JP7418663B2 - ロータ及びロータの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、例えば回転電機に用いられる、磁石が収納されたロータ、及びロータの製造方法に関する。

モータ等の回転電機に用いられるロータにおいて、ロータコアの内側に永久磁石が埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）ロータがある。このようなロータでは、運転時にロータコアに渦電流が発生し、渦電流が発生するとロータコアの電気抵抗によりエネルギーの損失すなわち渦電流損が生ずる。渦電流損を抑制するため、例えば、複数の電磁鋼板が積層されたロータコアを複数備えたロータがある。このようなロータにおいて、磁石が挿入された２つのロータコアの間に非磁性体の中間板を設け、且つ、中間板を挟んだ２つのロータコアの両側の端部に非磁性体の端板を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。非磁性体の端板及び中間板を設けることにより、磁石がロータコアの挿入穴から飛び出してしまうことを回避しつつ、磁石を分割してモータ運転時にロータコア間に流れる渦電流を小さくすることができる。特許文献１のロータでは、端板及び中間板それぞれがシャフトに固定され、ロータコアは、ねじ及びスプリングピンで端板及び中間板に固定され、端板及び中間板により保持されている。

特開平０４－３６４３３５号公報

特許文献１のロータにおいて、端板及び中間板をシャフトと固定する方法としては圧入又は焼嵌めがあるが、圧入を採用する場合、ロータのサイズに比例して固定のための設備が大型化し費用が掛かるので、大型のモータでは焼嵌めが選択される。そして、特許文献１のように、端板及び中間板がシャフトに固定され、ロータコアが端板及び中間板により保持されるロータにおいて、仮に、中間板、ロータコア及び端板を一体化した状態で焼嵌めが行われると、熱により磁石の特性が劣化してしまう。したがって、特許文献１のロータにおいて焼嵌め時の熱による磁石の特性劣化を最小限に抑えるためには、まず、中間板をシャフトに焼嵌めして冷却し、その後、磁石が収納された状態のロータコアを中間板の両側に配置し、端板をシャフトに焼嵌めして冷却する、といった工程でロータが製造されることになる。よって、特許文献１のロータでは、ロータコアをシャフトに取り付ける際に、焼嵌めして冷却する工程を２回以上行う必要があるので生産性に課題があり、且つ２回目の焼嵌めは磁石を入れた状態で行われるので、磁石の特性劣化を抑制することも難しい。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ロータコア内に磁石が収納されたロータにおいて、生産性がよく、且つ、従来よりも磁石の特性劣化を抑制することができるロータ及びロータの製造方法を提供することを目的とする。

本開示に係るロータは、シャフトと、前記シャフトの軸方向に配列された２つのロータコアを有し、前記シャフトの外周面に取り付けられたロータコア組立体と、２つの前記ロータコアそれぞれに収納された磁石と、前記ロータコア組立体の前記軸方向の両側に配置された端板と、を備え、２つの前記ロータコアそれぞれには、前記磁石の挿入穴が設けられ、前記ロータコア組立体は、２つの前記ロータコアの間に配置され、非磁性体で構成された中間板と、２つの前記ロータコアと前記中間板とを締結するものであって、２つの前記ロータコアから前記軸方向に突出した突起部を有する第１締結部品と、を有し、前記中間板及び２つの前記ロータコアには、前記第１締結部品が挿入される第１穴が設けられ、２つの前記ロータコアにおける前記第１穴の径は前記突起部の径よりも小さく、前記端板には、前記第１締結部品の前記突起部の径よりも大きい径を有するかわし穴が設けられ、前記端板は、前記ロータコアに形成された前記挿入穴の一部又は全部を塞ぐように設けられ、前記端板の前記かわし穴に、前記第１締結部品の前記突起部が配置され、前記ロータコア組立体は、２つの前記ロータコアが直接前記シャフトに焼嵌めされることにより前記シャフトに取り付けられている。
また、本開示に係るロータの製造方法は、シャフトの軸方向に配列された２つのロータコアと、２つの前記ロータコアの間に配置され、非磁性体で構成された中間板とを、前記中間板及び２つの前記ロータコアに設けられた第１穴に第１締結部品を挿入して前記第１締結部品により締結することでロータコア組立体を得る第１工程と、２つの前記ロータコアを直接前記シャフトに焼嵌めすることで前記ロータコア組立体を前記シャフトの外周面に取り付ける第２工程と、２つの前記ロータコアに設けられた挿入穴を介して、２つの前記ロータコアそれぞれに磁石を収納する第３工程と、前記ロータコア組立体の前記軸方向の両側に、前記挿入穴の一部又は全部を塞ぐように端板を配置し、前記第１締結部品において２つの前記ロータコアから突出した部分であって前記ロータコアにおける前記第１穴の径よりも大きい径を有する突起部を、前記端板に設けられた、前記突起部の径よりも大きい径を有するかわし穴に配置する第４工程と、を有する。

本開示によれば、２つのロータコアと中間板とを締結する第１締結部品を有し、２つのロータコアが端板及び中間板を介さずに直接シャフトに焼嵌めされることによりロータコア組立体がシャフトに取り付けられており、端板には、第１締結部品の突起部の径よりも大きい径を有するかわし穴が設けられ、端板のかわし穴に、第１締結部品の突起部が配置される。したがって、中間板と２つのロータコアとを一体化した状態で焼嵌めを行った後、各ロータコアの挿入穴を介して磁石を挿入し、その後、ロータコア組立体の両側に、第１締結部品の突起部と干渉させずに端板を配置することができる。よって、ロータコア組立体をシャフトに取り付ける際における焼嵌め工程が一度で済むので生産性がよく、且つ、熱による磁石の特性劣化を従来よりも抑制できる。

実施の形態１に係るロータの概略構成を示す概略図である。 図１に記載の中心軸を通るＡ－Ａ断面で切ったロータの断面図である。 図１に記載の端板の概略図である。 図２に記載のＱ１部の拡大図である。 図２に記載のＱ２部の拡大図である。 図２に記載のＱ３部の拡大図である。 図２に記載のＱ４部の拡大図である。 図１に記載の挿入穴を通るＢ－Ｂ断面で切ったロータの断面図である。 図１に記載されたロータの製造工程の第１工程を説明する説明図である。 図１に記載されたロータの製造工程の第２工程を説明する説明図である。 図１に記載されたロータの製造工程の第３工程を説明する説明図である。 図１に記載されたロータの製造工程の第４工程を説明する説明図である。 実施の形態２に係るロータの端板の概略図である。 実施の形態３に係るロータの概略構成を示す概略図である。

以下、本開示に係るロータ１００の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す図面の形態によって本開示が限定されるものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るロータ１００の概略構成を示す概略図である。図２は、図１に記載の中心軸Ａｘを通るＡ－Ａ断面で切ったロータ１００の断面図である。以下の説明では、ロータ１００の中心軸Ａｘが延びる方向を軸方向（図２の矢印Ｘ方向）、中心軸Ａｘに垂直な方向を径方向、及び、中心軸Ａｘ周りの方向を周方向という。また、以下の説明において、理解を容易にするために、軸方向の一方側であって図２の紙面右側を右側といい、軸方向の他方側であって図２の紙面左側を左側という場合がある。

図２に示されるように、ロータ１００は、軸方向に配列された２つのロータコア２ａ、２ｂを有するロータ部２０と、中心軸Ａｘに沿って延び、ロータ部２０の回転軸であるシャフト１と、シャフト１を支持する２つのベアリング３と、を備えている。ロータ部２０及び２つのベアリング３は、それぞれシャフト１に取り付けられている。

ベアリング３は、図１に示されるように中央に軸穴３ａが設けられた円筒形状を有し、図２に示されるように、ロータ部２０の軸方向（矢印Ｘ方向）両側に、ロータ部２０とは離間して配置されている。図２に示される例では、一方のベアリング３は、シャフト１における軸方向の右端部に固定され、他方のベアリング３は、シャフト１における軸方向の中央付近に固定されている。

ロータ１００は、例えばモータ等の回転電機の一部を構成するものであり、回転電機の筐体に、２つのベアリング３を介して中心軸Ａｘ周りに回転自在に設置されている。ロータ部２０は、内部に永久磁石が挿入された、いわゆるＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）ロータである。

ロータ部２０は、図１及び図２に示されるように、中央にシャフト１が挿入される軸穴１４ａが形成された円筒形状を有する。図２に示されるように、ロータ部２０は、シャフト１の外周面に取り付けられた円筒形状を有するロータコア組立体１４と、ロータコア組立体１４の各ロータコア２ａ、２ｂに収納された磁石１２（後述の図８参照）と、ロータコア組立体１４の軸方向（矢印Ｘ方向）の両側に配置された端板５ａ、５ｂと、を備えている。また、ロータ部２０は、ロータコア組立体１４と２つの端板５ａ、５ｂを締結する締結部品（以下、第２締結部品８という）を備えている。

図２に示される例では、ロータコア組立体１４の左側面と端板５ａの右側面とが接触し、ロータコア組立体１４の右側面と端板５ｂの左側面とが接触するように、左から右へ、端板５ａ、ロータコア組立体１４及び端板５ｂの順に配置されている。以下、端板５ａと端板５ｂとを特に区別する必要がない場合には、端板５ａ及び端板５ｂそれぞれを、単に端板５と称する場合がある。

図２に示されるように、ロータコア組立体１４は、軸方向（矢印Ｘ方向）に配列された２つのロータコア２ａ、２ｂと、２つのロータコア２ａ、２ｂの間に配置された中間板４と、を有している。図２に示される例では、中間板４の左側面とロータコア２ａの右側面とが接触し、中間板４の右側面とロータコア２ｂの左側面とが接触するように、左から右へ、ロータコア２ａ、中間板４及びロータコア２ｂの順に配置されている。以下、ロータコア２ａとロータコア２ｂとを特に区別する必要がない場合には、ロータコア２ａ及びロータコア２ｂそれぞれを、単にロータコア２と称する場合がある。

ロータコア２は、軸方向（矢印Ｘ方向）に積層された複数の電磁鋼板で構成されている。ロータコア２には、磁石１２（後述の図８参照）が収納される挿入穴１３ａ（図１参照）が、軸方向（矢印Ｘ方向）に貫通するように形成されている。

中間板４は、非磁性体の板状部材で構成され、例えば、シャフト１が挿入される穴が中央に設けられた円板形状を有している。中間板４は、各ロータコア２ａ、２ｂに設けられた挿入穴１３ａ（図１参照）の少なくとも一部を塞ぐように設けられる。

一般に、ロータコア２ａ、２ｂで生じる渦電流の大きさは、ロータコア２ａ、２ｂの板厚の二乗に比例する。そのため、上記のように、ロータ部２０を、非磁性体の中間板４により磁石１２及びロータコア２が複数に分割された構成とすることにより、各ロータコア２の厚さを薄くし、渦電流を小さくすることができる。よって、回転電機の運転時にロータ部２０に発生する渦電流損を抑制できる。

また、ロータコア組立体１４は、２つのロータコア２ａ、２ｂと中間板４とを締結する締結部品（以下、第１締結部品７）を有している。第１締結部品７は、例えば、ねじボルト７１及びナット７２で構成され、ロータコア２ａ、中間板４及びロータコア２ｂを、軸方向両側から挟み込むようにして固定する。円筒形状を有するロータコア組立体１４は、軸穴１４ａに挿入されたシャフト１に、焼嵌めにより固定されている。

焼嵌めとは、軸（例えば、シャフト１）と穴（例えば、軸穴１４ａ）との嵌め合い方法の一種であり、常温では軸よりも小さい穴を加熱膨張させることで嵌め合わせ、堅く結合させる方法である。シャフト１とロータコア組立体１４とが焼嵌めされた後に冷却されると両者は固着状態になり、相互でしっかりと固定され、分解できなくなる。

また、ロータコア組立体１４と２つの端板５ａ、５ｂを締結する第２締結部品８は、例えば、ねじボルト８１及びナット８２で構成され、端板５ａ、ロータコア組立体１４及び端板５ｂを、軸方向両側から挟み込むようにして固定する。

図１～図２に示されるように、ロータコア組立体１４には、挿入穴１３ａ（図１参照）以外にも、複数の穴が形成されている。具体的には、図２に示されるように、ロータコア組立体１４には、第１締結部品７が配置される第１穴１４ｂ、及び第２締結部品８が配置される第２穴１４ｃが、軸方向（矢印Ｘ方向）に貫通するように形成されている。図１～図２に示される例では、ロータ部２０の周方向に、第１締結部品７と第２締結部品８とが交互に３つ設けられ、ロータコア組立体１４には、各第１締結部品７に対応して第１穴１４ｂが、各第２締結部品８に対応して第２穴１４ｃが設けられている。図１に示される例では、３つの第１締結部品７及び３つの第２締結部品８は、中心軸Ａｘを中心とした同一円に配置されている。

また、図１に示されるように、ロータコア２には、軽量化及び、ロータコア組立体１４がシャフト１に焼嵌めにより固定される際の加熱及び冷却における吸熱性及び放熱性の向上のために、肉抜き穴１７が形成されている。

図３は、端板５の概略図である。以下、図２に基づき、図１及び図３を参照しつつ、端板５ａ、５ｂの構造について説明する。

図２に示されるように、各端板５ａ、５ｂは、非磁性体の板状部材で構成され、シャフト１が挿入される軸穴５１（図３参照）が中央に設けられた円板形状を有している。端板５ａは、第２締結部品８によってロータコア組立体１４の左側に取り付けられ、ロータコア２ａに形成された挿入穴１３ａ（図１参照）の少なくとも一部を塞ぐように、ロータコア２ａの左側面と接触して設けられる。端板５ｂは、第２締結部品８によってロータコア組立体１４の右側に取り付けられ、ロータコア２ｂに形成された挿入穴１３ａ（図１参照）の少なくとも一部を塞ぐように、ロータコア２ｂの右側面と接触して設けられる。

端板５の内径Ｄｓｉ（図３参照）は、ベアリング３の外径Ｄｂｏ（図２参照）よりも大きいことが好ましい。この場合、ベアリング３がシャフト１に取り付けられた後でも、シャフト１に固定されたロータコア組立体１４に、端板５を取り付けることができる。

端板５には、第１締結部品７が配置されるかわし穴５２、及び第２締結部品８が配置される締結穴５３が、軸方向（矢印Ｘ方向）に貫通するように形成されている。締結穴５３は、かわし穴５２とは別に設けられている。端板５において、対向するロータコア組立体１４の第１穴１４ｂと対向する位置にかわし穴５２が設けられ、また、端板５において、ロータコア組立体１４における第２穴１４ｃと対向する位置に締結穴５３が設けられている。図３に示される例では、端板５において周方向に、かわし穴５２と締結穴５３とが交互にそれぞれ３つ設けられている。

なお、図１に示される例では、第１締結部品７による締結箇所、及び第２締結部品８による締結箇所がそれぞれ３箇所あり、各端板５にも同数である３つのかわし穴５２及び締結穴５３が設けられているものとして説明したが、特にこれに限定されない。例えば、第１締結部品７による締結箇所、及び第２締結部品８による締結箇所はそれぞれ、２箇所又は４箇所以上でも良く、第１締結部品７による締結箇所の数と第２締結部品８による締結箇所の数とは同数でなくてもよい。また例えば、各端板５に設けられるかわし穴５２の数は、第１締結部品７による締結箇所の数以上であればよく、また、各端板５に設けられる締結穴５３の数は、第２締結部品８による締結箇所の数以上であればよい。

図４は、図２に記載のＱ１部の拡大図である。図５は、図２に記載のＱ２部の拡大図である。以下、図４～図５に基づき、端板５のかわし穴５２と、２つのロータコア２ａ、２ｂ及び中間板４を締結する第１締結部品７との関係について説明する。

図４～図５に示されるように、第１締結部品７は、ロータコア組立体１４の第１穴１４ｂに挿入される軸部７ｂと、軸部７ｂの両端に設けられ、軸部７ｂの径Ｄ７ｂよりも大きい径Ｄ７ａをもつ突起部７ａと、を有する。第１締結部品７の端部を構成する突起部７ａは、ロータコア組立体１４のロータコア２ａ、２ｂから軸方向に突出し、端板５のかわし穴５２に配置される。第１締結部品７がねじボルト７１及びナット７２で構成された図４～図５の例では、第１締結部品７における右側の突起部７ａはねじボルト７１のねじ頭であり、第１締結部品７における左側の突起部７ａはナット７２である。

第１締結部品７の突起部７ａの径Ｄ７ａは、ロータコア組立体１４におけるロータコア２の第１穴１４ｂの径Ｄ１４ｂよりも大きく、両側の突起部７ａにより、軸方向（矢印Ｘ方向）においてロータコア２ａ、中間板４及びロータコア２ｂが挟み込まれている。

図４及び図５に示されるように、端板５のかわし穴５２は、対向して設けられたロータコア組立体１４の第１穴１４ｂよりも大きい。すなわち、端板５のかわし穴５２の径Ｄ５２は、ロータコア２における第１穴１４ｂの径Ｄ１４ｂよりも大きい。また、端板５のかわし穴５２の径Ｄ５２は、第１締結部品７の突起部７ａの径Ｄ７ａよりも大きい。これにより、端板５では、第１締結部品７のねじボルト７１のねじ頭及びナット７２といった突起部７ａを、かわし穴５２によってかわし、端板５と接触しない。すなわち、第１締結部品７は、突起部７ａがロータコア２と接することでロータコア組立体１４の構成部材を締結するが、突起部７ａが端板５とは干渉しない。したがって、ロータコア組立体１４が第１締結部品７により締結された後でも、ロータコア組立体１４に端板５を取り付けることができる。

なお、図４及び図５に示される例では、端板５における円形状のかわし穴５２の中心と第１締結部品７における突起部７ａの中心とが略一致するものとして説明したが、かわし穴５２の形状、大きさ及び位置は、特にこれに限定されない。第１締結部品７においてロータコア組立体１４から突出した突起部７ａが端板５を挟み込まないようにかわし穴５２が形成されていればよい。

図６は、図２に記載のＱ３の拡大図である。図７は、図２に記載のＱ４の拡大図である。以下、図６～図７に基づき、端板５の締結穴５３と、２つの端板５ａ及びロータコア組立体１４を締結する第２締結部品８との関係について説明する。

図６及び図７に示されるように、第２締結部品８は、ロータコア組立体１４の第２穴１４ｃ及び端板５の締結穴５３に挿入される軸部８ｂと、軸部８ｂの両端に設けられ、軸部８ｂの径Ｄ８ｂよりも大きい径Ｄ８ａをもつ端部８ａと、を有する。第２締結部品８の端部８ａは、端板５から軸方向に突出している。第２締結部品８がねじボルト８１及びナット８２で構成された図６～図７の例では、第２締結部品８における右側の端部８ａはねじボルト８１のねじ頭であり、第２締結部品８における左側の端部８ａはナット８２である。

第２締結部品８の端部８ａの径Ｄ８ａは、ロータコア組立体１４におけるロータコア２の第２穴１４ｃの径及び端板５の締結穴５３の径Ｄ５３よりも大きい。両側の端部８ａにより、軸方向（矢印Ｘ方向）において端板５ａ、ロータコア組立体１４及び端板５ｂが挟み込まれている。つまり、端板５は、締結穴５３を介して第２締結部品８によりロータコア組立体１４と固定されている。図６及び図７に示される例では、ロータコア２における第２穴１４ｃの大きさと端板５の締結穴５３の大きさとは同一であるものとし、第２穴１４ｃの径は図示を省略している。

なお、第１締結部品７及び第２締結部品８それぞれは、上記のように、ねじボルトとナットとを組み合わせた締結部品に限定されず、また、第１締結部品７と第２締結部品８とは異なる締結部品で構成されてもよい。第１締結部品７及び第２締結部品８のそれぞれは、例えば、リベット等の他の締結部品で構成することができる。この場合において、端板５に形成されたかわし穴５２の径Ｄ５２は、第１締結部品７を構成するリベットのリベット頭の径よりも大きく、端板５に形成された締結穴５３の径Ｄ５３は、第２締結部品８を構成するリベットのリベット頭の径よりも小さいものとされる。また、第２締結部品８においてナット８２の代わりに端板５ａにおける締結穴５３をねじ穴とし、このねじ穴にねじボルト８１の先端がねじ固定されることで、端板５ａ、ロータコア組立体１４及び端板５ｂを締結する構成としてもよい。

また、ロータコア組立体１４に形成された第１穴１４ｂの径Ｄ１４ｂは、軸方向（矢印Ｘ方向）において同じ大きさでなくともよい。例えば、ロータコア組立体１４において、中間板４における第１穴１４ｂは、ロータコア２における第１穴１４ｂの径Ｄ１４ｂよりも大きい径をもつ構成とされてもよい。この場合において、各端板５ａ、５ｂと中間板４とは、同じ形状及び同じ材質の同一部品であってもよい。このような構成により、ロータ１００の構成部品の種類を削減することができる。

また、第１締結部品７と第２締結部品８とを、同じ形状且つ同じ材質で構成された同一部品とすることによっても、ロータ１００の構成部品の種類を削減することができる。また、これらの締結部品の材質を非磁性材とすることで、締結部品に発生する渦電流損を低減することもできる。

図８は、図１に記載の挿入穴１３ａを通るＢ－Ｂ断面で切ったロータ１００の断面図である。上述したように、各ロータコア２ａ、２ｂには軸方向（矢印Ｘ方向）に貫通した挿入穴１３ａが形成されており、各挿入穴１３ａに、磁石１２が収納されている。各ロータコア２ａ、２ｂにおいて、各挿入穴１３ａの両端は、磁石１２がロータ部２０の外へ飛び出さないように一部又は全部が塞がれている。具体的には、左側のロータコア２ａにおいて、挿入穴１３ａの左側は端板５ａにより一部又は全部が覆われ、挿入穴１３ａの右側は中間板４により一部又は全部が覆われている。また、右側のロータコア２ｂにおいて、挿入穴１３ａの左側は中間板４により一部又は全部が覆われ、挿入穴１３ａの右側は端板５ｂにおり一部又は全部が覆われている。

また、シャフト１における外周面の一部には、キー１５が設けられている。キー１５は、シャフト１の軸方向（矢印Ｘ方向）においてロータ部２０のロータコア組立体１４が焼嵌めにより固定される位置に設けられている。キー１５は、回転電機の運転時に生じるトルクによってロータコア組立体１４のロータコア２ａ、２ｂとシャフト１とが滑らないように補強するものである。ロータコア組立体１４の２つのロータコア２ａ、２ｂは、端板５及び中間板４を介さずに、直接シャフト１に焼嵌めにより固定されている。

図９は、図１に記載されたロータ１００の製造工程の第１工程を説明する説明図である。図１０は、図１に記載されたロータ１００の製造工程の第２工程を説明する説明図である。図１１は、図１に記載されたロータ１００の製造工程の第３工程を説明する説明図である。図１２は、図１に記載されたロータ１００の製造工程の第４工程を説明する説明図である。以下、図９～図１２に基づき、ロータ１００の製造方法について説明する。

ロータ１００の製造方法は、２つのロータコア２ａ、２ｂと中間板４とを締結してロータコア組立体１４を得る第１工程（図９）と、ロータコア組立体１４をシャフト１の外周面に取り付ける第２工程（図１０）と、２つのロータコア２ａ、２ｂそれぞれに磁石１２を収納する第３工程（図１１）と、ロータコア組立体１４に端板５ａ、５ｂを取り付ける第４工程（図１２）と、を有している。第１工程、第２工程、第３工程、及び第４工程の順に実施される。

図９に示される第１工程では、シャフト１の軸方向（矢印Ｘ方向）に配列された２つのロータコア２ａ、２ｂと、２つのロータコア２ａ、２ｂの間に配置された非磁性体の中間板４と、が第１締結部品７により締結される。第１工程により、２つのロータコア２ａ、２ｂと中間板４とが一体化したロータコア組立体１４が得られる。

ところで、一般に、ロータコア２を構成する複数の電磁鋼板は、ロータ１００の組立中に各電磁鋼板が分離するのを防止するためにＶカシメ又は丸カシメにより予めかしめられている。本開示では、シャフト１へ取り付ける第２工程よりも前の第１工程において、ロータコア組立体１４の各構成部材を第１締結部品７によりねじ締結される際、ロータコア２を構成する複数の電磁鋼板も一体化されるので、事前に複数の電磁鋼板を結合する必要がない。よって、本開示では、複数の電磁鋼板を、互いにカシメていないカシメレスとすることができ、従来のカシメ工程が不要となり、生産性が良くなる。

図１０に示される第２工程では、第１工程で得られたロータコア組立体１４の軸穴１４ａにシャフト１が挿入され、シャフト１の外周面とロータコア組立体１４の軸穴１４ａとが焼嵌めにより固定される。第２工程により、ロータコア組立体１４の２つのロータコア２ａ、２ｂが、端板５及び中間板４を介さずに直接シャフト１に固定される。第２工程において、焼嵌めの後、冷却が行われる。

なお、第２工程では、ロータコア組立体１４の軸穴１４ａにシャフト１が挿入された後、さらにベアリング３の軸穴３ａにシャフト１が挿入され、その後、ベアリング３及びロータコア組立体１４のそれぞれが、シャフト１と焼嵌めにより固定されてもよい。これにより、一度の焼嵌め及び冷却の工程で、シャフト１に、ロータコア組立体１４及びベアリング３の双方を取り付けることができる。

図１１に示される第３工程では、第２工程で冷却が行われた後、各ロータコア２の挿入穴１３ａに、磁石１２が挿入される。挿入された磁石１２の一端は、中間板４に当接する。

図１２に示される第４工程では、ロータコア組立体１４における軸方向（矢印Ｘ方向）の両側に端板５ａ、５ｂが配置され、第２締結部品８によりロータコア組立体１４と端板５ａ、５ｂとが締結される。このとき、第１締結部品７の突起部７ａは、端板５ａ、５ｂのかわし穴５２に配置される。第４工程により、ロータコア組立体１４における軸方向（矢印Ｘ方向）の両側において、端板５ａ、５ｂにより、挿入穴１３ａの一部又は全部が塞がれる。

図３に示されるように各端板５ａ、５ｂが一部材で形成されている場合、第４工程では、各端板５ａ、５ｂの軸穴５１にシャフト１が挿入され、端板５ａはロータコア組立体１４に左側から、端板５ｂはロータコア組立体１４に右側から取り付けられる。端板５ａ、５ｂの内径Ｄｓｉ（図３）がベアリング３の外径Ｄｂｏ（図２）よりも大きい構成とすることで、第２工程でシャフト１にベアリング３が固定された後でも、第４工程において端板５ａ、５ｂをロータコア組立体１４に取り付けることができる。

以上のように、実施の形態１のロータ１００は、シャフト１と、シャフト１の軸方向（矢印Ｘ方向）に配列された２つのロータコア２ａ、２ｂを有し、シャフト１の外周面に取り付けられたロータコア組立体１４と、を備える。また、ロータ１００は、２つのロータコア２ａ、２ｂそれぞれに収納された磁石１２と、ロータコア組立体１４の軸方向（矢印Ｘ方向）の両側に配置された端板５ａ、５ｂと、を備える。２つのロータコア２ａ、２ｂそれぞれには、磁石１２の挿入穴１３ａが設けられる。ロータコア組立体１４は、２つのロータコア２ａ、２ｂの間に配置され、非磁性体で構成された中間板４と、２つのロータコア２ａ、２ｂと中間板４とを締結する第１締結部品７と、を有する。第１締結部品７は、２つのロータコア２ａ、２ｂから軸方向（矢印Ｘ方向）に突出した突起部７ａを有する。中間板４及び２つのロータコア２ａ、２ｂには、第１締結部品７が挿入される第１穴１４ｂが設けられ、２つのロータコア２ａ、２ｂにおける第１穴１４ｂの径Ｄ１４ｂは突起部７ａの径Ｄ７ａよりも小さく、端板５ａ、５ｂには、第１締結部品７の突起部７ａの径Ｄ７ａよりも大きい径Ｄ５２を有するかわし穴５２が設けられる。端板５ａ、５ｂは、ロータコア２ａ、２ｂに形成された挿入穴１３ａの一部又は全部を塞ぐように設けられ、端板５ａ、５ｂのかわし穴５２に、第１締結部品７の突起部７ａが配置される。ロータコア組立体１４は、２つのロータコア２ａ、２ｂが直接シャフト１に焼嵌めされることによりシャフト１に取り付けられている。

これにより、２つのロータコア２ａ、２ｂと中間板４とを締結する第１締結部品７を有し、２つのロータコア２ａ、２ｂが端板５ａ、５ｂ及び中間板４を介さずに直接シャフト１に焼嵌めされることによりロータコア組立体１４がシャフト１に取り付けられる。そして、端板５ａ、５ｂには、第１締結部品７の突起部７ａの径Ｄ７ａよりも大きい径Ｄ５２を有するかわし穴５２が設けられ、端板５ａ、５ｂのかわし穴５２に、第１締結部品７の突起部７ａが配置される。したがって、中間板４と２つのロータコア２ａ、２ｂとを一体化した状態で焼嵌めを行った後、各ロータコア２ａ、２ｂの挿入穴１３ａを介して磁石１２を挿入できる。また、その後、ロータコア組立体１４の両側に、第１締結部品７の突起部７ａと干渉させずに端板５ａ、５ｂを配置することができる。よって、ロータコア組立体１４をシャフト１に取り付ける際における焼嵌め工程が一度で済むのでロータ１００の生産性がよく、且つ、この焼嵌め工程の後に磁石１２が挿入されるので熱による磁石１２の特性劣化を抑制できる。また、焼嵌めでロータコア組立体１４をシャフト１に固定できるので圧入で固定される場合と比べて固定設備の大型化をロータ１００のサイズによらずに回避できる。

さらには、本開示では、従来のように端板５ａ、５ｂ及び中間板４でロータコア２ａ、２ｂを保持するのではなく、ロータコア２ａ、２ｂを直接シャフト１に焼嵌めするので、端板５ａ、５ｂ及び中間板４に強度が要求されない。よって、端板５ａ、５ｂ及び中間板４の板厚を従来よりも薄くして材料費を削減することができる。

さらには、本開示では、シャフト１への固定前に中間板４とロータコア２ａ、２ｂとがねじ固定される構成であるので、ロータコア２ａ、２ｂに対して十分な締結力がかかり、従来のようなスプリングピン等の補強部品が不要となる。よって、部品の種類を従来よりも削減できる。

また、中間板４と端板５ａ、５ｂとは、同じ形状且つ同じ材質の一又は複数の板状部材で構成されている。これにより、ロータ１００の構成部品の種類を削減することができる。

また、ロータ１００は、ロータコア組立体１４と端板５ａ、５ｂとを締結する第２締結部品８をさらに備える。中間板４及び２つのロータコア２ａ、２ｂには、第２締結部品８が挿入される第２穴１４ｃが設けられ、端板５ａ、５ｂには、かわし穴５２とは別の締結穴５３が設けられている。そして、端板５ａ、５ｂは、締結穴５３を介して第２締結部品８によりロータコア組立体１４と固定されている。

これにより、ロータコア組立体１４に磁石１２が挿入された後で端板５ａ、５ｂが後付けされる構成であっても、第２締結部品８により、ロータコア組立体１４に端板５ａ、５ｂを固定することができ、端板５ａ、５ｂが外れることを防止できる。

また、第１締結部品７と第２締結部品８とは、同じ形状且つ同じ材質で構成されている。これにより、ロータ１００の構成部品の種類を更に削減することができる。

また、ロータ１００は、シャフト１に取り付けられたベアリング３を備え、ロータコア組立体１４は、円筒形状を有し、端板５ａ、５ｂは、ベアリング３の外径Ｄｂｏよりも大きい内径Ｄｓｉをもつ円板形状を有する。これにより、シャフト１にベアリング３が固定された後でも、シャフト１の両側から端板５ａ、５ｂをロータコア組立体１４に取り付けることができる。

また、２つのロータコア２ａ、２ｂそれぞれは、軸方向（矢印Ｘ方向）に積層された複数の電磁鋼板で構成され、ロータコア２ａ、２ｂを構成する複数の電磁鋼板は、第１締結部品７により一体化されている。これにより、ロータコア組立体１４の各構成部材が第１締結部品７によりねじ締結される際、複数の電磁鋼板も一体化されるので、事前に複数の電磁鋼板を結合する従来のカシメ工程が不要となり、生産性が更に良くなる。

また、第１締結部品７は、ねじ（例えば、ねじボルト７１）及びナット７２、あるいはリベットで構成されている。これにより、従来よりも汎用性のある簡易な部品で、ロータ１００を構成することができる。

また、実施の形態１のロータの製造方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程と、を有する。第１工程では、シャフト１の軸方向に配列された２つのロータコア２ａ、２ｂと、２つのロータコア２ａ、２ｂの間に配置され、非磁性体で構成された中間板４と、を中間板４及び２つのロータコア２ａ、２ｂに設けられた第１穴１４ｂに第１締結部品７を挿入して第１締結部品７により締結することでロータコア組立体１４を得る。第２工程では、２つのロータコア２ａ、２ｂを直接シャフト１に焼嵌めすることでロータコア組立体１４をシャフト１の外周面に取り付ける。第３工程では、２つのロータコア２ａ、２ｂに設けられた挿入穴１３ａを介して、２つのロータコア２ａ、２ｂそれぞれに磁石１２を収納する。第４工程では、ロータコア組立体１４の軸方向の両側に、挿入穴１３ａの一部又は全部を塞ぐように端板５ａ、５ｂを配置し、第１締結部品７において２つのロータコア２ａ、２ｂから突出した部分であってロータコアにおける第１穴１４ｂの径Ｄ１４ｂよりも大きい径Ｄ７ａを有する突起部７ａを、端板５ａ、５ｂに設けられた、突起部７ａの径Ｄ７ａよりも大きい径Ｄ５２を有するかわし穴５２に配置する。

これにより、第２工程で、ロータコア２ａ、２ｂを端板５ａ、５ｂ及び中間板４を介さずに直接シャフト１に固定した後、第３工程で磁石１２を収納し、その後、第４工程で端板５ａ、５ｂを取り付けて挿入穴１３ａの一部又は全部を塞ぐことができる。よって、ロータコア組立体１４をシャフト１に取り付ける際における焼嵌め工程が一度で済むのでロータ１００の生産性がよい。且つ、焼嵌めでロータコア組立体１４をシャフト１に固定できるので圧入で固定される場合と比べて固定設備の大型化をロータ１００のサイズによらずに回避できる。

実施の形態２．
図１３は、実施の形態２に係るロータ１００の端板５の概略図である。実施の形態２では、各端板５ａ、５ｂが、周方向において複数枚に分割されている点で、実施の形態１の場合とは異なる。

実施の形態２では、端板５は、複数枚の扇形形状の板状部材で構成されている。図１３に示される例では、端板５は周方向に２分割され、扇形形状の第１端板部５０ａ及び第２端板部５０ｂで構成されている。なお、端板５は、周方向において３つ以上の端板部に分割されてもよい。また、中間板４は、端板５と同様に、複数に分割された構成としてもよい。

端板５の内径Ｄｓｉは、例えば、シャフト１の軸径よりも若干大きい程度とすることができる。なお、端板５の内径Ｄｓｉは特にこれに限定されない。図１に示されるように、ロータコア組立体１４における挿入穴１３ａから磁石１２（図８）が飛び出ないように挿入穴１３ａの少なくとも一部を端板５が覆うことができ、且つ、シャフト１の軸径よりも大きい内径Ｄｓｉ（図１３）を有していればよい。

以上のように、実施の形態２のロータ１００は、シャフト１に取り付けられたベアリング３を備え、ロータコア組立体１４は、円筒形状を有し、端板５ａ、５ｂは、複数枚の扇形形状の板状部材で構成されている。

これにより、端板５ａ、５ｂがロータコア組立体１４に取り付けられる際、シャフト１に通す必要がない。したがって、実施の形態２のロータ１００においても、実施の形態１において端板５の内径Ｄｓｉをベアリング３の外径Ｄｂｏよりも大きい構成とした場合と同様の効果が得られる。すなわち、製造工程において、ベアリング３がシャフト１に固定された後でも、端板５ａ、５ｂをロータコア組立体１４に取り付けることができるので、生産性が良くなる。

実施の形態３．
図１４は、実施の形態３に係るロータ１００の概略構成を示す概略図である。実施の形態１では、複数の第１締結部品７の各々に対して１つのかわし穴５２が端板５に形成され、第１締結部品７と同数のかわし穴５２が端板５に形成されていたが、実施の形態３では、端板５のかわし穴５２の数が第１締結部品７の数と異なる。

ロータ部２０において周方向に、第１締結部品７と第２締結部品８とが交互にそれぞれ３つ設けられている。図１４に示されるように左側の端板５ａ側から見て、３つの第１締結部品７は、中心軸Ａｘを中心とした第１円Ｃ１上に配置され、３つの第２締結部品８は、第１円Ｃ１と同心円且つ第１円Ｃ１よりも小さい第２円Ｃ２上に配置されている。

実施の形態３においても、端板５は、実施の形態１の場合と同様に、シャフト１が挿入される軸穴５１が中央に設けられた円板形状を有し、ロータコア組立体１４から磁石１２が飛び出ないように挿入穴１３ａの少なくとも一部を覆う構成とされている。ただし、実施の形態３では、端板５の軸穴５１すなわち内径Ｄｓｉが、実施の形態１の場合と比べて大きく、この軸穴５１の内側に３つの第１締結部品７が配置される構成となっている。すなわち、実施の形態３では、軸穴５１が、第１締結部品７の突起部７ａをかわすためのかわし穴５２としても機能する。

つまり、実施の形態３では、３つの第２締結部品８が配置される第２円Ｃ２よりも径方向外側に端板５の外周端５ｏが位置し、３つの第１締結部品７が配置される第１円Ｃ１よりも径方向外側且つ第２円Ｃ２よりも径方向内側に端板５の内周端５ｉが位置し、端板５が挿入穴１３ａの少なくとも一部を覆うように、端板５が形成されている。

なお、第１締結部品７の数は、上記の場合に限定されず、例えば、２つ、又は４つ以上であってもよい。また、端板５において、かわし穴５２は、複数の第１締結部品７をかわす大きさであれば、軸穴５１とは別に設けられてもよい。例えば、端板５は、図１４に示されるように端板５ａ側から見て、第１円Ｃ１よりも径方向内側に内周端５ｉが位置するように形成され、かわし穴は、２以上の第１締結部品７を内包するような円弧の長さを有した円弧状にしてもよい。

以上のように、実施の形態３のロータ１００において、端板５は、かわし穴５２を包含し且つシャフト１が挿入される軸穴５１を有し、これにより、端板５に設ける穴の数を削減できる。

なお、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、及び省略したりすることができる。

１ シャフト、２、２ａ、２ｂ ロータコア、３ ベアリング、３ａ 軸穴、４ 中間板、５、５ａ、５ｂ 端板、５ｉ 内周端、５ｏ 外周端、７ 第１締結部品、７ａ 突起部、７ｂ 軸部、８ 第２締結部品、８ａ 端部、８ｂ 軸部、１２ 磁石、１３ａ 挿入穴、１４ ロータコア組立体、１４ａ 軸穴、１４ｂ 第１穴、１４ｃ 第２穴、１５ キー、１７ 肉抜き穴、２０ ロータ部、５０ａ 第１端板部、５０ｂ 第２端板部、５１ 軸穴、５２ かわし穴、５３ 締結穴、７１ ねじボルト、７２ ナット、８１ ねじボルト、８２ ナット、１００ ロータ、Ａｘ 中心軸、Ｃ１ 第１円、Ｃ２ 第２円、Ｄ７ａ、Ｄ７ｂ、Ｄ８ａ、Ｄ８ｂ、Ｄ１４ｂ、Ｄ５２、Ｄ５３ 径、Ｄｂｏ 外径、Ｄｓｉ 内径。

Claims (10)

1. シャフトと、
   前記シャフトの軸方向に配列された２つのロータコアを有し、前記シャフトの外周面に取り付けられたロータコア組立体と、
   ２つの前記ロータコアそれぞれに収納された磁石と、
   前記ロータコア組立体の前記軸方向の両側に配置された端板と、を備え、
   ２つの前記ロータコアそれぞれには、前記磁石の挿入穴が設けられ、
   前記ロータコア組立体は、
   ２つの前記ロータコアの間に配置され、非磁性体で構成された中間板と、
   ２つの前記ロータコアと前記中間板とを締結するものであって、２つの前記ロータコアから前記軸方向に突出した突起部を有する第１締結部品と、を有し、
   前記中間板及び２つの前記ロータコアには、前記第１締結部品が挿入される第１穴が設けられ、２つの前記ロータコアにおける前記第１穴の径は前記突起部の径よりも小さく、
   前記端板には、前記第１締結部品の前記突起部の径よりも大きい径を有するかわし穴が設けられ、
   前記端板は、前記ロータコアに形成された前記挿入穴の一部又は全部を塞ぐように設けられ、前記端板の前記かわし穴に、前記第１締結部品の前記突起部が配置され、
   前記ロータコア組立体は、２つの前記ロータコアが直接前記シャフトに焼嵌めされることにより前記シャフトに取り付けられている
   ロータ。
2. 前記中間板と前記端板とは、同じ形状且つ同じ材質の一又は複数の板状部材で構成されている
   請求項１に記載のロータ。
3. 前記ロータコア組立体と前記端板とを締結する第２締結部品をさらに備え、
   前記中間板及び２つの前記ロータコアには、前記第２締結部品が挿入される第２穴が設けられ、
   前記端板には、前記かわし穴とは別の締結穴が設けられ、
   前記端板は、前記締結穴を介して前記第２締結部品により前記ロータコア組立体と固定されている
   請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記第１締結部品と前記第２締結部品とは、同じ形状且つ同じ材質で構成されている
   請求項３に記載のロータ。
5. 前記シャフトに取り付けられたベアリングを備え、
   前記ロータコア組立体は、円筒形状を有し、
   前記端板は、前記ベアリングの外径よりも大きい内径をもつ円板形状を有する
   請求項１～４のいずれか一項に記載のロータ。
6. 前記シャフトに取り付けられたベアリングを備え、
   前記ロータコア組立体は、円筒形状を有し、
   前記端板は、複数枚の扇形形状の板状部材で構成されている
   請求項１～４のいずれか一項に記載のロータ。
7. 前記端板は、前記かわし穴を包含し、且つ前記シャフトが挿入される軸穴を有し、
   請求項１～６のいずれか一項に記載のロータ。
8. ２つの前記ロータコアそれぞれは、前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板で構成され、
   前記ロータコアを構成する前記複数の電磁鋼板は、前記第１締結部品により一体化されている
   請求項１～７のいずれか一項に記載のロータ。
9. 前記第１締結部品は、ねじ及びナット、あるいはリベットで構成されている
   請求項１～８のいずれか一項に記載のロータ。
10. シャフトの軸方向に配列された２つのロータコアと、２つの前記ロータコアの間に配置され、非磁性体で構成された中間板とを、前記中間板及び２つの前記ロータコアに設けられた第１穴に第１締結部品を挿入して前記第１締結部品により締結することでロータコア組立体を得る第１工程と、
    ２つの前記ロータコアを直接前記シャフトに焼嵌めすることで前記ロータコア組立体を前記シャフトの外周面に取り付ける第２工程と、
    ２つの前記ロータコアに設けられた挿入穴を介して、２つの前記ロータコアそれぞれに磁石を収納する第３工程と、
    前記ロータコア組立体の前記軸方向の両側に、前記挿入穴の一部又は全部を塞ぐように端板を配置し、前記第１締結部品において２つの前記ロータコアから突出した部分であって前記ロータコアにおける前記第１穴の径よりも大きい径を有する突起部を、前記端板に設けられた、前記突起部の径よりも大きい径を有するかわし穴に配置する第４工程と、を有する
    ロータの製造方法。

Images