JPWO2016013683A1 - 車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

製造コストを低減すると共に、車両用駆動モータの部品点数及び組付け工数を削減する。積層鉄心（１０）の製造方法では、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、積層鉄心本体（１６）が製造される。次いで、この積層鉄心本体（１６）の内周部又は外周部における周方向に並ぶ複数の部位（複数の溶接部（１８））において、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る。また、積層鉄心（１０）の内周部における対向する位置には一対のキー凸部（２８）が形成されており、車両用駆動モータの回転子を組み立てる際に、キー部品を必要としない。このため、キー凹部にキー部品を取り付ける構成に比べて、車両用駆動モータの部品点数及び組付け工数を削減できる。

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。また、車両用駆動モータの回転子を組み立てる際に、キー凹部にキー部品を取り付ける構成のため、部品点数及び組付け工数が増加する。

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と共に、車両用駆動モータの部品点数及び組付け工数を削減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。

本発明の第１の態様の車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法は、帯状の磁性鋼板をプレス加工することにより、キー凸部の有無及び前記キー凸部の配置の異なる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プレス工程と、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、前記キー凸部が積層方向に整列した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。

第１の態様では、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。また、積層方向に整列したキー凸部を備えた積層鉄心を製造することができるため、車両用駆動モータの回転子を組み立てる際に、キー凹部にキー部品を取り付ける構成に比べて、車両用駆動モータの部品点数及び組付け工数を削減できる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記円弧状鉄心片は、周方向に沿った長さが前記キー凸部の１／２の長さとされた短キー凸部が周方向の両端部の異なる一方に形成された２種類の円弧状鉄心片を有する。

第２の態様では、周方向に沿った長さがキー凸部の１／２の長さとされた短キー凸部が周方向の両端部の異なる一方に形成された２種類の円弧状鉄心片を使用することで円弧状鉄心片の連結部にキー凸部を形成することができる。

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と共に、車両用駆動モータの部品点数及び組付け工数を削減できる。

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３−３断面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。 キー凸部の有無及びキー凸部の配置の異なる６種類の円弧状鉄心片を示す平面図である。 積層組立装置へ送られる６種類の円弧状鉄心片の配列を示す平面図である。

以下、図１〜図１０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（以下、単に「積層鉄心」という）について説明する。

図１に示すように、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、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（図７参照）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。

図２に示すように、互いに重なる環状鉄心片１４は、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。

図１に示すように、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。

また、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。

本実施形態の積層鉄心１０では、内周部における対向する位置に一対のキー凸部２８が形成されており、これらのキー凸部２８は隣接する溶接部１８の中間位置に形成されている。なお、一対のキー凸部２８は、積層鉄心１０を車両用駆動モータの回転子に組みける際の連結部となる。

（円弧状鉄心片の種類）
図９に示すように、円弧状鉄心片１２は、キー凸部２８の有無及びキー凸部２８の配置の異なる６種類の円弧状鉄心片１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆとなっている。円弧状鉄心片１２Ａは周方向の両端のうちの一端（図９の上端）に、周方向の長さがキー凸部２８の長さの１／２の短キー凸部２９が形成されている。また、円弧状鉄心片１２Ｂは、周方向の中央より一端（図９の上端）方向へ２２．５度の位置に、キー凸部２８が形成されている。また、円弧状鉄心片１２Ｃは周方向の中央に、キー凸部２８が形成されている。また、円弧状鉄心片１２Ｄは周方向の中央より他端（図９の下端）方向へ２２．５度の位置に、キー凸部２８が形成されている。また、円弧状鉄心片１２Ｅは周方向の両端のうちの他端（図９の下端）に、周方向の長さがキー凸部２８の長さの１／２の短キー凸部２９が形成されている。さらに、円弧状鉄心片１２Ｆにはキー凸部２８が形成されていない。なお、円弧状鉄心片１２Ａの短キー凸部２９と円弧状鉄心片１２Ｅの短キー凸部２９とが周方向に連結されることで、キー凸部２８が形成されるようになっている。

（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）
図４〜図６に示すように、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に巻き回し、次工程の積層工程へと移行する。

また、このプレス工程においては、プレス機械に設けられた５箇所のスリットカット部（図示省略）をオン・オフ制御することで、キャリア付き単板３０に、キー凸部２８の有無及びキー凸部２８の配置の異なる６種類の円弧状鉄心片１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ（図９参照）がプレス形成されるようになっている。

（積層工程）
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。また、円弧状鉄心片１２は、材料取り効率を良くするため及びキャリアを巻きつけて保管する際に円弧状鉄心片１２の反り等の変形を避けるために、キャリアの搬送方向に対し直角に配置される。

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に示すように、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３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。

図１０に示すように、本実施形態では、円弧状鉄心片１２Ｃ、１２Ｆ、１２Ｃ、１２Ｆの順に周方向に環状に並べ、１層目の環状鉄心片１４が完成する。次いで、円弧状鉄心片１２Ｆ、１２Ｂ、１２Ｆ、１２Ｂの順に周方向に環状に並べ、２層目の環状鉄心片１４が完成する。次いで、円弧状鉄心片１２Ａ、１２Ｅ、１２Ａ、１２Ｅの順に周方向に環状に並べ、３層目の環状鉄心片１４が完成する。次いで、円弧状鉄心片１２Ｄ、１２Ｆ、１２Ｄ、１２Ｆの順に周方向に環状に並べ、４層目の環状鉄心片１４が完成する。次いで、円弧状鉄心片１２Ｆ、１２Ｃ、１２Ｆ、１２Ｃの順に周方向に環状に並べ、５層目の環状鉄心片１４が完成する。次いで、円弧状鉄心片１２Ｂ、１２Ｆ、１２Ｂ、１２Ｆの順に周方向に環状に並べ、６層目の環状鉄心片１４が完成する。次いで、円弧状鉄心片１２Ｅ、１２Ａ、１２Ｅ、１２Ａの順に周方向に環状に並べ、７層目の環状鉄心片１４が完成する。次いで、円弧状鉄心片１２Ｆ、１２Ｄ、１２Ｆ、１２Ｄの順に周方向に環状に並べて８層目の環状鉄心片１４が完成する。なお、図１０に矢印Ａで示される方向が、円弧状鉄心片１２の搬送方向である。

従って、本実施形態では、上記積層工程によって環状鉄心片１４が積層され、キー凸部２８の位置が積層方向に一致する。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）
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に示すように、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、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４に示すように、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。また、本実施形態では、積層方向に整列したキー凸部２８を備えた積層鉄心１０を製造することができる。

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。

また、積層鉄心１０の内周部にキー凸部２８を備えことで、車両用駆動モータの回転子を組み立てる際に、キー部品を必要としない。このため、キー凹部にキー部品を取り付ける構成に比べて、車両用駆動モータの部品点数及び組付け工数を削減できる。

また、本実施形態では、キー凸部２８を備え、環状鉄心片１４を複数の円弧状鉄心片１２に分割しない従来の構成からの置き換えが容易である。

また、本実施形態では、周方向に沿った長さがキー凸部の１／２の長さとされた短キー凸部２９が周方向の両端部の異なる一方に形成された２種類の円弧状鉄心片１２Ａ、１２Ｅを使用している。このため、円弧状鉄心片１２Ａの短キー凸部２９と円弧状鉄心片１２Ｅの短キー凸部２９とを周方向に連結することで、円弧状鉄心片１２Ａと円弧状鉄心片１２Ｅとの連結部にキー凸部２８を形成することができる。

（実施形態の補足説明）
上記実施形態では、積層鉄心１０の内周部における対向する位置に一対のキー凸部２８を形成したが、本発明はこれに限らず、積層鉄心本体１６のキー凸部２８の数は適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、円弧状鉄心片１２を、キー凸部２８の有無及びキー凸部２８の配置の異なる６種類としたが、本発明はこれに限らず、円弧状鉄心片１２をキー凸部２８の有無及びキー凸部２８の配置の異なる６種類以外に適宜変更することができる。また、周方向に沿った長さがキー凸部の１／２の長さとされた短キー凸部２９を有する円弧状鉄心片１２Ａ、１２Ｅが無い構成とすることもできる。なお、キー凸部２８が無しの場合には、円弧状鉄心片１２は、円弧状積層鉄心の内周側に組み込まれる部材との干渉をさけるために、キー凸部２８の内芯部径よりも外周側にオフセットするように余分に切り取られている。

また、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。

また、日本出願である特願２０１４−１５２０９４の開示は、その全体が参照により、本明細書中に取り込まれる。また、本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが、具体的かつ個別に記載された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

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
２８ キー凸部
２９ 短キー凸部
３０ キャリア付き単板
３２ 連結部

Claims (2)

1. 帯状の磁性鋼板をプレス加工することにより、キー凸部の有無及び前記キー凸部の配置の異なる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プレス工程と、
   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、前記キー凸部が積層方向に整列した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. 前記円弧状鉄心片は、周方向に沿った長さが前記キー凸部の１／２の長さとされた短キー凸部が周方向の両端部の異なる一方に形成された２種類の円弧状鉄心片を有する請求項１に記載の車両駆動用モータの積層鉄心の製造方法。