特開 2024-118724 磁性体薄板の製造方法

(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】P2024118724

(43)【公開日】2024-09-02

(54)【発明の名称】磁性体薄板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/02 20060101AFI20240826BHJP

【ＦＩ】

H02K15/02 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025163

(22)【出願日】2023-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】長藤 圭介

(72)【発明者】

【氏名】方 正隆

(72)【発明者】

【氏名】中尾 政之

(72)【発明者】

【氏名】水島 大介

(72)【発明者】

【氏名】山口 泰正

(72)【発明者】

【氏名】福島 彬夫

【テーマコード（参考）】

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP02

5H615PP06

5H615SS03

5H615SS05

(57)【要約】

【課題】磁性体薄板の反りを抑制しつつ、磁性体薄板の強度を向上可能な磁性体薄板の製造方法を提供すること。
【解決手段】本開示に係る磁性体薄板の製造方法は、ロータコアを形成する磁性体薄板１の製造方法である。本開示に係る磁性体薄板の製造方法は、磁性体薄板１が備えるブリッジ部Ｂの幅方向両端部Ｂ２を上下方向から押圧し、ブリッジ部Ｂの幅方向中央部Ｂ１を増肉加工する工程と、ブリッジ部Ｂの一方の面を押圧して、磁性体薄板１からブリッジ部Ｂを突起させる工程と、突起させたブリッジ部Ｂの他方の面を押圧して、磁性体薄板１を平面状に加工する工程と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータコアを形成する磁性体薄板の製造方法であって、
前記磁性体薄板が備えるブリッジ部の幅方向両端部を上下方向から押圧し、前記ブリッジ部の幅方向中央部を増肉加工する工程と、
前記ブリッジ部の一方の面を押圧して、前記磁性体薄板から前記ブリッジ部を突起させる工程と、
突起させた前記ブリッジ部の他方の面を押圧して、前記磁性体薄板を平面状に加工する工程と、を備える、
磁性体薄板の製造方法。

【請求項2】

前記ブリッジ部の幅方向中央部を増肉加工する工程において、前記ブリッジ部の幅方向両端部を押圧するパンチの角部が、傾斜構造を有する、
請求項１に記載の磁性体薄板の製造方法。

【請求項3】

前記ブリッジ部の幅方向中央部を増肉加工する工程において形成された増肉部の、前記ブリッジ部の長手方向両端部における幅が、前記ブリッジ部の長手方向中央部における幅と比して、広くなっている、
請求項１又は２に記載の磁性体薄板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、磁性体薄板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ロータコアの構造が開示されている。特許文献１に開示されたロータコアの構造においては、ロータコアを形成する磁性体薄板のブリッジ部に、ブリッジ押下部が形成されており、ブリッジ部の長手方向の延長線上に、ブリッジ押下部の窪み方向とは逆方向に突出させた突起部が形成されている。
特許文献１のロータコアの構造においては、上記の突起部によって、磁性体薄板の径方向に延びようとする力を吸収し、磁性体薄板の反りを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０８５７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたロータコアの構造においては、磁性体薄板が突起部を有しているため、突起部の屈曲等に由来して、磁性体薄板の強度が低下するという課題があった。つまり、特許文献１に開示されたロータコアの構造においては、磁性体薄板の反りを抑制しつつ、磁性体薄板の強度を向上できないという課題があった。

【0005】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、磁性体薄板の反りを抑制しつつ、磁性体薄板の強度を向上可能な磁性体薄板の製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る磁性体薄板の製造方法は、
ロータコアを形成する磁性体薄板の製造方法であって、
前記磁性体薄板が備えるブリッジ部の幅方向両端部を上下方向から押圧し、前記ブリッジ部の幅方向中央部を増肉加工する工程と、
前記ブリッジ部の一方の面を押圧して、前記磁性体薄板から前記ブリッジ部を突起させる工程と、
突起させた前記ブリッジ部の他方の面を押圧して、前記磁性体薄板を平面状に加工する工程と、を備える、
磁性体薄板の製造方法である。

【0007】

このような構成によると、本開示に係る磁性体薄板の製造方法は、ブリッジ部を突起させる工程において、ブリッジ部が磁性体薄板の径方向に延びようとする力を解消できる。その結果として、本開示に係る磁性体薄板の製造方法は、磁性体薄板の反りを抑制しつつ、磁性体薄板の強度を向上できる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によって、磁性体薄板の反りを抑制しつつ、磁性体薄板の強度を向上可能な磁性体薄板の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係る磁性体薄板の構成を示す平面図である。

【図2】第１の実施形態に係る磁性体薄板の構成を示す平面図である。

【図3】第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を示すフローチャートである。

【図4】第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を説明する為の断面図である。

【図5】第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を説明する為の断面図である。

【図6】第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を説明する為の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１の実施形態）
＜磁性体薄板の構成＞
以下、図面を参照しながら、本開示に係る第１の実施形態について詳細に説明する。
まず始めに、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を用いて製造される、磁性体薄板の構成について詳細に説明する。

【0011】

図１は、第１の実施形態に係る磁性体薄板の構成を示す平面図である。より詳細には、図１は、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を用いて製造される、磁性体薄板の構成を示す平面図である。

【0012】

なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直行座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。

【0013】

本実施形態に係る磁性体薄板１は、ロータコアを形成する磁性体薄板である。磁性体薄板１は、ディスク状の薄板である。磁性体薄板１は、例えば、鋼板であってもよい。磁性体薄板１は、ｚ軸方向に複数枚積層されることにより、ロータコアを形成する。

【0014】

磁性体薄板１においては、磁石孔１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃと、磁束漏れ抑制孔１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃと、ブリッジ部Ｂと、からなる構成が、磁性体薄板１の円周方向に沿って、例えば８回繰り返されている。

【0015】

磁石孔１１ａは、磁性体薄板１の外縁部において、円周方向に延設されている。また、磁石孔１１ｂ及び１１ｃは、磁石孔１１ａの両側において径方向に延設されている。
磁石孔１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃは、ロータコアの形成時にそれぞれ永久磁石が挿入され、樹脂により封止される。

【0016】

磁束漏れ抑制孔１２ａ及び１２ｂは、磁石孔１１ａの両端に隣接している。磁束漏れ抑制孔１２ｃは、磁石孔１１ｂ及び１１ｃの内周側の端部の間に設けられている。
磁束漏れ抑制孔１２ａ、１２ｂ及び１２ｃは、ロータコアの形成時に磁石孔１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃに設けられた永久磁石からの磁束の漏れを抑制する。

【0017】

図２は、第１の実施形態に係る磁性体薄板の構成を示す平面図である。より詳細には、図２は、ブリッジ部Ｂについて詳細に説明するための平面図である。図２は、ブリッジ部Ｂ、及びブリッジ部Ｂの周辺部Ｎをｚ軸正方向からみた場合の平面図である。

【0018】

本実施形態に係るブリッジ部Ｂは、磁束漏れ抑制孔１２ｃの円周方向両端部において、磁束漏れ抑制孔１２ｃ及び磁石孔１１ｂの間と、磁石孔１１ｃ及び磁束漏れ抑制孔１２ｃの間にそれぞれ設けられている。
ブリッジ部Ｂは、ｘ軸方向、即ち磁性体薄板１の径方向に延在するように設けられている。ブリッジ部Ｂは、ロータコアの強度を補強する。

【0019】

本実施形態においては、ブリッジ部Ｂは、長手方向がｘ軸と平行であり、幅方向がｙ軸と平行である。また、本実施形態においては、ブリッジ部Ｂにおいて、長手方向中央部Ｂａ及び長手方向両端部Ｂｂを設定する。また、本実施形態においては、ブリッジ部Ｂにおいて、幅方向中央部Ｂ１及び幅方向両端部Ｂ２を設定する。

【0020】

長手方向中央部Ｂａは、ブリッジ部Ｂにおいて長手方向の中央に位置する部位である。長手方向中央部Ｂａは、２つの長手方向両端部Ｂｂと接している。
また、長手方向両端部Ｂｂは、ブリッジ部Ｂにおいて長手方向の両端に位置する部位であり、１つのブリッジ部Ｂに２つ存在している。長手方向両端部Ｂｂは、それぞれ長手方向中央部Ｂａ及び周辺部Ｎと接している。
長手方向中央部Ｂａ及び長手方向両端部Ｂｂの長さは、それぞれブリッジ部Ｂの寸法や材質等に基づいて適宜設定されてもよい。

【0021】

幅方向中央部Ｂ１は、ブリッジ部Ｂにおいて幅方向の中央に位置する部位である。幅方向中央部Ｂ１は、ブリッジ部Ｂの長手方向に延在しており、２つの幅方向両端部Ｂ２と接している。幅方向中央部Ｂ１は、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法に含まれる一工程において、増肉加工される。

【0022】

幅方向両端部Ｂ２は、ブリッジ部Ｂにおいて幅方向の両端に位置する部位であり、１つのブリッジ部Ｂに２つ存在している。幅方向両端部Ｂ２は、ブリッジ部Ｂの長手方向に延在しており、それぞれ幅方向中央部Ｂ１と接している。幅方向両端部Ｂ２は、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法に含まれる一工程において、上下方向、即ちｚ軸方向から押圧され、厚みが減少する。

【0023】

幅方向中央部Ｂ１及び幅方向両端部Ｂ２の幅は、それぞれブリッジ部Ｂの寸法や材質等によって適宜設定されてもよい。
ここで、幅方向中央部Ｂ１の幅は、幅方向中央部Ｂ１の長手方向両端部Ｂｂにおける幅が、幅方向中央部Ｂ１の長手方向中央部Ｂａにおける幅と比して広くなるように設定されてもよい。幅方向中央部Ｂ１は、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法に含まれる一工程において、増肉加工されるため、このような構成によると、当該工程において、ブリッジ部Ｂと周辺部Ｎとの接続点の破損を抑制できる。

【0024】

周辺部Ｎは、磁性体薄板１において、長手方向両端部Ｂｂの周辺に位置する部位である。周辺部Ｎは、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法において、上下方向、即ちｚ軸方向からダイ等によって挟み込まれ、適宜固定される。

【0025】

＜磁性体薄板の製造方法＞
続いて、第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法について詳細に説明する。図３は、第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を示すフローチャートである。

【0026】

本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法は、磁性体薄板１のブリッジ部Ｂを加工硬化させるための方法である。本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法においては、まず始めに、ブリッジ部Ｂの幅方向中央部を増肉加工する（ステップＳＴ１）。
図４は、第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を説明する為の断面図である。より詳細には、図４は、ステップＳＴ１をより詳細に説明するための断面図である。

【0027】

図４の左側の図は、増肉加工される前、即ち、ステップＳＴ１を実行される前のブリッジ部Ｂと、ブリッジ部Ｂを加工する上パンチＵＰと、ブリッジ部Ｂを加工する下パンチＬＰとを、ｙｚ平面において切断した場合の断面図である。

【0028】

また、図４の右側の図は、増肉加工された後、即ち、ステップＳＴ１を実行された後のブリッジ部Ｂと、上パンチＵＰと、下パンチＬＰとを、ｙｚ平面において切断した場合の模式断面図である。
つまり、図４は、ステップＳＴ１を実行する前後におけるブリッジ部Ｂ、上パンチＵＰ、及び下パンチＬＰの模式断面図である。

【0029】

上パンチＵＰは、ブリッジ部Ｂをｚ軸負方向に押圧するパンチであり、下パンチＬＰは、ブリッジ部Ｂをｚ軸正方向に押圧するパンチである。つまり、上パンチＵＰ及び下パンチＬＰは、ブリッジ部Ｂをｚ軸方向、即ち上下方向に挟み込みつつ押圧する。
より詳細には、上パンチＵＰ及び下パンチＬＰは、ブリッジ部Ｂの幅方向両端部Ｂ２を上下方向から押圧し、ブリッジ部Ｂの幅方向中央部Ｂ１を押圧しない。

【0030】

なお、上パンチＵＰ及び下パンチＬＰは、どちらか一方のみがブリッジ部Ｂを押圧するような構成であってもよい。例えば、上パンチＵＰのみがブリッジ部Ｂを押圧し、下パンチＬＰはブリッジ部Ｂを支持する構成であってもよい。

【0031】

また、上パンチＵＰ及び下パンチＬＰの角部は、傾斜構造を有していてもよい。このような構成によると、幅方向中央部Ｂ１と幅方向両端部Ｂ２との境界線に対して、押圧時に掛かる負荷が軽減され、その結果として、ブリッジ部ＢのステップＳＴ１における破損を抑制できる。

【0032】

ステップＳＴ１においては、磁性体薄板１が備えるブリッジ部Ｂの幅方向両端部Ｂ２を上下方向から押圧し、ブリッジ部Ｂの幅方向中央部Ｂ１を増肉加工する。
つまり、ステップＳＴ１においては、磁性体薄板１が備えるブリッジ部Ｂの幅方向両端部Ｂ２を、上パンチＵＰ及び下パンチＬＰが上下方向から押圧する。上パンチＵＰ及び下パンチＬＰからの押圧によって、幅方向両端部Ｂ２は厚みが減少する。幅方向両端部Ｂ２の厚みの減少分は、押圧されていない幅方向中央部Ｂ１へと移動し、幅方向中央部Ｂ１の厚みが増加する。即ち、幅方向中央部Ｂ１が増肉加工され、増肉部が形成される。

【0033】

前述したように、幅方向中央部Ｂ１の幅は、幅方向中央部Ｂ１の長手方向両端部Ｂｂにおける幅が、幅方向中央部Ｂ１の長手方向中央部Ｂａにおける幅と比して広くなるように設定されてもよい。
言い換えると、ブリッジ部Ｂの幅方向中央部Ｂ１を増肉加工する工程において形成された増肉部の、ブリッジ部Ｂの長手方向両端部Ｂｂにおける幅が、ブリッジ部Ｂの長手方向中央部Ｂａにおける幅と比して広くなっていてもよい。

【0034】

ステップＳＴ１の実行により、ブリッジ部Ｂは加工硬化し、強度が向上する。
また、ステップＳＴ１の実行により、ブリッジ部Ｂには、磁性体薄板１の径方向に延びようとする力が生じる。つまり、ステップＳＴ１の実行により、ブリッジ部Ｂには、磁性体薄板１の反りの原因となる力が生じる。

【0035】

図３の説明に戻る。本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法においては、次に、磁性体薄板１からブリッジ部Ｂを突起させる（ステップＳＴ２）。
図５は、第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を説明する為の断面図である。より詳細には、図５は、ステップＳＴ２をより詳細に説明するための断面図である。

【0036】

図５の左側の図は、ブリッジ部Ｂを突起させる前、即ち、ステップＳＴ２を実行する前のブリッジ部Ｂと、ブリッジ部Ｂを加工するパンチＰ１と、磁性体薄板１を固定する板抑えＳ１と、磁性体薄板１を支持するダイスＤ１とを、ｚｘ平面において切断した場合の断面図である。

【0037】

また、図５の右側の図は、ブリッジ部Ｂを突起させた後、即ち、ステップＳＴ２を実行した後のブリッジ部Ｂと、パンチＰ１と、板抑えＳ１と、ダイスＤ１とを、ｚｘ平面において切断した場合の模式断面図である。
つまり、図５は、ステップＳＴ２を実行する前後におけるブリッジ部Ｂ、パンチＰ１、板抑えＳ１、及びダイスＤ１の模式断面図である。

【0038】

パンチＰ１は、ブリッジ部Ｂをｚ軸負方向に押圧するパンチである。パンチＰ１は、ブリッジ部Ｂを押圧し、ブリッジ部Ｂを磁性体薄板１から突起させる。
板抑えＳ１は、ｚ軸正方向から磁性体薄板１を固定する。より詳細には、板抑えＳ１は、ブリッジ部Ｂの周辺部Ｎを、ダイスＤ１と挟み込んで固定する。
ダイスＤ１は、ｚ軸負方向から磁性体薄板１を支持する。より詳細には、ダイスＤ１は、ブリッジ部Ｂの周辺部Ｎを、板抑えＳ１と挟み込んで固定する。ダイスＤ１は、ブリッジ部Ｂの下側に位置する部分が窪み形状に加工されており、当該窪み形状内に、パンチＰ１によって押圧されたブリッジ部Ｂが押し込まれる。

【0039】

ステップＳＴ２においては、ブリッジ部Ｂの一方の面を押圧して、磁性体薄板１からブリッジ部Ｂを突起させる。つまり、ステップＳＴ２においては、ブリッジ部Ｂのｚ軸正側の面を、パンチＰ１が押圧し、ブリッジ部Ｂを磁性体薄板１から突起させる。
ステップＳＴ２を実行することにより、ブリッジ部Ｂは円弧状に変形し、引き延ばされる。その結果として、ブリッジ部Ｂに掛かる、磁性体薄板１の径方向に延びようとする力が解消され、磁性体薄板１の反りが抑制される。

【0040】

図３の説明に戻る。本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法においては、最後に、磁性体薄板１を平面上に加工して（ステップＳＴ３）、一連の工程を終了する。
図６は、第１の実施形態に係る磁性体薄板の製造方法を説明する為の断面図である。より詳細には、図６は、ステップＳＴ３をより詳細に説明するための断面図である。

【0041】

図６の左側の図は、磁性体薄板１を平面状に加工する前、即ち、ステップＳＴ３を実行する前のブリッジ部Ｂと、ブリッジ部Ｂを加工するパンチＰ２と、磁性体薄板１を固定する板抑えＳ２と、磁性体薄板１を支持するダイスＤ２とを、ｚｘ平面において切断した場合の断面図である。
また、図６の右側の図は、磁性体薄板１を平面状に加工した後、即ち、ステップＳＴ３を実行した後のブリッジ部Ｂと、パンチＰ２と、板抑えＳ２と、ダイスＤ２とを、ｚｘ平面において切断した場合の模式断面図である。
つまり、図６は、ステップＳＴ３を実行する前後におけるブリッジ部Ｂ、パンチＰ２、板抑えＳ２、及びダイスＤ２の模式断面図である。

【0042】

パンチＰ２は、ブリッジ部Ｂをｚ軸負方向に押圧するパンチである。パンチＰ２は、磁性体薄板１から突起したブリッジ部Ｂを押圧し、平面状に加工する。
板抑えＳ２は、ｚ軸正方向から磁性体薄板１を固定する。より詳細には、板抑えＳ２は、ブリッジ部Ｂの周辺部Ｎを、ダイスＤ２と挟み込んで固定する。
ダイスＤ２は、ｚ軸負方向から磁性体薄板１を支持する平面状のダイスである。ダイスＤ２は、周辺部Ｎを、板抑えＳ２と共に挟み込んで固定する。また、ダイスＤ２は、パンチＰによって押圧されたブリッジ部Ｂを支持する。

【0043】

ステップＳＴ３においては、突起させたブリッジ部Ｂの他方の面、即ち、ステップＳＴ２において押圧した面とは異なる方の面を押圧して、磁性体薄板１を平面状に加工する。
つまり、ステップＳＴ３においては、まず始めに、ステップＳＴ２においてｚ軸方向負側に配置されていた面が、ｚ軸方向正側に配置されるように、磁性体薄板１を配置しなおす。そして、パンチＰ２によって、ブリッジ部Ｂのｚ軸正側の面を押圧し、磁性体薄板1を平面状に加工する。
ステップＳＴ３を実行することにより、磁性体薄板１における突起形状が解消され、磁性体薄板１及び磁性体薄板１によって形成されるロータコアの強度が向上する。

【0044】

以上、説明したように、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法は、ブリッジ部Ｂの幅方向両端部Ｂ２を上下方向から押圧し、ブリッジ部Ｂの幅方向中央部Ｂ１を増肉加工する工程を備える。当該工程によって、ブリッジ部Ｂは加工硬化し、その結果として、ブリッジ部Ｂの強度が向上する。

【0045】

また、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法は、ブリッジ部の一方の面を押圧して、磁性体薄板１からブリッジ部Ｂを突起させる工程を備える。当該工程によって、ブリッジ部Ｂに掛かる、磁性体薄板１の径方向に延びようとする力が解消され、その結果として、磁性体薄板１の反りが抑制される。

【0046】

また、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法は、突起させたブリッジ部Ｂの他方の面を押圧して、磁性体薄板１を平面状に加工する工程を備える。当該工程によって、磁性体薄板１における突起形状が解消され、その結果として、磁性体薄板１の強度が向上する。
これらの工程を備えることにより、本実施形態に係る磁性体薄板の製造方法は、磁性体薄板１の反りを抑制しつつ、磁性体薄板１の強度を向上できる。

【0047】

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

【符号の説明】

【0048】

１ 磁性体薄板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 磁石孔
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 磁束漏れ抑制孔
Ｂ ブリッジ部
ＵＰ 上パンチ
ＬＰ 下パンチ
Ｐ１、Ｐ２ パンチ
Ｄ１、Ｄ２ ダイス
Ｓ１、Ｓ２ 板抑え

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】