JP2016092906A

JP2016092906A - ロータ製造方法

Info

Publication number: JP2016092906A
Application number: JP2014222423A
Authority: JP
Inventors: 晋吾雪吹; Shingo Yukibuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-05-23
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: US9847703B2; US20160126813A1; CN105680633A; JP6160596B2

Abstract

【課題】本発明は、積層体の磁石挿入孔内に磁性体を確実に装填させるようにしたロータ製造方法を提供する。【解決手段】このようなロータ製造方法おいては、ガイド部５１のガイド面５１ａに沿ってプッシャ６３で磁性体５Ａを押しながら磁性体５Ａを移動させるにあたって、規制部５２で磁性体５Ａを押圧し、磁性体５Ａをガイド面５１ａに片寄せした状態で行われる。よって、磁性体５Ａの挿入姿勢を規制しながら、ガイド部５１と規制部５２との間で磁性体５Ａを確実に摺動させることができる。従って、磁石挿入孔１０の壁面に凸部３０が設けられていても、ガイド面５１ａを基準にして磁性体５Ａを摺動させれば、凸部３０に当たることなく、磁石挿入孔１０内に磁性体５Ａを確実に装填させることができる。【選択図】図７

Description

本発明は、積層鋼板の積層により形成された積層体の磁石挿入孔内に、磁石が装填されてなるロータの製造方法に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２０１３−１５３６５２号公報がある。この公報に記載されたロータの製造方法は、ダミー部材に設けられた磁石孔に磁石を仮配置する工程と、回転子鉄心（積層体）の磁石孔とダミー部材の磁石孔とをそれぞれ一致させる工程と、仮配置した磁石を、長尺部材（プッシャ）により押圧して回転子鉄心の磁石孔に挿入する工程と、を有している。ダミー部材の磁石孔は、回転子鉄心の磁石孔に対して配列関係や大きさ等が同じであり、ダミー部材の磁石孔内の磁石を長尺部材で真っ直ぐに押すことで、ダミー部材の磁石孔内に仮配置された磁石を回転子鉄心の磁石孔内に容易に挿入させることができる。

特開２０１３−１５３６５２号公報

近年のロータにおいて、回転子鉄心（積層体）の磁石孔（磁石挿入孔）内に凸部が設けられた構成が発案されている（特願２０１３−２５８７１１参照）。このような発案の構成に関して、回転子鉄心の磁石孔内に磁石を挿入させる場合、前述したような技術（特開２０１３−１５３６５２号公報）では、磁石をダミー部材の磁石孔内でスムーズに移動させる必要があるので、磁石孔の壁面と磁石の表面との間に所望のクリアランスが必要になる。そして、磁石の製造誤差により、このクリアランスが必要以上に大きいと、長尺部材で磁石が押し出されるにつれて、磁石の先端の下りが必要以上に大きくなってしまう。その結果として、磁石の先端が前述した凸部に当たるような事態が起こりやすく、磁石の装填を確実に行うことができないといった問題が起こり得る。

本発明は、積層体の磁石挿入孔内に磁性体を確実に装填させるようにしたロータ製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸線方向に延在する磁石挿入孔が設けられると共に、積層鋼板が回転軸線の延在方向に積層された積層体と、前記磁石挿入孔を形成する壁面から突出する凸部と、前記磁石挿入孔内に配置された棒状の磁性体と、を有するロータであって、
前記磁石挿入孔の磁石挿入口側に配置された磁石挿入装置に設けられて、前記棒状磁性体の一側面と接するガイド面と、前記磁性体の姿勢を規制する規制部と、により前記磁性体の姿勢を規制しながら前記ガイド面上の前記磁性体を前記磁石挿入孔に向けて押し出すことにより前記磁性体を前記磁石挿入孔に装填する。

このロータ製造方法おいては、ガイド面に沿ってプッシャで磁性体を押しながら磁性体を移動させるにあたって、規制部で磁性体を押圧し、磁性体をガイド面に片寄せした状態で行われる。よって、磁性体の挿入姿勢をガイド面によって規制しながら、ガイド面と規制部との間で磁性体を確実に摺動させることができる。従って、磁石挿入孔の壁面に凸部が設けられていても、ガイド面を基準にして磁性体を摺動させれば、磁性体の先端が凸部に当たることなく、磁石挿入孔内に磁性体を確実に装填させることができる。

また、前記磁性体を押圧するプッシャの先端に設けられた磁石に前記磁性体の後端を磁気吸着させた状態で、前記プッシャにより前記磁性体を押圧する。
このような方法を採用すると、ガイド面に沿って磁性体を摺動させて、磁石挿入孔内に磁性体が完全に押し込まれるまで、プッシャの磁石によってプッシャから磁性体が離れてしまうような事態が起こらない。その結果、磁性体を、磁石挿入孔内に完全に押し込むまで常に真っ直ぐな状態で装填させることができる。従って、磁性体の挿入が進むにつれて磁性体の先端の下りが、磁性体の自重によって徐々に大きくなるような事態が起きにくく、凸部に磁性体の先端が当たるような事態を、より確実に防止することができる。

また、前記磁石挿入孔内に前記磁性体を装填後、前記規制部を更に可動させて、前記規制部と前記ガイド面とで前記プッシャを挟み込み、前記プッシャを後退させながら、前記磁性体の後端を、前記ガイド面が形成されたガイド部の前端面と前記規制部の前端面との少なくとも一方に当接させて、前記プッシャから前記磁性体を離脱させる。
このような方法を採用すると、プッシャの後退時にプッシャから磁性体を容易に離脱させることができる。

本発明によれば、積層体の磁石挿入孔内に磁性体を確実に装填させることができる。

本発明に係るロータ製造方法によって製造されるロータを示す正面図である。（ａ）は、積層体の要部を示す部分拡大正面図、（ｂ）は、磁石装填後のロータの要部を示す部分拡大正面図である。凸部の配列状態を示す概略図である。磁石挿入装置の要部を示す断面図である。図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。ガイド部と規制部とで磁性体を挟んだ状態を示す断面図である。本発明に係るロータ製造方法の他の実施形態を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るロータ製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１及び図２に示されるロータ１は、ハイブリッド車両を駆動するモータやジェネレータとして利用される。なお、ハイブリット車両以外にも、電気自動車や燃料電池車にも利用される。

ロータ１は、絶縁被膜付き鋼板を円盤状に打ち抜いて成形された薄い積層鋼板２を回転軸線Ｌの延在方向に積層した積層体３（図３参照）と、積層体３に形成された磁石挿入孔４内に配置された磁石５と、で構成されている。積層体３の中央には、回転シャフト７を挿入するための開口部８が形成されている。この開口部８の周縁から回転軸線Ｌに向かって突出するようにキー４ａが形成され、このキー４ａは、回転シャフト７に形成されたキー溝７ａに嵌め込まれる。一対のキー４ａは、１８０度の位相角をもって２個配置されている。なお、絶縁被膜付き鋼板を打ち抜き加工することにより、切断面では、絶縁被膜の剥がれが起こり、鋼材が露出する。

また、ロータ１は、周方向においてＳ極とＮ極が交互に出現し、各極において、４個の磁石５ａ〜５ｄが磁石挿入孔４内に配置されている。各極毎に設けられている磁石挿入孔４は、外側から内側に向かって傾けられたスリット状の第１の磁石挿入孔１０と第２の磁石挿入孔２０とで、回転軸線Ｌ側に頂部Ｐを有する逆ハの字状に形成されている。

そして、第１の磁石挿入孔１０には、断面矩形の棒形状を有する第１及び第２の磁石５ａ，５ｂが配置され、第２の磁石挿入孔２０には断面矩形の棒形状を有する第３及び第４の磁石５ｃ，５ｄが配置されている。第１の磁石５ａと第２の磁石５ｂは、接触状態で樹脂によりモールド成形され、一体化された状態で第１の磁石挿入孔１０内に装填されている。第３の磁石５ｃと第４の磁石５ｄも同様にして第２の磁石挿入孔２０内に装填されている。第１〜第４の磁石５ａ〜５ｄは、同極に着磁されており、逆Ｖ字状の磁石挿入孔４内の磁石５は同極をなしている。各磁石挿入孔１０，２０は、プレスの打ち抜き加工により形成されている。

図２に示されるように、積層体３の第１の磁石挿入孔１０は、外側に位置する第１の磁石挿入半部Ｓ１と、内側に位置する第２の磁石挿入半部Ｓ２とからなる。そして、第１の磁石挿入半部Ｓ１には第１の磁石５ａが配置され、第２の磁石挿入半部Ｓ２には第２の磁石５ｂが配置されている。同様に、第２の磁石挿入孔２０は、内側に位置する第３の磁石挿入半部Ｓ３と、外側に位置する第４の磁石挿入半部Ｓ４とからなる。そして、第３の磁石挿入半部Ｓ３には第３の磁石５ｃが配置され、第４の磁石挿入半部Ｓ４には第４の磁石５ｄが配置されている。

図３に示されるように、積層体３には、第１の磁石挿入孔１０の壁面１０ａから突出する凸部３０が形成されている。各凸部３０は、回転軸線Ｌの延在方向で重ならないようにし、積層体３の周方向において階段状になるように配列されている。第２の磁石挿入孔２０から突出する凸部４０についても、凸部３０と同様であるが、周方向において、凸部４０は凸部３０と重ならないように配置されている。凸部３０，４０のこのような配列によって、回転軸線Ｌ方向で起こる渦電流損の低減を図っている。

次に、ロータの製造方法において、積層体３内に磁石５ａ〜５ｄを組み付ける手順について説明する。なお、第１の磁石５ａと第２の磁石５ｂは、着磁前の磁性体同士を接触状態でモールド成形されており、一体化した磁性体５Ａは、第１の磁石挿入孔１０内に装填および樹脂モールドされた後、着磁される。第２の磁石挿入孔２０内に装填される第３の磁石５ｃと第４の磁石５ｄについても同様である。

図４及び図５に示されるように、着磁前の第１の磁石５ａと第２の磁石５ｂとを一体化させた磁性体５Ａを、第１の磁石挿入孔１０へ挿入させる前に、所定の位置に積層体３をセッティングする。この場合、積層体３の回転軸線Ｌが水平になるようにセットされる。所望の治具によりセットされた積層体３に対して、磁石挿入装置５０によって磁性体５Ａが磁石挿入孔１０へ挿入される。

磁石挿入装置５０は、断面矩形で棒状の磁性体５Ａを載置して、磁性体５Ａの一側面と接するガイド面５１ａを有するガイド部５１と、ガイド部５１のガイド面５１ａに対向して配置されてガイド部５１に対して接近及び離間を可能にする規制部５２と、磁性体５Ａを第１の磁石挿入孔１０内に押し込むためのプッシャ５３と、積層体３を所定の位置にセットするためのセッティング治具（図示せず）と、を主たる構成部品として備えている。

ガイド部５１は、磁石挿入装置５０の装置本体に固定されており、ガイド面５１ａは、第１の磁石挿入孔１０の傾きに合わせてハの字状に傾斜させられている。回転軸線Ｌの延在方向すなわち磁性体５Ａの挿入方向に延在するガイド面５１ａには、磁性体５Ａの挿入方向に延在するガイド突起５１ｂが設けられ、このガイド突起５１ｂによって、ガイド面５１ａの傾きによる横滑りを防止している。可動自在な規制部５２は、エアーピストン又は電磁ソレノイドなどの小型アクチュエータにより、回転軸線Ｌに対して直交する方向に直線的に駆動する。プッシャ５３は、エアーピストンなどの小型のアクチュエータにより回転軸線Ｌの延在方向で進退運動を行う。

このような磁石挿入装置５０を利用する際、先ず、ガイド部５１及び規制部５２を磁石挿入孔１０の磁石挿入口側に配置させる（図４及び図５参照）。この場合、ガイド面５１ａの延長面Ｒが凸部３０に掛からないように、ガイド部５１は、磁石挿入孔１０の磁石挿入口側に配置される。この状態で、プッシャ５３の押圧によって、ガイド面５１ａ上で磁性体５Ａを摺動させながら、ガイド部５１の前端面５１ｃから磁性体５Ａの先端を僅かに突出させて、磁性体５Ａの前進を一旦停止させる。この場合、凸部３０に磁性体５Ａの先端が達しない状態で磁性体５Ａは停止する（図５参照）。

磁性体５Ａの停止状態で、アクチュエータにより規制部５２をガイド部５１に向けて移動させ、ガイド面５１ａ上の磁性体５Ａを、規制部５２とガイド部５１とで挟み込み、磁性体５Ａをガイド面５１ａに押し付けて片寄せ状態にする。この場合、ガイド部５１と規制部５２とで磁性体５Ａを挟持する力、すなわち規制部５２の押圧力は、ガイド面５１と規制部５２との間で磁性体５Ａが摺動でき得る力よりも弱い力に設定されている。そして、磁性体５Ａの前進の準備が整った後、図６に示されるように、プッシャ５３により磁性体５Ａを押しながら磁石挿入孔１０内に磁性体５Ａを完全に装填させる。その後、磁石挿入孔１０内に樹脂が充填されて、磁性体５Ａが磁石挿入孔１０内で固定される。

このような装填は磁石挿入孔１０毎に個別に行ってもよく、または、各磁石挿入孔１０内に各磁性体５Ａを一斉に装填してもよい。なお、磁石挿入孔２０についても、前述の磁石挿入装置５０が利用される。

このようなロータ製造方法おいては、ガイド部５１のガイド面５１ａに沿ってプッシャ５３で磁性体５Ａを押しながら磁性体５Ａを移動させるにあたって、規制部５２で磁性体５Ａを押圧し、磁性体５Ａをガイド面５１ａに片寄せした状態で行われる。よって、磁性体５Ａの挿入姿勢をガイド面５１ａによって規制しながら、ガイド部５１と規制部５２との間で磁性体５Ａを確実に摺動させることができる。従って、磁石挿入孔１０，２０の壁面に凸部３０，４０が設けられていても、ガイド面５１ａを基準にして磁性体５Ａを摺動させれば、磁性体５Ａが凸部３０，４０に当たることなく、磁石挿入孔１０，２０内に磁性体５Ａを確実に装填させることができる。

（第２の実施形態）
図７に示されるように、第２の実施形態に係る磁石挿入装置６０が第１の実施形態に係る磁石挿入装置５０と大きく異なる点は、プッシャ６３の先端に磁石６３ａが設けられている点である。なお、第１の実施形態と同一又は同等な構成部分には同一符合を付して、詳細な説明は省略する。

先ず、ガイド部５１及び規制部５２を磁石挿入孔１０の入口側に配置させる（図７（ａ）参照）。この場合、ガイド面５１ａの延長線Ｒが凸部３０に掛からないように、ガイド部５１は、磁石挿入孔１０の入口側に配置される。この状態で、プッシャ６３の押圧によって、ガイド面５１ａ上で磁性体５Ａを摺動させながら、ガイド部５１の前端面５１ｃから磁性体５Ａの先端を僅かに突出させる。このとき、プッシャ６３の先端に設けられた磁石６３ａに磁性体５Ａが磁気吸着させられ、磁石６３ａの磁気吸着作用により、磁性体５Ａがプッシャ６３から離脱してしまうような事態が起こらないので、プッシャ６３で磁性体５Ａを確実に押圧させることができる。

磁性体５Ａの停止状態で、アクチュエータにより規制部５２をガイド部５１に向けて移動させ、ガイド面５１ａ上の磁性体５Ａを、規制部５２とガイド部５１とで挟み込み、磁性体５Ａをガイド面５１ａに押し付けて片寄せ状態にする。（図７（ｂ）参照）。その後、プッシャ６３により磁性体５Ａを押しながら磁石挿入孔１０内に磁性体５Ａを完全に装填させる（図７（ｃ）参照）。この場合、磁性体５Ａの完全装填時においても、磁性体５Ａの挿入姿勢を維持させることができる。

このような磁石付きのプッシャ６３を利用することで、磁石挿入孔１０内に磁性体５Ａが完全に押し込まれるまで、プッシャ６３の磁石６３ａによってプッシャ６３から磁性体５Ａが離れてしまうような事態が起こらない。その結果、磁性体５Ａを、磁石挿入孔１０内に完全に押し込むまで常に真っ直ぐな状態で装填させることができる。従って、磁性体５Ａの挿入が進むにつれて磁性体５Ａの先端の下りが、磁性体５Ａの自重によって徐々に大きくなるような事態が起こりにくく、凸部３０に磁性体５Ａの先端が当たるような事態を、より確実に防止することができる。

磁石挿入孔１０内に磁性体５Ａを装填後、規制部５２を更に可動させて、規制部５２とガイド部５１とでプッシャを挟み込む（図７（ｃ）参照）。その後、プッシャ６３を後退させながら磁性体５Ａの後端を規制部５２の前端面５２ａに当接させて、プッシャ６３から磁性体５Ａを離脱させる。このような方法を採用すると、プッシャ６３の後退時にプッシャ６３から磁性体５Ａを容易に離脱させることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

前述した磁性体５Ａは、着磁前のものであっても着磁後のものであってもよい。磁性体５Ａの後端をガイド部５１の前端面５１ｃと規制部５２の前端面５２ａと両方又は片方のみに当接させて、プッシャ６３から磁性体５Ａを離脱させてもよい。

凸部３０，４０は、磁石挿入孔１０，２０の対向する長辺の略全長に渡って形成されていても、一部に形成されていてもよい。また、凸部３０，４０は、対向する長辺の一方又は両方に形成されていてもよい。

また、規制部５２は、ローラであってもよく、ロータの採用によって、磁性体５Ａをガイド面５１ａに押し付ける力と、磁性体５Ａをガイド面５１ａに沿って摺動させる力とのバランスを、容易にとることができる。

Ｌ…回転軸線１…ロータ２…積層鋼板３…積層体４…磁石挿入孔５…磁石５Ａ…磁性体５ａ，５ｂ…磁石５ｃ，５ｄ…磁石１０，２０…磁石挿入孔３０，４０…凸部５０，６０…磁石挿入装置５１…ガイド部５１ａ…ガイド面５１ｂ…ガイド突起５２…規制部５２Ａ…磁性体５３，６３…プッシャ６３ａ…磁石

Claims

回転軸線方向に延在する磁石挿入孔が設けられると共に、積層鋼板が回転軸線の延在方向に積層された積層体と、前記磁石挿入孔を形成する壁面から突出する凸部と、前記磁石挿入孔内に配置された棒状の磁性体と、を有するロータであって、
前記磁石挿入孔の磁石挿入口側に配置された磁石挿入装置に設けられて、前記棒状磁性体の一側面と接するガイド面と、前記磁性体の姿勢を規制する規制部と、により前記磁性体の姿勢を規制しながら前記ガイド面上の前記磁性体を前記磁石挿入孔に向けて押し出すことにより前記磁性体を前記磁石挿入孔に装填するロータ製造方法。
前記磁性体を押圧するプッシャの先端に設けられた磁石に前記磁性体の後端を磁気吸着させた状態で、前記プッシャにより前記磁性体を押圧する、
請求項１記載のロータ製造方法。
前記磁石挿入孔内に前記磁性体を装填後、前記規制部を更に可動させて、前記規制部と前記ガイド面とで前記プッシャを挟み込み、
前記プッシャを後退させながら、前記磁性体の後端を、前記ガイド面が形成されたガイド部の前端面と前記規制部の前端面との少なくとも一方に当接させて、前記プッシャから前記磁性体を離脱させる、
請求項２記載のロータ製造方法。