JP4862107B2 - ロータ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数枚の電磁鋼板を積層状態で固定することによってロータコアをつくるためのロータ製造方法に関する。

従来、この種のロータコアを製造するには、複数枚の電磁鋼板を積層するとともに、ロータコアの両端に相当する箇所に金属製のエンドプレートを配置する。この状態で各電磁鋼板に対して積層方向に規定の圧力（約10KN）を加え、各電磁鋼板の間に隙間を詰めた状態で、金属製のエンドプレートをカシメ付けている。

また、ロータコアの製造に関する別の技術としては、例えば特許文献１に開示された技術が公知である。この技術では、複数枚の電磁鋼板の表面に、加熱加圧の処理によって接着機能を発揮する被膜を施すとともに、これらの各電磁鋼板を打ち抜き金型内に積層した状態で加熱加圧することにより一体化する。
特開平１１−１４７１４１号公報

従来の技術では、複数枚の電磁鋼板を積層状態で固定するために、金属製のエンドプレートをカシメ付ける作業、あるいは各電磁鋼板の表面に接着用の被膜を施した後、これらを加熱加圧する作業を行っている。いずれの手段も、その作業効率がわるく、また例えばエンドプレートを樹脂材とした樹脂一体型のロータコアの成形は困難である。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、積層状態にある各電磁鋼板の間に隙間を生じさせることなく、これらを一体化するための作業効率を高め、かつ、樹脂一体型のロータコアの成形を可能とすることである。

本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、複数枚の電磁鋼板を積層状態で固定することによってロータコアを構成するロータ製造方法であって、金型内に円板状をした複数枚の電磁鋼板を積層状態でセットし、この金型を構成しているスライド型を径方向へスライドさせて積層状態の各電磁鋼板を個々の外周側から拘束することにより、円板状の各電磁鋼板を個々の外周面を基準にセンタリングして整列させた後、金型側に設けられた加圧機構により、各電磁鋼板に対して積層方向に規定の圧力を加えた状態に保持する。この状態で金型内に樹脂材を充填して各電磁鋼板を積層状態で固定する。
これにより、例えば各電磁鋼板の積層方向に規定の圧力を加えた状態で、ロータコアの両端側に位置する金属製のエンドプレートをカシメ付けているのと異なり、各電磁鋼板の間に隙間を詰めて、これらを一体化するための作業効率がよく、また樹脂一体型のロータコアの成形が可能となる。
さらに、金型内に積層状態でセットされた各電磁鋼板は、加圧機構によって積層方向に加圧される前に、スライド型によって個々の外周側から拘束されて整列させられるので、各電磁鋼板はロータコアにおけるシャフトの寸法精度などに影響されることなく、外周面を基準とした高精度のセンタリングが行われる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載されたロータ製造方法であって、金型内に樹脂材を充填することにより、各電磁鋼板の積層方向に関するロータコアの両端側に、相互に結合された樹脂製のエンドプレートをそれぞれ成形する。
これにより、ロータコアのエンドプレートを完全に樹脂化することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載されたロータ製造方法であって、ロータコアに対し、各電磁鋼板の積層方向に貫通する樹脂充填孔を設け、主としてこの樹脂充填孔に充填された樹脂材により、両エンドプレートを相互に結合する。
これにより、樹脂製の両エンドプレートの結合強度が充分に確保される。

請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載されたロータ製造方法であって、加圧機構は、金型内に摺動可能に組み付けられた加圧ピンと、この加圧ピンを摺動方向へ付勢する弾性体とを備え、この弾性体の付勢力により、加圧ピンを通じて各電磁鋼板を積層方向に規定の圧力で押圧する。
これにより、簡単な構成によってロータコアを構成する各電磁鋼板間の隙間を適正に詰めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、電気自動車に使用されるモータ用ロータを表した側面図である。図２は、同じくモータ用ロータを反対側からみた側面図である。図３は、モータ用ロータの製造状態を表した断面図である。これらの図面で示されているロータコア１０は、円板状に打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板１２を積層状態で固定することによって構成されている。

これらの電磁鋼板１２は、その積層方向に関して二種類の鋼板郡１２Ａ，１２Ｂに別れている（図３）。これらの鋼板郡１２Ａ，１２Ｂは、個々の外形状や板厚は同じであるが、鋼板郡１２Ａは、その中心部にシャフト２０を挿通させるための軸孔１４を有する。これに対し、鋼板郡１２Ｂは、軸孔１４よりも大径の中心孔１５を有する。なお、鋼板郡１２Ａのみ、その積層方向に関して両端面間に貫通した樹脂充填孔１８を備えている。この樹脂充填孔１８は、ロータコア１０の周方向に関して複数個設けられている（図１）。

各電磁鋼板１２の中心には、ロータコア１０のシャフト２０が挿通されている。このシャフト２０の大径部外周には、その周方向の二箇所（回転角度180°の間隔）において係合溝２４があり、各電磁鋼板１２における鋼板郡１２Ａの軸孔１４内周には、両係合溝２４に係合した突部１４ａがある。これらの係合により、鋼板郡１２Ａとシャフト２０とは互いに回転伝達可能に結合されている。また、ロータコア１０の片側端面（図３の右側端面）には、シャフト２０の軸上において金属製のエンドプレート３４が位置している。このエンドプレート３４にはシャフト２０の軸線と平行に曲げ加工された部分があり、この部分の外周によって鋼板郡１２Ｂの中心孔１５が支持されている。

各電磁鋼板１２（鋼板郡１２Ａ，１２Ｂ）には、その積層方向に関して両端面間に貫通した磁石用スロット１６が設けられている。この磁石用スロット１６は、ロータコア１０の周方向に関して複数個設けられている（図１，２）。そして、個々の磁石用スロット１６内には、ロータコア１０の界磁源となる永久磁石３０がそれぞれ組み込まれている。また、各電磁鋼板１２は、シャフト２０、各永久磁石３０およびエンドプレート３４と共に樹脂材６０によって一体化されている。なお、樹脂材６０は、耐油性および耐熱性などに優れ、モータの使用環境下においても、その接着機能などが劣化しない熱硬化性のエポキシ系樹脂が用いられる。

樹脂材６０は、次に説明するようにロータコア１０がセットされた金型４０内に射出成形などによって充填される。この樹脂材６０によって成形される箇所を具体的に示すと、まず、ロータコア１０における金属製エンドプレート３４の反対側端面（図３の左側端面）に接した樹脂製のエンドプレート６１が成形され、金属製エンドプレート３４外周において鋼板郡１２Ｂの端面に接した樹脂製のエンドプレート６２が成形される。また、鋼板郡１２Ａの各樹脂充填孔１８内において結合部６３がそれぞれ成形されるとともに、金属製エンドプレート３４と鋼板郡１２Ａの端面との間において充填部６４が成形される。各結合部６３により、エンドプレート６１と充填部６４とが結合される。

なお、金型４０内に充填された樹脂材６０は、各電磁鋼板１２の各磁石用スロット１６と永久磁石３０との間にも浸入している。これにより、エンドプレート６１とエンドプレート６２との結合を果たすとともに、磁石用スロット１６内で永久磁石３０をガタツキのない状態に固定する。さらに、樹脂材６０は鋼板郡１２Ａの軸孔１４とシャフト２０との間にも浸入し、相互間の結合を高める。

図３で示すように金型４０は、固定型４２、可動型４４およびスライド型４６によって構成されている。可動型４４は、固定型４２に対して型締め方向（図３の左右方向）へ移動操作することが可能である。スライド型４６は、ロータコア１０の周方向に相当する円周に沿って例えば3個に分割されており、それらが可動型４４の移動に連動して径方向へスライドするようになっている。固定型４２および可動型４４は、ロータコア１０のシャフト２０を位置決めするための芯出し凹部４２ａ，４４ａを備え、かつ、金型４０の成形空間に突出した位置決めピン４２ｂ，４４ｂを備えている。この位置決めピン４２ｂ，４４ｂは、各永久磁石３０の両端面に個々に接触して位置決めするためのもので、ロータコア１０の周方向に相当する円周に沿った複数箇所に設けられている。

可動型４４側には、加圧機構５０が設けられている。この加圧機構５０は、可動型４４の内部空間において、可動型４４の移動方向と同方向へ摺動可能に組み込まれたプレート５２を備えている。このプレート５２には、同一円周上において複数本の加圧ピン５４が固定されており、各加圧ピン５４は可動型４４を貫通して金型４０の成形空間に突出している。また、プレート５２にはスプリング５６の弾性力が作用しており、これによってプレート５２および各加圧ピン５４は、常に図３の右方向への付勢力を受けている。

つづいて、モータ用ロータの製造作業を説明する。
まず、複数枚の電磁鋼板１２（鋼板郡１２Ａ，１２Ｂ）を積層するとともに、シャフト２０とエンドプレート３４とを圧入固定する。つぎに、鋼板郡１２Ｂをエンドプレート３４の曲げ加工部に配置し、鋼板郡１２Ａをシャフト２０の外周に配置する。このとき、鋼板郡１２Ａにおける軸心孔１４の突部１４ａをシャフト２０外周の係合溝２４に係合させる。これと並行して電磁鋼板１２の各磁石用スロット１６に、永久磁石３０をそれぞれ組み込む。

このように準備されたロータコア１０の構成部品が図３で示す金型４０内にセットされるのであるが、別の作業手順としては、まず型開き状態にある固定型４２の芯出し凹部４２ａに、あらかじめ金属製のエンドプレート３４が圧入固定されたシャフト２０の一端部を挿入してセットした後、各電磁鋼板１２を組み付けてもよい。いずれの手順を採用するかは、作業性を考慮して適宜に選択すればよい。

つぎに、可動型４４およびスライド型４６をそれぞれ型締め方向へ作動させる。このとき、可動型４４が型締め状態となる前に、スライド型４６が各電磁鋼板１２を個々の外周側から拘束する。これにより、各電磁鋼板１２は個々の外周面を基準としてセンタリングされ、シャフト２０における大径部外周の寸法精度などに影響されることなく、高精度のセンタリングが可能である。

可動型４４が型締めされた状態では、加圧機構５０における各加圧ピン５４の先端が鋼板郡１２Ａの端面にそれぞれ接触し、反対側の鋼板郡１２Ｂの端面は金属製エンドプレート３４を介して固定型４２の成形面で受けられている（図３）。したがって、各電磁鋼板１２は、加圧機構５０におけるスプリング５６の付勢力に基づいて積層方向へ規定の圧力を受けた状態となり、各電磁鋼板１２の間の隙間が詰められた状態に保持される。なお、可動型４４の型締め状態では、シャフト２０の他端部が可動型４４の芯出し凹部４４ａに入り込んで位置決めされているとともに、各永久磁石３０は、個々の両端に位置決めピン４２ｂ，４４ｂが接触して位置決めされている。

この後、射出成形機（図示省略）などによって金型４０の内部に溶融樹脂を射出する。これにより、金型４０内の各空間およびロータコア１０の各隙間に樹脂材６０が充填される。この結果、既に記載したようにロータコア１０の両端面側に位置する個々のエンドプレート６１，６２、充填部６４およびエンドプレート６１と充填部６４を結合する結合部６３が成形される。また、樹脂材６０は、各磁石用スロット１６と永久磁石３０との間、あるいは鋼板郡１２Ａの軸孔１４とシャフト２０との間に浸入して硬化しており、これらによって各電磁鋼板１２が積層状態で固定され、樹脂一体型のロータコア１０が構成される。

金型４０から取り出されたロータコア１０において、エンドプレート６１，６２には、位置決めピン４２ｂ，４４ｂが位置していた跡に孔６１ａ，６２ａが残っている（図１，２）。また、エンドプレート６１には、加圧機構５０の各加圧ピン５４が位置していた跡に孔６１ｂが残っている。

以上に説明した実施の形態において、各電磁鋼板１２に対して積層方向に規定の圧力を加えるための加圧機構５０は、その設置スペースやコストに制約を受けない場合、スプリング５６（弾性体）による付勢力を油圧力などに代えることも可能である。また、樹脂材６０についても、モータ用ロータとしての使用環境に耐えうるものであれば、熱硬化性のエポキシ系樹脂に限定されるものではない。

電気自動車に使用されるモータ用ロータを表した側面図 モータ用ロータを図１の反対側からみた側面図 モータ用ロータの製造状態を表した断面図

符号の説明

１０ ロータコア
１２ 電磁鋼板
４０ 金型
５０ 加圧機構
６０ 樹脂材

Claims (4)

1. 複数枚の電磁鋼板を積層状態で固定することによってロータコアを構成するロータ製造方法であって、
   金型内に円板状をした複数枚の電磁鋼板を積層状態でセットし、この金型を構成しているスライド型を径方向へスライドさせて積層状態の各電磁鋼板を個々の外周側から拘束することにより、円板状の各電磁鋼板を個々の外周面を基準にセンタリングして整列させた後、金型側に設けられた加圧機構により、各電磁鋼板に対して積層方向に規定の圧力を加えた状態に保持し、この状態で金型内に樹脂材を充填して各電磁鋼板を積層状態で固定することを特徴としたロータ製造方法。
2. 請求項１に記載されたロータ製造方法であって、
   金型内に樹脂材を充填することにより、各電磁鋼板の積層方向に関するロータコアの両端側に、相互に結合された樹脂製のエンドプレートをそれぞれ成形することを特徴としたロータ製造方法。
3. 請求項２に記載されたロータ製造方法であって、
   ロータコアに対し、各電磁鋼板の積層方向に貫通する樹脂充填孔を設け、主としてこの樹脂充填孔に充填された樹脂材により、両エンドプレートを相互に結合することを特徴としたロータ製造方法。
4. 請求項１，２又は３に記載されたロータ製造方法であって、
   加圧機構は、金型内に摺動可能に組み付けられた加圧ピンと、この加圧ピンを摺動方向へ付勢する弾性体とを備え、この弾性体の付勢力により、加圧ピンを通じて各電磁鋼板を積層方向に規定の圧力で押圧することを特徴としたロータ製造方法。
   

Images