(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に複数の歯を有したロータ部の製造方法において、
複数の歯を有したコア板を打ち抜き加工により形成する工程と、
複数の前記コア板を重ね合わせて前記ロータ部を形成する工程と、
外周面に凹凸が形成されていないローラダイスを用いて前記ロータ部を転造する工程と、を備え、
前記コア板は、歯先面と歯側面との間の角部にアールが設けられている、ロータ部の製造方法。
【請求項２】
前記ロータ部に設けられた軸を摺動回転可能に支持する支持台に支持させて前記ロータ部を転造する、ことを特徴とする請求項１のロータ部の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ部の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータに採用されるロータ部には、製造工程においてバリが形成される恐れがある。ロータ部にバリが形成されると、ロータ部のバリが固定子に接触して、ロータ部の回転に影響を与える恐れがある。
【０００３】
特許文献１〜２には、このようなバリの対策に関する技術が開示されている。特許文献１の技術では、コア板を積層してロータ部を形成した後に歯先に研削仕上げをする。特許文献２の技術では、回転子コアの歯を埋設するように合成樹脂を塗布して硬化させ、硬化後に歯を樹脂組成物と共に切削又は研削加工を施す。また、おそらくコア板をプレス打ち抜きしただけでバリがほぼ無いロータ部も出回っているが、この技術に関する先行技術文献は見つからなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平０６−０６０２６０号公報
【特許文献２】特公平０５−０４６１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、ロータ部を研削加工するので、研削液が必要となり、廃液の処理や研削後のロータ部の洗浄処理等が必要となる。研削加工では、砥石を微小な速度でロータ部に切り込ませなければならず、加工時間を要する。従って、製造コストも増大する。
【０００６】
特許文献２の技術では、合成樹脂を硬化させるために多くの工数が必要となり、時間も要する。このため製造コストが増大する恐れがある。
【０００７】
プレス打ち抜き加工をしただけのロータ部は、歯にせん断面と破断面との段差が生じる。これにより、モータのトルクが低下する恐れがある。
【０００８】
そこで本発明は、製造コストが抑制されモータの性能の低下も抑制するロータ部の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、外周部に複数の歯を有したロータ部の製造方法において、複数の歯を有したコア板を打ち抜き加工により形成する工程と、複数の前記コア板を重ね合わせて前記ロータ部を形成する工程と、外周面に凹凸が形成されていないローラダイスを用いて前記ロータ部を転造する工程と、を備えたロータ部の製造方法によって達成できる。
【００１０】
転造することにより、切削液も不要であり、また合成樹脂の塗布も不要である。このため、短時間で加工することができ、製造コストが抑制される。また、外周面がフラットなローラダイスを用いてロータ部を転造することにより、ロータ部の歯の歯先面を平坦にすることができる。これにより、モータの性能の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造コストが抑制されモータの性能の低下も抑制するロータ部の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、モータに採用される回転子の模式図である。
【図２】図２Ａ、２Ｂは、転造を行なう前後でのロータ鉄心部の歯の説明図である。
【図３】図３Ａ、３Ｂは、転造を行なう前後での本実施例とは構造が異なるロータ鉄心部の歯の説明図である。
【図４】図４は、本実施例のロータ鉄心部の製造方法に採用される転造装置の説明図である。
【図５】図５は、本実施例のロータ鉄心部の製造方法に採用される転造装置の説明図である。
【図６】図６Ａ、６Ｂは、転造後のロータ鉄心部の歯の周辺を示した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、ハイブリッドステッピングモータに採用される回転子１の模式図である。回転子１は、ロータ鉄心部１０、ロータ鉄心部１０に貫通した軸１２、を含む。ロータ鉄心部１０は、軸１２の方向に重ねられた複数のコア板により形成されている。コア板は、例えばケイ素鋼板等であるが、これに限定されず、磁束を通す素材であればよい。コア板は、プレス金型を用いた打ち抜き加工により形成される。ロータ鉄心部１０の外周部には複数の歯１４が形成されている。尚、ロータ鉄心部１０は、軸１２の方向に２つに分断されている。分断された間には、不図示のリング状の永久磁石が、軸１２と同軸状に配置される。
【００１４】
ここで、簡単に回転子１の製造方法について説明する。まず、プレス金型を用いて複数のコア板を形成する。このコア板には、外周部に歯が形成されている。コア板の歯が対応するように、複数のコア板を重ね合わせ一体化する。これにより、ロータ鉄心部１０が形成される。次に、ロータ鉄心部１０の孔に軸１２を圧入する。次に、ロータ鉄心部１０を転造する。ロータ鉄心部１０の転造については詳しくは後述する。
【００１５】
図２Ａ、２Ｂは、転造を行なう前後でのロータ鉄心部１０の歯１４の説明図である。図２Ａに示すように、一つの歯１４は、歯先面１４ｔ、歯側面１４ｓを有する。歯先面１４ｔは、ロータ鉄心部１０がモータに組み付けられた際に固定子に対向する面である。歯側面１４ｓは、歯先面１４ｔに連続している。歯先面１４ｔと２つの歯側面１４ｓとは、一つの歯１４を画定している。歯先面１４ｔと歯側面１４ｓとの間の角部１４ｒには、所定のアールが設けられている。ロータ鉄心部１０を構成するコア板が形成された段階で、このようなアールが形成されている。即ち、コア板を形成する際の打ち抜き加工に使用されるプレス金型が、このようなアールが設けられた角部を有した歯が形成されるように設計されている。詳しくは後述するが、このようなコア板を積層して形成されたロータ鉄心部１０を転造することにより、コア板に形成されたバリを除去できる。又、コア板に所定のアールが設けられていることにより、歯先面１４ｔに突起が形成されることを抑制でき、歯先面１４ｔを所望の面積にすることができる。
【００１６】
ロータ鉄心部１０の歯１４の歯先面１４ｔを転造により押圧する。ローラダイス５５ａは、ロータ鉄心部１０を転造する際に用いられる。ローラダイス５５ａの外周面は、凹凸や歯が設けられていない。ロータ鉄心部１０が転造されると、ロータ鉄心部１０の外周部に生じていたバリが潰され、固定子と接触しないよう変形する。また、ロータ鉄心部１０が転造されると、歯１４にはロータ鉄心部１０の径方向内側の力が作用して、歯先面１４ｔは押圧される。これにより、図２Ｂに示すように、角部１４ｒのアールの曲率半径が小さくなるように歯１４が塑性変形する。これにより、歯先面１４ｔの必要な面積を確保しつつ突起の発生が抑制される。
【００１７】
次に、本実施例のロータ鉄心部１０とは構造が異なるロータ鉄心部１０ｘと比較して、本実施例のロータ鉄心部１０について説明する。図３Ａ、３Ｂは、転造を行なう前後での本実施例とは構造が異なるロータ鉄心部１０ｘの歯１４ｘの説明図である。図３Ａに示すように、角部１４ｒｘでのアール曲率半径は、予め小さく設計されている。即ち、コア板を形成する際の打ち抜き加工に使用されるプレス金型が、このようなアールが小さい角部を有した歯が形成されるように設計されている。
【００１８】
この状態で、歯先面１４ｔｘを転造すると、歯先面１４ｔｘにロータ部の径方向内側の力が作用して、歯先面１４ｔｘが押圧される。これにより、図３Ｂに示すように、角部１４ｒｘから周方向に突起が発生する。このようなロータ部をモータに採用した場合は、歯先面１４ｔｘの幅が設計されたものとは異なってしまいモータ特性に影響を与える恐れがある。
【００１９】
図４、５は、本実施例のロータ部の製造方法に採用される転造装置５０の説明図である。
転造装置５０は、動力源５１ａ、５１ｂ、回転軸５２ａ、従動軸５２ｂ、無端ベルト５３、軸受５４ａ、５４ｂ、ローラダイス５５ａ、５５ｂ、支持台５６ａ、５６ｂを含む。動力源５１ａには回転軸５２ａが連結されており、回転軸５２ａは動力源５１ａの動力により回転する。回転軸５２ａ、従動軸５２ｂは、それぞれ軸受５４ａ、５４ｂに回転可能に支持されている。回転軸５２ａ、従動軸５２ｂは、無端ベルト５３により連動して同一方向に回転する。回転軸５２ａ、従動軸５２ｂのそれぞれの先端側には、ローラダイス５５ａ、５５ｂが固定されている。動力源５１ａが回転することにより、回転軸５２ａ、従動軸５２ｂが同一方向に回転し、これにより、ローラダイス５５ａ、５５ｂも同一方向に回転する。また、軸受５４ｂは、従動軸５２ｂの軸方向と垂直方向に移動可能である。具体的には、軸受５４ｂは、従動軸５２ｂの軸方向と垂直方向に延びた不図示のレールによりスライド可能に支持されている。尚、レール及び軸受５４ａは、不図示の台に固定されている。動力源５１ｂは、軸受５４ｂを従動軸５２ｂの軸方向に垂直な方向、たとえば回転軸５２ａの方向に移動させる。動力源５１ｂは、例えば、エアシリンダーや油圧シリンダである。
【００２０】
動力源５１ａ、５１ｂは、コントローラ９０により制御される。コントローラ９０は、コンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を内蔵している。ＲＯＭには、動力源５１ａ、５１ｂを制御するためのプログラムが格納されている。
【００２１】
ローラダイス５５ａ、５５ｂとの間には、軸１２を摺動回転可能に支持する支持台５６ａ、５６ｂが設けられている。これにより、回転子１は、支持台５６ａ、５６ｂにより回転可能に支持される。支持台５６ａ、５６ｂは、それぞれ略Ｌ字状である。図５に示すように、支持台５６ａは、鉛直方向に延びた支持面５６ａ１と水平方向に延びた支持面５６ａ２とを有している。支持面５６ａ１と支持面５６ａ２との間の角度は略９０度である。支持台５６ｂについても、支持台５６ａと同様の構造である。これにより、回転する軸１２の一端は、支持面５６ａ１と支持面５６ａ２との２点で支持され、同様に、回転する軸１２の他端も、支持台５６ｂにより２点で支持される。即ち、軸１２に対して、４点で支持されるので、ロータ鉄心部１０の位置を安定して支持することができる。
【００２２】
また、図５に示すように、ローラダイス５５ａの回転中心Ｃ１と、ローラダイス５５ｂの回転中心Ｃ２と、軸１２の回転中心とは、同一直線上にはない。換言すれば、回転中心Ｃ１および回転中心Ｃ２を通過する水平線Ｌ１と、軸１２の回転中心通過する水平線Ｌ２とは、一致しない。わずかだがＬ１の方が高い位置にあり、水平線Ｌ１、Ｌ２との間の距離は、Ｄは、例えば０〜１ｍｍであるが、これに限定されない。
【００２３】
転造装置５０を用いてロータ鉄心部１０を転造する方法について説明する。支持台５６ａ、５６ｂにロータ鉄心部１０の軸１２を支持させる。次に、動力源５１ａを駆動させる。この状態では、ローラダイス５５ｂはロータ鉄心部１０から退避している。次に、動力源５１ｂを駆動させて所定の圧力でローラダイス５５ｂがロータ鉄心部１０に当接するように軸受５４ｂを移動させる。これにより、ロータ鉄心部１０は、ローラダイス５５ａ、５５ｂに挟まれてローラダイス５５ａ、５５ｂに従動して回転する。これにより、ロータ鉄心部１０には径方向内側の向きに力が作用する。このようにしてロータ鉄心部１０が転造される。尚、動力源５１ｂの圧力の大きさは、ロータ鉄心部１０の歯１４が潰れずに、また、歯１４ｔが潰れて角部１４ｒに突起が形成されない程度に設定されている。転造時間は、ロータ鉄心部１０の大きさやローラダイス５５ａの回転速度にもよるが、約４〜７秒程度である。
【００２４】
図６Ａは、転造後のロータ鉄心部１０の歯１４ｔの周辺を示した写真である。尚、図６Ａにおいて、水平方向が軸１２の延びた方向である。歯１４の歯先面１４ｔが平坦に形成されていることがわかる。
【００２５】
一方図６Ｂは、プレス打ち抜き加工しただけのロータ部の歯の周辺を示した写真である。ブレス痕が水平方向に生じていることがわかる。対して、本発明のように転造加工した場合は水平方向の加工跡が生じないという特徴がある。なお、プレス打ち抜き加工後に研磨加工により破断面まで研磨する場合は研磨痕が垂直方向に生じてしまい、本発明のように加工跡が生じないということは無い。
【００２６】
このように、本実施例のロータ鉄心部１０の製造方法では、転造という塑性変形を利用してロータ鉄心部１０を形成するため、切削液も不要であり、また合成樹脂の塗布も不要である。このため、短時間で加工することができ、製造コストが抑制される。また、外周面に凹凸が形成されていないローラダイスを用いてロータ鉄心部１０を転造することにより、ロータ鉄心部１０の歯１４の歯先面１４ｔを平坦にすることができる。これにより、モータの性能の低下を抑制できる。
【００２７】
また、ローラダイス５５ａ、５５ｂに従動してロータ鉄心部１０が回転するので、ロータ鉄心部１０のみを単独で回転させる機構は不要である。また、支持台５６ａ、５６ｂは、ロータ鉄心部１０の軸１２を摺動回転可能に支持するので、ロータ鉄心部１０が偏心して回転することが抑制される。これにより、転造後での歯１４の寸法精度を確保できる。
【００２８】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
【００２９】
ロータ部は、上記実施例と異なる構造を有したものでもよく、外周部に歯が有した金属製のものであればよい。
【００３０】
転造加工する際に、ロータ部は、回転軸を有していないものであってもよい。例えば、ロータを収納するケースに固定軸が設けられ、この固定軸にロータ部が回転可能に支持されるものであってもよい。この場合、ロータ部を転造する際には、ロータ部の孔に金属製の軸を挿入した上で、ロータ部を転造する。転造後には、ロータ部から軸を引き抜く。
【００３１】
尚、上記実施例において、略Ｌ字状の支持台５６ａ、５６ｂを用いたが、略Ｖ字状の支持台を用いて回転子１の軸１２を支持してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  回転子
１０  ロータ鉄心部
１２  軸
１４       歯
１４ｒ  角部
１４ｓ  歯側面
１４ｔ  歯先面
５０  転造装置
５１ａ、５１ｂ  動力源
５２ａ  回転軸
５２ｂ  従動軸
５３  無端ベルト
５４ａ、５４ｂ  軸受
５５ａ、５５ｂ  ローラダイス
５６ａ、５６ｂ  支持台
【図１】
0005622519.tif 000002
【図２】
0005622519.tif 000003
【図３】
0005622519.tif 000004
【図４】
0005622519.tif 000005
【図５】
0005622519.tif 000006
【図６】
0005622519.tif 000007