(57)【要約】【課題】反りの発生を抑制する回転子鋼板の製造方法の提供。【解決手段】開口部（Ｗ１２）を有する鋼板本体（Ｗ１１）と、開口部（Ｗ１２）の縁同士を繋ぐブリッジ部（Ｗ１３）とを備える回転子鋼板の製造方法である。ブリッジ部（Ｗ１３）は、ブリッジ本体（Ｗ１３ａ）と、ブリッジ本体（Ｗ１３ａ）の両端に接続される両端部（Ｗ１３ｂ、Ｗ１３ｃ）と、を備える。本製造方法は、ブリッジ部（Ｗ１３）の両端部（Ｗ１３ｂ、Ｗ１３ｃ）を押圧したまま、ブリッジ部（Ｗ１３）のブリッジ本体（Ｗ１３ａ）を加工硬化する工程（ＳＴ２、ＳＴ２２）を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する鋼板本体と、前記開口部の縁同士を繋ぐブリッジ部とを備える回転子鋼板の製造方法であって、
前記ブリッジ部は、ブリッジ本体と、前記ブリッジ本体の両端に接続される両端部と、を備え、
前記ブリッジ部の前記両端部を押圧したまま、前記ブリッジ部の前記ブリッジ本体を加工硬化する工程を含む、
回転子鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積重した電磁鋼板を備えるモータの回転子がある。このような電磁鋼板の一例は、永久磁石を挿入するための開口部を有する鋼板本体と、開口部外縁の一部位かから別の外縁の部位をつなぐブリッジ部とを備える。このブリッジ部は、モータの回転子の電磁鋼板として必要な機械的強度を確保するため、加工硬化されることがある。特許文献１には、そのような一具体例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した電磁鋼板は、ブリッジ部の加工硬化によって、ブリッジ部の長手方向に沿って塑性流動が過剰に生じ、モータの回転子の電磁鋼板として大きく反ることがあった。
【０００５】
図１０及び図１１を用いて、上記した電磁鋼板の一具体例について説明する。図９に示すように、電磁鋼板９０は、永久磁石（図示略）を挿入するための開口部９２を有する円盤状の鋼板本体９１と、開口部９２の縁の一部位から別の縁の部位をつなぐブリッジ部９３とを備える。図１０に示す電磁鋼板９０は、分かり易くするため、扇形状板として記載した。電磁鋼板９０は、ワークＷ９０（図示略）を加工硬化することによって、形成される。ブリッジ部９３には、その長手方向に沿って、大きく塑性流動が生じ、ブリッジ部９３の長手方向における長さが変化する。これによって、図１１に示すように、電磁鋼板９０は、高さ方向（ここでは、Ｚ方向）に曲がる、すなわち、反ってしまうことがあった。このような電磁鋼板９０を積層して形成した回転子では、電磁鋼板９０の間に隙間が発生して占積率が低下する等、回転子としての機能に影響が与えることがあった。
【０００６】
本発明に係る回転子鋼板の製造方法は、反りの発生を抑制するものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転子鋼板の製造方法の製造方法は、
開口部を有する鋼板本体と、前記開口部の縁同士を繋ぐブリッジ部とを備える回転子鋼板の製造方法であって、
前記ブリッジ部は、ブリッジ本体と、前記ブリッジ本体の両端に接続される両端部と、を備え、
前記ブリッジ部の前記両端部を押圧したまま、前記ブリッジ部の前記ブリッジ本体を加工硬化する工程を含む。
このような構成によれば、押圧部がブリッジ部の両端近傍を押圧した状態で、ブリッジ部が加工硬化されるため、ブリッジ部の長手方向において塑性流動の発生を抑制する。したがって、ブリッジ部の長手方向における長さが不均一になることを抑制し、回転子鋼板における反りの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る回転子鋼板の製造方法は、反りの発生を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程を示す概略図である。
【図３】パッド圧に対する反り高さを示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例を示す上面図である。
【図５】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例の要部を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例の要部を示す拡大図である。
【図８】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の変形例の一工程を示す上面図である。
【図９】実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の変形例の一工程を示す断面図である。
【図１０】関連する回転子鋼板の製造方法の一工程を示す図である。
【図１１】関連する回転子鋼板の製造方法の一工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
図１及び図２を参照して実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法について説明する。図１及び図２は、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程を示す概略図である。図１及び図２では、右手系３次元ｘｙｚ座標を規定した。
【００１１】
この製造方法では、略円盤状の電磁鋼板Ｗ１０（図１参照）をワークとして用いて、これを加工することによって回転子鋼板を形成する。図１で示す電磁鋼板Ｗ１０の一例は、分かり易くするため、扇形状板体、具体的には、略円盤状体をその中心点において１６等分割した板状体として記載した。
【００１２】
図１に示すように、電磁鋼板Ｗ１０は、開口部Ｗ１２を有する鋼板本体Ｗ１１と、開口部Ｗ１２の縁の一部位から開口部Ｗ１２の縁の他の一部位を繋ぐブリッジ部Ｗ１３とを備える。ブリッジ部Ｗ１３は、ブリッジ本体Ｗ１３ａと、ブリッジ本体Ｗ１３ａの一端に接続される一端部Ｗ１３ｂと、ブリッジ本体Ｗ１３ａの他端に接続される他端部Ｗ１３ｃとを備える。一端部Ｗ１３ｂは、ブリッジ本体Ｗ１３ａの一端と開口部Ｗ１２の縁の一部位とを繋ぎ、他端部Ｗ１３ｃは、ブリッジ本体Ｗ１３ａの一端と開口部Ｗ１２の縁の他の一部位とを繋ぐ。
【００１３】
また、この製造方法では、押圧部２１、２２（パッド２１、２２とも称する。）と、パンチ２３（図２参照）と、ダイス２４とを利用することができる。具体的には、押圧部２１、２２は、略四角柱体であり、電磁鋼板Ｗ１０のブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂ、他端部Ｗ１３ｃ近傍にそれぞれ移動可能に配置されている。押圧部２１、２２は、モータや油圧シリンダ等の駆動源（図示略）から駆動されることで、ダイス２４に接近し、又は遠ざかるように移動することができる。ダイス２４は、所定の位置に固定されている。
【００１４】
まず、電磁鋼板Ｗ１０をダイス２４に配置した状態で、押圧部２１、２２を電磁鋼板Ｗ１０に押し付けることによって、電磁鋼板Ｗ１０を押圧する（押圧工程ＳＴ１）。具体的には、押圧部２１がブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂを押圧し、押圧部２２がブリッジ部Ｗ１３の他端部Ｗ１３ｃを押圧した状態となる。言い換えると、押圧部２１とダイス２４とがブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂを挟み込み、押圧している。押圧部２２とダイス２４とがブリッジ部Ｗ１３の他端部Ｗ１３ｃを挟み込み、押圧している。これらの押し圧によって、ブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂ、他端部Ｗ１３ｃは、殆ど凹むことなく、ブリッジ部Ｗ１３の他の部位と実質的に同じ厚さを維持する。
【００１５】
続いて、図２に示すように、パンチ２３をブリッジ部Ｗ１３に押し付けて、ブリッジ部Ｗ１３、特にブリッジ本体Ｗ１３ａをパンチ２３とダイス２４との間に挟み込み、加工硬化させる（加工硬化工程ＳＴ２）。パンチ２３は、押圧部２１から距離Ｌ１離れるとともに押圧部２２から距離Ｌ２離れた位置に配置されている。押圧部２１がブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂを押圧しつつ、押圧部２２がブリッジ部Ｗ１３の他端部Ｗ１３ｃを押圧した状態のまま、ブリッジ本体Ｗ１３ａを加工硬化させる。そのため、ブリッジ部Ｗ１３の長手方向（ここでは、ｘ軸方向）において塑性流動の発生を抑制する。したがって、ブリッジ部Ｗ１３の長手方向における長さが不均一になることを抑制し、回転子鋼板１０における反りの発生を抑制することができる。以上より、回転子鋼板１０を製造することができる。
【００１６】
なお、加工硬化工程ＳＴ２は、押圧工程ＳＴ１と殆ど同時に行ってもよく、具体的には、押圧部２１がブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂを押圧し、押圧部２２がブリッジ部Ｗ１３の他端部Ｗ１３ｃを押圧した状態において、パンチ２３によるブリッジ部Ｗ１３の加工硬化を開始させればよい。
【００１７】
また、距離Ｌ１及び距離Ｌ２の少なくとも一つが短いほど、反りの発生が減少する傾向があり、好ましい。これは、距離Ｌ１及び距離Ｌ２が短いほど、回転子鋼板１０において、加工硬化による塑性流動が抑制されるためと考えられるからである。
【００１８】
また、回転子鋼板１０（図示略）を用いて、モータの回転子（図示略）を形成することができる。回転子鋼板１０は、電磁鋼板Ｗ１０（図１参照）の鋼板本体Ｗ１１、開口部Ｗ１２、ブリッジ部Ｗ１３にそれぞれ対応する鋼板本体１１（図示略）、開口部１２（図示略）、ブリッジ部１３（図示略）を備える。具体的には、回転子鋼板１０を複数枚積層した後、磁石（図示略）を開口部１２（図示略）に挿入する等、必要な構成を加えることによって、モータの回転子を形成することができる。図１に示す開口部１２の例は、四角形状や円形状等であるものの、挿入される磁石の形状に応じて、多種多様な形状を備えてもよい。回転子鋼板１０では反りの発生が抑制されているため、鋼板本体１１同士の隙間の発生が抑制されている。そのため、この形成したモータの回転子は、高い占積率を有する。また、回転子鋼板１０を用いてモータの回転子を製造するために、樹脂を磁石と開口部１２との間に注入し、磁石を開口部１２に固定させることがある。このような場合、鋼板本体１１同士の隙間の発生が抑制されているため、樹脂が鋼板本体１１同士の隙間から漏れ難く、樹脂を磁石と開口部１２との間に良好に充填することができる。
【００１９】
次に、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法における各工程の詳細について説明する。
【００２０】
（パッド圧と反り高さとの関係）
押圧工程ＳＴ１及び加工硬化工程ＳＴ２において、パッド圧と反り高さとの関係について説明する。
【００２１】
パッド圧は、押圧部２１、２２（パッド２１、２２）が電磁鋼板Ｗ１０に与える力を、押圧部２１、２２と電磁鋼板Ｗ１０との接触面積で割ることによって求められた値に相当するものである。また、反り高さは、回転子鋼板１０における所定の部位、具体的には、回転子鋼板１０の外縁に相当する部位の、加工硬化工程ＳＴ２前後の変位に相当するものである。
【００２２】
具体的には、パッド圧Ｐｐ[ＭＰａ]は、以下の数式１を用いて、求めることができる。数式１は、パッド圧Ｐｐと、駆動源の力Ｆｄ[Ｎ]と、製品押さえ面積Ａｐ[ｍｍ２]との関係式である。駆動源の力Ｆｄは、上記した駆動源が押圧部２１、２２を駆動させる力に相当する。製品押さえ面積Ａｐは、押圧部２１、２２が電磁鋼板Ｗ１０と接触する面積である。
【数１】
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ここで、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法のある一具体例について、パッド圧ＰｐをＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３としたときの反り高さＨ０、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を計測し、それらの結果を図３に示した。
図３に示すように、パッド圧ＰｐをＰ０から、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と順々に増大させた場合、反り高さＨｃは、Ｈ０から、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３と順々に減少した。図３に示すパッド圧Ｐｐの一例は、所定の基準値Ｐを１００％としたきの、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の相当する値である。パッド圧が増加すると、反り高さが減少する傾向にあると考えられる。これは、加工硬化による塑性流動が抑制されるためと考えられるからである。パッド圧が増加すると、反り高さが減少すると考えられて好ましい。但し、パッド圧は、電磁鋼板Ｗ１０を構成する材料の降伏応力よりも低いとよい。これは、押圧工程ＳＴ１において、電磁鋼板Ｗ１０に塑性変形を生じさせるのではなく、弾性変形させるためである。
【００２３】
製品押さえ面積Ａｐを小さくすることで、パッド圧Ｐｐを大きくするとよい。これは、利用することのできる駆動源が回転子鋼板１０の大きさに基づいて制限されることから、製品押さえ面積Ａｐの縮小は、駆動源の力Ｆｄの増大よりも容易であるためである。
【００２４】
（製造装置の一例）
図４〜図７を参照して、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法を実施することのできる金型の一具体例について説明する。図４は、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例を示す上面図である。図５は、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例を示す断面図である。図６は、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例の要部を示す図である。図７は、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の一工程で利用することのできる金型の一具体例の要部を示す拡大図である。
【００２５】
図４及び図５に示すように、金型３０は、パンチ保持プレート３１と、ダイス保持部３２と、パンチ３３と、ダイス３４と、パッドユニット３５とを備える。押圧工程ＳＴ１及び加工硬化工程ＳＴ２において、金型３０を利用することができる。
【００２６】
パンチ保持プレート３１は、パンチ３３と、パッドユニット３５とを保持する。パンチ３３は、パンチ保持プレート３１面（ここでは、ｘｙ平面と略平行な面）からＵ字状に張り出す形状を有し、加工硬化工程ＳＴ２においてブリッジ部Ｗ１３を加工硬化するための成形面を有する。
【００２７】
パッドユニット３５は、ガススプリング保持プレート３５ａと、ガススプリング３５ｂと、プレート３５ｃと、パッドエンド３５ｄと、パッド保持部３５ｅと、パッド３５ｆとを備える。
【００２８】
ガススプリング保持プレート３５ａは、パンチ保持プレート３１におけるパンチ３３側の主面に設置されており、少なくとも１本のガススプリング３５ｂを介してプレート３５ｃを保持する。
【００２９】
ガススプリング３５ｂは、ガス媒体を用いたスプリングである。図５及び図６に示すように、プレート３５ｃは、パッド保持部３５ｅを備え、パッド保持部３５ｅは、例えば、ノックピンをフランジ部３５ｉに挿し込む等することによって、パッド３５ｆを保持する。パッド３５ｆは、棒状体であり、絶縁被膜等の表面被膜に覆われていてもよい。パッド３５ｆは、先端３５ｇと、先端３５ｇの根元部に配置され、且つ先端３５ｇよりも大きな径を有するフランジ部３５ｉとを備える。プレート３５ｃは、ガススプリング３５ｂによって押圧されており、フランジ部３５ｉをパンチ３３に向かって押圧している。ここで、プレート３５ｃとパンチ３３とは、フランジ部３５ｉを挟み込んでいる。
【００３０】
パッド３５ｆは、パンチ３３の保持孔に挿し込まれることによって、移動可能に保持されている。パンチ３３の保持孔と、パッド３５ｆの側面との隙間は、パッド３５ｆの移動がパンチ３３にガイドされるような大きさであると好ましい。パッドエンド３５ｄは、プレート３５ｃとパンチ３３との間に挟み込まれるよう、配置されている。パッドエンド３５ｄをプレート３５ｃとパンチ３３との間に配置させることは好ましい。これによって、押圧工程ＳＴ１及び加工硬化工程ＳＴ２を実施していないとき、つまり、パンチ３３及びダイス３４が、パンチ保持プレート３１へ向かう力を受けていないとき、パッドエンド３５ｄは、フランジ部３５ｉとともにプレート３５ｃから力や衝撃を受ける。そのため、プレート３５ｃからフランジ部３５ｉにかかる力や衝撃等を抑制して、フランジ部３５ｉの破損を抑制することができる。
【００３１】
図６に示すように、パッド３５ｆの先端３５ｇは、パンチ３３の成形面３３ａからわずかに突き出ている。パンチ３３の成形面３３ａから先端３５ｇまでの距離、つまり、パンチストロークＰｓが短いと好ましい。これは、パンチストロークＰｓが短いと、パッド３５ｆの破損が生じにくくなる傾向にあるからである。
【００３２】
図６及び図７に示すように、パッド３５ｆの先端３５ｇは、角部３５ｈを有すると好ましい。これは、パッド３５ｆの先端３５ｇが破損し難くなるとともに、先端３５ｇの絶縁被膜等の表面被膜が剥離し難くなるためである。
角部３５ｈは、パッド３５ｆの側面と、先端３５ｇの端面とが交差してなすものである。角部３５ｈは面取りされており、図７に示す一例では、角部３５ｈは所定の半径Ｒの曲面を有する。パッド３５ｆのフランジ部３５ｉは、パッド保持部３５ｅを押し込まれている。
【００３３】
（変形例）
次に、図８及び図９を参照して、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の変形例について説明する。図８は、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の変形例の一工程を示す上面図である。図９は、実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の変形例の一工程を示す断面図である。実施の形態１に係る回転子鋼板の製造方法の変形例は、押圧部２１、２２（図１及び図２参照）のかわりに、押圧ピン２１ａ、２２ａを用いたところを除いて、共通する構成を備える。この異なる構成について説明する。
【００３４】
図８及び図９に示すように、この製造方法の変形例では、押圧ピン２１ａ、２２ａと、パンチ２３と、ダイス２４とを利用することができる。具体的には、押圧ピン２１ａ、２２ａは、略円柱体であり、電磁鋼板Ｗ１０のブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂ、他端部Ｗ１３ｃにそれぞれ配置されている。押圧ピン２１ａ、２２ａの断面形状は、略円状であり、その直径は、ブリッジ部Ｗ１３のブリッジ本体Ｗ１３ａの幅よりも大きいと好ましい。押圧ピン２１ａ、２２ａの先端は、所定の半径Ｒの球面の一部、例えば、球冠面を有し、押圧ピン２１ａ、２２ａの先端角度は、４５°であると好ましい。押圧ピン２１ａ、２２ａは、モータや油圧シリンダ等の駆動源（図示略）から駆動されることで、ダイス２４に接近し、又は、離間するように移動することができる。
【００３５】
押圧ピン２１ａ、２２ａは、押圧部２１、２２（図１及び図２参照）と比較して、接触面積が小さいものの、それぞれ一端部Ｗ１３ｂ、他端部Ｗ１３ｃに、十分な接触面積で押圧することができる。また、押圧ピン２１ａ、２２ａは、押圧部２１、２２と比較して、接触面積が小さいため、取扱いが容易である。
【００３６】
まず、電磁鋼板Ｗ１０をダイス２４に配置した状態で、押圧ピン２１ａ、２２ａを電磁鋼板Ｗ１０に押し付けることによって電磁鋼板Ｗ１０を押圧する（押圧工程ＳＴ２１）。具体的には、押圧ピン２１ａがブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ａを押圧し、押圧ピン２２ａがブリッジ部Ｗ１３の他端部Ｗ１３ｂを押圧した状態となる。図９に示すように、押圧ピン２１ａ、２２ａの先端が電磁鋼板Ｗ１０に食い込むように、押圧ピン２１ａ、２２ａを電磁鋼板Ｗ１０に押圧するとよい。また、押圧ピンが２１ａ、２２ａの先端が電磁鋼板Ｗ１０を押圧することによって、電磁鋼板Ｗ１０は凹む。また、押圧ピン２１ａ、２２ａが電磁鋼板Ｗ１０を押圧する応力は、電磁鋼板Ｗ１０を構成する材料の降伏応力未満であるとよい。言い換えると、電磁鋼板Ｗ１０が弾性変形するように、押圧ピン２１ａ、２２ａを電磁鋼板Ｗ１０に押圧するとよい。
【００３７】
続いて、パンチ２３をブリッジ部Ｗ１３に押し付けて、ブリッジ部Ｗ１３をパンチ２３とダイス２４との間に挟み込み、加工硬化させる（加工硬化工程ＳＴ２２）。押圧ピン２１ａがブリッジ部Ｗ１３の一端部Ｗ１３ｂを食い込んだまま押圧しつつ、押圧ピン２２ａがブリッジ部Ｗ１３の他端部Ｗ１３ｃを食い込んだまま押圧した状態のまま、ブリッジ部Ｗ１３を加工硬化させるため、ブリッジ部Ｗ１３の長手方向（ここでは、ｘ軸方向）において塑性流動の発生を抑制する。したがって、ブリッジ部Ｗ１３の長手方向における長さが不均一になることを抑制し、回転子鋼板１０（図示略）における反りの発生を抑制することができる。以上より、回転子鋼板１０を製造することができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
ＳＴ１、ＳＴ２１  押圧工程                  ＳＴ２、ＳＴ２２  加工硬化工程
Ｗ１０  電磁鋼板
Ｗ１１  鋼板本体                            Ｗ１２  開口部
Ｗ１３  ブリッジ部
Ｗ１３ａ  ブリッジ本体                      Ｗ１３ｂ  一端部
Ｗ１３ｃ  他端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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