JP7228182B2 - ロータ及びロータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロータ及びロータの製造方法に関するものである。

例えば自動車の電動ステアリング装置に用いられるモータでは、モータのトルク脈動は騒音や振動の原因となる。トルク脈動の一要因としてコギングトルクが挙げられる。
コギングトルクを低減するために、例えばステップスキュー構造のロータが用いられる（例えば特許文献１。）。

特許文献１に記載されるロータコアは、鉄心材と、当該鉄心材の周囲に設けられた複数の永久磁石とを有する複数の段コアがスキュー角に相当する分ずれて積層されて、ステップスキュー構造を形成している。ロータコアを構成する鉄心材には回転軸が挿入される貫通孔が設けられ、当該貫通孔に回転軸が挿入されてロータが構成される。

特許文献１に記載されるロータでは、ロータコアの内周面に径方向内側に突出するキーが設けられ、回転軸の外周面に各段コアそれぞれに対応する複数のロータコア固定用のキー溝がスキュー角に相当する分ずらした位置に設けられている。回転軸の各段コアに対応するキー溝にキーが嵌め込まれるように順に複数の段コアを積層することによりステップスキュー構造のロータを形成する。

特開２０１４－２３６５９２号公報

上記の段コアは、例えば、回転軸が挿入される貫通孔を有する円筒状の鉄心材の周囲に複数の永久磁石を接着剤により貼り付けて形成することができる。そして、複数の段コアを積層し、積層方向に荷重を加えて回転軸を貫通孔に圧入してロータコアを形成することができる。

段コアの端面は、鉄心材、永久磁石それぞれの寸法誤差により、必ずしも平坦にならず、鉄心材が永久磁石よりも突出したり、永久磁石が鉄心材よりも突出する場合がある。
２つの段コアを積層して回転軸を圧入する場合、例えば、２つの段コアの永久磁石が鉄心材よりも突出する端面同士が接するように配置され積層される場合がある。このような状態の積層された２つの段コアを積層方向に荷重を加えて回転軸を圧入する際、永久磁石同士が衝突して破損してしまい、安定してロータを製造することが難しいという問題があった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、安定した品質のロータを得ることができるロータ及びロータの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るロータは、駆動軸と、第１のロータコアユニットと、第２のロータコアユニットとを具備する。
上記第１のロータコアユニットは、上記駆動軸が挿入される貫通孔を有する第１の鉄心材と、上記第１の鉄心材に設けられる複数の第１の永久磁石とを有し、上記第１の鉄心材と上記第１の永久磁石とが面一又は上記第１の永久磁石よりも上記第１の鉄心材の方が突出した第１の基準面を有する。
上記第２のロータコアユニットは、上記駆動軸が挿入される貫通孔を有する第２の鉄心材と、上記第２の鉄心材に設けられる複数の第２の永久磁石とを有し、上記第２の鉄心材と上記第２の永久磁石とが面一又は上記第２の永久磁石よりも上記第２の鉄心材の方が突出した第２の基準面を有する。
上記第１の鉄心材及び上記第２の鉄心材それぞれは、位置決め用孔を有する同じ形状のロータプレートを、上記位置決め用孔が重なるように複数積層して構成される。
上記第１の鉄心材のロータプレートと上記第２の鉄心材のロータプレートとは、表裏同じ向きで同じ形状を有し、表裏を逆向きにして重ね合わせたときに互いの上記位置決め用孔の位置は一致しない。
上記第１のロータコアユニットと上記第２のロータコアユニットは、互いの上記位置決め用孔の位置が一致せず、上記第１の基準面と上記第２の基準面とが接するように軸方向に積層される。

本発明のこのような構成によれば、２つのロータコアユニットの互いの基準面同士が当接するように積層されてロータが形成されるので、各ロータコアユニットの永久磁石同士が衝突して破損することがなく、安定した品質のロータを得ることができる。

上記ロータプレートは、上記位置決め用孔として、上記ロータプレートの中心からの距離が異なる位置に位置する第１の位置決め用孔と第２の位置決め用孔を有してもよい。

上記ロータプレートは、上記位置決め用孔として、大きさの異なる第１の位置決め用孔と第２の位置決め用孔を有し、上記第１の位置決め用孔と上記第２の位置決め用孔とは上記ロータプレートの中心を対称中心とした点対称の位置関係になくてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るロータの製造方法は、駆動軸が挿入される貫通孔及び位置決め用孔を有する複数のロータプレートであって、複数の上記ロータプレートは表裏同じ向きで同じ形状を有し、２枚の上記ロータプレートの表裏を逆向きにして重ね合わせたときに互いの上記位置決め用孔が一致しない、複数の上記ロータプレートを、上記位置決め用孔に平坦な作業面を有する作業台に固定された位置決めピンを通して、上記作業面上で積層して鉄心材を形成し、上記鉄心材を上記作業面上に載置した状態で上記鉄心材に永久磁石を取り付け、上記作業面と接する面を基準面とするロータコアユニットを形成し、２つの上記ロータコアユニットを、互いの上記基準面が対向するように軸方向に配置し、２つの上記ロータコアユニットの互いの上記基準面を当接させ、２つの上記ロータコアユニットに荷重をかけて上記貫通孔に上記駆動軸を圧入する。

本発明のこのような構成によれば、２つのロータコアユニットの互いの基準面同士が当接するように積層されてロータが形成されるので、圧入工程時に、各ロータコアユニットの永久磁石同士が衝突して破損することがなく、安定した品質のロータを得ることができる。

以上述べたように、本発明によれば、安定した品質のロータを得ることができる。

本発明の一実施形態に係るロータが搭載された回転電機の構成例を示す分解斜視図である。 上記回転電機の要部の断面図である。 本発明の一実施形態に係るロータの斜視図である。 上記ロータを構成するロータコアユニットの斜視図である。 上記ロータコアユニットを構成する鉄心材を構成するロータプレートの平面図である。 上記ロータプレートを２枚、表裏を逆向きにして重ね合わせたときの平面図である。 上記ロータコアユニットの組立工程を示す組立工程図である。 上記ロータコアの製造における駆動軸圧入工程を説明するための図であり、圧入装置の概略断面図である。 駆動軸圧入工程を説明するための図であり、上記圧入装置の部分斜視図である。 上記ロータコアユニットの概略断面図である。 上記ロータコアの概略断面図である。 他の実施形態に係るロータプレートの平面図及び当該ロータプレートを２枚、表裏を逆向きにして重ね合わせたときの平面図である。 比較例としてのロータコアの製造方法を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本発明の一実施形態に係るロータを備える回転電機１００は、例えば車両の電動ステアリング装置に用いられ、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するモータとして構成される。

＜回転電機の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る回転電機１００の構成例を示す分解斜視図であり、図２は回転電機１００の要部の断面図である。

回転電機１００は、ケーシング１０と、部品実装体２０と、モータ３０と、バスバーユニット４０と、ベアリングホルダ５０と、圧入リング６０と、を有する。

［ケーシング］
ケーシング１０は、開口部１１と、開口部１１に対向する底部１２とを有する概略円筒形状（筒状）に形成される。ケーシング１０は、典型的には、アルミダイカスト、アルミニウム等の金属材料から構成され、図２に示すように、モータ３０やバスバーユニット４０等を収容する。

底部１２と開口部１１との間には、開口部１１から挿入されるベアリングホルダ５０の周縁部を支持するための段部１５が形成されている（図２参照）。ケーシング１０は、底部１２と段部１５との間に設けられ、後述するロータ（回転子）３２を収容するモータ室１０Ｍ（図２参照）を有する。

［部品実装体］
部品実装体２０は、図２に示すように、モータ３０、バスバーユニット４０及びベアリングホルダ５０よりも上方においてケーシング１０の上端部に保持される。部品実装体２０は、部品実装基板２１と、ヒートシンク２３とを有する。

本実施形態の部品実装基板２１は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering）のＥＣＵ（Electronic Control Unit）を構成する各種電子機器（図示略）を含む回路基板である。当該電子機器としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ等を含む。部品実装基板２１は、複数のネジ部（図示せず）を介してヒートシンク（蓋部）２３に固定される。

ヒートシンク２３は、シールリングＳ（図２参照）を介してケーシング１０の開口部１１に組み付けられることで、ケーシング１０の内部を密閉する蓋部を構成する。図１に示すように、ヒートシンク２３の上面には、部品実装基板２１と図示しない電源ユニットとの間を電気的に接続する外部接続端子２３ａが設けられている。ヒートシンク２３の周縁部には、ネジ挿通孔を有する複数のブラケット２３ｂが設けられており、これらのブラケット２３ｂを介してヒートシンク２３の開口部１１の周縁部に設けられた複数の固定ブラケット１４にネジ固定される。

［モータ］
モータ３０は、図２に示すようにケーシング１０内のモータ室１０Ｍに収容され、ステータ（固定子）３１と、ロータ（回転子）３２とを有する。

ステータ３１は、ケーシング１０の内側に円環状に配置された複数のティース（ステータコア）と、複数のティースにそれぞれ巻回されたコイル（ステータコイル）を含む。ティースは、磁性材からなり、例えば複数の磁性鋼板の積層体で構成される。ステータ３１は、ケーシング１０の内周に嵌合されることによりケーシング１０に固定される。コイルは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相電磁コイルを形成するように、それらの両端部（図示せず）がバスバーユニット４０に電気的に接続される。

ロータ３２は、一軸（Ｚ軸）まわりに回転する駆動軸（回転軸）３２１と、駆動軸３２１に取り付けられるロータコア３２２とを有する。駆動軸３２１は、ケーシング１０の軸心に沿って配置され、ロータコア３２２の中央に形成された貫通孔に圧入される。駆動軸３２１は、ベアリングＢ１（第１のベアリング）及びベアリングＢ２（第２のベアリング）を介してケーシング１０に回転自在に支持される。ロータコア３２２は、周方向に配列された複数の磁極を有する。ロータ３２は、ステータ３１の内側に配置され、ステータ３１との電磁作用により駆動軸３２１をその軸まわりに回転させる。
ロータ３２の詳細な構成については後述する。

駆動軸３２１の一端（図１及び図２において下端）は、ケーシング１０の底部１２を貫通し、その先端部にギヤ部３２３を有する。ギヤ部３２３は、ステアリングシャフトに連絡する相手側ギヤ（図示略）に噛み合い、駆動軸３２１の回転を上記ステアリングシャフトに伝達する。

一方のベアリングＢ１（第１のベアリング）は、ケーシング１０の底部１２に取り付けられ、駆動軸３２１の一端側を回転可能に支持する。他方のベアリングＢ２（第２のベアリング）は、駆動軸３２１の他端側を回転可能に支持する。
ベアリングＢ２は、ロータコア３２２とヒートシンク２３との間に配置され、ベアリングホルダ５０を介してケーシング１０に固定される。ベアリングホルダ５０に関しては後に詳述する。

［バスバーユニット］
バスバーユニット４０は、導電材からなる複数のバスバー４１と、これらバスバー４１を内包する電気絶縁性のバスバーホルダ４２とを有する（図２参照）。バスバーホルダ４２は、円環状の成形体で構成され、複数のバスバー４１は、バスバーホルダ４２の外周面から径外方へ突出する複数の接続端子４１ａと、バスバーホルダ４２の天面から一軸方向に延び、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれに対応した複数の電源端子４１ｂとを有する（図１参照）。

バスバーユニット４０は、ケーシング１０の内部に配置され、駆動軸３２１と同心的に、ステータコイルに接続される。複数の接続端子４１ａは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルの一端にそれぞれ電気的に接続され、複数の電源端子４１ｂは、ヒートシンク２３に固定された部品実装基板２１上のコネクタ部品２２と電気的に接続される（図２参照）。

［圧入リング］
圧入リング６０は、図１に示されているような円環状のものである。圧入リング６０は、段部１５との間でベアリングホルダ５０をＺ軸方向に挟持するように、ケーシング１０に開口部１１から圧入される。圧入リング６０は、開口部１１の内周面に圧入される外周面６０Ａと、ベアリングホルダ５０の周縁部に当接する第２の支持面６０Ｂとを有する。

圧入リング６０は、ケーシング１０と同一の材料（アルミダイカスト、アルミニウム等）または、ケーシング１０と同程度の線膨張係数を有する材料（例えば黄銅やマグネシウム合金）から成る。

［ベアリングホルダ］
ベアリングホルダ５０は、ベアリングＢ２をケーシング１０内に位置決め保持するためのものであり、金属板のプレス成形体で構成される。本実施形態においてベアリングホルダ５０は、金属板を立体形状に深絞り加工及び折り曲げ加工することで作製される。

ベアリングホルダ５０は、概略円盤形状を有し、その中心部には駆動軸３２１が貫通する軸穴が設けられている。この軸穴を包囲するように、第２のベアリングＢ２を圧入保持するためのベアリング保持部５０２が設けられている。

ベアリング保持部５０２は、ベアリングＢ２のアウタレースとの嵌合あるいは嵌着作用によってベアリングＢ２を一体的に保持する。この際、ベアリング保持部５０２の開口下端部をカシメることで、ベアリングＢ２との一体的結合が得られるようにしてもよい。

ベアリングホルダ５０は、磁性材料で構成されてもよいし、非磁性材料で構成されてもよい。ベアリングホルダ５０が磁性材料で構成されることにより、ステータ３１やロータ３２から発生する電磁場の影響から部品実装基板２１上の電子部品を保護するというシールド効果が得られる。このような材料として、例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）が挙げられるが、勿論これに限られない。

［ロータの詳細構成］
図３はロータ３２の斜視図である。本実施形態のロータ３２は、ステップスキュー構造のロータである。ロータ３２は、互いに独立したロータコアユニット６３が、周方向に所定角度ずれて複数積層されて構成される。

図２及び図３に示すように、ロータ３２は、駆動軸３２１と、ロータコア３２２と、を有する。略円筒状のロータコア３２２の中心には、駆動軸３２１が貫通する挿入孔３２２ａが設けられている。

ロータコア３２２は、複数、本実施形態においては２つの独立したロータコアユニット６３が積層されて構成される。本実施形態においては、下段に位置するロータコアユニット６３を下段ロータコアユニット６３ａと称し、上段に位置するロータコアユニット６３を上段ロータコアユニット６３ｂと称する。

第１のロータコアユニットとしての下段ロータコアユニット６３ａは、第２のロータコアユニットとしての上段ロータコアユニット６３ｂを上下逆方向に回転（あるいは反転）させた形態を有している。それ以外は、下段ロータコアユニット６３ａと上段ロータコアユニット６３ｂとは同じ構成を有し、特に上下に分けて説明をする必要がない場合は、単にロータコアユニット６３と称する場合がある。
また、ロータコアユニット６３を構成する鉄心材８、永久磁石９においても同様であり、上下に分けて説明する場合は、第１の鉄心材としての下段鉄心材８ａ、第２の鉄心材としての上段鉄心材８ｂ、第１の永久磁石としての下段永久磁石９ａ、第２の永久磁石としての上段永久磁石９ｂと称するが、特に分ける必要がない場合は鉄心材８、永久磁石９と称する場合がある。

ロータコアユニット６３は略円筒状を有し、基準面６１と、当該基準面６１に対向する対向面６２とを有する（例えば図８参照）。
詳細については後述するが、本実施形態では、後述するロータの製造方法において、ロータコアユニット６３の組立工程時に、組立治具２００の作業面２０１に接する側が基準面となる。

下段ロータコアユニット６３ａと上段ロータコアユニット６３ｂとは、互いの基準面６１同士が当接するように積層される。下段ロータコアユニット６３ａは、上段ロータコアユニット６３ｂに対して、駆動軸３２１の回転方向（ロータコアユニットの周方向）に、所定の角度（スキュー角分）ずらして配置される。これにより、コギングトルクを低減することができる。本実施形態では１２度ずらしたが、これに限定されない。スキュー角は、永久磁石の形状、数等により適宜設定される。

以下、第１の基準面としての下段ロータコアユニット６３ａの基準面に６１ａの符号を付し、第２の基準面としての上段ロータコアユニット６３ｂの基準面に６１ｂの符号を付して説明をする場合がある。また、基準面６１と対向する対向面６２において、下段ロータコアユニット６３ａの対向面に６２ａの符号を付し、上段ロータコアユニット６３ｂの対向面に６２ｂの符号を付して説明をする場合がある。

図４は、ロータ３２を構成するロータコアユニット６３の斜視図である。
図５（Ａ）は、鉄心材８を構成するロータプレートとしての鋼板８１の平面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の鋼板８１の表裏を逆向きにしたときの平面図である。
図６は２枚の鋼板８１をその表裏を逆向きにして重ね合わせたときの平面図である。

ロータコアユニット６３は、駆動軸３２１の外周に固定され駆動軸３２１とともに回転する鉄心材８と、鉄心材８の外周に亘って等間隔で取り付けられる複数の永久磁石９と、を有する。本実施形態においては、永久磁石９は６つ設けられる。

鉄心材８は、図５（Ａ）に示す鋼板８１が、図２に示すように、複数枚積層されて構成される。

図５に示すように、鋼板８１は、中心に駆動軸３２１が挿入される貫通孔８４と、第１の位置決め用孔８２と、第２の位置決め用孔８３と、を有する。いずれの孔も平面形状が円形を有している。

複数枚の鋼板８１が、互いの貫通孔８４、第１の位置決め用孔８２、第２の位置決め用孔８３が重なるように積層されて鉄心材８が形成される。

複数枚の鋼板８１が積層されることにより各貫通孔８４が連なって、鉄心材８の貫通孔８４１（図４参照）が形成される。
下段ロータコアユニット６３ａの鉄心材８ａに設けられる貫通孔には符号８４１ａを付し、上段ロータコアユニット６３ｂの鉄心材８ｂに設けられる貫通孔には符号８４１ｂを付す（図９参照）。
更に２つのロータコアユニット６３ａ、６３ｂが積層されることにより、それぞれのロータコアユニット６３ａ、６３ｂの鉄心材８の貫通孔８４１ａ、８４１ｂが連なり、駆動軸３２１が挿入される挿入孔３２２ａが形成される。

また、複数枚の鋼板８１が積層されることにより各第１の位置決め用孔８２が連なって、鉄心材８を貫通する第１の位置決め用孔８２１が形成される。同様に、積層される複数の鋼板８１の各第２の位置決め用孔８３が連なって、鉄心材８を貫通する第２の位置決め用孔８３１が形成される（図４参照）。
下段ロータコアユニット６３ａの鉄心材８ａに設けられる第１の位置決め用孔、第２の位置決め用孔それぞれには符号８２１ａ、８３１ａを付す。上段ロータコアユニット６３ｂの鉄心材８ｂに設けられる第１の位置決め用孔、第２の位置決め用孔それぞれには符号８２１ｂ、８３１ｂを付す（図９参照）。尚、上下段を特に区別する必要がない場合は、第１の位置決め用孔８２１、第２の位置決め用孔８３１と称する場合がある。

図５に示すように、鋼板８１は外形が略円形状を有する。鋼板８１の周縁部には等間隔に６つの突起部８５が設けられている。

鋼板８１を複数枚重ね合わせて鉄心材８としたときに、突起部８５によって円筒状の鉄心材８の側面には６つの駆動軸３２１の軸方向に平行に延在する直線状の突起が６つ形成される。そして、隣り合う直線状の突起間に形成される空間に永久磁石９が配置される。

第１の位置決め用孔８２と第２の位置決め用孔８３とはいずれも平面形状が同じ径の円形となっている。本実施形態においては、第１の位置決め用孔８２と、第２の位置決め用孔８３とは、鋼板８１を中心とする同じ円周上には位置せず、互いに鋼板８１の中心から異なる距離に位置する。

具体的には、第１の位置決め用孔８２と第２の位置決め用孔８３はいずれも直径が１．５ｍｍの大きさの円形状を有し、第１の位置決め用孔８２の中心と鋼板８１の中心との距離は８ｍｍ、第２の位置決め用孔８３の中心と鋼板８１の中心との距離は７．７５ｍｍとなっている。また、鋼板８１の中心と第１の位置決め用孔８２とを結ぶ直線と、鋼板８１の中心と第２の位置決め用孔８３とを結ぶ直線とがなす角度は１２８°となっている。尚、これら寸法の数値はここに記載する数値に限定されない。

鋼板８１は、相互に対向する第１の面８１１と第２の面８１２とを有する。図５（Ａ）は、第１の面８１１を上面としたときの平面図である。図５（Ｂ）は、第２の面８１２を上面としたときの平面図である。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、図５（Ａ）に示す鋼板８１を反転させても、図５（Ｂ）に示す鋼板８１と、第１の位置決め用孔８２及び第２の位置決め用孔８３の位置が相互に一致することはない。
すなわち、鋼板８１は、表裏を逆向きにした場合、同じ形状とはならないように、第１の位置決め用孔８２及び第２の位置決め用孔８３が形成されている。尚、鋼板８１の中心に設けられる円形状の貫通孔８４は、２枚の鋼板８１をその表裏を逆向きにして重ね合わせたときに一致するように設けられる。

鋼板８１ａは、図５（Ｂ）に示す第２の面８１２を上面としたときの鋼板である。鋼板８１ｂは、図５（Ａ）に示す第１の面８１１を上面としたときの鋼板である。
図６に示す例では、鋼板８１ａが鋼板８１ｂの下側に位置している。

また、図６は、図３に示すロータ３２における、上段ロータコアユニット６３ｂの鉄心材８ｂを構成する鋼板８１と下段ロータコアユニット６３ａの鉄心材８ａを構成する鋼板８１との位置関係を示している。下段ロータコアユニット６３ａと上段ロータコアユニット６３ｂとは、駆動軸３２１の回転方向に所定の角度、本実施形態では１２°ずれて配置されている。
図６において、上段ロータコアユニット６３ｂの鉄心材８ｂを構成する鋼板８１は、第１の面８１１が上面に位置する鋼板８１ｂに対応する。下段ロータコアユニット６３ａの鉄心材８ａを構成する鋼板８１は、第２の面８１２が上面に位置する鋼板８１ａに対応する。

図６において上側に配置される鋼板８１ｂの第１、第２の位置決め用孔にはそれぞれ符号８２ｂ、８３ｂを付し、下側に配置される鋼板８１ａの第１、第２の位置決め用孔にはそれぞれ符号８２ａ、８３ａを付す。

図６に示すように、２枚の鋼板８１をその表裏を逆向きにして重ね合わせたときに、互いの位置決め用孔は一致していない。また、一方の鋼板８１を周方向に回転させても互いの２つの位置決め用孔は一致しない。
従って、図３に示すロータ３２では、下段ロータコアユニット６３ａと上段ロータコアユニット６３ｂとは上下反対に位置して配置されるため、互いの位置決め用孔８２１、８３１は一致しない。

永久磁石９は、鉄心材８の周方向に６個、等間隔で配置される。尚、永久磁石９の数はこれに限られず、ロータコアユニット６３は、周方向に並ぶ７個以上の永久磁石を有していてもよいし、２から５個のいずれかの永久磁石を有していてもよい。

ロータコア３２２の挿入孔３２２ａに駆動軸３２１を圧入固定することにより、ロータ３２が形成される。駆動軸３２１の挿入孔３２２ａに対応する面（後述する図８における符号３２１ａで示される構成。）はナーリング加工されて表面が凹凸形状を有している。挿入孔３２２ａの径は駆動軸３２１の径よりも若干小さくなっている。ロータコア３２２は、挿入孔３２２ａに駆動軸３２１を圧入することにより、駆動軸３２１に固定される。

下段ロータコアユニット６３ａと上段ロータコアユニット６３ｂは、互いの基準面６１ａと基準面６１ｂとが当接するように配置される。
基準面６１は、平坦面である。ここで、平坦面とは、鉄心材８の端面と永久磁石９の端面とが完全に面一の形態の他、ロータコアユニット６３の組立時の誤差による鉄心材８の端面が永久磁石９の端面よりも０．２ｍｍ以下突出した形態も含む。

＜ロータの製造方法＞
次に、ロータの製造方法について説明する。
ロータ３２は、主に、ロータコアユニット６３の組立工程と、積層した２つのロータコアユニット６３に駆動軸３２１を圧入する圧入工程とを経て製造される。以下、工程ごとに説明する。

［ロータコアユニットの組立工程］
図７を用いてロータコアユニット６３の組立工程について説明する。
図７はロータコアユニット６３の組立工程図である。

（組立治具の構成）
まず、ロータコアユニット６３を組み立てる際に用いる図７（Ａ）に示す組立治具２００について説明する。

図７（Ａ）に示すように、組立治具２００は、平坦な面に載置される。治具２００は、複数の鋼板８１が積層されてなる鉄心材８を形成する際の複数の鋼板８１がずれて積層されないための位置決め用に用いられる。更に、治具２００は、鉄心材８の周囲に複数の永久磁石９を接着固定するときの、鉄心材８と永久磁石９それぞれの端面を揃えるための位置決め用に用いられる。

治具２００は、平坦な作業面２０１を有する作業台２０２と、作業台２０２に固定された２つの位置決めピン２１２、２１３を有する。位置決めピン２１２は鋼板８１の位置決め用孔８２に対応し、位置決めピン２１３は位置決め用孔８３に対応して設けられている。

（組立工程の説明）
次に、組立工程について説明する。
図７（Ａ）に示すように、鋼板８１の位置決め用孔８２、８３を、治具２００に設けられている対応する位置決めピン２１２、２１３それぞれに通して作業台２０２上に鋼板８１を載置する。これにより、鋼板８１は、鋼板８１の第１の面８１１が上面に、第２の面８１２が作業面２０１側に位置するように載置される。

図７（Ａ）に示すように、鋼板８１を治具２００上に所定の枚数積層していく。
上述のように、鋼板８１には、２枚の鋼板８１をその表裏を逆向きにして重ね合わせたときに位置決め用孔８２、８３が一致しないように設けられている。これにより、図７（Ａ）に示すように、治具２００に備えられる位置決めピン２１２、２１３に従って、鋼板８１を載置することにより、確実に、第１の面８１１が上面となるように鋼板８１を積層していくことができる。例えば、鋼板８１を表裏、逆方向にして載置しようとしても、位置決め用孔８２、８３に位置決めピン２１２、２１３を通すことができないため、確実に第２の面８１２が作業面２０１側に位置するように鋼板８１を積層していくことができる。

所定の枚数の鋼板８１を積み重ね、鉄心材８を形成する。鉄心材８は、それぞれ鉄心材８を貫通する、貫通孔８４１と、第１の位置決め用孔８２１と、第２の位置決め用孔８３１と、を有する。

その後、図７（Ｂ）に示すように、鉄心材８を作業台２０２に載置した状態で、鉄心材８の周囲に永久磁石９を接着固定する。この際、永久磁石９の一端面が作業面２０１に接するように鉄心材８に永久磁石９に接着していくことにより、永久磁石９の一端面と鉄心材８の一端面とを同じ面上で揃えることができる。

これにより、図７（Ｃ）に示すように、ロータコアユニット６３が組み立てられる。ロータコアユニット６３の作業面２０１に接する面は基準面６１となり、基準面６１と対向する面は対向面６２となる。

基準面６１は、平坦面となっている。ここで、平坦面とは、鉄心材８を構成する一番下に位置する鋼板８１の第２の面８１２と永久磁石９の一端面とが完全に面一の形態の他、ロータコアユニット６３の組立時の誤差による鉄心材８の一端面（ここでは、組立時における鉄心材８を構成する一番下に位置する鋼板８１の第２の面８１２に相当する。）が永久磁石９の一端面よりも０．２ｍｍ以下突出した形態も含む。

［駆動軸圧入工程］
次に、上述のように組み立てられたロータコアユニット６３を２つ積層して、駆動軸３２１を圧入する駆動軸圧入工程について図８及び図９を用いて説明する。

（圧入装置の構成）
まず、駆動軸圧入工程で用いられる圧入装置７の構成について説明する。
図８は、駆動軸圧入工程を説明するための図であり、圧入装置７の概略断面図である。図８において、図面を見やすくするために、各ロータコアユニット６３ａ、６３ｂに設けられている貫通孔８４１、位置決め用孔８２１、８３１の図示は省略している。

図９は、圧入装置７の部分斜視図である。図９は、各ロータコアユニット６３ａ、６３ｂの位置決め用孔８２ａ、８３ａ、８２ｂ、８３ｂと、各支持台７１２、７２２に設けられる位置決め用ピン７１２２、７１２３、７２２２、７２２３との位置関係を説明する図である。

図８及び図９に示すように、圧入装置７は、第１の支持部としての下段用支持部７１と、上段用支持部７２と、を有する。

下段用支持部７１は、下段用台座７１１と、第１の支持台としての下段用支持台７１２とを有する。
下段用台座７１１は、下段用支持台７１２より平面形状が大きく、下段用支持台７１２を支持する。
下段用支持台７１２は下段用台座７１１に設置される。下段用支持台７１２には、第１の位置決め用支持ピン７１２２、第２の位置決め用支持ピン７１２３が設けられる。下段用支持台７１２は、下段ロータコアユニット６３ａが設置可能に構成され、下段ロータコアユニット６３ａの鉄心材８ａ部分を主に支持する。
下段用台座７１１及び下段用支持台７１２には、それぞれ、駆動軸３２１が挿入可能な貫通孔となっている挿入孔７１１１、７１２１が設けられている。

下段用支持台７１２に設けられる第１の位置決め用支持ピン７１２２及び第２の位置決め用支持ピン７１２３は、それぞれ、対向面６２ａが下面、基準面６１ａが上面に位置する下段ロータコアユニット６３ａの第１の位置決め用孔８２１ａ、第２の位置決め用孔８３１ａに挿入可能な位置に、配置される。

上段用支持部７２は、上段用台座７２１と、第２の支持台としての上段用支持台７２２とを有する。
上段用台座７２１は、上段用支持台７２２より平面形状が大きく、上段用支持台７２２を支持する。
上段用支持台７２２は上段用台座７２１に設置される。上段用支持台７２２には、第１の位置決め用支持ピン７２２２、第２の位置決め用支持ピン７２２３が設けられる。上段用支持台７２２は、上段ロータコアユニット６３ｂが設置可能に構成され、上段ロータコアユニット６３ｂの鉄心材８ｂ部分を主に支持する。
上段用台座７２１及び上段用支持台７２２には、それぞれ、駆動軸３２１が挿入可能な挿入孔７２１１、７２２１が設けられている。上段用支持台７２２に設けられる挿入孔７２２１は貫通孔であり、上段用台座７２１に設けられる挿入孔７２１１は、駆動軸３２１の挿入限度を規定する底部を有する挿入孔となっている。

上段用支持台７２２に設けられる第１の位置決め用支持ピン７２２２及び第２の位置決め用支持ピン７２２３は、それぞれ、対向面６２ｂが上面、基準面６１ｂが下面に位置する上段ロータコアユニット６３ｂの第１の位置決め用孔８２１ｂ、第２の位置決め用孔８３１ｂに挿入可能な位置に、配置される。

図９に示すように、上段用支持台７２２における第１及び第２の位置決め用支持ピン７２２２及び７２２３の位置は、下段用支持台７１２を図面上、上下逆にし、周方向に回転したときの第１及び第２の位置決め用支持ピン７１２２及び７１２３の位置と一致する。
上段用支持台７２２と下段用支持台７１２とは、上段ロータコアユニット６３ｂと下段ロータコアユニット６３ａとがスキュー角分、周方向にずれるように、配置されている。

このように、上段用支持台７２２における第１及び第２の位置決め用支持ピン７２２２及び７２２３の位置を設定することにより、上述の組立工程で組み立てたロータコアユニット６３ｂを、対向面６２ｂを上面とし基準面６１ｂを下面として、上段用支持台７２２に設置することができる。

同様に、下段用支持台７１２における第１及び第２の位置決め用支持ピン７１２２及び７１２３の位置を上述のように設定することにより、上述の組立工程で組み立てたロータコアユニット６３ａを、対向面６２ａを下面とし基準面６１ａを上面として、下段用支持台７１２に設置することができる。

以上のように、２枚の鋼板８１をその表裏を逆向きにして重ね合わせたときに位置決め用孔８２、８３が一致しない形状を有する鋼板８１を用いたロータコアユニット６３を用い、上述のような構成の支持台７１２、７２２を有する圧入装置７を用いることにより、一見して、基準面６１かどちらか識別困難なロータコアユニット６３であっても、単に、位置決め用孔に位置決めピンが挿入可能なようにロータコアユニット６３ａ、６３ｂを圧入装置７に配置すれば、上段ロータコアユニット６３ｂと下段ロータコアユニット６３ａの互いの基準面６１同士が確実に対向配置されるように設置することができる。

これにより、基準面６１を確認することなくロータコアユニットを圧入装置７に配置することができ、作業性が向上する。更に、確実に基準面６１同士が対向するように２つのロータコアユニットを積層することができるので、常に安定した品質のロータ３２を得ることができる。

（圧入工程の説明）
次に、上述の圧入装置７を用いた駆動軸３２１の圧入工程について、図８及び図９を用いて説明する。

まず、図９に示すように、下段ロータコアユニット６３ａを、下段用支持台７１２上に、各位置決め用孔８２１ａ、８３１ａが位置決め用ピン７１２２、７１２３に挿入されるように設置する。
下段ロータコアユニット６３ａは、図８及び図９に示すように、基準面６１ａが上側に位置し、対向面６２ａが下側に位置するように設置される。下段ロータコアユニット６３ａの貫通孔８４１ａと、下段用支持台７１２の挿入孔７１２１及び下段用台座７１１の挿入孔７１１１とは連通する。

同様に、上段ロータコアユニット６３ｂは、上段用支持台７２２上に、各位置決め用孔８２１ｂ、８３１ｂが位置決め用ピン７２２２、７２２３に挿入されるように設置される。
上段ロータコアユニット６３ｂは、基準面６１ｂが下側に位置し、対向面６２ｂが上側に位置するように設置される。上段ロータコアユニット６３ｂの貫通孔８４１ｂと、上段用支持台７２２の挿入孔７２２１及び上段用台座７２１の挿入孔７２１１とは連通する。

このように、圧入工程では、上段ロータコアユニット６３ｂと下段ロータコアユニット６３ａとは、互いの基準面６１が対向するように配置される。

その後、図８に示すように、下段ロータコアユニット６３ａに駆動軸３２１を仮挿入する。駆動軸３２１は、ナーリング加工がなされている面３２１ａより下側の領域が下段ロータコアユニット６３ａ、下段用支持台７１２、下段用台座７１１それぞれの挿入孔を貫通して、仮挿入される。

その後、上段用支持部７２を下側に、下段用支持部７１を上側に向かってそれぞれ移動させ、駆動軸３２１を上段ロータコアユニット６３ｂ及び下段ロータコアユニット６３ａに圧入していく。駆動軸３２１の圧入時、上段ロータコアユニット６３ｂ及び下段ロータコアユニット６３ａには荷重が加わる。
駆動軸３２１が、上段ロータコアユニット６３ｂと下段ロータコアユニット６３ａに圧入されて、ロータ３２が形成される。

ここで、組立後のロータコアユニット６３において、平坦面である基準面６１と対向する対向面６２は、平坦面となるように設計はされるが、鉄心材８及び永久磁石９それぞれ固有の寸法誤差等により、不可避的に凹凸が生じ得る。

例えば、図１０（Ａ）に示すロータコアユニット６３のように、組立時の組立治具２００の作業面２０１側に位置する基準面６１と対向する対向面６２において、永久磁石９の他端面よりも鉄心材８が突出したり、図１０（Ｂ）に示すように、鉄心材８よりも永久磁石９の他端面の方が突出したりする場合がある。このように、平坦面である基準面６１に対して、対向面６２には不可避的に凹凸が生じ得る。

ロータコアユニット６３の対向面６２に生じる凹凸は、例えば永久磁石９と鉄心材８との差が１ｍｍよりも小さい凹凸であり、一見して、ロータコアユニット６３のどちらの面が基準面６１かが識別しにくい。

上述したように、駆動軸３２１の圧入工程では、積層された２つのロータコアユニット６３に軸方向に荷重がかかって駆動軸３２１が圧入される。
図１０（Ｂ）に示す、対向面６２が鉄心材８よりも永久磁石９の方が突出するロータコアユニット６３を用いてロータ３２を製造する場合、図１３（Ｂ）に示すように、２つのロータコアユニット６３ａ、６３ｂの互いの対向面６２同士が対向配置されて圧入工程が行われると、２つのロータコアユニット６３ａ、６３ｂに軸方向に荷重がかかり、互いの永久磁石９が衝突する。永久磁石９は脆い焼結体で形成されているため、圧入工程で永久磁石９が破損してしまう。

これに対して、本実施形態では、上述のように、２つのロータコアユニット６３ａ、６３ｂは、確実に、互いの平坦面である基準面６１同士が対向配置され当接するように積層されるため、永久磁石９同士が衝突して破損することがなく、安定してロータ３２を製造することができる。

例えば、図１１（Ａ）に示すように、鉄心材８が永久磁石９よりも突出した対向面６２を有するロータコアユニット６３ａ、６３ｂを積層しても、互いの平坦面である基準面６１同士が当接するように積層されるので、永久磁石９の衝突による破損はない。
同様に、図１１（Ｂ）に示すように、永久磁石９が鉄心材８よりも突出した対向面６２を有するロータコアユニット６３ａ、６３ｂを積層しても、互いの平坦面である基準面６１同士が当接するように積層されるので、永久磁石９の衝突による破損はない。

尚、図１３（Ａ）に示すように、永久磁石９よりも鉄心材８の方が突出する面同士が対向配置された場合には、永久磁石９同士は衝突しないため、駆動軸圧入工程で永久磁石の破損は生じない。永久磁石９よりも鉄心材８の方が突出する場合であって、このような面同士を対向配置させて２つのロータコアユニット６３ａ、６３ｂを積層する場合、上段のロータコアユニット６３ｂの永久磁石９ｂと下段のロータコアユニット６３ａの永久磁石９ａとに隙間が生じる。この隙間は、例えば０．４ｍｍ以下であることが好ましい。

また、本実施形態では、ロータ３２を構成する上段ロータコアユニット６３ｂと下段ロータコアユニット６３ａとを同じ組立治具２００で組み立てることができるので、上段用と下段用とでロータコアユニットを別々の組立治具で組み立てる必要がないため、作業効率がよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上述の実施形態においては、鋼板８１に設けられる位置決め用孔として、鋼板８１の中心からの距離が異なる第１の位置決め用孔８２と第２の位置決め用孔８３を設ける例をあげたが、これに限定されない。

位置決め用孔は、２枚の鋼板をその表裏を逆向きにして重ね合わせたときに、互いの位置決め用孔が一致しないように設けられていればよい。

例として、図１２に示す鋼板１８１のように、径の異なる円形の第１の位置決め用孔１８２と第２の位置決め用孔１８３を設け、第１の位置決め用孔１８２と第２の位置決め用孔１８３とが、鋼板１８１の中心を対称中心とした点対称の位置関係にないように設けてもよい。この場合、第１の位置決め用孔１８２と第２の位置決め用孔１８３とは中心からの距離が同じ位置にあってもよいし、異なる位置にあってもよい。

この場合、ロータコアユニットを組み立てる際に用いられる組立治具に設けられる２つの位置決めピン、圧入装置に用いられる各支持台に設けられる２つの位置決めピンには、それぞれ太さが異なるものが用いられる。

また、他の例として、形状の異なる第１の位置決め用孔と第２の位置決め用孔を設け、第１の位置決め用孔と第２の位置決め用孔とが、鋼板の中心を対称中心とした点対称の位置関係にないように設けてもよい。この場合、第１の位置決め用孔と第２の位置決め用孔とは中心からの距離が同じ位置にあってもよいし、異なる位置にあってもよい。

また、位置決め用孔の数は２つに限定されず３つ以上であってもよい。

また以上の実施形態では、電子機器として、車両の電動パワーステアリング装置に用いられる回転電機１００を例に挙げて説明したが、他の用途の回転電機（モータ）にも適用可能である。さらに、本発明に係る電子機器は、モータだけでなく、発電機等の他の回転電機にも適用可能であり、加えて、回転電機以外の他の電子機器にも適用可能である。

８…鉄心材
８ａ…下段鉄心材（第１の鉄心材）
８ｂ…上段鉄心材（第２の鉄心材）
９…永久磁石、（磁石）
９ａ…下段永久磁石（第１の永久磁石）
９ｂ…上段永久磁石（第２の永久磁石）
３２…ロータ（回転子）
６１…基準面
６１ａ…下段ロータコアユニットの基準面（第１の基準面）
６１ｂ…上段ロータコアユニットの基準面（第２の基準面）
６２…対向面
６２ａ…下段ロータコアユニットの対向面（第１の対向面）
６２ｂ…上段ロータコアユニットの対向面（第２の対向面）
６３…ロータコアユニット
６３ａ…下段ロータコアユニット（第１のロータコアユニット）
６３ｂ…上段ロータコアユニット（第２のロータコアユニット）
８１…鋼板（ロータプレート）
８２…第１の位置決め用孔（位置決め用孔、第１の位置決め用孔）
８３…第２の位置決め用孔（位置決め用孔、第２の位置決め用孔）
８４…鋼板の貫通孔（ロータプレートの貫通孔）
２０１…作業面
３２１…駆動軸
３２２…ロータコア
７１２…下段用支持台（第１の支持台）
７２２…上段用支持台（第２の支持台）
８４１ａ…下段鉄心材の貫通孔（貫通孔）
８４１ｂ…上段鉄心材の貫通孔（貫通孔）

Claims (4)

1. 駆動軸と、
   前記駆動軸が挿入される貫通孔を有する第１の鉄心材と、
   前記第１の鉄心材に設けられる複数の第１の永久磁石と
   を有し、
   前記第１の鉄心材と前記第１の永久磁石とが面一又は前記第１の永久磁石よりも前記第１の鉄心材の方が突出した第１の基準面を有する
   第１のロータコアユニットと、
   前記駆動軸が挿入される貫通孔を有する第２の鉄心材と、
   前記第２の鉄心材に設けられる複数の第２の永久磁石と
   を有し、
   前記第２の鉄心材と前記第２の永久磁石とが面一又は前記第２の永久磁石よりも前記第２の鉄心材の方が突出した第２の基準面を有する
   第２のロータコアユニットと
   を具備し、
   前記第１の鉄心材及び前記第２の鉄心材それぞれは、位置決め用孔を有する同じ形状のロータプレートを、前記位置決め用孔が重なるように複数積層して構成され、
   前記第１の鉄心材のロータプレートと前記第２の鉄心材のロータプレートとは、表裏同じ向きで同じ形状を有し、表裏を逆向きにして重ね合わせたときに互いの前記位置決め用孔の位置は一致せず、
   前記第１のロータコアユニットと前記第２のロータコアユニットは、互いの前記位置決め用孔の位置が一致せず、前記第１の基準面と前記第２の基準面とが接するように軸方向に積層される
   ロータ。
2. 請求項１に記載のロータであって、
   前記ロータプレートは、前記位置決め用孔として、前記ロータプレートの中心からの距離が異なる位置に位置する第１の位置決め用孔と第２の位置決め用孔を有する
   ロータ。
3. 請求項１に記載のロータであって、
   前記ロータプレートは、前記位置決め用孔として、大きさの異なる第１の位置決め用孔と第２の位置決め用孔を有し、前記第１の位置決め用孔と前記第２の位置決め用孔とは前記ロータプレートの中心を対称中心とした点対称の位置関係にない
   ロータ。
4. 駆動軸が挿入される貫通孔及び位置決め用孔を有する複数のロータプレートであって、複数の前記ロータプレートは表裏同じ向きで同じ形状を有し、２枚の前記ロータプレートの表裏を逆向きにして重ね合わせたときに互いの前記位置決め用孔が一致しない、複数の前記ロータプレートを、前記位置決め用孔に平坦な作業面を有する作業台に固定された位置決めピンを通して、前記作業面上で積層して鉄心材を形成し、
   前記鉄心材を前記作業面上に載置した状態で前記鉄心材に永久磁石を取り付け、前記作業面と接する面を基準面とするロータコアユニットを形成し、
   ２つの前記ロータコアユニットを、互いの前記基準面が対向するように軸方向に配置し、２つの前記ロータコアユニットの互いの前記基準面を当接させ、２つの前記ロータコアユニットに荷重をかけて前記貫通孔に前記駆動軸を圧入する
   ロータの製造方法。

Images