JP2018042426A - 回転子積層鉄心の製造方法及び回転子積層鉄心の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦性に優れた回転子積層鉄心を得る。【解決手段】回転子積層鉄心の製造方法は、複数のブロック体Ｂの重量アンバランスをそれぞれ測定する第１の工程と、第１の工程における測定結果に基づいて、重量アンバランスを調整するための複数のブロック体Ｂの積層条件を決定する第２の工程と、積層条件に基づいて複数のブロック体Ｂを積層する第３の工程とを含む。【選択図】図５

Description

本開示は、回転子積層鉄心の製造方法及び回転子積層鉄心の製造装置に関する。

回転子積層鉄心は、通常、金属板（例えば、電磁鋼板）を所定形状に打ち抜いて得られる複数の打抜部材を積層することにより得られる。一般に、金属板（例えば、電磁鋼板）の厚さは、完全に均一ではなく、僅かに変動している。そのため、金属板から打抜部材を所定形状で打ち抜いて１枚ずつ積層し、回転子積層鉄心を得た場合、回転子積層鉄心の積厚（積層方向における回転子積層鉄心の高さ）に偏りが生ずる場合がある。積厚の偏り（以下、「積厚偏差」という。）と回転子積層鉄心の重量バランスの偏り（以下、「重量アンバランス」という。）との間には正の相関が存在することが知られている。回転子積層鉄心に重量アンバランスが存在すると、当該回転子積層鉄心を用いてモータを構成した場合、モータのトルクにばらつき等が生じ、モータ性能に影響を及ぼすことがある。

そこで、特許文献１は、回転子積層鉄心の製造方法を開示している。当該製造方法は、金属板から打抜部材を打ち抜いて１枚ずつ積層することにより、積層方向に貫通する複数の空洞孔が設けられた積層体を得る工程と、積層体の積厚偏差を取得する工程と、取得した積厚偏差に基づいて各空洞孔に充填する樹脂量を決定する工程と、決定された樹脂量に基づいて各空洞孔に樹脂材料を充填して固化することにより、複数の打抜部材を一体化する工程とを含む。当該製造方法によれば、例えば、積層体のうち積厚偏差が小さい箇所に位置する空洞孔への樹脂量を多くすることにより、重量アンバランスを抑制することができる。

特開２０１２−１００４９９号公報

ところで、回転子積層鉄心を用いて回転子（ロータ）を構成する場合、一般に、回転子積層鉄心のうちその積層方向における両端面にはそれぞれ、シャフトを固定するための端面板が取り付けられる。しかしながら、特許文献１に記載の製造方法によれば、回転子積層鉄心の重量アンバランスは抑制されるものの、積厚偏差は回転子積層鉄心に存在したままである。そのため、端面板と回転子積層鉄心の端面との間に隙間が生じ、端面板の回転子積層鉄心に対する組み付けが不安定になり得る。

そこで、本開示は、平坦性に優れた回転子積層鉄心を得ることが可能な回転子積層鉄心の製造方法及び回転子積層鉄心の製造装置を説明する。

本開示の一つの観点に係る回転子積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心部材の重量アンバランスをそれぞれ測定する第１の工程と、第１の工程における測定結果に基づいて、重量アンバランスを調整するための複数の鉄心部材の積層条件を決定する第２の工程と、積層条件に基づいて複数の鉄心部材を積層する第３の工程とを含む。

本開示の一つの観点に係る回転子積層鉄心の製造方法では、第２の工程において、各鉄心部材の重量アンバランスの測定結果に基づいて、各鉄心部材の積層条件を決定している。重量アンバランスとは、鉄心部材の重量バランスの偏りを意味し、具体的には、鉄心部材の中心軸周りにおける重量分布、又は積層鉄心の重心位置の当該中心軸からのずれ量をいう。ここで、第２の工程において、各鉄心部材が積層されたときに重量アンバランスが最も小さくなるように積層条件を決定することにより、複数の鉄心部材が積層されることにより得られる積層体の重量アンバランスを抑制することが可能となる。しかも、積層体の空洞孔に樹脂材料を注入して積層体の完成後に重量アンバランスを調整していた特許文献１の方法に対して、本開示の一つの観点に係る回転子積層鉄心の製造方法では、各鉄心部材を所定の積層条件に基づいて積層することにより、樹脂材料等の他の部材に依らずに、積層体の形成時に重量アンバランスを調整している。そのため、積層体の積層方向における厚さが必然的に均一に近づく。従って、平坦性に優れた回転子積層鉄心を得ることが可能となる。

第２の工程では、積層条件として、複数の鉄心部材のそれぞれについて転積の要否を決定してもよい。

第２の工程では、積層条件として、複数の鉄心部材のそれぞれについて反転の要否を決定してもよい。

本開示の一つの観点に係る回転子積層鉄心の製造方法は、第１の工程における測定結果に基づいて、重量アンバランスを補助的に調整するための補助条件として、（Ａ）複数の鉄心部材が積層された積層体の積層方向に延びるように積層体に設けられた貫通孔内に挿入される永久磁石の位置、（Ｂ）貫通孔内に挿入される永久磁石の重さ、又は（Ｃ）貫通孔内に充填される樹脂材料の量を決定する第４の工程と、第３及び第４の工程の後に、補助条件に基づいて、貫通孔内に永久磁石を挿通するか、又は貫通孔内に樹脂材料を充填する第５の工程とをさらに含んでもよい。この場合、完成後の積層体の重量アンバランスが補助条件Ａ〜Ｃに基づいてさらに調整される。そのため、積層体の形成時のみならず、積層体の完成後においても、積層体の重量アンバランスを細かく調整できる。従って、積層体の重量アンバランスをいっそう抑制することが可能となる。

複数の鉄心部材はそれぞれ、金属板から打ち抜かれた複数の打抜部材が積層されたブロック体であり、第１の工程では、複数の鉄心部材の積厚をそれぞれ測定してもよい。重量アンバランスを直接測定する測定機は一般に高価であるため、測定対象を積厚とすることにより低コストで測定を行うことが可能となる。また、打抜部材は一般にごく薄いので、打抜部材の積厚を測定するには、やはり高価な測定機を要したり、測定作業が煩雑になったりしうる。しかしながら、複数の打抜部材が積層されたブロック体は相対的に大きな体積を有し、取り扱いやすいので、簡易且つ低コストでブロック体の積厚を測定することが可能となる。

本開示の他の観点に係る回転子積層鉄心の製造装置は、複数の鉄心部材の重量アンバランスをそれぞれ測定するように構成された測定部と、複数の鉄心部材を積層するように構成された積層部と、制御部とを備える。制御部は、測定部を制御して、複数の鉄心部材の重量アンバランスをそれぞれ測定させる第１の処理と、第１の処理における測定結果に基づいて、重量アンバランスを調整するための複数の鉄心部材の積層条件を決定する第２の処理と、積層部を制御して、積層条件に基づいて複数の鉄心部材を積層させる第３の処理とを実行する。

本開示の他の観点に係る回転子積層鉄心の製造装置では、制御部は、第２の処理において、各鉄心部材の重量アンバランスの測定結果に基づいて、各鉄心部材の積層条件を決定している。ここで、第２の処理において、各鉄心部材が積層されたときに重量アンバランスが最も小さくなるように積層条件を決定することにより、複数の鉄心部材が積層されることにより得られる積層体の重量アンバランスを抑制することが可能となる。しかも、積層体の空洞孔に樹脂材料を注入して積層体の完成後に重量アンバランスを調整していた特許文献１の方法に対して、本開示の他の観点に係る回転子積層鉄心の製造装置では、各鉄心部材を所定の積層条件に基づいて積層することにより、樹脂材料等の他の部材に依らずに、積層体の形成時に重量アンバランスを調整している。そのため、積層体の積層方向における厚さが必然的に均一に近づく。従って、平坦性に優れた回転子積層鉄心を得ることが可能となる。

制御部は、第２の処理において、積層条件として、複数の鉄心部材のそれぞれについて転積の要否を決定してもよい。

制御部は、第２の処理において、複数の鉄心部材のそれぞれについて反転の要否を決定してもよい。

本開示の他の観点に係る回転子積層鉄心の製造装置は、複数の鉄心部材が積層された積層体の積層方向に延びるように積層体に設けられた貫通孔内に、永久磁石の挿入作業又は樹脂材料の充填作業を行う作業部をさらに備え、制御部は、第１の処理における測定結果に基づいて、重量アンバランスを補助的に調整するための補助条件として、（Ａ）貫通孔内に挿入される永久磁石の位置、（Ｂ）貫通孔内に挿入される永久磁石の重さ、又は（Ｃ）貫通孔内に充填される樹脂材料の量を決定する第４の処理と、第３及び第４の処理の後に作業部を制御して、補助条件に基づいて、貫通孔内に永久磁石を挿通させるか、又は貫通孔内に樹脂材料を充填させる第５の処理とをさらに実行してもよい。この場合、完成後の積層体の重量アンバランスが補助条件Ａ〜Ｃに基づいてさらに調整される。そのため、積層体の形成時のみならず、積層体の完成後においても、積層体の重量アンバランスを細かく調整できる。従って、積層体の重量アンバランスをいっそう抑制することが可能となる。

複数の鉄心部材はそれぞれ、金属板から打ち抜かれた複数の打抜部材が積層されたブロック体であり、制御部は、第１の処理において測定部を制御して、複数の鉄心部材の積厚をそれぞれ測定させてもよい。重量アンバランスを直接測定する測定機は一般に高価であるため、測定対象を積厚とすることにより低コストで測定を行うことが可能となる。また、打抜部材は一般にごく薄いので、打抜部材の積厚を測定するには、やはり高価な測定機を要したり、測定作業が煩雑になったりしうる。しかしながら、複数の打抜部材が積層されたブロック体は相対的に大きな体積を有し、取り扱いやすいので、簡易且つ低コストでブロック体の積厚を測定することが可能となる。

本開示に係る回転子積層鉄心の製造方法及び回転子積層鉄心の製造装置によれば、平坦性に優れた回転子積層鉄心を得ることが可能となる。

図１は、回転子積層鉄心の一例を示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、積層体の分解斜視図である。 図４は、回転子積層鉄心の製造装置の一例を示す概略図である。 図５は、積層装置の一例を示す概略斜視図である。 図６は、回転子積層鉄心の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図７は、積厚の測定方法を説明するための図である。 図８は、積層条件の決定方法を説明するための図である。 図９は、ブロック体の積層過程を説明するための図である。 図１０は、回転子の一例を示す側面図である。 図１１は、重量アンバランスが解消していない積層体を示す側面図である。

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［回転子積層鉄心の構成］
まず、図１〜図３を参照して、回転子積層鉄心１の構成について説明する。回転子積層鉄心１は、回転子２（ロータ）（図１０参照。詳しくは後述する。）の一部である。回転子が固定子（ステータ）と組み合わせられることにより、電動機（モータ）が構成される。回転子積層鉄心１は、図１に示されるように、積層体１０と、複数の永久磁石１２と、複数の樹脂材料１４とを備える。

積層体１０は、複数のブロック体Ｂ（鉄心部材）がこの順に積層されている。図１〜図３に示される例では、積層体１０は、６つのブロック体Ｂ１〜Ｂ６が上側から下側に向けてこの順に積層されている。ブロック体Ｂの積層方向（以下、単に「積層方向」という。）において隣り合うブロック体Ｂ同士は、例えば溶接等（図示せず）によって接合されて一体化されている。

ブロック体Ｂは、図２及び図３に示されるように、複数の打抜部材３０が積み重ねられた積層体である。積層方向において隣り合う打抜部材３０同士は、カシメ部１６によって締結されている。積層方向において隣り合うブロック体Ｂ同士は、カシメ部１６によって締結されていない。具体的には、カシメ部１６は、図２に示されるように、ブロック体Ｂの最下層以外をなす打抜部材３０に形成されたカシメ１６ａと、ブロック体Ｂの最下層をなす打抜部材３０に形成された貫通孔１６ｂとを有する。カシメ１６ａは、打抜部材３０の表面側に形成された凹部と、打抜部材３０の裏面側に形成された凸部とで構成されている。一の打抜部材３０のカシメ１６ａの凹部は、当該一の打抜部材３０の表面側に隣り合う他の打抜部材３０のカシメ１６ａの凸部と接合される。一の打抜部材３０のカシメ１６ａの凸部は、当該一の打抜部材３０の裏面側において隣り合う更に他の打抜部材３０のカシメ１６ａの凹部と接合される。貫通孔１６ｂには、回転子積層鉄心１の最下層に隣接する打抜部材３０のカシメ１６ａの凸部が接合される。貫通孔１６ｂは、ブロック体Ｂを連続して製造する際、既に製造されたブロック体Ｂに対して次に製造するブロック体Ｂがカシメ１６ａによって締結されるのを防ぐ機能を有する。

積層体１０は、図１に示されるように、円筒形状を呈している。積層体１０の中央部分には、図１及び図２に示されるように、中心軸Ａｘに沿って延びるように積層体１０を貫通する軸孔１０ａが設けられている。軸孔１０ａは、積層体１０の積層方向（以下、単に「積層方向」という。）に延びている。積層方向は、中心軸Ａｘの延在方向でもある。軸孔１０ａ内には、シャフト２０（図１０参照。詳しくは後述する。）が挿通される。

積層体１０には、複数の磁石挿入孔１０ｂ（貫通孔）及び複数の凹部１０ｃが形成されている。磁石挿入孔１０ｂは、図１及び図３に示されるように、積層体１０の外周縁に沿って所定間隔で並んでいる。磁石挿入孔１０ｂは、図２に示されるように、中心軸Ａｘ（積層方向）に沿って延びると共に積層体１０を貫通している。

磁石挿入孔１０ｂの形状は、本実施形態では、積層体１０の外周縁に沿って延びる長孔である。磁石挿入孔１０ｂの数は、本実施形態では８個である。磁石挿入孔１０ｂの位置、形状及び数は、モータの用途、要求される性能などに応じて変更してもよい。

凹部１０ｃは、軸孔１０ａ内に配置されている。凹部１０ｃは、図１〜図３に示されるように、軸孔１０ａの内周面から径方向外方に向けて窪んでいる。本実施形態では、一対の凹部１０ｃが中心軸Ａｘに対して対向している。すなわち、２つの凹部１０ｃは、中心軸Ａｘに関して１８０°おきに軸孔１０ａ内に配置されている。凹部１０ｃは、例えば、回転子積層鉄心１とシャフト２０とを結合するキー部材が挿通されるキー溝として機能する。凹部１０ｃの形状及び数は、モータの用途、要求される性能などに応じて変更してもよい。

永久磁石１２は、図１及び図２に示されるように、磁石挿入孔１０ｂに挿入されている。磁石挿入孔１０ｂ内に挿通される永久磁石１２の数は、一つであってもよいし、複数であってもよい。永久磁石１２は、磁石挿入孔１０ｂ内において、積層方向に複数並んでいてもよいし、積層体１０の周方向に複数並んでいてもよいし、径方向に複数並んでいてもよい。永久磁石１２の種類は、モータの用途、要求される性能などに応じて決定すればよく、例えば、焼結磁石であってもよいし、ボンド磁石であってもよい。

樹脂材料１４は、永久磁石１２が挿入された後の磁石挿入孔１０ｂ内に充填されている。樹脂材料１４は、永久磁石１２を磁石挿入孔１０ｂ内に固定する機能と、上下方向で隣り合う打抜部材３０同士を接合する機能とを有する。樹脂材料１４としては、例えば熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂と、硬化開始剤と、添加剤とを含む樹脂組成物が挙げられる。添加剤としては、フィラー、難燃剤、応力低下剤などが挙げられる。なお、樹脂材料１４として熱可塑性樹脂を使用してもよい。

［回転子積層鉄心の製造装置］
続いて、図４及び図５を参照して、回転子積層鉄心１の製造装置１００について説明する。なお、図５では、ブロック体Ｂを簡略化して示している。

製造装置１００は、帯状の金属板である電磁鋼板Ｗ（被加工板）から回転子積層鉄心１を製造するための装置である。製造装置１００は、図４に示されるように、アンコイラー１１０と、送出装置１２０と、打抜装置１３０と、積層装置１４０と、磁石取付装置１５０（作業部）と、コントローラ１６０（制御部）とを備える。

アンコイラー１１０は、コイル状に巻回された帯状の電磁鋼板Ｗであるコイル材１１１が装着された状態で、コイル材１１１を回転自在に保持する。送出装置１２０は、電磁鋼板Ｗを上下から挟み込む一対のローラ１２１，１２２を有する。一対のローラ１２１，１２２は、コントローラ１６０からの指示信号に基づいて回転及び停止し、電磁鋼板Ｗを打抜装置１３０に向けて間欠的に順次送り出す。

コイル材１１１を構成する電磁鋼板Ｗの長さは、例えば５００ｍ〜１００００ｍ程度であってもよい。電磁鋼板Ｗの厚さは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であってもよい。電磁鋼板Ｗの厚さは、より優れた磁気的特性を有する回転子積層鉄心１を得る観点から、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であってもよい。電磁鋼板Ｗの幅は、例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度であってもよい。

打抜装置１３０は、コントローラ１６０からの指示信号に基づいて動作する。打抜装置１３０は、送出装置１２０によって間欠的に送り出される電磁鋼板Ｗを順次打ち抜き加工して打抜部材３０を形成する機能と、打ち抜き加工によって得られた打抜部材３０を順次積層しつつ重ね合わせて複数のブロック体Ｂを製造する機能と、複数のブロック体Ｂを仮積みして仮積層体１１を構成する機能とを有する。仮積層体１１は、打抜装置１３０から排出されると、打抜装置１３０と積層装置１４０との間を延びるように設けられたコンベアＣｖ１に載置される。コンベアＣｖ１は、コントローラ１６０からの指示に基づいて動作し、仮積層体１１を積層装置１４０に送り出す。

積層装置１４０は、打抜装置１３０によって製造されたブロック体Ｂを所定の積層条件に基づいて積層する機能を有する。積層装置１４０は、図５に示されるように、回転テーブル１４１と、搬送アーム１４２，１４３と、積厚測定機１４４（測定部）とを有する。

回転テーブル１４１は、円形状を呈しており、コントローラ１６０からの指示信号に基づいて中心軸周りに回転可能に構成されている。回転テーブル１４１の主面には、複数の載置台（図５では６つの載置台）１４１ａが設けられている。各載置台１４１ａは、回転テーブル１４１の外周に沿って略等間隔に並んでいる。各載置台１４１ａには、一つのブロック体Ｂが載置される。

搬送アーム１４２，１４３はそれぞれ、コントローラ１６０からの指示信号に基づいて動作する。搬送アーム１４２，１４３はそれぞれ、一つのブロック体Ｂを把持及び搬送可能に構成されている。具体的には、搬送アーム１４２は、コンベアＣｖ１によって搬送された仮積層体１１のうちから一つのブロック体Ｂを把持し、当該ブロック体Ｂを回転テーブル１４１の一つの載置台１４１ａ上に搬送する機能を有する。搬送アーム１４３（積層部）は、回転テーブル１４１の一つの載置台１４１ａ上に載置されている一つのブロック体Ｂを把持し、積層装置１４０の下流側のコンベアＣｖ２上に搬送する機能を有する。コンベアＣｖ２は、コントローラ１６０からの指示に基づいて動作し、仮積層体１１を磁石取付装置１５０に送り出す。

積厚測定機１４４は、コントローラ１６０からの指示信号に基づいて動作する。積厚測定機１４４は、回転テーブル１４１のうち外周縁側の領域（載置台１４１ａが位置する領域）の上方に位置している。積厚測定機１４４は、各ブロック体Ｂの積厚（積層方向におけるブロック体Ｂの高さ）をそれぞれ測定する機能を有する。積厚測定機１４４は、積層方向から所定の荷重をブロック体Ｂに付与した状態でブロック体Ｂの積厚を測定する。ブロック体Ｂに付与される荷重は、ブロック体Ｂのサイズによって種々の大きさとなりうるが、例えば、加圧後のブロック体Ｂの厚さＴが、加圧前のブロック体Ｂの厚さＴ_０の９９．９％以上で且つ厚さＴ_０未満（０．９９９Ｔ_０≦Ｔ＜Ｔ_０）を満たす大きさであってもよい。積厚測定機１４４によって測定されたブロック体Ｂの積厚のデータは、コントローラ１６０に送信される。

図４に戻って、磁石取付装置１５０は、コントローラ１６０からの指示信号に基づいて動作する。磁石取付装置１５０は、各磁石挿入孔１０ｂ内に少なくとも一つの永久磁石１２を挿通する作業を行う機能と、永久磁石１２が挿通された各磁石挿入孔１０ｂ内に樹脂材料１４を充填する作業を行う機能とを有する。

コントローラ１６０は、例えば、記録媒体（図示せず）に記録されているプログラム又はオペレータからの操作入力等に基づいて、送出装置１２０、打抜装置１３０、積層装置１４０及び磁石取付装置１５０をそれぞれ動作させるための指示信号を生成し、送出装置１２０、打抜装置１３０、積層装置１４０及び磁石取付装置１５０に当該指示信号をそれぞれ送信する。コントローラ１６０は、積厚測定機１４４において測定されたブロック体Ｂの積厚のデータを受信し、当該データに基づいて当該ブロック体Ｂの重量アンバランスを算出する。ブロック体Ｂの重量アンバランスとは、ブロック体Ｂの重量バランスの偏りを意味し、具体的には、ブロック体Ｂの中心軸Ａｘ周りにおける重量分布、又はブロック体Ｂの重心位置の中心軸Ａｘからのずれ量をいう。

［回転子積層鉄心の製造方法］
続いて、図５〜図１０を参照して、回転子積層鉄心１の製造方法について説明する。なお、図７〜図９では、ブロック体Ｂを簡略化して示している。

まず、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６を形成する（図６のステップＳ１参照）。具体的には、コントローラ１６０の指示に基づいて、送出装置１２０によって電磁鋼板Ｗを打抜装置１３０に送り出し、打抜装置１３０によって電磁鋼板Ｗの被加工部位を所定形状に打ち抜く。これにより、打抜部材３０が形成される。この打ち抜き加工を繰り返すことにより、複数の打抜部材３０が互いにカシメ部１６によって締結されながら所定枚数積層されて、一つのブロック体Ｂが製造される。その後、打抜装置１３０は、当該ブロック体Ｂ上に複数の打抜部材３０をさらに積み重ね、当該ブロック体Ｂ上に他のブロック体Ｂを積層する。打抜装置１３０は、この繰り返しにより、複数のブロック体Ｂ１〜Ｂ６を積層して、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が下方から上方に向けてこの順に積層された仮積層体１１を形成する（図５参照）。このとき、仮積層体１１を構成するブロック体Ｂ１〜Ｂ６同士は、互いに締結されておらず、移動や取り外しが自由に行える状態である。

続いて、コントローラ１６０の指示に基づいて、打抜装置１３０において形成された仮積層体１１をコンベアＣｖ１が積層装置１４０まで搬送する。仮積層体１１が積層装置１４０に到達すると、コントローラ１６０が搬送アーム１４２及び回転テーブル１４１に指示する。これにより、回転テーブル１４１が間欠的に回転しつつ、搬送アーム１４２が、仮積層体１１の最も上に位置するブロック体Ｂから順に把持し、空所の載置台１４１ａにブロック体Ｂを一つずつ載置する。すなわち、搬送アーム１４２は、ブロック体Ｂ６〜Ｂ１の順に、各ブロック体Ｂを回転テーブル１４１（空所の載置台１４１ａ）に載置する。

回転テーブル１４１の回転に伴い載置台１４１ａに載置されたブロック体Ｂが回転テーブル１４１の中心軸周りを回転する過程で、載置台１４１ａ上のブロック体Ｂは、積厚測定機１４４の下方を通過する。ブロック体Ｂが積厚測定機１４４の下方に位置しているときに、積厚測定機１４４は、図９に示されるように、コントローラ１６０の指示に基づいてブロック体Ｂの積厚を測定する（第１の工程；第１の処理；図６のステップＳ２参照）。従って、積厚測定機１４４においては、ブロック体Ｂ６〜Ｂ１の順に積厚が測定される。積厚測定機１４４は、例えば、図７に示されるように、ブロック体Ｂの外周縁部分における積厚を４箇所測定する。当該測定箇所は、図７においては、ブロック体Ｂの中心軸Ａｘ周りに９０°おきに設定されている。これにより、ブロック体Ｂの４箇所の積厚Ｔ_１〜Ｔ_４が得られる。なお、測定箇所の数は、４箇所に限られず、２箇所以上であってもよい。測定位置は、中心軸Ａｘ周りに等間隔であってもよいし、任意の間隔であってもよい。

ところで、打抜部材３０はいずれも同じ金型から打ち抜かれているので、いずれの打抜部材３０の大きさも略同一である。また、打抜部材３０が打ち抜かれる電磁鋼板Ｗの密度も、いずれの打抜部材３０においても略同一である。そのため、各積厚Ｔ_１〜Ｔ_４の大きさは、それぞれの測定箇所における重量と正の相関がある。従って、各積厚Ｔ_１〜Ｔ_４を測定することにより、ブロック体Ｂの重量アンバランスが得られる。具体的には、ブロック体Ｂの中心軸Ａｘとブロック体Ｂの主面との交点を原点Ｏとし、各積厚Ｔ_１〜Ｔ_４をそれぞれ原点Ｏから各測定箇所に向かうベクトル＜Ｔ_１＞〜＜Ｔ_４＞とみなすと、ブロック体Ｂの重量アンバランス＜Ｇ＞は式１で表すことができる。なお、本明細書において、「＜」及び「＞」の記号は、これらで囲まれる値がベクトル量であることを意味する。
＜Ｇ＞＝＜Ｔ_１＞＋＜Ｔ_２＞＋＜Ｔ_３＞＋＜Ｔ_４＞ ・・・（１）

コントローラ１６０は、積厚測定機１４４から各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の積厚のデータを受信すると、図８に示されるように、式１に基づいて各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の重量アンバランス＜Ｇ_Ｂ１＞〜＜Ｇ_Ｂ６＞を算出する。次に、コントローラ１６０は、各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６について、転積の要否を決定する。ここで、「転積」とは、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６を積層する際に、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６同士の角度を相対的にずらすことをいい、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６を回転させつつ積層することを含む。転積は、主に打抜部材３０の板厚偏差を相殺することを目的に実施される。本実施形態では、各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６には中心軸Ａｘに関して対向する一対の凹部１０ｃが設けられていることから、転積の角度が１８０°に設定されているが、ブロック体Ｂの形状に応じて転積の角度を任意の大きさに設定してもよい。転積処理は、本実施形態では打抜装置１３０の外部において行われるが（いわゆる型外転積）、打抜装置１３０の内部において行われてもよい。

コントローラ１６０による各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の転積の要否は、具体的には、次のように判定される。本実施形態では、転積の角度が１８０°に設定されているので、ブロック体Ｂの姿勢は、「転積不要」の場合と「転積要」の場合との２通りが存在する。「転積不要」の場合にはブロック体Ｂの重量アンバランス＜Ｇ＞が加算され、「転積要」の場合にはブロック体Ｂの重量アンバランス＜Ｇ＞が減算される。例えば、全てのブロック体Ｂ１〜Ｂ６が「転積不要」の場合には、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が積層された積層体１０の重量アンバランス＜Ｇ_ＡＬＬ＞は式２で表される。
＜Ｇ_ＡＬＬ＞＝＋＜Ｇ_Ｂ１＞＋＜Ｇ_Ｂ２＞＋＜Ｇ_Ｂ３＞
＋＜Ｇ_Ｂ４＞＋＜Ｇ_Ｂ５＞＋＜Ｇ_Ｂ６＞ ・・・（２）
また、例えば、ブロック体Ｂ１，Ｂ３，Ｂ５が「転積不要」で且つブロック体Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６が「転積要」の場合には、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が積層された積層体１０の重量アンバランス＜Ｇ_ＡＬＬ＞は式３で表される。
＜Ｇ_ＡＬＬ＞＝＋＜Ｇ_Ｂ１＞−＜Ｇ_Ｂ２＞＋＜Ｇ_Ｂ３＞
−＜Ｇ_Ｂ４＞＋＜Ｇ_Ｂ５＞−＜Ｇ_Ｂ６＞ ・・・（３）

各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の転積の要否を全て考慮すると、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が積層されて得られる積層体１０の組み合わせの数は６４通り（＝２^６）存在する。すなわち、コントローラ１６０は、６４通りの重量アンバランス＜Ｇ_ＡＬＬ＞を算出し、これらの６４通りの重量アンバランス＜Ｇ_ＡＬＬ＞の大きさ｜＜Ｇ_ＡＬＬ＞｜が最も小さい積層体１０における各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の転積の要否を積層条件として決定する（第２の工程；第２の処理；ステップＳ３）。すなわち、コントローラ１６０は、転積の要否に関する全ての組み合わせについて仮想的な積層体１０を得た後に、仮想的な積層体１０のうち大きさ｜＜Ｇ_ＡＬＬ＞｜が最も小さいものを判別している。なお、ベクトル量が記号「｜」で囲まれたものは、当該ベクトル量の絶対値（スカラー）を示す。

こうして積層条件が得られると、コントローラ１６０は、図９に示されるように、搬送アーム１４３に指示し、当該積層条件に基づいてブロック体Ｂ１〜Ｂ６の姿勢を変化させつつこれらを積層する（第３の工程；第３の処理；図６のステップＳ４参照）。例えば、積層条件が以下のとおりであった場合には、搬送アーム１４３は、コントローラ１６０からの指示に基づいて、次のように動作する。
＜積層条件＞
ブロック体Ｂ１：転積不要
ブロック体Ｂ２：転積要
ブロック体Ｂ３：転積不要
ブロック体Ｂ４：転積要
ブロック体Ｂ５：転積不要
ブロック体Ｂ６：転積要

すなわち、搬送アーム１４３は、まず、載置台１４１ａ上のブロック体Ｂ６を把持し、それを１８０°回転させた後に、姿勢が変化された後のブロック体Ｂ６をコンベアＣｖ２上に載置する。次に、搬送アーム１４３は、載置台１４１ａ上のブロック体Ｂ５を把持し、その姿勢を変えずに、ブロック体Ｂ５をコンベアＣｖ２上のブロック体Ｂ６に重なるように載置する。次に、搬送アーム１４３は、載置台１４１ａ上のブロック体Ｂ４を把持し、それを１８０°回転させた後に、姿勢が変化された後のブロック体Ｂ４をコンベアＣｖ２上のブロック体Ｂ５に重なるように載置する。次に、搬送アーム１４３は、載置台１４１ａ上のブロック体Ｂ３を把持し、その姿勢を変えずに、ブロック体Ｂ３をコンベアＣｖ２上のブロック体Ｂ４に重なるように載置する。次に、搬送アーム１４３は、載置台１４１ａ上のブロック体Ｂ２を把持し、それを１８０°回転させた後に、姿勢が変化された後のブロック体Ｂ２をコンベアＣｖ２上のブロック体Ｂ３に重なるように載置する。次に、搬送アーム１４３は、載置台１４１ａ上のブロック体Ｂ１を把持し、その姿勢を変えずに、ブロック体Ｂ１をコンベアＣｖ２上のブロック体Ｂ２に重なるように載置する。こうして、所定の積層条件に従ってブロック体Ｂ１〜Ｂ６が上側から下側に向けてこの順に積層された積層体１０が得られる。

次に、コントローラ１６０の指示に基づいて、得られた積層体１０をコンベアＣｖ２が磁石取付装置１５０まで搬送する。積層体１０が磁石取付装置１５０に到達すると、コントローラ１６０が磁石取付装置１５０に指示して、積層体１０の各磁石挿入孔１０ｂ内に永久磁石１２一つずつ挿入させる（第５の工程；第５の処理；図６のステップＳ５）。次に、コントローラ１６０が磁石取付装置１５０に指示して、各磁石挿入孔１０ｂ内に溶融状態の樹脂材料１４を充填及び固化させる（第５の工程；第５の処理；図６のステップＳ６参照）。こうして、固化した樹脂材料１４によって、各永久磁石１２が各磁石挿入孔１０ｂ内に固定される。次に、各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６を溶接等によって一体化する（図６のステップＳ７参照）。これにより、回転子積層鉄心１が得られる。

その後、図１０に示されるように、軸孔１０ａにシャフト２０を挿通して、シャフト２０と凹部１０ｃとの間にキー（図示せず）を圧入することにより、シャフト２０を積層体１０に固定する。次に、積層体１０のうちその積層方向における両端面に対して、端面板２２をそれぞれ配置する。端面板２２は、例えば、積層体１０の端面とカシメにより固定されてもよいし、ナットをシャフト２０に螺合することにより積層体１０に対して固定されてもよいし、キー等によりシャフト２０に対して固定されてもよい。こうして、回転子積層鉄心１と、シャフト２０と、端面板２２とを備える回転子２が得られる。

［作用］
一般に、電磁鋼板Ｗの厚さは、完全に均一ではなく、僅かに変動している。そのため、電磁鋼板Ｗが所定形状に打ち抜かれた打抜部材３０を１枚ずつ積層してブロック体Ｂ１〜Ｂ６を構成すると、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の積厚に偏りが生じうる。例えば、図１０及び図１１に示されるように、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６は、側方から見て僅かに台形状を呈している。そのため、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が適切な積層条件で積層されない場合、図１１に示されるように、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が積層された積層体１０の積厚にも偏りが生じ、積層体１０に重量アンバランスが生じうる。

しかしながら、以上のような本実施形態では、各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の重量アンバランスの測定結果に基づいて、各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の積層条件を決定している。具体的には、各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が積層されたときに積層体１０の重量アンバランスが最も小さくなるように、積層条件が決定される。そのため、当該積層条件に従って各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６を積層することにより、重量アンバランスが抑制された積層体１０を得ることができる。しかも、本実施形態では、永久磁石１２、樹脂材料１４等の他の部材に依らずに、積層体１０の形成時に重量アンバランスを調整している。従って、積層体１０の積層方向における厚さが必然的に均一に近づく。その結果、図１０に示されるように、平坦性に優れた回転子積層鉄心１を得ることが可能となる。よって、積層体１０の端面と端面板２２との間に隙間が生ずることを抑制できる。

本実施形態では、複数のブロック体Ｂ１〜Ｂ６を積層することにより積層体１０を構成している。本実施形態では、積層条件を決定する際に、各ブロック体Ｂ１〜Ｂ６の積厚をそれぞれ測定している。重量アンバランスを直接測定する測定機は一般に高価であるため、測定対象を積厚とすることにより低コストで測定を行うことが可能となる。また、打抜部材３０は一般にごく薄いので、打抜部材３０の積厚を測定するには、やはり高価な測定機を要したり、測定作業が煩雑になったりしうる。しかしながら、複数の打抜部材３０が積層されたブロック体Ｂは相対的に大きな体積を有し、取り扱いやすいので、簡易且つ低コストでブロック体Ｂの積厚を測定することが可能となる。

［他の実施形態］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、上記の実施形態では転積の角度が１８０°に設定されていたが、転積の角度が１８０°以外であっても、上記の実施形態と同様に積層条件を決定しうる。例えば転積の角度が１２０°に設定されている場合、ブロック体Ｂの姿勢は３通り存在する。この場合、ブロック体Ｂ１〜Ｂ６が積層されて得られる積層体１０の組み合わせの数は７２９通り（＝３^６）存在する。この場合も、全ての組み合わせについて重量アンバランス＜Ｇ_ＡＬＬ＞を算出し、大きさ｜＜Ｇ_ＡＬＬ＞｜が最も小さい積層体１０を判別してもよい。なお、転積の角度をθ［°］（ただし、θは１８０以下の自然数であり且つ３６０の約数。）とし、積層されるブロック体Ｂの数をＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数。）とすると、Ｎ個のブロック体Ｂが積層されて得られる積層体１０の組み合わせの数Ｐは、式４で表すことができる。
Ｐ＝（３６０／θ）^Ｎ ・・・（４）

上記の実施形態では、各ブロック体Ｂにおける転積の要否を積層条件としていたが、各ブロック体Ｂにおける上下反転の要否を積層条件としてもよい。この場合も、上下反転前におけるブロック体Ｂの重量アンバランスが＋＜Ｇ_ＡＬＬ＞であるとき、上下反転後のブロック体Ｂの重量アンバランスが−＜Ｇ_ＡＬＬ＞となる。積層条件として、各ブロック体における転積の要否と上下反転の要否とを組み合わせて用いてもよい。

重量アンバランスが最も小さくなる積層条件に基づいて得られた積層体１０に、依然として重量アンバランスが残存している場合（残存重量アンバランスが存在している場合）には、コントローラ１６０は、図６のステップＳ３において、当該残存重量アンバランスを補助的に調整するための補助条件として、（Ａ）磁石挿入孔１０ｂ内に挿入される永久磁石１２の位置、（Ｂ）磁石挿入孔１０ｂ内に挿入される永久磁石１２の重さ、又は（Ｃ）磁石挿入孔１０ｂ内に充填される樹脂材料１４の量を、当該残存重量アンバランスに基づいて決定してもよい（第４の工程；第４の処理）。具体的には、（Ａ）積層体１０のうち重量アンバランスが大きな領域（積厚偏差が大きな領域）寄りに永久磁石１２が位置するように、磁石挿入孔１０ｂ内に永久磁石１２を挿通してもよい。（Ｂ）積層体１０のうち重量アンバランスが大きな領域（積厚偏差が大きな領域）寄りの磁石挿入孔１０ｂ内に配置される永久磁石１２の重さが、積層体１０のうち重量アンバランスが小さな領域（積厚偏差が小さな領域）寄りの磁石挿入孔１０ｂ内に配置される永久磁石１２の重さよりも軽くてもよい（永久磁石１２の重さが０の場合も含む。）。（Ｃ）積層体１０のうち重量アンバランスが大きな領域（積厚偏差が大きな領域）寄りの磁石挿入孔１０ｂ内に充填される樹脂材料１４の量が、積層体１０のうち重量アンバランスが小さな領域（積厚偏差が小さな領域）寄りの磁石挿入孔１０ｂ内に充填される樹脂材料１４の量よりも少なくてもよい（樹脂材料１４の量が０の場合も含む。）。これらの補助条件Ａ〜Ｃが組み合わせられていてもよい。コントローラ１６０においてこれらの補助条件Ａ〜Ｃが決定されると、図６のステップＳ５，Ｓ６において、補助条件Ａ〜Ｃに基づいて、永久磁石１２の磁石挿入孔１０ｂ内への挿入作業又は樹脂材料１４の磁石挿入孔１０ｂ内への充填作業が行われる。この場合、完成後（複数のブロック体Ｂの積層後）の積層体１０の残存重量アンバランスが補助条件Ａ〜Ｃに基づいてさらに調整される。そのため、積層体１０の形成時のみならず、積層体１０の完成後においても、積層体１０の重量アンバランスを細かく調整できる。従って、積層体１０の重量アンバランスをいっそう抑制することが可能となる。

上記の実施形態では、磁石挿入孔１０ｂ内に対して永久磁石１２の挿入と樹脂材料１４の充填とを行っていたが、各磁石挿入孔１０ｂ内において、少なくとも一方のみを行ってもよいし、どちらも行わなくてもよい。

上記の実施形態では、ブロック体Ｂの積厚に基づいて重量アンバランスを計算していたが、重量アンバランスを直接測定してもよい。重量アンバランスを直接測定する装置としては、例えば、回転式アンバランス測定機、静荷重測定式アンバランス測定機等が挙げられる。

上記の実施形態では、複数のブロック体Ｂを積層して積層体１０を得たが、複数の打抜部材３０を積層して積層体１０を得てもよい。この場合、打抜部材３０の重量アンバランスを一枚ずつ測定して、各打抜部材３０の積層条件を決定する。

仮積層体１１及び積層体１０は、コンベアＣｖ１，Ｃｖ２等の搬送装置で自動的に次の工程に搬送されてもよいし、作業者によって次の工程に搬送されてもよい。作業者が仮積層体１１及び積層体１０を搬送する際には、台車等を利用してもよいし、手で抱えてもよい。

永久磁石１２の磁石挿入孔１０ｂ内への挿入後で且つ樹脂材料１４の磁石挿入孔１０ｂ内への充填前に、各端面板２２を積層体１０に取り付けもよい。この場合、端面板２２に設けられた貫通孔を介して、樹脂材料１４が各磁石挿入孔１０ｂ内に充填されうる。

積厚測定機１４４による各ブロック体Ｂの積厚測定の前に、各ブロック体Ｂに対してバリ除去処理を実行してもよい。具体的には、まず、搬送アーム１４２は、各ブロック体Ｂの上下を反転させつつ各ブロック体Ｂを載置台１４１ａに載置し、各ブロック体Ｂの裏面が上方を向いた状態とする。この状態で、バリ除去装置は、各ブロック体Ｂのうち打抜孔の周囲において当該裏面側に突出しているバリを除去する。当該バリ除去装置によるバリ除去方法としては、例えば、ショトブラスト、ベルト研磨などが挙げられる。あるいは、バリ除去装置に代えて作業者が人手でバリが除去されてもよい。この場合、各ブロック体Ｂの上下が反転された後に各ブロック体Ｂが順に積層されるので、仮積層体１１と積層体１０とで各ブロック体Ｂの積層順を同じにすることができる。また、各ブロック体Ｂのバリが除去されることにより、ブロック体Ｂからのバリの脱落が抑制されるので、脱落したバリによって電動機が影響を受け難い。

各ブロック体Ｂがそれらの中心軸に対して互いに回転対称であるような場合には、積厚測定機１４４による積厚測定後の各ブロック体Ｂの積層順は特に限定されず、各ブロック体Ｂが任意の順で積層されることにより積層体１０が構成されてもよい。一方、各ブロック体Ｂのうち少なくとも一つの形状が他と異なる場合には、各ブロック体Ｂは任意の順ではなく特定の順で積層されてもよい。

回転子積層鉄心１のみならず固定子積層鉄心に対しても、本発明を適用してもよい。

１…回転子積層鉄心、２…回転子、１０…積層体、１０ｂ…磁石挿入孔（貫通孔）、１２…永久磁石、１４…樹脂材料、２０…シャフト、２２…端面板、３０…打抜部材（鉄心部材）、１００…製造装置、１４０…積層装置、１４３…搬送アーム（積層部）、１４４…積厚測定機（測定部）、１６０…コントローラ（制御部）、１５０…磁石取付装置（作業部）、Ｂ…ブロック体（鉄心部材）。

Claims (10)

1. 複数の鉄心部材の重量アンバランスをそれぞれ測定する第１の工程と、
   前記第１の工程における測定結果に基づいて、前記重量アンバランスを調整するための前記複数の鉄心部材の積層条件を決定する第２の工程と、
   前記積層条件に基づいて前記複数の鉄心部材を積層する第３の工程とを含む、回転子積層鉄心の製造方法。
2. 前記第２の工程では、前記積層条件として、前記複数の鉄心部材のそれぞれについて転積の要否を決定する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の工程では、前記積層条件として、前記複数の鉄心部材のそれぞれについて反転の要否を決定する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１の工程における測定結果に基づいて、前記重量アンバランスを補助的に調整するための補助条件として、（Ａ）前記複数の鉄心部材が積層された積層体の積層方向に延びるように前記積層体に設けられた貫通孔内に挿入される永久磁石の位置、（Ｂ）前記貫通孔内に挿入される永久磁石の重さ、又は（Ｃ）前記貫通孔内に充填される樹脂材料の量を決定する第４の工程と、
   前記第３及び第４の工程の後に、前記補助条件に基づいて、前記貫通孔内に永久磁石を挿通するか、又は前記貫通孔内に樹脂材料を充填する第５の工程とをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記複数の鉄心部材はそれぞれ、金属板から打ち抜かれた複数の打抜部材が積層されたブロック体であり、
   前記第１の工程では、前記複数の鉄心部材の積厚をそれぞれ測定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 複数の鉄心部材の重量アンバランスをそれぞれ測定するように構成された測定部と、
   前記複数の鉄心部材を積層するように構成された積層部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記測定部を制御して、前記複数の鉄心部材の重量アンバランスをそれぞれ測定させる第１の処理と、
   前記第１の処理における測定結果に基づいて、前記重量アンバランスを調整するための前記複数の鉄心部材の積層条件を決定する第２の処理と、
   前記積層部を制御して、前記積層条件に基づいて前記複数の鉄心部材を積層させる第３の処理とを実行する、回転子積層鉄心の製造装置。
7. 前記制御部は、前記第２の処理において、前記積層条件として、前記複数の鉄心部材のそれぞれについて転積の要否を決定する、請求項６に記載の装置。
8. 前記制御部は、前記第２の処理において、前記複数の鉄心部材のそれぞれについて反転の要否を決定する、請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記複数の鉄心部材が積層された積層体の積層方向に延びるように前記積層体に設けられた貫通孔内に、永久磁石の挿入作業又は樹脂材料の充填作業を行う作業部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記第１の処理における測定結果に基づいて、前記重量アンバランスを補助的に調整するための補助条件として、（Ａ）前記貫通孔内に挿入される永久磁石の位置、（Ｂ）前記貫通孔内に挿入される永久磁石の重さ、又は（Ｃ）前記貫通孔内に充填される樹脂材料の量を決定する第４の処理と、
   前記第３及び第４の処理の後に前記作業部を制御して、前記補助条件に基づいて、前記貫通孔内に永久磁石を挿通させるか、又は前記貫通孔内に樹脂材料を充填させる第５の処理とをさらに実行する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記複数の鉄心部材はそれぞれ、金属板から打ち抜かれた複数の打抜部材が積層されたブロック体であり、
    前記制御部は、前記第１の処理において前記測定部を制御して、前記複数の鉄心部材の積厚をそれぞれ測定させる、請求項６〜９のいずれか一項に記載の装置。

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