JP7401842B1 - 積層コア、ロータ及び積層コアの製造方法 - Google Patents

Abstract

この積層コアでは、中心軸に沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面を有する第１鋼板と、中心軸に沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面を有する第２鋼板と、を含む複数の鋼板を積層して一体的に形成される積層コアであって、第１露出面と第２露出面との距離である厚さの分布の最大値と最小値との差は、０．２５ｍｍ以下である。

Description

本発明は、積層コア、ロータ及び積層コアの製造方法に関する。
本願は、２０２２年３月８日に、日本に出願された特願２０２２－０３５３２２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、回転電機（電動モータ）に回転体として用いられるロータがあった。ロータは、例えば、複数の電磁鋼板を、塑性変形を利用したかしめによって一体化して積層することにより製造された積層コアを用いている。または、ロータは、複数の電磁鋼板を、接着よって一体化して積層することにより製造された積層コアを用いている。
ところで、電気自動車の高速度化という需要から、回転電機の高出力化が志向されており、出力が回転数に比例するものであることから、高回転化が求められている。

日本国特開２００５－３９９６３号公報 国際公開第２０２１／０７０７９５号

ハイブリッド車、電気自動車の登場に伴い、回転電機の高速度化が進展しており、ロータの変形が顕著となっているため、それを抑制する技術が必要となる。
例えば特許文献１にロータに用いられる積層コアに積層される鋼板の強度を高めることで、ロータが高回転数域となる際において鋼板を弾性域に収めて変形を抑制する技術が開示されている。また特許文献２においては、積層コア製造にかしめではなく接着剤を使用し、かつ接着剤の強度アップによる変形抑制も提案されている。
しかしながら、積層コアは、複数の鋼板を積み重ねて形成された積層構造であるので、各鋼板の寸法ばらつきも積み重なることになり、積層コアの寸法ばらつきは、大きくなりやすいものであるため、鋼板の強度を高めることによるロータの変形の抑制には限界があった。またこれらのコアの強度をあげる技術によって回転数を上昇させることはできるものの、高回転化が進んでいる昨今の状況において十分とは言えないものであった。
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑み、高回転数の回転電機に適用できる積層コア、ロータ及び積層コアの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の要旨は以下の通りである。

（１）本発明の一態様に係る積層コアは、中心軸に沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面を有する第１鋼板と、前記中心軸に沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面を有する第２鋼板と、を含む複数の鋼板を積層して一体的に形成される積層コアであって、前記第１露出面と前記第２露出面との距離である厚さの分布の最大値と最小値との差は、０．２５ｍｍ以下である。
（２）上記（１）において、前記鋼板は、３２０ＭＰａ以上の降伏点を有する無方向電磁鋼板であってよい。

（３）上記（１）又は（２）において、前記鋼板と接着性樹脂とを交互に積層した構造を有し、前記鋼板は、直径８０ｍｍ以上かつ板厚０．３５ｍｍ以下であってよい。
（４）上記（３）において、前記接着性樹脂は、アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂であってよい。

（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記積層コアは、スロットを有し、前記厚さは、周方向において隣接する前記スロットの間である第１測定位置における測定値を含んでよい。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記積層コアは、スロットを有し、前記厚さは、前記中心軸と前記スロットとの間である第２測定位置における測定値を含んでよい。

（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記積層コアは、スロットを有し、前記厚さは、前記中心軸に垂直な半径方向において隣接する前記スロットの間である第３測定位置における測定値を含んでよい。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記積層コアは、スロットを有し、前記厚さは、外周縁と前記スロットとの間である第４測定位置における測定値を含んでよい。

（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、隣接する前記鋼板は、それぞれに形成された加締部を介して互いに接合されており、前記厚さは、周方向において隣接する前記加締部の間である第５測定位置における測定値を含んでよい。
（１０）上記（１）から（９）のいずれかにおいて、真直度が０．４以下であってよい。
（１１）本発明の一態様に係るロータは、上記（１）から（１０）のいずれかの積層コアを備えており、１６０００ｒｐｍで回転させたときにおける前記中心軸に垂直な半径方向の振幅量は、２５０μｍ以下であってよい。

（１２）本発明の一態様に係る積層コアの製造方法は、中心軸に沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面を有する第１鋼板と、前記中心軸に沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面を有する第２鋼板と、を含む複数の鋼板を積層して一体的に形成される積層コアの製造方法であって、接着性樹脂を前記鋼板に塗布する樹脂塗布工程と、前記鋼板を複数重ねて積層体を形成する積層工程と、前記積層体を加圧及び加熱する加圧加熱工程と、含み、前記加圧加熱工程において、前記第１露出面と前記第２露出面との距離である厚さの分布の最大値と最小値との差が０．２５ｍｍ以下となるように、昇温温度を制御する。
（１３）上記（１２）において、真直度が０．４以下であってよい。

本発明によれば、高回転数の回転電機に適用できる積層コア、ロータ及び積層コアの製造方法を提供できる。

ロータの斜視概略図である。 図１において中心軸Ｇに垂直に見たＥ矢視断面概略図である。 第１実施形態に係るロータの平面図である。 第２実施形態に係るロータの平面図である。 第３実施形態に係るロータの平面図である。 試験体に対する試験結果を示す表である。

発明者は、寸法ばらつきにより形状バランスの悪い状態（完全な回転体に比べて歪んでいる状態）の積層コアを用いたロータは、高回転数域において、特に、中心軸に垂直な半径方向のぶれにより大きく振幅し、過度の変形を生じることを見出した。
そして、発明者は、積層コアの形状バランスを良くする（均整の取れた積層コアにする）ことで、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できるという知見を見出した。
また、発明者は、高回転数域におけるロータのぶれに影響する積層コアの形状バランスを、コア厚偏差で表すことが適切であるという知見を見出し、さらに、そのコア厚偏差の上限を見出した。

そして、積層コアは、中心軸に沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面を有する第１鋼板と、前記中心軸に沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面を有する第２鋼板と、を含む複数の鋼板を積層して一体的に形成されている。積層コアは、スロットを有している。そして、第１露出面と第２露出面との距離である厚さの分布の最大値と最小値との差で表されるコア厚偏差は、０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。
これにより、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。よって、高回転数の回転電機に適用できる積層コア、ロータ及び積層コアの製造方法を提供できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る積層コア１０を説明する。
図１は、ロータ１００の斜視概略図である。図２は、図１において中心軸Ｇに垂直に見たＥ矢視断面概略図である。図３は、第１実施形態に係るロータ１００の平面図である。なお、図３は、中心軸Ｇに沿って見た図である。

図３に示すように、第１実施形態に係る積層コア１０は、ロータ１００に用いられる。ロータ１００は、積層コア１０と、永久磁石２０と、備えている。ロータ１００は、回転電機（電動モータ）に用いられる。回転電機は、ロータ１００と、ロータ１００の外周を囲むように配置されるステータ（不図示）を備えている。回転電機は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet：磁石埋込式）モータ又は誘導モータであってよい。ロータ１００は、ステータの内側に配置される。

積層コア１０は、中心軸Ｇを含む部分に、不図示の出力軸を嵌めてその出力軸を固定するための開口部Ｆを有している。積層コア１０は、中央に開口部Ｆを有する円柱状である。

積層コア１０は、ステータの極数に応じた極数を有している。積層コア１０は、中心軸Ｇを中心として、極数に応じた均等な角度で配置された永久磁石２０を有している。積層コア１０は、中心軸Ｇを中心として、極数に応じた数で回転対称的な形状となっている。

図１及び図２に示すように、積層コア１０は、中心軸Ｇに沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面１１ａを有する第１鋼板１１と、中心軸Ｇに沿って他端側（第１鋼板１１の反対側）の最外層に配置されて第２露出面１２ａを有する第２鋼板１２と、を含む複数の鋼板ｐを、中心軸Ｇに沿う方向に積層して一体的に形成されている。

積層コア１０は、図３に示すように、スロットＳを有している。なお、スロットＳは、永久磁石２０を嵌め込むためのスリットと、磁束分布、磁気特性等をコントロールするための空洞とを含む。そして、第１露出面１１ａと第２露出面１２ａとの距離である厚さｄの分布の最大値と最小値との差で表されるコア厚偏差は、０．２５ｍｍ以下である。なお、厚さｄは、第１露出面１１ａと第２露出面１２ａとの間の中心軸Ｇに沿う方向の距離である。なお、コア厚偏差を求めるために必要な厚さｄの測定値は、２箇所以上での測定値であればよく、３箇所以上が好ましく、回転電機の極数以上がより好ましい。なお、コア厚偏差の上限は、好ましくは、０．１０ｍｍである。コア厚偏差の下限は、工業的には０．０２ｍｍ程度である。このように、積層コア１０のコア厚偏差を、０．２５ｍｍ以下にした。これにより、積層コア１０の形状バランスを良くし、積層コア１０が中心軸Ｇを中心として回転したときにできる軌跡が変わることを抑制できる。したがって、高回転数域において、ロータ１００の中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。よって、積層コア１０を高回転数の回転電機に適用できる。

積層コア１０は、中心軸Ｇに沿う方向に複数の鋼板ｐを積み重ねて積層した構造である。積層コア１０を構成する複数の鋼板ｐは、同じ形状であってよい。すなわち、積層コア１０を構成する複数の鋼板ｐは、いずれも、同じ形状及び同じ配置のスロットＳを有しており、適宜、同じ形状及び同じ配置の加締部Ｋ（図４参照）を有していてよい。

積層コア１０を構成する鋼板ｐは、鋼板ｐの板厚ｔが薄いほど、磁気特性を良くでき、回転電機の性能を高めることができる。これに対して、積層する鋼板ｐの数が増えると、鋼板単体当たりの製作誤差の積み重なりが大きくなり、積層コア１０のコア厚偏差が低下する。よって、鋼板ｐの板厚ｔの上限は、０．３５ｍｍ、好ましくは、０．２０ｍｍである。鋼板ｐの板厚ｔの下限は、０．１５ｍｍである。

積層コア１０は、図２に示すように、鋼板ｐと接着性樹脂ｒとを交互に積層した構造を有してよい。そして、鋼板ｐは、直径８０ｍｍ以上かつ板厚（板厚ｔ）０．３５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、できるだけコア厚偏差の小さい積層コア１０を形成でき、高回転域におけるロータ１００の変形を抑制できる。

鋼板ｐは、３２０ＭＰａ以上の降伏点を有する無方向電磁鋼板であることが好ましい。これにより、高回転域におけるロータ１００の変形を抑制できるとともに、鉄損を抑制でき、ロータ１００の性能を高めることができる。

接着性樹脂ｒは、アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂であってよい。これにより、隣接する鋼板ｐ同士の接着工程を含む積層コア１０の製造方法の全体にわたって、接着性樹脂ｒの膨張及び収縮をできるだけ抑制しつつ、積層コア１０を一体化できる。

ロータ１００は、１６０００ｒｐｍ（回転毎分）で回転させたときにおける中心軸Ｇに垂直な半径方向の振幅量が、２５０μｍ以下である。ここで、振幅量とは、ロータ１００を回転させたときの、積層コア１０の外周縁１０Ｅにおける、中心軸Ｇに垂直な半径方向の最大変位を意味する。振幅量は、例えば、レーザ変位計によって測定してよい。振幅量は、図３及び図４において、矢印Ｄｘ及び矢印Ｄｙで示すような位置及び方向において測定される変位であってよい。振幅量の測定位置は、２箇所以上が好ましく、互いに直交していることが好ましい。このように、積層コア１０のコア厚偏差を低く抑えることで、ロータ１００の振幅量を抑制できる。よって、ステータとの接触が懸念されるほどの遠心力が生じる高回転数域においても、ロータ１００の振幅量を抑制できる。

（測定位置）
次に、コア厚偏差を求めるために必要な、積層コア１０の厚さｄを測定する位置について説明する。なお、積層コア１０の厚さｄは、測定位置における中心軸Ｇに沿う積層コア１０の長さを、ノギス等の定規、レーザ変位計等によって測定した測定値であってよい。積層コア１０における所定の測定位置の厚さｄの測定値には、前記所定の測定位置の厚さｄを３回以上測定した各測定値の算術平均を用いてもよい。厚さｄの分布を求める際には、中心軸Ｇ回りの等角度毎の４箇所以上の測定位置で、厚さｄを測定することが好ましい。
測定位置の数は、積層コア１０が有するスロットＳの数に応じて増やすことが好ましい。

図３に示すように、積層コア１０の厚さｄ、すなわち、第１露出面１１ａと第２露出面１２ａ（第１露出面１１ａとは反対側の面）との距離は、周方向において隣接する二つのスロットＳ（以下では、スロットＳ１とも言う）の間である第１測定位置Ｃ１における測定値を含んでよい。各スロットＳ１は半径方向に延びるとともに、周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
第１測定位置Ｃ１は、二つのスロットＳ１の間であれば限定されない。第１測定位置Ｃ１は、二つのスロットＳ１と、二つのスロットＳ１の半径方向外側の端同士を結ぶ線と、二つのスロットＳ１の半径方向内側の端同士を結ぶ線とで囲まれる領域内にあればよい。第１測定位置Ｃ１は、二つのスロットＳ１のうち、一方のスロットＳ１の半径方向内側の端と他方のスロットＳ１の半径方向外側の端とを結ぶ線と、前記一方のスロットＳ１の半径方向外側の端と前記他方のスロットＳ１の半径方向内側の端とを結ぶ線と、の交点であることが好ましい。この交点における積層コア１０は、積層コア１０に外力が作用したときに捩れやすいため、第１測定位置Ｃ１として好ましい。

なお、第１測定位置Ｃ１は、同一円周上に等間隔で複数あってよい。このように、鋼板ｐに対するスロットＳのプレス打抜きによるスロット形成工程、複数の鋼板ｐを積層する前後の加圧加熱工程等を含む積層コア１０の製造過程において、比較的変形しやすい部分である第１測定位置Ｃ１での厚さｄを測定する。そして、第１測定位置Ｃ１での厚さｄの測定値から、コア厚偏差を求める。これにより、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。したがって、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。

また、図３に示すように、積層コア１０の厚さｄは、中心軸ＧとスロットＳ（以下では、スロットＳ２とも言う）との間である第２測定位置Ｃ２における測定値を含んでよい。第２測定位置Ｃ２は、中心軸ＧとスロットＳ２との間であれば限定されない。第２測定位置Ｃ２は、スロットＳ２と、スロットＳ２の周方向端部のうち、ロータ１００の回転方向前方側の端部と中心軸Ｇとを結ぶ線と、ロータ１００の回転方向後方側の端部と中心軸Ｇとを結ぶ線とで囲まれる領域内にあればよい。第２測定位置Ｃ２は、中心軸ＧとスロットＳ２の中心とを結ぶ線上において、当該線と積層コア１０の内周縁１０Ｆとの交点と、当該線とスロットＳ２との径方向内側の交点とを結ぶ線の中心であることが好ましい。
なお、第２測定位置Ｃ２は、同一円周上に等間隔で複数あってよい。このように、第１測定位置Ｃ１と同様に、比較的変形しやすい部分である第２測定位置Ｃ２での厚さｄを測定する。そして、第２測定位置Ｃ２での厚さｄの測定値から、コア厚偏差を求める。これにより、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。したがって、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。

また、図３に示すように、積層コア１０の厚さｄは、中心軸Ｇに垂直な半径方向において隣接する二つのスロットＳ（以下では、スロットＳ３とも言う）の間である第３測定位置Ｃ３における測定値を含んでよい。第３測定位置Ｃ３は、二つのスロットＳ３の間であれば限定されない。第３測定位置Ｃ３は、二つのスロットＳ３と、二つのスロットＳ３の周方向端部のうち、ロータ１００の回転方向前方側の端部同士を結ぶ線と、ロータ１００の回転方向後方側の端部同士を結ぶ線と、で囲まれる領域内にあればよい。
第３測定位置Ｃ３は、二つのスロットＳ３の周方向の中心を結ぶ線の中点であることが好ましい。

なお、第３測定位置Ｃ３は、同一円周上に等間隔で複数あってよい。このように、第１測定位置Ｃ１及び第２測定位置Ｃ２と同様に、比較的変形しやすい部分である第３測定位置Ｃ３での厚さｄを測定する。そして、第３測定位置Ｃ３での厚さｄの測定値から、コア厚偏差を求める。これにより、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。したがって、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。

積層コア１０の真直度（垂直度）は０．４以下であることが好ましく、さらには０．２以下がもっとも好ましい。ここで言う真直度は、日本工業規格である「ＪＩＳ Ｂ ０６２１－１９８４ 幾何偏差の定義及び表示」で規定され、直線形体の幾何学的に正しい直線からの狂いの大きさを意味する。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る積層コア１０を説明する。第２実施形態において、第１実施形態と共通する部分の説明は省略される場合がある。第２実施形態において、第１実施形態と共通する機能部には、第１実施形態の機能部に付された符号と同じ符号が付されている。
図４は、第２実施形態に係るロータ１００の平面図である。なお、図４は、中心軸Ｇに沿って見た図である。

第２実施形態に係る積層コア１０は、第１実施形態と同様に、ロータ１００に用いられる。第２実施形態に係る積層コア１０は、主に、永久磁石２０の配置の点と、隣接する鋼板ｐ同士が加締部Ｋを介して接合されている点とで、第１実施形態と異なる。

図４に示すように、積層コア１０を構成する隣接する二つの鋼板ｐは、それぞれに形成された加締部Ｋを介して互いに接合されている。なお、加締部Ｋは、隣接する鋼板ｐ同士の対向する箇所を塑性変形させることで互いに圧着させて接合した部分である。このように、加締部Ｋによって一体化された積層コア１０であっても、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。

（測定位置）
次に、コア厚偏差を求めるために必要な、積層コア１０の厚さｄを測定する位置について説明する。
図４に示すように、積層コア１０の厚さｄ、すなわち、第１露出面１１ａと第２露出面１２ａ（第１露出面１１ａとは反対側の面）との距離は、積層コア１０の外周縁１０ＥとスロットＳ（以下では、スロットＳ４ａ，Ｓ４ｂとも言う）との間である第４測定位置Ｃ４における測定値を含んでよい。
スロットＳ４ａは、半径方向外側に向かうに従い漸次、周方向の第１側（一方）に向かうように延びている。スロットＳ４ｂは、スロットＳ４ａに対して周方向における第１側とは反対側の第２側（他方）に隣合うように配置されている。スロットＳ４ｂは、半径方向外側に向かうに従い漸次、周方向の第２側に向かうように延びている。

第４測定位置Ｃ４は、外周縁１０ＥとスロットＳ４ａとの間、及び外周縁１０ＥとスロットＳ４ｂとの間であれば限定されない。第４測定位置Ｃ４は、スロットＳ４ａのスロットＳ４ｂ側の端部とスロットＳ４ｂのスロットＳ４ａ側の端部との間の中心と、この中心から半径方向外側に位置する外周縁１０Ｅの部分との中心であることが好ましい。
なお、第４測定位置Ｃ４は、同一円周上に等間隔で複数あってよい。このように、第１測定位置Ｃ１から第３測定位置Ｃ３と同様に、比較的変形しやすい部分である第４測定位置Ｃ４での厚さｄを測定する。そして、第４測定位置Ｃ４での厚さｄの測定値から、コア厚偏差を求める。これにより、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。したがって、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。

また、図４に示すように、積層コア１０の厚さｄは、周方向において隣接する二つの加締部Ｋ（以下では、加締部Ｋ１とも言う）の間である第５測定位置Ｃ５における測定値を含んでよい。第５測定位置Ｃ５は、二つの加締部Ｋ１の周方向の間であれば限定されない。第５測定位置Ｃ５は、二つの加締部Ｋ１の周方向の中点であることが好ましい。
なお、第５測定位置Ｃ５は、同一円周上に等間隔で複数あってよい。このように、第１測定位置Ｃ１から第４測定位置Ｃ４と同様に、比較的変形しやすい部分である第５測定位置Ｃ５での厚さｄを測定する。そして、第５測定位置Ｃ５での厚さｄの測定値から、コア厚偏差を求める。これにより、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。したがって、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。

なお、積層コア１０の厚さｄは、上述の第１測定位置Ｃ１から第５測定位置Ｃ５を、適宜組み合わせた複数の測定位置で測定してよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る積層コア１０を説明する。第３実施形態において、第１実施形態又は第２実施形態と共通する部分の説明は省略される場合がある。第３実施形態において、第１実施形態又は第２実施形態と共通する機能部には、第１実施形態の機能部又は第２実施形態に付された符号と同じ符号が付されている。
図５は、第３実施形態に係るロータ１００の平面図である。なお、図５は、中心軸Ｇに沿って見た図である。

第３実施形態に係る積層コア１０は、誘導モータのロータ１００に用いられる。図５に示すように、ロータ１００は、コイルで巻かれたステータ鉄心を含む中空円筒状のステータ２００の内方に収容されている。
ロータ１００は、中心軸Ｇに沿って延び、外周縁１０Ｅから中心軸Ｇに向けて切り欠かれたスロットＳを有している。スロットＳは、中心軸Ｇに垂直な楔状の断面を有している。スロットＳは、中心軸Ｇを中心として周方向に等間隔で複数配置されている。スロットＳには、導電性を有する非磁性体であるアルミ、銅等の材質の導体が嵌め込まれている。

（測定位置）
次に、コア厚偏差を求めるために必要な、積層コア１０の厚さｄを測定する位置について説明する。
図５に示すように、積層コア１０の厚さｄ、すなわち、第１露出面１１ａと第２露出面１２ａ（第１露出面１１ａとは反対側の面）との距離は、周方向において隣接する二つのスロットＳの間である第１測定位置Ｃ１における測定値を含んでよい。なお、第１測定位置Ｃ１は、同一円周上に等間隔で複数（例えば、図５に示す配置で４箇所）あってよい。このように、積層コア１０の製造過程において、比較的変形しやすい部分である第１測定位置Ｃ１での厚さｄを測定する。そして、第１測定位置Ｃ１での厚さｄの測定値から、コア厚偏差を求める。これにより、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。したがって、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。

また、図５に示すように、積層コア１０の厚さｄは、中心軸ＧとスロットＳとの間である第２測定位置Ｃ２における測定値を含んでよい。なお、第２測定位置Ｃ２は、同一円周上に等間隔で複数（例えば、図５に示す配置で４箇所）あってよい。このように、第１測定位置Ｃ１と同様に、比較的変形しやすい部分である第２測定位置Ｃ２での厚さｄを測定する。そして、第２測定位置Ｃ２での厚さｄの測定値から、コア厚偏差を求める。これにより、コア厚偏差を低く抑えた均整な積層コア１０を得ることができる。したがって、高回転数域において、ロータの中心軸に垂直な半径方向のぶれ（振幅量）を抑制し、変形を抑制できる。

（製造方法）
次に、積層コア１０の製造方法について説明する。
積層コア１０は、中心軸Ｇに沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面１１ａを有する第１鋼板１１と、中心軸Ｇに沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面１２ａを有する第２鋼板１２と、を含む複数の鋼板を、中心軸Ｇに沿う方向に積層して一体的に形成される。
隣接する鋼板ｐ同士は、接着性樹脂ｒを介して接合されてよく、加締部Ｋを介して接合されてもよく、接着性樹脂ｒ及び加締部Ｋの両方を介して接合されてもよい。

詳細には、接着性樹脂ｒを鋼板ｐに塗布する（樹脂塗布工程）。

鋼板ｐにスロットＳを形成する（スロット形成工程）。

鋼板ｐを複数重ねて積層体を形成する（積層工程）。

そして、積層工程で得られた積層体を加圧及び加熱する（加圧加熱工程）。これにより、隣接する鋼板ｐ同士の接合強度が促進される。この加圧加熱工程において、第１露出面１１ａと第２露出面１２ａとの距離である厚さｄの分布の最大値と最小値との差で表されるコア厚偏差が０．２５ｍｍ以下となるように、昇温温度を制御する。
加圧加熱工程の後で、積層体を冷却する（冷却工程）。
冷却工程が終了すると、積層コア１０の製造方法の全工程が終了し、積層コア１０が製造される。

例えば、加圧加熱工程において、接着性樹脂ｒの材質、スロットＳの大きさ及び配置、加締部Ｋの有無等に応じて、コア厚偏差が０．２５ｍｍ以下になるように、常温（２０度）の状態から、１０度／秒の速度以下で、２２０度まで昇温する。

積層コア１０が複数の鋼板ｐ及び複数の接着性樹脂ｒを備えている場合には、複数の鋼板ｐの表面積の方が、複数の接着性樹脂ｒの表面積よりも広い。このため、コア厚偏差は、複数の接着性樹脂ｒの温度偏差よりも、複数の鋼板ｐの温度偏差に支配される。これにより、鋼板ｐにスロットＳがあり、接着性樹脂ｒ又は加締部Ｋによって隣接する鋼板ｐ同士が互いに接合されて積層されていても、積層コア１０のコア厚偏差を低く抑えることができる。
加圧加熱工程において、金型内で積層体を加圧する場合には、積層体を側方（半径方向）から加圧できるため、例えば、加圧圧力を０．５ＭＰａ（メガパスカル）程度に抑えられる。一方で、金型外で積層体を加圧する場合には、積層体を側方から加圧できないため、例えば、加圧圧力を１．０ＭＰａ程度にする必要がある。

冷却工程において、例えば、１０度／秒の速度以下で、積層体を空冷等により冷却することが好ましい。

（試験）
次に、１６０００ｒｐｍの高回転数域で回転させた際の、積層コア１０を有するロータ１００の振幅量（ぶれ）を測定する試験を行った。図６は試験結果を示す表である。
モータ形式と、積層コア１０の接合構造（接着性樹脂ｒを介する接合か、加締部Ｋを介する接合か。）と、鋼板ｐの種類（引張強さ、降伏点、伸び、かたさＨｖの組み合わせ）と、積層コア１０（ロータ１００）のコア厚偏差と、接着性樹脂ｒの種類と、鋼板ｐの直径と、鋼板ｐの板厚ｔとの各条件の組み合わせを変えた、ロータ１００のいくつかの試験体（実施例１－１２及び比較例１－３）について、試験を行った。

試験体に用いた積層コア１０を構成する鋼板ｐの鋼種は、表１に示すとおりである。鋼板ｐとして、電磁鋼板を用いた。なお、表１において、ＹＰは、降伏点強度をＭＰａで表している。Ｗ１５／５０は、磁束密度の振幅１．５Ｔ（テスラ）以上で、周波数５０Ｈｚにおける単位重量当たりの損失の上限をＷ／ｋｇで表している。Ｗ１０／４００は、磁束密度の振幅１０Ｔ以上で、周波数４００Ｈｚにおける単位重量当たりの損失の上限をＷ／ｋｇで表している。

試験体となるロータの厚さｄは、１５０ｍｍ±０．５％とした。
試験体となるロータに用いた積層コアは、接着性樹脂ｒを介する接合構造である場合、接着性樹脂ｒが塗布された鋼板ｐをプレスで打ち抜いて鋼板要素を複数形成し、これら複数の鋼板要素を積層した積層体を加圧及び加熱することで製造した。コア厚偏差は、昇温速度の影響（昇温速度が低すぎると接着性樹脂ｒが均一に降下せず、水平度が低下する。昇温速度が高すぎると、鋼板ｐが変形して水平度が低下する。）を受けるため、目的の水平度を得るために、昇温速度を調整することで、試験体を作成した。
また、試験体となるロータに用いた積層コアは、加締部Ｋを介する接合構造である場合、鋼板要素を複数形成し、これら複数の鋼板要素を積層して隣接する鋼板要素同士を互いにかしめて一体に形成することで製造した。その後にコア厚偏差を測定した。コア厚偏差には、鋼板ｐの極微小な変形が反映されるため、目的の水平度を得るために、プレス用金型の形状寸法、加圧量等を微調整することで、試験体を作成した。

水平度を求めるための積層コア１０の厚さｄは、図３に示す第１測定位置Ｃ１（８箇所）、第２測定位置Ｃ２（８箇所）及び第３測定位置Ｃ３（８箇所）の全ての測定位置において、ノギスで測った。そして、水平度は、それらの測定値（厚さｄの分布）の最小値と最大値との差の絶対値として求めた。
図３に示すように、ロータを１６０００ｒｐｍ以上で回転させながらレーザ変位計で矢印Ｄｘ及び矢印Ｄｙの方向の距離変動を測定し、その最大値を振幅量とした。
振幅量が１５０μｍ以下である場合、Ｅｘｅｌｌｅｎｔと評価した。振幅量が１５０μｍ超２５０μｍ以下である場合、Ｇｏｏｄと評価した。振幅量が２５０μｍ超である場合、ＮｏＧｏｏｄと評価した。そして、Ｅｘｅｌｌｅｎｔ又はＧｏｏｄと評価された試験体を合格とした。
それぞれの試験体と試験結果については、以下の通りである。

（１）実施例１となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例１となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２５ｍｍで直径１６６ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例１となるロータの試験体は、コア厚偏差０．０４ｍｍである。
試験の結果、実施例１の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ以下であった。

（２）実施例２となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例２となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．３０ｍｍで直径１３３ｍｍの複数の鋼板（３０ＨＸ１８００）を、加締部Ｋを介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例２となるロータの試験体は、コア厚偏差０．２０ｍｍである。
試験の結果、実施例２の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ以下であった。

（３）実施例３となるロータの試験体は、誘導モータ用である。実施例３となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２５ｍｍで直径１６６ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例３となるロータの試験体は、コア厚偏差０．０６ｍｍである。
試験の結果、実施例３の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ以下であった。

（４）実施例４となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例４となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２０ｍｍで直径１６０ｍｍの複数の鋼板（２０ＨＴＨ１２００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例４となるロータの試験体は、コア厚偏差０．２５ｍｍである。
試験の結果、実施例４の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ超２５０μｍ以下であった。

（５）実施例５となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例５となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．３５ｍｍで直径１３３ｍｍの複数の鋼板（３５Ｈ２１０）を、加締部Ｋを介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例５となるロータの試験体は、コア厚偏差０．２５ｍｍである。
試験の結果、実施例５の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ超２５０μｍ以下であった。

（６）実施例６となるロータの試験体は、誘導モータ用である。実施例６となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２７ｍｍで直径１６３ｍｍの複数の鋼板（２７ＨＸ１５００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例６となるロータの試験体は、コア厚偏差０．２５ｍｍである。
試験の結果、実施例６の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ超２５０μｍ以下であった。

（７）実施例７となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例７となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２５ｍｍで直径３００ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例７となるロータの試験体は、コア厚偏差０．０８ｍｍである。
試験の結果、実施例７の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ以下であった。

（８）実施例８となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例８となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２７ｍｍで直径３３０ｍｍの複数の鋼板（２７ＨＸ１５００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例８となるロータの試験体は、コア厚偏差０．１４ｍｍである。
試験の結果、実施例８の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ超２５０μｍ以下であった。

（９）実施例９となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例９となるロータの試験体は、冷延して板厚（板厚ｔ）０．１５ｍｍとした直径１３３ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例９となるロータの試験体は、コア厚偏差０．２５ｍｍである。
試験の結果、実施例９の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ超２５０μｍ以下であった。

（１０）実施例１０となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例１０となるロータの試験体は、冷延して板厚（板厚ｔ）０．１２ｍｍとした直径１３３ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例１０となるロータの試験体は、コア厚偏差０．２５ｍｍである。
試験の結果、実施例１０の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ超２５０μｍ以下であった。

（１１）実施例１１となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例１１となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２５ｍｍで直径１３３ｍｍの複数の鋼板（２５ＣＳ１２５０）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例１１となるロータの試験体は、コア厚偏差０．０９ｍｍである。
試験の結果、実施例１１の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ以下であった。

（１２）実施例１２となるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。実施例１２となるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２５ｍｍで直径１３３ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、アクリル系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。実施例１２となるロータの試験体は、コア厚偏差０．０６ｍｍである。
試験の結果、実施例１２の試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、１５０μｍ以下であった。

（Ａ）比較例Ａとなるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。比較例Ａとなるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２５ｍｍで直径１６３ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。比較例Ａとなるロータの試験体は、コア厚偏差０．２８ｍｍである。
試験の結果、比較例Ａの試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、２５０μｍ超であった。

（Ｂ）比較例Ｂとなるロータの試験体は、ＩＰＭモータ用である。比較例Ｂとなるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．３０ｍｍで直径１６３ｍｍの複数の鋼板（３０ＨＸ１８００）を、加締部Ｋを介して接合した接合構造の積層コアを用いている。比較例Ｂとなるロータの試験体は、コア厚偏差０．２８ｍｍである。
試験の結果、比較例Ｂの試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、２５０μｍ超であった。

（Ｃ）比較例Ｃとなるロータの試験体は、誘導モータ用である。比較例Ｃとなるロータの試験体は、板厚（板厚ｔ）０．２５ｍｍで直径１６３ｍｍの複数の鋼板（２５ＨＸ１３００）を、エポキシ系接着性樹脂を介して接合した接合構造の積層コアを用いている。比較例Ｃとなるロータの試験体は、コア厚偏差０．２８ｍｍである。
試験の結果、比較例Ｃの試験体を１６０００ｒｐｍで回転させたときの振幅量は、２５０μｍ超であった。

試験の結果、図６に示すように、コア厚偏差が０．２５ｍｍ以下となるケースである、実施例１から実施例１２のケースにおいて、１６０００ｒｐｍ時の振幅量が２５０μｍ以下に収まっており、良好（Ｇｏｏｄ）な結果となった。また、特に、実施例１－３，７，１１，１２のケースで１６０００ｒｐｍ時の振幅量が１５０μｍ以下に収まっており、より良好（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）な結果となった。これらの結果に対して、コア厚偏差が０．２５ｍｍを超えるケースである、比較例Ａ、比較例Ｂ及び比較例Ｃのケースにおいて、１６０００ｒｐｍ時の振幅量が２５０μｍ超であり、比較的振幅量が大きい結果（Ｎｏ Ｇｏｏｄ）となった。

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。

本実施形態に係る積層コア１０は、中心軸Ｇに沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面１１ａを有する第１鋼板１１と、中心軸Ｇに沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面１２ａを有する第２鋼板１２と、を含む複数の鋼板ｐを積層して一体的に形成される。第１露出面１１ａと第２露出面１２ａとの距離である厚さｄの分布の最大値と最小値との差で表されるコア厚偏差は、０．２５ｍｍ以下である。このように、均整のとれた積層コア１０とすることで、高回転数域においても、ロータの振幅量（ぶれ）を小さく抑制できる。よって、積層コア１０に用いる積層される鋼板を高強度にすることに頼らなくても、高回転数域において変形し難い積層コア１０にできる。したがって、高回転数の回転電機に適用できる積層コア１０、ロータ１００及び積層コア１０の製造方法を提供できる。

本実施形態に係るロータ１００は、１６０００ｒｐｍで回転させたときにおける中心軸Ｇに垂直な半径方向の振幅量は、２５０μｍ以下である。よって、ステータとの接触が懸念されるほどの遠心力が生じる高回転数域においても、ロータ１００の振幅量を抑制できる。

積層コア１０は、スロットＳを有さなくてもよい。この場合、積層コア１０の製造方法は、スロット形成工程を含まなくてもよい。

本実施形態に係る積層コア１０の製造方法は、中心軸Ｇに沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面１１ａを有する第１鋼板１１と、中心軸Ｇに沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面１２ａを有する第２鋼板１２と、を含む複数の鋼板ｐを積層して一体的に形成されるものである。そして、接着性樹脂ｒを鋼板ｐに塗布する樹脂塗布工程と、鋼板ｐを複数重ねて積層体を形成する積層工程と、積層体を加圧及び加熱する加圧加熱工程と、含んでいる。そして、加圧加熱工程において、第１露出面１１ａと第２露出面１２ａとの距離である厚さｄの分布の最大値と最小値との差が０．２５ｍｍ以下となるように、昇温温度を制御する。これにより、接着性樹脂ｒ又は加締部Ｋによって隣接する鋼板ｐ同士が互いに接合されて積層されていても、積層コア１０のコア厚偏差を低く抑えることができる。

積層コア、ロータ及び積層コアの製造方法は、高回転数の回転電機に適用できる。よって、産業上の利用可能性は大きい。

１０ 積層コア
１０Ｅ 外周縁
１１ 第１鋼板
１１ａ 第１露出面
１２ 第２鋼板
１２ａ 第２露出面
２０ 永久磁石
１００ ロータ
２００ ステータ
Ｃ１ 第１測定位置
Ｃ２ 第２測定位置
Ｃ３ 第３測定位置
Ｃ４ 第４測定位置
Ｃ５ 第５測定位置
Ｄｘ 矢印
Ｄｙ 矢印
Ｆ 開口部
Ｇ 中心軸
Ｋ 加締部
Ｓ スロット
ｐ 鋼板
ｒ 接着性樹脂
ｄ 積層コアの厚さ
ｔ 鋼板の板厚

Claims (13)

1. 中心軸に沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面を有する第１鋼板と、前記中心軸に沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面を有する第２鋼板と、を含む複数の鋼板を積層して一体的に形成される積層コアであって、
   前記第１露出面と前記第２露出面との距離である厚さの分布の最大値と最小値との差は、０．２５ｍｍ以下である
   積層コア。
2. 前記鋼板は、３２０ＭＰａ以上の降伏点を有する無方向電磁鋼板である
   請求項１に記載の積層コア。
3. 前記鋼板と接着性樹脂とを交互に積層した構造を有し、
   前記鋼板は、直径８０ｍｍ以上かつ板厚０．３５ｍｍ以下である
   請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
4. 前記接着性樹脂は、アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂である
   請求項３に記載の積層コア。
5. 前記積層コアは、スロットを有し、
   前記厚さは、周方向において隣接する前記スロットの間である第１測定位置における測定値を含む
   請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
6. 前記積層コアは、スロットを有し、
   前記厚さは、前記中心軸と前記スロットとの間である第２測定位置における測定値を含む
   請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
7. 前記積層コアは、スロットを有し、
   前記厚さは、前記中心軸に垂直な半径方向において隣接する前記スロットの間である第３測定位置における測定値を含む
   請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
8. 前記積層コアは、スロットを有し、
   前記厚さは、外周縁と前記スロットとの間である第４測定位置における測定値を含む
   請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
9. 隣接する前記鋼板は、それぞれに形成された加締部を介して互いに接合されており、
   前記厚さは、周方向において隣接する前記加締部の間である第５測定位置における測定値を含む
   請求項１又は請求項２に記載の積層コア。
10. 真直度が０．４以下である
    請求項１又は請求項２に記載の前記積層コア。
11. １６０００ｒｐｍで回転させたときにおける前記中心軸に垂直な半径方向の振幅量は、２５０μｍ以下である
    請求項１又は請求項２に記載の前記積層コアを備えるロータ。
12. 中心軸に沿って一端側の最外層に配置されて第１露出面を有する第１鋼板と、前記中心軸に沿って他端側の最外層に配置されて第２露出面を有する第２鋼板と、を含む複数の鋼板を積層して一体的に形成される積層コアの製造方法であって、
    接着性樹脂を前記鋼板に塗布する樹脂塗布工程と、前記鋼板を複数重ねて積層体を形成する積層工程と、前記積層体を加圧及び加熱する加圧加熱工程と、含み、
    前記加圧加熱工程において、前記第１露出面と前記第２露出面との距離である厚さの分布の最大値と最小値との差が０．２５ｍｍ以下となるように、昇温温度を制御する
    積層コアの製造方法。
13. 前記積層コアの真直度が０．４以下である
    請求項１２に記載の前記積層コアの製造方法。

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