JPH10257723A - ロータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータコア組立にシャフトを圧入すると、圧
入力でシャフトが曲がるなどの変形をしたり、シャフト
に傷が付く。 【解決手段】 ロータ組立２のシャフトが入る内径４ｂ
とシャフト３の外径３ａとのはめ合いをスキマバメにし
てロータの端面２ｄとシャフト３を溶接で接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータとその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図７、図８に示すようにモータに
使用するロータの製造方法及び構造がある。図７の工程
は特開平８−２３７９１４号公報に示されたもので、ロ
ータコア組立のシャフト挿入穴とシャフトの外径とが、
同等又は僅少な公差になるように形成され、わずかな締
め代を持たせてロータコア組立にシャフトを挿入後、ロ
ータコア組立のシャフト挿入穴とシャフトとの接合位置
にレーザ光によるスポット溶接接合をする方法である。
また、図８の構造は実開昭５９ー１４５２４８号公報に
示されたもので、ロータコア組立２の内径４ｂを部分的
に大きくした拡径部４ｂ２を設けて、シャフトとの間に
隙間を作って、シャフトを圧入する構造が示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
ロータは、特開平８−２３７９１４号公報の方法ではロ
ータコア組立の挿入穴にシャフトを挿入する時、シャフ
トの表面にほとんど傷を付けずにガタなく挿入すること
ができるが、公差のバラつきによって締め代がありそれ
に応じた挿入圧力を必要とし、シャフトが細い場合シャ
フトが圧力によって変形をしたり、ロータのシャフト挿
入穴の円筒度、真直度等の誤差の影響を受けて変形す
る。また、シャフトに傷が付く場合がありシャフトの変
形が０にはならず、このためロータコア組立の挿入穴や
シャフトの外径寸法を高精度に加工し、維持管理するこ
とが必要となる。また、ロータの外径にはダイキャスト
のバリがありこのバリを除去する加工が必要である。

【０００４】また、シャフトをロータコア組立に挿入す
るとき締め代がないようにして挿入圧力を０にするに
は、ロータコア組立を加熱してシャフトの挿入穴の径を
大きくすることが必要となり加工工程及び加工時間の増
加と加熱装置が必要となる。また、実開昭５９ー１４５
２４８号公報においては、シャフト圧入時シャフト挿入
穴の内側の角でシャフトに傷が付きやすく、圧入力が高
くなりシャフトが変形しやすいなどの課題があった。

【０００５】本発明は、このような課題を解決するため
になされてもので、ロータコア組立のシャフト挿入穴に
シャフトを挿入するときシャフトに力をかけず、シャフ
トを変形させないようにするとともに、ロータコア組立
のシャフト挿入穴及びシャフト外径の高い加工精度を必
要とせず、また、シャフトとロータコア組立の接合強度
を高め、ロータ外径の加工条件の向上を図るものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロータコアを
積層したロータコア組立の内径にシャフトを挿入し、前
記ロータコア組立とシャフトとを溶接接合するロータに
おいて、前記ロータコア組立の内径と、前記シャフトの
外径とのはめ合いをスキマバメにし、前記ロータコア組
立の内径に前記シャフトを挿入後、前記ロータコア組立
と前記シャフトを溶接接合したものである。

【０００７】また、前記ロータコア組立と前記シャフト
の溶接接合部分を全周溶接としたものである。

【０００８】また、前記ロータコア組立の内径に、前記
内径より大きい拡径部を前記ロータ組立の端面の肉厚が
所定の厚みになる位置に設けたものである。

【０００９】また、シャフトの外径より大きい径に打ち
抜いた内径のロータコアを積層したロータコア組立にシ
ャフトを挿入し、前記ロータコア組立と前記シャフトの
位置決め後、ロータコア組立の端面をコーキング後、前
記ロータコア組立と前記シャフトを溶接接合する方法で
ある。

【００１０】また、金型を制御してロータコアの内径
を、大小複数の種類に抜き分け、前記複数の種類の内径
のロータコアを小さい径、大きい径、小さい径と各々必
要枚数打ち抜いて、その順番にロータコアを積層する方
法である。

【００１１】また、前記溶接接合をレーザ溶接する方法
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．本発明の実施の形態１として、図１から
図４に基づいて説明する。図においてロータ１はロータ
コア組立２にシャフト３を所定の位置に固定したもの
で、ロータコア組立２は、ロータコア４と導体５からな
り、ロータコア４を複数枚積層して円柱状にしたもの
で、外径４ａとこの外径と同心にシャフト３を挿入する
内径４ｂとを有している。内径４ｂは内径４ｂ１と内径
４ｂ１より大きい径の拡径部４ｂ２との２種類があり、
ロータコア４は内径４ｂ１と、内径４ｂ２との２種類が
ある。内径４ｂは本実施の形態では２種類であるがシャ
フトの形状によっては３種類以上になる場合もある。ロ
ータコア４は外径４ａの近くに導体５が入るスロット４
ｃを有している。スロット４ｃは外径４ａに一部が開口
して外径４ａ及び内径４ｂ１、又は４ｂ２と同心となる
ピッチ円径にて複数等間隔に設けられている。

【００１３】ロータコア４はロータコア組立２に積層さ
れたときスロット４ｃは外径４ａの円周方向に一枚毎に
少しづつづれてスロット１ピッチ分のスキュウが形成さ
れている。ロータコア組立２の内径４ｂは端面４ｄよ
り、この端面４ｄの肉厚が所定の厚さになる位置に、径
で約０．１５〜３ｍｍ程度拡大した拡径部４ｂ２を有し
ている。なお、端面４ｄの肉厚はシャフト３を溶接して
保持するのに十分な厚みを有するようにロータコア４数
毎で構成している。ロータコア４の外径４ａは寸法精度
を出すために後工程にて加工をする加工代が約径で０．
４ｍｍ設けられ、また、内径４ｂ１はシャフト３の外径
３ａより大きく、径で０．０１〜０．１ｍｍの隙間を維
持できる寸法にしてある。このように構成されたロータ
１は次に述べる工程にて製作される。

【００１４】ロータ１の製作行程を図３に示す。第一行
程として、ロータコア４を打抜き１台分の厚みになるよ
うに積層してスキュウをつける。ロータコア４の打抜
き、積層は次のように行われる。シャフト３の入る内径
４ｂは内径４ｂ１と拡径部４ｂ２との２種類を有するた
め、打抜きのとき金型を内径４ｂ１用のパンチと拡径部
４ｂ２用のパンチの出し入れを制御して、最初に４ｂ１
の内径のものを必要枚数打抜き、次に４ｂ２の内径のも
のを必要枚数打抜き、次に又、４ｂ１の内径のものを必
要枚数打抜いて１台分の厚みに順次かしめながら積層す
ると同時にスキュウを形成する。

【００１５】次に第二工程として、ダイキャスト型に積
層されたロータコア４をセットしてアルミをダイキャス
トして導体５を形成しロータコア組立２の形状にする。

【００１６】次に第三工程として、ロータコア組立２を
ダイキャスト型より取りだし、外径４ａや導体５の付近
にできたダイキャストのバリ、付着物等を除去する清掃
をした後、ロータコア組立２の内径４ｂ１に回転式のロ
ーラをかけ内面の凸凹を潰しながら内径寸法を一定の範
囲に揃える。

【００１７】次に第四工程として、ロータコア組立２を
治具にセットして別工程で制作されたシャフト３をロー
タコア組立２の内径４ｂに挿入し、シャフト３の端面３
ｂとロータコア組立２の端面４ｄとの位置関係にてシャ
フト３を所定の位置に位置決めをする。この位置決め寸
法はロータの種類によって各種変化する。

【００１８】次に第五工程として、ロータ１をレーザー
溶接機にてロータコア組立２の端面４ｄとシャフト３の
外径３ａの溶接接合を行う。レーザー溶接は図４に示す
ようにロータコア組立２の端面４ｄの内径４ｂ１に近い
部分のシャフトの外径３ａから０．４〜０．５ｍｍの位
置をシャフト３の軸線に対して１０度から４５度の入射
角にてレーザー光線を当てて、ロータの端面４ｄ及びシ
ャフトの外径を溶融して行なう。

【００１９】レーザ溶接の方法としては、まず始めにレ
ーザ溶接ヘッドに対してロータコア組立２の端面４ｄを
所定の位置に位置決めし固定する。次にこの状態で（ロ
ータ１は回転しない）レーザ溶接ヘッド８よりレーザ光
を０．５〜１秒間照射して仮溶接を行なう。この目的は
次に全周溶接を行う時にロータ１を回転させるが、この
時ロータコア組立２とシャフト３が空回りしないように
固定するものである。レーザ光を照射する位置は、ロー
タコア組立２の端面４ｄのシャフト３の外径から０．２
〜０．５ｍｍ離れた位置に照準を合わせる。

【００２０】次に溶接条件を変更して、再度レーザ光を
照射しながらロータ１を回転させて全周溶接をして溶接
部７を形成する。溶接部７はロータコア組立２の端面４
ｄを完全に溶融しシャフトの外径３ａの一部も溶融した
ビード幅で、深さはロータコア４の板厚方向に１．５〜
２．０ｍｍの大きさに形成されている。レーザ光の照射
時間はロータコア組立２が１回転以上するまで行い、最
終の溶接部が先に溶接された部分に重なるように再溶接
されるまで行われる。このように、溶接部の始めの部分
と終わりの部分を重ねるようにすることにより、溶接不
十分な部分が残ることなく品質の良い溶接部となる。

【００２１】また、レーザ光の入射角度はできるだけ小
さいほうがロータの端面４ｄにレーザ光が入りやすいの
で、板厚方向に深い解けこみが得られるので溶接強度が
高くなる。また、全周溶接することにより溶接面積が大
きいので溶接強度の高い接合が出来る。

【００２２】また、レーザ溶接することにより溶接部分
が小さく出来、発熱量が少ないのでシャフト３やロータ
コア組立２に与える熱影響が少なく、シャフト３の熱に
よる変形がないので後行程におけるシャフトの修正（振
れとり等）作業をする必要がない。レーザ溶接は図のよ
うに片面づつ行う方法と、両面同時に行う方法がある。
どちらにするかは、作業条件、自動化の状況、製品の大
きさ等により選択する。

【００２３】次に第六工程として、溶接後シャフト３を
基準にしてロータ１の外径４ａの加工を行う。この加工
はロータ１の外径４ａにでているダイキャストのバリを
取り除く、と同時にシャフト３に対してロータコア組立
２の外径４ａの同心度及び同軸度の精度をだすためのも
ので切削または研削等により行われる。

【００２４】次に最終工程として、加工したロータコア
組立２の表面に防錆処理をしてロータ１が完成する。

【００２５】次に内径４ｂについて説明する。ロータコ
ア組立２の内径４ｂが同一径でストレートの場合、積層
状態では個々のロータコア４のわずかなズレにより、内
径４ｂに円筒度、真直度等の誤差がありシャフト３を挿
入したとき、シャフト３がその誤差により変形され真直
度を悪くして振れを生じる。この誤差の影響をなくすた
めにロータコア組立２の内径４ｂの中央部を大きい径の
拡径部４ｂ２にしてシャフト３の外径３ａとの間に隙間
ができるようにする。これによりロータコア組立２の中
央部がシャフト３に触れることなく、シャフト３がロー
タコア組立２の両端面４ｄ部分の２点支持となり曲りな
どの変形をおこすことがない。

【００２６】また、ロータコア組立２の端面４ｄ側の内
径４ｂ１の内径はシャフト３の外径に対して半径で５か
ら５０ミクロンの隙間を持たせているので、シャフト３
を挿入するとき外径３ａに傷を付けることがなく、また
隙間が小さいのでロータの外径４ａに対するシャフト３
の外径３ａの振れは小さくロータ外径４ａに設けてある
加工代で十分に加工できる範囲であるので、シャフトの
振れ取りをしないでロータの外径４ａの加工をすること
が出来る。

【００２７】実施の形態２．実施の形態２は、ロータコ
ア組立２にシャフト３を挿入後、レーザ溶接するまでに
シャフト３の位置がズレ無いように仮固定するためにロ
ータコア組立２の端面４ｄをコーキングしてからレーザ
ー溶接するもので、図５及び図６により説明する。な
お、図中コーキングに関する以外は実施の形態１と同じ
であるので説明を省略する。

【００２８】図において、コーキング６はロータコア組
立２の端面４ｄに図５に示すように内径４ｂ１に近いシ
ャフト外径３ａから０．２〜０．５ｍｍ離れた位置にコ
ーキング溝ｖのセンターが位置するように行う。コーキ
ング６の溝の形状はｖ溝状にて円周状に全周又は一定の
長さと間隔にて複数加工される。コーキング６の溝の深
さはロータコア４の板厚の約１／２としている。コーキ
ングされたロータコア４の端面４ｄの内径４ｂ１はシャ
フト３の外径３ａに押し付けられて密着し隙間がなくな
りシャフト３を固定する状態となる。

【００２９】コーキング６の工程は図６に示すようにシ
ャフト３を挿入した後レーザ溶接工程の前に専用治具に
て加工される。次の工程のレーザ溶接はロータコア組立
２の端面４ｄに加工されたコーキング６部分の、シャフ
トの外径３ａから０．４〜０．５ｍｍの位置をシャフト
３の軸線に対して１０度から４５度の入射角にてレーザ
光線を当ててロータコア組立２の端面４ｄ及びシャフト
の外径３ａを溶接する。

【００３０】溶接された溶接部７は先のコーキングにお
いてシャフト３の外径３ａとロータコア組立２の内径４
ｂ１が密着されているので、溶融部分が内径４ｂ１とシ
ャフトの外径３ａとの間の隙間に流れ込むことがないの
で、溶接ビード形状が崩れず安定した品質の良い溶接部
となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
はロータコア組立の内径とシャフトの外径とのはめ合い
をすきまばめにし、シャフトを挿入、位置決めしてから
シャフトとロータコア組立を溶接するようにしたので、
シャフトをロータコア組立に圧入する必要が無く、ま
た、シャフトに傷が付かないのでシャフトが変形せず、
シャフトを修正する必要が無い効果がある。

【００３２】また、請求項２の発明では、シャフトとロ
ータコア組立の溶接を全周溶接接合としたので高い溶接
強度が得られ、ロータの外径加工における加工条件を高
めることができ加工時間の短縮によるコストダウンが図
れる効果がある。

【００３３】また、請求項３の発明ではロータコア組立
の内径に、拡径部を端面の肉厚が所定の厚みになる位置
に設けたので、ロータコア組立の内径の精度が悪くても
シャフトが変形しない効果がある。

【００３４】また、請求項４の発明では、シャフトの外
径より大きい径に打ち抜いた内径のロータコアを積層し
たロータコア組立にシャフトを挿入し、ロータコア組立
とシャフトの位置決め後、ロータの端面をコーキングし
てシャフトを固定し、次にロータコア組立とシャフトを
溶接接合するので、シャフトが変形せず修正する工程が
不要となり工程の自動化が容易になる効果がある。

【００３５】また、請求項５の発明では、金型を制御し
てロータコア組立のシャフトを挿入する内径を、大小の
２種類に抜き分け、前記２種類の内径を小さい径、大き
い径、小さい径と各々必要枚数打ち抜いて、その順番に
ロータコアを積層するので自動化が容易にでき、また、
内径の拡径部の加工を省略できる効果がある。

【００３６】また、請求項６の発明では、レーザ光で溶
接を行うので溶接部分が小さく、熱の影響が少なくシャ
フトを変形させることがない効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１のロータの断面図。

【図２】 本発明の実施の形態１のロータコア組立の断
面図。

【図３】 本発明の実施の形態１の製造工程図。

【図４】 本発明のレーザ溶接接合を示す図。

【図５】 本発明の実施の形態２のロータのコーキング
断面図。

【図６】 本発明の実施の形態２の製造工程図。

【図７】 従来例の製造工程を示すフロー図。

【図８】 従来例のロータの断面図。

【符号の説明】

２ ロータコア組立、 ３ シャフト、 ４ｂ１ 内
径、 ４ｂ２ 拡径部、６ コーキング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 学 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータコアを積層したロータコア組立の
   内径にシャフトを挿入し、前記ロータコア組立とシャフ
   トとを溶接接合するロータにおいて、前記ロータコア組
   立の内径と、前記シャフトの外径とのはめ合いをスキマ
   バメにし、前記ロータコア組立の内径に前記シャフトを
   挿入後、前記ロータコア組立と前記シャフトを溶接接合
   したことを特徴とするロータ。
2. 【請求項２】 前記ロータコア組立と前記シャフトの溶
   接接合部分を全周溶接とした事を特徴とする請求項１記
   載のロータ。
3. 【請求項３】 前記ロータコア組立の内径に、前記内径
   より大きい拡径部を前記ロータ組立の端面の肉厚が所定
   の厚みになる位置に設けた事を特徴とする請求項１又は
   請求項２記載のロータ。
4. 【請求項４】 シャフトの外径より大きい径に打ち抜い
   た内径のロータコアを積層したロータコア組立にシャフ
   トを挿入し、前記ロータコア組立と前記シャフトの位置
   決め後、ロータコア組立の端面をコーキング後、前記ロ
   ータコア組立と前記シャフトを溶接接合する事を特徴と
   するロータの製造方法。
5. 【請求項５】 前記シャフトの外径より大きい径に打ち
   抜いた内径のロータコアを積層したロータコア組立にお
   いて、金型を制御してロータコアの内径を大小複数の種
   類に抜き分け、前記複数の種類の内径のロータコアを小
   さい径、大きい径、小さい径と各々必要枚数打ち抜い
   て、その順番にロータコアを積層する事を特徴とする請
   求項４記載のロータの製造方法。
6. 【請求項６】 前記溶接接合をレーザ溶接で行なうこと
   を特徴とする請求項４又は請求項５記載のロータ製造方
   法。