DE102020102714A1

DE102020102714A1 - Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur

Info

Publication number: DE102020102714A1
Application number: DE102020102714.1A
Authority: DE
Inventors: Shigetomi Honda; Makoto Kitahara
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-08-06
Also published as: CN111541345A; US20200246915A1; JP7211128B2; JP2020127325A

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur, welche einen Lagenkörper aufweist, der ausgebildet ist, indem mehrere Metallplatten gestapelt werden, und konfiguriert ist, sodass die mehreren Metallplatten, die in einer Stapelrichtung an beiden Enden angeordnet sind, miteinander verschweißt sind. Das Verfahren umfasst ein erstes Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers übereinanderliegen, der auf einer Platzierungsfläche platziert ist, ein vertikales Umdrehen des Lagenkörpers auf den Kopf nach dem ersten Verschweißen und ein Instellungbringen des Lagenkörpers und nach dem Umdrehen ein zweites Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers übereinanderliegen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-019381 , die am 6. Februar 2019 eingereicht wurde, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme eingebunden ist.
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur.
Stand der Technik
Eine Lagenstruktur, die durch Stapeln mehrerer Metallplatten ausgebildet ist, wird als ein Rotor von beispielsweise einer elektrischen Rotationsmaschine wie etwa einem Elektromotor verwendet (siehe z.B. JP 2017/225304 ).
Der Rotor, der aus der in JP 2017/225304 beschriebenen Lagenstruktur aufgebaut ist, hat einen Rotorkern, der aus mehreren elektromagnetischen Stahlblechen ausgebildet ist, die entlang der Rotationsachsenrichtung gestapelt sind, und Endplatten, die an dem Rotorkern an beiden Enden in der Rotationsachsenrichtung vorgesehen sind. Darüber hinaus werden bei dem in JP 2017/225304 beschriebenen Rotorherstellungsverfahren die radial äußeren Kanten der Endplatten durch Schweißen mit den radial äußeren Kanten der elektromagnetischen Stahlbleche verbunden.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Das elektromagnetische Stahlblech kann eine Dickenabweichung haben. Wenn beispielsweise mehrere hundert elektromagnetische Stahlbleche gestapelt werden, kann die akkumulierte Dickenabweichung dadurch eine Verringerung der Parallelität des Rotorkerns und die sich ergebende Neigung des Rotorkerns bezüglich der Stapelrichtung verursachen. Falls sich der Rotorkern bei dem in JP 2017/225304 beschriebenen Herstellungsverfahren bezüglich der Stapelrichtung neigt, sind die Schweißstellen an beiden Enden in der Stapelrichtung des Rotorkerns versetzt und dies kann eine Qualitätsverschlechterung wie etwa ein mangelhaftes Verschweißen verursachen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur bereitzustellen, die einer verbesserten Qualität genügen kann, ohne durch die Parallelitätsverringerung beeinflusst zu sein, die durch die Dickenabweichung von Metallplatten verursacht wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur, die einen Lagenkörper aufweist, der ausgebildet ist, indem eine Vielzahl von Metallplatten gestapelt werden, und konfiguriert ist, sodass die Vielzahl von Metallplatten, die in einer Stapelrichtung an beiden Enden positioniert sind, miteinander verschweißt sind, Folgendes auf:

ein erstes Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers übereinanderliegen, der auf einer Platzierungsfläche platziert ist;
ein vertikales Umdrehen des Lagenkörpers auf den Kopf nach dem ersten Verschweißen und ein Instellungbringen des Lagenkörpers; und
nach dem Umdrehen ein zweites Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers übereinanderliegen.

(Wirkungen der Erfindung)
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur bereitgestellt werden, die einer verbesserten Qualität genügen kann, ohne durch eine Parallelitätsverringerung beeinflusst zu sein, die durch die Dickenabweichung von Metallplatten verursacht wird.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsschaubild, das eine elektrische Rotationsmaschine darstellt, die einen elektrischen Rotationsmaschinenrotor hat, der durch ein Herstellungsverfahren in einer Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform hergestellt ist.
2A ist eine Perspektivansicht, die den elektrischen Rotationsmaschinenrotor zeigt.
2B ist eine Schnittansicht, die den elektrischen Rotationsmaschinenrotor zeigt, der in einer Axialrichtung entlang einer Rotationsachse O geschnitten ist.
3A ist eine Draufsicht, die eine Kernplatte zeigt.
3B ist eine Draufsicht, die eine erste Endplatte zeigt;
4A ist ein Erläuterungsschaubild, das einen Vorbereitungsschritt zum Einrichten eines Lagenkörpers darstellt, der durch Stapeln mehrerer Kernplatten ausgebildet ist.
4B ist eine Draufsicht, die den in 4A gezeigten Lagenkörper bei Betrachtung in einer Richtung entlang der Rotationsachse zeigt.
5A bis 5E sind Erläuterungsschaubilder, die einen Schweißschritt darstellen, in welchem Verschweißen an einem Lagenkörper ausgeführt wird, der durch Stapeln der mehreren Kernplatten und Endplatten ausgebildet ist, und wobei die Platten an beiden Enden in einer Axialrichtung verbunden werden, wobei 5B ein vergrößertes Erläuterungsschaubild ist, das Schweißverbindungen der mehreren Kernplatten und der Endplatte darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
(Ausführungsform)
Eine Ausführungsform der Erfindung wird in Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. Die untenstehende Ausführungsform ist als ein bevorzugtes Beispiel zum Umsetzen der Erfindung beschrieben. Obwohl ein Teil der Ausführungsform eigens verschiedene technisch bevorzugte Gegenstände darstellt, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf solche spezifische Aspekte beschränkt.
(Konfiguration einer elektrischen Rotationsmaschine)
1 ist ein Konfigurationsschaubild, das eine elektrische Rotationsmaschine darstellt, die einen elektrischen Rotationsmaschinenrotor (nachfolgend vereinfacht als „Rotor“ bezeichnet) hat, der aus einer Lagenstruktur ausgebildet ist, die durch ein Herstellungsverfahren in einer Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform hergestellt ist.
Eine elektrische Rotationsmaschine 100 hat einen Stator 1 und einen Rotor 2. Der Stator 1 ist rotationsfest an einem Gehäuse (nicht gezeigt) befestigt. Der Rotor 2 hat einen Rotorkern 21, durch welchen bei der Mitte eine Welle 10 eingesetzt ist, und der Rotor 2 rotiert einstückig mit der Welle 10. Die elektrische Rotationsmaschine 100 ist als ein Motor, der eine Antriebskraft erzeugt, oder als ein elektrischer Generator, der eine Rotationskraft der Welle 10 in elektrische Energie umwandelt, oder als ein Motor-Generator konfiguriert, der beide Funktionen hat, und ist beispielsweise in einem Elektroauto oder einem sogenannten Hybridfahrzeug montiert.
Der Stator 1 hat einen Statorkern 11 und mehrere Spulen 12. Der Statorkern 11 hat einstückig einen zylindrischen Basisabschnitt 111, mehrere Zähne 112, die von dem Basisabschnitt 111 radial nach innen vorstehen, und mehrere Befestigungsabschnitte 113, die von dem Basisabschnitt 111 radial nach außen vorstehen. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel hat der Statorkern 11 fünfzehn Zähne 112 und die Spulen 12 sind entsprechend um die Zähne 112 gewickelt. Der Befestigungsabschnitt 113 hat ein Schraubeneinsetzloch 113a zum Einsetzen einer Schraube, welche verwendet wird, um den Statorkern 11 an dem Gehäuse zu fixieren.
2A ist eine Perspektivansicht, die den Rotor 2 zeigt. 2B ist eine Schnittansicht, die den Rotor 2 zeigt, der in einer Axialrichtung entlang einer Rotationsachse O geschnitten ist. Der Rotor 2 hat den Rotorkern 21 und mehrere Permanentmagnete 22, die in dem Rotorkern 21 gehalten sind. Der Rotorkern 21 ist ausgebildet, indem mehrere Kernplatten 3 der gleichen Form in einer Stapelrichtung gestapelt werden, welche parallel zu der Rotationsachse O ist. Die Anzahl der Kernplatten 3 kann gemäß der benötigten Dicke des Rotorkerns 21 angemessen verändert werden. Die Kernplatte 3 ist eine ebene Platte, welche durch Stanzen aus einem elektromagnetischen Stahlblech ausgestanzt ist.
Ein Mittelloch 210 zum Einsetzen der Welle 10 und mehrere Aufnahmelöcher 211 zum entsprechenden Aufnehmen der mehreren Permanentmagnete 22 sind an dem Rotorkern 21 ausgebildet. Das Mittelloch 210 und die mehreren Aufnahmelöcher 211 dringen in der Axialrichtung (der Stapelrichtung der mehreren Kernplatten 3) durch den Rotorkern 21. Obwohl sich die Aufnahmelöcher 211 in der vorliegenden Ausführungsform parallel zu der Rotationsachse O erstrecken, können sich die Aufnahmelöcher 211 mit einer Neigung bezüglich der Rotationsachse O in der Stapelrichtung der Kernplatten 3 erstrecken.
Darüber hinaus sind an beiden axialen Enden des Rotorkerns 21 erste und zweite Endplatten 41 und 42 festgemacht und bedecken beide Endflächen des Rotorkerns 21. Die ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 haben die gleiche Form und sind beispielsweise aus Edelstahl wie etwa SUS304 ausgebildet. Die Dicke der ersten Endplatte 41 ist in der Plattendickenrichtung größer als die Dicke von einer Kernplatte 3 in der Plattendickenrichtung.
Der Rotorkern 21 hat zudem ein Paar Vorsprünge 21a, die entsprechend in ein Paar Passfedernuten 10a (siehe 1) der Welle 10 eingepasst sind. Da die Vorsprünge 21a in die Passfedernuten 10a eingepasst sind, ist eine relative Rotation der Welle 10 bezüglich des Rotorkerns 21 beschränkt.
3A ist eine Draufsicht, die eine Kernplatte 3 zeigt, und 3B ist eine Draufsicht, die die erste Endplatte 41 zeigt. Da die ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 die gleiche Form haben, wird nur die erste Endplatte 41 in Bezug auf 3B beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist die Radialrichtung der Kernplatte 3 vereinfacht als die Radialrichtung bezeichnet und die Richtung, die parallel zu der Rotationsachse O ist, ist vereinfacht als die Axialrichtung bezeichnet.
Wie in 3A gezeigt ist, sind an der Kernplatte 3 ein Mittelloch 30 und mehrere Durchgangslöcher 31 zum Einsetzen eines Magneten ausgebildet. Die Durchgangslöcher 31 zum Einsetzen eines Magneten sind in einer Schlitzlochform ausgebildet, deren Längsachsenrichtung bezüglich der Radialrichtung und der Umfangsrichtung der Kernplatte 3 geneigt ist. Die Kernplatte 3 hat zudem ein Paar Zungenstücke 3a. Die Vorsprünge 21a des Rotorkerns 21 sind aus den Zungenstücken der mehreren Kernplatten 3 gebildet.
Wie in 3B gezeigt ist, sind an der ersten Endplatte 41 ein Mittelloch 410, das die gleiche Form wie das Mittelloch 30 der Kernplatte 3 hat, und mehrere rechteckige geschlitzte Löcher 411 ausgebildet, die angeordnet sind, um mit Abschnitten der mehreren Durchgangslöcher 31 zu überlappen. Die erste Endplatte 41 hat zudem an den Positionen, die den Zungenstücken 3a der Kernplatte 3 entsprechen, ein Paar Zungenstücke 41a. Das Paar Zungenstücke 41a ist entsprechend in das Paar Passfedernuten 10a (siehe 1) der Welle 10 eingepasst.
Das Mittelloch 410 der ersten Endplatte 41 ist an einer Position vorgesehen, die das Mittelloch 30 der Kernplatte 3 in der Axialrichtung überlappt.
Wenn die mehreren Kernplatten 3 und die ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 gestapelt sind, stehen die entsprechenden Mittellöcher 30 der Kernplatten 3 und die Mittellöcher 410, 420 der ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 miteinander in Verbindung und bilden das Mittelloch 210, während die entsprechenden mehreren Durchgangslöcher 31 zum Einsetzen eines Magneten miteinander in Verbindung stehen und die Aufnahmelöcher 211 ausbilden.
Ein jeder Permanentmagnet 22 ist ein quadratisches Prisma, das in einem Querschnitt, der senkrecht zu der Längsrichtung ist, eine rechteckige Form hat und ist durch ein Harz 23, das in das Aufnahmeloch 211 gefüllt ist, an dem Rotorkern 21 fixiert. Die Längsendflächen des Permanentmagneten 22 sind mit dem Harz 23 bedeckt. Der Permanentmagnet 22 ist beispielsweise ein stangenförmiges magnetisches festes Material, das durch Sintern von Pulver eines Ferriten oder Neodyms, etc. ausgebildet ist, und wird nicht magnetisiert, bevor er in dem Aufnahmeloch 211 aufgenommen ist, sondern wird magnetisiert, nachdem er an dem Rotorkern 21 fixiert ist.
(Verfahren zum Herstellen des Rotors)
Als nächstes wird in Bezug auf 4 und 5 ein Verfahren zum Herstellen des Rotors 2 beschrieben. 4A ist ein Erläuterungsschaubild, das einen Vorbereitungsschritt darstellt, und 4B ist eine Draufsicht, die einen in 4A gezeigten ersten Lagenkörper bei Betrachtung in einer Richtung entlang der Rotationsachse zeigt. 5A bis 5E sind Erläuterungsschaubilder, die einen Schweißschritt darstellen, in welchem ein Schweißen an einem zweiten Lagenkörper ausgeführt wird, der durch Stapeln der mehreren Kernplatten 3 und der ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 ausgebildet ist, und die Platten an beiden Enden in der Stapelrichtung verbunden werden. 5B ist ein vergrößertes Erläuterungsschaubild, das Schweißverbindungen der mehreren Kernplatten 3 und der ersten Endplatte 41 darstellt. In 4A und 5 ist die untere Seite der Zeichnung die untere Seite in der Vertikalrichtung und die obere Seite der Zeichnung ist die obere Seite in der Vertikalrichtung. Nachfolgend bedeuten „obere“ und „untere“ die oberen und unteren Seiten in der Vertikalrichtung.
Das Verfahren zum Herstellen des Rotors 2 in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Herstellungsverfahren, um eine Lagenstruktur herzustellen, in welcher ein zweiter Lagenkörper 300B ausgebildet wird, indem der Rotorkern 21 und die ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 gestapelt werden und mehrere Kernplatten 3 als mehrere Metallplatten, die in der Stapelrichtung an beiden Enden angeordnet sind, und die ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 miteinander verschweißt werden, und wobei das Verfahren einen Vorbereitungsschritt, einen ersten Schweißschritt, einen Umdrehschritt und einen zweiten Schweißschritt aufweist.
In dem Vorbereitungsschritt wird ein erster Lagenkörper 300A, der aus der ersten Endplatte 41 und den mehreren Kernplatten 3 besteht, auf einer Montagefläche 51a eines ersten Basiselements 51 montiert, wie in 4A gezeigt ist. Das erste Basiselement 51 ist auf einer horizontalen Fläche 7a einer Basisplattform 7 angeordnet. Die Montagefläche 51a des ersten Basiselements 51 ist eine horizontale Fläche, welche in einem Zustand des Anordnens auf der Fläche 7a der Basisplattform 7 mit der Horizontalrichtung parallel ist und die erste Endplatte 41 und die mehreren Kernplatten 3 werden nacheinander auf der Montagefläche 51a gestapelt. Hier umfasst die „Platzierungsfläche“ der Erfindung eine horizontale Fläche, die mit der vertikal untersten Metallplatte des Lagenkörpers in Kontakt steht, welcher durch Stapeln mehrerer Metallplatten ausgebildet wird, und die Montagefläche 51a des ersten Basiselements 51 ist eine Form der „Platzierungsfläche“ . Eine Einschnittöffnung 70 ist an der Basisplattform 7 ausgebildet, damit ein erster Arm 81 eines Roboterarms (der später beschrieben ist) eingesetzt werden kann.
Die mehreren Kernplatten 3 sind in verschiedene Blöcke gruppiert, die in der Plattendickenrichtung jeweils gekoppelt sind, und die Blöcke sind gestapelt. Bei dem in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel sind 10 Kernplatten 3 gestapelt, um einen Block auszubilden, und acht Blöcke 3A bis 3H sind gestapelt. Die Anzahl der Kernplatten 3, die in einem Block enthalten sind, und die Anzahl von zu stapelnden Blöcken kann jedoch gemäß der Dicke der Kernplatte 3, etc. angemessen verändert werden. Obwohl ein Beispiel, in welchem ein jeder Block die gleiche Anzahl der Kernplatten 3 aufweist, in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wird, kann ein jeder Block darüber hinaus eine unterschiedliche Anzahl von Kernplatten 3 aufweisen.
Der erste bis achte Block 3A bis 3H werden nacheinander gestapelt, sodass der erste Block 3A am untersten angeordnet ist und der achte Block 3H am obersten angeordnet ist, und der Rotorkern 21 wird dadurch erhalten. In die Aufnahmelöcher 211 des Rotorkerns 21, welcher an dem ersten Basiselement 51 montiert ist, werden die Permanentmagnete 22 eingesetzt und wird das Harz 23 eingespritzt. Dadurch sind der erste bis achte Block 3A bis 3H durch das Harz 23 in der Stapelrichtung aneinander fixiert. In 4A ist eine Darstellung der Permanentmagnete 22 und des Harzes 23 zum Zweck der Einfachheit weggelassen.
Wie in 4B gezeigt ist, werden vier erste Stifte 511 zum umfangsmäßigen Positionieren des ersten Lagenkörpers 300A und vier zweite Stifte 512 zum radialen Positionieren des ersten Lagenkörpers 300A an dem ersten Basiselement 51 vorgesehen und stehen von der Montagefläche 51a des ersten Basiselements 51 vor. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die gleiche Anzahl der ersten und zweiten Stifte 511 und 512 mit der gleichen Form vorgesehen ist, kann die Form unterschiedlich sein und die Anzahl ist nicht darauf beschränkt. Obwohl die axiale Länge der ersten und zweiten Stifte 511 und 512 in der vorliegenden Ausführungsform gleich der Dicke eines Lagenkörpers ist, der aus der ersten Endplatte 41 und elf darauf gestapelten Kernplatten 3 besteht, ist sie darüber hinaus nicht darauf beschränkt und kann gemäß der Dicke der Kernplatte 3 oder der Dicke des Rotorkerns 21, etc. angemessen verändert werden.
Zwei erste Stifte 511 werden an Positionen vorgesehen, die eines der Zungenstücke 3a einer jeden Kernplatte 3 in der Umfangsrichtung zwischenordnen, und stehen mit einer Innenumfangsfläche 30a des Mittellochs 30 einer jeden Kernplatte 3 in Kontakt. Die anderen zwei ersten Stifte 511 werden an Positionen vorgesehen, die das andere Zungenstück 3a einer jeden Kernplatte 3 in der Umfangsrichtung zwischenordnen, und stehen mit der Innenumfangsfläche 30a des Mittellochs 30 einer jeden Kernplatte 3 in Kontakt. Dies beschränkt eine relative Rotation des ersten Lagenkörpers 300A bezüglich des ersten Basiselements 51.
Die vier zweiten Stifte 512 werden in den Mittellöchern 30 der Kernplatten 3 des Rotorkerns 21 bei gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet und stehen mit den Innenumfangsflächen 30a der Kernplatten 3 in Kontakt. Dies beschränkt eine Radialbewegung des ersten Lagenkörpers 300A bezüglich des ersten Basiselements 51.
Falls die Kernplatte 3 in der Radialrichtung eine Dickenabweichung hat und wenn die mehreren Kernplatten 3 gestapelt werden, neigt sich der erste Lagenkörper 300A aufgrund von der akkumulierten Dickenabweichung bezüglich der Axialrichtung, wie in 4A gezeigt ist. In 4A ist die Neigung des ersten Lagenkörpers 300A übertrieben, um die Erläuterung zu verdeutlichen.
In dem ersten Schweißschritt wird Schweißen in einem Zustand, in dem der erste Lagenkörper 300A auf der Montagefläche 51a des ersten Basiselements 51 platziert ist, an den Außenumfangsabschnitten von mehreren Kernplatten 3 als mehreren Metallplatten und der ersten Endplatte 41 ausgeführt, welche an dem unteren Ende in der Stapelrichtung des ersten Lagenkörpers 300A übereinanderliegen, wie in 5A gezeigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Außenumfangsabschnitte von der ersten Endplatte 41 und vier Kernplatten 3 (ersten bis vierten Kernplatten 301 bis 304, die später in Bezug auf 5B beschrieben sind) darauf, welche an dem unteren Ende in der Stapelrichtung aufeinanderliegen, miteinander verschweißt.
Diesbezüglich ist es in dem ersten Schweißschritt jedoch nur erforderlich, mindestens die unterste erste Endplatte 41 mit der dazu benachbarten Kernplatte 3 zu verschweißen, und die vier Kernplatten 3 müssen nicht notwendigerweise miteinander verschweißt werden. Die in dem ersten Schweißschritt zu verschweißenden Metallplatten können gemäß der Dicke des Rotorkerns 21 oder der Kernplatte 3, etc. angemessen verändert werden.
In dem ersten Schweißschritt wird Schweißen ausgeführt, indem erste und zweite Schweißlampen 61 und 62 verwendet werden, welche Laserlicht ausstrahlen. Die ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 werden an Positionen angeordnet, die den Rotorkern 21 in der Radialrichtung zwischenordnen, und sind innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Vertikalrichtung aufwärts und abwärts bewegbar. Laserschweißen wird als das Schweißverfahren verwendet, in welchem der Außenumfangsabschnitt des Lagenkörpers mit Laserlicht bestrahlt wird, das eine Lichtachse L (in 5B gezeigt) in der Horizontalrichtung hat. Eine Bewegung der ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 wird mit hoher Genauigkeit auf der Basis von beispielsweise einer Bildinformation von einer Kamera (nicht gezeigt), etc. gesteuert.
In dem ersten Schweißschritt wird Laserschweißen ausgeführt, um die erste Endplatte 41, die in der Stapelrichtung des ersten Lagenkörpers 300A am untersten angeordnet ist, mit der zu der ersten Endplatte 41 benachbarten Kernplatte 3 zu verbinden, und danach wird Laserschweißen zum Verbinden der Kernplatten 3 des ersten Blocks 3A miteinander nacheinander ausgeführt. Da die Bewegung der zweiten Schweißlampe 62 die gleiche ist wie die Bewegung der ersten Schweißlampe 61, wird nur die erste Schweißlampe 61 in Bezug auf 5B beschrieben.
Wie in 5B gezeigt ist, wird Laserschweißen kontinuierlich ausgeführt, während die erste Schweißlampe 61 von einer Schweißstartposition S₁ in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung zu einer Schweißendposition S₄ bewegt wird. Die erste Schweißlampe 61 bewegt sich in der Vertikalrichtung (der z-Richtung, die in der Zeichnung gezeigt ist) in der Reihenfolge von der Schweißstartposition S₁ , einer zweiten Schweißposition S₂ , einer dritten Schweißposition S₃ und der Schweißendposition S₄ in Richtung der oberen Seite. Bezüglich der Position in einer Richtung, die zu der Vertikalrichtung senkrecht ist (d.h. der Position in der z-Richtung in der Zeichnung), wird die erste Schweißlampe 61 an einer vorbestimmten Position angeordnet, die vorher für die Schweißstartposition S₁ eingestellt wird, und wird dann gesteuert, um sich nur in der z-Richtung zu bewegen, nachdem das Schweißen gestartet wird.
Nachfolgend ist zur Einfachheit der Erläuterung die Kernplatte 3, die zu der ersten Endplatte 41 in der Stapelrichtung benachbart ist, als die erste Kernplatte 301 definiert, die Kernplatte 3, die auf der ersten Kernplatte 301 angeordnet ist, ist als die zweite Kernplatte 302 definiert, die Kernplatte 3, die auf der zweiten Kernplatte 302 angeordnet ist, ist als die dritte Kernplatte 303 definiert und die Kernplatte 3, die auf der dritten Kernplatte 303 angeordnet ist, ist als die vierte Kernplatte 304 definiert.
An der Schweißstartposition S₁ wird ein erster Schweißzielabschnitt C₁ , der zwischen dem Außenumfangsabschnitt der ersten Endplatte 41 und dem Außenumfangsabschnitt der ersten Kernplatte 301 vorgesehen ist, mit Laserlicht bestrahlt, welches von der ersten Schweißlampe 61 ausgestrahlt wird und die Lichtachse L entlang der Horizontalrichtung hat. Die erste Endplatte 41 und die erste Kernplatte 301 werden dadurch verbunden.
Als nächstes wird die erste Schweißlampe 61 zu der zweiten Schweißposition S₂ bewegt und bringt Laserlicht auf einen zweiten Schweißzielabschnitt C₂ auf, der zwischen dem Außenumfangsabschnitt der ersten Kernplatte 301 und dem Außenumfangsabschnitt der zweiten Kernplatte 302 vorgesehen ist. Die erste Kernplatte 301 und die zweite Kernplatte 302 sind dadurch verbunden. Danach wird die erste Schweißlampe 61 nacheinander zu der dritten Schweißposition S₃ und der Schweißendposition S₄ bewegt und sie bringt auf die gleiche Weise Laserlicht auf einen dritten Schweißzielabschnitt C₃ und einen vierten Schweißzielabschnitt C₄ auf. Dadurch sind die zweite Kernplatte 302 und die dritte Kernplatte 303 verbunden und die dritte Kernplatte 303 und die vierte Kernplatte 304 sind verbunden. Wenn das Laserschweißen an der Schweißendposition S₄ abgeschlossen ist, wird die erste Schweißlampe 61 zurück zu der Schweißstartposition S1 bewegt, welche die Anfangsposition ist. Der erste Schweißschritt ist dadurch beendet und der Vorgang geht weiter zu dem Umdrehschritt. Als solches werden in dem ersten Schweißschritt mehrere Kernplatten 3 miteinander verschweißt, die die erste Endplatte 41 umfassen, die in der Stapelrichtung am untersten angeordnet ist, indem die ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung bewegt werden.
Der Umdrehschritt ist ein Schritt, in welchem der zweite Lagenkörper 300B, der durch Stapeln der mehreren Kernplatten 3 und der ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 ausgebildet ist, vertikal auf den Kopf umgedreht wird und auf der Basisplattform 7 montiert wird. Der Umdrehschritt wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
In dem Umdrehschritt werden als erstes die zweite Endplatte 42 und ein zweites Basiselement 52, das die gleiche Form hat wie das erste Basiselement 51, nacheinander auf der vertikal obersten Kernplatte 3 des ersten Lagenkörpers 300A gestapelt, wie in 5C gezeigt ist. Dann wird der erste Arm 81 in der Einschnittöffnung 70 der Basisplattform 7 angeordnet, während ein zweiter Arm 82 oberhalb von dem zweiten Basiselement 52 angeordnet wird, und ein Lagenkörper, der aus dem zweiten Lagenkörper 300B und den ersten und zweiten Basiselementen 51 und 52 besteht (nachfolgend vereinfacht als „Verbundlagenkörper“ bezeichnet) wird dann durch die ersten und zweiten Arme 81 und 82 in der Stapelrichtung gegriffen. Der Verbundlagenkörper wird dann durch die Bewegung der ersten und zweiten Arme 81 und 82 nach oben angehoben und wird von der Basisplattform 7 aufwärts getrennt.
Wie in 5D gezeigt ist, wird der Verbundlagenkörper als nächstes durch die ersten und zweiten Arme 81 und 82 auf den Kopf umgedreht. Im Einzelnen wird in dem Umdrehschritt das zweite Basiselement 52 zusammen mit dem ersten Basiselement 51 und dem ersten Lagenkörper 300A in einem Zustand umgedreht, in dem der erste Lagenkörper 300A zwischen dem zweiten Basiselement 52 und dem ersten Basiselement 51 zwischengeordnet ist. In 5C bis 5E sind nur Endabschnitte der ersten und zweiten Arme 81 und 82 gezeigt.
Der auf den Kopf umgedrehte Verbundlagenkörper wird dann nochmals auf der Basisplattform 7 platziert und der zweite Arm 82 wird in der Einschnittöffnung 70 der Basisplattform 7 angeordnet. In diesem Zustand sitzt das zweite Basiselement 52 auf der Fläche 7a der Basisplattform 7 und der zweite Lagenkörper 300B ist auf einer Montagefläche 52a des zweiten Basiselements 52 platziert. Dann geht der Vorgang weiter zu dem zweiten Schweißschritt. Nach dem Umdrehschritt ist die Montagefläche 52a des zweiten Basiselements 52 eine horizontale Fläche, die mit der zweiten Endplatte 42 in Kontakt steht, die jetzt vertikal am untersten in dem zweiten Lagenkörper 300B angeordnet ist und eine Form der „Platzierungsfläche“ der Erfindung ist.
Der zweite Schweißschritt wird nach dem Umdrehschritt ausgeführt und ist ein Schritt, in welchem die Außenumfangsabschnitte von mehreren Kernplatten 3 als mehrere Metallplatten und der zweiten Endplatte 42, die an dem unteren Ende in der Stapelrichtung des zweiten Lagenkörpers 300B übereinanderliegen, in einem Zustand miteinander verschweißt werden, in dem der zweite Lagenkörper 300B auf der Montagefläche 52a des zweiten Basiselements 52 platziert ist.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Außenumfangsabschnitte von der zweiten Endplatte 42 und vier Kernplatten 3 darauf verschweißt, welche an dem unteren Ende in der Stapelrichtung übereinanderliegen, wie in 5E gezeigt ist. Diesbezüglich ist es bei dem zweiten Schweißschritt jedoch nur erforderlich, zumindest die zweite Endplatte 42, die in der Stapelrichtung des zweiten Lagenkörpers 300B am untersten positioniert ist, mit der zu der zweiten Endplatte 42 benachbarten Kernplatte 3 zu verschweißen, und die vier Kernplatten 3 müssen nicht notwendigerweise miteinander verschweißt werden. Die in dem zweiten Schweißschritt zu verschweißenden Metallplatten können gemäß der Dicke des Rotorkerns 21 oder der Kernplatte 3, etc. angemessen verändert werden.
In dem zweiten Schweißschritt wird Laserschweißen ausgeführt, um die zweite Endplatte 42, die in der Stapelrichtung des zweiten Lagenkörpers 300B am untersten angeordnet ist, mit der zu der zweiten Endplatte 42 benachbarten Kernplatte 3 zu verbinden, und danach wird Laserschweißen zum Verbinden der Kernplatten 3 des achten Blocks 3H miteinander nacheinander auf die gleiche Weise ausgeführt, wie in Bezug auf 5B beschrieben ist, um die Bewegung der ersten Schweißlampe 61 in dem ersten Schweißschritt zu erläutern.
Zu dieser Zeit werden der Schweißzielabschnitt zwischen dem Außenumfangsabschnitt der zweiten Endplatte 42 und dem Außenumfangsabschnitt der Kernplatte 3 und die Schweißzielabschnitte zwischen den Außenumfangsabschnitten der vier Kernplatten 3, die auf der zweiten Endplatte 42 gestapelt sind, mit Laser bestrahlt und nacheinander verbunden, während die ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 nur in der z-Richtung aufwärts bewegt werden, und der zweite Schweißschritt wird dann beendet. Als solches werden in dem zweiten Schweißschritt mehrere Kernplatten 3 miteinander verschweißt, die die zweite Endplatte 42 umfassen, die in der Stapelrichtung am untersten positioniert ist, indem die ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung bewegt werden.
(Funktionen und Wirkungen der Ausführungsform)
In der Ausführungsform wird der zweite Lagenkörper 300B, der durch Stapeln der mehreren Kernplatten 3 und der ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 ausgebildet ist, vertikal auf den Kopf umgedreht und wird in dem Umdrehschritt auf der Montagefläche 52a des zweiten Basiselements 52 platziert. Daher ist es möglich, Schweißen nur an der unteren Endseite in der Stapelrichtung auszuführen, bei welcher eine Auswirkung einer Dickenabweichung klein ist, die in den Kernplatten 3 vorliegt. Es ist dadurch möglich, eine Qualität zu verbessern, ohne durch eine Parallelitätsabweichung beeinflusst zu werden, die mit der Dickenabweichung der Kernplatten 3 assoziiert ist.
Im Einzelnen müssen in einem Fall, in dem beispielsweise das Verfahren zum Herstellen des Rotors 2 nicht den Umdrehschritt aufweist, die ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 nach dem Schweißen des unteren Endes des Lagenkörpers zu der oberen Seite des Lagenkörpers bewegt werden. Da die obere Endseite des Lagenkörpers, welche in der Stapelrichtung weiter weg von der Montagefläche 51a des ersten Basiselements 51 ist, in diesem Fall stärker von einer Parallelität beeinflusst ist, die mit der akkumulierten Dickenabweichung der Kernplatten 3 assoziiert ist, ändert sich ein Abstand der ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 von dem Außenumfangsabschnitt des Lagenkörpers in der x-Richtung mit der Neigung des Lagenkörpers bezüglich der Stapelrichtung des Lagenkörpers und dies kann zu einer Qualitätsverschlechterung wie etwa einem mangelhaften Verschweißen führen.
Demgegenüber ist es in der vorliegenden Ausführungsform durch Umdrehen des zweiten Lagenkörpers 300B, um den zweiten Lagenkörper 300B zu fertigen, der auf der Montagefläche 52a des zweiten Basiselements 52 platziert ist, möglich, Schweißen nur an der unteren Endseite in der Stapelrichtung auszuführen, bei welcher eine Auswirkung der akkumulierten Dickenabweichung der Kernplatten 3 klein ist. Dadurch tritt keine Fehlausrichtung zwischen den Schweißpositionen auf, wie obenstehend beschrieben ist, eine Variation der Schweißverbindungsfestigkeit von Produkten ist verringert und es ist dadurch möglich eine Schweißqualität zu stabilisieren.
Da die ersten und zweiten Schweißlampen 61 und 62 in der vorliegenden Ausführungsform in den ersten und zweiten Schweißschritten nur vertikal in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung bewegt werden müssen, ist es darüber hinaus nicht erforderlich, die Position in der zu der Vertikalrichtung senkrechten Richtung (der x-Richtung) zu steuern. Dies ermöglicht, eine zum Schweißen benötigte Ausrüstung zu vereinfachen, wodurch Ausrüstungsinvestitionen verringert werden. Da eine zur Positionssteuerung benötigte Zeit verringert wird, kann darüber hinaus der Schweißschritt verkürzt werden.
Da in der vorliegenden Ausführungsform die Metallplatte, die in der Stapelrichtung des Lagenkörpers am untersten angeordnet ist, und die zu der untersten Metallplatte benachbarte Metallplatte in den ersten und zweiten Schweißschritten laserverschweißt werden, ist es zudem möglich, eine radiale Fehlausrichtung des Rotors 2 zu verhindern, die durch Rotation verursacht wird. Da im Einzelnen eine Belastung, die durch eine Rotation des Rotors 2 erzeugt wird, an beiden axialen Enden des Rotorkerns 21 konzentriert ist, kann sich die radiale Position der Kernplatten 3 verändern, die an den beiden axialen Enden des Lagenkörpers positioniert sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Änderung der radialen Position der Kernplatten 3 aufgrund von der Rotation des Rotors 2 verhindert, indem die Kernplatten 3 an den beiden axialen Enden des Lagenkörpers miteinander verschweißt und verbunden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform stehen zudem die Durchgangslöcher 31, die an den mehreren Kernplatten 3, mit Ausnahme der ersten und zweiten Endplatten 41 und 42, die während dem ersten Verschweißen und dem zweiten Schweißschritt jeweils am untersten angeordnet sind, ausgebildet sind, miteinander in Verbindung und bilden die mehreren Aufnahmelöcher 211 zum Aufnehmen der Permanentmagnete 22 aus, und mehrere Schlitzlöcher 411 und 421 der ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 sind kleiner als die Aufnahmelöcher 211, welche dadurch mit den ersten und zweiten Endplatten 41 und 42 teilweise abgedeckt sind. Dadurch sind die Permanentmagnete 22 am Herausbewegen gehindert.
Obwohl die Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung gemäß den Patentansprüchen nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Ferner ist anzumerken, dass alle Kombinationen der Merkmale, die in der Ausführungsform beschrieben sind, nicht notwendig sind, um das Problem der Erfindung zu lösen.
Zudem kann die Erfindung angemessen modifiziert und umgesetzt werden, ohne von dem Kern davon abzuweichen. Obwohl in der Ausführungsform das Beispiel des Montierens der elektrischen Rotationsmaschine 100 in einem Fahrzeug beschrieben worden ist, ist beispielsweise die bestimmungsgemäße Verwendung der elektrischen Rotationsmaschine 100 nicht darauf beschränkt.
Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur, welche einen Lagenkörper aufweist, der ausgebildet ist, indem mehrere Metallplatten gestapelt werden, und konfiguriert ist, sodass die mehreren Metallplatten, die in einer Stapelrichtung an beiden Enden angeordnet sind, miteinander verschweißt sind. Das Verfahren umfasst ein erstes Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers übereinanderliegen, der auf einer Platzierungsfläche platziert ist, ein vertikales Umdrehen des Lagenkörpers auf den Kopf nach dem ersten Verschweißen und ein Instellungbringen des Lagenkörpers und nach dem Umdrehen ein zweites Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers übereinanderliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019019381 [0001]
JP 2017225304 [0003, 0004, 0005]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Lagenstruktur, die einen Lagenkörper aufweist, der ausgebildet ist, indem eine Vielzahl von Metallplatten gestapelt werden, und konfiguriert ist, sodass die Vielzahl von Metallplatten, die in einer Stapelrichtung an beiden Enden positioniert sind, miteinander verschweißt sind, wobei das Verfahren aufweist: ein erstes Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers übereinanderliegen, der auf einer Platzierungsfläche platziert ist; ein vertikales Umdrehen des Lagenkörpers auf den Kopf nach dem ersten Verschweißen und ein Instellungbringen des Lagenkörpers; und nach dem Umdrehen ein zweites Verschweißen von Außenumfangsabschnitten der Vielzahl von Metallplatten, die an einem unteren Ende des Lagenkörpers aufeinanderliegen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Verschweißen in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der Lagenkörper auf der Platzierungsfläche eines ersten Basiselements platziert ist, um die Außenumfangsabschnitte der Vielzahl von Metallplatten zu verschweißen, die an dem unteren Ende auf der Seite des ersten Basiselements übereinanderliegen, wobei das Umdrehen ausgeführt wird, um ein zweites Basiselement zusammen mit dem ersten Basiselement und dem Lagenkörper in einem Zustand umzudrehen, in dem der Lagenkörper zwischen dem zweiten Basiselement und dem ersten Basiselement zwischengeordnet ist, und das zweite Verschweißen in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der Lagenkörper auf einer Platzierungsfläche des zweiten Basiselements platziert ist, um die Außenumfangsabschnitte der Vielzahl von Metallplatten zu verschweißen, die an dem unteren Ende auf der Seite des zweiten Basiselements übereinanderliegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Metallplatten miteinander verschweißt werden, indem Laserschweißen verwendet wird, das erzielt wird, indem die Außenumfangsabschnitte mit Laserlicht bestrahlt werden, das eine Lichtachse in der Horizontalrichtung hat, und von der Vielzahl von Metallplatten zumindest die unterste Metallplatte und die dazu benachbarte Metallplatte bei dem ersten Verschweißen und dem zweiten Verschweißen miteinander laserverschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei Lampen, die das Laserlicht ausstrahlen, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Vertikalrichtung aufwärts und abwärts bewegbar sind und eine Vielzahl von Metallplatten, die die unterste Metallplatte umfasst, bei dem ersten Verschweißen und dem zweiten Verschweißen miteinander verschweißt werden, indem die Lampen aufwärts und abwärts bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lagenstruktur einen elektrischen Rotationsmaschinenrotor aufweist, der in einer elektrischen Rotationsmaschine verwendet wird, Durchgangslöcher, die an der Vielzahl von Metallplatten, mit Ausnahme von einem Paar Metallplatten, die während dem ersten Verschweißen und dem zweiten Verschweißen jeweils am untersten angeordnet sind, ausgebildet sind, miteinander in Verbindung stehen und Aufnahmelöcher zum Aufnehmen von Permanentmagneten ausbilden, und das Paar Metallplatten die Aufnahmelöcher zumindest teilweise abdeckt.