WO2023176748A1 - モータコアの製造方法及びモータコア - Google Patents

Abstract

鉄損の低減と工数削減とを両立することのできる、モータコアの製造方法及びモータコアを提供する。モータコアの製造方法は、所定形状に形成された金属板を積層した積層体であって、積層体の積層方向両端の間に延びるスロットが形成された積層体を、成形型の内部に配置するステップ(S2)と、少なくとも一方の面に熱接着層を有する熱接着性樹脂フィルムを、熱接着性樹脂フィルムの熱接着層とスロットを形成する積層体の表面とが向かい合うように、積層体のスロットに配置するステップ(S3)と、成形型を閉じた後に当該成形型内に樹脂を射出することにより、積層体の積層方向両端に樹脂成形体を一体成形するとともに、積層体の積層方向両端において、熱接着性樹脂フィルムの熱接着層を樹脂成形体に接着するステップ(S6)とを有する。

Description

モータコアの製造方法及びモータコア

　本発明は、モータコアの製造方法及びモータコアに関する。

　近年、温室効果ガスの排出量削減のために、各種動力源（例えば自動車の駆動力源や車載空調機器の動力源など）の電動化が促進されている。これに伴い、電気モータの効率向上が求められている。

　電気モータのコア（モータコア）は、一般的には電磁鋼板の薄板を積層することにより製造される。このモータコアの従来の製造方法においては、まず、電磁鋼板の薄板をプレス加工により所定の形状に打ち抜き、その打ち抜かれた薄板を所定枚数積層する。積層された薄板は、カシメ、接着、レーザ溶着等の方法により互いに仮止めされ、さらに外周を溶接することにより固定される（例えば、特許文献１参照）。その後、モータコアと巻線との間を絶縁するための絶縁紙が、モータコアに形成されたスロット内に配置される。

特開２０１９－１２４２７３号公報

　しかしながら、カシメやレーザ溶着により薄板同士を結合した場合、結合部分の近傍で渦電流が発生することにより鉄損が生じる。また、接着を用いる方法では、接着強度のバラつきが生じたり、モータコアの側面からはみ出した接着材を除去するために工数が増大したりする等の問題がある。

　本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、鉄損の低減と工数削減とを両立することのできる、モータコアの製造方法及びモータコアを提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するために、本発明によるモータコアの製造方法は、所定形状に形成された金属板を積層した積層体であって、積層体の積層方向両端の間に延びるスロットが形成された積層体を、成形型の内部に配置する工程と、少なくとも一方の面に熱接着層を有する熱接着性樹脂フィルムを積層体のスロットに配置する工程であって、熱接着性樹脂フィルムの熱接着層とスロットを形成する積層体の表面とが向かい合うように、熱接着性樹脂フィルムを配置する工程と、成形型を閉じた後に当該成形型内に樹脂を射出することにより、積層体の積層方向両端に樹脂成形体を一体成形するとともに、積層体の積層方向両端において、熱接着性樹脂フィルムの熱接着層を樹脂成形体に接着する工程と、を有する。
　このように構成された本発明では、積層体を構成する金属板が、樹脂成形体及び熱接着性樹脂フィルムによって固定されるので、カシメやレーザ溶着により金属板同士を結合したり、金属板同士の固定に接着剤を用いたりする必要がない。これにより、鉄損の低減と工数削減とを両立することができる。また、熱接着性樹脂フィルムは、従来モータコアと巻線との間を絶縁するために用いられていた絶縁紙（例えばアラミド紙）のように繊維を排出することがないので、例えば空調機器のコンプレッサの動力源など高い清浄度が必要とされる環境における使用にも適している。

　本発明において、好ましくは、モータコアの製造方法は、成形型を閉じる前に、積層体のスロットに配置された熱接着性樹脂フィルムを所定温度以上まで加熱することにより、熱接着層を積層体に接着する工程を有する。
　このように構成された本発明においては、成形型の型締め前に熱接着性樹脂フィルムを熱接着層により積層体のスロット内に仮止めすることができる。これにより、成形型の型締めの際に熱接着性樹脂フィルムの位置がずれることがなく、熱接着性樹脂フィルムの位置決めを高精度に行うことができる。

　本発明において、好ましくは、熱接着性樹脂フィルムは、一方の面のみに熱接着層を有する熱接着性ポリフェニレンサルファイドフィルムである。
　このように構成された本発明においては、成形型の型締め前に熱接着性ポリフェニレンサルファイドフィルムを熱接着層により積層体のスロット内に容易に仮止めすることができ、熱接着性ポリフェニレンサルファイドフィルムの位置決めを高精度に行うことができる。

　本発明において、好ましくは、樹脂成形体は、ポリフェニレンサルファイドにより一体成形される。
　このように構成された本発明においては、樹脂成形体を容易に形成できるとともに、積層体を構成する金属板の固定に十分な強度で熱接着性ポリフェニレンサルファイドフィルムを樹脂成形体に接着することができる。

　本発明において、好ましくは、金属板は、平面視で環状に形成される。

　本発明において、好ましくは、金属板は、平面視で略Ｔ字形状に形成される。

　本発明の他の側面によれば、本発明によるモータコアは、所定形状に形成された金属板を積層した積層体であって、積層体の積層方向両端の間に延びるスロットが形成された積層体と、少なくとも一方の面に熱接着層を有する熱接着性樹脂フィルムであって、熱接着性樹脂フィルムの熱接着層とスロットを形成する積層体の表面とが向かい合うようにスロットに配置された熱接着性樹脂フィルムと、積層体の積層方向両端に一体成形された樹脂成形体であって、積層体の積層方向両端において、熱接着性樹脂フィルムの熱接着層が接着された樹脂成形体と、を有する。
　このように構成された本発明においては、積層体を構成する金属板が、樹脂成形体及び熱接着性樹脂フィルムによって固定されるので、カシメやレーザ溶着により金属板同士を結合したり、金属板同士の固定に接着剤を用いたりする必要がない。これにより、鉄損の低減と工数削減とを両立することができる。また、熱接着性樹脂フィルムは、従来モータコアと巻線との間を絶縁するために用いられていた絶縁紙（例えばアラミド紙）のように繊維を排出することがないので、例えば空調機器のコンプレッサの動力源など高い清浄度が必要とされる環境における使用にも適している。

　本発明において、好ましくは、熱接着性樹脂フィルムの熱接着層は積層体に接着されている。
　このように構成された本発明においては、成形型の型締め前に熱接着性樹脂フィルムを熱接着層により積層体のスロット内に仮止めすることができる。これにより、成形型の型締めの際に熱接着性樹脂フィルムの位置がずれることがなく、熱接着性樹脂フィルムの位置決めを高精度に行うことができる。

　本発明のモータコアの製造方法及びモータコアによれば、鉄損の低減と工数削減とを両立することができる。

本発明の実施形態によるモータコアの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態による積層体を構成する金属板の平面図である。 本発明の実施形態によるモータコアの断面図であり、（ａ）は図１のＡ－Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ－Ｂ断面図である。 本発明の実施形態による熱接着性樹脂フィルムと樹脂成形体との接着部を示す拡大断面図である。 本発明の実施形態によるモータコアの製造方法の流れを示すフローチャートである。 本発明の変形例によるモータコアの概略構成を示す斜視図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるモータコアの製造方法及びモータコアについて説明する。

　図１は、本実施形態によるモータコアの概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のモータコア１は全体として円筒形であり、インナーロータ方式のモータ（例えばブラシレスＤＣモータ）のステータとして用いられる。

　モータコア１は、円環形状に形成された金属板２を積層した円筒形の積層体３を有している。積層体３の内周には、この積層体３の積層方向両端の間に延びるスロット３ａが、積層体３の内周に沿って周方向に所定の間隔で形成されている。

　図２は、積層体３を構成する金属板２の平面図である。金属板２は、例えば電磁鋼板の薄板（例えば板厚０．２ｍｍ）を、プレス加工等の機械加工により所定形状に形成したものである。図２に示すように、本実施形態による金属板２は、平面視で円環形状に形成されている。より詳細には、金属板２は、平面視で円環形状の円環部２ａと、円環部２ａの内周から径方向内側に延びる複数の腕部２ｂと、円環部２ａの外周に形成された複数の溝部２ｃとを備えている。腕部２ｂは円環部２ａの内周に沿って周方向に所定の間隔で配列されており、金属板２を積層することにより、隣接する腕部２ｂの間の空間によってスロット３ａが形成される。

　また、図１に示すように、積層体３の積層方向両端には、一体成形された樹脂成形体６が設けられている。樹脂成形体６は、積層体３の積層方向両端のそれぞれを覆うように形成された一対の本体６ａと、積層体３の外周に沿って積層体３の積層方向に延び、一対の本体６ａを連結する連結部６ｂとを備えている。

　一対の本体６ａは、それぞれ金属板２と同様の平面形状を有しており、積層体３の端面全体を覆うように形成されている。これにより、積層体３の腕部に巻線が巻き回されたときに、樹脂成形体６の本体６ａと、スロット３ａに配置された後述する熱接着性ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム４とによって、巻線と積層体３との間が絶縁される。本実施形態の樹脂成形体６の材料としては、例えばＰＰＳ樹脂等、射出成形により成形可能な各種樹脂を用いることができる。

　図３は、本実施形態によるモータコア１の断面図であり、（ａ）は図１のＡ－Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ－Ｂ断面図である。図１及び図３（ｂ）に示すように、連結部６ｂは、一対の本体６ａの間を、積層された金属板２の溝部２ｃに沿って積層方向に延び、一対の本体６ａを連結している。連結部６ｂが、積層された金属板２の溝部２ｃを埋めるように一体成形されることにより、積層された各金属板２の面内の動きが規制されるとともに、連結部６ｂにより連結された一対の本体６ａにより、積層された金属板２の積層方向の動きが規制される。

　また、図１及び図３（ａ）に示すように、積層体３に形成されたスロット３ａには、熱接着性ＰＰＳフィルム４が配置されている。図４は、本実施形態による熱接着性ＰＰＳフィルム４と樹脂成形体６との接着部を示す拡大断面図である。

　図４に示すように、熱接着性ＰＰＳフィルム４は、熱接着層４ａとＰＰＳ樹脂層４ｂとを有し、熱接着層４ａは熱接着性ＰＰＳフィルム４の一方の面のみに設けられている。熱接着性ＰＰＳフィルム４は、熱接着層４ａと、スロット３ａを形成する積層体３及び樹脂成形体６の本体６ａの表面とが向かい合うように、スロット３ａに配置されている。熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａは、対向する樹脂成形体６の本体６ａの表面（つまりスロット３ａを形成する本体６ａの表面）に接着されるとともに、対向する積層体３の表面（つまりスロット３ａを形成する積層体３の表面）の少なくとも一部（例えば、樹脂成形体６の本体６ａに隣接する積層体３の部分）に接着されている。

　熱接着性ＰＰＳフィルム４は、例えば、ＰＰＳ樹脂組成物と共重合ＰＰＳ樹脂とを、それぞれ別個の溶融押出装置に供給して溶融状態とした後に積層し、冷却後に延伸することにより得られる。熱接着性ＰＰＳフィルム４の詳細な製造方法は、例えば、特開２００９－２７４４４１号公報に記載されている。熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａは、所定温度（例えば２００℃～３００℃）まで加熱されると溶融状態となる。溶融状態の熱接着層４ａを被接着物に圧着しつつ、熱接着層４ａのガラス転移温度以下まで急冷することにより、熱接着性ＰＰＳフィルム４と被接着物とが接着された構造体を得る事ができる。

　次に、上記のように構成される本実施形態のモータコア１の製造方法を説明する。図５は、本実施形態によるモータコア１の製造方法の流れを示すフローチャートである。

　図５に示すように、まず、ステップＳ１において、プレス加工により金属板２の材料となる金属材（例えば電磁鋼帯）から金属板２を打ち抜く。

　次に、ステップＳ２において、成形型の内部に、ステップＳ１において打ち抜かれた金属板２を積層した積層体３を配置する。この際、予め金属板２を積層した積層体３を成形型の内部に配置してもよく、成形型の内部において金属板２を積層して積層体３を形成するようにしてもよい。

　次に、ステップＳ３において、積層体３の各スロット３ａに熱接着性ＰＰＳフィルム４を配置する。次いで、ステップＳ４において、熱接着性ＰＰＳフィルム４を所定温度（例えば２００℃～３００℃）まで加熱し、熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａを積層体３の表面に熱融着させることにより、熱接着性ＰＰＳフィルム４を積層体３のスロット３ａ内に仮止めする。このとき、熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａは、スロット３ａを形成する積層体３の表面の一部（例えば、樹脂成形体６の本体６ａに隣接する積層体３の部分）のみに接着されれば良いが、スロット３ａを形成する積層体３の表面全体に接着されてもよい。また、ステップＳ２からＳ４の順序を適宜入れ替えても良い。例えば、予め金属板２を積層した積層体３の各スロット３ａに熱接着性ＰＰＳフィルム４を配置し（ステップＳ３）、熱接着性ＰＰＳフィルム４を所定温度まで加熱して積層体３のスロット３ａ内に仮止め（ステップＳ４）した後、積層体３を成形型の内部に配置（ステップＳ２）してもよい。

　次に、ステップＳ５において、成形型の型締めを行う。上記のとおり、ステップＳ３において熱接着性ＰＰＳフィルム４は熱接着層４ａにより積層体３のスロット３ａ内に仮止めされているので、成形型の型締めの際に熱接着性ＰＰＳフィルム４の位置がずれることがなく、熱接着性ＰＰＳフィルム４の位置決めを高精度に行うことができる。

　次に、ステップＳ６において、成形型のキャビティ内に溶融樹脂を射出することにより、樹脂成形体６の射出成形を行う。このとき、樹脂成形体６の本体６ａに相当する位置のキャビティに射出された溶融樹脂が熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａに接触することにより、熱接着層４ａも溶融樹脂と同程度の温度まで上昇し、溶融状態となる。その後、成形型内の樹脂を冷却することにより、樹脂成形体６が固化する。このとき、熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａは、対向する樹脂成形体６の本体６ａの表面（つまりスロット３ａを形成する本体６ａの表面）に接着された状態で固化する。これにより、積層体３を構成する金属板２が、樹脂成形体６及び熱接着性ＰＰＳフィルム４によって固定される。

　次に、ステップＳ７において、成形型を開き、積層体３、熱接着性ＰＰＳフィルム４及び樹脂成形体６が一体となったモータコア１を離型する。

　＜変形例＞
　次に、本発明の実施形態の変形例を説明する。図６は、本発明の変形例によるモータコア１の概略構成を示す斜視図である。上述した実施形態では、モータコア１が円環形状に形成された金属板２を積層した円筒形の積層体３を有している場合を例示したが、金属板２の形状は円環形状には限られない。例えば、図６に示すように、平面視で略Ｔ字形状に形成された金属板２を積層したＴ形柱状の積層体３をモータコア１が有するようにしてもよい。この場合、図６に示したＴ形柱状のモータコア１を円環状に配列することにより、全体として円筒形のモータコア１を得る事ができる。

　図６の変形例では、Ｔ字形状の金属板２の長手方向に延びる部分が腕部２ｂに相当し、この金属板２を積層した積層体３の腕部の両側面に熱接着性ＰＰＳフィルム４が配置される。本変形例によるモータコア１の製造方法の流れは、図５に示したフローチャートの流れと同様である。

　＜作用効果＞
　次に、上述した実施形態及び別実施形態によるモータコア１の製造方法及びモータコア１の作用効果について説明する。

　まず、モータコア１の製造方法は、熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａとスロット３ａを形成する積層体３の表面とが向かい合うように、熱接着性ＰＰＳフィルム４を配置する工程と、熱接着性ＰＰＳフィルム４を所定温度以上まで加熱することにより、熱接着層４ａを積層体３に接着する工程と、成形型を閉じた後に成形型内に樹脂を射出することにより、積層体３の積層方向両端に樹脂成形体６を一体成形するとともに、積層体３の積層方向両端において、熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａを樹脂成形体６に接着する工程とを有するので、成形型の型締め前に熱接着性ＰＰＳフィルム４を熱接着層４ａにより積層体３のスロット３ａ内に仮止めすることができる。これにより、成形型の型締めの際に熱接着性ＰＰＳフィルム４の位置がずれることがなく、熱接着性ＰＰＳフィルム４の位置決めを高精度に行うことができる。また、積層体３を構成する金属板２が、樹脂成形体６及び熱接着性ＰＰＳフィルム４によって固定されるので、カシメやレーザ溶着により金属板２同士を結合したり、金属板２同士の固定に接着剤を用いたりする必要がない。これにより、鉄損の低減と工数削減とを両立することができる。また、熱接着性ＰＰＳフィルム４は、従来モータコアと巻線との間を絶縁するために用いられていた絶縁紙（例えばアラミド紙）のように繊維を排出することがないので、例えば空調機器のコンプレッサの動力源など高い清浄度が必要とされる環境における使用にも適している。

　また、一方の面のみに熱接着層４ａを有する熱接着性ＰＰＳフィルム４を用いるので、成形型の型締め前に熱接着性ＰＰＳフィルム４を熱接着層４ａにより積層体３のスロット３ａ内に容易に仮止めすることができ、熱接着性ＰＰＳフィルム４の位置決めを高精度に行うことができる。

　また、樹脂成形体６は、ＰＰＳにより一体成形されるので、樹脂成形体６を容易に形成できるとともに、積層体３を構成する金属板２の固定に十分な強度で熱接着性ＰＰＳフィルム４を樹脂成形体６に接着することができる。

　また、金属板２が、平面視で環状に形成される場合、又は、平面視で略Ｔ字形状に形成される場合の何れにおいても、上述した作用効果を奏することができる。

　また、モータコア１は、熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａとスロット３ａを形成する積層体３の表面とが向かい合うようにスロット３ａに配置された熱接着性ＰＰＳフィルム４を有し、熱接着層４ａが積層体３に接着されている。また、モータコア１は、積層体３の積層方向両端に一体成形された樹脂成形体６を有し、積層体３の積層方向両端において、熱接着性ＰＰＳフィルム４の熱接着層４ａが樹脂成形体６に接着されている。
　これにより、成形型の型締め前に熱接着性ＰＰＳフィルム４を熱接着層４ａにより積層体３のスロット３ａ内に仮止めすることができるので、成形型の型締めの際に熱接着性ＰＰＳフィルム４の位置がずれることがなく、熱接着性ＰＰＳフィルム４の位置決めを高精度に行うことができる。また、積層体３を構成する金属板２が、樹脂成形体６及び熱接着性ＰＰＳフィルム４によって固定されるので、カシメやレーザ溶着により金属板２同士を結合したり、金属板２同士の固定に接着剤を用いたりする必要がない。これにより、鉄損の低減と工数削減とを両立することができる。また、熱接着性ＰＰＳフィルム４は、従来モータコアと巻線との間を絶縁するために用いられていた絶縁紙（例えばアラミド紙）のように繊維を排出することがないので、例えば空調機器のコンプレッサの動力源など高い清浄度が必要とされる環境における使用にも適している。

　１　モータコア
　２　金属板
　２ａ　円環部
　２ｂ　腕部
　２ｃ　溝部
　３　積層体
　３ａ　スロット
　４　熱接着性ＰＰＳフィルム
　４ａ　熱接着層
　４ｂ　ＰＰＳ樹脂層
　６　樹脂成形体
　６ａ　本体
　６ｂ　連結部

Claims (8)

1. 　モータコアの製造方法であって、
   　所定形状に形成された金属板を積層した積層体であって、前記積層体の積層方向両端の間に延びるスロットが形成された前記積層体を、成形型の内部に配置する工程と、
   　少なくとも一方の面に熱接着層を有する熱接着性樹脂フィルムを前記積層体の前記スロットに配置する工程であって、前記熱接着性樹脂フィルムの前記熱接着層と前記スロットを形成する前記積層体の表面とが向かい合うように、前記熱接着性樹脂フィルムを配置する工程と、
   　前記成形型を閉じた後に当該成形型内に樹脂を射出することにより、前記積層体の前記積層方向両端に樹脂成形体を一体成形するとともに、前記積層体の前記積層方向両端において、前記熱接着性樹脂フィルムの前記熱接着層を前記樹脂成形体に接着する工程と、
   　を有するモータコアの製造方法。
2. 　さらに、前記成形型を閉じる前に、前記積層体の前記スロットに配置された前記熱接着性樹脂フィルムを所定温度以上まで加熱することにより、前記熱接着層を前記積層体に接着する工程を有する、請求項１に記載のモータコアの製造方法。
3. 　前記熱接着性樹脂フィルムは、一方の面のみに前記熱接着層を有する熱接着性ポリフェニレンサルファイドフィルムである、請求項１又は２に記載のモータコアの製造方法。
4. 　前記樹脂成形体は、ポリフェニレンサルファイドにより一体成形される、請求項３に記載のモータコアの製造方法。
5. 　前記金属板は、平面視で環状に形成される、請求項１又は２に記載のモータコアの製造方法。
6. 　前記金属板は、平面視で略Ｔ字形状に形成される、請求項１又は２に記載のモータコアの製造方法。
7. 　所定形状に形成された金属板を積層した積層体であって、前記積層体の積層方向両端の間に延びるスロットが形成された前記積層体と、
   　少なくとも一方の面に熱接着層を有する熱接着性樹脂フィルムであって、前記熱接着性樹脂フィルムの前記熱接着層と前記スロットを形成する前記積層体の表面とが向かい合うように前記スロットに配置された前記熱接着性樹脂フィルムと、
   　前記積層体の前記積層方向両端に一体成形された樹脂成形体であって、前記積層体の前記積層方向両端において、前記熱接着性樹脂フィルムの前記熱接着層が接着された前記樹脂成形体と、
   　を有するモータコア。
8. 　前記熱接着性樹脂フィルムの前記熱接着層は前記積層体に接着されている、請求項７に記載のモータコア。

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