旋转电机的制作方法

本发明涉及一种安装有控制装置的控制装置一体型旋转电机。

背景技术：

作为旋转电机与控制装置成一体的控制装置一体型旋转电机，已知有一种车用交流发电机(例如，参照专利文献1)。专利文献1的车用交流发电机在转轴的一个自由端即条带驱动侧从与条带驱动侧相反一侧依次具有励磁铁芯、间隔件、轴承部件和带轮，以作为与螺母一起配备于转轴的部件。

以往，车用交流发电机从发动机侧经由条带对带轮施加输入转矩，从而使带轮旋转。当带轮旋转时，通过在转轴一端切出的螺纹和安装于该螺纹的螺母使安装于转轴的部件旋转。即，成为当带轮旋转时能利用带轮与除此之外的紧固构件的接地面之间产生的摩擦力使带轮与其它紧固构件一体地旋转的结构。

此外，励磁铁芯成为无法相对于转轴朝与条带驱动侧相反一侧移动的结构。作为其理由，列举以下两种结构。使用如下转轴：在转轴的与条带驱动侧相反一侧，具有转轴的直径沿着励磁铁芯的条带驱动侧相反一侧的末端面局部较粗的檐部的转轴或是在转轴的外周中的励磁铁芯所在的外周面具有滚花的转轴。通过这种结构，能使励磁铁芯与转轴固定。

这种转轴为了起到以与条带驱动侧相反一侧的檐部为螺栓头的螺栓的作用，利用螺母和转轴的檐部或是螺母和转轴的滚花，使励磁铁芯、间隔件、轴承部件和带轮紧固。另外，从提高磁特性的目的出发，励磁铁芯一般使用碳含量少的钢材。因而，励磁铁芯是通过螺母和转轴的檐部紧固的部件中的强度较弱的部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-112775号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，在现有技术中，存在以下技术问题。在专利文献1的车用交流发电机中，在对带轮施加有过大的输入转矩的情况下，在转轴与螺母之间的紧固部件的接地面处产生的摩擦力不足，会产生带轮的打滑和螺母的带动。其结果是，会引起螺母松动，因此，存在发生螺母或带轮脱落而引发事故这样的问题。

在现有技术中，作为利用螺母被相对于转轴紧固的部件，存在励磁铁芯、间隔件、轴承部件和带轮。在此，励磁铁芯使用碳含量少且柔软的材料。因此，与其它部件相比，励磁铁芯的屈服应力较小。因而，所使用的螺母的紧固转矩被设定为低范围，以免励磁铁芯屈服或损伤。

换言之，现有技术无法充分地扩大螺母的螺紧转矩。其结果是，现有技术无法解决施加有过大的输入转矩时的螺母的松动和带轮的不需要的打滑等问题。

本发明为解决上述问题而作，其目的在于提供一种旋转电机，该旋转电机具有能通过使励磁铁芯免受轴力来实现螺母的螺紧转矩的扩大和轴力的扩大，其结果是实现对带轮打滑进行限制的力的扩大的结构。

解决技术问题所采用的技术手段

为了解决上述技术问题，本发明的旋转电机包括：转轴，所述转轴能旋转地支承于前轴承和后轴承；励磁铁芯，所述励磁铁芯固接于转轴；以及带轮，所述带轮在转轴的一端侧与转轴一体且能旋转地嵌合，其中，从转轴的一端侧朝向另一端侧依次配置带轮、前轴承、励磁铁芯，通过安装于在转轴的一端侧形成的阳螺纹的螺母，带轮被紧固于转轴，转轴在轴向上的前轴承与励磁铁芯之间的位置处，具有朝径向外侧突出的檐部。

发明效果

根据本发明的旋转电机，包括在轴承与励磁铁芯之间具有使转轴的直径增大了的檐部，并使由螺母的螺紧力产生的轴力的影响不波及至励磁铁芯的结构。由此，能使励磁铁芯免受轴力。其结果是，实现螺母的螺紧力的转矩扩大和由螺纹的轴力产生的摩擦力的扩大，从而能扩大针对带轮打滑进行限制的力。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的剖视图。

图2是本发明实施方式1中的旋转电机的实施热处理的转轴的剖视图。

图3是本发明实施方式1中的旋转电机的实施热处理的带轮的剖视图。

图4是将本发明实施方式2的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。

图5是将本发明实施方式3的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。

图6是将本发明实施方式4的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。

图7是将本发明实施方式4的变形例的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。

图8a是将本发明实施方式5的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。

图8b是图8a中在a-a线处切断的剖视图。

图9a是将本发明实施方式6的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。

图9b是图9a中在b-b线处切断的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的旋转电机的实施方式进行说明。

实施方式1

图1表示本发明实施方式1的旋转电机的剖视图。本实施方式1的旋转电机是控制装置一体型旋转电机，其装设于车辆，用于驱动的辅助和发电。

控制装置一体型旋转电机1一体地包括旋转电机主体1a和控制装置1b。旋转电机主体1a构成为包括励磁铁芯2、定子3、前支架4、后支架5、前轴承7、后轴承8、冷却风扇20、21和转轴22。

在定子3处卷装有定子绕组3a。在定子3的内周侧设置有励磁铁芯2。励磁铁芯2以励磁绕组2a卷装于铁芯2b的方式构成。另外，在以下说明中，有时也将铁芯2b称为励磁铁芯2b。在定子3的轴向的两端部处配置有前支架4和后支架5。前支架4和后支架5作为一对支架被设置成对定子3进行支承。

在前支架4处固定有前轴承7。在后支架5处固定有后轴承8。转轴22被前轴承7和后轴承8保持为能自由旋转。转轴22固定于励磁铁芯2的中心。后轴承8也可以被压入并固定于转轴22。

本实施方式1的转轴22具有转轴22的直径局部地形成得较粗的檐部23。在转轴22的一端侧25处以与檐部23相邻的方式配置有前轴承7。另一方面，在转轴22的另一端侧26处以与檐部23相邻的方式配置有励磁铁芯2。

在转轴的一端侧25形成有阳螺纹以供螺母14安装。在励磁铁芯2的轴向的两端部处设置有通过励磁铁芯2的旋转而产生冷却风的冷却风扇20和冷却风扇21。螺母14构成转轴22的一端侧25。另一方面，集电环13构成转轴22的另一端侧26。

在一端侧25的、从前支架4突出的转轴22处设置有带轮12。带轮12利用形成于转轴22的一端侧25的阳螺纹和安装于该阳螺纹的螺母14而被紧固于转轴22。因而，带轮12与转轴22一体且能旋转地嵌接于转轴22的一端侧25。

此外，在从另一个后支架5突出的转轴22处设置有对励磁铁芯2的旋转状态进行检测的旋转位置传感器6。另外，在转轴22中比旋转位置传感器6靠另一端侧26处设置有用于对励磁绕组2a供给电流的一对集电环13。此外，在后支架5的外侧设置有与集电环13滑动接触的一对电刷17。电刷17被刷握16保持。

接着，对控制装置1b进行说明。控制装置1b包括电源电路部、励磁电路部和控制电路部。其中，电源电路部、励磁电路部和控制电路部均未在图1中图示。电源电路部与定子绕组3a电连接。励磁电路部与励磁绕组2a电连接。控制电路部对电源电路部和励磁电路部进行控制。

接着，使用图1对控制装置一体型旋转电机1的动作进行说明。控制装置一体型旋转电机1包括作为车辆驱动辅助的电动机的功能和用于发电的发电机的功能。

首先，对控制装置一体型旋转电机1起到电动机的功能的情况进行说明。从未图示的外部电池供给至电源电路部的直流电力通过电源电路部的接通/断开控制而被转换成三相交流电流并供给至定子绕组3a。

此外，从外部电池供给的直流电力被励磁电路部调节后供给至励磁绕组2a。通过上述供给，在励磁绕组2a的周围产生旋转磁场，其结果是，励磁铁芯2与转轴22一起旋转。

转轴22的旋转从带轮12经由未图示的传动条带传递至发动机。此外，控制电路部基于来自未图示的外部设备和旋转位置检测传感器6的信息对电源电路部和励磁电路部进行控制。

接着，对控制装置一体型旋转电机1起到发电机的功能的情况进行说明。当发动机旋转时，发动机的旋转力经由传动条带和带轮12传递至转轴22。其结果是，励磁铁芯2旋转，从而在定子绕组3a中激励出三相交流电力。

此外，控制电路部对电源电路部的接通/断开进行控制，从而将定子绕组3a中激励出的三相交流电力转换成直流电力。转换后的直流电力被供给并充电至外部电池。

本实施方式1采用在转轴22处具有檐部23的结构。由此，在前轴承7的侧面中位于与带轮12相反一侧处的侧面的内圈的、与檐部23接触的面成为通过螺母14的螺紧而被紧固的紧固区间的末端面。

其结果是，通过螺母的螺紧而被紧固的构件被前轴承7和带轮12所限定。因此，强度比前轴承7和带轮12弱的励磁铁芯2免受由螺母的螺紧而产生的轴力。即，通过采用在转轴22设置有檐部23的结构，能使由螺母的螺紧力产生的轴力的影响不波及至励磁铁芯。其结果是，相比以往能扩大螺母螺紧力，能提高针对带轮12打滑的限制力。

接着，说明有关能通过对一部分的部件实施热处理来进一步提高针对带轮12打滑的限制力这点。图2是本实施方式1中实施了热处理的转轴22的剖视图。图3是本实施方式1中实施了热处理的带轮12的剖视图。在图2、图3中，斜线部分相当于实施了热处理的部分。

如图2所示，通过对转轴22和檐部23实施热处理，能扩大针对由螺母14的螺紧而在檐部23处产生的压缩力的耐力以及针对由螺母14的螺紧而在转轴22的螺纹部处产生的拉伸力的耐力。

此外，如图3所示，通过对带轮12的作用有紧固力的部分实施热处理，能扩大针对由螺母14的螺紧而在带轮12处产生的压缩力的耐力。

这样，对于转轴22和带轮12，通过对作用有紧固力的部位局部地实施热处理，能扩大螺母14的螺紧力。其结果是，能进一步提高针对带轮12打滑的限制力。另外，图2、图3所示的热处理的范围为一例，当在图示的范围以上对转轴22和带轮12实施了热处理的情况下，能进一步获得耐力的效果。

如上所述，根据实施方式1，包括在前轴承与励磁铁芯之间具有使转轴局部较粗的檐部的结构。由此，能使由螺母的螺紧力产生的轴力的影响不波及至励磁铁芯，能扩大螺母螺紧力。其结果是，能获得使针对带轮打滑的限制力得以提高的旋转电机。

此外，根据实施方式1，也可以采用通过焊接将转轴与螺母固定的结构。由此，在实施了过大的输入转矩时，能防止螺母松动。另外，即使在过大的输入转矩施加于带轮而使带轮打滑的情况下，也能抑制螺母的共同旋转、脱落。

实施方式2

在本实施方式2中，对通过适当设定转轴22的外径尺寸来实现针对带轮12打滑的限制力的提高这点进行说明。

图4是将本发明实施方式2的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。将转轴22中的、比檐部23更靠励磁铁芯2一侧的外径设为d1。将转轴22中的、比檐部23更靠前轴承7一侧的外径设为d2。在转轴22的外径中，d2被设置成大于d1。另外，与图1的附图标记相同的符号是相同或同样的构成要素，并省略其详细说明。

本实施方式2的转轴22的外径设为d2＞d1。即，将本实施方式2的转轴22的、在一端侧25处供阳螺纹形成的部分的外径设为更大。其结果是，能提高针对由螺母14的螺紧而在转轴22处产生的拉伸力的耐力。另外，通过扩大螺母14的螺紧力，能提高针对带轮12打滑的限制力。

实施方式3

在本实施方式3中，对通过适当设定转轴22的外径尺寸、前轴承7的内圈外径和带轮12的轴套部12a的外径尺寸来实现针对带轮12打滑的限制力的提高这点进行说明。

图5是将本发明实施方式3的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。将转轴22的檐部23的外径设为d3。将前轴承7的内圈外径设为d4。将带轮12的与前轴承7相接触的轴套部12a的外径设为d5。在外径中，d3及d5被设置成与d4同等。另外，与图1的附图标记相同的符号是相同或同样的构成要素，并省略其详细说明。

在本实施方式3中，采用将外径尺寸即d3及d5设为与d4同等的结构。通过这样具有相同外径的结构，螺母所带来的螺紧力经由具有外径d5的带轮12和具有外径d4的前轴承7被传递至具有外径d3的檐部23。

其结果是，能扩大针对由螺母14的螺紧而在转轴22的檐部23和带轮12处产生的压缩力的耐力。另外，通过扩大螺母14的螺紧力，能提高针对带轮12打滑的限制力。

实施方式4

在本实施方式4中，对通过适当设定檐部23的形状来实现针对带轮12打滑的限制力的提高这点进行说明。

图6是将本发明实施方式4的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。在本实施方式4的转轴22中，檐部23与励磁铁芯2b抵接的部分的外周面形成为层差形状。将在转轴22的比檐部23更靠励磁铁芯2b一侧，转轴22的檐部23与励磁铁芯2b抵接的外周面中的层差31部分的转轴的外径设为d6。此外，将转轴22的比檐部23更靠励磁铁芯2b一侧的外径设为d1。将转轴22的檐部的外径设为d3。

转轴22的外径d1、d3、d6之间满足d1＜d6＜d3的关系。此外，与外径d6相当的部分31被形成为埋入励磁铁芯2b。

图7是将本发明实施方式4的旋转电机的转轴的变形例及其周边部放大的剖视图，其表示图6中的转轴的外径d6的部分的变形例。转轴22的檐部23与励磁铁芯2b抵接的部分的外周面中的外径d6的部分31形成为锥形形状。另外，与图1的附图标记相同的符号是相同或同样的构成要素，并省略其详细说明。

当过大的输入转矩从发动机侧经由条带作用于带轮12时，会使条带张力扩大。利用条带张力，在转轴22中的励磁铁芯2b与转轴22的檐部23的抵接面的部分处产生过大的弯曲应力。因而，在转轴22的外径中，通过设为d1＜d6＜d3的结构，能扩大针对抵接面处产生的弯曲应力的耐力。此外，能延长针对作用于转轴22的弯曲荷载的疲劳寿命。

另外，如图7所示，在将转轴22的檐部23与励磁铁芯2b抵接的部分的外周面中的外径d6的部分31形成为锥形形状的情况下，也能获得同样的效果。因而，能扩大针对抵接面处产生的弯曲应力的耐力。另外，能延长针对作用于转轴22的弯曲荷载的疲劳寿命。

实施方式5

在本实施方式5中，对通过适当设定带轮12和转轴22的固定方法来实现针对带轮12打滑的限制力的提高这点进行说明。

图8a是将本发明实施方式5的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。此外，图8b是在图8a中的a-a线处切断的剖视图。在本实施方式5的转轴22处设置有键槽22b。在带轮12处设置有键槽12b。以使键24嵌入转轴22的键槽22b和带轮12的键槽12b的方式设置。

将转轴22中的比檐部23更靠励磁铁芯2一侧的外径设为d1。将转轴22中的比檐部23更靠前轴承7一侧的外径设为d2。在转轴22的外径中，d2被设置成大于d1。

通过采用键24嵌入转轴22的键槽22b和带轮12的键槽12b的结构，能提高转轴22与带轮12的紧固力，能扩大由螺纹的轴力产生的摩擦力。其结果是，即使在针对先前的实施方式1～4中说明的那样能扩大限制带轮12打滑的力的结构，施加了该限制的力以上的力的情况下，也能抑制带轮12的不需要的打滑和螺母14松动的扩大。

实施方式6

在本实施方式6中，对通过以与先前的实施方式5不同的结构设定带轮12和转轴22的固定方法来实现针对带轮12打滑的限制力的提高这点进行说明。

图9a是将本发明实施方式6的旋转电机的转轴及其周边部放大的剖视图。此外，图9b是在图9b中的b-b线处切断的剖视图。在本实施方式6的转轴22的外周面形成有花键22c。在带轮12的内周面形成有花键12c。以使转轴22的花键22c与带轮12的花键12c啮合的方式设置。因而，转轴22和带轮12在互相接触的面处分别具有花键22c、12c，花键22c与花键12c啮合。

将转轴22中的比檐部23更靠励磁铁芯2一侧的外径设为d1。将转轴22中的比檐部23更靠前轴承7一侧的外径设为d2。在转轴22的外径中，d2被设置成大于d1。若增大外径d2，则能增加花键的齿数。

通过采用使转轴22的花键22c与带轮12的花键12c啮合的结构，能提高转轴22与带轮12的紧固力，能扩大由螺纹的轴力产生的摩擦力。其结果是，即使在针对先前的实施方式1～4中说明的那样能扩大限制带轮12打滑的力的结构施加了该限制的力以上的力的情况下，也能抑制带轮12的不需要的打滑和螺母14松动的扩大。

另外，通过采用将转轴的外径设为d2＞d1的结构，能增加花键的齿数。其结果是，能降低施加于花键的一个齿的负载，能延长花键寿命。

(符号说明)

1控制装置一体型旋转电机(旋转电机)；

2、2b励磁铁芯；

7前轴承；

12带轮；

12a带轮的轴套部；

12b带轮的键槽；

12c带轮的花键；

14螺母；

22转轴；

22b转轴的键槽；

22c转轴的花键；

23转轴的檐部；

24键；

25转轴的一端侧；

26转轴的另一端侧；

31转轴的檐部与励磁铁芯抵接的外周面中的层差部分；

d1转轴的比檐部更靠励磁铁芯一侧的外径；

d2转轴的比檐部更靠前轴承一侧的外径；

d3转轴的檐部的外径；

d3前轴承的内圈外径；

d5带轮的轴套部的外径。