JP2020061808A - 回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示の課題は、回転子を極めて簡易且つ効率的に製造することが可能な回転子の製造方法を提供することにある。【解決手段】回転子の製造方法は、高さ方向に貫通する軸孔を含む複数の鉄心部材を、シャフトが軸孔に挿通された状態となるようにシャフトに取り付けることであって、軸孔の内径がシャフトの外径よりも大きいことと、積層された複数の鉄心部材を高さ方向において加圧して、複数の鉄心部材が相互に近接され且つ軸孔がシャフトに係合された積層体を形成することとを含む。【選択図】図７

Description

本開示は、回転子の製造方法に関する。

回転子は、回転子積層鉄心の軸孔にシャフトが挿通されてなる。通常、金属板（例えば、電磁鋼板）を所定形状に打ち抜いて得られる複数の打抜部材を積層することにより得られる。そのため、打ち抜きの際に金属板に生ずる歪みにより、打抜部材が平坦とならないことがある。また、一般に、金属板の厚さは、完全に均一ではなく、わずかに変動している。そのため、打抜部材に形成される軸孔は、打抜部材の高さ方向に関して斜めに延びた状態となることがある。従って、このような複数の打抜部材を積層して回転子積層鉄心を構成すると、回転子積層鉄心の軸孔が非直線状となりうる。

特許文献１は、非直線状の軸孔にシャフトをスムーズに挿通するために、シャフトを軸孔に焼き嵌めする方法を開示している。具体的には、当該方法は、回転子積層鉄心を所定温度に加熱して、回転子積層鉄心の熱膨張により軸孔を拡大することと、拡大した軸孔にシャフトを挿通することと、回転子積層鉄心の温度を低下させることとを含む。

特開２０１２−１６１２０９号公報

本開示は、回転子を極めて簡易に且つ効率的に製造することが可能な回転子の製造方法を説明する。

本開示の一つの観点に係る回転子の製造方法は、高さ方向に貫通する軸孔を含む複数の鉄心部材を、シャフトが軸孔に挿通された状態となるようにシャフトに取り付けることであって、軸孔の内径がシャフトの外径よりも大きいことと、積層された複数の鉄心部材を高さ方向において加圧して、複数の鉄心部材が相互に近接され且つ軸孔がシャフトに係合された積層体を形成することとを含む。

本開示に係る回転子の製造方法によれば、回転子を極めて簡易且つ効率的に製造することが可能となる。

図１は、回転子の一例を示す分解斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、積層体の分解斜視図である。 図４は、回転子の製造装置の一例を示す概略図である。 図５は、治具によりシャフト部材が保持されている様子を説明するための断面図である。 図６は、加圧装置によりブロック体をシャフトに取り付ける様子を説明するための断面図である。 図７は、図６の後続の工程を説明するための断面図である。 図８は、磁石取付装置により積層体の磁石挿入孔に永久磁石を取り付ける様子を説明するための断面図である。 図９は、溶接装置により端面板を回転子積層鉄心に接合する様子を説明するための断面図である。 図１０は、回転子の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図１１は、回転子の製造方法の他の例を説明するための断面図である。 図１２は、回転子の製造方法の他の例を説明するための断面図である。 図１３は、治具及びシャフト部材の他の例を説明するための斜視図である。

以下に、本開示に係る実施形態の一例について、図面を参照しつつより詳細に説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［回転子の構成］
まず、図１〜図３を参照して、回転子１（ロータ）の構成について説明する。回転子１は、図１及び図２に示されるように、回転子積層鉄心２（鉄心本体）と、シャフト部材３と、端面板４とを含む。回転子１が固定子（ステータ）と組み合わせられることにより、電動機（モータ）が構成される。本実施形態における回転子１は、埋込磁石型（ＩＰＭ）モータに用いられる。

回転子積層鉄心２は、図１及び図２に示されるように、積層体１０と、複数の永久磁石１２と、複数の固化樹脂１４とを含む。

積層体１０は、複数のブロック体Ｂ（鉄心部材）がこの順に積層されている。図１〜図３に示される例では、積層体１０は、６つのブロック体Ｂ１〜Ｂ６が上側から下側に向けてこの順に並ぶように積層されている。ブロック体Ｂの積層方向（以下、単に「積層方向」という。）において隣り合うブロック体Ｂ同士は、互いに接合されて一体化されている。

積層体１０は、いわゆる転積によって構成されていてもよい。「転積」とは、ブロック体Ｂ同士の角度を相対的にずらしつつ、複数のブロック体Ｂを積層することをいう。転積は、主に積層体１０の板厚偏差を相殺することを目的に実施される。転積の角度は、任意の大きさに設定してもよい。

ブロック体Ｂは、図２及び図３に示されるように、複数の打抜部材Ｗが積み重ねられた積層体である。打抜部材Ｗは、後述する電磁鋼板ＥＳが所定形状に打ち抜かれた板状体であり、積層体１０に対応する形状を呈している。

積層方向において隣り合う打抜部材Ｗ同士は、カシメ部１８によって締結されている。積層方向において隣り合うブロック体Ｂ同士は、カシメ部１８によって締結されていない。具体的には、カシメ部１８は、図２に示されるように、ブロック体Ｂの最下層以外をなす打抜部材Ｗに形成されたカシメ２０と、ブロック体Ｂの最下層をなす打抜部材Ｗに形成された貫通孔２２とを有する。カシメ２０は、打抜部材Ｗの表面側に形成された凹部と、打抜部材Ｗの裏面側に形成された凸部とで構成されている。一の打抜部材Ｗのカシメ２０の凹部は、当該一の打抜部材Ｗの表面側に隣り合う他の打抜部材Ｗのカシメ１６ａの凸部と接合される。一の打抜部材Ｗのカシメ２０の凸部は、当該一の打抜部材Ｗの裏面側において隣り合う更に他の打抜部材Ｗのカシメ２０の凹部と接合される。貫通孔２２には、回転子積層鉄心２の最下層に隣接する打抜部材Ｗのカシメ２０の凸部が接合される。貫通孔２２は、ブロック体Ｂを連続して製造する際、既に製造されたブロック体Ｂに対して次に製造するブロック体Ｂがカシメ２０によって締結されるのを防ぐ機能を有する。

これらの打抜部材Ｗ同士は、カシメ部１８に代えて、種々の公知の方法にて締結されてもよい。例えば、複数の打抜部材Ｗ同士は、接着剤又は樹脂材料を用いて互いに接合されてもよいし、溶接によって互いに接合されてもよい。あるいは、打抜部材Ｗに仮カシメを設け、仮カシメを介して複数の打抜部材Ｗを締結して積層体１０を得た後、仮カシメを当該積層体から除去してもよい。なお、「仮カシメ」とは、複数の打抜部材Ｗを一時的に一体化させるのに使用され且つ回転子積層鉄心２を製造する過程において取り除かれるカシメを意味する。

積層体１０は、図１に示されるように、円筒状を呈している。積層体１０の中央部には、中心軸Ａｘに沿って延びるように積層体１０を貫通する軸孔１０ａが設けられている。すなわち、軸孔１０ａは、積層体１０の積層方向に延びている。積層方向は、中心軸Ａｘの延在方向でもある。本実施形態において積層体１０は中心軸Ａｘ周りに回転するので、中心軸Ａｘは回転軸でもある。

図２に示されるように、本実施形態では、軸孔１０ａは、各ブロック体Ｂにおいては、所定の方向に沿って斜めに直線状に延びている。しかしながら、積層体１０全体としての軸孔１０ａは、各ブロック体Ｂの軸孔１０ａが連結された結果、屈曲している。すなわち、軸孔１０ａは全体として非直線状を呈している。

積層体１０には、複数の磁石挿入孔１６（貫通孔）が形成されている。磁石挿入孔１６は、図１及び図３に示されるように、積層体１０の外周縁に沿って所定間隔で並んでいる。磁石挿入孔１６は、図２に示されるように、中心軸Ａｘに沿って延びるように積層体１０を貫通している。すなわち、磁石挿入孔１６は積層方向に延びている。磁石挿入孔１６も、軸孔１０ａと同様に、各ブロック体Ｂにおいては所定の方向に沿って斜めに直線状に延びているが、全体としては非直線状を呈している。

磁石挿入孔１６の形状は、本実施形態では、積層体１０の外周縁に沿って延びる長孔である。磁石挿入孔１６の数は、本実施形態では６個である。磁石挿入孔１６の位置、形状及び数は、モータの用途、要求される性能などに応じて変更してもよい。

永久磁石１２は、図１及び図２に示されるように、各磁石挿入孔１６内に一つずつ挿入されている。永久磁石１２の形状は、特に限定されないが、本実施形態では直方体形状を呈している。永久磁石１２の種類は、モータの用途、要求される性能などに応じて決定すればよく、例えば、焼結磁石であってもよいし、ボンド磁石であってもよい。

固化樹脂１４は、永久磁石１２が挿入された後の磁石挿入孔１６内に溶融状態の樹脂材料（溶融樹脂）が充填された後に当該溶融樹脂が固化したものである。固化樹脂１４は、永久磁石１２を磁石挿入孔１６内に固定する機能と、積層方向（上下方向）で隣り合う打抜部材Ｗ同士（ブロック体Ｂ同士）を接合する機能とを有する。固化樹脂１４を構成する樹脂材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂と、硬化開始剤と、添加剤とを含む樹脂組成物が挙げられる。添加剤としては、フィラー、難燃剤、応力低下剤などが挙げられる。

シャフト部材３は、図１及び図２に示されるように、シャフト３ａと、フランジ３ｂとを含む。シャフト３ａは、円柱状を呈している。シャフト３ａの先端部（フランジ３ｂよりも上方に延びる部分）は、回転子積層鉄心２の軸孔１０ａに挿通されている。

フランジ３ｂは、円板状を呈しており、シャフト３ａの径方向外方に張り出すようにシャフト３ａに設けられている。フランジ３ｂは、シャフト３ａに挿通されている回転子積層鉄心２を保持する機能を有する。すなわち、フランジ３ｂの上面には、積層体１０の下端面Ｓ１が当接している。フランジ３ｂの下部は、シャフト３ａの基部（フランジ３ｂよりも下方に延びる部分）に向かうにつれて縮径しており、全体として截頭円錐状を呈している。フランジ３ｂの首部３ｃ（フランジ３ｂの下部とシャフト３ａの基部との間の部分）は、図５に示されるように、凹状の湾曲面を呈している。

本実施形態では、フランジ３ｂの外径は、積層体１０の外径と同程度に設定されている。そのため、フランジ３ｂに回転子積層鉄心２が保持されている場合、磁石挿入孔１６の下端は、フランジ３ｂと重なり合っており、フランジ３ｂによって閉塞されている。

端面板４は、中央部に貫通孔４ａが設けられた円環状を呈する板状体である。端面板４は、貫通孔４ａにシャフト３ａが挿通された状態で、積層体１０の上端面Ｓ２上に載置されている。端面板４は、積層体１０と互いに接合されて一体化されていてもよい。端面板４は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム等で構成されていてもよい。

端面板４の外径は、積層体１０の外径と同程度に設定されている。そのため、回転子積層鉄心２に端面板４が保持されている場合、磁石挿入孔１６の上端は、端面板４と重なり合っており、端面板４によって閉塞されている。

［回転子の製造装置］
続いて、図４〜図９を参照して、回転子１の製造装置１００について説明する。

製造装置１００は、帯状の金属板である電磁鋼板ＥＳ（被加工板）から回転子１を製造するための装置である。製造装置１００は、アンコイラー１１０と、送出装置１２０と、打抜装置１３０と、加圧装置１４０と、磁石取付装置１５０と、溶接装置１６０と、コントローラＣｔｒ（制御部）とを備える。

アンコイラー１１０は、コイル状に巻回された帯状の電磁鋼板ＥＳであるコイル材１１１が装着された状態で、コイル材１１１を回転自在に保持する。送出装置１２０は、電磁鋼板ＥＳを上下から挟み込む一対のローラ１２１，１２２を有する。一対のローラ１２１，１２２は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて回転及び停止し、電磁鋼板ＥＳを打抜装置１３０に向けて間欠的に順次送り出す。

打抜装置１３０は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて動作する。打抜装置１３０は、送出装置１２０によって間欠的に送り出される電磁鋼板ＥＳを順次打ち抜き加工して打抜部材Ｗを形成する機能と、打ち抜き加工によって得られた打抜部材Ｗを順次積層してブロック体Ｂを製造する機能とを有する。

ブロック体Ｂは、打抜装置１３０から排出されると、打抜装置１３０と加圧装置１４０との間を延びるように設けられたコンベアＣｖに載置される。コンベアＣｖは、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて動作し、ブロック体Ｂを加圧装置１４０に送り出す。なお、打抜装置１３０と加圧装置１４０との間において、ブロック体ＢはコンベアＣｖ以外によって搬送されてもよい。例えば、ブロック体Ｂは、コンテナに載置された状態で、人手によって搬送されてもよい。

加圧装置１４０は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて動作する。加圧装置１４０は、シャフト部材３に保持されている複数のブロック体Ｂを加圧する機能を有する。加圧装置１４０において、シャフト部材３は、図５に示されるように、治具５に保持されている。

治具５は、板状体であり、凹部５ａと、貫通孔５ｂとを含む。凹部５ａは、フランジ３ｂの外形と対応する形状を有しており、上方から見て略円形状を呈している。凹部５ａの内径は、フランジ３ｂの外径よりも若干大きく設定されている。

貫通孔５ｂは、凹部５ａの中央部に設けられている。すなわち、貫通孔５ｂは、凹部５ａの底面から治具５の下面にかけて延びている。貫通孔５ｂは、シャフト３ａの基部の外形と対応する形状を有しており、上方から見て略円形状を呈している。貫通孔５ｂの径は、シャフト３ａの基部の外径よりも若干大きく設定されている。

貫通孔５ｂの上端縁５ｃは、湾曲しながら凹部５ａの底面に接続されている。そのため、上端縁５ｃは、凸状の湾曲面を呈している。上端縁５ｃの一部の曲率は、首部３ｃの一部の曲率と略一致している。そのため、シャフト３ａの基部が貫通孔５ｂに挿通されると、首部３ｃ及び上端縁５ｃの曲率が略一致する部分が当接するが、シャフト３ａの基部は貫通孔５ｂと当接せず、フランジ３ｂは凹部５ａと当接しない。これにより、シャフト３ａが鉛直方向に沿って延びるように、シャフト部材３が治具５に位置決めされる。

加圧装置１４０は、図６及び図７に示されるように、挟持部材１４１と、昇降機構１４２とを含む。挟持部材１４１は、フランジ３ｂ及び治具５の上面と対向するように、これらの上方に位置している。挟持部材１４１は、板状体であり、凹部１４１ａを含む。凹部１４１ａは、挟持部材１４１の下面の中央部に設けられている。凹部１４１ａは、シャフト３ａの先端部の外形に対応する形状を有しており、下方から見て略円形状を呈している。凹部１４１ａの内径は、シャフト３ａの先端部の外形よりも若干大きく設定されている。

昇降機構１４２は、挟持部材１４１に接続されている。昇降機構１４２は、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて動作し、挟持部材１４１を上下方向において往復動させる。すなわち、昇降機構１４２は、挟持部材１４１を上下動させることにより、挟持部材１４１をフランジ３ｂ及び治具５に対して近接及び離間させるように構成されている。昇降機構１４２は、挟持部材１４１を上下動させるのであれば、特に限定されるものではなく、例えば、アクチュエータ、エアシリンダ等であってもよい。

シャフト３ａの先端部に複数のブロック体Ｂを嵌入する際（図６参照）には、昇降機構１４２は、挟持部材１４１を上方に退避させておく。一方、シャフト３ａの先端部に嵌入された複数のブロック体Ｂを加圧する際（図７参照）には、昇降機構１４２は、挟持部材１４１を複数のブロック体Ｂ及びフランジ３ｂに向けて降下させる。このとき、シャフト３ａの先端部が挟持部材１４１の凹部１４１ａ内に収容されるので、シャフト３ａが挟持部材１４１の下方への移動を阻害しない。

磁石取付装置１５０は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて動作する。磁石取付装置１５０は、各磁石挿入孔１６に永久磁石１２を挿通する機能と、永久磁石１２が挿通された磁石挿入孔１６内に溶融樹脂を充填する機能とを有する。磁石取付装置１５０は、図８に示されるように、上型１５１と、複数のプランジャ１５２と、内蔵熱源１５３とを含む。

上型１５１は、シャフト部材３のフランジ３ｂと共に積層体１０を積層方向（積層体１０の高さ方向）において挟持可能に構成されている。上型１５１がフランジ３ｂと共に積層体１０を挟持する際、積層体１０には積層方向から所定の荷重が付与される。

上型１５１は、矩形状を呈する板状部材である。上型１５１には、一つの貫通孔１５１ａと、複数の収容孔１５１ｂとが設けられている。貫通孔１５１ａは、上型１５１の略中央部に位置している。貫通孔１５１ａは、シャフト３ａに対応する形状（略円形状）を呈しており、シャフト３ａの先端部が挿通可能である。

複数の収容孔１５１ｂは、上型１５１を貫通しており、貫通孔１５１ａの周囲に沿って所定間隔で並んでいる。各収容孔１５１ｂは、フランジ３ｂ及び上型１５１が積層体１０を挟持した際に、積層体１０の磁石挿入孔１６にそれぞれ対応する箇所に位置している。各収容孔１５１ｂは、円柱形状を呈しており、少なくとも一つの樹脂ペレットＰを収容する機能を有する。

複数のプランジャ１５２は、上型１５１の上方に位置している。各プランジャ１５２は、図示しない駆動源によって、対応する収容孔１５１ｂに対して挿抜可能となるように構成されている。

内蔵熱源１５３は、例えばヒータであり、上型１５１に内蔵されている。内蔵熱源１５３が動作すると、上型１５１が加熱され、上型１５１に接触している積層体１０が加熱されると共に、各収容孔１５１ｂに収容された樹脂ペレットＰが加熱される。これにより、樹脂ペレットＰが溶融して溶融樹脂に変化する。

溶接装置１６０は、コントローラＣｔｒからの指示信号に基づいて動作する。溶接装置１６０は、回転子積層鉄心２と端面板４とを溶接する機能を有する。溶接装置１６０は、図９に例示されるように、溶接トーチであってもよい。

加圧装置１４０、磁石取付装置１５０及び溶接装置１６０の間において、シャフト部材３に保持された積層体１０又は回転子積層鉄心２は、シャフト部材３が治具５に保持された状態で搬送される。このとき、積層体１０又は回転子積層鉄心２は、シャフト部材３を介して治具５と共に、コンベア（図示せず）によって搬送されてもよいし、コンテナに載置された状態で人手によって搬送されてもよい。

コントローラＣｔｒは、例えば、記録媒体（図示せず）に記録されているプログラム又はオペレータからの操作入力等に基づいて、送出装置１２０、打抜装置１３０、加圧装置１４０、磁石取付装置１５０及び溶接装置１６０をそれぞれ動作させるための指示信号を生成し、これらに当該指示信号をそれぞれ送信する。

［回転子の製造方法］
続いて、図４〜図１０を参照して、回転子１の製造方法について説明する。まず、打抜装置１３０により電磁鋼板ＥＳを順次打ち抜きつつ打抜部材Ｗを積層して、ブロック体Ｂを順次形成する（図１０のステップＳ１１参照）。こうして、軸孔１０ａ、磁石挿入孔１６及びカシメ部１８が形成されたブロック体Ｂが得られる。このとき、ブロック体Ｂの軸孔１０ａの内径はシャフト３ａの外径よりも大きく設定される。

このとき、電磁鋼板ＥＳから打抜部材Ｗが打ち抜かれる際に、打抜部材Ｗに歪みが生じ、打抜部材Ｗが平坦とならず、わずかに湾曲等することがある。また、一般に、電磁鋼板ＥＳの厚さは、完全に均一ではなく、わずかに変動している。そのため、ブロック体Ｂの軸孔１０ａ及び磁石挿入孔１６は、ブロック体Ｂの高さ方向に関して斜めに延びた状態となりうる。なお、各図では傾きが大きく誇張して描かれているが、実際には、数１０μｍ程度である。

次に、各ブロック体Ｂを加圧装置１４０に搬送して、治具５に保持されているシャフト部材３に複数のブロック体Ｂを一つずつ取り付ける。具体的には、まず、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて、昇降機構１４２が挟持部材１４１を上昇させ、挟持部材１４１がシャフト部材３及び治具５から離間した状態とする。続いて、ブロック体Ｂの軸孔１０ａにシャフト３ａの先端部が挿通された状態となるように、ブロック体Ｂを一つずつシャフト３ａに嵌入する（図１０のステップＳ１２参照）。

ブロック体Ｂの軸孔１０ａの内径はシャフト３ａの外径よりも大きいので、ブロック体Ｂはシャフト３ａに引っ掛かることなくスムーズに嵌入される。このとき、ブロック体Ｂの軸孔１０ａがシャフト３ａの延在方向に沿って延びることとなるので、ブロック体Ｂ自身はシャフト３ａに対して斜めに傾いた状態となる（図６参照）。特に、転積しつつ複数のブロック体Ｂをシャフト３ａに嵌入すると、図６に示されるように、ブロック体Ｂの傾斜が交互に逆方向となる。

続いて、図７に示されるように、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて、昇降機構１４２が挟持部材１４１を降下させ、シャフト３ａに嵌入されている複数のブロック体Ｂを加圧する（図１０のステップＳ１３参照）。このときの荷重は、例えば、５トン〜１０トン程度であってもよい。

これにより、複数のブロック体Ｂは、フランジ３ｂと挟持部材１４１とで挟持され、ブロック体Ｂ自身は、フランジ３ｂの上面及び挟持部材１４１の下面に沿って水平に延びた状態となる。一方、軸孔１０ａ及び磁石挿入孔１６はシャフト３ａに関して傾いた状態となる。そのため、軸孔１０ａが全体として曲折した状態（非直線状）となり、これに伴い、軸孔１０ａの内周縁がシャフト３ａに食いつく。従って、複数のブロック体Ｂがシャフト３ａに係合するので、挟持部材１４１が上昇してブロック体Ｂから離間しても、複数のブロック体Ｂが外側に拡がり難い。こうして、複数のブロック体Ｂ同士の間の隙間が減じられて、複数のブロック体Ｂが積み重ねられた積層体１０がフランジ３ｂ上において構成される。

次に、積層体１０をシャフト部材３及び治具５と共に磁石取付装置１５０に搬送する。次に、各磁石挿入孔１６内に永久磁石１２を挿入する（図１０のステップＳ１４参照）。各磁石挿入孔１６内への永久磁石１２の挿入は、人手で行われてもよいし、コントローラＣｔｒの指示に基づいて、磁石取付装置１５０が備えるロボットハンド（図示せず）等により行われてもよい。

次に、上型１５１を積層体１０上に載置し、上型１５１によって積層体１０を加圧する。このときの荷重は、例えば、１トン〜１０トン程度であってもよい。これにより、上型１５１とフランジ３ｂとで積層体１０が積層方向から挟持される。次に、各収容孔１５１ｂに樹脂ペレットＰを投入する。上型１５１の内蔵熱源１５３により樹脂ペレットＰが溶融状態となると、溶融樹脂をプランジャ１５２によって各磁石挿入孔１６内に注入する。このとき、積層体１０は、内蔵熱源１５３により、例えば１５０℃〜１８０℃程度に加熱される。

その後、溶融樹脂が固化すると、磁石挿入孔１６内に固化樹脂１４が形成される。こうして、各ブロック体Ｂが固化樹脂１４によって一体化されると共に、積層体１０に永久磁石１２が取り付けられる（図１０のステップＳ１５参照）。上型１５１が積層体１０から取り外されると、回転子積層鉄心２がフランジ３ｂ上において完成する。

次に、回転子積層鉄心２をシャフト部材３及び治具５と共に加圧装置１４０に搬送する。次に、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて、昇降機構１４２が挟持部材１４１を降下させ、シャフト３ａに取り付けられている回転子積層鉄心２を再加圧する（図１０のステップＳ１６参照）。このときの荷重は、例えば、１トン〜１０トン程度であってもよい。これにより、回転子積層鉄心２がフランジ３ｂに押し付けられて、回転子積層鉄心２の下端面Ｓ１がフランジ３ｂの上面と当接する。

次に、回転子積層鉄心２をシャフト部材３及び治具５と共に溶接装置１６０に搬送する。次に、端面板４の貫通孔４ａをシャフト３ａの先端部に嵌入しつつ、端面板４を回転子積層鉄心２の上端面Ｓ２に載置する。次に、コントローラＣｔｒの指示に基づいて溶接装置１６０が動作し、端面板４及び積層体１０の間を溶接する（図１０のステップＳ１７参照）。これにより、端面板４が回転子積層鉄心２に接合された回転体が構成される。その後、治具５からシャフト部材３が取り外されることにより、回転子１が完成する。

［作用］
以上のような本実施形態では、複数のブロック体Ｂを積層して積層体１０を形成してから、積層体１０にシャフト３ａを取り付けるのではなく、複数のブロック体Ｂをそれぞれシャフト３ａに取り付けた後に、複数のブロック体Ｂを加圧している。ブロック体Ｂの軸孔１０ａの内径はシャフト３ａの外径よりも大きいので、個々のブロック体Ｂは容易にシャフト３ａに挿通される一方で、複数のブロック体Ｂが加圧されると積層体１０全体としての軸孔１０ａは非直線状となろうとして、軸孔１０ａの内周縁がシャフト３ａに食いつき、複数のブロック体Ｂがシャフト３ａに係合する。従って、シャフト３ａに挿通された複数のブロック体Ｂを加圧するだけで複数のブロック体Ｂがシャフト３ａに取り付けられるので、回転子１を極めて簡易に且つ効率的に製造することが可能となる。

本実施形態において、複数のブロック体Ｂのシャフト３ａへの嵌入と、複数のブロック体Ｂに対する加圧とは、常温の環境下において行われてもよい。この場合、焼き嵌めによりシャフト３ａを回転子積層鉄心２に取り付けることと比較して、積層体１０の加熱処理及び冷却処理が不要となる。そのため、回転子１をより効率的に且つ短時間で製造することが可能となる。本明細書において「常温」とは、外部径から加熱も冷却もされていない状態での温度を言うものとし、より具体的には、回転子１が製造される場所（工場）の室温である。

本実施形態では、複数のブロック体Ｂは、シャフト３ａに嵌入される際に、シャフト３ａに設けられているフランジ３ｂに載置される。そのため、シャフト３ａに対する複数のブロック体Ｂの位置決めを容易に行うことが可能となると共に、複数のブロック体Ｂが加圧される際の加圧力をフランジ３ｂで受けることが可能となる。

本実施形態では、シャフト３ａは、フランジ３ｂが治具５に保持されることにより、鉛直方向に沿って延びるように位置決めされている。そのため、複数のブロック体Ｂを上方からシャフト３ａに挿通しやすくなる。従って、生産効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

本実施形態では、磁石挿入孔１６内に永久磁石１２及び固化樹脂１４を設けることにより回転子積層鉄心２を形成した後に、加圧装置１４０により回転子積層鉄心２を再加圧している。そのため、回転子積層鉄心２がフランジ３ｂに当接する。従って、回転子積層鉄心２とフランジ３ｂの間に隙間が生じ難くなり、回転子積層鉄心２がシャフト３ａに対して相対移動し難くなる。その結果、完成した回転子１を用いて構成された電動機（モータ）が動作する際に、回転子１のガタつきを極めて抑制することが可能となる。

本実施形態では、高さ方向において積層体１０を加圧しつつ磁石挿入孔１６内に溶融樹脂を注入することにより、複数のブロック体Ｂを一体化して回転子積層鉄心２を形成している。そのため、磁石挿入孔１６内に注入された溶融樹脂が固化することで、複数のブロック体Ｂ同士を固化樹脂１４によって締結することが可能となる。また、溶融樹脂が磁石挿入孔１６内に注入されて固化する過程で、樹脂により積層体１０が磁石挿入孔１６周りに押し拡げられて、軸孔１０ａが狭められる。そのため、軸孔１０ａの内周縁がより強固にシャフト３ａに食いつく。従って、複数のブロック体Ｂをより確実にシャフト３ａに取り付けることが可能となる。

本実施形態では、フランジ３ｂが磁石挿入孔１６の下端を覆うように複数のブロック体Ｂがフランジ３ｂに保持されており、磁石挿入孔１６の上端を覆うように端面板４が積層体１０の上端面Ｓ２に取り付けられる。そのため、フランジ３ｂが磁石挿入孔１６を覆っているので、フランジ３ｂは、磁石挿入孔１６内に注入される溶融樹脂を堰き止める機能を発揮する。従って、フランジ３ｂと対向する積層体１０の下端面Ｓ１に端面板４を取り付ける必要がなくなる。その結果、回転子１をよりいっそう簡易且つ効率的に製造することが可能となる。

本実施形態では、電磁鋼板ＥＳから打ち抜かれた複数の打抜部材Ｗが積層されたブロック体Ｂをさらに積層して、積層体１０を得ている。そのため、複数のブロック体Ｂが加圧されて得られる積層体１０全体としての軸孔１０ａは、曲折する傾向が強まる。従って、軸孔１０ａの内周縁がさらに強固にシャフト３ａに食いつく。その結果、複数のブロック体Ｂをさらに確実にシャフト３ａに取り付けることが可能となる。

［変形例］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。

（１）ブロック体Ｂは、複数の打抜部材Ｗが転積されることで構成されていてもよい。

（２）上記の実施形態では、複数のブロック体Ｂを積層して積層体１０を得たが、複数の打抜部材３０を積層して積層体１０を得てもよい。すなわち、打抜部材Ｗを一つずつシャフト３ａに嵌入した後、複数の打抜部材Ｗを加圧装置１４０により加圧してもよい。このときも、複数の打抜部材Ｗが転積によって積層されてもよい。

（３）上記の実施形態では、複数のブロック体Ｂを転積しつつ積層していたが、転積せずに複数のブロック体Ｂを積層してもよい。この場合であっても、積層体１０の軸孔１０ａは全体として屈曲した状態（非直線状）となるので、複数のブロック体Ｂを加圧装置１４０により加圧するだけで複数のブロック体Ｂをシャフト３ａに取り付けることが可能となる。

（４）フランジ３ｂの上面と治具５の上面とは略一致していてもよい。フランジ３ｂの外径が積層体１０の外径と同程度である場合には、フランジ３ｂの上面が治具５の上面より高くても低くてもよい。図１１に示されるように、フランジ３ｂの外径が積層体１０の外径よりも小さく、積層体１０の下端面Ｓ１側に配置された端面板４によって積層体１０の磁石挿入孔１６を閉塞する場合には、フランジ３ｂの上面が治具５の上面よりも低くてもよい。この場合、磁石挿入孔１６に注入される溶融樹脂が治具５によって堰き止められることにより、回転子積層鉄心２が形成される。そして、加圧装置１４０により回転子積層鉄心２が再加圧されることで、回転子積層鉄心２とフランジ３ｂの間の隙間が抑制される。

（５）回転子積層鉄心２が得られた時点で回転子積層鉄心２がフランジ３ｂに当接している場合には、回転子積層鉄心２を加圧装置１４０により再加圧しなくてもよい。

（６）ところで、パンチにより電磁鋼板ＥＳから打抜部材Ｗが打ち抜かれる過程で、図１２に示されるように、打抜部材Ｗの軸孔１０ａの内周縁にバリＷａが生ずることがある。焼き嵌めによりシャフト３ａを回転子積層鉄心２に取り付けようとする場合には、シャフト３ａが軸孔１０ａのバリＷａに引っ掛からないようにするため、軸孔１０ａのバリＷａがシャフト３ａの挿通方向に沿って一方に向けて突出するように複数のブロック体Ｂを積層していた。そのため、積層体１０の一方の端面からバリＷａが突出してしまい、端面板４を当該端面に当接し難くなる場合があった。そこで、図１２に示されるように、少なくとも高さ方向において両端に位置するブロック体Ｂにおいて、軸孔１０ａの周縁部に形成されているバリＷａの向きが共に内向きとなるように、複数のブロック体Ｂをシャフト３ａに取り付けてもよい。この場合、ブロック体Ｂの軸孔１０ａの内径はシャフト３ａの外径よりも大きいので、軸孔１０ａにバリＷａが存在していても、個々のブロック体Ｂは容易にシャフト３ａに挿通される。そのため、軸孔１０ａのバリＷａの向きが共に内向きとなるように複数のブロック体Ｂをシャフト３ａに取り付けることで、積層体１０の各端面Ｓ１，Ｓ２への端面板４の取り付けをより容易に行うことが可能となる。

（７）図１３に示されるように、フランジ３ｂの首部３ｃが多角形状を呈しており、貫通孔５ｂの上端縁５ｃが首部３ｃに対応した多角形状を呈していてもよい。この場合、シャフト３ａがその軸周りにおいて位置決めされる。従って、シャフト３ａの回転に伴うシャフト３ａの軸周りにおける複数のブロック体Ｂの位置ずれを抑制することが可能となる。なお、シャフト３ａをその軸周りにおいて位置決めすることができれば、図１３に示されるような形態の首部３ｃ及び上端縁５ｃに限られず、種々の回り止め手段を採用しうる。

［摘記］
例１．本開示の一つの例に係る回転子（１）の製造方法は、高さ方向に貫通する軸孔（１０ａ）を含む複数の鉄心部材（Ｂ）を、シャフト（３ａ）が軸孔（１０ａ）に挿通された状態となるようにシャフト（３ａ）に取り付けることであって、軸孔（１０ａ）の内径がシャフト（３ａ）の外径よりも大きいことと、積層された複数の鉄心部材（Ｂ）を高さ方向において加圧して、複数の鉄心部材（Ｂ）が相互に近接され且つ軸孔（１０ａ）がシャフト（３ａ）に係合された積層体（１０）を形成することとを含む。この場合、複数の鉄心部材（Ｂ）を積層して積層体（１０）を形成してから、積層体（１０）にシャフト（３ａ）を取り付けるのではなく、複数の鉄心部材（Ｂ）をそれぞれシャフト（３ａ）に取り付けた後に、複数の鉄心部材（Ｂ）を加圧している。そのため、鉄心部材（Ｂ）の軸孔（１０ａ）の内径はシャフト（３ａ）の外径よりも大きいので、個々の鉄心部材（Ｂ）は容易にシャフト（３ａ）に挿通される一方で、複数の鉄心部材（Ｂ）が加圧されると積層体（１０）全体としての軸孔（１０ａ）は非直線状となろうとして、軸孔（１０ａ）の内周縁がシャフト（３ａ）に食いつき、複数の鉄心部材（Ｂ）がシャフト（３ａ）に係合する。従って、シャフト（３ａ）に挿通された複数の鉄心部材（Ｂ）を加圧するだけで複数の鉄心部材（Ｂ）がシャフト（３ａ）に取り付けられるので、回転子（１）を極めて簡易に且つ効率的に製造することが可能となる。

例２．例１の方法において、複数の鉄心部材（Ｂ）をシャフト（３ａ）に取り付けることと、積層体（１０）を形成することとは、共に常温の環境下で行われてもよい。この場合、焼き嵌めによりシャフト（３ａ）を回転子積層鉄心（２）に取り付けることと比較して、積層体（１０）の加熱処理及び冷却処理が不要となる。そのため、回転子（１）をより効率的に且つ短時間で製造することが可能となる。

例３．例１又は例２の方法において、複数の鉄心部材（Ｂ）をシャフト（３ａ）に取り付けることは、複数の鉄心部材（Ｂ）を、シャフト（３ａ）に設けられているフランジ（３ｂ）に載置することを含んでいてもよい。この場合、シャフト（３ａ）に対する複数の鉄心部材（Ｂ）の位置決めを容易に行うことが可能となると共に、複数の鉄心部材（Ｂ）が加圧される際の加圧力をフランジ（３ｂ）で受けることが可能となる。

例４．例３の方法において、シャフト（３ａ）は、フランジ（３ｂ）が治具（５）に保持されることにより、鉛直方向に沿って延びるように位置決めされていてもよい。この場合、複数の鉄心部材（Ｂ）を上方からシャフト（３ｂ）に挿通しやすくなる。そのため、生産効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

例５．例３又は例４の方法において、シャフト（３ａ）は、フランジ（３ｂ）が治具（５）と係合することにより、シャフト（３ａ）の軸周りにおいて位置決めされていてもよい。この場合、シャフト（３ａ）の回転に伴うシャフト（３ａ）の軸周りにおける複数の鉄心部材（Ｂ）の位置ずれを抑制することが可能となる。

例６．例３〜例５のいずれかの方法は、積層体（１０）を構成する複数の鉄心部材（Ｂ）を一体化して鉄心本体（２）を形成することと、鉄心本体（２）を加圧してフランジ（３ｂ）に当接させることとをさらに含んでいてもよい。この場合、鉄心本体（２）とフランジ（３ｂ）の間に隙間が生じ難くなるので、鉄心本体（２）がシャフト（３ｂ）に対して相対移動し難くなる。そのため、完成した回転子（１）を用いて構成された電動機（モータ）が動作する際に、回転子（１）のガタつきを極めて抑制することが可能となる。

例７．例１〜例６のいずれかの方法は、高さ方向において積層体（１０）を加圧しつつ、高さ方向に延びるように積層体（１０）に設けられている貫通孔（１６）内に溶融樹脂を注入することにより、積層体（１０）を構成する複数の鉄心部材（Ｂ）を一体化して鉄心本体（２）を形成することをさらに含んでもよい。この場合、貫通孔（１６）内に注入された溶融樹脂が固化することで、複数の鉄心部材（Ｂ）同士を固化樹脂（１４）によって締結することが可能となる。また、溶融樹脂が貫通孔（１６）内に注入されて固化する過程で、樹脂により積層体（１０）が貫通孔（１６）周りに押し拡げられて、軸孔（１０ａ）が狭められる。そのため、軸孔（１０ａ）の内周縁がより強固にシャフト（３ａ）に食いつく。従って、複数の鉄心部材（Ｂ）をより確実にシャフト（３ａ）に取り付けることが可能となる。

例８．例７の方法は、鉄心本体（２）の端面に端面板（４）を取り付けることをさらに含み、複数の鉄心部材（Ｂ）をシャフト（３ａ）に取り付けることは、シャフト（３ａ）に設けられているフランジ（３ｂ）が貫通孔（１６）を覆うように複数の鉄心部材（Ｂ）をフランジ（３ｂ）に載置することを含み、端面板（４）を取り付けることは、フランジ（３ｂ）と端面板（４）とで鉄心本体（２）を挟み且つ端面板（４）が貫通孔（１６）を覆うように、鉄心本体（２）の端面に端面板（４）を取り付けることを含んでいてもよい。この場合、フランジ（３ｂ）が貫通孔（１６）を覆っているので、フランジ（３ｂ）は、貫通孔（１６）内に注入される溶融樹脂を堰き止める機能を発揮する。そのため、フランジ（３ｂ）と対向する側の鉄心本体（２）の端面に端面板（４）を取り付ける必要がなくなる。従って、回転子（１）をよりいっそう簡易且つ効率的に製造することが可能となる。

例９．例１〜例８の方法において、複数の鉄心部材（Ｂ）をシャフト（３ａ）に取り付けることは、高さ方向において両端に位置する鉄心部材（Ｂ）において、軸孔（１０ａ）の周縁部に形成されているバリ（Ｗａ）の向きが共に内向きとなるように、複数の鉄心部材（Ｂ）をシャフト（３ａ）に取り付けてもよい。ところで、焼き嵌めによりシャフト（３ａ）を回転子積層鉄心（２）に取り付けようとする場合には、シャフト（３ａ）が軸孔（１０ａ）のバリ（Ｗａ）に引っ掛からないようにするため、軸孔（１０ａ）のバリ（Ｗａ）がシャフト（３ａ）の挿通方向に沿って一方に向けて突出するように複数の鉄心部材（Ｂ）を積層していた。そのため、積層体（１０）の一方の端面からバリ（Ｗａ）が突出してしまい、端面板（４）を当該端面に当接し難くなる場合があった。しかしながら、例９によれば、各鉄心部材（Ｂ）の軸孔（１０ａ）の内径がシャフト（３ａ）の外径よりも大きいので、軸孔（１０ａ）にバリ（Ｗａ）が存在していても、個々の鉄心部材（Ｂ）は容易にシャフト（３ａ）に挿通される。そのため、軸孔（１０ａ）のバリ（Ｗａ）の向きが共に内向きとなるように複数の鉄心部材（Ｂ）をシャフト（３ａ）に取り付けることで、積層体（１０）の各端面への端面板（４）の取り付けをより容易に行うことが可能となる。

例１０．例１〜例８のいずれかの方法において、複数の鉄心部材（Ｂ）はそれぞれ、金属板（ＥＳ）から打ち抜かれた複数の打抜部材（Ｗ）が積層されたブロック体（Ｂ）であってもよい。この場合、複数のブロック体（Ｂ）が加圧されて得られる積層体（１０）全体としての軸孔（１０ａ）は、曲折する傾向が強まる。そのため、軸孔（１０ａ）の内周縁がさらに強固にシャフト（３ａ）に食いつく。従って、複数のブロック体（Ｂ）をさらに確実にシャフト（３ａ）に取り付けることが可能となる。

１…回転子、２…回転子積層鉄心（鉄心本体）、３…シャフト部材、３ａ…シャフト、３ｂ…フランジ、４…端面板、５…治具、１０…積層体、１０ａ…軸孔、１６…磁石挿入孔（貫通孔）、１００…製造装置、１３０…打抜装置、１４０…加圧装置、１５０…磁石取付装置、１６０…溶接装置、Ｂ…ブロック体（鉄心部材）、Ｃｔｒ…コントローラ（制御部）、Ｓ１…下端面（端面）、Ｓ２…上端面（端面）。

Claims (10)

1. 高さ方向に貫通する軸孔を含む複数の鉄心部材を、シャフトが前記軸孔に挿通された状態となるように前記シャフトに取り付けることであって、前記軸孔の内径が前記シャフトの外径よりも大きいことと、
   積層された前記複数の鉄心部材を前記高さ方向において加圧して、前記複数の鉄心部材が相互に近接され且つ前記軸孔が前記シャフトに係合された積層体を形成することとを含む、回転子の製造方法。
2. 前記複数の鉄心部材を前記シャフトに取り付けることと、前記積層体を形成することとは、共に常温の環境下で行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の鉄心部材を前記シャフトに取り付けることは、前記複数の鉄心部材を、前記シャフトに設けられているフランジに載置することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記シャフトは、前記フランジが治具に保持されることにより、鉛直方向に沿って延びるように位置決めされている、請求項３に記載の方法。
5. 前記シャフトは、前記フランジが治具と係合することにより、前記シャフトの軸周りにおいて位置決めされている、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記積層体を構成する前記複数の鉄心部材を一体化して鉄心本体を形成することと、
   前記鉄心本体を加圧して前記フランジに当接させることとをさらに含む、請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記高さ方向において前記積層体を加圧しつつ、前記高さ方向に延びるように前記積層体に設けられている貫通孔内に溶融樹脂を注入することにより、前記積層体を構成する前記複数の鉄心部材を一体化して鉄心本体を形成することをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記鉄心本体の端面に端面板を取り付けることをさらに含み、
   前記複数の鉄心部材を前記シャフトに取り付けることは、前記シャフトに設けられているフランジが前記貫通孔を覆うように前記複数の鉄心部材を前記フランジに載置することを含み、
   前記端面板を取り付けることは、前記フランジと前記端面板とで前記鉄心本体を挟み且つ前記端面板が前記貫通孔を覆うように、前記鉄心本体の前記端面に前記端面板を取り付けることを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記複数の鉄心部材を前記シャフトに取り付けることは、前記高さ方向において両端に位置する鉄心部材において、前記軸孔の周縁部に形成されているバリの向きが共に内向きとなるように、前記複数の鉄心部材を前記シャフトに取り付ける、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記複数の鉄心部材はそれぞれ、金属板から打ち抜かれた複数の打抜部材が積層されたブロック体である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

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