JP6776808B2 - Rotor and motor - Google Patents
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Description
本発明は、ロータ及びモータに関するものである。 The present invention relates to a rotor and a motor.
従来からモータのロータとしては、回転軸と、回転軸に外嵌固定されたロータコアとを備えたものがある。そして、ロータコアには、永久磁石や巻線が固定され、ロータはステータとの磁束の授受により回転駆動する。そして、このようなロータの回転軸としては、ロータコアが外嵌される部位に、ローレット加工が施されたローレット部を有したものがある(例えば、特許文献1参照)。ローレット部は多数の凹凸を有するため、回転軸とロータコアとの固定強度が高められることになる。 Conventionally, as a rotor of a motor, there is one provided with a rotating shaft and a rotor core externally fitted and fixed to the rotating shaft. A permanent magnet and a winding are fixed to the rotor core, and the rotor is rotationally driven by exchanging magnetic flux with the stator. As a rotation shaft of such a rotor, there is one having a knurled portion in a portion where the rotor core is externally fitted (see, for example, Patent Document 1). Since the knurled portion has a large number of irregularities, the fixing strength between the rotating shaft and the rotor core is increased.
しかしながら、上記したロータでは、回転軸のローレット部をロータコアに圧入する際に、ロータコアの圧入孔が意図しない形で軸方向に潰されるように変形してしまうおそれがあった。ロータコアが軸方向に積層された複数のコアシートから構成される場合、回転軸の圧入の際の圧入孔(各コアシートの圧入孔)の軸方向の変形が生じやすいため、特に顕著な問題となる。 However, in the above-mentioned rotor, when the knurled portion of the rotating shaft is press-fitted into the rotor core, the press-fitting hole of the rotor core may be deformed so as to be crushed in the axial direction in an unintended manner. When the rotor core is composed of a plurality of core sheets laminated in the axial direction, the press-fitting holes (press-fitting holes of each core sheet) are likely to be deformed in the axial direction when the rotating shaft is press-fitted, which is a particularly remarkable problem. Become.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転軸の圧入時におけるロータコアの変形を抑制できるロータ及びモータを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotor and a motor capable of suppressing deformation of a rotor core at the time of press fitting of a rotating shaft.
上記課題を解決するロータは、複数のコアシートが軸方向に積層されてなるロータコアと、前記ロータコアの圧入孔に圧入固定されたローレット部を有する回転軸とを備え、前記ローレット部は、その軸方向の一部に焼入れ部を有しているロータであって、前記ロータコアは、硬度の高いコアシートからなる高硬度部と、該高硬度部のコアシートよりも硬度の低いコアシートからなる低硬度部とが、軸方向に並設されて構成され、前記ローレット部は、前記焼入れ部が前記高硬度部と前記低硬度部との境界部を含む範囲に圧入された状態で前記圧入孔に固定されている。 A rotor that solves the above problems includes a rotor core in which a plurality of core sheets are laminated in the axial direction, and a rotating shaft having a lorette portion that is press-fitted and fixed in a press-fitting hole of the rotor core. A rotor having a hardened portion in a part in the direction , wherein the rotor core is a low hardness portion composed of a core sheet having a high hardness and a core sheet having a hardness lower than that of the core sheet in the high hardness portion. The hardness portions are arranged side by side in the axial direction, and the lorlet portion is formed into the press-fitting hole in a state where the hardened portion is press-fitted into a range including the boundary portion between the high-hardness portion and the low-hardness portion. It is fixed .
この構成によれば、ローレット部の焼入れ部は、焼入れ処理が施されているために硬度が高い。このため、ローレット部の圧入時において、ロータコアの圧入孔の意図しない形での軸方向の変形を抑制できる。また、ローレット部の軸方向全体に焼入れ処理を施すと、ローレット部における軸直交方向への変形(軸曲がり)が顕著となるおそれがあるが、本構成のように、焼入れ部とする部位をローレット部の軸方向の一部に留めることで、そのような軸直交方向への変形を抑制でき、その結果、回転軸の真直度の悪化を抑えることができる。 According to this configuration, the hardened portion of the knurled portion has a high hardness because it has been subjected to the quenching treatment. Therefore, when the knurled portion is press-fitted, it is possible to suppress an unintended deformation of the press-fitting hole of the rotor core in the axial direction. Further, if the entire axial direction of the knurled portion is subjected to the quenching treatment, the deformation (axial bending) of the knurled portion in the direction orthogonal to the axis may become remarkable. By fixing the portion to a part in the axial direction, such deformation in the direction orthogonal to the axis can be suppressed, and as a result, deterioration of the straightness of the rotation axis can be suppressed.
この構成によれば、ローレット部の圧入の際、ロータコアにおける高硬度部と低硬度部との境界部で圧入孔の軸方向の変形が生じやすいが、ローレット部の焼入れ部が該境界部に対応して設けられることで、該境界部における圧入孔の軸方向の変形を抑制できる。
上記ロータにおいて、前記ローレット部は、前記回転軸において前記ロータコアの圧入孔内に位置する部位の軸方向全体に亘って連続的に形成されている。
この構成によれば、回転軸がロータコアへの圧入部位の軸方向全体に亘ってローレット部を有する構成となるため、回転軸とロータコアとの固定強度をより向上させることができる。
According to this configuration, when the knurled portion is press-fitted, the axial deformation of the press-fitting hole is likely to occur at the boundary portion between the high hardness portion and the low hardness portion in the rotor core, but the hardened portion of the knurled portion corresponds to the boundary portion. It is possible to suppress the deformation of the press-fitting hole in the axial direction at the boundary portion.
In the rotor, the knurled portion is continuously formed over the entire axial direction of a portion of the rotating shaft located in the press-fitting hole of the rotor core.
According to this configuration, since the rotating shaft has a knurled portion over the entire axial direction of the press-fitting portion into the rotor core, the fixing strength between the rotating shaft and the rotor core can be further improved.
上記ロータにおいて、前記焼入れ部は、前記ローレット部の軸方向端部に設けられている。
この構成によれば、ロータコアの圧入孔に対してローレット部を軸方向に圧入する際、焼入れ部を先頭として圧入することが可能となる。このため、ロータコアの圧入孔における軸方向の変形をより好適に抑制でき、また、例えば、圧入孔における出口側の端部におけるバリの発生等を抑制できる。
In the rotor, the quenching portion is provided at the axial end portion of the knurled portion.
According to this configuration, when the knurled portion is press-fitted into the press-fitting hole of the rotor core in the axial direction, it is possible to press-fit the knurled portion at the head. Therefore, the deformation in the axial direction in the press-fitting hole of the rotor core can be more preferably suppressed, and for example, the generation of burrs at the outlet-side end of the press-fitting hole can be suppressed.
上記ロータにおいて、前記焼入れ部は、前記ローレット部の軸方向両端部に設けられている。
この構成によれば、ローレット部の軸方向両端部に焼入れ部が設けられるため、例えば、ロータコアの圧入孔の両端部におけるバリの発生等を抑制できる。
In the rotor, the hardened portions are provided at both ends in the axial direction of the knurled portion.
According to this configuration, since the quenching portions are provided at both ends in the axial direction of the knurled portion, for example, the generation of burrs at both ends of the press-fitting holes of the rotor core can be suppressed.
上記ロータにおいて、前記焼入れ部は、軸方向において間隔を空けて複数設けられている。
この構成によれば、ローレット部において、焼入れ部と非焼入れ部とをバランスよく設定することが可能となり、その結果、ロータコアの圧入孔における軸方向の変形、及びローレット部の軸直交方向への変形の両方を好適に抑制できる。
In the rotor, a plurality of the hardened portions are provided at intervals in the axial direction.
According to this configuration, it is possible to set the hardened portion and the non-quenched portion in a well-balanced manner in the knurled portion, and as a result, the deformation of the press-fitting hole of the rotor core in the axial direction and the deformation of the knurled portion in the direction orthogonal to the axis. Both can be suitably suppressed.
上記課題を解決するモータは、上記記載のロータを備えたモータである。
この構成によれば、回転軸の圧入時におけるロータコアの変形を抑制でき、モータの製造容易化に寄与できる。
The motor that solves the above problems is a motor provided with the rotor described above.
According to this configuration, deformation of the rotor core at the time of press-fitting the rotating shaft can be suppressed, which can contribute to facilitation of motor manufacturing.
本発明のロータ及びモータによれば、回転軸の圧入時におけるロータコアの変形を抑制できる。 According to the rotor and the motor of the present invention, the deformation of the rotor core at the time of press-fitting the rotating shaft can be suppressed.
以下、ロータ及びモータの一実施形態について説明する。
図1に示すように、モータ10は、第1エンドフレーム(以下、第1フレーム11とする)と第2エンドフレーム(以下、第2フレーム12とする)とによって円環状のステータ13を回転軸方向に挟持した構成となっている。第1フレーム11と第2フレーム12とは、ステータ13の外周に配置される複数(本実施形態では2つ)のスルーボルト14によって互いに固定されている。また、ステータ13の内側にロータ15が回転可能に配置されている。なお、本実施形態では、モータ10の軸方向反出力側(図1において上側)でステータ13を保持するエンドフレームを第1フレーム11とし、軸方向出力側でステータ13を保持するエンドフレームを第2フレーム12としている。
Hereinafter, an embodiment of the rotor and the motor will be described.
As shown in FIG. 1, the
図1及び図2に示すように、ステータ13は、円環状のステータコア16と、該ステータコア16に巻装されたコイル17とを有する。図3(b)に示すように、ステータコア16は、円環状をなす環状部16aと、環状部16aから径方向内側に延び周方向に並ぶ複数(本実施形態では60個)のティース16bと、環状部16aの外周面から径方向外側に突出し軸方向に沿って延びる4つのコア外周突出部16cとから構成されている。環状部16aの外周面は円筒状をなすとともに、同環状部16aの軸方向の両端面は、軸方向と直交する平面状をなしている。また、コイル17は、複数のティース16bに跨って巻装されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3(a)及び図3(b)に示すように、コア外周突出部16cは、環状部16aの外周面における周方向に等角度間隔(本実施形態では90°間隔)となる4か所に設けられている。各コア外周突出部16cは、環状部16aの軸方向の一端から他端まで軸方向に沿って延びる突条をなすとともに、軸方向から見た形状がその基端から先端に向かうにつれて周方向の幅が狭くなる略台形状をなしている。また、各コア外周突出部16cには、各コア外周突出部16cの先端(径方向外側の端)から基端に向かって凹設された円弧凹部16dが形成されている。円弧凹部16dは、軸方向から見た形状が円弧状をなすとともに、コア外周突出部16cを軸方向に貫通する溝状をなしている。なお、円弧凹部16dの曲率半径は、スルーボルト14における雄螺子状の部分の半径より若干大きい値となっている。そして、4つのコア外周突出部16cのうち周方向に180°間隔となる2箇所に設けられた2つのコア外周突出部16c(図3(b)において左右に設けられた2つのコア外周突出部16c)の円弧凹部16dには、軸方向に延びる略円柱状をなすスルーボルト14が配置されている。これら2つのコア外周突出部16cは、軸方向から見て、スルーボルト14の外周の約半分を囲んでいる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the core outer
図1に示すように、このステータコア16は、電磁鋼板材をプレス加工により打ち抜いて形成した複数枚のステータコアシート18を軸方向に積層してかしめて一体化することにより形成されている。ステータコア16の軸方向の両端部には、径方向内側において軸方向外側に延設されるロータ対向部65を備えた断面L字型のL字コア66が取着されている。
As shown in FIG. 1, the
従って、ステータコア16の積厚(積層されたステータコアシート18及びL字コア66全体の厚み)を小さく抑えつつも、ティース16bの径方向内側端面16e(ロータ15との対向面)の軸方向長さを確保することが可能となっている。図3(a)では、ステータコアシート18を省略してステータコア16を簡略化して図示している。
Therefore, while keeping the stacking thickness of the stator core 16 (the thickness of the laminated
図1及び図2に示すように、ステータコア16の軸方向の両側に配置された第1フレーム11及び第2フレーム12は、金属材料よりなるとともに、鋳造により形成されている。第1及び第2フレーム11,12は、略円盤状の第1及び第2本体部21,31と、第1及び第2本体部21,31から軸方向に延出された円筒状の第1及び第2ステータ保持部22,32をそれぞれ備えている。また、第1及び第2フレーム11,12は、第1及び第2ステータ保持部22,32の外周面及び第1及び第2本体部21,31に一体に設けられた複数(本実施形態では2つずつ)の第1及び第2ボルト締結部23,33を備えている。第1及び第2ボルト締結部23,33は、周方向に等角度間隔(本実施形態では180°間隔)に設けられている。また、各第1ボルト締結部23には、スルーボルト14が挿通される第1締結孔23a(図2参照)が形成されるとともに、各第2ボルト締結部33には、スルーボルト14が螺合される雌螺子状の第2締結穴33a(図3(b)参照)が形成されている。第1フレーム11及び第2フレーム12は、第1締結孔23aを貫通し第2締結穴33aに螺合されたスルーボルト14によって第1及び第2ボルト締結部23,33が互いに連結されることにより、互いに固定されて一体化されている。また、第2フレーム12は、図示しない螺子にてモータ10を外部の固定場所に固定するための固定部34を有する。固定部34は、第2本体部31において2つの第2ボルト締結部33から周方向にずれた2箇所から径方向外側に延設されている。なお、モータ10は、例えば、第1フレーム11に対して第2フレーム12が下方に位置するように固定場所に固定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2及び図3(a)に示すように、第1ステータ保持部22の先端部には、ステータコア16の軸方向の一端部(図3(a)において上端部)が径方向内側に嵌合された第1嵌合部25が形成されている。同様に、第2ステータ保持部32の先端部には、ステータコア16の軸方向の他端部(図3(a)において下端部)が径方向内側に嵌合された第2嵌合部35が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3A, one end portion in the axial direction (the upper end portion in FIG. 3A) of the
第1嵌合部25は、周方向に離間して並ぶ複数(本実施形態では4個)の第1嵌合壁25aから構成されている。4つの第1嵌合壁25aは、周方向に等角度間隔(本実施形態では90°間隔)に設けられている。更に、4つの第1嵌合壁25aは、周方向に隣り合うコア外周突出部16cの間に1つずつ配置されている。即ち、コア外周突出部16cは、周方向に隣り合う第1嵌合壁25aの間に位置して第1嵌合壁25aと周方向に重なっている。そして、コア外周突出部16cは、第1嵌合壁25aと径方向に重なっていない。また、第2嵌合部35は、周方向に離間して並ぶ複数(本実施形態では8個)の第2嵌合壁35aから構成されている。第2嵌合壁35aは、各コア外周突出部16cの周方向の両側に1つずつ(即ち周方向に隣り合うコア外周突出部16cの間に2つずつ)配置されている。即ち、コア外周突出部16cは、周方向に隣り合う第2嵌合壁35aの間に位置して第2嵌合壁35aと周方向に重なっている。そして、コア外周突出部16cは、第2嵌合壁35aと径方向に重なっていない。
The first
第1及び第2嵌合部25,35(第1及び第2嵌合壁25a,35a)は、第1及び第2ステータ保持部22,32における基端側の部分よりも径方向の厚さが薄く形成されている。また、第1及び第2嵌合壁25a,35aは、軸方向と平行に延出されるとともに、軸方向から見て周方向に沿った円弧状をなしている。更に、各第1及び第2嵌合壁25a,35aは、基端から先端(第1及び第2ステータ保持部22,35の先端側の端)に向かうにつれて周方向の幅が狭くなっている。
The first and second
図1に示すように、第1及び第2嵌合部25,35の内周面、即ち各第1及び第2嵌合壁25a,35aの径方向内側の側面は、第1及び第2フレーム11,12とステータコア16との芯出し用の第1及び第2芯出し面25b,35bとなっている。
As shown in FIG. 1, the inner peripheral surfaces of the first and second
また、第1及び第2フレーム11,12は、第1及び第2ステータ保持部22,32の中心軸線と直交する方向に第1及び第2嵌合部25、35の基端部と隣り合う第1及び第2当接面26,36を有する。そして、第1当接面26には、第1嵌合部25に嵌入された環状部16aの軸方向の一端面(図1において上端面)が軸方向に当接している。また、第2当接面36には、第2嵌合部35に嵌入された環状部16aの軸方向の他端面(図1において下端面)が軸方向に当接している。この状態で、第1フレーム11及び第2フレーム12は、第1及び第2ステータ保持部22,32でステータ13を挟持しつつスルーボルト14にて互いに固定されている。
Further, the first and
なお、本実施形態では、第1及び第2ステータ保持部22,32の先端部に設けられた第1及び第2嵌合部25,35(第1及び第2嵌合壁25a,35a)は、第1及び第2当接面26,36から軸方向に突出している。そのため、第1フレーム11において第1芯出し面25bと第1当接面26とが直角をなして近接するとともに、第2フレーム12において第2芯出し面35bと第2当接面36とが直角をなして近接している。
In this embodiment, the first and second
第1本体部21の中央部には、ボールベアリングB1を軸方向のステータ13側(モータ10の内部側)から組付け可能に凹設された軸受収容部29が形成されている。軸受収容部29は、軸方向視で円形状をなしており、その内周面が軸方向に延びる円筒状をなしている。また、軸受収容部29の中心軸線は、第1ステータ保持部22の中心軸線(第1嵌合部25の中心軸線)と一致している。そして、第1フレーム11は、この軸受収容部29内に円環状のボールベアリングB1を収容して保持している。また、軸受収容部29の底部中央には、軸受収容部29の底部を軸方向に貫通する貫通孔29aが形成されている。そして、軸受収容部29の底部における貫通孔29aの径方向外側の部分と軸受収容部29に収容されたボールベアリングB1との間には、ボールベアリングB1をステータ13側に軸方向に付勢するウェーブワッシャ41が介在されている。
A bearing
第2本体部31の中央部には、円環状のボールベアリングB2を収容して保持する軸受収容部40が凹設されている。軸受収容部40は、第2フレーム12の軸方向外側端面からモータ10の内部側(ステータ13側)に窪む凹形状をなしている。つまり、軸受収容部40は、ボールベアリングB2をモータ10の外部側(ステータ13と反対側)から組付け可能に形成されている。また、軸受収容部40の中心軸線は、第2ステータ保持部32の中心軸線(第2嵌合部35の中心軸線)と一致している。そして、第2フレーム12は、軸受収容部40内に配置されたボールベアリングB2を、第1フレーム11に保持されたボールベアリングB1と同軸となるように保持している。また、ボールベアリングB2は、軸受収容部40の底部に軸方向から当接することで、軸方向の位置決めがなされている。なお、軸受収容部40の底部中央には、軸受収容部40の底部を軸方向に貫通する貫通孔40aが形成されている。
A bearing
ロータ15は、ボールベアリングB1,B2に回転可能に支持された回転軸51と、回転軸51に一体回転可能に固定された円筒状のロータコア52と、ロータコア52の外表面に配置された複数の永久磁石53と、各永久磁石53の外表面を覆って保持する筒状の非磁性カバー54とを備える。各永久磁石53は、ステータコア16の内周面(ティース16bの径方向内側端面16e)と非磁性カバー54を介して径方向に対向している。回転軸51の先端部(図1において下端部)は、貫通孔40aを貫通しボールベアリングB2から第2フレーム12の外部であってモータ10の外部に突出しており、その突出部分には、出力部としてのジョイント55(図2参照)が装着される。また、回転軸51の基端部(図1において上端部)は、貫通孔29aを貫通し第1フレーム11の外部に突出しており、その突出部分には、固定部材56を介して円盤状のセンサマグネット57が固定されている。
The
図1及び図2に示すように、第1フレーム11の外側面には制御部61が固定されている。制御部61は、第1フレーム11に固定されるカバー62と、カバー62の内部に収容される回路基板63とを備えている。回路基板63には、前記センサマグネット57と対向する磁気センサ63a等を含む種々の素子が実装されている。また、回路基板63には、前記コイル17の端部が電気的に接続される。また、回路基板63には、モータ10に給電するための外部コネクタ(図示略)が接続されるコネクタ部64が固定されるとともに、該コネクタ部64はカバー62の外部に露出している。そして、外部コネクタから供給される電源が回路基板63を介してコイル17に供給されることにより、ロータ15が回転するようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、図4に示すように、本実施形態のロータ15のロータコア52は複数枚のロータコアシート67が積層されて構成される。各ロータコアシート67の板厚は、ステータコアシート18の板厚と同一である。そして、ロータコア52の外周面をL字コア66を含むステータコア16の内周面全体に対向させるために、ロータコアシート67はステータコアシート18の積層枚数と同数のメインロータコアシート67aと、不足分の補助ロータコアシート67bとで構成されている。
Here, as shown in FIG. 4, the
メインロータコアシート67aは、プレス加工によりステータコアシート18と共通の電磁鋼板材から形成される。すなわち、図5に示すように、共通の電磁鋼板材68からプレス加工によりステータコアシート18とメインロータコアシート67aが1枚ずつ形成される。
The main rotor core sheet 67a is formed of an electromagnetic steel plate material common to the
補助ロータコアシート67bは、別工程で電磁鋼板材より柔らかい(硬度の低い)spcc材(冷間圧延鋼板)を打ち抜いて形成される。
そして、ロータコア52は、メインロータコアシート67aが積層されてなる硬度の高い高硬度部71と、補助ロータコアシート67bが積層されてなる硬度の低い低硬度部72とが、軸方向に並設されて構成されている。なお、図1では、説明の便宜上、高硬度部71を構成する各メインロータコアシート67aと、低硬度部72を構成する各補助ロータコアシート67bの図示を省略している。
The auxiliary
Then, in the
また、図1及び図6に示すように、回転軸51は、その長手方向(軸方向)の中間部にロータコア52が外嵌固定されるローレット部51a(図4では、図示略)を有する。本実施形態のローレット部51aは、軸方向に沿って延びる溝が周方向に多数設けられるようにローレット加工が施されてなる。また、回転軸51は、その両端側に前記ローレット部51aが形成されていない非ローレット部51b,51cを有し、それら同士の長さが異なり、軸方向一端側(図1において上端側)であってセンサマグネット57が固定される側の非ローレット部51bが軸方向他端側(図1において下端側)の非ローレット部51cよりも長く形成されている。そして、回転軸51は、その軸方向一端面(図1において上端面)と軸方向他端面(図1において下端面)とに異なる形状の溝部51d,51eが設けられている。本実施形態では、回転軸51の軸方向一端面の溝部51dと、回転軸51の軸方向他端面の溝部51eとは、軸方向から見て、径の異なる円形の溝部であって、軸方向一端面の溝部51dが軸方向他端面の溝部51eよりも径の大きな円形の溝部とされている。そして、回転軸51は、前記ロータコア52の高硬度部71側に長い方の(軸方向一端側であって径の大きい溝部51dが形成された側の)非ローレット部51bが配置されるように、ローレット部51aがロータコア52の軸中心の圧入孔52aに圧入された状態でロータコア52と固定されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 6, the rotating
また、ローレット部51aは、回転軸51の軸方向中間部位において、軸方向に連続的に形成されている。そして、ローレット部51aの軸方向長さは、ロータコア52の軸方向長さ(圧入孔52aの軸方向長さ)よりも長く設定され、ローレット部51aの軸方向両端部は、ロータコア52の圧入孔52aの軸方向両端からそれぞれ突出している。すなわち、ローレット部51aは、回転軸51において圧入孔52a内に位置する部位の軸方向全体に亘って連続的に形成されている。また、ローレット部51aの軸方向両端部には、軸方向外側に向かうにつれて縮径するテーパ部51f,51gがそれぞれ形成されている(図7参照)。なお、図7では、説明の便宜上、各テーパ部51f,51gのテーパ角度を誇張して図示している。
Further, the
図1に示すように、回転軸51の外周面の軸方向中間部に設けられたローレット部51aは、軸方向に互いに間隔を空けて形成された3つの焼入れ部X1〜X3を有している。各焼入れ部X1〜X3は、ローレット部51aに対する焼入れ処理によって、ローレット部51aの所定箇所の全周に亘って形成されている。詳しくは、ローレット部51aの軸方向両端部には、端部焼入れ部X1,X2がそれぞれ形成されている。なお、ローレット部51aにおいて、径の大きな円形の溝部51dが形成された長い方の非ローレット部51b側の端部に形成された端部焼入れ部を、第1端部焼入れ部X1とし、その反対側の軸方向端部に形成された端部焼入れ部を、第2端部焼入れ部X2としている。また、ローレット部51aの軸方向中間部には、中間焼入れ部X3が形成されている。各端部焼入れ部X1,X2と中間焼入れ部X3とは、互いに間隔を空けて形成されている。すなわち、ローレット部51aにおいて、各端部焼入れ部X1,X2と中間焼入れ部X3との間には、焼入れ処理が施されていない非焼入れ部Yが設けられている。なお、図面では、各焼入れ部X1〜X3にドットを付している。各焼入れ部X1〜X3は、焼入れ処理されることで、非焼入れ部Yに対して表面硬度が高く構成される。
As shown in FIG. 1, the
各焼入れ部X1〜X3は、ローレット部51aの軸方向中心Cに対して対称に設けられている。つまり、各端部焼入れ部X1,X2の軸方向長さは互いに等しく形成されている。また、各非焼入れ部Yの軸方向長さは、互いに等しく設定されている。そして、中間焼入れ部X3の軸方向中心位置は、ローレット部51aの軸方向中心Cと一致している。
The hardened portions X1 to X3 are provided symmetrically with respect to the axial center C of the
ローレット部51aが圧入孔52aに圧入固定された状態において、第1端部焼入れ部X1は、圧入孔52aの軸方向一端を含む範囲に圧入されており、該圧入孔52aの軸方向一端の内側に位置している。また、同状態において、第2端部焼入れ部X2は、圧入孔52aの軸方向他端を含む範囲に圧入されており、該圧入孔52aの軸方向他端の内側に位置している。また、同状態において、中間焼入れ部X3は、ロータコア52における高硬度部71と低硬度部72との境界部Tを含む範囲に圧入され、該境界部Tの内側に位置している。換言すると、中間焼入れ部X3は、高硬度部71と低硬度部72とに跨って設けられている。
In a state where the
また、本実施形態の各焼入れ部X1〜X3は、例えば、高周波の電磁波による電磁誘導を利用してローレット部51aの表面を加熱する高周波焼入れによって形成されている。ここで、各焼入れ部X1〜X3における焼入れ深さ(硬化層深さ)について、図7に従って説明する。同図に示すように、中間焼入れ部X3の焼入れ深さは、中間焼入れ部X3の軸方向中心(ローレット部51aの軸方向中心C)で最も深く、中間焼入れ部X3の軸方向両端に向かうにつれて徐々に浅くなり、該軸方向両端で最も浅くなっている。また、第1端部焼入れ部X1の焼入れ深さのピーク位置(最も深い位置)は、ローレット部51aの軸方向一端に形成されたテーパ部51fよりも軸方向内側に設定されており、該ピーク位置から軸方向両側に向かうにつれて第1端部焼入れ部X1の焼入れ深さが浅くなっている。同様に、第2端部焼入れ部X2の焼入れ深さのピーク位置(最も深い位置)は、ローレット部51aの軸方向他端に形成されたテーパ部51gよりも軸方向内側に設定されており、該ピーク位置から軸方向両側に向かうにつれて第2端部焼入れ部X2の焼入れ深さは浅くなっている。
Further, the hardened portions X1 to X3 of the present embodiment are formed by, for example, induction hardening in which the surface of the
また、図3(b)に示すように、永久磁石53は、ロータコア52の外表面(外周面)と当接して周方向に複数(本実施形態では10個)設けられている。
図8(a)及び図8(b)に示すように、この永久磁石53は、軸方向から見て、その外表面(径方向外側の面)における周方向中央部が周方向両端部よりも軸中心L1からの距離が遠い湾曲形状とされている。詳しくは、永久磁石53は、ロータコア52の外表面と当接するように配置された状態で、軸中心L1から外表面における周方向中央部までの距離K1が、軸中心L1から外表面における周方向端部までの距離K2よりも遠くなる(大きくなる)湾曲形状に形成されている。また、本実施形態の永久磁石53は、図8(a)に示すように、その外表面における周方向中央部よりも径方向外側にある配向点Zを磁束(矢印A参照)が通るように(逆ラジアルに)着磁されている。
Further, as shown in FIG. 3B, a plurality of permanent magnets 53 (10 in this embodiment) are provided in the circumferential direction in contact with the outer surface (outer peripheral surface) of the
As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the
また、各永久磁石53の外表面を覆う筒状の非磁性カバー54は、その軸方向に高圧接部54a(図8(a)参照)と低圧接部54b(図8(b)参照)とを有する。高圧接部54aは、ロータコア52の高硬度部71側(図4における上側)に配置され、図8(a)に示すように、永久磁石53の外表面における周方向の広い範囲W1と高い圧力で圧接する。また低圧接部54bは、ロータコア52の低硬度部72側(図4における下側)に配置され、図8(b)に示すように、永久磁石53の外表面における周方向の狭い範囲W2と低い圧力で圧接(軸方向から見てほぼ点接触)する。
Further, the tubular
次に、上記のように構成されるロータ15の製造方法及びその作用について説明する。
本実施形態のロータ15の製造方法は、「軸圧入工程」、「非磁性カバー成形工程」、「カバー圧入工程」等を備える。
Next, a method for manufacturing the
The method for manufacturing the
図6に示すように、「軸圧入工程」では、回転軸51を前記低硬度部72側から挿入してローレット部51aを上記のように予め構成されたロータコア52に圧入する。なお、このとき、回転軸51は、軸方向一端側(図6において上端側)であって、径の大きな円形の溝部51dが形成された長い方の非ローレット部51b側からロータコア52に挿入する。
As shown in FIG. 6, in the “shaft press-fitting step”, the rotating
ここで、ローレット部51aは、非ローレット部51b側の端部、すなわち第1端部焼入れ部X1を先頭としてロータコア52の圧入孔52aに圧入される。第1端部焼入れ部X1は、焼入れ処理によって非焼入れ部Yよりも硬度が高くなっている。このため、ローレット部51aの圧入時において、第1端部焼入れ部X1のローレット形状の各凸部が、圧入孔52aの内面に対し径を拡げるように好適に食い込む。従って、ローレット部51aの圧入時において、ロータコア52の圧入孔52a(各ロータコアシート67の圧入孔)の意図しない形での軸方向の変形が抑制されるようになっている。また、非焼入れ部ではなく第1端部焼入れ部X1が圧入の先頭となることで、圧入孔52aの軸方向への変形がより好適に抑制される。
Here, the
また、第1端部焼入れ部X1と中間焼入れ部X3との間の非焼入れ部Yが圧入される際においても、先に圧入された第1端部焼入れ部X1によって、圧入孔52aの被圧入箇所が好適に拡径されているため、軸方向の変形が少なくなる。しかし、非焼入れ部Yの区間(軸方向の長さ)が長く連続すると、非焼入れ部Yが圧入孔52aを軸方向に変形させてしまうおそれがある。その点、本実施形態では、各端部焼入れ部X1,X2の間に中間焼入れ部X3が設けられ、これにより、非焼入れ部Yが中間焼入れ部X3によって2つに分けられているため、非焼入れ部Yが長く連続せず、非焼入れ部Yによる圧入孔52aの軸方向への変形が好適に抑制されるようになっている。
Further, even when the non-quenched portion Y between the first end hardened portion X1 and the intermediate hardened portion X3 is press-fitted, the press-fitted
また、図6に示すように、「非磁性カバー成形工程」では、上記のように各永久磁石53の外表面を覆う筒状の非磁性カバー54であって、内径の大きい(後に低圧接部54bとなる)大径部81と内径の小さい(後に高圧接部54aとなる)小径部82とが軸方向に並設された非磁性カバー54を成形する。また、本実施形態の「非磁性カバー成形工程」では、前記大径部81と前記小径部82との間に徐々に内径が小さくなる縮径部83を成形する。また、本実施形態の「非磁性カバー成形工程」では、前記大径部81の開口端側に徐々に内径が大きくなる案内拡径部84を成形する。
Further, as shown in FIG. 6, in the "non-magnetic cover molding step", as described above, the tubular
そして、後の「カバー圧入工程」では、前記ロータコア52の外表面に永久磁石53を当接させた状態で、前記大径部81の内面及び前記小径部82の内面が共に永久磁石53の外表面と当接するように前記「非磁性カバー成形工程」で成形した非磁性カバー54を圧入する(非磁性カバー54で覆うように強い圧力を加えて軸方向に押し込む)。本実施形態の「カバー圧入工程」では、非磁性カバー54の前記大径部81側であって案内拡径部84側から非磁性カバー54を圧入する。また、本実施形態の「カバー圧入工程」では、非磁性カバー54を前記高硬度部71側から圧入する。このようにすると、非磁性カバー54は、案内拡径部84によってスムーズに案内されながらまず大径部81が各永久磁石53を覆うように(軽)圧入され、途中で縮径部83によってスムーズに案内されながら小径部82が各永久磁石53を覆うように圧入される。すると、大径部81は上記した低圧接部54bとなり、小径部82は大きく変形して上記した高圧接部54aとなる。このようにして、ロータ15が製造される。
Then, in the subsequent "cover press-fitting step", the inner surface of the
次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
(1)ロータ15は、複数のロータコアシート67が軸方向に積層されてなるロータコア52と、ロータコア52の圧入孔52aに圧入固定されたローレット部51aを有する回転軸51とを備え、ローレット部51aは、その軸方向の一部に焼入れ部X1〜X3を有する。ローレット部51aの各焼入れ部X1〜X3は、焼入れ処理が施されているために硬度が高い。このため、ローレット部51aの圧入時において、ロータコア52の圧入孔52a(各ロータコアシート67の圧入孔)の意図しない形での軸方向の変形を抑制できる。
Next, the characteristic effects of the above embodiment will be described below.
(1) The
また、ローレット部51aの軸方向全体に焼入れ処理を施すと、ローレット部51aにおける軸直交方向への変形(軸曲がり)が顕著となるおそれがある。そこで、本実施形態のように、焼入れ部X1〜X3とする部位をローレット部51aの軸方向の一部に留める(つまり、ローレット部51aに非焼入れ部Yを設ける)ことで、上記したようなローレット部51aの軸直交方向への変形を抑制でき、その結果、回転軸51の真直度の悪化を抑えることができる。
Further, if the entire axial direction of the
(2)ローレット部51aは、回転軸51においてロータコア52の圧入孔52a内に位置する部位の軸方向全体に亘って連続的に形成されている。この構成によれば、回転軸51がロータコア52への圧入部位の軸方向全体に亘ってローレット部51aを有する構成となるため、回転軸51とロータコア52との固定強度をより向上させることができる。
(2) The
(3)第1端部焼入れ部X1は、ローレット部51aの軸方向端部に設けられている。この構成によれば、ロータコア52の圧入孔52aに対してローレット部51aを軸方向に圧入する際、第1端部焼入れ部X1を先頭として圧入することが可能となる。このため、ロータコア52の圧入孔52aにおける軸方向の変形をより好適に抑制できる。更には、圧入孔52aにおける出口側の端部においては、第1端部焼入れ部X1のみが圧入される(非焼入れ部Yが通過しない)構成とすることができ、該圧入孔52aの出口側の端部におけるバリの発生等を抑制できる。
(3) The first end quenching portion X1 is provided at the axial end of the
(4)端部焼入れ部X1,X2は、ローレット部51aの軸方向両端部にそれぞれ設けられるため、例えば、ロータコア52の圧入孔52aの両端部におけるバリの発生等を抑制できる。
(4) Since the end quenching portions X1 and X2 are provided at both ends in the axial direction of the
(5)焼入れ部X1〜X3は、軸方向において間隔を空けて複数設けられている。この構成によれば、ローレット部51aにおいて、焼入れ部X1〜X3と非焼入れ部Yとをバランスよく設定することが可能となり、その結果、ロータコア52の圧入孔52aにおける軸方向の変形、及びローレット部51aの軸直交方向への変形の両方を好適に抑制できる。
(5) A plurality of quenching portions X1 to X3 are provided at intervals in the axial direction. According to this configuration, in the
(6)ロータコア52は、硬度の高いメインロータコアシート67aからなる高硬度部71と、メインロータコアシート67aよりも硬度の低い補助ロータコアシート67bからなる低硬度部72とが、軸方向に並設されて構成される。そして、ローレット部51aは、中間焼入れ部X3が高硬度部71と低硬度部72との境界部Tを含む範囲に圧入された状態で、圧入孔52aに固定されている。この構成によれば、ローレット部51aの圧入の際、ロータコア52における高硬度部71と低硬度部72との境界部Tで圧入孔52aの軸方向の変形が生じやすいが、ローレット部51aの中間焼入れ部X3が該境界部Tに対応して設けられることで、該境界部Tにおける圧入孔52aの軸方向の変形を抑制できる。
(6) In the
(7)ローレット部51aは、低硬度部72側(補助ロータコアシート67b側)からロータコア52の圧入孔52aに圧入されるため、高硬度部71側から圧入する場合に比べて、バリの発生をより抑制することができる。
(7) Since the
(8)「成形工程」では、内径の大きい大径部81と内径の小さい小径部82とが軸方向に並設された非磁性カバー54が成形される。そして、「カバー圧入工程」では、ロータコア52の外表面に永久磁石53が当接された状態で、大径部81の内面及び小径部82の内面が共に永久磁石53の外表面と当接するように「非磁性カバー成形工程」で成形した非磁性カバー54が圧入される。このようにすると、小径部82(後に高圧接部54a)によって永久磁石53が強固に保持される。また、大径部81によって「カバー圧入工程」時の圧入力が強くなり過ぎることが抑えられ非磁性カバー54が座屈してしまうといったことが抑えられる。また、大径部81(後に低圧接部54b)も内面が永久磁石53の外表面と当接するため、大径部81(低圧接部54b)の部位がロータ15全体の最大外径を大きくしてしまうことが抑えられ、大径部81(低圧接部54b)がロータ15と対向するステータ13とのギャップを大きくしてしまうことが抑えられる。
(8) In the "molding step", the
(9)「カバー圧入工程」では、非磁性カバー54の大径部81側から圧入されるため、小径部82側から圧入する方法に比べて、圧入し易くなる。
(10)「非磁性カバー成形工程」では、大径部81と小径部82との間に徐々に内径が小さくなる縮径部83が成形されるため、「カバー圧入工程」で大径部81から小径部82にスムーズに圧入され、圧入し易くなる。
(9) In the "cover press-fitting step", since the
(10) In the "non-magnetic cover molding step", the reduced
(11)ロータコア52は、硬度の高い高硬度部71と、硬度の低い低硬度部72とが、軸方向に並設されて構成され、「カバー圧入工程」では、非磁性カバー54が高硬度部71側から圧入されるため、低硬度部72側から圧入される場合に比べて、ロータコア52の変形を抑えることができる。
(11) The
(12)非磁性カバー54は、永久磁石53の周方向の広い範囲W1と高い圧力で圧接する高圧接部54aと、永久磁石53の周方向の狭い範囲W2と低い圧力で圧接する低圧接部54bとが軸方向に並設されるため、高圧接部54aによって永久磁石53が強固に保持される。また、低圧接部54bによって、組み付け(カバー圧入工程)時の圧入力が強くなり過ぎることが抑えられ非磁性カバー54が座屈してしまうといったことが抑えられる。また、低圧接部54bも永久磁石53の外表面と当接するため、低圧接部54bの部位がロータ15全体の最大外径を大きくしてしまうことが抑えられ、低圧接部54bがロータ15と対向するステータ13とのギャップを大きくしてしまうことが抑えられる。
(12) The
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ローレット部51aに形成した焼入れ部X1〜X3の数を3つとしたが、これに限らず、焼入れ部の数を2つ以下、又は4つ以上としてもよい。
The above embodiment may be changed as follows.
-In the above embodiment, the number of the hardened parts X1 to X3 formed in the
・上記実施形態では、ローレット部51aは、中間焼入れ部X3が高硬度部71と低硬度部72との境界部Tを含む範囲に圧入された状態で、圧入孔52aに固定されるとしたが、これに限らず、非焼入れ部Yが境界部Tを含む範囲に圧入された状態で固定された構成としてもよい。また、第2端部焼入れ部X2(又は第1端部焼入れ部X1)が境界部Tを含む範囲に圧入された状態で固定された構成としてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、ローレット部51aの軸方向端部に焼入れ部(端部焼入れ部X1,X2)を形成したが、これに限らず、ローレット部51aの軸方向中間部のみに焼入れ部が形成された構成としてもよい。
In the above embodiment, the quenching portion (end quenching portion X1, X2) is formed at the axial end portion of the
・上記実施形態では、ローレット部51aは、回転軸51においてロータコア52の圧入孔52a内に位置する部位の軸方向全体に亘って連続的に形成されたが、これに限らず、例えば、ローレット部51aの軸方向長さを、圧入孔52aの軸方向長さよりも短く構成してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、各焼入れ部X1〜X3の軸方向長さについて、端部焼入れ部X1,X2は互いに同じ長さで、中間焼入れ部X3は端部焼入れ部X1,X2よりも長く構成されたが、これに限らず、例えば、図9に示すように、各焼入れ部X1〜X3の軸方向長さDを互いに等しく設定してもよい。なお、同図の構成では、各焼入れ部X1〜X3間の各非焼入れ部Yの軸方向長さは、互いに等しく設定されている。また、図9に示す構成のローレット部51aを上記実施形態のロータコア52に圧入固定した状態において、ローレット部51aの各焼入れ部X1〜X3が高硬度部71と低硬度部72との境界部Tを避けた範囲に圧入されている。また、同状態において、第2端部焼入れ部X2と中間焼入れ部X3との間の非焼入れ部Yは、境界部Tを含む範囲に圧入されており、境界部Tが、軸方向において、当該非焼入れ部Yの略中央に位置するように構成することが好ましい。
-In the above embodiment, with respect to the axial length of each quenching portion X1 to X3, the end quenching portions X1 and X2 are configured to have the same length as each other, and the intermediate quenching portion X3 is configured to be longer than the end quenching portions X1 and X2. However, the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. 9, the axial lengths D of the hardened portions X1 to X3 may be set to be equal to each other. In the configuration shown in the figure, the axial lengths of the non-quenched portions Y between the hardened portions X1 to X3 are set to be equal to each other. Further, in a state where the
・各焼入れ部X1〜X3の硬度(焼入れ深さ)は、互いに略同一であってもよい。また、第1端部焼入れ部X1の硬度(焼入れ深さ)を最も硬くし、中間焼入れ部X3、第2端部焼入れ部X2の順に硬度を減少させる等、各焼入れ部X1〜X3で硬度が互いに異なるように構成してもよい。 -The hardness (quenching depth) of each quenching portion X1 to X3 may be substantially the same as each other. Further, the hardness (quenching depth) of the first end quenching portion X1 is made the hardest, and the hardness is reduced in the order of the intermediate quenching portion X3 and the second end quenching portion X2, and the hardness is increased in each quenching portion X1 to X3. They may be configured to be different from each other.
・各焼入れ部X1〜X3の形成方法は、高周波焼入れに限らず、例えば火炎焼入れとしてもよい。
・上記実施形態の「軸圧入工程」では、ローレット部51aを低硬度部72側から圧入するとしたが、これに限定されず、高硬度部71側から圧入してもよい。
-The method for forming each quenching portion X1 to X3 is not limited to induction hardening, and may be, for example, fire hardening.
-In the "shaft press-fitting step" of the above embodiment, the
・上記実施形態の「カバー圧入工程」では、非磁性カバー54を高硬度部71側から圧入するとしたが、これに限定されず、低硬度部72側から圧入してもよい。
・上記実施形態の「カバー圧入工程」では、非磁性カバー54の大径部81側から圧入するとしたが、これに限定されず、小径部82側から圧入してもよい。なお、この場合、案内拡径部84は、小径部82の開口端に成形することが好ましい。
-In the "cover press-fitting step" of the above embodiment, the
-In the "cover press-fitting step" of the above embodiment, the
・上記実施形態の「非磁性カバー成形工程」では、大径部81と小径部82との間に徐々に内径が小さくなる縮径部83を成形するとしたが、これに限定されず、縮径部83を成形しなくてもよい。
-In the "non-magnetic cover molding step" of the above embodiment, the reduced
・上記実施形態では、ロータコア52は、硬度の高い高硬度部71と、硬度の低い低硬度部72とが、軸方向に並設されて構成されるとしたが、これに限定されず、例えば軸方向に硬度が一定のロータコアとしてもよい。つまり、ロータコアを構成する各ロータコアシートの硬度を全て同一としてもよい。
-In the above embodiment, the
・上記実施形態において、低硬度部72(補助ロータコアシート67b)の外径と、高硬度部71(メインロータコアシート67a)の外径とを等しく設定してもよいし、また、低硬度部72の外径を、高硬度部71の外径よりも小さく設定してもよい。なお、低硬度部72の外径を高硬度部71の外径よりも小さく設定すれば、例えば、低硬度部72と高硬度部71の外径を同じに設定した場合のように製造誤差によってロータコア52の外表面に意図せぬ段差ができてしまうといったことがない。よって、例えば、ロータコア52の外表面の意図せぬ段差によって永久磁石53が傾いてしまうといったことが抑えられ、永久磁石53を高硬度部71の外表面に安定して(傾かないように)当接させて支持させることができる。これにより、ロータコア52(高硬度部71)の外表面に永久磁石53を当接させた状態で、各永久磁石53の外表面を覆うように非磁性カバー54を圧入する工程を安定して行うことができる。
-In the above embodiment, the outer diameter of the low hardness portion 72 (auxiliary
・上記した実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。 -The above-described embodiment and each modification may be combined as appropriate.
10…モータ、15…ロータ、51…回転軸、51a…ローレット部、52…ロータコア、52a…圧入孔、67…ロータコアシート、67a…メインロータコアシート、67b…補助ロータコアシート、71…高硬度部、72…低硬度部、T…境界部、X1…第1端部焼入れ部、X2…第2端部焼入れ部、X3…中間焼入れ部。 10 ... motor, 15 ... rotor, 51 ... rotating shaft, 51a ... knurled part, 52 ... rotor core, 52a ... press-fit hole, 67 ... rotor core sheet, 67a ... main rotor core sheet, 67b ... auxiliary rotor core sheet, 71 ... high hardness part, 72 ... Low hardness part, T ... Boundary part, X1 ... First end hardened part, X2 ... Second end hardened part, X3 ... Intermediate hardened part.
Claims (6)
前記ロータコアの圧入孔に圧入固定されたローレット部を有する回転軸と
を備え、
前記ローレット部は、その軸方向の一部に焼入れ部を有しているロータであって、
前記ロータコアは、硬度の高いコアシートからなる高硬度部と、該高硬度部のコアシートよりも硬度の低いコアシートからなる低硬度部とが、軸方向に並設されて構成され、
前記ローレット部は、前記焼入れ部が前記高硬度部と前記低硬度部との境界部を含む範囲に圧入された状態で前記圧入孔に固定されていることを特徴とするロータ。 A rotor core in which multiple core sheets are stacked in the axial direction,
A rotating shaft having a knurled portion fixed by press-fitting into the press-fitting hole of the rotor core is provided.
The knurled portion is a rotor having a hardened portion in a part thereof in the axial direction .
The rotor core is composed of a high hardness portion made of a core sheet having a high hardness and a low hardness portion made of a core sheet having a hardness lower than that of the core sheet of the high hardness portion arranged side by side in the axial direction.
The rotor is characterized in that the knurled portion is fixed to the press-fitting hole in a state where the hardened portion is press-fitted into a range including a boundary portion between the high-hardness portion and the low-hardness portion .
前記ローレット部は、前記回転軸において前記ロータコアの圧入孔内に位置する部位の軸方向全体に亘って連続的に形成されていることを特徴とするロータ。 In the rotor according to claim 1,
The rotor is characterized in that the knurled portion is continuously formed over the entire axial direction of a portion of the rotating shaft located in the press-fitting hole of the rotor core.
前記焼入れ部は、前記ローレット部の軸方向端部に設けられていることを特徴とするロータ。 In the rotor according to claim 2,
The hardened portion is a rotor provided at an axial end portion of the knurled portion.
前記焼入れ部は、前記ローレット部の軸方向両端部に設けられていることを特徴とするロータ。 In the rotor according to claim 3,
A rotor characterized in that the hardened portions are provided at both ends in the axial direction of the knurled portion.
前記焼入れ部は、軸方向において間隔を空けて複数設けられていることを特徴とするロータ。 In the rotor according to any one of claims 2 to 4.
A rotor characterized in that a plurality of the hardened portions are provided at intervals in the axial direction.
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