JP6264339B2 - 積層ロータの焼嵌方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロータシャフトに積層ロータコアを焼嵌めする積層ロータの焼嵌方法に関するものである。

複数の円環状の鋼板を積層して軸方向に貫通する貫通孔が形成された積層ロータコアを加熱し、ロータシャフトに挿入する積層ロータの焼嵌方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開平０５−０７０１４９号公報

積層ロータの焼嵌方法において、ロータシャフトを積層ロータコアの貫通孔に挿入する際に、ロータシャフトの外周面が積層ロータコアの貫通孔の内周面に接触し摺れ、積層ロータコアの貫通孔のその接触部が軸方向に倒れることがある。このため、積層ロータコアの軸方向端部に、貫通孔を有する円環状のリングを配置することが考えられる。しかしながら、積層ロータコアの貫通孔とリングの貫通孔は径が異なることがあるため、その中心を決める位置決めが困難である。中心位置がずれると、ロータシャフトを積層ロータコア及びリングの貫通孔に挿入できない、あるいは、リングの内周面が傷付くなどのロータシャフト挿入不良が発生する虞がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、積層ロータコアの端部に簡易な治具を取り付けることで、ロータシャフト挿入時におけるリングの中心ずれを抑制でき、積層ロータコアの各鋼板間の隙間を抑制した状態で、積層ロータコアとロータシャフトとの締結が可能となる積層ロータの焼嵌方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、複数の円環状の鋼板を積層して軸方向に貫通する貫通孔が形成された積層ロータコアの軸方向端部に、貫通孔を有し円環状のリングを前記積層ロータコアと同軸上に配置するステップと、前記リング及び積層ロータコアを加熱した後、該リング及び積層ロータコアの貫通孔にロータシャフトを挿入するステップと、を含む積層ロータの焼嵌め方法であって、前記リングが嵌る内円が設けられたリング取付治具には、該リング取付治具の軸方向端面において前記積層ロータコアの軸方向に突出する突出部が前記内円の周方向に沿って複数形成されており、前記リング取付治具の複数の突出部が、前記積層ロータコアの軸方向に形成された複数の取付孔に嵌り、前記リング取付治具の内円に前記リングが嵌ることによって、前記積層ロータコアに対して前記リングの中心を位置決めするステップを含む、ことを特徴とする積層ロータの焼嵌め方法である。
この一態様において、前記リング及び積層ロータコアを加熱し、該リング及び積層ロータコアの貫通孔に前記ロータシャフトを挿入した後、前記リングを軸方向へ前記積層ロータコアに押付けるように力を付与するステップを更に含んでいてもよい。

本発明によれば、積層ロータコアの端部に簡易な治具を取り付けることで、ロータシャフト挿入時におけるリングの中心ずれを抑制でき、積層ロータコアの各鋼板間の隙間を抑制した状態で、積層ロータコアとロータシャフトとの締結が可能となる積層ロータの焼嵌方法を提供することができる。

リング及び積層ロータコアの貫通孔にロータシャフトを挿入する状態を示す図である。 積層ロータコアの貫通孔の接触部を示す図である。 リングを軸方向へ積層ロータコアに押付けるように軸力を付与した状態を示す図である。 リング取付治具の突出部が積層ロータコアの取付孔に嵌った状態の図である。 積層ロータコアの軸方向両端部にリングを配置した図である。 積層ロータコアの貫通孔の接触部の座屈を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一実施形態に係る積層ロータの焼嵌め方法において、複数の円環状の鋼板２１を積層して軸方向に貫通する貫通孔２２が形成された積層ロータコア２の軸方向端部に、貫通孔１１を有し円環状のリング１を積層ロータコア２と同軸上に配置する（図１）。そして、リング１及び積層ロータコア２を加熱し、該リング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２にロータシャフト３を挿入する。該リング１、積層ロータコア２、及びロータシャフト３が一体となって、モータの回転子が構成される。

積層ロータコア２は、例えば、同一形状の電磁鋼板を複数積層し、加締めや溶接などのより一体化したものである。ロータシャフト３は、例えば、クロムや炭素等を含んだ鋼材を中空の円筒形（パイプ状）に形成したものである。

リング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２の内径は、ロータシャフト３の外径よりも僅かに小さく設計されている。このため、リング１及び積層ロータコア２を加熱することで、該リング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２の内径を拡張させて、ロータシャフト３を挿入する。その後、リング１及び積層ロータコア２を冷却しその温度が低下すると、該リング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２の内径は収縮し、リング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２の内周面がロータシャフト３の外周面に接触すると共に、ロータシャフト３を締め付ける。

このようにして、リング１及び積層ロータコア２は、焼嵌めによりロータシャフト３に固定される。また、本実施形態においては、リング１及び積層ロータコア２を同時に加熱する。これにより、共用の加熱装置を使用できるため、加熱コスト低減に繋がる。さらに、加熱後、この一体のリング１及び積層ロータコア２を搬送し、ロータシャフトに挿入する。これにより、搬送が簡略化され搬送コストの低減に繋がる。

なお、上記リング１及び積層ロータコア２の加熱は、例えば、高周波誘導コイルに高周波電流を供給することで誘電加熱されているが、これに限定されない。例えば、リング１及び積層ロータコア２を炉内で加熱してもよく、任意の加熱方法が適用可能である。

ロータシャフト３を積層ロータコア２の貫通孔２２に挿入する際に、ロータシャフト３の外周面が積層ロータコア２の貫通孔２２の内周面に接触し摺れることにより、積層ロータコア２の貫通孔２２のその接触部が軸方向の力を受ける。

従来は、この軸方向の力により積層ロータコアの貫通孔のその接触部が軸方向に倒れる座屈が生じていた（図６）。
しかし、本実施形態においては、上述の如く、積層ロータコア２の軸方向端部にリング１を配置している。このため、積層ロータコア２およびリング１がロータシャフト３に固定されて際に、積層ロータコア２の積層鋼板２１よりも外径が小さく、かつ積層鋼板２１よりも外径が小さいリング１は積層鋼板２１に比べて変形しにくいため積層ロータコア２に対して軸力が作用する。これによって、積層ロータコア２の貫通孔２２のその接触部が軸方向に倒れる座屈を防止でき、積層ロータコア２の貫通孔２２の締結力抜けを防止できる（図２）。

なお、リング１及び積層ロータコア２を加熱し、該リング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２にロータシャフト３を挿入した後、リング１を軸方向へ積層ロータコア２に押付けるように軸力を付与してもよい（図３）。その後、リング１及び積層ロータコア２を冷却し、ロータシャフト３に固定してもよい。これにより、積層ロータコア２の各鋼板２１間の隙間を抑制した状態で、積層ロータコア２とロータシャフト３との締結が可能となる。この場合、仮に、高回転時に積層ロータコア２の貫通孔２２の締結力抜けが生じたとしても、積層ロータコア２の軸方向の締結力（軸力成分）により、積層ロータコア２とロータシャフト３との締結を維持できる。

ところで、従来、積層ロータコアの貫通孔とリングの貫通孔は径が異なるため、その中心を決める位置決めが困難である。中心位置がずれると、ロータシャフトを積層ロータコア及びリングの貫通孔に挿入できない、あるいは、リングの内周面が傷付くなどのロータシャフト挿入不良が発生する虞がある。

これに対し、本実施形態に係る積層ロータの焼嵌め方法において、積層ロータコア２の軸方向端部に、貫通孔１１を有し円環状のリング１を積層ロータコア２と同軸上に配置する。リングが嵌る内円が設けられたリング取付治具４には、該リング取付治具４の軸方向端面において積層ロータコア２の軸方向に突出する突出部４１が内円の周方向に沿って複数形成されている（図４）。そして、リング取付治具４の内円にリング１が嵌り、リング取付治具４の各突出部４１が、積層ロータコア２の軸方向に形成された複数の取付孔２３に嵌ることによって、積層ロータコア２に対してリング１の中心を位置決めする。
これにより、積層ロータコア２の端部に簡易な治具を取り付けることで、ロータシャフト３挿入時におけるリング１の中心ずれを抑制でき、積層ロータコア２の各鋼板２１間の隙間を抑制した状態で、積層ロータコア２とロータシャフト３との締結が可能となる。

リング取付治具４は、円環状のリング部４２と、積層ロータコアの軸方向に突出し、リング部の周方向に沿って複数形成された突出部４１と、を有している。なお、リング取付治具４は円環形状であるが、これに限定されない。リング取付治具４は、例えば、直方体形状であってもよい。リング部４２の端面には、例えば、突出部４１がリング部４２の周方向に沿って等間隔で３つ形成されているがこれに限定されない。リング部４２に形成される突出部４１の数は４つ以上であってもよく、形成される突出部４１の数は任意でよい。なお、突出部４１の数を増加させることで位置決め精度の向上が見込まれる。

積層ロータコア２の取付孔（凹状部又は貫通孔）２３は、リング取付治具４の突出部４１に対応して形成されている。積層ロータコア２の取付孔２３は、予め積層ロータコア２の製造工程で形成された孔を利用してもよく、リング取付治具４の突出部４１に対応させて加工するようにしてもよい。

リング取付治具４の各突出部４１が、積層ロータコア２の対応する取付孔２３に嵌ることで、積層ロータコア２に対しリング取付治具４の中心が位置決めされる。さらに、リング取付治具４のリング部４２の内円にリング１が嵌ることで、リング取付治具４に対しリング１の中心が位置決めされる。これにより、積層ロータコア２に対してリング１の中心を位置決めされる。このように、突出部４１とリング部４２とを有する簡易な構成のリング取付治具４を用いて、積層ロータコア２に対してリング１の中心を高精度に位置決めできる。そして、その中心が高精度に位置決めされたリング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２にロータシャフト３をスムーズに挿入できる。これにより、上述した、中心位置がずれると、ロータシャフトを積層ロータコア及びリングの貫通孔に挿入できない、あるいは、リングの内周面が傷付くなどのロータシャフト挿入不良が発生するという問題を確実に防止できる。

本実施形態に係る積層ロータの焼嵌め方法のフローについて説明する。
まず、リング取付治具４の各突出部４１を、積層ロータコア２の対応する取付孔２３に嵌める。これにより、積層ロータコア２に対しリング取付治具４の中心を位置決めする。次に、リング取付治具４のリング部４２の内円にリング１を嵌める。これにより、リング取付治具４に対しリング１の中心を位置決めする。

中心が位置決めされたリング取付治具４、リング１、及び積層ロータコア２を高周波誘導コイルなどにより加熱する。なお、リング取付治具４を取外し、位置決めされたリング１及び積層ロータコア２のみを加熱してもよい。
その後、一体となったリング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２にロータシャフト３を挿入する。

以上、本実施形態に係る積層ロータの焼嵌め方法において、リング取付治具４の内円にリング１が嵌り、リング取付治具４の各突出部４１が、積層ロータコア２の軸方向に形成された複数の取付孔２３に嵌ることで、積層ロータコア２に対してリング１の中心を位置決めする。これにより、積層ロータコア２の端部に簡易な治具を取り付けることで、ロータシャフト３挿入時におけるリング１の中心ずれを抑制でき、積層ロータコア２の各鋼板２１間の隙間を抑制した状態で、積層ロータコア２とロータシャフト３との締結が可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態において、積層ロータコア２の軸方向両端部にリング１を配置してもよい（図５）。積層ロータコア２の軸方向両端部にリング取付治具４を取り付け位置決めする。そして、積層ロータコア２の軸方向両端部のリング取付治具４にリング１を夫々取り付け、位置決めする。軸方向両端部のリング取付治具４及びリング１と、積層ロータコア２とを高周波誘導コイルなどにより加熱する。その後、軸方向両端部のリング１及び積層ロータコア２の貫通孔１１、２２にロータシャフト３を挿入する。

１ リング、２ 積層ロータコア、３ ロータシャフト、４ リング取付治具、１１ 貫通孔、２１ 鋼板、２２ 貫通孔、２３ 取付孔、４１ 突出部、４２ リング部

Claims (2)

1. 複数の円環状の鋼板を積層して軸方向に貫通する貫通孔が形成された積層ロータコアの軸方向端部に、貫通孔を有し円環状のリングを前記積層ロータコアと同軸上に配置するステップと、
   前記リング及び積層ロータコアを加熱した後、該リング及び積層ロータコアの貫通孔にロータシャフトを挿入するステップと、を含む積層ロータの焼嵌め方法であって、
   前記リングが嵌る内円が設けられたリング取付治具には、該リング取付治具の軸方向端面において前記積層ロータコアの軸方向に突出する突出部が前記内円の周方向に沿って複数形成されており、
   前記リング取付治具の複数の突出部が、前記積層ロータコアの軸方向に形成された複数の取付孔に嵌り、前記リング取付治具の内円に前記リングが嵌ることによって、前記積層ロータコアに対して前記リングの中心を位置決めするステップを含む、
   ことを特徴とする積層ロータの焼嵌め方法。
2. 請求項１記載の積層ロータの焼嵌方法であって、
   前記リング及び積層ロータコアを加熱し、該リング及び積層ロータコアの貫通孔に前記ロータシャフトを挿入した後、前記リングを軸方向へ前記積層ロータコアに押付けるように力を付与するステップを更に含む、
   ことを特徴とする積層ロータの焼嵌め方法。