(57)【要約】  回転電機のアーマチュアを、回転バランスの良いものに構成する。  リング状板材からなる主、副コア材４、５を用い、主コア材４の複数枚の両側に副コア材５の複数枚を積層し、これらコア材４、５を、各コア材に開設したカシメ部４ｈ、５ｆを用いてボスガシメすることにより一体化してコア２を構成し、該コア２に形成されるシャフト孔２ａに、真円状のモータ軸１を圧入する前の段階で、しごきパンチ７を用いて予めしごき加工を施す構成とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状板材からなるコア材の複数枚を一体化手段を介して積層したコアに形成されるシャフト孔に、シャフトを圧入して固定するにあたり、前記シャフト孔は、予めしごき加工を施して筒孔形状が整形されていることを特徴とする回転電機のアーマチュア。
【請求項２】
請求項１において、シャフトは、シャフト孔に支持される部位の断面が真円形状に形成されている回転電機のアーマチュア。
【請求項３】
請求項１または２の何れか一項において、コアは、シャフトが圧入する内径側部位であって、コア材の一体化手段よりも内径側に位置して、軸方向に貫通する空隙部が形成されている回転電機のアーマチュア。
【請求項４】
請求項１、２または３の何れか一項において、コア材は金属製板材を打ち抜き加工して形成したものとし、しごき加工は、打ち抜き加工における打ち抜き方向と同方向になされている回転電機のアーマチュア。
【請求項５】
リング状板材からなるコア材の複数枚を一体化手段を介して積層したコアに形成されるシャフト孔に、シャフトを圧入して固定するにあたり、前記シャフト孔をしごき加工して筒孔形状を整形し、しかる後に、シャフトを圧入せしめるようにした回転電機のアーマチュアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電装品等を構成する回転電機のアーマチュアおよびその製造方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種回転電機のなかには、コイルが巻装されるコアにシャフトを嵌合支持してなるアーマチュアにおいて、前記コアを、金属製板材を打ち抜き加工してなるリング状板材の複数枚を一体化手段を介して積層して構成し、該コアに形成されるシャフト孔にシャフトを圧入して、コアにシャフトを固定させる構成としたものがある。この場合に、シャフトは、コアに対して軸方向、および、軸回り方向における相対移動が規制された状態（一体化、固定化、締結する状態）で固定される（強固な一体化がなされた状態とする）必要がある。このため、シャフトの外径をシャフト孔の内径よりも大きく設定し、シャフトをシャフト孔に圧入させる構成とすることが提唱される。しかるに、このようにすると、圧入作業が大変であるばかりでなく、圧入荷重によりコアに変形が生じてシャフト孔の形状が歪んで、シャフトの軸芯精度が損なわれたり、コアにクラックが生じて耐久性に劣る等の問題が生じる。【０００３】
この改善策として、シャフトの外周面に突部（ナール）を形成し、該突部がシャフト孔の内周面に食い込むように圧着することで、シャフト孔に対する回り止め、および、軸方向に移動規制する状態（締結状態）になるように構成したものが提唱されている。
【特許文献１】特開２００３−１１１３２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記従来のものは、シャフトの外径よりもシャフト孔の内径を僅かに小さく設定していて、これらのあいだに僅かなクリアランスを存していることから、シャフトとシャフト孔との同軸状の軸芯精度を確保するのが難しく回転バランスが損なわれてしまうばかりでなく、コアの側面とシャフトとを直交関係に維持するのが難しく、回転駆動時に面ブレが生じてしまう等の問題がある。そこで、シャフトの外周面に突部を設けないようにすることでアーマチュアの軸芯精度のアップを図ることが提唱される。
一方、コアは複数枚のコア材を積層して構成されているため、どうしても積層ズレが生じ、該ズレがシャフト孔にも生じていて、シャフト孔の筒孔内周が段差状となっていたり、筒孔の軸芯精度が低下している。このようなものに、突起のないシャフトを圧入してアーマチュアを構成する場合、積層ズレがそのままシャフトの軸芯精度に影響してしまうため、回転バランスが劣り、しかも、面ブレが生じるという問題がある。さらには、シャフトとシャフト孔との接触面積を充分確保できなくなる惧れがあり、このようになると、コアとシャフトとのあいだの締結力が充分でなくなってしまう惧れもあって問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、リング状板材からなるコア材の複数枚を一体化手段を介して積層したコアに形成されるシャフト孔に、シャフトを圧入して固定するにあたり、前記シャフト孔は、予めしごき加工を施して筒孔形状が整形されていることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１において、シャフトは、シャフト孔に支持される部位の断面が真円形状に形成されているものである。
請求項３の発明は、請求項１または２の何れか一項において、コアは、シャフトが圧入する内径側部位であって、コア材の一体化手段よりも内径側に位置して、軸方向に貫通する空隙部が形成されているものである。
請求項４の発明は、請求項１、２または３の何れか一項において、コア材は金属製板材を打ち抜き加工して形成したものとし、しごき加工は、打ち抜き加工における打ち抜き方向と同方向になされているものである。
請求項５の発明は、リング状板材からなるコア材の複数枚を一体化手段を介して積層したコアに形成されるシャフト孔に、シャフトを圧入して固定するにあたり、前記シャフト孔をしごき加工して筒孔形状を整形し、しかる後に、シャフトを圧入せしめるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、複数枚のコア材を積層されたコアのシャフト孔に積層ズレが生じていても、該積層ズレが解消されて、筒孔形状が整形されて筒孔の軸芯精度のよいシャフト孔となって回転バランスのよいアーマチュアを提供できる。
請求項２の発明とすることにより、回転バランスの一層優れたアーマチュアを提供できる。
請求項３の発明とすることにより、コアの一体化を損なうことがなく、しかも、しごき加工が円滑に行える。
請求項４の発明とすることにより、シャフト孔の筒孔形状の整形を精度よく加工することができる。
請求項５の発明とすることにより、複数枚のコア材を積層されたコアのシャフト孔に積層ズレが生じていても、該積層ズレが解消されて、筒孔形状の整形がなされて筒孔の軸芯精度のよいシャフト孔となって回転バランスのよいアーマチュアを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれアーマチュアコアの側面図、正面図である。
【図２】コアの正面図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ主コア材の正面図、一部拡大正面図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ副コア材の正面図、一部拡大正面図である。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれモータ軸の側面図、Ａ−Ａ断面図、しごき加工を説明する一部拡大断面図である。
【図６】しごき加工からモータ軸の圧入の工程を説明するパターン図である。
【図７】第二の実施の形態におけるコアの正面図である。
【符号の説明】
【０００８】
１    モータ軸
２    コア
２ａ    シャフト孔
３    コンミテータ
４    主コア材
４ｃ    貫通孔
４ｄ    ティース
４ｈ    カシメ部
５    副コア材
５ｆ    カシメ部
７    しごきパンチ
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施の形態について、図１〜図６の図面に基づいて説明する。
図面において、１はファンモータとして機能する電動モータ（回転電機）のモータ軸（シャフト）であって、該モータ軸１は円柱形状をしており、一端にファン（図示せず）取り付け部となる段差部１ａが形成されている。そして、モータ軸１は、後述するように、他端側（他半部）における外周にコンミテータ３を嵌合させ、一端側（一半部）における外周にコア２を嵌合させ、該コア２に図示しないコイルを巻装することでアーマチュアを構成するように設定されている。【００１０】
前記モータ軸１は、コンミテータ３が嵌合する他半部の外周面に、軸方向に長い突部（ナール）１ｂが周回り方向に複数（８個）形成され、コンミテータ３の内径側の樹脂部３ａが突部１ｂに食い込むように嵌合することで、コンミテータ３の軸方向および軸回り方向の移動規制がなされた締結状態となるように設定されている。また、モータ軸１のコア２が嵌合する一半部の外周面は、突部の形成はなく、該部位における断面が真円形状となるように形成されている。ここで、モータ軸１のコア２外嵌部位における外径は、後述するコア２に開設される後述するシャフト孔（貫通孔）２ａの内径よりも僅かに大きい長さ寸法に設定されている。【００１１】
さて、前記コア２は、モータ軸１の軸方向中央部に位置して配される複数枚の主コア材４と、該主コア材４の軸方向両側部に位置して配される複数枚の副コア材５とを一体的に積層することにより構成されている。前記主コア材４は、平板円形状の金属材を打ち抜き加工することにより形成されており、内径側部位となる内径側リング部４ａと、外径側部位となる外径側リング部４ｂとを備えて構成されている。前記内径側リング部４ａの円中心には、前記モータ軸１が貫通するための貫通孔４ｃが開設され、外径側リング部４ｂには、前記貫通孔４ｃの孔中心を基準として放射状に突出するティース４ｄが周回り方向に複数形成されている。尚、前記各ティース４ｄは、外径側リング部４ｂの外周縁部から放射状に突出する基部４ｅと、該基部４ｅの外径側先端部から周回り方向両側に長く延出する爪部４ｆとを備えて構成されている。そして、本実施の形態では、主コア材４の外周に、このようなティース４ｄが周回り方向に等間隔であって、３６度の角度を存して、十個のものが形成されている。【００１２】
さらに、前記主コア材４は、前記内径側リング部４ａと外径側リング部４ｂとのあいだを連結する複数のブリッジ片部４ｇが形成されているが、該ブリッジ片部４ｇは、前記ティース４ｄと同様に、貫通孔４ｃの孔中心を基準として放射状に形成されており、各ティース４ｄ形成部位の放射基準線と一致する状態で周回り方向に都合十個のものが形成されている。
さらに、主コア材４の外径側リング部４ｂには、周回り方向に隣接するティース４ｄ間における角度間隔と同様の角度間隔を存し、即ち、ティース４ｄ形成部位の放射基準線に沿う部位に位置して、周回り方向に十個のカシメ部４ｈが打ち出し形成されている。
また、前記各ティース４ｄの爪部４ｆの外径側先端縁部となる外周縁部には、周回り方向中間部に位置して内径側に切り欠いた切り欠き凹部４ｊが形成されており、これによって、コア２の重量軽減を図るように構成されている。【００１３】
一方、副コア材５は、金属製板材を打ち抜き加工して形成することは主コア材４と同様であり、前記主コア材４の外径側リング部４ｂと略同形状のリング部５ａを備えて構成されている。さらに、副コア材５のリング部５ａの内周縁５ｂにおける内径は、主コア材外径側リング部４ｂの内径と略同径に設定されており、副コア材内周縁５ｂの内側には何も形成されない形状（ブリッジ片部及び内径側リング部がない形状）となっている。そして、副コア材５のリング部５ａに形成される周回り方向十個のティース５ｃは、爪部５ｄに主コア材切り欠き凹部４ｊと同形状に形成された切り欠き凹部５ｅが形成され、コア２の重量軽減が図られている。
さらに、副コア材５のリング部５ａには、周回り方向に隣接するティース５ｃ間における角度間隔と同様の角度間隔を存し、即ち、ティース５ｃ形成部位の放射基準線に沿う部位に位置して、周回り方向に十個のカシメ部５ｆが打ち出し形成されている。【００１４】
そして、このように構成された主、副コア材４、５は、複数枚を積層した主コア材４の両側部に、複数枚の副コア材５を積層し、適宜一体化手段を実施することによりコア２が形成されるが、本実施の形態では、前記主、副コア材４、５の一体化手段としてカシメ部４ｈ、５ｆが形成されている。前記カシメ部４ｈ、５ｆは、主、副コア材４、５の一方の面を他方の面側に打ち出して、一方の面に凹部、他方の面にボスを形成する構成となっており、隣接する主、副コア材４、５同士は、これらカシメ部４ｈ、５ｆの凹部に隣接するカシメ部４ｈ、５ｆのボスを嵌合させることにより、各ティース４ｄ、５ｃの位置合わせがなされた状態で嵌合がなされ、この嵌合状態をカシメ付ける所謂ボスガシメをすることにより一体化がなされ、コア２が構成されるように設定されている。【００１５】
このように、複数枚の主、副コア材４、５を一体化して構成されたコア２には、主コア材５の内径側リング部４ａに開設された貫通孔４ｃにより構成されたシャフト孔２ａが形成される。このとき、前記シャフト孔２ａは、複数枚の主コア材４を積層して形成されたものであり、このため、前述したように、主コア材４を一体化した状態では各コア材４毎に径方向に僅かな位置ズレ（積層ズレ）が生じていて、主コア材４一枚毎の貫通孔４ｃの真円精度が高められていたとしても、シャフト孔２ａの筒孔形状が整形されず、シャフト孔２ａとしての軸芯精度が得られていない。そして、本発明では、コア２を形成した状態であって、モータ軸１を貫通固定する工程の前の段階でしごき加工を実施することにより、シャフト孔２ａが整形されて、主コア材４の位置ズレに基づく段差がなく、かつ、筒孔の軸芯精度に優れた筒孔となるようにしている。【００１６】
つまり、主、副コア材４、５を積層して、カシメ部４ｈ、５ｆによるボスガシメを行って一体化した状態において、シャフト孔２ａは、図６に示すように各種コア材４に径方向の位置ズレが生じた状態となっている。この状態のものに対してしごき加工をすることになるが、しごき加工をするためのしごきパンチ７は、シャフト孔２ａに挿通する挿通先端が、先端ほど細径となるテーパ状部７ａに形成されており、シャフト孔２ａの挿通作業が円滑になるように構成されている。ここで、しごきパンチ７のテーパ状部７ａよりも基端側となる本体部７ｂにおける外径は、主コア材４に開設された貫通孔４ｃの内径よりも僅かに大きく設定されている。
そして、前記しごきパンチ７をテーパ状部７ａ側から積層ズレのあるコア２のシャフト孔２ａに挿し込み、本体部７ｂがシャフト孔７ｂを貫通する状態となるまで強制的に押し込むことで、シャフト孔２ａの位置ズレが内径リング部４ａにおいて吸収する状態で解消され、真円性の優れたシャフト孔２ａが形成されるように構成されている。
ここで、しごきパンチ７を強制押し込みすると、主コア材４の内径リング部４ａが変形する状態でシャフト孔２ａの位置ズレを矯正することになるが、このものでは、内径リング部４ａと外径リング部４ｂとのあいだは、周回り方向所に定間隙を存する状態のブリッジ片部４ｇが設けられる構成となっていて、内径リング部４ａの外径側に複数（１０個）の空隙部Ｓが形成されている。このため、前記空隙部Ｓが内径リング部４ａの変形を吸収する緩衝体として機能し、しごきパンチ７の矯正押し込みを円滑に実行できるようにしている。【００１７】
ところで、各コア材４、５は、金属製板材を打ち抜き加工（プレス加工）することにより形成されているが、このように打ち抜き加工された切断部である主コア材４の貫通孔４ｃ部位は、図５（Ｃ）に示すように、板厚の中間部くらいまでは打ち抜き方向前側から後側に向けて傾斜状のせん断面４ｍとなり、それよりも打ち抜き方向後側の部位は、該後側に向けてだれが生じた状態の破断面４ｎとなり、そして、コア材４の板面から打ち抜き方向後側に突出する状態でバリ４ｐが形成された状態となっていることが知られている。
また、打ち抜き加工を施した場合、切断部には残留応力が生じていることが知られている。【００１８】
このような切断部に対し、しごきパンチ７によるしごき加工を施した場合、せん断面４ｍがしごきパンチ７の挿通方向に沿うように矯正することができ、せん断面４ｍが板材に対して直交する状態となるように成形される。また、しごきパンチ７は、せん断面４ｍ側からバリ４ｐ形成部位側に向く、所謂だれ方向に強制的に押し込むように構成されており、これによって、しごきパンチ７がせん断面４ｍ側から押し込まれることでシャフト孔２ａの前記板材に対する直交精度を高くすることができるようにしている。因みに、だれ方向とは逆の方向からしごきパンチ７を押し込んだ場合、破断面４ｎ側からの押し込みとなるのでシャフト孔２ａの筒孔形状の整形性が低下するうえ、しごきパンチ７がバリ４ｐを巻き込んでしまう惧れもあって、好ましくない。【００１９】
そして、このようにしごき加工を施したものに対し、外周面にナールのないモータ軸１をシャフト孔２ａに圧入して固定することにより、モータ軸１とコア２との一体化がなされるが、このとき、シャフト孔２ａの直交性が保持されているため、モータ軸１とコア２の板面との直交性が高められ、モータ軸１の回転時におけるコア２の面ブレが低減されるように構成されている。
また、各主コア材４の貫通孔４ｃにおけるせん断面４ｍとモータ軸１の外周面との当接面積が大きくなっており、これらの圧着度（密着度）が増し、締結力を大きく確保できるようになっている。
また、各貫通孔４ｃにはそれぞれ生じている個々の異なる残留応力は、貫通孔４ｃの孔形よりも大径なしごきパンチ７を強制的に押し込むことにより、各コア材４、５を一体化して構成されるコア２のシャフト孔２ａに対する残留応力となり、これらコア材４に生じる残留応力を均一化したものとなって、コア２とモータ軸１との締結力の強化を図れるように構成されている。
尚、しごきパンチ７の径をシャフト孔２ａに対して適宜大きくし、だれ方向に強制押し込みをすることにより、せん断面４ｍを板材に対して直交状にできるうえ、さらに、該直交状の面積の拡大を図ることが可能となり、締結力を一層大きく確保できるようになる。【００２０】
叙述の如く構成された本形態において、電動モータは、電源供給がなされることに伴い、モータ軸１に締結されたコア２にコイルを巻装することで構成されたアーマチュアがモータ軸１とともに一体回転するが、この場合に、複数枚の主コア材４と複数枚の副コア材５とを積層し、これを一体化した状態のコア２に形成されたシャフト孔２ａに対し、しごきパンチ７を強制的に押し込んでしごき加工を施しているため、複数枚のコア材４、５を積層することによりシャフト孔２ａに形成されている積層ズレがなくなって、シャフト孔２ａの内周面にコア材４、５の板厚毎の段差が形成されることのない整形された筒孔形状とすることができる。
しかも、シャフト孔２ａは、コア材４、５の板面に対して直交状とすることができるので、筒孔の軸芯精度を向上させることができ、アーマチュアの回転時に面ブレのないバランスのよいアーマチュアとすることができる。【００２１】
しかも、このものでは、モータ軸１は、コア２外嵌部位においてはナールのない断面真円状になっているため、前記整形がなされて筒孔の軸芯精度が得られたシャフト孔２ａに圧入して固定したとき、回転バランスのよいアーマチュアとすることができ、性能のよい電動モータとすることができる。【００２２】
また、このものにおいて、コア２の内径側部位を構成する主コア材４の内径側リング部４ａと、外径側部位を構成する外径側リング部４ｂとのあいだを、周回り方向所定間隙を存して配されるブリッジ片部４ｇにより連結する構成としたので、内径側リング部４ａと外径側リング部４ｂとのあいだに空隙部Ｓが形成され、該空隙部Ｓが、コア２のシャフト孔２ａにしごきパンチ７を強制押し込みする際に生じる負荷を積極的に吸収することができ、シャフト孔２ａのしごき加工が円滑、かつ、確実に行える。しかも、空隙部Ｓは、主、副コア材４、５を一体化するカシメ部４ｈ、５ｆによる一体化部位（固定部）よりも内径側に位置しているため、内径側の空隙部Ｓがしごきパンチ７の強制押し込みによるシャフト孔２ａ外周の変形を吸収することにより、該空隙部Ｓよりも外径側の主、副コア材４、５の一体化部位（カシメ部４ｈ、５ｆ）への負荷を小さくすることができ、主、副コア材４、５の一体化を損なうことなくしごき加工を行うことができるという利点もある。【００２３】
さらに、このものでは、各コア材４、５は打ち抜き加工することにより個々に残留応力が生じているが、該残留応力は、シャフト孔２ａをしごき加工することにより同方向のものに均一化されるため、モータ軸１を圧入したときに、モータ軸１との密着度を増加することができ、モータ軸１とコア２とのあいだの締結力が一層強化される。しかも、しごき加工の方向（しごきパンチ７の押し込み方向）を打ち抜き加工時のだれ方向としたので、せん断面４ｍ側からしごきパンチ７が押し込まれることになって、シャフト孔２ａの真円度、および、板材に対するシャフト孔２ａの直交度を向上させることができる。【００２４】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、図７に示す第二の実施の形態のようにすることができる。
第二の実施の形態は、コア８を、主コア材９と副コア材１０とを用い、複数枚の主コア材９の両側にそれぞれ複数枚の副コア材１０を積層して構成することは、前記実施の形態と同様であり、主コア材９は、内径側リング部９ａと外径側リング部９ｂとこれらを連結する周回り方向十個のブリッジ片部９ｃとを備え、副コア材１０はリング部１０ａを備え、さらに、各コア材９、１０の外周に周回り方向１０個のティース９ｄ、１０ｂが形成されている。そして、このものでは、各コア材９、１０を一体化する一体化手段としてのカシメ部９ｅ、１０ｃが、ブリッジ片部９ｃの外径側に位置して形成されるが、これらカシメ部９ｅ、１０ｃは、主コア材外径リング部９ｂと副コア材リング部１０ａとにおける、周回り方向に隣接するティース９ｄ、１０ｂの中間部、即ち、周回り方向に隣接するブリッジ片部９ｃとの間の放射基準線に沿って形成されている。これによって、ヒンジピン６による主、副コア材９、１０の一体化が、ブリッジ片部９ｃとは周回り方向に位置ズレしており、しかも、隣接するブリッジ片部９ｃ間に形成される空隙部Ｓの外方に位置することになり、カシメ部９ｅ、１０ｃに対して作用するしごき加工に伴う負荷を一層低下することができて、各コア材９、１０の一体化を損なうことなくしごき加工を実施することができ、回転バランスの一層優れたアーマチュアとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、車両に搭載される電装品等を構成する回転電機のアーマチュアおよびその製造方法に有用であって、コイルが巻装されるコアにシャフトを嵌合支持してなるアーマチュアにおいて、複数枚のコア材が積層されたコアのシャフト孔に、予めしごき工程を施して筒孔形状を成形することで、積層ズレを解消することができ、筒孔の軸芯精度のよいシャフト孔となり、回転バランスの良いアーマチュアを提供することができる。
【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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【国際調査報告】
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