(57)【要約】【課題】コア部材を精度よく積層することが可能な着磁ヨークの組付方法を提供する。【解決手段】積層コア２０の挿入穴２２に、コア部材１０よりも熱膨張率の大きな挿入穴治具５０を挿入し、積層コア２０スロット部２４に、コア部材１０よりも熱膨張率の大きなスロット部治具６０を挿入し、積層コア２０を固定ボルト７０で仮締めする。挿入穴治具５０及びスロット部治具６０が挿入され、固定ボルト７０で仮締めされた状態の積層コア２０を加熱処理する。積層コア２０、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０の温度が第１の温度以上であるときに固定ボルト７０を本締めする。積層コア２０、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０の温度が第２の温度以下となったときに、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０を抜き取る。【選択図】図１
2018074714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着磁ヨークの組付方法であって、
複数の板状のコア部材を積層する工程と、
前記コア部材を積層して形成した積層コアの上端面及び下端面をそれぞれ押さえ部材で積層方向に挟み込む工程と、
前記積層コアに設けられた、被着磁部品を挿入するための挿入穴に、前記コア部材よりも熱膨張率の大きな第１の治具を挿入し、前記積層コアの前記挿入穴の周囲に設けられた、コイルを挿入するための複数のスロット部に、前記コア部材よりも熱膨張率の大きな第２の治具を挿入し、前記押さえ部材を用いて、前記積層コアをボルトで仮締めする工程と、
前記第１の治具及び前記第２の治具が挿入され、前記ボルトで仮締めされた状態の前記積層コアを加熱処理する工程と、
前記積層コア、前記第１の治具及び前記第２の治具の温度が予め定められた第１の温度以上であるときに前記ボルトを本締めする工程と、
前記積層コア、前記第１の治具及び前記第２の治具の温度が予め定められた第２の温度以下となったときに、前記第１の治具及び前記第２の治具を抜き取る工程と
を有する着磁ヨークの組付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着磁ヨークの組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの回転子（ロータ）には複数の永久磁石が組み込まれるが、磁化された状態の永久磁石をロータコアに組み付けることは、磁力に伴う永久磁石の反発力及び吸引力等により困難である。したがって、磁化される前の磁性材料をロータコアに組み込み、その後、着磁ヨークを用いて磁性材料を着磁することが行われる。ここで、着磁ヨークには、複数の板状のコア部材を積層した積層コアによって形成されるものがある。
【０００３】
積層コアの組み付け方法について、特許文献１には、電磁鋼板を積層して形成した積層コアと永久磁石とを有する回転子組立方法が開示されている。特許文献１にかかる回転子組立方法では、アジャスト機構を用いて積層コアを揃えるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０５７９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コア部材を積層するに際し、コア部材が径方向及び周方向にずれないように、積層コアを揃えることが要求される。特許文献１にかかる方法のようなアジャスト機構を用いる方法では、積層コアの径方向及び周方向にずれが発生するおそれがある。したがって、コア部材を精度よく積層することができず、したがって、ロータコアの着磁性が悪化するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、コア部材を精度よく積層することが可能な着磁ヨークの組付方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる着磁ヨークの組付方法は、複数の板状のコア部材を積層する工程と、前記コア部材を積層して形成した積層コアの上端面及び下端面をそれぞれ押さえ部材で積層方向に挟み込む工程と、前記積層コアに設けられた、被着磁部品を挿入するための挿入穴に、前記コア部材よりも熱膨張率の大きな第１の治具を挿入し、前記積層コアの前記挿入穴の周囲に設けられた、コイルを挿入するための複数のスロット部に、前記コア部材よりも熱膨張率の大きな第２の治具を挿入し、前記押さえ部材を用いて、前記積層コアをボルトで仮締めする工程と、前記第１の治具及び前記第２の治具が挿入され、前記ボルトで仮締めされた状態の前記積層コアを加熱処理する工程と、前記積層コア、前記第１の治具及び前記第２の治具の温度が予め定められた第１の温度以上であるときに前記ボルトを本締めする工程と、前記積層コア、前記第１の治具及び前記第２の治具の温度が予め定められた第２の温度以下となったときに、前記第１の治具及び前記第２の治具を抜き取る工程とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コア部材を精度よく積層することが可能な着磁ヨークの組付方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる着磁ヨークの組付方法を示すフローチャートである。
【図２】実施の形態１にかかるコア部材を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる積層コア、上側押さえ部材及び下側押さえ部材を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる挿入穴治具及びスロット部治具を示す図である。
【図５】積層コアに挿入穴治具及びスロット部治具が挿入され、積層コアが固定ボルトで仮締めされた状態を示す図である。
【図６】加熱処理によって高温状態となったときの積層コア及び挿入穴治具を示す図である。
【図７】加熱処理によって高温状態となったときのスロット部及びスロット部治具を示す図である。
【図８】積層コアを固定ボルトで本締めした状態を示す図である。
【図９】挿入穴治具及びスロット部治具が抜き取られた積層コアを示す図である。
【図１０】完成した着磁ヨークを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１１】
図１は、実施の形態１にかかる着磁ヨークの組付方法を示すフローチャートである。後述するように、実施の形態１にかかる着磁ヨークは、板状のコア部材を積層して形成した積層コアを有する。後述するように、本実施の形態にかかる着磁ヨークの組付方法は、コア部材を精度よく積層することができるように構成されている。
【００１２】
まず、複数のコア部材を積層して、積層コアを形成する（工程Ｓ１００）。
図２は、実施の形態１にかかるコア部材１０を示す図である。コア部材１０は、厚さ０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の、板状（円板状）の電磁鋼板（ケイ素鋼等）である。コア部材１０は、ワイヤカット又はレーザカットによって成形される。
【００１３】
コア部材１０の中央には、被着磁部品であるモータのロータが挿入される挿入穴１２が形成されている。挿入穴１２は、円形の貫通穴である。挿入穴１２の周囲には、ロータに組み込まれた磁性材料を着磁するためのコイルが挿入されるスロット部１４が複数形成されている。スロット部１４は、矩形の貫通穴である。スロット部１４の数は、ロータの局数に対応している。図２に示す例では、８個のスロット部１４が設けられている。また、コア部材１０の外縁近傍には、積層コアを締め付けるための固定ボルトが挿入されるボルト穴１６が複数形成されている。
【００１４】
次に、積層コアの上端面及び下端面をそれぞれ押さえ部材で積層方向に挟み込む（工程Ｓ１０２）。
図３は、積層コア２０、上側押さえ部材３０及び下側押さえ部材４０を示す図である。上述したように、積層コア２０は、複数のコア部材１０を積層することで形成される。そして、複数のコア部材１０を積層するときに、挿入穴１２、スロット部１４及びボルト穴１６の位置が、それぞれ、できるだけ一致するようにする。これにより、積層コア２０には、ロータが挿入される挿入穴２２と、コイルが挿入されるスロット部２４と、ボルトが挿入されるボルト穴２６とが設けられる。ここで、挿入穴２２は挿入穴１２の形状に対応する円形の貫通穴であり、スロット部２４はスロット部１４の形状に対応する矩形の貫通穴であり、ボルト穴２６はボルト穴１６の形状に対応する円形の貫通穴である。
【００１５】
上側押さえ部材３０は、積層コア２０の上端面２０ａを押さえるための部材である。また、下側押さえ部材４０は、積層コア２０の下端面２０ｂを押さえるための部材である。これらの上側押さえ部材３０と下側押さえ部材４０とによって、積層コア２０を挟み込む。
【００１６】
上側押さえ部材３０には、積層コア２０の挿入穴２２、スロット部２４及びボルト穴２６のそれぞれに対応する位置に、ロータが挿入される挿入穴３２、コイルが挿入されるスロット部３４、及びボルトが挿入されるボルト穴３６が設けられている。同様に、下側押さえ部材４０には、積層コア２０の挿入穴２２、スロット部２４及びボルト穴２６のそれぞれに対応する位置に、ロータが挿入される挿入穴４２、コイルが挿入されるスロット部４４、及びボルトが挿入されるボルト穴４６が設けられている。挿入穴３２は挿入穴２２の形状に対応する円形の貫通穴であり、スロット部３４はスロット部２４の形状に対応する矩形の貫通穴である。同様に、挿入穴４２は挿入穴２２の形状に対応する円形の穴であり、スロット部４４はスロット部２４の形状に対応する矩形の穴である。なお、挿入穴４２、スロット部４４及びボルト穴４６は、貫通穴でなくてもよい。また、ボルト穴４６には、雌ネジが形成されている。
【００１７】
上側押さえ部材３０及び下側押さえ部材４０によって積層コア２０が挟み込まれるときに、上側押さえ部材３０の挿入穴３２、スロット部３４及びボルト穴３６が、それぞれ、積層コア２０の挿入穴２２、スロット部２４及びボルト穴２６の位置と合うようにする。同様に、このとき、下側押さえ部材４０の挿入穴４２、スロット部４４及びボルト穴４６が、それぞれ、積層コア２０の挿入穴２２、スロット部２４及びボルト穴２６の位置と合うようにする。
【００１８】
次に、挿入穴２２に挿入穴治具（第１の治具）を挿入し、スロット部２４にスロット部治具（第２の治具）を挿入し、積層コア２０をボルトで仮締めする（工程Ｓ１０４）。
図４は、実施の形態１にかかる挿入穴治具５０及びスロット部治具６０を示す図である。挿入穴治具５０は、挿入穴２２の形状に対応した円柱（円筒）形状に形成されている。スロット部治具６０は、スロット部２４の形状に対応した角柱形状に形成されている。ここで、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０は、例えばアルミニウム等の、コア部材１０（積層コア２０）よりも熱膨張率の大きな材料で形成されている。また、挿入穴治具５０の寸法は、挿入穴２２の寸法よりもわずかに小さいので、挿入穴治具５０を挿入穴２２に挿入することが可能である。同様に、スロット部治具６０の寸法は、スロット部２４の寸法よりもわずかに小さいので、スロット部治具６０をスロット部２４に挿入することが可能である。
【００１９】
図５は、積層コア２０に挿入穴治具５０及びスロット部治具６０が挿入され、積層コア２０が固定ボルト７０で仮締めされた状態を示す図である。上側押さえ部材３０及び下側押さえ部材４０によって積層コア２０が挟み込まれた状態で、挿入穴３２に挿入穴治具５０を挿入することで、挿入穴治具５０が挿入穴２２に挿入される。同様に、上側押さえ部材３０及び下側押さえ部材４０によって積層コア２０が挟み込まれた状態で、スロット部３４にスロット部治具６０を挿入することで、スロット部治具６０がスロット部２４に挿入される。なお、図４及び図５の例では、スロット部治具６０は、８個のスロット部２４のうちの４個のスロット部２４に、１つおきに挿入される。
【００２０】
また、固定ボルト７０は、上側押さえ部材３０の側からボルト穴３６に挿入されてボルト穴３６及びボルト穴４６と螺合する。この段階では、固定ボルト７０は、仮締めされるのみである。なお、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０の挿入と、固定ボルト７０による仮締めとで、順序は任意である。つまり、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０の挿入を、固定ボルト７０による仮締めの前に行ってもよいし、仮締めの後で行ってもよい。
【００２１】
次に、挿入穴２２に挿入穴治具５０が挿入され、スロット部２４にスロット部治具６０が挿入され、固定ボルト７０で仮締めされた積層コア２０を炉に入れて、加熱処理を行う（工程Ｓ１０６）。そして、積層コア２０の温度が目標温度（例えば１５０℃）まで上昇すると（工程Ｓ１０８のＹＥＳ）、積層コア２０を炉から取り出す（工程Ｓ１１０）。
【００２２】
図６は、加熱処理によって高温状態となったときの積層コア２０及び挿入穴治具５０を示す図である。（ａ）に示すように、高温状態となる前は、積層コア２０の挿入穴２２と挿入穴治具５０との間には、わずかに隙間がある。そして、挿入穴治具５０は、積層コア２０よりも熱膨張率が大きいので、高温状態となると、矢印Ａで示すように、挿入穴治具５０は、積層コア２０の挿入穴２２に対して径方向（半径方向）に膨張する。これにより、（ｂ）に示すように、挿入穴治具５０の側壁５２が、挿入穴２２の内壁２２ａに接触する。
【００２３】
図７は、加熱処理によって高温状態となったときのスロット部２４及びスロット部治具６０を示す図である。図７において、横方向は積層コア２０（コア部材１０）の周方向（円周方向）に対応し、縦方向は積層コア２０（コア部材１０）の径方向に対応する。（ａ）に示すように、高温状態となる前は、スロット部２４とスロット部治具６０との間には、わずかに隙間がある。そして、スロット部治具６０は、積層コア２０よりも熱膨張率が大きいので、高温状態となると、スロット部治具６０は、積層コア２０のスロット部２４に対して膨張する。ここで、スロット部治具６０は、スロット部２４の周方向との隙間が小さく、径方向との隙間が大きくなるような寸法となっている。そして、スロット部治具６０は、高温状態となると、矢印Ｂ及び矢印Ｃで示すように、スロット部２４に対して周方向及び径方向に膨張する。これにより、（ｂ）に示すように、スロット部治具６０の周方向の側壁６２が、スロット部２４の周方向の内壁２４ａに接触する。一方、スロット部治具６０は、スロット部２４の径方向の内壁２４ｂには接触しない。
【００２４】
ここで、図６及び図７で示す状態のとき、固定ボルト７０は仮締めの状態であるので、積層コア２０における複数のコア部材１０は、それぞれ「完全に」固定されているわけではない。したがって、挿入穴治具５０の膨張に伴って、積層コア２０における複数のコア部材１０は、径方向に位置合わせされた状態となる。同様に、スロット部治具６０の膨張に伴って、積層コア２０における複数のコア部材１０は、周方向に位置合わせされた状態となる。
【００２５】
次に、積層コア２０、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０が高温状態（例えば１００℃以上）のときに、積層コア２０を固定ボルト７０で本締めする（工程Ｓ１１２）。
図８は、積層コア２０を固定ボルト７０で本締めした状態を示す図である。ここで、上述したように、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０の膨張によって積層コア２０は径方向及び周方向に位置合わせされた状態となっている。この状態で固定ボルト７０を本締めすることで、積層コア２０が径方向及び周方向に位置合わせされた状態で、上側押さえ部材３０及び下側押さえ部材４０によって、積層コア２０を固定することができる。
【００２６】
次に、積層コア２０、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０の温度が常温（例えば２０℃）まで低下したとき（工程Ｓ１１４のＹＥＳ）に、図９に示すように、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０を抜き取る（工程Ｓ１１６）。そして、図１０に示すように、積層コア２０のスロット部２４にコイルを組み付け、モールド処理、フタ１００の取り付け、フタ固定ボルト８０の締め付け、及び配線処理を行い、下側押さえ部材４０の下にベース９０を取り付ける。このようにして、着磁ヨーク１が完成する（工程Ｓ１１８）。
【００２７】
積層コア２０で構成される着磁ヨークを組み付ける際、コア部材１０を積層するときに、例えば簡易な棒治具によって手作業で精度出しを行うと、コア部材１０を精度よく積層することができないおそれがある。具体的には、複数のコア部材１０の内径（挿入穴１２）及び外径（外周）が互いにずれてしまい、積層コア２０の円筒度及び同軸度が悪化するおそれがある。また、複数のコア部材１０のスロット部１４が周方向に互いにずれてしまい、積層コア２０のスロット部２４の真直度が悪化するおそれがある。
【００２８】
このように、コア部材１０を精度よく積層することができないと、着磁ヨークとロータとのクリアランス、及び着磁ヨークとウォータージャケットとのクリアランスに余裕を持たせる必要がある。しかしながら、着磁ヨークとロータとのクリアランスを大きくすると、着磁効率が悪化する。また、着磁ヨークとウォータージャケットとのクリアランスを大きくすると、冷却効率が悪化する。
【００２９】
同様に、スロット部２４に挿入するコイルについても、挿入スペースに余裕を持たせる必要があり、コイルに対するスロット部２４の大きさを大きくする必要がある。そのため、スロット部２４に対するコイルの占積率が悪化し、スロット部２４におけるコイルの配置の精度が悪くなる。これにより、ロータが挿入穴２２に挿入されたときの磁性部材とコイルとの位置合わせの精度が悪化するので、着磁効率が悪化する。
【００３０】
また、積層コア２０の内径及び外径のずれについては、コア部材１０の積層後に、追加で内径及び外径を研削加工することで、円筒度及び同軸度の精度を向上させることはできる。しかしながら、このような追加の加工は、着磁ヨークの製造の工数の増大につながり、着磁ヨークの製造コストを増加させてしまう。また、スロット部２４については、追加で研削加工することが極めて困難である。
【００３１】
一方、本実施の形態においては、上述したように、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０を用いて径方向及び周方向に位置合わせされた状態で固定ボルト７０を本締めする。したがって、積層コア２０の円筒度及び同軸度、及びスロット部２４の真直度を向上させることが可能である。したがって、本実施の形態にかかる着磁ヨークの組付方法を用いることで、コア部材１０を精度よく積層することが可能となる。
【００３２】
これにより、着磁ヨークとロータとのクリアランス、及び着磁ヨークとウォータージャケットとのクリアランスに余裕を持たせる必要がなくなる。したがって、着磁効率及び冷却効率を向上させることが可能となる。さらに、コイルに対するスロット部２４の大きさに余裕を持たせる必要がなくなるので、スロット部２４に対するコイルの占積率が向上し、したがって、スロット部２４におけるコイルの配置の精度が向上する。これにより、着磁効率を向上させることが可能となる。さらに、円筒度及び同軸度の精度を向上させるために、コア部材１０の積層後に追加で内径及び外径を研削加工することが不要となる。したがって、着磁ヨークの製造の工数及び着磁ヨークの製造コストの増大を抑制することが可能となる。
【００３３】
（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態においては、スロット部治具６０は４個のスロット部２４に挿入されるとしたが、このような構成に限られない。スロット部治具６０は、全てのスロット部２４に挿入されてもよい。また、スロット部治具６０は、対向する２個のスロット部２４に挿入されてもよい。積層コア２０の周方向の精度を向上させることが可能となるような数及び位置のスロット部２４に、スロット部治具６０が挿入される。
【００３４】
また、上述した実施の形態においては、高温状態とは１００℃以上である状態としたが、このような構成に限られない。「高温状態」とは、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０が膨張して、積層コア２０に接触した状態となる温度（第１の温度）以上となる状態である。また、上述した実施の形態においては、常温とは２０℃としたが、このような構成に限られない。常温とは、挿入穴治具５０及びスロット部治具６０が十分に冷却されて熱膨張が治まり、容易に挿入穴治具５０及びスロット部治具６０を抜くことが可能となるような温度（第２の温度）以下の温度である。また、「目標温度」は、上記高温状態を定義する温度以上の温度であれば、任意の温度であってもよい。
【００３５】
また、上述した実施の形態においては、積層コア２０を炉から取り出した後で固定ボルト７０を本締めするとしたが、このような構成に限られない。炉の中で固定ボルト７０を本締めすることが可能であれば、積層コア２０を炉から取り出す前に固定ボルト７０を本締めしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・着磁ヨーク、１０・・・コア部材、１２・・・挿入穴、１４・・・スロット部、１６・・・ボルト穴、２０・・・積層コア、２０ａ・・・上端面、２０ｂ・・・下端面、２２・・・挿入穴、２４・・・スロット部、２６・・・ボルト穴、３０・・・上側押さえ部材、４０・・・下側押さえ部材、５０・・・挿入穴治具、６０・・・スロット部治具、７０・・・固定ボルト、８０・・・フタ固定ボルト、９０・・・ベース、１００・・・フタ
【図１】
2018074714.tif 000003
【図２】
2018074714.tif 000004
【図３】
2018074714.tif 000005
【図４】
2018074714.tif 000006
【図５】
2018074714.tif 000007
【図６】
2018074714.tif 000008
【図７】
2018074714.tif 000009
【図８】
2018074714.tif 000010
【図９】
2018074714.tif 000011
【図１０】
2018074714.tif 000012