JPH099531A - シャフト構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コアとシャフトとの間に軸ずれが生ずるのを
防いで、シャフト構造体を容易に製造する。 【構成】 中央部にシャフト２の嵌入孔１ａを備えたコ
ア１を、プレス加工により形成した薄板鋼板１０を積層
して形成する。薄板鋼板１０に形成した貫通孔１０ａの
内周面には周方向に等しい間隔をあけて単位係合部を構
成する直線部Ｂを形成する。各薄板鋼板１０を直線部Ｂ
が整列するように積層して、コア１の嵌入孔１ａの内周
面に周方向に等しい間隔をあけて配置される係合部１ｂ
を形成する。シャフト２には、コア１の嵌入孔１ａに嵌
合する円柱形の嵌入部２ａを形成する。そして、シャフ
ト２の嵌入部２ａをコア１の嵌入孔１ａに圧入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機用回転子等に
用いられるシャフト構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転電機の回転子の一つとして、
円筒形状のコアにシャフトを取付けたシャフト構造体を
構成する場合には、例えば図３に示すような構成を用い
ていた。同図において、１´はプレス加工により形成さ
れた複数枚の薄板鋼板または積層鋼板を積層してなる円
筒状のコアであり、１´ａはコア１´の中央部に形成さ
れた嵌入孔である。この嵌入孔１´ａは、複数枚の薄板
鋼板を積層した状態で各薄板鋼板の中央部に形成された
貫通孔が整列して形成されたものである。嵌入孔１´ａ
は円柱状形状を有している。２´は回転軸即ちシャフト
であり、２´ａはシャフト２´の一部を嵌入孔１´ａの
孔径寸法より僅かに小さい径寸法を有する嵌入部であ
り、この嵌入部２´ａの外周部には軸線方向に延びる４
つの突部２´ｂが突設されている。これらの突部２´ｂ
は嵌入部２´ａの軸線方向の全長に亘って延びており、
また周方向に等しい間隔をあけて設けられている。また
径方向の突出寸法は、嵌入部２´ａを嵌入孔１´ａに圧
入した際に、これらの突部２´ａが変形するように定め
られている。コア１´にシャフト２´を取付けるには、
コア１´を治具に固定しておき、コア１´の嵌入孔１´
ａにシャフト２´を矢印の方向に圧入する。シャフト２
´はコア１´を構成する薄板鋼板よりも僅かに軟質の金
属材で形成してあり、上記の圧入により嵌入部２´ａの
突部２´ｂがコア１´の嵌入孔１´ａの内壁により削ら
れながらまたは変形させられながら圧入される。このよ
うにして、シャフト２´の嵌入部２´ａを嵌入孔１´ａ
に嵌合することにより、シャフト構造体が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして構成
されるシャフト構造体では、シャフト２´の嵌入部２´
ａの軸線方向全長にわたって突部２´ｂを形成する際の
二次加工が極めて面倒である。すなわち突部２´ｂは、
数値制御工作機械等を用いて機械的に形成されており、
この加工を行うためには高価な機械を必要とする上、手
間と時間がかかる。また、コア２´へのシャフト１´の
圧入過程で突部２´ｂが削れたり変形したりするが、こ
の削れまたは変形の態様によっては、コアの軸線とシャ
フトの軸線とがずれる即ち軸ずれが発生する。このよう
な軸ずれが発生すると、シャフトを回転させたときに回
転振動が生じる問題がある。

【０００４】本発明の目的は、安価に製造できるシャフ
ト構造体を提供することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、打抜品とシャフトと
の間の軸ずれを生じさせることなく製造できるシャフト
構造体を提供することにある。

【０００６】本発明の更に他の目的は、コアとシャフト
との間の軸ずれを生じさせることなく製造できる回転電
機の回転子に用いるシャフト構造体を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、中央部に嵌入
孔を有する金属製の打抜品の嵌入孔にシャフトの嵌入部
が圧入されてなるシャフト構造体を改良の対象とする。
ここで金属製の打抜品とは、金属板材に打抜き加工即ち
プレス加工を施して貫通孔を形成した少なくとも１つの
成形品（または金属板）から構成されるものである。回
転電機の回転子のコアは、鋼板にプレス加工を施して形
成された所定形状の薄板鋼板（成形品または金属板）が
複数枚積層されて構成されている。コアの他に、永久磁
石を取付けるためのボス等も打抜品として形成できる。

【０００８】本発明においては、打抜品の嵌入孔の内周
面に周方向に間隔をあけてシャフトの嵌入部の外周面と
係合する複数の係合部を形成する。本願明細書において
「係合部」とは嵌入孔に圧入された状態で変形して嵌入
孔の内周部と係り合う（内周部に喰い込むまたは内周部
と係り合って拘束状態になる）部分をいう。その形状は
任意である。これらの係合部を構成する単位係合部は、
打抜品を構成する成形品をプレス加工により形成する際
に形成される。打抜品が１つの成形品により構成される
場合には、単位係合部がそのままこれらの係合部を構成
し、打抜品が複数の成形品、金属板または薄板鋼板を積
層して構成される場合には、複数の単位係合部によって
これらの係合部が構成される場合もある。なお打抜品が
１つの成形品により構成される場合には、すべての成形
品に単位係合部を形成する必要はない。

【０００９】嵌合孔に形成する複数の係合部は、シャフ
トの嵌入部を嵌入孔に圧入したときにシャフトの軸線と
打抜品の軸線（中心線）との軸ずれが生じないように分
配配置されていればよい。最も好ましくは、複数の係合
部を周方向に等しい間隔をあけて形成すればよい。この
場合、複数の係合部は周方向に３個以上設けるのが好ま
しい。

【００１０】金属板（打抜品がコアの場合には薄板鋼
板）の貫通孔の内周面に周方向に等しい間隔をあけてシ
ャフトの嵌入部の外周面と係合する複数の単位係合部を
形成する場合に、複数枚の金属板（打抜品がコアの場合
には薄板鋼板）を回し積みしてもよい。このようにする
と各金属板の単位係合部が嵌合孔の内周面全体に分散し
て配置することができ、軸ずれがより少なくなる。この
場合、嵌合孔の内周面全体に分散した複数の単位係合部
がそれぞれ複数の係合部を構成する。

【００１１】打抜品によってコアを構成する場合には、
複数枚の薄板鋼板を各薄板鋼板に形成された複数の単位
係合部が軸線方向に整列するように積層してもよく、ま
た隣接する薄板鋼板にそれぞれ形成された複数の単位係
合部が軸線方向に整列しないように回し積みしてもよ
い。

【００１２】単位係合部の形状は、シャフトの嵌入部の
外周面とその単位係合部が係合する（単位係合部と嵌入
部の一方または両方が相手を削るかまたは変形させる）
ものであればよい。例えば、単位係合部をシャフトの軸
線方向から見た形状が直線状になるように形成すること
ができる。このようにすると単位係合部がシャフトの嵌
入部と接触する面積が少なくなり、圧入が容易になる。

【００１３】

【作用】本発明のシャフト構造体においては、嵌入孔に
係合部を有する打抜品（具体的にはコア等）に係合部を
形成する。プレス加工の際に係合部（複数枚の金属板ま
たは薄板鋼板により打抜品を構成する場合には、各金属
板または薄板鋼板に形成する単位係合部）を形成するこ
とは、極めて容易であり、また安価に形成できる。そし
て本発明では、シャフトの嵌入部に特別な加工を必要と
しない。シャフトの嵌入部を打抜品の嵌入孔に圧入する
と、嵌入孔の内周面に形成した係合部がシャフトの嵌入
部の外周面と係合してシャフトの抜け止め（または打抜
品のシャフトへの取付け）が完了する。したがって本発
明によれば、シャフトに面倒で特別な加工を施す必要が
なく、シャフト構造体を安価に提供することができる。
特に係合部または単位係合部を周方向に等しい間隔をあ
けて形成すると、打抜品（コア等）とシャフトとの間の
軸ずれが生じ難い。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１（Ａ）及び
（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ａ）は、モータの回
転子に用いるシャフト構造体に本発明を適用した実施例
の組立てを説明するための分解斜視図である。この図に
おいて、１はプレス加工により形成した中央部に貫通孔
１０ａを有する複数枚の薄板鋼板１０…を積層してなる
打抜品としてのコアであり、コア１の中央部にはシャフ
ト２の嵌入部２ａを圧入するするための嵌入孔１ａが形
成されている。この嵌入孔１ａは、複数枚の薄板鋼板１
０…の中央部にそれぞれ形成された貫通孔１０ａが整合
してまたは整列して構成されている。

【００１５】本実施例では、各薄板鋼板１０に形成する
貫通孔１０ａを図１（Ｂ）の形状としている。この貫通
孔１０ａは、内周面に半径ｒの円の円弧の一部を構成す
る円弧部Ａ…と直線部Ｂ…とを有している。円弧部Ａ…
と直線部Ｂ…とは、周方向に４５度ずつの間隔をあけて
周方向に交互に形成されている。直線部Ｂは両側の円弧
部Ａの端部を連結するように形成されており、半径ｒの
仮想円の内側に張り出た形になっている。直線部Ｂの長
さが長くなるほど、貫通孔１０ａの中心と直線部Ｂとの
間の距離ｒ´が短くなり、シャフト２の嵌入部２ａを圧
入しずらくなる。逆に、直線部Ｂの長さが短くなるほ
ど、貫通孔１０ａの中心と直線部Ｂとの間の距離ｒ´が
長くなり（半径ｒに近くなり）、シャフト２の嵌入部２
ａを圧入しやすくなるが、シャフトが抜けやすくなる。
シャフト及び鋼板１０の材質によっても異なるが、一般
的にはこの距離ｒ´を半径ｒの９８．７％以上〜９８．
９％以内にするのが好ましい。また別の見方をすると、
シャフト２の嵌入部２ａの外径の半径寸法をＲとした場
合に、この距離ｒ´をＲの９９．１％以上〜９９．３％
以内にするのが好ましい。

【００１６】本実施例では、直線部Ｂが貫通孔１０ａの
内周面に周方向に等しい間隔をあけて形成されて、シャ
フト２の嵌入部２ａの外周面と係合する複数の単位係合
部を構成している。本実施例では、各薄板鋼板の貫通孔
１０ａの直線部Ｂ…が整列するように複数枚の薄板鋼板
１０を積層している。その結果、嵌入孔１ａの内周面に
は、シャフト２の軸線方向に連続して延び且つ周方向に
等しい間隔（９０度）をあけて配置された４つの係合部
１ｂ…が形成される。係合部１ｂ…の数は、本実施例の
数に限定されるものではないが、少なくとも３つ以上の
係合部を設けるのが好ましい。また本実施例では、係合
部を周方向に等しい間隔をあけて形成しているが、係合
部間の間隔が等間隔でなくてもシャフト２の軸線とコア
１の軸線（中心）との間に実質的に軸ずれが発生しない
場合には許容される。理想的には、本実施例のように複
数の係合部を周方向に等しい間隔をあけて形成するのが
好ましい。

【００１７】本実施例では、コア１の嵌入孔１ａに圧入
されるシャフト２の嵌入部２ａの軸線方向の長さを、嵌
入孔１ａの長さよりも長くしており、またシャフト２は
コア１よりは僅かに軟質の金属材料で形成されている。

【００１８】コア１にシャフト２を付けるには、コア１
の嵌入孔１ａにシャフト２の嵌入部２ａを矢印方向に圧
入する。この圧入の過程で、嵌入部２ａの外周部がコア
１における嵌入孔１ａの係合部１ｂ…に当接する部分で
削られたりまたは変形して、コア１にシャフト２が圧入
され、シャフト構造体が得られる。

【００１９】本実施例においては、シャフト２の嵌入部
２ａの外周にローレットまたはコーキング等の二次加工
を施す必要がないので、シャフトの製造が簡単である。
また、コア１を構成する薄板鋼板はプレス加工により作
られるので、嵌入孔１ａに所要の係合部１ｂを有するコ
ア１を簡単に且つ安価に製造できる。その結果、シャフ
ト構造体の価格が安くなる。

【００２０】本実施例では、係合部１ｂ…を周方向に等
しい間隔をあけて４箇所設けているが、係合部１ｂ…は
嵌入孔１ａの周方向に等間隔で８箇所、または１２箇所
等に設けてもよい。また、シャフトの軸線方向から見た
係合部１ｂの形状は、本実施例のように直線状に限ら
ず、台形等任意である。要は、係合部１ｂ…の形状はシ
ャフト２の嵌入部２ａを圧入したときに軸ずれが起きな
いような形状であればよい。

【００２１】なお本実施例で用いるコア１を製造する場
合に、複数枚の薄板鋼板１０…を回し積みする場合に
は、各薄板鋼板１０…を周方向にずらす角度を９０度に
することになる。しかしながら例えば、各薄板鋼板１０
…を周方向にずらす角度を４５度にすると、４５度間隔
に係合部を形成することができる。但し、この場合の係
合部は、軸線方向に不連続な状態になる。各薄板鋼板１
０…を周方向にずらす角度を更に小さくして係合部の数
を増やしてももよいが、あまり係合部の数を増やすと、
圧入しずらくなる可能性がある。このような問題を防ぐ
には、図２に示すように各薄板鋼板の貫通孔１０に形成
する直線部Ｂの長さを短くすればよい。

【００２２】図２は、本発明の他の実施例で用いるコア
１の斜視図を示している。このコア１では、薄板鋼板１
０の貫通孔１０ａに周方向に９０度ずつずらして形成す
る単位係合部としての直線部Ｂの長さを図１の場合より
も短くしており（ｒ´を長くしており）、しかも各薄板
鋼板１０を３０度ずつ周方向にずらしながら回し積みし
ている。図２に黒色で示した部分が、各薄板鋼板の貫通
孔に形成した直線部Ｂである。本実施例では、各薄板鋼
板１０に形成した直線部Ｂがそれぞれ係合部を構成して
いる。したがって本実施例の係合部は、周方向に等しい
間隔をあけて設けられているが、各係合部はシャフトの
軸線方向には連続していない。

【００２３】本実施例のように、コア１を形成する薄板
鋼板を上記のように、重なり合う鋼板同士を周方向に所
定の角度（例えば３０度）ずつずらすようにして回し積
みすると、シャフトの圧入方向または軸線方向から見
て、嵌入孔１ａの内周面に多数の係合部１ｃが分散配置
したコアが得られる。なお、本実施例のように、薄板鋼
板の回し積みは、シャフトの軸線方向から見て係合部を
構成する直線部Ｂが周方向に均等に配置されるようにす
ることにより、圧入シャフトの軸ずれ防止がほぼ完全に
図られる。

【００２４】上記各実施例のシャフト構造体によれば、
コアをプレス加工により形成して、シャフト嵌入孔の内
周面にシャフトが圧入されるときに軸ずれが生じないよ
うに周方向の複数箇所にシャフトの嵌入部との係合部を
形成し、シャフトは嵌入部を加工の容易な円柱形に形成
して、コアの嵌入孔に圧入したので、シャフト構造体を
容易に製造することができる。また、コアとシャフトの
間に軸ずれが生ずるのを良好に防止できる。

【００２５】上記実施例は、シャフトにコアを取付けた
シャフト構造体に本発明を適用したものであるが、本発
明はこれに限定されるものではなく、シャフトにボス等
の他打抜品を圧入する場合にも本発明を適用できるのは
勿論である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、シャフトに面倒で特別
な加工を施す必要がなく、シャフト構造体を安価に提供
することができる。特に係合部または単位係合部を周方
向に等しい間隔をあけて形成すると、打抜品（コア等）
とシャフトとの間の軸ずれを有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施例のシャフト構造体の分
解斜視図、（Ｂ）は図１の実施例におけるコアを構成す
る薄板鋼板の貫通孔の平面形状を示す図である。

【図２】本発明の実施例で用いるコアの他の形成例を説
明するために用いる斜視図である。

【図３】従来のシャフト構造体の構成例を説明するため
に用いる分解斜視図である。

【符号の説明】

１ コア １ａ シャフト嵌入孔 １ｂ 係合部 ２ シャフト ２ａ 嵌入部 １０ 薄板鋼板 １０ａ 貫通孔 Ａ 円弧部 Ｂ 直線部（単位係合部）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部に嵌入孔を有する金属製の打抜品
   の前記嵌入孔にシャフトの嵌入部が圧入されてなるシャ
   フト構造体であって、 前記打抜品の前記嵌入孔の内周面には周方向に間隔をあ
   けて前記シャフトの前記嵌入部の外周面と係合する複数
   の係合部が形成されていることを特徴とするシャフト構
   造体。
2. 【請求項２】 前記複数の係合部は前記シャフトの前記
   嵌入部を前記嵌入孔に圧入したときに前記シャフトと前
   記打抜品との軸ずれが生じないように分配配置されてい
   る請求項１に記載のシャフト構造体。
3. 【請求項３】 中央部に嵌入孔を有する金属製の打抜品
   の前記嵌入孔にシャフトの嵌入部が圧入されてなるシャ
   フト構造体であって、 前記金属製の打抜品はプレス加工により形成された複数
   枚の金属板が積層されて構成されており、 前記複数枚の金属板は積層された状態で前記嵌入孔を構
   成する貫通孔をそれぞれ有しており、 前記貫通孔の内周面には前記シャフトの前記嵌入部の外
   周面と係合する少なくとも１つの単位係合部が形成され
   ていることを特徴とするシャフト構造体。
4. 【請求項４】 前記複数枚の金属板は、前記シャフトの
   前記嵌入部を前記嵌入孔に圧入したときに前記シャフト
   と前記打抜品との軸ずれが生じないように前記単位係合
   部が分配配置されるように積層されている請求項１に記
   載のシャフト構造体。
5. 【請求項５】 前記金属板の前記貫通孔の内周面には周
   方向に等しい間隔をあけて前記シャフトの前記嵌入部の
   外周面と係合する複数の単位係合部が形成されており、 前記複数枚の金属板は回し積みされている請求項４に記
   載のシャフト構造体。
6. 【請求項６】 複数枚の薄板鋼板を積層して構成されて
   中央部に嵌入孔を備えた円筒状のコアの前記嵌入孔にシ
   ャフトの嵌入部が圧入されてなるシャフト構造体におい
   て、 前記複数枚の薄板鋼板は積層された状態で前記嵌入孔を
   構成する貫通孔をそれぞれ有してプレス加工により形成
   されており、 前記薄板鋼板の前記貫通孔の内周面には周方向に等しい
   間隔をあけて前記回転シャフトの前記嵌入部の外周面と
   係合する複数の単位係合部が形成されていることを特徴
   とするシャフト構造体。
7. 【請求項７】 前記複数枚の薄板鋼板は各薄板鋼板に形
   成された前記複数の単位係合部が軸線方向に整列するよ
   うに積層されている請求項４に記載のシャフト構造体。
8. 【請求項８】 前記複数枚の薄板鋼板は、隣接する薄板
   鋼板にそれぞれ形成された前記複数の単位係合部が軸線
   方向に整列しないように回し積みされている請求項４に
   記載のシャフト構造体。
9. 【請求項９】 前記単位係合部は前記シャフトの軸線方
   向から見た形状が直線状になるように形成されている請
   求項１に記載のシャフト構造体。