(57)【要約】  【課題】  回転部材の製造方法において、バランスウエイトの取付けや切削といった調整作業無しにバランス調整を行い得る製造方法とすること  【解決手段】  粉末充填工程において、粉箱４１の振動中心をキャビティーの中心から所定量偏心させる。このように偏心充填することで、動アンバランスに関する種々の影響を矯正することができる。粉箱の好ましい偏心量及び振動ストロークを決定するためには、事前に種々の偏心量及び振動ストロークを設定して成形する実験を繰返し、実験結果に基づいて決定しておくことができる。こうして決定した偏心量及び振動ストロークにて粉末充填を行えば、動バランス修正工程なく、バランス調整を行い得る回転部材の製造方法を実現することができる。  【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸を軸芯として回転する回転部材を粉末成形により製造する方法において、
前記回転部材の外径形状を呈するキャビティー内に前記回転部材の材料である粉末を、キャビティー上に配置した粉箱から落下することにより充填する粉末充填工程と、
前記粉末充填工程で前記キャビティー内に充填された粉末を圧縮する圧縮工程とを有し、
前記粉末充填工程において、前記粉箱は、キャビティーの中心から偏心した位置を中心として水平に往復振動しつつ内部の粉末を落下させることによりキャビティー内における粉末の充填バランスを調整して粉末を充填することを特徴とする、回転部材を粉末成形により製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータやモータコアなどの、所定の軸を軸芯として回転する回転部材を粉末成形により製造する方法に係るものであり、特に、回転時の動アンバランスを成形において矯正することが可能な製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータコア等の回転部材は、それを回転させた場合の動アンバランスがあると、振動や騒音の発生原因となる。従って、釣り合い試験機に掛けて回転バランスのチェックを行い、その結果に基づいてバランスウエイトを取り付けるか、若しくはモータコアの外周の一部を切削することで回転バランスの修正を行っている。なお、モータコアは、鋼板を軸方向に積層して製造する積層鋼板型のモータコアや、粉末冶金法により粉末材料から一体的に製造する粉末冶金型のモータコアがあるが、粉末冶金法により製造するモータコアは、鋼板を積層して製造したモータコアと比較して機械的強度が低いため、回転バランスを修正するためにモータコアの外周の一部を切削すると、十分な機械的強度を確保することができなくなる場合があり、このためバランス調整幅がより制限される。
【０００３】
その他、このような回転部材についての回転バランスを調整する法として、特許文献１及び特許文献２に記載された方法がある。この方法は、モータコアにバランス調整用の部品を予め取り付けておき、このバランス調整用部品を切削などして加工することにより回転バランスを調整する方法である。
【特許文献１】特開２０００−０１４０７７
【特許文献２】特開平０７−１４３７０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に記載された回転バランスの調整方法を含め、従来の調整方法は、バランスチェック後にバランスウエイトをつけるとか、モータコア若しくはバランス調整用部品を切削するとかの工程が必要であり、作業工数が増大するという問題がある。特に、うまく調整できない場合には、何度も調整をやり直さなければならず、非常に煩わしい。
【０００５】
さらに、特許文献１及び特許文献２に記載された回転バランスの調整方法においては、バランス調整用部品を取り付けるだけのスペースが必要となり、モータが大型化するという問題もある。特に昨今のモータ小型化の要請は著しく、このような要請に逆行するモータの大型化は、モータの売上を伸ばす上で大きなマイナス要因となる。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、モータのような回転部材を、大型化せずとも、バランスウエイトの取付けや切削といった調整作業無しにバランス調整を行い得る回転部材の製造方法を提供することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した技術課題を解決するためになされた請求項１の発明は、
所定の軸を軸芯として回転する回転部材を粉末成形により製造する方法において、
前記回転部材の外径形状を呈するキャビティー内に前記回転部材の材料である粉末を、キャビティー上に配置した粉箱から落下することにより充填する粉末充填工程と、
前記粉末充填工程で前記キャビティー内に充填された粉末を圧縮する圧縮工程とを有し、
前記粉末充填工程において、前記粉箱は、キャビティーの中心から偏心した位置を中心として水平に往復振動しつつ内部の粉末を落下させることによりキャビティー内における粉末の充填バランスを調整して粉末を充填することを特徴とする方法とすることである。
【発明の効果】
【０００８】
回転体形状を呈するキャビティーに粉末を充填する際には、粉末が入った粉箱をキャビティー上から振動させて、粉箱内の粉末をキャビティーに落下させて充填を行うのが一般的な方法であるが、このときキャビティーの各所に均等に粉末が充填されるように、通常は粉箱の振動中心をキャビティー中心と一致させ、かつ振動ストロークは粉箱がキャビティーを十分覆う長さに設定する。しかし、このようにしてキャビティーの各所に均等に粉末が充填されるように粉箱を振動させても、製造した回転部材に動アンバランスが発生してしまう。その原因は、粉箱からの粉末供給時の不均等さや、圧縮時の粉末の流れなど、様々な要因が考えられる。
【０００９】
これに対し、上記請求項１の発明によれば、粉末充填工程において、粉箱の振動中心をキャビティーの中心から偏心させる。このように偏心させて充填させることにより、動アンバランスに関する種々の影響を矯正することができる。なお、粉箱の好ましい偏心量及び振動ストロークを決定するためには、事前に種々の偏心量及び振動ストロークでキャビティー内に粉末を充填して成形する実験を繰返し、実験結果に基づいて決定しておくことができる。このようにして決定した偏心量及び振動ストロークにて粉末充填を行うことにより、回転部材製造後の動バランス修正工程なく、バランス調整を行い得る回転部材の製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係わる実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の製造方法にて製造されるモータコアの正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。このモータコア１は、積層鋼板で作られるものではなく、軟磁性粉末を焼結して一体的に作られるものである。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本例で製造されるモータコア１は、胴部２、腕部３、及びティース部４とを備えて構成されている。
【００１３】
胴部２は、リング状に形成されており、中央に断面円形の孔部５が軸方向に形成されている。この孔部５は、モータ形成時においてモータ駆動軸が固定的に取り付けられる部分である。
【００１４】
腕部３は、胴部２の外周側面から径外方に延在して形成される。本例ではこの腕部３が１２本設けられており、各腕部の形成間隔は等ピッチとされる。なお腕部３は、モータ形成時において銅線が巻回されてコイルを形成する部分である。
【００１５】
ティース部４は、各腕部３の先端に設けられており、外周に向く面の面積を増大するように、腕部３から四方に広げられて形成される。このティース部４は、腕部３に形成されたコイルへの通電によってＮ極又はＳ極に磁化する部分である。なお、モータ形成時においては、ティース部４の外側に対向して複数の永久磁石が配置される。これら複数の永久磁石は、ティース部４への対向面部の磁極がＮ極・Ｓ極・Ｎ極・Ｓ極と交互に反転するように整列配置されてなり、コイル通電時に磁化する各ティース部４との間で反発力を発生したり、吸引力を発生したりする。
【００１６】
上述のように、コイルに通電されると、永久磁石とティース部４との間で磁力による反発力や吸引力が発生するが、これらの力を制御することにより、モータコア１を回転させることができる。そして、この回転力を、モータコア１の中心に形成された孔部５に固定的に取り付けられた駆動軸から取り出すことにより、回転力が出力される。
【００１７】
こうしてモータの駆動軸から回転出力を取り出す構成であるので、駆動軸を固定的に取り付けているモータコア１も駆動軸を軸芯としてこの駆動軸とともに回転する。ここで、回転時にモータコア１に局所的な重量アンバランス（動アンバランス）があると、回転が不安定により、振動の発生などの不具合が生じる。本例では、斯かる重量アンバランスが発生しにくいモータコアの製造方法を示すものである。
【００１８】
図３は、本例におけるモータコアの製造方法の概略工程を示す図である。
【００１９】
図３から分かるように、本例におけるモータコアは、粉末充填工程、圧縮工程、焼結工程を経て製造される。
【００２０】
粉末充填工程は、図３（ａ）に示すように、ダイス１１の凹部及び下パンチ１２の図示上面で区画された空間で形成されたキャビティー１５内に軟磁性粉末を充填する工程である。本例では、キャビティー１５の底面が下パンチ１２の上面により形成されているが、特にこれに限定されることはなく、ダイス１１がキャビティー１５の底部を形成しても良い。また、キャビティー１５は、本例では図１に示すモータコアの外径形状を呈しているが、図２（ａ）ではキャビティー形状を簡略化して描いている
圧縮工程は、図２（ｂ）に示すように、粉末充填工程でキャビティー１５内に充填された粉末を、下パンチ１２及び上パンチ１３で加圧して圧縮する工程である。なお、図２（ｂ）では、簡略化のため下パンチ１２及び上パンチ１３を単なる円筒形状として示してあるが、実際にはモータコアの外径形状を形成すべく複雑な形状とされる。また、下パンチ１２及び上パンチ１３を一体構造のパンチとして示してあるが、これらのパンチを分割構造としても良い。例えば、モータコアの胴部を形成するパンチ、腕部を形成するパンチ、ティース部を形成するパンチをそれぞれ分けて各上パンチ及び下パンチを形成しても良い。さらに、モータコアの胴部の中心に形成される孔部を形成するためキャビティーの中央に中央穴抜きコアを配設したり、複数の腕部間の空間を形成するために腕部の穴抜きコアを所定位置に配設したりしても良い。この圧縮工程によって、キャビティー内に充填された軟磁性粉末が加圧されて圧粉体が成形される。
【００２１】
焼結工程は、図３（ｃ）に示すように、圧縮工程で加圧された圧粉体を高温雰囲気に晒して焼結反応を行わせる工程である。この焼結工程によって、焼結反応が起こり、粉末が焼結化し、機械的強度が向上する。
【００２２】
上記工程を経ることにより、軟磁性粉末の焼結体からなるモータコアが製造される。
【００２３】
図４は、粉末充填工程において、キャビティー内に粉末を充填する方法を示す図である。図３に示すように、粉末充填工程においては、粉末充填ユニット４０を使用する。この粉末充填ユニット４０は、内部に軟磁性粉末が入った粉箱４１と、この粉箱４１に連結されたエアシリンダ４２と、シリンダ制御装置４３とを備えて構成される。
【００２４】
粉箱４１は、本例では幅及び奥行きが約８０ｍｍ、高さが約１００ｍｍの直方体状に形成されており、上述のようにその内部に軟磁性粉末が充填されている。また、粉箱の図示下面には、直径７０〜８０ｍｍの円形の孔が形成されている。従って、内部の粉末はこの孔から下部に落下するようになっている。
【００２５】
エアシリンダ４２は、シリンダ部４２ａとロッド部４２ｂを備える。図からわかるようにロッド部４２ｂの一端は粉箱４１に接続され、他端側はシリンダ部４２ａに接続されている。シリンダ部４２ａは、その内部にロッド部４２ｂの他端側を収納し、また内部からロッド部４２ｂの他端側を送出することが可能とされている。
【００２６】
シリンダ制御装置４３は、ロッド部４２ｂがシリンダ部４２ａへ収納又はシリンダ部４２ａから送出されるときの動作方向や、動作ストロークを制御するためのものであり、例えばロッド部４２ｂの左右端を検知して図示せぬエアー源からシリンダ部４２ａに供給されるエアーの供給方向を切換えて、ロッド部４２ｂの動作を制御するものである。
【００２７】
粉末充填工程においては、ダイス１１上に粉末充填ユニットを載置し、該ユニットを作動させて軟磁性粉末が入った粉箱４１をキャビティー１５（本例ではキャビティーの直径が約５５ｍｍ、高さが約４０ｍｍである）上で水平方向に往復振動させる。粉箱４１の下面には孔が形成されているため、この孔から軟磁性粉末がキャビティー１５に落下する。このようにして、粉箱４１がキャビティー上を水平に往復振動しつつ内部の粉末が落下して、粉末充填がなされる。粉箱４１を振動させる際の振動中心位置は、粉末充填ユニット４０の設置位置を変更することにより種々変更できるようにされている。また、粉箱４１の振動ストロークは、ロッド部４２ｂの左右端を適宜設定することにより、種々変更できるようにされている。本例では、粉箱４１の振動中心位置及び振動ストロークを表１に示すように種々変えてキャビティー内に粉末を充填し、その後の圧縮、焼結工程を経てモータコアを製造した。
【表１】
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【００２８】
ここで、上記表中、「振動中心位置」とは、キャビティーの中心と粉箱の振動中心との間の距離のことであり（図４中の距離Ａ）、即ち、キャビティー中心と粉箱の振動中心との偏心量を示す。また、上記表中、「振動ストローク」とは、粉箱の振動中心から振動の左右端までの距離、即ち全ストロークの半分の距離である（図４中の距離Ｌ）。なお、上記条件のいずれにおいても、粉箱４１の中心の振動軌跡又は振動軌跡の延長線は、キャビティー１５の中心軸を実質的に通るものとする。また、表中の振動中心位置において、数値がマイナスとなっているものは、プラスのものと反対側に偏心していることを示す。
【００２９】
上記表１に示す各条件に従って粉末を充填し、その後の圧縮、焼結工程を行って、それぞれの条件におけるモータコアを製造した後、製造した各モータコアの重量バランスを確認するために、モータコアを図５に示すように６等分し、各分割されたピースの密度を測定した。なお、本例において使用した軟磁性粉末の理論的な密度は、７．００ｇ／ｃｍ３である。
【００３０】
図６は、各条件で製造したモータコアの各分割ピースの比重をレーダーチャートにまとめたグラフである。また、図７は、各条件で製造したモータコアを実際に回転機に取り付けて回転させ、動アンバランスを測定した結果を示したグラフである。なお、動アンバランスは、バランス測定機を用いて測定した。また、図６、図７において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ条件１、条件２、条件３、条件４で製造したものを示す。
【００３１】
図７のグラフからわかるように、条件１〜４において、動アンバランス量が規格基準値以下であるもの（合格品）は、条件１により充填したもののみであった。この条件１は、表１に示す通り、粉末充填工程において、粉箱の中心をキャビティー中心から２０ｍｍずらし、かつ振動ストロークを１５ｍｍに設定したものである。また、条件２は、粉箱の中心とキャビティー中心とを一致させた、一般的に用いられる粉末充填の方法であるが、この条件２の場合の充填では、動アンバランス量が規格基準値以上となってしまうこともわかる。したがって、キャビティーの中心から所定量だけ偏心した位置で粉箱を所定の幅で振動させて、動アンバランスの少ないモータコアを製造することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態例におけるモータコアの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施形態例における、モータコアの製造工程を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態例における、キャビティー内に粉末を充填する方法を示す図である。
【図５】本発明の実施形態例における、各条件で製造したモータコアの重量バランスを測定するために、モータコアを６分割する態様を示す図である。
【図６】本発明の実施形態例における、各条件で製造したモータコアの重量バランス（密度バランス）を示すレーダーチャートである。
【図７】本発明の実施形態例における、各条件で製造したモータコアの動アンバランス測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・モータコア（回転部材）
１１・・・ダイス
１２・・・下パンチ
１３・・・上パンチ
１５・・・キャビティー
４０・・・粉末充填ユニット
４１・・・粉箱
４２・・・エアシリンダ
４３・・・シリンダ制御装置
【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】
2005218223.tif 000008
【図６】
2005218223.tif 000009
【図７】
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