JP2019075935A - 回転電機コアの製造方法および回転電機コア - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板を寸法精度よく加工する。【解決手段】鋼板１０の積層体を備える回転電機コア２０と、前記鋼板１０の積層体に固定され、前記鋼板の積層方向に伸びる軸部材２２と、を備えた回転電機に対する、前記回転電機コアの製造方法である。プレス装置に保持された前記軸部材２２を前記鋼板１０に設けられた積層方向に伸びる孔１８に通すことによって、前記鋼板１０を前記軸部材２２に固定し、前記鋼板１０を前記軸部材２２に固定した状態において、前記プレス装置によって前記鋼板をプレス加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、ロータコア、ステータコアなどの回転電機コアの製造方法および回転電機コアに関する。

モータジェネレータなどの回転電機は、ロータとステータを有し、ロータがステータに対し回転する。例えば、ロータに永久磁石を配置し、ステータにコイルを設け、ステータコイルによる回転磁界によってロータが回転する。このために、ロータはロータコアの磁石挿入孔に永久磁石を挿入して形成され、ステータはステータコアのティースにコイルを巻回して形成される。

ここで、ロータコア、ステータコアなどの回転電機コアは、電磁鋼板を積層して形成される場合が多い。この場合、電磁鋼板をまず所定形状に加工する必要があり、例えばプレス機による打ち抜きが行われる。特許文献１では、長尺帯状のコイル素材（帯状鋼板）の所定位置にパイロット孔を形成しておき、このパイロット孔にプレス機のパイロットピンを挿入することによって、プレスの位置決めを行う。そして、プレス加工によってロータコア、ステータコアを形成するための電磁鋼板を形成する。たとえば、ロータコア用の電磁鋼板であれば、円形の外形で、内部に磁石挿入孔、油路用孔などが打ち抜き形成され、ステータコア用であれば、円形の外形の内側にティースが打ち抜き形成される。

特開２０１６−２２６１０９号公報

ところで、電磁鋼板のプレス加工の際には、電磁鋼板の素材に設けられたパイロット孔にパイロットピンを挿入し、このパイロットピンを位置決めの基準として打ち抜き加工が行われ、その後パイロットピンを除去する。従って、パイロットピンをパイロット孔に対して容易に抜き差しできるように、パイロット孔とパイロットピンとの間には隙がある。また、押圧されることで素材が伸長したり、順送では素材を送る際に蛇行することで、位置ずれが生じる。

従って、パイロット孔に挿入したパイロットピンを加工基準にして電磁鋼板を加工すると、位置ずれに応じて加工精度が悪化する。そこで、位置決め精度を向上したいという要求がある。

特に、回転電機において、ロータとステータとの間には隙があり、磁束を無駄なく伝達して高トルクを発生させるためには、この隙（以降エアギャップという）を可能な限り小さくすることが肝要であり、このためには加工精度を向上する必要がある。

本発明は、鋼板の積層体を備える回転電機コアと、前記鋼板の積層体に固定され、前記鋼板の積層方向に伸びる軸部材と、を備えた回転電機に対する、前記回転電機コアの製造方法であって、プレス装置に保持された前記軸部材を前記鋼板に設けられた積層方向に伸びる孔に通すことによって、前記鋼板を前記軸部材に固定し、前記鋼板を前記軸部材に固定した状態において、前記プレス装置によって前記鋼板をプレス加工する。

また、前記プレス装置は、帯状鋼板を搬送しながら、前記帯状鋼板の長手方向に並んだ複数のプレス機によって順次プレス加工する順送プレス装置であり、前記順送プレス装置において、最終工程のプレス機に前記軸部材が保持されおり、前記軸部材を前記鋼板に設けられた積層方向に延びる孔に圧入することによって、前記軸部材と前記鋼板を固定し、前記最終工程のプレス加工によって、前記軸部材に固定された前記鋼板を、前記帯状鋼板から切り離すとよい。

さらに、第１の鋼板が前記軸部材に固定されている状態において、前記プレス装置によって前記第１の鋼板をプレス加工し、前記第１の鋼板が固定されている前記軸部材を第２の鋼板に設けられた積層方向の孔に通すことによって、前記第２の鋼板を前記第１の鋼板に積層するとともに、前記第２の鋼板を前記軸部材に固定し、前記第２の鋼板が前記軸部材に固定された状態において、前記プレス装置によって前記第２の鋼板をプレス加工するとよい。

また、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板とは固定することなく積層するとよい。

また、前記鋼板をプレス加工することは、ロータコアのためのプレス加工であるとよい。

また、前記鋼板をプレス加工することは、前記鋼板の外周の加工を含むとよい。

また、前記軸部材はロータシャフトであるとよい。

また、前記鋼板をプレス加工することは、ステータコアのためのプレス加工であるとよい。

また、前記鋼板をプレス加工することは、前記鋼板の内周の加工を含むとよい。

また、前記軸部材はスリーブであるとよい。

また、本発明は、複数の鋼板が積層された回転電機コアであって、前記複数の鋼板は軸方向の孔を有し、前記軸方向の孔に軸部材が圧入された状態で、前記軸部材に前記複数の鋼板が固定され、前記複数の鋼板は互いに固定することなく積層されている。

本発明によれば、鋼板加工の精度を向上することができる。ロータコアの外周、ステータコアの内周の精度を向上することで、エアギャップを小さくして回転電機の能力を高めることができる。

本発明の第１実施形態における回転電機のロータを示す平面図および立断面図である。 図１における一枚の電磁鋼板を示す平面図である。 図１における積層したロータコアを示す平面図と立断面図である。 第１実施形態における電磁鋼板の打ち抜き工程を示す説明図であり、第７工程は従来の打ち抜き工程を示す。 第１実施形態におけるロータの軸部材を圧入する工程を示す説明図である。 第１実施形態において積層された電磁鋼板を示す模式図である。 従来における積層した電磁鋼板のカシメ加工状態を示す説明図である。 図５に示すロータの外周打ち抜きと軸部材を圧入するプレス機の構成と動作の一工程を示す説明図である。 図５に示すロータの外周打ち抜きと軸部材を圧入するプレス機の構成と動作の一工程を示す説明図である。 図５に示すロータの外周打ち抜きと軸部材を圧入するプレス機の構成と動作の一工程を示す説明図である。 図５に示すロータの外周打ち抜きと軸部材を圧入するプレス機の構成と動作の一工程を示す説明図である。 図５に示すロータの外周打ち抜きと軸部材を圧入するプレス機の構成と動作の一工程を示す説明図である。 図５に示すロータの外周打ち抜きと軸部材を圧入するプレス機の構成と動作の一工程を示す説明図である。 回転軸が圧入される八角形の軸孔の一辺の拡大図（ａ）を示す図である。 回転軸が圧入される八角形の軸孔を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるステータコアの斜視図である。 図１０におけるスリーブに固定されたステータコアを示す断面図である。 積層されたステータコアの断面図である。 第２実施形態におけるステータコアの製造工程を示す説明図である。 図１３におけるステータコアの内周抜きおよび積層工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 第２実施形態におけるプレス機を用いたステータコア積層工程の一工程を示す説明図である。 回転電機におけるエアギャップと出力トルクおよび損失の関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

「第１実施形態」
第１実施形態は、回転電機コアとしてロータコアを採用したもので、鋼板、例えば電磁鋼板を加工して積層し、積層体としてのロータコアを形成する。

＜ロータの構成＞
図１は、実施形態に係るロータの構成を示す模式図である。上図（平面図）に示すように、鋼板として採用される電磁鋼板１０は全体として円形であり、その周辺部に周方向等間隔に複数（この例では１６個）の磁石孔１２が設けられている。磁石孔１２には、磁石１４が挿入されている。図においては、１つの磁石孔１２について磁石１４を挿入せず、他の磁石孔１２には磁石１４を挿入した状態を示してある。

下図（立断面図）に示すように、電磁鋼板１０が複数積層して、ロータコア２０が形成される。ロータコア２０の中心部に軸孔１８が形成され、ここに回転軸（ロータシャフト）２２が軸部材として挿通されている。積層されている複数の電磁鋼板１０の位置は合致しており、積層した電磁鋼板１０により軸方向に伸びる磁石孔１２が形成されている。磁石孔１２には、磁石１４が挿入される。なお、実際には、ロータコア２０の軸方向の両端にはエンドプレートが配置され、これによって磁石１４の軸方向両端が支持されている。従って、実際には、平面視で磁石孔１２、磁石１４は見えない。また、下図において、油路については図示を省略している。

回転軸２２の中心には中心油路（図示せず）が形成されており、所定の位置で径方向油路が形成されて回転軸２２の外周に開口している。そして、この回転軸２２の開口に合致させて、上図に破線で示すように中心から外方に向けて径方向油路２４が伸びる。この径方向油路２４は、軸方向の中心付近に１つ以上設けられ、ロータコア２０の径の半分くらいの位置で軸方向油路２６に接続されている。軸方向油路２６は、エンドプレートにも形成されており、従って中心油路に供給された油（冷却媒体）が径方向油路２４、軸方向油路２６を介し、ロータコア２０の軸方向端部から流出する。なお、図２，３には、さらに詳細な油路が示され、径方向油路２４は、中心側の１つの径方向油路２４ｂから２つの径方向油路２４ａに分岐して、径方向油路２４ａが対応する軸方向油路２６に接続されている。

従って、各電磁鋼板１０には、中心に軸孔１８の開口、周辺部に複数の磁石孔１２の開口、中間部に軸方向油路２６の開口、内側に径方向油路２４のための開口が設けられる。軸方向油路２６のための開口は通常すべての電磁鋼板１０に設けられるが、径方向油路２４は、油路形成のために必要な電磁鋼板１０にのみ設けられる。

図２には、１枚の電磁鋼板１０を示す。この電磁鋼板１０では、軸孔１８、磁石孔１２、径方向油路２４ａ，２４ｂ、軸方向油路２６が設けられている。なお、図においては、各油路の境目を細線で示しているが、実際には油路同士は連通されている。また、軸孔１８の開口についても破線で示してある。

図３には、図１における回転軸を省略し、電磁鋼板１０を積層したロータコア２０を示してある。下図においては、軸孔１８、磁石孔１２を示し、油路については省略してある。上図に示すように径方向油路２４が軸孔１８から伸びる。

＜電磁鋼板のプレス加工＞
図４には、電磁鋼板１０のプレス加工の手順を模式的に示してある。電磁鋼板１０をプレス加工で作製する際には、そのための長尺板状、帯状の素材（帯状鋼板）３０を用意する。この例のプレス装置は、長手方向に並んだ複数のプレス機によって順次プレス加工する順送プレス装置であり、コイル状に巻回された素材（帯状鋼板）３０を送り出して搬送しながら、これに対し複数回の打ち抜き加工がなされ、電磁鋼板１０が形成される。図４においては、１つの電磁鋼板１０を形成する際の複数回の打ち抜き工程が基本的にその回の打ち抜き部分と軸孔１８とのみ記載して模式的に示してある。最終的には、すべての打ち抜き部分を含む、図２に示される電磁鋼板１０が得られる。最終工程で、打ち抜きがなされる。

第１工程では、素材３０にパイロット孔３２を打ち抜き形成する。このパイロット孔３２は次の軸孔１８を形成する際の基準となるものであり、電磁鋼板１０を形成する領域の外に形成する。本実施形態において、パイロット孔３２は必ずしも設ける必要はない。

第２工程では、パイロット孔３２を基準として、電磁鋼板１０の内径となる軸孔１８を打ち抜く。素材３０の幅方向のほぼ中心であって、隣接する電磁鋼板１０を形成するエリアから所定距離離れた位置に形成する。

第３工程では、内側の径方向油路２４ｂの孔を形成し、第４工程で外側の径方向油路２４ａの孔を形成し、第５工程で軸方向油路２６の孔を形成する。

第６工程では、磁石孔１２を形成し、第７工程で電磁鋼板１０の外径を打ち抜く。第２工程〜第６工程までは軸孔１８とその工程で打ち抜く部分のみを示してあり、第７工程ではその工程で打ち抜く外径と、軸孔１８、および磁石孔１２を示してある。

実際には、第７工程で、第６工程までに打ち抜かれた開口を有する板の外径が打ち抜かれて、ドーナツ状の電磁鋼板１０が得られる。

ここで、従来は、パイロット孔３２を基準として、第２〜第７工程の打ち抜きが行われていた。一方、本実施形態では、軸孔１８の中心を基準として加工する。特に、軸孔１８に回転軸２２を挿通した状態で、電磁鋼板１０の加工、少なくとも第７工程を実行する。

＜第７工程について＞
図５には、本実施形態におけるプレス加工における第７工程の詳細が示されている。この例では、第６工程までは、パイロット孔３２を基準に打ち抜き加工を行うことを前提としている。そして、第７工程においては、回転軸２２の中心を基準としてロータコア２０を形成する電磁鋼板１０の外周を加工する。

まず、素材３０を投入し、その状態で、電磁鋼板１０の積層方向の孔である軸孔１８に向けて回転軸２２を下降させる。そして、回転軸２２を軸孔１８に挿入する。軸孔１８の最小内径は、回転軸の外径より小さいので、回転軸２２は軸孔１８に圧入固定される。回転軸２２が所定位置まで下降することで、回転軸２２の軸孔１８への圧入が完了する。

この状態で、回転軸２２の中心を基準として、回転軸２２に固定されている電磁鋼板１０の外周を打ち抜く。これによって、板状の素材３０からドーナツ（円環）状の電磁鋼板１０が得られる。

次に、回転軸２２に外周が打ち抜かれた電磁鋼板１０が固定された状態で、回転軸２２、電磁鋼板１０が上昇する。この状態で、次の素材３０が回転軸２２の下方に移動され、素材３０の軸孔１８に電磁鋼板１０が固定されている回転軸２２が下降挿通され圧入される。この際に、回転軸２２の位置は、新しい素材３０に対しては前回と同じ位置とする。これによって、前回圧入された電磁鋼板１０は、その厚み分だけ上昇し、その下に今回の素材３０が位置する。そして、この状態で、外周の打ち抜きが行われ、電磁鋼板１０が素材３０から切り離される。このような処理が繰り返されることで、必要数の電磁鋼板１０が積層されて、回転軸２２の周囲にロータコア２０が形成される。

図６には、このようにして電磁鋼板１０が積層された状態を示してある。電磁鋼板１０は板状の鋼材１０ａとその両面に形成された絶縁膜１０ｂからなっており、積層された電磁鋼板１０同士は絶縁され、軸方向に渦磁束が形成される。

特に、本実施形態の製造方法では、回転軸２２に電磁鋼板１０を圧入することで、電磁鋼板１０を回転軸２２に固定し、外周の抜き加工を行う。従って、積層する電磁鋼板１０同士を接続する工程がなく、外周の抜き加工の際に積層された電磁鋼板１０が押圧されて隙間なく積層される。

従来は、カシメ加工などによって、積層した電磁鋼板１０同士を固定していた。この場合、図７に示すように、電磁鋼板１０のカシメ部分が隣接する電磁鋼板１０の内部に押し込まれる。これによって、電磁鋼板１０の鋼材１０ａが隣接する電磁鋼板１０の鋼材１０ａと接触することになり、ここに磁束が流れる。また、溶接の場合にも、絶縁膜が除去されて電磁鋼板同士が導通する。従って、ロータコア２０における鉄損が増加するという欠点があった。本実施形態によれば、隣接する電磁鋼板１０同士の絶縁状態を維持して、鉄損の増加を防止することができる。

＜プレス機の構成と動作＞
図８Ａ〜図８Ｆには、第７工程において使用するプレス機の構成とその動作を示してある。この例では、下側体（ダイ側）４０が固定で、上側体（パンチ側）４２が下側体４０に対し上下動する。下側体４０はその上端に切り刃４４を有しており、この切り刃４４は円環状であり、その外周によって電磁鋼板１０の外周を規定する。上側体４２は、内周が下側体４０の切り刃４４にほぼ対応した位置（若干外側）にあり、下側体４０の切り刃４４と協働して、素材３０から電磁鋼板１０の外周を抜く切り刃４６を有する。

切り刃４６の内側には、パッド４８が設けられており、このパッド４８の上方にはスプリング５０が配置され、パッド４８を下方に向けて付勢する。パッド４８の内側には、チャック５２により上方から保持された回転軸２２が位置する。チャック５２は外周にねじがきってあり、上側体４２にねじ止めされている。そして、回転機５４によってチャック５２を回転することで、チャック５２が上側体４２に対し上下方向に移動される。

そして、プレス機は、次のように動作して、第７工程を実行する。なお、図においては、素材３０を短尺のものとして示したが、素材３０は長尺板状であり、図における左右方向に移動して、位置決めされる。そして、電磁鋼板１０の打ち抜きが終わった際に１つ分移動し、次の電磁鋼板１０の外周の打ち抜きが行われる。
（ａ）第６工程まで終了した素材３０が下側体４０の切り刃４４上に位置する。このとき、軸孔１８を回転軸２２のほぼ中心に位置させる（図８Ａ）。
（ｂ）上側体４２が下降を開始する。これによって、チャック５２に固定されている回転軸２２が下端から軸孔１８の中に挿入され、圧入が開始される。これによって、軸孔１８の中心が回転軸２２の中心に位置する（図８Ｂ）。
（ｃ）上側体４２がさらに下降し、パッド４８により素材３０を押圧固定する（図８Ｃ）。
（ｄ）上側体４２がさらに下降し、スプリング５０が縮み、切り刃４６が素材３０に当接され、抜きが開始される。この打ち抜きは、回転軸２２の中心を基準として位置決めされた切り刃４４，４６によって行われる（図８Ｄ）。
（ｅ）切り刃４４，４６によって、素材３０が切断され、円環状の電磁鋼板１０の外周が形成され、上側体４２は下死点に至る（図８Ｅ）。
（ｆ）上側体４２が上昇し、上死点に至る（図８Ｆ）。電磁鋼板１０には回転軸２２が圧入されており、電磁鋼板１０は回転軸２２に固定されている。

そして、回転機５４によって回転軸２２を電磁鋼板１０の１枚の厚み分下降させて、（ａ）に戻る。２回目の図８Ａに示す工程では、１回目で打ち抜かれた電磁鋼板１０が回転軸２２に固定されているが、回転軸２２が電磁鋼板１０の厚み分だけ下降している。そこで、図８Ｂに示す工程において１回目の電磁鋼板１０がその厚み分だけ上昇し、２枚目の素材３０に対する図８Ｃ〜図８Ｆに示す工程は１回目と同様に行われる。このような動作を必要な電磁鋼板１０の枚数分だけ繰り返すことで、必要数の電磁鋼板１０が回転軸２２を中心とし積層されたロータコア２０が得られる。

特に、ロータコア２０の部品である、回転軸２２を基準として電磁鋼板１０の外周を打ち抜くため、パッド圧などで、素材３０が伸長してもその影響が少ない。また、長尺の素材３０が蛇行しても、回転軸２２を軸孔１８に挿入する際に回転軸２２の中心と軸孔１８の中心が合致され、電磁鋼板１０の外周を正確に形成することができる。

特に、電磁鋼板１０を積層する際に、各電磁鋼板１０における特性の相違を緩和するために、所定の頻度で電磁鋼板１０の方向を反転する転積が行われる。従来のように、電磁鋼板１０の外部のパイロット孔３２を基準として素材に各種の孔を形成すると、電磁鋼板１０に対する各種孔の位置が一方向にずれる。このような電磁鋼板を転積すると、軸方向の孔が転積毎に反対方向にずれ、軸方向の孔が凸凹になってしまうという欠点がある。本実施形態によれば、このような転積による問題も解消することができる。

＜軸孔の構成＞
図９Ａ，図９Ｂには、回転軸２２に圧入前の軸孔１８の構成を示してある。このように、軸孔１８は、全体として８角形である。この例では、回転軸２２も８角形の角柱である。

そして、軸孔１８の各角部には、図９Ａに示すように、回転軸２２の外周よりも外方に拡がる逃げ部３４が形成されている。また、各辺部３６には、内側に向けて凸の凸部分３６ａと、内側に向けて凹の凹部分３６ｂが形成されている。両方の角に近い部分に凸部分３６ａが形成され、２つの凸部分３６ａに挟まれた中間部分が凹部分３６ｂとなっている。なお、凹部分３６ｂの位置が、回転軸２２の外周と同等の位置になっている。軸孔１８に回転軸２２を圧入すると、素材３０は全体として外側に広がり、逃げ部３４および凹部分３６ｂにより凸部分３６ａの材料を受け入れ、軸孔１８が回転軸２２の外径に合致するように変形し易くなっている。そこで、回転軸２２が圧入された際には、軸孔１８が回転軸２２の外周に全体として接触するとともに、応力によって回転軸２２に固定される。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、ロータコア２０の回転中心を基準に、ロータコア２０の外径を規定する電磁鋼板１０の外周を打ち抜く。特に、回転軸２２を電磁鋼板１０に締結した後に外周を打ち抜く。これにより、素材３０が蛇行したり、高パッド力によって送り方向に伸びても、寸法精度に優れる電磁鋼板１０を得ることができる。

従って、電磁鋼板１０単品およびそれを組み付けたロータコア２０の寸法精度に優れる。従って、回転電機を構成した場合に、ロータ、ステータ間のエアギャップを小さくすることができ、高トルクの回転電機を構成することができる。また、圧入することで複数の電磁鋼板１０と回転軸２２が固定され、鉄損が発生するかしめ、溶接を廃止することができる。

＜その他の構成＞
上述の実施形態では、生産性を考え、順送プレスでの打ち抜きを前提とした。しかし、タンデムプレスでも、トランスファープレスでも構わない。すなわち、回転軸を基準としてロータコアの外径部の加工を行うことで、外径の寸法精度を改善できれば、加工方法は問わない。すなわち、回転軸を電磁鋼板の素材に締結した後で、電磁鋼板の外径部を打ち抜くことで寸法精度を改善することができる。電磁鋼板を１枚ずつ加工したが、複数枚まとめて加工してもよい。

さらに、回転軸を基準としたが、他の部品、例えば磁石を基準にして加工しても構わない。外径寸法の精度向上が、もっとも効果が高いが、磁石孔を部品基準として加工してもよい。

また、回転軸と電磁鋼板との締結を、圧入としたが、締結方法は問わない。摩擦締結でも超音波振動による締結でも構わないし、レーザーなどによる溶接でも構わないし、接着剤を用いても構わない。

「第２実施形態」
第２実施形態は、回転電機コアとしてステータコアを採用したもので、電磁鋼板を加工して積層し、積層体としてのステータコアを形成する。

＜ステータコアの構成＞
図１０に、実施形態に係るステータコア６０の斜視図を示す。ステータコア６０は外周側の円環状のヨーク６０ａと、このヨーク６０ａから径方向内側に伸びる、周方向等間隔に配置された複数のティース６０ｂを有する。隣接するティース６０ｂ間がスロットとなっており、このスロットを利用して各ティースにコイルが巻回されることで、ステータが構成される。

ステータコア６０は、多数の電磁鋼板７０が積層されることで構成されており、ヨーク６０ａの一部が外側に膨出しており、この膨出部に軸方向のパイプ状のスリーブ６２が軸部材として挿入され、複数の電磁鋼板７０が固定される。

図１１に、スリーブ６２が配置される位置において軸方向の面（中心を通る軸方向の面）で切った断面（Ｘ−Ｘ断面）を示す。

スリーブ６２はパイプ状で積層された電磁鋼板を貫通しており、下端はモータケース６６に挿入されて支持されている。そして、スリーブ６２の内部には、ボルト６４が貫通され、ボルト６４の頭部がスリーブの頭部を上から押さえ、ボルト６４の下端がモータケース６６にねじ止めされることで、スリーブ６２を介し、積層された複数の電磁鋼板１０がモータケース６６に固定される。

なお、図１１では、ヨーク６０ａのスリーブ６２が配置された部分のみを記載している。実際にはヨーク６０ａは内側にさらに伸び、その内側にティース６０ｂが位置している。

図１２には、電磁鋼板７０が積層された状態を示してある。電磁鋼板７０は板状の鋼材７０ａとその両面に形成された絶縁膜７０ｂからなっており、積層された電磁鋼板７０同士は絶縁され、軸方向に渦磁束が形成される。すなわち、本実施形態では、電磁鋼板７０をスリーブ６２に圧入することで、電磁鋼板７０をスリーブ６２に固定している。従って、積層する電磁鋼板１０同士をカシメで接続する工程がなく、外周の抜き加工の際に積層された電磁鋼板１０が押圧されて隙間なく積層される。そこで、カシメによって電磁鋼板７０同士が導通して、鉄損が発生することを防止できる。

＜ステータコアの製造＞
図１３には、ステータコア６０のための電磁鋼板７０の製造工程を模式的に示してある。第１工程では、帯状の素材（帯状鋼板）３０にパイロット孔３２を形成する。第２工程では、パイロット孔３２を基準として、スロット６０ｃを形成する。第３工程では、スリーブ６２を挿通するためのスリーブ孔６２ａを形成する。そして、第４工程で、電磁鋼板７０の外周を抜き、素材３０から電磁鋼板７０を打ち抜く。次に、第５工程で、打ち抜かれた電磁鋼板を搬送して、プレス機により、内周を打ち抜く。

図１４には、第５工程の内周抜き＋積層について示してある。まず、電磁鋼板７０に形成されたスリーブ孔６２ａにスリーブ６２を圧入し、所定位置に電磁鋼板７０を固定する。この状態で、内周を打ち抜き加工する。このとき、内周の加工は、スリーブ６２を基準として、行われる。

そして、電磁鋼板７０を転積しながら、順次内周の加工を繰り返す。そして、所定枚数の積層が終了した場合には、軸方向のボルトにより積層した電磁鋼板７０を締結し、ステータコア６０が完成する。

＜プレス機＞
図１５Ａ〜図１５Ｈには、プレス機を用いた電磁鋼板の積層工程を示してある。プレス機は、下側体（ダイ側）４０が固定で、上側体（パンチ側）４２が下側体４０に対し上下動する。下側体４０はその上端に切り刃４４を有しており、この切り刃４４は円環状であり、その内周によって電磁鋼板７０の内周（ティース６０ｂの先端位置）を規定する。上側体４２は、外周が下側体４０の切り刃４４にほぼ対応した位置（若干内側）にあり、下側体４０の切り刃４４と協働して、電磁鋼板７０からその内周を抜く切り刃４６を有する。

切り刃４６の外側には、パッド４８が設けられており、このパッド４８の上方にはスプリング５０が配置され、パッド４８を下方に向けて付勢する。パッド４８の外側には、下死点を規定するバックアップ７６が設けられている。

下側体４０は、基体７８を有している。切り刃４４の下にはスプライン７４が固定されており、切り刃４４とスプライン７４が、基体７８に対し、上下スライド可能に接続されている。基体７８は、中央部分が円筒状にくり抜かれ、そこに切り刃４４、スプライン７４が収容されている。また、スプライン７４の内側には回転体７２が配置され、これが基体７８を貫通して下方に伸びている。回転体７２の外周にはねじが形成され、これがスプライン７４の内周のねじと螺合する。従って、回転体７２を回転することで、スプライン７４および切り刃４４が上下する。

そして、プレス機は、次のように動作して、電磁鋼板７０を積層してステータコア６０を形成する。なお、図においては、加工対象となる電磁鋼板７０について、中心部に比較的小さな仮孔が形成されたものとしたが、仮孔は形成しても形成しなくてもよい。また、図においては、右半分のみを示してある。

まず、切り刃４４の上面の保持部（凹部）にスリーブ６２の頭部を支持する。通常は、ロボットによって、この搬入を行う（図１５Ａ）。次に、スリーブ６２を電磁鋼板７０のスリーブ孔６２ａに挿通する（図１５Ｂ）。

次に、上側体４２を下降し、パッド４８を切り刃４４の上面で支持されている電磁鋼板７０を上から押さえつける（図１５Ｃ）。すなわち、電磁鋼板７０を下降することによってスリーブ６２をスリーブ孔６２ａに圧入する。切り刃４４の上面は平面となっており、電磁鋼板７０は、切り刃４４の上面で支持される。これによって、スプリング５０の付勢力で電磁鋼板７０がパッド４８で押さえつけられる。

その状態で、上側体４２をさらに下降することで、パッド４８によって電磁鋼板７０が押し付けられた状態で切り刃４６が切り刃４４の上端より下方に移動し、電磁鋼板７０の内周が打ち抜かれる（図１５Ｄ）。

回転体７２の内部にはシュートが形成されており、打ち抜かれた部分はこのシュートから排出される。

その後、上側体４２が上昇する（図１５Ｅ）。これによって、切り刃４４の上面に内周が打ち抜かれた電磁鋼板７０が残る。

次に、回転体７２が回転し、切り刃４４を電磁鋼板７０の一枚分の厚みだけ下降させる（図１５Ｆ）。これによって、次の加工対象となる電磁鋼板７０を受け入れる準備が整う。そこで、上述の図１５Ｂの工程に戻り、次の加工対象の電磁鋼板７０を受け入れる。この場合、先の加工において内周が加工された電磁鋼板７０が切り刃４４の上面に位置しているが、その他については変わりはない。そして、図１５Ｃの工程では、受け入れた電磁鋼板７０がすでに加工された電磁鋼板７０上に押し付けられる。この後、図１５Ｄの工程の打ち抜き、図１５Ｅの工程の上昇、図１５Ｆの工程の切り刃４４の下降が行われ、これを繰り返すことで、図１５Ｇに示すように、所定枚数の内周が打ち抜かれた電磁鋼板７０が積層され、スリーブ６２に圧入固定されたステータコア６０が得られる。そこで、ステータコア６０を搬出して処理を終了する（図１５Ｈ）。

＜実施形態の効果＞
このように、本実施形態では、ステータコア６０の部品である、スリーブ６２に電磁鋼板７０を圧入して両者を固定した状態で、スリーブ６２を基準として、電磁鋼板７０の内周を打ち抜く。従って、積層する複数の電磁鋼板７０におけるスリーブ６２から内周の距離のばらつきを抑制することができる。特に、電磁鋼板７０を転積しても、内周の打ち抜きに悪影響が出ることがない。そこで、ステータコア６０の内径の寸法精度を向上することができる。

また、パッド４８により電磁鋼板７０を押圧してスリーブ６２に圧入してすることで電磁鋼板７０を積層するので、カシメなどの必要がない。カシメの悪影響を排除することができる。

＜その他の構成＞
上述の実施形態では、組付性まで考慮し、スリーブに電磁鋼板を固定して内周を打ち抜いた。しかし、積層した電磁鋼板の組付を汎用ボルト以外で行う場合もあり、スリーブに限定する必要はない。中実の円柱を電磁鋼板に圧入し、さらにその円柱をケースに圧入してもよい。なお、固定方法も圧入に限定されない。欲しい位置決め精度で位置決めができれば、その手段は問わない。

ロータの場合と同様に、各種の変形例を採用することができる。

「エアギャップ」
第１実施形態によれば、ロータの外周（外径）の寸法精度を向上することができ、第２実施形態によれば、ステータの内周（内径）の寸法精度を向上することができる。従って、これらを用いた回転電機においては、ロータ、ステータ間のエアギャップを小さくすることができる。

図１６には、回転電機におけるエアギャップと出力トルクおよび損失の関係を示してある。このように、エアギャップを小さくするほど、出力トルクを大きくすることができ、エネルギー損失も低減できる。エアギャップを０．１ｍｍ小さくすると、出力トルクが３〜５％アップする。従って、本実施形態によって、回転電機の能力を大きく向上することが可能になる。

１０，７０ 電磁鋼板、１２ 磁石孔、１４ 磁石、１８ 軸孔（軸方向の孔）、２０ ロータコア、２２ 回転軸（軸部材）、２４（２４ａ，２４ｂ） 径方向油路、２６ 軸方向油路、３０ 素材、３２ パイロット孔、３４ 逃げ部、３６ 辺部、３６ａ 凸部分、３６ｂ 凹部分、４０ 下側体、４２ 上側体、４４，４６ 切り刃、４８ パッド、５０ スプリング、５２ チャック、５４ 回転機、６０ ステータコア、６０ａ ヨーク、６０ｂ ティース、６２ スリーブ、６２ａ スリーブ孔、６４ ボルト、６６ モータケース、７２ 回転体、７４ スプライン、７６ バックアップ、７８ 基体。

Claims (11)

1. 鋼板の積層体を備える回転電機コアと、
   前記鋼板の積層体に固定され、前記鋼板の積層方向に伸びる軸部材と、
   を備えた回転電機に対する、前記回転電機コアの製造方法であって、
   プレス装置に保持された前記軸部材を前記鋼板に設けられた積層方向に伸びる孔に通すことによって、前記鋼板を前記軸部材に固定し、
   前記鋼板を前記軸部材に固定した状態において、前記プレス装置によって前記鋼板をプレス加工する、
   回転電機コアの製造方法。
2. 請求項１に記載の回転電機コアの製造方法であって、
   前記プレス装置は、帯状鋼板を搬送しながら、前記帯状鋼板の長手方向に並んだ複数のプレス機によって順次プレス加工する順送プレス装置であり、
   前記順送プレス装置において、最終工程のプレス機に前記軸部材が保持されおり、
   前記軸部材を前記鋼板に設けられた積層方向に延びる孔に圧入することによって、前記軸部材と前記鋼板を固定し、
   前記最終工程のプレス加工によって、前記軸部材に固定された前記鋼板を、前記帯状鋼板から切り離す、
   回転電機コアの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の回転電機コアの製造方法であって、
   さらに、
   第１の鋼板が前記軸部材に固定されている状態において、前記プレス装置によって前記第１の鋼板をプレス加工し、
   前記第１の鋼板が固定されている前記軸部材を第２の鋼板に設けられた積層方向の孔に通すことによって、前記第２の鋼板を前記第１の鋼板に積層するとともに、前記第２の鋼板を前記軸部材に固定し、
   前記第２の鋼板が前記軸部材に固定された状態において、前記プレス装置によって前記第２の鋼板をプレス加工する、
   回転電機コアの製造方法。
4. 請求項３に記載の回転電機コアの製造方法であって、
   前記第１の鋼板と前記第２の鋼板とは固定することなく積層する、
   回転電機コアの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転電機コアの製造方法であって、
   前記鋼板をプレス加工することは、ロータコアのためのプレス加工である、
   回転電機コアの製造方法。
6. 請求項５に記載の回転電機コアの製造方法であって、
   前記鋼板をプレス加工することは、前記鋼板の外周の加工を含む、
   回転電機コアの製造方法。
7. 請求項５または６に記載の回転電機コアの製造方法であって、
   前記軸部材はロータシャフトである、
   回転電機コアの製造方法。
8. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転電機コアの製造方法であって、
   前記鋼板をプレス加工することは、ステータコアのためのプレス加工である、
   回転電機コアの製造方法。
9. 請求項８に記載の回転電機コアの製造方法であって、
   前記鋼板をプレス加工することは、前記鋼板の内周の加工を含む、
   回転電機コアの製造方法。
10. 請求項８または９に記載の回転電機コアの製造方法であって、
    前記軸部材はスリーブである、
    回転電機コアの製造方法。
11. 複数の鋼板が積層された回転電機コアであって、
    前記複数の鋼板は軸方向の孔を有し、前記軸方向の孔に軸部材が圧入された状態で、前記軸部材に前記複数の鋼板が固定され、
    前記複数の鋼板は互いに固定することなく積層されている、
    回転電機コア。