JP5019967B2 - モータ用の積層コアとこれを用いるモータ - Google Patents

Description

本発明は、モータの積層コアに利用される、金属板から所定の形状に打ち抜かれたコアを積層したモータ用の積層コアとこれを用いるモータに関するものである。

従来、金属板から所定の形状に打ち抜いたコア（以下、板片コアという）を積み重ねてモータ用のコアの積層体である積層コアを製造する場合、その接合方法として、板片コアの平面部に突起を成形し、その突起成形を行ったときに形成される突起形状とその反対面に形成されるくぼみ形状を用いて、板片コアの突起部とそれと重なり合う板片コアのくぼみ部をはまり合わせることにより、かしめ接合させる方法や、板片コアに塗布された接着剤により板片コアどうしを接合させる方法が用いられている。

以下に、従来例について、図８（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。図８（ａ）は板片コア、図８（ｂ）は板片コアをかしめ接合させて製作した積層体を示す図である。図８（ａ）に示した板片コア１０１に成形させた突起１０２とその反対面に形成されたくぼみ１０３を用いて、板片コア１０１の突起１０２をそれに重なり合う板片コア１０１のくぼみ１０３にはまり合わせることにより、かしめ接合させて積層体１００を形成している。その積層体１００は図７に示すように、円弧状に合体接合されて、モータコア９０として１つのモータ部品となる。円弧状に接合された積層体１００の内径部に回転する軸が配置され、電流と磁界の作用により軸が回転しモータとしての役割を果たす。

図９はかしめ接合にて積層体を製作する一連の加工工程の概略図を示す。間欠的に送られてきた金属材料１１３に、かしめ接合に用いる突起を、突起成形パンチ１２０と突起成形ダイ１２１を用いて加工を行う。突起成形パンチ１２０にてくぼみ形状が成形され、突起成形ダイ１２１に設置されている穴にてくぼみ形状の場所の反対面に突起形状が成形される。突起成形パンチ１２０は上ダイセット１１０に固定されたパンチプレート１１１に設置されており、突起成形パンチ１２０の先端はストリッパープレート１１２にてガイドされている。

また、突起成形ダイ１２１は下ダイセット１１６とダイバッキングプレート１１５に固定されたダイプレート１１４にはめ込まれている。板片コアに複数個の突起を成形するため、突起成形パンチ１２０は複数個設置されており、また突起成形ダイ１２１には複数個の穴が設置されている。突起成形された金属材料１１３は間欠的に次の工程に送られ、形状打ち抜きパンチ１２２と形状打ち抜きダイ１２３によって所定の形状に打ち抜かれる。打ち抜かれた金属材料１１３は、形状打ち抜きパンチ１２２によって形状打ち抜きダイ１２３の中に押し込まれ、次に打ち抜かれた金属材料１１３が同様に形状打ち抜きダイ１２３に押し込まれるので、少しずつ下方に移動していく。

その後、形状打ち抜きダイ１２３の下方に設置された側圧ピース１１７の中に挿入されていく。側圧ピース１１７の内径は打ち抜かれた板片コアの外径よりも若干小さいので、側圧ピース１１７の内径と板片コアの外径によって摩擦力が発生し、その摩擦力と形状打ち抜きパンチ１２２による上方からの加圧力により、板片コアどうしが密着する。そのとき、板片コアに成形された突起形状とその前に打ち抜かれている板片コアに成形されたくぼみ形状がはまり合うことにより、板片コアどうしが、かしめ接合される。

図１０（ａ），（ｂ）は板片コアと板片コアを接着接合させて製作した積層体を示す図である。板片コア１０１に塗られている接着剤１０４を用いて、板片コア１０１どうしを接着接合させることにより積層体１００を製作する。図１１は接着接合にて積層体を製作する一連の加工工程を示す概略図である。接着剤１０４が塗布された金属材料１１３が所定の形状に打ち抜かれる工程に間欠的に送られてくる。そして、形状打ち抜きパンチ１２２と形状打ち抜きダイ１２３によって所定の形状に打ち抜かれる。打ち抜かれた金属材料１１３は、形状打ち抜きパンチ１２２によって形状打ち抜きダイ１２３の中に押し込まれ、次に打ち抜かれた金属材料１１３が同様に形状打ち抜きダイ１２３に押し込まれるので、少しずつ下方に移動していく。

その後、形状打ち抜きダイ１２３の下方に設置された側圧ピース１１７の中に挿入されていく。側圧ピース１１７の内径は打ち抜かれた板片コアの外径よりも若干小さいので、側圧ピース１１７の内径と板片コアの外径によって摩擦力が発生し、その摩擦力と形状打ち抜きパンチ１２２による上方からの加圧力により、板片コアどうしが密着する。このとき、熱硬化性の接着剤を使用している場合は、側圧ピース１１７の近傍にヒータや高周波誘導加熱装置などの加熱源１１８を設け、板片コアを加熱させることにより、板片コアを接着接合できる。
特開２００５−１９９３１５号公報

しかしながら、前述したような板片コアを突起成形にてかしめ接合する場合、板片コアどうしの接合強度は突起形状の大きさや高さに影響される。突起形状の大きさが大きいほど接合強度は強くなる。強くなる理由としては、板片コアどうしの突起形状とくぼみ形状のかしめ接合している部分の接触面積が大きくなるからである。

モータは、この積層コアに銅線を巻き付け、銅線に電流を流すことで発生する磁界により、積層コアの中心に配置された軸を回転させる。このとき積層コアにも磁界が流れるが、磁界が流れる影響で積層コアに渦電流が発生する。渦電流が発生することにより積層コアが発熱し、エネルギーの損失によりモータの効率が低下する。そのため渦電流の発生を少なくする必要がある。

少なくするために、積層されているそれぞれの板片コアを絶縁する方法がとられている。絶縁することにより渦電流の流れる領域を少なくすることができ、結果的に発生を少なくすることができる。部分的に絶縁性が確保されず導通部分が発生すると、渦電流の発生が大きくなる。導通部分の面積が多くなればなるほど渦電流も大きくなり、モータの効率も低下していく。積層されているそれぞれの板片コアを絶縁するために、その板片コアを製作するための金属材料としては、表面に絶縁皮膜が施してあるものを使用する。

板片コアに突起形状を成形すると、板片コアの平面上には絶縁皮膜が施してあるが、その突起部の側面部は絶縁皮膜がない状態となり、くぼみ部の側面も同様の状態となる。そのとき、板片コアに成形された突起部と、それと重なり合う板片コアに成形されたくぼみ部がかしめ接合されると、そのかしめ接合された部分で、板片コアどうしに導通が発生するので、モータの効率が悪くなる。

また、突起とくぼみの材料はつぶされながらかしめられるが、材料の硬さや加工硬化の不均一により、板片コアどうしがずれた状態で結合され、積層精度は悪くなる。突起形状を大きくして接合強度を高くしようとすると、板片コアどうしの接触面積が増えそれに伴って導通部分も増えるためモータ効率はさらに悪くなる。突起形状を小さくして、その数を増やして接合強度を強化する方法もあるが、同様に、板片コアどうしの接触面積が増加するのでモータ効率が低下する。突起形状の高さを高くしても接合強度は強くなるが、同様に接触面積が大きくなるのでモータの効率は低下していく。また、突起の高さは板片コアの板厚までしか成形することは困難である。

前述したように、積層コアに巻き付けられた銅線に電流を流すと、磁界の影響で板片コアに渦電流が流れ、その渦電流がモータの効率を低下させる。板片コアの材料の厚みが薄くなればなるほど渦電流の発生を少なくさせることができる。近年のモータの動向として、さらなる小型薄型化、高出力化、高効率化が求められている。そのためには、板片コアの材料の厚みを薄くすることで渦電流の発生を少なくし、モータの損失を低減することで高効率化を実現でき、その結果モータを小型薄型化、高出力化させることができる。

しかしながら、板厚が薄くなればなるほど成形できるかしめ用の突起の高さが低くなり接合強度も弱くなっていく。接合強度が弱いとかしめ接合ができなかったり、積層コアのモータとしての組み立て時や、搬送時に分離してしまったりする。そのため、一般的に使用されている板片コアの材料の厚さは、０．３５ｍｍくらいまでで、それより薄くなると安定して接合させるのは難しくなってくる。

強度を強くするもう１つの方法として、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、成形される突起における突起形状の突起幅寸法Ｔをくぼみ形状のくぼみ幅寸法Ｋよりもさらに大きくし、幅の大きい突起１０２を幅の小さいくぼみ１０３に押し込む方法がある。しかしながら、狭いくぼみ１０３の中に大きい突起１０２を無理に押し込むので、突起の周りに板厚方向の膨れが発生し、板片コア１０１どうしが密着せず隙間１０５が発生する。また、成形される突起の突起形状の突起幅寸法Ｔをくぼみ形状のくぼみ幅寸法Ｋよりも大きくしていくと接合強度は強くなるが、ある一定以上になると逆に弱くなり最終的には突起形状がくぼみ形状の中へ入っていかなくなる。図１２（ａ），（ｂ）に示す突起形状における突起幅寸法Ｔがくぼみ形状におけるくぼみ幅寸法Ｋよりも０．１ｍｍ以上になると、接合強度は弱くなる傾向にある。

板片コア１０１どうしを積層させるときの位置決めはこの成形の突起１０２とくぼみ１０３がはまり合うことで行われ、突起１０２のセンターとくぼみ１０３のセンターが一致したとき、板片コア１０１がずれることなく積層接合される。しかしながら、前記のように突起形状の突起幅寸法Ｔとくぼみ形状のくぼみ幅寸法Ｋの差が大きくなればなるほど、突起１０２とくぼみ１０３がはまり合うときに、突起１０２とくぼみ１０３のセンターずれが発生して板片コアどうしのずれとなる。

積層コアの内周部には回転するモータの軸が配置され、外周部には積層コアを覆うフレームが配置される。フレームの内周と積層コアの外周は、接触面積が大きいほどしっかりと固定され、積層コアの内周とモータの軸の外周の隙間は小さいほどモータの軸のがたつきは少なく、スムーズに軸が回転する。しかしながら、板片コアどうしがずれて積層されると、傾いた積層コアが形成される。その状態でフレームに嵌合させるとうまく嵌合できなかったり、また内周部にモータの軸を挿入すると、軸が傾いたり積層コアと軸が接触してしまったりして、効率が低下したり、さらにモータの振動，がたつき，騒音の原因となる。そのため板片コアどうしをずれることなく精度良く積層させることがとても重要になってくる。

また、接着剤を用いて板片コアを接合させる場合、接合強度は使用する接着剤の能力と接合面積に関係してくる。高強度の接着剤を用いて、接着剤の塗布面積を大きくすればするほど強度は強くなる。そのため一般的にかしめによる接合よりも、高強度な積層体を得ることができる。このとき、板片コアを積層させるときの板片コアどうしの位置は板片コアの外形形状を規制させることによって行う。しかしながら、熱硬化性の接着剤を使用する場合は板片コアを加熱するため、板片コアの熱膨張により板片コアの外形が変化し板片コアどうしを精度良く位置決めすることが難しくなる。

また、打ち抜きパンチやダイの磨耗により外径形状が変化するため同様に精度良く位置決めするのは難しくなる。さらに板片コアを打ち抜き加工したとき外形部にバリは必ず発生するが、そのバリも位置決め精度を悪くする要因となる。図１３に板片コアどうしにずれが発生した状態で積層された積層体１００を示す。打ち抜きにより発生したバリ１０８により、その次に積層されるバリが発生した板片コア１０７は、そのバリ１０８の影響により、ずれた状態で積層される。

前述したように、積層コアは後工程にて銅線を巻き付けてモータの鉄心として使用される。銅線に電流を流すと、この積層コアの鉄心に磁界が発生し、磁界と電流の作用により軸が回転する。このとき、積層コアに磁界が流れるが、積層コアとして積み重ねられた板片コアの表面は、凹凸が少なく、滑らかであるほうが磁界の流れは良い。板片コアに突起やくぼみがあると、その部分で磁界の乱れが発生し、その影響で磁束密度が弱くなってしまう。軸を回転させる回転力は、磁束密度の強さに比例するので、結果的に軸の回転力が低下してしまう。

そのため、かしめ用に用いるくぼみや突起は、磁界の流れを乱すため、少ないほうがモータの効率は良くなる。さらに、積層コアはモータ軸の回転とともに同時に回転する。回転するため、荷重のバランスが重要になってくる。バランスが悪いと積層コアのブレが発生し、モータの振動の原因となる。かしめ用の突起やくぼみはバランスを悪くする要因である。また板片コアをレーザ溶接する場合も、その溶接部分は回転バランスを悪くする要因となる。かしめ用の突起やくぼみの配置は、回転バランスを考慮しなければならないが、その突起やくぼみの数が多いと、バランスを保つのは非常に難しい。

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、所定の形状に打ち抜いた板片（コア）を精度良く積層させ、また接合強度の高い積層コアを得ることにより効率の良いモータを得ることができるモータ用の積層コアとこれを用いるモータを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載したモータ用の積層コアは、金属板から所定の形状に打ち抜かれたコアを積層したモータ用の積層コアにおいて、積層コアを形成するコア平面部の一方の面に第１突起と第２突起を設け、コア平面部の他方の面に第１くぼみと第２くぼみを設け、コアを積層する際に上下のコアの間で、上側コアの第１，第２突起と下側コアの第１，第２くぼみのそれぞれを嵌合し位置決めするとともに、コア間に配設した接着剤により接着接合し、前記第１突起と前記第２突起は、コア平面部の一方の面での形状が円形状であり、前記第１くぼみと前記第２くぼみは、前記コア平面部の他方の面での形状に、前記円形状の直径と同じ距離はなれた平行な２つの辺を少なくとも一部に有することにより、板片コアどうしを積層させるときの位置決めは、必要最低限で成形した突起とくぼみにて行い、板片コアどうしの接合は、板片コアに塗布された接着剤を用いることで、板片コアの積層を精度が良く、接合強度の強い積層コアを製作することができる。また、位置決めに用いる突起とくぼみは平面で見ると２点のみ点接触となるため、板片コアどうしを導通する部分の面積を小さくでき、渦電流を小さくできる。

また、請求項２に記載したモータ用の積層コアは、金属板から所定の形状に打ち抜かれたコアを積層したモータ用の積層コアにおいて、前記積層コアを形成する前記コア平面部の一方の面に第１突起と第２突起を設け、前記コア平面部の他方の面に第１くぼみと第２くぼみを設け、前記コアを積層する際に上下の前記コアの間で、上側コアの前記第１，第２突起と下側コアの前記第１，第２くぼみのそれぞれを嵌合し位置決めするとともに、前記コア間に配設した接着剤により接着接合し、前記第１突起と前記第２突起は長穴形状であり、前記第１くぼみと前記第２くぼみは前記長穴形状に外接する丸形状のくぼみであることにより、位置決めに用いる突起とくぼみは平面で見ると２点のみ点接触となるため、板片コアどうしを導通する部分の面積を小さくでき、渦電流を小さくできる。

また、請求項３に記載したモータ用の積層コアは、金属板から所定の形状に打ち抜かれたコアを積層したモータ用の積層コアにおいて、前記積層コアを形成する前記コア平面部の一方の面に第１突起と第２突起を設け、前記コア平面部の他方の面に第１くぼみと第２くぼみを設け、前記コアを積層する際に上下の前記コアの間で、上側コアの前記第１，第２突起と下側コアの前記第１，第２くぼみのそれぞれを嵌合し位置決めするとともに、前記コア間に配設した接着剤により接着接合し、前記嵌合する突起とくぼみの形状が互いに異なる形状であり、前記積層するコア間の前記第１突起と前記第１くぼみ、および前記第２突起と前記第２くぼみが２点で接し、前記第１突起と前記第１くぼみが接する２点の延長線と、前記第２突起と前記第２くぼみが接する２点の延長線が垂直に交差するように、前記コア平面部の一方の面に前記第１，第２突起と、前記コア平面部の他方の面に前記第１，第２くぼみと、を配設したことにより、位置決めする突起とくぼみを最低２ヶ所とすることができ、板片コアどうしを導通する部分を少なくでき、渦電流を小さくできる。
また、請求項４に記載したモータ用の積層コアは、請求項１〜３の積層コアにおいて、積層するコア間の第１突起と第１くぼみ、および第２突起と第２くぼみの隙間の少なくとも一部に接着剤が充満していることにより、絶縁効果がある接着剤により隙間には接着剤だまりができ、板片コアどうしに流れる渦電流を低下させ、かつ接合強度も向上できる。

また、請求項５，６に記載したモータ用の積層コアは、請求項１〜４の積層コアであって、コア平面部において、コア周囲の辺の少なくとも一部を半径Ｒ１の円弧の外周辺として構成し、第１くぼみまたは第１突起内部の任意の点から半径Ｒ１の外周辺までの第１の距離は、第２くぼみまたは第２突起内部の任意の点から半径Ｒ１の外周辺までの第２の距離より、小さいこと、また、コア平面部において、コア周囲の辺の一部を半径Ｒ２の円弧の内周辺として構成し、半径Ｒ１円弧の外周辺と半径Ｒ２の円弧の内周辺とのそれぞれの中点を通る直線上に、第１くぼみまたは第１突起と第２くぼみまたは第２突起を配設したことにより、突起とくぼみを最低２ヶ所として確実な位置決めをするすることができ、板片コアどうしを導通する部分を少なくでき、渦電流を小さくできる。

また、請求項７に記載したモータは、請求項１〜４のいずれか１項に記載したモータ用の積層コアと、積層コアに巻き付けた導線と、積層コアの中央の中空部に設けたロータとを備えたことにより、精度良く、接合強度の強い積層コアと、この積層コアを形成する板片コアどうしに流れる渦電流を低下させて、効率の良いモータを得ることができる。

本発明によれば、板片コアどうしを積層させるときの位置決めは、必要最低限で成形した突起とくぼみにて行い、板片コアどうしの接合は、板片コアに塗布された接着剤を用いることで、精度良く板片コアを積層し、接合強度の強い積層コアを製作することが可能となり、板片コアどうしに流れる渦電流を低下させた積層コアによって、エネルギー損失を減少した効率の良い高性能のモータを製作すること、さらに薄い材料の積層コアも製作できるため、モータを小型薄型化、高出力化させることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態における板片コアと積層した積層体を示す図である。ここで、前記従来例を示す図８において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示す。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、板片コア１０１に２ヶ所の位置決め用に成形した突起１０２を設置して位置決めを行い、接着剤１０４にて板片コア１０１どうしを接合させた積層体１００である。図２はその積層体を製作する一連の加工工程を示す概略図である。間欠的に送られてきた、表面に絶縁皮膜が施され接着剤が塗布されている金属材料１１３に、板片コアの位置決めに用いる突起を、突起成形パンチ１２０と突起成形ダイ１２１を用いて加工を行う。接着剤が塗布されている金属材料１１３は、既に接着剤が塗布されて乾燥している市販の接着鋼板を使用したり、また接着剤が塗布されていない鋼板に、一連の加工工程内で塗布することも可能である。

まず、金属材料１１３に突起成形パンチ１２０にてくぼみ形状が成形され、突起成形ダイ１２１に設置されている穴にて、くぼみ形状が成形された同じ位置の反対側に突起形状が成形される。突起成形パンチ１２０は上ダイセット１１０に固定されたパンチプレート１１１に設置されており、突起成形パンチ１２０の先端はストリッパープレート１１２にて規制されている。また突起成形ダイ１２１は下ダイセット１１６とダイバッキングプレート１１５に固定されたダイプレート１１４にはめ込まれている。

くぼみ部、突起部の形状としては丸形状が一般的であるが、板片コアの形状が大きかったり、位置決め精度を向上させたい場合、角形状を使用することも可能である。突起成形パンチ１２０の先端の径は、突起成形ダイ１２１の穴径よりも０．００５ｍｍ〜０．０１ｍｍ程度大きく設定されているため、金属板に成形された突起部とくぼみ部がスムーズにはまり合う。このとき、２ヶ所の位置決め用に成形した突起の間隔は、離れていればいるほど板片コアどうしの位置精度は良くなり、突起間隔が狭いと位置決め精度は悪くなる。ただし、広すぎると板片コアの端面に近くなってしまい、コアの形状に悪影響を与える。

板片コアに設定する突起形状とその反対面の同じ位置に設定するくぼみ形状は、いくつかの組み合わせを用いることができる。まず、丸形状の突起と丸形状のくぼみの組み合わせがある。板片コアに設置された丸形状の突起を、それに重なり合う板片コアに設置された丸形状のくぼみにはまり合わせる方法である。この方法では突起とくぼみが面形状にて接するため、板片コアどうしの導通する面積も大きくなり、モータの効率に関しては不利になる。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、くぼみ部の先端の面積が突起部の先端の面積よりも大きくなるように、積層方向と垂直な板片コア１０１の平面部の面が円形状である突起１０２と、その円形状の直径とほぼ同じ距離はなれた平行な辺とその平行な辺のそれぞれの端部に繋がる２つの半円形状の辺を組み合わせた長穴の横長形状のくぼみ１０３ｂの組み合わせがある。板片コア１０１に設置された丸形状の突起１０２と、それに重なり合う板片コア１０１に設置された横長形状のくぼみ１０３ｂにはまり合わせる方法であり、この方法では突起１０２と横長形状のくぼみ１０３ｂが平面上で見ると２点のみの点接触しているため、板片コア１０１どうしの導通する部分の面積は少なくなり渦電流が減少し、その影響でモータの損失が減少することになり、モータの高効率化を実現でき、さらに小型薄型化、高出力化させることができる。

さらに、より高精度な積層コアが必要なときは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように長穴のくぼみ形状は１ヶ所が横長形状のくぼみ１０３ｂとすると、もう１ヶ所は縦長形状のくぼみ１０３ｃとし、横長形状のくぼみ１０３ｂとそれに重なり合う板片コア１０１の突起１０２の２点の接触点の延長線と、縦長形状のくぼみ１０３ｃとそれに重なり合う板片コア１０１の突起１０２の２点の接触点の延長線が垂直に交差する必要がある（図３（ａ）参照）。

また、長穴形状の突起とその長穴に外接する丸形状のくぼみの組み合わせもある。板片コアに設置された長穴形状の突起と、それに重なり合う板片コアに設置された丸形状のくぼみにはまり合わせる方法であり、この方法でも突起とくぼみが２点にて接するため、導通する部分の面積は少なくなるのでモータの性能は向上する。ただしこの場合も、長穴形状の突起は１ヶ所が横長とするともう１ヶ所は縦長とし、長穴形状の突起とそれに重なり合う板片コアの丸形状のくぼみの２点の接触点の延長線と、もう１ヶ所の長穴形状の突起とそれに重なり合う板片コアの丸形状くぼみの２点の接触点の延長線は垂直に交差していなければ、板片コアどうしの位置決めができない。

また、図５に示すように、長穴の横長形状のくぼみ１０３ｂとそれにはめ合わさる突起１０２の部分を第１嵌合部１０６ｂとし、同じ板片コア１０１の平面上にある別の同様な、嵌合部を第２嵌合部１０６ｃとする場合、板片コア１０１の平面部の面は、１辺が半径Ｒ１の円弧の外周辺と、その円弧と同心で半径Ｒ１より小さい半径Ｒ２の円弧の内周辺の２辺で構成している。

この構成で、第２嵌合部１０６ｃのくぼみ１０３ｃまたは突起１０２が半径Ｒ２の円弧内周辺の近傍に設置され、第１嵌合部１０６ｂのくぼみ１０３ｂまたは突起１０２が半径Ｒ１の外周辺の近傍に設置されている。つまり、第１嵌合部１０６ｂ（くぼみ１０３ｂと突起１０２）内部の任意の点から半径Ｒ１の外周辺までの第１の距離と、第２嵌合部１０６ｃ（くぼみ１０３ｃと突起１０２）内部の任意の点から半径Ｒ１の外周辺までの第２の距離としたとき、第１の距離は第２の距離より小さくなる関係となっている。

さらに、この関係を保ちながら、第１嵌合部１０６ｂと第２嵌合部１０６ｃとの距離が離れていればいるほど、位置決め精度は向上する。特に、積層コアの位置決め精度が重要な、例えば携帯用機器に用いられる小型モータ等では、第１嵌合部１０６ｂと第２嵌合部１０６ｃ間の距離として、半径Ｒ１と半径Ｒ２との差の７０％以上を設けることが望ましい。これにより積層体のずれを少なくすることが可能となる。

また、半径Ｒ１の外周辺と、半径Ｒ２の内周辺のそれぞれの円弧の中点を通る直線上に、第１嵌合部１０６ｂの円形状の突起１０２中心と、第２かしめ１０６ｃの円形状の突起１０２中心を配置している。これらのことにより、積層するコアどうしの安定的な位置決めを実現することが可能になる。

さらに、第２嵌合部１０６ｃのくぼみ１０３ｃと突起１０２が接触する２点の延長線が、外周辺および内周辺の中心を通り、かつ第１嵌合部１０６ｂのくぼみ１０３ｂと突起１０２が接触する２点の延長線と第２嵌合部１０６ｃのくぼみ１０３ｃと突起１０２が接触する２点の延長線が垂直に交差するように設定すると、板片コアどうしの位置決め精度は向上する。

また、図６（ａ），（ｂ）に示す情報用のモータに使用されるような、１体形状の板片コア１０１ａにおいては、嵌合部１０６で位置決めされる第１のくぼみと突起の位置と第２のくぼみと突起の位置は、板片コア１０１ａの内周形状および外周形状の中心に対して対称の位置に設置し、第１のくぼみと突起が接触する２点の延長線が外周辺および内周辺の中心を通り、かつ第２のくぼみと突起が接触する２点の延長線と第１のくぼみと突起が接触する２点の延長線が垂直に交差するように設定すると、少ない接触にて板片コア１０１ａどうしの高精度の位置決めを得ることができる。

なお、精度がさほど必要でない場合、前記の別の方法として、一方は丸形状の突起と丸形状のくぼみによる位置決めとし、他方を丸形状の突起と長穴形状のくぼみ、または長穴形状の突起と丸形状のくぼみの組み合わせも可能である。ただしこのとき、一方の丸形状の突起と丸形状のくぼみにてＸ方向とＹ方向の位置が決まるが、回転方向の位置が決まらないため、他方の突起とくぼみにて回転方向の位置を決めるように、長穴形状の長手方向を丸形状のある方向（一方の丸形状の中心と他方の丸形状の中心の延長線に垂直に交差する方向）に設定する必要がある。

本実施形態において、積層体を形成するため板片コアを積層する際、図３に示すように、横長形状のくぼみ１０３ｂ先端の面積が突起１０２先端の面積よりも大きいため、板片コア１０１どうしが重なり合ったとき、突起１０２とくぼみ１０３ｂの接触点以外には隙間が発生する。そして板片コア１０１に塗布された接着剤１０４が加熱等により軟化し、この隙間の一部または全部に充満する。接着剤１０４は絶縁効果があるため、位置決めのため２点にて接触している部分以外は板片コア１０１どうしが完全に絶縁されている状態となり、また接合強度も向上する。

また、積層体を製作する一連の加工工程として、図２に示すように、金属材料１１３は形状を打ち抜く工程に間欠的に送られる。この工程で、形状打ち抜きパンチ１２２と形状打ち抜きダイ１２３によって、金属材料１１３は所定の形状に打ち抜かれ板片コアとなる。打ち抜かれた板片コアは、形状打ち抜きパンチ１２２によって形状打ち抜きダイ１２３の中に押し込まれ、次に打ち抜かれた板片コアが同様に形状打ち抜きダイ１２３に押し込まれるので、少しずつ下方に移動していく。

その後、形状打ち抜きダイ１２３の下方に設置された側圧ピース１１７の中に挿入されていく。側圧ピース１１７の内径は打ち抜かれた板片コアの外径よりも若干小さいので、側圧ピース１１７の側面と板片コアの打ち抜かれた切断面が接触することにより摩擦力が発生し、その摩擦力と形状打ち抜きパンチ１２２による上方からの加圧力により、板片コアどうしが密着する。そのとき、板片コアに成形された突起部とそれに重なり合う板片コアに成形されたくぼみ部がはまり合うことにより、それぞれの板片コアどうしが位置決めされる。また側圧ピース１１７の外周にヒータや高周波誘導加熱等の加熱源１１８を設置し、その熱で板片コアを加熱させることにより、板片コアに塗布された熱硬化性の接着剤が反応し、板片コアどうしが接着接合され積層体が形成される。

板片コアどうしの接着接合強度は、板片コアどうしの密着力を変えることによって調整することができる。側圧ピース１１７の形状寸法と板片コアの形状寸法の差を調整することで、側圧ピース１１７の側面と板片コアの打ち抜かれた切断面とに発生する摩擦力を変化させ、板片コアどうしの密着力を変えて、板片コアどうしの接着接合強度も調整できる。

打ち抜かれた板片コアは側圧ピース１１７の中で密着されるが、このとき板片コアの材料厚みが薄くても接着剤による接合強度が低下することはない。板片コアが金属材料１１３から打ち抜かれて、打ち抜かれるたびに以前に打ち抜かれた板片コアは下方に移動する。そのとき、下方に移動する距離は材料の厚さ分と等しい。材料の厚さが薄ければ薄いほど下方に移動するのに時間がかかり、側圧ピース１１７の中に滞在する時間も長くなる。そのことにより、板片コアが加熱されている時間が長くなり、板片コアに熱エネルギーが十分与えられる。

結果的に板片コアの材料の厚さが薄ければ薄いほど、接着剤へ与えられる熱エネルギーが多くなり、接着接合強度が安定する。また、また板片コアの材料の厚さが薄くなると、突起やくぼみの深さや高さが低くなるが、材料の厚さ分の深さや高さがあれば、板片コアどうしの位置決めは十分に行うことができる。

従来、材料の厚さが薄い板片コアの積層体を製作するのは接合強度、接合精度の問題で難しかったが、本発明の方法であれば、材料の厚さが薄くても、板片コアどうしの位置決め精度、接合強度を確保することができるので、材料の厚さが薄い積層コアを製作することにより、板片コアに流れる渦電流が減少し、その影響でモータの損失が減少することになり、モータの高効率化を実現でき、さらに小型薄型化、高出力化させることができる。

一例として、板片コアの材料厚み０．２ｍｍ、Ｒ１＝２９ｍｍ、Ｒ２＝１５．５ｍｍ、接着剤の厚み５μ、モータとしての積層コアの直径５８ｍｍの積層体がある。

また、図１に示すような積層体１００の形状は、主に産業用のモータ（サーボモータ等）に使用されている。産業用のモータに使用される積層体は形状が大きいため、金属板から板片コアを打ち抜いたときの材料歩留まりを考慮して、図１のような形状とし、それを円弧状に配列接合して、図７のモータコア９０として使用する。

一方で、携帯電話等に使用される情報用モータは小型であるので、図６（ａ）に示すようにモータコアの形状そのままを金属板より打ち抜いて、それを積層させる。このような、一体形状で打ち抜かれる情報用のモータの積層体１００ａにおいても、板片コアに設置されたくぼみと突起にて位置決めし、板片コアに塗布された接着剤にて板片コアどうしを接着接合させる方法が適用できる。

以上の実施形態で説明したように、板片コアどうしを積層させるときの位置決めは、必要最低限で成形した突起にて行い、板片コアどうしの接合については、板片コアに塗布された接着剤を用いることで、積層精度が良く、接合強度の強い、高精度の積層コアを製作することができる。

従来の突起とくぼみのかしめ工法では、積層コア製作時に、接合強度を確保するために、かしめ用の成形突起を多数個配置して、さらに成形の突起形状の幅寸法をくぼみ形状の幅寸法よりも大きく設定していた。本発明では、突起とくぼみを板片コアの位置決めとして主に用いるために、突起形状の幅寸法をくぼみ形状の幅寸法と同じ、もしくは突起形状幅がくぼみ形状幅よりも若干小さくなるように設定することもでき、突起形状がくぼみ形状にはまり合うときに発生する、突起形状とくぼみ形状のセンターずれがほとんどなく、板片コアどうしが精度良く積層される。

さらに、従来では多数個配置していた突起は、かしめ用に用いていた場合よりも個数が少なくて良く、かしめ工法よりも板片コアどうしの導通部分の面積が減少でき、モータのエネルギー損失を減少させモータ効率が向上する。また、積層の強度を確保するために多数個配置していたかしめ用の突起やくぼみを最低２ヶ所まで少なくするでき、突起やくぼみによる磁界の乱れを減少し、磁束密度を確保できるので効率の良いモータを得ることができる。さらに、突起やくぼみが少ないため、回転バランスも良く、回転による振動やブレの影響の少ない、高効率、低振動、低騒音のモータを提供できる。

くぼみ部の先端の面積が突起部の先端の面積よりも大きくなるように、丸の突起形状とその丸に外接する長穴のくぼみ形状の組み合わせにすると、くぼみと突起は平面上で見ると２点のみの点接触しているため、板片コアどうしの導通部分の面積は少なくなり渦電流が減少する。その影響でモータの損失が減少し、モータの高効率化を実現し、さらに小型薄型化、高出力化させることができる。

また、くぼみの部分と突起の部分の隙間には接着剤だまりができ、接着剤には絶縁効果があるので、板片コアどうしに流れる渦電流を低下させ、さらに、接着剤だまりの影響で接合強度も向上し、積層コアの搬送時や、モータとしての組み立て時においての、コアの折れや板片コアのはがれも発生しなくなる。

さらに従来は、薄い材料ではかしめ用の突起高さが材料の厚さまでしか成形することができず、そのため所定のかしめ強度が得られずに薄板の積層コアを製作することは難しかった。しかしながら、本発明においては、板片コアに設置するくぼみや突起はかしめ用ではなく、位置決め用として使用するために、板厚程度の深さのくぼみや突起であれば、十分に板片コアの位置決めができ、さらに板片コアの接合は接着剤にて行うことから、接着剤による接合強度は板片コア材料の厚さの影響を受けないため、厚さが薄くなっても接合強度を確保することができる。その結果、一般的に使われていた０．３５ｍｍよりも板厚が薄い板片コア、例えば０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍの積層コアを製作することが可能となり、板厚を薄くすることで板片コアに流れる渦電流が減少して、モータ損失が減少することから、モータの高効率化を実現し、さらに小型薄型化、高出力化させることができる。

また、前述の実施形態で説明した積層コアを用いることで、板片コアどうしの導通部分の面積を減少して渦電流を低下させて、積層コアに巻き付ける導線の励磁によるエネルギー損失を減少し、かつ、積層コアの中央の中空部に設けたロータとの位置関係も精度良く配置でき、効率の良いモータを得ることができる。

本発明に係るモータ用の積層コアとこれを用いるモータは、板片コアどうしを積層させるときの位置決めは、必要最低限で成形した突起とくぼみにて行い、板片コアどうしの接合は、板片コアに塗布された接着剤を用いることで、精度が良く、接合強度の強い積層コアを製作することが可能となり、板片コアどうしに流れる渦電流を低下できる積層コアによって、エネルギー損失が減少した効率の良い高性能のモータを製作すること、さらに薄い材料の積層コアを製作することも可能となり、モータを小型薄型化、高出力化させることができ、金属板から所定形状に打ち抜いたコアを積層するモータ用の積層コア，モータとして有用である。

本発明の実施形態における製造方法の（ａ）は板片コア、（ｂ）は突起とくぼみ、（ｃ）は積層体のＡ−Ａ’断面を示す図 本実施形態における積層体を製作する加工工程を示す概略図 本実施形態における（ａ）は上面、（ｂ）は側面、（ｃ）は下面の積層体の突起とくぼみを説明する図 本実施形態における（ａ）は上面、（ｂ）は側面、（ｃ）は下面の高精度に位置決めする積層体の突起とくぼみを説明する図 本実施形態における分割形状板片コアの突起とくぼみの２ヶ所配置を説明する図 本実施形態における（ａ）は一体形状板片コアの突起とくぼみの２ヶ所配置、（ｂ）は積層体を示す図 本実施形態における分割形状板片コアによるモータコアを示す図 従来の（ａ）は板片コア、（ｂ）は積層体のＢ−Ｂ’断面を示す図 従来の積層体を製作する加工工程を示す概略図 従来のかしめ方式における、成形突起部の形状外略図 従来の接着方式にて製作した板片コアの積層体 従来の接着方式において積層体を製作する工程の側面図 従来の接着方式にて製作し位置ずれが発生した板片コアの積層体

符号の説明

９０ モータコア
１００，１００ａ 積層体
１０１，１０１ａ 板片コア
１０２ 突起
１０３ くぼみ
１０３ｂ 横長形状のくぼみ
１０３ｃ 縦長形状のくぼみ
１０４ 接着剤
１０５ 隙間
１０６ 嵌合部
１０６ｂ 第１嵌合部
１０６ｃ 第２嵌合部
１０７ バリが発生した板片コア
１０８ バリ
１１０ 上ダイセット
１１１ パンチプレート
１１２ ストリッパープレート
１１３ 金属材料
１１４ ダイプレート
１１５ ダイバッキングプレート
１１６ 下ダイセット
１１７ 側圧ピース
１１８ 加熱源
１２０ 突起成形パンチ
１２１ 突起成形ダイ
１２２ 形状打ち抜きパンチ
１２３ 形状打ち抜きダイ

Claims (7)

1. 金属板から所定の形状に打ち抜かれたコアを積層したモータ用の積層コアにおいて、
   前記積層コアを形成する前記コア平面部の一方の面に第１突起と第２突起を設け、前記コア平面部の他方の面に第１くぼみと第２くぼみを設け、前記コアを積層する際に上下の前記コアの間で、上側コアの前記第１，第２突起と下側コアの前記第１，第２くぼみのそれぞれを嵌合し位置決めするとともに、前記コア間に配設した接着剤により接着接合し、前記第１突起と前記第２突起は、コア平面部の一方の面での形状が円形状であり、前記第１くぼみと前記第２くぼみは、前記コア平面部の他方の面での形状に、前記円形状の直径と同じ距離はなれた平行な２つの辺を少なくとも一部に有することを特徴とするモータ用の積層コア。
2. 金属板から所定の形状に打ち抜かれたコアを積層したモータ用の積層コアにおいて、
   前記積層コアを形成する前記コア平面部の一方の面に第１突起と第２突起を設け、前記コア平面部の他方の面に第１くぼみと第２くぼみを設け、前記コアを積層する際に上下の前記コアの間で、上側コアの前記第１，第２突起と下側コアの前記第１，第２くぼみのそれぞれを嵌合し位置決めするとともに、前記コア間に配設した接着剤により接着接合し、前記第１突起と前記第２突起は長穴形状であり、前記第１くぼみと前記第２くぼみは前記長穴形状に外接する丸形状のくぼみであることを特徴とするモータ用の積層コア。
3. 金属板から所定の形状に打ち抜かれたコアを積層したモータ用の積層コアにおいて、
   前記積層コアを形成する前記コア平面部の一方の面に第１突起と第２突起を設け、前記コア平面部の他方の面に第１くぼみと第２くぼみを設け、前記コアを積層する際に上下の前記コアの間で、上側コアの前記第１，第２突起と下側コアの前記第１，第２くぼみのそれぞれを嵌合し位置決めするとともに、前記コア間に配設した接着剤により接着接合し、 前記嵌合する突起とくぼみの形状が互いに異なる形状であり、前記積層するコア間の前記第１突起と前記第１くぼみ、および前記第２突起と前記第２くぼみが２点で接し、前記第１突起と前記第１くぼみが接する２点の延長線と、前記第２突起と前記第２くぼみが接する２点の延長線が垂直に交差するように、前記コア平面部の一方の面に前記第１，第２突起と、前記コア平面部の他方の面に前記第１，第２くぼみと、を配設したことを特徴とするモータ用の積層コア。
4. 前記積層するコア間の前記第１突起と前記第１くぼみ、および前記第２突起と前記第２くぼみの隙間の少なくとも一部に接着剤が充満していることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ用の積層コア。
5. 前記コア平面部において、前記コア周囲の辺の少なくとも一部を半径Ｒ１の円弧の外周辺として構成し、第１くぼみまたは第１突起内部の任意の点から前記半径Ｒ１の外周辺までの第１の距離は、第２くぼみまたは第２突起内部の任意の点から前記半径Ｒ１の外周辺までの第２の距離より、小さいことを特徴とする
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ用の積層コア。
6. 前記コア平面部において、前記コア周囲の辺の一部を半径Ｒ２の円弧の内周辺として構成し、半径Ｒ１の円弧の外周辺と前記半径Ｒ２の円弧の内周辺とのそれぞれの中点を通る直線上に、第１くぼみまたは第１突起と第２くぼみまたは第２突起を配設したことを特徴とする
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ用の積層コア。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載したモータ用の積層コアと、前記積層コアに巻き付けた導線と、前記積層コアの中央の中空部に設けたロータとを備えたことを特徴とする
   モータ。

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