(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸嵌合穴及び角断面の磁石挿入穴を有する打ち抜き鋼板又は軸嵌合穴、角断面の磁石挿入穴及び前記軸嵌合穴や前記磁石挿入穴とは別に設けられる貫通穴を有する打ち抜き鋼板を積層し、得られた積層鉄心の前記軸嵌合穴に、少なくとも一端に小径部を有する段付き軸状のモータ軸を圧入すると共に前記磁石挿入穴へ角断面の棒磁石を挿入することで積層回転子を得る積層回転子の製造方法であって、
前記積層鉄心の前記磁石挿入穴へ挿入する角断面の案内棒又は前記積層鉄心に設けられる前記貫通穴へ挿入する案内棒と、この案内棒の一端を挿入する棒挿入穴及び前記モータ軸の一端を挿入する軸端挿入穴を上面に有するベースとを準備する準備工程と、
前記軸端挿入穴へは前記モータ軸を挿入しないで、前記棒挿入穴へ前記案内棒の一端を挿入することで、前記ベースに前記案内棒を立てる工程と、
前記磁石挿入穴又は前記貫通穴へ前記案内棒を通しながら、前記ベース上に積層鉄心を載せる工程と、
前記案内棒で位置決めされた状態の前記積層鉄心に対し、それの軸嵌合穴へ前記モータ軸を上から圧入し、前記軸端挿入穴へ前記モータ軸の一端を挿入する工程と、
得られたモータ軸付き鉄心を、前記ベース及び前記案内棒から外す工程と、
前記モータ軸付き鉄心の磁石挿入穴へ棒磁石を挿入し、樹脂で固定する工程と、
からなることを特徴とする積層回転子の製造方法。
【請求項２】
軸嵌合穴及び角断面の磁石挿入穴を有する打ち抜き鋼板又は軸嵌合穴、角断面の磁石挿入穴及び前記軸嵌合穴や前記磁石挿入穴とは別に設けられる貫通穴を有する打ち抜き鋼板を積層し、得られた積層鉄心の前記軸嵌合穴に、少なくとも一端に小径部を有する段付き軸状のモータ軸を圧入するという一連の作業に用いる積層回転子製造用治具であって、
前記積層鉄心の前記磁石挿入穴へ挿入する角断面の案内棒又は前記積層鉄心に設けられる前記貫通穴へ挿入する案内棒と、この案内棒の一端を引き抜き可能に挿入する棒挿入穴及び前記モータ軸の一端を引き抜き可能に挿入する軸端挿入穴を上面に有するベースと、からなることを特徴とする積層回転子製造用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心にモータ軸を圧入し、次に棒状磁石を挿入する積層回転子の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ軸に、積層鉄心を取付け、この積層鉄心に棒状の永久磁石を取付けてなる積層回転子（積層型ローター）が、実用に供されており、この様な回転子の製造方法が各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図４）参照。）。
【０００３】
特許文献１に示されるように、プレスで打ち抜き形成された電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）を、下型焼き嵌め治具（５）と上型焼き嵌め治具（４）で挟む。この状態で、オーブン等で２００〜２５０℃に加熱する。膨張後の貫通孔（９）へシャフト（１０）を挿入する。次に、回転子鉄心（１）を常温（２５℃）まで冷却する。すると、貫通孔（９）が縮径し、回転子鉄心（１）がシャフト（１０）に取付けられる。
【０００４】
焼き嵌めであるため、シャフト（１０）に回転子鉄心（１）を強固に結合することができる。
反面、加熱後の回転子鉄心（１）が、冷めないうちに、迅速にシャフト（１０）を圧入しなければならない。しかし、鋼板を積層しているため、回転子鉄心（１）の貫通孔（９）に鋼板の一部がはみ出し、貫通孔（６）の内面に凹凸がある。凹凸にシャフト（１０）が当たり、圧入に手間取ることがある。手間取ると回転子鉄心（１）が冷めてしまい、圧入は不十分（未了）になる。
【０００５】
このように、焼き嵌め法は時間的な制約があり、内面に凹凸がある貫通孔（９）にシャフト（１０）を圧入するには、問題が生じやすい。対策として、時間的な制約がない、常温での圧入法が求められる。
【０００６】
また、特許文献１の技術では、下型焼き嵌め治具（５）と上型焼き嵌め治具（４）とオーブンなどの加熱装置が必須であり、治具及び装置の製造コストが嵩む。治具及び装置の簡便化が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１５３５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、常温で積層鉄心へモータ軸を圧入することができると共に治具が簡便である積層回転子の製造技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、軸嵌合穴及び角断面の磁石挿入穴を有する打ち抜き鋼板又は軸嵌合穴、角断面の磁石挿入穴及び前記軸嵌合穴や前記磁石挿入穴とは別に設けられる貫通穴を有する打ち抜き鋼板を積層し、得られた積層鉄心の前記軸嵌合穴に、少なくとも一端に小径部を有する段付き軸状のモータ軸を圧入すると共に前記磁石挿入穴へ角断面の棒磁石を挿入することで積層回転子を得る積層回転子の製造方法であって、
前記積層鉄心の前記磁石挿入穴へ挿入する角断面の案内棒又は前記積層鉄心に設けられる前記貫通穴へ挿入する案内棒と、この案内棒の一端を挿入する棒挿入穴及び前記モータ軸の一端を挿入する軸端挿入穴を上面に有するベースとを準備する準備工程と、
前記軸端挿入穴へは前記モータ軸を挿入しないで、前記棒挿入穴へ前記案内棒の一端を挿入することで、前記ベースに前記案内棒を立てる工程と、
前記磁石挿入穴又は前記貫通穴へ前記案内棒を通しながら、前記ベース上に積層鉄心を載せる工程と、
前記案内棒で位置決めされた状態の前記積層鉄心に対し、それの軸嵌合穴へ前記モータ軸を上から圧入し、前記軸端挿入穴へ前記モータ軸の一端を挿入する工程と、
得られたモータ軸付き鉄心を、前記ベース及び前記案内棒から外す工程と、
前記モータ軸付き鉄心の磁石挿入穴へ棒磁石を挿入し、樹脂で固定する工程と、
からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、軸嵌合穴及び角断面の磁石挿入穴を有する打ち抜き鋼板又は軸嵌合穴、角断面の磁石挿入穴及び前記軸嵌合穴や前記磁石挿入穴とは別に設けられる貫通穴を有する打ち抜き鋼板を積層し、得られた積層鉄心の前記軸嵌合穴に、少なくとも一端に小径部を有する段付き軸状のモータ軸を圧入するという一連の作業に用いる積層回転子製造用治具であって、
前記積層鉄心の前記磁石挿入穴へ挿入する角断面の案内棒又は前記積層鉄心に設けられる前記貫通穴へ挿入する案内棒と、この案内棒の一端を引き抜き可能に挿入する棒挿入穴及び前記モータ軸の一端を引き抜き可能に挿入する軸端挿入穴を上面に有するベースと、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、角断面の磁石挿入穴又は貫通穴を巧に利用する。すなわち、ベースに案内棒を立て、この案内棒で磁石挿入穴又は貫通穴を案内させることで、打ち抜き鋼板の中心を、ほぼ合わせる。ほぼ合っていれば、モータ軸の小径部を先にして積層鉄心の軸嵌合穴にモータ軸を圧入することができる。この圧入は常温で実施するため、時間的な制約は課せられない。
よって、本発明によれば、常温で積層鉄心へモータ軸を圧入することができる積層回転子の製造技術が提供される。
【００１２】
請求項２に係る発明では、製造に必要な治具は、ベースと、このベースに着脱可能に取付けられる案内棒とからなり、治具構成が極めて単純であり、治具の調達コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る積層回転子を内蔵するモータの断面図である。
【図２】本発明に係る積層回転子の断面図である。
【図３】打ち抜き鋼板の正面図である。
【図４】治具の分解斜視図である。
【図５】案内棒を立てる工程とベースに積層鉄心を載せる工程とを説明する図である。
【図６】モータ軸を圧入する工程を説明する図である。
【図７】積層鉄心を案内棒から外す工程を説明する図である。
【図８】棒磁石の挿入及び樹脂の注入手順を説明する別図である。
【図９】棒磁石の挿入及び樹脂の注入手順を説明する更なる別図である。
【図１０】棒磁石の挿入及び樹脂の注入手順を説明する図である。
【図１１】図８の１１部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１に示すように、回転機とも呼ばれるモータ１０は、積層回転子２０と積層固定子１２を主要素とする回転機である。
積層回転子２０は、軸受１３、１３を介して、ハウジング１４及びリッド１５で回転自在に支持される。
積層固定子１２は積層回転子２０を囲うようにしてハウジング１４に取付けられる。
【００１６】
図２に示すように、積層回転子２０は、モータ軸２１と、このモータ軸２１に取付けた積層鉄心２２と、この積層鉄心２２に取付けた棒磁石２３、２３とからなる。
モータ軸２１は、大径部２５と、この大径部２５の両端に形成した小径部２６、２７とからなる段付き軸である。
積層鉄心２２は、数百枚の打ち抜き鋼板２８を積層してなる鉄心である。
【００１７】
図３に示すように、打ち抜き鋼板２８は、電磁鋼板の帯板からプレス機で打ち抜き形成された穴開き円板であって、片面又は両面に接着剤兼絶縁材としての熱硬化性樹脂が塗布されている。
中央に軸嵌合穴３１が打ち抜き形成され、この軸嵌合穴３１を囲うようにして周辺部に複数（この例では、１６個）の磁石挿入穴３２や、図示せぬ貫通穴が打ち抜き形成されている。
【００１８】
貫通穴は、応力を緩和するための応力緩和穴、軽量化を図るための肉抜き穴、冷媒を流通させるための冷媒通路穴など、磁石挿入穴３２以外の通し穴を指す。
【００１９】
軸嵌合穴３１は、圧入代を片側で０．０１５ｍｍ〜０．０５ｍｍ見込んだ穴径とする。すなわち、モータ軸２１の大径部２５の外径（図面寸法）から、０．０３ｍｍ〜０．１０ｍｍを引いた穴径とする。
磁石挿入穴３２は、棒磁石２３が容易に挿入できる大きさ（Ａ×Ｂ）の角穴とする。
【００２０】
図４に示すように、治具３４は、ベース３５と複数（この例では８本）の案内棒３６とからなる。
この例では、図３に示す１６個の磁石挿入穴３２の半数に挿入するようにした。半数にすることにより、隣合う案内棒３６、３６間に、適度な隙間３７が空き、この隙間３７にロボットのフィンガーや作業員の指を容易に入ることができる。
【００２１】
ベース３５は、上面に、案内棒３６の一端（下端）が嵌る棒挿入穴３８及びモータ軸２１の一端（下端）が嵌る軸端挿入穴３９を備える。
案内棒３６は、図３に示す磁石挿入穴３２に対応する矩形断面の柱、又は貫通穴に対応する柱である。
磁石挿入穴３２の断面寸法がＡ×Ｂで、案内棒３６の断面寸法がａ×ｂである場合、例えば、ａ＝Ａ−（０．０１〜０．０３ｍｍ）、ｂ＝Ｂ−（０．０１〜０．０３ｍｍ）となるように、案内棒３６の断面寸法を磁石挿入穴３２の断面寸法より小さく設定することが望まれる。磁石挿入穴３２に案内棒３６を容易に挿入する、又は案内棒３６に磁石挿入穴３２若しくは貫通穴を容易に嵌めることができる。
【００２２】
なお、上述した公差に限定されず、磁石挿入穴３２と案内棒３６の公差（寸法差）は、（−０．０２ｍｍ〜＋０．０３ｍｍ）の範囲から選択することができる。
公差が０〜マイナス側では、磁石挿入穴３２を案内棒３６に嵌める作業が難しくなるので、この場合は、前記ａ、ｂ寸法を伸縮させる構造を案内棒３６に付与するようにしてもよい。
【００２３】
伸縮させる構造は、案内棒３６を断面方向にて分割し、分割された案内棒が断面方向に移動するか、開閉する機構を設けることで、ａ、ｂ寸法を拡大する構造が推奨される。
また、案内棒３６を断面にて分割した中空体とし、中にテーパ状の芯棒（中空体の内面もテーパ状とする）を出し入れするか、高圧媒体を注入してａ、ｂ寸法を拡大する構造により、前記ａ、ｂ寸法を可変にしてもよい。この構造であれば、簡単であり、治具コストが嵩む心配はない。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、ベース３５に案内棒３６を立てる。そして、ロボットハンド４１、吸着手段、機械的装置又は人手により、磁石挿入穴３２へ案内棒３６を通しながら、ベース３５上に打ち抜き鋼板２８を載せる。これを繰り返すことで、図５（ｂ）に示すように、ベース３５上に積層鉄心２２を載せる。
【００２５】
吸着手段は、バキュームパッドで打ち抜き鋼板２８を真空吸着するもの、又は電磁石で打ち抜き鋼板２８を磁気吸着するものであってもく、吸着原理は任意である。
機械的装置は、金型装置や搬送装置により打ち抜き鋼板２８を自重で落下させるものであればよく、構造は任意である。
【００２６】
図５（ｂ）では、案内棒３６、３６の案内作用により、隣り合う上下の打ち抜き鋼板２８、２８の水平方向位置がほぼ揃えられ、結果、中央の軸嵌合穴３１は、ほぼ真っ直ぐな円柱空間となる。次に、ロボットハンド４１又は人手にて、モータ軸２１を運搬し、一方の小径部２６を下にして、軸嵌合穴３１の上部に挿入する。
この際、大径部２５は軸嵌合穴３１より、圧入代だけ大径であるため、軸力を掛けない状態では図中、長さＬ０の部分だけが軸嵌合穴３１に進入する。
【００２７】
図５（ｂ）の６ａ部拡大図である図６（ａ）に示すように、小径部２６と大径部２５との間に軸直交面４２が存在し、この軸直交面４２と大径部２５とが交わる部位に、半径Ｒの面取り４３が施されている。すなわち、断面の急変部位には、応力集中を避けるために、面取り４３が必ず設けられる。この面取り４３は、アール面取りの他、いわゆるＣ面取り（４５°斜面を付した面取り）であってもよい。
【００２８】
打ち抜き鋼板２８は、案内棒３６で揃えられているものの、図６（ａ）のように、軸嵌合穴３１を拡大すると、図面左右に凸４４、４５になるものや、凹４６になるものが混在する。
しかし、積層された打ち抜き鋼板２８同士は固着した状態ではなく、面取り４３があるため、凸４４、４５や凹４６が存在しても、大径部２５を軸嵌合穴３１へ挿入（圧入）することができ、この挿入（圧入）により、凹凸４４〜４６を均すことができる。すなわち、大径部２５で多数枚の打ち抜き鋼板２８のセンターリングを行うことができる。
【００２９】
図６（ｂ）に示すように、パンチ４７でモータ軸２１を押し下げることで、積層鉄心２２の軸嵌合穴３１へモータ軸２１を圧入する。
【００３０】
図７に示すように、得られたモータ軸付き鉄心４９を、ロボットハンド４１又は人手にて引き上げ、治具３４から外す。
【００３１】
この際、図８に示すように、一部の案内棒３６又は全ての案内棒３６が、モータ軸付き鉄心４９に付いた状態で、ベース３５から外れることがある。この場合は、モータ軸付き鉄心４９を作業容易な場所へ移して、そこで、モータ軸付き鉄心４９から案内棒３６を抜く作業を行う。
【００３２】
図７と図８について、さらに考察する。
図６（ａ）、（ｂ）で、モータ軸２１を圧入するときに、打ち抜き鋼板２８が左右に僅かに移動する。この移動により、案内棒３６に打ち抜き鋼板２８が当接することが想定される。
すると、図７の初期において、モータ軸付き鉄心４９と案内棒３６との間の摩擦抵抗が増大し、結果、円滑に案内棒３６からモータ軸付き鉄心４９を上へ抜くことが難しくなることが想定される。
対策として、ベース３５から案内棒３６が上に抜けるようにした。これで、図７と図８の何れの形態にでも対応させることができ、作業の円滑化を維持することができる。
【００３３】
又は、図９（ａ）に示すように、ベース３５上のモータ軸付き鉄心４９から予め案内棒３６を抜いて撤去する。次に、図９（ｂ）に示すように、モータ軸付き鉄心４９を、ロボットハンド４１又は人手にて引き上げ、ベース３５から外すようにしてもよい。
【００３４】
次に、図１０（ａ）に示すように、作業台５１にモータ軸付き鉄心４９を載せ、磁石挿入穴３２へ棒磁石２３、２３を挿入する。磁石挿入穴３２が棒磁石２３より若干大径であるため、棒磁石２３の挿入作業は比較的容易である。作業台５１に、ベース（図４、符号３５）を流用することは可能である。
【００３５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、挿入された棒磁石２３の周囲に樹脂ガン５２により、樹脂を注入する。図１０（ｂ）の１１部拡大図である図１１に示すように、棒磁石２３と磁石挿入穴３２との間に隙間５３、５３が存在するが、これらの隙間５３、５３は樹脂５４で充填される。
【００３６】
図１１の状態で、加熱炉へ投入し、充填した樹脂５４や、接着剤と絶縁材を兼ねる熱硬化性樹脂５５を硬化させる。結果、図２に示す積層回転子２０が出来上がる。
【００３７】
以上に詳しく説明した積層回転子２０の製造方法は、次のようにまとめることができる。
すなわち、図４に示すような、積層鉄心２２の磁石挿入穴３２へ挿入する角断面の案内棒３６貫通穴へ挿入する案内棒３６と、この案内棒３６の一端を挿入する棒挿入穴３８及びモータ軸２１の一端を挿入する軸端挿入穴３９を上面に有するベース３５とを準備する（準備工程）。
【００３８】
次に、図４及び図５に示すよう、棒挿入穴３８へ案内棒３６の一端を挿入することで、ベース３５に案内棒３６を立てる（案内棒を立てる工程）。
そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、案内棒３６に磁石挿入穴３２又は貫通穴を嵌めながら、ベース３５上に積層鉄心２２を載せる（積層鉄心を載せる工程）。
【００３９】
次に、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、案内棒３６で位置決めされた状態の積層鉄心２２に対し、それの軸嵌合穴３１へモータ軸２１を上から圧入する（圧入工程）。
図７〜図９に示す要領で、得られたモータ軸付き鉄心４９を、ベース３５及び案内棒３６から外す（外し工程）。
次に、図１０、図１１に示すように、モータ軸付き鉄心４９の磁石挿入穴３２へ棒磁石２３を挿入し、樹脂５４で固定する（挿入固定工程）。
【００４０】
以上の製造方法に供する治具３４は、ベース３５と案内棒３６とからなり、極く簡単であり、安価であり、少量生産に好適である。
【００４１】
尚、本発明は、少量生産の小型モータ用積層回転子の製造に好適であるが、大量生産や中・大型モータ用積層回転子の製造に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、少量生産の積層回転子の製造に好適である。
【符号の説明】
【００４３】
２０…積層回転子、２１…モータ軸、２２…積層鉄心、２３…棒磁石、２５…モータ軸の大径部、２６…モータ軸の小径部、２８…打ち抜き鋼板、３１…軸嵌合穴、３２…磁石挿入穴、３４…治具、３５…ベース、３６…案内棒、３８…棒挿入穴、３９…軸端挿入穴、４９…モータ軸付き鉄心。
【図１】
0006580844.tif 000002
【図２】
0006580844.tif 000003
【図３】
0006580844.tif 000004
【図４】
0006580844.tif 000005
【図５】
0006580844.tif 000006
【図６】
0006580844.tif 000007
【図７】
0006580844.tif 000008
【図８】
0006580844.tif 000009
【図９】
0006580844.tif 000010
【図１０】
0006580844.tif 000011
【図１１】
0006580844.tif 000012