(57)【要約】【課題】  積層されたコアを支持するエンドプレートを成形する際に、廃材がほとんど発生しないで生産性を向上させて製造コストを低減し、また積層したコアを挟持してコアの破損を防止できるモータのエンドプレートを提供すること。【解決手段】  モータ１の積層されたロータコア２１の端部に配設され、ロータコア２１の積層方向の両側から支持或いは挟持するモータ１のエンドプレート２２を、中空材３１を素材として、一方向からの押圧で塑性変形させて、プレート状に形成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されるコアの端部に配設され、前記コアを支持するモータのエンドプレートにおいて、
中空材を素材として、一方向からの押圧により塑性変形させることによりプレート状にしたことを特徴とするモータのエンドプレート。
【請求項２】
積層されるコアの端部に配設され、前記コアを軸方向の両側から挟持するモータのエンドプレートにおいて、
中空材を素材として、一方向からの押圧により塑性変形させることによりプレート状にしたことを特徴とするモータのエンドプレート。
【請求項３】
モータの積層されるコアの端部に配設され、前記コアの積層方向の両側から挟持するロータのエンドプレートにおいて、
中空材を素材として、一方向からの押圧で塑性変形させることによりテーパー面を備えたプレート状にしたことを特徴とするモータのエンドプレート。
【請求項４】
前記中空材は一端の径が拡開し、塑性変形が成されている請求項１乃至３に記載のモータのエンドプレート。
【請求項５】
前記中空材には、電縫管を用いる請求項１乃至４に記載のモータのエンドプレート。
【請求項６】
前記エンドプレートは塑性変形により一端に平面部を有すると共に、他端にテーパー面が形成され、前記平面部を前記コアに当接させた請求項１乃至５に記載のモータのエンドプレート。
【請求項７】
前記エンドプレートは、積層された前記コアと鋭角で接することを特徴とする請求項３乃至５に記載のモータのエンドプレート
【請求項８】
前記エンドプレートの外周は、積層された前記コアを押圧することを特徴とする請求項１乃至７に記載のモータのエンドプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのコアを支持するモータのエンドプレートに関し、特には、モータの積層されるコアの両側に設けられ、コアの積層方向の両側から狭持するモータのエンドプレートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータでは積層されるコアの端部にモータのコアの軸方向あるいは積層方向の両側から挟持するものとしてエンドプレートが使用されている。モータではコイルに通電されることによって発生する磁束をコアの周方向にのみ発生させることが必要である。軸方向に配設されるエンドプレートの材質は非磁性材料が広く用いられている。通常、エンドプレートは長いシート状の非磁性材から成る板材をドーナツ状にプレス加工にて打ち抜く方法がとられている。
【０００３】
また、これとは別の方法として、非磁性材料の使用量を低減させることを目的とし、必要な部分(例えば磁石に接する部分と積層コアの一部に非磁性材料のプレートを使用する)のみに非磁性材料を板状のプレートにし、この板状のプレートを重ね合わせたエンドプレートが知られている。（特許文献１）
また、コアの両側に当接し狭持するエンドプレートの面は、コアと面接触するように平面に成形していた。
【特許文献１】特開２００５−３０４１７７号公報（２頁４７行目から３頁２行目図８Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、通常、エンドプレートに非磁性材料を用いた場合、非磁性材料は磁性材料より高価である。そこで、従来の様にシート状の板材からリング状のエンドプレートに合わせた形状で打ち抜きを行うと、打ち抜き後に廃棄される部分が廃材として多く発生する。
【０００５】
即ち、シート状の板をプレス加工にて打ち抜く方法においては、エンドプレートの形状が環状であることによりシート材の端部とエンドプレート中央部が廃材として発生してしまい、材料の歩留まりが良くなく、コストアップしてしまう。
【０００６】
また、非磁性材料と磁性材料を組み合わせるエンドプレートとする方法では、磁石に接する部分と積層されたコアの一部と当接する部分だけを非磁性材料とし、その他の部分については磁性材料を使用することにより非磁性材料の使用量を低減させることができる。しかし、別々に製造した各々のプレートを重ね合わせる工程が追加になり、製造コストが上昇してしまう。
【０００７】
また、積層されたコア及びエンドプレートはそれぞれプレス加工により成形されるので、実際にはソリ等によりコアの端部とエンドプレートの接触が不十分な場合がある。
【０００８】
その一方で、モータは高性能化のため、ロータ外径の大口径化やロータ回転数の上昇などにより、ロータのコアに加わる外力も大きくなっている。
【０００９】
積層されたコアがエンドプレートで充分に押圧されて固定されていないと、コアの外周部が破損する恐れがある。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、積層されたコアを支持或いは狭持するエンドプレートを成形する際に廃材がほとんど発生しないで、生産性を向上させて製造コストを低減し、更には、積層されたコアを確実に狭持でき、コアの外周部が破損するのを防止できるモータのエンドプレート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】
【００１１】
上記課題を解決するため請求項１の発明は、積層されるコアの端部に配設され、前記コアを支持するモータのエンドプレートにおいて、中空材を素材として、一方向からの押圧により塑性変形させることによりプレート状にしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、積層されるコアの端部に配設され、前記コアを軸方向の両側から挟持するモータのエンドプレートにおいて、中空材を素材として、一方向からの押圧により塑性変形させることによりプレート状にしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、モータの積層されるコアの端部に配設され、前記コアの積層方向の両側から挟持するロータのエンドプレートにおいて、中空材を素材として、一方向からの押圧で塑性変形させることによりテーパー面を備えたプレート状にしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記中空材は一端の径が拡開し、塑性変形が成されている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記中空材には、電縫管を用いる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記エンドプレートは塑性変形により一端に平面部を有すると共に、他端にテーパー面が形成され、前記平面部を前記コアに当接している。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記エンドプレートは積層された前記コアと鋭角に接することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、前記エンドプレートの外周は、積層された前記コアを押圧する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明では、積層されるコアの端部に配設され、コアを支持するモータのエンドプレートにおいて、中空材を素材として、一方向からの押圧により塑性変形させることによりプレート状にするので、発生する廃材をなくし、生産性を向上させることで安価なエンドプレートにすることができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明では、積層されるコアの端部に配設され、コアを軸方向の両側から挟持するモータのエンドプレートにおいて、中空材を素材として、一方向からの押圧により塑性変形させることによりプレート状にするので、発生する廃材をなくし、生産性を向上させることで安価なエンドプレートにし、積層されるコアを挟持することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明では、モータの積層されるコアの端部に配設され、コアの積層方向の両側から挟持するロータのエンドプレートにおいて、中空材を素材として、一方向からの押圧で塑性変形させることによりテーパー面を備えたプレート状にするので発生する廃材を発生する廃材をなくし、生産性を向上させることで安価なエンドプレートにし、積層されるコアを挟持することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明では、中空材の一端の径を拡開し、塑性変形しているため、より生産性を向上させることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明では、電縫管を用いているため、廃材をなくすことができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、テーパー面を備えることにより、エンドプレートの生産性をより向上することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明では、エンドプレートは積層されたコアの外周部の挟持をより確実なものとし、コアの外周部が破損するのを防止できる。
【００２６】
請求項８に記載の発明では、積層されたコアのエンドプレートの外周で積層方向に押圧されて固定しているので、より強くコアを支持し、コアの外周部が破損するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明のエンドプレート２２が適用されたモータ１の断面図である。図１で示すように、モータ１は主に、ハウジング１５、ステータ１０、ロータ２０、フライホイール１４を備える。（以下中空素材はパイプ素材３１として説明する。）
ハウジング１５は、有底円筒形状を呈し、中央にボス部が形成され、ハウジング１５のボス部の内径には軸受１７が設けられており、回転自在のシャフト１６が２つの軸受１７（ボールベアリング）を介して軸支されている。このシャフト１６とハウジング１５を取り付けている端部とは軸方向で反対側となるシャフト１６側（図１に示す左側）にはフライホイール１４が６本のボルトによって取り付けられている。ハウジング１５とフライホール１４の間には、フライホイール１４に支持され、ハウジング１５に対し回転自在のロータ２０がハウジング１５及びフライホイール１４と同軸上に配設され、このロータ２０と対向する位置にステータ１０が設けられている。
【００２８】
ロータ２０は、シャフト１６と同軸上に固定され、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されたロータコア２１とロータコア２１を積層方向或いは軸方向の両側から狭持或いは支持しているエンドプレート２２を有する構造となる。即ち、エンドプレート２２はロータコア２１の端部に配設されるとともに、ロータコア２１を支持している。そして、ロータ２０は、ロータコア２１の積層方向及び円周方向でハウジング１５の内壁と接触しない位置にシャフト１６を介して収容される。
【００２９】
そこでエンドプレート２２について説明する。
【００３０】
図１は、エンドプレート２２の組み付け状態を示すモータ断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面を模式的に示した図である。エンドプレート２２はロータコア２１の外径に対応した大きさを有する円板形状を呈し、シャフト１６が中央に挿入されシャフト１６と結合できるように軸孔２４が形成される。そして、エンドプレート２２は、ロータコア２１の積層方向の両側からロータコア２１を狭持し、ロータコア２１の軸方向への磁束漏れを防ぎ、ロータコア２１を軸方向及び周方向に固定することによりロータコア２１とステータ１０との対向する距離を一定の間隔に保持をする。更に、ロータ２０が回転した時にロータコア２１が遠心力で脱落しないよう保持をする機能を有している。
【００３１】
エンドプレート２２と積層されるロータコア２１は、周方向に設けられた２０本のカシメピン２３（図２に図示）等により固定され一体化している。エンドプレート２２の材質は、非磁性材料（例えば、ステンレス鋼、銅等）から成り立っており、図３を参照してエンドプレート２２を製造する方法について、以下に説明を行う。エンドプレート２２は、本実施形態において非磁性材料のパイプ素材３１を用いている。
【００３２】
ここで、パイプ素材３１の長さは、エンドプレート２２の外周円の大きさから決定され、パイプ素材３１の内径はリング状のエンドプレート２２における内周の大きさに基づいて決定される。パイプ素材３１が軸方向から押圧されると、パイプ素材３１の拡開されていない端部３４がリング状のエンドプレート２２の内径として形成され、他端の拡開された端部３３が円周方向に拡大されエンドプレート２２の外径として形成される。そして、パイプ素材３１の外周面若しくは内周面が、モータコア２１の端面に当接するエンドプレート２２の平面部３６として形成される。
【００３３】
この平面部３６は、パイプ素材３１の外周面或いは内周面から形成された平面部にテーパ３７を有している。
【００３４】
このように、加工されたパイプ素材３１は、従来の様にシート材をプレス加工により打ち抜く方法と異なり廃材となる部分が少なく、使用するパイプ素材３１をほぼすべてエンドプレート２２として形成することも可能であり、エンドプレート２２の材料コストを低廉にすることが出来る。また、複数部品から構成される従来のエンドプレートに比べ、塑性加工によりエンドプレート２２を製造できるので、組付工程が不要となることにより、製造工程が少なく自動化工程でも製造し易くなることから生産効率の向上が望めるので加工コストも安価にすることが可能となる。さらに、複数部品から構成されるエンドプレートに比べ、モータ駆動時の振動による部品の脱落のおそれもなく、モータの高速回転化、高出力化が可能となる。
【００３５】
ここでエンドプレート２２として使用するこのパイプ素材３１は、シームレス管又は電縫管のどちらでも良いが、電縫管を用いたエンドプレート２２の材料コストは、シームレス管を用いたエンドプレート２２に比べてより低廉とすることが出来る。
【００３６】
また、エンドプレート２２を製造する方法は次の様にしてもよい。
【００３７】
図４は、本発明によるエンドプレート２２を得る為に一端を拡開したパイプ素材３２を示す。
【００３８】
通常、パイプ素材３１を円筒形状のまま一方向（例えば軸方向）から押圧してパイプ素材３１を拡開させようとすると、パイプ素材３１が直線的な形状であることから、パイプ素材３１に働く押圧力は軸方向のみに作用し、円周方向に向かう押圧力が小さく、パイプ素材３１を円周方向に拡開するには大きな押圧力が必要となる。
【００３９】
しかし、図３に示すように、パイプ素材３１の一方の端部３３を予め塑性加工により図４に示す如く拡開させておくことにより、軸方向から作用する押圧力を、拡開したパイプ素材３２の壁面部３５を通して円周方向に効率良く作用させることが可能となる。この拡開角度は、パイプ素材３２の材質、寸法、押圧力等の各条件を考慮して求める。例えば、本実施形態では、拡開角度は１２０°にしている。
【００４０】
この時、壁面部３５は、パイプ素材３２を軸方向に切断した断面としてみると、パイプ素材３２の軸方向の中心線をはさんで壁面部３５が左右対称であると、押圧力が一端を拡開したパイプ素材３２に均等に加わりより好適である。
【００４１】
パイプ素材３２の材質、寸法、押圧条件に対して、拡開角度が小さく不十分な場合、パイプ素材３２を軸方向に押圧させると、パイプ素材３２に作用させた押圧力がパイプ素材３２の円周方向よりも軸方向に大きく加えられ、この軸方向に加えられる押圧力がパイプ素材３２の許容強度以上となればパイプ素材３２は座屈する。また、座屈しない場合であっても、パイプ素材３２の押圧による塑性加工中の部位が円周方向に巻かれるカーリング現象が発生し平面形状が得られなくなる。
【００４２】
パイプ素材３２の拡開は、パイプ素材３２を固定し、パイプ素材３２の端部内周を図示しないパンチにより拡開させていく方法でも良いし、パイプ素材３２を回転させながら、図示しないパンチにより逐次的に押圧させながら拡開させる方法で行っても構わない。
【００４３】
また、拡開は、一工程で拡開させても良いし、複数工程に分割して、最終工程で拡開させても構わない。（例えば、第一工程で６０°まで拡開し、第二工程で１２０°まで拡開する。）拡開するときのパイプ素材３１,３２の姿勢であるが、拡開する端部を、上又は下としても良いし、左又は右としても構わない。
【００４４】
次に、図５に前記拡開したパイプ素材３２を軸方向に押圧することにより得られるプレート状のテーパー面３７を有するエンドプレート２２を示す。この工程では、拡開したパイプ素材３２の内周面がパイプ素材の軸と直行する平面部３６を得られるまで押圧しプレート状に押圧を行う。この平面部３６がロータコア２１との当接面となるが、押圧中、パイプ素材３２の材料は、軸方向から円周方向へと移動してエンドプレート２２になる。このとき、エンドプレート２２の外周部４１に近い部分の材料は円周方向の移動する距離が多く、エンドプレート２２の内周部４２に近づくにつれてパイプ素材３２の材料が移動する距離が少なくなる。この為、本実施例では、材料が移動する距離をパイプ素材の部位ごとに均一にさせる為にエンドプレート２２におけるロータコア２１の非当接面３８にテーパー面３７を備えている。具体的には、前記塑性加工をする時に、非当接面３８のエンドプレート２２の外周部４１を薄くし内周部４２を厚くするテーパー面３７を備えるような形状を備える金型を用いて押圧を行う。
【００４５】
このテーパー面３７を備えることにより、パイプ素材３１の部位ごとに材料が移動する距離を均一にでき、押圧時間、押圧力等の押圧条件の範囲を容易に設定できる。更に、この形状にすることでパイプを拡開させて押圧する工法が選択でき、製造工程が少なく自動工程でも製造を容易にすることができ、エンドプレート２２の製造コストを低廉とすることが可能となる。
【００４６】
ここで、押圧力を加える方向は、径が拡開された端部３３の方向からパンチにより押圧しても良いし、径が拡開されていない端部３４の方向からパンチにより押圧しても構わない。
【００４７】
この他、拡開したパイプ素材３２をダイス上に固定し、押圧力を加えるパンチを軸方向の拡開された端部３３または拡開されていない端部３４のどちらか片側から押圧させても良いし、軸方向の片側から拡開したパイプ素材３２を押圧しながら軸方向の他端からも押圧させても良い。
【００４８】
この軸方向への押圧力を作用させる前の拡開したパイプ３２に固溶化熱処理を行っても良い。歪を与えられた非磁性材料は磁性を有するようになる場合があるが、固溶化熱処理により材料組織が均一化され、非磁性の材料組織に戻すことができる。さらに別の方法としては、約１００℃に材料を加温し成形する方法がある。
【００４９】
次に、モータの作動について説明する。
【００５０】
図示していない電源から交流電源が環状のバスリング１１を通してコイル１３に通電されると、ステータコア１２、コア２１が磁化され、ステータコア１２とコア２１との間に吸引又は反発力が発生し、ロータ２０はシャフト１６を中心として回転する。
【００５１】
この時、エンドプレート２２は、ステータコア１２に発生するロータ軸方向の磁力線を抑制し、ロータ２０の円周方向に磁力線を集中させる効果を有する。
【００５２】
そしてエンドプレート２２は、ロータコア２１を積層方向両側からカシメピン２３又は樹脂材料により支持或いは狭持させることにより、ロータコア２１がロータ２０の回転による遠心力でロータ２０から外れることを防止する。
【００５３】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について図５、図６、図７を用いて実施形態１と異なる点を説明する。実施形態１と同様に前記拡開したパイプ素材３２を軸方向に押圧するが、この工程において、拡開したパイプ素材３２の内周面がパイプ素材の軸と所望する角度を有するテーパー状に形成される平面部３６を得られるまで押圧を行う。平面部３６は、平面状であって所望する角度を有するテーパー状に成形される。即ち、内周部４２から外周部４１において、ロータコア２１とエンドプレート２２の平面部３６は角度（鋭角）を有して接する。上下のエンドプレート２２の外周は、ロータコア２１の外周部５２を押圧するので、ロータ２０の回転時の遠心力や磁界による力を受けて、ロータコア２１の外周部５２が破損するのを防止できる。２個のエンドプレート２２の平面部３６は、内周部４２から外周部４１に向けてテーパー角度を形成するが、一方のエンドプレート２２にのみにテーパー角度を形成しても良い。上記エンドプレート２２のテーパー角度は、ロータコア２１の積層枚  数や板厚、エンドプレート２２の材質や板厚から所望の値を決める。
【００５４】
図６はロータコア２１にエンドプレート２２を重ねた断面を模式的に示す図である。図６では、下側のエンドプレート２２の上方に冶具等により位置合せして積層されたロータコア２１を載せ、上側のエンドプレート２２を重ねた状態である。下側及び上側のエンドプレート２２は、平面部３６に形成されたテーパー面により、外周部４１がロータコア２１の端面と当接する。外周部４１から内径方向の内周面４２にわたって隙間５５を形成する。
【００５５】
図７はロータコア２１をエンドプレート２２で狭持し、カシメピン２３で固定した断面を模式的に示す図である。ロータコア２１を２個のエンドプレート２２で上下から加圧して、上側または下側のエンドプレート２２の挿通穴５３からカシメピン２３を挿入し、ロータコア２１の挿通穴５４を通して、かしめる。これにより図６のロータコア２１とエンドプレート２２の平面部３６との隙間５５の分だけ、ロータコア２１の外周部５２を押圧し、固定できる。積層されたロータコア２１は、エンドプレート２２の材料や材質など諸条件により生じる弾性により、押圧の方向へ付勢され固定される。ロータコア２１の外周部５２はエンドプレート２２により押圧して固定されるため、ロータコア２１に遠心力やステータ１０から生じる磁気回路による力が作用しても、ロータコア２１の外周部５２が破損することを防止できる。エンドプレート２２とロータコア２１の隙間５５の寸法は、ロータコア２１の積層枚数や板厚、エンドプレート２２の材質や板厚から所望の値に決める。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態におけるモータの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図を模式的に示した図である。
【図３】本発明のエンドプレートの材料となるパイプ素材（中空材）の斜視図である。
【図４】一端を拡開した後のパイプ素材の斜視図である。
【図５】一端を拡開したパイプ素材を軸方向に押圧した後に得られるプレート状の斜視図である。
【図６】ロータコアにエンドプレートを重ねた状態の断面を模式的に示す図である。
【図７】ロータコアをエンドプレートで狭持し固定した状態の断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    モータ
１０  ステータ
１１  バスリング
１２  ステータコア
１３  コイル
１４  フライホイール
１５  ハウジング
１６  シャフト
１７  軸受
２０  ロータ
２１  ロータコア（コア）
２２  エンドプレート
２３  カシメピン
２４  軸孔
３１  パイプ素材（中空材 , 電縫管）
３２  パイプ素材
３３  端部
３４  端部
３５  壁面部
３６  平面部
３７  テーパー面
３８  非当接面
４１  外周部
４２  内周部
５２  外周部
５３  挿通穴
５４  挿通穴
５５  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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