JP5558211B2 - Rotor shaft for rotating electrical machine and rotor for rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、中心部に孔部を有する中空部と、キー溝とを備える回転電機用ロータシャフトと、回転電機用ロータとに関する。 The present invention relates to a rotor shaft for a rotating electrical machine including a hollow portion having a hole at the center and a key groove, and a rotor for a rotating electrical machine.
回転電機は、ロータと、ロータに対向するステータとを備える。また、ロータとして、回転可能なロータシャフトと、ロータシャフトに固定したロータコアとにより構成する構造が知られている。このようなロータでは、ロータシャフトを製造する場合に、ロータシャフトを構成する素材に浸炭焼入れや、高周波焼入れ等の熱処理を施すことにより、所望の硬度や強度等の、所望の性能を確保することが行われている。 The rotating electrical machine includes a rotor and a stator facing the rotor. Moreover, the structure comprised by the rotor shaft which can rotate as a rotor, and the rotor core fixed to the rotor shaft is known. In such a rotor, when the rotor shaft is manufactured, the material constituting the rotor shaft is subjected to heat treatment such as carburizing quenching or induction quenching to ensure desired performance such as desired hardness and strength. Has been done.
一方、ロータシャフトにロータコアを固定するために、ロータシャフトの外周面等の周面に設けたシャフト側キー溝と、ロータコアの内周面等の周面に設けたコア側キー溝とにキーを係合させ、ロータシャフトとロータコアとの一体回転を可能とすることが行われる。この場合、ロータシャフトの周面の1個所または2個所等の複数個所にキー溝が形成されている。
なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献1から特許文献3がある。
On the other hand, in order to fix the rotor core to the rotor shaft, keys are placed on the shaft-side key grooves provided on the peripheral surface such as the outer peripheral surface of the rotor shaft and the core-side key grooves provided on the peripheral surface such as the inner peripheral surface of the rotor core. The rotor shaft and the rotor core can be integrally rotated by engaging with each other. In this case, key grooves are formed at a plurality of locations such as one or two locations on the circumferential surface of the rotor shaft.
Note that Patent Documents 1 to 3 are prior art documents related to the present invention.
上記のようにロータシャフトの周面にキー溝を形成している場合、ロータシャフトの素材に焼入れ等の熱処理を施すと、ロータシャフトの形状が、キー溝の形成部分と、非形成部分とで、周方向に不均一になり、熱容量も、キー溝の形成部分と、非形成部分とで、周方向に不均一になる可能性がある。このため、熱処理によりロータシャフトに熱歪みが発生しやすくなり、ロータシャフトの真円度を十分に高くできない可能性がある。また、ロータシャフトに別の軸をスプライン結合する場合には、ロータシャフトを、中心部に孔部を有する中空部を備える構成とし、中空部の内外両周面のうち、一方の周面にスプラインを設ける場合がある。この場合には、中空部のスプラインを設けた側とは反対側の周面にキー溝を形成する。このようなロータシャフトを構成する素材に熱処理を施すと、中空部の熱容量が小さくなるため、中空部に熱歪みがさらに発生しやすくなり、ロータシャフトのスプラインの歯先円及び歯底円の真円度を十分に高くすることが難しくなる。この場合、スプラインの寸法や形状の精度が悪化して、ロータシャフトを、別の軸とスプライン結合することが難しくなる可能性がある。また、中空部や、スプラインの歯先円及び歯底円の真円度が悪化すると、ロータシャフトの回転時の振れが大きくなり、振動や騒音が増大する要因となる可能性がある。 When the key groove is formed on the circumferential surface of the rotor shaft as described above, when the heat treatment such as quenching is performed on the material of the rotor shaft, the shape of the rotor shaft is divided into the formed part of the key groove and the non-formed part. The heat capacity may be nonuniform in the circumferential direction, and the heat capacity may be nonuniform in the circumferential direction between the key groove formed portion and the non-formed portion. For this reason, thermal distortion tends to occur in the rotor shaft due to heat treatment, and the roundness of the rotor shaft may not be sufficiently high. In addition, when another shaft is spline-coupled to the rotor shaft, the rotor shaft is configured to have a hollow portion having a hole at the center, and one of the inner and outer peripheral surfaces of the hollow portion is splined on one peripheral surface. May be provided. In this case, a keyway is formed on the peripheral surface of the hollow portion opposite to the side where the splines are provided. When heat treatment is performed on the material constituting such a rotor shaft, the heat capacity of the hollow portion is reduced, so that thermal distortion is more likely to occur in the hollow portion, and the tip circle and root circle of the spline of the rotor shaft are more likely to occur. It becomes difficult to make the circularity sufficiently high. In this case, the accuracy of the size and shape of the spline is deteriorated, and it may be difficult to spline the rotor shaft to another shaft. Further, when the roundness of the hollow portion, the spline tip circle and the root circle of the spline is deteriorated, the vibration during rotation of the rotor shaft increases, which may increase the vibration and noise.
また、ロータシャフトの軽量化のために、中空部の径方向の肉厚低減を推進することも考えられているが、この場合には、熱容量がさらに減少するため、熱処理後の歪みがより大きくなり、上記の真円度がさらに悪化しやすくなる。 In order to reduce the weight of the rotor shaft, it is also considered to promote the reduction of the radial thickness of the hollow portion. In this case, however, the heat capacity is further reduced, so that the distortion after heat treatment is larger. As a result, the roundness is more likely to deteriorate.
また、ロータシャフトに、軽量化のために、スプラインを持たない中空部を設ける場合もあり、この場合もロータシャフトを構成する素材に熱処理を施した場合に、中空部の真円度が悪化する可能性がある。 In addition, the rotor shaft may be provided with a hollow portion that does not have a spline for weight reduction. In this case, the roundness of the hollow portion is deteriorated when heat treatment is performed on the material constituting the rotor shaft. there is a possibility.
このような事情から、ロータシャフトが中空部を備える構成において、ロータシャフトを構成する素材に熱処理を施す場合でも、中空部の周面の真円度や、この周面にスプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることが望まれている。 From such circumstances, in the configuration in which the rotor shaft has a hollow portion, even when heat treatment is performed on the material constituting the rotor shaft, the roundness of the circumferential surface of the hollow portion and the case where a spline is formed on this circumferential surface It is desired to easily and sufficiently increase the roundness of the tip circle and the root circle.
これに対して、特許文献1には、永久磁石取り付け部を有する回転子コアを形成するための円弧状のユニットコアを備える回転子の積層コアにおいて、環状コア板を互いにかしめ結合する構成が記載されている。また、ユニットコアは、放射方向における永久磁石取り付け部と反対側の面に、回転子コアをシャフトに嵌合する際に位置決めを行うための複数のロータキー溝を設けている。 On the other hand, Patent Document 1 describes a configuration in which an annular core plate is caulked and joined to each other in a laminated core of a rotor including an arc-shaped unit core for forming a rotor core having a permanent magnet mounting portion. Has been. Moreover, the unit core is provided with a plurality of rotor key grooves for positioning when the rotor core is fitted to the shaft on the surface opposite to the permanent magnet mounting portion in the radial direction.
また、特許文献2には、回転軸を有する台ロールと、複数の粉砕セグメント部材とからなる粉砕ロールにおいて、台ロールと粉砕セグメント部材とは、台ロールの6箇所に設けたキー溝と、粉砕セグメント部材のキー溝とに収納される共通のキーを介して連結することが記載されている。 Further, in Patent Document 2, in a pulverizing roll including a pedestal roll having a rotating shaft and a plurality of pulverized segment members, the pedestal roll and the pulverized segment member include key grooves provided at six locations of the pedestal roll, and pulverization It describes that it connects via the common key accommodated in the keyway of a segment member.
また、特許文献3には、回転機を構成するロータシャフトの外側にリング磁石を嵌合固定してなるロータのリング磁石固定構造において、ロータコアの外周面とリング磁石の内周面とに、4つずつ、キー溝を形成し、これらキー溝を対向させてなる断面矩形状の孔に、角棒状のキー部材を嵌合することが記載されている。 Further, Patent Document 3 discloses that in a ring magnet fixing structure of a rotor in which a ring magnet is fitted and fixed to the outside of a rotor shaft constituting a rotating machine, there are 4 on the outer peripheral surface of the rotor core and the inner peripheral surface of the ring magnet. It is described that a key bar is formed, and a rectangular bar-shaped key member is fitted into a hole having a rectangular cross section formed by opposing the key grooves.
このような特許文献1から特許文献3には、ロータシャフトが中空部を備える構成において、ロータシャフトを構成する素材に熱処理を施す場合でも、中空部の周面の真円度や、この周面にスプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くできる手段や、それを示唆する事項が記載されていないだけでなく、中空部を備えるロータシャフトすら記載されていない。 In Patent Literature 1 to Patent Literature 3 described above, in the configuration in which the rotor shaft includes a hollow portion, even when heat treatment is performed on the material constituting the rotor shaft, the roundness of the circumferential surface of the hollow portion and the circumferential surface In addition, there is no description of means that can easily and sufficiently increase the roundness of the tip circle and the root circle when splines are formed on the rotor, and matters that suggest it, and a rotor that has a hollow portion. Even the shaft is not listed.
本発明は、回転電機用ロータシャフト及び回転電機用ロータにおいて、ロータシャフトが中空部を備える構成において、素材に熱処理を施す場合でも、中空部の周面の真円度、または、この周面にスプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることを目的とする。 The present invention relates to a rotor shaft for a rotating electrical machine and a rotor for a rotating electrical machine. In the configuration in which the rotor shaft has a hollow portion, even when the material is subjected to heat treatment, the roundness of the circumferential surface of the hollow portion or the circumferential surface It is an object of the present invention to easily and sufficiently increase the roundness of a tip circle and a root circle when a spline is formed.
本発明に係る回転電機用ロータシャフトは、中心部に孔部を有し、内外両周面のうち、一方側周面に軸方向に延伸するように設けられたキー溝と、前記一方側周面において、前記キー溝に対し周方向にずれた位置に軸方向に延伸するように設けられた切欠とを有する中空部を含み、鋼または合金により形成される素材に熱処理を施すことにより形成され、前記切欠は、前記キー溝に対し、周方向の幅と、軸方向の長さと、軸方向に対し直交する平面に関する断面形状とのいずれか1つ以上が異なっていることを特徴とする回転電機用ロータシャフトである。 Rotating electric machine rotor shaft according to the present invention, a hole was perforated in the center, among the inner and outer peripheral surfaces, and a keyway on the other hand provided so as to extend in the axial direction on the side peripheral surface, the one side periphery Oite the surface, the comprises a hollow portion with respect to the keyway and a notch which is provided so as to extend in the axial direction at a position shifted in the circumferential direction, by applying a heat treatment to the material which is formed of steel or alloy The notch is different from the key groove in any one or more of a circumferential width, an axial length, and a cross-sectional shape related to a plane perpendicular to the axial direction. This is a rotor shaft for a rotating electrical machine .
本発明に係る回転電機用ロータシャフトによれば、ロータシャフトが中空部を備える構成において、中空部の一方の周面にキー溝と切欠とが設けられているので、キー溝の存在にかかわらず中空部の熱容量の周方向に関する不均一を緩和でき、製造時にロータシャフトを構成する素材に熱処理を施す場合でも、ロータシャフトでの熱歪みの発生を抑えることができる。このため、素材に熱処理を施す場合でも、中空部の周面の真円度、またはこの周面にスプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることができる。また、ロータシャフトにロータコアを組み合わせてロータを構成する場合に、ロータシャフトに対するロータコアの位置関係が誤って組み付けられる誤組み付けを有効に防止できる。 According to the rotor shaft for a rotating electrical machine according to the present invention, in the configuration in which the rotor shaft has a hollow portion, the key groove and the notch are provided on one peripheral surface of the hollow portion, so that regardless of the presence of the key groove The unevenness in the circumferential direction of the heat capacity of the hollow portion can be alleviated, and the occurrence of thermal distortion in the rotor shaft can be suppressed even when heat treatment is performed on the material constituting the rotor shaft during manufacturing. For this reason, even when heat-treating the material, the roundness of the peripheral surface of the hollow portion, or the roundness of the tip circle and bottom circle when the spline is formed on this peripheral surface can be easily and sufficiently Can be high. Further, when a rotor is configured by combining a rotor core with a rotor shaft, it is possible to effectively prevent erroneous assembly in which the positional relationship of the rotor core with respect to the rotor shaft is erroneously assembled.
また、本発明に係る回転電機用ロータシャフトにおいて、好ましくは、前記中空部は、内外両周面のうち、他方側周面に設けられたスプライン部を有する。 In the rotor shaft for a rotating electrical machine according to the present invention, preferably, the hollow portion has a spline portion provided on the other peripheral surface of the inner and outer peripheral surfaces .
また、本発明に係る回転電機用ロータシャフトにおいて、好ましくは、切欠は、キー溝に対し、軸方向の長さが小さい。 In the rotor shaft for a rotating electrical machine according to the present invention, preferably, the notch has a smaller axial length than the keyway.
また、本発明に係る回転電機用ロータは、本発明に係る回転電機用ロータシャフトと、内外両周面のうち、一方側周面に軸方向に延伸するように設けられた第2キー溝を含み、前記ロータシャフトの前記一方側周面に嵌合固定されるロータコアと、前記第2キー溝と前記キー溝とに係合するキーとを備え、前記切欠にはキーが係合されないことを特徴とする回転電機用ロータである。また、本発明に係る回転電機用ロータは、回転電機用ロータシャフトと、ロータコアと、キーとを備える回転電機用ロータであって、前記ロータシャフトは、中心部に孔部を有し、内外両周面のうち、一方側周面に軸方向に延伸するように設けられたキー溝と、前記一方側周面に前記キー溝に対し周方向にずれた位置に軸方向に延伸するように設けられた切欠とを有する中空部を含み、鋼または合金により形成される素材に熱処理を施すことにより形成され、前記ロータコアは、内外両周面のうち、一方側周面に軸方向に延伸するように設けられた第2キー溝を含み、前記ロータシャフトの前記一方側周面に嵌合固定され、前記キーは、前記第2キー溝と前記キー溝とに係合され、前記切欠にはキーが係合されないことを特徴とする回転電機用ロータである。 Further, the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor shaft for a rotating electrical machine according to the present invention and a second key groove provided on one of the inner and outer peripheral surfaces so as to extend in the axial direction. wherein the rotor core is fitted and fixed to the one side circumferential surface of the rotor shaft, and a key that engages with the second key groove and the key groove, that the key to the cut is not engaged It is the rotor for rotary electric machines characterized. A rotor for a rotating electrical machine according to the present invention is a rotor for a rotating electrical machine including a rotor shaft for a rotating electrical machine, a rotor core, and a key, and the rotor shaft has a hole at the center, both inside and outside Of the peripheral surfaces, a key groove provided to extend in the axial direction on one side peripheral surface, and provided to extend in the axial direction at a position shifted in the circumferential direction with respect to the key groove on the one side peripheral surface. The rotor core is formed by subjecting a material formed of steel or an alloy to a heat treatment, and the rotor core extends in the axial direction to one of the inner and outer peripheral surfaces. A second key groove provided on the rotor shaft, and fitted and fixed to the one circumferential surface of the rotor shaft. The key is engaged with the second key groove and the key groove. Is not engaged with the rotating electrical machine A rotor.
本発明に係る回転電機用ロータシャフト及び回転電機用ロータによれば、ロータシャフトが中空部を備える構成において、素材に熱処理を施す場合でも、中空部の周面の真円度、または、この周面にスプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることができる。 According to the rotor shaft for a rotating electrical machine and the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention, in a configuration in which the rotor shaft includes a hollow portion, even when the material is subjected to heat treatment, the roundness of the peripheral surface of the hollow portion or the circumference thereof When the spline is formed on the surface, the roundness of the tip circle and the root circle can be easily and sufficiently increased.
以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図1から図5は、本発明に係る実施の形態の1例を示している。本実施の形態の回転電機用ロータシャフト(以下、単にロータシャフトという。)を組み込んで構成する回転電機は、例えば、ハイブリッド車両の駆動装置10を構成する第1モータジェネレータ(MG1)12または第2モータジェネレータ(MG2)14として使用する。各モータジェネレータ12,14は、モータや発電機としての機能を有する。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 5 show an example of an embodiment according to the present invention. The rotating electrical machine constructed by incorporating the rotor shaft for rotating electrical machine (hereinafter simply referred to as the rotor shaft) of the present embodiment is, for example, the first motor generator (MG1) 12 or the second motor constituting the
まず、これら各モータジェネレータ12,14を備えるハイブリッド車両の駆動装置の1例を、図1を用いて説明する。図1に示すように、ハイブリッド車両の駆動装置10は、エンジン16と、第1モータジェネレータ12と、動力分割部18と、第2モータジェネレータ14と、減速歯車部20とを備える。ハイブリッド車両は、エンジン16と第2モータジェネレータ14とのうち、少なくとも一方を車両の駆動源として使用する。
First, an example of a drive device for a hybrid vehicle including these
エンジン16の駆動軸22にダンパを介して動力分割部18を連結しており、動力分割部18に第1モータジェネレータ12の回転軸および2段変速機構付きの減速歯車部20を連結している。また、減速歯車部20に第2モータジェネレータ14の回転軸であるロータシャフトを連結している。
A
動力分割部18は、サンギヤ24と、リングギヤ26と、複数のピニオンギヤ28と、キャリア30とを含む遊星歯車機構である。キャリア30にエンジン16の駆動軸22をダンパを介して連結し、サンギヤ24に第1モータジェネレータ12の回転軸であるロータシャフトを連結している。また、リングギヤ26に、出力軸32を連結している。出力軸32の回転は、図示しない動力伝達機構を介して、図示しない車輪に伝達される。
The power split
減速歯車部20は、フロントサンギヤ34及びリアサンギヤ36を含む複合式遊星歯車機構38と、第1制動部40及び第2制動部42とを備える。複合式遊星歯車機構38は、フロント側(図1の右側)及びリア側(図1の左側)の2段の遊星歯車機構を、共通のリングギヤ44及びロングピニオンギヤ46により組み合わせている。また、第2モータジェネレータ14のロータシャフトをリアサンギヤ36に連結している。第1制動部40及び第2制動部42の作動は、図示しない制御部により制御される。
The
減速歯車部20は、第1制動部40または第2制動部42の作動により、第2モータジェネレータ14の出力を低速側、高速側のいずれかの速度に減速してから出力軸32に取り出すことを可能としている。
The
各モータジェネレータ12,14及びエンジン16の駆動は、図示しない制御部により制御される。このため、各モータジェネレータ12,14及びエンジン16の少なくとも1の要素の駆動力は、制御部で制御され、出力軸32から取り出され、車輪を駆動する。
Driving of the
次に、このような駆動装置10を構成するモータジェネレータ12,14として使用する回転電機を説明する。回転電機は、ステータと、ステータに対向し、ロータ48(図2、図3)とを備える。図2、図3に示すように、ロータ48は、回転軸であるロータシャフト50にロータコア52を固定することにより構成する。また、ロータシャフト50は、使用時に、サンギヤ24,36(図1)に連結される軸をスプライン結合により連結する。このため、図4、図5に示すように、ロータシャフト50は、中心部に孔部であり、軸方向に貫通する貫通孔54を有する中空部である段付き円筒状の筒部56を備える。また、筒部56の一端寄り部分(図4の右端部)内周面にスプライン部である雌スプラインを設けている。雌スプラインの図示は省略するが、例えば、ロータシャフト50の内周面のうち、図4に矢印αで示す範囲部分に雌スプラインを設けている。
Next, a rotating electrical machine used as the
ロータシャフト50の使用時には、ロータシャフト50の一端寄り部分内側に、サンギヤ24,36(図1)に連結している軸の端部を嵌合し、この軸の外周面に設けた雄スプライン(図示せず)を、ロータシャフト50に設けた雌スプラインとスプライン係合させる。
When the
また、ロータシャフト50を構成する筒部56の他端寄り部分(図4の左端寄り部分)外周面にフランジ58を全周にわたり設けている。また、筒部56のフランジ58に対して一端側(図4の右端側)に、両端部の円筒部よりも直径が大きくなった大径円筒部60を設けている。また、ロータシャフト50は、大径円筒部60の外周面の直径方向反対側2個所位置に、軸方向に延伸するように設けられたキー溝62を備える。すなわち、ロータシャフト50の雌スプラインを設けた周面と反対側の周面に、キーを係合させるためのキー溝62を設けている。キー溝62の軸方向に対し直交する平面に関する断面形状は、略矩形である。また、キー溝62の軸方向長さL1は、大径円筒部60の軸方向長さL1と一致させている。すなわち、キー溝62の一端(図4の左端)はフランジ58の片側面(図4の右側面)に一致し、キー溝62の他端(図4の右端)は大径円筒部60の先端面に開口させている。
Further, a
また、ロータシャフト50は、大径円筒部60の外周面で、周方向に関してキー溝と90度位相がずれた位置である、直径方向反対側2個所位置に、軸方向に延伸するように設けられた切欠である擬似キー溝64を備える。擬似キー溝64には、使用時でもキーを係合させない。また、擬似キー溝64の軸方向に対し直交する平面に関する断面形状は、キー溝62と同様の略矩形としている。擬似キー溝64の軸方向一端(図4の右端)は、大径円筒部60の先端面に開口させている。擬似キー溝64の軸方向長さL2は、キー溝62の軸方向長さL1よりも短くしている。また、擬似キー溝64の周方向(「周方向」とはロータシャフト50の周方向をいう。本明細書及び特許請求の範囲の全体で、「周方向」の表す意味は同じとする。)の幅W2と、キー溝62の周方向の幅W1とは同じとしている(W2=W1)。なお、各キー溝62及び各擬似キー溝64の底部は筒部56の両端部外周面と同一円筒面上に位置させている。
Further, the
このようなロータシャフト50は、上記の図2、図3に示したように、ロータコア52を組み合わせてロータ48を構成する。この場合、ロータコア52は、例えば、複数の磁性鋼板の積層体により構成したり、または、圧粉磁心により構成する。また、ロータコア52の周方向複数個所に図示しない永久磁石を固定している。なお、図示は省略するが、ロータコア52の軸方向両側に一対のエンドプレートを設けて、一対のエンドプレートによりロータコア52を軸方向に挟むこともできる。
Such a
また、ロータコア52の内周面において、ロータシャフト50に設けた各キー溝62と整合する、径方向反対側2個所位置に一対の第2キー溝66を設けている。そしてロータシャフト50のキー溝62が設けられた周面である大径円筒部60の外周面に、ロータコア52を嵌合固定している。また、互いに整合するキー溝62と第2キー溝66とにキー68を係合させている。すなわち、ロータ48は、ロータシャフト50と、ロータコア52と、複数のキー68とを備える。また、ロータシャフト50に設けた擬似キー溝64には、ロータコア52の内周面の円筒部を対向させており、擬似キー溝64にはキーを係合していない。
In addition, a pair of second
また、ロータシャフト50は、製造時にロータシャフト50を構成する素材であり、鋼や合金等により構成する素材に、フランジ58、キー溝62及び擬似キー溝64を機械加工等により形成した状態で、浸炭焼入れや高周波焼入れ等の熱処理を施し、硬度等、所望の性能を得られるようにしている。
Further, the
このようなロータシャフト50及びロータ48によれば、ロータシャフト50が中空部である筒部56を備える構成において、筒部56の一方の周面である外周面にキー溝62と擬似キー溝64とを設けている。このため、キー溝62の存在にかかわらず、筒部56の熱容量が周方向に関して不均一になるのを緩和でき、製造時に熱処理を施す場合でも、ロータシャフト50での熱歪みの発生を抑えることができる。したがって、ロータシャフト50を構成する素材に熱処理を施す場合でも、筒部56の内周面の真円度や、この内周面に雌スプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることができる。
According to such a
次に、このような本実施の形態の効果を、本実施の形態と異なり、本発明から外れる比較例のロータシャフトの場合と比較して詳しく説明する。図6から図8は、比較例のロータシャフト70を示している。図6は、比較例のロータシャフト70を示す、図7のC−C断面図である。図7は、図6のロータシャフト70を、軸方向片側から他側に見た図である。図8は、図7のロータシャフト70に熱処理を施した後の状態を、各部の変形を誇張して示す図である。
Next, the effect of this embodiment will be described in detail in comparison with the case of a comparative example rotor shaft that is different from the present embodiment and deviates from the present invention. 6 to 8 show a
図6、図7に示す比較例のロータシャフト70の場合、上記の図4、図5に示した本実施の形態のロータシャフト50と同様の構成において、擬似キー溝64(図4、図5)を設けていない。また、ロータシャフト70の外周面に設けた大径円筒部60の外周面の径方向反対側2個所位置に、キーを係合させるためのキー溝62を設けている。このような比較例のロータシャフト70を構成する素材にキー溝62を形成した状態では、周方向の2個所位置のみにキー溝62が形成されるため、筒部56の形状が周方向に関して大きく不均一になる。このため、筒部56の熱容量も周方向に関して大きく不均一になる。このような比較例のロータシャフト70の製造時には、ロータシャフト70を構成する素材にキー溝62を形成した状態で、焼入れ等の熱処理を施すと、図8に誇張して示すように、キー溝62の周方向長さが、ロータシャフト70の径方向外側に向かうほど広がるように筒部56が熱変形する可能性がある。すなわち、筒部56において、中心軸Oを通り、互いに直交する2の軸x、yを規定する。y軸は、2のキー溝62を通り、x軸は、y軸に対し直交する。この場合、筒部56は、熱処理により、x軸方向に関して大幅に直径が小さくなり、y軸方向に関して大幅に直径が大きくなるように変形し、筒部56の内周面である貫通孔54の内周面が楕円状に変形する可能性がある。この場合には、ロータシャフト70の回転時の先端振れが大きくなったり、貫通孔54に形成する雌スプラインの形状精度が悪化する可能性がある。
In the case of the
これに対して、図4、図5に示した本実施の形態のロータシャフト50では、筒部56のキー溝62と周方向に関してずれた位置に擬似キー溝64を設けている。このため、筒部56の熱容量が周方向に関して不均一になるのを緩和できる。したがって、ロータシャフト50を構成する素材にキー溝62及び擬似キー溝64を形成した状態でロータシャフト50の素材に熱処理を施す場合でも、筒部56の内周面の真円度や、この内周面に雌スプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることができ、所望の形状及び寸法を確保しやすい。このため、筒部56に形成した雌スプラインに、サンギヤ24,36(図1)に連結している軸の端部を嵌合し、この軸の外周面に設けた雄スプラインを容易に係合させることができる。また、筒部56の形状精度を十分に高くできるため、ロータシャフト50の回転時の先端振れを抑制できる。
In contrast, in the
また、本実施の形態では、キー溝62と、擬似キー溝64との軸方向長さを異ならせ、擬似キー溝64の軸方向長さL2をキー溝62の軸方向長さL1よりも短くしている。このため、ロータコア52を構成するために、ロータシャフト50とロータコア52とを組み合わせる場合に、作業者が、キー溝62と第2キー溝66とを整合させた状態で、ロータシャフト50にロータコア52を嵌合しやすくでき、擬似キー溝64と第2キー溝66とを整合させて組み合わせるような、ロータ48の誤組み付けを有効に防止できる。すなわち、ロータシャフト50に対するロータコア52の位置関係が誤って組み付けられる誤組み付けを有効に防止できる。また、擬似キー溝64の軸方向長さL2を短くするので、加工作業時間を短くできる。なお、擬似キー溝64の軸方向長さL2は、筒部56の内周面の変形を防止できるのに十分な長さに設定する。
Further, in the present embodiment, the axial lengths of the
また、ロータ48を構成する場合に、作業者が誤って擬似キー溝64と第2キー溝とを対向させてロータシャフト50にロータコア52を嵌合した場合でも、キー68を擬似キー溝64により第2キー溝66の途中までにしか挿入できず、キー68の残りが第2キー溝66から軸方向に突出した状態となる。このため、再度の組み付けし直しの必要があることを作業者が容易に認識でき、ロータ48の誤組み付けを有効に防止できる。
Further, when the
なお、擬似キー溝64の軸方向長さL2をキー溝62の軸方向長さL1と同じとすることもできる。ただし、この場合には、ロータ48の誤組み付けを有効に防止できるという効果が、本実施の形態の場合よりも劣る。
The axial length L2 of the pseudo
また、本実施の形態のロータ48は、図1の駆動装置10のモータジェネレータ12,14として使用する回転電機を構成するロータに限定するものではない。ロータシャフト50が中空部を備える構成で、中空部の内外両周面の一方の周面にキー溝62及び切欠である擬似キー溝64が形成され、他方の周面にスプラインが形成されていればよい。
Further, the
図9は、本発明に係る実施の形態の別例の第1例のロータシャフト50を示す、図5に対応する図である。図9に示す実施例のロータシャフト50では、上記の図4、図5に示した実施の形態のロータシャフト50と同様の構成において、各擬似キー溝64の周方向の幅W2を、各キー溝62の周方向の幅W1よりも小さくし(W2<W1)、各擬似キー溝64の周方向の幅W2を、各キー溝62の周方向の幅W1に対して異ならせている。
FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 5 and showing a
このような図9の構成の場合も、上記の図4、図5の構成と同様に、ロータシャフト50を構成する素材に熱処理を施す場合でも、筒部56の内周面の真円度や、この内周面に雌スプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることができる。また、図9の構成の場合、各擬似キー溝64の周方向の幅W2を、各キー溝62の周方向の幅W1よりも小さくしているので、各擬似キー溝64の周方向の幅W2を、キー68(図2、図3参照)が入らない大きさとすることで、ロータの誤組み付けをより有効に防止できる。このため、図9の構成では、擬似キー溝64の軸方向長さをキー溝62の軸方向長さと同じとする場合でも、誤組み付けを有効に防止できる。その他の構成及び作用は、上記の図1から図5の実施の形態と同様である。
In the case of the configuration of FIG. 9 as well, the roundness of the inner peripheral surface of the
図10は、本発明に係る実施の形態の別例の第2例のロータシャフト50を示す、図5に対応する図である。図10に示す実施例のロータシャフト50では、上記の図4、図5に示した実施の形態のロータシャフト50と同様の構成において、各擬似キー溝64の軸方向に対し直交する平面に関する断面形状を、矩形ではなく略半円形として、各キー溝62の軸方向に対し直交する平面に関する断面形状と異ならせている。
FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 5 and showing a
このような図10の構成の場合、キー68(図2、図3参照)として断面略矩形の構成を用いることで、擬似キー溝64に誤ってキー68が挿入されるのを防止できる。このため、各擬似キー溝64の周方向の幅を、各キー溝62の周方向の幅と同じとした場合や、各擬似キー溝64の軸方向長さを、各キー溝62の軸方向長さと同じとした場合でも、ロータの誤組み付けをより有効に防止できる。その他の構成及び作用は、上記の図1から図5の実施の形態と同様である。なお、図10の構成において、各擬似キー溝64の軸方向に対し直交する平面に関する断面形状を、略半円形以外の、各キー溝62の軸方向に対し直交する平面に関する断面形状と異なる形状とすることもできる。
In the case of such a configuration of FIG. 10, it is possible to prevent the key 68 from being erroneously inserted into the pseudo
また、ロータの誤組み付けを有効に防止する手段として、擬似キー溝64は、キー溝62に対し、周方向の幅と、軸方向の長さと、軸方向に対し直交する平面に関する断面形状とのいずれか1、または2以上を異ならせればよい。例えば、擬似キー溝64は、キー溝62に対し、周方向の幅と軸方向長さとを、それぞれ異ならせてもよい。
As a means for effectively preventing the rotor from being misassembled, the pseudo
また、上記の図1から図5の実施の形態、及び、図9、図10の実施の形態において、キー溝62及び擬似キー溝64は、それぞれ2ずつ設ける構成に限定するものではない。例えば、キー溝62及び擬似キー溝64を、それぞれ1ずつのみ設けたり、または、擬似キー溝64を、3以上設けることもできる。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 and the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the
また、上記の図1から図5の実施の形態、及び、図9、図10の実施の形態では、筒部56の内周面にスプラインを形成する場合を説明した。ただし、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、ロータシャフト50が、中心部に孔部を有する中空部、すなわち筒部を備えるものであれば、筒部の内周面は、スプラインを形成しない単なる円筒面とすることもできる。この場合でも、擬似キー溝64の存在により熱容量の周方向に関する不均一を緩和でき、筒部の内周面の形状精度を確保できる。このため、ロータシャフト50の回転時の先端振れを十分に抑制できる。
Further, in the embodiment of FIGS. 1 to 5 and the embodiment of FIGS. 9 and 10, the case where the spline is formed on the inner peripheral surface of the
また、上記の図1から図5の実施の形態、及び、図9、図10の実施の形態では、ロータシャフト50の径方向外側にロータコア52を嵌合してロータ48(図2)を構成する場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、ロータを含む回転電機は、回転可能なロータの径方向内側にステータを対向配置する構成とし、ロータシャフトの径方向内側にロータコアを固定する構成とすることもできる。この場合、ロータシャフトの外周面に、サンギヤに連結している軸の端部を嵌合し、この軸の内周面に設けた雌スプラインを、ロータシャフトの外周面に設けた雄スプラインにスプライン係合させる。また、ロータシャフトの雄スプラインを形成しない内周面に、キー溝と切欠である擬似キー溝とを設ける。このような構成の場合も、ロータシャフトを構成する素材に熱処理を施す場合でも、ロータシャフトの中空部である筒部の外周面の真円度や、この外周面に雄スプラインを形成した場合の歯先円及び歯底円の真円度を容易に、かつ、十分に高くすることができる。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 and the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the
10 駆動装置、12 第1モータジェネレータ(MG1)、14 第2モータジェネレータ(MG2)、16 エンジン、18 動力分割部、20 減速歯車部、22 駆動軸、24 サンギヤ、26 リングギヤ、28 ピニオンギヤ、30 キャリア、32 出力軸、34 フロントサンギヤ、36 リアサンギヤ、38 複合式遊星歯車機構、40 第1制動部、42 第2制動部、44 リングギヤ、46 ロングピニオンギヤ、48 ロータ、50 ロータシャフト、52 ロータコア、54 貫通孔、56 筒部、58 フランジ、60 大径円筒部、62 キー溝、64 擬似キー溝、66 第2キー溝、68 キー、70 ロータシャフト。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記中空部は、内外両周面のうち、他方側周面に設けられたスプライン部を有することを特徴とする回転電機用ロータシャフト。 The rotor shaft for a rotating electrical machine according to claim 1,
The hollow portion, of the inner and outer peripheral surfaces, the rotational electric machine rotor shaft, characterized in that it comprises a spline portion provided on the other side periphery.
前記切欠は、前記キー溝に対し、軸方向の長さが小さいことを特徴とする回転電機用ロータシャフト。 In the rotor shaft for a rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
The cut-out to said keyway, rotating electric machine rotor shaft, wherein a length in the axial direction is small.
前記切欠は、前記キー溝に対し、周方向の幅が小さいことを特徴とする回転電機用ロータシャフト。The rotor shaft for a rotating electrical machine, wherein the notch has a circumferential width smaller than the keyway.
前記キー溝は、前記中空部の一方側周面において、周方向にずれた位置に少なくとも2つが設けられ、At least two of the key grooves are provided at positions shifted in the circumferential direction on the one side peripheral surface of the hollow portion,
前記切欠は、前記中空部の一方側周面において、2つの前記キー溝の周方向中間位置に設けられることを特徴とする回転電機用ロータシャフト。The rotor shaft for a rotating electrical machine, wherein the notch is provided at a circumferential intermediate position between the two key grooves on one circumferential surface of the hollow portion.
内外両周面のうち、一方側周面に軸方向に延伸するように設けられた第2キー溝を含み、前記ロータシャフトの前記一方側周面に嵌合固定されるロータコアと、
前記第2キー溝と前記キー溝とに係合するキーとを備え、
前記切欠にはキーが係合されないことを特徴とする回転電機用ロータ。 A rotor shaft for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5 ,
Of the inner and outer peripheral surfaces, a rotor core whereas comprises a second key groove provided so as to extend in the axial direction on the side peripheral surface, which is fitted and fixed to the one side circumferential surface of the rotor shaft,
And a key for engaging the said key groove and said second key groove,
A rotor for a rotating electrical machine, wherein a key is not engaged with the notch.
前記ロータシャフトは、The rotor shaft is
中心部に孔部を有し、内外両周面のうち、一方側周面に軸方向に延伸するように設けられたキー溝と、前記一方側周面に前記キー溝に対し周方向にずれた位置に軸方向に延伸するように設けられた切欠とを有する中空部を含み、鋼または合金により形成される素材に熱処理を施すことにより形成され、A key groove having a hole in the center and provided on one of the inner and outer peripheral surfaces so as to extend in the axial direction, and a shift in the circumferential direction relative to the key groove on the one peripheral surface A hollow portion having a notch provided so as to extend in the axial direction at a certain position, and formed by subjecting a material formed of steel or an alloy to heat treatment,
前記ロータコアは、内外両周面のうち、一方側周面に軸方向に延伸するように設けられた第2キー溝を含み、前記ロータシャフトの前記一方側周面に嵌合固定され、The rotor core includes a second key groove provided so as to extend in the axial direction on one side peripheral surface of the inner and outer peripheral surfaces, and is fitted and fixed to the one side peripheral surface of the rotor shaft,
前記キーは、前記第2キー溝と前記キー溝とに係合され、The key is engaged with the second keyway and the keyway;
前記切欠にはキーが係合されないことを特徴とする回転電機用ロータ。A rotor for a rotating electrical machine, wherein a key is not engaged with the notch.
前記中空部は、内外両周面のうち、他方側周面に設けられたスプライン部を有することを特徴とする回転電機用ロータ。The said hollow part has a spline part provided in the other side peripheral surface among internal and external peripheral surfaces, The rotor for rotary electric machines characterized by the above-mentioned.
前記キー溝は、前記中空部の一方側周面において、周方向にずれた位置に少なくとも2つが設けられ、At least two of the key grooves are provided at positions shifted in the circumferential direction on the one side peripheral surface of the hollow portion,
前記切欠は、前記中空部の一方側周面において、2つの前記キー溝の周方向中間位置に設けられることを特徴とする回転電機用ロータ。The rotor for a rotating electrical machine, wherein the notch is provided at a circumferential intermediate position between the two key grooves on one circumferential surface of the hollow portion.
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