旋转电机的电枢及其制造方法

专利名称：旋转电机的电枢及其制造方法
技术领域：
本发明属于构成在车辆上搭载的电气设备等的旋转电机的电枢及 其制造方法的技术领域。
背景技术：
一般来讲，在这种旋转电机中，在将轴嵌合支承在巻装线圏的芯 上而制成的电枢中，有这样的构成，即，将多张冲裁加工金属制板材 而制成的环状板材经由一体化机构层积，从而构成所述芯，将轴压入 在形成于该芯的轴孔中，使轴固定在芯中。在该场合，以限制相对于 芯在轴向以及轴周向的相对移动的状态(一体化、固定化、紧固的状 态)固定轴是必要的。因此，提出了这样的构成，即，设定轴的外径 比轴孔的内径大，使轴压入轴孔。然而，若是这样的话，不但压入作 业很困难，而且会产生如下问题，即，因压入载荷而在芯上产生变形， 轴孔的形状歪扭，损坏轴的轴心精度，在芯上产生裂缝，耐久性变差 等。
作为该改善对策提出了这样构成，即，在轴的外周面上形成突部 (隆起)，该突部与轴孔的内周面咬入地压接，从而成为相对于轴孔止 转、以及在轴向限制移动的状态(紧固状态)。
专利文献1:日本特开2003-111326
但是，所述现有的发明将轴孔的内径设定得比轴的外径稍小，因 为在它们之间存在微小的间隙，所以存在这样的问题，即，难于确保 轴和轴孔的同轴状的轴心精度，损害旋转平衡，而且还难于将芯的侧 面和轴维持成正交关系，旋转驱动时会发生面跳动等。因此，提出了 这样的方案，即，在轴的外周面不设突部，从而谋求电枢轴心精度的
提兩-
另一方面，因为芯是通过层积多片芯件而构成的，所以无论如何 都会产生层积偏差，该偏差也在轴孔处产生，轴孔的筒孔内周变成台 阶状，或筒孔的轴心精度降低。对于这样的构成，在压入没有凸部的 轴构成电枢的场合，因为层积偏差直接影响到轴的轴心精度，所以有 旋转平衡差、并且产生面跳动的问题。而且，有不能充分确保轴和轴 孔的接触面积之虞，这样的话，也有芯和轴之间的紧固力不充分之虞， 造成问题，这些正是本发明应该解决的问题
发明内容
解决课题的机构
本发明是鉴于如上述实情以解决这些课题为目的创作的，技术方 案1的发明，其特征在于，在形成于芯的轴孔中压入并固定轴时，所 述轴孔预先施行预减薄拉伸加工而整形出筒孔形状，所述芯通过一体 化机构层积了多片由环状板材制成的芯件。
技术方案2的发明，在技术方案l中，轴的由轴孔支承的部位的 剖面形成为正圆形状。
技术方案3的发明，在技术方案1或2的任意一项中，芯在轴压 入的内径侧部位，比芯件的一体化机构更靠内径侧，形成有沿轴向贯 通的空隙部。
技术方案4的发明，在技术方案1、 2或3的任意一项中，芯件作 为冲裁加工金属制板材而形成的部件，减薄拉伸加工在与冲裁加工中
的冲裁方向相同的方向上进行。
技术方案5的发明，经由一体化机构层积多片由环状板材制成的 芯件而制成芯，当在形成于该芯的轴孔中压入并固定轴时，对所述轴 孔进行减薄拉伸加工来整形筒孔形状，然后，使轴压入。
发明效果
通过技术方案1的发明，即使在层积有多片芯件的芯的轴孔中产 生层积偏差，也可以消除该层积偏差，整形出筒孔形状，制成筒孔的 轴心精度良好的轴孔，提供旋转平衡良好的电枢。
通过技术方案2的发明，可以提供旋转平衡更加优秀的电枢。 通过技术方案3的发明，不会损害芯的一体化，而且，可以顺利
地进行减薄拉伸加工。
通过技术方案4的发明，可以高精度地进行轴孔的筒孔形状的整
形加工。
通过技术方案5的发明，即使在层积有多片芯件的芯的轴孔中产 生层积偏差，也可以消除该层积偏差，进行筒孔形状的整形，制成筒 孔的轴心精度良好的轴孔，提供旋转平衡良好的电枢。


图1 (A)、 (B)分别为电枢芯的侧视图、正视图。 图2为芯的正视图。
图3 (A)、 (B)分别为主芯件的正视图、局部放大正视图。 图4 (A)、 (B)分别为副芯件的正视图、局部放大正视图。 图5 (A)、 (B)、 (C)分别为马达轴的侧视图、A-A线剖视图、 说明减薄拉伸加工的局部放大剖视图。
图6为说明从减薄拉伸加工到压入马达轴的工序的模式图。
图7为第二实施方式中的芯的正视图。
附图标记说明
1马达轴
2芯
2a轴孔
3换向器
4主芯件
4c贯通孔
4d齿
4h铆接部
5副芯件
5f铆接部
7 减薄拉伸沖头
具体实施例方式
下面，基于图1至图6的附图对本发明的实施方式进行说明。 在附图中，附图标记1为作为风扇马达起作用的电动马达(旋转 电机)的马达轴(轴)，该马达轴l制成圆柱形状，在一端形成有构成 风扇(未图示)安装部的台阶部la。而且，马达轴l如后述那样设定 成，在另一端侧(另外半部分)的外周上嵌合换向器3，在一端侧(一 个半部分)的外周上嵌合芯2，通过在该芯2上巻装未图示的线圏来 构成电才区。
所述马达轴l这样设定，即，在换向器3嵌合的另外半部分的外 周面上，沿圆周旋转方向形成多个(8个)在轴向上长的突部(隆起)， 通过换向器3的内径侧的树脂部3a咬入突部lb而嵌合，成为形成换 向器3的轴向以及轴旋转方向的移动限制的紧固状态。另外，马达轴 1的芯2所嵌合的一个半部分的外周面这样形成，即，没有形成突部， 该部位的剖面呈正圆形。这里，马达轴1的芯2外嵌部位的外径设定 为比开设在后述的芯2上的后述的轴孔(贯通孔)2a的内径稍大的长 度尺寸。
那么，由位于马达轴1的轴向中央部配置的多片主芯件4、和位 于该主芯件4的轴向两侧部配置的多片副芯件5 —体地层积而构成所 述芯2。所述主芯件4由冲裁加工平板圆形的金属材料而形成，具备 构成内径侧部位的内径侧环部4a、和构成外径侧部位的外径侧环部 4b。在所述内径侧环部4a的圆中心上，开设用于供所述马达轴1贯通 的贯通孔4c,在外径侧环部4b中，以所述贯通孔4c的孔中心为基准 在圆周旋转方向形成多个呈放射状突出的齿4d。另外，所述各齿4d 这样构成，即，具备从外径侧环部4b的外周缘部呈放射状突出的基部 4e、和从该基部4e的外径侧末端部向圆周旋转方向两侧较长地延伸的 爪部4f。而且，在本实施方式中，在主芯件4的外周上，这样的齿4d 在圓周旋转方向上是等间隔的，具有36度的角度，形成10个。 而且，所述主芯件4形成有连结所述内径侧环部4a和外径侧环部 4b之间的多个桥式片部4g，作为该桥式片部4g，与所述齿4d—样以 贯通孔4c的孔中心为基准形成为放射状，按与各齿4d形成部位的放 射基准线一致的状态在圆周旋转方向上正好形成10个。
另外，在主芯件4的外径侧环部4b上，存在与在圆周旋转方向上 邻接的齿4d之间的角度间隔相同的角度间隔，即，位于沿着齿4d形 成部位的放射基准线的部位，在圆周旋转方向上压出形成IO个铆接部 4h。
另外，在构成所述各齿4d的爪部4f的外径侧末端缘部的外周缘 部，形成位于圆周^:转方向中间部向内径侧切入i殳置的切口凹部4j， 由此，谋求减轻芯2的重量。
另一方面，副芯件5与主芯件4同样，冲裁加工金属制板材而形 成，具备与所述主芯件4的外径侧环部4b大致相同形状的环部5a。 而且，副芯件5的环部5a的内周缘5b的内径设定为与主芯件外径侧 环部4b的内径大致相同的直径，在副芯件内周缘5b的内侧呈什么都 没有形成的形状(没有桥式片部以及内径侧环部的形状)。而且，形成 在副芯件5的环部5a上的圆周旋转方向的10个齿5c,在爪部5d形 成切口凹部5e，该切口凹部5e形成为与主芯件切口凹部4j同样的形 状，谋求了芯2的重量减轻。
进而，在副芯件5的环部5a，存在有与在圆周旋转方向上邻接的 齿5c之间的角度间隔同样的角度间隔，即，位于沿齿5c形成部位的 放射基准线的部位，在圆周旋转方向压出形成IO个铆接部5f。
而且，对于这样构成的主、副芯件4、 5，在层积多片的主芯件4 的两侧部层积多片副芯件5，通过实施适宜的一体化机构而形成芯2， 而在本实施方式中，作为所述主、副芯件4、 5的一体化机构形成了铆 接部4h、 5f。所述铆接部4h、 5f如此设定，即，将主、副芯件4、 5 的一个面向另一个面侧压出，在一个面上形成凹部，而在另一个面上 形成凸部，邻接的主、副芯件4、 5之间通过使邻接的铆接部4h、 5f 的凸部嵌合到这些铆接部4h、 5f的凹部上，从而以各齿4d、 5c对位
的状态实现了嵌合，由进行铆接接合该嵌合状态的所谓凸部式铆接而
一体化，构成芯2。
这样， 一体化多张主、副芯件4、 5而构成的芯2中，形成由开设 在主芯件5的内径侧环部4a上的贯通孔4c构成的轴孔2a。此时，所 述轴孔2a是层积多张主芯件4而形成的，因此，如上述那样，在一体 化了主芯件4的状态下各个芯件4在径向上都产生了微小的位置偏差 (层积偏差)，即使每片主芯件4的贯通孔4c的正圆精度高，也整形 不了轴孔2a的筒孔形状，不能保证轴孔2a的轴心精度。而且，在本 发明中，在形成芯2的状态，通过在贯通固定马达轴1的工序之前的 阶段实施减薄拉伸加工，整形轴孔2a，消除基于主芯件4的位置偏差 引起的台阶差，且制成筒孔的紬心精度好的筒孔。
也就是说，在层积主、副芯件4、 5并进行由铆接部4h、 5f实现 的凸部式铆接而一体化了的状态下，轴孔2a变成如图6示出那样在各 种芯件4上产生径向的位置偏差的状态。对该状态的部件进行减薄拉 伸加工，用于进行减薄拉伸加工的减薄拉伸冲头7这样构成，即，插 通轴孔2a的插通末端形成为越靠末端直径越细的锥状部7a，轴孔2a 的插通作业变得顺畅。这里，减薄拉伸冲头7的比锥状部7a位于基端 侧的本体部7b的外径，设定为比开设在主芯件4上的贯通孔4c的内 径稍大。
而且，将所述减薄拉伸冲头7从锥状部7a侧插入具有层积偏差的 芯2的轴孔2a中，强制地进行压入直至成为本体部7b贯通轴孔7b 的状态，由此，以在内径环部4a进行吸收的状态消除了轴孔2a的位 置偏差，形成正圆性优良的轴孔2a。
这里，当强制压入减薄拉伸冲头7时，在主芯件4的内径环部4a 变形的状态下矫正轴孔2a的位置偏差，但是在该构成中，内径环部 4a和外径环部4b之间是设置在圓周旋转方向存在规定间隙的状态的 桥式片部4g的构成，在内径环部4a的外径侧形成有多个(IO个)空 隙部S。因此，所述空隙部S作为吸收内径环部4a的变形的緩冲体发 挥作用，可以顺利地实行减薄拉伸冲头7的矫正压入。
但是，所知的是虽然各芯件4、 5由冲裁加工(压力加工)金属 制板材而形成，但是作为像这样沖裁加工出的切断部的主芯件4的贯 通孔4c部位，如图5(c)中示出的那样，形成为直到板厚的大致中 间部从冲裁方向前侧向后侧倾斜的形状的剪切面4m,与此相比更靠 冲裁方向后侧的部位，形成为向该后侧生成塌角的状态的断裂面4n， 而且，成为以从芯件4的板面向冲裁方向后侧突出的状态形成有毛刺 4p的状况。
另外，所知的是在实施冲裁加工的场合，在切断部产生残留应力。
对于这样的切断部，在由减薄拉伸冲头7实施减薄拉伸加工的场 合，可以沿减薄拉伸冲头7的插通方向矫正剪切面4m,成形为剪切 面4m相对于板材正交的状态。另外，减薄拉伸冲头7构成为在从剪 切面4m侧向毛刺4p形成部位侧的所谓塌角方向上强制地压入，由此， 可以通过从剪切面4m侧压入减薄拉伸冲头7来提高轴孔2a相对于所 述板材的正交精度。随便提及的是，在从与塌角方向相反的方向压入 减薄拉伸冲头7的场合，因为是从断裂面4n侧的压入，所以不但轴孔 2a的筒孔形状的整形性降低，而且有减薄拉伸沖头7巻入毛刺4p的 :矛旦心，并不理想。
而且，对于像这样实施减薄拉伸加工的构成，通过将外周面没有 隆起的马达轴1压入轴孔2a而进行固定，马达轴1和芯2 —体化，而 此时，由于保持了轴孔2a的正交性，故马达轴1和芯2的板面的正交 性得到提高，马达轴1旋转时的芯2的面跳动降低。
另外，各主芯件4的贯通孔4c中的剪切面4m和马达轴1的外周 面的抵接面积增大，可以增加它们的压合度(紧密接触度)，确保较大 的紧固力。
另外，分别在各贯通孔4c中产生的各个不同的残留应力，由强制 压入直径比贯通孔4c的孔形大的减薄拉伸冲头7，而变成对一体化构 成各芯件4、 5的芯2的轴孔2a作用的残留应力，在这些芯件4中产 生的残留应力被均匀化，谋求了芯2和马达轴1的紧固力的强化。
另外，通过相对于轴孔2a适宜地设大减薄拉伸冲头7的直径，向 塌角方向进行强制压入，不但可以使剪切面4m相对于板材成为正交 状，而且，还可以谋求扩大该正交状的面积，可以确保进一步增大紧 固力。
在如叙述那样构成的本实施方式中，电动马达随着进行电源供给， 在紧固于马达轴1的芯2上巻装线圏而构成的电枢与马达轴1同时一 体地旋转，在该场合，由于针对在层积多片主芯件4和多片副芯件5 并将它们一体化了的状态的芯2上所形成的轴孔2a，强制地压入减薄 拉伸冲头7而实施减薄拉伸加工，所以，没有因层积多片芯件4、 5 而在轴孔2a形成的层积偏差，可以形成为被整形的筒孔形状，该被整 形的筒孔形状没有在轴孔2a的内周面形成芯件4、 5的各板厚的台阶 差。
而且，因为轴孔2a可以相对于芯件4、 5的面板呈正交状，所以， 可以提高筒孔的轴心精度，制成在电枢旋转时没有面跳动的平衡好的 电枢。
而且，在该构成中，马达轴1由于成为在芯2外嵌部位没有隆起 的剖面正圆状，所以压入并固定在进行过所述整形而获得了筒孔的轴 心精度的轴孔2a中时，可以制成旋转平衡良好的电枢，制成性能优异 的电动马达。
另外，在该构成中，因为将构成芯2的内径侧部位的主芯件4的 内径侧环部4a、和构成外径侧部位的外径侧环部4b之间，通过在圆 周旋转方向存在规定的间隙而配置的桥式片部4g连结地构成，所以在 内径侧环部4a和外径侧环部4b之间形成空隙部S,该空隙部S可以 积极地吸收在向芯2的轴孔2a强制压入减薄拉伸冲头7时产生的载 荷，可以顺利且确实地进行轴孔2a的减薄拉伸加工。而且，因为空隙 部S相比由铆接部4h、 5f将主、副芯件4、 5—体化的一体化部位(固 定部)位于内径侧，所以，通过由内径侧的空隙部S吸收由减薄拉伸 冲头7的强制压入引起的轴孔2a外周的变形，从而还具有这样的优点 能够减小对该空隙部S外径侧的主、副芯件4、 5的一体化部位(铆接
部4h、 5f)的载荷，可以不损害主、副芯件4、 5的一体化而进行减 薄拉伸加工。
进而，在该构成中，虽然各芯件4、 5由于沖裁加工而各自产生残 留应力，但是因为该残留应力通过冲裁加工轴孔2a而被均勻化为同方 向的应力，所以，在压入了马达轴l时，可以增加与马达轴l的紧密 结合度，进一步强化马达轴1和芯2之间的紧固力。而且，因为以减 薄拉伸加工的方向(减薄拉伸冲头7的压入方向)作为冲裁加工时的 塌角方向，所以，变成了从剪切面4m侧压入减薄拉伸冲头7，可以 提高轴孔2a的正圆度、以及轴孔2a相对板材的正交度。
另外，本发明当然不只限定于所述实施方式，图7中示出的第二 实施方式也可以。
第二实施方式利用主芯件9和副芯件10、在多片主芯件9的两侧 分别层积多片副芯件10而构成芯8，这一点与前述的实施方式相同， 主芯件9具备内径侧环部9a、外径侧环部9b、以及连结它们的圆周旋 转方向的10个桥式片部9c，副芯件IO具备环部10a，而且，在各芯 件9、 10的外周上形成圆周旋转方向的IO个齿9d、 10b。而且，在该 构成中，虽然作为一体化各芯件9、 10的一体化机构的铆接部9e、 10c 位于桥式片部9c的外径侧而形成，但是，这些铆接部9e、 10c，沿着 主芯件外径环部9b和副芯件环部10a中的在圆周旋转方向上邻接的齿 9d、 10b的中间部、即沿着在圆周旋转方向上邻接的桥式片部9c之间 的放射基准线而形成。由此，作为由铰链销6实现的主、副芯件9、 IO的一体化，与桥式片部9c在圆周旋转方向上产生位置偏差，并且， 位于在邻接的桥式片部9c间形成的空隙部S的外侧，可以进一步降低 伴随减薄拉伸加工对铆接部9e、 10c作用的载荷，可以不损害各芯件 9、 10的一体化而实施减薄拉伸加工，制成旋转平衡更加优异的电枢。
工业实用性
其制造方法是有用的，在巻装线圏的芯中嵌合支承轴而成的电枢中，
形状，从而可以消除层积偏差，制成筒孔的轴心精度好的轴孔，能够 提供旋转平衡好的电枢。
权利要求
1.一种旋转电机的电枢，其特征在于，当向形成于芯的轴孔中压入并固定轴时，所述轴孔预先施行减薄拉伸加工而整形出筒孔形状，所述芯经由一体化机构层积了多片由环状板材制成的芯件。
2. 如权利要求1所述的旋转电机的电枢，其特征在于，轴的由轴 孔支承的部位的剖面形成为正圆形状。
3. 如权利要求1或2所述的旋转电机的电枢，其特征在于，芯在 轴所压入的内径侧部位上位于芯件的一体化机构的内径侧，形成有沿 轴向贯通的空隙部。
4. 如权利要求l、 2或3中任意一项所述的旋转电机的电枢，其 特征在于，芯件为通过沖裁加工金属制板材而形成的部件，减薄拉伸 加工在与冲裁加工中的沖裁方向相同的方向上进行。
5. —种旋转电机的电枢的制造方法，其特征在于，经由一体化机 构层积多片由环状板材制成的芯件而制成芯，当在形成于该芯的轴孔 中压入并固定轴时，对所述轴孔进行减薄拉伸加工来整形筒孔形状， 然后，使轴压入。
全文摘要
本发明将旋转电机的电枢构成为旋转平衡好的结构。利用由环状板材制成的主、副芯件(4、5)，在多片主芯件(4)的两侧层积多片副芯件(5)，利用开设在各芯件上的铆接部(4h、5f)凸部式铆接这些芯件(4、5)而一体化构成芯(2)，在形成于该芯(2)的轴孔(2a)中压入正圆状的马达轴(1)之前的阶段中，利用减薄拉伸冲头(7)预先实施减薄拉伸加工。
文档编号H02K1/28GK101189780SQ20068001993
公开日2008年5月28日 申请日期2006年6月5日 优先权日2005年6月7日
发明者寺田利一, 山崎洋一, 木村正秋, 横尾次男, 细井启一 申请人:株式会社美姿把