JP2020078163A - 回転電機用コア、回転電機および回転電機用コアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部における応力集中を緩和することが可能な回転電機用コア、回転電機および回転電機用コアの製造方法を提供する。【解決手段】このロータコア１０は、複数の電磁鋼板１が積層されて形成されている。この電磁鋼板１には、第１孔部１１の外縁１１１と電磁鋼板１の外周１０ａとを接続する第１薄肉部２１と、第２孔部１２の外縁１２１と電磁鋼板１の外周１０ａとを接続する第２薄肉部２２と、第１孔部１１の外縁１１２と第３孔部１３の外縁１３１とを接続する第３薄肉部２３とが設けられている。電磁鋼板１の厚みｔ１よりも薄い厚みｔ２で形成された第１薄肉部２１、第２薄肉部２２、および、第３薄肉部２３は、電磁鋼板１の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機用コア、回転電機および回転電機用コアの製造方法に関する。

従来、複数の電磁鋼板が積層されている回転電機用コア、回転電機および回転電機用コアの製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、複数の電磁鋼板が積層されて構成された回転子コアが開示されている。この電磁鋼板は、打ち抜きにより形成された２つの磁石穴の間の部分であるセンターブリッジ部と、磁石穴と電磁鋼板の外周との間の部分であるアウターブリッジ部とが設けられている。そして、センターブリッジ部およびアウターブリッジ部には、それぞれ、磁束の通過を抑制するフラックスバリアとして作用する低透磁率部が設けられている。低透磁率部は、センターブリッジ部およびアウターブリッジ部にプレス加工が施されることによって、厚みが電磁鋼板の他の部分よりも減少されることにより形成されている。

特開２００５−１３０６０４号公報

上記特許文献１には明確には記載されていないものの、従来、一般的には、低透磁率部は、電磁鋼板の厚み方向の一方側のみから内側に向かって窪む形状（以下、「片面潰しの形状」という）を有するように形成される。このため、低透磁率部と電磁鋼板の他の部分との間に厚みが変化する部分（境界部分）が形成される。これにより、低透磁率部が延びる方向（低透磁率部の厚み方向に直交する方向でかつ境界部分が延びる方向に直交する方向）に引っ張り力が生じた場合、この境界部分では、応力集中が発生して、電磁鋼板の他の部分よりも応力が大きくなる。また、回転子コアでは、この低透磁率部（センターブリッジ部およびアウターブリッジ部）が、最も機械的強度が小さい部分となるため、応力集中を緩和させる必要がある。

ここで、応力集中を緩和させるために、低透磁率部の厚みの減少幅（窪み深さ）を小さくするか、機械的強度を大きくするために、センターブリッジ部およびアウターブリッジ部の幅（境界部分が延びる方向の長さ）を大きくすることが考えられる。しかしながら、この場合、センターブリッジ部およびアウターブリッジ部における磁束の経路の幅が大きくなる分、磁束の通過を抑制する機能が低下するという不都合がある。したがって、上記特許文献１の電磁鋼板では、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、低透磁率部（薄肉部）における応力集中を緩和させるのが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部における応力集中を緩和することが可能な回転電機用コア、回転電機および回転電機用コアの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における回転電機用コアは、複数の電磁鋼板が積層されている回転電機用コアであって、電磁鋼板には、コア孔部と、２つのコア孔部の外縁同士を接続するように形成されているか、または、１つのコア孔部の外縁と電磁鋼板の外周とを接続するように形成され、電磁鋼板の板厚より薄い板厚で形成された薄肉部とが設けられており、薄肉部は、電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている。

この発明の第１の局面における回転電機用コアでは、上記のように、薄肉部を、電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成する。これにより、薄肉部を、片面潰しの形状を有するように形成する場合と異なり、電磁鋼板の厚み方向の両側に応力を分散させることができる。詳細には、電磁鋼板において、薄肉部が延びる方向（電磁鋼板の厚み方向に直交する方向でかつ境界部分が延びる方向に直交する方向）に引っ張り力が生じた場合、片面潰しの形状を有する薄肉部では、厚み方向の中心位置（作用位置）が、電磁鋼板の他の部分の中心位置（作用位置）に対してずれるため、作用位置がずれることに起因する曲げ応力が生じると考えられる。このため、片面潰しの形状を有する薄肉部では、曲げ応力が生じる分、応力が比較的大きくなると考えられる。これに対して、本発明では、薄肉部を、電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成することにより、厚み方向に直交する方向に引っ張り力が生じた場合でも、薄肉部における厚み方向の中心位置（作用位置）と、電磁鋼板の他の部分の中心位置（作用位置）とを略同一の位置にすることができる。この結果、曲げ応力を低減することができると考えられるので、薄肉部における応力の最大値を、片面潰しの形状を有する薄肉部における応力の最大値に比べて、小さくすること（応力集中を緩和すること）ができると考えられる。なお、薄肉部が電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている場合に、薄肉部における応力の最大値を、片面潰しの形状を有する薄肉部における応力の最大値に比べて小さくすることができるという効果は、後述する本願発明者のシミュレーション結果（比較結果）により確認済みである。

また、本発明では、上記のように薄肉部を構成することにより、薄肉部における応力集中を緩和することができるので、薄肉部の厚みを、片面潰しの形状を有する薄肉部の厚みと同一にした場合でも、本発明による薄肉部の応力の最大値を、片面潰しの形状を有する応力の最大値に比べて、小さくすることができる。このため、薄肉部の機械的強度を増大させるために、薄肉部の厚みを増大させること、または、薄肉部の幅を増大させる必要がないので、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止することができる。したがって、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部における応力の最大値を低下させること（応力集中を緩和させること）ができる。

この発明の第２の局面における回転電機は、ステータと、複数の電磁鋼板が積層され、ステータと径方向に対向して配置されているロータコアを含むロータとを備え、電磁鋼板には、コア孔部と、２つのコア孔部の外縁同士を接続するように形成されているか、または、１つのコア孔部の外縁と電磁鋼板の外周とを接続するように形成され、電磁鋼板の板厚より薄い板厚で形成された薄肉部とが設けられており、薄肉部は、電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている。

この発明の第２の局面における回転電機では、上記のように構成することにより、上記した第１の局面と同様に、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部における応力集中を緩和することが可能な回転電機を提供することができる。

この発明の第３の局面における回転電機用コアの製造方法は、電磁鋼板にコア孔部を形成する工程と、電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように、２つのコア孔部の外縁同士を接続するように電磁鋼板の板厚より薄い板厚で薄肉部を形成するか、または、１つのコア孔部の外縁と電磁鋼板の外周とを接続するように電磁鋼板の板厚より薄い板厚で薄肉部を形成する工程とを備える。

この発明の第３の局面における回転電機用コアの製造方法では、上記のように構成することにより、上記した第１の局面と同様に、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部における応力集中を緩和することが可能な回転電機用コアの製造方法を提供することができる。

本発明によれば、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部における応力集中を緩和することができる。

一実施形態による回転電機（ロータコア）の構成を示す平面図である。 一実施形態による電磁鋼板の積層および薄肉部を示す断面図である。 一実施形態によるロータコア（ロータ）の構成を示す部分平面図である。 一実施形態による第１薄肉部および第２薄肉部を示す平面図である。 一実施形態による第３薄肉部を示す平面図である。 一実施形態による薄肉部の厚み方向に対して直交する方向に見た断面図である。 一実施形態によるプレス加工装置の構成の一部を模式的に示した図である。 一実施形態によるロータコアの製造工程を示すフローチャートである。 一実施形態による逃がし孔部形成工程を説明するための図である。 一実施形態による薄肉部形成工程を説明するための図である。 比較例による薄肉部の応力のシミュレーション結果を説明するための図である。 一実施形態による薄肉部の応力のシミュレーション結果を説明するための図である。 一実施形態の変形例によるロータコアの製造方法（第２窪み部の形成）を説明するための図である。 一実施形態の変形例によるロータコアの製造方法（第１窪み部の形成）を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

［回転電機の構造］
図１〜図６を参照して、本実施形態による回転電機１００（ロータコア１０）の構造について説明する。なお、ロータコア１０は、特許請求の範囲の「回転電機用コア」の一例である。

図１に示すように、回転電機１００は、ロータ１０１とステータ１０２とを備える。ロータ１０１は、円環状に形成されている。たとえば、ロータ１０１の径方向外側には、円環状のステータ１０２が配置されている。すなわち、回転電機１００は、インナーロータ型の回転電機として構成されている。回転電機１００は、たとえば、モータ、ジェネレータまたはモータ・ジェネレータとして構成されている。

ロータ１０１は、ロータコア１０を含む。図２に示すように、ロータコア１０は、複数の電磁鋼板１が積層されて形成されている。電磁鋼板１は、たとえば、珪素鋼板により構成されている。電磁鋼板１には、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２および第３薄肉部２３が設けられている。電磁鋼板１は、Ｚ方向に厚みｔ１を有する。第１薄肉部２１、第２薄肉部２２および第３薄肉部２３は、それぞれ、厚みｔ１から後述する窪み深さｄ１およびｄ２分小さい厚みｔ２（＝ｔ１−ｄ１−ｄ２）を有する。

ここで、本願明細書では、「積層方向」とは、電磁鋼板１の積層方向を意味し、Ｚ方向を意味する。また、「軸方向」とは、ロータ１０１の回転軸線Ｃ（図１参照）に沿った方向を意味し、Ｚ方向を意味する。また、「厚み方向」とは、電磁鋼板１の厚み方向を意味し、Ｚ方向を意味する。また、「径方向」は、ロータ１０１の径方向（矢印Ｒ１方向または矢印Ｒ２方向）を意味し、「周方向」は、ロータ１０１の周方向（矢印Ａ１方向または矢印Ａ２方向）を意味する。

ロータコア１０（電磁鋼板１）は、図３に示すように、永久磁石３０が内部に配置される磁石用孔部として構成される複数の第１孔部１１および複数の第２孔部１２を有する。すなわち、回転電機１００は、埋込永久磁石型モータ（ＩＰＭモータ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）として構成している。また、ロータコア１０（電磁鋼板１）は、磁束漏れを抑制する機能を有する複数の第３孔部１３を有する。また、第１孔部１１と第３孔部１３とは、周方向に隣り合って電磁鋼板１に形成されている。そして、ロータ１０１は、径方向内側の軸孔１４（図１参照）に固定されたシャフト（図示せず）を介して、回転電機１００の外部に回転力を伝達させるように構成されている。なお、第１孔部１１、第２孔部１２および第３孔部１３は、特許請求の範囲の「コア孔部」の一例である。

詳細には、１つの磁極Ｐ（図１参照）毎に、２つの第１孔部１１と１つの第２孔部１２とが設けられている。そして、Ｚ方向に見て、２つの第１孔部１１は、径方向外側に広がるＶ字状（またはハの字状）に配置されている。また、第２孔部１２は、Ｖ字状の第１孔部１１の周方向の間でかつ径方向外側に配置されている。また、第３孔部１３は、２つの第１孔部１１の周方向の間に設けられている。

図３に示すように、永久磁石３０は、第１孔部１１のうちの径方向の略中央部で、かつ、第１孔部１１の第１薄肉部２１側の外縁１１１から離れた位置に配置されている。また、永久磁石３０は、第２孔部１２のうちの周方向の略中央部に設けられ、第２孔部１２の第２薄肉部２２側の外縁１２１から離れた位置に配置されている。

第１薄肉部２１は、図４に示すように、第１孔部１１の外縁１１１と電磁鋼板１の外周１０ａとを接続するように形成されている。言い換えると、第１薄肉部２１は、第１孔部１１および外周１０ａに隣接して形成されている。また、第１薄肉部２１は、第１孔部１１と外周１０ａとの径方向の間において、第１孔部１１よりも周方向一方側と周方向他方側とを接続するブリッジ部（アウターブリッジ部）として構成されている。また、第１薄肉部２１は、厚み方向から見て、略長方形形状を有する。また、第１薄肉部２１は、周方向に長さＬ１を有し、径方向に幅Ｗ１を有する。たとえば、長さＬ１は、幅Ｗ１よりも大きい。

第２薄肉部２２は、第２孔部１２の外縁１２１と電磁鋼板１の外周１０ａとを接続するように形成されている。言い換えると、第２薄肉部２２は、第２孔部１２および外周１０ａに隣接して形成されている。また、第２薄肉部２２は、第２孔部１２と外周１０ａとの径方向の間において、第２孔部１２よりも周方向一方側と周方向他方側とを接続するブリッジ部（アウターブリッジ部）として構成されている。また、第２薄肉部２２は、厚み方向から見て、略長方形形状を有する。また、第２薄肉部２２は、周方向に長さＬ２を有し、径方向に幅Ｗ２を有する。たとえば、長さＬ２は、幅Ｗ２よりも大きい。

第３薄肉部２３は、図５に示すように、周方向に隣り合って形成され、永久磁石３０が配置された第１孔部１１の外縁１１２と第３孔部１３の外縁１３１とを接続するように形成されている。そして、第３薄肉部２３は、径方向に延びるように形成されている。第３薄肉部２３は、第１孔部１１と第３孔部１３との周方向の間において、径方向一方側と径方向他方側とを接続するブリッジ部（センターブリッジ部）として構成されている。また、第３薄肉部２３は、周方向に長さＬ３を有し、径方向に幅Ｗ３を有する。たとえば、長さＬ３は、幅Ｗ３よりも大きい。また、第３薄肉部２３は、厚み方向から見て、略長方形形状を有する。

ここで、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２および第３薄肉部２３は、全域において圧縮応力を有する。これにより、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２および第３薄肉部２３は、電磁鋼板１の他の部分（厚みｔ１を有する部分）よりも磁気抵抗が大きく、磁極Ｐの内部における短絡磁束（漏れ磁束）を減少させるように構成されている。なお、以下の説明では、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２および第３薄肉部２３を特に区別しない場合には、「薄肉部５０」として説明する。

薄肉部５０は、本実施形態では、図６に示すように、電磁鋼板１の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている。これにより、薄肉部５０は、電磁鋼板１の厚みｔ１（板厚）よりも小さい厚みｔ２（薄い板厚）を有する。たとえば、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２および第３薄肉部２３の全ての薄肉部５０は、電磁鋼板１の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている。なお、図６では、電磁鋼板１および薄肉部５０の厚みの差異を強調して記載しているが、この図示の例には限られない。たとえば、厚みｔ２は、厚みｔ１の０．４倍以上０．９５倍以下である。

詳細には、薄肉部５０は、Ｚ２方向に窪む第１窪み部５１と、Ｚ１方向に窪む第２窪み部５２とを含む。第１窪み部５１は、電磁鋼板１の厚み方向の中心Ｃ１に対して、第２窪み部５２と略線対称に形成されている。具体的には、第１窪み部５１のうちの電磁鋼板１の第１窪み部５１に隣接する部分１ａとの境界部５１ａは、Ｚ方向に見て、第２窪み部５２のうちの電磁鋼板１の第２窪み部５２に隣接する部分１ｂとの境界部５２ａとオーバーラップする位置に形成されている。

境界部５１ａは、第１窪み部５１の底部５１ｂと部分１ａとを接続する部分である。そして、境界部５１ａは、電磁鋼板１の表面（部分１ａの表面）に対して傾斜するとともに、底部５１ｂとはなだらかに（弧状・Ｒ形状を有するように）接続されている。境界部５２ａは、境界部５１ａと同様に、第２窪み部５２の底部５２ｂと部分１ｂとを接続する部分である。そして、境界部５２ａは、電磁鋼板１の表面に対して傾斜するとともに、底部５２ｂとはなだらかに接続されている。また、境界部５１ａおよび３２ａの電磁鋼板１の表面に対する傾斜角θは、たとえば、１５度以上４５度以下（好ましくは、３０度）である。また、底部５１ｂおよび５２ｂは、たとえば、平坦面として形成されている。

第１窪み部５１の窪み深さｄ１、および、第２窪み部５２の窪み深さｄ２は、それぞれ、薄肉部５０の厚みｔ２よりも小さい。また、第１窪み部５１の窪み深さｄ１は、第２窪み部５２の窪み深さｄ２の３分の１以上でかつ３倍以下の大きさである。すなわち、ｄ１：ｄ２は、２５：７５から７５：２５の範囲内である。好ましくは、第１窪み部５１の窪み深さｄ１は、第２窪み部５２の窪み深さｄ２と等しい大きさ（ｄ１：ｄ２が５０：５０）である。

［ロータコアを製造するための装置の構成］
次に、図７を参照して、本実施形態によるロータコア１０を製造するためのプレス加工装置２００（製造装置）の構成について説明する。

プレス加工装置２００は、図７に示すように、帯状の電磁鋼板３００を順次移動させながらプレス加工する順送プレス加工装置として構成されている。具体的には、プレス加工装置２００は、上ダイセット２１０と、下ダイセット２２０とを含む。プレス加工装置２００は、上ダイセット２１０と下ダイセット２２０との間に、帯状の電磁鋼板３００が配置された状態で、送り機構により電磁鋼板３００を矢印Ｘ２方向に搬送するように構成されている。

上ダイセット２１０は、複数のパンチ２１１と、ストリッパ２１２と、ストリッパ付勢部材２１３とを含む。また、下ダイセット２２０は、複数のダイ２２１と、パッド２２２と、パッド付勢部材２２３と、規制部材２２４とが設けられている。そして、プレス加工装置２００は、上ダイセット２１０を下ダイセット２２０（ダイ２２１）に対して上下方向（Ｚ方向）に移動させることにより、パンチ２１１とダイ２２１との間に電磁鋼板３００を挟んで、打ち抜き加工、押圧して薄肉部を形成する加工、凸部形成（ダボ成形）加工等を行うように構成されている。なお、図７では、薄肉部５０を形成するためのパンチ２１１およびダイ２２１を図示しているが、プレス加工装置２００には、薄肉部５０を形成するためのパンチ２１１およびダイ２２１以外に、後述する工程（打ち抜き加工等）毎に、パンチ２１１およびダイ２２１が設けられているとともに、パンチ２１１およびダイ２２１の形状は、工程に対応させた形状を有するように構成されている。

詳細には、プレス加工装置２００は、ストリッパ２１２とパッド２２２との間に、電磁鋼板３００を挟んだ状態で、パンチ２１１が電磁鋼板３００を押圧して、第１窪み部５１を形成し、ダイ２２１が電磁鋼板３００を押圧して、第２窪み部５２を形成するように構成されている。たとえば、パンチ２１１およびダイ２２１は、電磁鋼板３００を押圧してコイニング加工するように構成されている。

パッド付勢部材２２３は、ガススプリングまたはコイルスプリングにより構成されている。パッド付勢部材２２３の付勢力は、ストリッパ付勢部材２１３の付勢力よりも小さい。また、パッド２２２は、ダイ２２１に対して上下方向に移動可能に構成されている。また、規制部材２２４は、パッド２２２が所定位置（ダイ２２１が窪み深さｄ２分、電磁鋼板３００に食い込む相対位置）よりも下側に移動するのを規制するように構成されている。

［ロータコアの製造方法］
次に、図３、および、図８〜図１０を参照して、本実施形態におけるロータコア１０の製造方法について説明する。図８に、ロータコア１０の製造工程を示すフローチャートを示している。なお、以下の製造工程（ステップＳ１〜Ｓ５）は、プレス加工装置２００（図７参照）により実施され、帯状の電磁鋼板３００が一方向に送出され、電磁鋼板３００がパンチ２１１およびダイ２２１により挟み込まれる（プレスされる）ことにより、加工される。

（逃がし孔部形成工程）
ステップＳ１において、図９に示すように、電磁鋼板３００に、外径側逃がし孔部４０ａと、第１逃がし孔部４１と、第２逃がし孔部４２と、第３逃がし孔部４３と、第４逃がし孔部４４とが形成される。たとえば、外径側逃がし孔部４０ａと、第１逃がし孔部４１と、第２逃がし孔部４２と、第３逃がし孔部４３と、第４逃がし孔部４４とは、同時（一回のプレス工程内）に打ち抜かれる。なお、図９では、ハッチング加工した部分を、この工程内で打ち抜かれる部分として示している。

外径側逃がし孔部４０ａは、第１薄肉部２１となる部分である第１薄肉部形成予定部分３２１または第２薄肉部２２となる部分である第２薄肉部形成予定部分３２２に径方向に隣接して形成され、ロータコア１０の外周１０ａとなる部分である外周形成予定部分３１０ａから径方向外側に向かって形成されている。第１逃がし孔部４１は、電磁鋼板１のうちの第１孔部１１が形成される部分である第１孔部予定部分３１１の一部に形成され、第１薄肉部形成予定部分３２１に径方向に隣接する部分に形成される。また、第２逃がし孔部４２は、電磁鋼板１のうちの第２孔部１２が形成される部分である第２孔部予定部分３１２の一部に形成され、第２薄肉部形成予定部分３２２に径方向に隣接する部分に形成される。また、第３逃がし孔部４３は、第１孔部予定部分３１１の一部に形成され、第３薄肉部２３となる部分である第３薄肉部形成予定部分３２３に周方向に隣接する部分に形成される。また、第４逃がし孔部４４は、第３孔部１３が形成される部分である第３孔部予定部分３１３の一部に形成され、第３薄肉部形成予定部分３２３に周方向に隣接する部分に形成される。

そして、外径側逃がし孔部４０ａおよび第１逃がし孔部４１は、第１薄肉部２１が形成される際の材料（肉）を逃がす機能を有する。また、外径側逃がし孔部４０ａおよび第２逃がし孔部４２は、第２薄肉部２２が形成される際に材料を逃がす機能を有する。第３逃がし孔部４３および第４逃がし孔部４４は、第３薄肉部２３が形成される際の材料（肉）を逃がす機能を有する。なお、「材料」とは、電磁鋼板３００を構成する材料を意味する。

（薄肉部形成工程）
次に、ステップＳ２において、図１０に示すように、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２、および、第３薄肉部２３が形成される。具体的には、第１薄肉部形成予定部分３２１、第２薄肉部形成予定部分３２２、および、第３薄肉部形成予定部分３２３が、パンチ２１１とダイ２２１とによりコイニング加工（図８参照）されることにより、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２、および、第３薄肉部２３が形成される。以下、第１薄肉部形成予定部分３２１、第２薄肉部形成予定部分３２２、および、第３薄肉部形成予定部分３２３を区別しない場合には、これらを「薄肉部形成予定部分３５０」として記載し、第１薄肉部２１、第２薄肉部２２、および、第３薄肉部２３を区別しない場合には、これらを「薄肉部５０」として記載する。

本実施形態では、薄肉部５０の第１窪み部５１と第２窪み部５２とが、プレス加工装置２００内において、単一工程中に形成される。すなわち、第１窪み部５１と第２窪み部５２とは、プレス加工装置２００内のうちの同一の順送方向の位置において形成される。

詳細には、図１０（ａ）に示すように、電磁鋼板３００の薄肉部形成予定部分３５０が、パンチ２１１とダイ２２１とによって、上下方向に挟まれた状態になるように配置される。そして、図１０（ｂ）に示すように、ダイ２２１の上下方向の位置が固定された状態で、パッド２２２とストリッパ２１２とパンチ２１１と電磁鋼板３００とが下方向（Ｚ２方向）に移動されることにより、ダイ２２１が薄肉部形成予定部分３５０の下方側から食い込み、窪み深さｄ２を有する第２窪み部５２が形成される。

そして、図１０（ｃ）に示すように、規制部材２２４により、パッド２２２とストリッパ２１２と電磁鋼板３００との上下方向の位置が規制された状態で、パンチ２１１がさらに下方向に移動することによって、パンチ２１１が薄肉部形成予定部分３５０の上方側から食い込み、窪み深さｄ１を有する第１窪み部５１が形成される。これにより、電磁鋼板３００の厚み方向の両側から内側に向かって窪む薄肉部５０が形成される。

（第１孔部、第２孔部および第３孔部を打ち抜く工程）
次に、ステップＳ３において、図３および図９に示すように、第１孔部予定部分３１１、第２孔部予定部分３１２および第３孔部予定部分３１３が、プレス加工装置２００内において打ち抜かれることにより、第１孔部１１、第２孔部１２および第３孔部１３が形成される。第１孔部１１、第２孔部１２および第３孔部１３に対する仕上げ加工が行われる。これにより、薄肉部５０のうちの第３薄肉部２３が、第１孔部１１の外縁１１２と第３孔部１３の外縁１３１とを接続するように形成される。

（電磁鋼板の内径を打ち抜く工程）
次に、ステップＳ４において、電磁鋼板３００の内径（軸孔１４）（図１参照）が打ち抜かれる。

（電磁鋼板の外径を打ち抜く工程）
次に、ステップＳ５において、電磁鋼板３００から、図３および図９に示すように、外周形成予定部分３１０ａが打ち抜かれる。すなわち、電磁鋼板３００から電磁鋼板１（製品部分）の外径抜きが行われて、外周１０ａが形成される。これにより、薄肉部５０のうちの第１薄肉部２１が、第１孔部１１の外縁１１１と外周１０ａとを接続するように形成される。また、第２薄肉部２２が、第２孔部１２の外縁１２１と外周１０ａとを接続するように形成される。

そして、図２に示すように、電磁鋼板１は、プレス加工装置２００内で積層される。これにより、図１に示すように、複数の電磁鋼板１が積層されたロータコア１０が完成される。その後、永久磁石３０が、第１孔部１１、および、第２孔部１２のそれぞれに挿入され、ロータ１０１が完成される。そして、ロータ１０１とステータ１０２とが組み合わされることにより、回転電機１００が完成される。

［比較結果］
次に、図１１および図１２を参照して、本実施形態による電磁鋼板１の薄肉部５０と、比較例による電磁鋼板の薄肉部（片面潰しの形状を有する薄肉部）との比較結果（シミュレーション結果）について説明する。比較例による薄肉部とは、電磁鋼板の厚み方向の一方側のみから窪む窪み部分を有している。また、薄肉部の厚みはｔ２（窪み深さｄ３）であり、本発明の薄肉部５０の厚みｔ２と同一としている。また、窪み深さｄ３は、第１窪み部５１の窪み深さｄ１と第２窪み部５２の窪み深さｄ２との合計値である。

ここで、本実施形態による薄肉部５０と、比較例による薄肉部とのそれぞれに、同一の引っ張り力Ｆを加え、境界部５１ａ、底部５１ｂ、境界部５２ａ、および、底部５２ｂと、比較例による薄肉部の境界部Ｃａ、底部Ｃｂ、および、底部Ｃｃの応力を算出する計算（シミュレーション）を行った。

比較例による薄肉部の応力は、境界部Ｃａでは、５１１ＭＰａとなり、底部Ｃｂでは、２８１ＭＰａとなり、底部Ｃｃでは、２８０ＭＰａとなることが判明した。したがって、比較例による薄肉部の応力の最大値は、５１１ＭＰａとなることが判明した。

また、本実施形態による薄肉部５０の応力は、境界部５１ａでは、４０３ＭＰａとなり、底部５１ｂでは、２８０ＭＰａとなり、境界部５２ａでは、４２０ＭＰａとなり、底部５２ｂでは、２８１ＭＰａとなることが判明した。したがって、本実施形態による薄肉部５０の応力の最大値は、４２０ＭＰａとなることが判明した。この結果より、本実施形態による薄肉部５０によると、比較例による薄肉部（片面潰しの形状を有する薄肉部）に比べて、応力の最大値を、２１％低減することが可能であることが判明した。

［上記実施形態の構造の効果］
上記実施形態の構造では、以下のような効果を得ることができる。

上記実施形態では、薄肉部（２１、２２、２３、５０）を、電磁鋼板（１）の厚み方向（Ｚ）の両側から内側に向かって窪むように形成する。これにより、薄肉部を、片面潰しの形状を有するように形成する場合と異なり、電磁鋼板（１）の厚み方向（Ｚ）の両側に応力を分散させることができる。なお、薄肉部（２１、２２、２３、５０）が電磁鋼板（１）の厚み方向（Ｚ）の両側から内側に向かって窪むように形成されている場合に、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力の最大値を、片面潰しの形状を有する薄肉部における応力の最大値に比べて小さくすること（応力集中を緩和すること）ができるという効果は、上記した本願発明者のシミュレーション結果（比較結果）により確認済みである。また、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の機械的強度を増大させるために、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の厚み（ｔ２）を増大させること、または、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の幅（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）を増大させる必要がないので、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止することができる。したがって、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力の最大値を低下させること（応力集中を緩和させること）ができる。

また、上記実施形態では、回転電機用コア（１０）は、回転電機（１００）のロータ（１０１）を構成するロータコア（１０）であり、薄肉部（２１、２２、２３、５０）は、周方向に隣り合って形成された２つのコア孔部（１１、１３）の外縁（１１２、１３１）同士を接続するようにロータコア（１０）の径方向に延びるように形成されているか、または、１つのコア孔部（１１、１２）の外縁（１１１、１２１）と電磁鋼板（１）の外周（１０ａ）とを接続するようにロータコア（１０）の周方向に延びるように形成されている。このように構成すれば、ロータ（１０１）が回転することによって特に遠心力が掛かりやすく、応力が生じやすい部分（ブリッジ部）において、応力集中を緩和させることができる。

また、上記実施形態では、薄肉部（２１、２２、２３、５０）は、電磁鋼板（１）の厚み方向（Ｚ）の一方側から内側に窪む第１窪み部（５１）と、電磁鋼板（１）の厚み方向（Ｚ）の他方側から内側に窪む第２窪み部（５２）とを含み、第１窪み部（５１）のうちの電磁鋼板（１）の第１窪み部（５１）に隣接する部分（１ａ）との境界部分（５１ａ）は、電磁鋼板（１）の厚み方向（Ｚ）に見て、第２窪み部（５２）のうちの電磁鋼板（１）の第２窪み部（５２）に隣接する部分（１ｂ）との境界部分（５２ａ）とオーバーラップする位置に形成されている。このように構成すれば、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の全域に亘って、電磁鋼板（１）の厚み方向（Ｚ）の両側から内側に向かって窪むように形成することができるので、より効果的に、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力集中を緩和させることができる。

また、上記実施形態では、第１窪み部（５１）の窪み深さ（ｄ１）、および、第２窪み部（５２）の窪み深（ｄ２）さは、それぞれ、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の厚み（ｔ２）よりも小さい。このように構成すれば、第１窪み部（５１）の窪み深さ（ｄ１）、および、第２窪み部（５２）の窪み深さ（ｄ２）が、比較的小さくなる分、第１窪み部（５１）のうちの電磁鋼板（１）との境界部分（５１ａ）、および、第２窪み部（５２）のうちの電磁鋼板（１）との境界部分（５２ａ）における応力集中を低減することができる。この結果、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力集中を、より緩和させることができる。

また、上記実施形態では、第１窪み部（５１）の窪み深さ（ｄ１）は、第２窪み部（５２）の窪み深さ（ｄ２）の３分の１以上でかつ３倍以下の大きさである。このように構成すれば、第１窪み部（５１）の窪み深さ（ｄ１）を、第２窪み部（５２）の窪み深さ（ｄ２）の３分の１未満、または、３倍よりも大きくする場合に比べて、厚み方向（Ｚ）に直交する方向でかつ境界部分（５１ａ、５２ａ）が延びる方向に直交する方向に引っ張り力が生じた場合における、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の作用位置と電磁鋼板（１）の他の部分の作用位置とずれを低減することができる。この結果、作用位置がずれることに起因する曲げ応力を低減することができるので、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力集中を、さらに緩和させることができる。

また、上記実施形態では、第１窪み部（５１）の窪み深さ（ｄ１）は、第２窪み部（５２）の窪み深さ（ｄ２）と等しい大きさである。このように構成すれば、厚み方向（Ｚ）に直交する方向でかつ境界部分（５１ａ、５２ａ）が延びる方向に直交する方向に引っ張り力が生じた場合における、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の作用位置と電磁鋼板（１）の他の部分（１ａ、１ｂ）の作用位置とが略同一の位置となるので、曲げ応力の発生を防止することができる。この結果、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力集中を、より一層緩和させることができる。

また、上記実施形態では、２つのコア孔部（１１、１３）のうちの少なくとも一方（１１）には、永久磁石（３０）が配置されており、薄肉部（２１、２２、２３、５０）は、少なくとも一方に永久磁石（３０）が配置された２つのコア孔部（１１、１３）の外縁（１１２、１３１）同士を接続するように形成されている。このように構成すれば、回転電機用コア（１０）が回転することにより、永久磁石（３０）に遠心力が生じることに起因して、薄肉部（２１、２２、２３、５０）を厚み方向（Ｚ）に直交する方向でかつ境界部分（５１ａ、５２ａ）が延びる方向に直交する方向に引っ張る力が生じた場合でも、永久磁石（３０）からの磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力集中を、効果的に緩和させることができる。

［上記実施形態の製造方法の効果］
上記実施形態の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。

上記実施形態の製造方法は、電磁鋼板（３００）にコア孔部（１１、１２、１３）を形成する工程（Ｓ３）と、電磁鋼板（３００）の厚み方向（Ｚ）の両側から内側に向かって窪むように、２つのコア孔部（１１、１３）の外縁（１１２、１３１）同士を接続するように電磁鋼板（３００）の板厚（ｔ１）よりも薄い板厚（ｔ２）で薄肉部（２１、２２、２３、５０）を形成するか、または、１つのコア孔部（１１、１２）の外縁（１１１、１２１）と電磁鋼板（３００）の外周（１０ａ）とを接続するように電磁鋼板（３００）の板厚（ｔ１）よりも薄い板厚（ｔ２）で薄肉部（２１、２２、２３、５０）を形成する工程とを備える。これにより、磁束の通過を抑制する機能が低下するのを防止しながら、薄肉部（２１、２２、２３、５０）における応力集中を緩和させることが可能な回転電機用コア（１０）の製造方法を提供することができる。

また、上記実施形態では、薄肉部（２１、２２、２３、５０）を形成する工程（Ｓ２）は、順送プレス加工装置（２００）内において、単一工程中に行われる工程である。このように構成すれば、薄肉部（２１、２２、２３、５０）を形成する工程を、複数のプレス工程により行う場合に比べて、回転電機用コア（１０）を製造するための工程数を削減することができる。ここで、順送プレス加工装置（２００）内において、電磁鋼板（３００）を、電磁鋼板（３００）の厚み方向（Ｚ）の一方側からプレスする工程（第１の工程）を実施した後に、電磁鋼板（３００）の厚み方向（Ｚ）の他方側からプレスする工程（第２の工程）を実施する場合には、第１の工程で用いられる押圧治具（パンチおよびダイ）と、第２の工程で用いられる押圧治具とを別構成にする必要があるため、第２の工程で用いられる押圧治具は、第１の工程における加工誤差（潰された部分の寸法誤差等）を考慮した設計にする必要がある。たとえば、第２の工程で用いられるダイの幅を第１の工程で用いられるダイの幅よりも小さくする必要がある。この場合、第１の工程と第２の工程とで用いられるダイの幅の差異に起因して、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の形成の際の加工誤差（寸法誤差、加工位置の誤差）が大きくなると考えられる。これに対して、上記実施形態では、薄肉部（２１、２２、２３、５０）を形成する工程（Ｓ２）は、順送プレス加工装置（２００）内において、単一工程中に行われる工程であるので、薄肉部（２１、２２、２３、５０）の形成の際の加工誤差が大きくなるのを防止することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、薄肉部の第１窪み部と第２窪み部とが、プレス加工装置内において、単一工程中に形成される例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第１窪み部と第２窪み部とを、それぞれ別個の工程中に形成してもよい。たとえば、図１３および図１４に示す変形例のロータコア１０の製造方法のように、第２窪み部５２は、プレス加工装置４００における第１の位置Ｐ１において形成され、第１窪み部５１は、プレス加工装置４００における第１の位置Ｐ１よりも下流側の第２の位置Ｐ２において形成される。

図１３および図１４に示すように、プレス加工装置４００は、上ダイセット４１０と下ダイセット４２０とを備える。上ダイセット４１０は、第１パンチ４１１と、ストリッパ４１２と、第２パンチ４１３とを含む。下ダイセット４２０は、第１ダイ４２１と、パッド４２２と、第２ダイ４２３と、付勢部材４２４と、規制部材４２５とを含む。第１パンチ４１１と第１ダイ４２１とパッド４２２と付勢部材４２４と規制部材４２５とは、プレス加工装置４００における第１の位置Ｐ１に配置されている。また、第２パンチ４１３と第２ダイ４２３とは、プレス加工装置４００における第２の位置Ｐ２に配置されている。

そして、第１ダイ４２１に対して、電磁鋼板３００と第１パンチ４１１とストリッパ４１２とパッド４２２とが下方向に移動することにより、第１ダイ４２１が電磁鋼板３００を押圧して、第２窪み部５２が形成される。なお、パッド４２２の所定位置から下方向への移動は、規制部材４２５により規制されることにより、第２窪み部５２の窪み深さｄ２が規定される。

その後、第２窪み部５２が形成された薄肉部形成予定部分３５０は、プレス加工装置４００における第２の位置Ｐ２に移動され、第２パンチ４１３が、ストリッパ４１２および第２ダイ４２３に対して下方向に移動することにより、第１窪み部５１が電磁鋼板３００に形成される。これにより、薄肉部５０が形成される。

また、上記実施形態では、回転電機用コアの例として、ロータコアを挙げたが本発明はこれに限られない。すなわち、ステータコアにコア孔部および薄肉部が設けられる場合には、ステータコアに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、ロータコアをステータコアの径方向内側に配置するいわゆるインナーロータとして構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、ロータコアをステータコアの径方向外側に配置して、ロータをアウターロータとして構成してもよい。

また、上記実施形態では、第１薄肉部、第２薄肉部、および、第３薄肉部の全てに、第１窪み部および第２窪み部を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第１薄肉部、第２薄肉部、および、第３薄肉部のうちの一部に、第１窪み部および第２窪み部を設けてもよい。たとえば、径方向に延びる第３薄肉部のみに第１窪み部および第２窪み部を設けて、周方向に延びる第１薄肉部および第２薄肉部は、片面潰しの形状を有するように形成してもよい。

また、上記実施形態では、第１窪み部の窪み深さを、第２窪み部の窪み深さの３分の１以上でかつ３倍以下の大きさとする例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第１窪み部の窪み深さを、第２窪み部の窪み深さの９９分の１以上でかつ９９倍以下の大きさとしてもよい。

また、上記実施形態では、第１窪み部の境界部と第２窪み部の境界部とを、厚み方向に見て、オーバーラップする位置に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、薄肉部において片面潰しの形状となる部分が若干生じても問題がない場合には、厚み方向に見て、第１窪み部の境界部と第２窪み部の境界部とをずれた位置に形成してもよい。

また、上記実施形態では、第１窪み部の窪み深さ、および、第２窪み部の窪み深さを、それぞれ、薄肉部の厚みよりも小さくする例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、回転電機の特性等に応じて、薄肉部の厚みが小さい方が好ましい場合には、第１窪み部の窪み深さ、および、第２窪み部の窪み深さを、それぞれ、薄肉部の厚みよりも小さく構成してもよい。

また、上記実施形態では、第１孔部および第２孔部に、永久磁石を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第３孔部にも、永久磁石を配置してもよいし、ロータコアの外周に永久磁石が取り付けられていてもよいし、永久磁石がロータコアに配置されていなくてもよい。

また、上記実施形態では、薄肉部形成工程（Ｓ２）の後に、第１孔部、第２孔部および第３孔部形成工程（Ｓ３）を実施する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第１孔部、第２孔部および第３孔部形成工程の後に、薄肉部形成工程を実施してもよい。

１、３００ 電磁鋼板 １ａ 部分（電磁鋼板の第１窪み部に隣接する部分）
１ｂ 部分（電磁鋼板の前記第１窪み部に隣接する部分） １０ ロータコア
１０ａ 外周 １１ 第１孔部（コア孔部）
１２ 第２孔部（コア孔部） １３ 第３孔部（コア孔部）
２１ 第１薄肉部（薄肉部） ２２ 第２薄肉部（薄肉部）
２３ 第３薄肉部（薄肉部） ３０ 永久磁石
５０ 薄肉部 ５１ 第１窪み部
５１ａ 境界部（第１窪み部のうちの電磁鋼板の第１窪み部に隣接する部分との境界部分） ５２ 第２窪み部
５２ａ 境界部（第２窪み部のうちの電磁鋼板の第２窪み部に隣接する部分との境界部分）
１００ 回転電機 １０１ ロータ
１０２ ステータ
１１１、１１２、１２１、１３１ 外縁（コア孔部の外縁）
２００、４００ プレス加工装置（順送プレス加工装置）

Claims (10)

1. 複数の電磁鋼板が積層されている回転電機用コアであって、
   前記電磁鋼板には、コア孔部と、２つの前記コア孔部の外縁同士を接続するように形成されているか、または、１つの前記コア孔部の外縁と前記電磁鋼板の外周とを接続するように形成され、前記電磁鋼板の板厚より薄い板厚で形成された薄肉部とが設けられており、
   前記薄肉部は、前記電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている、回転電機用コア。
2. 前記回転電機用コアは、回転電機のロータを構成するロータコアであり、
   前記薄肉部は、周方向に隣り合って形成された前記２つのコア孔部の外縁同士を接続するように前記ロータコアの径方向に延びるように形成されているか、または、前記１つのコア孔部の外縁と前記電磁鋼板の外周とを接続するように前記ロータコアの周方向に延びるように形成されている、請求項１に記載の回転電機用コア。
3. 前記薄肉部は、前記電磁鋼板の厚み方向の一方側から内側に窪む第１窪み部と、前記電磁鋼板の厚み方向の他方側から内側に窪む第２窪み部とを含み、
   前記第１窪み部のうちの前記電磁鋼板の前記第１窪み部に隣接する部分との境界部分は、前記電磁鋼板の厚み方向に見て、前記第２窪み部のうちの前記電磁鋼板の前記第２窪み部に隣接する部分との境界部分とオーバーラップする位置に形成されている、請求項１または２に記載の回転電機用コア。
4. 前記第１窪み部の窪み深さ、および、前記第２窪み部の窪み深さは、それぞれ、前記薄肉部の厚みよりも小さい、請求項３に記載の回転電機用コア。
5. 前記第１窪み部の窪み深さは、前記第２窪み部の窪み深さの３分の１以上でかつ３倍以下の大きさである、請求項３または４に記載の回転電機用コア。
6. 前記第１窪み部の窪み深さは、前記第２窪み部の窪み深さと等しい大きさである、請求項５に記載の回転電機用コア。
7. 前記２つのコア孔部のうちの少なくとも一方には、永久磁石が配置されており、
   前記薄肉部は、前記少なくとも一方に前記永久磁石が配置された前記２つのコア孔部の外縁同士を接続するように形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機用コア。
8. ステータと、
   複数の電磁鋼板が積層され、前記ステータと径方向に対向して配置されているロータコアを含むロータとを備え、
   前記電磁鋼板には、コア孔部と、２つの前記コア孔部の外縁同士を接続するように形成されているか、または、１つの前記コア孔部の外縁と前記電磁鋼板の外周とを接続するように形成され、前記電磁鋼板の板厚より薄い板厚で形成された薄肉部とが設けられており、
   前記薄肉部は、前記電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように形成されている、回転電機。
9. 電磁鋼板にコア孔部を形成する工程と、
   前記電磁鋼板の厚み方向の両側から内側に向かって窪むように、２つの前記コア孔部の外縁同士を接続するように前記電磁鋼板の板厚より薄い板厚で薄肉部を形成するか、または、１つの前記コア孔部の外縁と前記電磁鋼板の外周とを接続するように前記電磁鋼板の板厚より薄い板厚で薄肉部を形成する工程とを備える、回転電機用コアの製造方法。
10. 前記薄肉部を形成する工程は、順送プレス加工装置内において、単一工程中に行われる工程である、請求項９に記載の回転電機用コアの製造方法。

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