JPH0993878A - ロータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易な、スキュー角を有する電動機の
ロータおよびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ラミネーション６を１枚ずつその内径に
ロータシャフト４を圧入等で嵌合する。このとき、コア
ティース２０およびスロット２２が所定スキュー角に配
列されるようにラミネーション６を螺旋溝１６に沿って
相対的に回転させつつ圧入等で嵌合してロータを完成す
る。従来は、ラミネーション６のみを所定スキュー角に
形成された型に入れて、ラミネーション６同士の接合と
その内径の仕上げの後、大出力の圧入機にて嵌合を行う
必要が有ったが、本ロータでは小出力の圧入機にて極め
て容易に製造できる。特にパワーステアリング装置に用
いられる電動機のごとく通常の２，３倍の長さのロータ
においても極めて容易に製造でき、特に大きな効果をも
たらすものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機に用いられ
るロータおよびその製造方法に関し、特に、製造が容易
な、スキュー角を有するロータおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電動機のトルク特性を円滑にするため
に、ロータに組み込まれるラミネーションにスキューを
形成することがある。従来、このスキューの形成は、次
のようにして行っていた。

【０００３】すなわち、打ち抜いたラミネーションの一
枚一枚を、所定スキュー角に配列させるよう形成した型
内に、必要枚数積層してサブアッシーとしてのラミネー
ションパックを形成した後、加締めや溶接等により、所
定スキュー角に積層したラミネーションパックを固定す
るとともに、ロータシャフトを圧入等により嵌合するた
めに内径を仕上げる。次に、ロータシャフトを嵌合し
て、または嵌合と溶接とにより所定スキュー角のロータ
を形成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記製造方法
では、わざわざ所定スキュー角に形成された型がラミネ
ーションパックの数だけ必要となる。また、内径の仕上
げやラミネーションパックとロータシャフトとの嵌合が
必要となる。

【０００５】特に、パワーステアリング装置に用いられ
るような、ラックバーの周囲に配置される電動機は、径
が大きくできない分、長くならざるを得ず、そのために
通常の２，３倍の長さのロータを必要とする。このよう
なロータを従来のようにして製造することは、ラミネー
ションパックを精度良く維持する長くて強固な型の必要
性、内径の仕上げの困難性、ロータシャフトとの嵌合の
困難性が増加して、歩留まりや製造コストを悪化させて
いた。更に圧入のような嵌合が困難な場合には、焼き嵌
め、冷し嵌めをする場合も有り、更に製造コストが悪化
した本発明は、通常の電動機においても、更にロータが
長い電動機においても、製造が容易な、スキュー角を有
するロータおよびその製造方法を提供することを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】請求項１
記載の発明は、スキュー角となる角度の螺旋溝または螺
旋突条を外周面に有するロータシャフトと、このロータ
シャフトに内径部分にて前記スキュー角にて嵌合されて
いる複数のラミネーションと、を備えたことを特徴とす
るロータである。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記ラミネーショ
ンの内径の内縁部分に、突起または切欠が形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載のロータである。請求
項３記載の発明は、前記ロータシャフトの外周面が、螺
旋溝または螺旋突条の代りに、スキュー角となる角度の
螺旋直線面または前記ロータシャフトの外周面の曲率半
径よりも大きい螺旋円弧面を形成し、前記ラミネーショ
ンの内径の内縁部分に、前記螺旋直線面に対応した位置
に直線部、または前記螺旋円弧面に対応した位置に前記
内径より曲率半径の大きい円弧部が形成されていること
を特徴とする請求項１記載のロータである。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１記載のロ
ータシャフトに、請求項１または２記載の各ラミネーシ
ョンを、前記螺旋溝または前記螺旋突条に沿って相対的
に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくと
も両端のラミネーションとを固定処理するロータ製造方
法である。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項３記載のロ
ータシャフトに、請求項３記載の各ラミネーションを、
ロータシャフトの前記螺旋直線面または前記螺旋円弧面
に、ラミネーションの内径の前記直線部または前記円弧
部の位置を合わせた状態で前記螺旋直線面または前記螺
旋円弧面に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロ
ータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固
定処理するロータ製造方法である。

【００１０】ここで、請求項１のロータは、ロータシャ
フトとラミネーションとを備え、そのロータシャフト
は、スキュー角となる角度の螺旋溝または螺旋突条を外
周面に有し、そのラミネーションは、複数がこのロータ
シャフトにラミネーションの内径部分にて前記スキュー
角にて嵌合されている。このラミネーションには、その
内径の内縁部分に、突起または切欠が形成されていても
良い。

【００１１】このようなロータは、次のような製造方法
にて製造することができる。前記ロータシャフトに、前
記各ラミネーションを、ロータシャフトの螺旋溝または
螺旋突条に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロ
ータシャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固
定処理する。

【００１２】ロータシャフトには、その外周面に、スキ
ュー角となる角度の螺旋溝または螺旋突条が存在してい
るため、ラミネーションを嵌合した場合に、ラミネーシ
ョンの内径の内縁部がロータシャフトの螺旋溝に食い込
んだり、あるいは螺旋突条が内縁部に食い込む。あるい
はラミネーションの内径の内縁部とロータシャフトの螺
旋突条（螺旋溝）とが相互に噛み合う。しかも、ラミネ
ーションは、螺旋溝または螺旋突条に沿って相対的に回
転させつつ嵌合されているので、食い込みあるいは噛み
合い状態を維持した状態で、全てのラミネーションが嵌
合される。したがって、嵌合時にスキュー角が精密に形
成されてロータシャフトと一体化する。この後、少なく
ともロータシャフトと両端のラミネーションとを固定処
理、例えば、溶接、加締、ロウ付け、スナップリング、
ベベルスナップリング等により、固定すれば、ロータシ
ャフトとラミネーションとの組み立てが完成する。尚、
ラミネーションの嵌合は１枚ずつでも良く、２枚以上を
組み合せて、その２枚以上を同時に嵌合しても良い。

【００１３】尚、ラミネーションは、螺旋溝または螺旋
突条に沿って相対的に回転させられれば良いので、ラミ
ネーションを回転させても、ロータシャフトを回転させ
ても、あるいはラミネーションとロータシャフトとの両
者を回転させても良い。また、ラミネーションを回転自
在に支持した状態でロータシャフトに嵌合すれば、ラミ
ネーションがロータシャフトに嵌合された後は、螺旋溝
または螺旋突条にガイドされることにより、自然にラミ
ネーションが回転するので、嵌合時にラミネーションを
強制的に回転させる必要はない。

【００１４】このように、ラミネーションを直接、ロー
タシャフトに嵌合するのみで、所定スキュー角にラミネ
ーションを配列したロータが完成する。従来は、一旦、
ラミネーションのみを、所定スキュー角に形成された型
に入れて、ラミネーションパックをサブアッシーとして
形成し、ラミネーション同士の接合とその内径の仕上げ
の後、大出力の圧入機にてラミネーションパックとロー
タシャフトとの嵌合を行う必要が有ったが、本発明のロ
ータではラミネーションパックを中間に形成する必要が
無く、小出力の圧入機にて、極めて容易に製造できる。
特に、パワーステアリング装置に用いられる電動機のご
とく、ラックバーの周囲に配置される通常の２，３倍の
長さのロータにおいては、特にその製造容易化に大きな
効果をもたらすものである。

【００１５】尚、嵌合としては、圧入や、すきまばめ等
の嵌め込み方法が含まれる。また、ロータシャフトの外
周面が、螺旋溝または螺旋突条の代りに、スキュー角と
なる角度の螺旋直線面または前記ロータシャフトの外周
面の曲率半径よりも大きい螺旋円弧面を形成し、ラミネ
ーションの内径の内縁部分に、前記螺旋直線面に対応し
た位置に直線部、または前記螺旋円弧面に対応した位置
に前記内径より曲率半径の大きい円弧部が形成されてい
るロータであっても良い。

【００１６】ここで、螺旋直線面とは、ロータシャフト
の軸に直角に切断した場合に、ロータシャフトの周囲に
直線状の縁となって現れる面が、ロータシャフトの軸回
りにスキュー角となる角度の螺旋状に外周面に形成され
た面を意味する。またロータシャフトの外周面の曲率半
径よりも大きい螺旋円弧面とは、ロータシャフトの軸に
直角に切断した場合に、ロータシャフトの周囲にその位
置での曲率半径よりも大きい円弧状に現れる面が、ロー
タシャフトの軸回りにスキュー角となる角度の螺旋状に
外周面に形成された面を意味する。

【００１７】この場合の製造方法は、次のようになされ
る。すなわち、ロータシャフトに、各ラミネーション
を、ロータシャフトの螺旋直線面または螺旋円弧面に、
ラミネーションの内径の直線部または円弧部の位置を合
わせた状態でロータシャフトの螺旋直線面または螺旋円
弧面に沿って相対的に回転させつつ嵌合した後、ロータ
シャフトと少なくとも両端のラミネーションとを固定処
理する。

【００１８】このことにより、前述したロータシャフト
の螺旋溝または螺旋突条にてラミネーションが固定され
ている場合と同様な効果を生じる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は、本発明の実施の形
態の一例を示すロータ２である。ロータ２はロータシャ
フト４と複数のラミネーション６とから構成されてい
る。ロータシャフト４は、図１（ｂ）に示すごとく、内
部に円柱形の中空部８を有する円筒形に形成され、中央
に大径部１０、両端に小径部１２，１４が形成されてい
る。大径部１０の表面には、図２の拡大右側面図に示す
ごとく、断面が略長方形の多数の螺旋溝１６が形成され
ている。この螺旋溝１６の角度は、形成されるロータ２
のスキュー角となる角度である。

【００２０】ロータ２の製造は、このロータシャフト４
に対して、ラミネーション６を圧入することによりなさ
れる。まず、ラミネーション６用の帯状金属板から打ち
抜き装置にて、図３に示す形状にラミネーション６を打
ち抜く。ラミネーション６は、その中心に内径１８を有
し周縁には６つのコアティース２０とその間の６つのス
ロット２２を有する円環状をなしている。このラミネー
ション６を、図４に示すごとく、１枚ずつ、ラミネーシ
ョン６の内径１８にロータシャフト４の大径部１０を圧
入する。このとき、コアティース２０およびスロット２
２が所定スキュー角に配列されるようにラミネーション
６を大径部１０の螺旋溝１６に沿って相対的に回転させ
つつ圧入する。このために、圧入機自体がラミネーショ
ン６およびロータシャフト４の一方または両方を圧入速
度と回転速度とをスキュー角に適合させて圧入しても良
いが、ラミネーション６がロータシャフト４の大径部１
０に圧入されると、図５に示すごとく、ラミネーション
６の内縁部２４がロータシャフト４の螺旋溝１６内に食
い込み（あるいは噛み合い）、この状態で螺旋溝１６が
ガイドとなるので、圧入機がラミネーション６を回転自
在に支持して圧入するようにすれば、特に圧入機がわざ
わざラミネーション６を螺旋溝１６に沿って回転させな
くても、矢印Ｂで示すごとく、自然にラミネーション６
は螺旋溝１６に沿って回転し、所定スキュー角で積層す
る。

【００２１】こうして必要枚数のラミネーション６を積
層した後、少なくとも両端のラミネーション６をロータ
シャフト４の大径部１０に固定すれば、ロータ２が完成
する。この固定処理は図６の概略図の（ａ）に示すごと
くスポット的に溶接やロウ付けによりラミネーション６
と大径部１０との間に溶着部３０を形成して固定する方
法、（ｂ）に示すごとく大径部１０を部分的に加締めて
加締部３２を形成してラミネーション６を固定する方
法、（ｃ）に示すごとく大径部１０の全周を加締めて加
締部３４を形成してラミネーション６を固定する方法、
（ｄ）に示すごとく大径部１０に設けた全周にわたる溝
にスナップリング３６を嵌めることによりラミネーショ
ン６を固定する方法、（ｅ）に断面を示すベベルスナッ
プリング３８を（ｄ）と同様な大径部１０に設けた全周
にわたる溝４０に嵌めることによりラミネーション６を
固定する方法等が挙げられる。尚、更に溶接やロウ付け
などにより、ラミネーション６同士を接合しても良い。

【００２２】本ロータ２は、前述したごとく、ラミネー
ション６を直接、ロータシャフト４に圧入するのみで、
所定スキュー角にラミネーション６を配列したロータ２
が完成する。従来は、一旦、ラミネーション６のみを、
所定スキュー角に形成された型に入れて、ラミネーショ
ンパックをサブアッシーとして形成し、ラミネーション
６同士の接合とその内径の仕上げの後、大出力の圧入機
にてラミネーションパックとロータシャフト４との圧入
を行う必要が有ったが、本ロータ２ではその必要が無く
なり、小出力の圧入機にて、極めて容易に製造できる。
特に、パワーステアリング装置に用いられる電動機のご
とく、ラックバーの周囲に配置される通常の２，３倍の
長さのロータにおいても極めて容易に製造でき、特に大
きな効果をもたらすものである。

【００２３】本形態例では、ロータシャフト４の大径部
１０の表面に、断面略長方形の螺旋溝１６を設けた。こ
の螺旋溝１６は、螺旋溝１６の間に該当する部分を螺旋
突条として形成しても同様な形状を構成することができ
る。この他、図７に示すごとくの螺旋溝または螺旋突条
であっても良い。図７には角度により異なる例を端面で
示している。

【００２４】すなわち、図７（ａ）は螺旋突条１７ａお
よび螺旋溝１６ａの断面が略サイン曲線状となるもの、
図７（ｂ）は螺旋突条１７ｂおよび螺旋溝１６ｂの断面
が略台形となるもの、図７（ｃ）は螺旋溝１６ｃの断面
が逆三角形となるもの、図７（ｄ）は断面が略長方形で
あるが螺旋突条１７ｄより螺旋溝１６ｄの幅の狭いも
の、図７（ｅ）は螺旋溝１６ｅの断面が半円形であるも
の、図７（ｆ）は螺旋突条１７ｆおよび螺旋溝１６ｆが
セレーション状に細かいもの、図７（ｇ）は断面が略長
方形であるが螺旋突条１７ｇより螺旋溝１６ｇの幅の広
いもの、図７（ｈ）は大径部１０の外周面が、螺旋溝ま
たは螺旋突条の代りに、スキュー角となる角度の螺旋直
線面５０を形成しているものを示している。尚、図７
（ｈ）の場合は、螺旋直線面５０が、破線で示す通常の
円形の外周面５２よりも凹んでいることにより、螺旋溝
と同じ働きをする。

【００２５】また、ラミネーション６においても、図
８，図９に示すごとく、内縁部２４に、大径部１０の螺
旋突条１７，１７ａ〜１７ｇあるいは螺旋溝１６，１６
ａ〜１６ｇに対応された形状の突起、切欠、直線部また
は円弧部を形成しても良い。図８，図９には角度により
異なる例を示している。

【００２６】すなわち、図８（ａ）は突起５４ａおよび
切欠５６ａが略台形となるもの、図８（ｂ）は突起５４
ｂおよび切欠５６ｂが略長方形となるもの、図８（ｃ）
は突起５４ｃが半円形となるもの、図８（ｄ）は突起５
４ｄおよび切欠５６ｄがセレーション状となるもの、図
８（ｅ）は突起５４ｅと切欠５６ｅとが略長方形である
が突起５４ｅより切欠５６ｅの幅が広いもの、図８
（ｆ）は突起５４ｆおよび切欠５６ｆがスプライン状に
形成されているもの、図９（ｇ）は突起５４ｇが三角形
に形成されているもの、図９（ｈ）は破線の領域に直線
部５８ｈが設けられているもの、図９（ｉ）はすべて直
線部５８ｉとされているもの、図９（ｊ）は破線の領域
に内径１８より曲率半径の大きい円弧部６０ｊが設けら
れているもの、図９（ｋ）は破線の領域に内径１８とは
逆の曲率半径の円弧状の突起５４ｋが設けられているも
のを示している。この他、図示しないが、突起および切
欠がサイン曲線状に形成されているものが挙げられる。

【００２７】これら図８，図９に示したラミネーション
６は、その内縁部２４の形状と対応する図７に示したロ
ータシャフト４の大径部１０の螺旋溝１６，１６ａ〜１
６ｇまたは螺旋突条１７，１７ａ〜１７ｇと組み合せて
用いることが好ましい。このようにすれば、螺旋溝１
６，１６ａ〜１６ｇまたは螺旋突条１７，１７ａ〜１７
ｇによるガイド効果を一層確実なものとして、より精密
なスキュー角を実現できる。

【００２８】尚、ラミネーション６については、前述し
た形態例にて示したごとく、その内縁部２４に図８，図
９に示したような突起５４ａ〜５４ｋまたは切欠５６ａ
〜５６ｆが形成されていない図３に示したようなラミネ
ーション６であっても良い。［その他］前記形態例で
は、ラミネーション６は１枚ずつ、ロータシャフト４に
圧入したが、２枚ずつでも良く、それ以上でも、圧入機
が大型化しない範囲で、複数枚組み合せて圧入すれば良
く、製造設備の大型化を招くことなく、より効率的にロ
ータ２の製造が可能となる。

【００２９】また、圧入以外の嵌合方法として、すきま
ばめ等を採用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ロータおよびロータシャフトの説明図であ
り、（ａ）はロータの正面図、（ｂ）はロータシャフト
の正面図である。

【図２】 ロータシャフトの拡大右側面図である。

【図３】 ラミネーションの正面図である。

【図４】 ロータシャフトへのラミネーションの圧入説
明図である。

【図５】 ロータシャフトへのラミネーションの圧入状
態説明図である。

【図６】 ロータシャフトとラミネーションとの固定方
法を示す概略説明図である。

【図７】 ロータシャフトの他の螺旋溝、他の螺旋突条
または螺旋直線面の例を示す説明図である。

【図８】 ラミネーションの内径の突起または切欠の例
を示す説明図である。

【図９】 ラミネーションの内径の突起、直線部または
円弧部の例を示す説明図である。

【符号の説明】

２…ロータ ４…ロータシャフト ６…ラミネ
ーション ８…中空部 １０…大径部 １２，１４…小径部 １６，１６ａ〜１６ｇ…螺旋溝 １７，１７ａ〜１７
ｇ…螺旋突条 １８…内径 ２０…コアティース ２２…スロット ２４…内縁部 ３０…溶着部 ３２，３４…加締部 ３６…スナップリング ３８…ベベルスナップリング
４０…溝 ５０…螺旋直線面 ５２…外周面 ５４ａ〜５４ｋ
…突起 ５６ａ〜５６ｆ…切欠 ５８ｈ，５８ｉ…直線部
６０ｊ…円弧部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スキュー角となる角度の螺旋溝または螺旋
   突条を外周面に有するロータシャフトと、 このロータシャフトに内径部分にて前記スキュー角にて
   嵌合されている複数のラミネーションと、 を備えたことを特徴とするロータ。
2. 【請求項２】前記ラミネーションの内径の内縁部分に、
   突起または切欠が形成されていることを特徴とする請求
   項１記載のロータ。
3. 【請求項３】前記ロータシャフトの外周面が、螺旋溝ま
   たは螺旋突条の代りに、スキュー角となる角度の螺旋直
   線面または前記ロータシャフトの外周面の曲率半径より
   も大きい螺旋円弧面を形成し、 前記ラミネーションの内径の内縁部分に、前記螺旋直線
   面に対応した位置に直線部、または前記螺旋円弧面に対
   応した位置に前記内径より曲率半径の大きい円弧部が形
   成されていることを特徴とする請求項１記載のロータ。
4. 【請求項４】請求項１記載のロータシャフトに、請求項
   １または２記載の各ラミネーションを、前記螺旋溝また
   は前記螺旋突条に沿って相対的に回転させつつ嵌合した
   後、ロータシャフトと少なくとも両端のラミネーション
   とを固定処理するロータ製造方法。
5. 【請求項５】請求項３記載のロータシャフトに、請求項
   ３記載の各ラミネーションを、ロータシャフトの前記螺
   旋直線面または前記螺旋円弧面に、ラミネーションの内
   径の前記直線部または前記円弧部の位置を合わせた状態
   で前記螺旋直線面または前記螺旋円弧面に沿って相対的
   に回転させつつ嵌合した後、ロータシャフトと少なくと
   も両端のラミネーションとを固定処理するロータ製造方
   法。