JPWO2012144059A1 - モータのロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、積層鋼板からなるコアとシャフトとの組付け精度を高くして、低コストで高性能なモータのロータを製造することができるモータのロータの製造方法を提供することを、課題とする。そこで、本発明の一態様は、貫通孔を有した薄板鋼板を複数積層し、複数の薄板鋼板の各貫通孔を位置合わせして形成された挿通孔を有する積層鋼板を、積層鋼板の厚み方向両側から挟み込む一対の治具により、ロータコアとして積層鋼板を厚み方向に拘束した状態で、挿通孔にシャフトを挿入し積層鋼板と焼き嵌めで固定させるモータのロータの製造方法において、一対の治具は、シャフトが挿通可能なシャフト挿通孔と、シャフト挿通孔の径方向に対しシャフト挿通孔を径内側に取り囲む位置で積層鋼板の挿通孔の周縁を挟む径内側周縁部と、径内側周縁部より径外側で積層鋼板の外周縁を挟む径外側周縁部と、を有し、径内側周縁部と径外側周縁部とは治具高さ方向に高低差を有している。

Description

この発明は、例えば、ハイブリッド自動車等に搭載されるモータのロータについて、積層鋼板で形成されたロータコアの挿通孔に、ロータの回転軸であるシャフトを挿入してロータコアと一体に組付けるモータのロータの製造方法に関するものである。

モータのロータは、プレス加工による打ち抜きで穿孔された貫通孔を中央部に有した薄板鋼板を、複数積層させた積層鋼板で形成されたロータコアに対し、その挿通孔にシャフトを挿通してロータコアとシャフトとを圧入で固定し、ロータコアに磁石を取り付けて構成されている。

従来、ロータコアとシャフトとを固定させる製造方法の一例として、特許文献１に開示されたモータのロータコアとシャフトとの締結構造が挙げられる。図１４に、特許文献１に開示されたロータコアの斜視図を示す。図１５は、図１４中、Ｃ矢視から見たロータコアをなす薄板鋼板の一部を示す。図１６は、図１４中、Ｃ矢視から見たロータコアの貫通孔にモータシャフトが挿通した状態を示す説明図である。

特許文献１では、薄板鋼板３１２の貫通孔３１２Ｈが、図１４及び図１５に示すように、径方向に径差を有した溝部３０３と凸部３０４とを、周方向に一定の間隔で交互に環状に配置して形成されている。ロータコア３１０は、このような薄板鋼板３１２を複数用い、隣り合う薄板鋼板３１２、３１２同士で、一方の薄板鋼板３１２の溝部３０３と他方の薄板鋼板３１２の凸部３０４とが同位相となる配置形態で積層して形成されている。

その一方、モータシャフト３２０は、その外周面を、ローレット加工により凹凸部３２４で形成し、複数積層された薄板鋼板３１２の貫通孔３１２Ｈ（溝部３０３、凸部３０４）であるロータコア３１０の嵌入孔３１１Ｈに挿通するようになっている。特許文献１は、図１６に示すように、薄板鋼板３１２の溝部３０３、凸部３０４に対し、モータシャフト３２０の凹凸部３２４を、断続的に接触部位と非接触部位とに分けて圧入させている。特許文献１では、図１６に示すように、ロータコア３１０にモータシャフト３２４を圧入しても、各薄板鋼板３１２がロータコア３１０の軸心ＡＸに向けて自由に変形して撓み易くなっているため、ロータコア３１０やモータシャフト３２４に応力が残留せず、モータシャフト３２０の圧入による傷付きやバリも発生しないよう、工夫されている。

また、特許文献は挙げていないが、特許文献１のようなロータコアとシャフトとを固定させる従来の製造方法の他の実施例として、その一例を、図１７に示す。従来の製造方法では、ロータコア４１０は、図１７に示すように、その厚さ方向ＨＴの積層鋼板４１１の両側端面４１１ａ，４１１ｂに板状の治具４３１，４３２を面接触させ、所定の挟持力で治具４３１と治具４３２とを締め付けて複数の薄板鋼板４１２を拘束している。この状態でロータコア４１０を、高周波焼入れ等により加熱し、熱膨張により孔径が多少拡張した挿通孔４１１Ｈに、シャフト４２０を挿通した後、ロータコア４１０を冷却することにより、ロータコア４１０とシャフト４２０とが焼き嵌めされて固定されている。

特開２００６−２１７７７０号公報

しかしながら、ロータコアとシャフトとを固定する従来技術には、以下の２つの問題があった。

（１）シャフトの圧入時には、ロータコアの軸方向への応力が、複数積層された薄板鋼板に発生し、軸方向の歪みが、各薄板鋼板に生じる。特許文献１は、ロータコア３１０にモータシャフト３２０を圧入したときに、ロータコア３１０やモータシャフト３２０に生じる応力を、ロータコア３１０の軸心ＡＸ方向へ逃すようになっているが、特許文献１には、応力をロータコア３１０の軸方向（図１４中、上下方向）に逃す対策は施されていない。ロータコア３１０の軸方向への応力が残留していると、ロータコア３１０の軸心ＡＸに向けた歪みが生じ、薄板鋼板３１２の貫通孔３１２Ｈ付近と、薄板鋼板３１２の外周部付近との間に、軸方向に変位を有した変形がロータコア３１０に生じる虞がある。

ここで、図１８及び図１９に、焼き嵌めにより積層鋼板が軸方向に歪む様子を説明する模式図を示す。前述した他の実施例による従来の製造方法では、各薄板鋼板４１２のプレスの打ち抜き方向を同じにして積層させた積層鋼板４１１が、一対の治具４３１，４３２により大きな挟持力で拘束されている。シャフト４２０は、加熱した積層鋼板４１１の挿通孔４１１Ｈの孔径にクリアランスを持たせてこの挿通孔４１１Ｈに挿通され、挿通後、積層鋼板４１１が冷却される。このとき、積層鋼板４１１が、軸方向ＨＴに対し、シャフト挿通入口側（図１８中、下側）、またはシャフト挿通出口側（図１９中、上側）に、焼き嵌めによる締め代で歪む。その結果、この従来の製造方法でも、特許文献１と同様、積層鋼板４１１において、その軸方向ＨＴに対し、積層鋼板４１１の挿通孔４１１Ｈとシャフト４２０との焼き嵌め部位Ｑ１と、その積層鋼板４１１の鋼板最外周部位Ｑ２，Ｑ３との間に変位が生じる。この変位は、製品（モータ）毎に、変位の向きとその大きさが異なり、ロータコア４１０では、積層鋼板４１１が最もシャフト挿通入口側に変位したときと、最もシャフト挿通出口側に変位したときとのバラツキ幅、すなわち鋼板最外周部位Ｑ２と鋼板最外周部位Ｑ３との距離が、例えば、２（ｍｍ）程度にまで及んでしまう。

図２０は、ロータとステータとを組み付けたモータの一部を示す模式図である。ロータコア４１０が軸方向ＨＴに大きく変形したままのロータ４０３を組み付けたモータでは、図２０に示すように、ロータ４０３内で軸方向ＨＴに歪んだままのロータコア４１０と、ロータ４０３の軸方向ＨＴに対し、一定の厚みで形成されたステータ４０２とが、ロータの径方向ＲＤに対し、互いに対向する位置に配置できなくなる。すなわち、ロータコア４１０を構成する積層鋼板４１１の一部が、ロータ４０３の軸方向ＨＴに対し、ステータ４０２と相対的に大きくずれてしまい、ステータ４０２との間で磁力の作用を受け難くなる部分が生じてしまう。その結果、モータで回転力を発生させるのにロスが生じ、モータの性能が最大限に発揮できない問題がある。

（２）ロータコア（積層鋼板）の挿通孔となる各薄板鋼板の貫通孔において、その内周面（嵌合面）の傾きや剪断面の厚み、端部のバリ等、プレス後の貫通孔周縁部の形態は、ロータコアを構成する薄板鋼板一枚毎に異なる。薄板鋼板の貫通孔は、薄板鋼板を一枚ずつプレス加工で打ち抜いて穿孔されるため、薄板鋼板一枚ずつの各貫通孔に基づいて、シャフトを挿通させるロータコアの挿通孔全体の品質管理を実施することはできない。その結果、上述した（１）の問題を回避する対策の一つとして、積層鋼板の鋼板最外周部位の位置に２（ｍｍ）程度のバラツキが生じるのを前提に、ロータコアの軸方向の厚みが、少なくともそのバラツキ幅に相当する分の厚みを考慮し、ステータの厚みより厚くしている。これにより、ロータとステータとの間で磁力が作用し難い部分を少なくし、ロータコアとシャフトとの組付け精度をある程度高めることができるようになるが、例えば、一枚の薄板鋼板の厚みが０．３（ｍｍ）の場合、ロータコアの厚みを２（ｍｍ）近く厚くしようとすると、薄板鋼板が余分に７枚以上も必要となり、ロータコアの製造コストがアップする。しかも、ロータをステータより厚くしても、ステータにおいても、ロータとの間で磁力が作用し難い部分が生じることから、ステータの実質的なコストも高くなり、ひいては、モータがコストアップする問題がある。

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り、積層鋼板からなるロータコアとシャフトとの組付け精度を高くして、低コストで高性能なモータのロータを製造することができるモータのロータの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様におけるモータのロータの製造方法は、次の構成を有している。
（１）貫通孔を有した薄板鋼板を複数積層し、複数の薄板鋼板の各貫通孔を位置合わせして形成される挿通孔を有する積層鋼板を、該積層鋼板の厚み方向両側から挟み込む一対の治具を用いて、該一対の治具により、ロータコアとして積層鋼板を厚み方向に拘束した状態で、挿通孔にシャフトを挿入し、積層鋼板と焼き嵌めで固定させるモータのロータの製造方法において、一対の治具はそれぞれ、シャフトが挿通可能なシャフト挿通孔と、シャフト挿通孔の径方向に対し、シャフト挿通孔を径内側に取り囲む位置で、積層鋼板の挿通孔の周縁を挟む径内側周縁部と、径内側周縁部より径外側で、積層鋼板の外周縁を挟む径外側周縁部と、を有し、一対の治具では、径内側周縁部と径外側周縁部とが、径方向に直交する治具高さ方向に高低差を設けて形成されていることを特徴とする。

なお、本発明の一態様におけるモータのロータの製造方法では、径内側周縁部を指す区分範囲と、径外側周縁部を指す区分範囲とについては、次のように定義されている。

すなわち、積層鋼板において、その径方向に対し、外周縁と内周縁との中央付近に位置する部分を環状の鋼板径中央部としたとき、径内側周縁部は、一対の治具のうち、積層鋼板の鋼板径中央部を挟む位置を境に、その径方向径内側に位置する範囲を指すものとする。径外側周縁部は、一対の治具のうち、積層鋼板の鋼板径中央部を挟む位置を境に、その径方向径外側に位置する範囲を指すものとする。

（２）（１）に記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具では、水平方向を基準に、治具高さ方向片側に対し、径内側周縁部が径外側周縁部より高い形状を山型形状とし、径内側周縁部が径外側周縁部より低い形状を谷型形状としたとき、一対の治具を構成する第１治具と第２治具とは、山型形状または谷型形状で何れも同じ形状に形成されていること、が好ましい。

（３）（２）に記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具は、山型形状で形成されていること、が好ましい。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具は、径内側周縁部と径外側周縁部とが傾斜面で繋がれた形状で形成されていること、が好ましい。

（５）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具は、径内側周縁部と径外側周縁部とを繋ぐ平板状の基部を有し、径内側周縁部と径外側周縁部とがそれぞれ、基部から治具高さ方向に立設して形成されていること、が好ましい。

（６）（１）乃至（５）のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具で挟持した積層鋼板を、厚み方向に対し、積層鋼板の両側から所定の挟持力で拘束する積層鋼板拘束工程と、積層鋼板拘束工程の後、拘束した積層鋼板を加熱する積層鋼板加熱工程と、積層鋼板の加熱後、一対の治具のシャフト挿通孔を通じてシャフトを積層鋼板の挿通孔に挿通し、シャフトと積層鋼板とを焼き嵌めするシャフト焼き嵌め工程と、を有すること、が好ましい。

上記構成を有する本発明のモータのロータの製造方法の作用・効果について説明する。

（１）上述態様のモータのロータの製造方法では、貫通孔を有した薄板鋼板を複数積層し、複数の薄板鋼板の各貫通孔を位置合わせして形成される挿通孔を有する積層鋼板を、該積層鋼板の厚み方向両側から挟み込む一対の治具を用いて、該一対の治具により、ロータコアとして積層鋼板を厚み方向に拘束した状態で、挿通孔にシャフトを挿入し、積層鋼板と焼き嵌めで固定させるモータのロータの製造方法において、一対の治具はそれぞれ、シャフトが挿通可能なシャフト挿通孔と、シャフト挿通孔の径方向に対し、シャフト挿通孔を径内側に取り囲む位置で、積層鋼板の挿通孔の周縁を挟む径内側周縁部と、径内側周縁部より径外側で、積層鋼板の外周縁を挟む径外側周縁部と、を有し、一対の治具では、径内側周縁部と径外側周縁部とが、径方向に直交する治具高さ方向に高低差を設けて形成されていることを特徴とするので、積層鋼板において、シャフトとの焼き嵌め部位と鋼板最外周部位との間で生じる厚み方向に変位について、製品（ロータ）間のバラツキ幅が、従来の製造方法に比べ、半分程度にまで小さく抑制することができる。

すなわち、ロータコアは、貫通孔を有した薄板鋼板を複数積層させた積層鋼板で構成されている。薄板鋼板は、例えば、一枚の厚みが０．３（ｍｍ）程度で、外周径が１００（ｍｍ）を超える大きさ等の形状で形成され、自重だけでも厚み方向に撓み易い。また、薄板鋼板の貫通孔は、積層前に、薄板鋼板一枚毎に、プレス加工等による打ち抜きで穿孔され、各薄板鋼板の貫通孔では、その内周面（嵌合面）の傾きや剪断面の厚み、端部のバリ等、プレス後の貫通孔周縁部の形態が、薄板鋼板一枚毎に異なっている。また、焼き嵌め時に、複数積層させた薄板鋼板（積層鋼板）が一対の治具で厚み方向に拘束されているが、各薄板鋼板は、例えば、３００枚近くもあり、一対の治具により局部的に加締め固定されているものの、積層鋼板全体において各薄板鋼板の面全体が、互いに固定されておらず、単に重ね合わせて積層させただけとなっている。そのため、各薄板鋼板では、変形に対する自由度が大きい状態にある。

よって、焼き嵌め時に、貫通孔の貫通孔周縁部がその径方向径内側に収縮したときの締め代でシャフトと固定したときに、（ａ）薄板鋼板自体が撓み易いことのほか、特に（ｂ）貫通孔周縁部の形態が各薄板鋼板で異なり、シャフトとの焼き嵌め状態が各薄板鋼板で異なること、（ｃ）各薄板鋼板の面全体が互いに固定されず変形の自由度が大きくなっていること、に起因して、各薄板鋼板において、貫通孔周縁部とシャフトとが、シャフトの軸方向に直交する水平方向に均一な状態で焼き嵌めできない。

特に、ロータコアとシャフトとを固定する従来の製造方法では、焼き嵌め後、各薄板鋼板の貫通孔周縁部がシャフトに向けて収縮したときの残留応力により、各薄板鋼板において、歪みが生じる。その結果、各薄板鋼板の厚み方向に対し、貫通孔周縁部とシャフトとの焼き嵌め部位と、薄板鋼板の鋼板最外周部位との間に変位を持った変形が生じる。変形の向きは、上述した（ｂ）及び（ｃ）の理由に起因して、ロータ（製品）毎に、シャフトが積層鋼板の挿通孔を挿通するときの入口側である挿通孔入口側である場合や、シャフトがこの挿通孔を挿通したときの出口側である挿通孔出口側である場合もある。積層鋼板から一対の治具を取り外すと、各薄板鋼板のバネ力で、積層鋼板全体は、その厚み方向に対し、挿通孔入口側または挿通孔出口側にさらに大きく変形し、製品毎に、変形代とその向きにバラツキが大きく生じる。その結果、このように変形した各薄板鋼板を積層させて構成したロータコアでは、変形のバラツキ幅は、積層鋼板の厚み方向挿通孔入口側に生じたときの変位と、挿通孔出口側に生じたときの変位との和であり、製品同士の間で、全体的に大きくなっている。

上述態様のモータのロータの製造方法は、径内側周縁部と径外側周縁部とに治具高さ方向に高低差を設けた一対の治具で積層鋼板を拘束する。一対の治具は、径内側周縁部を径外側周縁部より高くする場合、または径内側周縁部を径外側周縁部より低くする場合とし、両方の治具とも、径内側周縁部と径外側周縁部との高低の位置関係を同じにする。

例えば、径内側周縁部を径外側周縁部より高くした一対の治具の場合、一対の治具のうち、一方側治具（例えば、上側治具）の径内側周縁部は、積層鋼板の厚み方向一方側（例えば、上側）において、積層鋼板の挿通孔周縁と当接せず離間するが、他方側治具（例示した反対側の下側治具）の径内側周縁部は、積層鋼板の厚み方向他方側（例示した反対側の下側）において、積層鋼板の挿通孔周縁と直に当接するようになる。この状態で、積層鋼板の厚み方向他方側から一方側に向けてシャフトを挿通し、焼き嵌め後、各薄板鋼板の貫通孔周縁部がシャフトに向けて収縮したとき、積層鋼板の挿通孔周縁と当接する他方側治具の径内側周縁部により、積層鋼板の厚み方向他方側に向けた残留応力が作用せず、この厚み方向他方側に向けて積層鋼板は変形しない。その一方で、一方側治具の径内側周縁部は、積層鋼板の厚み方向一方側で、積層鋼板の挿通孔周縁と離間しているため、各薄板鋼板の残留応力は、厚み方向一方側に向けて作用し、各薄板鋼板全体の焼き嵌め部位が、この隙間に向けて変形し易くなる。そのため、上述態様のモータのロータの製造方法では、径内側周縁部と径外側周縁部とに高低差があることで、拘束された各薄板鋼板において、変形方向の自由度が、積層鋼板の厚み方向の片側（上述で例示した場合には下側）に抑制されるようになる。

よって、上述態様のモータのロータの製造方法では、積層鋼板から一対の治具を取り外した後、薄板鋼板全体が、揃って同じ向きに変位するようになる。そのため、積層鋼板（薄板鋼板全体）の挿通孔とシャフトとの焼き嵌め部位と、積層鋼板の鋼板最外周部位との間の変位における製品（ロータ）間でのバラツキ幅は、従来の製造方法に比べ、半分程度にまで小さく抑制することができる。これにより、製品間で、ロータとステータとの間で磁力が作用し難い部分が、従来の製造方法に比べて少なくなり、ロータコアとシャフトとの組付け精度が向上するため、ひいてはモータで回転力を発生させるときのロスが抑制され、性能が高いモータを製造することができる。

また、上述したバラツキ幅を小さく抑制したロータコアをロータに組み付けたモータでは、ステータとの間で磁力の作用を受け難くなる部分が生じないよう、ロータの厚みを厚くする分が、従来の製造方法に比べ少なくなり、余分に薄板鋼板を増やす数量も低減できることから、ロータコアの製造コストを低減することができる。また、ステータにおいても、ロータとの間で磁力が作用し難い部分が、従来の製造方法に比べ少なくなることから、ステータのコストも実質的に低減することができ、ひいては、モータのコストを抑制することができる。

従って、上述態様のモータのロータの製造方法では、ロータコアとシャフトとの組付け精度を高くして、低コストで高性能なモータのロータを製造することができる、という優れた効果を奏する。

（２）また、上述態様のモータのロータの製造方法では、（１）に記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具では、水平方向を基準に、治具高さ方向片側に対し、径内側周縁部が径外側周縁部より高い形状を山型形状とし、径内側周縁部が径外側周縁部より低い形状を谷型形状としたとき、一対の治具を構成する第１治具と第２治具とは、山型形状または谷型形状で何れも同じ形状に形成されていることを特徴とするので、薄板鋼板の変形方向への自由度を抑制し易くなり、積層鋼板の厚み方向片側に変位しようとする歪みの発生を抑制することができる。

（３）また、上述態様のモータのロータの製造方法では、（２）に記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具は、山型形状で形成されていることを特徴とするので、一対の治具の頂上側に向けてシャフトを積層鋼板の挿通孔に挿通して焼き嵌めると、焼き嵌め後、各薄板鋼板の貫通孔周縁部がシャフトに向けて収縮したときの応力が、シャフトを挿通する向きの反対側に生じ難くなる。これにより、この反対側に向けた積層鋼板の歪みの発生がより確かに抑制できる。

（４）また、上述態様のモータのロータの製造方法では、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具は、径内側周縁部と径外側周縁部とが傾斜面で繋がれた形状で形成されていることを特徴とするので、薄板鋼板の外周径が異なる仕様で複数種のロータコアを製造する場合でも、一対の治具は、一種の仕様につき、ロータコアの仕様に特定されず汎用性を持ち、複数種のロータコアに対し幅広く対応できるようになる。よって、一対の治具が、ロータコアの仕様毎に個々に必要にならず、ロータコアのコスト低減が可能となる。

（５）また、上述態様のモータのロータの製造方法では、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具は、径内側周縁部と径外側周縁部とを繋ぐ平板状の基部を有し、径内側周縁部と径外側周縁部とがそれぞれ、基部から治具高さ方向に立設して形成されていることを特徴とするので、一対の治具のうち、径内側周縁部及び径外側周縁部のそれぞれの高さを、焼き嵌め後の薄板鋼板において、その厚み方向に規制したい変位量に対応させて設定することが容易にできるようになる。

（６）また、上述態様のモータのロータの製造方法では、（１）乃至（５）のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、一対の治具で挟持した積層鋼板を、厚み方向に対し、積層鋼板の両側から所定の挟持力で拘束する積層鋼板拘束工程と、積層鋼板拘束工程の後、拘束した積層鋼板を加熱する積層鋼板加熱工程と、積層鋼板の加熱後、一対の治具のシャフト挿通孔を通じてシャフトを積層鋼板の挿通孔に挿通し、シャフトと積層鋼板とを焼き嵌めするシャフト焼き嵌め工程と、を有することを特徴とするので、積層鋼板拘束工程では、積層鋼板が、一対の治具により、焼き嵌め後に生じる変形の自由度が抑制された状態で拘束され、積層鋼板加熱工程で、拘束した積層鋼板の挿通孔が、熱膨張により孔径が多少拡張する。シャフト焼き嵌め工程では、シャフトが、孔径が多少拡張した挿通孔にスムーズに挿入でき、積層鋼板の冷却により、シャフトと積層鋼板とが焼き嵌めされる。このとき、積層鋼板では、その厚み方向に変位しようとする歪みが片側に規制されるため、積層鋼板、すなわちロータコアとシャフトとが、組付け精度良く固定できるようになる。

実施形態の第１実施例に係る一対の治具を用いて、ロータコアとシャフトとを固定させる製造方法の説明図である。 図１に示す一対の治具のうち、第１治具の平面図である。 図２中、Ａ−Ａ矢視に相当する位置から見た一対の治具の断面図である。 実施形態の変形例に係る一対の治具を示す説明図であり、図３と同様の位置から見た断面図である。 実施形態の第２実施例に係る一対の治具を示す説明図であり、図３と同様の位置から見た断面図である。 ロータコアを構成する薄板鋼板を示す平面図である。 図６中、Ｂ−Ｂ矢視断面図である。 実施形態において、モータのロータの製造する工程を示すフローチャート図である。 挿通孔に挿通したシャフトと積層鋼板との焼き嵌め前の状態を説明する模式図である。 挿通孔に挿通したシャフトと積層鋼板との焼き嵌め後の状態を説明する模式図である。 シャフトとの焼き嵌め部位で薄板鋼板が歪む様子を説明する模式図である。 実施形態に係るモータのロータの製造方法で製造したロータにおいて、積層鋼板の変形について説明する模式図である。 実施形態に係るモータのロータの製造方法で製造したロータを、ステータと組み付けたモータを模式的に示した説明図である。 特許文献１に開示されたロータコアの斜視図を示す。 図１４中、Ｃ矢視から見たロータコアをなす薄板鋼板の一部を示す。 図１４中、Ｃ矢視から見たロータコアの貫通孔にモータシャフトが挿通した状態を示す説明図である。 ロータコアとシャフトとを固定させる従来の製造方法の説明図である。 図１７に示す従来の製造方法で製造したロータにおいて、積層鋼板が軸方向のシャフト挿通入口側に変形した様子を説明する模式図である。 図１７に示す従来の製造方法で製造したロータにおいて、積層鋼板が軸方向のシャフト挿通出口側に変形した様子を説明する模式図である。 図１７に示す従来の製造方法で製造したロータを、ステータと組み付けたモータを示す模式図である。

以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車等に搭載されるモータのロータについて、積層鋼板で形成されたロータコアの挿通孔に、ロータの回転軸であるシャフトを挿入しロータコアと一体に組付けるモータのロータの製造方法を実施形態に挙げる。

本実施形態では、添付図面に図示したＨＴは、シャフトの軸心に沿う方向、ロータ回転軸に沿う方向、ロータコアの厚み方向、薄板鋼板の積層方向（厚み方向）、及び一対の治具におけるシャフト挿通孔の軸心に沿う方向と治具高さ方向とを示す。また、ＲＤは、シャフトの軸心を中心とする径方向、ロータの軸心を中心とする径方向、積層鋼板の挿通孔（薄板鋼板の貫通孔）の軸心を中心とする径方向、及び一対の治具におけるシャフト挿通孔の軸心を中心とする径方向を示す。

はじめに、本実施形態に係るモータの概要について、図１、図６、図７、及び図１３を用いて説明する。

図１は、実施形態の第１実施例に係る一対の治具を用いて、ロータコアとシャフトとを固定させる製造方法の説明図である。図６は、ロータコアを構成する薄板鋼板を示す平面図である。図７は、図６中、Ｂ−Ｂ矢視断面図である。図１３は、実施形態に係るモータのロータの製造方法で製造したロータを、ステータと組み付けたモータを模式的に示した説明図である。

モータ１は、図１３に示すように、ステータ２、ロータ３等を有している。ステータ２は、ロータ３の径方向ＲＤ径外側に、ロータ３の軸心ＡＸを中心とするロータ３の周方向に環状に配置されている。

ロータ３は、ロータコア１０とシャフト２０とを有している。ロータコア１０は、複数（例えば、３００枚程度）の薄板鋼板１２を、その厚み方向ＨＴに重ね合わせて積層させた積層鋼板１１からなる。薄板鋼板１２は、図６及び図７に示すように、例えば、厚さ０．３（ｍｍ）、外径Φ１３０（ｍｍ）等の円盤状に形成され、軸心ＡＸ１を中心とする中央に、内径ΦＤ（０＜Ｄ）の貫通孔１２Ｈを有している。貫通孔１２Ｈは、プレス加工により、薄板鋼板１２を１枚ずつ打ち抜いて穿孔されている。

積層鋼板１１は、参照する図１に示すように、複数積層した薄板鋼板１２に対し、複数の貫通孔１２Ｈの軸心ＡＸ１を位置合わせして形成された内径ΦＤの挿通孔１１Ｈを有する。

また、薄板鋼板１２はそれぞれ、貫通孔１２Ｈの径方向ＲＤ径外側で、軸心ＡＸ１を中心とする所定径のピッチ円（図示せず）上に、磁石を挿着する複数の磁石挿通孔１５Ｈ（図６は８つの磁石挿通孔１５Ｈを図示）を有している。

シャフト２０は、外径Φｄ（０＜ｄ＜Ｄ）で中空状または中実状に形成されたロータ３の回転軸である。シャフト２０は、後に詳述するように、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈに挿入され、積層鋼板１１と焼き嵌めで固定されている。ロータ３の製造工程では、シャフト２０と積層鋼板１１とを固定するにあたり、積層鋼板１１を、その厚み方向ＨＴ両側から挟み込む一対の治具３０が用いられる。

次に、一対の治具３０について、参照する図１及び図２を用いて説明する。図２は、図１に示す一対の治具のうち、第１治具の平面図である。

一対の治具３０は、参照する図１に示すように、第１治具３１と第２治具３２とからなり、例えば、ステンレス材等、高周波焼入れによる積層鋼板１１の焼き嵌め時に加熱されない非磁性体の材質で形成されている。第１治具３１及び第２治具３２はそれぞれ、シャフト２０が挿通可能なシャフト挿通孔３０Ｈを中央に有している。

また、一対の治具３０は、シャフト挿通孔３０Ｈの径方向ＲＤに対し、シャフト挿通孔３０Ｈを径内側に取り囲む位置で、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈの周縁を挟む径内側周縁部３５と、径内側周縁部３５より径外側で、積層鋼板１１の外周縁を挟む径外側周縁部３７と、を有している。一対の治具３０では、径内側周縁部３５と径外側周縁部３７とが、径方向ＲＤに直交する治具高さ方向ＨＴに高低差を設けて形成されている。

本実施形態では、径内側周縁部３５を指す区分範囲と、径外側周縁部３７を指す区分範囲とについては、次のように定義されている。

積層鋼板１１において、その径方向ＲＤに対し、外周縁と内周縁との中央付近に位置する部分を環状の鋼板径中央部としたとき、径内側周縁部３５は、一対の治具３０のうち、積層鋼板１１の鋼板径中央部を挟む位置を境に、その径方向ＲＤ径内側に位置する範囲を指す。径外側周縁部３７は、一対の治具３０のうち、積層鋼板１１の鋼板径中央部を挟む位置を境に、その径方向ＲＤ径外側に位置する範囲を指す。

一対の治具３０では、水平方向を基準に、治具高さ方向ＨＴ片側（図１中、上側）に対し、径内側周縁部３５が径外側周縁部３７より高い形状を山型形状とし、径内側周縁部３５が径外側周縁部３７より低い形状を谷型形状としたとき、一対の治具３０を構成する第１治具３１と第２治具３２とは、山型形状または谷型形状で何れも同じ形状に形成されている。

本実施形態では、第１治具３１と第２治具３２との間に挟み込んだ積層鋼板１１を、その厚み方向ＨＴに所定の挟持力Ｆで拘束するのに、ボルト等の締結具５０が複数用いられる。第１治具３１には、締結具５０を挿通する締結具挿通孔３８Ｈが複数箇所（図２には４箇所図示）に穿孔され、第２治具３２には、締結具５０と螺合可能な雌ネジ孔３９Ｈが複数箇所に穿孔されている。

なお、第１治具と第２治具とによる積層鋼板の拘束は、本実施形態以外にも、専用の生産設備において、エアシリンダまたは油圧シリンダ等の駆動源により、第１治具と第２治具とを互いに、厚み方向に対し、自在に近接または離間できる構造で構成し、このような駆動源で第１治具と第２治具とを挟持させて、積層鋼板を拘束するようにしても良い。

第１実施例

第１実施例に係る一対の治具について、図１乃至図３を用いて説明する。図３は、図２中、Ａ−Ａ矢視に相当する位置から見た一対の治具の断面図である。

本実施例では、一対の治具３０は、図１乃至図３に示すように、基準である水平ラインＨＬに対し、径内側周縁部３５が径外側周縁部３７より（ｈ１−ｈ２）分だけ高い山型形状であり、径内側周縁部３５と径外側周縁部３７とが傾斜面３０ａで繋がれた形状で形成されている。

具体的には、第１，第２治具３１，３２（一対の治具３０）は、図１乃至図３に示すように、軸心ＣＬが通る位置近傍が最も高く、シャフト挿通孔３０Ｈの径方向ＲＤ径外側に向けて徐々に低くなる形態に、１枚の円盤状の平板を湾曲させて形成されている。

変形例

第１実施例に係る一対の治具は、１枚の円盤状の平板を山型形状に変形させて形成した。これに対し、変形例に係る一対の治具３０Ｔは、１つの部材を変形させて形成せず、切削加工等により、径内側周縁部３５Ｔを径外側周縁部３７Ｔより（ｈ１−ｈ２）分だけ高くして形成したものである。

図４は、変形例に係る一対の治具を示す説明図であり、図３と同様の位置から見た断面図である。

本変形例では、一対の治具３０Ｔは、図４に示すように、基準である水平ラインＨＬに対し、径内側周縁部３５Ｔが径外側周縁部３７Ｔより（ｈ１−ｈ２）分だけ高い山型形状であり、径内側周縁部３５Ｔと径外側周縁部３７Ｔとが傾斜面３０Ｔａで繋がれた形状で形成されている。第１治具３１Ｔには、締結具５０を挿通する締結具挿通孔３８ＴＨが複数箇所に穿孔され、第２治具３２Ｔには、締結具５０と螺合可能な雌ネジ孔３９ＴＨが複数箇所に穿孔されている。

次に、本実施形態に係るモータのロータの製造方法について、図８乃至図１０を用いて説明する。

図８は、本実施形態において、モータのロータの製造する工程を示すフローチャート図である。図９は、挿通孔に挿通したシャフトと積層鋼板との焼き嵌め前の状態を説明する模式図である。図１０は、挿通孔に挿通したシャフトと積層鋼板との焼き嵌め後の状態を説明する模式図である。

はじめに、積層鋼板１１は、参照する図９に示すように、プレスの打ち抜き方向を同じにして所定枚数の薄板鋼板１２を積層させ、各薄板鋼板１２の各貫通孔１２Ｈを位置合わせして挿通孔１１Ｈをなしている状態にあり、ロータコア１０として、一つにまとまった状態にある。

ステップＳ１０では、本実施形態に係るモータのロータの製造方法のうち、積層鋼板拘束工程を実施する。積層鋼板拘束工程では、一対の治具３０で挟持した積層鋼板１１を、厚み方向ＨＴに対し、積層鋼板１１の両側から所定の挟持力Ｆで拘束する。具体的には、図１に示すように、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ一方側（図１中、上側）では、積層鋼板１１の一端面１１ａにおいて、挿通孔１１Ｈ周縁付近の内周縁部は、第１治具３１の径内側周縁部３５と当接せず隙間を有する一方で、積層鋼板１１の径方向最外周付近の外周縁部は、第１治具３１の径外側周縁部３７と当接し隙間を有していない。また、厚み方向ＨＴ他方側（図１中、下側）では、他端面１１ｂにおいて、その内周縁部は、第２治具３２の径内側周縁部３５と当接し隙間を有していない一方で、外周縁部は、第２治具３２の径外側周縁部３７と当接せず隙間を有している。このように、積層鋼板１１を、第１治具３１及び第２治具３２で挟み込み、第１治具３１の締結具挿通孔３８Ｈに４つの締結具５０を挿通させ、第２治具３２の雌ネジ孔３９Ｈで締結させて、例えば、１（ｔｏｎ）程度の所定大きさの挟持力Ｆで、積層鋼板１１を拘束する。

次いで、ステップＳ２０では、本実施形態に係るモータのロータの製造方法のうち、積層鋼板加熱工程を実施する。積層鋼板加熱工程は、ステップＳ１０で行った積層鋼板拘束工程の後、拘束した積層鋼板１１を加熱する。具体的には、一対の治具３０で拘束した積層鋼板１１を、例えば、高周波焼入れにより約３００℃近くまで加熱し、熱膨張により挿通孔１１Ｈの内径ΦＤを１００（μｍ）程度拡張させる。

次いで、ステップＳ３０及びステップＳ４０で、本実施形態に係るモータのロータの製造方法のうち、シャフト焼き嵌め工程を実施する。シャフト焼き嵌め工程は、積層鋼板１１の加熱後、一対の治具３０のシャフト挿通孔３０Ｈを通じてシャフト２０を積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈに挿通し、シャフト２０と積層鋼板１１とを焼き嵌めする。

具体的には、ステップＳ３０では、参照する図１に示すように、一対の治具３０により拘束された積層鋼板１１に対し、シャフト２０を、第２治具３２のシャフト挿通孔３０Ｈから挿入し、挿通孔１１Ｈを通じ、第１治具３１のシャフト挿通孔３０Ｈを貫通させる。このとき、挿通孔１１Ｈの内径ΦＤが熱膨張によって拡張されているため、外径Φｄ（０＜ｄ＜Ｄ）のシャフト２０は、図９に示すように、拡張された挿通孔１１Ｈにスムーズに挿入できる。

ステップＳ４０では、積層鋼板１１を冷却する。これにより、積層鋼板１１、すなわち複数積層した薄板鋼板１２では、各貫通孔１２Ｈ（挿通孔１１Ｈ）の内径ΦＤが、シャフト２０の外径Φｄより小さく収縮し、積層鋼板１１とシャフト２０とが、図１０に示すように、焼き嵌めされて固定される。

次いで、ステップＳ５０で、締結具５０の締結を解除して、一対の治具３０を積層鋼板１１から取り外した後、各磁石挿通孔１５Ｈに挿入した磁石を、接着剤で積層鋼板１１に固定させる。かくして、ロータコア１０とシャフト２０とを一体に固定する工程が終了する。

前述した構成を有する実施形態の第１実施例に係るモータのロータの製造方法の作用・効果について、図１１乃至図１３、及び図１７乃至図２０を用いて説明する。

図１１は、シャフトとの焼き嵌め部位で薄板鋼板が歪む様子を説明する模式図を示す。図１２は、実施形態に係るモータのロータの製造方法で製造したロータにおいて、積層鋼板の変形について説明する模式図を示す。

実施形態の第１実施例に係るモータのロータの製造方法では、貫通孔１２Ｈを有した薄板鋼板１２を複数積層し、複数の薄板鋼板１２の各貫通孔１２Ｈを位置合わせして形成される挿通孔１１Ｈを有する積層鋼板１１を、該積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ両側から挟み込む一対の治具３０を用いて、該一対の治具３０により、ロータコア１０として積層鋼板１１を厚み方向ＨＴに拘束した状態で、挿通孔１１Ｈにシャフト２０を挿入し、積層鋼板１１と焼き嵌めで固定させるモータ１のロータ３の製造方法において、一対の治具３０はそれぞれ、シャフト２０が挿通可能なシャフト挿通孔３０Ｈと、シャフト挿通孔３０Ｈの径方向ＲＤに対し、シャフト挿通孔ＲＤを径内側に取り囲む位置で、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈの周縁を挟む径内側周縁部３５と、径内側周縁部３５より径外側で、積層鋼板１１の外周縁を挟む径外側周縁部３７と、を有し、一対の治具３０では、径内側周縁部３５と径外側周縁部３７とが、径方向ＲＤに直交する治具高さ方向ＨＴに高低差を設けて形成されていることを特徴とするので、積層鋼板１１において、シャフト２０との焼き嵌め部位Ｐ１と鋼板最外周部位Ｐ１との間で生じる厚み方向ＨＴに変位Ｘについて、製品（ロータ３）間のバラツキ幅が、図１７に示すような、ロータコア４１０とシャフト４２０とを固定する従来の製造方法に比して、半分程度にまで小さく抑制することができる。

すなわち、ロータコア１０は、貫通孔１２Ｈを有した薄板鋼板１２を複数積層させた積層鋼板１２で構成されている。薄板鋼板１２は、図６及び図７に示すように、例えば、一枚の厚みが０．３（ｍｍ）程度で、外周径が１００（ｍｍ）を超える大きさ等の形状で形成され、自重だけでも厚み方向に撓み易い。また、薄板鋼板１２の貫通孔１２Ｈは、積層前に、薄板鋼板１２一枚毎に、プレス加工等による打ち抜きで穿孔され、各薄板鋼板１２の貫通孔１２Ｈでは、参照する図９に示すように、その内周面（嵌合面）の傾きや剪断面の厚み、端部のバリ等、プレス後の貫通孔周縁部１２Ｃの形態が、厳密に言うと、薄板鋼板１２一枚毎に異なっている。また、焼き嵌め時に、複数積層させた薄板鋼板１２（積層鋼板１１）が一対の治具で厚み方向ＨＴに拘束されているが、各薄板鋼板１２は、例示したように、３００枚近くもあり、一対の治具により局部的に加締め固定されているものの、積層鋼板１１全体において各薄板鋼板１２の面全体が、互いに固定されておらず、単に重ね合わせて積層させただけとなっている。そのため、各薄板鋼板１２では、図１１に示すように、変形に対する自由度が大きい状態にある。

よって、焼き嵌め時に、図１０に示すように、貫通孔１２Ｈの貫通孔周縁部１２Ｃがその径方向ＲＤ径内側に収縮したときの締め代でシャフト２０と固定したときに、（ａ）薄板鋼板１２自体が撓み易いことのほか、特に（ｂ）貫通孔周縁部１２Ｃの形態が各薄板鋼板１２で異なり、シャフト２０との焼き嵌め状態が各薄板鋼板１２で異なること、（ｃ）各薄板鋼板１２の面全体が互いに固定されず変形の自由度が大きくなっていること、に起因して、各薄板鋼板１２において、貫通孔周縁部１２Ｃとシャフト２０とが、シャフト２０の軸方向ＨＴに直交する水平方向（図１０乃至図１３、図１８、及び図１９中、径方向ＲＤと平行な方向）に均一な状態で焼き嵌めできない。

特に、参照する図１７に示す従来の製造方法で、ロータコア４１０とシャフト４２０とを固定すると、焼き嵌め後、各薄板鋼板４１２の貫通孔周縁部４１２がシャフト４２０に向けて収縮したときの残留応力により、各薄板鋼板４１２において、歪みが大きく生じる。その結果、図１８及び図１９に示すように、各薄板鋼板４１２の厚み方向ＨＴに対し、貫通孔周縁部４１２Ｃとシャフト４２０との焼き嵌め部位Ｑ１と、薄板鋼板の鋼板最外周部位Ｑ２，Ｑ３との間に変位Ｘ（０＜Ｘ）を持った変形が生じる。変形の向きは、上述した（ｂ）及び（ｃ）の理由に起因して、ロータ（製品）毎に、図１８に示すように、シャフト４２０が積層鋼板４１０の挿通孔４１１Ｈを挿通するときの入口側である挿通孔入口側（図１８中、下側）である場合がある。また、変形の向きは、図１９に示すように、シャフト４２０がこの挿通孔４１１Ｈを挿通したときの出口側である挿通孔出口側（図１９中、上側）である場合もある。

積層鋼板４１１から第１治具４３１及び第２治具４３２を取り外すと、各薄板鋼板４１２のバネ力で、積層鋼板４１１全体は、その厚み方向ＨＴに対し、挿通孔入口側または挿通孔出口側にさらに大きく変形し、製品毎に、変形代とその向きにバラツキが大きく生じる。その結果、このように変形した各薄板鋼板４１２を積層させて構成したロータコアでは、変形のバラツキ幅は、積層鋼板４１２の厚み方向挿通孔入口側に生じたときの変位Ｘと、挿通孔出口側に生じたときの変位Ｘとの和２Ｘであり、製品同士の間で、全体的に大きくなっている。

これに対し、本実施形態の第１実施例に係るモータのロータの製造方法は、径内側周縁部３５と径外側周縁部３７とに治具高さ方向ＨＴに高低差を設けた一対の治具３０で積層鋼板１１を拘束する。一対の治具３０は、本実施形態の場合、径内側周縁部３５を径外側周縁部３７より高くし、第１治具３１及び第２治具３２とも、径内側周縁部３５と径外側周縁部３７との高低の位置関係を同じにする。

本実施形態の場合のように、径内側周縁部３５を径外側周縁部３７より高くした一対の治具３０の場合、第１治具３１の径内側周縁部３５は、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ一方側（図１中、上側）において、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈ周縁と当接せず離間するが、第２治具３２の径内側周縁部３５は、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ他方側（図１中、下側）において、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈ周縁と直に当接するようになる。

この状態で、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ他方側から一方側に向けてシャフト２０を挿通し、焼き嵌め後、各薄板鋼板１２（積層鋼板１１）の貫通孔周縁部１２Ｃがシャフト２０に向けて収縮したとき、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈ周縁と当接する第２治具３２の径内側周縁部３５により、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ他方側に向けた残留応力が作用せず、この厚み方向ＨＴ他方側への積層鋼板１１の変形は生じない。その一方で、第１治具３１の径内側周縁部３５は、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ一方側で、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈ周縁と離間しているため、各薄板鋼板１２の残留応力は、厚み方向ＨＴ一方側に向けて作用し、各薄板鋼板全体（積層鋼板１１）の焼き嵌め部位Ｐ１が、この隙間に向けて変形し易くなる。そのため、本実施形態の第１実施例に係るモータのロータの製造方法では、径内側周縁部３５と径外側周縁部３７とに高低差があることで、拘束された各薄板鋼板１２において、変形方向の自由度が、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴの片側（図１２に示す側）に抑制されるようになる。

よって、本実施形態の第１実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、積層鋼板１１から一対の治具３０を取り外した後、薄板鋼板１２全体（積層鋼板１１）が、図１２に示すように、揃って同じ向きに変位Ｘのバラツキ範囲で変形するようになる。そのため、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈ（薄板鋼板１２全体の挿通孔１２Ｈ）とシャフト２０との焼き嵌め部位Ｐ１と、積層鋼板１１の鋼板最外周部位Ｐ２との間に有する全体的な変位のバラツキ幅Ｘは、従来の製造方法の場合に生じるバラツキ幅２Ｘに比べ、半分程度にまで小さく抑制することができる。これにより、製品間で、ロータ３とステータ２との間で磁力が作用し難い部分が、従来の製造方法に比べて少なくなり、ロータコア１０とシャフト２０との組付け精度が向上するため、ひいてはモータ１で回転力を発生させるときのロスが抑制され、性能が高いモータ１を製造することができる。

また、上述したバラツキ幅Ｘを小さく抑制したロータコア１０をロータ３に組み付けたモータ１では、図１３及び図２０に示すように、ステータ２との間で磁力の作用を受け難くなる部分が生じないよう、ロータ３の厚みを厚くする分が、従来の製造方法に比べ少なくなる。これにより、余分に薄板鋼板１２を増やす数量も低減できることから、ロータコア１０の製造コストを低減することができる。また、ステータ２においても、ロータ３との間で磁力が作用し難い部分が、従来の製造方法に比べ少なくなることから、ステータ２のコストも実質的に低減することができ、ひいては、モータ１のコストを抑制することができる。

従って、本実施形態の第１実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、ロータコア１０とシャフト２０との組付け精度を高くして、低コストで高性能なモータ１のロータ３を製造することができる、という優れた効果を奏する。

また、本実施形態の第１実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、一対の治具３０では、水平方向ＨＬを基準に、治具高さ方向ＨＴ片側に対し、径内側周縁部３５が径外側周縁部３７より高い形状を山型形状とし、径内側周縁部３５が径外側周縁部３７より低い形状を谷型形状としたとき、一対の治具３０を構成する第１治具３１と第２治具３２とは、山型形状または谷型形状で何れも同じ形状に形成されていることを特徴とするので、薄板鋼板１２の変形方向への自由度を抑制し易くなり、図１２に示すように、積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ片側（図１２中、上側、及び図１９に示す向き）に変位しようとする歪みの発生を抑制することができる。

また、本実施形態の第１実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、一対の治具３０は、山型形状で形成されていることを特徴とするので、一対の治具３０の頂上側に向けてシャフト２０を積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈに挿通して焼き嵌めると、焼き嵌め後、各薄板鋼板１２の貫通孔周縁部１２Ｃがシャフト２０に向けて収縮したときの応力が、シャフト２０を挿通する向きの反対側に生じ難くなる。これにより、この反対側に向けた積層鋼板１１の歪みの発生がより確かに抑制できる。

また、本実施形態の第１実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、一対の治具３０は、径内側周縁部３５と径外側周縁部３７とが傾斜面３０ａで繋がれた形状で形成されていることを特徴とするので、薄板鋼板１２の外周径が異なる仕様で複数種のロータコア１０を製造する場合でも、一対の治具３０は、一種の仕様につき、ロータコア１０の仕様に特定されず汎用性を持ち、複数種のロータコア１０に対し幅広く対応できるようになる。よって、一対の治具３０が、ロータコア１０の仕様毎に個々に必要にならず、ロータコア１０のコスト低減が可能となる。

また、本実施形態の第１実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、一対の治具３０で挟持した積層鋼板１１を、厚み方向ＨＴに対し、積層鋼板１１の両側から所定の挟持力Ｆで拘束する積層鋼板拘束工程と、積層鋼板拘束工程の後、拘束した積層鋼板１１を加熱する積層鋼板加熱工程と、積層鋼板１１の加熱後、一対の治具３０のシャフト挿通孔３０Ｈを通じてシャフト２０を積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈに挿通し、シャフト２０と積層鋼板１１とを焼き嵌めするシャフト焼き嵌め工程と、を有することを特徴とするので、積層鋼板拘束工程では、積層鋼板１１が、一対の治具３０により、焼き嵌め後に生じる変形の自由度が抑制された状態で拘束され、積層鋼板加熱工程で、拘束した積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈが、熱膨張により内径ΦＤが多少拡張する。シャフト焼き嵌め工程では、シャフト２０が、孔径が多少拡張した挿通孔１１Ｈにスムーズに挿入でき、積層鋼板１１の冷却により、シャフト２０と積層鋼板１１とが焼き嵌めされる。このとき、積層鋼板１１では、その厚み方向ＨＴに変位しようとする歪みが片側（図１２中、上側）に規制されるため、積層鋼板１１、すなわちロータコア１０とシャフト２０とが、組付け精度良く固定できるようになる。

第２実施例

次に、本実施形態の第２実施例に係るモータのロータの製造方法について、図５を用いて説明する。図５は、実施形態の第２実施例に係る一対の治具を示す説明図であり、図３と同様の位置から見た断面図である。

本実施例では、用いる一対の治具の形態が、前述の第１実施例に係るモータのロータの製造方法で用いる一対の治具と異なるだけで、それ以外の部分は、第１実施例と同様である。従って、第１実施例とは異なる部分を中心に説明し、その他について説明を簡略または省略する。

本実施例では、一対の治具１３０は、図５に示すように、径内側周縁部１３５と径外側周縁部１３７とを繋ぐ平板状の基部１３４を有し、径内側周縁部１３５と径外側周縁部１３７とがそれぞれ、基部１３４から治具高さ方向ＨＴに立設して形成されている。一対の治具１３０は、基準である水平ラインＨＬに対し、径内側周縁部１３５が径外側周縁部３７より（ｈ１−ｈ２）分だけ高い山型形状である。第１治具１３１には、シャフト２０が挿通可能なシャフト挿通孔１３０Ｈと、図１に示す締結具５０を挿通する締結具挿通孔１３８Ｈが複数箇所に穿孔されている。第２治具１３２には、シャフト２０が挿通可能なシャフト挿通孔１３０Ｈと、締結具５０と螺合可能な雌ネジ孔３９Ｈが複数箇所に穿孔されている。

前述した構成を有する本実施形態の第２実施例に係るモータのロータの製造方法の作用・効果について、説明する。

本実施形態の第２実施例に係るモータのロータの製造方法では、前述の第１実施例に係るモータのロータの製造方法と同様、貫通孔１２Ｈを有した薄板鋼板１２を複数積層し、複数の薄板鋼板１２の各貫通孔１２Ｈを位置合わせして形成される挿通孔１１Ｈを有する積層鋼板１１を、該積層鋼板１１の厚み方向ＨＴ両側から挟み込む一対の治具１３０を用いて、該一対の治具１３０により、ロータコア１０として積層鋼板１１を厚み方向ＨＴに拘束した状態で、挿通孔１１Ｈにシャフト２０を挿入し、積層鋼板１１と焼き嵌めで固定させるモータ１のロータ３の製造方法において、一対の治具１３０はそれぞれ、シャフト２０が挿通可能なシャフト挿通孔１３０Ｈと、シャフト挿通孔１３０Ｈの径方向ＲＤに対し、シャフト挿通孔ＲＤを径内側に取り囲む位置で、積層鋼板１１の挿通孔１１Ｈの周縁を挟む径内側周縁部１３５と、径内側周縁部１３５より径外側で、積層鋼板１１の外周縁を挟む径外側周縁部１３７と、を有し、一対の治具１３０では、径内側周縁部１３５と径外側周縁部１３７とが、径方向ＲＤに直交する治具高さ方向ＨＴに高低差を設けて形成されていることを特徴とするので、積層鋼板１１において、シャフト２０との焼き嵌め部位Ｐ１と鋼板最外周部位Ｐ１との間で生じる厚み方向ＨＴに変位Ｘについて、製品（ロータ３）間のバラツキ幅が、図１７に示すような、ロータコア４１０とシャフト４２０とを固定する従来の製造方法に比して、半分程度にまで小さく抑制することができる。

従って、本実施形態の第２実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、ロータコア１０とシャフト２０との組付け精度を高くして、低コストで高性能なモータ１のロータ３を製造することができる、という優れた効果を奏する。

また、本実施形態の第２実施例に係るモータ１のロータ３の製造方法では、一対の治具１３０は、径内側周縁部１３５と径外側周縁部１３７とを繋ぐ平板状の基部１３４を有し、径内側周縁部１３５と径外側周縁部１３７とがそれぞれ、基部１３４から治具高さ方向ＨＴに立設して形成されていることを特徴とするので、一対の治具１３０のうち、径内側周縁部１３５及び径外側周縁部１３７のそれぞれの高さを、参照する図１２に示すように、焼き嵌め後の薄板鋼板１１において、その厚み方向ＨＴに規制したい変位量Ｘに対応させて設定することが容易にできるようになる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、積層鋼板からなるロータコアとシャフトとの組付け精度を高くして、低コストで高性能なモータのロータを製造することができる。

１ モータ
３ ロータ
１０ ロータコア
１１ 積層鋼板
１１ａ，１１ｂ 両側端面
１１Ｈ 挿通孔
１２ 薄板鋼板
１２Ｈ 貫通孔
２０ シャフト
３０Ｈ シャフト挿通孔
３０，１３０ 一対の治具
３０ａ 傾斜面
３１，１３１ 第１治具
３２，１３２ 第２治具
３５，１３５ 径内側周縁部
３７，１３７ 径外側周縁部
１３４ 基部
Ｆ 挟持力
ＨＬ 水平方向
ＨＴ 厚み方向、高さ方向
ＲＤ 径方向

Claims (6)

1. 貫通孔を有した薄板鋼板を複数積層し、前記複数の薄板鋼板の各前記貫通孔を位置合わせして形成される挿通孔を有する積層鋼板を、該積層鋼板の厚み方向両側から挟み込む一対の治具を用いて、該一対の治具により、ロータコアとして前記積層鋼板を前記厚み方向に拘束した状態で、前記挿通孔にシャフトを挿入し、前記積層鋼板と焼き嵌めで固定させるモータのロータの製造方法において、
   前記一対の治具はそれぞれ、前記シャフトが挿通可能なシャフト挿通孔と、
   前記シャフト挿通孔の径方向に対し、前記シャフト挿通孔を径内側に取り囲む位置で、前記積層鋼板の前記挿通孔の周縁を挟む径内側周縁部と、前記径内側周縁部より径外側で、前記積層鋼板の外周縁を挟む径外側周縁部と、を有し、
   前記一対の治具では、前記径内側周縁部と前記径外側周縁部とが、前記径方向に直交する前記治具高さ方向に高低差を設けて形成されていることを特徴とするモータのロータの製造方法。
2. 請求項１に記載するモータのロータの製造方法において、
   前記一対の治具では、水平方向を基準に、前記治具高さ方向片側に対し、前記径内側周縁部が前記径外側周縁部より高い形状を山型形状とし、前記径内側周縁部が前記径外側周縁部より低い形状を谷型形状としたとき、
   前記一対の治具を構成する第１治具と第２治具とは、前記山型形状または前記谷型形状で何れも同じ形状に形成されていることを特徴とするモータのロータの製造方法。
3. 請求項２に記載するモータのロータの製造方法において、
   前記一対の治具は、前記山型形状で形成されていることを特徴とするモータのロータの製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、
   前記一対の治具は、前記径内側周縁部と前記径外側周縁部とが傾斜面で繋がれた形状で形成されていることを特徴とするモータのロータの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、
   前記一対の治具は、前記径内側周縁部と前記径外側周縁部とを繋ぐ平板状の基部を有し、
   前記径内側周縁部と前記径外側周縁部とがそれぞれ、前記基部から前記治具高さ方向に立設して形成されていることを特徴とするモータのロータの製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載するモータのロータの製造方法において、
   前記一対の治具で挟持した前記積層鋼板を、前記厚み方向に対し、前記積層鋼板の両側から所定の挟持力で拘束する積層鋼板拘束工程と、
   前記積層鋼板拘束工程の後、拘束した前記積層鋼板を加熱する積層鋼板加熱工程と、
   前記積層鋼板の加熱後、前記一対の治具の前記シャフト挿通孔を通じて前記シャフトを前記積層鋼板の前記挿通孔に挿通し、前記シャフトと前記積層鋼板とを焼き嵌めするシャフト焼き嵌め工程と、を有することを特徴とするモータのロータの製造方法。

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