相とは、平面視（図３）において回転軸Ａｘに対して同一直線状に位置することを意味する。同位相に配置された複数のマグネット孔２２により、略直方体状である磁石１８を収容するスロット部２４を形成する。

また、各分割コアプレート２０には、マグネット孔２２と同位相にピン孔２６が形成されている。このピン孔２６に固定ピン２８をリング状コアプレート１４の積層方向に挿通することにより、複数のリング状コアプレート１４を固定することができる。各ピン孔２６は、対応する（同位相の）マグネット孔２２から磁石１８の１個の厚み分だけロータ１０の回転軸Ａｘに近い位置に形成されている。この位置は、磁石１８の磁束密度が最も低い位置である。

さらに、各ピン孔２６の両隣りには、ダボ３０が形成されている。各ダボ３０は、リング状コアプレート１４の積層方向の一方が出っ張り、他方が凹んでいる。全てのダボ３０は回転軸Ａｘを中心とする同心円状に配置されており、且つ当該同心円の接線方向の断面の形状がＵ字状である。また、ダボ３０は、前記同心円の接線方向の方が、この接線方向に垂直な方向よりも長くなるように形成されている。リング状コアプレート１４を積層させると、隣り合うリング状コアプレート１４のダボ３０同士が係合する。

さらにまた、リング状コアプレート１４（分割コアプレート２０）の内側（シャフト１６側）には、磁石１８及びピン孔２６と同位相の位置にテーパーキー３２（プレート側突起部）が形成されている。図１及び図３に示すように、シャフト１６の外周には複数のテーパーキー３４（シャフト側突起部）が形成されており、分割コアプレート２０のテーパーキー３２と噛み合っている。すなわち、シャフト１６の隣り合うテーパーキー３４間における空間３６に分割コアプレート２０のテーパーキー３２が配置される。換言すると、分割コアプレート２０の隣り合うテーパーキー３２間における空間３８にシャフト１６のテーパーキー３４が配置される。

図４に示すように、分割コアプレート２０のテーパーキー３２は、幅が一定の基部５０（プレート側基部）と、基部５０よりもシャフト１６側に形成され徐々に幅が大きくなる中間部５２（プレート側テーパー部）と、中間部５２よりもシャフト１６側に形成され幅が一定の先端部５４とを備える。先端部５４の幅Ｗｐ１は、基部５０の幅Ｗｐ２よりも大きい。また、中間部５２は、逆等脚台形状であり、上底と下底とを結ぶ２本の辺を構成する２つのテーパー面５６がなす角度θｐは約１００°である。

シャフト１６のテーパーキー３４は、分割コアプレート２０に向かって徐々に幅が大きくなる基部６０（シャフト側基部）と、基部６０よりも分割コアプレート２０側に形成され基部６０よりも大きい変化率で幅が増加する中間部６２（シャフト側テーパー部）と、中間部６２よりも分割コアプレート２０側に形成され中間部６２よりも小さい変化率で幅が大きくなる先端部６４とを備える。先端部６４の最小幅Ｗｓ１は、基部６０の最大幅Ｗｓ２よりも大きい。隣り合う基部６０に面する側面６６同士は平行である（隣り合う側面６６同士の距離Ｄｓ１は一定である。）。また、隣り合う先端部６４に面する側面６８同士は平行である（隣り合う側面６８同士の距離Ｄｓ２は一定である。）。さらに、中間部６２は、逆等脚台形状であり、上底と下底とを結ぶ２本の辺を構成する２つのテーパー面７０がなす角度θｓは約１２０°である。

図４からわかるように、シャフト１６の基部６０同士の距離Ｄｓ１は、分割コアプレート２０の先端部５４の幅Ｗｐ１よりも大きい。また、シャフト１６の先端部６４同士の距離Ｄｓ２は、分割コアプレート２０の基部５０の幅Ｗｐ２よりも大きい。さらに、中間部５２のテーパー面５６とこれに面する中間部６２のテーパー面７０は平行である。加えて、シャフト１６の基部６０の側面６６と、分割コアプレート２０の先端部５４の側面７２とは平行である。シャフト１６の先端部６４の側面６８と、分割コアプレート２０の基部５０の側面７４とは平行である。

分割コアプレート２０のテーパーキー３２と、シャフト１６のテーパーキー３４は、以上のような構成を有し、図４に示すように、テーパーキー３２の中間部５２とテーパーキー３４の中間部６２とは、テーパー面５６、７０で密着している。後述するように、本実施形態では、シャフト１６を加熱し、シャフト１６全体が熱膨張した状態（図７参照）でテーパーキー３２とテーパーキー３４とを位置決めし、その後、シャフト１６を冷却してシャフト１６全体を収縮させる。その結果、常温において、シャフト１６に形成された各テーパーキー３４は、分割コアプレート２０に形成された各テーパーキー３２をロータ１０の回転軸Ａｘに向かって引っ張る状態を維持する。これにより、分割コアプレート２０は、シャフト１６に連結固定される。

なお、中間部５２、６２が密着した状態において、テーパーキー３２の先端部５４の先端面７６はシャフト１６に接しないと共に、テーパーキー３４の先端部６４の先端面７８は、分割コアプレート２０に接しない。

［ロータの製造方法］
次に、本実施形態におけるロータ１０の製造方法について説明する。

図５は、ロータ１０の製造方法のフローチャートである。ステップＳ１において、シャフト１６を所定温度（例えば、数百℃）まで加熱する。ステップＳ２において、加熱したシャフト１６を治具８０にセットする（図６参照）。この状態において、シャフト１６のテーパーキー３４は、図７の二点鎖線に示すように熱膨張している。

続くステップＳ３において、常温のロータコア１２をシャフト１６に嵌合させる（図６及び図８参照）。上述の通り、シャフト１６を加熱した状態では、シャフト１６のテーパーキー３４が熱膨張しているため、テーパーキー３２とテーパーキー３４とを接触させずにロータコア１２をシャフト１６に嵌合させることができる。

ステップＳ４において、シャフト１６及びシャフト１６の熱により加熱されたロータコア１２を冷却する。その結果、テーパーキー３２、３４が収縮する。これにより、常温において、シャフト１６の各テーパーキー３４は、分割コアプレート２０の各テーパーキー３２をロータ１０の回転軸Ａｘに向かって引っ張った状態に保持される。従って、分割コアプレート２０をシャフト１６に連結固定させることができる。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、分割コアプレート２０のテーパーキー３２のテーパー面５６と、シャフト１６のテーパーキー３４のテーパー面７０とが密着することで分割コアプレート２０がシャフト１６に固定される。これにより、シャフト１６からロータコア１２へのトルク伝達を効率的に行うことができる。また、ロータ１０が高速回転し、分割コアプレート２０に遠心力が掛かっても、分割コアプレート２０が拡径することを防止することができる。従って、ロータ１０は、高速回転中も拡径による破損を防止することが可能となる。

本実施形態では、分割コアプレート２０のテーパーキー３２は、磁石１８と同位相に配置される。テーパーキー３２がテーパーキー３４と圧着しているため、テーパーキー３２と同位相の位置は、ロータ１０の回転中も比較的変位し辛い。

本実施形態では、テーパーキー３２の角度θｐとテーパーキー３４の角度θｓそれぞれが６０°以上１２０°以下とされる。これにより、ロータ１０の回転中におけるテーパーキー３２とテーパーキー３４との間の相対変位及びシャフト１６に対する分割コアプレート２０の変位を抑制し易くなる。また、分割コアプレート２０をシャフト１６に焼き嵌めし易くなる。

本実施形態では、焼き嵌めにより、ロータコア１２をシャフト１６に接触させずに嵌合させることができる。従って、圧入により嵌合する場合のデメリット（例えば、嵌合の際にロータコア１２やシャフト１６にカジリが発生すること）を防ぐことができる。

本実施形態では、複数のピン孔２６は、磁石１８の磁束密度が最も低い位置、すなわち、マグネット孔２２から磁石１８の１個の厚み分、離間した位置に配置される。これにより、ピン孔２６に挿通される固定ピン２８に起因したロータ１０の性能低下を抑制することができる。

本実施形態では、断面Ｕ字状の複数のダボ３０の長手方向が、ロータ１０の回転軸Ａｘを中心とする同心円の接線と平行である。これにより、ロータ１０の回転中にリング状コアプレート１４の変形を防止することができる。

本実施形態では、複数の分割コアプレート２０は、１２０°の間隔で分割されており、隣り合う層のリング状コアプレート１４は、分割コアプレート２０の当接位置が所定角度θ２（３０°）ずれるように積層される。これにより、リング状コアプレート１４は、分割コアプレート２０の当接位置がずれるように積層されるため、分割コアプレート２０の位置がずれることを防止することができる。

［変形例］
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

上記実施形態では、平面視におけるテーパーキー３２、３４の形状を直線的に形成したが、これに限られない。例えば、図９に示すように、角部（例えば、基部５０、６０の根元や基部５０、６０から中間部５２、６２との境界部）に丸みを持たせてもよい。これにより、テーパーキー３２、３４の剛性を高めることができる。

上記実施形態では、テーパーキー３２、３４の数を図１及び図３に示すものとしたが、これに限られず、設計に応じて変更することができる。

上記実施形態では、テーパーキー３２、３４の角度θｐ、θｓは、図４に示すものとしたが、その他の角度とすることもできる。この場合、角度θｐ、θｓを６０°以上とすることにより、ロータ１０の回転中におけるテーパーキー３２、３４間の相対変位及びシャフト１６に対するリング状コアプレート１４の変位を抑制し易くなる。また、角度θｐ、θｓを１２０°以下とすることにより、リング状コアプレート１４をシャフト１６に焼き嵌め又は冷し嵌めし易くなる。

上記実施形態では、テーパーキー３２を、基部５０、中間部５２及び先端部５４により構成し、テーパーキー３４を、基部６０、中間部６２及び先端部６４により構成したが、中間部５２、６２に相当する部位さえあれば、その他の部位は省略してもよい。また、上記実施形態では、中間部５２、６２を逆等脚台形状としたが、これに限られず、別の形状としてもよい。例えば、中間部５２、６２におけるテーパー面５６、７０がそれぞれ１つずつとなるような台形状とすることもできる。

上記実施形態では、シャフト１６を加熱した後に治具８０にセットしたが、治具８０に加熱手段を設けてシャフト１６を治具８０にセットした後にシャフト１６を加熱することもできる。また、シャフト１６のみを加熱した状態でロータコア１２をシャフト１６に嵌合させる焼き嵌めを行ったが、シャフト１６の熱膨張率がロータコア１２の熱膨張率より高ければ、シャフト１６とロータコア１２の両方を加熱する焼き嵌めを行うこともできる。

また、焼き嵌めの代わりに、冷し嵌めによりロータコア１２をシャフト１６に嵌合させることもできる。

図１０は、冷し嵌めを用いたロータ１０の製造方法のフローチャートである。図１０の製造方法では、分割コアプレート２０の熱膨張率は、シャフト１６の熱膨張率と同等又はそれ以上とすることが好ましい。

ステップＳ１１において、常温のシャフト１６を治具８０にセットする。続く、ステップＳ１２において、ロータコア１２を冷却する。これにより、ロータコア１２全体が収縮し、ロータコア１２の内径が小さくなる。その結果、分割コアプレート２０の各テーパーキー３２は、ロータ１０の回転軸Ａｘに近づくように変位する。これにより、テーパーキー３２とテーパーキー３４とを接触させずにロータコア１２をシャフト１６に嵌合させることが可能となる。

この状態で、ステップＳ１３において、冷却されたロータコア１２を常温のシャフト１６に嵌合させる。その後、ステップＳ１４において、ロータコア１２及びロータコア１２に接することで冷却されたシャフト１６を放置又は加熱することにより常温に戻す。その結果、テーパーキー３２、３４が熱膨張する。これにより、分割コアプレート２０の各テーパーキー３２は、シャフト１６の各テーパーキー３４をロータ１０の回転軸Ａｘから遠ざけるように引っ張った状態に保持される。従って、分割コアプレート２０は、シャフト１６に連結固定される。

さらに、焼き嵌め及び冷し嵌めの代わりに、圧入によりロータコア１２をシャフト１６に嵌合させてもよい。

１０…ロータ（回転電機） １２…ロータコア（リングコア）
１４…リング状コアプレート １６…シャフト
１８…磁石 ２０…分割コアプレート
２２…マグネット孔（磁石挿入孔） ２６…ピン孔
２８…固定ピン ３０…ダボ
３２…テーパーキー（プレート側突出部） ３４…テーパーキー（シャフト側突出部）
３６、３８…空間 ５２…中間部（プレート側テーパー部）
６２…中間部（シャフト側テーパー部） Ａｘ…回転軸

Claims (16)

1. それぞれが複数の分割コアプレートからなる複数のリング状コアプレートを積層して形成されたリングコアと、前記リングコアに嵌挿されたシャフトと、前記複数の分割コアプレートそれぞれに形成された磁石挿入孔に挿入された複数の磁石とを備える回転電機であって、
   前記複数のリング状コアプレートそれぞれの内周には、前記シャフトに向かって突出する複数のプレート側突出部が設けられ、前記シャフトの外周には、前記複数の分割コアプレートに向かって突出する複数のシャフト側突出部が設けられ、
   前記複数のプレート側突出部それぞれには、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部が形成され、前記複数のシャフト側突出部それぞれには、前記分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部が形成され、
   前記複数のプレート側突出部と前記複数のシャフト側突出部との間で互いに離間する方向に力が働くことにより、前記プレート側テーパー部のテーパー面と前記シャフト側テーパー部のテーパー面とが圧着することで、前記リングコアが前記シャフトに固定されている
   ことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１記載の回転電機において、
   前記複数のプレート側テーパー部は、前記複数の磁石と同位相に配置される
   ことを特徴とする回転電機。
3. 請求項１又は２記載の回転電機において、
   前記複数のプレート側テーパー部は、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のプレート側台形部位を含み、前記シャフト側テーパー部には、前記リング状コアプレートに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のシャフト側台形部位を含む
   ことを特徴とする回転電機。
4. 請求項３記載の回転電機において、
   前記プレート側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度及び前記シャフト側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度のそれぞれは６０°以上１２０°以下である
   ことを特徴とする回転電機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機において、
   隣り合う前記複数のプレート側突出部の間に形成される空間は、平面視で前記シャフト側テーパー部よりも大きく構成される
   ことを特徴とする回転電機。
6. 請求項５記載の回転電機において、
   前記シャフトの熱膨張率は、前記複数の分割コアプレートの熱膨張率と同等又はそれ以上である
   ことを特徴とする回転電機。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機において、
   前記回転電機は、さらに、前記複数のリング状コアプレートの積層方向に挿通され、前記複数のリング状コアプレートを固定する複数の固定ピンを備え、
   前記複数のリング状コアプレートには、前記複数の固定ピンを挿通するための複数のピン孔が形成され、
   前記複数のピン孔は、磁束密度が最も低く且つ前記磁石と同位相の位置に設けられる
   ことを特徴とする回転電機。
8. 請求項７記載の回転電機において、
   前記複数のピン孔は、前記磁石挿入孔から前記磁石１個の厚み以上離間した位置に配置される
   ことを特徴とする回転電機。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転電機において、
   前記リング状コアプレートには、前記リング状コアプレートを積層方向にかしめる複数のダボが設けられ、
   前記複数のダボは、前記シャフトの回転軸を中心として同心円状に配置され、前記同心円の接線方向の断面がＵ字状であり、
   前記複数のダボの長手方向は、前記同心円の接線と平行である
   ことを特徴とする回転電機。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転電機において、
    前記複数の分割コアプレートは、１２０°、９０°又は６０°の間隔で分割されており、
    隣り合う前記複数のリング状コアプレートは、前記複数の分割コアプレートの当接位置が所定角度ずれるように積層され、
    前記所定角度は、３６０°を前記磁石の数で割った値の整数倍である
    ことを特徴とする回転電機。
11. それぞれが複数の分割コアプレートからなる複数のリング状コアプレートを積層して形成されたリングコアと、前記リングコアに嵌挿されたシャフトと、前記複数の分割コアプレートそれぞれに形成された磁石挿入孔に挿入された複数の磁石とを備える回転電機の製造方法であって、
    前記シャフトを加熱する加熱工程と、
    加熱した前記シャフトに前記リングコアを嵌合させる嵌合工程と、
    前記嵌合工程の後、前記シャフトを冷却し、前記シャフトと前記リングコアを一体化させる冷却工程とを備え、
    前記複数のリング状コアプレートそれぞれの内周には、前記シャフトに向かって突出する複数のプレート側突出部を設け、前記シャフトの外周には、前記複数の分割コアプレートに向かって突出する複数のシャフト側突出部を設け、
    前記複数のプレート側突出部それぞれには、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部を形成し、前記複数のシャフト側突出部それぞれには、前記分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部を形成し、
    前記嵌合工程において、前記複数のプレート側突出部を、熱膨張した前記複数のシャフト側突出部に嵌め合わせ、前記冷却工程において、前記シャフトを収縮させ、前記複数のプレート側突出部と前記複数のシャフト側突出部との間で互いに離間する方向に力を働かせることにより、前記プレート側テーパー部のテーパー面と前記シャフト側テーパー部のテーパー面とを圧着させることで、前記リングコアを前記シャフトに固定させる
    ことを特徴とする回転電機の製造方法。
12. 請求項１１記載の回転電機の製造方法において、
    前記プレート側テーパー部には、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のプレート側台形部位を設け、前記シャフト側テーパー部には、前記リング状コアプレートに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のシャフト側台形部位を設け、
    前記プレート側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度及び前記シャフト側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度それぞれを６０°以上１２０°以下とし、
    隣り合う前記複数のプレート側突出部の間に形成される空間を、前記加熱工程により加熱された前記シャフト側テーパー部よりも平面視で大きく構成する
    ことを特徴とする回転電機の製造方法。
13. 請求項１１又は１２記載の回転電機の製造方法において、
    前記シャフトの熱膨張率を、前記複数の分割コアプレートの熱膨張率と同等又はそれ以上とする
    ことを特徴とする回転電機の製造方法。
14. それぞれが複数の分割コアプレートからなる複数のリング状コアプレートを積層して形成されたリングコアと、前記リングコアに嵌挿されたシャフトと、前記複数の分割コアプレートそれぞれに形成された磁石挿入孔に挿入された複数の磁石とを備える回転電機の製造方法であって、
    前記リングコアを冷却する冷却工程と、
    冷却した前記リングコアを前記シャフトに嵌合させる嵌合工程と、
    前記嵌合工程の後、前記リングコアを常温に戻す常温化工程とを備え、
    前記複数のリング状コアプレートそれぞれの内周には、前記シャフトに向かって突出する複数のプレート側突出部を設け、前記シャフトの外周には、前記複数の分割コアプレートに向かって突出する複数のシャフト側突出部を設け、
    前記複数のプレート側突出部それぞれには、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がるプレート側テーパー部を形成し、前記複数のシャフト側突出部それぞれには、前記分割コアプレートに向かうに連れて幅が拡がるシャフト側テーパー部を形成し、
    前記嵌合工程において、冷却により収縮させた前記複数のプレート側突出部を前記複数のシャフト側突出部に嵌め合わせ、前記常温化工程において、前記リング状コアプレートを熱膨張させ、前記複数のプレート側突出部と前記複数のシャフト側突出部との間で互いに離間する方向に力を働かせることにより、前記プレート側テーパー部のテーパー面と前記シャフト側テーパー部のテーパー面とを圧着させることで、前記リングコアを前記シャフトに固定させる
    ことを特徴とする回転電機の製造方法。
15. 請求項１４記載の回転電機の製造方法において、
    前記プレート側テーパー部には、前記シャフトに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のプレート側台形部位を設け、前記シャフト側テーパー部には、前記リング状コアプレートに向かうに連れて幅が拡がる逆等脚台形状のシャフト側台形部位を設け、
    前記プレート側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度及び前記シャフト側台形部位の上底と下底を結ぶ２本の斜線がなす角度それぞれを６０°以上１２０°以下とし、
    隣り合う前記複数のシャフト側突出部の間に形成される空間を、前記冷却工程により冷却された前記プレート側テーパー部よりも平面視で大きく構成する
    ことを特徴とする回転電機の製造方法。
16. 請求項１４又は１５記載の回転電機の製造方法において、
    前記複数の分割コアプレートの熱膨張率を、前記シャフトの熱膨張率と同等又はそれ以上とする
    ことを特徴とする回転電機の製造方法。

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