特開 2024-102866 ロータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024102866

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】ロータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/28 20060101AFI20240725BHJP

【ＦＩ】

H02K1/28 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006925

(22)【出願日】2023-01-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000660

【氏名又は名称】Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｐａｒｔｎｅｒｓ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】亀山 拓弥

(72)【発明者】

【氏名】北尾 拓也

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601AA09

5H601CC01

5H601EE18

5H601EE34

5H601GA02

5H601GA33

5H601GA40

5H601JJ05

5H601KK13

(57)【要約】

【課題】ロータコアに対するシャフトの常温での圧入と、シャフトとロータコアとが滑ることの防止と、を両立することが可能な技術の提供。
【解決手段】軸方向に延びるシャフト挿入孔が形成されたロータコアと、前記シャフト挿入孔に挿入される中空のシャフトと、を備え、前記シャフトは、軸方向における異なる位置に形成された２個以上のスリットを有する、ロータが構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延びるシャフト挿入孔が形成されたロータコアと、
前記シャフト挿入孔に挿入される中空のシャフトと、を備え、
前記シャフトは、軸方向における異なる位置に形成された２個以上のスリットを有する、
ロータ。

【請求項2】

２個以上の前記スリットは、
前記シャフトの周方向における同じ位置に形成されている、
請求項１に記載のロータ。

【請求項3】

２個以上の前記スリットは、
前記シャフトの周方向における異なる位置に形成されている、
請求項１または請求項２に記載のロータ。

【請求項4】

前記周方向における異なる位置は、
予め決められた一定の角度ずつ周方向に離間した位置である、
請求項３に記載のロータ。

【請求項5】

前記周方向における異なる位置は、
Ｎ（Ｎは２以上の整数）個存在し、
前記シャフトの軸を中心とした周方向の角度において、互いに３６０°／Ｎずつ離間している、
請求項３に記載のロータ。

【請求項6】

前記周方向における異なる位置は、特定の径方向を０°とした場合に、０°，９０°，１８０°，２７０°の位置であり、
前記軸方向における異なる位置は、軸方向の一方の端部から順に合計４個存在し、
周方向における前記０°の位置および前記１８０°の位置においては、軸方向において前記端部から数えて１番目および３番目の位置に前記スリットが形成され、
周方向における前記９０°の位置および前記２７０°の位置においては、軸方向において前記端部から数えて２番目および４番目の位置に前記スリットが形成されている、
請求項３に記載のロータ。

【請求項7】

前記シャフトの軸方向における一方の端部にはフランジ部が形成されており、
前記フランジ部の外径は前記フランジ部以外の部分の外径より大きく、
軸方向において前記ロータコアと、前記フランジ部と、の間には隙間が存在する、
請求項１に記載のロータ。

【請求項8】

前記フランジ部に最も近い位置に形成された前記スリットの少なくとも一部は、軸方向において前記隙間に重なる、
請求項７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。

【背景技術】

【0002】

従来、ロータコアに形成されたシャフト挿入孔にシャフトが挿入され、摩擦固定されたロータが知られている。例えば、特許文献１には、焼き嵌めによってシャフトをロータコアに固定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１８６２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータは使用過程において回転するが、回転時には、径方向外側に向けた遠心力がロータに作用し、モータの回転数が大きくなるほど遠心力は大きくなる。一般に、シャフトよりも径が大きく体積も大きいロータコアの方が、遠心力の影響が大きく、径方向外側方向への変形量が大きい。このため、モータの回転数が増加すると、シャフトとロータコアとの間に作用する面圧が小さくなる。そこで、モータが回転してもシャフトとロータコアとが滑らないようにするため、従来は、特許文献１に開示されたようにシャフトとロータコアとの間に充分な大きさの締め代が設けられていた。
従来技術のようにシャフトとロータコアとの間に充分な大きさの締め代を設けた場合、常温でシャフトをロータコアに圧入することは困難になる。そこで、従来は、特許文献１のように焼き嵌めによってシャフトとロータコアとを組み付ける構成が採用されている。

【0005】

一方、中空のシャフトにスリットを１つ形成すると、径方向の弾性変形が可能になるため、常温でシャフトをロータコアに圧入することが可能になる。しかし、シャフトをロータコアに圧入するためには、シャフトが軸方向のほぼ全長にわたって弾性変形する必要がある。このため、１つのスリットでシャフトを変形させ、圧入可能にする場合、スリットは、シャフトの軸方向のほぼ全長にわたって存在することになる。しかし、圧入後の状態においてスリットが存在する部位は、シャフトとロータコアとが接触しない部位となり、この部位の周辺においてシャフトとロータコアとの間に作用する面圧は小さくなる。従って、シャフトの軸方向のほぼ全長にわたる大きいスリットが１つ存在する場合、モータの回転数が増加すると充分な面圧を確保することが困難になり、シャフトとロータコアとが滑ってしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ロータコアに対するシャフトの常温での圧入と、シャフトとロータコアとが滑ることの防止と、を両立することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するため、ロータは、軸方向に延びるシャフト挿入孔が形成されたロータコアと、前記シャフト挿入孔に挿入される中空のシャフトと、を備え、前記シャフトは、軸方向における異なる位置に形成された２個以上のスリットを有する。

【0007】

シャフトにスリットが形成されると、スリットが形成されない場合と比較して変形が容易になる。このため、シャフトをロータコアに挿入（圧入）する際にシャフトが変形可能になり、スリットが形成されないシャフトを挿入する場合と比較して摩擦力を低減することができる。この結果、常温でロータコアに対してシャフトを圧入することが可能になり、摩擦固定のための昇温工程を廃止することが可能である。さらに、スリットが軸方向に２個以上形成される場合、スリットを軸方向に分散して配置することができる。スリットが軸方向に分散して配置されると、スリットが存在しない部位も軸方向に分散して配置される。スリットおよびその周囲においては、シャフトとロータコアとの間に大きい面圧を作用させることができないが、スリットが存在しない部位であれば、シャフトとロータコアとの間に大きい面圧を作用させることができる。従って、スリットが存在しない部位が軸方向に分散して配置されることにより、シャフトとロータコアとの間の面圧が過度に低下することを防ぎ、ロータ回転時にシャフトとロータコアとが滑ることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１Ａはロータの断面図あり、図１Ｂはシャフトの斜視図である。

【図2】図２Ａはシャフトに形成されたスリットの位置を説明するための図であり、図２Ｂはシャフトをフランジ部側から軸方向に沿って眺めた状態を示す図である。

【図3】回転数と平均面圧との関係を示す模式図である。

【図4】図４Ａは、シャフトの変形量を示す図であり、図４Ｂは、シャフトに作用する面圧を示す図である。

【図5】図５Ａ、図５Ｂはスリットの位置を説明するための図である。

【図6】図６Ａ、図６Ｂはスリットの位置を説明するための図である。

【図7】図７Ａ、図７Ｂはスリットの位置を説明するための図である。

【図8】図８Ａ、図８Ｂはスリットの位置を説明するための図である。

【図9】図９Ａ、図９Ｂはスリットの位置を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）ロータの構成：
（１－２）シャフトの構成：
（２）他の実施形態：

【0010】

（１）ロータの構成：
図１Ａは発明の一実施形態にかかるロータ１を示す断面図である。ロータ１は図示しないモータに組み込まれ、軸を中心に回転する。本明細書においては、ロータ１の軸に沿った方向を軸方向と呼び、軸に垂直な方向を径方向と呼ぶ。また、径方向における軸側を径方向内側と呼び、径方向における軸と反対側を径方向外側と呼ぶ。さらに、軸を中心とした回転方向、すなわち、軸を中心とした円の周に沿った方向を周方向と呼ぶ。図１Ａは、ロータ１の軸Ａｘを含む切断面でロータ１を切断した状態を示している。従って、図１Ａの左右方向は軸方向であり、図１Ａの上下方向は径方向である。なお、図１Ａにおいては、締め代などの細部が省略され、簡略化されている場合がある。

【0011】

ロータ１は、ロータコア１０とシャフト２０とを備えている。ロータコア１０は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されることによって形成される。本実施形態において、ロータコア１０は円筒形である。すなわち、ロータコア１０は、円柱状の外形を有している。また、ロータコア１０には、軸Ａｘを含み、軸Ａｘに平行な方向に延びる円柱状の貫通孔が形成されている。当該貫通孔は、シャフト２０が圧入されるシャフト挿入孔１０ａである。

【0012】

さらに、ロータコア１０は、磁石挿入孔１０ｂを備え、当該磁石挿入孔１０ｂに永久磁石が挿入される。磁石挿入孔１０ｂは、ロータコア１０を軸方向から見た場合に略長方形の孔であり、周方向および径方向に対して傾斜した孔である。磁石挿入孔１０ｂは、ロータコア１０に複数個設けられ、各磁石挿入孔１０ｂに永久磁石が配置される。すなわち、本実施形態にかかるロータ１は、埋込永久磁石型モータ（ＩＰＭモータ：Interior Permanent Magnet Motor）に用いられる。

【0013】

（１－２）シャフトの構成：
図１Ｂは、シャフト２０の斜視図である。シャフト２０は、シャフト挿入孔１０ａに挿入されて摩擦固定される挿入部２０ａと、シャフト２０の外周面より径方向に突出したフランジ部２０ｂと、を有している。シャフト２０は、中空であり、シャフト２０の内部には、軸Ａｘを含み、軸Ａｘに平行な方向に延びる円柱状の貫通孔が形成されている。

【0014】

フランジ部２０ｂは、シャフト２０の軸方向における一方の端部側に形成されている。軸方向においてフランジ部２０ｂと異なる部分は、挿入部２０ａである。挿入部２０ａの軸方向の長さはシャフト挿入孔１０ａの軸方向の長さより大きい。挿入部２０ａとフランジ部２０ｂとのそれぞれにおいて外径は一定であるが、挿入部２０ａの外径とフランジ部２０ｂの外径とは異なっている。すなわち、フランジ部２０ｂの外径は挿入部２０ａの外径よりも大きい。

【0015】

シャフト２０の挿入部２０ａには、複数のスリット２０ｃが形成されている。スリット２０ｃは、軸方向における異なる位置に形成されていればよい。本実施形態においては、合計８個のスリット２０ｃが挿入部２０ａに形成されている。スリット２０ｃの形状は限定されないが、本実施形態においては、径方向に沿ってスリット２０ｃを見た場合に、軸方向に長い矩形である。また、本実施形態において、スリット２０ｃは、径方向に挿入部２０ａを貫通している。さらに、本実施形態においては、複数のスリット２０ｃの形状が同一の大きさおよび形状である。

【0016】

本実施形態において、スリット２０ｃは、軸方向および周方向にずれた位置に形成される。図２Ａはスリット２０ｃの位置を説明するための図であり、シャフト２０の挿入部２０ａを仮想的に切断し、環状の部分を平面状に延ばした状態を示している。なお、図２Ａにおいては、各スリット２０ｃをスリット２０ｃ１１～２０ｃ４４のように区別して表記している。図２Ａにおいては、左右方向が軸方向であり、上下方向が周方向に相当する。また、図２Ａにおいては、フランジ部２０ｂを省略しているが、フランジ部２０ｂ側の端部が図２Ａの左側、フランジ部２０ｂと逆側の端部が図２Ａの右側になるように図示されている。

【0017】

本実施形態においては、複数のスリット２０ｃの形状および大きさが同一であるため、スリット２０ｃの矩形の重心によってスリット２０ｃの位置を定義する。本実施形態においては、軸方向における４カ所のいずれかにスリット２０ｃの位置が存在する。本実施形態においては、これらの４カ所をフランジ部２０ｂ側の端部から順に軸方向第１位置Ｐａ１，軸方向第２位置Ｐａ２，軸方向第３位置Ｐａ３，軸方向第４位置Ｐａ４と呼ぶ。

【0018】

本実施形態においては、スリット２０ｃ１１，２０ｃ１３が軸方向第１位置Ｐａ１に存在し、スリット２０ｃ２２，２０ｃ２４が軸方向第２位置Ｐａ２に存在する。また、スリット２０ｃ３１，２０ｃ３３が軸方向第３位置Ｐａ３に存在し、スリット２０ｃ４２，２０ｃ４４が軸方向第４位置Ｐａ４に存在する。すなわち、本実施形態においては、軸方向の同一の位置に２個のスリット２０ｃが配置されている。また、軸方向の異なる４カ所の位置にスリット２０ｃが配置されている。

【0019】

さらに、本実施形態において、軸方向第１位置Ｐａ１，軸方向第２位置Ｐａ２，軸方向第３位置Ｐａ３，軸方向第４位置Ｐａ４の間の軸方向の距離Ｌａｐは同一であり、かつ、スリット２０ｃの軸方向の長さＬａｓと同一である。従って、スリット２０ｃの軸方向の端部は、軸方向第２位置Ｐａ２，軸方向第３位置Ｐａ３，軸方向第４位置Ｐａ４の中間の位置に存在する。例えば、図２Ａに示すスリット２０ｃ１１の端部Ｅ１１と、スリット２０ｃ２２の端部Ｅ２２との軸方向の位置は一致する。以上のように、本実施形態においては、軸方向の位置が異なるスリット２０ｃ同士は軸方向において重なっていないが、軸方向においてスリット２０ｃ同士が離間しないように配置されている。

【0020】

図２Ｂは、シャフト２０をフランジ部２０ｂ側から軸方向に沿って眺めた状態を示している。また、図２Ｂにおいては、軸Ａｘを中心とした角度によって周方向の位置を示すことが想定されており、図２Ａに示すスリット２０ｃ１１，２０ｃ３１が形成された周方向の位置を角度０°とみなし、時計回り方向への角度θで周方向の位置を示すこととする。図２Ｂにおいては、周方向における角度０°、９０°、１８０°、２７０°の位置に、スリット２０ｃが存在するようにシャフト２０が図示されている。

【0021】

すなわち、本実施形態において、スリット２０ｃは、周方向において４カ所に形成され、シャフト２０の軸Ａｘを中心とした周方向の角度において、互いに９０°（＝３６０°／４）ずつ離間している。このため、スリット２０ｃは、予め決められた一定の角度である９０°ずつ周方向に離間した位置に配置されている。

【0022】

なお、本実施形態において、スリット２０ｃが設けられる周方向の位置は９０°ずつ離間しているとともに、軸方向において同一の位置に形成されたスリット２０ｃ同士が周方向において離間する角度も一定である。例えば、軸方向第１位置Ｐａ１に形成されたスリット２０ｃ１１，２０ｃ１３が周方向で離間する角度は１８０°であり、軸方向第２位置Ｐａ２に形成されたスリット２０ｃ２２，２０ｃ２４が周方向で離間する角度も１８０°である。

【0023】

図２Ａにおいては、周方向の位置が示されている。すなわち、図２Ａに示す挿入部２０ａの左側には、周方向の位置である角度０°、９０°、１８０°、２７０°が示されている。本実施形態においては、これらの周方向の４カ所を角度が小さい順に周方向第１位置Ｐｃ１，周方向第２位置Ｐｃ２，周方向第３位置Ｐｃ３，周方向第４位置Ｐｃ４と呼ぶ。

【0024】

本実施形態においては、スリット２０ｃ１１，２０ｃ３１が周方向第１位置Ｐｃ１に存在し、スリット２０ｃ２２，２０ｃ４２が周方向第２位置Ｐｃ２に存在する。また、スリット２０ｃ１３，２０ｃ３３が周方向第３位置Ｐｃ３に存在し、スリット２０ｃ２４，２０ｃ４４が周方向第４位置Ｐｃ４に存在する。さらに、本実施形態において、スリット２０ｃは軸方向に長く、周方向に短い長方形であり、周方向において異なる位置に存在するスリット２０ｃ（例えば、スリット２０ｃ１１とスリット２０ｃ２２）は、周方向において重なっておらず、周方向においてスリット２０ｃが互いに離間するように配置されている。

【0025】

以上のように、本実施形態においては、特定の径方向を０°とした場合に、周方向の角度が０°，９０°，１８０°，２７０°の位置にスリット２０ｃが存在する。また、軸方向においてスリット２０ｃが存在する位置は、軸方向のフランジ部２０ｂ側の端部から順に、軸方向第１位置Ｐａ１，軸方向第２位置Ｐａ２，軸方向第３位置Ｐａ３，軸方向第４位置Ｐａ４の合計４個存在する。そして、周方向における０°の位置および１８０°の位置においては、軸方向においてフランジ部２０ｂ側の端部から数えて１番目および３番目の位置である軸方向第１位置Ｐａ１および軸方向第３位置Ｐａ３にスリット２０ｃが形成されている。さらに、周方向における９０°の位置および２７０°の位置においては、軸方向においてフランジ部２０ｂ側の端部から数えて２番目および４番目の位置である軸方向第２位置Ｐａ２および軸方向第４位置Ｐａ４にスリット２０ｃが形成されている。

【0026】

以上の構成により、本実施形態においては、シャフト２０の周方向における同じ位置に２個のスリット２０ｃが形成されている。例えば、スリット２０ｃ１１，２０ｃ３１は、周方向における同じ位置である周方向第１位置Ｐｃ１に形成されている。さらに、本実施形態においては、シャフト２０の周方向における異なる位置に４個のスリット２０ｃが形成されている。例えば、スリット２０ｃ１１，２０ｃ２２，２０ｃ１３，２０ｃ２４は、周方向における異なる位置である周方向第１位置Ｐｃ１，周方向第２位置Ｐｃ２，周方向第３位置Ｐｃ３，周方向第４位置Ｐｃ４に形成されている。

【0027】

以上の構成において、シャフト挿入孔１０ａの内径は、シャフト２０の挿入部２０ａの外径よりも僅かに小さくなっている。すなわち、シャフト２０はロータコア１０に対して摩擦固定されるため、両者を摩擦固定するための締め代が設けられている。ロータコアに対するシャフトの固定方法として、従来は焼き嵌めが用いられていたが、本実施形態においては、スリット２０ｃによってシャフト２０を弾性変形させることが可能であるため、昇温工程が不要である。

【0028】

すなわち、本実施形態にかかるシャフト２０の挿入部２０ａは、常温（例えば２５℃）でシャフト挿入孔１０ａに圧入される。上述のように、シャフト挿入孔１０ａの内径は、シャフト２０の挿入部２０ａの外径よりも僅かに小さいが、挿入部２０ａは圧入の際に弾性変形するため、シャフト２０の挿入部２０ａをシャフト挿入孔１０ａに挿入することが可能である。

【0029】

圧入が行われると、ロータコア１０とシャフト２０とは摩擦固定によって固定される。本実施形態にかかるロータ１は、モータに組み込まれて使用される。従って、使用過程において、ロータ１は軸Ａｘを中心に回転する。ロータ１がモータの部品として適正であるためには、モータの使用過程において、ロータコア１０とシャフト２０とが滑らないことが必要である。

【0030】

このため、ロータコア１０とシャフト２０との間に作用する力が、基準を満たすように設計される必要がある。本実施形態においては、シャフト２０に作用する平均面圧が閾値以上になるという基準が決められている。平均面圧は、ロータコア１０とシャフト２０とが接触する領域における圧力である。また、ロータ１は使用過程において回転するため、回転を伴う使用過程においても平均面圧が閾値以上になることが要求される。

【0031】

一般に、ロータコア１０とシャフト２０との間に作用する平均面圧は、ロータ１の回転数が増加するほど小さくなる。図３は、回転数と平均面圧との関係を示す模式図である。図３においては、回転数と、本実施形態にかかるシャフト２０に作用する平均面圧と、の関係を実線で示している。また、本実施形態のロータ１と形状および素材が同一であるが、スリットが形成されておらず、かつ、中空ではなく丸棒であるシャフトにおける回転数と平均面圧との関係を一点鎖線で示している。ここでは、この例を丸棒シャフトと呼ぶ。

【0032】

これらの例で示すように、モータの回転数が上がると、平均面圧は下がる。これは、回転数の増加に伴って、遠心力が作用し、シャフト２０よりも径が大きく体積も大きいロータコア１０の方が、遠心力によって径方向外側に作用する力の影響が大きいからである。但し、回転数の低下に伴う平均面圧の増加度合いは、丸棒シャフトの方がシャフト２０よりも大きい。丸棒シャフトはシャフト２０より剛性が高く、シャフト２０と比較して、径方向への弾性変形の程度が小さい。この結果、丸棒シャフトはシャフト２０よりも回転による影響を受けにくい。

【0033】

すなわち、スリット２０ｃが形成されたシャフト２０は、回転数が大きくなると弾性変形してシャフト２０の外径が大きくなりやすく、回転数の増加に伴ってシャフト２０の外周面がロータコア１０のシャフト挿入孔１０ａの内周面に押しつけられる力が強くなる。一方、丸棒シャフトにおいては、回転数が増加しても外径がほとんど変化しない。このため、丸棒シャフトの外周面がロータコアのシャフト挿入孔の内周面に押しつけられる力は回転数の増加に伴ってあまり変化しない。この結果、回転数の増加による平均面圧の低下度合いは、丸棒シャフトにおいて急激である一方、シャフト２０は緩やかである。

【0034】

平均面圧は、モータの回転数の増加とともに低下するため、モータの使用過程において、ロータコア１０とシャフト２０とが滑らないようにするためには、モータの使用過程において想定される最高回転数Ｒｍａｘで平均面圧が閾値以上であればよい。すなわち、最高回転数Ｒｍａｘにおいて平均面圧が閾値Ｐｔｈ以上であれば、想定されるどのような回転数においてもロータコア１０とシャフト２０との固定が充分であると見なすことができる。

【0035】

ここでは、最高回転数Ｒｍａｘで平均面圧が閾値Ｐｔｈと一致する状態を考える。シャフト２０、丸棒シャフトの双方において最高回転数Ｒｍａｘで平均面圧が閾値Ｐｔｈとなるように設計された場合、モータの回転数が最高回転数Ｒｍａｘから低下するほど平均面圧が大きくなる。そして、モータの回転数が０である状態で平均面圧が最大となる。

【0036】

ロータコア１０とシャフト２０とを固定するためには、閾値Ｐｔｈ以上の平均面圧が必要とされるが、平均面圧が過度に大きいと、ロータコア１０に悪影響が発生し得る。例えば、本実施形態のようなＩＰＭモータにおいて、ロータコア１０は、永久磁石が挿入される複数の磁石挿入孔１０ｂを有している。磁石挿入孔１０ｂは、周方向において並んでおり、周方向において隣接する磁石挿入孔１０ｂ同士の距離は、一般的に短く、最短距離の部分はブリッジ部と呼ばれる。当該ブリッジ部は、他の部分と比較して応力に弱いため、ロータコア１０とシャフト２０との間で作用する平均面圧が過度に大きいと、ブリッジ部に歪みが生じ得る。

【0037】

このため、無回転時の平均面圧を抑制できないのであれば、ロータコア１０の剛性を高める、磁石挿入孔１０ｂ同士の距離を離す、などの設計変更が必要になってしまう。しかし、本実施形態のシャフト２０のように、スリット２０ｃが設けられ、容易に弾性変形し得る構成であれば、無回転時の平均面圧が、閾値Ｐｔｈより過度に大きくなることがない。従って、ブリッジ部に必要とされる剛性は、丸棒シャフトよりも小さくて良い。このため、本実施形態においては、丸棒シャフトと比較して磁石挿入孔１０ｂの数を少なくする等の制約が生じにくい。

【0038】

図４Ａは、本実施形態にかかるシャフト２０の変形量を示す図である。図４Ａにおいては、シャフト２０をロータコア１０に挿入した状態におけるシャフト２０の変形量を形状および色で示している。ここでは、シャフト２０をロータコア１０に挿入する前と、挿入した後と、における変位量をシャフト２０の表面の各位置について特定し、変位量を強調した上で形状に反映させて示している。また、変位量の大きさを等高線で区切られた色によって示している。

【0039】

図４Ａにおいては、基準Ｐ0が変位量０または変位量がほぼ０の部分であり、変位量が負（すなわち、挿入前よりへこんでいる）である部分を、基準Ｐ0より濃いグレーで示している。また、変位量が正であり、基準Ｐ0よりも変位量が大きい部分は、基準Ｐ0より薄いグレーで示している。図４Ａに示すように、シャフト２０がシャフト挿入孔１０ａと接触している接触範囲においては、概ね変位量が負であり、弾性変形して径が小さくなっていることがわかる。また、スリット２０ｃは、周方向に歪むように変形しており、スリット２０ｃの周囲においてシャフト２０の負の変位量が特に大きくなっていることがわかる。すなわち、本実施形態においては、スリット２０ｃが設けられていることによって、弾性変形が容易になり、この結果、締め代を有するシャフト挿入孔１０ａに対してシャフト２０が挿入可能であることがわかる。

【0040】

図４Ｂは、シャフト２０をロータコア１０に挿入した状態においてシャフト２０に作用する面圧を示す図である。図４Ｂにおいては、シャフト２０とロータコア１０とが接触する部位において、シャフト２０に作用する面圧を色で示している。ここでは、面圧が小さいほど濃いグレーとなり、面圧が大きいほど薄いグレーとなるように着色している。

【0041】

図４Ｂにおいては、４カ所のスリット２０ｃの位置Ｐｓが見えるような角度でシャフト２０を眺めた状態が想定されている。スリット２０ｃは貫通する孔であり、図４Ａに示すようにスリット２０ｃの周辺においては容易に弾性変形する。このため、図４Ｂに示されるように、スリット２０ｃが存在する位置Ｐｓにおいては、面圧が相対的に小さくなっている。一方、軸方向においても周方向においても、スリット２０ｃの位置Ｐｓの間の部分では、面圧が相対的に高くなっている。このような面圧の特性は、モータの回転数が上がっても同様である。

【0042】

以上の構成により、本実施形態においては、スリット２０ｃが存在しない部分で高い面圧を確保することが可能であり、ロータコア１０とシャフト２０とが滑らないように固定することが可能である。以上のように、本実施形態においては、スリット２０ｃによって弾性変形が可能になり、常温でシャフト２０をシャフト挿入孔１０ａに圧入することが可能になる。従って、本実施形態においては、焼き嵌めではなく、常温での圧入による固定が可能になる。このため、本実施形態によれば、常温でロータ１を製造することが可能になり、摩擦固定のための昇温工程を廃止することが可能である。

【0043】

さらに、本実施形態においては、軸方向における異なる位置にスリット２０ｃが形成される。従って、弾性変形を可能にするスリット２０ｃと、シャフト２０の面圧を確保するための部位とを、軸方向に分散させることができる。具体的には、本実施形態においては、図２Ａに示すように、軸方向に異なる位置である軸方向第１位置Ｐａ１～軸方向第４位置Ｐａ４のいずれかにスリット２０ｃが形成されている。このため、スリット２０ｃは、軸方向に分散して配置された状態になる。

【0044】

さらに、軸方向にスリット２０ｃが分散して配置されると、軸方向におけるスリット２０ｃの間、例えば、スリット２０ｃ１１，２０ｃ３１の間には、距離Ｌａｐにわたってスリット２０ｃが存在しない部分が存在する。このため、この部分にスリット２０ｃ部分より大きい面圧を作用させることが可能である。従って、本実施形態においては、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位が軸方向に分散して配置された状態になる。この結果、弾性変形可能な部位と、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位との双方、を軸方向に分散させることができる。

【0045】

シャフト２０を弾性変形させて常温での圧入を可能にするためには、シャフト２０において軸方向のほぼ全長にわたるスリットをシャフトに設けても良い。しかし、この場合、面圧が過度に低下する。具体的には、図４Ｂに示すように、スリット２０ｃが存在する位置Ｐｓの周囲は面圧が小さい部位となる。従って、シャフト２０のように軸方向の２カ所にスリット２０ｃを設けるのではなく、軸方向のほぼ全長にわたってスリットを設けると、軸方向のほぼ全長にわたる広い範囲で面圧が低下する。この結果、特にモータの回転数が上がった状態において、充分な面圧を確保することが困難になり、シャフトとロータコアとが滑ってしまうことがある。

【0046】

しかし、本実施形態においては、スリット２０ｃを軸方向に２個以上形成するため、スリット２０ｃが形成されていない部位を軸方向に分散して配置させることができる。従って、本実施形態においては、スリット２０ｃが存在しても面圧が過度に低下することなく、モータの回転数が上がった状態においても、充分に大きい面圧を容易に確保することができる。

【0047】

さらに、本実施形態においては、周方向における同じ位置にスリット２０ｃが形成される。例えば、図２Ａに示すスリット２０ｃ１１，２０ｃ３１は、周方向における同じ位置である周方向第１位置Ｐｃ１に形成されている。従って、スリット２０ｃ１１，２０ｃ３１が軸方向に離間しており、弾性変形可能な部位が軸方向に分散して配置された状態になる。また、この配置により、スリット２０ｃ１１，２０ｃ３１の間には、距離Ｌａｐにわたってスリット２０ｃが存在しない部分が存在する。このため、この部分にスリット２０ｃ部分より大きい面圧を作用させることが可能である。従って、本実施形態においては、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位が軸方向に分散して配置された状態になる。この結果、弾性変形可能な部位と、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位との双方、を軸方向に分散させることができる。

【0048】

さらに、本実施形態においては、周方向における異なる位置にスリット２０ｃが形成される。例えば、図２Ａにおける軸方向第１位置Ｐａ１においては、周方向に異なる位置である周方向第１位置Ｐｃ１，周方向第３位置Ｐｃ３にスリット２０ｃ１１，２０ｃ１３が存在する。この構成によれば、弾性変形を可能にするスリット２０ｃと、シャフト２０の面圧を確保するための部位とを、周方向に分散させることができる。

【0049】

さらに、周方向にスリット２０ｃが分散して配置されると、周方向におけるスリット２０ｃの間、例えば、スリット２０ｃ１１，２０ｃ１３の間には、角度１８０°に相当する位置の離間が生じ、この部分にはスリット２０ｃが存在しない。このため、この部分にスリット２０ｃ部分より大きい面圧を作用させることが可能である。従って、本実施形態においては、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位が周方向に分散して配置された状態になる。この結果、弾性変形可能な部位と、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位との双方、を周方向に分散させることができる。

【0050】

さらに、本実施形態においては、周方向においてスリット２０ｃが存在し得る位置が、４個存在し、各位置は周方向の角度において、互いに９０°（＝３６０°／４）ずつ離間している。このため、スリット２０ｃは、図２Ｂに示されるように、周方向に均等に分散されている。この構成によれば、弾性変形可能な部位と、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位との双方、周方向に均等に分散させることができる。

【0051】

さらに、本実施形態においては、周方向においてスリット２０ｃが存在し得る位置が、０°，９０°，１８０°，２７０°の位置である。また、軸方向においてスリット２０ｃが存在し得る位置が、フランジ部２０ｂ側の端部から順に合計４個存在する。そして、周方向における０°の位置および１８０°の位置においては、軸方向においてフランジ部２０ｂ側の端部から数えて１番目および３番目の位置、すなわち、軸方向第１位置Ｐａ１および軸方向第３位置Ｐａ３にスリット２０ｃが形成される。さらに、周方向における９０°の位置および２７０°の位置においては、軸方向においてフランジ部２０ｂ側の端部から数えて２番目および４番目の位置、すなわち、軸方向第２位置Ｐａ２および軸方向第４位置Ｐａ４にスリット２０ｃが形成される。この構成によれば、周方向と軸方向との双方に均等に弾性変形可能な部位と、相対的に高い面圧を作用させることが可能な部位との双方、を周方向に分散させることができる。

【0052】

さらに、本実施形態においては、シャフト２０にスリット２０ｃが存在することによって、シャフト２０が弾性変形することを可能にしている。このため、本実施形態においては、ロータコア１０とシャフト２０とが接触している部分の全域にわたって弾性変形できるように、スリット２０ｃの位置が工夫されている。

【0053】

具体的には、軸方向においてロータコア１０と、フランジ部２０ｂと、の間には隙間Ｇが存在するように、シャフト２０がロータコア１０に対して固定される（図１Ａ参照）。フランジ部２０ｂは、シャフト２０の挿入部２０ａよりも径が大きい部分である。このため、当該フランジ部２０ｂが存在することにより、フランジ部２０ｂの周辺の挿入部２０ａは、他の部位と比較して剛性が高くなる。剛性が過度に高くなっていると、弾性変形させることが困難になり、シャフト２０をロータコア１０に挿入することが困難になり得る。そこで、本実施形態においては、軸方向においてロータコア１０と、フランジ部２０ｂとが最も近い部分は、隙間Ｇに相当する距離だけ離間されている。この結果、フランジ部２０ｂの影響で剛性が高くなっている部位がロータコア１０と接触していない状態にすることができる。このため、シャフト２０がフランジ部２０ｂを有していても、挿入部２０ａにおいて弾性変形する部位をロータコア１０に接触させることができる。

【0054】

本実施形態においては、さらに、フランジ部２０ｂに最も近い位置に形成されたスリット２０ｃの一部が、軸方向において隙間Ｇに重なるように構成されている。すなわち、フランジ部２０ｂに最も近い位置に形成されたスリット２０ｃの端部Ｅは、図１Ａに示すように、軸方向において隙間Ｇ内に存在する。従って、本実施形態においては、隙間Ｇに存在する部分の剛性がスリット２０ｃによって低減され、ロータコア１０とシャフト２０とが接触する部位の剛性は低下し、弾性変形することが可能な状態となっている。

【0055】

（２）他の実施形態：
以上の実施形態は、本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、スリット２０ｃの大きさ、形状、数、スリット２０ｃ同士の配置の関係等は、上述の実施形態に限定されない。上述の実施形態においては、図２Ａに示されるように軸方向に隣り合うスリット２０ｃの端部同士、例えばスリット２０ｃ１１，２０ｃ２２の端部Ｅ１１と端部Ｅ２２は、軸方向において同一の位置であったがこのような構成に限定されない。また、９０°毎の間隔で周方向に異なる位置はこのような角度間隔に限定されない。

【0056】

図５Ａは、周方向に隣接するスリットの角度が４０°である構成例にかかるシャフトを図２Ａと同様の態様で示した図である。この例において、シャフト２０に形成されたスリットは合計９個である。軸方向においては、異なる３カ所の位置Ｐａ１１～Ｐａ１３のいずれかにスリットが形成される。周方向においては、異なる９カ所の位置Ｐｃ１１～Ｐｃ１９のいずれかにスリットが形成される。

【0057】

また、本例において、周方向における同じ位置にスリットは形成されていない。例えば、位置Ｐｃ１１にスリット２１ｃ１１が形成されているが、当該位置Ｐｃ１１に他のスリットは形成されていない。さらに、本例において、軸方向における同じ位置にスリットが３個形成されている。例えば、軸方向における位置Ｐａ１１にスリット２１ｃ１１，２１ｃ１４，２１ｃ１９が形成されている。さらに、本例において、軸方向に最も近いスリットの端部同士は一致していない。例えば、スリット２１ｃ１１、２１ｃ２２の端部Ｅｄ１１，Ｅｄ２２は一致しておらず、離間している。他のスリットも同様であり、軸方向において最も近いスリット同士の離間距離は一定である。

【0058】

周方向において隣り合う位置同士の間隔は４０°である。例えば、位置Ｐｃ１１，Ｐｃ１２の角度は４０°である。当該角度は周方向の各位置Ｐｃ１１～Ｐｃ１９において一定であり、周方向に隣接するスリットの角度が４０°である。このため、軸方向において同じ位置に存在し、周方向において隣接するスリット、例えば、スリット２１ｃ１１，２１ｃ１４同士の角度は、１２０°である。以上の構成によれば、９個のスリットを軸方向および周方向に均等に分散させてシャフトに配置することができる。また、各スリットの間の部位には、スリット部分より大きい面圧を作用させることが可能であり、当該部位も、軸方向および周方向に均等に分散配置される。

【0059】

図５Ｂは、周方向に隣接するスリットの角度が６０°である構成例にかかるシャフトを図２Ａと同様の態様で示した図である。この例において、シャフト２０に形成されたスリットは合計６個である。軸方向においては、異なる３カ所の位置Ｐａ２１～Ｐａ２３のいずれかにスリットが形成される。周方向においては、異なる９カ所の位置Ｐｃ２１～Ｐｃ２６のいずれかにスリットが形成される。

【0060】

また、本例において、周方向における同じ位置にスリットは形成されていない。さらに、本例において、軸方向における同じ位置にスリットが２個形成されている。さらに、本例において、軸方向に最も近いスリットの端部同士は一致していない。周方向において隣り合う位置同士の間隔は６０°であり、軸方向において同じ位置に存在し、周方向において隣接するスリット同士の角度は、１８０°である。以上の構成によれば、６個のスリットを軸方向および周方向に均等に分散させてシャフトに配置することができる。また、各スリットの間の部位には、スリット部分より大きい面圧を作用させることが可能であり、当該部位も、軸方向および周方向に均等に分散配置される。

【0061】

さらに、スリットは、軸方向および周方向の双方において均等に分散されていてもよいが、少なくとも一方の方向において均等でない構成が採用されてもよい。図６Ａは、周方向に隣接するスリットの角度が一定ではない構成例にかかるシャフトを図２Ａと同様の態様で示した図である。この例において、シャフト２０に形成されたスリットは合計６個である。軸方向においては、異なる３カ所の位置Ｐａ３１～Ｐａ３３のいずれかにスリットが形成される。周方向においては、異なる４カ所の位置Ｐｃ３１～Ｐｃ３４のいずれかにスリットが形成される。

【0062】

また、本例において、周方向における同じ位置にスリットは形成され得る。例えば、位置Ｐｃ３１においては、スリット２３ｃ１１，２３ｃ３１が形成されている。さらに、本例においては、軸方向における同じ位置にスリットが２個形成されている。例えば、位置Ｐａ３１においては、スリット２３ｃ１１，２３ｃ１３が形成されている。さらに、本例において、軸方向に最も近いスリットの端部同士は一致していないが、周方向に最も近いスリットの端部同士が一致している場合がある。例えば、スリット２３ｃ１１の端部Ｅｄ３１とスリット２３ｃ１２の端部Ｅｄ３２とは、周方向において一致している。軸方向において異なる位置に存在し、周方向において隣接する位置同士の間隔は２７°であり、軸方向において同じ位置に存在し、周方向において隣接するスリット同士の角度は、１８０°である。以上の構成によれば、６個のスリットの中の３個ずつ２つのグループにグループ化し、同一グループを近い位置に配置し、異なるグループを分散させて配置することができる。また、異なるグループを１８０°の間隔で対向配置させることができる。以上の構成によれば、スリットがグループ毎に偏在するため、スリット部分より大きい面圧を作用させることが可能な部位を、周方向に広く確保することができる。

【0063】

図６Ｂは、図５Ａに示す構成において、一部の位置でスリットが形成されていないことによって、周方向にスリットが均等に分散されていない状態となっている例である。すなわち、図５Ａに示す構成において、周方向における位置Ｐｃ１４～Ｐｃ１９においてスリットを形成せず、周方向における位置Ｐｃ１１～Ｐｃ１３においてスリットを形成すると、図６Ｂに示す構成となる。この構成によれば、周方向における０°～８０°の範囲にスリットが偏在するため、スリット部分より大きい面圧を作用させることが可能な部位を、周方向に広く確保することができる。

【0064】

また、図６Ａに示す構成において、一部の位置でスリットが形成されていないように構成されても良い。図６Ａに示す構成において、周方向における位置Ｐｃ３３～Ｐｃ３４においてスリットが形成されておらず、周方向における位置Ｐｃ３１～Ｐｃ３２においてスリットが形成されると、図７Ａに示す構成となる。この構成によれば、周方向における０°～２７°の範囲にスリットが偏在するため、スリット部分より大きい面圧を作用させることが可能な部位を、周方向に広く確保することができる。

【0065】

周方向にスリットを偏在させる構成は、他にも種々の構成を採用可能である。周方向における同じ位置であり、かつ、軸方向において異なる３カ所の位置のそれぞれにスリットを形成すれば、例えば、図７Ｂのような構成となる。また、周方向における同じ位置であり、かつ、軸方向において異なる２カ所の位置のそれぞれにスリットを形成すれば、例えば、図８Ａのような構成となる。

【0066】

さらに、図８Ａのようにスリットが２個形成される構成において、スリットが形成される位置を周方向にも均等に分散させると、例えば、図８Ｂに示すように、スリットが周方向において１８０°異なる位置に形成された構成となる。以上の各例において、スリットの大きさ、軸方向および周方向における距離や角度は限定されない。例えば、図８Ｂにおけるスリットの大きさを調整することにより、図９Ａに示すように、軸方向においてスリットの端部が一致する構成とすることができる。また、図９Ｂに示すように、軸方向においてスリットの一部が重なる構成とすることができる。

【0067】

さらに、上述の実施形態においては、スリット２０ｃが存在し得る位置が、軸方向および周方向のそれぞれに各４カ所であったが、この数は２以上の任意の数であってもよい。具体的には、軸方向において、互いに一定距離離間するとともに、軸方向の一方の端部から軸方向第１位置～軸方向第Ｘ位置の順に合計Ｘ個（Ｘは２以上の自然数）、スリット２０ｃが存在し得る位置を設ける。また、周方向において、互いに一定角度離間するとともに、周方向の特定の位置から時計回りに周方向第１位置～周方向第Ｙ位置の合計Ｙ個（Ｙは２以上の自然数）、スリット２０ｃが存在し得る位置を設ける。この場合において、ｘを１～Ｘの自然数、ｙを１～Ｙの自然数とし、ｘ，ｙがともに奇数またはともに偶数である場合の軸方向第ｘ位置かつ周方向第ｙ位置にスリット２０ｃが形成される構成としても良い。

【0068】

ロータコアは、軸方向に延びるシャフト挿入孔が形成されていればよい。すなわち、ロータコアは、シャフトが挿入され、摩擦固定される構造であればよい。従って、ロータコアは、種々の構造であって良い。例えば、電磁鋼板が積層された構造に限定されないし、ＩＰＭ以外の構造、例えば、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）のロータコアであっても良い。

【0069】

シャフト挿入孔は、ロータコアにおいて軸方向に延びる孔であり、シャフトが挿入され、摩擦固定される孔であれば良い。従って、シャフト挿入孔の形状は上述のような、軸を中心とした円柱状の空間に限定されず、軸を中心とした多角形状の空間であっても良い。

【0070】

また、シャフトは、弾性変形しながらシャフト挿入孔に圧入されるため、中空である。シャフトの外径及び内径等の寸法は、シャフト挿入孔の内径や軸方向長さ、シャフト及びロータコアの材料等に応じて適宜調整されて良い。いずれにしても、中空のシャフトにスリットが形成されることにより、締め代のあるシャフト挿入孔にシャフトを圧入することができればよい。

【0071】

スリットは、軸方向における異なる位置に形成され、２個以上存在すれば良い。すなわち、軸方向の少なくとも２カ所にスリットが形成されており、これにより、複数の位置でシャフトの弾性変形が容易になっていれば良い。スリットは、軸方向における異なる位置に形成されるため、軸方向の少なくとも２カ所で弾性変形が容易であり、この結果、軸方向においてシャフト全体がシャフト挿入孔に圧入可能となればよい。むろん、スリットの個数は３個以上であっても良い。また、シャフトの周方向におけるスリットの位置は限定されない。

【0072】

スリットは、シャフトが弾性変形できるように形成されるため、シャフトの径方向に貫通していることが好ましい。また、スリットは、軸方向に長い孔であることが好ましい。スリットの形状は限定されない。従って、上述のような矩形の孔であっても良いし、他の形状、例えば、楕円、多角形、多角形の角が曲線状になっている形状等であっても良い。

【0073】

スリットの位置は、種々の態様で定義されて良い。例えば、径方向に沿ってスリットを見た場合の重心の位置がスリットの位置であると定義されても良いし、スリットの端部や予め決められた基準の位置がスリットの位置であると定義されても良い。このように各スリットに対して位置を定義するための点が１点ずつ定義され、当該点の位置が異なるか否かでスリットの位置が異なるか否か特定されても良い。また、スリットが重なるか否かによって位置が異なるか否か定義されても良い。例えば、スリットが完全に重なるか、一方のスリットが他方に含まれる場合に位置が同一とされ、少なくとも一部が重なるが、重なっていない部分を含む場合には位置が異なるとされても良い。

【0074】

さらに、スリットの位置を特定の方向において記述した場合、当該特定の方向と異なる方向については考慮されない。例えば、軸方向において２個のスリットの位置が同一であるという場合、当該２個のスリットの位置が周方向において異なっていてもよい。当該２個のスリットの位置が周方向において異なっていれば、当該２個のスリットはシャフト上に別個のスリットとして存在し得る。

【符号の説明】

【0075】

１…ロータ、１０…ロータコア、１０ａ…シャフト挿入孔、１０ｂ…磁石挿入孔、２０…シャフト、２０ａ…挿入部、２０ｂ…フランジ部、２０ｃ…スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】