CN109980864B - 转子制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种转子制造方法，在使中空的轴嵌合于转子铁芯的轴孔的情况下，抑制轴的变形。在该转子制造方法中，利用冲模(20)和衬垫(24)将***到中空的轴(10)的内部的聚氨酯制的心轴(18)沿轴向压缩。而且，将轴(10)嵌合到转子铁芯(26)的轴孔(28)。然后，解除或者减少心轴(18)的压缩，将心轴(18)从轴(10)取出。

Description

转子制造方法

技术领域

本公开涉及转子制造方法，尤其涉及转子铁芯与轴的嵌合。

背景技术

旋转电机的转子通常通过将轴***到转子铁芯的轴孔并固定而形成。

下述专利文献1中记载了一种将在外周具有凹凸形状的心轴(mandrel)***到中空的轴的内部并使轴塑性变形的方法。通过该塑性变形，轴的外周部被按压并固定在转子铁芯的轴孔的内部。

下述专利文献2记载了使用在内周形成有花键嵌合槽的中空的轴作为转子的轴这一内容。

下述专利文献3记载有将易于在径向变形的中空圆柱形部件***到框体孔部的方法。这里，向设置于圆筒部件的内侧的***轴部供给流体来使其膨胀，迫使圆柱形部件变形，之后***到孔部，然后解除膨胀并移除***轴部。在***时，设想为在框体孔部与圆筒部件之间存在微小间隙，并进行间隙配合。

专利文献1：日本特开2005－295745号公报

专利文献2：日本特开2008－253004号公报

专利文献3：日本特开平05－038101号公报

在将转子铁芯的轴孔和中空的轴嵌合而形成转子的过程中，存在来自轴孔的力作用于轴的情况。在轴孔的内径小于轴的外径并进行过盈配合时，作用有使轴变形的很大的力。另外，即使轴孔的内径大于轴的外径，例如在轴孔的尺寸精度低的情况、或者嵌合时的动作的精度低的情况下，也会作用使轴变形的很大的力。

发明内容

本公开的目的在于，在使中空的轴嵌合于转子铁芯的轴孔的情况下抑制轴的变形。

本公开的一个方式中的转子制造方法包括：在沿轴向压缩了***到中空的轴的内部的弹性部件的状态下，将该轴嵌合于转子铁芯的轴孔，在嵌合后，解除或者减少上述弹性部件的压缩而从上述轴取出该弹性部件。

转子是在旋转电机中配置于定子的内侧且进行旋转的部件。转子包含成为旋转轴的轴和设置于轴的周围的转子铁芯。轴是细长形状的部件，其内部形成为中空。中空部分可以是从一端通向另一端的贯通孔，也可以是仅一端具备开口的深孔且另一端未设置开口的形状。作为中空的轴的形状，能够例示出圆筒(壁面剖面是圆形状)、椭圆筒(壁面剖面是椭圆形状)、多边形筒(壁面剖面是多边形形状)等。

在嵌合中，将转子铁芯的轴孔和轴嵌合。在该嵌合中，弹性部件被***到轴的内部，沿轴向被压缩。弹性部件是与一般的材料相比较，在施加了压缩力的情况下比较容易变形并且对于压缩力展现线性变形(弹性变形)的范围比较宽的部件。弹性部件在被施加了压缩力的情况下向压缩方向变形并且向与压缩方向垂直的方向膨胀。因此，在沿轴向压缩了弹性材料的情况下，弹性材料向径向膨胀而按压轴的内侧，由此轴的内侧的压力提高，由于该内压与施加于轴的外力对抗，所以即使嵌合时的很大的力施加于轴，也能抑制轴的变形。需要将弹性部件按压到什么程度只要根据需要将轴的变形抑制到什么程度来决定即可。

弹性部件的组成并不特别限定。作为弹性部件的例子，可举出聚氨酯、橡胶等树脂。弹性部件的形状也不一定被限定。但是，在进行适当的压缩而沿径向膨胀时，需要成为对轴进行按压而充分地提高轴的内压的形状。作为一个例子，可举出在轴是沿轴向具有恒定的内径的筒形状的情况下，使弹性部件成为具有比该内径稍小的外径的柱形状的方式。

在取出中，在进行了轴与轴孔的嵌合之后将弹性部件取出。弹性部件在弹性域中变形的情况下，当减少了压缩的情况下变形的程度会减少，当解除了压缩的情况下会恢复为原来的形状。因此，弹性部件能从轴迅速地被取出。另外，即使在超过弹性域而压缩的情况下，若超过的程度小，则弹性部件的形状也会恢复某一程度。因此，在嵌合中，至少在能够取出的范围内压缩弹性部件。

另外，在取出中，通过减少或者解除弹性部件的压缩，使得轴的内压降低，轴被按向轴孔而稍微缩径。由于缩径的程度小，所以可认为即使缩径被瞬间进行引起轴形变的变形的可能性也小。但是，在通过将轴缓缓地扩径而使轴的形变降低的情况下，也可以根据其必要性而花费一定程度的时间来进行弹性部件的压缩的减少或者解除。

在本公开的一个方式中，在上述嵌合中，上述轴和上述轴孔基于过盈配合进行嵌合。

过盈配合是指在使轴嵌合到孔的情况下，当轴的外径大于孔的内径时进行的嵌合。在未格外赋予外力且保持为室温程度的通常的状态下，由于轴的外形大于轴孔的内径，所以进行基于过盈配合的嵌合。过盈配合例如能够通过压入、热压配合、温配合、冷却配合等来进行。

在本公开的一个方式中，上述嵌合包括：沿轴向压缩***到上述轴的内部的上述弹性部件，在上述弹性部件被压缩的状态下，将上述轴压入到上述转子铁芯的上述轴孔。

在本公开的一个方式中，在上述嵌合中包括：加热上述转子铁芯来将上述轴孔扩径，在沿轴向压缩了上述弹性部件的状态下将上述轴设置到扩径后的上述轴孔，通过冷却上述转子铁芯而使上述轴孔缩径来将上述轴嵌合到上述轴孔。

通过加热使轴孔扩径的嵌合一般被称为热压配合。另外，也有将加热的程度高且温度是摄氏150度以上或者摄氏200度以上的情况称为热压配合，将以温度小于摄氏150度或者小于摄氏200度的程度进行的情况称为温配合的情况。弹性部件的***和压缩既可以在将轴设置到轴孔之前进行，也可以在将轴设置到轴孔之后进行。在热压配合中，由于热量从转子铁芯传递到轴，加热弹性部件，所以需要使用具有耐热性的弹性部件。另外，例如也可以在轴的内周面或者弹性部件的外周面、内部设置冷却液的流路等，来进行轴或者弹性部件的冷却，抑制弹性部件的高温化。

在本公开的一个方式中，上述轴是具备从轴向的一端通向另一端的贯通孔的中空形状，上述嵌合包括：从上述轴的一端***冲模，从上述轴的另一端***上述弹性部件，通过从上述轴的另一端朝向上述冲模按压上述弹性部件来压缩上述弹性部件。

在本公开的一个方式中，在上述轴的内周面形成有花键齿。

根据本公开的一个方式，在将中空的轴嵌合到转子铁芯的轴孔时，能够抑制轴的变形。

在该变形抑制中，因为使用弹性部件进行，所以能够期待简易地实现且通过细致地控制弹性部件的压缩而简易地使生产精度提高。

另外，例如，在轴的内面形成有花键齿的情况下，也能够防止花键齿变形而与对应的部件的组装变得困难的状况。

附图说明

图1是表示本实施方式的基于压入的转子制造工序的准备阶段的图。

图2是表示在本实施方式的转子制造工序中，将冲模(dice)和心轴***至轴的状态的图。

图3是表示在本实施方式的转子制造工序中，利用衬垫按压了心轴的状态的图。

图4是表示在本实施方式的转子制造工序中，使转子铁芯与轴对位了的状态的图。

图5是表示在本实施方式的转子制造工序中，将转子铁芯压入至轴的状态的图。

图6是表示在本实施方式的转子制造工序中，解除了心轴的压缩的状态的图。

图7是表示在本实施方式的转子制造工序中，从轴将心轴和冲模除去了的状态的图。

图8是表示本实施方式的基于热压配合的转子制造工序的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。在说明中，为了容易理解而示出具体的方式，但这些方式是实施方式的例子，也能够采取除此以外的各种实施方式。

图1～7是按时间序列表示本实施方式所涉及的转子的制造方法的一系列概略图。在各图中，作为原则，对同一构成标注了相同的附图标记，但有时为了简化附图而省略附图标记。

图1是关于转子的轴10、在制造过程中使用的心轴18、作为制造装置的一部分的冲模20的剖视图。轴10是成为转子中的旋转轴的部件，由圆筒形状的金属部件形成。轴10的外周面12形成为在轴向(箭头22的方向，是指轴10伸长的方向。)的各位置具有相同的直径的圆柱形状。但是，在轴10的外周面12，沿轴向观察在比中间位置稍靠下侧安装有转子铁芯的定位或固定等所使用的圆环状的环部件16。

轴10的内周面14由在轴向的各位置具有相同的直径的圆柱形状部分14a和沿轴向延伸的齿状的槽列延伸的花键齿14b构成。花键齿14b的突起部分形成为比圆柱形状部分14a向内侧突出。在该花键齿14b啮合有被***至轴10内的轴部件，来进行旋转动力的传递。

心轴18是作为树脂制的弹性部件的由聚氨酯形成的圆柱状的部件。心轴18形成为能够顺畅地***到轴10的内部的形状。即，心轴18的外径小于轴10的内周面14中的圆柱形状部分14a的内径并且稍小于花键齿14b的突起部分的内径。

冲模20是金属制的圆柱形状部件，以能够顺畅地***到轴10的内部的外径形成。冲模20的下端侧被安装于省略图示的制造装置的基座。

在图1所示的阶段，轴10通过制造装置被保持在冲模20的正上方。另外，心轴18通过制造装置被保持在轴10的正上方。

图2是表示接着图1的工序的图。这里，通过制造装置，冲模20被***到轴10的下端侧。冲模20被配置为其上端到达成为环部件16的下端附近的轴向位置。另外，从轴10的上端侧***心轴18。心轴18的下端与冲模20的上端接触，心轴18的外周面被保持为与轴10的内周面14空开微小缝隙的状态。在心轴18的正上方，通过制造装置保持有心轴18的按压所使用的圆筒形状的衬垫24。

图3是表示接着图2的工序的图。在图3中，示出制造装置将衬垫24向下移动而正按压心轴18的状态。心轴18被衬垫24从上端侧向冲模20侧按压，并且从下端侧接受冲模20的反作用力而向衬垫24侧按压。这样，心轴18在轴向被压缩。因为心轴18由有弹性的聚氨酯制成，所以会引起长度在轴向缩短而另一方面朝向轴10的内周面14侧扩径的变形。随着加强轴向的压缩力而变形变大。即，心轴18首先与轴10的内周面14的花键齿14b的突起部分接触，然后，与圆柱形状部分14a也接触。在进一步提高压缩力的情况下，由于心轴18与轴10的内周面14接触所以扩径停止，但使对内周面14进行按压的力加强。在图3中，示出了心轴18与轴10的内周面14接触并且正在按压的状态。在该状态中，轴10接受来自心轴18的按压，稍稍弹性变形而扩径，但其位移很小。而且，成为弹性变形的反作用力与来自心轴18的按压力平衡的状态。

图4是表示接着图3的工序的图。在图4中，示出制造装置将转子铁芯26保持在轴10的上方的状态。轴10被维持为图3的状态、即压缩了心轴18的状态。转子铁芯26是将多个穿孔加工成规定形状的电磁钢板重叠而形成的圆筒形状的部件。在转子铁芯26的中心部设置有用于***轴10的圆筒形状的轴孔28。该轴孔28的内径被制成比轴10的外径稍小以通过过盈配合与轴10嵌合。

制造装置以轴孔28与轴10同轴的方式保持转子铁芯26。而且，以轴10从***有心轴18的一侧***到轴孔28的方式使两者逐渐相对接近。在轴10的前端设置有锥形，锥形部进入到轴孔28内而开始***。因为轴10的外径大于轴孔28的内径，所以通过压入来进行***。压入是用于进行过盈配合的一个方法，是指对轴10施加力而压入到轴孔28来进行***。

图5是表示接着图4的工序的图。在图5中，示出将轴10压入到转子铁芯26的结果、即转子铁芯26被***到与环部件16接触的位置的状态。

在***的过程中，转子铁芯26的轴孔28从轴10受到扩径方向的力而产生稍微的弹性变形。另外，轴10的外周面12从轴孔28受到缩径方向的力而产生稍微的弹性变形。并且，在轴10与轴孔28的接触面作用有与抗力成比例的摩擦力。在***轴10时，需要克服这样的弹性变形、摩擦力来***轴10，进行施加用于此的力的压入。

在压入中，若很大的力作用于轴10，则有弹性变形为轴10的剖面形状从圆形形变成扁平形状等的情况。另外，在施加很大的力的情况下，有超过弹性变形区域而塑性变形的情况。但是，在本实施方式的轴10中，***到内部的心轴18被维持为图4所示的压缩状态，内周面14被按压，内压提高。因此，与不使用心轴18的情况相比，可抑制轴10的变形。而且，与不使用心轴18的情况相比，也能够用很强的力进行压入。在图5中，作为通过心轴18提高了轴10的内压的结果，轴10不产生塑性变形，并且在几乎维持了圆形的剖面形状的状态下被***到轴孔28。

图6是表示接着图5的工序的图。这里，制造装置使衬垫24移动到上方，心轴18的压缩被解除。因为心轴18在聚氨酯的弹性域中被压缩，所以通过压缩被解除而恢复到图2所示的最初的形状。即，成为沿轴向伸长而在径向上比轴10的内径缩小的形状。

在心轴18的形状恢复的过程中，轴10的内压下降。因此，轴10按压轴孔28的力降低，轴孔28稍微缩径，并且轴10也稍微缩径。鉴于此，在制造装置中，通过比较花费时间地使衬垫24移动，从而逐渐地解除心轴18的压缩，不使轴10瞬间产生大的变形。因此，轴10不产生塑性变形，另外，维持大致圆形状的剖面形状。

另外，形成于轴10的内周的花键齿14b其形状也不产生形变。一般来说，当花键齿14b在压入的工序中位于转子铁芯26通过的轴向位置、或者在压入的最终阶段与转子铁芯26重复的轴向位置的情况下，具有受到来自转子铁芯26的力而易于形变的趋势。特别是，由于花键齿14b需要高的精度以便与其他的轴啮合，所以有受到轴10的微小的形变的影响而不能维持精度的情况。但是，在本实施方式中，通过利用心轴18保护轴10，能够高精度地形成花键齿14b。

图7是表示接着图6的工序的图。这里，制造装置从轴10除去心轴18和冲模20。这样一来，形成了轴10和转子铁芯26嵌合的转子30。对于转子30，可根据需要进行磁铁的***。而且，通过使转子30与定子组合，来形成旋转电机。旋转电机能够利用于电动车辆的动力源等各种用途。在安装旋转电机时，能够将在外周面设置有齿的其他轴***到轴10，并与花键齿14b啮合来利用。

这样，由于在使用了心轴18的情况下，可对轴10赋予内压，所以即使进行压入也能抑制轴10的变形。特别是，设置于轴10的内周面14的花键齿14b需要以足够的精度维持形状，由心轴18进行的保护是有效的。另外，在使用了心轴18的情况下，与不使用心轴的情况相比，能够施加大的载荷来进行压入。此外，作为与本实施方式类似的方法虽然有液封成型，但在液封成型中需要液体的密封，并且进行塑性变形。与此相对，在本实施方式中，因为利用心轴18，所以能够简化工序。

接着，参照图8对基于热压配合的嵌合进行说明。图8是表示热压配合的一个工序的图。这里，对与图1～7相同或者对应的构成标注相同的附图标记而适当地简化说明。

图8的状态与图5的状态相似，但相对于在图5中转子铁芯26被保持为室温而压入轴10，在图8中转子铁芯26a被加热到约摄氏200度。而且，转子铁芯26a热膨胀，轴孔28a的内径也变大。因此，轴10不会受到阻力而被设置于轴孔28a的内部。

与图5的情况相同，向轴10的内侧***心轴18，并被冲模20和衬垫24压缩。由于心轴18被从转子铁芯26a传递的热加热，所以由具有耐热性能的原材料形成。

在热压配合中，在图8的状态之后，转子铁芯26a被冷却，轴孔28a也逐渐缩径。作为其结果，到达与图5所示的状态相同的状态。在该过程中，轴10也通过轴孔28a而受到缩径的变形。特别是，由于轴10通过来自转子铁芯26a的热而高温化，变得柔软，所以处于容易变形的状态。但是，轴10因为通过心轴18而使内压提高，所以与没有心轴18的情况相比难以受到变形。另外，剖面从正圆形变的程度也小。在转子铁芯26a恢复到室温程度的阶段，心轴18被除去。该过程与使用图6以及图7说明的过程相同。

这里，对热压配合进行了说明，但通过冷却配合也能够同样地进行嵌合。在冷却配合中，代替转子铁芯26a被加热，轴10被冷却而缩径。当然，也可以进行转子铁芯26a的加热和轴10的冷却双方

在以上的说明中，心轴18的形状为圆筒形状。另一方面，轴10的内周面14具有圆柱形状部分14a和花键齿14b，花键齿14b的突起部分比圆柱形状部分14a向内侧突出。因此，在沿轴向压缩了心轴18的情况下，相对于强力按压花键齿14b的突起部分，不进行花键齿14b的凹陷部分的按压。另外，圆柱形状部分14a以比花键齿14b的突起部分小的力进行按压。由于花键齿14b是最想防止变形的部分，所以强力按压花键齿14b的突起部分是有效的。

另外，根据轴10的内周面14来形成心轴18的形状也有效。具体而言，可考虑在花键齿14b的部分，与齿的凹凸匹配地成为凹凸的形状。或者，也可考虑在比花键齿14b接近***口的一侧，成为具有与圆柱形状部分14a的直径对应的很大的外径的形状。这样一来，能够比较均衡地按压轴10的内周面14。

附图标记说明

10...轴，12...外周面，14...内周面，14a...圆柱形状部分，14b...花键齿，16...环部件，18...心轴，20...冲模，22...箭头，24...衬垫，26、26a...转子铁芯，28、28a...轴孔，30...转子。

Claims (3)

1.一种转子制造方法，其特征在于，包括：

在沿轴向压缩了***到中空的轴的内部的弹性部件的状态下，将该轴嵌合到转子铁芯的轴孔，

在嵌合后，解除或者减少上述弹性部件的压缩来从上述轴取出该弹性部件，

在上述嵌合中，上述轴和上述轴孔进行基于过盈配合的嵌合，

上述嵌合包括：

加热上述转子铁芯来将上述轴孔扩径，

在沿轴向压缩了上述弹性部件的状态下，将上述轴设置到被扩径的上述轴孔，

通过冷却上述转子铁芯而使上述轴孔缩径，来将上述轴嵌合到上述轴孔。

2.根据权利要求1所述的转子制造方法，其特征在于，

上述轴是具备从轴向的一端通向另一端的贯通孔的中空形状，

上述嵌合包括：

从上述轴的一端***冲模，

从上述轴的另一端***上述弹性部件，

通过从上述轴的另一端朝向上述冲模按压上述弹性部件，来压缩上述弹性部件。

3.根据权利要求1所述的转子制造方法，其特征在于，

在上述轴的内周面形成有花键齿。

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