特開 2024-113422 ステータコア、ロータコアおよびそれらの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113422

(43)【公開日】2024-08-22

(54)【発明の名称】ステータコア、ロータコアおよびそれらの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/18 20060101AFI20240815BHJP

   H02K 1/28 20060101ALI20240815BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

H02K1/18 D

H02K1/28 D

H02K15/02 D

H02K15/02 H

H02K15/02 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023018390

(22)【出願日】2023-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(74)【代理人】

【識別番号】100169018

【弁理士】

【氏名又は名称】網屋 美湖

(72)【発明者】

【氏名】岡▲崎▼ 翔太郎

【テーマコード（参考）】

5H601

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601AA26

5H601BB20

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD11

5H601DD47

5H601EE20

5H601EE35

5H601FF09

5H601GA02

5H601GB05

5H601GB12

5H601GB33

5H601GC02

5H601GC12

5H601GD02

5H601GD03

5H601GD07

5H601GD17

5H601JJ04

5H601JJ05

5H601KK01

5H601KK08

5H601KK10

5H601KK13

5H601KK15

5H601KK30

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP01

5H615PP02

5H615PP06

5H615SS03

5H615SS05

5H615SS19

5H615SS25

(57)【要約】

【課題】 ロータコアへのシャフトの固定及びステータコアへのケースの固定の際の焼き嵌め又は圧入によって圧縮応力が電磁鋼板に負荷されても、鉄損が増加するのを抑制することができるステータコア、ロータコアおよびそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】 ステータコア３０は、電磁鋼板３１が径方向に２つに分割され、径方向外側の第１の電磁鋼板３２に歪取り焼鈍を施さない電磁鋼板を用い、径方向内側の第２の電磁鋼板３３に歪取り焼鈍を施した電磁鋼板を用いる。ロータコア２０は、電磁鋼板２１が径方向に２つに分割され、径方向内側の第１の電磁鋼板２２に歪取り焼鈍を施さない電磁鋼板を用い、径方向外側の第２の電磁鋼板２３に歪取り焼鈍を施した電磁鋼板を用いる。第１の電磁鋼板は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、第２の電磁鋼板よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータが配置される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるステータコアであって、
前記電磁鋼板は各層において径方向に２つに分割され、径方向外側の第１の電磁鋼板と径方向内側の第２の電磁鋼板とが嵌合しており、
前記第１の電磁鋼板が、前記ステータコアを収容するケースの内周面に焼き嵌め又は圧入により固定されており、
前記第１の電磁鋼板は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、前記第２の電磁鋼板よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ前記応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さい鉄損特性を有する、ステータコア。

【請求項2】

中心にシャフトが挿入される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるロータコアであって、
前記電磁鋼板は各層において径方向に分割され、径方向内側の第１の電磁鋼板と径方向外側の第２の電磁鋼板とが嵌合しており、
前記第１の電磁鋼板が、前記シャフトに焼き嵌め又は圧入により固定されており、
前記第１の電磁鋼板は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、前記第２の電磁鋼板よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ前記応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さい鉄損特性を有する、ロータコア。

【請求項3】

ロータが配置される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板であって、前記電磁鋼板は径方向に２つに分割され、径方向外側の第１の電磁鋼板と径方向内側の第２の電磁鋼板とが嵌合するように構成される電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるステータコアの製造方法であって、
前記第１の電磁鋼板および前記第２の電磁鋼板をそれぞれ厚さ方向に複数枚積層するとともに、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板とを嵌合して、ステータコアを得る工程であって、前記第１の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施さず、前記第２の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施したものである工程と、
ステータコアを収容するケースの内周面に、前記ステータコアを焼き嵌め又は圧入により固定する工程と
を含むステータコアの製造方法。

【請求項4】

前記ステータコアを得る工程において、前記第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板との嵌合が、前記第１の電磁鋼板の積層および前記第２の電磁鋼板の積層の後に行われる請求項３に記載のステータコアの製造方法。

【請求項5】

前記ステータコアを得る工程において、前記第２の電磁鋼板の歪取り焼鈍が、前記第２の電磁鋼板の積層の前、または後であって前記第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板との嵌合の前に行われる請求項４に記載のステータコアの製造方法。

【請求項6】

シャフトが挿入される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板であって、前記電磁鋼板は径方向に２つに分割され、径方向内側の第１の電磁鋼板と径方向外側の第２の電磁鋼板とが嵌合するように構成される電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるロータコアの製造方法であって、
前記第１の電磁鋼板および前記第２の電磁鋼板をそれぞれ厚さ方向に複数枚積層するとともに、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板とを嵌合して、ロータコアを得る工程であって、前記第１の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施さず、前記第２の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施したものである工程と、
回転軸となるシャフトに前記ロータコアを焼き嵌め又は圧入により固定する工程と
を含むロータコアの製造方法。

【請求項7】

前記ロータコアを得る工程において、前記第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板との嵌合が、前記第１の電磁鋼板の積層および前記第２の電磁鋼板の積層の後に行われる請求項６に記載のロータコアの製造方法。

【請求項8】

前記ロータコアを得る工程において、前記第２の電磁鋼板の歪取り焼鈍が、前記第２の電磁鋼板の積層の前、または後であって前記第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板との嵌合の前に行われる請求項７に記載のロータコアの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ用のステータコア、ロータコアおよびそれらの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車業界では電動化が加速しており、ＨＥＶ車やＥＶ車に使用される駆動用モータの需要が高まっている。モータ分野では、従来から高効率化のため、各種損失の低減対策が行われており、特に電磁鋼板の積層体であるステータコアやロータコアから発生する鉄損の低減が重要である。

【0003】

電磁鋼板は、打抜き、積層体のかしめ及び溶接、モータケースの焼き嵌め、並びにシャフトの圧入等により導入される歪みによって鉄損が増大する。特に、ステータコアへのモータケースの焼き嵌めや、ロータコアへのシャフトの圧入によって、鉄損は顕著に増大する。さらに、近年ではモータの小型化により高回転化が進んでおり、それに伴い、ロータコアの強度向上が要求されている。

【0004】

電磁鋼板の低鉄損化および高強度化を図るための方法として、特開２００４－２７００１１号公報（特許文献１）には、同一の電磁鋼板からロータ材とステータ材を同時に採取して、ロータ材においては高磁束密度かつ高強度、ステータ材においては高磁束密度かつ低鉄損を達成するための電磁鋼板の製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－２７００１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来のモータの構造を、図８～図１０を参照して説明する。従来のモータ１０１は、中心側から順にシャフト１１０、ロータコア１２０、ステータコア１３０、およびケース１４０を備える。シャフト１１０はベアリング１１１を介してケース１４０に回転可能に支持されている。ロータコア１２０とステータコア１３０は、それぞれ円環状の電磁鋼板１２１、１３１が複数枚積層されて構成されている。ロータコア１２０の電磁鋼板１２１には、複数の磁石挿入孔１２４が外周に沿って設けられ、各磁石挿入孔１２４には永久磁石１２５が挿入されている。ステータコア１３０の電磁鋼板１３１には複数のコイル挿入孔１３４が内周に沿って設けられ、各コイル挿入孔１３４にはコイル１３５が挿入されている。ロータコア１２０は、電磁鋼板１２１の積層方向において一対のエンドプレート１１２に挟持されているとともに、内周面にシャフト１１０が焼き嵌め又は圧入により固定されている。また、ケース１４０の内周面には、ステータコア１３０が焼き嵌め又は圧入により固定されている。

【0007】

特許文献１では、ロータ材とステータ材の成分および結晶粒径を調整することで、ロータ材に要求される高磁束密度かつ高強度、ステータ材に要求される高磁束密度かつ低鉄損といった特性を得ている。しかしながら、特許文献１では、各部材に歪取り焼鈍を行っているため、ロータ材の強度低下が懸念される。また、歪取り焼鈍を行うと、モータの組み立て時に電磁鋼板に負荷される圧縮応力、例えば、上述した従来のモータ１０１の構成で言えば、焼き嵌め又は圧入によってロータコア１２０にシャフト１１０を、ステータコア１３０にケース１４０を固定する際のこれら電磁鋼板１２１、１３１に負荷される圧縮応力によって、電磁鋼板１２１、１３１の鉄損が増加する割合が、歪取り焼鈍を行わない場合に比べて大きくなるということが懸念される。

【0008】

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、ロータコアへのシャフトの固定およびステータコアへのケースの固定の際の焼き嵌め又は圧入などによって圧縮応力が電磁鋼板に負荷されても、鉄損が増加するのを抑制することができるステータコア、ロータコアおよびそれらの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明は、その一態様として、ロータが配置される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるステータコアであって、前記電磁鋼板は各層において径方向に２つに分割され、径方向外側の第１の電磁鋼板と径方向内側の第２の電磁鋼板とが嵌合しており、前記第１の電磁鋼板は、前記ステータコアを収容するケースの内周面に焼き嵌め又は圧入により固定されており、前記第１の電磁鋼板は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、前記第２の電磁鋼板よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ前記応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さい鉄損特性を有する。

【0010】

本発明は、また別の態様として、中心にシャフトが挿入される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるロータコアであって、前記電磁鋼板は各層において径方向に分割され、径方向内側の第１の電磁鋼板と径方向外側の第２の電磁鋼板とが嵌合しており、前記第１の電磁鋼板は、前記シャフトに焼き嵌め又は圧入により固定されており、前記第１の電磁鋼板は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、前記第２の電磁鋼板よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ前記応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さい鉄損特性を有する。

【0011】

本発明は、更に別の態様として、ロータが配置される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板であって、前記電磁鋼板は径方向に２つに分割され、径方向外側の第１の電磁鋼板と径方向内側の第２の電磁鋼板とが嵌合するように構成される電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるステータコアの製造方法であって、この方法は、前記第１の電磁鋼板および前記第２の電磁鋼板をそれぞれ厚さ方向に複数枚積層するとともに、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板とを嵌合して、ステータコアを得る工程であって、前記第１の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施さず、前記第２の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施したものである工程と、ステータコアを収容するケースの内周面に、前記ステータコアを焼き嵌め又は圧入により固定する工程とを含む。

【0012】

本発明は、更なる別の態様として、シャフトが挿入される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板であって、前記電磁鋼板は径方向に２つに分割され、径方向内側の第１の電磁鋼板と径方向外側の第２の電磁鋼板とが嵌合するように構成される電磁鋼板を、厚さ方向に複数枚積層してなるロータコアの製造方法であって、この方法は、前記第１の電磁鋼板および前記第２の電磁鋼板をそれぞれ厚さ方向に複数枚積層するとともに、前記第１の電磁鋼板と前記第２の電磁鋼板とを嵌合して、ロータコアを得る工程であって、前記第１の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施さず、前記第２の電磁鋼板は、打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施したものである工程と、回転軸となるシャフトに前記ロータコアを焼き嵌め又は圧入により固定する工程とを含む。

【発明の効果】

【0013】

このように本発明によれば、ステータコアにおいては、電磁鋼板を径方向に２つに分割し、圧縮応力負荷を受ける径方向外側の第１の電磁鋼板に、歪取り焼鈍を施さない電磁鋼板を用い、径方向内側の第２の電磁鋼板に、歪取り焼鈍を施した電磁鋼板を用いることで、第１の電磁鋼板は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、第２の電磁鋼板よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さい鉄損特性を有することから、鉄損が増加するのを抑制することができる。

【0014】

また、本発明によれば、ロータコアにおいては、電磁鋼板を径方向に２つに分割し、圧縮応力負荷を受ける径方向内側の第１の電磁鋼板に、歪取り焼鈍を施さない電磁鋼板を用い、径方向外側の第２の電磁鋼板に、歪取り焼鈍を施した電磁鋼板を用いることで、第１の電磁鋼板は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、第２の電磁鋼板よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さい鉄損特性を有することから、鉄損が増加するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係るステータコア及びロータコアを備えるモータの一実施の形態を模式的に示す一部断面斜視図である。

【図2】図１に示すモータの一部断面側面図である。

【図3】図２に示すモータのＡ－Ａ線に沿った平面断面図である。

【図4】Ｌ方向試料の鉄損測定結果であって、応力無負荷下の電磁鋼板の鉄損に対する圧縮応力負荷下の電磁鋼板の鉄損の割合を示すグラフである。

【図5】Ｃ方向試料の鉄損測定結果であって、応力無負荷下の電磁鋼板の鉄損に対する圧縮応力負荷下の電磁鋼板の鉄損の割合を示すグラフである。

【図6】Ｌ方向試料の鉄損測定結果であって、応力無負荷下の電磁鋼板の鉄損を示すグラフである。

【図7】Ｃ方向試料の鉄損測定結果であって、応力無負荷下の電磁鋼板の鉄損を示すグラフである。

【図8】従来のモータの構造の一例を模式的に示す一部断面斜視図である。

【図9】図８に示す従来のモータの一部断面側面図である。

【図10】図９に示す従来のモータのＡ－Ａ線に沿った平面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して、本発明に係るステータコア及びロータコアを備えるモータの一実施の形態について説明する。なお、図面は、理解のし易さを優先にして描かれており、縮尺通りに描かれたものではない。

【0017】

図１～図３に示すように、モータ１は、概ね円筒形状を有し、中心側から順にシャフト１０、ロータコア２０、ステータコア３０、およびケース４０を備える。ロータコア２０は、中心にシャフト１０が配置される貫通孔を有する円環状をなし、この貫通孔にシャフト１０が焼き嵌め又は圧入により固定されている。ステータコア３０は、ロータコア２０が配置される貫通孔を有する円環状をなし、この貫通孔にロータコア２０がギャップを介して配置されている。ケース４０は、ロータコア２０およびステータコア３０を収容するとともに、ベアリング１１を介して回転軸となるシャフト１０を回転可能に支持している。ステータコア３０はケース４０の内周面に焼き嵌め又は圧入により固定されている。

【0018】

ロータコア２０は、電磁鋼板２１が厚さ方向に複数枚積層して構成されており、これら電磁鋼板２１の積層体は積層方向の両側から一対のエンドプレート１１２によって挟持されている。本実施の形態では、電磁鋼板２１は各層において径方向に２つに分割され、径方向内側の第１の電磁鋼板２２と径方向外側の第２の電磁鋼板２３とが嵌合して固定されている。第２の電磁鋼板２３には、その外周縁において略Ｖ字状に位置する一対の磁石挿入孔２４が外周に沿って複数設けられている。それぞれの磁石挿入孔２４には、永久磁石２５が挿入されている。

【0019】

ロータコア２０の第１の電磁鋼板２２と第２の電磁鋼板２３を嵌合する構造としては、ロータコア２０が回転する際に第１の電磁鋼板２２と第２の電磁鋼板２３間で空回りせずに一体で回転するように、例えば、図３に示すように、円環状の第１の電磁鋼板２２の外周面に複数の嵌合凹部２６を、円環状の第２の電磁鋼板２３の内周面に、嵌合凹部２６に対応する同数の嵌合凸部２７を設けてもよい。磁束集中を避けるため、嵌合凹部２６および嵌合凸部２７の角部にアールまたは面取りを施すことが好ましい。なお、第１の電磁鋼板２２に嵌合凸部、第２の電磁鋼板２３に嵌合凹部を設けてもよい。嵌合凹部２６および嵌合凸部２７は、第１及び第２の電磁鋼板２２、２３の打ち抜き加工の際に形成するようにしてもよいし、打ち抜き加工後の別の工程で形成するようにしてもよい。ロータコア２０は、第１の電磁鋼板２２および第２の電磁鋼板２３をそれぞれ積層させた後、第１の電磁鋼板２２の積層体と第２の電磁鋼板２３の積層体を、嵌合凹部２６と嵌合凸部２７が嵌合するようにして一体化することが好ましい。なお、第１の電磁鋼板２２と第２の電磁鋼板２３とを嵌合させて電磁鋼板２１を形成した後、この電磁鋼板２１を複数枚積層させてロータコア２０としてもよい。

【0020】

ロータコア２０の第１の電磁鋼板２２と第２の電磁鋼板２３とでは鉄損特性が異なり、具体的には、第１の電磁鋼板２２は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、第２の電磁鋼板２３よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さいという鉄損特性を有する。このような異なる鉄損特性は、例えば、第２の電磁鋼板２３を作製する際に行った歪取り焼鈍を、第１の電磁鋼板２２を作製する際には行わないことで得ることができる。

【0021】

このように焼き嵌め又は圧入によってロータコア２０にシャフト１０を固定する際に圧縮応力が負荷されるロータコア２０の径方向内側の第１の電磁鋼板２２に、歪取り焼鈍無しの電磁鋼板を用いることで、歪取り焼鈍有りの電磁鋼板よりも圧縮応力による鉄損増加の割合が小さいことから、鉄損増加を抑制することができる。他方、圧縮応力の影響が小さい径方向外側の第２の電磁鋼板２３に、歪取り焼鈍有りの電磁鋼板を用いることで、歪取り焼鈍無しの電磁鋼板よりも応力無負荷時の鉄損が小さいことから、鉄損を低減することができる。また、電磁鋼板は歪取り焼鈍を行うと結晶粒が成長し、応力無負荷時の鉄損を低減できる一方で、強度が低下する。本実施の形態では、ロータコア２０において強度が要求される径方向内側の箇所に歪取り焼鈍無しの電磁鋼板の積層体を使用することで、強度を保つことができる。よって、ロータコア２０において、鉄損が低減し、モータ効率の向上ができると同時に、高強度化も図ることができる。

【0022】

ステータコア３０は、電磁鋼板３１が厚さ方向に複数枚積層して構成されているが、本実施の形態では、電磁鋼板３１は各層において径方向に２つに分割され、径方向外側の第１の電磁鋼板３２と径方向内側の第２の電磁鋼板３３とが嵌合して固定されている。第２の電磁鋼板３３には、その内周縁においてコイル挿入孔３４が内周に沿って複数設けられている。各コイル挿入孔３４は内周面に開口しており、コイル挿入孔３４間はティース３６と呼ばれ、ティース３６にはコイル挿入孔３４を通してコイル３５が巻装されている。

【0023】

ステータコア３０の第１の電磁鋼板３２と第２の電磁鋼板３３を嵌合する構造としては、ステータコア３０が回転する際に第１の電磁鋼板３２と第２の電磁鋼板３３間で空回りせずに一体で回転するように、例えば、図３に示すように、円環状の第１の電磁鋼板３２の内周面に複数の嵌合凹部３８を、円環状の第２の電磁鋼板３３の外周面に、嵌合凹部３８に対応する同数の嵌合凸部３７を設けてもよい。嵌合凹部３８および嵌合凸部３７の配置は、ティース３６から入ってくる磁束の流れを妨げないよう、ティース３６間に設けることが好ましい。また、磁束集中を避けるため、嵌合凹部３８および嵌合凸部３７の角部にアールまたは面取りを施すことが好ましい。なお、第１の電磁鋼板３２に嵌合凸部、第２の電磁鋼板３３に嵌合凹部を設けてもよい。嵌合凹部３８および嵌合凸部３７は、第１及び第２の電磁鋼板３２、３３の打ち抜き加工の際に形成するようにしてもよいし、打ち抜き加工後の別の工程で形成するようにしてもよい。ステータコア３０は、第１の電磁鋼板３２および第２の電磁鋼板３３をそれぞれ積層させた後、第１の電磁鋼板３２の積層体と第２の電磁鋼板３３の積層体を、嵌合凹部３８と嵌合凸部３７が嵌合するようにして一体化することが好ましい。なお、第１の電磁鋼板３２と第２の電磁鋼板３３とを嵌合させて電磁鋼板３１を形成した後、この電磁鋼板３１を複数枚積層させてステータコア３０としてもよい。

【0024】

ステータコア３０の第１の電磁鋼板３２と第２の電磁鋼板３３とでは鉄損特性が異なり、具体的には、第１の電磁鋼板３２は、磁束密度が０．２Ｔから１．４Ｔまでの範囲において、第２の電磁鋼板３３よりも、応力無負荷時の鉄損が大きく、且つ応力無負荷時の鉄損に対する圧縮応力負荷時の鉄損の増加割合は小さいという鉄損特性を有する。このような異なる鉄損特性は、上述したように、例えば、第２の電磁鋼板３３を作製する際に行った歪取り焼鈍を、第１の電磁鋼板３２を作製する際には行わないことで得ることができる。

【0025】

このように焼き嵌め又は圧入によってステータコア３０にケース４０を固定する際に圧縮応力が負荷されるステータコア３０の径方向外側の第１の電磁鋼板３２に、歪取り焼鈍無しの電磁鋼板を用いることで、歪取り焼鈍有りの電磁鋼板よりも圧縮応力による鉄損増加の割合が小さいことから、鉄損増加を抑制することができる。他方、圧縮応力の影響が小さい径方向内側の第２の電磁鋼板３３に、歪取り焼鈍有りの電磁鋼板を用いることで、歪取り焼鈍無しの電磁鋼板よりも応力無負荷時の鉄損が小さいことから、鉄損を低減することができる。よって、ステータコア３０において、鉄損が低減し、モータ効率の向上を図ることができる。

【0026】

次に、本発明に係るステータコア、ロータコアの各製造方法を含むモータの製造方法の一実施の形態について説明する。なお、モータの各構成は既に詳しく説明していることから、ここでは構成の詳しい説明は省略する。

【0027】

本実施の形態のモータの製造方法は、ステータコア３０を形成する工程と、コイル３５をステータコア３０に巻装する工程と、コイルが巻装されたステータコア３０をケース４０内に固定する工程と、ロータコア２０を形成する工程と、永久磁石２５をロータコア２０に挿入する工程と、ロータコア２０にシャフト１０を固定する工程と、ロータコア２０をステータコア３０内に挿入する工程と、ベアリング１１を介してシャフト１０をケース４０に固定する工程とを含む。

【0028】

ステータコア３０は、ロータ２０が配置される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板３１を、厚さ方向に複数枚積層して構成されるものであり、この電磁鋼板３１は、径方向に２つに分割され、径方向外側の第１の電磁鋼板３２と径方向内側の第２の電磁鋼板３３とが嵌合するように構成される。ステータコア３０を形成する工程は、電磁鋼板の板材から打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施さないことで第１の電磁鋼板３２を得る工程と、電磁鋼板の板材から打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施すことで第２の電磁鋼板３３を得る工程と、第１の電磁鋼板３２および第２の電磁鋼板３３をそれぞれ厚さ方向に複数枚積層する工程と、第１の電磁鋼板３２の積層体と第２の電磁鋼板３３の積層体とを嵌合する工程とを更に含む。

【0029】

なお、ステータコア３０を形成する工程は、上記の実施形態に限定されず、例えば、第２の電磁鋼板３３の歪取り焼鈍は、打ち抜き加工により得た第２の電磁鋼板３３を積層した後、第１の電磁鋼板３２の積層体と嵌合させる前に行ってもよい。また、第１の電磁鋼板３２と第２の電磁鋼板３３との嵌合も、第１の電磁鋼板３２と第２の電磁鋼板３３とを嵌合させて電磁鋼板３１を形成した後、この電磁鋼板３１を複数枚積層させてステータコア３０としてもよい。

【0030】

コイル３５をステータコア３０に巻装する工程は、ステータコア３０の第２の電磁鋼板３３のコイル挿入孔３４間のティース３６にコイル３５を巻き付けることによって行う。

【0031】

ステータコア３０をケース４０内に固定する工程は、ステータコア３０の径方向外側の第１の電磁鋼板３２を焼き嵌め又は圧入によって、ケース４０の内面に固定することによって行う。

【0032】

ロータコア２０は、シャフト１０が挿入される貫通孔を有する円環状の電磁鋼板２１を、厚さ方向に複数枚積層して構成されるものであり、この電磁鋼板２１は、径方向に２つに分割され、径方向内側の第１の電磁鋼板２２と径方向外側の第２の電磁鋼板２３とが嵌合するように構成される。ロータコア２０を形成する工程は、電磁鋼板の板材から打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施さないことで第１の電磁鋼板２２を得る工程と、電磁鋼板の板材から打ち抜き加工の後に歪取り焼鈍を施すことで第２の電磁鋼板２３を得る工程と、第１の電磁鋼板２２および第２の電磁鋼板２３をそれぞれ厚さ方向に複数枚積層する工程と、第１の電磁鋼板２２の積層体と第２の電磁鋼板２３の積層体とを嵌合する工程とを更に含む。

【0033】

なお、ロータコア２０を形成する工程は、上記の実施形態に限定されず、例えば、第２の電磁鋼板２３の歪取り焼鈍は、打ち抜き加工により得た第２の電磁鋼板２３を積層した後、第１の電磁鋼板２２の積層体と嵌合させる前に行ってもよい。また、第１の電磁鋼板２２と第２の電磁鋼板２３との嵌合も、第１の電磁鋼板２２と第２の電磁鋼板２３とをそれぞれ嵌合させて電磁鋼板２１を形成した後、この電磁鋼板２１を複数枚積層させてロータコア２０としてもよい。

【0034】

永久磁石２５をロータコア２０に挿入する工程は、ロータコア２０の第２の電磁鋼板２３の磁石挿入孔２４に、永久磁石２５を挿入することによって行う。

【0035】

ロータコア２０にシャフト１０を固定する工程は、ロータコア２０の径方向内側の第１の電磁鋼板３２に、焼き嵌め又は圧入によって、シャフト１０を固定することによって行う。なお、永久磁石２５をロータコア２０に挿入する工程は、ロータコア２０にシャフト１０を固定する工程の後に行ってもよい。

【0036】

ロータコア２０をステータコア３０内に挿入する工程と、上記のようにシャフト１０及び永久磁石２５を備えたロータコア２０を、ステータコア３０内に挿入することによって行う。ロータコア２０とステータコア３０とはギャップを介して配置される。なお、永久磁石２５は、ロータコア２０をステータコア３０内に挿入してから、ロータコア２０磁石挿入孔２４に挿入してもよい。

【0037】

ベアリング１１を介してシャフト１０をケース４０に固定する工程は、ロータコア２０をステータコア３０内に挿入する工程の際に、先にベアリング１１をシャフト１０に固定させておき、ベアリング１１を備えたロータコア２０をステータコア３０内に挿入した後、ベアリング１１をケース４０に固定させることによって行う。シャフト１０は、ベアリング１１を介してケース４０に回転可能に支持される。このような工程によりモータ１が組み立てられる。

【0038】

なお、ロータコア２０及びステータコア３０の各層の電磁鋼板が第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板の嵌合構造である場合について説明してきたが、ロータコア２０及びステータコア３０の全ての層の電磁鋼板が上述した第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板の嵌合構造でなくてもよく、例えば、ロータコア２０、ステータコア３０のそれぞれ８０％以上、好ましくは９０％以上の電磁鋼板が上述した第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板の嵌合構造であり、その他は歪取り焼鈍を施した電磁鋼板または歪取り焼鈍を施さなかった電磁鋼板であっても、上記と同様の効果を得ることができる。

【実施例0039】

歪取り焼鈍の有無による鉄損の変化を調べるために、短冊状の電磁鋼板試料を用いて鉄損測定実験を行った。電磁鋼板の板材から長さ１８０ｍｍ×幅３０ｍｍのサイズの短冊状試料を切り出し、不活性雰囲気にて７５０℃、２時間の歪取り焼鈍を行うことで得た試料を焼鈍有り試料とした。また、歪取り焼鈍を施さなかった点を除き、同様にして得た試料を、焼鈍無し試料とした。なお、いずれの試料も、板材の圧延方向が試料の長手方向となるように切り出した試料（Ｌ方向試料）と、板材の圧延方向に対して垂直方向が試料の長手方向となる切り出した試料（Ｃ方向試料）との２種類の試料を作製した。

【0040】

そして、焼鈍有り及び焼鈍無しのＬ方向試料及びＣ方向試料の合計４種類の試料について、応力負荷型単板磁気試験装置を用いて鉄損（Ｗ／ｋｇ）を測定した。なお、この試験装置は、試料の長手方向の両端を固定して、両端を引っ張る又は両端から圧縮するという負荷をかけることができる。また、試料の圧縮負荷時に試料が座屈するのを防ぐために、試料の長さ方向に対して垂直に荷重をかけることもできる。試験条件としては、応力無負荷下、並びに２０ＭＰａ、３０ＭＰａ、５０ＭＰａの圧縮応力負荷下の４種類の負荷条件下で、磁束密度０．２～１．４Ｔ、周波数５０Ｈｚで測定を行った。その結果を図４～図７に示す。

【0041】

図４はＬ方向試料、図５はＣ方向試料における、応力無負荷下の電磁鋼板の鉄損の測定結果に対する圧縮応力負荷下の電磁鋼板の鉄損の測定結果の割合（圧縮応力負荷下の電磁鋼板の鉄損／応力無負荷下の電磁鋼板の鉄損）を示す。Ｌ方向試料についての結果である図４に示すように、焼鈍無しの電磁鋼板は、焼鈍有りの電磁鋼板よりも、圧縮応力負荷下における鉄損の増加割合が小さいことがわかった。この傾向は、図５に示すように、Ｃ方向試料でも同様であった。

【0042】

図６はＬ方向試料、図７はＣ方向試料における、応力無負荷下の電磁鋼板の鉄損の測定結果を示す。Ｌ方向試料についての結果である図６に示すように、焼鈍有りの電磁鋼板は、焼鈍無しの電磁鋼板よりも、応力無負荷下における鉄損は小さいことがわかった。この傾向は、図７に示すように、Ｃ方向試料でも同様であった。

【0043】

また、周波数を５００Ｈｚ、１０００Ｈｚに変えた点を除き、上記と同様の試験条件で電磁鋼板の鉄損を測定した。その結果、これらの試験条件でも、図４から図７に示す結果と同様に、焼鈍無しの電磁鋼板は、焼鈍有りの電磁鋼板よりも、圧縮応力負荷下における鉄損の増加割合が小さく、また、焼鈍有りの電磁鋼板は、焼鈍無しの電磁鋼板よりも、応力無負荷下における鉄損は小さかった。

【0044】

これにより、ロータコアでもステータコアでも、負荷される圧縮応力の影響が大きい箇所に焼鈍無しの電磁鋼板を使用し、負荷される圧縮応力の影響が小さい箇所に焼鈍有りの電磁鋼板を使用することで、焼鈍有りおよび焼鈍無しの２種類の電磁鋼板の特性を生かして鉄損の増加を抑制することができることがわかる。

【符号の説明】

【0045】

１ モータ
１０ シャフト
１１ ベアリング
１２ エンドプレート
２０ ロータコア
２１ 電磁鋼板
２２ 第１の電磁鋼板（径方向内側の電磁鋼板）
２３ 第２の電磁鋼板（径方向外側の電磁鋼板）
２４ 磁石挿入孔
２５ 永久磁石
２６ 嵌合凹部
２７ 嵌合凸部
３０ ステータコア
３１ 電磁鋼板
３２ 第１の電磁鋼板（径方向外側の電磁鋼板）
３３ 第２の電磁鋼板（径方向内側の電磁鋼板）
３４ コイル挿入孔
３５ コイル
３６ ティース
３７ 嵌合凸部
３８ 嵌合凹部
４０ ケース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】