WO2011129000A1

WO2011129000A1 - モータコアの製造方法

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Publication number: WO2011129000A1
Application number: PCT/JP2010/056739
Authority: WO
Inventors: 聡小嶋; 功一峯
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2011-10-20

Abstract

　本発明は、電磁鋼板に生じる塑性歪を小さくして、鉄損を低減させ磁気特性を向上させるためになされたものであって、電磁鋼板を所定形状に形成し、その所定形状の電磁鋼板を積層したモータコアの製造方法において、電磁鋼板に所定の取代を残して電磁鋼板を所定形状に打ち抜き形成する形状形成工程と、前記形状形成工程で所定形状に形成された電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去する取代除去工程とを含み、前記所定の取代を、前記取代除去工程で電磁鋼板に生じる塑性歪の領域が、前記形状形成工程で電磁鋼板に生じた塑性歪の領域内に収まるように決定する。

Description

モータコアの製造方法

　本発明は、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板が積層されたモータコアの製造方法に関するものである。

　従来から、帯状の電磁鋼板をプレス型で打ち抜いて所定形状に形成し、それを複数枚かしめながら積層することによりモータコア（ロータコア又はステータコア）が製造されている。ここで、一般に、金属製材料に切断等の加工を施した場合、切断部位に加工硬化が生じることが知られている。そのため、打ち抜かれた電磁鋼板には加工硬化が生じている。そして、このような加工硬化が生じた電磁鋼板を用いてモータコアを製造した場合、モータコアにおいて加工硬化部位が磁路形成に大きな影響を与え、鉄損が大きくなり、磁気特性が損なわれてモータの性能を低下させる。

　特に、コスト低減を目的として、鋼板の歩留まり向上や、製造設備の小型化のために打ち抜き荷重を小さくするために、モータコアを分割構成した分割コアでは、モータの性能低下がより顕著となる。分割コアにおいては、通常のモータコア（一体コア）に比べてコア内において、加工硬化部位が増加するからである。

　そのため、モータの性能低下を防止すべく、電磁鋼板を所定形状に形成する際に種々の対策がなされている。そのうちの１つとして、例えば、打ち抜かれた電磁鋼板に生じた加工硬化部位を、シェービング加工などにより削ぎ落とすように除去（切除）することが行われている。このように加工硬化部位を除去することにより、鉄損を低減して磁気特性を損なわないようにしている（特許文献１）。

特開２００７－２５２０９２号公報

　しかしながら、上記した従来技術では、シェービング加工などによって加工硬化部位を除去した際に歪みが発生する。そのため、新たに発生した歪みにより、打ち抜かれた電磁鋼板に生じる塑性歪が大きくなってしまうおそれがあった。そして、電磁鋼板の塑性歪が大きくなるにしたがって磁気特性が悪化するため、モータの性能が低下してしまう。このため、高性能なモータを製造するためには、モータコアに使用する電磁鋼板に生じる塑性歪をできるだけ小さくしなければならない。

　そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、モータコアに使用する電磁鋼板に生じる塑性歪を小さくして、鉄損を低減させ磁気特性を向上させることができるモータコアの製造方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、電磁鋼板を所定形状に形成し、その所定形状の電磁鋼板を積層したモータコアの製造方法において、電磁鋼板に所定の取代を残して電磁鋼板を所定形状に打ち抜き形成する形状形成工程と、前記形状形成工程で所定形状に形成された電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去する取代除去工程とを含み、前記所定の取代を、前記取代除去工程で電磁鋼板に生じる塑性歪の領域が、前記形状形成工程で電磁鋼板に生じた塑性歪の領域内に収まるように決定することを特徴とする。

　このモータコアの製造方法では、形状形成工程にて、所定形状に打ち抜き形成された電磁鋼板、すなわち荒抜き素材が得られる。そして、取代除去工程にて、形状形成工程で得られた荒抜き素材から所定の取代がせん断除去される。これにより、モータコアを構成するために積層される積層鋼板が得られる。その後、取代除去工程で得られた積層鋼板を複数枚かしめながら積層することによりモータコアが出来上がる。

　ここで、取代除去工程でせん断除去する所定の取代は、取代除去工程で電磁鋼板に生じる塑性歪の領域が、形状形成工程で電磁鋼板に生じた塑性歪の領域内に収まるように決定されている。このため、取代除去工程で発生する塑性歪により、最終的に得られる電磁鋼板（積層鋼板）に生じる塑性歪の領域が大きくなることはない。一方、形状形成工程で電磁鋼板に生じた塑性歪の領域の少なくとも一部は、取代除去工程で所定の取代分だけせん断除去される。その結果、積層鋼板に生じている塑性歪の領域を小さくすることができる。つまり、積層鋼板に生じる歪量を小さくすることができる。なお、歪量は、打ち抜き端面（切断面）からの歪みを積分して得られる歪みの大きさを表す指標の１つである。

　このように、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を小さくすることができるので、積層鋼板における鉄損が低減し磁気特性が向上する。従って、この製造方法により製造したモータコアを用いることにより、モータの性能を向上させることができる。

　そして、上記したモータコアの製造方法において、前記取代除去工程では、シェービング加工又は対向ダイスせん断加工により、前記所定の取代をせん断除去すればよい。

　このようにすることにより、大きな設備変更をすることなく、形状形成工程を実施した後、連続して取代除去工程を実施することができる。従って、新たな工程追加によるコスト上昇と生産効率の低下の両方を最小限に抑えることができる。これにより、生産コストの上昇及び生産効率の低下を抑えながら、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を小さくすることができる。

　ここで、形状形成工程においては、電磁鋼板のうちスクラップ側を板押さえとダイスで保持して製品側をパンチにより打ち抜き荒抜き素材を得る場合と、電磁鋼板のうち製品側を板押さえとダイスで保持してスクラップ側をパンチにより打ち抜き荒抜き素材を得る場合とがある。また、取代除去工程では、シェービング加工又は対向ダイスせん断加工により所定の取代をせん断除去することになる。そして、対向ダイスせん断加工では、突起付き板押さえと平面ダイスとを用いて実施する場合と、突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いて実施する場合とが考えられる。

　そこで、パンチにより打ち抜いたものを荒抜き素材とし、シェービング加工により荒抜き素材から所定の取代をせん断除去する場合には、前記形状形成工程では、電磁鋼板のうちスクラップ側を板押さえとダイスで保持して製品側をパンチにより打ち抜き、前記取代除去工程では、シェービング加工により、前記パンチで打ち抜かれた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の４０％以下とすることが望ましい。

　パンチにより打ち抜いたものを荒抜き素材とした場合（クリアランス１０％程度）、打ち抜き端面（切断面）から板厚の３８０％程度離れた箇所まで塑性歪が発生する。なお、クリアランスを詰めて打ち抜きを行った場合（クリアランス５％以下）には、打ち抜き端面（切断面）から板厚の３００％程度離れた箇所まで塑性歪が発生する。ところが、取代を電磁鋼板の板厚の４０％より大きくすると、取代の剛性が高く、取代の排除抵抗が大きくなり、慣用打ち抜きに近似する破断形態になるため、シェービング加工ができなくなるとともに、歪量がそれ以上小さくならなくなる（歪量の低減効果がほとんどなくなる）。従って、パンチで打ち抜かれた電磁鋼板から、シェービング加工で電磁鋼板の板厚の４０％以下をせん断除去することにより、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を効果的に小さくすることができる。

　この場合には、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～２５％の範囲内とすることがより好ましい。

　所定の取代を上記範囲内にすることにより、取代除去工程にてシェービング加工を実施する場合に、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を最も小さくすることができるからである。

　また、パンチにより打ち抜いたものを荒抜き素材とし、対向ダイスせん断加工により所定の取代をせん断除去する場合には、前記形状形成工程では、電磁鋼板のうちスクラップ側を板押さえとダイスで保持して製品側をパンチにより打ち抜き、前記取代除去工程では、対向ダイスせん断加工により、前記パンチで打ち抜かれた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１２５％以下とすることが望ましい。なお、対向ダイスせん断のすくい角は、４～８°が望ましい。

　パンチにより打ち抜いたものを荒抜き素材とした場合、打ち抜き端面（切断面）から板厚の３８０％程度離れた箇所まで塑性歪が発生するが、打ち抜き端面（切断面）から板厚程度離れた箇所に塑性歪が発生していない部分が存在する。そして、取代を電磁鋼板の板厚の３０～４０％程度にすると、上記した塑性歪が発生していない部分に、板押さえの突起の押し込みによって塑性歪が新たに生じてしまう。このため、一時的に電磁鋼板の歪量が増加する。ところが、取代を電磁鋼板の板厚の５０％以上にすると、対向ダイスせん断加工によって新たに生じる歪量よりも除去される歪量が大きくなるため、最終的に歪量が減少する。そして、取代が電磁鋼板の板厚の１２５％を超えると、対向ダイスせん断加工によって除去される歪量よりも新たに生じる歪量が大きくなるため、最終的な歪量が増加傾向となる。従って、パンチで打ち抜かれた電磁鋼板から、対向ダイスせん断で電磁鋼板の板厚の１２５％以下をせん断除去することにより、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を効果的に小さくすることができる。

　そして、対向ダイスせん断加工で突起付き板押さえと平面ダイスとを用いる場合には、前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと平面ダイスとを用いて実施し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の７０～８０％の範囲内とすることが好ましい。

　所定の取代を上記範囲内にすることにより、取代除去工程にて突起付き板押さえと平面ダイスとを用いた対向ダイスせん断加工を実施する場合に、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を最も小さくすることができるからである。

　あるいは、対向ダイスせん断加工で突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いる場合には、前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いて実施し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～２５％の範囲内とすることが好ましい。

　所定の取代を上記範囲内にすることにより、取代除去工程にて突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いた対向ダイスせん断加工を実施する場合に、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を最も小さくすることができるからである。

　一方、板押さえとダイスで保持されたものを荒抜き素材とし、シェービング加工により荒抜き素材から所定の取代をせん断除去する場合には、前記形状形成工程では、電磁鋼板のうち製品側を板押さえとダイスで保持してスクラップ側をパンチにより打ち抜き、前記取代除去工程では、シェービング加工により、前記板押さえ及びダイスで保持されていた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の４０％以下とすることが望ましい。

　取代を電磁鋼板の板厚の４０％より大きくすると、取代の剛性が高く、取代の排除抵抗が大きくなり、慣用打ち抜きに近似する破断形態になるため、シェービング加工ができなくなるとともに、歪量がそれ以上小さくならなくなる（歪量の低減効果がほとんどなくなる）。従って、パンチで打ち抜かれた電磁鋼板から、シェービング加工で電磁鋼板の板厚の４０％以下をせん断除去することにより、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を効果的に小さくすることができる。

　また、スクラップ側を打ち抜き板押さえとダイスで保持されたものを荒抜き素材とし、対向ダイスせん断加工により所定の取代をせん断除去する場合には、前記形状形成工程では、電磁鋼板のうち製品側を板押さえとダイスで保持してスクラップ側をパンチにより打ち抜き、前記取代除去工程では、対向ダイスせん断加工により、前記板押さえ及びダイスで保持されていた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～６５％の範囲内とすることが望ましい。

　スクラップ側を打ち抜き（クリアランス１０％程度）板押さえとダイスで保持されたものを荒抜き素材とした場合、打ち抜き端面（切断面）から板厚の６５％程度離れた箇所まで塑性歪が発生する。そのため、取代を電磁鋼板の板厚の６５％より大きくしても歪量をさらに小さくすることはできない。一方、取代を電磁鋼板の板厚の１５％より小さくすると、対向ダイスせん断加工によって新たに生じる歪量が、除去される歪量よりも非常に大きくなり、歪量を低減することができない。場合によっては、取代除去工程を実施することにより、電磁鋼板に生じる歪量が増加することもある。従って、スクラップ側を打ち抜いて板押さえとダイスで保持された電磁鋼板から、対向ダイスせん断で電磁鋼板の板厚の１５～６５％の範囲を取代としてせん断除去することにより、最終形状の電磁鋼板（積層鋼板）に生じる歪量を効果的に小さくすることができる。

　ここで、形状形成工程でクリアランスを詰めて（クリアランス５％以下）打ち抜きを行った場合、打ち抜き端面から板厚の５０％程度離れた箇所まで塑性歪が発生する。このため、クリアランスを詰めて形状形成工程を実施する場合には、所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～５０％の範囲内とすればよい。

　そして、対向ダイスせん断加工で突起付き板押さえと平面ダイスとを用いる場合には、前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと平面ダイスとを用いて実施し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の４５～５５％の範囲内とすることが好ましい。
　なお、クリアランスを詰めて形状形成工程を実施する場合には、所定の取代を、電磁鋼板の板厚の４５～５０％の範囲内とすればよい。

　あるいは、対向ダイスせん断加工で突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いる場合には、前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いて実施し、前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚２５～３５％の範囲内とすることが好ましい。

　本発明に係るモータコアの製造方法によれば、上記した通り、モータコアに使用する電磁鋼板に生じる塑性歪を小さくして、鉄損を低減させ磁気特性を向上させることができる。

ステータコアの概略構成を示す平面図である。図１に示すＩＩ－ＩＩにおける断面図である。ロータコアの概略構成を示す平面図である。図３に示すＩＶ－ＩＶにおける断面図である。形状形成工程を説明するための図である。塑性歪の発生領域を模式的に示す図である。各加工法における取代と歪量の関係を示す図である。シェービング加工の工程を示す図である。突起付き板押さえと平面ダイスとを用いた対向ダイスせん断加工の工程を示す図である。突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いた対向ダイスせん断加工の工程を示す図である。形状形成工程を説明するための図である。塑性歪の発生領域を模式的に示す図である。各加工法における取代と歪量の関係を示す図である。

　以下、本発明を具体化した実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるモータコアの製造工程に本発明を適用した場合を例示する。そこでまず、本実施の形態に係る製造方法により製造されたステータコア及びロータコアについて、図１～図４を参照しながら簡単に説明する。図１は、ステータコアの概略構成を示す平面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図３は、ロータコアの概略構成を示す平面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶにおける断面図である。

　まず、ステータコアについて、図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図１に示すように、ステータコア１０は、円環形状をなしており、８つの分割コア部材１１から構成されている。具体的には、各分割コア部材１１が円環状に配置された状態で焼きばめリング１２により組み付られてステータコア１０が形成されている。すなわち、焼きばめリング１２を加熱して膨張させた状態で、分割コア部材１１を配置し、焼きばめリング１２を冷却して焼きばめリング１２を収縮させることにより、８個の分割コア部材１１が一体化されてステータコア１０が組み上げられている。

　ステータコア１０を構成する分割コア部材１１は、図２に示すように、帯状の電磁鋼板から図１に示す形状に形成された電磁鋼板１１ａが、複数枚積層されてかしめられたものである。分割コア部材１１は、ティース部１３とヨーク部１４とを備えており、平面視で略Ｔ字状をなしている。そして、ティース部１３にコイルが装着されることによりステータコアが構成される。さらに、このようなステータの中央にロータが配置されてモータが構成される。

　次に、ロータコアについて、図３及び図４を参照しながら簡単に説明する。図３及び図４に示すように、ロータコア２０は、複数の電磁鋼板２０ａが積層されるとともにかしめられて中空円筒形状をなすものである。各電磁鋼板２０ａは、帯状の電磁鋼板から図３に示す形状に形成されたものである。ロータコア２０には、軸方向にロータコア２０を貫通する複数の磁石孔２１が設けられている。この磁石孔２１には、例えばネオジ磁石などの焼結磁石が配置され、樹脂によりモールドされて固定される。そして、ロータコア２０は、磁石孔２１内に磁石が固定された状態でロータシャフトに嵌合されることにより、ロータとして組み上げられる。

　続いて、上記したステータコア１０及びロータコア２０の製造方法について説明する。ステータコア１０あるいはロータコア２０は、上記したように、帯状の電磁鋼板を所定形状に形成して、その所定形状に形成された電磁鋼板１１ａあるいは２０ａを積層してかしめることにより製造される。そして、電磁鋼板１１ａ又は２０ａの積層及びかしめについては、従来と同様の方法により行われている。そのため、ここでは、帯状の電磁鋼板から所定形状の電磁鋼板１１ａ又は２０ａを得る方法について詳細に説明する。

　本実施の形態では、電磁鋼板１１ａ又は２０ａを得るために、形状形成工程と、取代除去工程とを実施している。形状形成工程では、帯状の電磁鋼板から所定の取代が設けられた形状に電磁鋼板を打ち抜き形成する、つまり荒抜き素材を得るための工程である。この形状形成工程では、電磁鋼板のうちスクラップ側を板押さえとダイスで保持して製品側をパンチにより打ち抜き荒抜き素材を得る場合と、電磁鋼板のうち製品側を板押さえとダイスで保持してスクラップ側をパンチにより打ち抜き荒抜き素材を得る場合とがある。また、取代除去工程は、形状形成工程で得られた荒抜き素材から所定の取代をせん断除去して最終形状の電磁鋼板１１ａ又は２０ａを得るための工程である。この取代除去工程では、シェービング加工又は対向ダイスせん断加工により所定の取代をせん断除去する。そして、対向ダイスせん断加工では、突起付き板押さえと平面ダイスとを用いて実施する場合と、突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いて実施する場合とがある。

　ここで、所定の取代を設けることなく、電磁鋼板を最終形状に打ち抜き形成する際に、パンチとダイスとのクリアランスあるいは打ち抜き速度を変えることにより、打ち抜かれた電磁鋼板に生じる歪量を低減することができる。歪量は、打ち抜き端面（切断面）からの歪みを積分して得られる歪みの大きさを表す指標である。例えば、慣用打ち抜き（打ち抜き速度：０．０１～０．６ｍ／ｓ程度、クリアランス：板厚の８～１２％程度）に対して、例えば、打ち抜き速度：１００ｍ／ｓ以上で打ち抜くと歪量を４０％程度低減することができ、クリアランスを板厚の１～２％に詰めると歪量を２０％程度低減することができる。

　しかしながら、更なるモータの高性能化を図るために、モータコアを構成する電磁鋼板に生じる歪量をさらに低減することが強く望まれている。そこで、本実施の形態では、上記したように、形状形成工程及び取代除去工程を実施することにより、最終形状の電磁鋼板１１ａ，２０ａに生じる歪量の一層の低減を図っている。

　そこで以下では、形状形成工程にて、電磁鋼板のうちスクラップ側を板押さえとダイスで保持して製品側をパンチにより打ち抜き荒抜き素材を得る場合を「実施例１」として説明し、電磁鋼板のうち製品側を板押さえとダイスで保持してスクラップ側をパンチにより打ち抜き荒抜き素材を得る場合を「実施例２」として説明する。

［実施例１］
　実施例１では、形状形成工程において、図５に示すように、帯状の電磁鋼板３０のうちスクラップ側３０ａを板押さえ３２とダイス３３で保持して製品側３０ｂをパンチ３１により打ち抜き荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂ（図６参照）を得る。図５は、形状形成工程を説明するための図である。このとき、パンチ３１とダイス３３（板押さえ３２）とのクリアランスＣＬは、電磁鋼板３０の板厚Ｔの２％（ＣＬ＝０．０２Ｔ）としている。なお、打ち抜き速度は、慣用打ち抜きの場合と同じである。

　このような条件下では、打ち抜き後、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂには、図６に示すように、切断面から板厚Ｔの３００％程度離れた箇所まで塑性歪領域（図中のハッチング部）Ｓｔが生じる。図６は、塑性歪の発生領域を模式的に示す図である。なお、形状形成工程において、上記のクリアランスＣＬを詰めずに慣用打ち抜きを行った場合には、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂには、切断面から板厚Ｔの３８０％程度離れた箇所まで塑性歪領域が生じる。

　そして、取代除去工程において、塑性歪領域Ｓｔの少なくとも一部が取代（板厚Ｔの３００％以下）として除去される。そのため、取代除去工程で新たに発生する塑性歪によって、最終的に得られる電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる塑性歪の領域が大きくなることはない。その一方で、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂに生じた塑性歪の領域Ｓｔの少なくとも一部が所定の取代分だけせん断除去される。従って、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量を小さくすることができる。

　ここで、取代除去工程で実施する各せん断加工法について、取代を変化させた場合に歪量がどのようになるのかを調べたので、その結果を図７に示す。図７は、各加工法における取代と歪量の関係を示す図である。また、図８～図１０に各加工法における加工工程を説明する図を示す。図８がシェービング加工の工程を示す図であり、図９が突起付き板押さえと平面ダイスとを用いた対向ダイスせん断加工の工程を示す図であり、図１０が突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いた対向ダイスせん断加工の工程を示す図である。なお、図７では、図８に示すシェービング加工の結果を黒塗り菱形（◆）で表し、図９に示す対向ダイスせん断加工の結果を黒塗り四角（■）で表し、図１０に示す対向ダイスせん断加工の結果を白抜き三角（△）で表している。なお、対向ダイスせん断のすくい角は４°で実施した結果である。また、図７に示す歪量は、製品側をパンチにより打ち抜いたときの通常の慣用打ち抜きで発生する歪量に対する割合を示している。

　まず、シェービング加工によって所定の取代を除去する場合には、図８に示すように、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの取代Ｍをパンチ４１によって除去することができるように、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂを板押さえ４２とダイス４３で保持する（状態（ａ））。そして、パンチ４１を下降させていくことにより、パンチ４１とダイス４３で、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから取代Ｍを削ぎ落とす（状態（ｂ）→（ｃ）→（ｄ））。

　ここで、取代Ｍを電磁鋼板３０の板厚Ｔの４０％より大きくすると、取代の剛性が高く、取代の排除抵抗が大きくなり、慣用打ち抜きに近似する破断形態になるため、シェービング加工が実施できなくなるとともに、図７から明らかなように歪量がそれ以上は小さくならない。従って、シェービング加工で荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの４０％以下を取代Ｍとして除去することにより、最終形状の電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、４０％以上低減することができる。また、図７から明らかなように、シェービング加工で荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの１５～２５％を取代Ｍとして除去することにより、最終形状の電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、６０％程度まで低減することができる。

　次に、対向ダイスせん断加工によって所定の取代を除去する場合には、図９又は図１０に示すように、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの取代Ｍが、突起付き板押さえ５１と平面ダイス５２ａ又は突起付きダイス５２ｂで保持されるように、エジェクタ５４上に配置される（状態（ａ））。そして、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂに対して板厚Ｔの１０％程度まで突起付き板押さえ５１の突起部を押し込む（状態（ｂ））。続いて、状態（ｂ）を維持したまま、平面ダイス５２ａ又は突起付きダイス５２ｂを上昇させる（状態（ｃ））。その後、平面ダイス５２ａ又は突起付きダイス５２ｂを、突起付き板押さえ５１と平面ダイス５２ａ又は突起付きダイス５２ｂとの間が荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの３０％程度になるまで、上昇させる（状態（ｄ））。そして、状態（ｄ）を維持したまま、パンチ５３を下降させていくことにより、パンチ５３と平面ダイス５２ａ又は突起付きダイス５２ｂで、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから取代Ｍを切断する（状態（ｅ））。

　ここで、取代Ｍを電磁鋼板３０の板厚Ｔの３０～４０％程度にすると、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂには、図６に示した塑性歪領域Ｓｔ以外の部分に、突起付き板押さえ５１の突起部の押し込みによって塑性歪が新たに生じてしまう。このため、図７に示すように、一時的に、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量が増加する。ところが、取代Ｍを電磁鋼板３０の板厚Ｔの５０％以上にすると、対向ダイスせん断加工によって新たに生じる歪量よりも取代Ｍとして除去される歪量が大きくなるため、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量が減少する。そして、取代Ｍを電磁鋼板３０の板厚Ｔの１２５％超とすると、対向ダイスせん断加工によって取代Ｍとして除去される歪量よりも新たに生じる歪量が大きくなるため、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量が増加傾向となる。このようなことから、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１２５％以下の取代Ｍで対向ダイスせん断加工を行うことにより、最終形状の電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、ほぼ４０％以上低減することができる。なお、取代Ｍが荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１５％より小さいと、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量を４０％以上低減することができないため、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１５％～１２５％の範囲内で取代Ｍを定位することが好ましい。

　そして、取代Ｍを切断する対向ダイスせん断加工を、図９に示すように、突起付き板押さえ５１と平面ダイス５２ａとを用いて実施する場合には、図７から明らかなように、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの７０～８０％を取代Ｍとして除去することにより、電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、６０％程度まで低減することができる。

　また、取代Ｍを切断する対向ダイスせん断加工を、図１０に示すように、突起付き板押さえ５１と突起付きダイス５２ｂとを用いて実施する場合には、図７から明らかなように、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの１５～２５％を取代Ｍとして除去することにより、電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、５５～６０％程度まで低減することができる。

　このように実施例１によれば、従来の慣用打ち抜きで分割コア部材１１又はロータコア２０の形状に形成された電磁鋼板と比較して、歪量を４０～６０％程度まで低減させた電磁鋼板１１ａ又は２０ａを得ることができる。これにより、実施例１により得た電磁鋼板１１ａ又は２０ａにより構成されたステータコア１０又はロータコア２０を利用して、モータを構成することにより性能の向上を図ることができる。

［実施例２］
　実施例２では、形状形成工程において、図１１に示すように、帯状の電磁鋼板３０のうち製品側３０ｂを板押さえ３２とダイス３３で保持し、スクラップ側３０ａをパンチ３１により打ち抜き荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂ（図１２参照）を得る。図１１は、形状形成工程を説明するための図である。このとき、パンチ３１とダイス３３（板押さえ３２）とのクリアランスＣＬは、実施例１と同様、電磁鋼板３０の板厚Ｔの２％（ＣＬ＝０．０２Ｔ）としている。なお、打ち抜き速度は、慣用打ち抜きの場合と同じである。

　このような条件下では、打ち抜き後、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂには、図１２に示すように、切断面から板厚Ｔの５０％程度離れた箇所まで塑性歪領域（図中のハッチング部）Ｓｔが生じる。図１２は、塑性歪の発生領域を模式的に示す図である。なお、形状形成工程において、上記のクリアランスＣＬを詰めずに慣用打ち抜きを行った場合には、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂには、切断面から板厚Ｔの６５％程度離れた箇所まで塑性歪領域が生じる。

　そして、取代除去工程において、塑性歪領域Ｓｔの少なくとも一部が取代（板厚Ｔの５０％以下）として除去される。そのため、取代除去工程で新たに発生する塑性歪によって、最終的に得られる電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる塑性歪の領域が大きくなることはない。その一方で、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂに生じた塑性歪の領域Ｓｔの少なくとも一部が所定の取代分だけせん断除去される。従って、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量を小さくすることができる。

　ここで、取代除去工程で実施する各せん断加工法について、取代を変化させた場合に歪量がどのようになるのかを調べたので、その結果を図１３に示す。図１３は、各加工法における取代と歪量の関係を示す図である。なお、図１３では、実施例１と同様に、図８に示すシェービング加工の結果を黒塗り菱形（◆）で表し、図９に示す対向ダイスせん断加工の結果を黒塗り四角（■）で表し、図１０に示す対向ダイスせん断加工の結果を白抜き三角（△）で表している。なお、対向ダイスせん断のすくい角は４°で実施した結果である。また、図１３に示す歪量は、製品側をパンチにより打ち抜いたときの通常の慣用打ち抜きで発生する歪量に対する割合を示している。

　まず、シェービング加工によって所定の取代を除去する場合には、図８に示したようにパンチ４１とダイス４３で、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから取代Ｍを削ぎ落とす。このとき、取代Ｍを電磁鋼板３０の板厚Ｔの４０％より大きくすると、取代の剛性が高く、取代の排除抵抗が大きくなり、慣用打ち抜きに近似する破断形態になるため、、シェービング加工が実施できなくなるとともに、図１３から明らかなように、歪量がそれ以上は小さくならない。従って、シェービング加工で荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの４０％以下を取代Ｍとして除去することにより、最終形状の電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、４０％以上低減することができる。

　なお、取代Ｍが荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１５％より小さいと、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量を４０％以上低減することができないため、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１５％～４０％の範囲内で取代Ｍを決定することが好ましい。また、形状形成工程において、クリアランスＣＬを詰めずに慣用打ち抜きを行った場合には、切断面から板厚Ｔの６５％程度離れた箇所まで塑性歪が発生するので、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１５％～６５％の範囲内で取代Ｍを決定すればよい。

　さらに、図１３から明らかなように、シェービング加工で荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの１５～２５％を取代Ｍとして除去することにより、最終形状の電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、６０％程度まで低減することができる。

　次に、対向ダイスせん断加工によって所定の取代を除去する場合には、図９又は図１０に示したように、パンチ５３と平面ダイス５２ａ又は突起付きダイス５２ｂで、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから取代Ｍを切断する。

　ここで、取代Ｍを電磁鋼板３０の板厚Ｔの５０％より大きくしても歪量の更なる低減効果を得ることはできない。一方、取代Ｍを電磁鋼板３０の板厚Ｔの１５％より小さくすると、対向ダイスせん断加工によって新たに生じる歪量が、除去される歪量よりも非常に大きくなり、歪量を低減することができない。場合によっては、図１３に示すように、取代除去工程を実施することにより、電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量が増加してしまう。このようなことから、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１５～５０％を取代Ｍとして対向ダイスせん断加工を行うことにより、最終形状の電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、ほぼ４０％以上低減することができる。なお、形状形成工程において、クリアランスＣＬを詰めずに慣用打ち抜きを行った場合には、切断面から板厚Ｔの６５％程度離れた箇所まで塑性歪が発生するので、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの１５％～６５％の範囲内で取代Ｍを決定すればよい。

　そして、取代Ｍを切断する対向ダイスせん断加工を、図９に示したように、突起付き板押さえ５１と平面ダイス５２ａとを用いて実施する場合には、図１３から明らかなように、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの４５～５０％を取代Ｍとして除去することにより、電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、７５％程度まで低減することができる。なお、形状形成工程において、クリアランスＣＬを詰めずに慣用打ち抜きを行った場合には、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂの板厚Ｔの４５％～５５％の範囲内で取代Ｍを決定すればよい。

　また、取代Ｍを切断する対向ダイスせん断加工を、図１０に示したように、突起付き板押さえ５１と突起付きダイス５２ｂとを用いて実施する場合には、図１３から明らかなように、荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから板厚Ｔの２５～３５％を取代Ｍとして除去することにより、電磁鋼板１０ａ又は２０ａに生じる歪量を、通常の慣用打ち抜きのみを行う場合に比べ、６５％程度まで低減することができる。

　このように実施例２によれば、従来の慣用打ち抜きで分割コア部材１１又はロータコア２０の形状に形成された電磁鋼板と比較して、歪量を４０～７５％程度まで低減させた電磁鋼板１１ａ又は２０ａを得ることができる。これにより、実施例２により得た電磁鋼板１１ａ又は２０ａにより構成されたステータコア１０又はロータコア２０を利用して、モータを構成することにより性能の向上を一層図ることができる。

　以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るステータコア１０又はロータコア２０の製造方法によれば、所定の取代Ｍを残して電磁鋼板３０から荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂを打ち抜き形成する形状形成工程と、形状形成工程で得られた荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂから所定の取代Ｍをシェービング加工又は対向ダイスせん断加工によりせん断除去する取代除去工程とを含み、所定の取代Ｍを、取代除去工程で電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる塑性歪の領域が、形状形成工程で荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂに生じた塑性歪の領域内に収まるように決定している。

　このため、取代除去工程で発生する塑性歪により、最終的に得られる電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる塑性歪の領域が大きくなることがない一方、形状形成工程で荒抜き素材１１ｂ又は２０ｂに生じた塑性歪の領域の少なくとも一部が、取代除去工程で所定の取代Ｍ分だけせん断除去される。これにより、最終的に得られる電磁鋼板１１ａ又は２０ａに生じる歪量を小さくすることができるので、電磁鋼板１１ａ又は２０ａにおける鉄損が低減し磁気特性が向上する。従って、本実施の形態に係る製造方法により製造したモータコアを用いることにより、モータの性能を向上させることができる。

　なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、荒抜き素材１１ｂ，２０ｂの縁部全周域に取代を設けているが、モータの性能にあまり影響がない部分を除いて部分的に取代を設けるようにしてもよい。すなわち、モータの性能を向上させられる部分にのみ選択的に取代を設けるようにしてもよい。

　また、上記した実施の形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるモータコアの製造工程に本発明を適用した場合を例示したが、本発明はこれ以外に使用されるモータコア（例えば、家電製品やロボットなど）の製造にも適用することができる。

１０　　ステータコア
１１    分割コア部材
１１ａ　電磁鋼板
１１ｂ　荒抜き素材
２０　　ロータコア
２０ａ　電磁鋼板
２０ｂ　荒抜き素材
３０　　電磁鋼板
３１　　パンチ
３２    板押さえ
３３    ダイス
４１　　パンチ
４２    板押さえ
４３    ダイス
５１　　突起付き板押さえ
５２ａ  平面ダイス
５２ｂ　突起付きダイス
５３    パンチ
５４　　エジェクタ
Ｍ　　　取代
Ｓｔ　　塑性歪領域
Ｔ　　　板厚

Claims

　電磁鋼板を所定形状に形成し、その所定形状の電磁鋼板を積層したモータコアの製造方法において、
　電磁鋼板に所定の取代を残して電磁鋼板を所定形状に打ち抜き形成する形状形成工程と、
　前記形状形成工程で所定形状に形成された電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去する取代除去工程とを含み、
　前記所定の取代を、前記取代除去工程で電磁鋼板に生じる塑性歪の領域が、前記形状形成工程で電磁鋼板に生じた塑性歪の領域内に収まるように決定する
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項１に記載するモータコアの製造方法において、
　前記取代除去工程では、シェービング加工又は対向ダイスせん断加工により、前記所定の取代をせん断除去する
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項２に記載するモータコアの製造方法において、
　前記形状形成工程では、電磁鋼板のうちスクラップ側を板押さえとダイスで保持して製品側をパンチにより打ち抜き、
　前記取代除去工程では、シェービング加工により、前記パンチで打ち抜かれた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の４０％以下とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項３に記載するモータコアの製造方法において、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～２５％の範囲内とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項２に記載するモータコアの製造方法において、
　前記形状形成工程では、電磁鋼板のうちスクラップ側を板押さえとダイスで保持して製品側をパンチにより打ち抜き、
　前記取代除去工程では、対向ダイスせん断加工により、前記パンチで打ち抜かれた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１２５％以下とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項５に記載するモータコアの製造方法において、
　前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと平面ダイスとを用いて実施し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の７０～８０％の範囲内とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項５に記載するモータコアの製造方法において、
　前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いて実施し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～２５％の範囲内とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項２に記載するモータコアの製造方法において、
　前記形状形成工程では、電磁鋼板のうち製品側を板押さえとダイスで保持してスクラップ側をパンチにより打ち抜き、
　前記取代除去工程では、シェービング加工により、前記板押さえ及びダイスで保持されていた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の４０％以下とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項８に記載するモータコアの製造方法において、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～２５％の範囲内とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項２に記載するモータコアの製造方法において、
　前記形状形成工程では、電磁鋼板のうち製品側を板押さえとダイスで保持してスクラップ側をパンチにより打ち抜き、
　前記取代除去工程では、対向ダイスせん断加工により、前記板押さえ及びダイスで保持されていた電磁鋼板から前記所定の取代をせん断除去し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の１５～６５％の範囲内とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項１０に記載するモータコアの製造方法において、
　前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと平面ダイスとを用いて実施し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の４５～５５％の範囲内とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。
　請求項１０に記載するモータコアの製造方法において、
　前記取代除去工程で行う対向ダイスせん断加工を、突起付き板押さえと突起付きダイスとを用いて実施し、
　前記所定の取代を、電磁鋼板の板厚の２５～３５％の範囲内とする
ことを特徴とするモータコアの製造方法。