WO2016067932A1 - ロータ及びロータ製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the rotor 2 may have a permanent magnet 22 divided in the axial direction.
- the rotor 2 may have a so-called step skew structure in which gaps between the permanent magnets 22 in the circumferential direction are shifted from each other along the axial direction.
- the winding 32 is wound around the teeth 34 of the stator core 31, and a coil is formed on each tooth 34.
- a terminal of the winding 32 is connected to an electrode (not shown) provided on the stator 3.
- the first outer collet 42 also presses the rotor cover 23 in the axial direction in addition to pressing the rotor cover 23 inward in the radial direction. Thereby, the spring back when the upper surface part 26 is completed can be reduced.
- the downward pressing in the axial direction by the first outer collet 42 is performed by the weight of the first outer collet 42 or the application of external stress, and is performed after the first outer collet 42 has sufficiently moved radially inward.
- the second inner collet 53 is arranged so that the circumferential gap faces the recess 61 of the bulging portion 60. As shown in FIG. 15, each second inner collet 53 is arranged such that the circumferential gap W1 is smaller than the length W2 along the circumferential direction of the bulging portion 60 on the radially inner side. That is, the bulging portion 60 is formed such that the boundary with the other portion of the rotor cover 23 on the radially inner side contacts the second inner collet 53.
- the corner 27 along the outer shape of the permanent magnet 22 is formed in the rotor cover 23, and the permanent magnet 22 is pressed from the circumferential direction by the rotor cover 23.
- the relative rotation in the circumferential direction with the permanent magnet 22 is restricted. Therefore, according to the rotor manufacturing method according to the first embodiment, the rotation of the rotor cover 23 can be easily performed. Furthermore, since rotation prevention can be performed without requiring separate processing, the number of processing steps can be reduced and an increase in man-hours during the manufacture of the rotor can be suppressed.
- the bulging portion 60 bulging radially outward is formed in the rotor cover 23.
- the bulging portion 60 swells radially outward and divides the recess 61 radially inward, the bulging portion 60 is easily deformed in the radial direction as compared with the case of being bent so as to be sandwiched in the circumferential direction.
- the flange portion 28 is easily formed by pressing the bulging portion 60 radially inward without extending the corner portion 27 and the flange portion 28 formed in the first pressing step. Can do. Therefore, the entire circumference of the rotor cover 23 can be formed as the upper surface portion 26 while preventing the rotor cover 23 from being broken or cracked.
- the rotor 2 according to the first embodiment includes the rotor cover 23 having the boss portion 29 extending in the axial direction of the rotor core 21, the spring back of the upper surface portion 26 is reduced by the boss portion 29. Therefore, the axial gap between the rotor cover 23 and the rotor core 21 can be reduced. Accordingly, the rotation of the rotor cover 23 can be more reliably performed.
- each first outer collet 142 has a pressing portion 144 at the opening end of the rotor cover 23 with a predetermined circumferential clearance between the contact portions 143. It arrange
- the first inner collet 43 is arranged by arranging a plurality of first inner collets 43 divided in the circumferential direction in an annular manner on the inner peripheral side of the rotor cover 23 above the rotor core 21. The Each first inner collet 43 is disposed so as to contact the inner peripheral surface of the opening end of the rotor cover 23 with a predetermined gap in the circumferential direction.
- the bulging portion 60 can be formed by pressing the first outer collet 142 radially inward until the contact portions 143 contact each other. Therefore, unlike the first embodiment, it is not necessary to control the amount of movement of the first outer collet 42 in order to leave a predetermined gap between the first outer collets 42, and the bulging portion 60 can be easily formed. it can. In addition, reproducibility in forming the bulging portion 60 can be improved.
- the corner 27 along the outer shape of the permanent magnet 22 is formed in the rotor cover 23, and the permanent magnet 22 is pressed from the circumferential direction by the rotor cover 23, so the circumferential direction between the rotor cover 23 and the permanent magnet 22 Relative rotation is restricted. Therefore, it is possible to suppress an increase in man-hours when manufacturing the rotor 2 while preventing the rotor cover 23 from rotating.
- the rotor 2 includes the rotor core 21 fixed to the shaft 1 so as to be integrally rotatable and attached with the permanent magnets 22 in the circumferential direction, and the cylindrical rotor cover 23 covering the outer periphery of the rotor core 21.
- the rotor cover 23 has a corner portion 27 formed along the outer shape of the permanent magnet 22 at the opening end of the rotor core 21.
- the upper surface portion 26 has the boss portion 29 that protrudes in the axial direction of the rotor core 21 from the radially inner side of the flange portion 28.
- the boss portion 29 may not be formed.
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Abstract
周方向に亘って永久磁石22が取り付けられたロータコア21を備えるロータ2を製造するロータ製造方法であって、円筒状のロータカバー23をロータコア21の外周に被せる工程と、ロータカバー23の開口端を外側コレットによって径方向内側へ向けて押圧して、永久磁石22の外形形状に沿った角部27を形成する工程と、を含む。
Description
本発明は、ロータ及びその製造方法に関する。
JP1999-299149Aには、回転電機に用いられるロータが開示されている。このロータは、マグネットが外周に取り付けられたヨークと、マグネットの外周面を覆うカバーと、を備える。マグネットには周方向端部に切り欠きが設けられ、カバーにはその開口縁部に凹陥部が設けられる。カバーの凹陥部が隣接するマグネット間の切り欠きに係止されることで、カバーの軸方向及び周方向の移動が規制される。
上記従来の技術では、ヨークに対するカバーの周方向の固定、すなわちカバーの回り止めを行うため、カバーをマグネットの外周に被せる前にマグネット及びカバーに加工を施す必要がある。このため、製造工程が複雑化する。
本発明は、ロータカバーの回り止めを容易に行うことを目的とする。
本発明のある態様によれば、周方向に亘って永久磁石が取り付けられたロータコアを備えるロータを製造するロータ製造方法であって、円筒状のロータカバーをロータコアの外周に被せる工程と、ロータカバーの開口端を押圧部材によって径方向内側へ向けて押圧して、永久磁石の外形形状に沿った角部を形成する工程と、を含む。
以下、添付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。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るロータ2を備える回転電機100を回転軸に垂直な方向に切断した断面を示す断面図である。
図1は、第1実施形態に係るロータ2を備える回転電機100を回転軸に垂直な方向に切断した断面を示す断面図である。
回転電機100は、モータ及び発電機の少なくとも一方として機能する。回転電機100は、図1に示すように、回転可能な回転軸としてのシャフト1と、シャフト1に一体的に固定されるロータ2と、ロータ2の外周側にロータ2と所定の空隙を介して設けられるステータ3と、を備える。
ロータ2は、シャフト1の外周に固定されてシャフト1とともに回転するロータコア21と、ロータコア21の外周面に周方向に亘って等間隔で配置されて設けられる複数の永久磁石22と、永久磁石22が取り付けられたロータコア21を収容するロータカバー23と、を備える。
ロータ2は、周方向に並ぶ6個の永久磁石22を有する。ロータ2は、これに限らず、周方向に並ぶ7個以上の永久磁石22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22を有していてもよい。また、ロータ2は、周方向に分割されておらず環状に形成された永久磁石22を有していてもよい。
さらに、ロータ2は軸方向に分割された永久磁石22を有していてもよい。この場合には、ロータ2は、周方向における永久磁石22間の隙間が軸方向に沿って互いにずれたいわゆるステップスキュー構造を有していてもよい。
ステータ3は、ロータ2と所定の空隙を介してロータ2を取り囲むように設けられる円環状のステータコア31と、ステータコア31に巻装される巻線32と、を備える。
ステータコア31は、環状のヨーク部33と、ヨーク部33から径方向内側に突出して設けられ周方向に所定の間隔で配置される複数のティース34と、隣接するティース34によってヨーク部33の内周側に画成されるスロット35と、を有する。
巻線32は、ステータコア31のティース34に巻回され、各ティース34にはコイルが形成される。巻線32の端末は、ステータ3に設けられる電極(図示せず)に接続される。電極を介してコイルに電力が供給されるとステータコア31が磁化し、ロータ2の永久磁石22との作用によってロータ2がシャフト1を軸として回転する。
図2は、本実施形態におけるロータ2を示す斜視図である。図3は、ロータ2をシャフト1の回転軸を含む平面で切断した断面を示す断面図である。
ロータカバー23は、永久磁石22が取り付けられたロータコア21を収容する非磁性のステンレス鋼から成る有底筒状に形成される。ロータカバー23は、図3に示すように、ロータコア21の外周を覆う円筒状の円筒部24と、ロータコア21の軸方向一方側(図3中右側)の端部に当接する底部25と、円筒部24から折り曲げられて形成されロータコア21の軸方向他方側(図3中左側)の端部に当接する上面部26と、を有する。
底部25は、図3に示すように、軸方向に垂直な面を有するとともに中央にシャフト1より大径の孔25aを有する円環状に形成される。円筒部24の端部と底部25の外周端とは、円筒部24の端部から軸方向に突出する突出部25bを介して接続される。
ロータコア21に対向するロータカバー23の底部25には、図4に示すように、ロータカバー23の内側に向かって軸方向に突出する突起部25cが形成される。ロータコア21は、底部25の突起部25cと上面部26との間で挟み込まれる。突起部25cは、底部25にいくつ形成されてもよい。突起部25cは、点状に形成されてもよいし、径方向や周方向に所定の長さを持った溝状に形成されてもよい。即ち、突起部25cは、ロータカバー23の内側(図4中左側)に向かって軸方向に突出するものであれば、任意の形状に形成することができる。
上面部26は、複数の永久磁石22の外形形状に沿って形成される角部27と、角部27から径方向内側に延びて軸方向に垂直な面を有すると共に中央にシャフト1より大径の孔26aを有する円環状のフランジ部28と、フランジ部28の径方向内側からロータコア21の軸方向に延びるボス部29と、を有する。
上面部26は、円筒部24の軸方向他方側の端部を径方向内側に押圧して形成される。角部27が永久磁石22の外形形状に沿って形成されて永久磁石22に当接することにより、永久磁石22がロータカバー23によって周方向から押さえられる。このため、ロータカバー23と永久磁石22との周方向の相対回転が規制される。したがって、角部27は、ロータコア21に対するロータカバー23の回り止めとして機能する。
上面部26のボス部29は、回転電機100を構成する他の部材(図示省略)と干渉しないような軸方向長さであって、他の部材との間に隙間を有するように形成される。上面部26は、ボス部29を有することにより、ボス部29を有していない場合と比較して、剛性が向上する。このため、円筒部24の開口端を押圧して上面部26を形成した後において、軸方向へ立ち上がる方向(図3中矢印方向)及び周方向(図2中矢印方向)における上面部26のスプリングバックが低減される。
また、底部25の孔25a及び上面部26の孔26aは、ロータコア21より大径に形成される。底部25及び上面部26は、永久磁石22の側面を覆い隠すように延びて形成される。
次に、ロータ2の製造方法について図5~図17を参照しながら説明する。
初めに、ロータコア21の外周面に複数の永久磁石22を取り付ける。永久磁石22は、周方向に亘って等間隔に配置されるように接着剤などを用いて取り付けられる。
続いて、図5に示すように、予め底部25が形成されたロータカバー23の開口端から、永久磁石22が取り付けられたロータコア21を入れてロータカバー23内に収容する。この段階では、まだ上面部26は形成されていない。よって、ロータコア21をロータカバー23の底部25に当接するまで入れると、図6に示すように、ロータカバー23の開口端はロータコア21の上端より上方に位置することになる。また、この段階では、底部25には、突起部25cは形成されていない。
続いて、図7に示すように、ロータコア21及びロータカバー23を規制部材としての外型41に収容する。外型41は、内径がロータカバー23の円筒部24の外径とほぼ等しく設定された円筒状部材である。外型41の高さは、ロータコア21の高さとほぼ同一である。外型41は、後述するロータカバー23の開口端を径方向内側へ押圧する時にロータカバー23の円筒部24が径方向外側に膨出することを規制する。
続いて、押圧部材としての複数の外側コレット及び保持部材としての複数の内側コレットによってロータカバー23の開口端を径方向内側へ向けて押圧し角部27を形成する押圧工程を行う。押圧工程は、円筒部24の開口端を径方向内側へ向けて押圧する第一押圧工程と、第一押圧工程で径方向内側へ押し込まれたロータカバー23の開口端をさらに径方向内側へ押圧する第二押圧工程と、を含む。第一押圧工程では、外側コレットとして第一外側コレット42が使用され、内側コレットとして第一内側コレット43が使用される。また、第二押圧工程では、外側コレットとして第二外側コレット52が使用され、内側コレットとして第二内側コレット53が使用される。以下、押圧工程について具体的に説明する。
第一押圧工程では、まず、図8及び図10に示すように、外型41の上部に周方向に分割された複数の第一外側コレット42を環状に並べて配置する。第一外側コレット42は、周方向に所定の隙間を有した状態でロータカバー23の開口端の外周面に当接するように配置される。第一外側コレット42は、周方向の隙間がロータカバー23を挟んで永久磁石22間の隙間と対向するように配置される(図10参照)。
第一外側コレット42は、円筒を周方向に分割した略円弧状に形成される。第一外側コレット42は、図11に示すように、隣り合う第一外側コレット42が互いに対向する面とロータカバー23の外周面に対向する面との間に形成される面取り部としてのR面取り部42aを有する。第一外側コレット42による径方向内側へのロータカバー23の押圧により、第一外側コレット42間の隙間に対向するロータカバー23は、第一外側コレット42のR面取り部42aと滑らかに接触して第一外側コレット42間の隙間に入り込む。第一外側コレット42がR面取り部42aを有することにより、第一外側コレット42によってロータカバー23を径方向内側に向けて押し込む際におけるロータカバー23の破断が防止される。面取り部は、R面取り部に限らず、C面取り部であってもよい。
さらに、周方向に分割された複数の第一内側コレット43をロータコア21の上部であってロータカバー23の内周側に環状に並べて配置する(図8参照)。各第一内側コレット43は、周方向に所定の隙間を有した状態でロータカバー23の開口端の内周面に当接するように配置される。
続いて、第一内側コレット43を径方向外側に向けて押圧した状態で、第一外側コレット42を径方向内側に向けて押圧する。このとき、第一外側コレット42に作用する径方向内側への押圧力は、第一内側コレット43に作用する径方向外側への押圧力を上回るように設定される。これにより、第一外側コレット42が径方向内側へ移動し、ロータカバー23の開口端は、第一内側コレット43によって内周側から保持された状態で第一外側コレット42によって径方向内側へ向けて押し込まれる。
第一外側コレット42及び第一内側コレット43は、それぞれ押圧補助部材(図示せず)によってロータコア21に対する軸方向の位置が規定されながらロータカバー23の開口端を径方向内側へ押圧することが望ましい。これにより、ロータカバー23を径方向内側に押圧する際において、ロータコア21から軸方向に離れるような第一外側コレット42及び第一内側コレット43の浮き上がりが防止される。したがって、ロータカバー23の上面部26を精度良く形成することができる。
ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分は、第一外側コレット42及び第一内側コレット43によって径方向内側へ引っ張られるだけであってもよいし、引き抜き加工のように引き伸ばされてもよい。引っ張りとするか引き伸ばしとするかは、第一外側コレット42及び第一内側コレット43の押圧力の関係によって調整される。言い換えれば、第一外側コレット42及び第一内側コレット43の押圧力がしわ押さえ力としてロータカバー23に付与されながら、ロータカバー23の開口端が径方向内側へ折り曲げられてもよい。また、第一外側コレット42及び第一内側コレット43の押圧力によってロータカバー23の板厚を積極的に減少させるものでもよい。引っ張り又は引き伸ばしに際して、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分には、しわが形成されていてもよいし、形成されなくてもよい。
また、第一外側コレット42は、ロータカバー23を径方向内側に向けて押圧するのに加えて軸方向下方にも押圧する。これにより、上面部26が完成した際のスプリングバックを低減することができる。第一外側コレット42による軸方向下方への押圧は、第一外側コレット42の自重又は外部応力の付加によって行われ、第一外側コレット42が径方向内側に充分移動した後に行われる。
ロータカバー23の開口端は、図12に示すように、第一外側コレット42及び第一内側コレット43の各隙間が減少するように径方向内側に押し込まれる。第一押圧工程では、径方向内側への第一外側コレット42の移動量がセンサ(図示せず)によって検出される。第一外側コレット42の形状及び移動量に基づいて演算される第一外側コレット42間の隙間が所定量に達すると、第一外側コレット42の径方向内側への移動が停止し、第一押圧工程が終了する。このように、第一押圧工程では、第一外側コレット42は、隣り合う第一外側コレット42とは当接せず、隣り合う第一外側コレット42の間に所定の隙間が残るように移動量が制御されてロータカバー23を径方向内側へ押圧する。
これにより、第一外側コレット42及び第一内側コレット43を取り除くと、図13に示すように、ロータカバー23の開口端は円筒部24よりも径方向内側に押圧されて、永久磁石22の外形形状に沿った角部27が形成される。また、図12及び図13に示すように、第一外側コレット42間の隙間に対向するロータカバー23が第一外側コレット42間の隙間内に案内されることにより、ロータカバーには径方向外側に膨らむ膨出部60が形成される。
膨出部60は、滑らかな円弧状に形成され、ロータカバー23の他の部分から凹んだ凹部61を径方向内側に区画する。つまり、膨出部60の壁面は、連続した曲面のみによって形成される。このような膨出部60を形成するためには、第一外側コレット42が面取り部を有することが望ましい。しかし、膨出部60が形成される限りは、第一外側コレット42は面取り部を有していなくてもよい。
続いて、第二押圧工程では、図14に示すように、第二外側コレット52をロータカバー23の開口端の外周側に配置するとともに、第二内側コレット53をロータカバー23の開口端の内周側に配置する。第二外側コレット52は、膨出部60に当接するように配置される。即ち、第二外側コレット52は、周方向の隙間が膨出部60とは周方向にずれるように配置される。
第二内側コレット53は、周方向の隙間が膨出部60の凹部61に対向するように配置される。各第二内側コレット53は、図15に示すように、周方向の隙間W1が径方向内側における膨出部60の周方向に沿った長さW2よりも小さくなるように配置される。即ち、膨出部60は、径方向内側におけるロータカバー23の他の部分との境界が、第二内側コレット53に当接するように形成される。
続いて、第二内側コレット53を径方向外側に向けて押圧した状態で第二外側コレット52を径方向内側に向けて押圧する。この際、上記第一押圧工程と同様に、第二外側コレット52の押圧力は第二内側コレット53の押圧力を上回るように設定される。これにより、ロータカバー23の開口端は、第二内側コレット53によって内周側から保持された状態で第二外側コレット52によって径方向内側へ向けて押し込まれる。
この際においても、第一押圧工程と同様に、第二外側コレット52及び第二内側コレット53は、ロータコア21に対する軸方向の位置が規定されながらロータカバー23を径方向内側へ押圧することが望ましい。
また、この際においても、第一押圧工程と同様に、ロータカバー23の径方向内側へ向けて押し込まれる部分は、第二外側コレット52及び第二内側コレット53によって径方向内側へ引っ張られるだけであってもよいし、引き抜き加工のように引き伸ばされてもよい。
また、第二外側コレット52は、ロータカバー23を径方向内側に向けて押圧するのに加えて軸方向下方にも押圧する。これにより、上面部26が完成した際のスプリングバックを低減することができる。第二外側コレット52による軸方向下方への押圧は、第二外側コレット52の自重又は外部応力の付加によって行われ、第二外側コレット52が径方向内側に充分移動した後に行われる。
ロータカバー23の開口端は、図16に示すように、第二外側コレット52及び第二内側コレット53の各隙間がなくなるように径方向内側に押し込まれる。これにより、第二外側コレット52及び第二内側コレット53を取り除くと、図17に示すように、ロータカバー23の開口端は円筒部24よりさらに径方向内側に押し込まれて、フランジ部28の径方向内側からロータコア21の軸方向に突出するボス部29が形成される。
上面部26がボス部29を有することにより、上面部26の剛性が向上する。このため、円筒部24の開口端を押圧して上面部26を形成した後において、軸方向へ立ち上がる方向(図3中矢印方向)及び周方向(図2中矢印方向)における上面部26のスプリングバックが低減される。周方向における上面部26のスプリングバックが低減されることにより、角部27と永久磁石22との間に隙間が生じることが防止される。よって、ロータコア21とロータカバー23との間の軸方向の隙間が低減されると共に、角部27と永久磁石22との間での隙間の発生が防止される。したがって、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
また、各第二内側コレット53間の隙間W1は、膨出部60の径方向内側における周方向の長さW2よりも小さい。このため、膨出部60は、第二内側コレット53の隙間に入り込むことなく径方向内側に押し込まれる。したがって、ロータカバー23には、全周に亘って、永久磁石22の外形形状に沿った角部27と、角部27から径方向内側へ延びるフランジ部28と、フランジ部28の径方向内側からロータコア21の軸方向に突出するボス部29と、が形成される。
ここで、第1実施形態に係るロータ製造方法の理解を容易にするために、図18を参照して、比較例としてのロータ製造方法について説明する。
比較例に係るロータ製造方法の第一押圧工程では、第一外側コレット42は、隣り合う第一外側コレット42との間の隙間がほぼなくなるように、ロータカバー23を径方向内側へ押圧する。径方向内側への第一外側コレット42の移動に伴い、各第一外側コレット42間の隙間に対向するロータカバー23は、第一外側コレット42の隙間に入り込む。第一外側コレット42間の隙間がほぼなくなるまで第一外側コレット42が移動すると、第一外側コレット42の隙間に入り込んだロータカバー23の一部は隣り合う第一外側コレット42の互いに対向する面によって周方向に挟み込まれる。これにより、図18に示すように、ロータカバー23には、角部27が形成されると共に、第一外側コレット42により挟み込まれて折り曲げられた折曲部63が形成される。
第二押圧工程において、折曲部63を加工せずに残留させると回転電機100の他の部材と干渉するおそれがあるため、折曲部63を第二外側コレット52により径方向内側に押圧して上面部26を形成する必要がある。しかしながら、折曲部63は、第一外側コレット42によって周方向に挟み込まれるように折り曲げられて形成されるため、径方向(図18中上下方向)の剛性がロータカバー23における他の部分と比較して高くなる。つまり、折曲部63は他の部分よりも径方向に変形しにくいため、折曲部63を径方向内側に押圧しても、折曲部63が変形する前に、既に加工された角部27やフランジ部28が径方向内側へ引き伸ばされる。このため、角部27やフランジ部28は、肉厚が薄くなり、破断するおそれがある。このように、比較例に係るロータ製造方法では、上面部26に破断や亀裂が生じるおそれがある。
これに対し、第1実施形態に係るロータ製造方法の第一押圧工程では、各第一外側コレット42間に所定の隙間が残るようにロータカバー23を径方向内側へ押圧するため、折曲部63ではなく膨出部60が形成される。膨出部60は、径方向内側に凹部61が形成される円弧状に膨らむため、折曲部63よりも径方向の剛性が低い。このため、第二押圧工程において、膨出部60を径方向内側へ容易に押圧することができ、破断や亀裂を発生させることなく膨出部60を上面部26として形成することができる。したがって、破断や亀裂の発生を防止しつつ、ロータカバー23の全周を上面部26として形成することができる。
このように、膨出部60は、第二押圧工程において角部27やフランジ部28が引き伸ばされて破断しないような形状に形成すればよい。言い換えれば、膨出部60は、内側の壁面が互いに接触する折曲部63のような形状ではなく、内側の壁面が互いに離間する非接触で形成されて外側に膨らむ形状であれば任意の形状に形成することができる。例えば、膨出部60は、壁面が連続する曲面によって形成される滑らかな円弧状に限らず、直線状に形成される直線部を有していてもよい。
以上の押圧工程により、ロータカバー23には、永久磁石22の外形形状の沿った角部27と、角部27から径方向内側に向けて延びるフランジ部28と、フランジ部28の径方向内側から軸方向の突出するボス部29と、が形成される。
続いて、外型41を取り外し、ロータカバー23の底部25からロータカバー23の内側に向かって軸方向に突出する突起部25cが形成される。突起部25cは、例えば、ポンチなど先端に凸部を有する打刻工具(図示省略)をロータカバー23の外側から内側(図4中右側から左側)に向かって底部25に打ち込むことにより形成される。この際、突起部25cは、ロータコア21の端面に当接するように形成される。上面部26の形成後に突起部25cが形成されることにより、上面部26と底部25との間でロータコア21を挟み込むことができる。これにより、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。突起部25cは、ロータコア21の端面に当接して底部25との間でロータコア21を軸方向に挟み込むことができれば、軸方向に平行に突出していなくてもよい。また、突起部25cは、上面部26のフランジ部28に形成されてもよく、上面部26及び底部25の両方に形成されてもよい。また、ロータコア21の端面に孔や溝が形成されている場合には、孔や溝に進入するように突起部25cを形成してもよい。この場合にも、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
続いて、ロータコア21の中央にシャフト1が挿入される。これにより、図2に示すように、シャフト1を有するロータ2が完成する。
以上の第1実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
第1実施形態に係るロータ製造方法では、永久磁石22の外形形状に沿った角部27がロータカバー23に形成され、永久磁石22はロータカバー23によって周方向から押さえられるため、ロータカバー23と永久磁石22との周方向の相対回転が規制される。したがって、第1実施形態に係るロータ製造方法によれば、ロータカバー23の回り止めを容易に行うことができる。さらに、別途加工を必要としないで回り止めを行うことができるので、加工工程を削減してロータ製造時の工数の増加を抑えることができる。
また、第1実施形態に係るロータ製造方法では、円筒部24の開口端を径方向内側へ押圧する第一押圧工程において、ロータカバー23には径方向外側へ膨らむ膨出部60が形成される。膨出部60は、径方向外側へ膨らんで径方向内側に凹部61を区画するため、周方向に挟み込まれるように折り曲げられる場合と比較して、径方向に変形しやすい。このため、第二押圧工程において、第一押圧工程で形成された角部27やフランジ部28を引き延ばすことなく、容易に膨出部60を径方向内側に押圧してフランジ部28を形成することができる。したがって、ロータカバー23に破断や亀裂が生じることを防止しつつ、ロータカバー23の全周を上面部26として形成することができる。
また、第1実施形態に係るロータ2は、ロータコア21の軸方向に延びるボス部29を有するロータカバー23を備えているため、ボス部29により上面部26のスプリングバックが低減される。よって、ロータカバー23とロータコア21との軸方向の隙間を低減することができる。したがって、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
また、図9に示すように、外型41の高さは、ロータコア21の高さとほぼ同一に設定されるので、第一外側コレット42の高さ方向の位置決めを行うことができる。これにより、第一外側コレット42を径方向内側に向けて押圧する工程を安定して行うことができる。さらに、第一外側コレット42及び第二外側コレット52は、径方向内側に向けて押圧させるのに加えて軸方向下方にも押圧させるので、ロータカバー23の上面部26のスプリングバックを低減することができる。
(第2実施形態)
次に、図19から図22Cを参照して本発明の第2実施形態に係るロータ製造方法ついて説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第1実施形態のロータ製造方法と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、図19から図22Cを参照して本発明の第2実施形態に係るロータ製造方法ついて説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第1実施形態のロータ製造方法と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
上記第1実施形態では、円筒部24を径方向内側へ押圧する工程(第一押圧工程)は、各第一外側コレット42が隣り合う第一外側コレット42との間で隙間を残した状態で終了する。
これに対して、第2実施形態に係るロータ製造方法では、第一外側コレット142は、図19に示すように、環状に並べられた状態で隣り合う第一外側コレット142と当接可能な当接部143と、当接部143よりも径方向内側においてロータカバー23を押圧する押圧部144と、を有する。また、第一外側コレット142の内側には、互いに隣り合う第一外側コレット142の押圧部144によって、ロータカバー23の外周に対向するコレット凹部145が形成される。以上の点において、第2実施形態に係るロータ製造方法は、第1実施形態とは相違する。
図19に示すように、第一外側コレット142の当接部143は、環状に並べられた状態で、隣り合う第一外側コレット142の当接部143に当接可能に形成される。互いの当接部143が当接した状態では、径方向内側への各第一外側コレット142の移動が規制される。また、当接部143は、押圧部144がロータカバー23の外周に当接するように環状に配置された状態では、隣り合う当接部143との間で隙間が設けられるように形成される(図20参照)。
押圧部144は、当接部143の内側から径方向内側へ向かって突出して形成されて、当接部143よりも径方向内側に設けられる。押圧部144は、周方向の長さが当接部143における周方向の長さよりも小さくなるように形成される。即ち、押圧部144は、当接部143よりも中心角が小さく形成される。これにより、図19に示すように、第一外側コレット142を環状に配置すると、押圧部144によってロータカバー23に対向するコレット凹部145が形成される。コレット凹部145を形成する押圧部144の面146は、径方向に平行な平面状に形成される。
第一押圧工程では、図20に示すように、各第一外側コレット142は、当接部143の間に所定の周方向の隙間を有した状態で押圧部144がロータカバー23の開口端の外周面に当接するように配置される。第一内側コレット43は、上記第1実施形態と同様に、周方向に分割された複数の第一内側コレット43をロータコア21の上部であってロータカバー23の内周側に環状に並べて配置される。各第一内側コレット43は、周方向に所定の隙間を有した状態でロータカバー23の開口端の内周面に当接するように配置される。
続いて、第一内側コレット43を径方向外側に向けて押圧した状態で、第一外側コレット142を径方向内側に向けて押圧する。このとき、上記第1実施形態と同様に、第一外側コレット142に作用する径方向内側への押圧力は、第一内側コレット43に作用する径方向外側への押圧力を上回るように設定される。これにより、第一外側コレット142が径方向内側へ移動する。また、ロータカバー23の開口端は、第一内側コレット43によって内周側から保持された状態で第一外側コレット142によって径方向内側へ向けて押し込まれる。
ロータカバー23の開口端は、図21に示すように、第一外側コレット142及び第一内側コレット43の各隙間が減少するように径方向内側に押し込まれる。第2実施形態に係る第一押圧工程では、隣り合う第一外側コレット142における当接部143が互いに当接するまで第一外側コレット142が移動して、工程を終了する。これにより、第一外側コレット142及び第一内側コレット43を取り除くと、上記第1実施形態と同様に、ロータカバー23の開口端は円筒部24より径方向内側に押圧されて、永久磁石22の外形形状に沿った角部27が形成される。
また、第一外側コレット142間に形成されるコレット凹部145に対向するロータカバー23は、押圧部144に近い部分ほど径方向内側に押し込まれ、遠い部分ほど径方向内側へは押し込まれない。したがって、図21に示すように、コレット凹部145に対向するロータカバーは、第1実施形態と同様の膨出部60として形成される。
このように、第一押圧工程では、当接部143が互いに当接するまで第一外側コレット142を径方向内側へ押圧することにより、膨出部60を形成することができる。したがって、第1実施形態のように、第一外側コレット42間に所定の隙間を残すために第一外側コレット42の移動量を制御する必要がなく、膨出部60を容易に形成することができる。また、膨出部60の形成における再現性を向上させることができる。
以上の第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏すると共に、以下に示す効果を奏する。
第一押圧工程における第一外側コレット142は、環状に並べられた状態で隣り合う第一外側コレット142と当接可能な当接部143と、当接部143の内側から径方向内側に向けて突出しロータカバー23を押圧する押圧部144と、を有する。また、第一外側コレット142の内側には、互いに隣り合う第一外側コレット142の押圧部144によって、ロータカバー23の外周に対向するコレット凹部145が形成される。これにより、第一押圧工程において、当接部143が互いに当接するまで第一外側コレット142を径方向内側へ押圧して、コレット凹部145に対向するロータカバー23を膨出部60として形成することができる。このように、第一押圧工程では、互いに隣り合う第一外側コレット142の当接部が当接するまで第一外側コレット142を径方向内側へ押圧すればよいため、第一外側コレット142の径方向内側への移動量を検出して制御する必要がない。よって、容易に膨出部60を形成することができる。したがって、ロータカバー23の上面部26の形成を容易に行うことができる。
次に、第2実施形態の変形例について説明する。
第一外側コレット142は、図22Aに示すように、押圧部144におけるロータカバー23に対向する面とコレット凹部145を形成する面との間に面取り部としてのR面取り部144aが形成されてもよい。面取り部は、C面取り部であってもよい。また、第一外側コレット142は、図22Bに示すように、コレット凹部145を形成する押圧部144の面が曲面状に形成されてもよい。また、第一外側コレット142は、図22Cに示すように、コレット凹部145を形成する押圧部144の面が径方向から傾斜する平面状に形成されてもよい。このように、第一外側コレット142は、隣り合う第一外側コレット142との間で、ロータカバー23に対向するコレット凹部145を形成する限り、任意の形状に形成することができる。
上記第2実施形態では、第一外側コレット142は、図19に示すように、当接部143と押圧部144とが一体として形成される。これに対して、第一外側コレット142は、当接部143と押圧部144とが、別体として形成されてもよい。具体的には、第一外側コレット142は、図23Aに示すように、円弧断面形状を有する当接部143の内側に押圧部144が着脱可能に取り付けられるものでもよい。また、図23Bに示すように、第一外側コレット142は、押圧部144の周方向の両端面に当接部143が着脱可能に取り付けられるものでもよい。
当接部143と押圧部144とが別体として構成される場合には、任意形状の当接部143と押圧部144とをそれぞれ組み合わせることにより、コレット凹部145の周方向の幅を調整することができる。また、第一押圧工程における第一外側コレット142の移動量を任意に調整できるため、膨出部60の大きさを調整することができる。さらに、例えば、ロータカバー23の外径が異なる場合であっても、当接部143や押圧部144といった金型を共通化することもできる。
(第3実施形態)
次に、図24を参照して本発明の第3実施形態に係るロータ製造方法ついて説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第1実施形態のロータ製造方法と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、図24を参照して本発明の第3実施形態に係るロータ製造方法ついて説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第1実施形態のロータ製造方法と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
上記第1実施形態では、第二押圧工程において、第二内側コレット53は、各第二内側コレット53間の隙間が膨出部60の内側の凹部61に対向するように配置される。
これに対して、第3実施形態に係るロータ製造方法では、第二押圧工程において、第二内側コレット53は、各第二内側コレット53間の隙間が膨出部60とは周方向にずれて配置される点において、第1実施形態とは相違する。
図24に示すように、第3実施形態に係るロータ製造方法の第二押圧工程では、第二内側コレット53は、各第二内側コレット53間の隙間が膨出部60の凹部61とは周方向にずれて配置され、膨出部60の凹部61と第二内側コレット53とが対向する。即ち、第二押圧工程において、第二外側コレット52及び第二内側コレット53は、膨出部60を挟んで互いに対向するように配置される。これにより、第二押圧工程において、膨出部60は、第二外側コレット52及び第二内側コレット53によって挟まれながら径方向内側へ押圧される。
このような第3実施形態に係るロータ製造方法によれば、第1実施形態と同様の効果を奏すると共に、以下に示す効果を奏する。
第3実施形態に係るロータ製造方法では、第二押圧工程において、膨出部60が第二外側コレット52及び第二内側コレット53によって挟まれながら径方向内側へ押圧される。よって、第二外側コレット52及び第二内側コレット53による保持力によってしわの発生が抑制され、少ないしわで膨出部60を加工して上面部26を形成することができる。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
上記各実施形態では、ロータ製造方法は、シャフト1に一体回転可能に固定され周方向に亘って永久磁石22が取り付けられたロータコア21を備えるロータ2を製造するロータ製造方法であって、円筒状のロータカバー23をロータコア21の外周に被せる工程と、ロータコア21の端部から軸方向に突出するロータカバー23の開口端を押圧部材(第一外側コレット42,142及び第二外側コレット52)によって径方向内側へ向けて押圧して、永久磁石22の外形形状に沿った角部27を形成する工程と、を含む。
この構成では、永久磁石22の外形形状に沿った角部27がロータカバー23に形成され、永久磁石22はロータカバー23によって周方向から押さえられるため、ロータカバー23と永久磁石22との周方向の相対回転が規制される。したがって、ロータカバー23の回り止めを行いながらロータ2製造時の工数の増加を抑えることができる。
上記各実施形態では、ロータ製造方法は、押圧部材が、周方向に分割されて環状に並べられる複数の外側コレット(第一外側コレット42,142及び第二外側コレット52)を有し、角部27を形成する工程において、隣り合う第一外側コレット42,142間のロータカバー23に、径方向外側に膨らむ膨出部60を形成する。
この構成では、膨出部60を形成することにより、径方向における剛性の上昇が抑制されるため、ロータカバー23を径方向内側へ容易に押圧することができる。したがって、破断や亀裂を発生させることなく角部27を形成することができる。
また、第2実施形態では、第一外側コレット142は、隣り合う外側コレットと当接する当接部143と、当接部143よりも径方向内側においてロータカバー23を押圧する押圧部144と、を有し、第一外側コレット142の内側には、押圧部144によってロータカバー23に対向するコレット凹部145が形成される。
この構成では、第一外側コレット142の移動量を制御しなくとも、第一外側コレット142が互いに当接するまで押圧することにより、膨出部60が形成される。したがって、膨出部60を容易に形成することができる。また、膨出部60の形成における再現性を向上させることができる。
また、第2実施形態では、角部27を形成する工程は、膨出部60の径方向内側における周方向の長さよりも小さな隙間を有して周方向に分割された複数の第二内側コレット53によってロータカバー23の軸方向端部の内周を保持し、膨出部60を径方向内側へ向けて押圧する工程を含む。
この構成では、第二内側コレット53の隙間にロータカバー23が入り込むことなく、第二内側コレット53によってロータカバー23の内周を保持しながら角部27が形成される。したがって、ロータカバー23の全周に亘って角部27を形成することができる。
また、第3実施形態では、角部27を形成する工程は、隣り合う第二外側コレット52間の隙間と隣り合う第二内側コレット53間の隙間とをロータカバー23を挟んで互いに対向させ、第二外側コレット52と第二内側コレット53とによって膨出部60を径方向内側へ押圧する工程を含む。
この構成では、膨出部60は、第二外側コレット52及び第二内側コレット53によって挟まれながら径方向内側へ押圧される。したがって、第二外側コレット52及び第二内側コレット53による保持力によってしわの発生が抑制され、少ないしわで膨出部60を加工することができる。
また、上記各実施形態では、角部27を形成する工程において、角部27から径方向内側へ延びるフランジ部28と、フランジ部28の径方向内側からロータコア21の軸方向に突出するボス部29と、を形成する。
この構成では、ボス部29が形成されることにより、スプリングバックが低減されて、ロータカバー23とロータコア21との軸方向の隙間を低減することができる。したがって、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
また、上記各実施形態では、ロータ製造方法は、角部27を形成した後において、ロータカバー23の内側に向かって突出する突起部25cをロータカバー23の少なくとも一方の端面に形成する工程をさらに含む。
この構成では、突起部25cが形成されることによりロータカバー23の両端面の間でロータコアを挟み込むことができる。したがって、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
また、上記各実施形態では、ロータ2は、シャフト1に一体回転可能に固定され周方向に亘って永久磁石22が取り付けられたロータコア21と、ロータコア21の外周を覆う円筒状のロータカバー23と、を備え、ロータカバー23は、ロータコア21の開口端において永久磁石22の外形形状に沿って形成される角部27を有する。
この構成では、永久磁石22の外形形状に沿った角部27がロータカバー23に形成され、永久磁石22はロータカバー23によって周方向から押さえられるため、ロータカバー23と永久磁石22との周方向の相対回転が規制される。したがって、ロータカバー23の回り止めを行いながらロータ2製造時の工数の増加を抑えることができる。
また、上記各実施形態では、ロータ2は、ロータカバー23が、角部27から径方向内側へ延びるフランジ部28と、フランジ部28の径方向内側からロータコア21の軸方向に突出するボス部29と、をさらに有する。
この構成では、ボス部29が形成されることにより、スプリングバックが低減されて、ロータカバー23とロータコア21との軸方向の隙間を低減することができる。したがって、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記各実施形態では、永久磁石の外形形状に沿って形成される角部27により、ロータカバー23の回り止めを行うことができる。これに加え、ロータコア21が周方向に分割された複数の永久磁石22を有する場合には、周方向に隣接する永久磁石22間に窪む溝部が角部27に形成されてもよい。溝部は、角部27を形成する際にともに形成され、ロータコア21に対するロータカバー23の回り止めとして機能する。よって、角部27が溝部を有することにより、さらにロータカバー23の回り止めをすることができる。また、ロータカバー23の円筒部24に別途溝部を形成することで回り止めの効果を向上させてもよい。さらに、溝部を形成した後、ロータカバー23の外周面に永久磁石22間に沿って軸方向に溝を加工してもよい。
また、上記第2実施形態では、第二押圧工程において、上記第1実施形態と同様に第二内側コレット53は各第二内側コレット53間の隙間が膨出部60の内側の凹部61に対向するように配置される。これに代えて、第二押圧工程において、第二内側コレット53は、各第二内側コレット53間の隙間が膨出部60とは周方向にずれて配置されてもよい。即ち、上記第2実施形態と上記第3実施形態とを組み合わせてもよい。
さらに、上記各実施形態では、ロータカバー23の上面部26は角部27から永久磁石22を覆い隠すまで径方向内側に延設されているが、永久磁石22の一部が露出するように延設されていてもよい。
さらに、上記各実施形態では、上面部26は、フランジ部28の径方向内側からロータコア21の軸方向に突出するボス部29を有している。ロータカバー23の回り止めを確実に行うためには、ボス部29を有することが望ましいが、ボス部29が形成されなくてもよい。
さらに、上記各実施形態では、有底筒状のロータカバー23の一端に上面部26を形成したが、底部25を有していない筒状のロータカバー23にロータコア21を入れてからロータカバー23の両端に上面部26を形成してもよい。
さらに、上記各実施形態では、ロータカバー23の上面部26を形成するに当たって外型41を円筒部24の外周全体に配置したが、外型41を一部に配置するか、又は、用いなくてもよい。
さらに、上記各実施形態では、第一押圧工程及び第二押圧工程の2回にわたって徐々に上面部26を形成している。これに対し、3回以上にわたってロータカバーの開口端を径方向内側に押圧して、上面部26を形成してもよい。
また、上記各実施形態では、第一外側コレット42,142及び第二外側コレット52と第一内側コレット43及び第二内側コレット53と用いて上面部26を形成している。これに代えて、第一内側コレット43及び第二内側コレット53を用いずに、第一外側コレット42,142及び第二外側コレット52のみを用いて上面部26を形成してもよい。
さらに、上記各実施形態では、ロータカバー23が、非磁性のステンレス鋼から構成されるとして説明したが、アルミ等の他の非磁性金属から構成されていてもよい。
ロータカバー23をロータコア21の外周に被せただけの構造では、ロータカバー23の外側から永久磁石22間の位置を確認することができないため、永久磁石22間に沿って軸方向に溝を後加工することは困難である。しかし、上記各実施形態では、ロータカバー23を装着後であっても溝部が永久磁石22間に形成されるため、永久磁石22間の位置を確認でき、永久磁石22間に沿って軸方向に溝を後加工することができる。これにより、後加工された溝によってロータカバー23と永久磁石22とのクリアランスがさらに小さくなるので、ロータカバー23の回り止めをより確実に行うことができる。
本願は2014年10月29日に日本国特許庁に出願された特願2014-220715に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (9)
- 回転軸に一体回転可能に固定され周方向に亘って永久磁石が取り付けられたロータコアを備えるロータを製造するロータ製造方法であって、
円筒状のロータカバーを前記ロータコアの外周に被せる工程と、
前記ロータコアの端部から軸方向に突出する前記ロータカバーの開口端を押圧部材によって径方向内側へ向けて押圧して、前記永久磁石の外形形状に沿った角部を形成する工程と、を含むロータ製造方法。 - 請求項1に記載のロータ製造方法であって、
前記押圧部材は、周方向に分割されて環状に並べられる複数の外側コレットを有し、
前記角部を形成する工程において、隣り合う前記外側コレット間の前記ロータカバーに、径方向外側に膨らむ膨出部を形成するロータ製造方法。 - 請求項2に記載のロータ製造方法であって、
前記外側コレットは、
隣り合う前記外側コレットと当接する当接部と、
前記当接部よりも径方向内側において前記ロータカバーを押圧する押圧部と、を有し、
前記外側コレットの内側には、前記押圧部によって前記ロータカバーに対向するコレット凹部が形成されるロータ製造方法。 - 請求項2に記載のロータ製造方法であって、
前記角部を形成する工程は、前記膨出部の径方向内側における周方向の長さよりも小さな隙間を有して周方向に分割された複数の内側コレットによって前記ロータカバーの開口端の内周を保持し、前記外側コレットによって前記膨出部を径方向内側へ向けて押圧する工程を含むロータ製造方法。 - 請求項2に記載のロータ製造方法であって、
前記角部を形成する工程は、隣り合う前記外側コレット間の隙間と隣り合う前記内側コレット間の隙間とを前記ロータカバーを挟んで互いに対向させ、前記外側コレットと前記内側コレットとによって前記膨出部を径方向内側へ押圧する工程を含むロータ製造方法。 - 請求項1に記載のロータ製造方法であって、
前記角部を形成する工程において、前記角部から径方向内側へ延びるフランジ部と、前記フランジ部の径方向内側から前記ロータコアの軸方向に突出するボス部と、を形成するロータ製造方法。 - 請求項1に記載のロータ製造方法であって、
前記角部を形成した後において、前記ロータカバーの内側に向かって突出する突起部を前記ロータカバーの少なくとも一方の端面に形成する工程をさらに含むロータ製造方法。 - ロータであって、
回転軸に一体回転可能に固定され周方向に亘って永久磁石が取り付けられたロータコアと、
前記ロータコアの外周を覆う円筒状のロータカバーと、を備え、
前記ロータカバーは、前記ロータコアの開口端において前記永久磁石の外形形状に沿って形成される角部を有するロータ。 - 請求項8に記載のロータであって、
前記ロータカバーは、
前記角部から径方向内側へ延びるフランジ部と、
前記フランジ部の径方向内側から前記ロータコアの軸方向に突出するボス部と、をさらに有するロータ。
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