JP6947015B2 - Rotor core mounting structure - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機のロータに関し、詳しくは、ロータコアをロータシャフトに取り付けるロータコアの取付構造に関する。 The present invention relates to a rotor of a rotary electric machine, and more particularly to a rotor core mounting structure for mounting a rotor core to a rotor shaft.
電気エネルギーを回転の運動エネルギーに変換する電動機、回転の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機、さらに、発電機及び電動機の両者の機能を有する発電電動機が知られている。これらの回転電機は、ロータに設けられた永久磁石と、ステータに設けられたコイルとの間の電磁気的な相互作用によって動作する。 Motors that convert electrical energy into rotational kinetic energy, generators that convert rotational kinetic energy into electrical energy, and generator motors that have the functions of both a generator and an electric motor are known. These rotary electric machines operate by the electromagnetic interaction between the permanent magnet provided in the rotor and the coil provided in the stator.
ロータは、ロータコアと、ロータコアの中心を貫通するシャフトを備えている。一般に、ロータコアは、シャフトに貫かれた複数枚の鋼板を積層することで形成されている。ロータコアをシャフトに取り付ける構造として、シャフトの軸方向の一端に形成されたフランジ部と、シャフトの軸方向の他端に形成されたカシメ部との間にロータコアを挟むものがある。この構造では、シャフトに貫かれたエンドプレートがロータコアの端面に配置され、カシメ部によってエンドプレートがロータコアに押し付けられることで、ロータコアが軸方向に固定されている。 The rotor includes a rotor core and a shaft that penetrates the center of the rotor core. Generally, the rotor core is formed by laminating a plurality of steel plates pierced by a shaft. As a structure for attaching the rotor core to the shaft, there is a structure in which the rotor core is sandwiched between a flange portion formed at one end in the axial direction of the shaft and a caulking portion formed at the other end in the axial direction of the shaft. In this structure, the end plate pierced by the shaft is arranged on the end face of the rotor core, and the end plate is pressed against the rotor core by the caulking portion, so that the rotor core is fixed in the axial direction.
特許文献1には、中空円筒形状に形成されたコア部材と該コア部材の端部に配設されたエンドプレートとを有するロータコアを中心軸に取り付けるロータコアの取付構造であって、中心軸より展性が大きい円環形状のリング部材を該中心軸に取り付け、該リング部材をロータコアのエンドプレート側に曲げを伴ってかしめることによりロータコアを中心軸に取り付けたロータコアの取付構造が記載されている。 Patent Document 1 describes a rotor core mounting structure for mounting a rotor core having a core member formed in a hollow cylindrical shape and an end plate arranged at an end portion of the core member on a central axis, and extends from the central axis. A mounting structure of a rotor core in which a ring member having a large ductility is attached to the central shaft and the rotor core is attached to the central shaft by crimping the ring member to the end plate side of the rotor core with bending is described. ..
特許文献1に記載されたロータコアの取付構造では、シャフトに取り付けた円環形状のリング部材をロータコアのエンドプレート側にかしめている。このようにリング部材とエンドプレートの2つの部材を変形させてカシメ点を形成するには、カシメ加工の際に大きな荷重を要するため、ロータコアを取り付けるためのカシメ加工を実施する設備の大型化が必要になるという問題がある。 In the rotor core mounting structure described in Patent Document 1, the ring-shaped ring member mounted on the shaft is crimped to the end plate side of the rotor core. In order to form a caulking point by deforming the two members, the ring member and the end plate, a large load is required during caulking, so the equipment for caulking to attach the rotor core has to be increased in size. There is a problem that it will be needed.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、中空円筒状のロータコアをロータシャフトに取り付けるロータコアの取付構造であって、ロータコアをロータシャフトに取り付けるカシメ部をより小さい荷重で形成することができる取付構造を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a rotor core mounting structure for mounting a hollow cylindrical rotor core to a rotor shaft, and forming a caulked portion for mounting the rotor core to the rotor shaft with a smaller load. It is an object of the present invention to provide a mounting structure capable of providing a mounting structure.
本発明に係るロータコアの取付構造は、中空円筒状のロータコアと、ロータコアの軸方向の端面に配置された円環状のエンドプレートとを有し、ロータコアをロータシャフトに取り付けるロータコアの取付構造であって、前記エンドプレートは、内周面に、前記ロータコアの前記エンドプレート側の端面の一部である当接面を外部に露出させる切欠き部を備え、前記ロータシャフトに設けられた薄肉部が、前記当接面および前記エンドプレートの軸方向端面の双方を接触するように、前記薄肉部を前記切欠き部に向けて径方向外側にかしめることによって設けたカシメ部により、前記ロータコアを前記ロータシャフトに取り付けることを特徴とする。 The rotor core mounting structure according to the present invention has a hollow cylindrical rotor core and an annular end plate arranged on the axial end face of the rotor core, and is a rotor core mounting structure for mounting the rotor core to the rotor shaft. The end plate is provided with a notch on the inner peripheral surface that exposes a contact surface that is a part of the end surface of the rotor core on the end plate side to the outside, and a thin portion provided on the rotor shaft is provided . The rotor core is brought into the rotor by a caulking portion provided by caulking the thin portion toward the notch portion in the radial direction so that both the contact surface and the axial end surface of the end plate are in contact with each other. It is characterized by being attached to a shaft.
好適な態様では、エンドプレートの内周面において周方向に沿って等間隔に並んだ複数の切欠き部と、当該複数の切欠き部に対応してロータシャフトに設けた複数のカシメ部とを有する。 In a preferred embodiment, a plurality of notches arranged at equal intervals along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the end plate and a plurality of caulking portions provided on the rotor shaft corresponding to the plurality of notches are provided. Have.
本発明によれば、エンドプレートの内周面に切欠き部を設け、エンドプレートを塑性変形することなく、ロータシャフトの薄肉部のみに対してカシメ加工を実施して、ロータコア及びエンドプレートを軸方向に沿って押し付けるカシメ部を設けることができる。これにより、内周面に切欠き部を設けないエンドプレートを用いる場合に比較して、より小さい荷重でロータシャフトのカシメ加工を行い、ロータコアの軸方向の移動を抑制するカシメ部を設けることができ、ひいては、カシメ加工を実施する設備を小型化することができる。 According to the present invention, a notch is provided on the inner peripheral surface of the end plate, and caulking is performed only on the thin portion of the rotor shaft without plastically deforming the end plate to shaft the rotor core and the end plate. A caulking portion that is pressed along the direction can be provided. As a result, the rotor shaft can be crimped with a smaller load as compared with the case of using an end plate having no notch on the inner peripheral surface, and a caulking portion that suppresses the axial movement of the rotor core can be provided. As a result, the equipment for caulking can be downsized.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。以下に述べる寸法、形状、材質等は、説明のための例示であって、回転電機の仕様等により、適宜変更が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, shape, material, etc. described below are examples for explanation, and can be appropriately changed depending on the specifications of the rotary electric machine and the like.
図1は、車両に搭載される回転電機に用いられるロータ10であって、本実施形態に係るロータコア20の取付構造を適用したロータ10の構造を示す図である。図1では、当該ロータ10の回転中心軸を含む断面が示されている。図2は、図1のロータ10を右から見た側面図(外観図)である。図3及び図4のそれぞれは、本実施形態に係るロータコア20の取付構造の一部の構成を示す図である。図3は、ロータシャフト40がカシメ加工される前の状態を示し、図4は、当該カシメ加工が実施されてカシメ部50が形成された後の状態を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a
ロータ10が用いられる回転電機は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型回転電機である。回転電機は、図1に示すロータ10と、ロータ10の外周側に所定の隙間を隔てて配置されて巻線コイルが巻回される円環状のステータとで構成される。
The rotary electric machine in which the
本実施形態に係るロータ10は、図1に示す通り、ロータコア20と、ロータコア20の端面を押さえるためのエンドプレート30,32と、ロータコア20及びエンドプレート30,32が取り付けられるロータシャフト40とを備える。
As shown in FIG. 1, the
ロータコア20は、所定枚数の磁性体薄板を積層した積層体22と、積層体22に埋め込んで配置される複数の磁石24を含んで構成される。磁性体薄板を積層した積層体22は、ロータシャフト40の外形を通す中心穴と、複数の磁石24が挿入される複数の磁石孔を有する。磁性体薄板としては、所定の厚み(例えば0.3mm、0.5mm、1.0mmなど)を有する電磁鋼板を用いることができる。積層方向は、ロータ10の回転中心軸に沿った方向(以下「軸方向」ともいう)である。積層体22において、中心穴、磁石孔は、軸方向に平行な方向に延びて貫通する。磁性体薄板の積層は、所定の形状に打ち抜かれた所定枚数の磁性体薄板をカシメ加工等で一体化することにより行われる。
The
磁石24は、ロータコア20の外周側に所定の配置で複数配置され、ロータ10の各磁極を形成する永久磁石である。磁石24は、図示されていない回転電機のステータに巻回される巻線コイルに所定の通電を行うことで発生する回転磁界と協働してトルクを発生し、これによってロータ10が回転する。
A plurality of
エンドプレート30,32は、ロータコア20の軸方向の両端面に接触して配置され、ロータシャフト40の外径を通す円環状の形状を有する。エンドプレート30,32を、エンドプレート30,32でロータコア20を挟むようにロータシャフト40に取り付けることにより、ロータコア20及び磁石24の軸方向(ロータ部材の積層方向)の端面が押さえられている。
The
本実施形態では、図2に示す通り、エンドプレート32の内周面に、複数の切欠き部34が、周方向に沿って等間隔に並んで形成されている。ここで、切欠き部34を設けたエンドプレート32は、ロータシャフト40の取付部44に設けた受止部48と接するエンドプレート30とはロータコア20を挟んで軸方向の反対側に配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a plurality of
図3に、本実施形態に係るロータコア20の取付構造の一部であって、エンドプレート32の内周面に設けた切欠き部34及びその周囲の構成を示す。但し、図3では、ロータシャフト40がカシメ加工される前の構成を示している。図3(a)は軸方向に沿った部分断面図であり、図3(b)は、図3(a)を右から見た側面図である。図3(a)に示す通り、切欠き部34は、エンドプレート32の内周面よりも径方向の外側にあって内周面と平行な底部34aを有する。エンドプレート32の内周面に切欠き部34が形成されることにより、ロータコア20のエンドプレート32側の端面の一部である当接面26が露出する。また、切欠き部34の軸方向に垂直な断面は、軸方向のいずれにおいても図3(b)に示す断面形状を有する。図3(b)に示す通り、切欠き部34は、底部34aと、底部34aの周方向両端から径方向内側に延びる側壁34bとからなり、径方向内側が開口した形状を有する。本実施形態では、後述するように、ロータシャフト40の取付部44のエンドプレート32側の端部(薄肉部49)を切欠き部34に向かって径方向外側にかしめることで、カシメ部50が形成される。
FIG. 3 shows a part of the mounting structure of the
図1に戻り、ロータシャフト40は、動力を入出力するための中空円筒状の入出力部42と、入出力部42より大きい径を有する中空円筒状の取付部44とが、円盤状の連結部46を介して一体に形成されている。このように、小径の入出力部42と大径の取付部44とを備えるロータシャフト40とすることで、取付部44の設計の自由度が向上する。これにより、例えば、取付部44のエンドプレート32側の端部において、容易にカシメ加工を行いカシメ部50を設けるための薄肉部49を形成することも容易となる。ロータシャフト40は、ロータ10が回転電機に用いられるときには、軸方向の両端が軸受によって回転自在に支持され、図示されていないステータと協働して回転する。ロータシャフト40は、例えば鉄やニッケル等の鋼材を所定の形状に加工したものを用いることができる。
Returning to FIG. 1, in the
取付部44の径方向外側には、ロータコア20及びエンドプレート30,32が取り付けられている。また、取付部44は、ロータシャフト40の一方端側に設けた段差部である受止部48を有する。受止部48は、ロータコア20の軸方向の一方端側に配置されたエンドプレート30と当接する。受止部48のエンドプレート30との接触面は軸方向に垂直であり、その面積は、ロータコア20及びエンドプレート30,32が軸方向に押圧する力を十分に受け止められる程度に設定される。取付部44は、受止部48とは軸方向の反対側の薄肉部49において、エンドプレート32の内周面と当接する。エンドプレート32の内周面と当接し、後述するカシメ部50が形成される薄肉部49は、取付部44のロータコア20の内周面と当接する軸方向中央部と比較して径方向の厚さが薄く形成されている。これにより、当該薄肉部49において、切欠き部34に向けて径方向外側に変形させるカシメ加工を容易に行うことができる。
The
本実施形態に係るロータコア20の取付構造は、ロータシャフト40をエンドプレート32の内周面に設けた切欠き部34に向けて径方向外側にかしめることにより設けられたカシメ部50を有する。図4に、本実施形態に係るロータコア20の取付構造の一部であって、ロータコア20をロータシャフト40に取り付けるカシメ部50及びその周囲の構成を示す。図4(a)は軸方向に沿った部分断面図であり、図1の破線で囲われた領域Aの部分拡大図でもある。図4(b)は、図4(a)を右から見た側面図であり、図2の破線で囲われた領域Bの部分拡大図でもある。
The mounting structure of the
カシメ部50は、図4に示す通り、エンドプレート32の内周面との当接領域を含む取付部44の端部(薄肉部49)のうち、周方向の切欠き部34によって形成された空間に隣接する位置において、切欠き部34に向けて径方向外側に変形させるカシメ加工を実施することによって、設けられる。このようなカシメ加工の結果、カシメ部50では、エンドプレート32の内周面に設けられた切欠き部34の形状に沿ってロータシャフト40の一部が塑性変形される。これにより、カシメ部50は、ロータコア20の露出部である当接面26及びエンドプレート32に設けた切欠き部34の底部34a等を押圧する。この押圧力により、ロータコア20及びエンドプレート32が受止部48に向かって押し付けられ、ロータコア20がエンドプレート30,32と共にロータシャフト40上の位置に固定及び保持される。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態では、図2に示す通り、エンドプレート32の内周面に、周方向に沿って等間隔に12箇所の切欠き部34を設け、切欠き部34に対応して設けた計12点のカシメ部50によりロータコア20を押し付けることで固定(軸方向の移動を抑制)している。エンドプレート32に設ける切欠き部34及びカシメ部50の位置、個数、形状、サイズ等は限定されず、ロータコア20のロータシャフト40への取り付けに必要な強度等に応じて、適宜選択すればよい。エンドプレート32の内周面において周方向に沿って等間隔に並んだ複数の切欠き部34と、当該複数の切欠き部34に対応してロータシャフト40に設けた複数のカシメ部50とを有する取付構造は、当該複数のカシメ部50によってロータシャフト40及びエンドプレート32を押圧する力が向上するため、ロータシャフト40に取り付けたロータコア20及びエンドプレート30,32の軸方向の移動をより一層抑制することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, 12
ロータ10は次のようにして組み付けられる。まず、ロータシャフト40の取付部44の外周にエンドプレート30が挿入される。次いで、ロータコア20が同様に取付部44の外周に挿入され、受止部48との間にエンドプレート30を挟んだ状態で位置決めされ、続いてエンドプレート32が取付部44の外周に挿入される。ここで、エンドプレート30,32及びロータコア20の挿入方向は、図1において取付部44の右側の薄肉部49から左側の受止部48に向かう方向である。その後、ロータコア20に対して所定の軸方向の力が作用するように、治具を用いて押圧力を加えながら、切欠き部34によって形成された空間に隣接する位置において、取付部44のエンドプレート32側の薄肉部49を径方向外側に曲げてカシメ部50を形成する。これにより、ロータコア20が2つのエンドプレート30,32と共にロータシャフト40に取り付けられ、軸方向の移動が抑制される。
The
次に本実施形態に係るロータコア20の取付構造の作用及び効果について説明する。
Next, the operation and effect of the mounting structure of the
ここで、図5を参照しながら、従来のロータコア20の取付構造について述べる。図5は、従来のロータコア20の取付構造の構成の一部を示す図であって、軸方向に沿った部分断面図である。図5(a)は、ロータシャフト40のエンドプレート60側の端部(薄肉部61)がカシメ加工される前の状態を示し、図5(b)は、当該カシメ加工が実施されてカシメ部62が形成された後の状態を示す。図5に示す従来の取付構造では、内周面に切欠きを設けていないエンドプレート60が用いられる。そのため、ロータシャフト40を変形させ、エンドプレート60及びロータコア20を軸方向に沿って押し付ける押圧力を得るのに十分なカシメ部62を形成するためには、図5(b)に示す通り、ロータシャフト40の取付部44の薄肉部61を径方向外側に曲げるだけでなく、エンドプレート60の内周面側の領域をも塑性変形させることが必要である。従って、ロータシャフト40とエンドプレート60の2つの部材を一度のカシメ加工によって塑性変形させるためには、より大きい荷重を掛けてカシメ加工を実施しなければならず、その分、カシメ加工の設備が大型化するという問題点がある。
Here, the mounting structure of the
それに対して、本実施形態では、上述の通り、エンドプレート32の内周面に切欠き部34を設け、取付部44のエンドプレート32側の薄肉部49のうち切欠き部34と径方向で対向する位置をカシメ加工により塑性変形させて、カシメ部50を設けている。これにより、エンドプレート32を塑性変形することなく、ロータシャフト40のみをカシメ加工することで、ロータコア20及びエンドプレート32を軸方向に沿って押し付けるカシメ部50を設けることができる。よって、内周面に切欠き部34を設けないエンドプレート60を用いる場合に比較して、より小さい荷重でロータコア20の軸方向の移動を抑制するカシメ部50を設けることができ、カシメ加工を実施する設備を小型化することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、エンドプレート32を塑性変形する必要が無いため、より剛性の高い材料からなるエンドプレート32を採用することができ、エンドプレート32の変形防止及び/又は軽量化を図ることができる。
Further, in the present embodiment, since it is not necessary to plastically deform the
さらに、図4に示す通り、本実施形態では、カシメ加工により形成されたカシメ部50は、エンドプレート32に設けられた切欠き部34の形状に沿って塑性変形されている。即ち、本実施形態では、ロータコア20及びエンドプレート32を押圧するカシメ部50の形状を、カシメ加工時の荷重の大きさではなく、切欠き部34の形状によって制御することが可能となる。これにより、カシメ部50におけるロータコア20又はエンドプレート32とロータシャフト40との噛み合い代(即ち、ロータコア20の露出部である当接面26並びに切欠き部34の底部34a及び側壁34b)を容易に調整することができる。例えば、ロータコア20をロータシャフト40に固定して取り付けるために、カシメ部50による押圧力をより大きくする必要が生じた場合であっても、エンドプレート32に設ける切欠き部34のサイズ、個数及び位置等の設定を変更することによって、ロータコア20又はエンドプレート32とロータシャフト40との噛み合い代を広くし、必要十分な押圧力が得られるカシメ部50を容易に形成することができる。その結果、ロータコア20の取付構造の信頼性を向上することができる。
Further, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
本実施形態に係るロータコア20の取付構造では、ロータシャフト40は、動力を入出力するための中空円筒状の入出力部42とロータコア20を取り付けるための中空円筒状の取付部44とが連結部46を介して一体に形成されている。しかしながら、円盤状の連結部46を有することなく中空円筒状に形成されたロータシャフトを使用してもよい。
In the mounting structure of the
カシメ加工によりカシメ部50が形成されるロータシャフト40の取付部44の薄肉部49は、周方向に切れ目のない完全な環状であってもよいが、軸方向に沿った切れ目(スリット)を設けたものであってもよい。例えば、当該薄肉部において、切欠き部34の側壁34bと径方向において対向する位置に軸方向に沿った切れ目を設けてもよい。これにより、ロータシャフト40を径方向外側に曲げてカシメ部50を形成するカシメ加工に要する荷重をより一層小さくすることができる。
The
また、上記の説明では、ロータコア20の軸方向両端面にエンドプレート30,32を配置し、一方のエンドプレート32のみにおいてその内周面に切欠き部34を設けた態様を示した。しかしながら、ロータコア20の軸方向の一方端にのみ、内周面に切欠き部34を設けたエンドプレート32を配置し、ロータコア20の軸方向の他方端面がエンドプレートを介さずに受止部48と軸方向において直接当接していてもよい。また、ロータコア20の軸方向端面に配置されたエンドプレートの両者が、その内周面に切欠き部34を設けたものであってもよい。即ち、内周面に切欠き部を設けた2枚のエンドプレートをロータコアの両端面に配置してロータコアを挟み込み、ロータシャフトの軸方向の両端部においてエンドプレートに設けた切欠き部に対応する位置でカシメ加工してカシメ部を設け、当該カシメ部によりロータコア及び2つのエンドプレートをロータシャフト上に固定して取り付ける構造としてもよい。
Further, in the above description, an embodiment in which
10 ロータ、20 ロータコア、22 積層体、24 磁石、26 当接面、30,32,60 エンドプレート、34 切欠き部、34a 底部、34b 側壁、40 ロータシャフト、42 入出力部、44 取付部、46 連結部、48 受止部、49,61 薄肉部、50,62 カシメ部。
10 rotor, 20 rotor core, 22 laminate, 24 magnet, 26 contact surface, 30, 32, 60 end plate, 34 notch, 34a bottom, 34b side wall, 40 rotor shaft, 42 input / output part, 44 mounting part, 46 Connecting part, 48 Receiving part, 49,61 Thin-walled part, 50,62 Caulking part.
Claims (1)
前記エンドプレートは、内周面に、前記ロータコアの前記エンドプレート側の端面の一部である当接面を外部に露出させる切欠き部を備え、
前記ロータシャフトに設けられた薄肉部が、前記当接面および前記エンドプレートの軸方向端面の双方を接触するように、前記薄肉部を前記切欠き部に向けて径方向外側にかしめることによって設けたカシメ部により、前記ロータコアを前記ロータシャフトに取り付ける、
ロータコアの取付構造。 A rotor core mounting structure having a hollow cylindrical rotor core and an annular end plate arranged on the axial end face of the rotor core, and mounting the rotor core to the rotor shaft.
The end plate is provided with a notch on the inner peripheral surface to expose a contact surface which is a part of the end surface of the rotor core on the end plate side to the outside.
By caulking the thin portion radially outward toward the notch so that the thin portion provided on the rotor shaft contacts both the contact surface and the axial end surface of the end plate. The rotor core is attached to the rotor shaft by the provided caulking portion.
Rotor core mounting structure.
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