JP6469355B2 - 車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法に関する。

下記特許文献１には、環状に並ぶ複数のセグメント鉄心片からなる環状鉄心片が、順次かしめ積層されることにより形成された積層鉄心が記載されている。

特開２０１３−５６２８号公報

上述の如き積層鉄心では、かしめと積層を同時に行うための専用設備が高価であるため、製造コストを低減する観点で改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、製造コストを低減することができる車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法は、帯状の磁性鋼板を金型装置においてプレス加工することにより、複数の円弧状鉄心片を連結部で連結したキャリア付き単板を製造すると共に、製造した前記キャリア付き単板をリールに巻き回すプレス工程と、前記リールに巻き回された前記キャリア付き単板を解き、前記金型装置とは別の積層組立装置内に挿入し、当該積層組立装置において搬送される前記キャリア付き単板から前記円弧状鉄心片を順次切り離すと共に、切り離した前記円弧状鉄心片を環状に並べて環状鉄心片を形成しつつ、複数の前記環状鉄心片を周方向に位相をずらして積層することにより積層鉄心本体を製造する積層工程と、前記積層鉄心本体の内周部又は外周部における周方向に並ぶ複数の部位において、周方向に位相ずれした各層の前記円弧状鉄心片を積層方向に沿って溶接する溶接工程と、を有している。

請求項１に記載の発明では、上記のプレス工程、積層工程及び溶接工程によって車両駆動用モータの積層鉄心を製造することができるので、かしめと積層を同時に行うための専用設備が不要になる。その結果、製造コストを低減することができる。しかも、プレス工程と積層工程とが別工程とされているため、一方の工程の生産スピードに他方の工程の生産スピードを合わせる必要がない。それにより、生産スピードが速い工程の生産性を向上させることができる。
請求項２に記載の発明に係る車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法は、請求項１において、前記プレス工程では、前記複数の円弧状鉄心片の外周部に複数の磁石装着部を設け、前記積層工程では、前記複数の磁石装着部を前記積層鉄心本体の外周部に配置し、前記溶接工程では、前記積層鉄心本体の内周部における前記複数の部位を溶接する。
請求項３に記載の発明に係る車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法は、請求項２において、前記プレス工程では、前記積層工程及び前記溶接工程で用いられる整列治具に設けられたガイドピンが挿入されるガイド孔を前記複数の円弧状鉄心片に形成し、前記溶接工程では、前記ガイド孔を介して前記磁石装着部と反対側で前記積層鉄心本体の内周部を溶接する。

以上説明したように、本発明に係る車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法では、製造コストを低減することができる。

本発明の実施形態に係る車両駆動用モータの積層鉄心の斜視図である。 同積層鉄心の部分的な構成を示す分解斜視図である。 図１のＦ３−Ｆ３線に沿った切断面を示す概略的な断面図である。 積層工程に用いられる積層組立装置及びその周辺の構成を示す正面図である。 同積層組立装置の内部を上方側から見た平面図である。 同積層組立装置の主要部を拡大して示す斜視図である。 整列治具上に積層された積層鉄心本体を示す斜視図である。 溶接工程において積層鉄心本体が溶接されている状況を示す斜視図である。

以下、図１〜図８を用いて本発明の実施形態に係る車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法について説明する。

（積層鉄心の構成）
先ず、本実施形態に係る車両用駆動モータの積層鉄心の製造方法によって製造された積層鉄心１０（以下、単に「積層鉄心１０」という）について説明する。この積層鉄心１０は、車両駆動用モータ（電動機）の回転子側に用いられる積層回転子鉄心であり、磁石付き回転子の構成要素である。この積層鉄心１０は、図１に示すように、４つに分割された円弧状鉄心片１２（分割鉄心片）を環状に並べた環状鉄心片１４を複数積層して構成された積層鉄心本体１６が、複数の溶接部１８によって一体化されることにより形成されている。

各円弧状鉄心片１２は、本実施形態では円弧角θが９０度に設定されている。各円弧状鉄心片１２の外周部には、周方向に並ぶ複数（ここでは４つ）の円弧状の磁石装着部２０（磁極片部）が形成されている。これらの磁石装着部２０は、円弧角δが２２．５度に設定されており、各磁石装着部２０には、磁石を装着するための磁石装着孔２２が形成されている。

また、各円弧状鉄心片１２の幅方向中間部（外周と内周との間の中間部）には、周方向に並ぶ複数（ここでは４つ）の円形のガイド孔２４が形成されている。これらのガイド孔２４は、複数の環状鉄心片１４の積層時及び積層鉄心本体１６の溶接時に用いられる整列治具６２（図７及び図８参照）に設けられたガイドピン６８を挿入するためのパイロット孔である。

上記のガイド孔２４および磁石装着部２０は、円弧状鉄心片１２を環状に並べて環状鉄心片１４を構成した状態で、２２．５度毎に配置されるように設けられており、上記のガイド孔２４は、環状鉄心片１４の周方向において磁石装着部２０と同位相で設けられている。

互いに重なる環状鉄心片１４は、図２に示されるように、周方向の円弧状鉄心片１２同士の繋ぎ目２６が周方向に位相ずれされて、いわゆるレンガ積みに所定枚数積層されている。そして、本実施形態では、上記の位相ずれ角が、磁石装着部２０の円弧角δと同じ２２．５度に設定されている。

２２．５度の位相ずれを有して環状鉄心片１４を積層すると、磁石装着部２０およびガイド孔２４が２２．５度毎に配置されているため、磁石装着部２０およびガイド孔２４のそれぞれの位置が、積層方向に一致する。したがって、磁石装着部２０およびガイド孔２４は、積層鉄心本体１６の軸線方向一端側から軸線方向他端側へ貫通する。

上記の如く積層された複数の環状鉄心片１４を一体化する複数の溶接部１８は、積層鉄心本体１６の内周部に周方向に並んで設けられている。これら複数の溶接部１８は、本実施形態では、積層鉄心本体１６の磁極数と同数（ここでは１６極）設けられており、周方向に位相ずれした各層の円弧状鉄心片１２を積層方向に沿って溶接（接合）している。

上記複数の溶接部１８は、ガイド孔２４を介して磁石装着部２０とは反対側に位置しており、積層鉄心本体１６の内周部に２２．５度毎に設けられている。なお、図１に示されるように、複数の溶接部１８の間には、それぞれキー溝２８（図３では図示省略）が形成されているが、必ずしも形成されなくてもよい。

（積層鉄心１０の製造方法）
次に、上記構成の積層鉄心１０の製造方法について説明する。

積層鉄心１０の製造方法は、第１工程であるプレス工程と、第２工程である積層工程と、第３工程である溶接工程と、第４工程である検査工程とによって構成されている。

プレス工程においては、帯状の磁性鋼板を、金型装置によりプレス加工することにより、複数の円弧状鉄心片１２を一対の連結部３２で連結したキャリア付き単板３０（図４〜図６参照）を製造する。そして、製造したキャリア付き単板３０をリール３４（図４参照）に巻き回し、次工程の積層工程へと移行する。

積層工程では、搬送されるキャリア付き単板３０から円弧状鉄心片１２を順次切り離すと共に、切り離した円弧状鉄心片１２を環状に並べて環状鉄心片１４を形成しつつ、複数の環状鉄心片１４を周方向に位相をずらして積層することにより積層鉄心本体１６を製造する。具体的には、先ず、図４に示されるリールスタンド３６にリール３４を取り付けると共に、リール３４に巻き回されたキャリア付き単板３０を解いて図４及び図５に示される積層組立装置３８の案内ローラ４０に巻きかけ、当該積層組立装置３８内に挿入する。

積層組立装置３８内には、送りフィーダー４２、サーボプレス４６、電気式インデックス機４８、ロボシリンダー５０、及びこれらの作動を制御する制御盤５２が設けられている。送りフィーダー４２は、積層組立装置３８内に挿入されたキャリア付き単板３０を保持してサーボプレス４６および電気式インデックス機４８側へ搬送する。なお、図４及び図５に矢印Ａで示される方向が、キャリア付き単板３０の搬送方向である。

サーボプレス４６には、つなぎ部カット型のパンチ５４が取り付けられており、当該パンチ５４の下方側に配設されたつなぎ部カット型のダイス５６との間で、搬送されるキャリア付き単板３０の連結部３２から円弧状鉄心片１２が順次切り離される。なお、円弧状鉄心片１２が切り離された連結部３２は、図６に示される搬送パイプ５８（図４及び図５では図示省略）内を通って積層組立装置３８外へ排出され、図示しないスクラップカット機へと搬送される。

切り離された円弧状鉄心片１２は、電気式インデックス機４８の回転台６０上に着脱可能に取り付けられた整列治具６２上に、上記のパンチ５４によって押し込まれる。この整列治具６２は、図６及び図７に示されるように、リング形の下板６４と、当該下板６４から上方へ突出した複数本（ここでは１６本）のガイドピン６８（パイロットピン）と、整列治具６２から上方へ突出した複数本（ここでは８本）の支柱７０とを備えている。なお、ガイドピン６８及び支柱７０の数は適宜変更可能である。

１６本のガイドピン６８は、下板６４の周方向に等間隔（２２．５度の間隔）に並んでおり、下板６４に強固に固定されている。また、８本の支柱７０は、１６本のガイドピン６８よりも下板６４の内周側で下板６４の周方向に等間隔（４５度の間隔）に並んでおり、下板６４に強固に固定されている。なお、この整列治具６２は、図８に示されるリング形の上板７２を含んで構成されているが、積層工程では上板７２が取り外された状態で使用される。

上記の整列治具６２上に押し込まれた円弧状鉄心片１２は、４つのガイド孔２４にそれぞれガイドピン６８が挿入された状態で整列治具６２上に保持される。この整列治具６２は、電気式インデックス機４８の回転台６０によって、送りフィーダー４２及びサーボプレス４６と連動して垂直軸回りに回転されると共に、ロボシリンダー５０によって所定のタイミングで下降される。

具体的には、先ず、円弧状鉄心片１２を環状に並べて環状鉄心片１４を形成すべく、１枚の円弧状鉄心片１２が整列治具６２上に押し込まれる毎に整列治具６２が図５の矢印Ｂ方向へ９０度（円弧状鉄心片１２の円弧角θ）回転される。この９０度の回転が４回繰り返されることにより、一層の環状鉄心片１４が完成する。次いで、整列治具６２がロボシリンダー５０によって円弧状鉄心片１２の板厚分だけ下降されると共に、電気式インデックス機４８によって図５の矢印Ｂ方向へ２２．５度（位相ずれ角δ）回転される。上記の処理が順次繰り返されることにより、複数の環状鉄心片１４が周方向に位相をずらされて積層（回転積層）され、積層鉄心本体１６が製造される。そして、製造された積層鉄心本体１６を整列治具６２ごと回転台６０から取り外し、次工程の溶接工程へと移行する。

溶接工程では、積層鉄心本体１６の内周部における周方向に並ぶ複数の部位（ここでは１６箇所：図１及び図３の溶接部１８参照）において、周方向に位相ずれした各層の円弧状鉄心片１２を積層方向に沿って溶接する。具体的には、先ず、図８に示されるように、整列治具６２に上板７２が取り付けられる。この上板７２は、例えばボルト締結によって８本の支柱７０の上端に固定され、積層鉄心本体１６を所定の厚さに保持する。或いは例えば、上板７２と下板６４を８本の支柱７０を間に挟んで上下に挟持する専用の挟持装置によって、積層鉄心本体１６を所定の厚さに保持する。

次いで、図８に示されるファイバーレーザー溶接機が備える回転台６０上に整列治具６２が取り付けられ、当該ファイバーレーザー溶接機によって上記の溶接が行われる（なお、図８において符号７６が付された部材は、ファイバーレーザー溶接機のトーチである）。これにより、積層鉄心１０が完成する。完成した積層鉄心は、次工程の検査工程において所定の検査を受ける。

（作用および効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、上述したプレス工程、積層工程及び溶接工程によって積層鉄心１０が製造される。この積層鉄心１０では、積層鉄心本体１６は、環状に並ぶ複数の円弧状鉄心片１２によって各々が構成された複数の環状鉄心片１４が、周方向に位相をずらして積層されている。この積層鉄心本体１６の内周部には、複数の溶接部１８が周方向に並んで設けられている。これらの溶接部１８においては、周方向に位相ずれした各層の円弧状鉄心片１２が積層方向に沿って溶接されている。これにより、各層の円弧状鉄心片１２を一体的に結合することができるので、かしめと積層を同時に行うための専用設備が不要になる。その結果、製造コストを低減することができる。

つまり、かしめ工法を用いないため、金型の費用を大幅に低減することができる。また、プレスと回転積層を同時に行うための専用のプレス機が不要であるため、標準的なプレス機を用いることができ、プレス機の費用を大幅に低減することができる。その結果、積層組立装置３８と溶接設備を含めても、従来工法よりも大幅に安価な設備とすることができる。また、生産しなければならない積層鉄心１０の数量が増加した場合でも、比較的安価な積層組立装置３８を追加することにより対応することができるので好適である。

また、本実施形態では、積層鉄心本体１６の外周部には、複数の円弧状鉄心片１２の外周部に設けられた複数の磁石装着部２０が配置される一方、積層鉄心本体１６の内周部には、複数の溶接部１８が設けられる。これにより、溶接部１８を溶接する際の熱によって磁石装着部２０に溶接歪が生じることを抑制できる。

さらに、本実施形態では、円弧状鉄心片１２には、積層時及び溶接時に用いられる整列治具６２に設けられたガイドピン６８が挿入されるガイド孔２４が形成されており、溶接部１８と磁石装着部２０とがガイド孔２４を介して互いに反対側に位置している。これにより、溶接部１８を溶接する際の熱が磁石装着部２０に伝達されることを抑制できる。しかも、上記の熱を、ガイド孔２４に挿入されたガイドピン６８を介して整列治具６２に伝達することが可能になる。その結果、磁石装着部２０に溶接歪が生じることを効果的に抑制できる。

また、本実施形態では、積層鉄心本体１６の磁極数（１の環状鉄心片１４が備える磁石装着部２０の数）と同数の溶接部１８によって各層の円弧状鉄心片１２が積層方向に溶接されている。これにより、各層の円弧状鉄心片１２を強固に結合することができる。

また、本実施形態では、プレス工程と積層工程とが別工程とされているため、一方の工程の生産スピードに他方の工程の生産スピードを合わせる必要がない。それにより、生産スピードが速い工程の生産性を向上させることができる。

（実施形態の補足説明）
上記実施形態では、積層鉄心本体１６が１６極とされた構成にしたが、本発明はこれに限らず、積層鉄心本体１６の磁極数は適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、積層鉄心本体１６の磁極数と同数の溶接部１８が設けられた構成にしたが、本発明はこれに限らず、溶接部の数は適宜変更することができる。例えば、積層鉄心本体の磁極数の半数の溶接部が設けられる構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、溶接部１８と磁石装着部２０とがガイド孔２４を介して互いに反対側に設けられた構成にしたが、本発明はこれに限らず、溶接部とガイド孔とが円弧状鉄心片の周方向にずれて設けられた構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、溶接部１８が積層鉄心本体１６の内周部に設けられた構成にしたが、本発明はこれに限らず、溶接部が積層鉄心本体の外周部に設けられた構成にしてもよい。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０ 車両駆動用モータの積層鉄心
１２ 円弧状鉄心片
１４ 環状鉄心片
１６ 積層鉄心本体
１８ 溶接部
３０ キャリア付き単板
３２ 連結部

Claims (3)

1. 帯状の磁性鋼板を金型装置においてプレス加工することにより、複数の円弧状鉄心片を連結部で連結したキャリア付き単板を製造すると共に、製造した前記キャリア付き単板をリールに巻き回すプレス工程と、
   前記リールに巻き回された前記キャリア付き単板を解き、前記金型装置とは別の積層組立装置内に挿入し、当該積層組立装置において搬送される前記キャリア付き単板から前記円弧状鉄心片を順次切り離すと共に、切り離した前記円弧状鉄心片を環状に並べて環状鉄心片を形成しつつ、複数の前記環状鉄心片を周方向に位相をずらして積層することにより積層鉄心本体を製造する積層工程と、
   前記積層鉄心本体の内周部又は外周部における周方向に並ぶ複数の部位において、周方向に位相ずれした各層の前記円弧状鉄心片を積層方向に沿って溶接する溶接工程と、
   を有する車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法。
2. 前記プレス工程では、前記複数の円弧状鉄心片の外周部に複数の磁石装着部を設け、
   前記積層工程では、前記複数の磁石装着部を前記積層鉄心本体の外周部に配置し、
   前記溶接工程では、前記積層鉄心本体の内周部における前記複数の部位を溶接する請求項１に記載の車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法。
3. 前記プレス工程では、前記積層工程及び前記溶接工程で用いられる整列治具に設けられたガイドピンが挿入されるガイド孔を前記複数の円弧状鉄心片に形成し、
   前記溶接工程では、前記ガイド孔を介して前記磁石装着部と反対側で前記積層鉄心本体の内周部を溶接する請求項２に記載の車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法。

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