JP5216267B2 - アーマチュアの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アーマチュアの製造方法に関する。
特に、シャフトと積層コアとの結合技術に関する。

一般に、自動車のワイパモータのアーマチュア（ロータ）は、複数の突極（ティース）が放射状に形成されたアーマチュアコア（ロータコア）の軸孔にアーマチュアシャフトが圧入され、各突極にコイル線材が捲線されて構成されている。
そして、このアーマチュアコアとしては、例えば、磁性体の薄板である珪素鋼板からなる複数枚のコアシートが積層されて互いに結合された積層コアが、広く使用されている。

従来のこの種の積層コアのシャフトへの結合方法として、シャフトにおける積層コアの両端付近をローラによって塑性変形させることにより、積層コアをシャフトに結合する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

ＷＯ０１−０６６１６Ａ１

しかしながら、前記した積層コアのシャフトへの結合方法においては、積層コアのシャフトとの軸方向の移動は規制することができるが、周方向については規制することができない可能性があるため、シャフトのコアとの結合力が低くなるという問題点がある。

本発明の目的は、積層コアのシャフトとの軸方向の移動および周方向の移動を規制することができるアーマチュアの製造方法を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）貫通孔を有する基部と該基部から放射状に延びるティースとを有するコアシートが、前記貫通孔の内径が略一致するように板厚方向に複数枚積層される工程と、
前記貫通孔の内径以下の外径を有するシャフトが、複数枚の前記コアシートが積層されてなる積層コアの前記貫通孔に挿入される工程と、
前記積層コアの貫通孔に挿入されたシャフトが、シャフト保持部材によって保持される工程と、
前記シャフトの前記積層コアの両端面にそれぞれ対向する部分が、一対の押圧部材によって塑性変形され、該塑性変形された前記シャフトの材料が前記積層コアの内面に形成された塑性変形収容部に収容される工程と、
を有するアーマチュアの製造方法。
（２）前記塑性変形収容部は、前記積層コアの両端面にそれぞれ配置された少なくとも各１枚の前記コアシートの貫通孔の内面に形成されていることを特徴とする前記（１）に記載のアーマチュアの製造方法。
（３）前記押圧部材が前記シャフトの回転中心線を挟んで配置された一対の転造部材であり、前記一対の転造部材を同一方向に回転させて前記シャフトを摩擦力によって回転させることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のアーマチュアの製造方法。

前記アーマチュアの製造方法によれば、シャフトの材料の一部が積層コアの内面に形成された塑性変形収容部に収容されるために、積層コアのシャフトとの軸方向の移動および周方向の移動を規制することができる。

本実施の形態において、本発明に係るアーマチュアの製造方法は、図１に示されたワイパモータに使用されるアーマチュアを製造する方法として構成されている。

図１に示されたワイパモータ１０はモータ部１１とギヤ部２０とを備えており、モータ部１１とギヤ部２０とが直列的に連結されている。
モータ部１１は界磁極を形成するステータと、電機子を形成するアーマチュアと、コンミテータとを備えている。
ステータ１２はヨーク１３と複数個のマグネット１４とを備えている。ヨーク１３は磁性材料が使用されて円筒形状に形成されており、ヨーク１３の内周面には複数個のマグネット１４が周方向に等間隔に固定されて構成されている。
アーマチュア１５はコイル線材１６とシャフト１７とアーマチュアコア１８とを備えている。アーマチュアコア１８の複数の突極１８ａにコイル線材１６が捲線され、アーマチュアコア１８の軸孔にシャフト１７が圧入されて構成されている。
コンミテータ１９はアーマチュアコア１８の片脇に配置されて、シャフト１７に固定されている。
そして、アーマチュア１５はステータ１２の中心線上に同心に配置されて回転自在に支承されており、ステータ１２の四個のマグネット１４の界磁磁束とアーマチュアコア１８の各突極１８ａのコイル線材１６による磁束とが吸引および反発することにより回転するようになっている。

ギヤ部２０はギヤハウジング２１を備えている。ギヤハウジング２１内にはアーマチュア１５のシャフト１７が挿入されている。シャフト１７の挿入部外周には一対のウオーム２２、２２が形成されており、一対のウオーム２２、２２は左捩れおよび右捩れにそれぞれ形成されている。両ウオーム２２、２２には一対のウオームホイール２３、２３がそれぞれ噛合されており、ウオームホイール２３、２３には中間部ギヤ２４、２４がそれぞれ噛合されている。
但し、図１においては、ウオームホイール２３および中間部ギヤ２４は一方だけが図示されている。
ギヤハウジング２１には駆動ギヤ２５を有する出力軸２６がシャフト１７の平面と直交する方向に配置されており、出力軸２６の駆動ギヤ２５には一対の中間部ギヤ２４、２４が噛合されている。
出力軸２６の一端部はギヤハウジング２１の外部に突出されており、出力軸２６の突出端部にはワイパアーム（図示せず）の一端部を取り付けるための雄ねじ部２７が形成されている。

本実施の形態において、図２に示されているように、アーマチュアコア１８は積層コア３０によって形成されている。
積層コア３０は複数枚のコアシート３１を積層されて形成されている。コアシート３１はロール状に巻かれた鋼板からコア単板をプレス加工によって打ち抜かれて、図３に示されているように、形成されている。
図３に示されているように、コアシート３１は円形リング形状の基部３２を備えている。基部３２の外周にはアーマチュアコア１８の突極（ティース）１８ａに対応するティース部３３が周方向に等間隔に配置されて放射状に突設されている。
基部３２の内周にはアーマチュアコア１８の軸孔に対応する軸孔部３４が開設されている。軸孔部３４の内周面には塑性変形収容部３５が６個、周方向に等間隔に配置されて形成されている。塑性変形収容部３５は周方向に同一幅の細長い切欠き形状に形成されている。
基部３２の中間部にはコアシート３１、３１同士を結合するための結合部３６が６個、同一半径上において周方向に等間隔に配置されている。
結合部３６は円弧形のエンボス形状に形成されており、コアシート３１のプレス加工時に成形されている。結合部３６のエンボス形状とは反対側の面は逃げ凹部３７がコアシート３１の板厚の半分くらいの深さで形成され、結合部３６と係合することで積層コア３０が形成される。
なお、積層コア３０の係合部側端面には結合部３６が形成されていない。

次に、以上のように構成されたコアシート３１を使用して積層コア３０を製造する工程について説明する。

１枚目のコアシート３１上に２枚目のコアシート３１が、互いの結合部３６、３６を表裏において整合されて積層される。続いて、２枚目のコアシート３１上に３枚目のコアシート３１が、互いの結合部３６、３６を表裏において整合されて積層される。
以降、所定枚数のコアシート３１が積層されて行く。その後、積層された複数枚のコアシート３１が押圧される。
この押圧により、隣り合うコアシート３１、３１の結合部３６、３６同士が印籠結合した状態になるために、複数枚のコアシート３１は積層した状態で互いに結合する。

なお、積層コア３０にスキューを設定したい場合には、隣り合うコアシート３１、３１の結合部３６、３６を周方向に逃げ凹部３７の分だけずらして積層する。
積層コア３０にスキューが設定されている場合には、アーマチュア１５の磁束の変化が滑らかになるため、ノイズを低減することができる。

次に、シャフト挿入工程において、積層コア３０にはシャフト１７が挿入される。
すなわち、コアシート３１の軸孔部３４の内径以下の外径を有するシャフト１７が、コアシート３１の軸孔部３４が積層されてなる貫通孔３８に挿入される（図４参照）。

図２に示された塑性変形部がシャフトに形成されるに際しては、図４に示されているように、積層コア３０の貫通孔３８に挿入されたシャフト１７が、一対のシャフト保持部材４１、４１によって回転自在にされる。

次いで、図４に示されているように、押圧部材である転造部材としての一対の転造ロール４２、４２が２組、シャフト１７の回転中心線を挟んで、かつ、積層コア３０の両端面に対向するようにそれぞれ配置される。
転造ロール４２は円柱形状にそれぞれ形成されており、転造ロール４２の積層コア３０側端部には押圧部４３が環帯形状に突設されている。押圧部４３の押圧面は断面が半円形に形成されている。
一対の転造ロール４２、４２はシャフト１７の回転中心線を挟んで対称形で互いに平行に架設されている。２組の転造ロール４２は積層コア３０を挟んで左右対称形に配置されている。

図５に示されているように、一対の転造ロール４２、４２の押圧部４３、４３がシャフト１７の外周面にそれぞれ押接された状態で、同一方向に回転されると、シャフト１７はその摩擦力によって回転される。

図６に示されているように、一対の転造ロール４２、４２をシャフト１７の回転中心線の方向に送りながら回転させると、シャフト１７の積層コア３０の両端面にそれぞれ対向する部分が、互いに押し合う一対の押圧部４３、４３によって塑性変形されることにより、塑性変形部４４を形成する。
２組の転造ロール４２によって塑性変形されたシャフト１７の塑性変形部４４、４４は、積層コア３０の両端面に配置されたコアシート３１の塑性変形収容部３５に押し込まれるようにして収容される。

以上の工程により、シャフト１７の一部である塑性変形部４４が積層コア３０の一部である塑性変形収容部３５に係合したアーマチュア１５を製造することができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）シャフトの一部である塑性変形部を積層コアの一部である塑性変形収容部に収容させることにより、積層コアのシャフトとの軸方向の移動および周方向の移動を規制することができる。

（２）積層コアのシャフトとの軸方向の移動および周方向の移動を規制することにより、アーマチュアの重量のアンバランスや電磁気のアンバランスの発生を防止することができるので、ワイパモータの運転時のアーマチュアの振動による作動音が発生するのを未然に防止することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、塑性変形収容部は積層コアの両端面にそれぞれ配置された少なくとも各１枚のコアシートの貫通孔の内面に形成すればよい。

塑性変形収容部は、周方向に細長いスプライン形状に形成するに限らず、周方向に短いセレーション形状やキー溝形状に形成してもよい。

押圧部材は、同一方向に回転してシャフトを摩擦力によって回転させながらシャフトを塑性変形させる転造ロールを使用するに限らず、回転装置によって回転されるシャフトに押圧される押圧ツール等を使用してもよい。

前記実施の形態においては、ワイパモータに使用されるアーマチュアの製造方法について説明したが、本発明はこれに限らず、他のモータや回転電機に使用されるアーマチュア全般の製造方法に適用することができる。

ワイパモータを示す一部切断正面図である。 本発明の一実施の形態に係るアーマチュアを示す正面図である。 そのコアシートを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図である。 本発明の一実施の形態であるアーマチュアの製造方法を示す一部切断正面図である。 シャフトを保持して回転させる工程を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。 塑性変形部を形成する工程を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。

符号の説明

１０…ワイパモータ、１１…モータ部、１２…ステータ、１３…ヨーク、１４…マグネット、１５…アーマチュア、１６…コイル線材、１７…シャフト、１８…アーマチュアコア、１８ａ…突極、１９…コンミテータ、
２０…ギヤ部、２１…ギヤハウジング、２２…ウオーム、２３…ウオームホイール、２４…中間部ギヤ、２５…駆動ギヤ、２６…出力軸、２７…雄ねじ部、
３０…積層コア、３１…コアシート、３２…基部、３３…ティース部、３４…軸孔部、３５…塑性変形収容部、３６…結合部、３７…逃げ凹部、３８…貫通孔、
４１…保持部材、４２…転造ロール（押圧部材、転造部材）、４３…押圧部、
４４…塑性変形部。

Claims (3)

1. 貫通孔を有する基部と該基部から放射状に延びるティースとを有するコアシートが、前記貫通孔の内径が略一致するように板厚方向に複数枚積層される工程と、
   前記貫通孔の内径以下の外径を有するシャフトが、複数枚の前記コアシートが積層されてなる積層コアの前記貫通孔に挿入される工程と、
   前記積層コアの貫通孔に挿入されたシャフトが、シャフト保持部材によって保持される工程と、
   前記シャフトの前記積層コアの両端面にそれぞれ対向する部分が、一対の押圧部材によって塑性変形される工程と、
   を有するアーマチュアの製造方法であって、
   前記押圧部材が前記シャフトの回転中心線を挟んで配置された一対の転造部材であり、前記一対の転造部材を同一方向に回転させて前記シャフトを摩擦力によって回転させる、 ことを特徴とするアーマチュアの製造方法。
2. 前記塑性変形される工程において、前記塑性変形された前記シャフトの材料が前記積層コアの内面に形成された塑性変形収容部に収容される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアーマチュアの製造方法。
3. 前記塑性変形収容部は、前記積層コアの両端面にそれぞれ配置された少なくとも各１枚の前記コアシートの貫通孔の内面に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアーマチュアの製造方法。

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