JP5452315B2 - 回転体の抑え板 - Google Patents

Description

本発明は、モータの両端に設けられ、積層されたロータコアを、拘束力を加えることで支持するモータのエンドプレートなどに代表される回転体の抑え板に関するものである。

モータを代表とする回転駆動物では、その回転駆動時に回転体が回転軸方向へ変位することを拘束する目的で、回転軸の両端部に抑え板が設けられていることが多い。特に、その代表であるモータにおいては、回転体である積層されたロータコアが、その回転軸方向へ変位する現象を拘束することを目的に、回転軸の両端部に抑え板としてエンドプレートが設けられている。

このようなモータのエンドプレートは、特許文献１や特許文献２に開示されているように、平板状の厚板部品で形成された円板であることが多く、そのエンドプレートを回転体と面接触させることで、その回転体である積層されたロータコアに拘束力を加えていた。

これら平板状のエンドプレートは、シート状の圧延板をプレス加工によって打抜くことで製造されることが一般的であった。しかしながら、プレス加工によってエンドプレートを製造すると、そのエンドプレートに残留応力などに起因する反りなどが発生することが頻繁にあり、その結果、エンドプレートが回転体である積層されたロータコアに確実に面接触しないことがあって、このような単に平板状のエンドプレートを用いた場合は、確実に回転体に拘束力を加えることができないことがしばしばあるという問題があった。

また、エンドプレートを平板状ではなく、テーパー面を備えたプレート状にした技術が、特許文献３や特許文献４で提案されている。これらのエンドプレートはその外周縁のみで、積層されたロータコアに拘束力を加えるものである。

特に近年においては、自動車等の高性能化のため、モータを代表とする回転駆動物への軽量化要求が高くなってきており、エンドプレートをはじめとする抑え板にも軽量化ひいては薄肉化が求められるようになってきており、特許文献３や特許文献４で提案のエンドプレートではその要求に対応することは困難である。

また、単に抑え板を薄肉化しただけでは剛性を十分に確保することができなくなるため、抑え板を断面凹凸状の同心円形状に形成することで剛性を確保しようという技術も最近開発されつつある。更には、小型化に対する要求もあり、スペース制約の観点からその凹凸深さをできるだけ浅くしようと方向性もある。

一方、自動車等に用いられるモータなどでは、高性能化を目的とし、その回転体であるロータコアを積層したロータの外形拡大や、その回転速度（回転数）の上昇も図られており、回転体に加わる遠心力も増大する傾向にある。遠心力が増加した場合、回転体をしっかりと拘束しないと、遠心力で回転体が回転軸の方向へ変位し、部品の破損などにつながるといった問題が発生することがある。このため、エンドプレートをはじめとする抑え板による回転体に対する拘束力もこれまで以上に高いものが要求されるようになってきている。

特開２００７−２５９５８３号公報 特開２００６−６７６７５号公報 特開２００８−２８９３２９号公報 特開２００８−８６１８７号公報

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、剛性を確保することができるうえに、回転体の回転速度が上昇しても、その回転数の増大に応じて回転体に加える拘束力を十分に増大することができる回転体の抑え板を提供することを課題とするものである。

請求項１記載の発明は、回転軸が挿通される取付孔が中心に形成され前記回転軸と一体となって回転すると共に、その一側面側に配置される回転体に接触してその回転体に拘束力を加える円板よりなる回転体の抑え板であって、前記円板は、前記回転体に接触する平坦面を有する取付孔周辺部と、その取付孔周辺部の外周側に段差を介して連続し前記回転体には接触しない中間部と、その中間部の外周側に段差を介して連続し前記回転体に接触する平坦面を有する外縁部とよりなる断面凹凸状の同心円形状に形成されており、前記取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２が、前記円板の内周直径をＤ_１、外周直径をＤ_３としたとき次式を満足する位置に配置されていることを特徴とする回転体の抑え板である。

請求項２記載の発明は、前記取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２と前記円板の内周直径Ｄ_１の差が、前記円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の差の、０．４５〜０．６８倍であることを特徴とする請求項１記載の回転体の抑え板である。

請求項３記載の発明は、前記取付孔周辺部、中間部、および外縁部の板厚は、全て同じ厚みであることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の抑え板である。

請求項４記載の発明は、前記取付孔周辺部の板厚は、その内周側より外周側が薄く形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の抑え板である。

請求項５記載の発明は、前記中間部の外周側位置の板厚が、取付孔周辺部の外周側位置の板厚と同等以上の厚みであることを特徴とする請求項４記載の回転体の抑え板である。

請求項６記載の発明は、前記中間部の板厚は、その内周側より外周側が厚く形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の回転体の抑え板である。

請求項７記載の発明は、前記円板は冷間鍛造で成形加工されており、前記取付孔周辺部の板厚は、その内周側の板厚が加工前の板厚より厚く形成されていると共に、その外周側の板厚が加工前の板厚より薄く形成されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の回転体の抑え板である。

請求項８記載の発明は、前記円板はモータのエンドプレートであって、前記回転体は積層されたモータのロータコアであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の回転体の抑え板である。

請求項９記載の発明は、前記円板は、アルミニウム合金材料の冷間圧延材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の回転体の抑え板である。

本発明の請求項１記載の回転体の抑え板によると、断面凹凸状の同心円形状に形成することで、剛性を確保することができるうえに、円板の取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２を、前記円板の内周直径Ｄ_１と外周直径Ｄ_３を用いて先に示す式で計算される直径計算位置に配置することで、回転体の回転速度が上昇しても、その回転数の増大に応じて外縁部により回転体に加える拘束力を十分に増大することができる。

本発明の請求項２記載の回転体の抑え板によると、円板の取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２と円板の内周直径Ｄ_１の差を、円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の差の、０．４５〜０．６８倍とすることで、モータ等の回転数の増大に応じて外縁部により回転体に加える拘束力を更に増大することができる。

本発明の請求項３記載の回転体の抑え板によると、円板の板厚が全ての位置で同じ厚みであるため、製造が容易である。

本発明の請求項４記載の回転体の抑え板によると、取付孔周辺部の外周側の板厚を薄くしたことにより、取付孔周辺部の変形剛性を低くすることができ、回転体の方向に曲がる曲げ変形が生じやすくなり、その結果、外縁部による回転体に対する拘束力を増加させることができる。

本発明の請求項５記載の回転体の抑え板によると、回転時の遠心力が増加し、その結果、外縁部による回転体に対する拘束力を更に増加させることができる。

本発明の請求項６記載の回転体の抑え板によると、円板の中間部の、回転軸から最も遠い位置の重量低下を抑制して回転時の遠心力の低減を抑制することができ、外縁部による回転体に対する拘束力を確実に確保することができる。

本発明の請求項７記載の回転体の抑え板によると、切削加工により加工する必要がないため、切削加工による費用増加の影響を受けることなく、廉価な冷間鍛造により円板の複雑な成形加工を容易に実施することができる。

本発明の請求項８記載の回転体の抑え板によると、本発明をモータに適用することができ、モータの回転数の増大に応じて積層されたロータコアに加える拘束力を増大することができる。

本発明の請求項９記載の回転体の抑え板によると、円板をアルミニウム合金材料の冷間圧延材で形成することで、軽量化を図ることができる。また、プレス切断時に反りが発生しにくいので、切断性も向上する。

本発明の実施形態に係る抑え板の全体形状を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の異なる実施形態に係る抑え板を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の更に異なる実施形態に係る抑え板を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の回転体の抑え板を回転運動させた時の径方向応力σｒ分布と、円板の取付孔周辺部、中間部、および外縁部の変形形態の分析結果を示す説明図である。 段差のない円板の円周方向応力σθと径方向応力σｒの理論計算値を示す説明図であり、（ａ）は円周方向応力σθの理論計算値を、（ｂ）は径方向応力σｒの理論計算値を夫々示す。 本発明の更に異なる実施形態に係る抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の更に異なる実施形態に係る抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の更に異なる実施形態に係る抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の更に異なる実施形態に係る抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の更に異なる実施形態に係る抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。 実施例の解析に用いた解析モデルを示す縦断面図である。 実施例１の解析で得られた回転角速度（回転数）ωと最大ＭＩＳＥＳ応力の関係を示すグラフ図である。 実施例１の解析で得られた回転角速度（回転数）ωと端部拘束力Ｐの関係を示すグラフ図である。 回転角速度２００００ｒｐｍにおける取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２の違いに対する最大ＭＩＳＥＳ応力の変化を示すグラフ図である。 回転角速度２００００ｒｐｍにおける取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２の違いに対する端部拘束力Ｐの変化を示すグラフ図である。 実施例１の解析で得られた取付孔周辺部の外周側位置の適正な配置位置を示すグラフ図である。 実施例１の解析で得られた回転角速度（回転数）ωと端部拘束力Ｐの関係を示すグラフ図である。

近年、自動車等に用いられるモータなどでは、高性能化を目的とし、回転体であるロータコアを積層したロータの外形拡大や、その回転速度（回転数）の上昇も図られており、回転体に加わる遠心力も増大する傾向にあり、その結果、モータ等の部品の破損にもつながる可能性があるため、本発明者は、剛性を十分に確保したうえで、回転体の回転速度（回転数）が上昇しても、その回転体に十分な拘束力を加えることができる回転体の抑え板に関する技術を開発するために、鋭意、実験、研究を進めた。

その結果、回転体に接触する平坦面を有する取付孔周辺部と、その取付孔周辺部の外周側に段差を介して連続しその回転体には接触しない中間部と、その中間部の外周側に段差を介して連続しその回転体に接触する平坦面を有する外縁部とよりなる断面凹凸状の同心円形状の円板を、回転体の抑え板として採用することで、十分な剛性を確保することができ、また、その取付孔周辺部の外周側位置を適切な位置に配置することで、回転体の回転速度（回転数）が上昇しても、外縁部によりその回転体に十分な拘束力を加えることができることを知見し、本発明の完成に至った。

また、本発明者は、回転運動に対して発生する面外方向への拘束力を更に高くするためには、前記円板の取付孔周辺部の変形剛性を低くすることが有効であることも知見した。具体的に面外方向への拘束力を更に高くするためには、取付孔周辺部の板厚を、その内周側より外周側を薄く形成することが有効であることも見出した。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。

図１および図２は本発明の一実施形態を示し、図１は抑え板の全体形状を示す斜視図であり、図２はその抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。

例えば、本発明が適用されるモータにおいては、回転体８である電磁鋼板が積層されたロータコアが、その回転軸（図示せず）の軸方向へ変位する現象を拘束することを目的に、その回転軸の両端側に、抑え板１としてエンドプレートが設けられている。その抑え板１は、回転軸が挿通される取付孔６が中心に形成された円板２で形成されており、円板２は、その回転軸と一体となって回転すると共に、その一側面側に配置される回転体８に面接触することで回転体８に拘束力を加える働きをする。

この円板２は、回転体８に面接触する平坦面３ｂを有する円環板状の取付孔周辺部３と、その円環板状の取付孔周辺部３の外周側に段差７を介して連続し、回転体８には接触しない円環板状の中間部４と、その円環板状の中間部４の外周側に段差７を介して連続し、回転体８に接触する平坦面５ｂを有する円環板状の外縁部５とよりなる断面凹凸状の同心円形状に形成されている。このように、円板２を断面凹凸状の同心円形状に形成することで、十分な剛性を確保することができる。

尚、図１に示す３箇所の６ａは、取付孔６の周囲に設けられた係止溝であって、回転軸の周囲に設けられた係止片（図示せず）が係止されることによって、抑え板１は、回転駆動する回転軸と一体となって回転することができる。

図２に示す実施形態では、円板２を構成する取付孔周辺部３、中間部４、および外縁部５の板厚は、全て同じ厚みであり、回転体８に面接触する取付孔周辺部３と外縁部５の回転体８側の一側面が平坦面３ｂ，５ｂとなっている。図２に示す実施形態では、取付孔周辺部３、中間部４、および外縁部５の断面形状は、全て直線状であるが、中間部４の断面形状は、必ずしも直線状でなくても良く、例えば回転体８側やその逆側に膨らむ円弧状等の曲線状であっても良い。また、図３および図４に示すように、取付孔周辺部３の内周側に補強のためにリブ９が形成されていても良いが、図４に示す実施形態の場合は、リブ９の長さは回転体８に当接するまでの長さであることを条件とする。

尚、この抑え板１は、金属製、樹脂製等の非磁性材料で、強度を確保できる材料であればどのような材質のもので形成されていても良いが、抑え板１をモータのエンドプレートとして用いる場合は、特に、アルミニウム板材で形成されていることが望ましい。また、回転時の塑性変形防止という観点からは、そのアルミニウム板材の０．２％耐力は高い方が望ましい。更には、プレス切断時に反りが生じにくく、平坦面３ｂ，５ｂを形成しやすいことを考慮すれば、ＡＡ乃至ＪＩＳ規格に規定された３０００系、５０００系、或いは６０００系等のアルミニウム材料でなる冷間圧延材で形成されていることが最も望ましい。

抑え板１がアルミニウム合金材料でなる冷間圧延材で形成されておれば、他の金属材料で抑え板１を製造する場合と比較して軽量化を図ることができる。また、抑え板１をモータのエンドプレートとして用いる場合は、アルミニウム自体が非磁性材料であるため、磁力線の漏れを抑制できるという付加価値効果も得ることができる。

本発明の構成要件のうち、最も重要な要件は、円板２の取付孔周辺部３の外周側位置３ａを配置する位置である。この取付孔周辺部３の外周側位置３ａを適切な位置に配置することで、回転体８の回転速度（回転数）が上昇しても、外縁部５によりその回転体８に十分な拘束力を加えることができる。

円板２の取付孔周辺部３の外周側位置３ａを配置する位置を、円板２の外周直径と内周直径の相乗平均値よりも内周側にすると、外縁部５から回転体８に加える拘束力が非常に小さくなり、その取付孔周辺部３の外周側位置３ａを、更に、内周側に配置すると、抑え板１自体がその回転運動に伴って、回転体８とは逆方向に反ってしまい、目的とする拘束力が全く得られなくなってしまう。従って、本発明では、円板２の取付孔周辺部３の外周側位置３ａを配置する位置は、円板２の外周直径と内周直径の相乗平均値よりも外周側の位置とした。

また、抑え板１による拘束力は、抑え板１を回転運動させた時の径方向応力σｒに起因して発現する。この径方向応力σｒは、円板２の外周直径と内周直径の相乗平均値の位置で最大値となり、この位置より外周側では、円板２の外周側に向かうにつれ、おおむね単調に減少し、円板２の最外周では０になる。少なくとも、最大値の５０％以上の径方向応力σｒを得るための条件は、円板２の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１を用いて次式で計算される直径計算位置Ｄ_２に、配置することである。

また、円板２の取付孔周辺部３の外周側位置３ａを配置するより好ましい位置は、円板２の取付孔周辺部３の外周側位置Ｄ_２と前記円板の内周直径Ｄ_１の差が、前記円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の差の、０．４５〜０．６８倍の範囲に収まる位置である。

以下、円板２の取付孔周辺部３の外周側位置３ａを配置する位置を、上記のように限定した更に詳細な理由を説明する。

図５は、本発明の回転体の抑え板を回転運動させた時の径方向応力σｒ分布（濃い方がσｒが大きいことを示す。）と、回転時の円板２の取付孔周辺部３、中間部４、および外縁部５の変形形態の分析結果を示す説明図である。先に説明したように、本発明に係る回転体８の抑え板１を構成する円板２は、取付孔周辺部３、中間部４、および外縁部５からなり、取付孔周辺部３と外縁部５は、その一側面に形成された平坦面３ｂ，５ｂで回転体８と面接触している。また、この抑え板１と回転体８は、取付孔６に挿通する回転軸を中心軸として同一方向に回転運動する。

その回転に伴い、取付孔周辺部３では、遠心力に起因する径方向応力σｒが加わり、中間部４との間に段差７が形成されていることで、曲げモーメントＭ１が加わる。取付孔周辺部３は、この曲げモーメントＭ１により、図５の上方向に凹形状になるように変形する。

一方、中間部４では、この取付孔周辺部３の変形を抑えるために、回転体８から加わる反力Ｐによる曲げモーメントＭ１と、遠心力に起因する径方向応力σｒと外縁部５との間の段差７に起因する逆方向の曲げモーメントＭ２が生じ、中間部４は、図５の上方向に凸形状になるように変形する。

ここで、段差７が形成されていない単なる平板状の円板２を仮定すると、円板中心から径方向に半径Ｄ／２離れた位置における円周方向応力σθと、径方向応力σｒは、理論的に次に示す式で求めることができる。

以上の３式で、νはポアソン比、ρは素材の密度、ωは回転速度、ｇは重力加速度である。

図２に示すように、円板２の直径（円板２の外周径）をＤ_３とし、その中心に形成された取付孔６の直径（円板２の内周径）をＤ_１とすると、径方向応力σｒおよび円周方向応力σθの理論計算値は、円板２の各直径位置において、図６の（ａ）および（ｂ）で示す表のようになる。尚、これらの表において、縦横軸は夫々無次元化している。

図６の（ａ）および（ｂ）の表を比較すると、円周方向応力σθは、径方向応力σｒに比べて相対的に高い値を示しており、円板２の内周縁（取付孔６の外周側）で最大値となっている。このため、回転する円板２の塑性変形開始条件は、円板２の内周縁の円周方向応力σθに依存することになる。また、板厚が一定の円板２の場合、円周方向応力σθは円板２の板厚に依存せず、円板２の直径（円板２の外周径）に大きく依存することが分かる。

本発明の回転体の抑え板は、取付孔周辺部３の外周側位置３ａを適切な位置に配置することを要件としており、その配置位置を変更しても、抑え板１の塑性変形開始条件には、大きく影響しないことが分かる。

一方、径方向応力σｒは、円板２の直径（円板２の外周径）Ｄ_３と、その中心に形成された取付孔６の直径（円板２の内周径）Ｄ_１の、相乗平均値となる位置で最大値を示し、これより内周側（中心側）の位置では急減することが分かる。外縁部５における回転体８に加える拘束力を高くするには、曲げモーメントＭ１を大きくすることが有効であり、取付孔周辺部３と中間部４の境界の段差７、および径方向応力σｒを大きくすることが有効であるということができる。

しかしながら、取付孔周辺部３と中間部４の境界の段差７を大きくすることは、抑え板１の板厚方向のスペース増大、抑え板１の重量増加につながるため、省スペース等の観点であまり好ましい対策でないということができる。

一方、取付孔周辺部３の外周側位置３ａを適切な位置に配置し、径方向応力σｒを最大値に極力近づけることで、曲げモーメントＭ１を大きくすれば、スペース制約や重量増加を最小限に抑えて、回転体８に加える拘束力を高くすることができるといえる。

以上説明した内容をまとめると、取付孔周辺部３の外周側位置３ａを、取付孔６が中心に形成された円板２の外周直径と内周直径の相乗平均値の位置に配置した場合に、遠心力に伴う径方向応力σｒが最も大きくなることが分かる。逆に、取付孔周辺部３の外周側位置３ａを、円板２の外周直径と内周直径の相乗平均値の位置より内周側に配置すると、急激に径方向応力σｒが減少することから、バラツキも考慮すれば、取付孔周辺部３の外周側位置３ａは、円板２の外周直径と内周直径の相乗平均値の位置より外周側に配置すれば良いことが分かる。

円板２の径方向応力σｒは、円板２の外周側に向かうにつれ、おおむね単調に減少し、円板２の最外周では０になる。少なくとも、最大値の５０％以上の径方向応力σｒを得るための取付孔周辺部３の外周側位置３ａは、先に式で示した径方向応力σrの理論解を用いて、次式のように定まる。

円板２の外縁部５による回転体８に対する拘束力は、この径方向応力σｒに起因する曲げモーメントＭ１に加えて、取付孔周辺部３の曲げ剛性と中間部４の変形剛性による影響も受ける。すなわち、取付孔周辺部３の径方向の長さが長くなるほど、図６の上方向に凹形状になる曲げモーメントＭ１を受けることによる取付孔周辺部３の変形が生じやすくなり、逆に、取付孔周辺部３の径方向の長さが短くなると、中間部４が図６の上方向に凸形状になる曲げモーメントＭ２を受けることによる取付孔周辺部３の変形が生じやすくなる。

また、取付孔周辺部３の外周側位置３ａの、取付孔周辺部３および中間部４の変形剛性に対する影響と、その取付孔周辺部３の外周側位置３ａに加わる曲げモーメントＭ１に対する影響を考慮した場合、円板２の外縁部５による回転体８に対する拘束力は、取付孔周辺部３の外周側位置３ａを、円板２の外周直径と内周直径の相加平均値の位置に配置することで最も高くなることが分かる。

また、円板２の外縁部５による回転体８に対する拘束力は、取付孔周辺部３の外周側位置３ａを、円板２の外周直径と内周直径の相加平均値よりも内周側に配置する場合に比べて、外周側に配置する方が、低下しにくい。抑え板１自体の製造バラツキなどを考慮し、最大値の少なくとも８割以上の拘束力が得られる条件を適正範囲とすれば、円板２の取付孔周辺部３の外周側位置３ａを配置するより好ましい位置は、円板２の取付孔周辺部３の外周側位置Ｄ_２Ｄと前記円板の内周直径Ｄ_１の差が、前記円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の差の、０．４５〜０．６８倍の範囲に収まる位置が望ましい位置といえる。以上の理由については、実施例の欄で詳細に説明する。

円板２の外縁部５の平坦面５ｂは、回転体８の外周部に拘束力を加えるために設けられている。そのため、円板２の外周径は、回転体８の外周径となるべく一致させることが望ましい。また、この円板２の外縁部５による拘束力は、外縁部５の内周側の部位から最も強く加わるので、外縁部５の径方向の長さ（幅）を長くし、平坦面５ｂをあまり広くとりすぎると、拘束力を大きく加える位置が、回転体８の外周部より内側になってしまう。回転体８に拘束力を加える目的は、回転体８の外周部分を強固に支持することであり、その意味で、外縁部５の径方向の長さ（幅）は必要最低限とすることが望ましい。円板２の大きさ、厚みにもよるが、具体的には２〜１０ｍｍ程度である。

次に、本発明の異なる実施形態を、図７〜９に基づいて詳細に説明する。尚、図７〜９は、夫々本発明の異なる実施形態を示し、夫々異なる形状の抑え板を用いて回転体に拘束力を加える状態を示す回転体を含めた図１のＡ−Ａ線断面図である。

図７に示す実施形態の抑え板１も、円板２で構成されている。この円板２も、回転体８に面接触する平坦面３ａを有する円環板状の取付孔周辺部３と、その円環板状の取付孔周辺部３の外周側に段差７を介して連続し、回転体８には接触しない円環板状の中間部４と、その円環板状の中間部４の外周側に段差７を介して連続し、回転体８に接触する平坦面５ａを有する円環板状の外縁部５とよりなる断面凹凸状の同心円形状に形成されており、以上の構成は、先に示した図２に示す実施形態と同様である。

図７に示す実施形態が、図２に示す実施形態と異なるのは、取付孔周辺部３と中間部４の断面形状、すなわち、板厚である。取付孔周辺部３の板厚は、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に薄くなるように形成されており、内周側位置３ｃより外周側位置３ａの方が板厚が薄い。一方、中間部４の板厚は、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に厚くなるように形成されており、内周側位置４ｃより外周側位置４ａの方が板厚が厚い。

この実施形態の最大の特徴は、取付孔周辺部３の板厚が、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に薄くなるように形成されていることである。取付孔周辺部３の板厚をこのように構成すると、取付孔周辺部３の変形剛性が低くなり、取付孔周辺部３の外周側が回転体８の方向に曲がる曲げ変形が生じやすくなる。

また、中間部４の板厚は、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に厚くなるように形成されているが、その理由は、逆にその内周側より外周側の板厚が薄い場合は、抑え板１の回転時の遠心力を低下させてしまい、回転体８に加える拘束力が低下してしまうためである。

また、この実施形態では、中間部４の外周側位置４ａの板厚が、取付孔周辺部３の外周側位置３ａの板厚よりも厚い。中間部４の外周側位置４ａの板厚と取付孔周辺部３の外周側位置３ａの板厚を、このような関係とすることで、抑え板１の回転時の遠心力が増加し、外縁部５による回転体８に対する拘束力を増加させることができる。尚、中間部４の外周側位置４ａの板厚が、取付孔周辺部３の外周側位置４ａの板厚と少なくとも同等の厚みであれば、外縁部５による回転体８に対する拘束力を増加させることができる。

また、この図７に示す実施形態の抑え板１の板厚は、取付孔周辺部３の内周側位置３ｃの板厚、中間部４の外周側位置４ａの板厚、外縁部５の板厚が、全て最大の厚みであるが、その理由は、図２に示す実施形態の抑え板１の製造に用いた板材と同じ材料でなる板材を用いて加工したためである。この図７に示す実施形態においては、取付孔周辺部３および中間部４の板厚加工は、切削加工で行われるため、抑え板１の質量は、板厚加工を施さない図２に示す実施形態の抑え板１に比べ、切削加工で除去した肉厚分だけ軽量化することができる。

図８に示す実施形態の抑え板１は、図７に示す実施形態の抑え板１と同様に、取付孔周辺部３の板厚は、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に薄くなるように形成されているが、中間部４の板厚は、全て均一の厚みである。この図８に示す実施形態の抑え板１では、切削加工は、取付孔周辺部３にしか施さないため、図７に示す実施形態の抑え板１と比較して、切削加工に要する手間、コストを低減することができる。

図９に示す実施形態の抑え板１は、図８に示す実施形態の抑え板１と同様に、取付孔周辺部３の板厚が、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に薄くなるように形成されているが、その加工は切削加工ではなく、冷間鍛造などのプレス成形によって施されている。

この図９に示す実施形態の抑え板１も、図２に示す実施形態の抑え板１の製造に用いた板材と同じ材料の板材を用いて加工されるが、取付孔周辺部３の板厚は、その内周側の板厚が加工前の板材の板厚より厚く形成されに、その外周側の板厚が加工前の板材の板厚より薄く形成される。このような加工を施した場合、取付孔周辺部３の内周側位置３ｃの板厚が厚くなるので、その内周側位置３ｃの応力を更に低減することができる。

尚、図７〜９の実施形態は、取付孔周辺部３の板厚を、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に薄くなるように形成し、更に、図７の実施形態は、中間部４の板厚を、その内周側から外周側に向かうに伴い、徐々に厚くなるように形成したものであるが、それらの板厚は、必ずしも一方側から他方側に向かい徐々に薄くなるように形成する必要はなく、例えば、図１０および図１１に示すように、段状或いは部分的に傾斜を設けて加工形成されていても構わない。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。

（実施例１）
本発明が対象とする回転体の抑え板を、図１２に示すように、軸対照要素でモデル化し、回転運動時の外縁部と回転体の面接触部における反力（端部拘束力）Ｐを求めた。尚、回転体は、剛体壁でモデル化しており、取付孔周辺部との面接触部と、外縁部との面接触部に分割して配置し、回転運動時の外縁部と回転体の面接触部における端部拘束力Ｐについて調査した。

この実施例１では、取付孔周辺部の外周側位置である取付孔周辺部の外周直径Ｄ_２を円板の径方向の様々な位置に配置することで、適正な端部拘束力Ｐを得ることができる位置の範囲を調査した。参考ではあるが、回転運動時の塑性開始条件についても、最大ＭＩＳＥＳ応力で評価した。

また、この解析では、円板はアルミニウム合金材料で形成したことを想定し、その弾性率は６８６００ＭＰａ、ポアソン比を０．３とした。その他の各解析条件は表１に示す。尚、取付孔周辺部の内周縁の拘束は全てない。解析には、汎用の静的陰解法ソフトＡＢＡＱＵＳを用いた。

解析で得られた回転角速度（回転数）ωと最大ＭＩＳＥＳ応力の関係を図１３に、回転角速度（回転数）ωと端部拘束力Ｐの関係を図１４に夫々示す。これら図１３および図１４に示す解析結果によると、最大ＭＩＳＥＳ応力と端部拘束力Ｐは共に回転角速度（回転数）ωに応じて増加するが、取付孔周辺部の外周側位置の配置位置が影響を与えるのは、端部拘束力Ｐについてのみであることが分かる。

また、回転角速度２００００ｒｐｍにおける取付孔周辺部の外周側位置（取付孔周辺部の外周直径）Ｄ_２の違いに対する最大ＭＩＳＥＳ応力（ＭＰａ）と端部拘束力Ｐ（Ｎ）の変化を、夫々図１５と図１６に示す。図１５に示すように、最大ＭＩＳＥＳ応力は、取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２の配置によって変化することはなく、回転運動に伴う塑性変形開始条件には影響しないことがわかる。一方、端部拘束力Ｐは、図１６に示すように、取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２の配置によって変化しており、取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２が１０９ｍｍ前後で最大値を示し、それよりもＤ_２の値が大きくなっても小さくなっても、端部拘束力Ｐは減少することが分かる。

取付孔が中心に形成された円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の差に対する取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２と円板の内周直径Ｄ_１の差の比と、端部拘束力Ｐの関係を図１７に示す。また、図１７には、円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の相乗平均位置についても同様に整理して示す。図１７によると、端部拘束力Ｐは、取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２を、円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の相乗平均値よりも外周側に配置することで、確実な端部拘束力Ｐが得られていることが分かる。また、取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２を、円板の取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２と円板の内周直径Ｄ_１の差が、円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の差の、０．４５〜０．６８倍の範囲に収まる位置に形成することで、端部拘束力Ｐはその最大値の８０％以上になることが分かる。

（実施例２）
実施例２でも実施例１と同様に、本発明が対象とする回転体の抑え板を、図１２に示すように、軸対照要素でモデル化し、回転運動時の外縁部と回転体の面接触部における反力（端部拘束力）Ｐを求めた。尚、回転体は、剛体壁でモデル化しており、取付孔周辺部との面接触部と、外縁部との面接触部に分割して配置し、回転運動時の外縁部と回転体の面接触部における端部拘束力Ｐについて調査した。

実施例２では、取付孔周辺部の板厚を、その内周側より外周側を薄く形成し、取付孔周辺部の板厚を均一な厚みとした基準例（Ｎｏ．１）と比較することで、更に適正な端部拘束力Ｐを得ることができるか調査した。

実施例２でも、解析では、円板はアルミニウム合金材料で形成したことを想定し、その弾性率は６８６００ＭＰａ、ポアソン比を０．３とした。その他の各解析条件は表２に示す。尚、取付孔周辺部の内周縁の拘束は全てない。解析には、汎用の静的陰解法ソフトＡＢＡＱＵＳを用いた。

解析で得られた回転角速度（回転数）ωと端部拘束力Ｐの関係を図１８に示す。この結果によると、付孔周辺部の板厚を、その内周側より外周側を薄く形成する（Ｎｏ．２〜４）ことで、取付孔周辺部の板厚を均一な厚みとした基準例（Ｎｏ．１）より、高い端部拘束力Ｐが得られることを示している。

１…抑え板
２…円板
３…取付孔周辺部
３ａ…外周側位置
３ｂ…平坦面
３ｃ…内周側位置
４…中間部
４ａ…外周側位置
４ｃ…内周側位置
５…外縁部
５ｂ…平坦面
６…取付孔
６ａ…係止溝
７…段差
８…回転体
９…リブ

Claims (9)

1. 回転軸が挿通される取付孔が中心に形成され前記回転軸と一体となって回転すると共に、その一側面側に配置される回転体に接触してその回転体に拘束力を加える円板よりなる回転体の抑え板であって、
   前記円板は、前記回転体に接触する平坦面を有する取付孔周辺部と、その取付孔周辺部の外周側に段差を介して連続し前記回転体には接触しない中間部と、その中間部の外周側に段差を介して連続し前記回転体に接触する平坦面を有する外縁部とよりなる断面凹凸状の同心円形状に形成されており、
   前記取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２が、前記円板の内周直径をＤ_１、外周直径をＤ_３としたとき次式を満足する位置に配置されていることを特徴とする回転体の抑え板。
   

   
2. 前記取付孔周辺部の外周側位置Ｄ_２と前記円板の内周直径Ｄ_１の差が、前記円板の外周直径Ｄ_３と内周直径Ｄ_１の差の、０．４５〜０．６８倍であることを特徴とする請求項１記載の回転体の抑え板。
3. 前記取付孔周辺部、中間部、および外縁部の板厚は、全て同じ厚みであることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の抑え板。
4. 前記取付孔周辺部の板厚は、その内周側より外周側が薄く形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の抑え板。
5. 前記中間部の外周側位置の板厚が、取付孔周辺部の外周側位置の板厚と同等以上の厚みであることを特徴とする請求項４記載の回転体の抑え板。
6. 前記中間部の板厚は、その内周側より外周側が厚く形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の回転体の抑え板。
7. 前記円板は冷間鍛造で成形加工されており、前記取付孔周辺部の板厚は、その内周側の板厚が加工前の板厚より厚く形成されていると共に、その外周側の板厚が加工前の板厚より薄く形成されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の回転体の抑え板。
8. 前記円板はモータのエンドプレートであって、前記回転体は積層されたモータのロータコアであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の回転体の抑え板。
9. 前記円板は、アルミニウム合金材料の冷間圧延材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の回転体の抑え板。

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