JP4502039B2 - 電動機回転子製造方法、及び、電動機回転子 - Google Patents

電動機回転子製造方法、及び、電動機回転子 Download PDF

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Description

本発明は、下方向からの第1エンドプレートと上方向からの第2エンドプレートにはさまれた複数の鋼板を重ねたコアを有する電動機回転子の製造方法及び電動機回転子に関するものである。
従来、複数の鋼板を重ねたコアをエンドプレートで両側から押圧している技術として、特許文献1に記載される電動機回転子構造に関するものがある。
本出願人は、複数の鋼板を重ねたコアをエンドプレートで押圧する技術として、従来より図10に示す発明を実施してきた。
シャフト53は、内側シャフト53aと外側シャフト53bが底面53cに形成されている構成を採る。底面53cの最外周には、つば53dが形成されている。
つば53dの軸方向には、第1エンドプレート55、コア54が積層されている。コア54は、同じ形状をした鋼板が積層されたものである。また、第1エンドプレート55の中心孔55a、コア54の中心孔54aは内側円周方向において、外側シャフト53bに嵌合されている。
第1エンドプレート55、コア54を密着させるため第2エンドプレート52をコア54に重ねて、第2エンドプレート52に圧力Aをかける。第2エンドプレート52に圧力Aをかけながら、かしめパンチ51に圧力Bをかけ、かしめ部53eを変形させることにより、かしめ部53eが第2エンドプレート52の縁部52a、52bの反コア側52bに、かしめられる。かしめ部53eが反コア側52bへ、かしめられることにより、第1エンドプレート55、コア54、第2エンドプレート52が密着した状態で保たれる。
特開2004−32958号公報
しかしながら、図10に記載された発明には、次のような問題があった。
第2エンドプレート52縁部52a、52bの反コア側52bを、かしめ固定する場合に、第2エンドプレート52縁部52a、52bがある程度弾性変形しやすいように、第2エンドプレート52の内側52cを浮かしておく構造を採っている。第2エンドプレート52の実際の形状の特徴を強調して表したものを図12に示す。第2エンドプレート52は、略皿形状である。
すなわち、第2エンドプレート52によりコア54の全面を押圧しようとするときには、第2エンドプレート52が平板だと、第2エンドプレート52の内側52cに力がかかり、第2エンドプレート52の外側52dが浮いてしまい、隙間ができてしまう。そのため、第2エンドプレート52の形状を図12に示す略皿形状にする必要があった。
しかし、かしめ部53eを押圧する圧力Bは、塑性変形を伴う加工であるため、第2エンドプレート52を押圧する圧力Aよりも4倍から5倍も大きな力である。そのため、第2エンドプレート52を略皿形状としたとしても、図11に示すように、かしめ部53eを通じて第2エンドプレート52の内側52cには、大きな圧力Bがかかっているので、内側52cを起点として、第2エンドプレート52の外側52dが浮き上がってしまい、開いた状態になる恐れがある。
第2エンドプレート52の外側52dが開いた状態にあると、鋼板の外側を強く押さえつけることができない。鋼板を強く押さえつけられないと鋼板同士に隙間があき、コア54の磁気抵抗が大きくなり、発生する磁力線が弱くなる。そのため、電動機回転子自体のトルクが低下するという問題がある。
また、第2エンドプレート52の外側52dが開いた状態になると、鋼板を抑えることができず、鋼板が振動するため余分な負荷となり、電動機回転子のトルクが低下するという問題がある。
一方、第2エンドプレート52を反コア側52bからあまり強く押さえすぎるとコア54内に内蔵されているマグネットが破損される恐れがあるため、第2エンドプレート52を反コア側52dから強く抑えることができないという問題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、第2エンドプレートの外側の浮き上がりを防止し、積層された状態の鋼板を固定することができる電動機回転子製造方法、及び電動機回転子を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る電動機回転子製造方法及び電動機回転子は以下の構成を有する。
(1)中心孔を有する複数の鋼板を重ねてなるコアの中心孔にシャフトを貫通させ、エンドプレートをコアに押圧した状態でシャフトをエンドプレートに対してかしめする電動機回転子製造方法において、エンドプレートの縁部と係合するシャフトのかしめ部をエンドプレート縁部の厚み方向のコア側と反コア側で変形させて、かしめ部をエンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状とすることを特徴とする。
(2)(1)に係る電動機回転子製造方法において、エンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状を備えるマンドリルをシャフトに対して相対的に回転しながら円周方向に拡径させ、かしめ加工を行うこと、を特徴とする。
(3)(1)に係る電動機回転子製造方法において、エンドプレート縁部の最内周位置よりコア側をかしめる第1かしめパンチと、エンドプレート縁部の最内周位置より反コア側をかしめる第2かしめパンチとを備え、第1かしめパンチがエンドプレート縁部の厚み方向のコア側をかしめる第1工程と、第1かしめパンチが前記かしめ位置にあるときに、第2かしめパンチがエンドプレート縁部の厚み方向の反コア側をかしめる第2工程と、を特徴とする。
(4)中心孔を有する複数の鋼板を重ねてなるコアの該中心孔にシャフトを貫通させ、エンドプレートをコアに押圧した状態でシャフトがエンドプレートに対してかしめられた電動機回転子において、エンドプレートの縁部と係合するシャフトのかしめ部をエンドプレート縁部の厚み方向のコア側と反コア側で変形させて、かしめ部がエンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状とされたことを特徴とする。
上記電動機回転子製造方法及び電動機回転子の作用及び効果について説明する。
(1)上記発明に係る電動機回転子製造方法によると、エンドプレートの縁部と係合するシャフトのかしめ部をエンドプレート縁部の厚み方向のコア側と反コア側で変形させて、かしめ部をエンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状とした電動気回転子を製造することができる。
上記発明に係る電動機回転子製造方法により製造された電動機回転子は、エンドプレート縁部が形状に沿ってコア側からも、かしめられることにより、エンドプレートの反コア側からの押さえつける力を相殺することができる。エンドプレートの反コア側からの押さえつける力を相殺することにより、エンドプレートの反コア側からの荷重がコアの内側部分に集中することを防ぐことができる。それにより、エンドプレートの外側が浮き上がることを防止することができる。結果として、エンドプレートの外側が開いた状態になることを防止することができ、電動機回転子のトルクが弱くなるのを防止できる。
また、エンドプレート縁部が形状に沿ってコア側からもかしめられることにより、エンドプレートの反コア側からコアを強く押さえすぎること防止することができ、コア内のマグネットが破損することを防止することができる。
(2)上記発明に係る電動機回転子製造方法によると、エンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状を備えるマンドリルをシャフトに対して相対的に回転しながら円周方向に拡径させるため、全周を均一に、かしめることができ、かしめ部をエンドプレートに対して確実に、かしめを行うことができる。
(3)上記発明に係る電動機回転子製造方法によると、電動機回転子製造装置を単純化することができる。そのため、低コストで電動機回転子を製造することができる。
(4)上記発明に係る電動機回転子によると、エンドプレート縁部が形状に沿ってコア側からも、かしめられることにより、エンドプレートの反コア側からの押さえつける力を相殺することができる。エンドプレートの反コア側からの押さえつける力を相殺することにより、エンドプレートの反コア側からの荷重がコアの内側部分に集中することを防ぐことができる。それにより、エンドプレートの外側が浮き上がることを防止することができる。結果として、エンドプレートの外側が開いた状態になることを防止することができ、電動機回転子のトルクが弱くなるのを防止できる。
また、エンドプレート縁部が形状に沿ってコア側からもかしめられることにより、エンドプレートの反コア側からコアを強く押さえすぎることを防止することができ、コア内のマグネットが破損することを防止することができる。それにより、電動機回転子が正常な状態で磁気を発生させることができる。
(実施例1)
次に、本発明に係る電動機回転子製造方法の具体的な工程の一実施の形態について図を参照して詳細に説明する。
図1は、かしめ部3eを第2エンドプレート2の縁部2a、2bの形状に沿った形状とするための電動機回転子製造装置を示す。
図2は、回転子の構造を断面から示した図である。図5は、回転子の各構成部品の分解斜視図である。図2及び図5に基づき、回転子を構成する部品を説明する。
シャフト3は、円筒状のシャフト内側部3aと円筒状のシャフト外側部3bが底面3cに形成されている。底面3cの外周部には、つば3dが形成されている。
つば3dの軸方向に中心孔5aがあるドーナツ状の第1エンドプレート5、中心孔4aがあるドーナツ状の複数の鋼板を重ねたコア4が積層される。コア4内にはマグネット7が挿入されている。第1エンドプレート5の中心孔5a、コア4の中心孔4aは、外側シャフト3bに嵌合されている。
コア4の上には、第1エンドプレート5とコア4を押圧するために、中心孔があるドーナツ形状の第2エンドプレート2が積載されている。第2エンドプレート2は、平板である。
実施例1は第1工程及び第2工程より構成されている。
図3は、実施例1の電動機回転子製造装置の断面図を示し、図4は、図3に示す実施例1の電動機回転子製造装置の平面図を示し、図3及び図4を用い、第1工程について説明する。
かしめ部3eを、かしめる前に、シャフト3のシャフト外側部3bとシャフト内側部3aの間にマンドリル1が、シャフト外側3部bとシャフト内側部3aに当たらないように上下手段により軸方向へ挿入される。
図4に示すように、一対のマンドリル1は、図示しない拡径手段により、円周方向Xに移動可能に保持されている。また、一対のマンドリル1は、図示しない上下手段により、シャフト3に対して上下方向に移動可能に保持されている。マンドリル1の外周1bは、上方から見ると、かしめ部3eの内周面と同じ曲率をした形状をしている。同じ曲率をしていることにより、マンドリル1が拡径したときにかしめ部3eの内周に沿って、かしめを行えるのである。
図3に示すように、マンドリル1を断面方向から見ると、外周下方部のマンドリル加工部1aは、第2エンドプレート2の縁部2a、2bと同じ曲率に形成されている。
マンドリル1の高さは、マンドリル加工部1aが第2エンドプレート2の縁部2a、2bと、同じ高さとする。
図1では、実施例1の第2工程を示す。マンドリル1がシャフト外側部3bとシャフト内側部3aとの間に挿入された状態から、回転軸Lを中心軸として、マンドリル1を拡径手段により回転させながら、円周方向Xに拡径させていく。一対のマンドリル1の離間距離は徐々に大きくなりながら回転していく。一対のマンドリル1の離間距離が大きくなっていくと、マンドリル1のマンドリル加工部1aがシャフト外側部3bの上部にある、かしめ部3eに接する。かしめ部3eに接触した後にも、さらに拡径手段により回転させながら一対のマンドリル1の離間距離を大きくし続けると、かしめ部3eはマンドリル加工部1aと第2エンドプレート2の縁部2a、2bとに挟まれて、徐々に、かしめ部3eの形状が、第2エンドプレート2の縁部2a、2bと同じ形状に形成されていく。徐々に、かしめ部3eを加工していくことにより、かしめ部3e内部の歪みや残留応力を少なくでき、マグネット7を破損しにくくできる。それにより、回転子の耐久性を向上させることができる。
かしめが終わるまでにかかる時間は、約1分間で、マンドリル1が1分間で回転する数は1回転半である。
かしめ部3eがマンドリル1により第2エンドプレート2の縁部2a、2bに、かしめられた後は、マンドリル1を、拡径手段により円周方向Xとは反対の方向に戻し、図3の状態とする。そして、マンドリル1を、上下手段によりシャフト3より引き上げることにより、電動機回転子のかしめ工程が終了する。
以上説明したように、中心孔4aを有する複数の鋼板を重ねてなるコア4の中心孔4aにシャフト3を貫通させ、第2エンドプレート2をコア4に押圧した状態でシャフト3を第2エンドプレート2に対してかしめする電動機回転子製造方法において、第2エンドプレート2の縁部2a、2bと係合するシャフト3のかしめ部3eを第2エンドプレート2の縁部2a、2bのコア側2bと反コア側2aで変形させて、かしめ部3eを第2エンドプレート2の縁部2a、2bの形状に沿ったかしめ形状とすることにより製造された電動機回転子は、第2エンドプレート2の縁部2a、2bが形状に沿ってコア側2aからも、かしめられることにより、第2エンドプレート2の反コア側2bからの押さえつける力Cの垂直方向の成分を相殺することができる。第2エンドプレート2の反コア側2bからの押さえつける力Cの垂直方向の成分を相殺することにより、第2エンドプレート2の外側2dが浮き上がることを防止することができる。結果として、第2エンドプレート2の外側2dが開いた状態になることを防止することができ、電動機回転子のトルクが弱くなるのを防止できる。
また、第2エンドプレート2の縁部2a、2bが形状に沿ってコア側2aからも、かしめられることにより、第2エンドプレート2の反コア側2bからコア4を強く押さえすぎること防止することができ、コア4内のマグネット7が破損することを防止することができる。
さらに、エンドプレート縁部2a、2bの形状に沿ったかしめ形状を備えるマンドリル1を回転軸Lを中心軸として、回転させながら、円周方向Xに拡径させていくことにより、かしめ部3eの全周を均一に、かしめることができ、かしめ部3eを第2エンドプレート2に対して確実に、かしめを行うことができる。
また、徐々に、かしめ部3eを加工していくことにより、かしめ部3eの内部の歪みや残留応力を少なくできる。それにより、回転子の耐久性を向上させることができる。
また、第2エンドプレート2を平板で行うことができるため、平板は製造が容易であるためコストが安く済ませることができる。
(実施例2)
図6乃至図8において、実施例2の電動機回転子製造方法を示す。
図6乃至図8における、回転子を構成する部品については、実施例1で示した図2及び5の構成と同様であるため、実施例2では、その説明を省略する。
かしめ部13eを、かしめる前に、図6に示すように、シャフト13のシャフト外側部13bとシャフト内側部13aの間に第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15が、シャフト外側部13bとシャフト内側部13aに当たらないように、上下手段によりシャフト13の方向へ挿入される。第1かしめパンチ11の高さは第2エンドプレート12のコア側縁部12aに押圧面11dが挿入できる高さである。
図6に示すように、第1かしめパンチ11の断面形状は、略直角三角形状である。かしめ部13eを押圧する押圧面11dの先端は丸みを持つ。第1かしめパンチ11の斜辺は、下斜辺11bと上斜辺11aからなる。下斜辺11bの傾斜角度は大きく、上斜辺11aの傾斜角度下斜辺11bの傾斜角度と比べ小さい。
第2かしめパンチ15の断面形状は、五角形の形状である。第2かしめパンチ15の斜辺15cの角度は、第1かしめパンチ11の上斜辺11aと同じ角度である。第2かしめパンチ15の斜辺15cと第1かしめパンチ11の上斜辺11aは、当接している。
また、第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15は、図示しない拡径手段により、円周方向に移動可能に保持されている。また、第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15は、図示しない上下手段により、シャフト13方向へ移動可能に保持されている。第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15は、上方から見ると、図9の平面図に示すように、円周上に4つある。4つの第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15の間に隙間が設けられているのは、かしめ加工後に第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15を引き抜くために縮小させる必要があるからである。隙間が広すぎると、かしめを行える面積が少なくなるため、隙間はできるだけ狭くする。
図7は、実施例2の第1工程を示す。
第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15を図6の状態から、拡径手段により円周方向外側に開き、図7の状態とする。円周方向外側へ第1かしめパンチ11、第2エンドプレート15を拡径すると、押圧面11aが、かしめ部13eを押圧し、かしめ部13eを第2エンドプレート12の縁部12a、12bのコア側12aに対してかしめる。拡径手段は、かしめ加工に十分な押圧力を第1かしめパンチ11、第2かしめパンチ15に加えることができる。
図8は、実施例2の第2工程を示す。
図7の第1かしめパンチ11が、第2エンドプレート12の縁部12a、12bのコア側12aを押圧している状態で、第2かしめパンチ15を拡径手段により、第1かしめパンチ11の上斜辺11aを下斜め方向のDの方向にスライドさせる。かしめ部13eに対して下斜め方向のDの力が働くため、かしめ部13eを押圧し、かしめを行う。第1かしめパンチ11の上斜辺11aが、第2かしめパンチ15のガイドの役割をするため、第2エンドプレート12の縁部12a、12bの反コア側12bを確実に、かしめることができる。また、第2かしめパンチ15のためにガイドを必要としない。
また、上記発明は、第1かしめパンチ11が第2エンドプレート12の縁部12a、12bのコア側12aをかしめる第1工程の後、第1かしめパンチ11が、かしめ位置にあるときに、第2かしめパンチ15が、第2エンドプレート12の縁部12a、12bの反コア側12bを、かしめる第2工程を行うことにより、第2エンドプレート12の反コア側12bからの押さえつける力Dの垂直方向の力を、第1かしめパンチ11が受けることができる。それにより、第2エンドプレート12の内側12cを押圧しすぎることを防止することができ、第2エンドプレート12の外側12dが浮き上がることを防止することができる。結果として、第2エンドプレート12の外側12dが開いた状態になることを防止することができ、電動機回転子のトルクが弱くなるのを防止できる。
かしめ部13eが第1かしめパンチ11及び第2かしめパンチ15により第2エンドプレート12の縁部12a、12bに、かしめられた後は、第2かしめパンチ15を元の第1かしめパンチ11の上方に拡径手段により戻し、次に第1かしめパンチ11を円周方向内側に拡径手段により戻す。さらにその後、上下手段により、第1かしめパンチ11及び第2かしめパンチ15をシャフト13より引き上げることにより、電動機回転子のかしめ工程が終了する。
以上説明したように、中心孔14aを有する複数の鋼板を重ねてなるコア14の中心孔14aにシャフト13を貫通させ、第2エンドプレート12をコア14に押圧した状態でシャフト13を第2エンドプレート12に対してかしめする電動機回転子製造方法において、第2エンドプレート12の縁部12a、12bと係合するシャフト13のかしめ部13eを第2エンドプレート12の縁部12a、12bのコア側12bと反コア側12aで変形させて、かしめ部13eを第2エンドプレート12の縁部12a、12bの形状に沿ったかしめ形状とすることにより製造された電動機回転子は、第2エンドプレート12の縁部12a、12bが形状に沿ってコア側12aからも、かしめられることにより、第2エンドプレート12の反コア側12bからの押さえつける力Dの垂直方向の力を第1かしめパンチ11が受けることができる。それにより、第2エンドプレート12の外側12dが浮き上がることを防止することができる。結果として、第2エンドプレート12の外側12dが開いた状態になることを防止することができ、電動機回転子のトルクが弱くなるのを防止できる。
また、第2エンドプレート12の縁部12a、12bが形状に沿ってコア側12aからもかしめられることにより、第2エンドプレート12の反コア側12bからコア14を強く押さえすぎること防止することができ、コア14内のマグネット7が破損することを防止することができる。
さらに、電動機回転子製造装置を単純化することができる。
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲内で実施することが可能である。
前記円弧形状の第2エンドプレート2の形状を略三角形状とすることができる。略三角形状とすることにより、かしめ加工を簡単に行うことができる。
また、実施例1において、マンドリル1を回転させることなく、電動機回転子を回転させることによっても、電動機回転子を製造することができる。
実施例1の第2工程を示した断面図である。 回転子の構造を断面から示した断面図である。 実施例1の第1工程を示した断面図である。 実施例1の第1工程を平面から表した図である。 回転子の各構成部品の分解斜視図である。 実施例2の第1かしめパンチ11をかしめ位置に移動させた状態を示した断面図である。 実施例2の第1工程を示した断面図である。 実施例2の第2工程を示した断面図である。 実施例2の第1かしめパンチ11をかしめ位置に移動させた状態を平面から表した図である。 本出願人が従来行ってきた複数の鋼板を重ねたコアを第2エンドプレート52で押圧する技術を示した断面図である。 従来技術における問題点を示した断面図である。 第2エンドプレート52を示した断面図である。
符号の説明
1 マンドリル
1a マンドリル加工部
2 第2エンドプレート
2a、2b 縁部
2a コア側
2b 反コア側
T 第2エンドプレート縁部の最内周位置
3 シャフト
3e かしめ部
4 コア
4a 中心孔
11 第1かしめパンチ
12 第2エンドプレート
12a、12b 縁部
12a コア側
12b 反コア側
13 シャフト
14 コア
13e かしめ部
15 第2かしめパンチ

Claims (4)

  1. 中心孔を有する複数の鋼板を重ねてなるコアの該中心孔にシャフトを貫通させ、エンドプレートを該コアに押圧した状態で該シャフトを該エンドプレートに対してかしめする電動機回転子製造方法において、
    前記エンドプレートの縁部と係合する前記シャフトのかしめ部を前記エンドプレート縁部の厚み方向のコア側と反コア側で変形させて、前記かしめ部を前記エンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状とすること、
    前記エンドプレート縁部の厚み方向の前記コア側に対する前記かしめ形状は、前記エンドプレートと前記コアの間に前記かしめ部が入り込むようになされた形状であることにより、前記エンドプレート縁部の厚み方向の反コア側で前記かしめ部を変形させたときに発生するコア側方向の荷重を受けること、
    を特徴とする電動機回転子製造方法。
  2. 請求項1に係る電動機回転子製造方法において、
    前記エンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状を備えるマンドリルを前記シャフトに対して相対的に回転しながら円周方向に拡径させ、かしめ加工を行うこと、
    を特徴とする電動機回転子製造方法。
  3. 中心孔を有する複数の鋼板を重ねてなるコアの該中心孔にシャフトを貫通させ、エンドプレートを該コアに押圧した状態で該シャフトを該エンドプレートに対してかしめする電動機回転子製造方法において、
    前記エンドプレートの縁部と係合する前記シャフトのかしめ部を前記エンドプレート縁部の厚み方向のコア側と反コア側で変形させて、前記かしめ部を前記エンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状とすること、
    前記エンドプレート縁部の最内周位置より前記コア側をかしめる第1かしめパンチと、
    前記エンドプレート縁部の最内周位置より前記反コア側をかしめる第2かしめパンチとを備え、
    前記第1かしめパンチが前記エンドプレート縁部の厚み方向の前記コア側をかしめる第1工程と、
    前記第1かしめパンチが前記かしめ位置にあるときに、前記第2かしめパンチが前記エンドプレート縁部の厚み方向の前記反コア側をかしめる第2工程と、
    を特徴とする電動機回転子製造方法。
  4. 中心孔を有する複数の鋼板を重ねてなるコアの該中心孔にシャフトを貫通させ、エンドプレートを該コアに押圧した状態で該シャフトが該エンドプレートに対してかしめられた電動機回転子において、
    前記エンドプレートの縁部と係合する前記シャフトのかしめ部を前記エンドプレート縁部の厚み方向のコア側と反コア側で変形させて、前記かしめ部が前記エンドプレート縁部の形状に沿ったかしめ形状とすること、
    前記エンドプレート縁部の厚み方向の前記コア側に対する前記かしめ形状は、前記エンドプレートと前記コアの間に前記かしめ部が入り込むようになされた形状であることにより、前記エンドプレート縁部の厚み方向の反コア側で前記かしめ部を変形させたときに発生するコア側方向の荷重を受けること、
    を特徴とする電動機回転子。
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