JP4966721B2 - Rotating electric machine rotor and method of manufacturing the rotating electric machine rotor - Google Patents
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Description
本発明は、複数の分割コアプレートがリング状に配置され積層されたロータコアと、該ロータコアの内周側に配設された回転軸部材とを備える回転電機ロータ及び該回転電機ロータの製造方法に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine rotor including a rotor core in which a plurality of divided core plates are arranged in a ring shape and stacked, and a rotating shaft member disposed on the inner peripheral side of the rotor core, and a method for manufacturing the rotating electrical machine rotor .
例えば、電動機のロータコアはリング状に成形された薄板鋼板を積層することによりリング状(円筒状)に構成されている。このため、各薄板鋼板は板部材からリング状に切り出され、その内周部分が利用されない。 For example, the rotor core of an electric motor is configured in a ring shape (cylindrical shape) by laminating thin steel plates formed in a ring shape. For this reason, each thin steel plate is cut out in a ring shape from a plate member, and the inner peripheral part is not utilized.
そこで、前記板部材の利用率を向上させるため、周方向に分割された複数の扇状の薄板鋼板からなる分割コアプレートから構成するロータコアが採用されるに至っている。 Therefore, in order to improve the utilization factor of the plate member, a rotor core composed of a divided core plate made of a plurality of fan-shaped thin steel plates divided in the circumferential direction has been adopted.
このようなロータコアにおいて、本出願人は、分割コアプレートを交互に積層し、成形するロータコア(リングコア)の製造方法を提案している(特許文献1参照)。この製造方法によれば、板部材の利用率が向上すると共に、分割コアプレートの積層時間を短縮させることが可能となる。 In such a rotor core, the present applicant has proposed a method for manufacturing a rotor core (ring core) in which divided core plates are alternately laminated and molded (see Patent Document 1). According to this manufacturing method, the utilization factor of the plate member can be improved, and the stacking time of the split core plate can be shortened.
さらに、本出願人は、複数の分割コアプレートをリング状に配置して積層した後、積層方向に結合部材を嵌挿させることにより各層を結合するロータコアの製造方法を提案している(特許文献2参照)。この製造方法では、各分割コアプレートの結合部を打ち抜き後、再び分割コアプレートに戻された打ち抜き部を結合部材により連続して排出しながら各層を結合することにより、一層容易に且つ迅速にロータコアの各層間を結合することができる。 Further, the present applicant has proposed a method of manufacturing a rotor core in which a plurality of divided core plates are arranged in a ring shape and stacked, and then the layers are coupled by inserting coupling members in the stacking direction (Patent Literature). 2). In this manufacturing method, after punching out the connecting portion of each split core plate, the rotor core is more easily and quickly connected by combining the layers while continuously discharging the punched portion returned to the split core plate again by the connecting member. The layers can be bonded together.
ところで、前記の特許文献2に記載の製造方法では、ロータコアを積層する工程と、結合部材を嵌挿する工程とが別工程となっており、また、成形したロータコアを回転電機ロータとして使用する場合には、さらに別工程にて該ロータコアの内周側にボス部である回転軸部材を組み付ける必要がある。従って、このような回転電機ロータの製造においては、工程数を一層少なくし、生産性を一層向上させることが希求されている。
By the way, in the manufacturing method of the said
本発明は、上記従来の技術に関連してなされたものであり、生産性を一層向上させることが可能な構造からなる回転電機ロータと、この回転電機ロータを一層効率的に製造することが可能な回転電機ロータの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in relation to the above-described conventional technology, and can provide a rotating electrical machine rotor having a structure capable of further improving productivity, and more efficiently manufacturing the rotating electrical machine rotor. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a rotating electric machine rotor.
本発明に係る回転電機ロータは、複数の分割コアプレートがリング状に配置され積層されると共に、前記分割コアプレートの積層方向に沿って結合部材が嵌挿されることにより各層が結合されたロータコアと、前記ロータコアの内周側に配設された回転軸部材とを備える回転電機ロータであって、前記回転軸部材は、前記ロータコアに嵌挿される円筒部と、該円筒部の軸線方向の一端側から直径方向に延在し且つ前記結合部材の一端を保持する凹部が穿設された鍔部とを有し、前記ロータコアと前記鍔部との間には、前記凹部に対応する位置に前記結合部材が嵌挿される貫通孔を備えた端面プレートが介在していることを特徴とする。 A rotating electrical machine rotor according to the present invention includes a rotor core in which a plurality of divided core plates are arranged and stacked in a ring shape, and each layer is coupled by inserting coupling members along the stacking direction of the divided core plates. A rotary electric machine rotor including a rotary shaft member disposed on an inner peripheral side of the rotor core, wherein the rotary shaft member is inserted into the rotor core, and one end side in the axial direction of the cylindrical portion And a flange portion that is formed in a diametrical direction and has a recess that holds one end of the coupling member. The coupling between the rotor core and the flange portion corresponds to the recess. An end face plate having a through hole into which a member is inserted is interposed.
このような構成によれば、前記鍔部に設けられた凹部と、前記端面プレートに設けられた貫通孔との間で前記結合部材を予め保持した状態の組付体を、分割コアプレートの積層工程に組み入れることにより、当該積層工程において、分割コアプレートを積層すると同時に、前記結合部材をロータコアの各層に嵌挿させることができ、さらに、該ロータコアを回転軸部材の円筒部に嵌合させることができる。すなわち、本発明に係る回転電機ロータは、その製造工程において、各層の積層や、結合部材及び回転軸部材の嵌挿に要する工程を同時並行的に行うことができ、このため、極めて高い生産性を得ることができる。 According to such a configuration, the assembly of the state in which the coupling member is held in advance between the concave portion provided in the flange portion and the through hole provided in the end face plate is formed by stacking the split core plates. Incorporating into the process, in the laminating process, at the same time as the split core plate is laminated, the coupling member can be fitted into each layer of the rotor core, and the rotor core can be fitted into the cylindrical portion of the rotating shaft member. Can do. That is, the rotating electrical machine rotor according to the present invention can simultaneously perform the steps required for stacking the layers and inserting the coupling member and the rotating shaft member in the manufacturing process. Can be obtained.
この場合、前記円筒部における前記鍔部が設けられた軸線方向の一端側とは反対側の他端側に、該円筒部の径を縮径した段付部が設けられていると、前記鍔部に設けられた凹部と、前記端面プレートに設けられた貫通孔との間で前記結合部材を保持する際に、前記段付部に端面プレートを配置することができるため、その組み付け作業時に、端面プレートを円筒部に圧入する必要がなく、作業性を一層向上させることができる。 In this case, when a stepped portion having a reduced diameter of the cylindrical portion is provided on the other end side opposite to the one end side in the axial direction in which the flange portion is provided in the cylindrical portion, When holding the coupling member between the recessed portion provided in the portion and the through hole provided in the end plate, the end plate can be disposed in the stepped portion, so during the assembly work, There is no need to press-fit the end face plate into the cylindrical portion, and workability can be further improved.
また、前記分割コアプレートが、前記積層方向に沿って形成され、磁石が装着される磁石装着孔と、該磁石装着孔の周方向中央位置の内周側に設けられ、前記結合部材が嵌挿される結合孔が形成された凸部とを有し、前記回転軸部材における前記円筒部の外周側に、前記凸部に対応する溝部が軸線方向に沿って形成されていると、ロータコアと回転軸部材との位置決め(位相決め)を一層容易に行うことが可能となる。 The split core plate is formed along the stacking direction, and is provided on a magnet mounting hole in which a magnet is mounted, and on an inner peripheral side of a central position in the circumferential direction of the magnet mounting hole, and the coupling member is inserted and inserted. And a groove corresponding to the convex portion is formed along the axial direction on the outer peripheral side of the cylindrical portion of the rotary shaft member, and the rotor core and the rotary shaft Positioning (phase determination) with the member can be performed more easily.
さらに、前記ロータコアが、重なり合う層間での前記各分割コアプレートの端部の位相が、隣り合う前記結合孔間の位相差と同位相だけ互いにずらされた状態で交互に積層されていると、積層されている分割コアプレートを一層強固に保持(固定)することができ、本発明に係る回転電機ロータの高速回転運転の耐久性を向上することが可能となる。 Further, when the rotor cores are alternately laminated in such a manner that the phase of the end of each divided core plate between the overlapping layers is shifted from each other by the same phase as the phase difference between the adjacent coupling holes, Thus, the divided core plate can be held (fixed) more firmly, and the durability of the rotating electrical machine rotor according to the present invention in high-speed rotation operation can be improved.
またさらに、前記分割コアプレートの前記凸部と、前記回転軸部材の前記溝部とが嵌合されていると、ロータコアと回転軸部材との間をより強固に結合することができ、本発明に係る回転電機ロータの回転時に発生する回転トルクによる周方向の位相ずれを一層確実に防止することが可能となる。 Furthermore, when the convex portion of the split core plate and the groove portion of the rotating shaft member are fitted, the rotor core and the rotating shaft member can be more firmly coupled, and the present invention It is possible to more reliably prevent the circumferential phase shift due to the rotational torque generated when the rotating electrical machine rotor rotates.
本発明に係る回転電機ロータの製造方法は、複数の分割コアプレートがリング状に配置され積層されると共に、前記分割コアプレートの積層方向に沿って結合部材が嵌挿されることにより各層が結合されたロータコアと、前記ロータコアの内周側に円筒部が嵌挿された回転軸部材とを備える回転電機ロータの製造方法であって、前記回転軸部材における前記円筒部の軸線方向の一端側から直径方向に延在する鍔部と対向するように、前記円筒部の軸線方向の他端側に形成された段付部にリング状の端面プレートを配置すると共に、前記鍔部に穿設された凹部と、前記端面プレートの前記凹部に対応する位置に形成された貫通孔とにより、前記結合部材を保持する第1ステップと、一方から前記分割コアプレートが押し込まれることで該分割コアプレートが保持され積層される保持部の他方に、前記端面プレートが対応するように前記回転軸部材を配置する第2ステップと、前記分割コアプレートを積層しながら前記保持部に押し込むことで積層される前記分割コアプレートにより前記端面プレートを押圧し、該端面プレートが前記鍔部に当接するまで前記円筒部に対して嵌挿させると共に、各層の各分割コアプレートに形成された結合孔に前記結合部材を嵌挿させて各層間を結合する第3ステップとを有することを特徴とする。 In the method of manufacturing a rotating electrical machine rotor according to the present invention, a plurality of divided core plates are arranged and stacked in a ring shape, and each layer is bonded by inserting a connecting member along the stacking direction of the divided core plates. And a rotating shaft member having a cylindrical portion fitted on the inner peripheral side of the rotor core, the diameter of the rotating shaft member from one end side in the axial direction of the cylindrical portion. A ring-shaped end face plate is disposed in a stepped portion formed on the other end side in the axial direction of the cylindrical portion so as to face the flange extending in the direction, and a recess formed in the flange And a first step for holding the coupling member by a through hole formed at a position corresponding to the concave portion of the end face plate, and the split core plate is pushed in from one side, thereby The second step of arranging the rotary shaft member so that the end face plate corresponds to the other holding part where the plate is held and laminated, and the laminated core plate is laminated by being pushed into the holding part while being laminated. The end face plate is pressed by the split core plate, and is inserted into the cylindrical portion until the end face plate abuts on the flange portion, and is connected to the coupling hole formed in each split core plate of each layer. And a third step of joining the layers by inserting members.
このような方法によれば、第1ステップにおいて組み付けられる結合部材を保持した回転軸部材及び端面プレートの組付体を、第2ステップにおいて、分割コアプレートの積層を行う装置にセットする。これにより、分割コアプレートの積層工程である第3ステップにおいて、分割コアプレートを積層すると同時に、前記結合部材をロータコアの各層に嵌挿させることができ、さらに、該ロータコアに回転軸部材の円筒部を嵌挿させることができる。すなわち、本発明に係る回転電機ロータの製造方法によれば、各層の積層や、結合部材及び回転軸部材の嵌挿に要する工程を同時並行的に行うことができるため、一層効率的に回転電機ロータを製造することが可能となり、その生産性を高めることができる。 According to such a method, the assembly of the rotary shaft member and the end face plate holding the coupling member assembled in the first step is set in the apparatus for stacking the split core plates in the second step. As a result, in the third step, which is the lamination process of the divided core plates, the divided core plates can be laminated, and at the same time, the coupling member can be fitted into each layer of the rotor core, and the cylindrical portion of the rotating shaft member can be inserted into the rotor core. Can be inserted. That is, according to the method of manufacturing a rotating electrical machine rotor according to the present invention, the steps required for stacking the layers and inserting and inserting the coupling member and the rotating shaft member can be performed in parallel. The rotor can be manufactured, and the productivity can be increased.
本発明によれば、ロータコアを構成する各層の積層や、各層を結合する結合部材の嵌挿、さらに前記ロータコアへの回転軸部材の嵌挿に要する工程を同時並行的に行うことができる。このため、回転電機ロータの製造効率を一層向上させることが可能となり、しかも、生産性の高い回転電機ロータが提供される。 According to the present invention, the steps required for stacking the layers constituting the rotor core, inserting the coupling member for coupling the layers, and inserting the rotating shaft member into the rotor core can be performed in parallel. For this reason, it becomes possible to further improve the manufacturing efficiency of a rotating electrical machine rotor, and a rotating electrical machine rotor with high productivity is provided.
以下、本発明に係る回転電機ロータについて、その回転電機ロータを製造する製造方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a rotating electrical machine rotor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings by giving preferred embodiments in relation to a manufacturing method for manufacturing the rotating electrical machine rotor.
図1は、本発明の一実施形態に係る回転電機ロータの製造方法により製造された回転電機ロータ10の斜視図であり、図2は、図1中のII−II線に沿う断面図である。本実施形態に係る回転電機ロータ10は、図示しないステータ(固定子)等と共に回転電機(電動機)を構成するものである。
FIG. 1 is a perspective view of a rotary
回転電機ロータ10は、薄板扇状の分割コアプレートをリング状に配置して積層したロータコア11と、該ロータコア11の内周側に配設された回転軸部材(ボス部)13と、該回転軸部材13の下端側に形成された鍔部17と前記ロータコア11との間に介在した端面プレート15とから構成されている。
The rotating
図3に示すように、ロータコア11は、薄板扇状の電磁鋼板からなる分割コアプレート(ロータコアピース)12を周方向に複数枚(本実施形態では3枚)配置してリング状に形成したコアプレート14を複数枚(本実施形態では50枚)積層して構成されている。
As shown in FIG. 3, the
このようなロータコア11では、各分割コアプレート12に4個ずつ、つまり、各層に12個ずつ設けられた孔部(結合孔)20に、非磁性材料(非磁性体)からなるピン(結合部材)22が積層方向(軸方向)に沿って嵌挿され、各層間が結合されている。なお、ロータコア11の積層枚数は、その使用条件等に応じて適宜変更可能である。
In such a
前記ピン22を構成する非磁性材料としては、アルミニウム、真鍮、オーステナイト系ステンレス鋼等が挙げられ、本実施形態の場合、強度や入手の容易さ等を考慮してオーステナイト系ステンレス鋼を用いている。なお、前記アルミニウムの場合には強度が低いため、ピン22の径を太くする必要があり、真鍮の場合には強度的には十分であるが、入手が難しくコストが増加する可能性がある。
Examples of the nonmagnetic material constituting the
このようなロータコア11では、重なり合う層間、例えば、最下層である第1層と、その上層である第2層との間では、各層を構成する分割コアプレート12同士が当接する端部(突き当て面)の位相(周方向での角度位置)が、隣り合う孔部20間の位相差と同位相だけ互いにずらされた状態で積層されている。
In such a
すなわち、第1層のコアプレート14を構成するうちの所定の2枚の分割コアプレート12同士の端部の当接位置を図3中に矢印A1で示した場合、第2層のコアプレート14を構成するうちの所定の2枚の分割コアプレート12同士の端部の当接位置は矢印A2で示される。同様に、第3層のコアプレート14では矢印A3で示され、第4層のコアプレート14では矢印A4で示され、第5層のコアプレート14では矢印A1で示され、その上層でも同様な順序で積層される。この場合、各矢印A1〜A4の位相は、それぞれ60°ずつずれている。一方、各層、例えば、第1層における前記端部の当接位置は、矢印A1で示す位置を基準として120°刻みで合計3箇所に位置しており、第2層における前記端部の当接位置は、矢印A2で示す位置を基準として120°刻みで合計3箇所に位置しており、他の層でも同様である。
That is, when the contact position of the end portions of the predetermined two divided
具体的には、図4に示すように、例えば、第1層(最下層)を構成するコアプレート14では、分割コアプレート12同士が当接する端部(突き当て面)の位置A1が、所定角度θ1(本実施形態では120°)刻みで合計3箇所に配置されている。そして、第2層を構成するコアプレート14では、分割コアプレート12同士が当接する端部の位置A2が、前記位置A1から所定角度θ2(本実施形態では30°)ずれた位置とされている。さらに、第3層を構成するコアプレート14では、端部の位置A3が、前記位置A2からさらに所定角度θ2(本実施形態では30°)ずれた位置とされ、その上層でも同様である。このように、ロータコア11では、各層が前記所定角度θ2(30°)ずつずらされた状態で積層されている。そして、このような所定角度θ2は、隣り合う2つの孔部20間の位相差と同一となっている(図4参照)。
Specifically, as shown in FIG. 4, for example, in the
図4に示すように、前記分割コアプレート12には、その内周側の円弧状縁部に略半円状の凸部(突出部)24が4個形成され、各凸部24は分割コアプレート12が3枚配置されたコアプレート14において等間隔に配置される。前記凸部24の略中央部には、ピン22が嵌挿される孔部20が形成されている。さらに、分割コアプレート12には、その外周側の円弧状縁部に沿って略等間隔に、矩形状からなる4個のマグネット孔(磁石装着孔)28が形成されている。該マグネット孔28には、コアプレート14が層状に積層された状態で、図示しないマグネット(磁石)が嵌挿される。この場合、前記の各凸部24は、各マグネット孔28の中心と同一位相位置とされている。
As shown in FIG. 4, the divided
図5に示すように、回転軸部材13は、前記ロータコア11の内周側に嵌挿される円筒部16と、該円筒部16の軸線方向の一端側(下端側)から直径方向に延在する鍔部(フランジ部)17とから構成され、前記ロータコア11が嵌挿され回転電機ロータ10として成形された状態では、前記鍔部17の上面に端面プレート15を挟んでロータコア11が配置される(図2参照)。
As shown in FIG. 5, the
前記円筒部16の外周面には、前記ロータコア11の凸部24に対応して軸線方向に延在する溝部16aが周方向に12個形成されており、各溝部16aの位置に対応した前記鍔部17の上面側には、ピン22が位置決め保持される凹部17aが穿設されている(図5、図6A及び図6B参照)。従って、ロータコア11の凸部24に、前記溝部16aと嵌合させるための圧入代を設けておくことで、ロータコア11と回転軸部材13とを強固に結合することができる。
Twelve
このような円筒部16において、鍔部17が設けられた軸線方向の一端側とは反対側の他端側(上端側)の縁部には、該円筒部16をやや縮径したの段付部16bが形成されている。該段付部16bは、先端側に向けて縮径するテーパ状に形成してもよい。
In such a
回転軸部材13の底面側には、円筒部16よりも小径で高さの低い円筒突起部18が突出しており(図6B及び図6C参照)、これら円筒部16及び円筒突起部18の軸線方向には、3段に内径が変化した軸孔19a〜19cが貫通している。
On the bottom surface side of the
前記端面プレート15は、図5に示すように、コアプレート14と略同形状に形成されたリング状の薄板であり、回転軸部材13を構成する円筒部16に嵌挿可能とされる。従って、該端面プレート15の内周側には、略半円状で前記溝部16aに対応する凸部15aが周方向に12個形成されており、各凸部15aにおいて、前記鍔部17の凹部17aに対応する略中央部には、貫通孔15bが形成されている。該貫通孔15bは、後述する回転電機ロータ10の成形工程時、前記鍔部17の凹部17aと共に、ピン22を位置決め保持する機能を果たす。
As shown in FIG. 5, the
次に、基本的には以上のように構成される本実施形態に係る回転電機ロータ10の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the rotating
図7は、本実施形態に係る回転電機ロータ10を製造するための製造装置であるロータ製造ライン30の構成を示す概略平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view showing a configuration of a
ロータ製造ライン30は、第1成形装置31aと、該第1成形装置31aに並設された第2成形装置31bとから構成される。このロータ製造ライン30では、第1成形装置31a及び第2成形装置31bに跨る薄板帯状の電磁鋼板からなる板部材32が、矢印X方向に1ピッチずつ(図7中の矢印1Pずつ)搬送される。そして、第1成形装置31a及び第2成形装置31bにより、板部材32から分割コアプレート12が並行して2枚ずつ連続成形され、それぞれ積層されて2個の回転電機ロータ10が並行して製造される。
The
前記第1成形装置31aは、板部材32が搬送される上流側から下流側(矢印X方向)に向かって、パイロット孔成形金型34と、孔部成形金型36と、外形抜き戻し金型40と、マグネット孔成形金型42と、ロータ成形金型46とを備える。これら各金型は、例えば、孔部や分割コアプレートを打ち抜くためのパンチを備える上型(図示せず)と、該上型に対向配置され、その上面を板部材32が搬送される下型(図示せず)とから構成される。
The
前記第2成形装置31bは、前記第1成形装置31aと略同一構成であり、パイロット孔成形金型34及び孔部成形金型36は、第1成形装置31aのそれらと一体に構成される。また、孔部成形金型36からやや離間した下流側に、外形抜き戻し金型40、マグネット孔成形金型42及びロータ成形金型46が順次備えられる。該第2成形装置31bにおいて、孔部成形金型36、外形抜き戻し金型40、マグネット孔成形金型42及びロータ成形金型46は、前記第1成形装置31aのそれらと比較して、それぞれが板部材32の搬送方向(矢印X方向)に直交する方向で対称に構成されている。
The
図8は、ロータ製造ライン30による回転電機ロータ10の製造方法の第1工程を説明する一部省略平面図である。この製造方法において、各工程は前記板部材32を1ピッチ搬送する毎に実施されるものとし、各工程で稼動される金型には図中に符号Opを記している。なお、1つの工程で複数の金型が同期した状態で同時稼動される場合には、稼動される全ての金型に符号Opを記している。
FIG. 8 is a partially omitted plan view illustrating a first step of the method for manufacturing the rotating
図8に示すように、先ず、第1工程において、図示しない搬送手段により搬送された板部材32に対し、第1成形装置31a及び第2成形装置31bのパイロット孔成形金型34でパイロット孔47、47及び48、48をあける。これらパイロット孔47、48は、工程毎に、各金型やロータ製造ライン30上に設けられたパイロットピン(図示せず)に係合され、板部材32を所定位置に位置決めする機能を果たす。前記パイロット孔47は、主に第1成形装置31aにて使用され、前記パイロット孔48は、主に第2成形装置31bにて使用される。
As shown in FIG. 8, first, in the first step, a
なお、ロータ製造ライン30では、パイロット孔成形金型34は2工程に1回、すなわち、奇数工程時に稼動されるものとするが、これに限らず、例えば、全工程で稼動するように設定してもよい。
In the
前記第1工程においてパイロット孔47、48をあけた後、板部材32を2ピッチ搬送して(矢印Xの方向)、パイロット孔47、48を前記パイロットピンに係合させて板部材32を位置決めする。なお、パイロット孔47、48とパイロットピンとによる位置決め作業は、通常、各工程とも同様に実施されるため、以下では説明を省略する。
After the pilot holes 47 and 48 are formed in the first step, the
図9は、ロータ製造ライン30による回転電機ロータ10の製造方法の第3工程を説明する一部省略平面図である。
FIG. 9 is a partially omitted plan view for explaining a third step of the method for manufacturing the rotating
第3工程では、パイロット孔成形金型34で新たなパイロット孔47、48を、前記第1工程であけたパイロット孔47、48よりも2ピッチ後方(上流側)にあける。同時に、第1成形装置31a及び第2成形装置31bの孔部成形金型36により、各成形装置31a、31bにおける1枚目の分割コアプレート12に設けられることになる孔部20をあける。
In the third step,
前記第3工程の後、板部材32を1ピッチ搬送する。次いで、第3工程と同様に孔部成形金型36を稼動して、前記第3工程であけた孔部20よりも1ピッチ後方に、各成形装置31a、31bにおける2枚目の分割コアプレート12に設けられることになる孔部20をあける(第4工程)。その後、板部材32を1ピッチ搬送する。
After the third step, the
図10は、ロータ製造ライン30による回転電機ロータ10の製造方法の第5工程を説明する一部省略平面図である。
FIG. 10 is a partially omitted plan view for explaining a fifth step of the method for manufacturing the rotating
第5工程では、パイロット孔成形金型34で新たなパイロット孔47、48を、前記第3工程であけたパイロット孔47、48よりも2ピッチ後方にあける。同時に、第1成形装置31a及び第2成形装置31bの孔部成形金型36により、前記第4工程であけた孔部20よりも1ピッチ後方に、各成形装置31a、31bにおける3枚目の分割コアプレート12に設けられることになる孔部20をあける。
In the fifth step,
前記第5工程の後、板部材32を3ピッチ搬送する。この間、第7工程にて、パイロット孔成形金型34により新たなパイロット孔47、48があけられる。また、第6及び第7工程にて孔部成形金型36により、4、5枚目の分割コアプレート12に設けられることになる孔部20をあける。
After the fifth step, the
図11は、ロータ製造ライン30による回転電機ロータ10の製造方法の第8工程を説明する一部省略平面図である。
FIG. 11 is a partially omitted plan view for explaining the eighth step of the method for manufacturing the rotating
第8工程では、孔部成形金型36により新たな孔部20を、前記第7工程であけた孔部20よりも1ピッチ後方にあける。同時に、第1成形装置31aの外形抜き戻し金型40により、該第1成形装置31aで成形される1枚目の分割コアプレート12の外形(輪郭)を打ち抜き、プッシュバックを実施する。このプッシュバックとは、ワーク(この場合には、分割コアプレート12)を打ち抜き加工する場合に、打ち抜かれたワークを再び元の位置に押し戻す加工方法である。
In the eighth step, a
ここで、図12A〜図12Cを参照して外形抜き戻し金型40のプッシュバック機構について説明する。
Here, with reference to FIGS. 12A to 12C, the pushback mechanism of the outer shape
パイロット孔47とパイロットピンによる位置決め作用下に、先ず、図12Aに示すように、板部材32を外形抜き戻し金型40にセットする。該外形抜き戻し金型40は、上型50と下型52とから構成され、下型52はプッシュバック機構55を備えている。
Under the positioning action by the
次いで、図12Bに示すように、上型50を矢印Y1方向に下降させ、分割コアプレート12を打ち抜く。
Next, as shown in FIG. 12B, the
続いて、上型50を上昇させ、プッシュバック機構55を構成する戻し部53を矢印Y2方向へと上昇させる。
Subsequently, the
すなわち、図12Cに示すように、前記分割コアプレート12が打ち抜かれて形成された板部材32の抜き孔部32aへと、プッシュバック機構55により分割コアプレート12を突き戻す。これにより、前記のように打ち抜かれた分割コアプレート12は、自身が打ち抜かれて形成された板部材32の抜き孔部32aに嵌め戻され、以降の工程へと搬送されることになる。
That is, as shown in FIG. 12C, the
このような第8工程の後、板部材32を4ピッチ搬送する。この間、第9及び第11工程にて、パイロット孔成形金型34により新たなパイロット孔47、48が順次あけられる。また、第9〜第11工程にて、孔部成形金型36により新たな孔部20が順次形成され、さらに、第1成形装置31aの外形抜き戻し金型40により2〜4枚目の分割コアプレート12が抜き戻し成形される。
After such an eighth step, the
図13は、ロータ製造ライン30による回転電機ロータ10の製造方法の第12工程を説明する一部省略平面図である。
FIG. 13 is a partially omitted plan view for explaining a twelfth step of the method of manufacturing the rotating
第12工程では、孔部成形金型36により、前記第11工程にて形成された孔部20の1ピッチ後方に、新たな孔部20を形成する。同時に、第1成形装置31aの外形抜き戻し金型40により、前記第11工程にて抜き戻し成形された4枚目の分割コアプレート12の1ピッチ後方に、5枚目の分割コアプレート12を抜き戻し成形する。さらに、この第12工程では、第1成形装置31aのマグネット孔成形金型42により、1枚目の分割コアプレート12にマグネット孔28をあける。
In the twelfth step, a
前記第12工程の後、板部材32を11ピッチ搬送する。この間、第13〜第22工程では、第1成形装置31a及び第2成形装置31bのパイロット孔成形金型34及び孔部成形金型36と、第1成形装置31aの外形抜き戻し金型40及びマグネット孔成形金型42とが適宜稼動され、板部材32に対する所定の加工が実施される。
After the twelfth step, the
図14は、ロータ製造ライン30による回転電機ロータ10の製造方法の第23工程を説明する一部省略平面図である。
FIG. 14 is a partially omitted plan view for explaining the 23rd step of the method of manufacturing the rotating
第23工程では、第1成形装置31a及び第2成形装置31bのパイロット孔成形金型34及び孔部成形金型36により、新たなパイロット孔47、48及び孔部20を成形する。同時に、第1成形装置31aの外形抜き戻し金型40により、新たな分割コアプレート12を抜き戻し成形すると共に、マグネット孔成形金型42により、新たな分割コアプレート12にマグネット孔28をあける。
In the 23rd step,
そして、この第23工程では、1枚目の分割コアプレート12がロータ成形金型46の抜き落とし位置D(図15中に点線で囲む範囲)に達することになる。そこで、該ロータ成形金型46を稼動して、前記外形抜き戻し金型40にて打ち抜き後、プッシュバックにより戻された分割コアプレート12を抜き落とす。このロータ成形金型46は、その後の各工程(第24工程以降)においても順次稼動され、分割コアプレート12をリング状に配置しながら積層してロータコア11を成形すると共に、該成形したロータコア11と回転軸部材13とを嵌合させて回転電機ロータ10を成形するものである。
In the 23rd step, the first divided
そこで、次に、ロータ成形金型46により分割コアプレート12を板部材32から抜き落として積層し、回転電機ロータ10を成形する方法について、図面を参照しながら説明する。
Therefore, a method for forming the rotary
図15〜図17に示すように、ロータ成形金型46は、内周側に環状溝部54bを有する段部54aが周設された略円筒形状の上部枠体54と、前記上部枠体54の下面を支持する略円筒形状の下部枠体60とを有する。さらに、上部枠体54の前記段部54aに配設され、内周側及び外周側にそれぞれ段部56a及び環状溝部56bが周設された略円筒形状の可動枠体56と、該可動枠体56の前記段部56aに固着されたリング部材(アウターガイド部材、カシメリング)58とから構成されるアウターガイド部材57を有する。該アウターガイド部材57は、サーボモータ(回転駆動源)59の回転駆動力により回転可能に構成されている。なお、リング部材58と可動枠体56とは一体に構成してもよい。
As shown in FIGS. 15 to 17, the rotor molding die 46 includes a substantially cylindrical
また、図17に示すように、前記上部枠体54における下部枠体60と当接する下面側には、板部材32の搬送方向である矢印X方向と直交する矢印Y方向に沿う第1通路54cと、該第1通路54cよりもやや大きな第2通路54dとが連通しており、第1通路54c内には、矢印Y方向に進退可能な搬出部材63が配置されている。
As shown in FIG. 17, on the lower surface side of the
さらに、ロータ成形金型46において、前記リング部材58の内周側には、油圧シリンダ機構(背圧付与機構)61を構成する段付き円柱形状のロッド部62の先端側でバックアップされることで所定位置(高さ)に保持されたインナーガイド部材(ガイド部材)64が配置されている。
Further, in the rotor molding die 46, the inner circumferential side of the
油圧シリンダ機構61は、可動枠体56、上部枠体54及び下部枠体60の内周側を挿通する前記ロッド部62を昇降自在に且つ所定位置で停止自在に構成されており、ロッド部62の下端側にはフランジ部62aが設けられている。該フランジ部62aは、前記下部枠体60の内周部に形成されたフランジ部60aに当接することにより、前記ロッド部62が所定位置(高さ)以上に上昇しないための位置決め部として機能する。また、ロッド部62の先端側(上端側)には、軸受66とテーブル68とが順に挿通された先端ロッド62bを形成する段部62cが設けられている。前記軸受66は、その下面側が段部62cの底面に固着され、その上面側にはテーブル68が固着されている。すなわち、テーブル68は、先端ロッド62bを軸中心として軸受66により回転自在に支承されている。
The
図16及び図17に示すように、前記ロッド部62の先端側には、端面プレート15と共にピン22を位置決め保持した回転軸部材13が取り付けられる。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
ここで、図18は、ロッド部62の先端側に取り付けられる際の、回転軸部材13、端面プレート15及びピン22の組み付け状態を説明するための図15のXVI−XVI線に沿う要部拡大断面図である。図18に示すように、回転軸部材13及び端面プレート15がロッド部62の先端側に取り付けられる際には、回転軸部材13の円筒部16に形成された溝部16aと、端面プレート15の凸部15aとが互いに係合された状態で、該端面プレート15が円筒部16の段付部16bに位置決め載置される。この際、端面プレート15の各貫通孔15bに、ピン22の一端(上端)が嵌められる一方、これら各貫通孔15bに対応する鍔部17の各凹部17aに、ピン22の他端(下端)が嵌められる。これにより、端面プレート15と鍔部17との間で、ロータコア11を結合するための12本のピン22が確実に保持される。
Here, FIG. 18 is an enlarged view of a main part along the line XVI-XVI in FIG. 15 for explaining the assembled state of the
従って、図18に示すように組み付けられた回転軸部材13、端面プレート15及びピン22の組付体をロッド部62の先端側に取り付ける際には、回転軸部材13の2段目の軸孔19bにロッド部62を構成する先端ロッド62bを挿通させると共に、該回転軸部材13の底面側の円筒突起部18をテーブル68の上面に着座させる(図16及び図17参照)。そうすると、テーブル68上に着座した回転軸部材13の円筒部16の上面及び端面プレート15の上面が、実質的にロッド部62の先端面を構成することになる。また、回転軸部材13の軸孔19aが、インナーガイド部材64の下面に設けられた凸部(後述するボルト69の頭部)の逃げ部として機能する。
Therefore, when the assembled assembly of the
一方、前記インナーガイド部材64は、その外周面により、順次積層されるコアプレート14の内周側の環状縁部を支持及びガイドする機能を果たす。このようなインナーガイド部材64は、コアプレート14の内周側に当接する第1ガイド部材(駒部材)76と、該第1ガイド部材76の内側に板ばね78を介して配置された第2ガイド部材(駒部材)80とからなる組(セット)が、リング状に複数組(本実施形態の場合、12組)並べられた外郭部材82と、該外郭部材82の内周側に配置された中央部材84とから構成されている。
On the other hand, the
第2ガイド部材80の内周側には、高さ方向略中央部から上下方向に向かって拡径しながら傾斜する傾斜面80a及び80bが形成されており、中央部材84は、これら傾斜面80a及び80bに対応した円錐台形状からなる一対の楔部材86a及び86bを有する。これら楔部材86a、86bの軸中心にはねじ孔87が貫通しており、該ねじ孔87にはボルト69が螺合されている。また、楔部材86a及び86bにより挟まれる部分には、スペーサ(シム)88が挿入されている。該スペーサ88は、ボルト69がねじ孔87に螺入され、楔部材86a及び86bが互いに締結された際に、これら楔部材86a及び86bの軸線方向(上下方向)での位置を規定するものである。
On the inner peripheral side of the
従って、インナーガイド部材64では、楔部材86a及び86b間に挿入されるスペーサ88の板厚を変更することで、ボルト69を締結した際の楔部材86a及び86bの軸線方向での位置(楔部材86a及び86bの間隔)を適宜設定可能である。これにより、第2ガイド部材80の直径方向での位置が、傾斜面80a及び80bと、楔部材86a及び86bとの間の摺接作用によって適宜調整される。すなわち、スペーサ88の板厚を薄くすると、楔部材86aと楔部材86bとが互いに近接する。このため、第2ガイド部材80が直径方向に拡がる方向で押圧されることにより、外郭部材82が直径方向(放射方向)に拡径され、第1ガイド部材76とリング部材58との間の隙間89の寸法R1(図15参照)が収縮される。反対に、スペーサ88の板厚を厚くすると、楔部材86aと楔部材86bとが互いに離間する。このため、外郭部材82が直径方向(放射方向)に縮径され、第1ガイド部材76とリング部材58との間の隙間89の寸法R1が拡大される。
Therefore, in the
また、第2ガイド部材80の外周側には環状溝部80cが周設されており、該環状溝部80cには、第1ガイド部材76の内周側に周設された環状凸部76bが係合している。従って、第1ガイド部材76と第2ガイド部材80とは、上下方向に対して互いに一体に構成される。
An
以上のように構成されるインナーガイド部材64において、外郭部材82の外周面、すなわち、リング状に配置された各第1ガイド部材76で構成される外周面は、順次積層されるコアプレート14の内周側の環状縁部に対応する形状とされている。従って、リング状に配置された各第1ガイド部材76で構成される外周面には、軸線方向に延在する複数の溝部76aが形成され、これら溝部76aは、コアプレート14の内周側に形成された凸部24と係合可能とされている。
In the
図16及び図17に示すように、サーボモータ59は、上部枠体54の環状溝部54bに固着されたロータ59aと、アウターガイド部材57を構成する可動枠体56の環状溝部56bに固着されたステータ59bとから構成される。この場合、ロータ59aは、可動枠体56の外周面を帯状に囲繞するように周設されており、ステータ59bは、このようなロータ59aと対向するように配設されている。すなわち、サーボモータ59は、回転駆動対象であるアウターガイド部材57を構成する可動枠体56にロータ59aが直接配設された、いわゆるダイレクトドライブモータとして構成されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
従って、サーボ制御部90の制御下に、ステータ59bに設けられた図示しないコイルに電流を流すことにより、ロータ59aを所定角度回転させることが可能であり、該ロータ59aと共に、アウターガイド部材57(可動枠体56及びリング部材58)を高精度に、しかも迅速に所定角度回転させることができる。この際、アウターガイド部材57の近傍にセンサ91を配置して、該センサ91により検出されるアウターガイド部材57の回転角度情報及び角度位置(位相)情報をサーボ制御部90に入力してもよい。そうすると、サーボ制御部90では前記回転角度情報及び角度位置情報に基づき、サーボモータ59をフィードバック制御することができ、一層高精度な回転制御が可能となる。なお、このサーボモータ59に代えて、例えば、空気圧で駆動させるロータリアクチュエータ等を用いてもよい。
Therefore, the
アウターガイド部材57を構成する可動枠体56と、上部枠体54との間には、3つの軸受92〜94が配設されており、これにより、アウターガイド部材57の円滑な回転動作が確保されている。これら軸受92〜94は、アウターガイド部材57に対するインナーガイド部材64や後述するパンチ96からの押圧力を受ける受け部としての機能も有する。
Three
以上のように構成されたロータ成形金型46では、ボルト69による楔部材86a、86bの位置調整下に、前記インナーガイド部材64を構成する第1ガイド部材76の外周面と、アウターガイド部材57を構成するリング部材58の内周面との間に形成された隙間89の寸法R1が(図15参照)、分割コアプレート12の半径方向の幅である寸法R2(図4、図15及び図16等参照)よりも多少小さく設定されている(R1<R2)。これにより、ロータ成形金型46では、前記隙間89を、板部材32から抜き落とされた分割コアプレート12を保持するための保持部89として機能させることができる。
In the
この場合、ロータ成形金型46の稼動初期、すなわち、分割コアプレート12の積層開始時には、コアプレート14を所定枚数(本実施形態の場合、合計50枚)積層した積層体であるロータコア11(図3参照)と略同形状からなる第1及び第2ダミー部材98a及び98bを前記保持部89に嵌挿させておく。これにより、インナーガイド部材64を構成する各部品(第1ガイド部材76や第2ガイド部材80、中央部材84等)を一体として、所望の位置で確実に位置決め保持することができ、これら第1ガイド部材76等が脱落することを確実に防止することができる。
In this case, at the initial stage of operation of the rotor molding die 46, that is, at the start of lamination of the divided
従って、ロータ成形金型46では、板部材32のパイロット孔47とパイロットピンとの位置決め作用下に、先ず、前記外形抜き戻し金型40にて板部材32に抜き戻された1枚目の分割コアプレート12がインナーガイド部材64上を通過して、前記保持部89の上部にセットされる(図16参照)。つまり、該1枚目の分割コアプレート12は、図15中の抜き落とし位置Dにてロータ成形金型46にセットされる。
Therefore, in the rotor molding die 46, the first split core first pulled back to the
次いで、図16に示すように、パンチ96を下降させ板部材32から前記1枚目の分割コアプレート12を抜き落とす。
Next, as shown in FIG. 16, the
そうすると、抜き落とされた分割コアプレート12は、前記保持部89にて、内周側の円弧状縁部がインナーガイド部材64の外周面に摺接すると共に内圧を付与され、外周側の円弧状縁部がリング部材58の内周面と摺接すると共に側圧(外圧)を付与される。つまり、抜き落とされた分割コアプレート12は、凸部24と溝部76aとの位置決め作用下に、保持部89(隙間89)に圧入されて保持される。なお、前記凸部24を凹部として形成し、前記溝部76aを凸部として形成しても同様な位置決め効果を得ることができる。
Then, the
ここで、インナーガイド部材64の第1ガイド部材76は、第2ガイド部材80に対して板ばね78を介して直径方向に弾性支持されている。このため、分割コアプレート12が保持部89に圧入される際、当該分割コアプレート12の加工誤差や加工ロットの違いによる幅寸法R2のばらつきや、インナーガイド部材64及びアウターガイド部材57の磨耗等による前記保持部89の幅寸法R1のばらつきの影響をほとんど受けることなく、保持部89により分割コアプレート12を安定して保持することができる。さらに、分割コアプレート12が保持部89に対して無理に押し込まれることを防止できるため、該分割コアプレート12や第1ガイド部材76、リング部材58に変形や破損を生じることを有効に防止でき、保持部89に対する分割コアプレート12の円滑な圧入が可能となる。
Here, the
従って、分割コアプレート12は、図16の2点鎖線で示すように、保持部89にて保持され(図19A参照)、同時に、その下面側で第1及び第2ダミー部材98a及び98bを当該分割コアプレート12の板厚分だけ下方に押し下げる。このため、最下部に保持された第1ダミー部材98aは、回転軸部材13の段付部16bにて位置決めされた端面プレート15を下方に押圧する。これにより、端面プレート15の貫通孔15bには、分割コアプレート12の板厚分だけピン22が嵌挿されると共に、当該分割コアプレート12の板厚分だけ端面プレート15の内周側に円筒部16が嵌挿される。換言すれば、端面プレート15が分割コアプレート12の板厚分だけ押し下げられて円筒部16に圧入され、それに伴い、貫通孔15bと凹部17aとの間で保持されたピン22も分割コアプレート12の板厚分だけ貫通孔15bに圧入される。同時に、ロータコア11の孔部20と略同様に第1ダミー部材98aに形成された孔部20に対して、ピン22が分割コアプレート12の板厚分だけ圧入される。
Accordingly, as shown by a two-dot chain line in FIG. 16, the
なお、このような第1及び第2ダミー部材98a及び98bに対しては、当然、ピン22を嵌挿する必要はないため、最初の積層体(ロータコア11)が成形されるまでは、前記回転軸部材13に対して端面プレート15やピン22を組み付けておかなくてもよい。また、第1及び第2ダミー部材98a及び98bに対しては、回転軸部材13を模したダミーの回転軸部材を嵌挿させることもでき、すなわち、ダミーの回転軸部材をロッド部62にセットしておいてもよい。
Of course, it is not necessary to insert the
このように第1ダミー部材98aが押し下げられる際、インナーガイド部材64を構成する第2ガイド部材80及び中央部材84は、前記ロッド部62により、テーブル68及び軸受66を介して背圧を付与されてバックアップされている。このため、パンチ96による下方への押圧力によっても変位せず、所定の位置(原位置)に保持されることになる。さらに、第1ガイド部材76は、環状凸部76bが第2ガイド部材80の環状溝部80cに係合しているため、該第1ガイド部材76についても、分割コアプレート12や第1及び第2ダミー部材98a及び98bと共に下方に押し下げられることはなく、原位置にて保持される。
Thus, when the
また、このような分割コアプレート12の保持部89への圧入に際して、パンチ96からの押圧力により、インナーガイド部材64(第1ガイド部材76)とアウターガイド部材57(リング部材58)には、直径方向(放射方向)及び軸線方向(鉛直下方向)への押圧力が付与される。そこで、ロータ成形金型46では、軸受66がインナーガイド部材64の軸線方向への押圧力の受け部として機能すると共に、軸受92〜94がアウターガイド部材57(可動枠体56)の直径方向及び軸線方向への押圧力の受け部として機能する。このため、インナーガイド部材64やアウターガイド部材57(可動枠体56)が、ロッド部62や上部枠体54に対して極度に押圧されて、次工程以降での円滑な回転動作が阻害されることを有効に防止することができる。さらに、軸受92、93は、板ばね78の付勢力によるインナーガイド部材64からの直径方向への押圧力の受け部としても機能する。
Further, when the divided
以上のようにして第23工程が完了するが、続けて、第24工程以降でのロータ成形金型46の動作について説明する。 Although the 23rd step is completed as described above, the operation of the rotor molding die 46 after the 24th step will be described.
第24工程においてロータ成形金型46では、先ず、前記第23工程により抜き落とされた1枚目の分割コアプレート12が保持部89にて保持された状態で(図19A参照)、サーボモータ59を駆動させ、アウターガイド部材57を構成する可動枠体56及びリング部材58を所定角度θ1(本実施形態では120°)旋回させる(図19B参照)。
In the 24th step, in the rotor molding die 46, first, the first
この場合、上記した、寸法R1<寸法R2、との関係に基づき、保持部89には分割コアプレート12や、第1及び第2ダミー部材98a及び98bが圧入されており、しかも該分割コアプレート12の凸部24や第1及び第2ダミー部材98a及び98bの図示しない凸部がインナーガイド部材64の溝部76aに係合している。このため、アウターガイド部材57の回転は、保持部89に圧入された分割コアプレート12等を介してインナーガイド部材64へと伝達される。従って、インナーガイド部材64についても油圧シリンダ機構61によるバックアップ作用下に、アウターガイド部材57と同期して前記所定角度θ1旋回することになる。つまり、保持部89にて保持されている分割コアプレート12もアウターガイド部材57と共に所定角度θ1旋回する。
In this case, the
このような各部材の回転動作に際して、アウターガイド部材57を構成する可動枠体56は、その側面が軸受92、93により支承され、その下面が軸受94により支承されている。また、インナーガイド部材64は、第1ガイド部材76及び第2ガイド部材80の下面が回転軸部材13及びテーブル68を介して軸受66により支承されている。さらに、保持部89に圧入された第1ダミー部材98aの下面も端面プレート15、回転軸部材13及びテーブル68を介して軸受66により支承されている。従って、本実施形態の場合、ロータ成形金型46では、サーボモータ59からの回転駆動力が各部材同士の摩擦等に減衰されることがほとんどなく、円滑に且つ確実にアウターガイド部材57の回転が分割コアプレート12や、第1及び第2ダミー部材98a及び98bへと伝達される。このため、分割コアプレート12を極めて高精度に且つ迅速に所定角度θ1旋回及び位置決め可能である。
When such a member rotates, the
次いで、2枚目の分割コアプレート12を前記1枚目の分割コアプレート12と同様、保持部89へと抜き落とし圧入する。そうすると、図19Bに示すように、抜き落とされた2枚目の分割コアプレート12が、1枚目の分割コアプレート12に対して周方向に並んで配置される。
Next, the second divided
第25工程においてロータ成形金型46では、前記第24工程と同様に、アウターガイド部材57をさらに所定角度θ1旋回させた後、3枚目の分割コアプレート12を保持部89へと抜き落とし圧入する。そうすると、抜き落とされた3枚目の分割コアプレート12は、前記1枚目及び2枚目の分割コアプレート12と並んで同一平面上に配置され、リング状のコアプレート14が形成される。このように形成されたコアプレート14は、ロータコア11の最下層(第1層)を構成する。
In the 25th step, in the rotor molding die 46, similarly to the 24th step, after the
第26工程においてロータ成形金型46では、図19Cに示すように、保持部89に第1層目のコアプレート14が保持された状態で、先ず、アウターガイド部材57を所定角度θ2(本実施形態では30°)旋回させることにより、当該第1層目のコアプレート14を所定角度θ2旋回させる。
In the twenty-sixth step, in the rotor molding die 46, as shown in FIG. 19C, the
次いで、4枚目の分割コアプレート12を前記第1層目のコアプレート14上に積層するように抜き落とし圧入する。
Next, the fourth divided
この場合、第1層目のコアプレート14を、予め所定角度θ2旋回させてあるので、抜き落とされた4枚目の分割コアプレート12が、当該第1層目のコアプレート14における2枚の分割コアプレート12(ここでは、1枚目と3枚目の分割コアプレート12)同士が当接した端部A1上に対応して積層される(図19C参照)。また、このように抜き落とされた分割コアプレート12は、第1層目を構成する分割コアプレート12の場合と同様、パンチ96による打ち抜き荷重(押圧力)により、保持部89に嵌合されると同時に、その下部にある分割コアプレート12や第1及び第2ダミー部材98a及び98bを押し下げながら積層される。この際、前記所定角度θ2は、コアプレート14の隣り合う孔部20間での位相差と同位相となっているため、順次積層される各分割コアプレート12の孔部20は、積層方向に一致した貫通孔として形成される。
In this case, since the first-
図20A及び図20Bは、ロータ成形金型46において、分割コアプレート12を、保持部89により保持しながら順次積層している様子を周方向に360°展開した断面図である。なお、図20A及び図20Bにおいて、各分割コアプレート12に近接して付された数字[1]〜[9]は、ロータ製造ライン30で成形された順番を示しており、例えば、[1]は、1枚目の分割コアプレート12を示し、[4]は、4枚目の分割コアプレート12を示している。また、図20A及び図20B中に破線で示された基準線Cは、1枚目〜3枚目の分割コアプレート12(第1層目のコアプレート14)を最初に打ち抜き、保持部89に保持させた位置(高さ)である。
20A and 20B are cross-sectional views of the rotor molding die 46, in which the divided
すなわち、第27及び第28工程において、先ず、サーボモータ59によりアウターガイド部材57を所定角度θ1(120°)旋回させ、コアプレート14及び4枚目の分割コアプレート12を所定角度θ1旋回させる。次いで、5、6枚目の分割コアプレート12を抜き落とす。これにより、第1層目のコアプレート14上に、ロータコア11の第2層目となるコアプレート14が、前記第1層と所定角度θ2(30°)ずれた状態で積層される。この際、第1層及び第2層のコアプレート14の各孔部20は一致して積層される(図20A参照)。
That is, in the 27th and 28th steps, first, the
同様に、第29工程において、先ず、アウターガイド部材57を所定角度θ2(30°)旋回させ、第1層及び第2層のコアプレート14を所定角度θ2旋回させた後、7枚目の分割コアプレート12を前記第2層の上に抜き落とす。次いで、第1層及び第2層のコアプレート14及び7枚目の分割コアプレート12を所定角度θ1(120°)旋回させて、8、9枚目の分割コアプレート12を抜き落とす(第30及び第31工程)(図20B参照)。これにより、前記第2層の上にロータコア11の第3層目となるコアプレート14が、該第2層と所定角度θ2(30°)ずれた状態で積層される。
Similarly, in the 29th step, first, the
第32工程以降におけるロータ成形金型46による分割コアプレート12の抜き落とし及び積層方法については、前記第29工程〜第31工程(図20B参照)の場合と略同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、前記第24工程以降の各工程については、ロータ成形金型46による動作のみを説明したが、他の金型も適宜稼動され、板部材32に対する所定の加工を実施することは言うまでもない。
Since the method of removing and stacking the
また、第2成形装置31bにおいても、板部材32が順次搬送され、外形抜き戻し金型40、マグネット孔成形金型42及びロータ成形金型46の所定の加工位置に達した際には、第1成形装置31aの場合と同様に、該板部材32に対して所定の加工を実施する。例えば、図21に示すように、第43工程では、第2成形装置31bにおいて、1枚目の分割コアプレート12がロータ成形金型46により抜き落とされる。
Also in the
その後、第1成形装置31a及び第2成形装置31bのロータ成形金型46では、プレート積層数が所定の層数(本実施形態では、50層)まで積層動作が継続される。そして、コアプレート14が所定の層数(第50層)まで積層されると、合計50層からなる積層体11aが保持部89にて保持された状態で、第2ダミー部材98bの上部に形成される(図22参照)。
After that, in the rotor molding die 46 of the
このように積層体11aが成形されると、該積層体11aにより押し下げられた第1ダミー部材98aは、保持部89から完全に離脱して、回転軸部材13(又はダミーの回転軸部材)に完全に嵌挿された状態となる(図22参照)。そこで、該第1ダミー部材98aと回転軸部材13との結合体を装置外へと搬出するが、この場合の搬出方法は、後述する図24A〜図24Cにて示される回転電機ロータ10の搬出方法と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
When the
ロータ成形金型46では、第1ダミー部材98aが搬出されると、続けて、ロッド部62の先端側に、新たな回転軸部材13(図18参照)又はダミーの回転軸部材が取り付けられる。次いで、前記成形された積層体11a上に、第2回目における1枚目(前記第1工程からでは151枚目)の分割コアプレート12が積層され、順次、分割コアプレート12が上記説明した各工程と同様に、所定の層数まで積層される。
In the rotor molding die 46, when the
そうすると、前記積層体11a上に新たな積層体11bが形成される。この状態において、第2ダミー部材98bが、保持部89から完全に離脱して、回転軸部材13(又はダミーの回転軸部材)に完全に嵌挿された状態となるため、該第2ダミー部材98bと回転軸部材13との結合体を、上記した第1ダミー部材98aの場合と同様にして装置外へと搬出する。
Then, a
このように第2ダミー部材98bが搬出されると、続けて、図23Aに示すように、ロッド部62の先端側に新たな回転軸部材13、端面プレート15及びピン22の組付体(図18参照)を取り付ける。
When the
次いで、前記積層体11b上に、さらに、第3回目における1枚目(前記第1工程からでは301枚目)の分割コアプレート12を積層し、順次、分割コアプレート12を上記説明した各工程と同様に積層する。そうすると、図23Bに示すように、前記成形した積層体11b上に新たな積層体11cの成形が開始されると同時に、最下部に位置している最初の積層体11aが保持部89から次第に離脱していく。すなわち、次第に積層され成形される積層体11cにより、積層体11aはコアプレート14の板厚分ずつ押し下げられる。
Next, the first divided
具体的には、上記した第1ダミー部材98aの場合と同様に、先ず、積層体11cの1枚目(前記第1工程からでは301枚目)の分割コアプレート12により、積層体11aは当該分割コアプレート12の板厚分だけ押し下げられて、端面プレート15を押圧する。これにより、端面プレート15が分割コアプレート12の板厚分だけ押し下げられて段付部16bから外れて円筒部16に圧入され、それに伴い、貫通孔15bと凹部17aとの間で保持されたピン22が分割コアプレート12の板厚分だけ前記貫通孔15bに圧入される。同時に、積層体11aの孔部20に対して、分割コアプレート12の板厚分だけピン22が圧入される。
Specifically, as in the case of the
次いで、積層体11cを構成する分割コアプレート12がパンチ96により保持部89に順次圧入されるのに伴って、積層体11aが端面プレート15を押し下げながら次第に回転軸部材13の円筒部16に嵌挿されると共に、当該積層体11aの孔部20に対してピン22が次第に嵌挿される(図23B参照)。
Next, as the divided
そして、積層体11cを構成するコアプレート14が所定の層数(50層)まで積層されると、図23Cに示すように、積層体11b上に新たな積層体11cが形成されることになる。同時に、最初の積層体11aは保持部89から完全に離脱して、各層のコアプレート14の孔部20にはピン22が完全に嵌挿されてロータコア11が成形されると共に、その内周側が回転軸部材13に完全に嵌挿されて一体となる。さらに、積層体11aにより押し下げられた端面プレート15が、回転軸部材13の鍔部17に当接し、該鍔部17とロータコア11との間に狭持された状態となる(図1及び図2参照)。これにより、ロータコア11の各層がピン22により強固に結合されると共に、該ロータコア11と回転軸部材13とが上記した凸部24と溝部16aとの嵌合作用により強固に結合された回転電機ロータ10が成形される。
And when the
そこで、ロータ成形金型46では、図23Cに示す状態から、油圧シリンダ機構61のロッド部62を下降させる。これにより、下部枠体60のロッド部62が挿通する孔部の上端縁部に、成形された回転電機ロータ10を構成する回転軸部材13の鍔部17が引っ掛かると、該回転電機ロータ10はロッド部62から離脱して、該下部枠体60の上面に載置されることになる(図24A参照)。
Therefore, in the rotor molding die 46, the
この場合、回転電機ロータ10の上部に形成された積層体11b、11cは保持部89、すなわち、リング部材58とインナーガイド部材64との間に圧入されているため、ロッド部62が下降した際にも、インナーガイド部材64が落下してしまうことはない。しかも、インナーガイド部材64の外周部である第1ガイド部材76が板ばね78により直径方向(放射方向)に付勢されているため、インナーガイド部材64の落下が一層確実に防止される。
In this case, since the
従って、図24Bに示すように、下部枠体60の上面上で搬出部材63を水平方向(矢印Y方向)に移動させることにより、回転電機ロータ10をロータ成形金型46から容易に搬出することができる。この際、回転電機ロータ10が搬出される上部枠体54の第2通路54dに対応した下部枠体60の上面に、前記回転軸部材13の底面側に突出した円筒突起部18の直径よりも大きく且つ鍔部17の直径よりも小さな幅と、該円筒突起部18の高さよりも深い形状からなるレール状の溝部60bを設けておく。そうすると、搬出部材63による回転電機ロータ10の搬出時、前記円筒突起部18が下部枠体60のロッド部62が挿通する孔部の上端縁部に引っ掛かることを防止でき、しかも、前記溝部60bを回転電機ロータ10の搬出用レールとして利用することができるため、円滑に且つ確実に回転電機ロータ10をロータ成形金型46から搬出することができる。
Therefore, as shown in FIG. 24B, the rotary
その後、ロータ成形金型46では、次の積層体11bにより新たな回転電機ロータを成形するため、図24Cに示すように下部枠体60の上面に新たな回転軸部材13、端面プレート15及びピン22の組付体(図18参照)を載置した後、ロッド部62を上昇させ、図23Aに示す最初の積層体11aの場合と同様にして、前記組付体をロッド部62の先端側にセットすればよい。これにより、ロータ製造ライン30では、前記積層体11c上に新たな積層体を形成し、このような作業を連続して実施することで、1枚の帯状の板部材32から、回転電機ロータ10を連続して形成し、自動的に搬出することができる。
Thereafter, in the rotor molding die 46, a new rotating electrical machine rotor is formed by the
以上のように、本実施形態によれば、図21に示すように、1枚の板部材32からほとんど隙間無く分割コアプレート12を切り出すことができ、板部材32の利用率を一層向上させることができる。さらに、前記板部材32を連続的に搬送しながら、分割コアプレート12を成形し、続けてこれらを迅速に積層することができる。従って、高効率且つ迅速に回転電機ロータ10を成形することができ、製造効率が極めて高い。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 21, the divided
この場合、分割コアプレート12をリング状に配置し積層するロータ成形金型46では、一端側(上端側)から前記分割コアプレート12が圧入される保持部89の他端側(下端側)に、端面プレート15を対応させた状態で回転軸部材13、端面プレート15及びピン22からなる組付体(図18参照)を油圧シリンダ機構61のロッド部62の先端側にセットする。これにより、ロータ成形金型46では、各分割コアプレート12からロータコア11を成形すると同時に、該ロータコア11の各層をピン22で結合することができ、さらに、当該ロータコア11に回転軸部材13を嵌挿させることができる。
In this case, in the rotor molding die 46 in which the divided
すなわち、ロータ成形金型46では、各工程を同時並行的に行うことができ、分割コアプレート12から回転電機ロータ10を一挙に成形することができる。このため、本実施形態によれば、ロータコア11にピン22を嵌挿する工程や、ロータコア11に回転軸部材13を嵌挿する工程を別途設ける必要がなく、これら各嵌挿工程に用いる装置を別途用意する必要もない。従って、ロータ成形金型46と、回転軸部材13、端面プレート15及びピン22からなる組付体(図18参照)とを用いて製造される本実施形態に係る回転電機ロータ10は、その生産性が極めて高く、また、本実施形態に係る回転電機ロータ10の製造方法では、当該回転電機ロータ10を一層効率的に製造することが可能となる。しかも、回転軸部材13、端面プレート15及びピン22を組み付ける際(図18参照)、回転軸部材13の前記段付部16bに端面プレート15を配置するため、当該組み付け作業時に端面プレート15を円筒部16に圧入する必要がなく、作業性を一層向上させることができる。
That is, in the rotor molding die 46, each process can be performed simultaneously and the rotating
また、本実施形態に係る回転電機ロータ10では、各分割コアプレート12が交互にレンガ積みされるように積層されている。このため、その使用時にピンに作用するせん断荷重を有効に分散することができる。さらに、回転電機ロータ10を構成するロータコア11では、重なり合う層間、例えば、最下層である第1層と、その上層である第2層との間では、各層を構成する分割コアプレート12同士が当接する端部の位相が、隣り合う孔部20間の位相差と同位相だけ互いにずらされた状態で積層されている。このため、積層されている分割コアプレート12を一層強固に保持(固定)することができ、当該回転電機ロータ10の高速回転運転の耐久性を向上することが可能となる。
Moreover, in the rotary
さらに、回転電機ロータ10では、ロータコア11に凸部24を設けると共に、該凸部24に、回転軸部材13の溝部16aと嵌合させるための圧入代を設けている。これにより、ロータコア11と回転軸部材13との位置決め(位相決め)が容易となり、しかも、これらをより強固に結合することができる。従って、回転電機ロータ10の回転時に発生する回転トルクによる周方向の位相ずれを有効に防止することができる。この場合、回転電機ロータ10では、各分割コアプレートの端部(突き当て面)がストレート形状とされている。このため、回転電機ロータ10の使用時に、遠心力により前記突き当て面に隙間が発生した場合であっても、均一な隙間が確保され、部分的な接触に起因した磁束の集中や磁気飽和による誘起電圧出力波形の乱れを有効に抑制することができるため、位相角度検出感度を向上させることができる。
Further, in the rotating
ところで、前記ロータ成形金型46では、アウターガイド部材57を回転させ、分割コアプレート12の位相を変化させるための回転機構が、サーボモータ59やサーボ制御部90から構成されるサーボ機構により構成されている。従って、前記位相の変化を、高精度且つ高い反応性で実行することができ、製造部品が変わった際にも容易に設定変更を行うことができる。しかも、前記サーボモータ59では、ロータ59aがアウターガイド部材57を構成する可動枠体56に直接配設されると共に、ステータ59bがアウターガイド部材57を支承する上部枠体54に直接配設されている。このため、例えば、モータからベルトを介してアウターガイド部材57を回転駆動させるような構成に比べて、所望の抜き落とし位置(インデックス)の位置決めに対する精度の向上や高速化が可能となり、回転電機ロータ10の製造時間を短縮することができる。
By the way, in the rotor molding die 46, the rotation mechanism for rotating the
さらに、分割コアプレートを抜き落とすパンチ96や、前記板ばね78の付勢力によるインナーガイド部材64からの押圧力に対抗するために、リング部材58を支持する可動枠体56におけるサーボモータ59のロータ59aの両脇に軸受92、93を配置すると共に、さらに、軸受94を可動枠体56の下面に配置している。これにより、リング部材58や可動枠体56の歪みや変形を有効に防止することができ、安定して分割コアプレートの外周側を支持することができる。また、前記各軸受92、93を配置したことにより、サーボモータ59に対して不要な応力がかかることを防止することができ、サーボモータ59の動作不良も防止することができる。
Further, the rotor of the
また、本実施形態に係る回転電機ロータ10では、ピン22に非磁性材料を用い、該ピン22を嵌挿する孔部20(凸部24)をマグネット孔28中心と同一位相位置にレイアウトしている。この際、前記凸部24によりピン22は、ロータコア11の内径よりも該ロータコア11の中心軸寄りの位置にオフセットされている。なお、ロータコア11の内径と同一ピッチでもよい。これにより、ピン22が前記マグネット孔に嵌め込まれるマグネット等による磁路の妨げとなることを有効に防止することができる。
In the rotating
具体的には、ピン22が非磁性材料により形成されているため、回転電機ロータ10を構成するロータコア11を通る磁気の流れである磁束が該ピン22を避けて通るため、渦電流の発生による発熱が抑えられ、燃費や出力の低下を抑えることが可能となる。磁束は非磁性体を通らないからである。この場合、仮にピン22がS50Cのような金属の場合には、磁束はピン22の中を通るため発熱し、損失を生じることになる。
Specifically, since the
しかも、ピン22を上記各条件(例えば、マグネット孔28中心と同一位相位置やロータコア11の中心軸寄りの位置への配置)、すなわち、磁束密度の低い位置にレイアウトしていることにより燃費や出力の低下を一層抑えることが可能となっている。すなわち、このような各条件で磁場解析を行ったところ、誘起電圧曲線のピーク値が、ピン22を用いたもの(例えば、回転電機ロータ10を構成するロータコア11)と、ピン22を用いていないものとで略同様となる結果が得られ、これらの間にピン22の有無による出力等での性能差がほとんどないことがわかった。
In addition, the
なお、各層を構成する分割コアプレートの枚数は、上記各実施形態では3枚としたが、これに限られないのは言うまでもなく、その枚数を変更した場合には前記角度θ1及びθ2等も合わせて変更すればよい。同様に、凸部24の設置数やピン22の設置数も適宜変更可能である。
Although the number of divided core plates constituting each layer is three in each of the above embodiments, it is needless to say that the number of divided core plates is not limited to this, and when the number is changed, the angles θ1 and θ2 are also adjusted. You can change it. Similarly, the number of
また、ロータ製造ライン30を構成する各金型の配置等は変更可能であり、該各金型の構成も製造される回転電機ロータの形状等に応じて変更可能である。
Moreover, the arrangement | positioning etc. of each metal mold | die which comprises the
上記ロータ製造ライン30では板部材32から同時に2つの回転電機ロータを製造できるものとして説明したが、これらは1つのみ又は3つ以上のものとしてもよい。
The
さらに、上記各実施形態において、分割コアプレート12は、例えば、マグネット孔が6個形成されたものとして形成することも可能である。
Furthermore, in each said embodiment, the division |
なお、本発明は上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is naturally possible to adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.
10…回転電機ロータ 11…ロータコア
12…分割コアプレート 13…回転軸部材
14…コアプレート 15…端面プレート
15a、24…凸部 15b…貫通孔
16…円筒部 16a、60b、76a…溝部
16b…段付部 17…鍔部
17a…凹部 20…孔部
22…ピン 28…マグネット孔
30…ロータ製造ライン 32…板部材
46…ロータ成形金型 54…上部枠体
57…アウターガイド部材 59…サーボモータ
60…下部枠体 61…油圧シリンダ機構
62…ロッド部 64…インナーガイド部材
89…隙間、保持部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転軸部材は、前記ロータコアに嵌挿される円筒部と、該円筒部の軸線方向の一端側から直径方向に延在し且つ前記結合部材の一端を保持する凹部が穿設された鍔部とを有し、
前記ロータコアと前記鍔部との間には、前記凹部に対応する位置に前記結合部材が嵌挿される貫通孔を備えた端面プレートが介在していることを特徴とする回転電機ロータ。 A plurality of split core plates are arranged in a ring shape and stacked, and a rotor core is formed by inserting coupling members along the stacking direction of the split core plates and the layers are connected to each other on the inner peripheral side of the rotor core. A rotating electrical machine rotor including a rotary shaft member provided,
The rotating shaft member includes a cylindrical portion that is fitted into the rotor core, and a flange portion that extends in a diametrical direction from one end side in the axial direction of the cylindrical portion and has a recess that holds one end of the coupling member. Have
The rotating electrical machine rotor, wherein an end plate having a through hole into which the coupling member is inserted is inserted at a position corresponding to the recess between the rotor core and the flange portion.
前記分割コアプレートは、前記積層方向に沿って形成され、磁石が装着される磁石装着孔と、該磁石装着孔の周方向中央位置の内周側に設けられ、前記結合部材が嵌挿される結合孔が形成された凸部とを有し、
前記回転軸部材における前記円筒部の外周側には、前記凸部に対応する溝部が軸線方向に沿って形成されていることを特徴とする回転電機ロータ。 The rotating electrical machine rotor according to claim 1,
The split core plate is formed along the laminating direction, and is provided with a magnet mounting hole in which a magnet is mounted, and a coupling in which the coupling member is inserted and provided on an inner peripheral side of a circumferential center position of the magnet mounting hole. And having a convex portion formed with a hole,
A rotating electrical machine rotor, wherein a groove portion corresponding to the convex portion is formed along an axial direction on an outer peripheral side of the cylindrical portion of the rotating shaft member.
前記ロータコアは、重なり合う層間での前記各分割コアプレートの端部の位相が、隣り合う前記結合孔間の位相差と同位相だけ互いにずらされた状態で交互に積層されていることを特徴とする回転電機ロータ。 The rotating electrical machine rotor according to claim 2,
The rotor cores are alternately stacked in such a manner that the phase of the end of each divided core plate between overlapping layers is shifted from each other by the same phase as the phase difference between the adjacent coupling holes. Rotating electrical machine rotor.
前記分割コアプレートの前記凸部と、前記回転軸部材の前記溝部とが嵌合されていることを特徴とする回転電機ロータ。 The rotating electrical machine rotor according to claim 2,
The rotating electrical machine rotor, wherein the convex portion of the split core plate and the groove portion of the rotating shaft member are fitted.
前記円筒部における前記鍔部が設けられた軸線方向の一端側とは反対側の他端側には、該円筒部の径を縮径した段付部が設けられていることを特徴とする回転電機ロータ。 The rotating electrical machine rotor according to claim 1,
Rotation characterized in that a stepped portion having a reduced diameter of the cylindrical portion is provided on the other end side opposite to the one end side in the axial direction in which the flange portion is provided in the cylindrical portion. Electric rotor.
前記回転軸部材における前記円筒部の軸線方向の一端側から直径方向に延在する鍔部と対向するように、前記円筒部の軸線方向の他端側に形成された段付部にリング状の端面プレートを配置すると共に、前記鍔部に穿設された凹部と、前記端面プレートの前記凹部に対応する位置に形成された貫通孔とにより、前記結合部材を保持する第1ステップと、
一方から前記分割コアプレートが押し込まれることで該分割コアプレートが保持され積層される保持部の他方に、前記端面プレートが対応するように前記回転軸部材を配置する第2ステップと、
前記分割コアプレートを積層しながら前記保持部に押し込むことで積層される前記分割コアプレートにより前記端面プレートを押圧し、該端面プレートが前記鍔部に当接するまで前記円筒部に対して嵌挿させると共に、各層の各分割コアプレートに形成された結合孔に前記結合部材を嵌挿させて各層間を結合する第3ステップと、
を有することを特徴とする回転電機ロータの製造方法。 A plurality of divided core plates are arranged in a ring shape and stacked, and a rotor core in which the layers are combined by inserting coupling members along the stacking direction of the divided core plates, and a cylinder on the inner peripheral side of the rotor core A rotating electrical machine rotor comprising a rotating shaft member into which a portion is inserted,
The stepped portion formed on the other end side in the axial direction of the cylindrical portion so as to face the flange portion extending in the diametrical direction from one end side in the axial direction of the cylindrical portion in the rotating shaft member has a ring shape. A first step of disposing an end face plate, and holding the coupling member by a recess formed in the flange and a through hole formed at a position corresponding to the recess of the end face plate;
A second step of disposing the rotating shaft member so that the end face plate corresponds to the other of the holding parts where the divided core plate is held and stacked by being pushed from one side;
The end plate is pressed by the split core plate that is stacked by pushing into the holding portion while the split core plate is stacked, and is inserted into the cylindrical portion until the end plate abuts the flange. And a third step of coupling the respective layers by inserting the coupling member into coupling holes formed in the respective divided core plates of the respective layers;
The manufacturing method of the rotary electric machine rotor characterized by having.
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