JP2018082539A - 積層鉄心の製造装置及び積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層体を均一に加圧した状態で積層体に所定の処理を施す。【解決手段】加圧装置１００は、複数の打抜部材Ｂ１が積層された積層体１０をその積層方向から挟持可能に構成された挟持部材１０１，１０２と、挟持部材１０１，１０２を互いに近接及び離間させるように構成された昇降機構１０４と、挟持部材１０２を挟持部材１０１，１０２の対向方向に交差する方向に延びる第１の回動軸周りに回動可能に保持する保持部１０３とを備える。【選択図】図４

Description

本開示は、積層鉄心の製造装置及び積層鉄心の製造方法に関する。

特許文献１は、積層体の上下に治具を配置してこれらの治具によって積層体を積層方向に押圧した状態で、積層体の外周面を積層方向に沿って溶接することにより、複数の打抜部材を一体化する方法を開示している。

特開２００６−２５４６３７号公報

ところで、一般に、金属板の厚さは、完全に均一ではなく、僅かに変動している。そのため、金属板から打ち抜かれた複数の打抜部材を積層して積層体を得た場合、積層体の積厚（積層方向における積層体の高さ）に偏りが生ずる場合がある。すなわち、積層体を水平面上に載置した場合、積層体の上面が斜めに傾斜した状態となる。

積厚に偏りが存在する積層体を上下から治具で積層方向に加圧した場合、積層体のうち積厚が高い箇所に対して付与される加圧力は強くなり、積層体のうち積厚が低い箇所に対して付与される加圧力は弱くなる。この状態で積層体の外周面を積層方向に沿って溶接し、治具を積層体から除去すると、積層体のうち積厚が高い箇所においては元に戻ろうとする力（スプリングバック力ともいう。）が溶接ビードに大きく作用して、応力集中により溶接ビードが割れてしまい得る。一方、積層体のうち積厚が低い箇所においては、加圧力が弱いため、溶接の際に打抜部材同士の間に隙間が生じていることがあり、当該隙間の近傍において溶接ビードの高さが低くなり、強度の低下により溶接ビードが割れてしまい得る。これらのように溶接割れが発生すると、積層体の寸法が変化し、その後の工程での積層鉄心の組み付け性に影響が生じる場合がある。なお、溶接割れを防ぐためには、溶接時の入力エネルギーを増やし、溶接部の強度を上げるなどの方法があるが、生産性が落ちるなどのデメリットがあり、現実的ではない。

そこで、本開示は、積層体を均一に加圧した状態で積層体に所定の処理を施すことが可能な積層鉄心の製造装置及び積層鉄心の製造方法を説明する。

［１］本開示の一つの観点に係る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をその積層方向から挟持可能に構成された第１及び第２の挟持部材と、第１の挟持部材と第２の挟持部材とを互いに近接及び離間させるように構成された昇降機構と、第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方を第１及び第２の挟持部材の対向方向に交差する方向に延びる第１の回動軸周りに回動可能に保持する保持部とを備える。

本開示の一つの観点に係る積層鉄心の製造装置では、積層体をその積層方向から挟持可能な第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が、保持部によって第１の回動軸周りに回動可能である。そのため、積層体の積厚に偏りが存在しても（積層体に積厚が高い箇所と積厚が低い箇所とが存在しても）、第１及び第２の挟持部材が積層体を挟持する際に、第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が保持部によって回動し積層体の端面の略全面に当接する。従って、第１及び第２の挟持部材によって積層体を均一に加圧した状態で積層体に所定の処理（例えば、溶接処理、樹脂充填処理等）を施すことが可能となる。

［２］上記第１項に記載の装置において、保持部は、第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方を対向方向及び第１の回動軸の延在方向の双方に交差する方向に延びる第２の回動軸周りに回動可能に保持してもよい。この場合、第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が第１及び第２の回動軸の双方に関して回動可能であるので、第１及び第２の挟持部材が積層体を挟持する際に、第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が積層体の端面の略全面により当接しやすくなる。従って、第１及び第２の挟持部材によって積層体をより均一に加圧することが可能となる。

［３］上記第１項又は第２項に記載の装置において、第１及び第２の挟持部材は上下方向に並んで配置されており、保持部は、第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材を保持していてもよい。この場合、第１及び第２の挟持部材のうち下方に位置する挟持部材として、積層体を載置して搬送する搬送プレートを利用することができる。そのため、積層鉄心の製造装置を含む設備を簡素化することが可能となる。

［４］上記第１項又は第２項に記載の装置において、第１及び第２の挟持部材は上下方向に並んで配置されており、保持部は、第１及び第２の挟持部材のうち下方に位置する挟持部材を保持しており、第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材には、溶融樹脂を積層体の貫通孔に充填するための樹脂流路が設けられていてもよい。この場合、樹脂流路が設けられている上側の挟持部材が回動しないので、樹脂流路と積層体の貫通孔とを精度よく位置合わせすることができる。従って、挟持部材の樹脂流路を通じて積層体の貫通孔に溶融樹脂を充填する際に、溶融樹脂の漏れを抑制することが可能となる。

［５］上記第１項〜第４項のいずれか一項に記載の装置において、第１又は第２の挟持部材の回動とロックとを切り替え可能に構成されたロック部をさらに備えてもよい。この場合、例えば、積層体における積厚の偏りの有無に応じて、ロック部により第１又は第２の挟持部材の回動とロックとを切り替えることができる。あるいは、積層体における積厚の偏りが既知である場合には、ロック部により第１又は第２の挟持部材を任意の傾斜角でロックすることもできる。

［６］本開示の他の観点に係る積層鉄心の製造方法は、複数の鉄心部材が積層された積層体を、互いに対向する一対の挟持部材によって積層体の積層方向から挟持する第１の工程と、一対の挟持部材によって挟持された状態の積層体に対して処理を行う第２の工程とを含む。第１の工程では、第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が、第１及び第２の挟持部材の対向方向に交差する方向に延びる第１の回動軸周りに回動可能である。この場合、上記第１項の装置と同様の作用効果を奏する。

［７］上記第６項の方法において、第１の工程では、第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が、対向方向及び第１の回動軸の延在方向の双方に交差する方向に延びる第２の回動軸周りに回動可能であってもよい。この場合、上記第２項の装置と同様の作用効果を奏する。

［８］上記第６項又は第７項の方法において、第１の工程では、上下方向に並んで配置された第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材が第１の回動軸周りに回動可能であってもよい。この場合、上記第３項の装置と同様の作用効果を奏する。

［９］上記第６項又は第７項に記載の方法において、第１の工程では、上下方向に並んで配置された第１及び第２の挟持部材のうち下方に位置する挟持部材が第１の回動軸周りに回動可能であり、第２の工程では、上下方向に並んで配置された第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材の設けられた樹脂流路を通じて、積層体の貫通孔に溶融樹脂を充填してもよい。この場合、上記第４項の装置と同様の作用効果を奏する。

［１０］上記第６項〜第９項のいずれか一項に記載の方法において、第１又は第２の挟持部材の回動とロックとが切り替え可能であってもよい。この場合、上記第５項の装置と同様の作用効果を奏する。

本開示に係る積層鉄心の製造装置及び積層鉄心の製造方法によれば、積層体を均一に加圧した状態で積層体に所定の処理を施すことが可能となる。

図１は、固定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、積層体が加圧装置に載置された状態を示す断面図である。 図４は、積層体が加圧されつつ溶接される様子を説明するための断面図である。 図５は、固定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６は、回転子積層鉄心の一例を示す斜視図である。 図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図８は、積層体が樹脂充填装置に載置された状態を示す断面図である。 図９は、積層体が加圧されつつ樹脂の充填が行われる様子を説明するための断面図である。 図１０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１１は、加圧装置の他の例を示す断面図である。 図１２は、従来の加圧装置によって積層体が加圧される様子を説明するための断面図である。 図１３は、従来の加圧装置によって加圧されつつ溶接された積層体を示す断面図である。

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。

＜第１実施形態＞
［固定子積層鉄心の構成］
まず、図１及び図２を参照して、固定子積層鉄心１の構成について説明する。固定子積層鉄心１は、固定子（ステータ）の一部である。固定子が回転子（ロータ）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。

固定子積層鉄心１は、図１に示されるように、円筒形状を呈している。すなわち、固定子積層鉄心１の中央部分には、中心軸Ａｘ１に沿って延びる貫通孔１０ａが設けられている。貫通孔１０ａ内には、回転子が配置可能である。

固定子積層鉄心１は、複数の打抜部材Ｂ１（鉄心部材）が積み重ねられた積層体１０によって構成されている。打抜部材Ｂ１は、金属板（例えば、電磁鋼板）が所定形状に打ち抜かれた板状体である。当該金属板の厚さは、完全に均一ではなく、僅かに変動している。そのため、複数の打抜部材Ｂ１が積層されてなる積層体１０には、図２に示されるように、積厚に偏りが生ずる場合がある。積層体１０の積厚に偏りが存在すると、積層体１０の端面（図２においては上端面）が斜めに傾斜した状態となる。

積層体１０は、いわゆる転積によって構成されていてもよい。「転積」とは、打抜部材Ｂ１同士の角度を相対的にずらしつつ、複数の打抜部材Ｂ１を積層することをいう。転積は、主に積層体１０の板厚偏差を相殺することを目的に実施される。転積の角度は、任意の大きさに設定してもよい。

固定子積層鉄心１は、一つのヨーク部１１と、複数のティース部１２（図１及び図２に示される例では６個のティース部１２）と、複数の耳金部１３（図１及び図２に示される例では３個の耳金部１３）と、複数の溶接部１５（図１及び図２に示される例では３個の溶接部１５）とを有する。ヨーク部１１は、円環状を呈しており、中心軸Ａｘ１囲むように延びている。各ティース部１２はそれぞれ、対応するヨーク部１１の内縁から中心軸Ａｘ１側に向かうように固定子積層鉄心１の径方向に沿って延びている（突出している）。各ティース部１２は、周方向において、略等間隔で並んでいる。

固定子積層鉄心１がモータとして構成される場合には、各ティース部１２には、巻線（図示せず）が所定回数巻回される。隣り合うティース部１２の間には、巻線を配置するための空間であるスロット１０ｂが画定されている。各ティース部１２にはカシメ部１４が設けられている。カシメ部１４は、積層方向において隣り合う打抜部材Ｂ１同士を接合する。

積層方向において隣り合う打抜部材Ｂ１同士は、カシメ部１４によって締結されている。具体的には、カシメ部１４は、図２に示されるように、積層体１０の最下層以外をなす打抜部材Ｂ１に形成されたカシメ１４ａと、積層体１０の最下層をなす打抜部材Ｂ１に形成された貫通孔１４ｂとを有する。カシメ１４ａは、打抜部材Ｂ１の表面側に形成された凹部と、打抜部材Ｂ１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Ｂ１のカシメ１４ａの凹部は、当該一の打抜部材Ｂ１の表面側に隣り合う他の打抜部材Ｂ１のカシメ１４ａの凸部と接合される。一の打抜部材Ｂ１のカシメ１４ａの凸部は、当該一の打抜部材Ｂ１の裏面側において隣り合う更に他の打抜部材Ｂ１のカシメ１４ａの凹部と接合される。貫通孔１４ｂには、積層体１０の最下層に隣接する打抜部材Ｂ１のカシメ１４ａの凸部が接合される。貫通孔１４ｂは、積層体１０を連続して製造する際、既に製造された積層体１０に対して次に製造する積層体１０がカシメ１４ａによって締結されるのを防ぐ機能を有する。

複数の耳金部１３は、中心軸Ａｘ１から離れるように、ヨーク部１１の外縁から径方向外側に向けて突出している。各耳金部１３は、周方向において略等間隔で並んでいる。各耳金部１３は、中心軸Ａｘ１方向において、固定子積層鉄心１の一端面から他端面にかけて直線状に延びている。

各耳金部１３には、積層方向において耳金部１３を貫通する貫通孔１３ａが設けられている。貫通孔１３ａは、固定子積層鉄心１を電動機のハウジング（図示せず）に固定するためのボルトの挿通孔として機能する。

各溶接部１５はそれぞれ、積層体１０の外周面であって各耳金部１３の頂点近傍に形成されている。各溶接部１５は、積層体１０の一端面から他端面にかけて中心軸Ａｘ１方向（積層方向）に延びる溶接ビードであり、複数の打抜部材Ｂ１を接合している。積層体１０の外周面には、少なくとも一つの溶接部１５が形成されていてもよい。複数の単位ブロックが積層されて積層体１０が構成されている場合、各溶接部１５は、積層体１０の一端面から他端面にかけて全体的に延びているのではなく、各単位ブロック同士の境界部分を接合する複数の溶接スポットであってもよい。すなわち、この場合、複数の溶接スポットは、各単位ブロック同士の境界部分に位置するように互いに離間しながら中心軸Ａｘ方向に並んでいる。

［固定子積層鉄心の製造方法］
続いて、図３〜図５を参照して、固定子積層鉄心１の製造方法について説明する。まず、図示しない打抜装置を用いて、帯状の金属板（電磁鋼板）を所定形状に打ち抜いて打抜部材Ｂ１を形成しつつ、複数の打抜部材Ｂ１を積み重ねて、積層体１０を形成する（図５のステップＳ１１）。

次に、図３に示される加圧装置１００（積層鉄心の製造装置）により積層体１０を加圧する（図５のステップＳ１２）。ここで、加圧装置１００について説明する。加圧装置１００は、一対の挟持部材１０１，１０２と、保持部１０３と、昇降機構１０４と、溶接機１０５と、コントローラ１０６（制御部）とを備える。

一対の挟持部材１０１，１０２は、矩形状を呈する平板である。一対の挟持部材１０１，１０２は、上下方向に並ぶように位置している。下側に位置する挟持部材１０１（第２の挟持部材）の上面には、上方に向けて延びる複数の案内シャフト１０１ａが設けられている。各案内シャフト１０１ａは、挟持部材１０１の各角部にそれぞれ位置している。上側に位置する挟持部材１０２（第１の挟持部材）の各角部には、対応する案内シャフト１０１ａが挿通可能な貫通孔１０２ａが設けられている。貫通孔１０２ａの大きさは、案内シャフト１０１ａよりも若干大きい。

保持部１０３は、ベース部材１０３ａと、摺動部材１０３ｂとを含む。ベース部材１０３ａは、内部に収容空間Ｖ１を有している。ベース部材１０３ａの底面は、挟持部材１０２の上面の中央部に固定されている。ベース部材１０３ａの上面には、収容空間Ｖ１と連通する貫通孔１０３ｃが設けられている。摺動部材１０３ｂは、円柱状を呈している。摺動部材１０３ｂの中央部１０３ｄは、括れており、貫通孔１０３ｃと若干の隙間を有した状態で貫通孔１０３ｃと係合している。摺動部材１０３ｂの先端面Ｆ１は、先端に向けて凸の球面状を呈している。

先端面Ｆ１は、収容空間Ｖ１の内側底面Ｆ２と当接している。そのため、収容空間Ｖ１の内側底面Ｆ２は、球面状を呈する先端面Ｆ１に沿って摺動する。換言すれば、ベース部材１０３ａは、球面状を呈する先端面Ｆ１の中心を通り且つ挟持部材１０１，１０２の対向方向（積層体１０が挟持部材１０１に載置された状態における中心軸Ａｘ１方向であり、図３における上下方向。以下、単に「対向方向」という。）に交差する方向に延びる第１の回動軸周りに回動可能である。同じく、ベース部材１０３ａは、先端面Ｆ１の中心を通り且つ対向方向及び第１の回動軸の延在方向の双方に交差する方向に延びる第２の回動軸周りに回動可能である。第１の回動軸は、例えば図３の紙面の垂直方向に延びていてもよい。第２の回動軸は、例えば図３の紙面の水平方向に延びていてもよい。第１の回動軸と第２の回動軸とは直交していてもよい。

以上より、保持部１０３は、挟持部材１０２を第１及び第２の回動軸周りに回動可能に保持するように構成されている。

昇降機構１０４は、摺動部材１０３ｂの基端部に接続されている。昇降機構１０４は、コントローラ１０６からの指示に基づいて動作し、摺動部材１０３ｂを対向方向において往復動させる。すなわち、昇降機構１０４は、摺動部材１０３ｂを上下動させることにより、挟持部材１０１，１０２を互いに近接及び離間させるように構成されている。なお、昇降機構１０４は、保持部１０３（摺動部材１０３ｂ）及び挟持部材１０２を対向方向において往復動させるのであれば、特に限定されるものではなく、例えば、アクチュエータ、エアシリンダ等を使用することが考えられる。

溶接機１０５は、溶接トーチ１０５ａと、供給機構１０５ｂと、駆動機構１０５ｃとを備える。溶接トーチ１０５ａは、例えば、アーク溶接用のトーチである。供給機構１０５ｂは、コントローラ１０６からの指示に基づいて、溶接トーチ１０５ａを介してワイヤを自動的に母材（積層体１０の外周面）に対して供給可能に構成されている。なお、溶接トーチ１０５ａは必ずしもワイヤを用いなくてもよい。また、溶接機１０５は、アーク溶接に限らず、レーザ溶接等の他の溶接処理を行えるように構成されていてもよい。駆動機構１０５ｃは、コントローラ１０６からの指示に基づいて、溶接トーチ１０５ａを中心軸Ａｘ方向に沿って移動可能に構成されている。駆動機構１０５ｃは、例えばエアシリンダ、サーボモータ等であってもよい。

コントローラ１０６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昇降機構１０４、供給機構１０５ｂ及び駆動機構１０５ｃをそれぞれ動作させるための指示信号を生成し、当該指示信号を昇降機構１０４、供給機構１０５ｂ及び駆動機構１０５ｃに送信する。

上記の加圧装置１００で積層体１０を加圧する際には、まず、挟持部材１０１上に積層体１０を載置する。この状態で、挟持部材１０１の各案内シャフト１０１ａをそれぞれ挟持部材１０２の対応する貫通孔１０２ａに挿通する。その後、コントローラ１０６が昇降機構１０４に指示して、昇降機構１０４により摺動部材１０３ｂを対向方向（中心軸Ａｘ１方向）に沿って下方に押し出させる。挟持部材１０２の下面が積層体１０の上端面に当接すると、積層体１０の上端面が斜めに傾斜しているので、挟持部材１０２の下面が当該上端面に沿うようにベース部材１０３ａ及び挟持部材１０２が先端面Ｆ１に沿って摺動する（図４参照）。そのため、挟持部材１０１と斜めに傾斜した挟持部材１０２とによって、積層体１０が略均一に加圧される。

次に、挟持部材１０１，１０２によって積層体１０が加圧された状態で、図４に示されるように、積層体１０の外周面であって各耳金部１３の頂点近傍を溶接機１０５によって溶接する（図５のステップＳ１３）。具体的には、コントローラ１０６が駆動機構１０５ｃに指示して、溶接トーチ１０５ａの先端が耳金部１３の頂点近傍に対面した状態を保持したまま、溶接トーチ１０５ａを積層体１０の上端面から下端面に向けて移動させる。このとき同時に、コントローラ１０６が供給機構１０５ｂに指示して、ワイヤを溶接トーチ１０５ａに供給させる。これにより、積層体１０の外周面であって各耳金部１３の頂点近傍に、中心軸Ａｘ方向（積層方向）に延びる溶接部１５（溶接ビード）が形成される。

以上により、固定子積層鉄心１が得られる。その後、スロット１０ｂ内に巻線が位置するように各ティース部１２に巻線が所定回数巻回されることにより、固定子が得られる。

［作用］
ところで、図１２に示されるように、保持部１０３を備えない従来の加圧装置１００Ａを用いて積層体１０を挟持部材１０１，１０２でその積層方向に加圧した場合、積層体１０のうち積厚が高い箇所（図１２において積層体１０の右側の箇所）に対して付与される加圧力は強くなり、積層体１０のうち積厚が低い箇所（図１２において積層体１０の左側の箇所）に対して付与される加圧力は弱くなる。この状態で積層体１０の外周面を積層方向に沿って溶接し、挟持部材１０１，１０２を積層体１０から除去すると、積層体１０のうち積厚が高い箇所においては、元に戻ろうとするスプリングバック力（図１３に示される矢印Ａｒ参照）が溶接部１５に大きく作用して、図１３に示されるように、応力集中により溶接部１５に割れ１５ａが発生してしまい得る。一方、積層体１０のうち積厚が低い箇所においては、加圧力が弱いため、溶接の際に打抜部材Ｂ１同士の間に隙間が生じていることがあり、当該隙間の近傍において溶接部１５（溶接ビード）の高さが低くなり、強度の低下により溶接部１６に割れが発生してしまい得る。これらのように溶接割れが発生すると、積層体１０の寸法が変化し、その後の工程での固定子積層鉄心１の組み付け性に影響が生じる場合がある。

しかしながら、以上のような第１実施形態では、加圧装置１００において、積層体１０をその積層方向から挟持可能な挟持部材１０２が、保持部１０３によって第１及び第２の回動軸周りに回動可能である。そのため、積層体１０の積厚に偏りが存在しても（積層体１０に積厚が高い箇所と積厚が低い箇所とが存在しても）、挟持部材１０１，１０２が積層体１０を挟持する際に、挟持部材１０２は、保持部１０３によって所定の回動軸周りに回動し、積層体１０の端面の略全面に当接する。従って、挟持部材１０１，１０２によって積層体１０を均一に加圧した状態で積層体１０に所定の処理（例えば、溶接処理等）を施すことが可能となる。これにより、加圧装置１００による荷重を溶接後に解放したときに積層体１０に生ずるスプリングバック力が、図１２に示される従来の加圧装置１００Ａの場合と比較して、積層体１０の周方向において均一に近づく。その結果、溶接部１５への応力集中が低減される。一方、第１実施形態では、挟持部材１０１，１０２によって積層体１０が均一に加圧された状態で積層体１０に溶接が施されるので、隣接する打抜部材Ｂ１間の隙間の発生が抑制された状態で打抜部材Ｂ１同士が溶接される。そのため、溶接部１５の強度が十分に確保される。以上より、溶接部１５の溶接割れを抑制することが可能となる。

第１実施形態では、加圧装置１００において、挟持部材１０１，１０２が上下方向に並んで配置されており、保持部１０３が上方に位置する挟持部材１０２を保持している。そのため、下方に位置する挟持部材１０１として、積層体１０を載置して搬送する搬送プレートを利用することができる。従って、固定子積層鉄心１の製造装置を含む設備を簡素化することが可能となる。

＜第２実施形態＞
［回転子積層鉄心の構成］
続いて、図６及び図７を参照して、回転子積層鉄心２の構成について説明する。回転子積層鉄心２は、回転子（ロータ）の一部である。回転子は、回転子積層鉄心２に端面板及びシャフトが取り付けられてなる。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２は、図６に示されるように、積層体２０と、複数の永久磁石２２と、複数の樹脂材料２３とを備える。

積層体２０は、円筒状を呈している。すなわち、積層体２０の中央部には、中心軸Ａｘ２に沿って延びるように積層体２０を貫通する軸孔２０ａが設けられている。積層体２０は、複数の打抜部材Ｂ２（鉄心部材）が積み重ねられて構成されている。打抜部材Ｂ２は、金属板（例えば、電磁鋼板）が所定形状に打ち抜かれた板状体である。当該金属板の厚さは、完全に均一ではなく、僅かに変動している。そのため、複数の打抜部材Ｂ２が積層されてなる積層体２０には、図７に示されるように、積厚に偏りが生ずる場合がある。積層体２０の積厚に偏りが存在すると、積層体２０の端面（図７においては上端面）が斜めに傾斜した状態となる。

積層方向において隣り合う打抜部材Ｂ２同士は、カシメ部２４によって締結されている。具体的には、カシメ部２４は、図７に示されるように、積層体２０の最下層以外をなす打抜部材Ｂ２に形成されたカシメ２４ａと、積層体２０の最下層をなす打抜部材Ｂ２に形成された貫通孔２４ｂとを有する。カシメ２４ａは、打抜部材Ｂ２の表面側に形成された凹部と、打抜部材Ｂ２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Ｂ２のカシメ２４ａの凹部は、当該一の打抜部材Ｂ２の表面側に隣り合う他の打抜部材Ｂ２のカシメ２４ａの凸部と接合される。一の打抜部材Ｂ２のカシメ２４ａの凸部は、当該一の打抜部材Ｂ２の裏面側において隣り合う更に他の打抜部材Ｂ２のカシメ２４ａの凹部と接合される。貫通孔２４ｂには、積層体２０の最下層に隣接する打抜部材Ｂ２のカシメ２４ａの凸部が接合される。貫通孔２４ｂは、積層体２０を連続して製造する際、既に製造された積層体２０に対して次に製造する積層体２０がカシメ２４ａによって締結されるのを防ぐ機能を有する。

積層体２０には、複数の磁石挿入孔２１（貫通孔）が形成されている図６に示される形態では、積層体２０には８個の磁石挿入孔２１が形成されている。磁石挿入孔２１は、図７に示されるように、中心軸Ａｘ２（積層方向）に沿って延びると共に積層体２０を貫通している。

積層体２０は、いわゆる転積によって構成されていてもよい。

磁石挿入孔２１は、積層体２０の外周縁に沿って所定間隔で並んでいる。図６及び図７に示されるように、中心軸Ａｘ２方向から見たとき、磁石挿入孔２１の大きさは永久磁石２２の外形よりも大きい。磁石挿入孔２１は、第２実施形態では積層体２０の外周縁に沿って延びる長円形状（角が丸い四角形状）を呈しているが、その他の形状（例えば、矩形状、円形状、楕円形状、多角形状等）であってもよい。磁石挿入孔２１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。

永久磁石２２は、図６及び図７に示されるように、磁石挿入孔２１内に配置されている。第２実施形態においては、一つの磁石挿入孔２１内には一つの永久磁石２２が挿通されているが、一つの磁石挿入孔２１内に複数の永久磁石２２が挿通されていてもよい。永久磁石２２は、磁石挿入孔２１内において、積層方向に複数並んでいてもよいし、積層体２０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。

複数の打抜部材Ｂ２のうち少なくとも一つの打抜部材Ｂ２において磁石挿入孔２１に保持突起が設けられており、永久磁石２２が当該保持突起により磁石挿入孔２１内に保持されていてもよい。この場合、永久磁石２２が磁石挿入孔２１内において傾き難くなる。永久磁石２２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２３は、永久磁石２２が挿入された後の磁石挿入孔２１内に充填されている。樹脂材料２３は、永久磁石２２を磁石挿入孔２１内において固定する機能と、上下方向で隣り合う打抜部材Ｂ２同士を接合する機能とを有する。樹脂材料２３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２３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方法］
続いて、図８〜図１０を参照して、回転子積層鉄心２の製造方法について説明する。まず、図示しない打抜装置を用いて、帯状の金属板（電磁鋼板）を所定形状に打ち抜いて打抜部材Ｂ２を形成しつつ、複数の打抜部材Ｂ２を積み重ねて、積層体２０を形成する（図１０のステップＳ２１）。
次に、積層体２０の各磁石挿入孔２１内に永久磁石２２を挿入する（図１０のステップＳ２２）。

次に、図８に示される樹脂充填装置２００（積層鉄心の製造装置）により積層体２０を加圧する（図１０のステップＳ２３）。ここで、樹脂充填装置２００について説明する。樹脂充填装置２００は、一対の挟持部材２０１，２０２と、複数の直動ガイド２０７と、保持部２０３と、昇降機構２０４と、充填機２０５と、コントローラ２０６（制御部）とを備える。

一対の挟持部材２０１，２０２は、矩形状を呈する平板である。一対の挟持部材２０１，２０２は、上下方向に並ぶように位置している。下側に位置する挟持部材２０１（第２の挟持部材）の上面には、上方に向けて延びる複数の案内シャフト２０１ａが設けられている。各案内シャフト２０１ａは、挟持部材２０１の各角部にそれぞれ位置している。上側に位置する挟持部材２０２（第１の挟持部材）の各角部には、対応する案内シャフト２０１ａが挿通可能な貫通孔２０２ａが設けられている。貫通孔２０２ａの大きさは、案内シャフト２０１ａよりも若干大きい。挟持部材２０２には、その厚さ方向（中心軸Ａｘ２方向）に貫通する複数の樹脂流路２０２ｂが設けられている。各樹脂流路２０２ｂは、積層体２０が挟持部材２０１に載置された場合に積層体２０の各磁石挿入孔２１と対向するように位置している。挟持部材２０２のうち少なくとも樹脂流路２０２ｂの近傍には、ヒータ２０２ｃが内蔵されている。ヒータ２０２ｃは、コントローラ２０６からの指示に基づいて動作し、挟持部材２０２を加熱させる。

直動ガイド２０７は、直線状のガイドレール２０７ａと、スライダ２０７ｂとを含む。ガイドレール２０７ａは、鉛直方向に延びるように固定壁ＲＷに取り付けられている。第２実施形態においては、例えば４本のガイドレール２０７ａが挟持部材２０２の各角部に対向するように位置している。スライダ２０７ｂは、ガイドレール２０７ａに対して嵌合するように取り付けられていると共に、挟持部材２０２の側面に取り付けられている。第２実施形態においては、例えば４つのスライダ２０７ｂが挟持部材２０２の各角部の側面に取り付けられている。スライダ２０７ｂの内部には、複数の転動体（例えば、鋼球、円筒ころ等）が配置されており、これらの転動体がガイドレール２０７ａに接している。そのため、スライダ２０７ｂは、転動体自身が回転すると共に複数の転動体がスライダ２０７ｂの内部を循環することで、ガイドレール２０７ａ上を直線運動可能である。従って、挟持部材２０２は、その姿勢が水平に保たれたままの状態で、ガイドレール２０７ａに沿って上下動可能である。

保持部２０３は、ベース部材２０３ａと、摺動部材２０３ｂとを含む。ベース部材２０３ａは、内部に収容空間Ｖ２を有している。ベース部材２０３ａの底面は、挟持部材２０１の下面の中央部に固定されている。ベース部材２０３ａの下面には、収容空間Ｖ２と連通する貫通孔２０３ｃが設けられている。摺動部材２０３ｂは、円柱状を呈している。摺動部材２０３ｂの中央部２０３ｄは、括れており、貫通孔２０３ｃと若干の隙間を有した状態で貫通孔２０３ｃと係合している。摺動部材２０３ｂの先端面Ｆ３は、先端に向けて凸の球面状を呈している。摺動部材２０３ｂの基端部は、固定壁ＲＷに固定されている。

先端面Ｆ３は、収容空間Ｖ２の内側底面Ｆ４と当接している。そのため、収容空間Ｖ２の内側底面Ｆ４は、球面状を呈する先端面Ｆ３に沿って摺動する。換言すれば、ベース部材２０３ａは、球面状を呈する先端面Ｆ３の中心を通り且つ挟持部材２０１，２０２の対向方向（積層体２０が挟持部材２０１に載置された状態における中心軸Ａｘ２方向であり、図８における上下方向。以下、単に「対向方向」という。）に交差する方向に延びる第３の回動軸周りに回動可能である。同じく、ベース部材２０３ａは、先端面Ｆ３の中心を通り且つ対向方向及び第３の回動軸の延在方向の双方に交差する方向に延びる第４の回動軸周りに回動可能である。第３の回動軸は、例えば図８の紙面の垂直方向に延びていてもよい。第４の回動軸は、例えば図８の紙面の水平方向に延びていてもよい。第３の回動軸と第４の回動軸とは直交していてもよい。

以上より、保持部２０３は、挟持部材２０１を第３及び第４の回動軸周りに回動可能に保持するように構成されている。

昇降機構２０４は、挟持部材２０２の上面の中央部に接続されている。昇降機構２０４は、コントローラ２０６からの指示に基づいて動作し、挟持部材２０２を対向方向において往復動させる。すなわち、昇降機構２０４は、摺動部材２０３ｂを上下動させることにより、挟持部材２０１，２０２を互いに近接及び離間させるように構成されている。なお、昇降機構２０４は、挟持部材２０２を対向方向において往復動させるのであれば、特に限定されるものではなく、例えば、アクチュエータ、エアシリンダ等を使用することが考えられる。

充填機２０５は、複数のプランジャ２０５ａと、駆動機構２０５ｂとを備える。複数のプランジャ２０５ａはそれぞれ、各樹脂流路２０２ｂ内に一つずつ配置されている。各プランジャ２０５ａは、対応する樹脂流路２０２ｂ内においてスライド可能である。駆動機構２０５ｂは、コントローラ２０６からの指示に基づいて、各プランジャ２０５ａをそれぞれ挟持部材２０２の厚さ方向（中心軸Ａｘ２方向）に沿って移動可能に構成されている。駆動機構２０５ｂは、例えばエアシリンダ、サーボモータ等であってもよい。

コントローラ２０６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ヒータ２０２ｃ、昇降機構２０４及び駆動機構２０５ｂをそれぞれ動作させるための指示信号を生成し、当該指示信号をヒータ２０２ｃ、昇降機構２０４及び駆動機構２０５ｂに送信する。

上記の樹脂充填装置２００で積層体２０を加圧する際には、まず、各磁石挿入孔２１内に永久磁石２２が挿入された状態の積層体２０を挟持部材２０１上に載置する。この状態で、挟持部材２０１の各案内シャフト２０１ａをそれぞれ挟持部材２０２の対応する貫通孔２０２ａに挿通する。その後、コントローラ２０６が昇降機構２０４に指示して、昇降機構２０４により挟持部材２０２を対向方向（中心軸Ａｘ２方向）に沿って下方に押し出させる。挟持部材２０２の下面が積層体２０の上端面に当接すると、積層体２０の上端面が斜めに傾斜しているので、当該上端面が略水平面である挟持部材２０２の下面に沿うようにベース部材２０３ａ及び挟持部材２０１が先端面Ｆ３に沿って摺動する（図９参照）。そのため、斜めに傾斜した挟持部材２０１と挟持部材２０２とによって、積層体２０が略均一に加圧される。なお、積層体２０の上端面が挟持部材２０２の下面と当接した状態では、各樹脂流路２０２ｂは対応する磁石挿入孔２１と連通している。

次に、挟持部材２０１，２０２によって積層体２０が加圧された状態で、図９に示されるように、各磁石挿入孔２１内に樹脂を充填する（図１０のステップＳ２４）。具体的には、まず、各樹脂流路２０２ｂ内に樹脂ペレットＰを配置する。樹脂ペレットＰは、円柱形状を呈する固体状の樹脂である。続いて、各樹脂流路２０２ｂにそれぞれプランジャ２０５ａを挿入する。この状態で、コントローラ２０６がヒータ２０２ｃ及び駆動機構２０５ｂに指示して、樹脂ペレットＰを溶融させつつ、溶融状態の樹脂をプランジャ２０５ａによって樹脂流路２０２ｂから磁石挿入孔２１内に押し出させる。各磁石挿入孔２１内に充填された溶融樹脂が固化することにより、各永久磁石２２が樹脂材料２３によって各磁石挿入孔２１内に固定される。

以上により、回転子積層鉄心２が得られる。その後、軸孔２０ａにシャフトを挿通して固定し、回転子積層鉄心２の両端面に対して端面板をそれぞれ配置する。こうして、回転子積層鉄心２と、シャフトと、端面板とを備える回転子が得られる。

［作用］
以上の第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、積層体２０の積厚に偏りが存在しても（積層体２０に積厚が高い箇所と積厚が低い箇所とが存在しても）、挟持部材２０１，２０２が積層体１０を挟持する際に、挟持部材２０１は、保持部２０３によって所定の回動軸周りに回動し、積層体２０の端面の略全面に当接する。従って、挟持部材２０１，２０２によって積層体２０を均一に加圧した状態で積層体２０に所定の処理（例えば、樹脂充填処理等）を施すことが可能となる。

第２実施形態では、樹脂充填装置２００において、挟持部材２０１，２０２が上下方向に並んで配置されており、保持部２０３が下方に位置する挟持部材２０１を保持している一方、上方に位置する挟持部材２０２には樹脂流路２０２ｂが設けられている。そのため、樹脂流路２０２ｂが設けられている上側の挟持部材２０２が回動しないので、樹脂流路２０２ｂと積層体１０の磁石挿入孔２１とを精度よく位置合わせすることができる。従って、挟持部材２０２の樹脂流路２０２ｂを通じて積層体１０の磁石挿入孔２１に溶融樹脂を充填する際に、溶融樹脂の漏れを抑制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、図１１に示されるように、加圧装置１００は、挟持部材１０１の回動とロックとを切り替え可能に構成されたロック部１０７をさらに備えてもよい。ロック部１０７は、筒状を呈している。ロック部１０７の内周面は、ベース部材１０３ａの外周面と摺動部材１０３ｂの基端部側の外周面とに密着する。そのため、ロック部１０７が保持部１０３に取り付けられた状態では、ベース部材１０３ａが摺動部材１０３ｂに対して回動することができない。従って、例えば、積層体１０における積厚の偏りの有無に応じてロック部１０７を保持部１０３に対して取り付け又は取り外しすることにより、挟持部材１０２の回動とロックとを切り替えることができる。ロック部１０７は、挟持部材１０２が任意の傾斜角を保持するようにベース部材１０３ａを摺動部材１０３ｂに対してロック可能に構成されていてもよい。この場合、積厚の偏りが既知である積層体１０に対して、挟持部材１０２の傾きが予め調節された状態で、挟持部材１０１，１０２により積層体１０を加圧することができる。なお、樹脂充填装置２００もロック部１０７と同様の部材を備えていてもよい。

ベース部材１０３ａは、第１及び第２の回動軸の少なくとも一方の周りに回動可能であってもよい。すなわち、摺動部材１０３ｂの先端面Ｆ１は、先端に向けて凸の球面状を呈しておらず、先端に向けて凸の円柱面状を呈していてもよい。同様に、ベース部材２０３ａは、第３及び第４の回動軸の少なくとも一方の周りに回動可能であってもよい。すなわち、摺動部材２０３ｂの先端面Ｆ３は、先端に向けて凸の球面状を呈しておらず、先端に向けて凸の円柱面状を呈していてもよい。

加圧装置１００において、挟持部材１０１，１０２の双方に保持部１０３が設けられており、双方の挟持部材１０１，１０２が回動してもよい。すなわち、挟持部材１０１，１０２の双方が各保持部１０３によって所定の回動軸周りに回動可能であってもよい。加圧装置１００において、下側に位置する挟持部材１０１（第２の挟持部材）のみに保持部１０３が設けられており、挟持部材１０１のみが回動してもよい。この場合、昇降機構１０４は、上側に位置する挟持部材１０２（第１の挟持部材）の上面の中央部に接続されていてもよいし、摺動部材１０３ｂの基端部に接続されていてもよい。樹脂充填装置２００においても同様に、挟持部材２０１，２０２の双方又は一方に保持部２０３が設けられていてもよい。この場合、昇降機構２０４は、摺動部材２０３ｂの基端部に接続されていてもよいし、下側に位置する挟持部材２０１（第２の挟持部材）の下面の中央部に接続されていてもよい。

積層体１０を得るにあたり、打抜部材Ｂ１を１枚ごとに積層してもよいし、打抜部材Ｂ１が所定枚数積層され且つ一体化された単位ブロック（鉄心部材）ごとに積層してもよい。同様に、積層体２０を得るにあたり、打抜部材Ｂ２を１枚ごとに積層してもよいし、打抜部材Ｂ２が所定枚数積層され且つ一体化された単位ブロック（鉄心部材）ごとに積層してもよい。単位ブロックごとに積層する場合には、隣り合う単位ブロックの境界部分にのみ溶接を行ってもよい。

固定子積層鉄心１を製造する際に、積層体１０の貫通孔に樹脂を充填する工程が存在する場合には、第２実施形態に係る樹脂充填装置２００を用いて樹脂充填処理を実施してもよい。回転子積層鉄心２を製造する際に、積層体２０に溶接を施す工程が存在する場合には、第１実施形態に係る加圧装置１００を用いて溶接処理を実施してもよい。

上記の実施形態では、固定子の内周面に対向して回転子を配置するインナーロータ型の回転電機（電動機、発電機）について説明したが、固定子の外周側に回転子を配置するアウターロータ型の回転電機に本発明を適用してもよい。

第２実施形態においては、磁石挿入孔２１に対して上側から樹脂を注入する樹脂充填装置２００について説明したが、磁石挿入孔２１に対して下側から樹脂を注入する樹脂充填装置に対して本発明を適用してもよい。当該樹脂充填装置においては、下方に位置する挟持部材２０１に樹脂流路２０２ｂが設けられており、上方に位置する挟持部材２０２に保持部２０３が設けられていてもよい。

第２実施形態においては、挟持部材２０２の上面の中央部に昇降機構２０４を接続する場合について説明したが、摺動部材２０３ｂの基端部に昇降機構２０４を接続し、下側に位置する挟持部材２０１（第２の挟持部材）側から積層体２０を加圧してもよい。

１…固定子積層鉄心、２…回転子積層鉄心、１０…積層体、１５…溶接部、２０…積層体、２１…磁石挿入孔、２２…永久磁石、２３…樹脂材料、Ｂ１，Ｂ２…打抜部材（鉄心部材）、１００…加圧装置（積層鉄心の製造装置）、１０１…挟持部材（第２の挟持部材）、１０２…挟持部材（第１の挟持部材）、１０３…保持部、１０３ａ…ベース部材、１０３ｂ…摺動部材、１０４…昇降機構、１０５…溶接機、１０６…コントローラ、１０７…ロック部、２００…樹脂充填装置（積層鉄心の製造装置）、２０１…挟持部材（第２の挟持部材）、２０２…挟持部材（第１の挟持部材）、２０２ｂ…樹脂流路、２０３…保持部、２０３ａ…ベース部材、２０３ｂ…摺動部材、２０４…昇降機構、２０５…充填機、２０６…コントローラ、Ａｘ１，Ａｘ２…中心軸、Ｐ…樹脂ペレット。

Claims (10)

1. 複数の鉄心部材が積層された積層体をその積層方向から挟持可能に構成された第１及び第２の挟持部材と、
   前記第１の挟持部材と前記第２の挟持部材とを互いに近接及び離間させるように構成された昇降機構と、
   前記第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方を前記第１及び第２の挟持部材の対向方向に交差する方向に延びる第１の回動軸周りに回動可能に保持する保持部とを備える、積層鉄心の製造装置。
2. 前記保持部は、前記第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方を前記対向方向及び前記第１の回動軸の延在方向の双方に交差する方向に延びる第２の回動軸周りに回動可能に保持する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１及び第２の挟持部材は上下方向に並んで配置されており、
   前記保持部は、前記第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材を保持している、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第１及び第２の挟持部材は上下方向に並んで配置されており、
   前記保持部は、前記第１及び第２の挟持部材のうち下方に位置する挟持部材を保持しており、
   前記第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材には、溶融樹脂を積層体の貫通孔に充填するための樹脂流路が設けられている、請求項１又は２に記載の装置。
5. 前記第１又は第２の挟持部材の回動とロックとを切り替え可能に構成されたロック部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 複数の鉄心部材が積層された積層体を、互いに対向する一対の挟持部材によって前記積層体の積層方向から挟持する第１の工程と、
   前記一対の挟持部材によって挟持された状態の前記積層体に対して処理を行う第２の工程とを含み、
   前記第１の工程では、前記第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が、前記第１及び第２の挟持部材の対向方向に交差する方向に延びる第１の回動軸周りに回動可能である、積層鉄心の製造方法。
7. 前記第１の工程では、前記第１及び第２の挟持部材の少なくとも一方が、前記対向方向及び前記第１の回動軸の延在方向の双方に交差する方向に延びる第２の回動軸周りに回動可能である、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の工程では、上下方向に並んで配置された前記第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材が前記第１の回動軸周りに回動可能である、請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記第１の工程では、上下方向に並んで配置された前記第１及び第２の挟持部材のうち下方に位置する挟持部材が前記第１の回動軸周りに回動可能であり、
   前記第２の工程では、上下方向に並んで配置された前記第１及び第２の挟持部材のうち上方に位置する挟持部材の設けられた樹脂流路を通じて、前記積層体の貫通孔に溶融樹脂を充填する、請求項６又は７に記載の方法。
10. 前記第１又は第２の挟持部材の回動とロックとが切り替え可能である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。

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