JP5737068B2

JP5737068B2 - 回転電機用のコア部付軸体及び回転電機用のコア部付軸体の製造方法

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Publication number: JP5737068B2
Application number: JP2011183845A
Authority: JP
Inventors: 服部　宏之; 宏之服部; 雅志松本; 考剛増田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: JP2013046521A

Description

本発明は、回転電機用のコア部付軸体及び回転電機用のコア部付軸体の製造方法に係り、コア部と軸体をキーピースを用いて固定する回転電機用のコア部付軸体及び回転電機用のコア部付軸体の製造方法に関する。

回転電機において、回転軸であるロータシャフトにロータコアを取り付けて固定する方法としては、かしめ法、圧入法、ねじ込み法等がある。かしめ法は、ロータシャフトとロータコアとの間を直接かしめて固定する方法、ロータコアを押さえる別部品をロータシャフトにかしめる方法等がある。圧入法は、ロータシャフトの外径寸法と、ロータコアの内径寸法との間で締め代を持たせ、ロータシャフトをロータコアに圧入して固定する方法である。ねじ込み法は、ロータシャフトにオネジを切り、ロータコアにメネジを切って、ロータコアにロータシャフトをねじ込む方法である。

例えば、特許文献１には、ロータが固定されるロータシャフトについて、シャフトに設けられる溝に、かしめプレートをあてがい、溝と反対側のかしめプレートの径方向端部をパンチの押圧部で押圧し、かしめプレートの肉の一部を溝に圧入することが開示されている。

また、特許文献２には、モータ用ロータの製造方法として、回転軸となる円筒状のパイプを積層鉄心に挿通して係合状態に組み付け、積層鉄心の両側である抜止部に対応する部位のみを外部に露出させた状態でパイプの両側をハイドロフォーミング成形機の成形型によって締め付けて固定し、高圧の流体をパイプの内部に注入し、抜止部を形成することが述べられている。

特開２００７−１２４７５２号公報特開２００１−２６８８５８号公報

ロータシャフトにロータコアを取り付ける方法として、かしめ法は、構成部品の関係寸法が多く、各寸法のばらつきによりかしめ部の条件や状態が変化して、その結果、抜け荷重のばらつきが大きくなる。抜け荷重とは、ロータコアのロータシャフトからの離脱荷重のことである。ばらつきを減らすためには、各構成部品に高い寸法精度が要求される。また、圧入法は、構成部品の圧入代、締め代のばらつきによって、抜け荷重のばらつきが大きくなる。ねじ込み法は、ねじ込みの対象となる２部品にそれぞれねじ加工が必要で、製造コストが高くなる。

このように、ロータシャフトにロータコアを取り付けるには様々な方法があるが、抜け荷重を確保するには、構成部品の精度や締め代の管理を行うか、ねじ込み法やハイドロフォーミング法のように、コストの高くつく方法を用いることが必要である。

本発明の目的は、コストを抑制しながら、抜け荷重を確実に確保できる回転電機用のコア部付軸体及びその製造方法を提供することである。

本発明に係る回転電機用のコア部付軸体は、キー溝に対応する凸部を有するコア部と、軸方向の他方端に鍔を有しコア部の他方側を鍔の一方側の面である受止面で受け止めてコア部を保持する軸体であって、軸方向の一方端部から軸方向に沿って受止面に向かって、コア部の凸部の幅に対応する第１溝幅を有する第１溝部と、第１溝部に接続し第１溝部よりも幅広の第２溝幅、及びコア部の凸部の軸方向に沿った長さと同じ溝長さを有する第２溝部とを有し、第１溝部の溝の軸方向に延びる両側の壁部の中で一方側の壁部は第２溝部の溝方向に延びる両側の壁部の一方側と連続し、第１溝部から第２溝部に溝幅が広がるときに第１溝部の他方側の壁部から第２溝部の他方側の壁部に向かって、受止面に向かい合いコア部の凸部を押さえる壁部が周方向に延びる軸体と、軸体の端部の第１溝部にコア部の凸部を合わせてコア部を軸体の軸方向に沿って第２溝部の位置まで挿入し、その位置で、コア部に対し、コア部の他方側を受止面で受け止めてコア部の一方側をコア部を押さえる壁部に沿わせながら軸体をその中心軸周りに回転させ、軸体の周方向に対するコア部の凸部の位置を第１溝部の位置から第２溝部の他方側の壁部の位置に移してコア部が軸方向に抜けないようにし、その状態で軸体の端部の第１溝部から第２溝部へ挿入されてコア部の回り止めを行いながら軸体とコア部とを固定するキーピースと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る回転電機用のコア部付軸体において、コア部は、コア本体とその前後のエンドプレートを含み、コア本体もその前後のエンドプレートも同じ形状の凸部を有することが好ましい。

また、本発明に係る回転電機用のコア部付軸体の製造方法は、キー溝に対応する凸部を有するコア部と、軸方向の他端部に鍔を有しコア部の他方側を鍔の一方側の受止面で受け止めてコア部を保持する軸体であって、軸方向の一方端部から軸方向に沿って受止面に向かって、コア部の凸部の幅に対応する第１溝幅を有する第１溝部と、第１溝部に接続し第１溝部よりも幅広の第２溝幅、及びコア部の凸部の軸方向に沿った長さと同じ溝長さを有する第２溝部とを有し、第１溝部の溝の軸方向に延びる両側の壁部の中で一方側の壁部は第２溝部の溝方向に延びる両側の壁部の一方側と連続し、第１溝部から第２溝部に溝幅が広がるときに第１溝部の他方側の壁部から第２溝部の他方側の壁部に向かって、受止面に向かい合いコア部の凸部を押さえる壁部が周方向に延びる軸体と、をキーピースを用いて固定する回転電機用のコア部付軸体の製造方法であって、軸体の端部の第１溝部にコア部の凸部を合わせてコア部を軸体の軸方向に沿って第２溝部の位置まで挿入する挿入工程と、軸体にコア部が挿入された位置で、コア部に対し、コア部の他方側を受止面で受け止めてコア部の一方側をコア部の凸部を押さえる壁部に沿わせながら軸体をその中心軸周りに回転させ、軸体の周方向に対するコア部の凸部の位置を第１溝部の位置から第２溝部の他方側の壁部の位置に移してコア部が軸方向に抜けないようにする抜け止め工程と、抜け止めされた状態で、軸体の端部の第１溝部から第２溝部へキーピースを挿入してコア部の回り止めを行いながら軸体とコア部とを固定する固定工程と、を含むことを特徴とする。

上記構成の少なくとも１つによれば、コア部は、キー溝に対応する凸部を有し、軸体は、コア部の凸部の幅に対応する第１溝幅を有する第１溝部と、第１溝部に接続し第１溝部よりも幅広の第２溝幅を有する第２溝部とを有する。そして、軸体の端部の第１溝部にコア部の凸部を合わせてコア部を軸体の軸方向に沿って第２溝部の位置まで挿入し、その位置で、コア部に対し軸体をその中心軸周りに回転させ、軸体の周方向に対するコア部の凸部の位置を第１溝部の位置から第２溝部の位置に移してコア部が軸方向に抜けないようにし、その状態で軸体の端部の第１溝部にキーピースを挿入して軸体とコア部とを固定する。

ここでは、コア部を第２溝部の位置まで挿入し、その位置で、コア部に対し軸体をその中心軸周りに回転させ、軸体の周方向に対するコア部の凸部の位置を第１溝部の位置から第２溝部の位置に移す。このことによって、コア部の凸部は、第２溝部の壁部によって、軸方向に対して抜け止めされる。軸方向に抜け止めされている状態から元の状態にコア部が回らないように、キーピースが第１溝部から第２溝部にかけて挿入されて、コア部の周方向に対して回り止めされる。このように、抜け止めは、かしめ法によって行われるものでもなく、圧入法によって行われるものでもないので、コア部と軸体の寸法精度を高度に管理する必要がない。したがって、コストを抑制しながら、抜け荷重を確実に確保できる。

また、回転電機用のコア部付軸体において、第２溝部の軸方向に沿った長さは、コア部の軸方向に沿った長さと同じであるので、コア部が軸体の軸方向にがたつくこともない。

また、回転電機用のコア部付軸体において、コア部は、コア本体とその前後のエンドプレートを含んで構成される。そして、コア本体、その前後のエンドプレートは、同じ形状の凸部を有するので、これらの凸部が、第２溝部の壁部によって抜け止めされる。抜け止めは、かしめによって行われるものでもなく、圧入によって行われるものでもないので、コア部の外周側において、かしめや圧入の場合に生じやすいコア本体とエンドプレートの間の隙間が生じない。

本発明に係る実施の形態における回転電機用のコア部付軸体の分解図である。本発明に係る実施の形態において、軸体の詳細図である。本発明に係る実施の形態において、コア部の詳細図である。図３において、凸部の詳細を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、キーピースの詳細図である。本発明に係る実施の形態において、回転電機用のコア部付軸体の製造方法の手順を示す図である。従来技術のコア部付軸体の分解図である。本発明に係る実施の形態において、軸体の別の例を示す図である。

以下に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。以下では、コア部が、コア本体と、その両側のエンドプレートとを含むものとして述べるが、これは説明のための例示であって、一体化したコア部であってもよい。また、２つのキーピースを用いることを述べるが、キーピースは１つであってもよく、場合によって３以上を用いてもよい。

以下では、隙間を形成するための寸法差として、例えば５０μｍから０．１ｍｍ、圧入締め代を形成するための寸法差として、例えば数μｍから数１０μｍとしたが、これは説明のための例示であって、コア部の寸法、材質、軸体の寸法、材質に応じて、適宜変更が可能である。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、コア部付軸体１０の分解図である。コア部付軸体１０は、回転電機に用いられる回転子であるロータである。コア部付軸体１０は、コア部１２と、コア部１２を固定して保持する軸体４０と、軸体４０とコア部１２とを固定するために用いられるキーピース３０を含んで構成される。図２から図５は、軸体４０、コア部１２、キーピース３０の詳細な内容を説明する図である。

軸体４０は、回転電機のロータにおける回転軸である。軸体４０は、端部４２と、コア部１２の端部を受け止める鍔部４３と、軸本体４４を含んで構成される。軸本体４４は、回転軸となる部分であるが、溝深さが同じで、溝幅が異なる２種類の溝部が軸方向に沿って設けられる。図１では、第１溝部４６と第２溝部４８の全体が図示されているが、図１では軸体４０の裏側に当る箇所にも、同じ形状の２種類の溝部が設けられる。裏側とは、軸体４０の中心軸周りに１８０度の角度で回った箇所である。図１では、この裏側の２種類の溝部の中の第１溝部４７が部分的に示されている。

２種類の溝部の中で、軸本体４４の一方端、すなわち、鍔部４３が設けられる側でない端部から他方端すなわち鍔部４３が設けられる側に向かって延びる第１溝部４６は、溝幅がＷ_Sとして示される。図２では、第１溝部４６を含むＡ−Ａ線に沿った軸本体４４の断面図が示されている。

第１溝部４６の溝幅Ｗ_Sは、後述するコア部１２の凸部２０，２２の幅Ｗ_Cと、キーピース３０の幅Ｗ_Kと基本的に同じ寸法である。詳しくは、コア部１２の凸部２０，２２が摺動できるように、溝幅Ｗ_Sは、凸部２０，２２の実際の幅Ｗ_Cに対しやや大きめの寸法を有する。ここで、やや大きめとは、摺動隙間を形成できる程度で、例えば、５０μｍから０．１ｍｍ程度大きめである。また、キーピース３０は、第１溝部４６に必ずしも圧入する必要はないが、キーピース３０を圧入する場合には、第１溝部４６の溝幅Ｗ_Sを、キーピース３０の実際の幅Ｗ_Kに対しやや小さめの寸法とする。ここで、やや小さめとは、圧入締め代を形成できる程度で、例えば、数μｍから数１０μｍ程度小さめである。

第１溝部４６は、軸方向に延びる途中で溝幅の他方側が広がって、第２溝部４８となる。つまり、第１溝部４６と第２溝部４８とは、溝深さが同じで、第１溝部４６の溝底部と第２溝部４８の溝底は、同じ面で連続している。また、第１溝部４６の溝の軸方向に延びる両側の壁部の中で、一方側の壁部は、第２溝部４８の溝の軸方向に延びる両側の壁部の一方側と連続している。図では、第２溝部４８を含むＢ−Ｂ線に沿った軸本体４４の断面図が示されている。

図２で第２溝部４８の溝幅はＷ_Gとして示されているが、溝幅Ｗ_Gは、（Ｗ_C＋Ｗ_K）と基本的に同じ寸法とされる。Ｗ_CもＷ_Kも基本的には第１溝部４６の溝幅Ｗ_Sと同じ寸法であるので、第２溝部４８の溝幅Ｗ_Gは、第１溝部４６の溝幅Ｗ_Sのおよそ２倍である。具体的には、第２溝部４６の溝幅Ｗ_Gは、実際の（Ｗ_C＋Ｗ_K）に対しやや小さめの寸法とされる。ここで、やや小さめとは、圧入締め代を形成できる程度で、例えば、数μｍから数１０μｍ程度小さめである。つまり、第２溝部４８は、コア部１２の凸部２０とキーピース３０とが並んで配置されたときに、しっかり固定される寸法に設定される。

第１溝部４６から第２溝部４８に溝幅が広がったときの周方向に沿って延びる壁部５０は、コア部１２の凸部２０を押さえることで、鍔部４３との間でコア部１２を挟み込む機能を有する。これによって、コア部１２の軸方向の抜け止めを行うことができる。その意味で、壁部５０は、コア部１２の軸方向抜け止め壁部である。

この壁部５０から鍔部４３までの軸方向に沿った長さＬ_Cが、第２溝部４８の長さである。このＬ_Cは、コア部１２の軸方向の長さと基本的に同じ寸法である。具体的には、Ｌ_Cの間にコア部１２が配置できるように、コア部１２の軸方向に沿った実際の長さに対しやや長めにＬ_Cの長さが設定される。ここでやや長めとは、コア部１２を配置するのに十分ではあるが十分すぎないように、例えば、５０μｍから０．１ｍｍ程度長めの寸法である。また、エンドプレート１６，１８もしくはコア部１２の軸方向のバネ性を利用して圧縮して組み付ける場合には、Ｌ_Cの長さは、コア部１２の軸方向に沿った実際の長さに対し、やや短めに設定してもよい。

コア部１２は、ロータの磁極形成部であるコア本体１４と、その前後のエンドプレート１６，１８を含んで構成される。コア本体１４は、例えば、所定の形状に成形した電磁鋼板を複数枚積層して所定の厚さとし、外周側に所定の配置条件に従って複数の永久磁石を埋め込んだものを用いることができる。この場合、各永久磁石は、軸方向に延びる方向に埋め込まれる。この他に、突極を有する電磁鋼板積層体を用いるリラクタンス型のロータ体とすることもできる。また、焼結磁粉を用いて一体化したコア本体１４とすることもできる。このように、コア本体１４は、ロータの磁極形成部であれば、どのような構成であっても構わない。

エンドプレート１６，１８は、コア本体１４の軸方向の両側に配置される部材で、例えば、コア本体１４が電磁鋼板の積層体の場合に、積層が剥がれないように両端部から押さえつける機能を有する。また、コア本体１４に永久磁石が設けられるときは、永久磁石がコア本体１４から脱落等をしないように押さえる機能を有する。エンドプレート１６，１８は、非磁性体で構成される。図１に示されるように、エンドプレート１６，１８は、コア本体１４と別体で用いられる。

図１では、コア本体１４も、エンドプレート１６，１８も同じ直径の円形外形を有するものとして示されているが、これは説明のための例示であって、回転電機回転子の使用に応じてコア本体１４が正円形外形でないこともある。エンドプレート１６，１８の外形もコア本体１４の外形と異なることがある。そのような場合でも、コア本体１４と、エンドプレート１６，１８も、中心部に同じ形状の凸部２０，２２を有する。

図３は、コア部１２の中心部の凸部２０，２２の説明をするために、コア本体１４の平面図を示したものである。エンドプレート１６，１８がコア本体１４と同じ円形外形を有するときは、図３はエンドプレート１６，１８の平面図ともなる。以下の凸部２０，２２の説明は、コア本体１４について行うが、エンドプレート１６，１８に設けられる凸部２０，２２も同様の内容である。

コア本体１４の中心部には、軸体４０の軸本体４４の外形が入る穴２３が設けられる。穴２３の直径は、鍔部４３の最大直径よりは小さめに設定され、軸本体４４の実際の直径に対しやや大きめに設定される。凸部２０，２２は、この穴２３に対し、内径側に突き出すほぼ矩形の突出部である。ここでやや大きめとは、軸本体４４を通すことができる隙間を形成する程度で、例えば、５０μｍから０．１ｍｍ程度大きめである。

凸部２０，２２は、コア本体１４を軸本体４４に挿入するときに、軸本体４４の第１溝部４６に沿って案内される外形を有する。また、凸部２０，２２の両側面の中の他方側の側面は、第１溝部４６に沿って案内されて第２溝部４８に入ったときに、軸本体４４の中心軸周りにコア本体１４を回転させ、第２溝部４８の軸方向に延びる他方側の壁部に突き当てる当て部としての機能を有する。そして、凸部２０，２２の他方側の側面が第２溝部４８の他方側の壁部に突き当たったときに、凸部２０，２２の両側面の中の一方側の側面は、第１溝部４６の軸方向に延びる他方側の壁部と並ぶ位置に来るように、凸部２０，２２の形状の大きさが設定される。

このように設定することで、この状態においてキーピース３０を第１溝部４６に沿って通し、さらに、第２溝部４８まで通すことができる。そして、キーピース３０を第２溝部４８まで通すことで、コア部１２の凸部２０，２２の一方側の側面と、第２溝部４８の一方側の壁部との間にキーピース３０が入り込み、これによってコア部１２の回転止めを行うことができる。

具体的には、凸部２０，２２の突出長さが、第１溝部４６、第２溝部４８の溝深さと同じ寸法に設定される。また、凸部２０，２２の幅Ｗ_Cが、第１溝部４６の溝幅Ｗ_Sと基本的に同じ寸法に設定される。具体的には、第１溝部４６の溝の中を凸部２２が摺動できるように、実際の溝幅Ｗ_Sに対しやや小さめに幅Ｗ_Cが設定される。ここで、やや小さめとは、摺動隙間を形成できる程度で、例えば、５０μｍから０．１ｍｍ程度小さめである。

これが凸部２０，２２の基本的寸法であるが、図３に示されるように、実際には、この基本的寸法から、凸部２０，２２の一方側の側面から一部２４，２６を削除することが行なわれる。ここで、凸部２０，２２の一方側の側面とは、軸本体４４に凸部２０，２２が挿入されたときに、第１溝部４６と第２溝部４８に共通となる一方側の壁部に向かい合う側面である。

図４は、一部２４，２６を削除する理由を説明する模式図である。図４（ａ）は、一部２４，２６の削除が行われる前の基本的寸法を有する凸部１９，２１が示されている。この基本的寸法のままで、凸部１９，２１は第１溝部４６，４７を摺動できる。図４（ｂ）は、凸部１９，２１の他方側の側面を第２溝部４８の他方側の壁部に突き当てるために、コア本体１４が軸本体４４の軸周りにΔθ回転したときを示す図である。Δθは、軸本体４４における第２溝部４８の溝幅Ｗ_Gと第１溝部４６の溝幅Ｗ_Sの差に対応する回転角度である。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）に図４（ａ）を重ねたときに、図４（ｂ）で重複するところを、一部２４，２６として示す図である。図４（ｃ）では、図４（ｂ）の凸部１９，２１からこの一部２４，２６を削除した凸部２０，２２が示されている。この凸部２０，２２が、図３の凸部２０，２２である。このように、削除される一部２４，２６とは、コア本体１４がΔθ回転したときに、凸部２０，２２の一方側の側面が、第１溝部４６の溝幅Ｗ_Sに入り込む部分である。この一部２４，２６を削除しないと、キーピース３０が、第２溝部４８のところまで進むことができないからである。

図１に戻って、キーピース３０は、コア部１２を軸体４０にはめ込んだ後に、軸体４０について、第１溝部４６，４７を通ってこれらに対応する第２溝部４８まで圧入する圧入部材である。キーピース３０は、第１溝部４６，４７に対応し、２個ある。図５は、キーピース３０の平面図である。キーピース３０は先端側が斜面を有する長方形部材である。図５では斜面が両側面について設けられているが、上下面に対しても斜面を設けるものとしてよい。

なお、キーピース３０を第１溝部４６に圧入する場合には、キーピース３０の幅Ｗ_Kは、第１溝部４６の実際の溝幅Ｗ_Sに対しやや大きめの寸法とする。ここで、やや大きめとは、圧入締め代を形成できる程度で、例えば、数μｍから数１０μｍ程度大きめである。

キーピース３０の厚さについては、キーピース３０を径方向に圧入する必要がないので、第１溝部４６の溝深さよりも適当に小さめに設定すればよい。

次に、上記構成のコア部付軸体１０の製造方法の手順について図６を用いて説明する。コア部付軸体１０を製造するには、図１で示すように、コア部１２を構成するコア本体１４、エンドプレート１６，１８、２個のキーピース３０、軸体４０をそれぞれ準備する（構成部品準備工程）。コア本体１４は、所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を積層し、永久磁石を埋め込んで得られるものを準備する。エンドプレート１６，１８は、樹脂または非磁性金属材料を所定の形状に成形したものを準備する。キーピース３０は、適当な金属材料を所定の形状に成形したものを準備する。軸体４０は、適当な金属材料を機械加工等で所定の形状と寸法に成形したものを準備する。図６（ａ）は、そのようにして準備された軸体４０を示す図である。

次に、軸体４０の端部の第１溝部４６，４７に、エンドプレート１８、コア本体１４、エンドプレート１６の凸部２０，２２を合わせて、これらを軸体４０の軸方向に沿って、第２溝部４８の位置まで挿入する（挿入工程）。図６（ｂ）には、その途中の様子が示されている。すなわち、軸体４０にエンドプレート１８、コア本体１４が挿入され、次に、エンドプレート１６の凸部２０，２２を軸体４０の第１溝部４６，４７に合わせて、これから挿入しようとする様子が示されている。

そして、コア部１２を構成するエンドプレート１８、コア本体１４、エンドプレート１６の全部が、軸体４０の鍔部４３に突き当てられて挿入された位置で、軸体４０をコア部１２に対し、その中心軸周りに回転させ、軸体４０の周方向に対するコア部１２の凸部２０，２２の位置を第１溝部４６の位置から第２溝部４８の位置に移してコア部１２が軸方向に抜けないようにする（抜け止め工程）。図６（ｃ）には、コア部１２に対し、軸体４０が、その中心軸周りに、反時計方向にΔθだけ回転されたときの様子が示される。

次に、軸体４０に対しコア部１２が軸方向について抜け止めされた状態で、軸体４０の端部の第１溝部４６から第２溝部４８にかけて、また、裏側では第１溝部４７から図示されていない第２溝部にかけて、それぞれキーピース３０を圧入する。これによって、軸体４０とコア部１２とを固定し、コア部１２が軸体４０に対し、周方向に回転しないようにする（固定工程）。

このように、コア部１２を第２溝部４８の位置まで挿入し、その位置で、コア部１２に対し軸体４０をその中心軸周りに回転させ、軸体４０の周方向に対するコア部１２の凸部の位置を第１溝部４６の位置から第２溝部４８の位置に移す。このことによって、コア部１２の凸部は、第２溝部４８の壁部５０によって、軸方向に対して抜け止めされる。軸方向に抜け止めされている状態から元の状態にコア部１２が回らないように、キーピース３０が第１溝部４６から第２溝部４８に渡って挿入されて、コア部１２の周方向に対して回り止めされる。

このように、抜け止めは、ロータシャフトとロータコアとの間をかしめて固定するかしめ法を用いるのでもなく、ロータシャフトをロータコアに圧入して固定する圧入法を用いるのでもない。したがって、これらの方法におけるコア部１２と軸体４０の寸法精度の高度な管理が不要となる。

このことを比較するために、従来技術によるコア部付軸体６０の分解図を図７に示した。ここでは、コア部１２は、図１と同様に、凸部２０，２２を有するコア本体１４とエンドプレート１６，１８で構成される。軸体７０に端部７２と鍔部７４が設けられることも図１と同様である。図１と異なるのは、軸体７０の軸方向に沿って凸部２０，２２に対応する溝部７６，７７が設けられ、溝部７６，７７の途中に、軸体７０の外周に沿ってかしめ溝７８が設けられる。また、図１のキーピース３０に代えて、環状のかしめプレート６２が用いられる。

この構成では、軸体７０の溝部７６，７７に合わせて、エンドプレート１８、コア本体１４、エンドプレート１６が順次挿入され、軸体７０の鍔部７４に押し当てられる。ここでは、その状態で、かしめ溝７８がエンドプレート１６の前面に出るように、かしめ溝７８の位置が予め設定されている。そして、かしめプレート６２を軸体７０に挿入し、エンドプレート１６の前面に出ているかしめ溝７８を押しつぶすようにかしめて、かしめプレート６２と軸体７０とを一体化する。

この構成では、溝部７６が、コア部１２の周方向の回り止めの機能を有し、かしめによって軸体７０と一体化したかしめプレート６２によって、コア部１２の軸方向の抜け止めが行われる。このように、かしめ法によって抜け止めを行っているので、コア部１２の軸方向厚さの寸法、かしめ溝７８の位置、かしめ溝７８の形状寸法、かしめプレート６２のかしめ部における内径寸法等の精度についての高度な管理が必要である。また、エンドプレート１８、コア本体１４、エンドプレート１６を軸方向に重ねた状態で、エンドプレート１６の側から、かしめ荷重をかけてかしめるので、かしめ荷重の掛け方によっては、エンドプレート１６とコア本体１４、コア本体１４とエンドプレート１８の間で、外周側に隙間が生じることがある。この隙間が生じると、コア本体１４を構成する電磁鋼板が振動して疲労破壊が生じる可能性がある。

図１から図６の構成によれば、キーピース３０の圧入は、コア部１２の周方向の回り止めのためであり、軸方向の抜け止めのために内周側をかしめていない。したがって、エンドプレート１６とコア本体１４、コア本体１４とエンドプレート１８の間で、外周側に隙間が生じることがない。また、コア部１２の抜け荷重は、軸体４０にコア部が掛かっている部分のせん断強度によって決まるので、寸法精度によらず、バラツキをきわめて少なくでき、安定した抜け荷重を確保できる。このことから、抜け荷重の管理のための寸法精度の管理が、かしめに比較して緩和することができる。

なお、上記では、軸体において、第１溝部と第２溝部を軸本体に設けるものとして説明した。軸体にフランジと円環状のコア取付部を有する構成においては、円環状のコア取付部に、第１溝部と第２溝部を設けるものとできる。図８は、そのような軸体８０の例を示す図である。この軸体８０は、軸本体８２にフランジが設けられ、フランジの外周側にコア取付部８４が円環状に設けられる。

コア取付部８４の薄肉円環には、第１溝部８６と第２溝部８８が設けられる。第１溝部８６、第２溝部８８とも、図２に関連して説明した第１溝部４６、第２溝部４８と同様の内容と機能を有するが、コア取付部８４は薄肉円環であるので、第１溝部８６と第２溝部８８は、有底溝ではなく、薄肉部が切り取られた溝形状となっているところが相違する。

コア部は図示されていないが、図１、図３と同様に中心部に穴と凸部を有している。コア部の穴が、コア取付部８４の外周面と嵌まりあい、コア部の凸部が、第１溝部８６、第２溝部８８に案内される。そして、第１溝部８６と第２溝部８８の溝幅の差を利用して、コア部の軸方向抜け止めが行われる。コア部の周方向回り止めは、図５で説明したキーピースと同様の部材を用いて行うことができる。

本発明に係る回転電機用のコア部付軸体は、車両搭載用の回転電機等に利用できる。

１０，６０コア部付軸体、１２コア部、１４コア本体、１６，１８エンドプレート、１９，２０，２１，２２凸部、２３穴、２４，２６一部、３０キーピース、４０，７０，８０軸体、４２，７２端部、４３，７４鍔部、４４，８２軸本体、４６，４７，８６第１溝部、４８，８８第２溝部、５０壁部、６２かしめプレート、７６，７７溝部、７８かしめ溝、８４コア取付部。

Claims

キー溝に対応する凸部を有するコア部と、
軸方向の他方端に鍔を有しコア部の他方側を鍔の一方側の面である受止面で受け止めてコア部を保持する軸体であって、
軸方向の一方端部から軸方向に沿って受止面に向かって、コア部の凸部の幅に対応する第１溝幅を有する第１溝部と、
第１溝部に接続し第１溝部よりも幅広の第２溝幅、及びコア部の凸部の軸方向に沿った長さと同じ溝長さを有する第２溝部とを有し、
第１溝部の溝の軸方向に延びる両側の壁部の中で一方側の壁部は第２溝部の溝方向に延びる両側の壁部の一方側と連続し、
第１溝部から第２溝部に溝幅が広がるときに第１溝部の他方側の壁部から第２溝部の他方側の壁部に向かって、受止面に向かい合いコア部の凸部を押さえる壁部が周方向に延びる軸体と、
軸体の端部の第１溝部にコア部の凸部を合わせてコア部を軸体の軸方向に沿って第２溝部の位置まで挿入し、その位置で、コア部に対し、コア部の他方側を受止面で受け止めてコア部の一方側をコア部を押さえる壁部に沿わせながら軸体をその中心軸周りに回転させ、軸体の周方向に対するコア部の凸部の位置を第１溝部の位置から第２溝部の他方側の壁部の位置に移してコア部が軸方向に抜けないようにし、その状態で軸体の端部の第１溝部から第２溝部へ挿入されてコア部の回り止めを行いながら軸体とコア部とを固定するキーピースと、
を備えることを特徴とする回転電機用のコア部付軸体。
請求項１に記載の回転電機用のコア部付軸体において、
コア部は、コア本体とその前後のエンドプレートを含み、コア本体もその前後のエンドプレートも同じ形状の凸部を有することを特徴とする回転電機用のコア部付軸体。
キー溝に対応する凸部を有するコア部と、
軸方向の他端部に鍔を有しコア部の他方側を鍔の一方側の受止面で受け止めてコア部を保持する軸体であって、
軸方向の一方端部から軸方向に沿って受止面に向かって、コア部の凸部の幅に対応する第１溝幅を有する第１溝部と、
第１溝部に接続し第１溝部よりも幅広の第２溝幅、及びコア部の凸部の軸方向に沿った長さと同じ溝長さを有する第２溝部とを有し、
第１溝部の溝の軸方向に延びる両側の壁部の中で一方側の壁部は第２溝部の溝方向に延びる両側の壁部の一方側と連続し、
第１溝部から第２溝部に溝幅が広がるときに第１溝部の他方側の壁部から第２溝部の他方側の壁部に向かって、受止面に向かい合いコア部の凸部を押さえる壁部が周方向に延びる軸体と、
をキーピースを用いて固定する回転電機用のコア部付軸体の製造方法であって、
軸体の端部の第１溝部にコア部の凸部を合わせてコア部を軸体の軸方向に沿って第２溝部の位置まで挿入する挿入工程と、
軸体にコア部が挿入された位置で、コア部に対し、コア部の他方側を受止面で受け止めてコア部の一方側をコア部の凸部を押さえる壁部に沿わせながら軸体をその中心軸周りに回転させ、軸体の周方向に対するコア部の凸部の位置を第１溝部の位置から第２溝部の他方側の壁部の位置に移してコア部が軸方向に抜けないようにする抜け止め工程と、
抜け止めされた状態で、軸体の端部の第１溝部から第２溝部へキーピースを挿入してコア部の回り止めを行いながら軸体とコア部とを固定する固定工程と、
を含むことを特徴とする回転電機用のコア部付軸体の製造方法。