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公開番号2021040410
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210311
出願番号2019160178
出願日20190903
発明の名称ロータ
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H02K 7/08 20060101AFI20210212BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転軸に対するロータコア及びベアリングの軸方向の位置ずれを好適に防止可能としたロータを提供すること。
【解決手段】ロータ15は、回転軸21と、回転軸21に外嵌されて固定されたロータコア22と、内輪23aと転動体23bと外輪23cとを有し回転軸21に内輪23aが外嵌されて固定されたベアリング23とを備える。回転軸21には、ロータコア22と内輪23aとを軸方向に挟んでそれらの軸方向の移動を規制する段部21b及びナット27が設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
回転軸(21)と、
前記回転軸に外嵌されて固定されたロータコア(22)と、
内輪(23a)と転動体(23b)と外輪(23c)とを有し前記回転軸に前記内輪が外嵌されて固定されたベアリング(23)と
を備えたロータ(15)であって、
前記回転軸には、前記ロータコアと前記内輪とを軸方向に挟んでそれらの軸方向の移動を規制する第1及び第2軸方向規制部(21b,27)が設けられたロータ。
続きを表示(約 980 文字)【請求項2】
前記第1軸方向規制部は、前記回転軸に一体成形された段部(21b)である請求項1に記載のロータ。
【請求項3】
前記第2軸方向規制部は、前記回転軸に設けられたネジ溝(21c)に螺合されたナット(27)である請求項1又は請求項2に記載のロータ。
【請求項4】
前記ロータコアには、軸方向に延びて前記内輪と軸方向に接触するコア延出部(22d)が設けられた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロータ。
【請求項5】
前記ロータコアと前記内輪との軸方向の間にはそれらと軸方向に接触するスペーサ部材(41)が介在された請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロータ。
【請求項6】
前記回転軸における前記第1軸方向規制部から前記第2軸方向規制部までの軸方向の長さをL1とし、前記第1軸方向規制部から前記第2軸方向規制部までの間に挟まれる前記ロータコアの軸方向の長さをL2とし、前記内輪の軸方向の長さをL3とした場合、前記ロータコアの線膨張率×長さL2+前記内輪の線膨張率×長さL3が前記回転軸の線膨張率×長さL1以上となるように設定された請求項4に記載のロータ。
【請求項7】
前記ロータコアの線膨張率×長さL2+前記内輪の線膨張率×長さL3が前記回転軸の線膨張率×長さL1と等しくなるように設定された請求項6に記載のロータ。
【請求項8】
前記回転軸における前記第1軸方向規制部から前記第2軸方向規制部までの軸方向の長さをL11とし、前記第1軸方向規制部から前記第2軸方向規制部までの間に挟まれる前記ロータコアの軸方向の長さをL12とし、前記内輪の軸方向の長さをL13とし、前記スペーサ部材の軸方向の長さをL14とした場合、前記ロータコアの線膨張率×長さL12+前記内輪の線膨張率×長さL13+前記スペーサ部材の線膨張率×長さL14が前記回転軸の線膨張率×長さL11以上となるように設定された請求項5に記載のロータ。
【請求項9】
前記ロータコアの線膨張率×長さL12+前記内輪の線膨張率×長さL13+前記スペーサ部材の線膨張率×長さL14が前記回転軸の線膨張率×長さL11と等しくなるように設定された請求項8に記載のロータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータに関するものである。
続きを表示(約 6,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来、回転電機のロータとしては、例えば、回転軸と、回転軸に外嵌されて固定されたロータコアとを備え、更に回転軸に内輪が外嵌されて固定されたベアリングが一体的に設けられたものがある(例えば、特許文献1参照)。このロータでは、回転軸と内輪とが圧入固定されるとともに、回転軸にローレット部が設けられ、そのローレット部とロータコアとが圧入固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−74654号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のようなロータでは、ロータコアと内輪が軸方向に離間しつつ、それらがそれぞれ回転軸と圧入固定されているだけであるため、例えば、回転軸に大きなスラスト力が加わった場合等、回転軸に対してロータコアやベアリングがそれぞれ軸方向に移動してしまう虞があった。なお、回転軸に対するロータコアの軸方向の位置ずれは、例えば、モータ特性を悪化させる原因となる。
【0005】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転軸に対するロータコア及びベアリングの軸方向の位置ずれを好適に防止可能としたロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するロータ(15)は、回転軸(21)と、前記回転軸に外嵌されて固定されたロータコア(22)と、内輪(23a)と転動体(23b)と外輪(23c)とを有し前記回転軸に前記内輪が外嵌されて固定されたベアリング(23)とを備えたロータ(15)であって、前記回転軸には、前記ロータコアと前記内輪とを軸方向に挟んでそれらの軸方向の移動を規制する第1及び第2軸方向規制部(21b,27)が設けられる。
【0007】
同構成によれば、回転軸には、ロータコアとベアリングの内輪とを軸方向に挟んでそれらの軸方向の移動を規制する第1及び第2軸方向規制部が設けられるため、第1及び第2軸方向規制部によって回転軸に対するロータコア及びベアリングの軸方向の位置ずれをまとめて防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
一実施形態における回転電機の断面図。
別例における回転電機の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、回転電機の一実施形態を図1に従って説明する。
図1に示すように、回転電機11は、有底筒状のハウジング12と、該ハウジング12の開口を閉塞するエンドハウジング13とを備える。また、回転電機11は、ハウジング12の内周面に固定された略円筒状のステータ14を備える。ステータ14は、ステータコアに巻線が巻回されたものである。また、回転電機11は、ステータ14の内側でハウジング12及びエンドハウジング13に回転可能に支持されたロータ15を備える。
【0010】
ロータ15は、回転軸21と、該回転軸21に外嵌されて固定されたロータコア22とを備える。
回転軸21は、円筒状に形成された軸本体部21aを有し、該軸本体部21aの一端部であって図1中、右側端部の外周には径方向外側に突出する第1軸方向規制部としての段部21bが一体成形されている。本実施形態の段部21bは、軸本体部21aの周方向全体に形成されて環状に形成されている。また、軸本体部21aの他端部の外周には、ネジ溝21cが形成されている。
【0011】
また、回転軸21は、軸本体部21aの他端部から径方向内側に延びる縮径部21dと、該縮径部21dの内縁から軸方向に延びる小径部21eとを有する。小径部21eには、小径ベアリング20の内輪20aが外嵌されつつ圧入固定されている。小径ベアリング20は、内輪20aと転動体20bと外輪20cとを有し、外輪20cがハウジング12の底部12aに固定されている。詳しくは、底部12aには、中央孔12bが形成され、該中央孔12bの軸方向一方側であって図1中、右側は径が大きくされて軸受収容部12cとされている。そして、小径ベアリング20の外輪20cは、軸受収容部12cに内嵌されて、軸方向他方側であって図1中、左側への移動が規制されつつ固定されている。
【0012】
また、回転軸21の軸本体部21aの一端側であって図1中、右側には、ベアリング23の内輪23aが外嵌されつつ圧入固定されている。ベアリング23は、内輪23aと転動体23bと外輪23cとを有し、外輪23cがエンドハウジング13に固定されている。詳しくは、エンドハウジング13には、中央孔13aが形成されるとともに、中央孔13aよりも径方向外側から軸方向に突出する保持筒部13bが形成されている。そして、ベアリング23の外輪23cは、保持筒部13bに内嵌されて、軸方向一方側であって図1中、右側への移動が規制されつつ固定されている。また、保持筒部13bには、ベアリング23の外輪23cの軸方向他方側であって図1中、左側への移動を規制するための規制部材24が固定されている。本実施形態の規制部材24は、保持筒部13bの内径よりも内径が小さい円板状に形成され、複数のネジ25によって保持筒部13bの頂部に固定されている。
【0013】
また、回転軸21の軸本体部21aには、ロータコア22が外嵌されて固定されている。ロータコア22は、小径筒部22aと、該小径筒部22aから放射状に延びる周方向に複数の外延部22bと、該外延部22bの径方向外側端部同士を周方向に連結しつつ軸方向の両方に延びる大径筒部22cとを有する。また、ロータコア22には、小径筒部22aから軸方向に延びてベアリング23の内輪23aと軸方向に接触する筒状のコア延出部22dが設けられている。なお、コア延出部22dは、その外径が外輪23cと接触しないように外輪23cの内径よりも小さく設定されている。そして、ロータコア22は、小径筒部22a及びコア延出部22dが回転軸21の軸本体部21aに外嵌されつつ圧入固定されている。また、大径筒部22cの外周面には、永久磁石26が固定されている。
【0014】
そして、回転軸21には、前記段部21bとともにロータコア22とベアリング23の内輪23aとを軸方向に挟んでそれらの軸方向の移動を規制する第2軸方向規制部としてのナット27が設けられている。すなわち、ナット27は、前記段部21bとの間にベアリング23の内輪23aとロータコア22とが隙間無く介在されるように回転軸21の前記ネジ溝21cに螺合されている。よって、回転軸21に対するロータコア22及びベアリング23の軸方向一方側であって図1中、右側への移動は、段部21bによって規制される。また、回転軸21に対するロータコア22及びベアリング23の軸方向他方側であって図1中、左側への移動は、ナット27によって規制される。なお、ナット27は、ロータコア22及び内輪23aに常に軸方向の圧縮力が掛かる締め付けトルクでネジ溝21cに螺合されている。
【0015】
本実施形態では、回転軸21における段部21bからナット27までの軸方向の長さをL1とし、その間に挟まれるロータコア22の軸方向の長さをL2とし、内輪23aの軸方向の長さをL3とした場合、ロータコア22の線膨張率×長さL2+内輪23aの線膨張率×長さL3が回転軸21の線膨張率×長さL1以上となるように設定されている。また、詳しくは、本実施形態では、ロータコア22の線膨張率×長さL2+内輪23aの線膨張率×長さL3が回転軸21の線膨張率×長さL1と等しくなるように設定されている。
【0016】
そして、回転軸21の軸本体部21aには、軸方向一方側から出力部材31が内嵌されて固定されている。本実施形態の出力部材31は、その回転時に軸方向一方側へのスラスト力Fを発生させるものであって、例えば換気扇やラジエータなどの送風ファンが採用されている。
【0017】
次に、上記のように構成された回転電機11の作用について説明する。
ステータ14の巻線に駆動電流が供給されると、ステータ14にて回転磁界が発生されてロータ15が回転駆動され、ロータ15と共に出力部材31が回転する。すると、出力部材31の回転によって、該出力部材31及び回転軸21に軸方向一方側へのスラスト力Fが発生される。このときや回転電機11の振動発生時等には回転軸21に対してロータコア22やベアリング23が軸方向に移動しようとする力が加わるが、その移動は段部21b及びナット27によって阻止される。
【0018】
次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
(1)回転軸21には、ロータコア22とベアリング23の内輪23aとを軸方向に挟んでそれらの軸方向の移動を規制する第1及び第2軸方向規制部としての段部21b及びナット27が設けられるため、段部21b及びナット27によって回転軸21に対するロータコア22及びベアリング23の軸方向の位置ずれがまとめて防止される。
【0019】
(2)第1軸方向規制部は、回転軸21に一体成形された段部21bであるため、例えば、第1軸方向規制部を別体で設けた場合に比べて、部品点数や組み付け工数を低減することができる。
【0020】
(3)第2軸方向規制部は、回転軸21に設けられたネジ溝21cに螺合されたナット27であるため、ロータコア22及び内輪23aを軸方向に圧縮力が掛かった状態で締結することができる。よって、例えば、ロータコア22及びベアリング23の軸方向のがたつきを強固に抑えることができる。また、例えば、温度変化による寸法変化が生じてもロータコア22及びベアリング23の軸方向のがたつきを抑えることができる。
【0021】
(4)ロータコア22には、軸方向に延びて内輪23aと軸方向に接触するコア延出部22dが設けられるため、ロータコア22における外輪23cと対向する部位と外輪23cとの間に隙間を設けることができる。よって、例えば、ロータコア22が外輪23cと接触してしまうことを防ぐことができる。また、コア延出部22dがロータコア22に設けられることで、例えば、コア延出部22dの部位を別体で設けた場合に比べて、部品点数や組み付け工数を低減することができる。
【0022】
(5)ロータコア22の線膨張率×ロータコア22の長さL2+内輪23aの線膨張率×内輪23aの長さL3が回転軸21の線膨張率×回転軸21における長さL1以上となるように設定されるため、例えば、温度上昇による寸法変化が生じてもロータコア22及びベアリング23の軸方向のがたつきが生じないようにすることができる。
【0023】
(6)ロータコア22の線膨張率×ロータコア22の長さL2+内輪23aの線膨張率×内輪23aの長さL3が回転軸21の線膨張率×回転軸21における長さL1と等しくなるように設定されるため、例えば、温度変化による寸法変化が生じてもロータコア22及びベアリング23の軸方向のがたつきが生じないようにすることができる。
【0024】
上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。また、本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ロータコア22には、軸方向に延びて内輪23aと軸方向に接触するコア延出部22dが設けられるとしたが、これに限定されず、コア延出部22dが設けられていない構成でロータコア22が外輪23cと接触してしまうことを防ぐ構成としてもよい。
【0025】
例えば、図2に示すように、上記実施形態のコア延出部22dが設けられていないロータコア22とするとともに、ロータコア22の小径筒部22aと内輪23aとの軸方向の間にそれらと軸方向に接触するスペーサ部材41が介在された構成としてもよい。
【0026】
このようにしても、ロータコア22における外輪23cと対向する部位と外輪23cとの間に隙間を設けることができる。よって、例えば、ロータコア22が外輪23cと接触してしまうことを防ぐことができる。
【0027】
また、この例では、回転軸21における段部21bからナット27までの軸方向の長さをL11とし、その間に挟まれるロータコア22の軸方向の長さをL12とし、内輪23aの軸方向の長さをL13とし、スペーサ部材41の軸方向の長さをL14とした場合、ロータコア22の線膨張率×長さL12+内輪23aの線膨張率×長さL13+スペーサ部材41の線膨張率×長さL14が回転軸21の線膨張率×長さL11以上となるように設定されている。また、詳しくは、この例では、ロータコア22の線膨張率×長さL12+内輪23aの線膨張率×長さL13+スペーサ部材41の線膨張率×長さL14が回転軸21の線膨張率×長さL11と等しくなるように設定されている。
【0028】
このようにしても、上記実施形態の効果(5)、(6)と同様に、温度変化による寸法変化が生じてもロータコア22及びベアリング23の軸方向のがたつきが生じないようにすることができる。また、この例では、スペーサ部材41の材質や長さを調整することで、容易に上記した設定を満たすことが可能となる。
【0029】
・上記実施形態では、規制部材24は、複数のネジ25によって保持筒部13bに固定されるものとしたが、外輪23cの軸方向他方側への移動を規制することができれば、他の規制部材に変更してもよい。
【0030】
例えば、図2に示すように、規制部材42は、保持筒部13bの内径よりも内径が小さい円板部42aと、該円板部42aの外縁から軸方向に延びるナット部42bとを有し、該ナット部42bが保持筒部13bの外周に形成されたネジ溝13cに螺合されて固定されたものとしてもよい。このようにすると、上記実施形態の規制部材24に比べて、別部材である複数のネジ25を廃止することができ、部品点数や組み付け工数を低減することができる。なお、上記実施形態の規制部材24を採用した場合では、ナット部42bが不要になることなどから、例えば、小型軽量化を図ることが可能となる。
(【0031】以降は省略されています)

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