(57)【要約】【課題】  ロータと駆動軸を焼きばめ固定する場合、駆動軸の曲がり量を低減し、曲がり修正のために要する時間を低減するロータ加熱装置とロータの製造方法を提供する。【解決手段】本発明のロータは、ロータ加熱コイル２０と駆動軸加熱コイル２１を独立して設け、ロータ１を加熱し、駆動軸６を挿入した後にもロータ温度を保持し、さらに、駆動軸の加熱を可能し、ロータに駆動軸を挿入した後、駆動軸の温度をロータの温度と略同一の温度まで上げた後、冷却するという手順で製造する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を伝達する駆動軸にロータを焼きばめ固定するに際し、前記ロータの外周部に設けたロータ加熱コイルと、前記ロータ加熱コイルに印加するロータ加熱用の高周波電源とを有するロータ加熱装置において、
前記駆動軸の前記ロータが勘合する部位の両端にこれを誘導加熱する駆動軸加熱コイルおよび駆動軸加熱用の高周波電源を配置したことを特徴とするロータ加熱装置。
【請求項２】
ロータの外周部に配置したロータ加熱コイルによって前記ロータを誘導加熱する工程と、所定の温度に加熱した前記ロータに対し駆動軸を挿入する工程と、前記ロータおよび前記駆動軸を冷却して駆動軸とロータとを焼きばめ固定する工程とからなるロータの製造方法において、
前記駆動軸を挿入する工程の後段に、前記ロータの温度を保持しながら前記駆動軸を駆動軸の外周部に配置した駆動軸加熱コイルによって前記ロータの温度と略同一の温度まで加熱する工程を備えたことを特徴とするロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機用ロータを製造する際の焼きばめ工程における加熱装置と焼きばめ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータと駆動軸を焼きばめする際、図３に示すように、ロータ外周部に加熱コイルを配置した加熱装置を使用し、ロータを加熱、拡径し、駆動軸をロータ内径に挿入し、ついで冷却する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。図３において、１はロータ、２はロータ鉄心、３はロータ鉄心内径、４はエンドリング、５は加熱コイルであり、加熱コイル５に電流を流し、誘導加熱の原理により、ロータ鉄心内径３が常温の駆動軸の太さより太くなるまで加熱、拡径し、駆動軸をロータ鉄心内径３に挿入し、ついで冷却することによりロータ鉄心内径は縮径し、ロータ１と駆動軸は焼きばめ固定される。
また、図４に示すように、加熱した油中にロータを浸した状態でロータを加熱、拡径し、駆動軸をロータ内径に挿入して駆動軸がロータと略同一温度になるまで油中に保持し、ついで冷却する方法をとっている例もある（例えば、特許文献２参照）。図４において、６は駆動軸、７は容器、８は油、９は台、１０はヒータである。容器７内の油８をヒータ１０によって所定の温度まで加熱、保持した状態で、油中にある台９の上にロータ１を置き、ロータ鉄心内径３が常温の駆動軸６の太さより太くなるまで加熱、拡径し、駆動軸６をロータ鉄心内径３に挿入し、さらに、駆動軸６の温度がロータ１の温度と略同一温度になるまで保持した後、油の加熱保持を止め、常温まで油中で冷却することにより、ロータ１と駆動軸６は焼きばめ固定される。
【０００３】
このように、従来、ロータ外周部に配置した加熱コイルによりロータを加熱し、駆動軸を挿入、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法、あるいは、加熱した油中にロータを浸してロータを加熱し、駆動軸を挿入し、駆動軸の温度がロータの温度と略同一になった後、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法がとられていた。
【特許文献１】特開平３−８２３４９（第４頁、図２）
【特許文献２】特開平２００１−８７９４９（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のロータ外周部に配置した加熱コイルによりロータを加熱し、駆動軸を挿入、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法では、図５に示すように、焼きばめ部において、ロータ冷却時のロータの収縮による径方向の力３０、軸方向の力３１、径方向の力３０により生じる軸方向の力３２と駆動軸自体の熱膨張による軸方向の力３３が複合し、軸方向の力３４となって駆動軸に作用する。特にロータ端面部に近いほどこの力は大きい。また、この力は、焼きばめ部の周方向全体に均一に生じることはほとんど無く、周方向において、不均一になると考えられる。この場合、軸方向の軸長の変化が周方向で不均一となり、その結果、焼きばめ後に駆動軸が大きく曲がるという問題を生じ、曲がり修正のために多大な時間を要するという問題があった。
【０００５】
また、加熱した油中にロータを浸してロータを加熱し、駆動軸を挿入し、駆動軸の温度がロータの温度と略同一になった後、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法では、駆動軸の温度がロータの温度と略同一になる過程では前記駆動軸自体の熱膨脹による軸方向の力３３が駆動軸に作用するものの、冷却を開始する前には、すでに、ロータと駆動軸は概一体化されており、駆動軸に対して、ロータの収縮による前記径方向の力３０、前記軸方向の力３１、前記径方向の力により生じる軸方向の力３２はほとんど生じないことになる。したがって、前記軸方向の力３４も小さくなり、焼きばめ後においても駆動軸が大きく曲がるという問題は生じ難くなる。しかしながら、この方法においては、駆動軸は、油からの伝熱により加熱されており、ロータ温度と略同一温度に達するまでにはかなりの時間を要し、また、ロータを油中に浸すため、ロータが積層鉄心で構成されている場合、鉄心間に油が浸透するが、焼きばめ後にロータにマグネットを接着固定する場合などには、浸透した油はほぼ完全に除去することが必要となり、そのために多大な時間を要するという問題もあった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータと駆動軸を焼きばめ固定する場合において、駆動軸が大きく曲がることを防止するとともに、油などの加熱源を使用せず、ロータおよび駆動軸の加熱に要する時間を短くすることができる加熱装置および焼きばめ方法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】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたものである。
請求項１に記載の発明は、駆動力を伝達する駆動軸にロータを焼きばめ固定するに際し、前記ロータの外周部に設けたロータ加熱コイルと、前記ロータ加熱コイルに印加するロータ加熱用の高周波電源とを有するロータ加熱装置において、
前記駆動軸の前記ロータが勘合する部位の両端にこれを誘導加熱する駆動軸加熱コイルおよび駆動軸加熱用の高周波電源を配置したものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、ロータの外周部に配置したロータ加熱コイルによって前記ロータを誘導加熱する工程と、所定の温度に加熱した前記ロータに対し駆動軸を挿入する工程と、前記ロータおよび前記駆動軸を冷却して駆動軸とロータとを焼きばめ固定する工程とからなるロータの製造方法において、前記駆動軸を挿入する工程の後段に、前記ロータの温度を保持しながら前記駆動軸を駆動軸の外周部に配置した駆動軸加熱コイルによって前記ロータの温度と略同一の温度まで加熱する工程を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、ロータを誘導加熱する加熱コイルおよび電源とは別に、駆動軸を誘導加熱する駆動軸加熱コイルおよび駆動軸用の高周波電源を配置したので、ロータを所定温度まで加熱、保持し、駆動軸を挿入した後、駆動軸単体の急速加熱により、短時間で駆動軸の温度をロータの温度と略同一温度まであげることができ、ロータと駆動軸が概一体となった状態から冷却することができ、冷却過程において、駆動軸を大きく曲げようとする力を軽減することができる。そのため、曲がりの少ない駆動軸を得ることができ、曲がり修正をするための時間を不要とすることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によると、前記駆動軸を挿入する工程の後段に、前記ロータの温度を保持しながら前記駆動軸をその外周部に配置した加熱コイルによって前記ロータの温度と略同一の温度まで加熱する工程を備えたので、冷却過程において、駆動軸を大きく曲げようとする力を軽減することができ、そのため、曲がりの少ない駆動軸を得ることができ、曲がり修正をするための時間を不要にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１の加熱装置の構成と焼きばめ時のロータおよび駆動軸の位置関係を示す断面図である。
以下、図中同一または相当部分には同一の符号を付して説明する。
【００１３】
図１において、１はロータ、３はロータ鉄心内径、４はエンドリング、６は駆動軸、２０はロータ加熱コイル、２１ａ、２１ｂは駆動軸加熱コイル、２２は絶縁体、２３はロータ加熱ブロック、２４ａ、２４ｂは駆動軸加熱ブロック、２５はロータ加熱用の高周波電源、２６は駆動軸加熱用の高周波電源、２７はロータ１の温度計測用の放射温度計、２８は駆動軸の温度計測用の放射温度計となっている。ロータ加熱コイル２０と駆動軸加熱コイル２１ａ、２１ｂは、それぞれ表面が絶縁処理され、所定回数、環状に巻回されており、断熱性を有する絶縁体によって保持された１つずつのブロックになっている。また、各ブロック内のコイルと電源端子を切り離さずに、各ブロックを、ある程度自由に動かすことができるように、コイルと電源端子の間はケーブルで接続された構造となっている。また、ロータ１の温度計測用の放射温度計２７はロータ加熱ブロック２３に、駆動軸の温度計測用の放射温度計２８は、駆動軸加熱ブロック２４ａまたは２４ｂに、それぞれ、取り付け穴を介してセットされている。
【００１４】
つぎに、本実施例の動作について説明する。
（１）まず、駆動軸加熱ブロック２４ｂの上にロータ加熱ブロック２３をほぼ同心となるように重ね置く。
（２）ついでロータ１をロータ加熱ブロック２３内のロータ加熱コイル２０の内側部に、ロータ加熱コイル２０とほぼ同心となるようにセットする。
（３）さらに、ロータ加熱ブロック２３の上に駆動軸加熱ブロック２４ａをほぼ同心となるように重ねて置く。
（４）ロータ加熱コイル２０に通電し、ロータ１を加熱する。
（５）ロータ１が所定の温度になった状態で、ロータ加熱用の高周波電源２５の出力をロータ１の温度計測用の放射温度計２７からのフィードバック信号により制御し、ロータ１の温度を保持し、
（６）駆動軸６をロータ鉄心内径３に挿入する。
（７）駆動軸加熱コイル２１ａ、２１ｂに通電し、駆動軸６の温度をロータ１の温度と略同一になるまであげる。
（８）その後、ロータ加熱コイル２０、駆動軸加熱コイル２１ａおよび２１ｂへの通電を止め、ロータ１および駆動軸６を冷却して、焼きばめ固定する。
【００１５】
実施例１ではこのように、ロータ１は、駆動軸６を挿入する前から冷却を始める前までの間、温度保持されており、しかもロータ鉄心内径３に挿入された駆動軸６は高周波加熱により急速加熱されるため、駆動軸６の挿入直後でも、駆動軸６から奪われるロータ１の熱量は、従来方法に比べ大幅に少なく、若干、温度が低下した後でも、ロータ１の温度は、すぐに所定の保持温度まで回復する。つまり、ロータ１は、ほとんど熱収縮しない。さらに、その後、駆動軸６は、ロータ１の温度と略同一温度まで加熱され、ロータ１と駆動軸６は概一体の単体部品に近い状態になった後、冷却されるため、駆動軸６には、ロータ１の収縮による力がほとんど生じない。その結果、駆動軸６を大きく曲げる原因となる力は軽減されるため、焼きばめ固定後においても、曲がりの少ない駆動軸６を得ることができ、曲がりを修正する手間が発生しない。
図２に同一のロータと駆動軸を使用し、従来方法と本方法を適用した場合の駆動軸の曲がり量を測定した結果を示すが、本方法の適用により駆動軸の曲がり量が大きく減少していることが明らかである。また、加熱手段として油などの液体を使用していないため、焼きばめ固定後に、油などの除去が不要であり、余分な手間を掛ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１を示すロータ加熱装置の断面図
【図２】本発明の効果である駆動軸の曲がり量を示すグラフ
【図３】従来の方法に適用したロータ加熱装置の構成を示す断面図
【図４】従来の他の方法に適用したロータ加熱装置の構成を示す断面図
【図５】従来の方法を適用した場合の駆動軸の曲がりを説明する断面図
【符号の説明】
【００１７】
１  ロータ
２  ロータ鉄心
３  ロータ鉄心内径
４  エンドリング
５  加熱コイル
６  駆動軸
７  容器
８  油
９  台
１０  ヒータ
２０  ロータ加熱コイル
２１、２１ａ、２１ｂ  駆動軸加熱コイル
２２  絶縁体
２３  ロータ加熱ブロック
２４ａ、２４ｂ  駆動軸加熱ブロック
２５、２６  高周波電源
２７、２８  放射温度計
３０  ロータの収縮による径方向の力
３１  ロータの収縮による軸方向の力
３２  ロータの収縮による径方向の力によって生じる軸方向の力
３３  駆動軸の熱膨脹による軸方向の力
３４  駆動軸の軸方向に生じる複合力
【図１】
2007152517.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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