JP2021122169A - モータコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電磁鋼板を積層したモータコアに対してレーザ光を照射して印字する工程で、レーザ照射が良好に行われ、かつ精度良く印字し得るモータコアの製造方法を提供する。【解決手段】モータコアの製造方法は、レーザマーカ５１からレーザ光を照射して、複数の電磁鋼板３１を積層したロータコア２０に印字する。モータコアの製造方法は、ロータコア２０の上面が上側ストッパー５４に接触するまで上昇させて、レーザマーカ５１に対してロータコア２０の上面を鉛直方向に位置合わせし、レーザマーカ５１からレーザ光を照射して、ロータコア２０の上面に印字する。【選択図】図９

Description

本開示は、モータコアの製造方法に関する。

特許文献１に開示されるモータ製造ラインは、プレス装置と、ステータ組み立て装置と、共通搬出路と、レーザ刻印部と、を備える。プレス装置は、長尺の鋼板を送りながら複数回のプレス加工を施してステータコアを形成する。ステータ組み立て装置は、ステータコアに複数の製造工程を施してステータを組み立てる。共通搬出路は、組み立てられたステータを搬出する。レーザ刻印部は、共通搬出路の近傍に設けられ、完成されたステータにレーザによって印字する。例えば、レーザ刻印部は、プレス加工等のトレーサビリティを向上させるため、必要事項を印字する。

モータコアの小型化に伴って、印字するスペースが小さくなっており、精度良くかつ高速に印字することが求められている。一般的に、モータコアに対する印字の位置は定められており、モータコアの軸方向の上側または下側からレーザを照射する。例えば、モータコアの軸方向の上側または下側からレーザを照射する。

国際公開第２００４／９５６７６号公報

モータコアの下側からレーザを照射する方法では、レーザ刻印部の焦点距離に応じたモータコアの位置合わせを行い易くなるが、モータコアからのゴミ等の落下によりレーザ刻印部が汚れ、レーザの照射が妨げられるおそれがある。一方で、モータコアの上側からレーザを照射する方法では、モータコアの厚みの違いによって、レーザ刻印部とモータコアとの間の距離が変わってしまい、印字の精度が悪くなるおそれがある。このような場合、モータコアまたはレーザ刻印部を移動させて適当な位置合わせを行う必要が生じる。したがって、レーザ照射が良好に行われ、かつ精度良く印字することができる技術が求められている。

本開示は、複数の電磁鋼板を積層したモータコアに対してレーザ光を照射して印字する工程で、レーザ照射が良好に行われ、かつ精度良く印字し得るモータコアの製造方法を提供することを目的としている。

本開示のモータコアの製造方法は、レーザマーカからレーザ光を照射して、複数の電磁鋼板を積層したモータコアに印字するモータコアの製造方法であって、前記モータコアの上面がストッパーに接触するまで上昇させて、前記レーザマーカに対して前記モータコアの上面を鉛直方向に位置合わせし、前記レーザマーカからレーザ光を照射して、前記モータコアの上面に印字をする、を含む。

本開示によれば、複数の電磁鋼板を積層したモータコアに対してレーザ光を照射して印字する工程で、レーザ照射が良好に行われ、かつ精度良く印字し得るモータコアの製造方法を提供することができる。

図１は、実施形態１におけるステータコアを模式的に示す平面図である。 図２は、実施形態１におけるロータコアを模式的に示す平面図である。 図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図４は、ブロック積層体をパレットに載置する途中の状態を説明する説明図である。 図５は、ブロック積層体をパレットに載置した状態を説明する説明図である。 図６は、パレットの水平方向の位置決めが行われた状態を説明する平面図である。 図７は、ブロック積層体が載置されたパレットを昇降装置と上側ストッパーとの間に配置した状態を説明する説明図である。 図８は、ブロック積層体が上側ストッパーに組み付けられた状態を説明する説明図である。 図９は、ブロック積層体の上面に印字可能なレーザ光の照射範囲を説明する側断面図である。 図１０は、ブロック積層体の上面に印字可能なレーザ光の照射範囲を説明する平面図である。 図１１は、ブロック積層体の上面において同程度の精度で印字可能なレーザ光の照射範囲を説明する平面図である。

＜実施形態１＞
本実施形態は、図１及び図２に示すステータコア１０及びロータコア２０の製造に本発明を適用したものである。ステータコア１０はモータコアの一例であり、ロータコア２０はモータコアの他の例である。

図１に示すステータコア１０は、複数の電磁鋼板１１が積層された積層体からなる。ステータコア１０は、全体としては略円環状をなす。ステータコア１０は、複数のブロックコア３２が積層され、互いに溶接されている。複数のブロックコア３２の各々は、複数の電磁鋼板１１が積層され、互いに組み付けられている。

ステータコア１０は、スロット部１２と、締結部１３と、を有している。スロット部１２は、ステータコア１０の内周に沿って等間隔に設けられ、径方向の内側から外側へ向かって窪む形態で設けられている。スロット部１２には、図示しないコイルが設けられる。締結部１３は、ステータコア１０の外周において径方向の外側へ向かって突出する形態で設けられている。締結部１３は、ステータコア１０の外周に沿って等間隔に３つ設けられている。締結部１３は、ステータコア１０を貫通する締結孔１４を有している。

ロータコア２０は、図２及び図３に示すように、複数の電磁鋼板３１が積層された積層体からなるロータコア本体３０を備えている。ロータコア本体３０の積層方向両側には、エンドプレート２１，２１が溶接されている。ロータコア本体３０は、全体としてはステータコア１０の内径より小さい外径の円筒状をなす。ロータコア本体３０は、複数のブロックコア３２が積層され、互いに溶接されている。複数のブロックコア３２の各々は、複数の電磁鋼板３１が積層され、互いに組み付けられている。

ロータコア本体３０は、シャフト孔３３と、マグネット孔３４とを有している。シャフト孔３３は、ロータコア本体３０の中心に貫通して設けられている。シャフト孔３３には、シャフト２３が挿入される。図２に示すように、マグネット孔３４は、シャフト孔３３の周囲に複数設けられている。複数のマグネット孔３４の各々には、マグネット材２６が封止される。マグネット材２６は、四角柱状の永久磁石からなる。

シャフト２３は、円筒状をなし、ロータコア２０の回転中心軸を構成する。シャフト２３の内部には、冷却油等の冷媒が流通するシャフト側冷媒流路２４が形成されている。シャフト２３の外周面には、シャフト側冷媒流路２４の開口部２５が周方向に間隔をあけて複数形成されている（図３参照）。開口部２５は、シャフト側冷媒流路２４からの冷却油をロータコア本体３０に供給するための供給口である。

ロータコア２０の内部には、図３に示すように、冷媒が流れる冷媒流路３５が形成されている。冷媒流路３５は、シャフト孔３３の内周面に形成された内側開口部３６と、ロータコア２０の両底面に形成された外側開口部３７，３７と、を有している。内側開口部３６は、シャフト２３の開口部２５と連通して、ロータコア２０の内部に冷媒を導入する導入口である。外側開口部３７，３７は、ロータコア２０の外部に向けて開口して、ロータコア２０の内部から冷媒を排出する排出口である。冷媒流路３５は、平面に見て異なった形状の孔を有する電磁鋼板３１を積層することで形成される。

次に、後述するロータコア２０の製造方法及びステータコア１０の製造方法で用いる印字装置５０について説明する。印字装置５０は、ロータコア２０及びステータコア１０に対して、レーザ光を用いた加工を行うことで文字、記号、図形などを印字する装置である。印字装置５０は、例えば、プレス工程などの製造情報を含む２次元情報コードなどを印字する。印字装置５０は、図９に示すように、レーザマーカ５１と、パレット５２と、昇降部５３と、上側ストッパー５４と、制御装置（不図示）と、を備えている。

レーザマーカ５１は、レーザ光を照射する装置である。レーザマーカ５１は、図示しないレーザ発振器、ガルバノスキャナ、集光レンズ、およびコントローラ等を備えている。レーザ発振器は、レーザ媒体に励起光を照射することで発せられた光を共振器で増幅してレーザ光を発振する。ガルバノスキャナは、１個以上のミラーを使ってレーザ光を走査する。集光レンズは、レーザ光を集光して焦点距離で高いエネルギー密度にする。コントローラは、入力インタフェース（キーボードなど）や外部通信を介して入力された印字データに基づいた印字が行われるように、発振器やガルバノスキャナを制御する。レーザマーカ５１は、図９に示すように、下方に向かって開口した照射口を有する照射部５１Ａが設けられている。

パレット５２は、ロータコア２０を載置する治具である。パレット５２は、図４に示すように、載置部５２Ａと、ポスト部５２Ｂと、を有している。載置部５２Ａは、四角板状に構成され、上面にロータコア２０を載置する載置面が形成されている。ポスト部５２Ｂは、円筒状であり、載置部５２Ａの載置面から上方に突出する。ポスト部５２Ｂは、ロータコア２０のシャフト孔３３に挿入される。ポスト部５２Ｂの上端には、上方に突出する一対の位置決めピン５２Ｃが設けられている。

昇降部５３は、パレット５２を昇降させる昇降装置である。昇降部５３は、図７に示すように、台板部５３Ａと、４つの突き上げ部５３Ｂ（図６参照）と、を有している。なお、図７〜図１０では、突き上げ部５３Ｂを２つのみ図示している。台板部５３Ａは、板厚方向に貫通する４つの貫通孔５３Ｃが形成されている。４つの貫通孔５３Ｃは、同一円状に等角度間隔で設けられている。４つの突き上げ部５３Ｂは、貫通孔５３Ｃに挿通され、台板部５３Ａ上に載置されたパレット５２を下方から突き上げる。昇降部５３は、制御装置（不図示）からの制御信号に基づいて動作し、例えばモータの駆動力を用いて４つの突き上げ部５３Ｂを上下させてパレット５２を昇降させる。

上側ストッパー５４は、板状に構成され、下面において上方に凹む凹部５４Ａが形成されている。凹部５４Ａは、図８に示すように、水平方向の大きさが、ロータコア２０よりも僅かに大きくなっている。上側ストッパー５４は、板面の中心よりもわずかに外側に、板面の中心に対して対称的な位置に位置する一対の位置決め孔５４Ｂが形成されている。位置決め孔５４Ｂは、ロータコア２０の位置決め時に、パレット５２の位置決めピン５２Ｃが挿入される。上側ストッパー５４は、一対の位置決め孔５４Ｂも外側に一対の印字用孔５４Ｃが形成されている。印字用孔５４Ｃは、上側ストッパー５４の板面の中心周りに円弧状に延びる形状である。上側ストッパー５４は、パレット５２の鉛直上方に設けられ、昇降部５３によって上昇させられたロータコア２０の上面と接触して、レーザマーカ５１に対するロータコア２０の上面の位置を規定する。上側ストッパー５４は、後述するようにロータコア２０の位置決めが行われた状態で、レーザマーカ５１との距離が、所望の印字条件（ロータコア２０がレーザマーカ５１の焦点距離の位置にあるような条件）を満たすような位置に固定されている。

次に、ロータコア２０の製造方法及びステータコア１０の製造方法について説明する。ロータコア２０及びステータコア１０は、上述した印字装置５０の他に、ロールフィーダ、プレス装置、溶接装置、および制御装置などの図示しない装置を備える製造ラインで製造される。ロールフィーダ、プレス装置、溶接装置等の各種装置は、制御装置によって制御される。制御装置は、プログラムに従って演算処理を行うＣＰＵや製造プログラムなどの各種動作プログラムを格納したＲＯＭや作業領域などを有するＲＡＭなどのメモリ等を備えている。

ロータコア２０の製造方法は、板状の母材を送り出す送出工程と、ブロックコア３２を形成するブロック形成工程と、ブロック積層体３８を形成する積層体形成工程と、を備える。ステータコア１０の製造方法は、ロータコア２０の製造方法と同様の送出工程と、ブロック形成工程と、積層体形成工程と、を備える。ロータコア２０の製造方法は、ブロック積層体３８に印字を施す印字工程、ブロック積層体３８にマグネット材２６を封止する封止工程、マグネット材２６が封止されたブロック積層体３８にエンドプレート２１，２１を溶接する溶接工程等を更に備える。以下の説明では、モータコアの製造方法の一例として、ロータコア２０の製造方法について説明する。

送出工程では、ロールフィーダを用いて、板状の母材を送り出す。ブロック形成工程では、プレス装置を用いて、送り出された母材から複数の電磁鋼板３１を打ち抜く。制御装置は、ロールフィーダが母材を送るピッチと、プレス装置よって母材を打ち抜き加工するタイミングを同期する。このようにして、送り出された母材から順に複数の電磁鋼板３１が打ち抜かれる。ブロック形成工程では、複数の電磁鋼板３１を積層する。これにより、複数の電磁鋼板３１が積層されたブロックコア３２が形成される。ブロックコア３２は、母材の送り出しに伴って打ち抜かれた電磁鋼板３１が、打ち抜かれた順に複数積層されることによって形成される。１つのブロックコア３２を構成する複数の電磁鋼板３１の各々には、所謂ダボ加工により積層方向の一方に向けて突出する形態である結合部（不図示）が設けられている。互いに隣り合う電磁鋼板３１は、結合部同士が凹凸の関係により、かしめられることで互いに結合されている。またブロックコア３２の積層方向における一端には、上記結合部を有しない電磁鋼板３１が配置されている。このため、ブロックコア３２における一端側の電磁鋼板３１は、自身の一端側に隣接した電磁鋼板３１とは結合されない。プレス装置は、制御装置によって所定枚数の電磁鋼板３１毎に結合部を有しない電磁鋼板３１を打ち抜く制御が行われることで、所定の高さに積層されたブロックコア３２を形成する。

積層体形成工程では、複数のブロックコア３２が、所定方向に積層される。積層体形成工程では、例えば１段目用から６段目用までのブロックコア３２を積層して（図３参照）、ブロック積層体３８を形成する。ブロックコア３２を積層する際には、ロータコア本体３０の積層高さの寸法精度を向上するために、ブロックコア３２を所定角度だけ回転させて積層する、所謂転積を行ってもよい。

印字工程では、まず、図５に示すように、ブロック積層体３８をパレット５２に組み付ける。図４、図５に示すように、ブロック積層体３８のシャフト孔３３に、パレット５２のポスト部５２Ｂを挿通するようにして、パレット５２の載置部５２Ａの上面にブロック積層体３８を載置する。ブロック積層体３８がパレット５２に組み付けられた状態で、ブロック積層体３８のシャフト孔３３から上方に一対の位置決めピン５２Ｃが突出している。

続いて、ブロック積層体３８が組み付けられたパレット５２を昇降部５３上に載置しつつ、水平方向における位置決めを行う。具体的には、昇降部５３上に載置されたパレット５２を、図６に示すように、白抜き矢印の方向に動かす。そして、パレット５２における直交する縁（隣り合う辺）５２Ｄ，５２Ｅを、移動を規制する側方ストッパー５５，５６に接触させる。この状態で、図７に示すように、ブロック積層体３８が組み付けられたパレット５２は、上側ストッパー５４の鉛直下方に配置される。なお、図７〜図１０では、側方ストッパー５５，５６の図示を省略している。

続いて、昇降部５３を動作させ、図８に示すように、ブロック積層体３８の上面が上側ストッパー５４に接触するまで、４つの突き上げ部５３Ｂを上昇させる。これにより、レーザマーカ５１に対してブロック積層体３８の上面を鉛直方向に位置合わせすることができる。このとき、ブロック積層体３８の上端は、上側ストッパー５４の凹部５４Ａに入り込む。これにより、上側ストッパー５４に対するブロック積層体３８の水平方向における位置合わせが行われる。さらに、図８に示すように、パレット５２の位置決めピン５２Ｃを、上側ストッパー５４の位置決め孔５４Ｂに挿入する。位置決めピン５２Ｃと位置決め孔５４Ｂとの間の水平方向におけるクリアランスは、ブロック積層体３８の上端と凹部５４Ａとの間の水平方向におけるクリアランスよりも小さく、位置決めピン５２Ｃが位置決め孔５４Ｂに挿入されることで、水平方向のより精度の高い位置合わせが行われる。以上のように、ブロック積層体３８を水平方向に位置合わせする工程を行うことによって、ブロック積層体３８の軸の上方にレーザマーカ５１が位置する。

続いて、レーザマーカ５１からレーザ光を照射して、ブロック積層体３８の上面に印字する工程を行う。例えば、図９に示す矢印のように、レーザマーカ５１からレーザ光を照射して、レーザ光が上側ストッパー５４の印字用孔５４Ｃを介してブロック積層体３８の上面に当たるようにする。これにより、ブロック積層体３８の上面に、プレス工程などの製造情報を含む２次元情報コードなどを印字することができる。ここで、図１０に示すように、レーザマーカ５１は、ブロック積層体３８の軸の鉛直上方に位置している。そのため、レーザマーカ５１から照射されるレーザ光による印字可能範囲ＡＲ１は、ブロック積層体３８の上面において軸を中心とした円状の領域に広がっている。そして、印字可能範囲ＡＲ１のうち、ブロック積層体３８の軸を中心とする円環状（ドーナツ状）領域ＡＲ２（図１１参照）内における複数の異なる位置では、レーザマーカ５１の焦点距離を調整することなく、同程度の焦点距離でレーザ照射することができる。そのため、再印字などで印字位置を変更する場合でも、精度の良い印字を行うことができる。

レーザマーカ５１の照射部５１Ａの下面（照射面）は、シャフト孔３３の鉛直上方に位置している。すなわち、レーザマーカ５１の照射部５１Ａの下面（照射面）は、ブロック積層体３８の上面の鉛直上方に位置していない。そのため、ブロック積層体３８の上面にレーザ照射する際に、レーザ照射によって生じる蒸気などがレーザマーカ５１に直接当たり難くなる。これにより、レーザマーカ５１が汚れ難くなり、良好な照射状態を保つことができる。

以上、ロータコア２０の製造方法について説明したが、ステータコア１０の製造方法も同様に行われる。ステータコア１０の製造方法の場合、上記パレット５２を用いず、ブロック積層体を直接昇降部５３によって昇降する構成であってもよい。

続いて、本実施形態の作用効果について説明する。本開示のモータコアの製造方法では、モータコアの上面がストッパーに接触するまで上昇させて、レーザマーカに対してモータコアの上面を鉛直方向に位置合わせするため、レーザマーカとモータコアの上面との間の距離が一定に保たれ、モータコアの上面をレーザマーカの焦点距離に応じた位置に合わせ易くなる。そのため、レーザマーカからレーザを照射して、モータコアの上面に精度良く印字することができる。その上で、レーザマーカがモータコアの上面に対して鉛直上方に位置するため、レーザ照射時にモータコアの上面に異物等が生じた場合であっても、レーザマーカに向かって落下することがない。そのため、レーザマーカが汚れる等の不具合が生じ難く、レーザ照射が妨害されることがなくなる。したがって、モータコアの上面に対してレーザ光を照射して印字する工程で、レーザ照射が良好に行われ、かつ精度良く印字することができる。

本開示のモータコアの製造方法では、レーザマーカに対してモータコアを水平方向に位置合わせする。そのため、モータコアの上面における印字を行う部分を、レーザマーカの焦点距離に応じた位置に合わせ易くなる。したがって、レーザマーカからレーザを照射して、モータコアの上面における所望の位置に精度良く印字を行うことができる。

本開示のモータコアの製造方法では、モータコアの軸の上方にレーザマーカを位置させる。そのため、モータコアの上面において、軸周りに対称的な位置は、レーザマーカに対して同じ距離を保つことができる。これにより、モータコアの上面において、複数の位置をレーザマーカの焦点距離に応じた位置に合わせることができ、モータコアの上面の複数の位置に精度良く印字を行うことができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態以外にも、送出工程、ブロック形成工程、積層体形成工程は適宜変更可能である。例えば、積層体形成工程において、複数のブロックを積層する段数は適宜変更可能である。プレス装置は、厚さ方向に重ねられた複数の母材を一括して打ち抜く構成であってもよい。
（２）上記実施形態以外にも、ロータコア及びステータコアの構成は適宜変更可能である。例えば、複数のブロックは、積層されてブロック積層体となる段数は、６段に限られず、２段以上の整数であればよい。また、内部に冷媒流路を有しないロータコアやステータコアにおいても本開示の技術が有効である。

１０…ステータコア（モータコア）
１１…電磁鋼板
２０…ロータコア（モータコア）
３１…電磁鋼板
３８…ブロック積層体
５０…印字装置
５１…レーザマーカ
５４…上側ストッパー（ストッパー）

Claims (3)

1. レーザマーカからレーザ光を照射して、複数の電磁鋼板を積層したモータコアに印字するモータコアの製造方法であって、
   前記モータコアの上面がストッパーに接触するまで上昇させて、前記レーザマーカに対して前記モータコアの上面を鉛直方向に位置合わせし、
   前記レーザマーカからレーザ光を照射して、前記モータコアの上面に印字するモータコアの製造方法。
2. 更に、前記レーザマーカに対して前記モータコアを水平方向に位置合わせする請求項１に記載のモータコアの製造方法。
3. 前記モータコアの軸の上方に前記レーザマーカを位置させる請求項１または請求項２に記載のモータコアの製造方法。

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