(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータシャフトの外周面にスキュー角となる角度の螺旋溝または螺旋突条を形成し、
複数の各ラミネーションの内径を、前記螺旋溝または前記螺旋突条に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固定処理するロータ製造方法。
【請求項２】
前記ラミネーションの内径の内縁部分に、突起または切欠を形成してからロータシャフトに嵌合することを特徴とする請求項１記載のロータ製造方法。
【請求項３】
ロータシャフトの外周面に、スキュー角となる角度の螺旋直線面または前記ロータシャフトの外周面の曲率半径よりも大きい螺旋円弧面を形成し、
ラミネーションの内径の内縁部分に、前記螺旋直線面に対応した位置に直線部、または前記螺旋円弧面に対応した位置に前記内径より曲率半径の大きい円弧部を形成し、
複数の各ラミネーションを、ロータシャフトの前記螺旋直線面または前記螺旋円弧面に、ラミネーションの内径の前記直線部または前記円弧部の位置を合わせた状態で前記螺旋直線面または前記螺旋円弧面に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固定処理するロータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機に用いられるロータの製造方法に関し、特に、製造が容易な、スキュー角を有するロータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機のトルク特性を円滑にするために、ロータに組み込まれるラミネーションにスキューを形成することがある。従来、このスキューの形成は、次のようにして行っていた。
【０００３】
すなわち、打ち抜いたラミネーションの一枚一枚を、所定スキュー角に配列させるよう形成した型内に、必要枚数積層してサブアッシーとしてのラミネーションパックを形成した後、加締めや溶接等により、所定スキュー角に積層したラミネーションパックを固定するとともに、ロータシャフトを圧入等により嵌合するために内径を仕上げる。次に、ロータシャフトを嵌合して、または嵌合と溶接とにより所定スキュー角のロータを形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記製造方法では、わざわざ所定スキュー角に形成された型がラミネーションパックの数だけ必要となる。また、内径の仕上げやラミネーションパックとロータシャフトとの嵌合が必要となる。
【０００５】
特に、パワーステアリング装置に用いられるような、ラックバーの周囲に配置される電動機は、径が大きくできない分、長くならざるを得ず、そのために通常の２，３倍の長さのロータを必要とする。このようなロータを従来のようにして製造することは、ラミネーションパックを精度良く維持する長くて強固な型の必要性、内径の仕上げの困難性、ロータシャフトとの嵌合の困難性が増加して、歩留まりや製造コストを悪化させていた。更に圧入のような嵌合が困難な場合には、焼き嵌め、冷し嵌めをする場合も有り、更に製造コストが悪化した
本発明は、通常の電動機においても、更にロータが長い電動機においても、製造が容易な、スキュー角を有するロータの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
請求項１記載の発明は、
ロータシャフトの外周面にスキュー角となる角度の螺旋溝または螺旋突条を形成し、
複数の各ラミネーションの内径を、前記螺旋溝または前記螺旋突条に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固定処理するロータ製造方法である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、
前記ラミネーションの内径の内縁部分に、突起または切欠を形成してからロータシャフトに嵌合することを特徴とする請求項１記載のロータ製造方法である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、
ロータシャフトの外周面に、スキュー角となる角度の螺旋直線面または前記ロータシャフトの外周面の曲率半径よりも大きい螺旋円弧面を形成し、
ラミネーションの内径の内縁部分に、前記螺旋直線面に対応した位置に直線部、または前記螺旋円弧面に対応した位置に前記内径より曲率半径の大きい円弧部を形成する。
【０００９】
そして、複数の各ラミネーションを、ロータシャフトの前記螺旋直線面または前記螺旋円弧面に、ラミネーションの内径の前記直線部または前記円弧部の位置を合わせた状態で前記螺旋直線面または前記螺旋円弧面に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固定処理するロータ製造方法である。
【００１０】
ここで、請求項１のロータ製造方法では、そのロータシャフトは、スキュー角となる角度の螺旋溝または螺旋突条を外周面に有し、そのラミネーションは、複数がこのロータシャフトにラミネーションの内径部分にて前記スキュー角にて嵌合される。このラミネーションには、その内径の内縁部分に、突起または切欠が形成されていても良い。
【００１１】
そして、ロータシャフトに、各ラミネーションを、ロータシャフトの螺旋溝または螺旋突条に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固定処理する。
【００１２】
ロータシャフトには、その外周面に、スキュー角となる角度の螺旋溝または螺旋突条が存在しているため、ラミネーションを嵌合した場合に、ラミネーションの内径の内縁部がロータシャフトの螺旋溝に食い込んだり、あるいは螺旋突条が内縁部に食い込む。あるいはラミネーションの内径の内縁部とロータシャフトの螺旋突条（螺旋溝）とが相互に噛み合う。しかも、ラミネーションは、螺旋溝または螺旋突条に沿って相対的に回転させつつ嵌合されているので、食い込みあるいは噛み合い状態を維持した状態で、全てのラミネーションが嵌合される。したがって、嵌合時にスキュー角が精密に形成されてロータシャフトと一体化する。この後、少なくともロータシャフトと両端のラミネーションとを固定処理、例えば、溶接、加締、ロウ付け、スナップリング、ベベルスナップリング等により、固定すれば、ロータシャフトとラミネーションとの組み立てが完成する。尚、ラミネーションの嵌合は１枚ずつでも良く、２枚以上を組み合せて、その２枚以上を同時に嵌合しても良い。
【００１３】
尚、ラミネーションは、螺旋溝または螺旋突条に沿って相対的に回転させられれば良いので、ラミネーションを回転させても、ロータシャフトを回転させても、あるいはラミネーションとロータシャフトとの両者を回転させても良い。また、ラミネーションを回転自在に支持した状態でロータシャフトに嵌合すれば、ラミネーションがロータシャフトに嵌合された後は、螺旋溝または螺旋突条にガイドされることにより、自然にラミネーションが回転するので、嵌合時にラミネーションを強制的に回転させる必要はない。
【００１４】
このように、ラミネーションを直接、ロータシャフトに嵌合するのみで、所定スキュー角にラミネーションを配列したロータが完成する。従来は、一旦、ラミネーションのみを、所定スキュー角に形成された型に入れて、ラミネーションパックをサブアッシーとして形成し、ラミネーション同士の接合とその内径の仕上げの後、大出力の圧入機にてラミネーションパックとロータシャフトとの嵌合を行う必要が有ったが、本発明のロータではラミネーションパックを中間に形成する必要が無く、小出力の圧入機にて、極めて容易に製造できる。特に、パワーステアリング装置に用いられる電動機のごとく、ラックバーの周囲に配置される通常の２，３倍の長さのロータにおいては、特にその製造容易化に大きな効果をもたらすものである。
【００１５】
尚、嵌合としては、圧入や、すきまばめ等の嵌め込み方法が含まれる。
また、ロータシャフトの外周面が、螺旋溝または螺旋突条の代りに、スキュー角となる角度の螺旋直線面または前記ロータシャフトの外周面の曲率半径よりも大きい螺旋円弧面を形成し、ラミネーションの内径の内縁部分に、前記螺旋直線面に対応した位置に直線部、または前記螺旋円弧面に対応した位置に前記内径より曲率半径の大きい円弧部が形成されているロータであっても良い。
【００１６】
ここで、螺旋直線面とは、ロータシャフトの軸に直角に切断した場合に、ロータシャフトの周囲に直線状の縁となって現れる面が、ロータシャフトの軸回りにスキュー角となる角度の螺旋状に外周面に形成された面を意味する。またロータシャフトの外周面の曲率半径よりも大きい螺旋円弧面とは、ロータシャフトの軸に直角に切断した場合に、ロータシャフトの周囲にその位置での曲率半径よりも大きい円弧状に現れる面が、ロータシャフトの軸回りにスキュー角となる角度の螺旋状に外周面に形成された面を意味する。
【００１７】
この場合の製造方法は、次のようになされる。
すなわち、ロータシャフトに、各ラミネーションを、ロータシャフトの螺旋直線面または螺旋円弧面に、ラミネーションの内径の直線部または円弧部の位置を合わせた状態でロータシャフトの螺旋直線面または螺旋円弧面に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固定処理する。
【００１８】
このことにより、前述したロータシャフトの螺旋溝または螺旋突条にてラミネーションが固定されている場合と同様な効果を生じる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態の一例を示すロータ２である。ロータ２はロータシャフト４と複数のラミネーション６とから構成されている。
ロータシャフト４は、図１（ｂ）に示すごとく、内部に円柱形の中空部８を有する円筒形に形成され、中央に大径部１０、両端に小径部１２，１４が形成されている。大径部１０の表面には、図２の拡大右側面図に示すごとく、断面が略長方形の多数の螺旋溝１６が形成されている。この螺旋溝１６の角度は、形成されるロータ２のスキュー角となる角度である。
【００２０】
ロータ２の製造は、このロータシャフト４に対して、ラミネーション６を圧入することによりなされる。まず、ラミネーション６用の帯状金属板から打ち抜き装置にて、図３に示す形状にラミネーション６を打ち抜く。
ラミネーション６は、その中心に内径１８を有し周縁には６つのコアティース２０とその間の６つのスロット２２を有する円環状をなしている。このラミネーション６を、図４に示すごとく、１枚ずつ、ラミネーション６の内径１８にロータシャフト４の大径部１０を圧入する。このとき、コアティース２０およびスロット２２が所定スキュー角に配列されるようにラミネーション６を大径部１０の螺旋溝１６に沿って相対的に回転させつつ圧入する。このために、圧入機自体がラミネーション６およびロータシャフト４の一方または両方を圧入速度と回転速度とをスキュー角に適合させて圧入しても良いが、ラミネーション６がロータシャフト４の大径部１０に圧入されると、図５に示すごとく、ラミネーション６の内縁部２４がロータシャフト４の螺旋溝１６内に食い込み（あるいは噛み合い）、この状態で螺旋溝１６がガイドとなるので、圧入機がラミネーション６を回転自在に支持して圧入するようにすれば、特に圧入機がわざわざラミネーション６を螺旋溝１６に沿って回転させなくても、矢印Ｂで示すごとく、自然にラミネーション６は螺旋溝１６に沿って回転し、所定スキュー角で積層する。
【００２１】
こうして必要枚数のラミネーション６を積層した後、少なくとも両端のラミネーション６をロータシャフト４の大径部１０に固定すれば、ロータ２が完成する。
この固定処理は図６の概略図の（ａ）に示すごとくスポット的に溶接やロウ付けによりラミネーション６と大径部１０との間に溶着部３０を形成して固定する方法、（ｂ）に示すごとく大径部１０を部分的に加締めて加締部３２を形成してラミネーション６を固定する方法、（ｃ）に示すごとく大径部１０の全周を加締めて加締部３４を形成してラミネーション６を固定する方法、（ｄ）に示すごとく大径部１０に設けた全周にわたる溝にスナップリング３６を嵌めることによりラミネーション６を固定する方法、（ｅ）に断面を示すベベルスナップリング３８を（ｄ）と同様な大径部１０に設けた全周にわたる溝４０に嵌めることによりラミネーション６を固定する方法等が挙げられる。尚、更に溶接やロウ付けなどにより、ラミネーション６同士を接合しても良い。
【００２２】
本ロータ２は、前述したごとく、ラミネーション６を直接、ロータシャフト４に圧入するのみで、所定スキュー角にラミネーション６を配列したロータ２が完成する。従来は、一旦、ラミネーション６のみを、所定スキュー角に形成された型に入れて、ラミネーションパックをサブアッシーとして形成し、ラミネーション６同士の接合とその内径の仕上げの後、大出力の圧入機にてラミネーションパックとロータシャフト４との圧入を行う必要が有ったが、本ロータ２ではその必要が無くなり、小出力の圧入機にて、極めて容易に製造できる。特に、パワーステアリング装置に用いられる電動機のごとく、ラックバーの周囲に配置される通常の２，３倍の長さのロータにおいても極めて容易に製造でき、特に大きな効果をもたらすものである。
【００２３】
本形態例では、ロータシャフト４の大径部１０の表面に、断面略長方形の螺旋溝１６を設けた。この螺旋溝１６は、螺旋溝１６の間に該当する部分を螺旋突条として形成しても同様な形状を構成することができる。この他、図７に示すごとくの螺旋溝または螺旋突条であっても良い。図７には角度により異なる例を端面で示している。
【００２４】
すなわち、図７（ａ）は螺旋突条１７ａおよび螺旋溝１６ａの断面が略サイン曲線状となるもの、図７（ｂ）は螺旋突条１７ｂおよび螺旋溝１６ｂの断面が略台形となるもの、図７（ｃ）は螺旋溝１６ｃの断面が逆三角形となるもの、図７（ｄ）は断面が略長方形であるが螺旋突条１７ｄより螺旋溝１６ｄの幅の狭いもの、図７（ｅ）は螺旋溝１６ｅの断面が半円形であるもの、図７（ｆ）は螺旋突条１７ｆおよび螺旋溝１６ｆがセレーション状に細かいもの、図７（ｇ）は断面が略長方形であるが螺旋突条１７ｇより螺旋溝１６ｇの幅の広いもの、図７（ｈ）は大径部１０の外周面が、螺旋溝または螺旋突条の代りに、スキュー角となる角度の螺旋直線面５０を形成しているものを示している。尚、図７（ｈ）の場合は、螺旋直線面５０が、破線で示す通常の円形の外周面５２よりも凹んでいることにより、螺旋溝と同じ働きをする。
【００２５】
また、ラミネーション６においても、図８，図９に示すごとく、内縁部２４に、大径部１０の螺旋突条１７，１７ａ〜１７ｇあるいは螺旋溝１６，１６ａ〜１６ｇに対応された形状の突起、切欠、直線部または円弧部を形成しても良い。図８，図９には角度により異なる例を示している。
【００２６】
すなわち、図８（ａ）は突起５４ａおよび切欠５６ａが略台形となるもの、図８（ｂ）は突起５４ｂおよび切欠５６ｂが略長方形となるもの、図８（ｃ）は突起５４ｃが半円形となるもの、図８（ｄ）は突起５４ｄおよび切欠５６ｄがセレーション状となるもの、図８（ｅ）は突起５４ｅと切欠５６ｅとが略長方形であるが突起５４ｅより切欠５６ｅの幅が広いもの、図８（ｆ）は突起５４ｆおよび切欠５６ｆがスプライン状に形成されているもの、図９（ｇ）は突起５４ｇが三角形に形成されているもの、図９（ｈ）は破線の領域に直線部５８ｈが設けられているもの、図９（ｉ）はすべて直線部５８ｉとされているもの、図９（ｊ）は破線の領域に内径１８より曲率半径の大きい円弧部６０ｊが設けられているもの、図９（ｋ）は破線の領域に内径１８とは逆の曲率半径の円弧状の突起５４ｋが設けられているものを示している。この他、図示しないが、突起および切欠がサイン曲線状に形成されているものが挙げられる。
【００２７】
これら図８，図９に示したラミネーション６は、その内縁部２４の形状と対応する図７に示したロータシャフト４の大径部１０の螺旋溝１６，１６ａ〜１６ｇまたは螺旋突条１７，１７ａ〜１７ｇと組み合せて用いることが好ましい。このようにすれば、螺旋溝１６，１６ａ〜１６ｇまたは螺旋突条１７，１７ａ〜１７ｇによるガイド効果を一層確実なものとして、より精密なスキュー角を実現できる。
【００２８】
尚、ラミネーション６については、前述した形態例にて示したごとく、その内縁部２４に図８，図９に示したような突起５４ａ〜５４ｋまたは切欠５６ａ〜５６ｆが形成されていない図３に示したようなラミネーション６であっても良い。
［その他］
前記形態例では、ラミネーション６は１枚ずつ、ロータシャフト４に圧入したが、２枚ずつでも良く、それ以上でも、圧入機が大型化しない範囲で、複数枚組み合せて圧入すれば良く、製造設備の大型化を招くことなく、より効率的にロータ２の製造が可能となる。
【００２９】
また、圧入以外の嵌合方法として、すきまばめ等を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータおよびロータシャフトの説明図であり、（ａ）はロータの正面図、（ｂ）はロータシャフトの正面図である。
【図２】ロータシャフトの拡大右側面図である。
【図３】ラミネーションの正面図である。
【図４】ロータシャフトへのラミネーションの圧入説明図である。
【図５】ロータシャフトへのラミネーションの圧入状態説明図である。
【図６】ロータシャフトとラミネーションとの固定方法を示す概略説明図である。
【図７】ロータシャフトの他の螺旋溝、他の螺旋突条または螺旋直線面の例を示す説明図である。
【図８】ラミネーションの内径の突起または切欠の例を示す説明図である。
【図９】ラミネーションの内径の突起、直線部または円弧部の例を示す説明図である。
【符号の説明】
２…ロータ      ４…ロータシャフト      ６…ラミネーション
８…中空部    １０…大径部    １２，１４…小径部
１６，１６ａ〜１６ｇ…螺旋溝    １７，１７ａ〜１７ｇ…螺旋突条
１８…内径    ２０…コアティース    ２２…スロット
２４…内縁部    ３０…溶着部    ３２，３４…加締部
３６…スナップリング    ３８…ベベルスナップリング    ４０…溝
５０…螺旋直線面    ５２…外周面    ５４ａ〜５４ｋ…突起
５６ａ〜５６ｆ…切欠    ５８ｈ，５８ｉ…直線部    ６０ｊ…円弧部
【図１】
0003574234.tif 000002
【図２】
0003574234.tif 000003
【図３】
0003574234.tif 000004
【図４】
0003574234.tif 000005
【図５】
0003574234.tif 000006
【図６】
0003574234.tif 000007
【図７】
0003574234.tif 000008
【図８】
0003574234.tif 000009
【図９】
0003574234.tif 000010