JP2005065479A - モータ、及びモータ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータにおいて、ロータやステータのコアの磁気異方性を要因とするコギングトルクを低減すること。
【解決手段】 プレス加工における電磁鋼板あるいは金型の回転角度は、ロータコアはほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層し、ステータコアはほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層する。奇数倍の角度で回転させて積層することにより、コギングトルク同士の位相を互いに逆相として、コギングトルクを相殺させて低減させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ及びモータ製造装置に関し、特にコギングトルクの低減に関する。

磁石を埋め込んだロータと、周方向に等間隔に設けたスロットを有しそのスロットに巻き線を施してコイル部を形成したステータとを備え、磁石のトルクとコイルのリラクタンストルクにより回転駆動するモータにおいて、ロータの回転時にロータが脈動するコギングトルクが発生する。

ロータ内部に配置された磁石が発生する磁束がステータ側のスロットを介して閉じた磁路を形成する際、ステータとロータの回転角度における電磁吸引力の回転方向の総和は、ロータとステータとの相対位置に応じて変動する。ステータは磁気抵抗の異なるスロットとスロット開口部との繰り返しであるため、ロータの回転に伴ってロータには１スロットピッチを通過する際にロータの回転方向あるいは反回転方向に電磁吸引力が切り替わり、磁石の極数やスロット数に比例した周期でトルクが変動しコギングトルクが発生する。

従来、このコギングトルクを低減するために、ロータ形状、ステータ形状、ロータやステータを形成する金型の精度の改善が図られてきている。例えば、ロータを軸方向に積層する際、ロータの回転方向である周方向に等間隔にずらして配置するスキューが知られている。これは、ロータに配置された磁石の磁極がステータのスロットを通過する際の相対位置を周方向にずらすことで、各層が発生するコギングトルクの最大位置を周方向にずらすものである。また、軸方向に２段以上に分割する多段スキューも知られている。

このようなロータ形状やステータ形状に基づくコギングトルクの低減によっても、なおコギングトルクが残存する。本発明の発明者は、このコギングトルクの要因としてロータやステータを構成する電磁鋼板の磁気異方性があることを見いだした。モータに使用されるロータコア、ステータコアは無方向性電磁鋼板で製造されるが、圧延方向に平行な方向と、圧延方向に垂直な方向とでは無方向性電磁鋼板であっても磁化特性が異なる。本発明の発明者は、この電磁鋼板の磁気異方性がコギングトルクの要因となっていることを見いだした。

本出願人は、特許文献１において、同期電動機の磁気異方性に起因する回転変動を解消する提案を行っている。この特許文献１では、積層ステータの磁気異方性に注目し、この磁気異方性により同期電動機のトルクリップルを低減する積層ステータの製造方法について開示している。

しかしながら、この特許文献１が解決しようとする回転変動はトルクリップルであり、コギングトルクとは異なるものである。本発明の出願人は、この電磁鋼板の磁気異方性によるコギングトルクを低減する先行技術については、知得する限りにおいて開示すべき文献を有していない。

特開平１０−６６２８３号公報

型により電磁鋼板のコア素材を打ち抜き、複数のコアを重ねて積層する場合、コア形状が圧延方向に対して一方向にそろうため、コアの磁気異方性が原因となってコギングトルクが発生する。前記した特許文献１が解決しようとするトルクリップルは、モータの電流を流したときに現れる現象であるのに対して、本発明で解決しようとするコギングトルクはコイルに流れる電流とは無関係であって磁石やコア形状により定まり、その発生原理を異にするものである。
したがって、モータの磁気異方性に起因するコギングトルクを解決しようとする課題は前記特許文献１には開示されておらず、出願人が知る限り本発明が初めてである。

コギングトルクを低減させるために従来より用いられているスキューや段ずらしの手法は、ロータ形状やステータ形状等の形状が要因となって発生するものである。この形状により発生するコギングトルクは比較的振幅が大きなものであり、スキューや段ずらしの手法は、このような振幅の大きなコギングトルク成分を低減するために有効ではある。しかしながら、磁気異方性を要因とするコギングトルク成分を軽減することはできない。

また、コアの厚みのばらつきや、金型精度のコア形状によるばらつきを平均化するために、極、スロット、外形等のピッチで積層コア全体としてほぼ等分に配置されるよう回転させながらコアを積層することも考えられるが、この等分な配置では磁気異方性によるコギングトルクを低減することはできない。
そこで、本発明は、モータにおいて、ロータやステータのコアの磁気異方性を要因とするコギングトルクを低減することを目的とする。

本発明は、プレス加工によるコア製造時に、積層する複数のコアの圧延方向を異ならせ、積層したコアの圧延方向が揃わないようにすることで、磁気異方性を原因とするコギングトルクを低減する。このプレス加工において、コア素材となる電磁鋼板を所定角度回転させる、あるいは金型側を所定角度回転させることにより、極、スロット、外形等のピッチに依存しないようにすることができる。

本発明の発明者は、磁気異方性によるコギングトルクはスロット数の自然数倍、極数の自然数倍の周期であることを実験により見出した。そこで、この磁気異方性によるコギングトルクの発生周期の特性に基づき、プレス加工における電磁鋼板あるいは金型の回転角度において、ロータコアは、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層し、ステータコアは、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層する。奇数倍の角度で回転させて積層することにより、コギングトルク同士の位相を互いに逆相として、コギングトルクを相殺させて低減させることができる。偶数倍の角度で回転させて積層した場合には、互いのコギングトルクの位相が同相となるため、コギングトルクは相殺されず低減させることができない。

さらに、本発明の発明者は、実験を行うことにより、前記した自然数の内、ステータ側で（モータの極数×自然数ｎ）がスロット数に近い周期を持つ自然数、またはロータ側で（モータのスロット数×自然数ｎ）が極数に近い周期を持つ自然数の周期で主にコギングトルクが発生することを見いだした。

そこで、このステータ側とロータ側における磁気異方性によるコギングトルクの発生周期の特性に基づき、プレス加工における電磁鋼板あるいは金型の所定角度を定める自然数を互いのスロット数あるいは極数に近い周期とすることによりコギングトルクの低減の相殺において高い効果を得ることができる。

本発明は、モータ及びモータの製造装置の態様とすることができる。
本発明のモータの態様において、第１の形態は、電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、コアの圧延方向を基準として積層単位毎にほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度、又は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度を所定角度として回転させて積層させた構成とする。

また、本発明のモータの態様において、第２の形態は、電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、コアの圧延方向を基準として積層単位毎にほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度、又は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を所定角度とする一周期の角度範囲とし、当該角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、この按分した角度に一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせた構成とする。

上記の第１，２の形態によれば、コアを積層するに際して、各層のコアの重なりを、コアの圧延方向に対して上記の角度でずらせることにより、コギングトルク同士の位相を互いに逆相として相殺させ、モータのコギングトルクを低減させることができる。

本発明のモータのコアは、ロータコア又はステータコアとすることができ、ロータコアは、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度を所定角度として回転させて積層し、ステータコアは、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度を所定角度として回転させて積層させる。

また、ロータコアは、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を所定角度とする一周期の角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層する。一方、ステータコアは、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を一周期の角度範囲とし、当該角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させる。
また、前記所定角度として、ロータコアについては、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータのスロット数×自然数ｎ）がモータの極数に近くなる自然数となる角度を所定角度とし、ステータコアについては、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で当該自然数ｎは（モータの極数×自然数ｎ）がモータのスロット数に近くなる自然数となる角度を所定角度として回転させて積層させる。

また、ステータコアについては、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータの極数×自然数ｎ）がモータのスロット数に近くなる自然数である角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させる。ロータコアについては、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータのスロット数×自然数ｎ）がモータの極数に近くなる自然数である角度を所定角度として一周期の角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させる。

また、コアはロータコア及びステータコアとし、ロータコアとステータコアの角度の一方は、前記した角度の他方のコアの角度分、または段ずらしも行っている場合その段ずらしの角度分だけ差し引いたものとする。

本発明のモータの第３の形態は、電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２，・・・）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕×２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差、または、（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕×２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差が所定角度範囲内となる角度で回転させて積層させた構成とする。

ステータコアの場合には、ステータコアは、少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２…）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，…〕×２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として回転させて積層させる。また、ロータコアの場合には、ロータコアは少なくとも２つ以上の自然数（ｍ１，ｍ２，…）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２，…〕ｘ２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として回転させて積層させる。なお、上記で得られる２つ以上の角度に対する角度差は、これら２つ以上の角度から選択した２つの角度の角度差を意味する。以下の形態においても同様である。

また、本発明のモータの第４の形態は、電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２，・・・）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定角度範囲内となる角度、又は、（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定角度範囲内となる角度を一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせた構成とする。

ステータコアの場合には、少なくとも２つの自然数（ｎ１，ｎ２，…）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，…〕））の自然数倍の角度であって当該自然数（ｎ１，ｎ２，…）が（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，…〕）がモータのスロット数に近くなる自然数となる角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させる。また、ロータコアの場合には、少なくとも２つの自然数（ｍ１，ｍ２，…）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２，…〕））の自然数倍の角度であって当該自然数（ｍ１，ｍ２，…）は（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２，…〕）がモータの極数に近くなる自然数となる角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせる。

本発明のモータ製造装置は、前記した本発明のコアを作成してモータを製造するものであり、このモータ製造装置の態様の第１の形態は、積層コアを備えたモータを製造するモータ製造装置であって、打ち抜き用金型に対して電磁鋼板の圧延材を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備え、この打ち抜き手段は圧延方向を異にする複数のコアを形成する。

モータ製造装置の第２の形態は、積層コアを備えたモータを製造するモータ製造装置であって、電磁鋼板の圧延材に対して打ち抜き用金型を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備え、この打ち抜き手段は圧延方向を異にする複数のコアを形成する。
モータ製造装置の第３の形態は、積層コアを備えたモータを製造するモータ製造装置であって、打ち抜き用金型に対して電磁鋼板の圧延材、又は打ち抜き用金型を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備え、打ち抜き手段は、前記所定角度をコアの圧延方向を基準として、少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２，・・・）に対して（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕×２））の奇数倍の角度との角度差、または、（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕×２））の奇数倍の角度との角度差が所定角度範囲内となる角度とし、圧延方向を異にする複数のコアを形成する。

モータ製造装置の第４の形態は、積層コアを備えたモータを製造するモータ製造装置であって、打ち抜き用金型に対して電磁鋼板の圧延材、又は打ち抜き用金型を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備え、打ち抜き手段は、前記所定角度をコアの圧延方向を基準として、少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２，・・・）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定角度範囲内となる角度、又は、（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｎ１，ｎ２，・・・〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定角度範囲内となる角度を一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせた角度とし、圧延方向を異にする複数のコアを形成する。

また、モータ製造装置の第５の形態は、積層コアを備えたモータを製造するモータ製造装置であって、打ち抜き用の型を複数備え、この各打ち抜き用金型により電磁鋼板の圧延方向に対して所定角度異ならせて打ち抜く打ち抜き手段を備え、この打ち抜き手段は圧延方向を異にする複数のコアを形成する。
上記の第１から５の各形態において、打ち抜き用金型は順送金型とすることができる。
この順送金型は、コアを打ち抜く複数のステーションを備えた構成とし、ステーションは、電磁鋼板の圧延材に対して所定角度回転させた打ち抜き用金型を備える。

上記第１〜３の各形態において、モータ製造装置は前記した本発明のコアを作成する。
モータはこのコアを積層することにより製造される。上記所定角度の第１の形態は、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度、又は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度とすることができる。
所定角度の第２の形態は、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度、又は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、按分した角度に一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせた角度とする。

モータ製造装置は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層することによりロータコアを形成し、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層させることによりステータコアを形成する。
また、モータ製造装置は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層することによりロータコアを形成し、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させることによりステータコアを形成する。

また、上記所定角度は、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータの極数×自然数ｎ）がモータのスロット数に近くなる自然数である角度、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータのスロット数×自然数ｎ）がモータの極数に近くなる自然数である角度とすることができる。

コアを回転させる段ずらしやスキューと、圧延方向に対するコアの回転とを組み合わせることにより、コア形状に起因するコギングトルクと磁気異方性に起因するコギングトルクの両方を低減させることができる。このとき、所定角度は、圧延方向に対してコアを回転させた角度と、形状に基づくコアの段ずらし又はスキューの角度の和とする。これによれば、ロータ形状、ステータ形状、金型精度等の形状を要因とするコギングトルクを低減すると共に、磁気異方性を要因とするコギングトルクを低減することができる。
なお、本発明の積層コアの回転角度は、前記式で定まる角度に、所定のコギングトルクの低減効果を奏することができる多少の角度幅の範囲を含むものである。

また、本発明は、１回転で発生する２つのコギングトルクの回数成分を同時に低減することもできる。２つのコギングトルクの回数成分を低減するコアの回転角度は、各コギングトルクの回数成分に対応する回転角度について、その各奇数倍の倍数を調整することにより、奇数倍して得られた２つの角度が近くなる回転角度を求めることにより得ることができる。したがって、この場合に設定される回転角度は、前記式を用いて定まる各コギングトルクの回数成分に対応する回転角度から多少角度ずれしたものとなることがある。この角度ずれによりコギングトルクを低減する効果が多少変化する場合があるが、この変化幅を所定幅内とする角度範囲に設定することにより、１回転で発生する２つのコギングトルクの回数成分を同時に低減する効果を得ることができる。

本発明は、ロータ側の磁気異方性を要因とするコギングトルクをロータ側のコアの角度を異ならせることで低減し、ステータ側の磁気異方性を要因とするコギングトルクをステータ側のコアの角度を異ならせることで低減するものである。したがって、前記した特許文献１が磁気異方性によるトルクリップルであるのに対して、本発明は磁気異方性によるコギングトルクであり、解決しようとする要因のトルク特性が異なる。また、解決するためのコアの回転角度についても、特許文献１ではロータの極数と磁気異方性の数の最小公倍数の角度であるのに対して、本発明ではロータではステータ側のスロット数で定まる角度であり、また、ステータではロータ側の極数で定まる角度であり、角度も相違するものである。

前記した特許文献１の技術は、ステータの磁気特性の異方性の数（ステータ１回転当たりに発生する数）と、ロータの極数との最小公倍数がモータ１回転で発生するトルクリップル数としている。ここで、トルクリップルの周期を細かくすれば、リップルの振幅は小さくなることが経験的に知られているが、トルクリップルの周期を細かくするにはロータの極数を変える必要があり、このロータの極数を変えることによりトルクリップルを低減することは困難である。そこで、特許文献１の技術では、ステータの磁気特性の異方性の数を増やして、トルクリップルを低減している。
また、トルクリップルは電流を流した時に現れる現象であり、リップルが発生する要因としては、コギングトルク、逆電圧波形の乱れ、電流の乱れ等があり、これらが複合して発生すると考えられる。

本出願人は、この要因の内でコギングトルクにつき、ロータ形状、ステータ形状の形状誤差に要因を取り除いた後、磁気異方性に起因する部分に着目し、磁気異方性に起因するコギングトルクの１回転当たりに発生する回数が、（モータの極数×自然数ｎ）、又は（モータのスロット数×自然数ｎ）であることを実験により確認したものである。したがって、特許文献１の技術とは、１回転当たりのトルク発生回数が異なり、またその発生の原理も異なるものである。
なお、本発明によれば、磁気異方性が原因となるロータ、ステータの磁束分布の乱れを改善することにより、磁気異方性が原因のコギングトルクを改善すると共に、このコギングトルクに起因するトルクリップルも低減することができる。

また、本発明のモータの製造装置において、打ち抜き用金型を順送金型とし、前記の所定角度ずらした金型を用いる複数のステーション、及び前記所定角度によらない金型を用いる共通のステーションを備える構成や、ロッド位置及び／又は外形を異にする２種類のコアを打ち抜ステーションの間に打ち抜いたコアを回すステーションを備える構成とする。

順送金型においては１枚のコアを打ち抜いた後、数枚のコアをひとつにまとめてブロック状に積層する際、所定の角度、型を回転させたステーションを付け加える必要があり、従来の方法ではステーションの数が倍必要となって、順送金型の全長が長くなり、現行のプレス機でコアを打てなくなるが、上記構成の共通のステーションによりステーションの数を減らすものである。

例えば、１回転当たり形状的に繰り返し性の高い形状であるステータ内径は円形であるため任意の角度で回転させても形状に変化はなく繰り返し性が高いといえ、スロットは通常スロット数が大きく繰り返し性が高いため、打ち抜くステーションステータにおいて共通のステーションとすることができる。なお、追加のステーションが必要なのは、かしめ、ロッド、外形を抜くステーションであるが、外形が円弧の場合はステーションを共通にすることができる。ここで、所定の角度は、３６０°／（極数×自然数×２）×奇数倍の角度または３６０°／（スロット数×自然数×２）×奇数倍の角度とすることができる。
また、コアを回すステーションを設けることにより、コアを所定角度逆方向にずらして通常のコアと所定の角度回転させたコアのロッド位置や外形を整列し揃える。

また、磁気異方性が現れるのは電磁鋼板の結晶の方位が原因である。通常は、結晶の方位の主方向（磁化容易方位）は圧延方向と一致する。その結晶の方位を所定の角度回転させることにより製造された電磁鋼板と回転させていない電磁鋼板を組み合わせることにより、型は共通で使用でき、磁気異方性が原因のコギングトルクをなくすことができる。また、その所定の角度は従来の半分の角度とし、表のコアとそれを裏返したコアを足し合わせることにより、所定の角度ずれたコアを足し合わせることになり、所定角度の角度ずれを形成する。

ロータまたはステータの形状を圧延方向に対して、所定の角度の半分ずらした型を作成し、その型で製造したコアとそれを裏返したコアを組み合わせる。両者の角度差は所定の角度となる。この場合、ステーションの数は従来と同じになり、ステーションの数を増やすことなく磁気異方性対策を行うことができる。ステーションの数が増えると型の全長が長くなるため従来のプレス機では対応できなくなる可能性があったが、この場合はステーションの数が同じですむので問題もなく、非常に効果的である。

ロータまたはステータの形状を型で打つにあたって、電磁鋼板を圧延方向に対して、所定の角度の半分ずらして挿入してコアを打ち、これにより製造したコアとそれを裏返したコアを組み合わせ、両者の角度差を所定の角度とする。この場合、ステーションの数は従来と同じになり、ステーションの数を増やすことなく磁気異方性対策を行うことができる。ステーションの数が増えると型の全長が長くなるため従来のプレス機では対応できなくなる可能性があったが、この場合はステーションの数が同じですむので問題もなく、非常に効果的である。

本発明によれば、モータにおいて、ロータやステータのコアの磁気異方性を要因とするコギングトルクを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のモータの一構成例を説明するための図である。図１において、モータはロータ１とステータ２を備え、電磁鋼板から成るコアを積層した積層材により形成される。

ロータ１は、複数のロータコア１ａを積層して構成される。各ロータコア１ａには、中心にモータの回転軸となるシャフト３を通すための開口部が形成され、モータの極数に応じた個数の磁石用穴１ｂが周方向に等角度で配置され、この磁石用穴１ｂ内に永久磁石が埋設されている。また、ロータコア１ａには、積層して固定するためのかしめ１ｅが形成されている。

ステータ２は、複数のステータコア２ａを積層して構成される。各ステータコア２ａには、中心にロータ１を配置するための開口部が形成され、コイルを巻回するための複数のスロット２ｂを周方向に等角度で配置されている。また、ステータコア２ａには、積層して固定するためのかしめ２ｃが形成されている。また、ステータを固定するためのステータ固定用穴２ｄを備える。図１は、８極２４スロットのモータ例を示し、ロータ１は等角度に８個の極を備え、各極部分には永久磁石が配置されている。ステータ２は等角度に２４個のスロットを備えている。

各ロータコア１ａ及びステータコア２ａは、圧延された電磁鋼板（フープ材）４を打ち抜くことにより形成される。図２は電磁鋼板（フープ材）の圧延方向を説明するための図である。図２において、巻かれた電磁鋼板（フープ材）の長さ方向（送り出し方向）は圧延方向に対して平行であり、電磁鋼板（フープ材）の幅方向は圧延方向に対して垂直である。

無方向性の電磁鋼板であっても、その磁化特性は圧延方向により異なる磁化特性（磁気異方性）を有する。図３は無方向性電磁鋼板の磁化曲線を示しており、図中の破線は圧延方向に対して平行方向の磁化曲線を示し、図中の実線は圧延方向と垂直方向の磁化曲線を示している。図３に示すように、磁界強度に対する磁束密度の変化特性は圧延方向によって異なる特性を示す。したがって、ステータコアのスロットに巻回したコイルに同電流を流した場合であっても発生する磁束密度は圧延方向により異なるため、ロータに発生するトルクの大きさも異なり、コギングトルクの要因となる。

本発明では、プレス加工によりモータのロータコアやステータコアを製造する際に、積層する複数のコアの圧延方向を異ならせる。これにより、積層したコアの圧延方向が揃わないようにすることで、磁気異方性を原因とするコギングトルクを低減する。このプレス加工において、積層する複数のコアの圧延方向を異ならせるために、コア素材となる電磁鋼板あるいは金型側を所定角度回転させる。この回転は、極、スロット、外形等のピッチに依存することなく行うことができる。

本発明の出願人は、磁気異方性によるコギングトルクはスロット数の自然数倍、極数の自然数倍の周期であることを実験により見いだした。このコギングトルクの周期はスロット数や極数の自然数倍であることから、プレス加工において行う電磁鋼板あるいは金型の回転において、積層コアは少なくとも一枚のコアを積層単位とし、コアの圧延方向を基準として積層単位毎にほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度、又は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層させる。

ロータコアについてはほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層し、ステータコアについてはほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層する。
（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））は、ロータ側の磁気異方性とモータのスロット数に起因するコギングトルクの一周期分の角度であり、（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））は、ステータ側の磁気異方性とモータの極数に起因するコギングトルクの一周期分の角度である。また、この角度を“２”で除算して半分とすることにより一周期の半波長分の角度が得られる。

ここで、前記の角度を奇数倍した角度で回転させて積層することにより、コギングトルク同士の位相を互いに逆相として、コギングトルクを相殺させて低減させる。偶数倍の角度で回転させて積層した場合には、互いのコギングトルクの位相が同相となるため、コギングトルクは相殺されず低減させることができない。
さらに、実験により、前記した自然数ｎは、ステータ側では（モータの極数×自然数ｎ）がスロット数に近い周期を持つ自然数の周期、また、ロータ側では（モータのスロット数×自然数ｎ）が極数に近い周期を持つ自然数の周期において、主にコギングトルクが発生することが見いだされた。
以下の表はこの一例を示している。

表１の例によれば、例えば、極数が１０でスロット数が１２の場合には、ステータ側で１回転当たり１０回又は２０回の周期、ロータ側で１２回の周期のコギングトルクが発生する。このときの自然数ｎは１，２及び２である。また、極数が８でスロット数が２４の場合には、ステータ側で１回転当たり２４回の周期、ロータ側で２４回の周期のコギングトルクが発生する。このときの自然数ｎは３及び１である。また、極数が８でスロット数が３６の場合には、ステータ側で１回転当たり３２又は４０回の周期、ロータ側で３６回の周期のコギングトルクが発生する。このときの自然数ｎは４，５、及び１である。
このステータ側とロータ側における磁気異方性によるコギングトルクの発生周期の特性に基づいて、積層コアは少なくとも一枚のコアを積層単位とし、コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、ステータコアについては、自然数ｎを（モータの極数×自然数ｎ）がスロット数に近くなる自然数として、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層し、また、ロータコアについては、自然数ｎを（モータのスロット数×自然数ｎ）が極数に近くなる自然数として、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で回転させて積層する。

これによって、プレス加工における電磁鋼板あるいは金型の所定角度を定める自然数を互いのスロット数あるいは極数に近い周期に設定して、コギングトルクの低減の相殺において高い効果を得る。

図４はロータの構成例である。この例では、それぞれ１０枚のロータコア１ａを積層してなる積層コア（１）と積層コア（２）を重ねた合計２０枚の積層コアにより構成している。
積層コア（１）と積層コア（２）とは、圧延方向（図中の矢印で示す）を基準として互いに所定角度だけずれている。この角度は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度により設定される。ここでは、モータのスロット数を“２４”とし、自然数ｎを“１”とし、奇数倍を１倍とすることで７．５°としている。

図５はコギングトルクの低減を説明するための図であり、圧延方向に対して０°ずらしたコギングトルクと圧延方向に対して７．５°ずらしたコギングトルクとは逆位相となるため、この２つにコギングトルクを足し合わせることにより、合計のコギングトルクを低減させている。

図６は、ロータのコギングトルクを説明するための図である。図６（ａ）に示すように、コギングトルクの周期は（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））で表され、スロット数を“２４”とし自然数ｎを“１”とすると、一周期は１５°となり、７．５°が半波長分の角度となる。図６（ｂ）〜図６（ｄ）は３周期分のみを示している。図６（ｂ）に示すコギングトルクに対して、図６（ｃ）に示すように半波長分だけ位相をずらしたコギングトルク（破線で示す）を発生させて足し合わせると、図６（ｄ）に示すように、互いに逆相のコギングトルクにより相殺され、合計したコギングトルクは低減される。

図７はステータの構成例である。この例では、それぞれ１０枚のステータコア２ａを積層してなる積層ステータコア（１）と積層ステータコア（２）を重ねた合計２０枚の積層ステータコアにより構成している。
積層ステータコア（１）と積層ステータコア（２）とは、圧延方向（図中の矢印で示す）を基準として互いに所定角度だけずれている。この角度は、ほぼ（３６０°／（極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度により設定される。ここでは、モータの極数を“８”とし、自然数ｎを“１”とし、奇数倍を１倍とすることで２２．５°としている。
図８は、ステータのコギングトルクを説明するための図である。図８（ａ）に示すように、コギングトルクの周期は（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））で表され、極数を“８”とし自然数ｎを“１”とすると、一周期は４５°となり、２２．５°が半波長分の角度となる。図８（ｂ）〜図８（ｄ）は３周期分のみを示している。図８（ｂ）に示すコギングトルクに対して、図８（ｃ）に示すように半波長分だけ位相をずらしたコギングトルク（破線で示す）を発生させて足し合わせると、図８（ｄ）に示すように、互いに逆相のコギングトルクにより相殺され、合計したコギングトルクは低減される。

コギングトルクの周期は自然数ｎに比例して現れる。この状態をステータのコギングトルクを例にして説明する。図９は自然数ｎが“２”の場合のコギングトルクを示している。この場合には、一周期は２２．５°の角度となり、１１．２５°が半波長分の角度となる。したがって、この場合には、図９（ｂ）に示すコギングトルクに対して、図９（ｃ）に示すように半波長分の１１．２５°だけ位相をずらしたコギングトルク（破線で示す）を発生させて足し合わせると、図９（ｄ）に示すように、互いに逆相のコギングトルクにより相殺され、合計したコギングトルクは低減される。

図１０は自然数ｎとコギングトルクの周期との関係を示す図であり、図１０（ａ）は自然数ｎが“１”の場合を示し、図１０（ｂ）は自然数ｎが“２”の場合を示し、図１０（ｃ）は自然数ｎが“３”の場合を示している。なお、ここでは、ステータコアで発生するコギングトルクについて示している。

また、図１１はコアのずれ角度を奇数倍とすることを説明する図である。図１１（ａ）をコギングトルクの周期例としたとき、半波長分の奇数倍だけずらすことにより、逆相のコギングトルクを形成することができる。図１１（ｂ）は奇数倍として“１”倍とした例を示し、図１１（ｃ）は奇数倍として“３”倍とした例を示している。半波長分の奇数倍だけずらした場合には、ずらした位相は同位相となるため、図１１（ｄ）に示すように低減対象のコギングトルクに対しては常に逆相の関係となり、足し合わせた場合に互いに相殺されて低減される。
一方、半波長分の偶数倍だけずらした場合には、低減対象のコギングトルクに対して同位相となり、足し合わせた場合に互いに相殺されることなく、逆に増倍されることになる。

次に、前記したずれ角度を一周期の角度範囲とし、この角度範囲を積層枚数で按分した角度で連続スキューさせて積層する構成の態様について説明する。
以下、ロータコアを例として、図１２、１３を用いて説明する。
連続スキューによりコアを構成する場合には、ロータコアの場合には（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を一周期の角度範囲とし、この角度範囲を積層枚数で按分した角度で連続スキューさせて積層する。

図１２は、スロット数を“２４”、自然数ｎを“１”として得られる（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍（＝１）が１５°の角度を一周期の角度範囲とし、この角度範囲を所定数で按分した場合を示している。ここでは、１５°の周期を５等分して得られる３°の角度を単位として回転させたロータコアを形成し、これらを連続スキューさせて積層させている。図中では、０°，３°，６°，９°，１２°の角度で回転させたコアの例を示している。図１３は、これらのロータコアを連続スキューさせて積層させたときのコギングトルクについて示している。図１３（ａ）〜図１３（ｅ）は回転角度がそれぞれ０°，３°，６°，９°，１２°のコアのコギングトルクを示している。

また、前記按分した角度に一周期の角度の整数倍分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層する構成の態様とすることもできる。
以下、ロータコアを例として、図１４、１５を用いて説明する。
ロータコアの場合にはほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を一周期の角度範囲とし、この角度範囲を積層枚数で按分した角度に一周期の整数倍の角度をずらした角度を加えて連続スキューさせて積層する。

図１４は、スロット数を“２４”、自然数ｎを“１”として得られる（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍（＝１）が１５°の角度を一周期の角度範囲とし、この角度範囲を所定数（ここでは５等分）で按分した角度３°，６°，９°，１２°に一周期の整数倍の角度でずらした角度１５°，３０°，０°，１５°を加えた角度９°，１８°，２７°，３６°で回転させたロータコアを形成し、これらを連続スキューさせて積層させている。
図１５は、これらのロータコアを連続スキューさせて積層させたときのコギングトルクについて示している。図１５（ａ）〜図１５（ｅ）は回転角度がそれぞれ０°，９°，１８°，２７°，３６°のコアのコギングトルクを示している。

また、ステータコアにおいても同様に行うことができ、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を一周期の角度範囲とし、この角度範囲を積層枚数で按分した角度で連続スキューさせて積層させたり、按分した角度に一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせてステータコアを形成し積層させることができる。
次に、コア素材から打ち抜きによるコアの作成態様について説明する。

本発明は、打ち抜き手段により圧延方向を異にする複数のコアを形成する。
圧延方向を異にしてコアを作成する第１の態様は、打ち抜き用金型に対してコア素材である電磁鋼板の圧延材を所定角度回転させて打ち抜く。モータ製造装置は、型内の送り機構によりコア素材を回転させ、打ち抜き用金型により圧延方向を所定角度ずらせたコアを形成する。

図１６は、このコアの作成の第１の態様を説明するための図である。図１６（ａ）において、コア素材の圧延方向を打ち抜き用金型に対して所定方向（所定角度）に合わせた後、打ち抜き用金型でコアを打ち抜く。図１６（ａ）において、（ａ２）中の５Ａは打ち抜き用金型を表している。打ち抜き用金型５Ａによりロータコア１ａを打ち抜いた後、図１６（ｂ）において、型内の送り機構によりコア素材を所定角度回転させ、圧延方向が揃わないようにして打ち抜き用金型でコアを打ち抜く。図１６（ｂ）において、（ｂ２）中の打ち抜き用金型５Ａ′は、打ち抜き用金型５Ａと同一の型である。モータ製造装置は、送り機構内にコア素材を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備える。

圧延方向を異にしてコアを作成する第２の態様は、コア素材である電磁鋼板の圧延材に対して打ち抜き用金型を所定角度回転させて打ち抜く。モータ製造装置は、型内の送り機構により打ち抜き用金型を回転させ、打ち抜き用金型により圧延方向を所定角度ずらせたコアを形成する。

図１７は、このコアの作成の第２の態様を説明するための図である。図１７（ａ）において、コア素材の圧延方向に対して打ち抜き用金型を所定方向（所定角度）に合わせた後、打ち抜き用金型でコアを打ち抜く。図１７（ａ）において、（ａ２）中の５Ａは打ち抜き用金型を表している。打ち抜き用金型５Ａによりロータコア１ａを打ち抜いた後、図１７（ｂ）において、型内の送り機構により打ち抜き用金型を所定角度回転させ、圧延方向が揃わないようにして打ち抜き用金型でコアを打ち抜く。図１７（ｂ）において、（ｂ２）中の打ち抜き用金型５Ａ′は、打ち抜き用金型５Ａと同一の型である。モータ製造装置は、送り機構内に金型を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備える。

圧延方向を異にしてコアを作成する第３の態様は、コア素材である電磁鋼板の圧延材に対して角度を異にする打ち抜き用金型を複数用意し、これら複数の金型により角度を異にするコアを打ち抜く。モータ製造装置は、圧延材に対して角度を異にする打ち抜き用金型を複数備える。

図１８は、このコアの作成の第３の態様を説明するための図である。図１８（ａ）において、コア素材の圧延方向に対して打ち抜き用金型を所定方向（所定角度）に合わせた後、打ち抜き用金型でコアを打ち抜く。図１８（ａ），（ｂ）において、（ａ２），（ｂ２）中の５Ａ及び５Ｂは打ち抜き用金型を表している。打ち抜き用金型５Ａ及び５Ｂは、それぞれロータコア１ａを打ち抜き、圧延方向に対して所定角度分だけずれたロータコア１ａを形成する。

また、コアの作成において、所定角度分の半分の角度だけずらして形成したコアを組み合わせる構成とすることもできる。

図１９は、この所定角度分の半分の角度ずれを有するコアを作成する第１の態様であり、ロータまたはステータの形状を圧延方向に対して、所定の角度の半分ずらした型を作成し、その型で製造したコアとそれを裏返したコアを組み合わせる例である。

図１９において、コア素材の圧延方向に対して所定角度分の半分の角度だけずらした打ち抜き用金型を備える。この打ち抜き用金型に対してコア素材を挿入してコアを打ち抜く。図１９において５Ａは打ち抜き用金型を表しており、所定角度分の半分の角度だけ角度ずれして形成され、打ち抜かれたロータコア１ａは、圧延方向に対して所定角度分の半分の角度だけずれる。

この積層コアの作成において、複数のコアの一方を反転させて裏返して組み合わせる。これにより、積層されたコアの角度ずれ分は所定角度分となる。

また、図２０は、この所定角度分の半分の角度ずれを有するコアを作成する第２の態様であり、型あるいはコア素材を圧延方向に対して所定角度分の半分の角度だけずらして打ち抜きを行い、これにより製造されたコアとそれを裏返したコアを組み合わせる。

図２０において、コア素材の圧延方向に対してコア素材４ａを所定角度分の半分の角度だけずらしてコアの打ち抜きを行う。図２０において５Ａは打ち抜き用金型を表しており、コア素材４ａを圧延方向に対して角度ずれさせ挿入させてコアの打ち抜きを行う。打ち抜かれたロータコア１ａは、圧延方向に対して所定角度分の半分の角度だけずれる。

この積層コアの作成において、複数のコアの一方を反転させて裏返して組み合わせる。これにより、積層されたコアの角度ずれ分は所定角度分となる。

次に、順送金型によるロータコアとステータコアの打ち抜きについて説明する。順送金型は、打ち抜き用の素材であるフープ材の進行方向に対して複数のステーションを設け、各ステーションにおいて金型により打ち抜きを行う。図２１は従来の順送金型によるロータコアとステータコアの打ち抜きを説明する図である。

図２１において、１番目のステーションＡにはロータコアを打ち抜くための金型を配置し、２番目のステーションＢにはステータコアを打ち抜くための金型を配置する。この順送金型により、１番目のステーションＡでロータコアを打ち抜き、２番目のステーションＢでステータコアを打ち抜くことで、ロータコアとステータコアが順に作成される。型全体でみると、１回の打ち抜きで同時に１枚のロータコアとステータコアが作成されることになる。これにより、ロータコアとステータコアを別々に打ち抜く場合より、単位時間当たりのコアの作成数は２倍となる。なお、電磁鋼板のフープ材４にはパイロット穴６が設けられ、位置合わせに用いることができる。

なお、上記説明では、一つのステーションでロータコア及びステータコアを作成するとしているが、コアの各部分毎にステーションを設けて複数のステーションを構成することもできる。例えば、ロータコアでは、シャフト穴打ち抜きの工程で１ステーションを構成し、磁石穴打ち抜きの工程で１ステーションを構成し、ロータ外形打ち抜きの工程で１ステーションを構成する。また、ステータコアでは、ステータ内径打ち抜きの工程で１ステーションを構成し、スロット打ち抜きの工程で１ステーションを構成し、ステータ固定穴打ち抜きの工程で１ステーションを構成し、ステータ外形打ち抜きの工程で１ステーションを構成する。
以下、本発明を上記した順送金型に適用した例について説明する。

図２２は順送金型の適用例を説明するための図である。この適用例では、電磁鋼板のフープ材４の移動方向に沿って３つのステーションＡ，Ｂ，Ｃが設けられる。１番目のステーションＡには０°回転のロータコアを打ち抜く金型が設けられ、２番目のステーションＢには７．５°回転したロータコアを打ち抜く金型が設けられ、３番目のステーションＣにはステータコアを打ち抜く金型が設けられる。

フープ材４は順送金型に対してステーション幅間隔で送られ挿入される。順送金型による打ち抜きは、２つの段階により行われる。第１の段階では、１番目のステーションＡにおいて０°回転のロータコアを打ち抜き、２番目のステーションＢではロータコアの打ち抜きを行わず、３番目のステーションＣにおいてステータコアを打ち抜く。これにより、０°回転のロータコアとステータコアが作成される。

第２の段階では、１番目のステーションＡではロータコアの打ち抜きを行わず、２番目のステーションＢにおいて７．５°回転したロータコアを打ち抜き、３番目のステーションＣにおいてステータコアを打ち抜く。これにより、７．５°回転のロータコアとステータコアが作成される。なお、第１の段階及び第２の段階において、いずれのステーションにおいて打ち抜き動作を行うか行わないかは、図示しない制御装置により制御することができる。

上記の順送金型により、フープ材の圧延方向に対して０°回転のロータコアと７．５°回転のロータコアとステータコアが順に作成される。作成されたロータコアを整列させて積層させ、またステータコアを積層させることによりモータのコアを作成することができる。

上記した順送金型の適用例によれば、型のステーション数は増加するが、単位時間当たりのコア作成数は従来と同等とすることができ、生産性を維持したままで圧延方向に対して異なる角度のロータコアを作成することができる。
次に、ロータコア及びステータコアについて、ロータコアの段ずらしとステータコアの圧延方向に対する回転とを組み合わせてモータを構成する例について、図２３を用いて説明する。

図２３は８極２４スロットの例を示している。８極２４スロットでは、コア形状の対称性から１回転で２４回（１５°周期）の成分を含むコギングトルクが発生する。そこで、ロータコアの形状を回すことにより７．５°の段ずらしを行って２４回成分のコギングトルクを低減する。
この場合、磁気異方性により１回転で８回の周期で発生するコギングトルク成分を低減するために、ステータコアを圧延方向に対して回転させる。このステータコアの回転角度は、８回周期に対する回転角度は２２．５°であるが、ロータコアの形状回しによる回転分を差し引いて、圧延方向に対して１５°とする。これにより、コア形状に起因する２４回成分のコギングトルクと、磁気異方性に起因する８回成分のコギングトルクの両方を低減することができる。なお、ロータコアの段ずらしの他に、スキューを適用することもできる。
これによれば、ロータ形状、ステータ形状、金型精度等の形状を要因とするコギングトルクを低減すると共に、磁気異方性を要因とするコギングトルクを低減することができる。

前記説明では、積層するコアの角度を（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍、又は、（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍で定まる一つの角度で説明し、１回転で発生するコギングトルクについて一つの回数成分のみを低減する例を示しているが、本発明は、１回転で発生するコギングトルクについて複数の回数成分について低減する構成とすることもできる。

例えば、１回転で１６回（モータの極数８、自然数２）発生するコギングトルクの成分を低減する場合には、上記角度式から積層するコアの角度は１１．２５°の奇数倍となる。また、１回転で２４回（モータの極数８、自然数３）発生するコギングトルクの成分を低減する場合には、上記角度式から積層するコアの角度は７．５°の奇数倍となる。上記説明から、それぞれ１１．２５°の奇数倍の角度とすることにより１回転あたり１６回のコギングトルク成分を低減することができ、７．５°の奇数倍の角度とすることにより１回転あたり２４回のコギングトルク成分を低減することができる。

ここで、１１．２５°の奇数倍の角度と７．５°の奇数倍の角度が近くなる角度を求めると、例えばそれぞれ３３．７５°と３７．５°となる。そこで、この両者の角度に近い例えば３６°の前後の角度を設定することにより、上記角度式で得られた角度の奇数倍の角度にほぼ近い角度とすることができる。
したがって、本発明では、上記角度式で定まる角度の奇数倍の角度に多少の角度幅を含ませた角度とすることにより、１回転で発生するコギングトルクについて複数の回数成分について低減する構成とすることができる。

また、本発明の積層コアの回転角度は、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度、又は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度であって、（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度、又は、（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度に角度幅を含む角度である。

この角度幅は、上記したように１回転で発生するコギングトルクについての複数の回数成分に対応するための角度幅の他に、実際の磁気特性の分布から、式上で定まる角度に対して多少の角度の広がりを含む角度であっても所定の低減効果を奏することができる角度幅を含むものである。
したがって、本発明の積層コアの回転角度は、前記式で定まる角度に、所定のコギングトルクの低減効果を奏することができる多少の角度範囲を含むものである。

また、連続スキューを行う場合も同様である。前記説明では、積層するコアの角度を（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度範囲、又は、（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度範囲で連続スキューを行うことを説明し、１回転で発生するコギングトルクについて一つの回数成分のみを低減する例を示しているが、本発明は、１回転で発生するコギングトルクについて複数の回数成分について低減する構成とすることもできる。

例えば、１回転で１６回（モータの極数８、自然数２）発生するコギングトルクの成分を低減する場合には、上記角度範囲は２２．５°となる。また、１回転で２４回（モータの極数８、自然数３）発生するコギングトルクの成分を低減する場合には、上記角度範囲は１５°となる。上記説明から、それぞれ２２．５°の自然数倍の角度範囲とすることにより１回転あたり１６回のコギングトルク成分を低減することができ、１５°の自然数倍の角度とすることにより１回転あたり２４回のコギングトルク成分を低減することができる。

ここで、２２．５°の自然数倍の角度と１５°の自然数倍の角度が近くなる角度を求めると、例えばそれぞれ４５°と４５°となる。そこで、この場合、両者の角度において等しい値が得られたが、一般には一致する角度は得られず、両者の角度の前後の角度を設定することにより、上記角度式で得られた角度範囲の自然数倍の角度にほぼ近い角度とすることができる。
したがって、本発明では、上記角度式で定まる角度範囲の角度に多少の角度幅を含ませた角度とすることにより、１回転で発生するコギングトルクについて複数の回数成分について低減する構成とすることができる。

また、本発明の積層コアの連続スキュー角度範囲は、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度、又は、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって、（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度、又は、（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度に角度幅を含む角度である。

この角度幅は、上記したように１回転で発生するコギングトルクについての複数の回数成分に対応するための角度幅の他に、実際の磁気特性の分布から、式上で定まる角度に対して多少の角度の広がりを含む角度であっても所定の低減効果を奏することができる角度幅を含むものである。
したがって、本発明の積層コアの回転角度は、前記式で定まる角度に、所定のコギングトルクの低減効果を奏することができる多少の角度範囲を含むものである。
また、磁気異方性の要因として電磁鋼板の結晶の方位がある。上述した本発明の各構成は、この電磁鋼板の結晶の方位により生じる磁気異方性の低減にも適応することができる。例えば、結晶の方位を所定の角度回転させることにより製造された電磁鋼板と、回転させていない電磁鋼板を組み合わせることにより、共通の型を使用して電磁鋼板の結晶の方位による磁気異方性が原因のコギングトルクを低減させる他、所定角度又はその半分の角度分だけずらした打ち抜き型を用いたり、打ち抜き型やコア素材を所定角度又はその半分の角度分だけ角度ずれさせて打ち抜きを行い、作成されたコアを重ね合わせることにより結晶の方位による磁気異方性を低減させコギングトルクを低減させることができる。
順送金型によりコアを作成する場合において、磁気異方性が原因のコギングトルクを低減する為に所定角度分だけ型を回転させるには、通常は倍の個数のステーションが必要になる。ステーションの個数の増加は、順送金型の全長が長くなり、一般的なプレス機ではコアを打つことができない。そこで、型の回転が不要なステーションについては共通にしてステーションの数を減らすことができる。

繰り返し性の大きい形状は、図１の例ではスロットとシャフト穴であり、スロットは１周当り２４回の繰り返しであり、シャフト穴は任意の位置で重なるため１周当り無限大である。スロットに関しては形状の繰り返し性から３６０／２４の自然数倍の角度（１５，３０，４５，・・・３４５，３６０度）で回して積むことができる。この角度と磁気異方性をキャンセルする所定の角度（例えば３６０／８極／ｎ＝４／２）の奇数倍（５．６２５，１６．８７５，・・・）の中で近いのは１５度と１６．８７５度である。つまり、スロットを１５度回転させれば、所定の角度ずらすこととほぼ等しくなる。この場合、同じ一つの型でスロットを打ち抜き、１５度回したスロット（コア）と０度のままのスロット（コア）を積むことにより磁気異方性の対策とすることができる。シャフト穴は繰り返し数が無限大と考えられるので同様である。

繰り返し性の小さい形状は、図1の例ではステータ外形とロッド穴であり、ステータ外形は１周当り８回の繰り返しであり、ロッド穴は１周当り４回の繰り返しである。この場合、ステータ外形の場合、３６０／８の自然数倍の角度（４５，９０，・・・，３６０度）となり、磁気異方性をキャンセルする角度に近い角度を得ることができない。そこで、繰り返し性の小さい形状に対してはステーションを２つ用意して磁気異方性の対策とする。

また、順送金型においては１枚のコアを打ち抜いた後、数枚のコアをひとつにまとめてブロック状になるように積層する。このままでは通常のコアと所定の角度回転させたコアとで外形形状が揃ったコアができてこないため、ロッド位置または外形を揃えるためにコアを回すステーションも追加する。なお、その角度は上記の角度で向きは逆である。１つの形状に対して２種類のステーションを備える場合、そこで打ち抜いたコアを回し、整列、積層するステーションを備える。

本発明の技術は、モータや発電機等の回転電機に適用することができる。

本発明のモータの一構成例を説明するための図である。 電磁鋼板（フープ材）の圧延方向を説明するための図である。 無方向性電磁鋼板の磁化曲線を示す図である。 ロータの構成例を示す図である。 コギングトルクの低減を説明するための図である。 ロータのコギングトルクを説明するための図である。 ステータの構成例を示す図である。 ステータのコギングトルクを説明するための図である。 自然数ｎが“２”の場合のコギングトルクを示す図である。 自然数ｎとコギングトルクの周期との関係を示す図である。 コアのずれ角度を奇数倍とすることを説明する図である。 連続スキューによるコアの作成を説明するための図である。 連続スキューによるコアの作成を説明するための図である。 連続スキュー（準ずる角度）によるコアの作成を説明するための図である。 連続スキュー（準ずる角度）によるコアの作成を説明するための図である。 圧延方向を異にしてコアを作成する第１の態様を説明するための図である。 圧延方向を異にしてコアを作成する第２の態様を説明するための図である。 圧延方向を異にしてコアを作成する第３の態様を説明するための図である。 所定角度分の半分の角度ずれを有するコアを作成する第１の態様を説明するための図である。 所定角度分の半分の角度ずれを有するコアを作成する第２の態様を説明するための図である。 従来の順送金型によるロータコアとステータコアの打ち抜きを説明するための図である。 順送金型の適用例を説明するための図である。 ロータコアの段ずらしとステータコアの圧延方向に対する回転とを組み合わせたモータ構成を説明するための図である。

符号の説明

１ ロータ
１ａ ロータコア
１ｂ 磁石用穴
１ｃ シャフト用穴
１ｄ 磁石用穴
１ｅ かしめ
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 積層コア
２ ステータ
２ａ ステータコア
２ｂ スロット
２ｃ かしめ
２ｄ ステータ固定用穴
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 積層ステータコア
３ シャフト
４ 電磁鋼板（フープ材）
４ａ，４ｂ コア素材
５ 型
５ａ シャフト用穴
５ｂ 磁石用穴
６ パイロット穴

Claims (18)

1. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、
   前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアは、ロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度を所定角度として回転させて積層させ、
   ロータコアは、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度を所定角度として回転させて積層させることを特徴とするモータ。
2. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、
   前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアは、ロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の白然数倍の角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させ、
   ロータコアは、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度を所定角度として一周期の角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させることを特徴とするモータ。
3. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、
   前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアは、ロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度で当該自然数ｎは（モータの極数×自然数ｎ）がモータのスロット数に近くなる自然数となる角度を所定角度として回転させて積層させ、
   ロータコアは、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータのスロット数×自然数ｎ）がモータの極数に近くなる自然数となる角度を所定角度として回転させて積層させることを特徴とするモータ。
4. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、
   前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアは、ロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータの極数×自然数ｎ）がモータのスロット数に近くなる自然数である角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させ、
   ロータコアは、ほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータのスロット数×自然数ｎ）がモータの極数に近くなる自然数である角度を所定角度として一周期の角度範囲内において積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させることを特徴とするモータ。
5. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアはロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２…）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，…〕×２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として回転させて積層させ、
   ロータコアは少なくとも２つ以上の自然数（ｍ１，ｍ２，…）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２，…〕ｘ２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として回転させて積層させることを特徴とするモータ。
6. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアはロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、２つの自然数（ｎ１，ｎ２）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕×２））の奇数倍の角度であって、（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕）がモータのスロット数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として回転させて積層させ、
   ロータコアは、２つの自然数（ｍ１，ｍ２）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕×２））の奇数倍の角度であって、（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕）がモータの極数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として回転させて積層させることを特徴とするモータ。
7. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、
   前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアはロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２，…）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，…〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させ、
   ロータコアは、少なくとも２つ以上の自然数（ｍ１，ｍ２，…）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２，…〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせることを特徴とするモータ。
8. 電磁鋼板の圧延材からなる複数のコアを積層して形成される積層コアを備え、
   前記積層コアは、少なくとも一枚のコアを積層単位とし、前記コアはロータコア又はステータコアであり、前記コアの圧延方向を基準として積層単位毎に、
   ステータコアは、２つの自然数（ｎ１，ｎ２）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕））の自然数倍の角度であって、（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕）がモータのスロット数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせて積層させ、
   ロータコアは、２つの自然数（ｍ１，ｍ２）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕））の自然数倍の角度であって、（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕）がモータの極数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の角度範囲内となる角度を所定角度として一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせることを特徴とするモータ。
9. 前記ロータコア又はステータコアの何れか一方の角度は、他方のコアの角度分及び／又は他の手段によりコアをずらした角度分差し引いた角度であることを特徴とする、請求項１乃至８に記載のモータ。
10. 積層コアを備えたモータを製造するモータ製造装置において、
    打ち抜き用金型に対して電磁鋼板の圧延材、又は打ち抜き用金型を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備え、
    当該打ち抜き手段は、前記所定角度をコアの圧延方向を基準とし、
    ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度及び／又はほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度、
    又は、
    ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータの極数×自然数ｎ）がモータのスロット数に近くなる自然数となる角度及び／又はほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ×２））の奇数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータのスロット数×自然数ｎ）がモータの極数に近くなる自然数となる角度、
    又は、
    少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２，…）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，…〕×２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度及び／又は、少なくとも２つ以上の自然数（ｍ１，ｍ２，…）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２，…〕×２））の奇数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度
    又は、
    ２つの自然数（ｎ１，ｎ２）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕×２））の奇数倍の角度であって、（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕）がモータのスロット数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の設定角度範囲内となる角度及び／又は２つの自然数（ｍ１，ｍ２）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕ｘ２））の奇数倍の角度であって、（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕）がモータの極数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の角度範囲内となる角度
    又は、
    前記各角度の組において一方の角度は各角度の角度差分及び／又は他の手段によりずらした角度を差し引いた角度とし、
    圧延方向を異にする複数のコアを形成することを特徴とする、モータ製造装置。
11. 積層コアを備えたモータを製造するモータ製造装置において、
    打ち抜き用金型に対して電磁鋼板の圧延材、又は打ち抜き用金型を所定角度回転させて打ち抜く打ち抜き手段を備え、
    当該打ち抜き手段は、前記所定角度をコアの圧延方向を基準とし、
    ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度及び／又はほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度、
    又は、
    ほぼ（３６０°／（モータの極数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータのスロット数×自然数ｎ）がモータの極数に近くなる自然数である角度及び／又はほぼ（３６０°／（モータのスロット数×自然数ｎ））の自然数倍の角度であって当該自然数ｎは（モータの極数×自然数ｎ）がモータのスロット数に近くなる自然数である角度、
    又は、
    少なくとも２つ以上の自然数（ｎ１，ｎ２，…）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２，…〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度及び／又は、少なくとも２つ以上の自然数（ｍ１，ｍ２，…）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２，…〕））の自然数倍の角度に対するそれらの角度差が所定の角度範囲内となる角度
    又は、
    ２つの自然数（ｎ１，ｎ２）による（３６０°／（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕））の自然数倍の角度であって、（モータの極数×自然数〔ｎ１，ｎ２〕）がモータのスロット数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の角度範囲内となる角度及び／又は、
    ２つの自然数（ｍ１，ｍ２）による（３６０°／（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕））の自然数倍の角度であって、（モータのスロット数×自然数〔ｍ１，ｍ２〕）がモータの極数に近くなる角度であり、それらの角度差が所定の角度範囲内となる角度
    の少なくとも何れか一つの角度の所定角度とし、
    当該所定角度を一周期の角度範囲とし、当該角度範囲を積層枚数で按分した角度、又は、前記按分した角度に前記一周期の整数倍の角度分だけずらした角度を加えた角度で連続スキューさせ、
    又は、
    前記各角度の組において一方の角度は各角度の角度差分及び／又は他の手段によりずらした角度を差し引いた角度とし、
    圧延方向を異にする複数のコアを形成することを特徴とする、モータ製造装置。
12. 前記打ち抜き用金型は順送金型であり、
    前記所定角度ずらした金型を用いる複数のステーション、及び／又は前記所定角度によらない金型を用いる共通のステーションを備えることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のモータ製造装置。
13. 前記順送金型は、１回転当たり繰り返し数の比較的小さい形状に対して２種類のコアを打ち抜くステーションを備え、１回転当たり繰り返し数の比較的大きい形状に対して１種類のコアを打ち抜くステーションを備えることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載のモータ製造装置。
14. １つの形状に対して２種類のステーションを備える場合、そこで打ち抜いたコアを回し、整列、積層するステーションを備えることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れかに記載のモータ製造装置。
15. 前記請求項１０又は１１に記載の所定角度だけ結晶の方位を異にする電磁鋼板を用いてコアを形成することを特徴とするモータ製造装置。
16. 圧延方向を基準として前記請求項１０又は１１に記載の所定角度の半分の角度だけ結晶の方位をずらした電磁鋼板を用いて形成したコアを用い、
    一方のコアを裏返して積層することにより互いの結晶の方位の角度差を所定角度とすることを特徴とするモータ製造装置。
17. 圧延方向を基準として前記請求項１０又は１１に記載の所定角度の半分の角度ずらした型または順送金型を用いてコアを形成し、
    一方のコアを裏返して積層することにより互いの角度差を前記所定角度とすることを特徴とするモータ製造装置。
18. 圧延方向を基準として電磁鋼板を前記請求項１０又は１１に記載の所定角度の半分の角度をずらして型又は順送金型に挿入し、
    前記型又は順送金型により形成されたコアの内、一方のコアを裏返して積層することにより互いの角度差を所定角度とすることを特徴とするモータ製造装置。

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