特開 2024-50176 モータコアの製造方法及びモータコアのかしめ装置

(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】P2024050176

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】モータコアの製造方法及びモータコアのかしめ装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/02 20060101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

H02K15/02 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156856

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅紀

【テーマコード（参考）】

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB05

5H615BB14

5H615PP07

5H615SS05

5H615SS19

5H615SS25

(57)【要約】

【課題】モータコアの厚みが小さくなりすぎることを阻止することができるモータコアの製造方法及びモータコアのかしめ装置を提供する。
【解決手段】ステータコア１０の製造方法は、かしめ工程と、焼鈍工程と、再かしめ工程とを備えている。再かしめ工程では、第１型４１と第２型４２とによってステータコア１０を挟むことで荷重を印加する。また、再かしめ工程では、第１型４１から第２型４２に向かって延在する治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接することにより、積層方向におけるステータコア１０の厚みＴＣが積層方向における治具４７の長さＬよりも小さくなることを阻止する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数枚の鉄心片を積層して形成されるモータコアの製造方法であって、
前記鉄心片の各々は、前記鉄心片の積層方向の一側に膨出するダボを有し、
前記積層方向において前記モータコアに対して第１所定値の荷重を印加することで、互いに隣り合う前記鉄心片の前記ダボ同士をかしめるかしめ工程と、
前記かしめ工程の後に、前記モータコアを焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程の後に、前記積層方向において前記モータコアに対して前記第１所定値よりも大きい第２所定値の荷重を印加することで、互いに隣り合う前記鉄心片のダボ同士をかしめる再かしめ工程と、を備え、
前記再かしめ工程では、第１型と第２型とによって前記モータコアを挟むことで荷重を印加するとともに、前記第１型から前記第２型に向かって延在する治具の先端が前記第２型に当接することにより、前記積層方向における前記モータコアの厚みが前記積層方向における前記治具の長さよりも小さくなることを阻止する、
モータコアの製造方法。

【請求項2】

前記再かしめ工程では、前記モータコアに対して印加される荷重が前記第２所定値となるまで前記荷重を増大させる一方、前記治具の先端が前記第２型に当接した後は、前記荷重の増大を禁止する、
請求項１に記載のモータコアの製造方法。

【請求項3】

複数枚の鉄心片を積層して形成されるモータコアを製造する際に用いられ、前記鉄心片の積層方向において前記モータコアに対して荷重を印加することで、互いに隣り合う前記鉄心片のダボ同士をかしめるかしめ装置であって、
前記モータコアの一端面が当接する第１型と、
前記モータコアの前記一端面とは反対側の他端面が当接するとともに、前記第１型と共に前記モータコアに対して前記荷重を印加する第２型と、
前記第１型から前記第２型に向かって延在する治具と、を備え、
前記治具は、前記治具の先端が前記第２型に当接することにより、前記積層方向における前記モータコアの厚みが前記積層方向における前記治具の長さよりも小さくなることを阻止するように構成されている、
モータコアのかしめ装置。

【請求項4】

３つ以上の前記治具が、前記モータコアの外周側において前記モータコアの周方向に互いに間隔をあけて設けられている、
請求項３に記載のモータコアのかしめ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータコアの製造方法及びモータコアのかしめ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、鉄心片が複数枚積層されたステータコアの製造方法が記載されている。特許文献１に記載の製造方法は、かしめ工程と、焼鈍工程と、再かしめ工程とを備えている。

【0003】

かしめ工程では、鉄心片の積層方向においてステータコアに対して所定の荷重を印加することによって、互いに隣り合う鉄心片に設けられたダボ同士をかしめることで、ダボ同士の間の隙間を小さくする。

【0004】

焼鈍工程は、かしめ工程の後に行われる。焼鈍工程を行うことにより、ステータコアの磁気特性の改善及び鉄損低減が図られる。また、鉄心片の表面に酸化被膜が形成される。このとき、上記ダボ同士の間の隙間が大きくなるので、積層方向におけるステータコアの厚み（以下、単にステータコアの厚みという）が大きくなる。

【0005】

再かしめ工程は、焼鈍工程の後に行われる。再かしめ工程では、上記積層方向においてステータコアに対して所定の荷重を印加することによって、上記ダボ同士をかしめることで、焼鈍工程によって増大したステータコアの厚みを小さくする。このとき、酸化被膜がダボ同士をかしめる際の抵抗となる。このため、再かしめ工程では、かしめ工程よりも大きな荷重が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－２０１４４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、焼鈍工程後のステータコアの厚みには、ステータコア毎のばらつきがある。このため、再かしめ工程後のステータコアの厚みには、ステータコア毎でばらつきがある。その結果、ステータコアの個体によっては、再かしめ工程後のステータコアの厚みが小さくなり過ぎるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するためのモータコアの製造方法は、複数枚の鉄心片を積層して形成されるモータコアの製造方法であって、前記鉄心片の各々は、前記鉄心片の積層方向の一側に膨出するダボを有し、前記積層方向において前記モータコアに対して第１所定値の荷重を印加することで、互いに隣り合う前記鉄心片の前記ダボ同士をかしめるかしめ工程と、前記かしめ工程の後に、前記モータコアを焼鈍する焼鈍工程と、前記焼鈍工程の後に、前記積層方向において前記モータコアに対して前記第１所定値よりも大きい第２所定値の荷重を印加することで、互いに隣り合う前記鉄心片のダボ同士をかしめる再かしめ工程と、を備え、前記再かしめ工程では、第１型と第２型とによって前記モータコアを挟むことで荷重を印加するとともに、前記第１型から前記第２型に向かって延在する治具の先端が前記第２型に当接することにより、前記積層方向における前記モータコアの厚みが前記積層方向における前記治具の長さよりも小さくなることを阻止する。

【0009】

同方法によれば、再かしめ工程において、第２所定値の荷重が積層方向においてモータコアに対して印加される。これにより、焼鈍工程において増加したモータコアの厚みを小さくできる。

【0010】

また、上記方法によれば、再かしめ工程において治具の先端が第２型に当接することにより、積層方向におけるモータコアの厚みが積層方向における治具の長さよりも小さくなることが阻止される。したがって、モータコアの厚みが小さくなり過ぎることを阻止できる。

【0011】

また、上記課題を解決するためのモータコアのかしめ装置は、複数枚の鉄心片を積層して形成されるモータコアを製造する際に用いられ、前記鉄心片の積層方向において前記モータコアに対して荷重を印加することで、互いに隣り合う前記鉄心片のダボ同士をかしめるかしめ装置であって、前記モータコアの一端面が当接する第１型と、前記モータコアの前記一端面とは反対側の他端面が当接するとともに、前記第１型と共に前記モータコアに対して前記荷重を印加する第２型と、前記第１型から前記第２型に向かって延在する治具と、を備え、前記治具は、前記治具の先端が前記第２型に当接することにより、前記積層方向における前記モータコアの厚みが前記積層方向における前記治具の長さよりも小さくなることを阻止するように構成されている。

【0012】

同構成によれば、モータコアをかしめる際に、治具の先端が第２型に当接することにより、積層方向におけるモータコアの厚みが積層方向における治具の長さよりも小さくなることが阻止される。したがって、モータコアの厚みが小さくなりすぎることを阻止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、一実施形態に係るステータコアの斜視図である。

【図2】図２は、図１の２－２線に沿った断面の一部を拡大して示す断面図である。

【図3】図３は、図１のステータコアの製造手順を示すフローチャートである。

【図4】図４は、かしめ工程を示す断面図である。

【図5】図５は、焼鈍工程を示す断面図である。

【図6】図６は、図７の６－６線に沿った断面であって、再かしめ工程を示す断面図である。

【図7】図７は、図６の再かしめ工程において用いられるかしめ装置の平面図である。

【図8】図８は、図６に対応する図であって、かしめ装置の作用を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図１～図８を参照して、モータコアの製造方法及びモータコアのかしめ装置をステータコアの製造方法及びステータコアのかしめ装置として具体化した一実施形態について説明する。

【0015】

＜ステータコア１０＞
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態のステータコア１０について説明する。
なお、各図面において、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示す場合がある。

【0016】

図１に示すように、ステータコア１０は、中心孔１０Ａを有する略円筒状である。ステータコア１０は、電磁鋼板製の鉄心片２０がステータコア１０の軸線方向に複数枚積層された積層体により形成されている。

【0017】

なお、以降において、鉄心片２０の積層される方向を単に積層方向とし、ステータコア１０の径方向を単に径方向とし、ステータコア１０の周方向を単に周方向として説明する。

【0018】

ステータコア１０は、円環状のヨーク１２と、ヨーク１２から径方向の内側に向かって延在するとともに、周方向において互いに間隔をあけて形成された複数のティース１３とを有している。

【0019】

周方向において隣り合うティース１３同士の間には、径方向の内側に向かって開口するとともに径方向に延在するスロット１４が形成されている。
ステータコア１０の外周面には、ステータコア１０を図示しない回転電機のケースに固定するための複数の取付部１５が設けられている。取付部１５は、ヨーク１２から径方向の外側に向かって突出するとともに、周方向において互いに間隔をあけて設けられている。本実施形態のステータコア１０には、３つの取付部１５が設けられている。取付部１５には、積層方向に貫通する取付孔１５ａが形成されている。本実施形態のステータコア１０では、１つの取付部１５に対して１つの取付孔１５ａが設けられている。各取付孔１５ａに挿通される図示しないボルトによってステータコア１０と上記ケースとが固定される。

【0020】

＜鉄心片２０＞
図１及び図２に示すように、複数枚の鉄心片２０は、連続して積層される複数枚の第１鉄心片２１と、複数枚の第１鉄心片２１の一側（図１及び図２の上側）に積層される１枚の第２鉄心片２５とを有している。

【0021】

複数枚の第１鉄心片２１は、基本的には同じ構成を有している。このため、ここでは１枚の第１鉄心片２１について説明し、残りの第１鉄心片２１については、その詳細な説明を省略することがある。

【0022】

図２に示すように、第１鉄心片２１は、積層方向における第２鉄心片２５側に向かって膨出するダボ２２を有している。ダボ２２は、第１鉄心片２１におけるヨーク１２に形成されるとともに、周方向において互いに間隔をあけて複数設けられている（図１参照）。ダボ２２は、第１鉄心片２１の一方の面から突出する凸部２２ａと、第１鉄心片２１の他方の面において凸部２２ａが形成されている位置に設けられる凹部２２ｂを有している。積層方向において隣り合う第１鉄心片２１同士は、ダボ２２同士が互いにかしめられることで結合されている。詳しくは、積層方向において隣り合う第１鉄心片２１同士は、一方の第１鉄心片２１のダボ２２の凸部２２ａが、他方の第１鉄心片２１のダボ２２の凹部２２ｂに嵌入されるとともに、かしめられることによって互いに結合されている。

【0023】

第２鉄心片２５は、第２鉄心片２５と隣り合う第１鉄心片２１のダボ２２の凸部２２ａが嵌入される孔２６を有している。孔２６は、第２鉄心片２５におけるヨーク１２に形成されるとともに、周方向において互いに間隔をあけて複数設けられている（図１参照）。孔２６は、積層方向においてダボ２２と重なる位置に設けられている。孔２６は、周方向に延在する長方形状である。

【0024】

次に、図３～図８を参照して、ステータコア１０の製造手順について説明する。
図３に示すように、ステータコア１０の製造工程は、プレス積層工程と、かしめ工程と、焼鈍工程と、再かしめ工程とを備えている。

【0025】

＜プレス積層工程＞
まず、プレス積層工程においては、図示しないプレス装置によって電磁鋼板製のワークをプレスすることで、ワークから複数枚の鉄心片２０を打ち抜くとともに積層する。

【0026】

プレス積層工程は、ダボ形成工程及び孔形成工程を備えている。
ダボ形成工程及び孔形成工程は、いずれもワークから鉄心片２０を打ち抜く打ち抜き工程の前に行われる。

【0027】

ダボ形成工程においては、プレス装置によってワークをプレスすることで、ワークのうち第１鉄心片２１の各々となる部分に対し、ダボ２２を形成する。
孔形成工程においては、プレス装置によってワークをプレスすることで、ワークのうち第２鉄心片２５となる部分に対し、孔２６を形成する。

【0028】

プレス積層工程においては、第２鉄心片２５の上に、複数枚の第１鉄心片２１を積層することで、鉄心片２０が複数枚積層された積層体が形成される。
＜かしめ工程＞
図４に示すように、かしめ工程においては、まず、下型３１の上面にステータコア１０を載置する。その後、ステータコア１０の上面に上型３２を載置する。そして、上型３２を下型３１に向けて押し込むことで、ステータコア１０を積層方向において押圧する。このとき、上型３２及び下型３１によって、積層方向においてステータコア１０に対して第１所定値Ｐ１の荷重が印加される。第１所定値Ｐ１は、例えば１ｔである。これにより、積層方向において互いに隣り合うダボ２２同士をかしめるとともに、積層方向において孔２６と隣り合うダボ２２を孔２６に嵌入する。

【0029】

＜焼鈍工程＞
図５に示すように、焼鈍工程においては、ステータコア１０が、加熱炉５０の内部に搬送されることで、ステータコア１０の焼鈍が行われる。

【0030】

加熱炉５０の内部には、高温の雰囲気ガスが充填されている。雰囲気ガスは、例えば都市ガスを不完全燃焼させるとともに除湿処理を行うことで生成された低露点のＤＸガスである。

【0031】

＜再かしめ工程＞
再かしめ工程においては、図６及び図７に示すかしめ装置４０が用いられる。
まず、かしめ装置４０について説明する。

【0032】

図６に示すように、かしめ装置４０は、第１型４１と、第２型４２と、治具４７とを備えている。
第１型４１は、平面視正方形板状であり、図示しないテーブル上に配置される。

【0033】

第１型４１は、ステータコア１０の一端面が載置される上面を有している。
第１型４１の上面には、上下方向に延在する治具４７の下端部が固定されている。なお、第１型４１に対する治具４７の固定態様は、例えばねじ込み式である。

【0034】

図７に示すように、治具４７は、ステータコア１０の外周側においてステータコア１０の周方向に互いに間隔をあけて３つ以上設けられていることが好ましい。
本実施形態では、３つの治具４７が周方向において等間隔、すなわち１２０度間隔にて設けられている。３つの治具４７は、上下方向、すなわち積層方向における長さＬを有している（図６参照）。

【0035】

図６に示すように、第２型４２は、平面視正方形板状であり、ステータコア１０の他端面、すなわち上端面が当接する下面を有している。
第２型４２の中央部には、上方に突出する受け部４３が設けられている。

【0036】

受け部４３の上面には、球体４５を転動可能に支持する凹球面状の下側支持部４３ａが設けられている。
受け部４３の上方には、球体４５を転動可能に支持する凹球面状の上側支持部４４ａを有する取付部４４が設けられている。

【0037】

取付部４４は、図示しない荷重印加装置に取り付けられる。受け部４３と取付部４４とは図示しない連結部により連結されている。
図示しない荷重印加装置により取付部４４及び球体４５を介して第２型４２が降下されることで、第２型４２及び第１型４１によってステータコア１０に対して荷重が印加される。

【0038】

第２型４２には、上下方向に貫通する貫通孔４２ａが設けられている。
図７に示すように、貫通孔４２ａは、ステータコア１０の外周側においてステータコア１０の周方向に互いに間隔をあけて複数設けられている。本実施形態では、３つの貫通孔４２ａが設けられている。貫通孔４２ａは、周方向において互いに隣り合う治具４７同士の間に１つ設けられている。

【0039】

図６に示すように、再かしめ工程においては、かしめ装置４０により、積層方向においてステータコア１０に対して、第１所定値Ｐ１よりも大きい第２所定値Ｐ２の荷重を印加することで、互いに隣り合う鉄心片２０のダボ２２同士をかしめる。第２所定値Ｐ２は例えば１０ｔである。

【0040】

かしめ装置４０は、ステータコア１０に対して印加される荷重が第２所定値Ｐ２となるまで荷重を増大させる。
図８に示すように、かしめ装置４０は、治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接することにより、積層方向におけるステータコア１０の厚みＴＣが積層方向における治具４７の長さＬよりも小さくなることが阻止される。

【0041】

また、治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接した後は、荷重の増大を禁止するように図示しない荷重印加装置を制御する。
再かしめ工程の後においては、かしめ装置４０により、第１所定値Ｐ１の荷重をステータコア１０に印加した状態で、積層方向におけるステータコア１０の厚みＴＣを測定する。ここでは、各貫通孔４２ａを通じてデプスメータ６０の測定面を第１型４１の上面に当接させるとともに基準面を第２型４２の上面に当接させることで、各貫通孔４２ａの位置における第１型４１の上面と第２型４２の上面との間の距離Ｌｘを測定する。そして、距離Ｌｘから第２型４２の厚みＴ２を減じることで、第１型４１の上面から各貫通孔４２ａの下端までの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３を算出する。そして、これら３つの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて、３つの貫通孔４２ａの下端を含む仮想平面の座標を算出する。そして、上記座標に基づいて、周知の方法により、積層方向におけるステータコア１０の厚みＴＣを算出する。

【0042】

次に、本実施形態の作用について説明する。
図６に示すように、再かしめ工程において、第２所定値Ｐ２の荷重が積層方向においてステータコア１０に対して印加される。これにより、焼鈍工程において増加したステータコア１０の厚みＴＣを小さくできる。

【0043】

また、図８に示すように、再かしめ工程において治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接することにより、積層方向におけるステータコア１０の厚みＴＣが積層方向における治具４７の長さＬよりも小さくなることが阻止される。したがって、ステータコア１０の厚みＴＣが小さくなり過ぎることを阻止できる。

【0044】

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）ステータコア１０の製造方法は、かしめ工程と、焼鈍工程と、再かしめ工程とを備えている。再かしめ工程では、第１型４１と第２型４２とによってステータコア１０を挟むことで荷重を印加する。また、再かしめ工程では、第１型４１から第２型４２に向かって延在する治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接することにより、積層方向におけるステータコア１０の厚みＴＣが積層方向における治具４７の長さＬよりも小さくなることを阻止する。

【0045】

こうした方法によれば、上記作用を奏することから、ステータコア１０の厚みＴＣが小さくなりすぎることを阻止することができる。
（２）再かしめ工程では、ステータコア１０に対して印加される荷重が第２所定値Ｐ２となるまで荷重を増大させる一方、治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接した後は、荷重の増大を禁止する。

【0046】

こうした方法によれば、治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接した後、すなわちステータコア１０に対して印加される荷重を増大させる必要がなくなった後には荷重の増大が禁止される。したがって、治具４７に対して不要な荷重が印加されることを阻止することができる。

【0047】

（３）かしめ装置４０は、第１型４１から第２型４２に向かって延在する治具４７を備えている。
こうした構成によれば、ステータコア１０をかしめる際に、治具４７の先端４７ｂが第２型４２に当接することにより、積層方向におけるステータコア１０の厚みＴＣが積層方向における治具４７の長さＬよりも小さくなることが阻止される。したがって、ステータコア１０の厚みＴＣが小さくなりすぎることを阻止できる。

【0048】

（４）３つの治具４７が、ステータコア１０の外周側においてステータコア１０の周方向に互いに間隔をあけて設けられている。
こうした構成によれば、治具４７が第２型４２に対して当接した際に、治具４７の先端４７ｂを起点として第２型４２が傾くことが抑制される。したがって、ステータコア１０に対して安定して荷重を印加することができる。

【0049】

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0050】

・本実施形態では、治具４７を３つ設けるようにしたが、治具は１つまたは２つでもよいし、４つ以上でもよい。
・本実施形態では、複数の治具４７を、ステータコア１０の周方向において等間隔にて設けるようにしたが、不等間隔にて設けるようにしてもよい。

【0051】

・本実施形態では、３つの治具４７の全てが、第１型４１から第２型４２に向かって延在する構成について例示したが、３つの治具４７のうちの少なくとも１つが第２型４２から第１型４１に向かって延在するようにしてもよい。

【0052】

・本発明を、ロータコアの製造方法として具体化することもできる。

【符号の説明】

【0053】

１０…ステータコア
１０Ａ…中心孔
１２…ヨーク
１３…ティース
１４…スロット
１５…取付部
１５ａ‥取付孔
２０…鉄心片
２１…第１鉄心片
２２…ダボ
２２ａ…凸部
２２ｂ…凹部
２５…第２鉄心片
２６…孔
３１…下型
３２…上型
４０…かしめ装置
４１…第１型
４２…第２型
４２ａ…貫通孔
４３…受け部
４３ａ…下側支持部
４４…取付部
４４ａ…上側支持部
４５…球体
４７…治具
４７ｂ‥先端
５０…加熱炉
６０…デプスメータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】