JP7342724B2 - モータコアの検査方法およびモータコアの製造方法 - Google Patents

モータコアの検査方法およびモータコアの製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、モータコアの検査方法およびモータコアの製造方法に関する。
特許文献1には、積層鉄心を構成する積層体の積層高偏差を推定する方法が開示されている。この方法では、まず、鉄心片を打ち抜く前の鋼板の状態で、鉄心を構成する領域(打ち抜かれて鉄心となる領域)の外側に仮想された正方形の各頂点を、4つの計測基準点として設定する。そして、各鉄心片に対して、設定された4つの計測基準点で板厚を計測する。そして、鉄心片を積層して構成される積層体に対して、4つの計測基準点での積層高さを、各鉄心片に対して計測した板厚に基づいて推測する。積層体における4つの計測基準点での積層高さのうち、最大値と最小値の差をとることで積層高偏差を算出する。
特開2017-212778号公報
特許文献1のような積層高さの推定方法では、4つの計測基準点に含まれる積層高さの最大値および最小値は特定することができる。しかしながら、積層高さの推定で、これら4つの計測基準点以外の点における積層高さは考慮されないことになる。そのため、上記仮想した正方形の内側に積層高さの最大値または最小値となる点が存在する場合、このような最大値または最小値を特定することができなくなってしまう。
本開示は、複数のブロックコアが積層されて構成されるモータコアの積層高さ寸法の最小値および最大値を、簡易な構成で確実に推定し得るモータコアの検査方法および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検査方法は、複数の電磁鋼板を積層したブロックコアが積層されて構成されるモータコアにおいて、積層方向における一方の面から他方の面までの高さを検査するモータコアの検査方法であって、前記一方の面に第1平面を接触させるとともに前記他方の面に第2平面を接触させ、前記第1平面と前記第2平面を近づけて前記モータコアに荷重を掛ける工程と、前記第2平面内の同一直線上に含まれない少なくとも3点において前記第1平面からの距離を測定する工程と、測定した前記第1平面からの距離に基づいて、前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程と、を含み、前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程では、前記モータコアに対して囲むように外接する円を前記第2平面に投影した投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を算出し、算出した前記投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値として推定する。
本開示のモータコアの製造方法は、複数の電磁鋼板を積層したブロックコアが積層されて構成されるモータコアにおいて、積層方向における一方の面から他方の面までの高さを検査する工程を含むモータコアの製造方法であって、前記一方の面に第1平面を接触させるとともに前記他方の面に第2平面を接触させ、前記第1平面と前記第2平面を近づけて前記モータコアに荷重を掛ける工程と、前記第2平面内の同一直線上に含まれない少なくとも3点において前記第1平面からの距離を測定する工程と、測定した前記第1平面からの距離に基づいて、前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程と、推定した前記一方の面からの距離の最大値と最小値に基づいて、前記モータコアが良品か不良品かを判定する工程と、を含み、前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程では、
前記モータコアに対して囲むように外接する円を前記第2平面に投影した投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を算出し、算出した前記投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値として推定する。
本開示によれば、複数のブロックコアが積層されて構成されるモータコアの積層高さ寸法の最小値および最大値を、簡易な構成で確実に推定し得るモータコアの検査方法および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(A)は、鋼板の板厚計測と、プレス装置による母材の打ち抜きを説明する説明図であり、図4(B)は、ブロックコアの打ち抜きを説明する説明図であり、図4(C)は、ブロック積層体を例示する説明図である。 図5は、パレットに載置されたブロック積層体に対してストッパを押し当てている状態を説明する説明図である。 図6は、ブロック積層体が載置されたパレットの平面図である。 図7は、ブロック積層体に対して囲むように外接する円をストッパの下面に投影した投影円と、仮想平面とを説明する説明図である。 図8は、ステータが載置されたパレットの平面図である。
<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、複数のブロックが積層され、互いに溶接されている。複数のブロックの各々は、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。図3では、説明の便宜のために、電磁鋼板31の厚さ及び枚数を、後述する図4に対して変更して模式的に描いている。
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、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、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40(図4参照)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、例えば図4(A)に示す白抜き矢印の方向に板状の母材40を送り出す。送出工程では、母材40の板厚を、板厚計45(例えば、レーザ変位計)を用いてリアルタイムに測定する。母材40の板厚をリアルタイムに測定することで、電磁鋼板31の打ち抜き枚数を管理することができる。
ブロック形成工程では、プレス装置を用いて、図4(A)に示すように、送り出された母材40から複数の電磁鋼板31を打ち抜く。プレス装置は、例えば、ロータコア20の各部の形状に対応した複数の抜き型を具備する図示しない上金型及び下金型を有している。プレス装置50は、送り出される母材を多段階にプレスして、ロータコア20を構成する電磁鋼板31を構成する電磁鋼板11を順に打ち抜く。制御装置は、ロールフィーダが母材40を送るピッチと、プレス装置よって母材40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40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、図4(A)に示すように、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40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、図4(B)に示すように、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4段目用までのブロックコア32を積層して、図4(C)に示すように、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。
積層体形成工程では、ブロック積層体38の積層高さを検査する検査工程を行う。検査工程は、荷重付加工程と、距離測定工程と、高さ推定工程と、判定工程と、を含んでいる。荷重付加工程では、図5に示すように、パレット51の上面(第1平面)51Aにブロック積層体38を載置する。ブロック積層体38の下面(一方の面)38Aは、パレット51の上面51Aに接触する。パレット51は、板状に構成される治具であり、3つの測定プローブ53が板厚方向に挿通可能に構成されている。3つの測定プローブ53は、例えばパレット51上で同一円上に位置するように配置されている。ブロック積層体38は、パレット51上で3つの測定プローブ53に挟まれた位置に載置される。続いて、ブロック積層体38の上面に、ストッパ52を載置する。ストッパ52は、板状に構成される治具である。ストッパ52の下面(第2平面)52Aは、ブロック積層体38の上面(他方の面)38Bに接触する。荷重付加工程では、パレット51の上面(第1平面)51Aと、ストッパ52の下面52Aを近づけて、ブロック積層体38に荷重を掛ける。例えば、固定されたパレット51に対して、ストッパ52を図5に示す白抜き矢印方向に押さえつける。
距離測定工程では、ストッパ52の下面52A内の同一直線上に含まれない少なくとも3点においてブロック積層体38の上面38Bからの距離を測定する。具体的には、ブロック積層体38に対して囲むように外接する真円状の円(外接円38C、図6参照)をストッパ52の下面52Aに投影した投影円38D(図7参照)上、又はブロック積層体38の軸を中心として投影円38Dよりも外側に位置する真円状の円における少なくとも3点においてパレット51の上面51Aからの距離を測定する。例えば、3つの測定プローブ53のそれぞれにおいて、パレット51の上面51Aと、ストッパ52の下面52Aとの間に挟まれ部分の長さ(パレット51の上面51Aから上方に突出した長さ)を測定する。測定プローブ53の所定部分の長さを測定する方法は、公知の長さを測定する手法を用いることができる。また、距離測定工程では、上記円上の等角度間隔に位置する少なくとも3点において、ブロック積層体38の上面38Bからの距離を測定する。例えば、3点の距離測定の場合、上記円上で120°等角の間隔に位置する3点で距離の測定を行う。なお、所定の円上の点とは、円からわずかにずれた位置であってもよく、以下の説明でも同様である。
高さ推定工程では、距離測定工程で測定したパレット51の上面51Aからの距離に基づいて、ブロック積層体38の上面38Bにおける下面38Aからの距離の最大値と最小値を推定する。まず、距離測定工程で測定したパレット51の上面51Aからの距離の少なくとも3点の測定データを用いて、これら少なくとも3点を通る仮想平面39(図7参照)を表す式を求める。なお、仮想平面39は、ストッパ52の下面52Aと同一の平面である。3点を通る仮想平面を表す式の求め方は、公知の手法を用いることができる。例えば3点を通る仮想平面を表す式の求め方として、xyz座標空間上の平面の方程式であるax+by+cz+d=0に、3点の座標を代入して連立方程式を解いて定数a,b,c,dを算出する方法が挙げられる。ここで、x座標およびy座標は、パレット51の上面51Aに平行な座標であり、z座標は、パレット51の上面51Aに直交する座標である。また、例えば距離測定工程で測定した3点の座標を用いて、仮想平面の法線ベクトル(p,q,r)と、仮想平面上の任意の点(a,b,c)とから、p(x-a)+q(y-a)+r(z-c)=0の式を用いて、仮想平面の方程式を求める方法も挙げられる。
続いて、導出した仮想平面39の式に基づいて、投影円38Dにおいて、パレット51の上面51Aからの距離の最大値と最小値を算出する。すなわち、ブロック積層体38の上面38Bの外縁(図7に示す投影円38D上)において、ブロック積層体38の積層高さ寸法の最小値の点(図7の点38E参照)と最大値の点38F(図7の点38F参照)があるとして、これら最小値と最大値を推定する。具体的には、xyz座標空間上の平面の方程式として求めた仮想平面39の式において、投影円38D上の点(x座標の値およびy座標の値)を代入して、zの値を求めることができる。そして、求めたzの値の最小値及び最大値を、投影円38Dにおけるパレット51の上面51Aからの距離の最大値と最小値とする。
判定工程では、制御装置が、高さ推定工程で推定した下面38Aからの距離の最大値と最小値に基づいて、ブロック積層体38が良品か不良品かを判定する。特定した最小値および最大値に基づいて、ブロック積層体38における積層高さのばらつきを推定することができる。例えば、制御装置は、特定した最小値および最大値を予め定めた規格値と比較して積層高さのばらつきを推定してもよい。具体的には、制御装置は、特定した最小値および最大値と、それぞれ規格値との差分が所定の値以下である場合に良品と判定し、所定の値より大きい場合に不良品と判定してもよい。なお、判定工程では、特定した最小値および最大値に対して、別途測定したエンドプレート21,21の板厚を加えた上で良品・不良品の判定を行ってもよい。
なお、上記説明では、積層体形成工程でブロック積層体38に対して検査工程を行ったが、マグネット材26を封止する封止工程、およびエンドプレート21,21を溶接する溶接工程の後に検査工程を行ってもよい。すなわち、ブロック積層体38にマグネット材26およびエンドプレート21,21が組み付けられた状態(ロータコア20の状態)で検査工程を行ってもよい。この場合、高さ推定工程では、パレット51の上面51Aに接触する下側のエンドプレート21の上面と、ストッパ52の下面52Aに接触する上側のエンドプレート21の下面との間の長さを測定する。
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、距離測定工程では、ステータコア10に対して囲むように外接する真円状の円(外接円38G、図8参照)をストッパ52の下面52Aに投影した投影円38D上、又はステータコア10の軸を中心として投影円38Dよりも外側に位置する真円状の円における少なくとも3点においてパレット51の上面51Aからの距離を測定する。ここで、ステータコア10に対して囲むように外接する真円状の円(外接円38G)とは、図8に示すように、3つの締結部13に外接する円である。高さ推定工程では、導出した仮想平面39の式に基づいて、外接円38Gをストッパ52の下面52Aに投影した投影円38Dにおけるパレット51の上面51Aからの距離の最大値と最小値を算出する。
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検査方法では、ストッパ52の下面52A内の同一直線上に含まれない少なくとも3点において、パレット51の上面51Aからの距離を測定する工程を含んでいる。そのため、測定した少なくとも3点に関する距離に基づいて、これら少なくとも3点を通る平面の式を導出することができる。そして、平面の式に基づいて、モータコアに対して囲むように外接する円(外接円38C)をストッパ52の下面52Aに投影した投影円38Dにおけるパレット51の上面51Aからの距離の最大値と最小値を算出することができる。このように、平面に投影される部分から高さの最小値および最大値を決定するため、確実に最小値および最大値を特定することができる。したがって、ストッパ52の下面52A内の同一直線上に含まれない少なくとも3点の距離を測定する簡易な構成で、モータコアの積層高さ寸法の最小値および最大値を確実に推定することができる。
本開示のモータコアの検査方法では、パレット51の上面51Aとストッパ52の下面52Aとを近づけてモータコアに荷重を掛ける工程を含むため、パレット51とストッパ52との間に隙間ができ難い状態でモータコアの高さを測定することができる。したがって、本開示のモータコアの検査方法は、精度良くモータコアの積層高さ寸法を推定することができる。
本開示のモータコアの検査方法は、パレット51の上面51Aからの距離を測定する工程では、モータコアに対して囲むように外接する円(外接円38C)をストッパ52の下面52Aに投影した投影円38D上、又はモータコアの軸を中心として投影円38Dよりも外側に位置する円上における少なくとも3点においてパレット51の上面51Aからの距離を測定する。このように、モータコアの外形に近い形状の円上において、少なくとも3点でパレット51の上面51Aからの距離を測定するため、仮想平面39の式を精度良く導出することができる。
本開示のモータコアの製造方法は、推定したブロック積層体38の下面(一方の面)38Aからの距離の最大値と最小値に基づいて、モータコアが良品か不良品かを判定する工程を含んでいるため、規格から外れるような不良品が流出することを防ぐことができる。
<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、4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。
(3)上記実施形態以外にも、ステータコア10の製造方法において、距離測定工程では、ステータコア10に対して囲むように外接する真円状の円(外接円38G、図8参照)をストッパ52の下面52Aに投影した投影円(第1投影円とする)上、又はステータコア10の軸を中心として第1投影円よりも外側に位置する真円状の円における少なくとも3点においてパレット51の上面51Aからの距離を測定した。しかしながら、外接円38Gをストッパ52の下面52Aに投影した投影円(第2投影円とする)上、又はステータコア10の軸を中心として第2投影円と第1投影円との間に位置する真円状の円における少なくとも3点においてパレット51の上面51Aからの距離を測定してもよい。
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
38A…下面(一方の面)
38B…上面(他方の面)
38C…外接円
38D…投影円
38G…外接円
39…仮想平面
51…パレット
51A…上面(第1平面)
52…ストッパ
52A…下面(第2平面)

Claims (3)

  1. 複数の電磁鋼板を積層したブロックコアが積層されて構成されるモータコアにおいて、積層方向における一方の面から他方の面までの高さを検査するモータコアの検査方法であって、
    前記一方の面に第1平面を接触させるとともに前記他方の面に第2平面を接触させ、前記第1平面と前記第2平面を近づけて前記モータコアに荷重を掛ける工程と、
    前記第2平面内の同一直線上に含まれない少なくとも3点において前記第1平面からの距離を測定する工程と、
    測定した前記第1平面からの距離に基づいて、前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程と、を含み、
    前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程では、
    前記モータコアに対して囲むように外接する円を前記第2平面に投影した投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を算出し、算出した前記投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値として推定する、モータコアの検査方法。
  2. 前記第1平面からの距離を測定する工程では、前記モータコアに対して囲むように外接する円を前記第2平面に投影した投影円上、又は前記モータコアの軸を中心として前記投影円よりも外側に位置する円上における少なくとも3点において前記第1平面からの距離を測定する、請求項1に記載のモータコアの検査方法。
  3. 複数の電磁鋼板を積層したブロックコアが積層されて構成されるモータコアにおいて、積層方向における一方の面から他方の面までの高さを検査する工程を含むモータコアの製造方法であって、
    前記一方の面に第1平面を接触させるとともに前記他方の面に第2平面を接触させ、前記第1平面と前記第2平面を近づけて前記モータコアに荷重を掛ける工程と、
    前記第2平面内の同一直線上に含まれない少なくとも3点において前記第1平面からの距離を測定する工程と、
    測定した前記第1平面からの距離に基づいて、前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程と、
    推定した前記一方の面からの距離の最大値と最小値に基づいて、前記モータコアが良品か不良品かを判定する工程と、
    を含み、
    前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値を推定する工程では、
    前記モータコアに対して囲むように外接する円を前記第2平面に投影した投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を算出し、算出した前記投影円における前記第1平面からの距離の最大値と最小値を前記他方の面における前記一方の面からの距離の最大値と最小値として推定する、モータコアの製造方法。
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