(57)【要約】  モータ層状体をシート材料から製作するためのシステムおよび加工が提供される。本開示の様々な実施形態は、分離加工を、分離加工の前に層状体を輪郭形成する切込み加工および刻み加工のうちの一方または両方と組み合わせている。一部の実施形態では、分離加工は打抜き加工であり、固定子コアを形成するためにモータ層状体の積層体と一体化される。また、シート材料の切込みおよび/または刻まれた部分が分離加工の前に平坦化加工を受けるシステムおよび加工が開示されている。分離加工の前に平坦化加工を実施することは、シート材料が、層状体の分離の取扱いの必要なく、刻み加工から平坦化加工を通じて分離加工および積層加工へと容易に取扱いおよび搬送できる点において、加工を効率化する効果を有する。
2021521767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ固定子層状体をシート材料から製作するための刻み支援方法であって、
シート材料において構成部品の輪郭の少なくとも一部を高エネルギー放射源で刻むステップと、
前記刻むステップの後、前記輪郭を平坦化装置で平坦化するステップと、
前記輪郭を平坦化するステップの後、前記シート材料から前記構成部品を分離するステップと、
を含む刻み支援方法。
【請求項２】
前記構成部品を分離するステップは、
前記輪郭を構成部品ダイと位置合わせするステップであって、前記構成部品ダイは構成部品パンチを受け入れるように位置決めおよび構成される、ステップと、
前記位置合わせするステップの後、前記構成部品を積層治具上へと配置するために、前記シート材料を貫いて前記構成部品パンチを前記構成部品ダイ内へと駆動するステップと、
を含む、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項３】
複数の構成部品を前記積層治具上に配置するために、前記刻むステップ、前記平坦化するステップ、前記分離するステップ、および前記駆動するステップを繰り返すステップであって、前記複数の構成部品は積層体を形成する、ステップを含む、請求項２に記載の刻み支援方法。
【請求項４】
前記構成部品ダイを前記積層治具から除去するステップと、
前記積層体を前記積層治具から除去するステップと、
を含む、請求項３に記載の刻み支援方法。
【請求項５】
前記積層体の前記構成部品を一体に接着するステップと、
前記積層体の内面を機械加工するステップと、
を含む、請求項４に記載の刻み支援方法。
【請求項６】
前記積層体の前記構成部品を一体に接着するステップと、
前記積層体の外面を機械加工するステップと、
を含む、請求項４に記載の刻み支援方法。
【請求項７】
前記機械加工するステップは、前記積層体をアーバに装着するステップを含む、請求項６に記載の刻み支援方法。
【請求項８】
前記機械加工するステップは、旋削、フライス加工、研削、ホーニング加工、および電食のうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の刻み支援方法。
【請求項９】
前記構成部品パンチを駆動するステップの間、前記構成部品によって定められる空所が前記積層治具の柱にわたって軸方向に通る、請求項２に記載の刻み支援方法。
【請求項１０】
前記構成部品は電気モータ層状体であり、前記空所は、前記電気モータ層状体の隣接する固定子歯同士の間に定められるスロットである、請求項９に記載の刻み支援方法。
【請求項１１】
前記シート材料の公称厚さの少なくとも１倍かつ３倍以下である最小のダイギャップクリアランスを定めるように、前記構成部品パンチを前記構成部品ダイの中に挿入させるように構成するステップを含む、請求項９に記載の刻み支援方法。
【請求項１２】
前記構成部品を分離するステップは、前記輪郭を構成部品ダイと位置合わせすることを含み、前記構成部品ダイは前記構成部品パンチを受け入れるように位置決めおよび構成される、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項１３】
前記輪郭を平坦化するステップの前に、前記構成部品の前記輪郭の少なくとも一部分を前記高エネルギー源で切り込む切込み工程を含む、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項１４】
前記刻むステップは、前記構成部品の内周および外周を刻むことを含む、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項１５】
前記構成部品は電気モータ層状体であり、前記積層体は電気モータコアである、請求項２から１４のいずれか一項に記載の刻み支援方法。
【請求項１６】
前記平坦化するステップの前に、前記シート材料から廃棄物を分離するために、前記高エネルギー放射源で前記廃棄物を前記シート材料から貫いて切り込むステップを含む、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項１７】
前記構成部品パンチを駆動するステップの前に、前記シート材料を貫いて廃棄ダイ内へと廃棄パンチを駆動するステップを含み、前記廃棄パンチは前記輪郭の廃棄周辺の中に着座させられる、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項１８】
前記刻むステップは、前記シート材料の公称厚さの２０％以上かつ９５％以下である範囲内にある深さを有する溝を定める、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項１９】
前記平坦化装置は、２つのローラを備えるローラ組立体である、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項２０】
前記シート材料の公称厚さ以上であり、前記公称厚さよりも１マイクロメートルを超えない離間を、前記２つのローラの間に維持するステップを含む、請求項１９に記載の刻み支援方法。
【請求項２１】
ローラ圧力が、前記平坦化するステップの間に加えられる、請求項１９に記載の刻み支援方法。
【請求項２２】
前記ローラ圧力は前記シート材料の降伏強度未満である、請求項21に記載の刻み支援方法。
【請求項２３】
包括的に２０マイクロメートル〜４００マイクロメートルの範囲内の公称厚さを有する前記シート材料を提供するステップを含む、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項２４】
金属材料の前記シート材料を提供するステップを含む、請求項１、２２、または２３に記載の刻み支援方法。
【請求項２５】
アモルファス金属およびナノ結晶金属のうちの１つの前記シート材料を提供するステップを含む、請求項１、２２、または２３に記載の刻み支援方法。
【請求項２６】
前記アモルファス金属は鉄、ケイ素、およびホウ素を含む、請求項２５に記載の刻み支援方法。
【請求項２７】
前記刻むステップの後で、前記駆動するステップの前に、表面破片を前記シート材料の一部分から除去するステップを含む、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項２８】
剥がれた材料を除去するステップは圧縮空気を用いて実施される、請求項２７に記載の刻み支援方法。
【請求項２９】
前記刻むステップにおける前記高エネルギー放射源はレーザーである、請求項１に記載の刻み支援方法。
【請求項３０】
モータ層状体をシート材料から製造するための刻み支援システムであって、
シート材料を搬送経路に沿って搬送するためのコンベヤと、
構成部品の外周の形を定める外側刻み線を前記シート材料に形成するための高エネルギー放射源と、
前記シート材料の刻まれた部分を平坦化するための平坦化装置と、
前記外側刻み線において前記シート材料から構成部品を分離するための構成部品パンチと、
前記構成部品パンチを受け入れるように構成される構成部品ダイと、
前記構成部品パンチを受け入れるように構成され、前記構成部品ダイを支持する積層治具と、
を備え、
前記平坦化装置は、前記搬送経路に沿って前記高エネルギー放射源と前記構成部品パンチとの間に配置される、刻み支援システム。
【請求項３１】
前記積層治具は、基部と、前記基部から上向きに延びる柱と、を備え、
前記構成部品ダイは前記基部によって支持され、
前記柱は、前記構成部品パンチの作動軸と平行に前記ダイ内へと延び、
前記柱は、前記構成部品によって定められる空所の中に嵌まるように構成される、請求項３０に記載の刻み支援システム。
【請求項３２】
前記積層治具は、積層体を形成するために複数の前記構成部品を受け入れるように構成される、請求項３０に記載の刻み支援システム。
【請求項３３】
前記構成部品は電気モータ層状体であり、前記積層体は電気モータコアである、請求項３２に記載の刻み支援システム。
【請求項３４】
前記高エネルギー放射源は、前記シート材料から廃棄物を分離するために、前記廃棄物を前記外側刻み線の中から貫いて切り込むように構成される、請求項３０に記載の刻み支援システム。
【請求項３５】
前記高エネルギー放射源は、前記外側刻み線によって包囲される廃棄刻み線を形成するように構成され、前記廃棄刻み線は廃棄物の外周の形を定める、請求項３２に記載の刻み支援システム。
【請求項３６】
前記廃棄刻み線において前記シート材料から前記廃棄物を分離するための廃棄パンチと、
前記廃棄パンチを受け入れるように構成される廃棄ダイと、
を備え、
前記廃棄パンチは、前記搬送経路に沿って前記平坦化装置と前記構成部品パンチとの間に配置される、請求項３５に記載の刻み支援システム。
【請求項３７】
包括的に２０マイクロメートル〜４００マイクロメートルの範囲内の公称厚さを有するシート材料を取り扱うように構成される、請求項３０に記載の刻み支援システム。
【請求項３８】
前記高エネルギー放射源はレーザーである、請求項３０に記載の刻み支援システム。
【請求項３９】
前記平坦化装置はローラ組立体である、請求項３０に記載の刻み支援システム。
【請求項４０】
前記ローラ組立体は、ローラ装着部によって分離される２つのローラを備え、前記ローラ装着部は、前記２つのローラの間の離間を最大値に制限する、請求項３９に記載の刻み支援システム。
【請求項４１】
前記分離は、前記シート材料の公称厚さ以上であり、前記シート材料の前記公称厚さよりも１マイクロメートルを超えない、請求項４０に記載の刻み支援システム。
【請求項４２】
前記ローラ組立体は、前記シート材料の降伏強度未満であるローラ圧力を前記シート材料に加えるように構成される、請求項３９に記載の刻み支援システム。
【請求項４３】
前記高エネルギー放射源は、前記シート材料の公称厚さの２０％以上かつ９７％以下である範囲内にある溝深さを形成するように構成される、請求項３０に記載の刻み支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１８年４月１３日に出願された米国仮出願第６２／６５７，３７１号の便益を主張し、この米国仮出願の開示は、本明細書によって、その全体において本明細書に参照により組み込まれている。
【０００２】
本出願は概して、平坦なストックから構成部品を製作するための方法およびシステムに関し、より詳細には、電気モータ固定子コアの製作においてシートストックをレーザー機械加工するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
平坦な部品が、異なる化学成分の鋼を伴う鋼シート、鋼リール、鋼ロール、または鋼コイルからしばしば製造される。具体的には、電気モータ固定子層状体が、打抜き加工および積層加工を用いて、ケイ素鋼から典型的には製造される。パンチおよびダイなどの硬い工具が、例えば型打ち工程といった製造においてしばしば使用される。ケイ素鋼は硬くすり減らしをもたらし、型打ち工具をすぐに摩耗させてしまう。結果として、工具は、周期的に再鋭利化および再研磨される必要があり、これは生産サイクルおよびタイムラインに悪影響を与える。また、パンチおよびダイの切込み作用は、特に工作機械がその刃を摩耗により失うため、層状体の切り込まれた縁の周りに塑性変形をもたらす。この変形は、鋼の材料構造に損傷を与え、層状体の磁気特性に悪影響を与え、最終的に、結果として生じるモータ固定子コアの性能に悪影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第９，６４９，７２７号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】２０１８年３月２７日に最後に訪問されたhttps://wp.optics.arizona.edu/optomech/wp-content/uploads/sites/53/20l6/l0/OPTI-52l-Tutorial-on-Hertz-contact-stress-Xiaoyin-Zhu.pdfにおいて利用可能なXiaoyin Zhu、「Tutorial on Hertz Contact Stress」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
モータ層状体およびコアの生産においてこれらの問題に対処するシステムおよび方法は歓迎される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の様々な実施形態は、切込み加工、刻み加工、および分離加工を、平坦化加工と組み合わせることで、シートまたはコイルの材料から構成部品または部品を作る加工を記載している。部品には、電気モータ固定子層状体などの本質的に平坦な構成部品がある。切込み加工は、レーザービームなどの高出力エネルギー源を用いて、構成部品の周囲の一部の輪郭を切り込むことを含む。切込み加工は、構成部品の周囲の２０％〜９７％の間の切込みを含み得る。刻み加工は、構成部品周囲の少なくとも一部の輪郭を刻むことを含む。構成部品周囲は、レーザービームなどの高出力エネルギー源を用いて刻まれる。刻み加工は、構成部品の周囲の２０％〜１００％の刻みを含み得る。分離の加工は、打抜き工程などによって構成部品をシートまたはコイルから分離することと、構成部品を圧縮空気または電磁パルスで打抜き工作機械から除去することと、を含む。
【０００８】
また、刻まれた線、切り込まれた縁、またはそれら両方を含むシート材料の切り込まれた部分または刻まれた部分が平坦化工程を受けるシステムおよび加工が開示されている。平坦化加工は分離加工の前に実施され得る。打抜き加工の前に平坦化加工を実施することは、材料のシートまたはコイルが、層状体の分離の取扱いの必要なく、切込み加工および刻み加工から平坦化加工を通じて分離加工へと容易に取扱いおよび搬送される点において、加工を効率化する効果を有する。同じく開示されているのは、モータ固定子コアを形成するために層状体の積層体を分離加工で一体化する追加的な効率化の一態様である。このような効率化は、モータコア製造において一般的であり、一部の場合にはホイル材料に類似した薄いシートまたはコイルのストックを取り扱うとき、特に価値のあることである。本明細書では、「シート材料」は、型打ちまたは貫く打抜きの工程において加工され得る従来のシート、リボン、薄板、リール、コイル、および他のこのような形態を含むように、幅広く解釈される。
【０００９】
平坦化加工は、刻まれた溝の角において形成し得る溶融材料の浮きかすまたはビードなど、切込み加工または刻み加工において生じ得る高くなった特徴部を平坦化することによって、シート材料の切込み部分および／または刻まれた部分を実質的の元の厚さに戻すように作用する。シートの切込み部分および／または刻まれた部分は、切込み加工および刻み加工の間に被られる温度勾配のため、ある程度の反りまたは歪みを受ける可能性がある。平坦化加工は、このような反りまたは歪みを除去または軽減することができ、シート材料の刻まれた部分を平面の状態に戻すことができる。
【００１０】
開示されたシステムおよび加工の別の態様は、刻み線が分離加工の間に層状体とシート材料との間の分離の線の場所を定めることである。分離加工が硬いパンチおよびダイで実施される場合、パンチとダイとの間の厳しい公差は所望の形の層状体をもたらすために必要とされない。これは工作機械の公差要件を緩和し、そのため、シート材料の厚さの５％〜１５％の代わりに、ダイギャップは、シート材料の厚さの１倍もしくは２倍とすることができ、またはそれより大きくてもよい。したがって、工作機械のコストは低減させられ、工作機械は、交換または改修を必要とする前により大きな度合いの摩耗を被る可能性がある。さらに、刻み線において層状体をせん断するために必要とされる力が、シート材料の全体の厚さをせん断することに対して低減させられるため、工具摩耗の速さは大幅に低減させられ得る。
【００１１】
驚くべきことに、多くの用途について、分離加工の前にシート材料の切込み部分および／または刻まれた部分を圧縮して平坦化する流れは、完成またはほとんど完成した層状体を作り出す。縁の粗さは、一部の用途について、完成の仕様内にある。しばしば、平坦化加工の間に切り込まれた溝および／または刻まれた溝の角において押し下げられた浮きかすまたは改質された溶融材料は、予備ストレスをかけられおよび疲労させられ、簡単な仕上げ技術によって容易に除去される。層状体はまた、より大きなパンチおよびダイのクリアランスで製作されたとしても、打抜き加工を通じて十分な平面性を保持できる。
【００１２】
構造的に、本開示の様々な実施形態は、モータ固定子層状体をシート材料から製作するための刻み支援方法であって、シート材料において構成部品の輪郭を高エネルギー放射源で少なくとも刻むステップと、刻むステップの後、輪郭を平坦化装置で平坦化するステップと、輪郭を平坦化するステップの後、輪郭を構成部品ダイと位置合わせするステップなどによってシートストックから構成部品を分離するステップであって、構成部品ダイは構成部品パンチを受け入れるように位置決めおよび構成される、ステップと、位置合わせするステップの後、構成部品を積層治具へと配置するために、シート材料を貫いて構成部品ダイへと構成部品パンチを駆動するステップと、を含む刻み支援方法を含む。一部の実施形態では、これらのステップは、複数の構成部品を積層治具に配置するために繰り返され、複数の構成部品は積層体を形成する。方法の他のステップは、構成部品ダイを積層治具から除去するステップ、または積層体を積層治具から除去するステップを含み得る。一部の実施形態では、方法は、積層体の構成部品を一体に接着するステップ、積層体の内面を機械加工するステップ、および／または積層体の外面を機械加工するステップを含む。機械加工するステップは、積層体をアーバに装着するステップを含み、旋削、フライス加工、研削、ホーニング加工、および電食のうちの少なくとも１つも含み得る。様々な実施形態において、構成部品は電気モータ層状体であり、積層体は電気モータコアである。刻むステップにおける高エネルギー放射源はレーザーであり得る。一部の実施形態では、刻むステップの後で、駆動するステップの前に、方法は、表面破片をシート材料の一部分から除去するステップを含む。剥がれた材料を除去するステップは圧縮空気で実施され得る。
【００１３】
一部の実施形態では、平坦化するステップの前に、方法は、シート材料から廃棄物を分離するために、高エネルギー放射源で廃棄物をシート材料から貫いて切り出すステップを含む。他の実施形態では、構成部品パンチを駆動するステップの前に、方法は、シート材料を貫いて廃棄ダイへと廃棄パンチを駆動するステップを含み、廃棄パンチは輪郭の廃棄周辺の中に着座させられる。構成部品パンチを駆動するステップの間、構成部品によって定められる空所が積層治具の柱にわたって軸方向に通り得る。構成部品が電気モータ層状体である実施形態について、空所は、電気モータ層状体の隣接する固定子歯同士の間に定められるスロットであり得る。
【００１４】
本開示の一部の実施形態では、刻み支援方法は、シート材料の厚さの少なくとも１倍かつ３倍以下である最小のダイギャップクリアランスを定めるように、構成部品パンチを構成部品ダイの中に挿入させるように構成するステップを含む。刻むステップは、シート材料の厚さの２０％以上かつ９５％以下である範囲内にある深さを有する溝を定めもし得る。切込みの工程は、部品の周囲の２０％〜９５％の間の切込みを含み得る。一部の実施形態では、平坦化装置はローラ組立体である。一部の実施形態では、ローラ組立体は、シート材料の公称厚さ以上であり、シート材料の公称厚さより１マイクロメートルを超えない分離において維持される２つのローラを備える。一部の実施形態では、ローラ圧力が、平坦化するステップの間に加えられ、シート材料の降伏強度未満である範囲にあり得る。一部の実施形態では、方法は、包括的に２０μｍ〜４００μｍの範囲において厚さを有するシート材料を提供するステップを含み、金属材料（例えば、鉄、ケイ素、およびホウ素を含むケイ素鋼）、アモルファス金属、またはナノ結晶金属のものであり得る。
【００１５】
本開示の様々な実施形態において、モータ層状体をシート材料から製造するためのシステムが、シート材料を搬送経路に沿って搬送するためのコンベヤと、構成部品の外周の形を定める外側刻み線をシート材料に形成するための高エネルギー放射源と、シート材料の刻まれた部分を平坦化するための平坦化装置と、を備える。一部の実施形態は、外側刻み線においてシート材料から構成部品を分離するための構成部品パンチと、構成部品パンチを受け入れるように構成される構成部品ダイと、を備える。積層治具が、構成部品パンチを受け入れるように構成されてもよく、構成部品ダイを支持する。平坦化装置は、搬送経路に沿って高エネルギー放射源と分離加工との間に配置される。高エネルギー放射源はレーザーであり得る。平坦化装置は、ローラ装着部によって分離される２つのローラを備えるローラ組立体とすることができ、ローラ装着部は、前記２つのローラの間の分離を最大値に制限する。一部の実施形態では、ローラ同士の間の分離は、シート材料の公称厚さ以上であり、シート材料の公称厚さより１マイクロメートルを超えない。一部の実施形態では、ローラ組立体は圧縮ローラであり、圧縮ローラは、シート材料の降伏強度未満であるローラ圧力をシート材料に加えるように構成される。
【００１６】
一部の実施形態では、積層治具は、基部と、基部から上向きに延びる柱と、を備える。構成部品ダイは基部によって支持されてもよく、柱は構成部品パンチの作動軸と平行にダイへと延び得る。一部の実施形態では、柱は、構成部品によって定められる空所の中に嵌まるように構成される。積層治具は、積層体を形成するために構成部品を複数受け入れるように構成され得る。一部の実施形態において、構成部品は電気モータ固定子層状体であり、積層体は電気モータ固定子コアである。
【００１７】
高エネルギー放射源は、シート材料から廃棄物を分離するために、廃棄物を外側刻み線の中から貫いて切り込むように構成され得る。代替で、高エネルギー放射源は、外側刻み線によって包囲される廃棄刻み線を形成するように構成され、廃棄刻み線は廃棄物の外周の形を定める。一部の実施形態では、刻み支援システムは、廃棄刻み線においてシート材料から廃棄物を分離するための廃棄パンチと、廃棄パンチを受け入れるように構成される廃棄ダイと、を備える。廃棄パンチは、搬送経路に沿って平坦化装置と構成部品パンチとの間に配置され得る。様々な実施形態において、刻み支援システムは、包括的に２０μｍ〜４００μｍの範囲において厚さを有するシート材料を取り扱うように構成される。高エネルギー放射源は、シート材料の厚さの２０％以上かつ９５％以下である範囲にある溝深さを形成するように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の一実施形態による刻み支援システムの一部の斜視図である。
【図２】本開示の一実施形態による、廃棄パンチおよびダイを含む刻み支援システムの一部の斜視図である。
【図３】本開示の一実施形態による、平坦化の前後における刻み線溝の端断面図である。
【図４】本開示の一実施形態による、貫いた切込みを橋渡しする刻まれたタブの断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による、穿孔された刻み線の平面図である。
【図６】本開示の一実施形態による、図５の穿孔された刻み線の側方からの断面図である。
【図７】本開示の一実施形態による、代替の穿孔された刻み線の側方からの断面図である。
【図８】本開示の一実施形態による、別の代替の穿孔された刻み線の側方からの断面図である。
【図９】本開示の一実施形態による、シート材料の刻まれた区域との位置合わせにおける廃棄パンチおよび廃棄ダイの斜視図である。
【図１０】本開示の一実施形態による、シート材料および廃棄ダイの上に中心付けられた図９の廃棄パンチの立面での部分断面図である。
【図１１】本開示の一実施形態による、廃棄パンチおよび廃棄ダイについてのダイクリアランスギャップを描写している図１０の断面図の一部の拡大図である。
【図１２】本開示の一実施形態による、シート材料を通じて廃棄ダイへと挿入される図１０の廃棄パンチの立面図である。
【図１３】本開示の一実施形態による、廃棄ダイに挿入される廃棄パンチについての図１２の平面ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面図である。
【図１４】本開示の一実施形態による、廃棄物が除去されたシート材料の刻まれた区域の上に中心付けられた構成部品パンチ、およびシート材料の下に中心付けられた構成部品ダイ、ならびに積層治具の斜視図である。
【図１５】本開示の一実施形態による、シート材料の上に中心付けられて構成部品ダイと位置合わせされた図１４の構成部品パンチの立面での部分断面図である。
【図１６】本開示の一実施形態による、構成部品パンチおよび構成部品ダイについてのダイクリアランスギャップを描写している、図１５の断面図の一部の拡大図である。
【図１７】本開示の一実施形態による、シート材料を通じて構成部品ダイへと挿入された図１５の構成部品パンチの立面図である。
【図１８】本開示の一実施形態による、構成部品ダイに挿入される構成部品パンチについての図１７の平面ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩにおける断面図である。
【図１９】本開示の一実施形態による、構成部品が積層治具の上に位置合わせされた状態で積層治具に位置決めされている図１４の構成部品ダイの斜視での部分断面図である。
【図２０】本開示の一実施形態による、構成部品を構成部品の積層体へと送達するために、および構成部品の積層体を圧縮するために、シート材料を通じて構成部品ダイへと挿入された図１４の構成部品パンチの立面図である。
【図２１】本開示の一実施形態による、構成部品の積層体を解放するために分離された、図１４の構成部品ダイおよび積層治具の斜視図である。
【図２２】本開示の一実施形態による、電気モータコアの一部の層の層状体の斜視図である。
【図２３】本開示の一実施形態による、図２２の層状体の積層体として製作された電気モータコアのセグメントの斜視図である。
【図２４】本開示の一実施形態による、図２３の複数のセグメントを含む電気モータコアの図である。
【図２５】本開示の一実施形態による、１キロワットのイッテルビウム単一モード連続波切込みレーザーの１回の通過についての走査速さに対する溝の切込み深さのグラフである。
【図２６】本開示の一実施形態による、１秒間あたり２０メートルの走査速さでの１キロワットのイッテルビウム単一モード連続波切込みレーザーについての数回の通過に対する溝の切込み深さのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を参照すると、シート材料３４から構成部品３２を製作するための刻み支援システム３０ａが、本開示の一実施形態により描写されている。描写された実施形態では、刻み支援システム３０ａは、走査放射源４２と、シート平坦化装置４４と、構成部品パンチ４８と、構成部品ダイ５４と、を備える。描写された実施形態には、シート材料３４に向けられた空気ノズル５６もある。廃棄物入れ物７２が、走査放射源４２によってシート材料３４から除去される廃棄物７４を受け入れるように構成され得る。廃棄物７４は、単一の連続した品物（描写されている）とすることができる、以上の品物（例えば、複数の隔離された開口）とすることができる。一部の実施形態では、積層治具７６が、いくつかの打抜きサイクルにわたって構成部品パンチ４８によってシート材料３４から除去される構成部品３２の積層体７８を受け入れるように構成される。構成部品３２をシート材料３４から除去することに加えて、構成部品パンチ４８は、積層体７８を圧縮および安定化させるようにも作用できる。
【００２０】
図２を参照すると、シート材料３４から構成部品３２を製作するための刻み支援システム３０ｂが、本開示の一実施形態により描写されている。刻み支援システム３０ｂは、刻み支援システム３０ａと同じ構成要素および特性の多くを含み、それらは同じ符号で指示されている。また、刻み支援システム３０ｂは廃棄パンチ４６と廃棄ダイ５２とを備える。空気ノズル５６は図２には描写されていないが、空気ノズル５６が刻み支援システム３０ｂにおいても利用できることは検討されている。刻み支援システム３０ｂについて、廃棄物７４は廃棄パンチ４６の作動によって発生させられ、そのため廃棄物入れ物７２は、廃棄物７４を廃棄ダイ５２から受け入れるように位置決めおよび構成されている。
【００２１】
刻み支援システム３０ａおよび３０ｂは、本明細書において刻み支援システム３０として一般的または集合的に称されている。刻み支援システム３０は、シート材料３４の所与の部分が走査放射源４２の下でシート平坦化装置４４を通じて構成部品パンチ４８と構成部品ダイ５４との間に連続して搬送されるように、シート材料３４を搬送経路６４に沿う方向６２において搬送するように構成されている。
【００２２】
走査放射源４２は、放射の集中ビーム８０を送り、構成部品３２の輪郭８２をシート材料３４に素早くトレースするように構成され得る。素早く移動する放射源の例は、例えば、本出願の所有者によって所有されるＫａｎｃｈａｒｌａへの特許文献１において見出され、その開示は、それに含まれる表現の定義および特許請求項を除いて、本明細書によりその全体において参照により本明細書において組み込まれている。走査放射源４２はレーザー８８であり得る。レーザー８８は連続波（ＣＷ）またはパルスのいずれかであり得る。適切なレーザーの非限定的な例には、ＩＰＧ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓによって製造されるＹＬＲ−１０００−ＷＣ−Ｙ１４など、イッテルビウム単一モードＣＷレーザーがある。十分な出力、パルス、または連続波の他の単一モードレーザーが利用されてもよい。ベータ線放射源（つまり、電子ビーム）も走査放射源４２としての使用のために検討されている。一部の実施形態では、放射源４２は、包括的に０．５ｋＷ（キロワット）〜２ｋＷの範囲内の出力を送るように構成される。本明細書では、「包括的」と言われる範囲は、範囲の端点の値と、範囲内のすべての中間値と、を含む。
【００２３】
輪郭８２が刻まれるシート材料３４の一部分は、本明細書ではシート材料３４の刻まれた部分８３として称される。描写された実施形態では、輪郭８２は内側または廃棄の刻み線８４と外側刻み線８６とを含む。内側刻み線８４は廃棄物７４の外周８５をトレースする。外側刻み線８６は構成部品３２の外周８７をトレースする。内側刻み線８４および外側刻み線８６は、構成部品３２の境界を定めるように組み合わさる。走査放射源４２は、複数の経路にわたってシート材料３４の厚さｔ内で所望の深さまで輪郭８２を刻むように構成され得る（例えば図１１）。刻み線８４および８６の所望の深さの非限定的な例は、シート材料３４の厚さｔの包括的に２０％〜８０％の範囲にある。一部の実施形態では、厚さｔは、包括的に５０μｍ〜４００μｍの範囲にある。
【００２４】
空気ノズル５６はシート平坦化装置４４と構成部品パンチ４８（描写されている）との間に配置され得る。代替で、空気ジェットは走査放射源４２とシート平坦化装置４４との間に配置されてもよい。一部の実施形態では、空気ジェットがシート平坦化装置４４の両側に配置されるように、追加の空気ジェットが組み込まれる。空気ノズル５６は、シート材料３４（描写されている）にわたって横方向にさっと動かす手法でジェットを送るように構成され得る。一部の実施形態では、空気ノズル５６は、シート材料３４に近接して刻み線８４および８６の上をトレースするように構成される。一部の実施形態では、刻み線８４、８６は、ブラシ、空気ナイフ、または水濯ぎなど、空気ノズル５６以外の装置および技術によって表面破片が洗浄されてもよい。表面破片の洗浄は、平坦化加工の前、平坦化加工の後、またはそれら両方において行われ得る。
【００２５】
図３を参照すると、刻み線８４および８６を形成するために走査放射源４２で複数回の通過を実施する効果が、本開示の一実施形態により描写されている。刻み線８４および８６は、溝９６の側部同士を橋渡しするウェブ部分９８で、シート材料３４の厚さｔ内の深さｄを有する溝９６を定めている。放射の集中ビーム８０でシート材料３４を刻むことは、いくらかの改質された溶融材料または浮きかすの材料１０２を、溝９６の角１０４に集中させ、シート材料３４の表面１０６から高くなるように延ばす。描写されている実施形態では、シート材料３４の一部は気化によって溝９６から除去され、そのため、改質された材料１０２の体積および質量は、溝９６から除去されるシート材料３４の全体のごく一部だけである。
【００２６】
一部の実施形態では、走査放射源４２は、包括的に５ｍ／ｓ（メートル毎秒）〜３０ｍ／ｓの範囲にある速さで輪郭８２を走査するように構成される。一部の実施形態では、走査放射源４２は、包括的に０．１ｋＷ〜２ｋＷの範囲において放射を送る。図５の溝９６の描写された断面は、２０ｍ／ｓの走査速さにおいて全体で４倍の１ｋＷのレーザーで走査された、公称厚さ９７μｍの軟鋼のシート材料３４の断面から撮られた写真の非限定的な描写である。ケイ素鋼のシートにおける同じ刻みパラメータについての結果は同様であった。軟鋼およびケイ素鋼の両方について、述べられた刻む条件の下で、走査放射源４２の各々の通過について溝９６から除去される材料の厚さは、包括的に１５μｍ〜３５μｍの範囲になるように観察されており、除去された材料の公称厚さは包括的に１６μｍ〜２０μｍとなっている。様々な走査速さおよび通過の回数における軟鋼およびケイ素鋼の切込み深さについてのデータが、図２５および図２６において後に提示されている。
【００２７】
機能的に、刻み線８４および８６を複数回の通過にわたって形成することで、シート材料３４の熱によって影響を受ける領域が、溝９６を形成できるだけの長さで滞留する１回の通過での熱によって影響を受ける領域に対して、縮小させられる。また、集中放射ビーム８０によって送られるエネルギーの損失がシート材料３４によって吸収されるため、連続的な通過の間に気化させられる材料の量が、単一の通過による同様の深さの溝の形成に対して増加させられ得る。また、最初の通過の間の（例えば浮きかすの再形成により）溝９６の側部において形成され得る不規則性は、よりきれいでより良好に定められた溝９６を形成するために、連続的な通過において除去される傾向があり得る。
【００２８】
一部の実施形態では、１つの輪郭線が完全に貫いた切込みであり得る一方で、別の輪郭線が刻まれ得る。このような仕組みは刻み支援システム３０ａに描写されており、ここで廃棄物７４は走査放射源４２によって完全に貫いて切り込まれている一方で、外側刻み線８６は残っている。この仕組みは、廃棄パンチ加工の必要性を排除する一方で、搬送経路６４に沿ってシート平坦化装置４４を通じて構成部品ダイ５４へと搬送するのに、シート材料３４に取り付けられた構成部品３２を残したままである。
【００２９】
図４を参照すると、刻まれたタブ構成１００が、本開示の一実施形態により描写されている。この実施形態では、刻むことは、構成部品３２の輪郭線の一部分がシート材料３４の厚さｔを貫いて切り込まれる一方で、材料は輪郭線の別の部分に沿って残るように、貫いて切り込むことと組み合わされている。例えば、周囲８５、８７の一方または両方は、貫いて切り込まれた部分９１とタブ部分９３とを含むことができ、タブ部分９３は貫いて切り込まれた部分９１を橋渡ししている。一部の実施形態では、タブ部分９３は、図３において描写された手法において溝９６で刻まれる。一部の実施形態では、複数のこのようなタブ部分９３が周囲８５、８７に沿って形成される。一部の実施形態では、対応する周囲８５、８７の全体の長さに対するタブ９３の接線長さ９５の合計の割合が包括的に５０％〜９７％の範囲内にあり、一部の実施形態では、割合は７５％〜９５％の範囲内にあり、一部の実施形態では、割合は８５％〜９５％の範囲内にある。
【００３０】
機能的に、タブ９３は、構成部品３２とシート材料３４との間、または構成部品３２および廃棄物７４とシート材料３４との間の結合を維持し、構成部品３２、または組み合わされた構成部品３２および廃棄物７４を、連続して構成部品ダイ５４または廃棄ダイ５２および構成部品ダイ５４の両方の上に位置決めするために、シート材料３４と共に搬送経路６４に沿って安定して搬送させることができる。従来の型打ち加工に対して廃棄物７４と構成部品３２との間および構成部品３２とシート材料３４との間の低減した橋渡しは、必要な分離力を低減させる。タブ部分９３が刻まれる実施形態では、力はさらに低減させられ、分離の線は、刻まれていないタブ部分９３とよりも小さい公差内で予測可能であり得る。
【００３１】
描写された実施形態では、シート平坦化装置４４は、シート材料３４の両側における相対するローラ９２、９４を含むローラ組立体９０である。相対するローラ９２、９４は、ローラ９２、９４の分離を最大所定距離で制限するように構成されるローラ装着部８９に結合され得る。一部の実施形態では、ローラ９２、９４の最大分離は、少なくともシート材料の公称厚さｔで、公称厚さｔよりも１μｍを超えないように設定される。一部の実施形態では、ローラ装着部８９がローラ９２、９４の硬い分離を提供するように構成される。各々のローラ９２、９４のシート材料３４との接触は、電気接触測定によって確立され得る。一部の実施形態では、ローラ９２、９４は硬い金属材料のものである。一部の実施形態では、ローラ９２および９４は異なる電位において作動し、それによって、ローラ組立体９０を通る搬送の間、シート材料３４を通じて電流を流れさせる。
【００３２】
機能的に、ローラ９２、９４の間の分離を公称厚さｔにおける最大寸法に制限すること、または分離をシート材料３４の公称厚さｔにしっかりと維持することは、ローラ組立体９０に、シート材料のコアに実質的な応力を発揮することなく平坦化機能を実施させることができる。シート材料の刻まれた部分８３がローラ組立体９０を通過するとき、角１０４における改質された溶融材料および浮きかすの材料１０２など（図３）、表面１０６に対して高くなった特徴部だけが、シート材料３４の公称厚さｔを越え、ローラ９２、９４と圧縮して接触する。ローラ９２、９４の間の分離が、公称厚さｔを越えないため、または公称厚さｔにおいて一定に保持されるため、改質された溶融材料および浮きかすの材料１０２はローラ９２、９４に局所的に降伏させ、これらの特徴部を押し下げる塑性変形をもたらす。
【００３３】
したがって、シート材料の刻まれた部分83は、実質的なヘルツの接触応力を発生させることなく平坦化させられる。ヘルツの接触理論は、湾曲した応力の接触によって発生させられる応力を特徴とし、例えば非特許文献１に記載されており、その開示は、それに含まれる表現の定義を除いて、その全体において参照により本明細書において組み込まれている。過度のヘルツの接触応力は、例えば材料の磁気特性に悪影響を与えることが知られている。
【００３４】
代替で、ローラ組立体９０は、シート材料３４がローラ組立体９０を通じて搬送されるとき、所定の力を用いてシート材料３４をローラの間で圧縮するように構成される圧縮ローラであり得る。ローラ９２、９４の間の圧縮は、例えば液圧アクチュエータ（図示略）で遂行され得る。ローラ組立体９０によって発生させられる所定の力は、材料の降伏強度を越えない応力をシート材料３４に送るように合わせられ得る。改質された溶融材料および浮きかすの材料１０２がシート材料３４の表面１０６に対して高く立ち、ローラ組立体９０の全体の線接触の小さな一部を構成するため、改質された溶融および浮きかすの材料１０２における局所的な応力はシート材料３４における平均応力をはるかに越え、それによってシート材料３４のコアの変形を防止しつつ、改質された溶融材料および浮きかすの材料１０２の平坦化（塑性変形）をなおも提供することになる。一部の実施形態では、ローラ組立体９０は、シート材料３４がローラ組立体９０を通じて移動しているときだけシート材料３４に圧縮力を加えるように構成される。代替で、平坦化装置４４は、平坦な型打ちの板（図示略）、ロッキングプレス（図示略）、または、当業者に利用可能なシート材料を平坦化するための他の装置および技術を備えてもよい。
【００３５】
刻んだ後で打抜きの前にシート材料３４を平坦化する効果は、本開示の一実施形態により、図３にも描写されている。シート材料３４は、改質された材料１０２が平坦化させられる（つまり、表面１０６と実質的に平面状にさせられる）ように、ローラ組立体９０を通じて前進させられる。軟鋼およびアモルファスケイ素鋼などの一部の材料について、改質された材料１０２は比較的延性があり、そのため、改質された材料は角１０４において押し下げられる。また、角１０４に僅かに取り付けられている一部の改質された材料は、平坦化加工の間に、予備ストレスをかけられおよび疲労させられ得るか、または粉砕および切離しされ得る。異なる電位においてローラ９２、９４を動作させることは、平坦化加工を増進させるために、シート材料３４の局所的な加熱を提供してもよい。電流は、平坦化加工において望まれる塑性変形を増進させるために、構成部品３２のコアと相互作用もする。
【００３６】
したがって、シート材料３４を「平坦化」することは、改質された溶融材料および浮きかすの材料１０２を、実質的にシート材料３４の元の厚さｔまたは元の厚さｔ内とするように、およびシート材料の反りおよび歪みを緩和するように、圧縮または戻すことである。つまり、シート材料３４は、平坦化加工の後に輪郭８２をなおも定めることになる。平坦化加工は、刻み線８２および８４を取り除いてしまうところまでシート材料３４を圧縮しない。
【００３７】
一部の実施形態では、圧縮力は、シート材料３４が通過して前進させられるときだけローラ９０によって加えられる。シート材料３４がローラ組立体９０を通過しているときだけローラ組立体９０で圧縮力を加えることで、システムは、材料がローラ９２、９４の中で瞬間的に滞留するときにそうでないと起こり得るシート材料３４の窪み形成を回避する。
【００３８】
図５〜図８を参照すると、穿孔された刻み線１０８が本開示の一実施形態において描写されている。穿孔された刻み線１０８は、溝９６の中のウェブ部分９８の長さに沿って形成された穿孔部１１０を有するとして特徴付けられている。一部の実施形態では、廃棄刻み線８４および刻み輪郭８２の外側刻み線８６の一方または両方の少なくとも一部分が、このような穿孔された刻み線１０８で形成される。穿孔された刻み線１０８は、先に検討されているように複数回の通過にわたって形成され得る。図５および図６では、刻み輪郭８２は、連続的とし、実質的に均一な深さのものとして最初に形成され、穿孔部１１０を形成するために溝９６の長さに沿う離散した位置において放射エネルギーのバーストが続く。一部の実施形態では、穿孔部は走査放射源４２（図７）によって形成される。つまり、刻み支援システム３０は、走査放射源４２が不連続な刻み輪郭８２を形成するために穿孔部１１０の所望の場所においてのみ放射のバーストを送るように構成される。一部の実施形態では、走査速さは、穿孔部１１０が形成される領域の上で集中放射ビーム８０が滞留またはよりゆっくりと通過するように波動状にさせられる（図８）。穿孔された刻み線１０８の形成の後、刻み線８２および８４がこのように形成されたシート材料３４は、前述されているように圧縮で平坦化させられ得る。
【００３９】
機能的に、穿孔部１１０は、構成部品３２、廃棄物７４、またはそれら両方をシート材料３４から分離するために必要とされる力を低減するように供する。穿孔部１１０の境界に沿って形成され得る任意の浮きかす材料は、前述した角１０４と同じ手法で平坦化装置４４によって平坦化または除去され得る。穿孔部１１０は、分離の線に沿っての引裂きまたは切取りの効果を制限するように、およびウェブ部分９８に沿って中心付けられた分離の線を維持するようにも供することができ、そのため、構成部品３２の公称の周辺は実質的に均一である。
【００４０】
図９を参照すると、廃棄パンチ４６および廃棄ダイ５２は本開示の一実施形態により描写されている。廃棄パンチ４６および廃棄ダイ５２は、完成した構成部品３２の一部ではないシート材料３４から廃棄物７４を除去するように機能するため、そのように名付けられている。廃棄パンチ４６は、廃棄物７４の内側または廃棄の刻み線８４に近いがその中にあるフットプリント１１２を定め得る。廃棄ダイ５２は、利用されるとき、廃棄パンチ４６を受け入れるように構成され、輪郭８２の廃棄刻み線８４に近いがその中にあるフットプリント１１４を定め得る。
【００４１】
動作中、構成部品３２は走査放射源４２で刻まれた後、構成部品３２の輪郭８２の内側または廃棄の刻み線８４は、廃棄パンチ４６と廃棄ダイ５２との間にダイクリアランスギャップ１２２を定めるために、廃棄ダイ５２の上で位置合わせされる（図１０および図１１）。刻み支援システム３０ｂは、輪郭８２が廃棄パンチ４６および廃棄ダイ５２と同じ回転配向となるように構成されてもよく、それによって廃棄刻み線８４は、輪郭８２を廃棄ダイ５２の上で並進させることでダイクリアランスギャップ１２２の上に位置決めされる。構成部品の輪郭８２が廃棄ダイ５２と位置合わせされるとき、廃棄刻み線８４はダイクリアランスギャップ１２２の上をトレースする。
【００４２】
次に、廃棄刻み線８４の中で位置合わせする廃棄パンチ４６は、廃棄刻み線８４においてシート材料３４から廃棄物７４を分離するために（図１２）、シート材料３４を貫いて押し出される。廃棄物７４の分離の間、廃棄パンチ４６は廃棄ダイ５２へと少なくとも一部挿入される。廃棄ダイ５２の中での廃棄パンチ４６の断面図が図１３に示されており、廃棄パンチの断面１２４と廃棄ダイの断面１２６とを描写している。一部の実施形態では、ダイクリアランスギャップ１２２は、廃棄パンチ４６が廃棄ダイ５２へと挿入されるとき、廃棄パンチ４６と廃棄ダイ５２との間で側方に定められる。一部の実施形態では、ダイクリアランスギャップ１２２についての最小寸法１２８が、前記シート材料３４の厚さｔの少なくとも１倍かつ３倍以下である。
【００４３】
図１４〜図１８を参照すると、構成部品パンチ４８および構成部品ダイ５４が本開示の一実施形態により描写されている。構成部品パンチ４８および構成部品ダイ５４は、構成部品３２をシート材料３４から除去するように機能するため、そのように名付けられている。そのため、構成部品パンチ４８は、外側刻み線８６に近いがその中にあるフットプリント１４２を占め得る。構成部品ダイ５４は、利用されるとき、構成部品パンチ４８を受け入れるように構成され、外側刻み線８６の外側にあるフットプリント１４４を定め得る。描写された実施形態において、外側刻み線８６と、ひいては構成部品ダイ５４の受部１４６とは、円形である。
【００４４】
動作中、構成部品３２の輪郭８２が走査放射源４２で刻まれ、廃棄物７４がシート材料３４から除去された後、外側刻み線８６は構成部品ダイ５４の上で位置合わせされ、構成部品３２は外側刻み線８６または刻まれたタブによって径方向に吊るされる。位置合わせしているとき、構成部品パンチ４８および構成部品ダイ５４はダイクリアランスギャップ１６６を定め、ダイクリアランスギャップ１６６の上に外側刻み線８６は位置決めされる（図１５および図１６）。次に、構成部品パンチ４８は、構成部品３２を外側刻み線８６においてシート材料３４（図１７）から分離するために、作動軸１４８に沿ってシート材料３４を貫いて押し出される。構成部品３２の分離の間、構成部品パンチ４８は構成部品ダイ５４へと少なくとも一部挿入される。描写されている実施形態では、構成部品パンチ４８は、構成部品３２を積層治具７６の基部１８２との接触へと駆動する。構成部品ダイ５４の中での構成部品パンチ４８の断面図が図１８に示されており、構成部品パンチの断面１６２と構成部品ダイの断面１６４とを描写している。描写されている実施形態では、構成部品パンチ４８は、構成部品パンチ４８のフットプリント１４２および断面１６２において見たとき、作動軸１４８と平行に延びる通路１７８を定めている。通路１７８は、図１９〜図２１に付随して後により詳細に検討されている積層治具７６の位置合わせ柱１８４を収容している。ダイクリアランスギャップ１６６は連続的とすることができ、構成部品パンチ４８と構成部品ダイ５４との間に定められ得る。一部の実施形態では、ダイクリアランスギャップについての最小寸法１６８がシート材料３４の厚さｔの少なくとも１倍かつ３倍以下である。
【００４５】
図１９〜図２１を参照すると、積層治具７６が、本開示の一実施形態により描写されている。描写されている実施形態では、積層治具７６は、基部１８２と、作動軸１４８と平行に基部１８２から上向きに延びる１つ以上の位置合わせ柱１８４と、を備える。構成部品ダイ５４は、積層治具７６の基部１８２によって支持され、それによって、位置合わせ柱１８４は基部１８２から上向きに構成部品ダイ５４へと延びている。位置合わせ柱１８４は、構成部品３２が構成部品ダイ５４へと押されるとき、構成部品３２によって定められる１つ以上の空所または切欠き１８５が柱１８４の上を軸方向で通るように位置決めおよび成形されている。
【００４６】
一部の実施形態では、構成部品パンチ４８は、構成部品３２の積層体１９０を作り出すために、連続的に製造された構成部品３２を構成部品ダイ５４の中で積層治具７６に着座させるように構成されている（図２０）。各々の連続的な構成部品３２は積層体１９０に圧縮される。積層体１９０が所望の構成まで積み上げられるとき、積層体１９０は、構成部品ダイ５４を基部１８２から除去することで、および積層治具７６を積層体１９０から引き抜くことで、解放させられ得る（図２１）。
【００４７】
機能的に、刻み輪郭８２は、廃棄物７４の打抜き加工と構成部品３２の打抜き加工との両方における分離の線を制御する。これは、分離の線が厳しい公差によって工具とダイとの間で制御される従来の型打ち加工とは対照的である。したがって、廃棄パンチ４６と廃棄ダイ５２との間の公差、および構成部品パンチ４８と構成部品ダイ５４との間の公差は、より大きくできる。より大きい公差は、積層体１９０の形成の間に構成部品３２を廃棄ダイ５４へと深く駆動させることができる。また、刻んだ後で打抜き工程の前に行われる圧縮の回転加工のため、構成部品３２は、シート材料３４からの分離において完成した状態にあり、積層体の準備ができている。構成部品３２の製作と積層体１９０の形成との両方における構成部品ダイ５４の使用は、積層体１９０の製作を構成部品３２の製造と一体化し、それによって、追加の製造加工において積層体１９０を形成する必要性を排除している。位置合わせ柱１８４は、各々の連続的な構成部品３２が積層体１９０に圧縮されるときにその回転配向を維持するように、および積み上げの間に積層体１９０の正しい円筒形状を維持するように動作する。
【００４８】
描写された実施形態では、構成部品３２は電気モータ層状体１９２である。隣接する固定子歯１８８の間に定められるそれぞれのスロット１８６の中に嵌まるように各々が構成されている３つの位置合わせ柱１８４がある。積層体１９０は電気モータのための固定子コア１９４を形成する。連続的な層状体１９２の圧縮は、全体を通じて実質的に均一な特性を有する固定子コア１９４を形成する。
【００４９】
一部の実施形態では、刻み支援システム３０は、様々な形を連続して生成するように構成される。例えば、所与の固定子コア１９４は、所望の三次元形状を構築するために隣接するモータ層状体１９２が若干異なる形を有することを求めることがある。各々の連続的な刻み輪郭８２は、刻み支援システム３０によって適切な連続で生成させることができ、そのため、連続的なモータ層状体１９２は、連続して積み重ねられるときに三次元形状を提供する。
【００５０】
固定子コア１９４を生成すると、モータ層状体１９２は、モータ層状体１９２を所定位置で固定して固定子コア１９４を一体的に保持するために、一体的に接着され得る。接着剤の接着は固定子の熱処理またはバッキングを必要としてもよい。固定子コア１９４の内面１９６はまた、公差および表面品質を向上させるために積み重ねた後の仕上げを受けてもよい。一部の実施形態では、固定子コア１９４の外面１９８が仕上げ加工を受ける。固定子コア１９４は、外部仕上げ加工の間の取扱いのために拡張式アーバ（図示略）に装着されてもよい。固定子コア１９４の表面１９６、１９８を仕上げるための例の技術には、旋削、フライス加工、研削、ホーニング加工、電食、または当業者に利用可能な他の仕上げ加工がある。
【００５１】
図２２〜図２４を参照すると、固定子コア２００の代替の構造が、本開示の一実施形態により描写されている。描写されている実施形態では、固定子コア２００の層の分割部分を構成する層状体２０２が、固定子コアセグメント２０４を作り出すために前述されている技術により製作および積層される。層状体２０２は、本明細書に開示されている原理に従って工作機械を改良することで作り出すことができる。このような改良は、関連分野における当業者の技能の範囲内である。複数の固定子コアセグメント２０４が、表面仕上げされ、接線方向で当接し、軸方向で積み重ねられた複数の固定子コアセグメント２０４から固定子コア２００を形成するために、一体的に結合され得る。結合は、例えば溶接加工または接着加工によって実施され得る。描写されている実施形態では、層状体２０２は、積層体および仕上げの後の層状体層の１／４の大きさとされている。１／２、１／３、１／４、１／５、１／６、またはそれよりも小さいものを含め、任意の分割部分が層状体２０２のために利用され得ることは、理解されるものである。
【００５２】
図２５を参照すると、レーザーの走査速さ（切込み速度）２１４に対する溝の切込み深さパラメータ２１２を特徴とするデータのグラフ２１０が、本開示の一実施形態により示されている。データは、１４μｍのファイバ直径を利用する出力レベル１０００ワットでのＩＰＧ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ＹＬＲ−１０００−ＷＣ−Ｙ１４イッテルビウム単一モードＣＷレーザーを使用する実験装置で得られた。レーザーは、２００ｍｍのコリメータおよび２５４ｍｍの焦点レンズを伴うＩＰＧ  ２Ｄ  Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｃａｎｎｅｒで走査させられた。焦点スポット直径は１８μｍで計算された。試験は、固定スキャナ装置においてＡＢＢ  ＩＲＢ２４００ロボット作業ステーションで実施された。試験は、空気ナイフパージが加工領域へ方向付けられた状態で、真空ハニカム切込みテーブルにおいて実施された。試験は、１００μｍの公称厚さの軟鋼シートストックおよびケイ素鋼シートストックにおいて実施された。軟鋼のデータ２１６とケイ素鋼のデータ２１８とがグラフ２１０において示されている。
【００５３】
データは、７．０ｍ／ｓ、８．０ｍ／ｓ、１０．０ｍ／ｓ、１５．０ｍ／ｓ、および２０．０ｍ／ｓの走査速さにおける切込みレーザーの１回の通過について取られた。グラフ２１０は、走査速さが増加させられるにつれて切込み深さが低下させられていることと、結果が軟鋼およびケイ素鋼について実質的に同様であったことと、を明示している。より大きい走査速さにおいてより少ない浮きかす材料が境界に沿って形成されることも観察された。
【００５４】
図２６を参照すると、レーザーの通過の回数２２４に対する溝の切込み深さパラメータ２２２を特徴とするデータのグラフ２２０が、本開示の一実施形態により示されている。データは、１４μｍのファイバ直径を利用する出力レベル１０００ワットでのＩＰＧ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ＹＬＲ−１０００−ＷＣ−Ｙ１４イッテルビウム単一モードＣＷレーザーを使用する実験装置で得られた。レーザーは、２００ｍｍのコリメータおよび２５４ｍｍの焦点レンズを伴うＩＰＧ  ２Ｄ  Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｃａｎｎｅｒで走査させられた。焦点スポット直径は１８μｍで計算された。試験は、固定スキャナ装置においてＡＢＢ  ＩＲＢ２４００ロボット作業ステーションで実施された。試験は、空気ナイフパージが加工領域へ方向付けられた状態で、真空ハニカム切込みテーブルにおいて実施された。試験は、１００μｍの公称厚さの軟鋼シートストックおよびケイ素鋼シートストックにおいて実施された。軟鋼のデータ２２６とケイ素鋼のデータ２２８とが、グラフ２２０において示されている。
【００５５】
データは、包括的に１回〜５回の範囲の通過の回数での切込みレーザーについて、２０ｍ／ｓの走査速さで取られた。グラフ２２０は、通過の回数を増加させると切込み深さも増加させることと、結果が軟鋼およびケイ素鋼について実質的に同様であったことと、を明示している。ストック材料を完全に貫く切込みが２０ｍ／ｓの走査速さにおいて５回の通過で達成されることも観察された。
【００５６】
本明細書に開示されている追加の図および方法の各々は、それらを行うおよび使うための改良された装置および方法を提供するために、別々に、または他の特徴および方法と組み合わせて使用できる。そのため、本明細書に開示されている特徴および方法の組合せは、本開示をその最も幅広い意味において実施するために必要であるとは限らない可能性があり、代わりに、代表的な好ましい実施形態を具体的に説明するためだけに開示されている。
【００５７】
実施形態への様々な改良は、本開示を読むことで当業者には明らかとなり得る。例えば、当業者は、異なる実施形態について記載された様々な特徴が、他の特徴と、単独で、または異なる組合せで、適切に組み合わされてもよい、組み合わされなくてもよい、および再び組み合わされてもよい。同様に、前述した様々な特徴はすべて、本開示の範囲または精神への限定ではなく、例の実施形態として解釈されるべきである。
【００５８】
当業者は、様々な実施形態が、前述の任意の個々の実施形態に示されているものよりも少ない特徴を備えてもよいことを認識するものである。本明細書に記載されている実施形態は、様々な特徴が組み合わされ得る方法の排他的な提示となるように意味されていない。したがって、実施形態は特徴の相互に排他的な組合せではなく、むしろ、請求項は、当業者によって理解されるように、異なる個々の実施形態から選択される異なる個々の特徴の組合せを含み得る。
【００５９】
先の文献の参照による任意の組込みは、本明細書における明示的な開示と矛盾する主題が組み込まれないように制限されている。先の文献の参照による任意の組込みは、文献において含まれている請求項が本明細書において参照により組み込まれないようにさらに制限されている。先の文献の参照による任意の組込みは、文献において提供されている任意の定義が、本明細書において明らかに含まれていない場合、本明細書において参照により組み込まれないように、なおもさらに制限されている。
【００６０】
他に指示されていない場合、本明細書に含まれる「実施形態」、「開示」、「本開示」、「開示の実施形態」、および「開示されている実施形態」などの言及は、先行技術で認められていないこの特許出願の明細書(請求項に含まれる文言および図)に言及している。
【００６１】
請求項の解釈の目的のために、「〜のための手段」または「〜のためのステップ」という特定の用語がそれぞれの請求項において提唱されていない場合、米国特許法第１１２条（ｆ）の条項が行使されないことは、明確に意図されている。
【符号の説明】
【００６２】
３０、３０ａ、３０ｂ  刻み支援システム
３２  構成部品
３４  シート材料
４２  走査放射源
４４  シート平坦化装置
４６  廃棄パンチ
４８  構成部品パンチ
５２  廃棄ダイ
５４  構成部品ダイ
５６  空気ノズル
６２  方向
６４  搬送経路
７２  廃棄物入れ物
７４  廃棄物
７６  積層体治具
７８  積層体
８０  放射の集中ビーム、集中放射ビーム
８２  輪郭、刻み輪郭、刻み線
８３  刻まれた部分
８４  内側刻み線、廃棄刻み線、刻み線
８５  廃棄物の外周、周囲
８６  外側刻み線、刻み線
８７  構成部品の外周、周囲
８８  レーザー
８９  ローラ装着部
９０  ローラ組立体、ローラ
９１  貫いて切り込まれた部分
９２、９４  ローラ
９３  タブ部分
９６  溝
９８  ウェブ部分
１０２  改質された溶融材料または浮きかすの材料、改質された材料
１０４  溝の角、角
１０６  シート材料の表面、表面
１０８  刻み線
１１０  穿孔部
１１２  廃棄パンチのフットプリント
１１４  廃棄ダイのフットプリント
１２２  ダイクリアランスギャップ
１２４  廃棄パンチの断面
１２６  廃棄ダイの断面
１２８  ダイクリアランスギャップの最小寸法
１４２  構成部品パンチのフットプリント
１４４  構成部品ダイのフットプリント
１４６  受部
１４８  作動軸
１６２  構成部品パンチの断面
１６６  ダイクリアランスギャップ
１６８  ダイクリアランスギャップの最小寸法
１７８  通路
１８２  基部
１８４  位置合わせ柱
１８５  空所、切欠き
１８６  スロット
１８８  固定子歯
１９０  積層体
１９２  電気モータ層状体
１９４  固定子コア
１９６  内面
１９８  外面
２００  固定子コア
２０２  層状体
２０４  固定子コアセグメント
２１０  グラフ
２１２  溝の切込み深さパラメータ
２１４  レーザーの走査速さ、切込み速度
２１６  軟鋼のデータ
２１８  ケイ素鋼のデータ
２２０  グラフ
２２２  溝の切込み深さパラメータ
２２４  レーザーの通過の回数
２２６  軟鋼のデータ
２２８  ケイ素鋼のデータ
ｄ  溝の深さ
ｔ  シート材料の公称厚さ、シート材料の元の厚さ、シート材料の厚さ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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