JP2008061286A - モータのエンドプレート - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、塑性加工により、段差のあるコアの端面形状に嵌め合わせることができる形状を形成し、安価なエンドプレートとすることを課題とする。
【解決手段】ダイス４５にエンドプレート２２の素材を設置し、パンチ４３でダイス４５に設置されたエンドプレート２２のコア２１と当接する部位を押圧させることにより、パンチ４３が当接する面では、ダイス段部４２に素材２４が押し込まれていき凹形からなる環状のスロープ状の平面部３２が形成される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、モータの積層コアの両側に用いられるエンドプレートに関するものである。

従来、モータでは、積層されるコアの端部に、積層コアを軸方向の両側から挟持するものとしてエンドプレートが用いられており、このエンドプレートはコアと固定され一体化されている。

通常、コアは電磁鋼板からなる帯状の平板の平面部を重ね合わせて巻き積層させたものを用いる。この電磁鋼板からなる帯状の平板の平面部を重ね合わせて螺旋状に巻き積層させると、電磁鋼板からなる帯状の平板の巻き始めと巻き終りでは、電磁鋼板の帯状の平板が段部となる構造となる。（特許文献１）
特開平１１−２９９１３６号公報（図３ , 図４）

例えば、平板をプレス加工により打抜いたエンドプレートを用いて、コアを軸方向の両側から狭持すると、エンドプレートとコア端面にエンドプレートとコアが当接しない空隙が発生してしまう。このように、空隙のあるエンドプレートとコアの当接面との間に積層したコアを固定する接着剤を流し込むと、エンドプレートとコアの空隙部分から接着剤が流出するおそれがあり接着強度が低下してしまう。

エンドプレートとコアの当接面の空隙をなくす別の方法として、エンドプレートの当接面の形状をコアの端面形状に嵌め合せるように切削加工したエンドプレートや、樹脂材料をエンドプレート端面にモールドし、その樹脂がモールドされたエンドプレートを、モールドされた樹脂がコアに当接するようにコアの端面に押圧させてその後にモールドされた樹脂を硬化させ、エンドプレートとコアの間に空隙が発生しない方法がとられている。

しかし、このような段差のあるコアの端面形状に嵌め合わせることができる当接面を備えるエンドプレートを作る方法では、エンドプレートの端面を切削する工程又は樹脂材料をエンドプレートにモールドさせる工程とモールドした樹脂材料をコア段差形状に合わせて硬化させる工程が追加され、エンドプレートの製作コストが上昇する。

そこで、本発明は、塑性加工により安価なエンドプレートとすることを課題とする。

上記課題を解決する為に講じた第一の手段は、以下の通りである。即ち、本発明に係るエンドプレートは、コアの軸方向の端面に段部を有する場合、段部の形状に一致した形状をエンドプレートのコアとの当接面に塑性加工により形成することを特徴とする。

この場合、上記課題を解決する為に講じた第二の手段は、コアの端部の周方向に段部を有する場合、周方向の段部の形状に一致した形状をエンドプレートのコアとの当接面に塑性加工により形成することを特徴とする。

本発明によれば、エンドプレートのコストを安価にすることが出来る。

以下、本発明の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明のエンドプレート２２が適用されたモータの断面図である。図１で示すようにモータ１は主に、ハウジング１５、ステータ１０、ロータ２０、フライホイール１４を備える。

ハウジング１５は有底円筒形状を呈し、中央部にボス部１８が形成され、ハウジング１５の中心には軸受１７が設けられており、回転自在のシャフト１６が２つの軸受１７（ボールベアリング）を介して軸支されている。このシャフト１６とハウジング１５を取り付けている端部とは軸方向で反対側となるシャフト１６の端部にはフライホイール１４が６本のボルト締結により取り付けられている。ハウジング１５とフライホール１４の間には、シャフト１６に支持された回転自在のロータ２０がハウジング１５及びフライホイール１４と同軸上に配設され、このロータ２０と対向する位置にステータ１０が設けられている。

ロータ２０は、シャフト１６と同軸上に固定され、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されたコア２１とコア２１を軸方向の両側から狭持しているエンドプレート２２を有する構造となる。そして、ロータ２０は、軸方向及び円周方向においてハウジング１５の内壁と接触しない位置にシャフト１６を介して収容される。

図１,２は、エンドプレート２２とコア２１の組み付け状態を示した図面である。エンドプレート２２はコア２１の外径に対応した大きさを有する円板形状を呈し、シャフト１６が挿入されシャフト１６と結合できるように軸孔が形成される。そして、コア２１の軸方向の両側からコア２１を狭持し、コア２１の軸方向への磁束洩れを防ぎ、コア２１を軸方向及び周方向に固定することによりコア２１とステータ１０との対向する距離を保持する。更に、ロータ２０が回転した時にコア２１が遠心力で脱落しないように保持をする。

エンドプレート２２とコア２１は、周方向に設けられた２０本のカシメピン２３（図２に図示）等により固定される。

ここで、コア２１は、帯状の電磁鋼板を螺旋上に巻いて積層した構造を有しているので、電磁鋼板の巻き始めと巻き終わりの積層部では螺旋状の段部３１が形成される。

本発明におけるエンドプレート２２について詳細に、図３及び図４を参照して説明する。

環状のエンドプレート２２が積層されるコア２１の当接する面において、段部３１に対応して、円周方向に高さの徐変する環状の段部３２（以下スロープ状の平面部３２）を備えている。

このスロープ状の平面部３２における周方向の始点３３は、螺旋状になっているコア２１の巻き始め又は巻き終わりにおける段部３１に対応する位置になる。

そして、前記始点に対応する位置は、エンドプレート２２のコア２１と当接するスロープ状の平面部３２の最深部３３となる。ここで、最深部３３とは、コア２１の当接面からエンドプレート内の軸方向に入り込む形状のうち最も入り込んでいる部分をいう。

エンドプレート２２に段部３１を有するコア２１を当接させると、コア２１の有する螺旋形状の段部３１がエンドプレート２２に設けられたスロープ状の平面部３２の最深部３３に嵌合され、前記コア２１の高さが逐次変化する螺旋状の段部３１は、深さの変化するスロープ状の平面部３２に当接され、エンドプレート２２とコア２１の当接面には空隙が発生しない構造となる。

スロープ状の平面部３２は、エンドプレート２２の前記当接面で環状に形成され、始点（最深部）３３と終点（最浅部）３４は接続する構成となる。スロープ状の平面部３２がエンドプレート２２の当接面を一周して最深部３３の位置まで来たときにはスロープ状の平面部３２が最深部より浅く形成される。このことから、スロープ状の平面部３２の始点（最深部）３３に終点（最浅部）３４が接続する位置では、最深部（始点）３３と最浅部（終点）３４の深さの違いにより段部３５が形成される構成となる。

また、エンドプレート２２におけるコア２１の当接しない平面部３７には、当接面３９に形成されたスロープ状の平面部３２が、当接面３９側から投影された方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に凸形状３６として形成されている。

このとき段部３５では、材料組織が切断されることなく形成されている。

ここで、エンドプレート２２に形成されるスロープ状の平面部３２は、コア２１の幅に対応して形成されている。

このエンドプレート２２がモータ１に組み込まれると、エンドプレート２２とコア２１の当接面３９に空隙がなくカシメピン２３の締結力がスロープ状の平面部３２全域に加わる。また、接着剤にてコア２１を固定させる場合には、前記当接面３９に空隙が無い為、接着剤によるコア２１の固定の際に、当接面３９から接着剤の流出が抑えられ強度的に安定した結合力を得ることが出来る。

これにより、コア２１とエンドプレート２２の接合には、カシメ構造のような簡素な締結構造を選択することができるので、ロータ２０の製造コストを安価にすることが出来る。

さらに、本発明のエンドプレート２２をモータ１のロータ２０に使用すると、空隙によるエンドプレート２２とコア２１の締め付け力の不均一を抑えられ、ロータ２０の構造を強固なものとすることができ、モータ１の高回転化、高出力化に対応することが出来る。

本実施形態におけるエンドプレート２２のスロープ状の平面部３２は塑性加工により形成される。図５はエンドプレート２２を塑性加工により作る装置を示しており、ダイス４５とパンチ４３の断面図である。図６は、ダイス４５とパンチ４３の押圧後の状態を示す。エンドプレート２２は、ダイス４５内にエンドプレート２２の軸方向平面（図５では、矢印Ｘ方向及びＹ方向）に向けて設置される。このときのエンドプレート２２の設置方法は、ダイス４５とエンドプレート２２の当接面であって、エンドプレートの内周部３８にエンドプレート２２を水平保持できる台座４１を備えることにより固定される。この台座４１は、スロープ状の平面部３２が形成しないエンドプレート２２の平面部４６とダイス４０の当接面にあり、全周を環状にした台座でも構わないし、台座４１を複数に分散配置しても良い。（例えば、エンドプレート２２を円弧状に９０°ごとに４分割し、各台座中心とエンドプレート２２の中心を結ぶ仮想線が形成する角度が相対角度で９０°を形成するようにダイスに４個の台座を設置する。）分割配置される台座は、エンドプレート２２の材質、大きさ、押圧条件を考慮して、台座幅と台座数を確定する。

ダイス４５は、スロープ状の平面部３２を形成する位置には、一段低く設定されたスロープ状の平面部３２が転写された形状が形成されているダイス段部４２が備えられている。

このダイス段部４２の幅と深さは、塑性加工により得ようとするスロープ状の平面部３２の幅と深さに対し、加工後のスプリングバック量を加味して定められる。

前記パンチ４３は、コア２１の電磁鋼板が螺旋状に巻かれた段部３１の形状に対し、加工後のスプリングバック量を加味して定められた凸形のスロープ状の平面形状を有するパンチ４３を備える。このダイス４５にエンドプレート２２の素材２４を設置し、パンチ４３でダイス４５に設置された素材２４のコア２１と当接する部位を押圧させることにより、パンチ４３が当接する面では、ダイス段部４２に素材２４が押し込まれていき凹形からなる環状のスロープ状の平面部３２(図６における素材２４では、パンチ当接面４４に当接する形状)が形成される。そして、パンチ４３の当接面と軸方向反対側のダイス段部４２に当接する面は、前記パンチ４３の当接面からの押圧によりダイス段部４２に素材２４がずれ込んで、凸形(図６における素材２４では、ダイス段部４２に当接する形状)からなるスロープ状の平面部３２が形成される。

このように塑性加工により製造することにより、切削加工による加工時間の増大や、樹脂材料のモールディング工程とエンドプレートとコアの接着を行う工程の複数工程が必要無く、短時間でエンドプレート２２端面のスロープ状の平面部３２を形成することが可能となり、エンドプレート２２の製造コストを安価にすることができる。

次に、モータ１の作動について説明する。

図示していない電源から交流電源がバスリング１１を通してコイル１３に通電されると、ステータコア１２が磁化され、ステータコア１２と図示していないがコア２１に配設されている永久磁石との間に吸引力又は反発力が発生し、ロータ２０はシャフト１７を中心として回転する。

この時、エンドプレート２２は、ステータコア１２に発生するロータ２０の軸方向の磁力線を抑制し、ロータ２０の円周方向に磁力線を集中させる効果を有する。

このエンドプレート２２を用いてコア２１を軸方向両側からカシメピン２３で狭持しすると、エンドプレート２２とコア２１の間に空隙がないことから、エンドプレート２２とコア２１の密着度が高く保持された状態でモータの作動が行われる。

本発明の実施形態におけるモータの断面図である。 本発明の実施形態におけるモータの正面図である。 本発明の実施形態におけるエンドプレートの正面図である。 本発明の実施形態におけるロータ側面図である。 本発明の実施形態における塑性加工装置の側面図である。 本発明の実施形態における塑性加工時の部分拡大図である。

符号の説明

１ モータ
１０ ステータ
１１ バスリング
１２ ステータコア
１３ コイル
１４ フライホイール
１５ ハウジング
１６ シャフト
１７ 軸受
１８ ボス部
２０ ロータ
２１ コア
２２ エンドプレート
２３ カシメピン
２４ 素材
３１ 電磁鋼板段部
３２ 平面部（段部）
３３ 最深部（始点）
３４ 最浅部（終点）
３５ 段部
３６ 凸形状
３７ 平面部
３８ 内周部
３９ 当接面
４０ 塑性加工装置
４１ 台座
４２ ダイス段部
４３ パンチ
４４ パンチ当接面
４５ ダイス
４６ 平面部

Claims (2)

1. 積層されるコアの端部に配設され、前記コアを軸方向の両側から挟持するモータのエンドプレートにおいて、
   前記コアの軸方向の端面に段部を有する場合、該段部の形状に一致した当接面を有するモータのエンドプレート。
2. 積層されるコアの端部に配設され、前記コアを軸方向の両側から挟持するモータのエンドプレートにおいて、
   前記コアの端部の周方向に段部を有する場合、該段部の形状に一致した当接面を有するモータのエンドプレート。

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