JP2021093811A - ステーターコアの製造方法及びローターコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁鋼板同士を溶接してモーターコアを形成する前に溶接予定個所の油を効率的に除去する。【解決手段】電磁鋼板１３ａ〜１３ｄからなる積層体１０はステーターコアとなるべき積層体である。これらの電磁鋼板は互いに密着しているが、電磁鋼板同士の隙間１４に油１５が付着している。積層体１０の外周面１１には溶接予定箇所１６が位置する。溶接予定箇所１６を中心とする隙間１４の広い範囲をエアブローする。これにより隙間１４から油１５を粗く除去する。さらに溶接予定箇所１６を局所的に加熱する。これにより隙間１４に残った油１５を気化させる。最後に溶接予定箇所１６を局所的にレーザーでさらに強く加熱することで上記電磁鋼板同士を溶接する。同様の方法はローターコアにも適用できる。【選択図】図１

Description

本発明はステーターコアの製造方法及びローターコアの製造方法に関する。言い換えれば本発明はこれらのモーターコアの製造方法に関する。

特許文献１は積層された電磁鋼板同士を溶接することでこれらを一体化するローターコアの製造方法を開示している。特許文献２は積層された電磁鋼板同士を溶接することでこれらを一体化するステーターコアの製造方法を開示している。特許文献２では溶接前に溶接すべき箇所を局所的に予備加熱することで、当該箇所に残存する絶縁被膜を熱分解することを開示している。

特開２０１９−０６２６２４号公報 特開２０１３−１２６３５６号公報

上記電磁鋼板はプレス打ち抜きで製作することができる。プレス加工時には加工油や防錆油が電磁鋼板の表面に付着する。油が付着したまま電磁鋼板を溶接すると、やはりブローホールと呼ばれる溶接欠陥が溶接箇所に生じる可能性がある。

図１はステーターコアとなるべき積層体１０を示す。積層体１０の電磁鋼板１３ａ及び１３ｂ同士の隙間１４に油１５が位置する。積層体１０の外周面１１上に溶接予定個所１６が位置する。予備加熱で局所的に溶接予定個所１６周辺の油１５を除去する。これらの油１５は上述の絶縁被膜と異なり流動性を有する。また油１５には表面張力が作用している。したがって、予備加熱で局所的に油１５を除去しても、その周囲から油１５が毛細管現象によって流れてくる。

これに対して、図１と異なり積層体１０の全体を加熱する方法であれば油１５を隈なく除去できる。しかしながらこれに必要なエネルギーは過大になる。なぜなら積層体１０は大きな熱容量を有するからである。同様のジレンマがローターコアの溶接においても起こる。以上を踏まえ、本発明はモーターコアを形作る電磁鋼板の溶接前に溶接予定個所の油を効率的に除去することを課題とする。

ステーターコアとなるべき電磁鋼板の積層体であって、互いに密着した電磁鋼板同士の隙間に油が付着しているとともに、前記積層体の外周面に溶接予定箇所が位置するものに対し、前記溶接予定箇所を中心とする前記隙間の広い範囲をエアブローすることで前記隙間から前記油を粗く除去し、
さらに前記溶接予定箇所を局所的に加熱することで前記隙間に残った油を気化させ、
前記溶接予定箇所を局所的にレーザーでさらに強く加熱することで前記電磁鋼板同士を溶接する、
ステーターコアの製造方法。

ローターコアとなるべき電磁鋼板の積層体であって、互いに密着した電磁鋼板同士の隙間に油が付着しているとともに、前記積層体の外周面に溶接予定箇所が位置するものに対して、以下の（ａ）及び（ｂ）の少なくともいずれかを施し、
（ａ）前記溶接予定箇所を中心とする前記隙間の広い範囲をエアブローすることで前記隙間から前記油を粗く除去し、
（ｂ）前記積層体を前記ローターコアの軸を中心に回転させることで前記油に遠心力を作用させて前記隙間から前記油を粗く除去し、
さらに前記溶接予定箇所を局所的に加熱することで前記隙間に残った油を気化させ、
前記溶接予定箇所を局所的にレーザーでさらに強く加熱することで前記電磁鋼板同士を溶接する、
ローターコアの製造方法。

本発明により溶接前に溶接予定個所の油を効率的に除去することができる。

ステーターコアとなるべき積層体の断面図１。 ステーターコアとなるべき積層体の斜視図。 ステーターコアとなるべき積層体の断面図２。 ステーターコアとなるべき積層体の断面図３。 ローターコアとなるべき積層体の斜視図。

図２はステーターコアとなるべき積層体１０の外観を示す。積層体１０は電磁鋼板１３ａ及び１３ｂを始めとする電磁鋼板が積層されてなる積層体である。電磁鋼板同士を溶接することでこれらが一体となったステーターコアとなる。積層体１０は外周面１１を有する。外周面１１上には溶接予定箇所１６が位置する。互いに密着した電磁鋼板１３ａ及び１３ｂ同士の間に隙間１４がある。

図３は図２に示す切断面IIIにおける積層体１０の断面を示す。互いに密着した電磁鋼板１３ａ及び１３ｂ同士の隙間１４に油１５が付着している。油１５は電磁鋼板１３ａ及び１３ｂをプレス加工した時に、これらに付着した加工油や防錆油である。電磁鋼板１３ｂと１３ｃとの間の隙間にも、電磁鋼板１３ｃと１３ｄとの間の隙間にも同様に油が付着している。一例において、これらの油が隙間を満たしている。油１５には表面張力が作用している。したがって、油１５が毛細管現象によって隙間１４内に留まっている。

図２及び図３に示すように積層体１０に対してエアブロー１９を施す。溶接予定箇所１６を中心とする隙間１４の水平方向の広い範囲にエアブロー１９が及ぶようにする。なお「水平方向」の用語は図中の水平方向を表すものであり、実際に隙間１４やエアブロー１９が水平になるようにすべきことを限定しているわけではない。

図４は図３に示す断面と同じ断面を示す。エアブローによって隙間１４から油１５が粗く、大まかに除去されている。ここで「粗く」及び「大まかに」の用語の示すところは、この後に行うレーザーによる加熱で隙間１４内の油１５を強く除去することを前提としていることから、それよりも油の除去が弱いことを示す。したがって若干の油１５が隙間１４に残存していてもよい。また他の隙間の油も同様に除去される。

次に図４において溶接予定箇所１６を局所的にレーザー１７で加熱する。レーザーによる加熱は溶接予定箇所１６から粗く、大まかに油が除去された状態で行う。レーザー１７の熱は、エアブローと異なり隙間１４の水平方向の広い範囲に行き渡る必要はない。隙間１４の水平方向においてエアブローが行き渡る範囲はレーザー１７の熱の行き渡る範囲よりも広い。レーザー１７の熱は隙間１４に残った油を気化させる。好ましくはレーザー１７で溶接予定箇所１６を、油１５の沸点以上の温度まで加熱する。また他の隙間の油も同様にレーザーの熱で気化させる。

図４において溶接予定箇所１６を局所的にレーザーでさらに強く加熱することで電磁鋼板１３ａ及び１３ｂを溶かして、これら同士を溶接する。このレーザー溶接はTIG（Tungsten Inert Gas）溶接でもよい。TIG溶接はGTAW（Gas Tungsten Arc Welding）という。同様に電磁鋼板１３ｂ及び１３ｃ同士、並びに電磁鋼板１３ｃ及び１３ｄも溶接する。

本実施形態の方法ではステーターコアの電磁鋼板同士を溶接する前に溶接予定個所の油を効率的に除去することができる。このためステーターコア上にブローホールと呼ばれる溶接欠陥が生じることを防ぐのに役立つ。また上記の方法はステーターコアのみならず、ローターコアにも用いることができる。言い換えれば上記の方法はモーターコア全般に用いることができる。

図５はローターコアとなるべき電磁鋼板の積層体２０の外観を示す。積層体２０は電磁鋼板２３ａ及び２３ｂを始めとする電磁鋼板が積層されてなる。積層体２０の外周面２１上に溶接予定箇所２６が位置する。互いに密着した電磁鋼板２３ａ及び２３ｂ同士の間に隙間２４がある。隙間２４の中には油が付着している。

図５において隙間２４の中の油を粗く、大まかに除去するために以下のいずれかを行う。一例において溶接予定箇所２６を中心とする隙間２４の広い範囲にエアブロー１９を適用する。これにより隙間２４から油を粗く、大まかに除去する。また他の隙間の油も同様にエアブローで除去する。

図５に示す他の一例において、積層体２０をローターコアの軸を中心に回転させる。積層体２０はローターコアとなるべきものであるため回転させやすい。回転により隙間２４に存在する油に遠心力を作用させる。遠心力は隙間２４から油を粗く、大まかに除去する。また同時に遠心力が他の隙間の油も除去する。

図５において、さらに溶接予定箇所２６を局所的にレーザーで加熱することで隙間２４に残った油を気化させる。また他の隙間の油も同様に気化させる。レーザーによる加熱は溶接予定箇所２６から粗く、大まかに油が除去された状態で行う。レーザーの熱が、隙間２４の水平方向の広い範囲に行き渡る必要はない点は上述の通りである。

図５において溶接予定箇所２６を局所的にレーザーでさらに強く加熱することで電磁鋼板２３ａ及び２３ｂを溶かして、これら同士を溶接する。また他の電磁鋼板同士も溶接する。

本実施形態の方法ではローターコアの電磁鋼板同士を溶接する前に溶接予定個所の油を効率的に除去することができる。このためローターコア上にブローホールと呼ばれる溶接欠陥が生じることを防ぐのに役立つ。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記の方法では隙間から油を大まかに除去するために、エアブロー及び遠心力を用いた。ここで油の除去を補助するためにさらに油吸着材を用いてもよい。またエアブロー及び遠心力の代わりに油吸着材で隙間から油を除去してもよい。

上記実施形態では溶接予定箇所を局所的にレーザーで加熱することで隙間に残った油を気化させた。油を気化させるための加熱の方法はレーザーに限定されない。接触加熱やマイクロ波加熱も好適に利用できる。

１０ 積層体、 １１ 外周面、 １３ａ−ｄ 電磁鋼板、 １４ 隙間、 １５ 油、 １６ 溶接予定箇所、 １７ レーザー、 １９ エアブロー、 ２０ 積層体、 ２１ 外周面、 ２３ａ−ｂ 電磁鋼板、 ２４ 隙間、 ２６ 溶接予定箇所

Claims (2)

1. ステーターコアとなるべき電磁鋼板の積層体であって、互いに密着した電磁鋼板同士の隙間に油が付着しているとともに、前記積層体の外周面に溶接予定箇所が位置するものに対し、前記溶接予定箇所を中心とする前記隙間の広い範囲をエアブローすることで前記隙間から前記油を粗く除去し、
   さらに前記溶接予定箇所を局所的に加熱することで前記隙間に残った油を気化させ、
   前記溶接予定箇所を局所的にレーザーでさらに強く加熱することで前記電磁鋼板同士を溶接する、
   ステーターコアの製造方法。
2. ローターコアとなるべき電磁鋼板の積層体であって、互いに密着した電磁鋼板同士の隙間に油が付着しているとともに、前記積層体の外周面に溶接予定箇所が位置するものに対して、以下の（ａ）及び（ｂ）の少なくともいずれかを施し、
   （ａ）前記溶接予定箇所を中心とする前記隙間の広い範囲をエアブローすることで前記隙間から前記油を粗く除去し、
   （ｂ）前記積層体をローターコアの軸を中心に回転させることで前記油に遠心力を作用させて前記隙間から前記油を粗く除去し、
   さらに前記溶接予定箇所を局所的に加熱することで前記隙間に残った油を気化させ、
   前記溶接予定箇所を局所的にレーザーでさらに強く加熱することで前記電磁鋼板同士を溶接する、
   ローターコアの製造方法。

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