(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に回転軸が設けられ外周に複数の永久磁石が所定の角度間隔ずつ離間して配置されたロータに、前記永久磁石を被覆して円筒部材を装着させるためのロータ用磁石の被覆装置であって、
前記円筒部材の内周に前記永久磁石が配置された状態で、前記永久磁石の各内周毎に配置されるとともに、内周面に第１テーパ面が形成された複数の保持用治具と、
外周面に前記第１テーパ面に接触する第２テーパ面が形成され、前記保持用治具内に押し込まれることにより前記第１および第２テーパ面を介して前記保持用治具を前記永久磁石および前記円筒部材と一体的に拡張させる拡張治具と、
前記保持用治具および前記拡張治具を押し出すとともに、拡張されている前記永久磁石の内周にロータを挿入する加圧手段と、
内部に空間を設けるとともに、前記加圧手段に対向する端面には、前記空間に連通する開口部と、前記開口部を周回し前記円筒部材および前記永久磁石が配置される配置面とが設けられる固定ベースと、
前記保持用治具が配置されるとともに、前記固定ベースの開口部に前記空間内に進退可能に配置される可動ベースと、
を備え、
前記固定ベースには、前記空間に配置され、前記拡張治具の中央に形成される孔部に嵌合して前記拡張治具を案内する支柱が設けられることを特徴とするロータ用磁石の被覆装置。
【請求項２】
請求項１記載の被覆装置において、前記拡張治具の前記加圧手段に対向する端面には、前記ロータの端面から軸方向に突出する突起部が挿入されて前記ロータのセンタリングを行うための凹部が形成されることを特徴とするロータ用磁石の被覆装置。
【請求項３】
請求項１記載の被覆装置において、前記保持用治具および前記拡張治具を介して前記円筒部材の径が拡張されたことを検出するセンサを備えることを特徴とするロータ用磁石の被覆装置。
【請求項４】
請求項１記載の被覆装置において、前記永久磁石の位相決めを行うための位相決めピンを備えることを特徴とするロータ用磁石の被覆装置。
【請求項５】
請求項１記載の被覆装置において、前記保持用治具には、前記永久磁石の位相決めを行うための位相決めガイドが設けられることを特徴とするロータ用磁石の被覆装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央に回転軸が設けられ外周に複数の永久磁石が所定の角度間隔ずつ離間して配置されたロータに、前記永久磁石を被覆して円筒部材を装着させるためのロータ用磁石の被覆装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、モータは、導線を巻き付けることにより巻線が設けられたステータコアと、外周面に複数の永久磁石が設けられてこのステータコア内に回転可能に配設されるロータとを備えている。この種のロータは、シャフトとヨークとを備えており、このヨークの外周面に所定角度ずつ離間して複数個の永久磁石が配置されるとともに、前記永久磁石が繊維強化樹脂製の円筒部材に被覆されることによって、前記ヨークの外周面に保持されている。
【０００３】
上記の円筒部材は、締め付け力が不足して永久磁石がロータの外周から浮いてしまう等の不具合を解消するために、前記永久磁石に対して所定の締め付け力を有して被覆する必要がある。このため、例えば、特開平９−２８９７５９号公報に開示されているように、円筒部材の内側に圧力流体を供給してこの円筒部材を拡径させた状態で、ロータを永久磁石と一体的に前記円筒部材内に挿入させる技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように円筒部材の内側に流体圧力を供給するため、この円筒部材のシール性を有効に維持する必要がある。そこで、通常、円筒部材の両端に圧力を付与してシール性の向上を図っているが、前記円筒部材の両端に損傷が発生し易い。これにより、永久磁石を挿入した後に、円筒部材の両端を、例えば、それぞれ３０ｍｍずつ切断しなければならず、不経済であるという問題がある。しかも、油等の流体による円筒部材の拡張工程、前記円筒部材の切断工程および前記流体の洗浄工程等が必要であり、工程数が多いという問題が指摘されている。
【０００５】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な工程および作業で、被覆処理を円滑に遂行するとともに、極めて経済的なロータ用磁石の被覆装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るロータ用磁石の被覆装置では、円筒部材の内周に永久磁石が配置された状態で、この永久磁石の各内周毎に複数の保持用治具が配置される。円筒部材および永久磁石は、内部に空間を設けた固定ベースの配置面に配置されるとともに、前記固定ベースは、加圧手段に対向する端面に、前記空間に連通する開口部と、前記開口部を周回する前記配置面とが設けられている。次いで、拡張治具が保持用治具内に押し込まれると、互いに接触するテーパ面により前記保持用治具が永久磁石および円筒部材と一体的に拡張する。さらに、保持用治具および拡張治具を押し出すとともに、拡張されている永久磁石の内周にロータが挿入される。
【０００７】
このため、円筒部材は、保持用治具と拡張治具とに設けられたテーパ面の作用下に永久磁石と一体的に拡張することができ、従来の流体圧を利用するものとは異なり、前記円筒部材のシール性を考慮する必要がない。従って、円筒部材の長さを永久磁石の長さと同等に設定することによりこの円筒部材の両端を切断除去する必要がなく、該円筒部材を経済的かつ効率的に使用することが可能になる。しかも、円筒部材の切断工程や油の洗浄工程等が不要になり、被覆作業全体の工程数が一挙に削減されて、作業効率の向上が図られる。
【０００８】
また、保持用治具および拡張治具を介して円筒部材の径が拡張されたことを検出することにより、この円筒部材内へのロータの挿入作業が円滑かつ確実に遂行される。
【０００９】
さらに、永久磁石の位相決めを行うための位相決めピンを備え、あるいは、保持用治具に前記永久磁石の位相決めを行うための位相決めガイドが設けられる。これにより、永久磁石の位相決め作業が容易かつ効率的に遂行可能になる。
【００１０】
さらにまた、固定ベースの開口部の周囲には、円筒部材内に挿入された永久磁石が配置され、この固定ベースの開口部に進退可能に設けられた可動ベースに保持用治具が配置される。このため、拡張治具を保持用治具内に押し込んで円筒部材の径が拡張された後、ロータの挿入時には、保持用治具および拡張治具が可動ベースと一体的に固定ベースに対し進退して永久磁石内から離脱する。これにより、ロータの挿入作業が円滑に遂行されるとともに、装置全体の構成が簡素化される。一方、固定ベースおよび可動ベースに代替して、それぞれ個別の第１および第２ベースを使用すれば、構成の簡素化が一層容易に遂行される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るロータ用磁石の被覆装置１０により被覆されたモータ１２の分解斜視説明図である。このモータ１２は、三相の巻線が施されたステータ１４と、このステータ１４の空洞部１４ａに回転自在に配設されるロータユニット１６とを備える。
【００１２】
ステータ１４は、それぞれ円周方向に複数配置されるステータコア１８と、このステータコア１８の外周部に断面略コ字状のガイド部材２０を介して巻き付けられるコイル（導線）２２と、前記ステータコア１８同士が円環状に連設された状態で該ステータコア１８を一体的に圧入する鉄系円筒部材２４とを備える。
【００１３】
ステータコア１８は、同一形状の弾性力のある鉄系材料から得られた板体を所定の枚数積層して形成されている。ステータコア１８は、頭部２６と脚部２８とを備えた略Ｔ字状の形状を有している。頭部２６の円周方向の一端部に凸部３０が形成される一方、その他端部に前記凸部３０に対応する凹部３２が形成される。
【００１４】
ロータユニット１６は、略円筒状のロータ３４と、このロータ３４の外周部に装着される複数の永久磁石３６と、前記永久磁石３６を被覆して前記ロータ３４に装着される円筒部材３８とを備える。ロータ３４の中央部には、回転軸３９に固定される孔部４０が貫通形成されるとともに、このロータ３４の外周面には、所定角度ずつ離間して、複数、例えば、１２個の溝部４２が形成され、各溝部４２に永久磁石３６が配置される。円筒部材３８は、繊維強化樹脂をワインディングすることにより形成されている。
【００１５】
図２は、被覆装置１０の分解斜視説明図であり、図３は、前記被覆装置１０の縦断面説明図である。
【００１６】
この被覆装置１０は、円筒部材３８の内周に永久磁石３６が配置された状態で前記永久磁石３６の内周に配置されるとともに、内周面に第１テーパ面５０が形成された複数の保持用治具５２と、外周面に前記第１テーパ面５０に接触する第２テーパ面５４が形成され、前記保持用治具５２内に押し込まれることにより、前記第１および第２テーパ面５０、５４を介して前記保持用治具５２を前記永久磁石３６および前記円筒部材３８と一体的に拡張させる拡張治具５６と、前記保持用治具５２および前記拡張治具５６を押し出すとともに、拡張されている前記永久磁石３６の内周にロータ３４を挿入する加圧手段５８とを備える。
【００１７】
被覆装置１０は固定ベース６０を備えており、この固定ベース６０の上部に比較的大径な略円形状の開口部６２が形成され、この開口部６２が前記固定ベース６０の内部に設けられた空間６４に連通する。固定ベース６０の上部に設けられた配置面６６には、永久磁石用位相決めピン６８が所定角度ずつ離間して設けられ、この位相決めピン６８間に永久磁石３６が位置決めされた状態で配置される。固定ベース６０の開口部６２には、可動ベース７０が進退可能に配置される。
【００１８】
可動ベース７０は略円盤状を有しており、その段部７２が、固定ベース６０の開口部６２と空間６４との境界部位を構成する膨出部７４に支持される。可動ベース７０と固定べース６０の底部７６との間にスプリング７８が介装され、この可動ベース７０が、常時、上方向に押し付けられている。可動ベース７０上には、保持用治具５２を配置するための溝部８０が形成されている。固定ベース６０の底部７６の略中央部には支柱８２が設けられ、この支柱８２の先端が開口部６２から上方に所定の距離だけ突出している。支柱８２を周回してスプリング８３が配置され、このスプリング８３により拡張治具５６が保持される。
【００１９】
保持用治具５２は、略矩形状を有しており、その外面側に平坦状接触面８４が形成されるとともに、その内面側に鉛直上方向に向かって外方に傾斜する第１テーパ面５０が設けられる。
【００２０】
拡張治具５６は、略円盤状を有し、その外周面に各保持用治具５２の第１テーパ面５０に対応して鉛直下方向に向かって内方に傾斜する第２テーパ面５４が形成される。この拡張治具５６の中央には、支柱８２が嵌合する孔部８６が形成されている。拡張治具５６の上部側の端面には、ロータ３４の端面から軸方向に突出する突起部３４ａが挿入されてこのロータ３４のセンタリングを行うための凹部８７が形成される。
【００２１】
加圧手段５８は、ロータ３４の端面を押圧するための突出部８８を有し、この突出部８８が、図示しないアクチュエータの作用下に鉛直方向に進退自在な加圧ロッド９０に固定されている。この加圧ロッド９０には、ロードセル９２が設けられており、拡張治具５６に付与される荷重を検出する。固定ベース６０上に配置された円筒部材３８の外方には、この円筒部材３８の径が拡張されたことを検出するためのセンサ９４が設けられている。
【００２２】
このように構成される被覆装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２３】
先ず、固定ベース６０上には、可動ベース７０上に位置して保持用治具５２がセットされ、各保持用治具５２の外側に永久磁石３６が配置される。この永久磁石３６の外側には、位相決めピン６８を囲繞して円筒部材３８が装着される。ここで、円筒部材３８は、ロータ３４が圧入される際の径よりも小径に維持されている。また、各永久磁石３６は、位相決めピン６８を介してそれぞれの位相出しがなされている。
【００２４】
次いで、図３に示すように、円環状に配置されている保持用治具５２の第１テーパ面５０の上部側に第２テーパ面５４を配置して、拡張治具５６がセットされる。この拡張治具５６上には、凹部８７に突起部３４ａを挿入してロータ３４がセンタリング支持される。
【００２５】
そこで、加圧手段５８を構成する突出部８８がロータ３４および拡張治具５６に一体的に接触し、図示しないアクチュエータの作用下に加圧ロッド９０が鉛直下方向に移動する。このため、図４に示すように、拡張治具５６が、円環状に配列されている保持用治具５２内にスプリング８３に抗して押し込まれ、この拡張治具５６の第２テーパ面５４と前記保持用治具５２の第１テーパ面５０との接触作用下に、該保持用治具５２が半径外方向に移動する。
【００２６】
その際、保持用治具５２の接触面８４に永久磁石３６が接触するとともに、この永久磁石３６を周回して円筒部材３８がセットされており、前記保持用治具５２がそれぞれ半径外方向に移動することによって、前記永久磁石３６および前記円筒部材３８が一体的に拡径する。拡張治具５６が保持用治具５２内に押し込まれて円筒部材３８が所定の直径寸法まで拡径すると、センサ９４により前記円筒部材３８の径の拡張の大きさが検出される。
【００２７】
円筒部材３８が所定の径まで拡張されたことが検出されると、加圧手段５８がさらに駆動されてロータ３４の端面が保持用治具５２を鉛直下方向に加圧する。このため、保持用治具５２を配置している可動ベース７０は、スプリング７８の弾性力に抗して空間６４内に移動し、該保持用治具５２および拡張治具５６が前記空間６４内に押し出される。
【００２８】
一方、ロータ３４は、保持用治具５２を永久磁石３６から押し出しながら、このロータ３４の周面に設けられた溝部４２に前記永久磁石３６を挿入する。従って、ロータ３４が固定ベース６０の配置面６６と略面一になる位置で、このロータ３４の外周には、永久磁石３６と一体的に円筒部材３８が被覆される（図５参照）。その際、保持用治具５２および拡張治具５６は、固定ベース６０の空間６４内に押し出されており、固定ベース６０の配置面６６上には、ロータ３４、永久磁石３６および円筒部材３８が一体的に装着されたロータユニット１６が得られることになる。
【００２９】
この場合、本実施形態では、円筒部材３８を拡張させるために、第１テーパ面５０が設けられた複数の保持用治具５２と、この第１テーパ面５０に係合する第２テーパ面５４を設けた拡張治具５６とを備えている。そして、固定ベース６０の配置面６６上に円筒部材３８および永久磁石３６が配置された後、この永久磁石３６の内周に保持用治具５２が配置される。この状態で、拡張治具５６が保持用治具５２内に押し込まれるだけで、前記保持用治具５２および前記拡張治具５６に入れ替わってロータ３４が永久磁石３６の内周側に押し込まれる。
【００３０】
これにより、ロータ３４の外周に永久磁石３６と一体的に円筒部材３８を被覆する作業が、簡単な工程で迅速かつ確実に遂行されるという効果が得られる。しかも、従来の液圧拡張のように、円筒部材３８の両端を、例えば、３０ｍｍずつ切断する必要がなく、永久磁石３６を被覆するために必要最小限の長さに設定された前記円筒部材３８を用いることができる。従って、円筒部材３８を極めて経済的に有効活用することが可能になるという利点がある。
【００３１】
また、本実施形態では、保持用治具５２および拡張治具５６により円筒部材３８の径を拡張する際、センサ９４により前記円筒部材３８の拡張状態を検出するとともに、加圧手段５８による加圧力をロードセル９２により検出している。従って、ロータ３４を永久磁石３６の内側に確実に挿入することができ、作業効率の向上および自動化が容易に遂行される。しかも、センサ９４を用いることにより、工程完了後のロータ３４の外形や、円筒部材３８のテンション（拡張量）等の製品品質を保証することが可能になる。
【００３２】
なお、本実施形態では、加圧手段５８を介してロータ３４および拡張治具５６が一体的に下方に加圧されるように構成されているが、例えば、シリンダ等を使用してこのロータ３４およびこの拡張治具５６を一体的に下方に引き込むように構成してもよい。
【００３３】
図６および図７は、本発明に関連する被覆装置１００の概略斜視説明図である。なお、本実施形態に係る被覆装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
被覆装置１００は、本実施形態で使用された固定ベース６０に相当する第１ベース１０２と、可動ベース７０に相当する第２ベース１０４とを個別に備えている。図６に示すように、円柱状の第１ベース１０２の配置面１０６には、複数の位相決めピン６８が所定の円周上に配列されて設けられる。図７に示すように、略円筒状の第２ベース１０４は、その中央部に多角形状の開口部１０８が貫通形成される。この開口部１０８の形状は、保持用治具５２に拡張治具５６が挿入された状態で、永久磁石３６の一部が第２ベース１０４の上面１１０に配置されるように設定されている。
【００３５】
このような構成において、被覆装置１００は、本実施形態に係る被覆装置１０と略同様の工程に沿って、ロータユニット１６の組立作業を行うものであり、その組立作業について以下に概略的に説明する。
【００３６】
先ず、第１ベース１０２の配置面１０６には、位相決めピン６８の外周に沿って円筒部材３８がセットされ、この円筒部材３８の内側に永久磁石３６が配置される。さらに、永久磁石３６の内側に各保持用治具５２が配置されるとともに、前記保持用治具５２の上部側に拡張治具５６がセットされる（図８参照）。次いで、図示しない加圧手段を介して拡張治具５６が下方向に移動すると、第１および第２テーパ面５０、５４を介して保持用治具５２が永久磁石３６および円筒部材３８と一体的に半径外方向に移動して、前記円筒部材３８の径が拡張される（図９参照）。
【００３７】
そこで、図１０に示すように、内周に保持用治具５２および拡張治具５６が挿入された永久磁石３６および円筒部材３８は、第２ベース１０４の上面１１０に配置される。さらに、ロータ３４が保持用治具５２および拡張治具５６上に一体的に配置された後、図示しない加圧手段を介してこのロータ３４が下方向に押し込まれる。これにより、ロータ３４は、保持用治具５２および拡張治具５６を第２ベース１０４の開口部１０８内に押し出すとともに、その外周に設けられた溝部４２に永久磁石３６を挿入し、ロータユニット１６が得られる（図１１参照）。
【００３９】
図１２は、本発明に関連する被覆装置１２０の概略斜視説明図である。なお、被覆装置１００と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
被覆装置１２０は、保持用治具５２に代替して保持用治具１２２を備えており、この保持用治具１２２には、永久磁石３６の位相決めを行うための位相決めガイド１２４ａ、１２４ｂが一体的に設けられる。位相決めガイド１２４ａ、１２４ｂは、保持用治具１２２の第１テーパ面５０とは反対の面に形成され、永久磁石３６側に突出している。
【００４２】
本発明に係るロータ用磁石の被覆装置では、円筒部材および永久磁石の内周に複数の保持用治具が配置され、この保持用治具内に拡張治具が押し込まれることにより、前記保持用治具を介して前記永久磁石および前記円筒部材が一体的に拡張された状態で、前記保持用治具および前記拡張治具が押し出されて前記永久磁石の内周にロータが挿入される。このため、ロータに円筒部材を装着する作業が迅速かつ容易に遂行されるとともに、装置自体の構成が有効に簡素化される。しかも、円筒部材を切断破棄する必要がなく、前記円筒部材を経済的に有効活用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係るロータ用磁石の被覆装置が適用されるモータの分解斜視説明図である。
【図２】  前記被覆装置の分解斜視説明図である。
【図３】  前記被覆装置の縦断面説明図である。
【図４】  前記被覆装置の動作説明図である。
【図５】  前記被覆装置によりロータユニットが組み立てられた状態の説明図である。
【図６】  本発明に関連する被覆装置の一部斜視説明図である。
【図７】  前記被覆装置の一部斜視説明図である。
【図８】  前記被覆装置において、前記ロータユニットを組み立てる際の動作説明図である。
【図９】  前記被覆装置において、拡張治具を保持用治具内に圧入した状態の動作説明図である。
【図１０】  前記被覆装置において、前記保持用治具に前記拡張治具が挿入された円筒部材を第２ベース上に配置した状態の説明図である。
【図１１】  前記第２ベース上で前記ロータユニットが組み立てられた状態の動作説明図である。
【図１２】  本発明に関連する被覆装置の一部斜視説明図である。
【符号の説明】
１０、１００、１２０…被覆装置      １２…モータ
１４…ステータ                      １６…ロータユニット
３４…ロータ                        ３６…永久磁石
３８…円筒部材                      ５０、５４…テーパ面
５２、１２２…保持用治具            ５６…拡張治具
５８…加圧手段                      ６０…固定ベース
６２、１０８…開口部                ６８…位相決めピン
７０…可動ベース                    ７８…スプリング
９０…加圧ロッド                    ９２…ロードセル
９４…センサ                        １０２、１０４…ベース
１０６…配置面                      １１０…上面
１２４ａ、１２４ｂ…位相決めガイド
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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