JP2018007293A - ロータコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアの製造方法において、圧縮成形における形状変化や反りを抑制することである。【解決手段】ロータコアの製造方法は、磁性体薄板の形成工程として、複数の孔部の内で圧縮成形されるブリッジ部の両側の孔部について、当該孔部が形成される孔予定領域のそれぞれに、孔予定領域の面積よりも小さい孔面積の予備孔を形成する予備孔抜き工程（Ｓ１０）と、予備孔抜き工程の次に、隣接する予備孔の間のブリッジ部予定領域について磁性体薄板の板厚方向に圧縮する圧縮成形工程（Ｓ１２）と、圧縮成形工程の後に、複数の孔部を形成する形状抜き工程（Ｓ１４）とを含む。【選択図】図２

Description

本開示は、ロータコアの製造方法に係り、特に、磁性体薄板を複数枚積層して形成されるロータコアの製造方法に関する。

回転電機のロータコアには、所定の形状に成形された磁性体薄板を複数枚積層したものが用いられる。また、回転電機の性能を向上させるために、磁性体薄板に永久磁石を配置するための磁石挿入孔を設け、さらに、磁性体薄板の内で磁性体の細い部分であるブリッジ部を圧縮成形することが行われる。

例えば、特許文献１には、ロータコアの製造方法として、磁石挿入孔形成の後で、隣接する磁石挿入孔の間のブリッジ部の延びる方向に所定の配置で材料逃げ穴を形成し、次にブリッジ部の加工硬化のための押圧加工を行うことが開示されている。

特許文献２には、ロータコアにおいて、磁石挿入孔形成の前に、磁石挿入孔の周方向端部とロータコアの外周との間のブリッジ部の板厚と、隣接するブリッジ部をつなぐ連結部の板厚とを、プレス加工によって薄くすることが開示されている。

特開２０１５−０２７１５０号公報 特開２０１６−００７１３６号公報

磁性体薄板におけるブリッジ部を押圧加工やプレス加工で圧縮成形すると、磁性体薄板の反りや、磁石挿入孔等の孔部の形状変化が発生し、磁性体薄板の積層や磁石挿入孔への永久磁石の配置に支障が生じ得る。そこで、圧縮成形による磁性体薄板の反りや孔部の形状変化を抑制できるロータコアの製造方法が要望される。

本開示に係るロータコアの製造方法は、磁石挿入孔を含む複数の孔部を有し隣接する孔部の間のブリッジ部を圧縮成形して得られる磁性体薄板を複数枚積層して形成されるロータコアの製造方法であって、磁性体薄板の形成工程として、複数の孔部の内で圧縮成形されるブリッジ部の両側の孔部について、当該孔部が形成される孔予定領域のそれぞれに、孔予定領域の面積よりも小さい孔面積の予備孔を形成する予備孔抜き工程と、予備孔抜き工程の次に、隣接する予備孔の間のブリッジ部予定領域について磁性体薄板の板厚方向に圧縮する圧縮成形工程と、圧縮成形工程の後に、複数の孔部を形成する形状抜き工程と、を含む。

本開示に係るロータコアの製造方法によれば、圧縮成形による磁性体薄板の反りや孔部の形状変化を抑制できる。

本実施の形態に係るロータコアの製造方法で得られたロータを用いる回転電機を示す図である。図１（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は、ロータの１つの磁極についての拡大平面図である。 本実施の形態に係るロータコアの製造方法の手順を示すフローチャートである。 本実施の形態に係るロータコアの製造方法の各手順を示す図である。図３（ａ）は、長尺の磁性体の薄板シートにおける順次加工を示す図であり、（ｂ）は、１つの磁極についての拡大図である。 形状抜きと圧縮成形における孔部の形状変化と磁性体薄板の反りを示す図である。図４（ａ）は、磁性体薄板の平面図である。（ｂ）は、ブリッジ部の圧縮成形を示す平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。（ｄ）は、圧縮成形で生じる孔部の形状変化を示す図であり、（ｅ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図で、圧縮成形で生じる磁性体薄板の反りを示す図である。 図４に基づいて、形状変化及び反りと、圧縮率との関係を示す図である。 従来技術による反り抑制方法の例を示す図である。図６（ａ）は、長尺の磁性体の薄板シートにおける順次加工を示す図であり、（ｂ）は、各工程における形状変化と反りとを示す図である。 従来技術による形状変化抑制方法の例を示す図である。図７（ａ）は、長尺の磁性体の薄板シートにおける順次加工を示す図であり、（ｂ）は、各工程における形状変化と反りとを示す図である。 本実施の形態のロータコア製造方法における各工程における形状変化と反りとを示す図である。 ロータコアの製造方法の変形例について、長尺の磁性体の薄板シートにおける順次加工を示す図である。

以下に図面を用いて本実施の形態につき詳細に説明する。以下に述べる形状、材質、孔部の個数、磁極数等は、説明のための例示であって、ロータコア及びロータコアを用いる回転電機の仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、車両に搭載される回転電機１０の部分組立図である。回転電機１０は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型回転電機である。回転電機１０は、巻線コイルが巻回される円環状のステータ１２と、ステータ１２の内周側に所定の隙間を隔てて配置されるロータ１４とを含む。斜視図である図１（ａ）では、ステータ１２として、ステータコア１６と、ステータコア１６の外周側のヨーク部から内周側に延びる複数の窪みであるスロット１８とが示され、ロータ１４として、ロータコア２０と永久磁石２２と中心穴２４とが示される。ステータコア１６の各スロット１８には、図示しないステータ巻線が挿通される。ロータコア２０の中心穴２４には、回転電機１０の出力軸であるロータ軸が固定される。

ステータコア１６とロータコア２０は、それぞれ、所定枚数の磁性体薄板を積層した積層体である。ステータコア１６の積層体に用いられる磁性体薄板１５は、ロータコア２０の外周に向かい合う内周孔と、内周孔に向かって開口する複数のスロット１８とを含んで、磁性体の薄板シートを打ち抜き加工等で所定の形状に成形した円環状形状を有する。ロータコア２０の積層体に用いられる磁性体薄板１９は、ロータ軸を通す中心穴２４、永久磁石２２を挿入するための磁石挿入孔を含む複数の孔部を含んで、磁性体の薄板シートを打ち抜き加工等で所定の形状に成形された円環状形状を有する。ステータコア１６のための磁性体薄板１５と、ロータコア２０のための磁性体薄板１９とは、１枚の磁性体の薄板シート５０からそれぞれ打ち抜いて得ることができる（図３、図９参照）。かかる磁性体の薄板シートとしては、電磁鋼板のシートを用いることができる。

ロータコア２０を磁性体薄板１９の積層体とするのは、ロータコア２０に生じ得る渦電流を抑制するためで、所定の形状に成形される前の磁性体の薄板シートの両面には、絶縁コート等の絶縁処理が施される。これによって、積層された各磁性体薄板１９の間が電気的に絶縁されて、外部変動磁界により発生し得る渦電流を小さなループが分割され、渦電流損失を抑制することができる。

ロータ１４は８つの磁極Ｐを有する。磁極数８は説明のための例示であって、回転電機１０の仕様等によって適宜変更される。図１（ｂ）は、そのうちの１つの磁極についての拡大平面図である。ロータコア２０の積層体に用いられる磁性体薄板１９は、１つの磁極について、４つの孔部３０，３２，３４，３６を有する。この内の３つの孔部３０，３２，３４は、永久磁石２２が配置される磁石挿入孔で、他の１つの孔部３６は、ロータ１４を軽量化し、磁気抵抗の高い磁路を形成するための孔部で、以下では軽量化孔と呼ぶ。

磁石挿入孔となる３つの孔部３０，３２，３４は、永久磁石２２を収容するために、永久磁石２２の形状に基づく略矩形形状を有する。孔部３０，３２，３４は、平面図において、永久磁石２２の短辺寸法よりやや大きめの孔幅を有し、長辺方向には永久磁石２２の両端部からさらに延びた端部を有する。永久磁石２２の長辺の両端部からさらに延びた端部は、ロータコア２０において磁束の流れを規制するための形状に設定され、また、永久磁石２２の固定のために充填される樹脂の注入口として用いられる。

磁石挿入孔となる３つの孔部３０，３２，３４は、平面図上で略三角形に配置される。孔部３０は、長辺方向が周方向に沿って延び、ロータコア２０の外周側に設けられる。孔部３２，３４は、それぞれほぼ径方向に沿って延び、磁極において径方向に延びる中心線に対し対称形に所定の傾斜角度をなして略Ｖ字形に配置される。軽量化孔となる孔部３６は、孔部３２，３４の内径側の端部に隣接して設けられる。孔部３６の孔面積は、軽量化のために好ましい孔面積に設定することができる。図１では、孔部３６はほぼ台形形状で、その孔面積は孔部３２，３４の孔面積とほぼ同じであるが、これは一例であり、他の形状、孔面積であっても構わない。

ロータ１４の１つの磁極は、磁極を形成する永久磁石２２として、３つの永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃを含む。永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、ロータコア２０の軸方向に沿って貫通する孔部３０，３２，３４にそれぞれ挿入される。１つの磁極では、３つの磁石挿入孔である孔部３０，３２，３４が略三角形に配置されているので、これに対応して、３つの永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃも略三角形に配置される。永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、略矩形形状の断面を有する細長い棒状の磁石である。永久磁石２２ｂ，２２ｃの断面形状は同じに設定されるが、永久磁石２２ａの断面形状とは異なってもよい。永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃの棒状の長さは、それぞれロータコア２０の軸方向の全長よりやや短く設定される。軸方向は、磁性体薄板１５，１９が積層される方向で、中心穴２４の延びる方向である。

図１（ａ）では、３つの永久磁石２２を黒塗りで示したが、（ｂ）では、各永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃの極性をＮ，Ｓで示すため黒塗りを省略した。３つの永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、ステータ１２に向かい合う外周側の面の極性が共にＮ極またはＳ極である。隣接する磁極の間ではその極性が互いに逆になる。例えば、図１（ｂ）の磁極は、ロータコア２０の外周側を向く面の極性がＮ極であるので、これに隣接する磁極の３つの磁石は、ロータコア２０の外周側を向く面の極性がＳ極となるように配置される。

かかる永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃの材質としては、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石等の希土類磁石が用いられる。これ以外にフェライト磁石、アルニコ磁石等を用いてもよい。孔部３０，３２，３４にそれぞれ挿入された永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃを固定する樹脂としては、成形性と耐熱性に優れた熱硬化樹脂が用いられる。熱硬化樹脂としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等が用いられる。

図１に示されるように、磁性体薄板１９には、磁石挿入孔を含む孔部３０，３２，３４，３６が設けられるので、各孔部３０，３２，３４，３６の間、孔部３０，３２，３４とロータコア２０の外周との間は、それぞれ磁性体の細い部分であるブリッジ部となる。ブリッジ部においては、磁気抵抗を高くできるが、磁性体部分が細いために強度が低下する。そこで、強度を高めるために、ブリッジ部に圧縮成形を施して加工硬化させることが行われる。なお、圧縮成形によって磁気抵抗の向上も図れる。図１（ｂ）では、孔部３２と孔部３６との間のブリッジ部４０、及び孔部３４と孔部３６との間のブリッジ部４２にそれぞれ圧縮成形が施されることを太い斜線で示す。ブリッジ部４０，４２は、孔部３０，３２，３４とロータコア２０の外周との間のブリッジ部と異なり、開放自由端を有しないので、圧縮成形箇所からの材料の流動性が制限される。以下では、圧縮成形箇所からの材料の流動性自由度が制限されるブリッジ部に圧縮成形を施すものとする。

図２は、本実施の形態に係るロータコア２０の製造方法の手順を示すフローチャートである。この手順は、まず予備孔抜き工程を行い（Ｓ１０）、次に圧縮成形工程を行い（Ｓ１２）、その後に孔部３０，３２，３４，３６を抜く形状抜き工程を行う（Ｓ１４）。その次に円環状の外形を抜く外形抜き工程を行い（Ｓ１６）、得られる磁性体薄板１９を積層する積層工程を行って（Ｓ１８）積層体のロータコア２０が得られる。さらに、積層体の磁石挿入孔に対応する孔部３０，３２，３４のそれぞれに永久磁石２２ａ，２２ｂ，２２ｃを配置し、中心穴２４にロータ軸を固定してロータ１４が形成される。

図３は、長尺の磁性体の薄板シート５０から磁性体薄板１９を形成する手順を示す図である。製造装置としては、複数の成形ステーションを有する順送プレス成形装置を用いる。長尺の磁性体の薄板シート５０には、長手方向に沿って所定ピッチで複数の送り穴５２が配置され、その送り穴５２を用いて、長尺の磁性体の薄板シート５０が送り方向５４に順次送られ、各成形ステーションにおいて、所定の成形が行われる。各成形ステーションは、図２の各工程に対応して、予備孔抜きステーション、圧縮成形ステーション、形状抜きステーション、外形抜きステーションである。図３では、送り方向５４の上流側を紙面の左側、下流側を紙面の右側として、上流側から下流側に沿って、予備孔抜き後の成形状態、圧縮成形後の成形状態、形状抜き後の成形状態、外形抜き後の成形状態を示す。図３（ａ）は、全部の磁極について示す図で、（ｂ）は、１つの磁極についての拡大図である。以下では、特に断らない限り、１つの磁極についての成形内容を述べる。

予備孔抜き工程（Ｓ１０）は、圧縮成形工程（Ｓ１２）に先立って、孔部３２，３４，３６が形成される孔予定領域３３，３５，３７に、孔部３２，３４，３６の孔面積よりも小さい孔面積の予備孔６２，６４，６６を形成する工程である。予備孔抜き工程は、長尺の磁性体の薄板シート５０を順送プレス成形装置の予備孔抜きステーションの位置に送り込み、その位置で予備孔抜きが行われる。予備孔抜きは、圧縮成形によって生じ得る孔部の形状変化や磁性体薄板１９における反りを抑制するために行われる。

圧縮成形を行うことで、圧縮成形された材料は他の場所へ流動することになるが、予備孔抜きをすることで、圧縮成形箇所からの材料の流動自由度を高めることができ、磁性体薄板１９の反りを抑制することができる。圧縮成形箇所からの材料の流動自由度を効果的に高めるには、圧縮成形が行われる箇所に近くて対向する位置に予備孔６２，６４，６６を配置することがよい。圧縮成形は全てのブリッジ部について行われるわけではない。圧縮成形が行われるのはブリッジ部４０，４２の２つであるので、予備孔抜きは、ブリッジ部４０，４２の近傍で行われる。

圧縮成形によって予備孔６２，６４，６６も孔形状が変化する。圧縮成形が終わった後で４つの孔部３０，３２，３４，３６を抜く際に、圧縮成形によって孔形状が変化した部分も一緒に抜き落としてしまえば、磁性体薄板１９に圧縮成形の影響はほとんど残らないようにできる。図３（ｂ）に、１つの磁極における４つの孔部３０，３２，３４，３６が形成される予定領域を、破線の孔予定領域３１，３３，３５，３７で示す。この４つの孔予定領域３１，３３，３５，３７の内で、ブリッジ部４０，４２の近傍の３つの孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内において、予備孔抜きが行われる。図３（ｂ）において、孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内において形成される予備孔６２，６４，６６を示す。予備孔６２，６４，６６は、孔予定領域３３，３５，３７の面積よりも小さい孔面積を有し、板厚方向に貫通する孔である。予備孔６２，６４，６６の配置位置は、孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内においてブリッジ部４０，４２にできるだけ近くする。ブリッジ部４０，４２に近いほど、次の圧縮成形工程において、圧縮成形箇所からの材料の流動自由度がより向上する。

予備孔抜きが終わると、長尺の磁性体の薄板シート５０は送り穴５２の１ピッチ分下流側に送られ、順送プレス成形装置の圧縮成形ステーションの位置で、圧縮成形工程（Ｓ１２）が行われる。圧縮成形は、隣接する予備孔の間の領域の内のブリッジ部予定領域について行われる。ブリッジ部予定領域は、隣接する孔部の間のブリッジ部の領域に対応する。図３（ｂ）に、圧縮成形が行われるブリッジ部４０，４２に対応するブリッジ部予定領域４１，４３を示す。圧縮成形によって、ブリッジ部４０，４２の板厚が薄く圧縮され、これに伴う加工硬化によってブリッジ部４０，４２の強度が向上し、磁気抵抗が向上する。

この圧縮成形に伴って、予備孔６２，６４，６６の形状が変化し、圧縮成形後の孔形状を有する予備孔６３，６５，６７となる。圧縮成形後の孔形状を有する予備孔６３，６５，６７は、孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内に依然として留まるように、予備孔抜きされる予備孔６２，６４，６６の大きさが設定される。換言すれば、予備孔抜き工程（Ｓ１０）において、予備孔６２，６４，６６の形状と面積と配置位置とは、圧縮成形における孔形状の変化を見込み、圧縮成形後の予備孔６３，６５，６７が孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内に留まるように設定される。

また、圧縮成形箇所からの材料の流動によって磁性体薄板１９に反りが生じる。ブリッジ部予定領域４１，４３の近傍に設けられる予備孔６２，６４，６６は、圧縮成形箇所からの材料の流動自由度を高めるので、予備孔６２，６４，６６を設けない場合に比し、磁性体薄板１９の反りが少なくなる。

上記では、１つの磁極について複数あるブリッジ部の内で２つのブリッジ部４０，４２について圧縮成形が行われるとしたが、回転電機１０の仕様等に応じて、圧縮成形が行われるブリッジの数は変更できる。また、圧縮成形は、ブリッジ部４０，４２の全体について板厚を薄く圧縮加工することで行うことができるが、これに代えて、ブリッジ部４０，４２の一部の板厚を薄く圧縮加工してもよい（図４（ｂ）参照）。

圧縮成形が終わると、長尺の磁性体の薄板シート５０は、送り穴５２の１ピッチ分下流側に送られ、順送プレス成形装置の形状抜きステーションの位置で、形状抜き工程（Ｓ１４）が行われる。形状抜きは、磁性体の薄板シート５０について、板厚方向に貫通する４つの孔部３０，３２，３４，３６を形成する工程である。圧縮成形後の予備孔６３，６５，６７は、孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内に留まっているので、４つの孔部３０，３２，３４，３６の形状抜きによって、圧縮成形後の孔形状を有する予備孔６３，６５，６７は、その周辺部を含んで抜き落とされる。孔部３２，３４の間には、圧縮成形されたブリッジ部４０が残され、孔部３４，３６の間には、圧縮成形されたブリッジ部４２が残される。このように、形状抜きによって、圧縮成形されたブリッジ部４０，４２を残したまま、圧縮成形後の予備孔６３，６５，６７の周辺部が抜き落とされるので、形状抜き後の４つの孔部３０，３２，３４，３６の孔形状には、圧縮成形の影響がほとんど残らない。

すなわち、本実施の形態のロータコアの製造方法は、磁石挿入孔を含む複数の孔部を有し隣接する孔部の間のブリッジ部を圧縮成形して得られる磁性体薄板１９を複数枚積層して形成されるロータコア２０の製造方法である。この製造方法は、各磁性体薄板１９の形成について、以下の工程を含む。複数の孔部３０，３２，３４，３６の内で圧縮成形されるブリッジ部４０，４２の両側の孔部３２，３４，３６について、当該孔部３２，３４，３６が形成される予定領域を孔予定領域３３，３５，３７とする。孔予定領域３３，３５，３７のそれぞれに、孔予定領域の面積よりも小さい孔面積の予備孔６２，６４，６６を形成する予備孔抜き工程（Ｓ１０）を含む。また、予備孔抜き工程（Ｓ１０）の次に、隣接する予備孔６２，６４，６６の間のブリッジ部予定領域４１，４３について磁性体薄板１９の板厚方向に圧縮する圧縮成形工程（Ｓ１２）を含む。そして、圧縮成形工程（Ｓ１２）の後に、複数の孔部３０，３２，３４，３６を形成する形状抜き工程（Ｓ１４）を含む。得られた磁性体薄板１９を複数枚積層する積層工程（Ｓ１８）によって、積層体のロータコア２０が得られる。

上記のように、本実施の形態のロータコア製造方法によれば、予備孔抜き工程（Ｓ１０）を最初に行い、予備孔６２，６４，６６は、圧縮成形を受けるブリッジ部４０，４２の近傍に配置される。これによって、圧縮成形工程（Ｓ１２）における磁性体薄板１９の材料の流動自由度が高まり、圧縮成形による磁性体薄板１９の反りが抑制される。また、予備孔６２，６４，６６は、ブリッジ部４０，４２の近傍の孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内に配置される。さらに、圧縮成形後の孔形状を有する予備孔６３，６５，６７がこの孔予定領域３３，３５，３７の領域範囲内に留まるように、予備孔６２，６４，６６の形状、孔面積、配置位置が設定される。そして、形状抜き工程（Ｓ１４）では、圧縮成形後の孔形状を有する予備孔６３，６５，６７の周辺部を含んで、孔部３０，３２，３４，３６を抜き落とす。これによって、圧縮成形によって変化した孔形状を有する予備孔６３，６５，６７とその周辺部が消失し、孔部３０，３２，３４，３６の孔形状には圧縮成形の影響がほとんど残らない。

上記製造方法の作用と効果について、予備孔抜きを行わない従来技術と比較しながら、図４から図８を用いてさらに説明する。

図４は、複数の孔部と、板厚方向に圧縮されたブリッジ部とを有する磁性体薄板２１を積層した従来技術のモータコアにおいて、板厚方向の圧縮によって発生した孔部の形状変化と磁性体薄板の反りとを示す図である。図４（ａ）は、磁性体薄板２１の平面図である。本実施の形態の磁性体薄板１９の平面図と同様に見えるが、後述するように、孔部の形状変化と磁性体薄板２１の反りとが許容範囲を超えていることが相違する。

図４（ｂ）は、（ａ）のＢ部の拡大図であり、孔部３４，３６のブリッジ部４５についての圧縮成形を示す平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。ブリッジ部４５は、磁性体薄板２１のもともとの板厚ｔ₀のままの部分４６と、その両側で圧縮加工を受けてｔ₀よりも薄い板厚の部分４７，４８で構成される。圧縮量をt₁とすると、圧縮率＝｛（圧縮量ｔ₁）／（板厚ｔ₀）｝である。薄い板厚の部分４７，４８の板厚は（ｔ₀−ｔ₁）である。

図４（ｄ）は、圧縮成形による孔部の形状変化を示す図である。ここでは、圧縮成形前の孔部の形状を、本実施の形態における孔部３０，３２，３４の形状と同じとして二点鎖線で示し、図４（ｂ）の圧縮成形を受けた後の孔部の形状を実線で示す。二点鎖線と実線との差が、各孔部における形状変化である。図４（ｅ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図で、二点鎖線で示す孔部３０の周辺の磁性体薄板２１について圧縮成形で生じる反りを示す図である。

図５は、図４に基づいて、形状変化及び反りと、圧縮率との関係を示す図である。図５の横軸は、圧縮率＝｛（圧縮量ｔ₁）／（板厚ｔ₀）｝であり、縦軸は形状変化及び反りの大きさを規格化して示す値である。磁性体薄板２１の（形状変化・反り−圧縮率）に関する特性線７０は、圧縮率が大きくなるほど、形状変化・反りが大きくなる。圧縮率が小さすぎると圧縮成形によるブリッジ部４５の強度向上や磁気抵抗の向上が不十分となり、圧縮率が大きすぎると、材料破壊が生じる。このように、ブリッジ部４５の機能上の観点から、圧縮率の許容範囲が定められる。一方、形状変化・反りが大きすぎると、磁性体薄板２１を積層したときに積層の間に隙間が生じ、積層体の全体が大型化し、また磁石挿入孔への永久磁石２２の配置等に支障が生じる。このように、ロータ１４の組立性から、形状変化・反りの許容範囲が定められる。

図５に示すように、磁性体薄板２１をロータコア２０に用いるときに良品とされるのは、特性線７０において、圧縮率の許容範囲の下限値以上の範囲で、かつ、形状変化及び反りの許容範囲の上限値以下の範囲である。この例における良品は、圧縮率が許容範囲内の低い範囲に留まり、ブリッジ部４５の機能上必要な圧縮率を満たさないことがある。ブリッジ部４５の機能上必要な圧縮率まで圧縮率を大きくすると、形状変化及び反りが許容範囲を超えて不良品となる。

図６は、形状抜き工程の後に圧縮成形工程を行う従来技術の製造方法について、各工程における形状変化と反りの推移を示す図である。図６（ａ）は、図３（ａ）に対応する図で、磁性体の薄板シート５０が、形状抜き工程、圧縮成形工程、外形抜き工程の順に加工されることが示される。形状抜き工程では、図３で述べた複数の孔部３０，３２，３４，３６の抜き加工が行われ、圧縮成形工程では、図３で述べたブリッジ部４０，４２に圧縮加工が行われる。外形抜き工程が終わると、磁性体薄板８０が得られる。図６（ｂ）は、横軸に、各工程を製造工程の進展の順に取り、縦軸に、反りと形状変化とを分けて示す。

最初に形状抜きを行う製造方法においては、圧縮成形の前に既に孔部３０，３２，３４，３６が形成されているので、圧縮成形箇所からの材料の流動自由度が高まる。これによって、磁性体薄板８０の反りをかなり抑制することができる。一方で、既に形成された孔部３０，３２，３４，３６の内、特にブリッジ部４０，４２の近傍の孔部３２，３４，３６は、圧縮成形の影響を受けて、その孔形状が変化する。図６（ｂ）では、圧縮成形において、反りは許容範囲内であるが、形状変化が許容範囲を超えることが示される。許容範囲を超える形状変化は、磁石挿入孔への永久磁石挿入等に支障が生じる。

図７は、図６と逆に、圧縮成形工程の後に形状抜き工程を行う従来技術の製造方法について、各工程における形状変化と反りの推移を示す図である。図７（ａ）は、図３（ａ）に対応する図で、磁性体の薄板シート５０が、圧縮成形工程、形状抜き工程、外形抜き工程の順に加工されることが示される。圧縮成形工程では、図３で述べたブリッジ部予定領域４１，４３について圧縮成形が行われ、形状抜き工程では、図３で述べた複数の孔部３０，３２，３４，３６の抜き加工が行われる。その後、外形抜き工程が終わると、磁性体薄板８１が得られる。図７（ｂ）は、図６（ｂ）と同様に、横軸が各工程、縦軸が反りと形状変化である。

最初に圧縮成形を行う製造方法においては、圧縮成形の段階で、磁性体薄板８１の反りが大きく発生し、許容範囲を超える。その後に形状抜き、外形抜きを行うと反りはやや減少するが、外形抜きされた磁性体薄板８１においても、反りは許容範囲を超える。許容範囲を超える反りは、複数の磁性体薄板８１の積層において隙間が生じる等の支障が生じる。一方、孔部３０，３２，３４，３６の形状抜きは、圧縮成形後に行われるため、孔部３０，３２，３４，３６の孔形状は圧縮成形の影響をほとんど受けない。

図６に示す形状抜きを先に行う製造方法においては、反りを許容範囲に入れることが可能だが、孔部の形状変化が許容範囲を超え、図７に示す圧縮成形を先に行う製造方法においてはほとんど形状変化が生じないが、反りは許容範囲を大幅に超える。反りが抑制可能な図６の製造方法と、形状変化が抑制可能な図７の製造方法とは、工程順序が互いに相反し、両立させることができない。

図８は、本実施の形態のロータコアの製造方法について、各工程における形状変化と反りの推移を示す図である。図８は、図６（ｂ）、図７（ｂ）に対応する図であり、横軸に、本実施の形態の製造方法の各工程を製造工程の進展の順に取り、縦軸に、反りと形状変化とを分けて示す。なお、反りは、黒三角マークと白三角マークとあるが、白三角マークは、後述する図９の製造方法を用いたときのデータを示す。

図３で述べた本実施の形態の製造方法において、予備孔抜き工程（Ｓ１０）では、予備孔６２，６４，６６の孔形状の変化や磁性体薄板１９の反りは生じない。圧縮成形工程（Ｓ１２）で、磁性体薄板１９に反りが生じる。圧縮成形の前に既に予備孔６２，６４，６６が形成されているので、圧縮成形箇所からの材料の流動自由度が向上するので、予備孔６２，６４，６６を設けない場合に比して磁性体薄板１９の反りが抑制され、許容範囲内となる。また、圧縮成形によって予備孔６２，６４，６６の孔形状が変化し、圧縮成形後の孔形状が変化した予備孔６３，６５，６７となる。図８の圧縮成形における「形状変化」は、予備孔６２，６４，６６から予備孔６３，６５，６７への孔形状の変化を示すが、この「形状変化」は、許容範囲を超える。

その後に形状抜き工程（Ｓ１４）を行うと、圧縮成形で孔形状が変化した予備孔６３，６５，６７は、その周辺部も含んで、孔部３２，３４，３６の形状抜きと共に抜き落とされる。これによって、孔部３０，３２，３４，３６の孔形状は、圧縮成形による影響をほとんど受けない。図８の形状抜きにおける「形状変化」は、孔部３０，３２，３４，３６の孔形状についてのデータである。反りは、孔部３０，３２，３４，３６の形状抜きによりやや改善する。したがって、外形抜きによって得られた磁性体薄板１９は、反りも孔部の形状変化も許容範囲内となり、複数の磁性体薄板１９を積層する工程に支障が生じない。

このように、予備孔抜き工程（Ｓ１０）を最初に行うことで、従来技術では解決が困難であった孔部３２，３４，３６の形状変化の抑制と、磁性体薄板１９の反りの抑制とを両立させることができる。

予備孔抜き工程（Ｓ１０）を圧縮成形工程（Ｓ１２）に先立って設けるのは、圧縮成形箇所からの材料の流動自由度を上げるためである。そこで、予備孔抜き工程（Ｓ１０）において、予備孔６２，６４，６６の他に、さらにスリット１７を設けることで、圧縮成形箇所からの材料の流動自由度がさらに向上する。図９は、磁性体薄板８８の反りを図３に比較してさらに抑制することができるロータコアの製造方法を示す図である。図９は、図３（ａ）と同様に、長尺の磁性体の薄板シート５０から磁性体薄板８８を形成する手順を示す図である。

図９は、図３（ａ）と同様に、予備孔抜き後の成形状態、圧縮成形後の成形状態、形状抜き後の成形状態、外形抜き後の成形状態を示す。図３（ａ）と相違するのは、予備孔抜きにおいて、予備孔６２，６４，６６の形成と同時に、複数のスリット１７が形成される点である。図９において、３０個のスリット１７を示すが、スリット１７の個数は例示であって、回転電機１０及びステータ１２の仕様等に応じ適宜変更が可能である。

圧縮成形において、磁性体薄板８８の反りが発生するが、複数のスリット１７の効果によって、図３の場合の反りよりも少なくなる。図８において、図９における反りを白三角マークで示す。このように、図９の製造方法によれば、磁性体薄板８８の反りは、図３の磁性体薄板１９の反りよりも抑制される。また、圧縮成形においては、予備孔６２，６４，６６の孔形状が圧縮成形後で変化するが、複数のスリット１７の効果として、孔形状の変化の程度が図３の場合と相違する。図３の圧縮成形後の予備孔６２，６４，６６と区別して、図９の圧縮成形後の成形状態では、圧縮成形後の予備孔８２，８４，８６と示す。

形状抜きにおいては、圧縮成形後の予備孔８２，８４，８６が孔部３０，３２，３４，３６の形成と共に抜き落とされる。このように、図９の製造方法によれば、図３の製造方法と同様に、孔部３２，３４，３６の形状変化を許容範囲とでき、磁性体薄板８８の反りを許容範囲内においてさらに抑制できる。その後の外形抜きにおいて磁性体薄板１９を抜いた後の磁性体の薄板シート５０は、引き続きステータコア形成のための加工が行われる。

図３の本実施の形態のロータコアの製造方法は、図６、図７で示す従来技術の製造方法に比べて、予備孔抜き工程（Ｓ１０）があるので、工程数が１つ多い。図９の製造方法では、予備孔抜き工程（Ｓ１０）がステータコア形成のためのスリット形成工程を兼ねるので、ロータコア形成とステータコア形成とを合わせて考えると、従来技術の工程数と同じにできる。

１０ 回転電機、１２ ステータ、１４ ロータ、１５，１９，２１，８０，８１，８８ 磁性体薄板、１６ ステータコア、１７ スリット、１８ スロット、２０ ロータコア、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 永久磁石、２４ 中心穴、３０，３２，３４，３６ 孔部、３１，３３，３５，３７ 孔予定領域、４０，４２，４５ ブリッジ部、４１，４３ ブリッジ部予定領域、４６ （板厚ｔ₀のままの）部分、４７，４８ （ｔ₀よりも薄い板厚の）部分、５０ 磁性体の薄板シート、５２ 送り穴、５４ 送り方向、６２，６４，６６，６３，６５，６７，８２，８４，８６ 予備孔、７０ 特性線。

Claims (1)

1. 磁石挿入孔を含む複数の孔部を有し隣接する前記孔部の間のブリッジ部を圧縮成形して得られる磁性体薄板を複数枚積層して形成されるロータコアの製造方法であって、前記磁性体薄板の形成工程として、
   複数の前記孔部の内で前記圧縮成形される前記ブリッジ部の両側の前記孔部について、当該孔部が形成される孔予定領域のそれぞれに、前記孔予定領域の面積よりも小さい孔面積の予備孔を形成する予備孔抜き工程と、
   前記予備孔抜き工程の次に、隣接する前記予備孔の間のブリッジ部予定領域について前記磁性体薄板の板厚方向に圧縮する圧縮成形工程と、
   前記圧縮成形工程の後に、複数の前記孔部を形成する形状抜き工程と、を含む、ロータコアの製造方法。

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