(57)【要約】【課題】内側ロータコアと外側ロータコアとを備えるロータにおいて、外側ロータコアの中心軸とシャフトの中心軸とが高精度の同軸度となるように、外側ロータコアをシャフトに固定することができる製造方法を提供することである。【解決手段】内側ロータコア１１と外側ロータコア１３とを備えるロータ１の製造方法であって、外側ロータコア１３をエンドプレート１２に未締結状態で仮固定する仮固定工程と、位置決め冶具３０により、シャフト１０の中心軸と外側ロータコア１３の中心軸とを位置合わせする位置合わせ工程と、位置決め冶具３０による位置合わせ状態で、外側ロータコア１３をエンドプレート１２に締結する締結工程とを含み、位置決め冶具３０は、冶具の中心軸がシャフト１０の中心軸と同軸となるようにシャフト１０に係合する係合部３１と、冶具の中心軸からロータ径方向において互いに反対側に同じ長さ延出して、外側ロータコア１３の内周面に当接する当接部３２とを有する。【選択図】図３
2018113755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、前記シャフトに固定される内側ロータコアと、前記シャフトに固定されたエンドプレートに締結される外側ロータコアとを備えるロータの製造方法であって、
前記外側ロータコアを前記エンドプレートに未締結状態で仮固定する仮固定工程と、
位置決め冶具により、前記シャフトの中心軸と前記外側ロータコアの中心軸とを位置合わせする位置合わせ工程と、
前記位置決め冶具による位置合わせ状態で、前記外側ロータコアを前記エンドプレートに締結する締結工程と、
を含み、
前記位置決め冶具は、当該冶具の中心軸が前記シャフトの中心軸と同軸となるように、前記シャフトに係合する係合部と、前記冶具の中心軸からロータ径方向において互いに反対側に同じ長さ延出して、前記外側ロータコアの内周面に当接する当接部とを有する
ことを特徴とするロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの製造方法に関し、特に、内側ロータコアと外側ロータコアとを備えるロータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機等に用いられるロータは、シャフトと、このシャフトに固定されるロータコアとを備えている。このようなロータは、シャフトを、ロータコアの中心に設けられたシャフト孔に挿入して固定することにより製造される。
【０００３】
シャフトとロータコアとを高精度で固定するには、常温のシャフトを、加熱したロータコアのシャフト孔に挿入した後、ロータコアを冷却して、冷却に伴うシャフト孔の縮小によりシャフトをロータコアに固定する温間嵌めの技術がある。また、非円形状部を有するシャフト孔を外側方向に拡張して、この拡張したシャフト孔にシャフトを挿入した後、拡張状態を解除してシャフトをロータコアに固定する技術もある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６６７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータには、ステータコアの内周面と外周面との両面にそれぞれギャップを有する多面ギャップモータがある。多面ギャップモータに用いられるロータは、シャフトに固定される内側ロータコアと、シャフトにエンドプレート等を介して固定される外側ロータコアとを備えている。このロータにおいては、シャフトと内側ロータコアとの固定に、上述の温間嵌めの技術やシャフト孔を拡張する技術を適用することによって、シャフトと内側ロータコアとを高精度に固定できる。
【０００６】
しかし、シャフトと外側ロータコアとは直接固定されていない、すなわち、エンドプレート等を介して固定されているので、上述の温間嵌めの技術やシャフト孔を拡張する技術を適用することができない。このため、シャフトと外側ロータコアとの取付位置精度が低い場合がある。シャフトと外側ロータコアとの取付位置精度が低いと、ロータの回転がアンバランスとなり、ベアリングの偏摩耗、ノイズ、振動が発生することがある。
【０００７】
そこで、本発明では、内側ロータコアと外側ロータコアとを備えるロータにおいて、外側ロータコアの中心軸とシャフトの中心軸とが高精度の同軸度となるように、外側ロータコアをシャフトに固定することができる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】
【０００８】
本発明のロータの製造方法は、シャフトと、前記シャフトに固定される内側ロータコアと、前記シャフトに固定されたエンドプレートに締結される外側ロータコアとを備えるロータの製造方法であって、前記外側ロータコアを前記エンドプレートに未締結状態で仮固定する仮固定工程と、位置決め冶具により、前記シャフトの中心軸と前記外側ロータコアの中心軸とを位置合わせする位置合わせ工程と、前記位置決め冶具による位置合わせ状態で、前記外側ロータコアを前記エンドプレートに締結する締結工程と、を含み、前記位置決め冶具は、当該冶具の中心軸が前記シャフトの中心軸と同軸となるように、前記シャフトに係合する係合部と、前記冶具の中心軸からロータ径方向において互いに反対側に同じ長さ延出して、前記外側ロータコアの内周面に当接する当接部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内側ロータコアと外側ロータコアとを備えるロータにおいて、外側ロータコアの中心軸とシャフトの中心軸とが高精度の同軸度となるように、外側ロータコアをシャフトに固定することができる。その結果、ロータの回転バランスを向上でき、ベアリングの偏摩耗、ノイズ、振動の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るロータの概略構成図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図２】第１の実施形態に係るロータの製造工程を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る外側ロータコアの位置決め工程の説明図であり、（Ａ）は位置決め冶具をシャフトに取り付けて外側ロータを位置決めする状態を示し、（Ｂ）は外側ロータコアをエンドプレートに締結する状態を示す。
【図４】第２の実施形態に係る外側ロータコアの位置決め工程の説明図であり、（Ａ）は位置決め冶具をシャフトに取り付けて外側ロータを位置決めする状態を示し、（Ｂ）は外側ロータコアをエンドプレートに締結する状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の実施形態のロータ１について図１〜３を参照して説明する。第１の実施形態におけるロータ１は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載される多面ギャップモータに用いられるものである。
【００１２】
図１に示すように、ロータ１は、中空のシャフト１０と、シャフト１０の外周に固定される内側ロータコア１１と、シャフト１０に固定されたエンドプレート１２に締結される外側ロータコア１３とを備える。
【００１３】
シャフト１０の一端部には、円板形状のフランジ１０ａが設けられている。フランジ１０ａには、円板形状のエンドプレート１２が載置されて、このエンドプレート１２はシャフト１０に固定されている。シャフト１０の他端部の周面には、ねじ山１０ｂが形成されている。
【００１４】
内側ロータコア１１は、それぞれ略円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して溶接やかしめ等により一体に連結して構成されている。内側ロータコア１１は、エンドプレート１２に載置されて、シャフト１０の他端部のねじ山１０ｂにナット１４が螺合されることによって、シャフト１０に固定されている。
【００１５】
エンドプレート１２の外周部には、外側ロータコア１３を固定するための６つのねじ孔１２ａが設けられている。そして、外側ロータコア１３の取付孔１３ａ（図３参照）にボルト１５を挿通して、ボルト１５をねじ孔１２ａに螺合することによって、外側ロータコア１３はエンドプレート１２に締結固定される。外側ロータコア１３は、内側ロータコア１１と同様に、それぞれ略円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して溶接やかしめ等により一体に連結して構成されている。
【００１６】
内側ロータコア１１の外周面と外側ロータコア１３の内周面との間には、空間が形成されている。この空間には、円環状のステータ２０が両周面との間にそれぞれギャップを介して配置されている。このように、ロータ１は、ステータ２０に対して、内側ロータコア１１の外周面とステータ２０の内周面とのギャップ、外側ロータコア１３の内周面とステータ２０の外周面とのギャップの多面ギャップを有している。
【００１７】
次に、図２においてロータ１の製造工程について説明する。まず、ステップＳ１０のエンドプレート固定工程において、加熱したエンドプレート１２のシャフト孔に、常温のシャフト１０を挿入して、エンドプレート１２をシャフト１０のフランジ１０ａに載置する。そして、冷却に伴うエンドプレート１２のシャフト孔の縮小により、エンドプレート１２をシャフト１０に固定する。換言すると、焼き嵌めによりエンドプレート１２をシャフト１０に固定する。
【００１８】
ステップＳ１１の内側ロータコア固定工程において、シャフト１０に内側ロータコア１１を装着して、内側ロータコア１１をエンドプレート１２に載置する。そして、シャフト１０のねじ山１０ｂにナット１４を螺合することによって、シャフト１０に内側ロータコア１１を締結固定する。
【００１９】
ステップＳ１２の外側ロータコア仮固定工程において、多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して予め連結した外側ロータコア１３をエンドプレート１２に仮固定する。この仮固定とは、外側ロータコア１３の取付孔１３ａ（図３参照）と、エンドプレート１２のねじ孔１２ａとの位置を合せた状態で、外側ロータコア１３をエンドプレート１２に載置している未締結の状態であり、外側ロータコア１３の位置を修正することができる状態である。
【００２０】
ステップＳ１３の位置決め冶具取付工程では、図３（Ａ）に示すように、ロータ１の上方から位置決め冶具３０をシャフト１０に向かって下降させる。ここで、位置決め冶具３０について説明する。図３（Ａ）に示すように、位置決め冶具３０は、この位置決め冶具３０の中心軸がシャフト１０の中心軸と同軸となるように、シャフト１０の中空孔１０ｃと係合する係合部としての凸部３１と、凸部３１の中心軸からロータ径方向において十字状に延出して、外側ロータコア１３の内周面に当接する当接部３２とを有している。
【００２１】
凸部３１は、先端に向かって先細となる略円錐形状である。当接部３２は、凸部３１の中心軸からロータ径方向において互いに同じ長さ延出した第１の腕３３と、この第１の腕３３の先端から略９０度屈曲してロータ軸方向に向かって延出する第２の腕３４とを含む。第２の腕３４の先端部の外側面には、テーパ面３４ａと、このテーパ面３４ａに連続する位置決め面３４ｂとが形成されている。凸部３１の中心軸から位置決め面３４ｂまでの長さＲ１は、外側ロータコア１３の中心軸から内周面までの長さ（内径）と同じ長さである。
【００２２】
ステップＳ１３の位置決め冶具取付工程では、図３（Ａ）に示すように、位置決め冶具３０の凸部３１をシャフト１０の一端の中空孔１０ｃに挿入して、位置決め冶具３０をシャフト１０に取り付ける。このとき、位置決め冶具３０は、位置決め冶具３０の凸部３１の円錐面がシャフト１０の中空孔１０ｃに沿ってシャフト１０に取り付けられるので、位置決め冶具３０の凸部３１の中心軸とシャフト１０の中心軸とは同軸上に位置する。
【００２３】
ステップＳ１４の外側ロータコア位置決め工程では、図３（Ｂ）に示すように、位置決め冶具３０を下降させると、位置決め冶具３０の第２の腕３４のテーパ面３４ａが、外側ロータコア１３の内周面に接触して、外側ロータコア１３の位置を修正する。位置決め冶具３０をさらに下降させると、位置決め冶具３０の第２の腕３４の位置決め面３４ｂが、外側ロータコア１３の内周面に当接して、外側ロータコア１３を正規の位置に移動させる。すなわち、外側ロータコア１３は、エンドプレート１２に仮固定されている状態（未締結状態）であるので、位置決め冶具３０の位置決め面３４ｂに沿って移動して位置決めされる。
【００２４】
ステップＳ１５の外側ロータコア締結工程では、図３（Ｂ）に示すように、外側ロータコア１３の位置を維持した状態において、外側ロータコア１３の取付孔１３ａにボルト１５を挿通してエンドプレート１２のねじ孔１２ａに螺合する。この螺合によって、外側ロータコア１３は、シャフト１０に対して正確な位置に高精度で締結固定される。外側ロータコア１３の固定完了後、位置決め冶具３０を取り外す。
【００２５】
このように、位置決め冶具３０によって、外側ロータコア１３をシャフト１０に対して正確な位置に合せた状態で、外側ロータコア１３をエンドプレート１２に固定するので、外側ロータコア１３を高精度で固定することができる。この結果、ロータ１の回転バランスを向上でき、ベアリングの偏摩耗、ノイズ、振動の発生を抑制することができる。
【００２６】
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。上述の説明では、ステップＳ１２の外側ロータコア仮固定工程において、多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して予め連結した外側ロータコア１３をエンドプレート１２に仮固定していたが、ステップＳ１５の外側ロータコア締結工程における締結により、多数枚の電磁鋼板を軸方向に連結してもよい。
【００２７】
すなわち、ステップＳ１２の外側ロータコア仮固定工程において、エンドプレート１２に、多数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して載置する。そして、この状態で、例えば、取付孔１３ａの１カ所にボルト１５を挿通して、積層した電磁鋼板をエンドプレート１２に仮固定する。
【００２８】
ステップＳ１３の位置決め冶具取付工程において、位置決め冶具３０をシャフト１０に取り付ける。続いて、ステップＳ１４の外側ロータコア位置決め工程において、位置決め冶具３０を下降させて、位置決め冶具３０の第２の腕３４の位置決め面３４ｂによって、多数枚の電磁鋼板を位置決めする。
【００２９】
そして、ステップＳ１５の外側ロータコア締結工程では、多数枚の電磁鋼板が位置決めされた状態において、６つのボルト１５をエンドプレート１２のねじ孔１２ａに螺合する。この螺合によって、多数枚の電磁鋼板はロータ軸方向に積層された状態で連結されて、外側ロータコア１３が構成される。また、この外側ロータコア１３は、シャフト１０に対して正確な位置に高精度で締結固定される。
【００３０】
このように、外側ロータコア１３を構成する多数枚の電磁鋼板のロータ軸方向の連結と、外側ロータコア１３のシャフト１０に対する高精度な位置決めを同時に行うことができる。なお、この場合、位置決め冶具３０を下降したときに、位置決め面３４ｂが全ての電磁鋼板に当接するように、位置決め冶具３０の第２の腕３４を延長する。また、エンドプレート１２に、位置決め冶具３０の第２の腕３４との干渉を避ける逃げ孔を設ける。
【００３１】
次に、第２の実施形態について、図４を参照して説明する。第２の実施形態では、位置決め冶具４０の構成が第１の実施形態の位置決め冶具３０の構成と相違している。このため、第１の実施形態において説明した構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３２】
図４に示すように、位置決め冶具４０は、シャフト１０のねじ山１０ｂに係合する係合部としてのねじ孔４１と、ねじ孔４１の中心軸からロータ径方向において十字状に延出して、外側ロータコア１３の内周面に当接する当接部４２とを有している。当接部４２は、第１の実施形態における第１の腕３３及び第２の腕３４に対応する第１の腕４３及び第２の腕４４を含む。
【００３３】
この位置決め冶具４０を用いて、外側ロータコア１３の取付位置の修正について説明する。図２のステップＳ１０〜Ｓ１２の工程は同じであり、ステップＳ１３〜Ｓ１５の工程が異なるので、これらの工程について説明する。
【００３４】
ステップＳ１３の位置決め冶具取付工程では、シャフト１０の一端のねじ山１０ｂに、位置決め冶具４０のねじ孔４１を螺合する。そして、位置決め冶具４０を回転することによって、位置決め冶具４０をシャフト１０に沿って下降させる。このとき、位置決め冶具４０のねじ孔４１の中心軸とシャフト１０の中心軸とは同軸上に位置する。
【００３５】
ステップＳ１４の外側ロータコア位置決め工程では、図４（Ｂ）に示すように、位置決め冶具４０をさらに下降させると、位置決め冶具４０の第２の腕４４のテーパ面４４ａが、外側ロータコア１３の内周面に接触して、外側ロータコア１３の位置を修正する。位置決め冶具４０をさらに下降させると、位置決め冶具４０の第２の腕４４の位置決め面４４ｂが、外側ロータコア１３の内周面に当接して、外側ロータコア１３を正規の位置に移動する。すなわち、外側ロータコア１３は、エンドプレート１２に仮固定されている状態（未締結状態）であるので、外側ロータコア１３は、位置決め冶具４０の位置決め面４４ｂに沿って移動して位置決めされる。
【００３６】
この後、ステップＳ１５の外側ロータコア締結工程において、図４（Ｂ）に示すように、外側ロータコア１３の位置を維持した状態において、外側ロータコア１３の取付孔１３ａにボルト１５を挿通してエンドプレート１２のねじ孔１２ａに螺合する。この螺合によって、外側ロータコア１３はシャフト１０に対して正確な位置に高精度で締結固定される。外側ロータコア１３の固定完了後、位置決め冶具４０を取り外す。
【００３７】
このように、第２の実施形態においても、位置決め冶具４０によって、外側ロータコア１３をシャフト１０に対して正確な固定位置に合せた状態で、外側ロータコア１３をエンドプレート１２に固定するので、外側ロータコア１３を高精度で固定することができる。この結果、ロータ１の回転バランスを向上でき、ベアリングの偏摩耗、ノイズ、振動の発生を抑制することができる。
【００３８】
なお、位置決め冶具３０の当接部３２及び位置決め冶具４０の当接部４２の形状について十字形状と説明したが、この形状に限らず、例えば、円板形状や棒形状でもよい。すなわち、係合部の中心軸からロータ径方向において互いに反対側に同じ長さ延出した位置に当接部が形成される形状を有していればよい。
【００３９】
また、上述した実施形態では、位置決め冶具３０の位置決め面３４ｂ及び位置決め冶具４０の位置決め面４４ｂを外側ロータコア１３の内周面に当接して外側ロータコア１３の位置決めを行っていたが、位置決め冶具３０のテーパ面３４ａ及び位置決め冶具４０のテーパ面４４ａを、外側ロータコア１３の内周縁に当接して外側ロータコア１３の位置決めを行ってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  ロータ、１０  シャフト、１０ａ  フランジ、１０ｂ  ねじ山、１０ｃ  中空孔、１１  内側ロータコア、１２  エンドプレート、１２ａ，４１  ねじ孔、１３  外側ロータコア、１３ａ  取付孔、１４  ナット、１５  ボルト、２０  ステータ、３０，４０  位置決め冶具、３１  凸部、３２，４２  当接部、３３，４３  第１の腕、３４，４４  第２の腕、３４ａ，４４ａ  テーパ面、３４ｂ，４４ｂ  位置決め面。
【図１】
2018113755.tif 000003
【図２】
2018113755.tif 000004
【図３】
2018113755.tif 000005
【図４】
2018113755.tif 000006