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技術コラム

モーターコアの積層方法とは?積層方法の種類も徹底解説!

 

モーターコアを積層する理由とは?

モーターコアを積層する目的は、絶縁した板を積層しなければモーターとして成り立たないためです。積層しなければ、渦電流が発生していまい、ロスが大きくなってしまいます。そのため電磁鋼板のような絶縁板を積層して積層コアとすることで、渦電流の発生を防止します。積層すればするほど、鉄損失が減り、モーターの効率が良くなります。

逆に言うと、電磁鋼板に絶縁コーティングがされていない場合は、渦電流が発生してしまい、これにより熱も発生してしまい、モーターの効率が極めて悪化してしまいます。

当社では、協力的な電磁鋼板メーカーとも太いパイプがございますので、お客様のご要望に応じて、最適なモーターコア用の電磁鋼板の材質やコーティングの選定が可能となっております。

 

モーターコアの積層方法にはどのような種類がある?

続いて、モーターコアの積層方法についてです。当社では主に4種類の積層方法に対応しております。それぞれにメリット・デメリットがあり、それに応じて用途も異なることが多くなります。しかし飯島精機では、ロット数に応じてモーターコアの最適な積層方法のご提案をさせていただいており、お見積り時にも比較ができるように2種類の積層方法でのご提出も行っております。

いま考えているモーターコアの積層方法はどれがいいのか気になる、という方は、まずはこちらをご覧ください。

  • 接着積層
  • ピンカシメ積層
  • ダボカシメ積層
  • レーザー溶接積層

接着積層

 

接着積層とは、積層の部分に接着材を塗布して、鋼板同士を固着する積層方法です。 カシメ積層やレーザー溶接積層と比較すると、積層に多くの時間を要するため、コストが高くなる傾向があります。 しかし積層に高い精度は求められず、また丁寧に積層をするために、モーターの特性は向上します。

接着積層でのモーターコアの具体的な用途としては、医療機器用などがございます。

特に当社では、接着積層の高い技術力に評価をいただくことが多いため、試作用の接着積層モーターコアに関しては自信がございます。

 

カシメ積層

 

カシメ積層とは、2つ以上ある部品をカシメでプレス接合する積層方法です。 カシメ積層では、カシメを行う箇所に対して高い精度が求められるため、金型にも相応の精度が求められます。またカシメ積層は、全体的な工程としてプレス以降のプロセスを半自動化することができるため、 接着積層やレーザー溶接積層等の他の積層方法と比較して、低コストで供給できることが大きな特徴です。

具体的な用途としては、ロボット用、自動車用、医療機器用がございます。量産性に優れているのがカシメ積層の特徴のため、大量に積層コアが必要な分野に採用されています。

このカシメ積層には、ピンカシメ積層とダボカシメ積層の2種類がございます。

 

ピンカシメ積層

 

ピンカシメ積層は、1枚1枚に打ち抜きした製品に対して、任意の孔を2か所以上設け、積層された板の孔にピンを圧入し、積層された状態を維持するカシメ方法です。

 

ダボカシメ積層

 

ダボカシメ積層は、積層する1枚1枚の打ち抜き材に凹凸(ダボやハーフカット等)を成形し、1枚1枚を押し込むことでカシメをする方法です。

このダボカシメ積層には、V字型の凹凸によりカシメて積層する「Vダボカシメ」と、丸形状の凹凸によりカシメて積層する「丸ダボカシメ」の2種類がございます。どちらも目的は凹凸をカシメて積層することに違いはなく、当社ではどちらの形状にも対応していますので指定頂ければ対応いたします。ただし、積層コアにどちらのダボカシメもつけられる仕様にすることはできません。一つの積層コア用金型で丸型とV字型を同時に搭載することは、設計上困難となるため、ダボカシメの形状ごとにそれぞれ金型が必要となります。

 

カシメ積層も、当社の得意とする積層方法です。当社では、モーターコアの強度や精度をご要望に応じて製造するため、カシメ径やカシメ位置、カシメ数、これらの情報をまずはお客様からお伺いいたします。その上で、当社の過去実績をもとに、お客様に最適なカシメ位置やカシメ方法のご提案をしております。

 

レーザー溶接積層

 

レーザー溶接積層は、積層パーツを溶接で接合して加工する積層方法です。レーザー溶接積層では、レーザ溶接機での加工が必要なため、接着積層やカシメ積層と比較して、費用が高くなります。一方、レーザ溶接積層では高い精度は必要とされず、小さい加工品にも対応することができます。またレーザー溶接積層は、一般的なTIG溶接と違い、細いビード幅で深く溶け込むため、熱影響による歪みや変形がほとんどなく、溶接痕も綺麗です。

レーザー溶接積層のモーターコアの用途としては、スマートフォン用、極小モーター用があげられます。その他にもEVやHEV用の大型コアに対しての積層でも、強度や費用、納期、品質のバランスが良くなる、汎用性の高い積層方法です。

 

レーザー溶接積層にも当社では対応しておりますが、お客様のご希望される精度によっては、どうしても溶接による歪みが発生してしまいます。そのため特注シム製造センター.comでは、必要によっては円筒研磨のような二次加工で精度を出すようにしております。Φ300程度の大きいサイズであっても、内面も外面も円筒研磨で二次加工での仕上げ加工に対応可能です。Φ200を超えると一部対応が難しい製品もございますが、当社の協力工場にてひずみの少ない溶接積層コアの製造を行います。

 

接着積層とカシメ積層を使い分けるポイントとは?

現在当社に多くご相談いただくのは、モーターコアの接着積層とカシメ積層での選択についてです。現在非常に多いお問い合わせとなっていますので、当社では基本的に2通りでのご提案をさせていただき、お客様にどちらかを選択いただくようにしています。

まず接着積層の場合は、金型を必要としないため、早く安くご提供することができます。一方でダボ積層は、金型を製作するため、より量産に近い形での製品の提供ができ、さらに製品1個当たりの単価を安くご提供できます。

どちらにもメリット・デメリットがございますので、当社では2通りのお見積りにてご提案させていただきますが、当社では接着積層を選択いただくケースが若干多い状況です。当社の積層コアの接着技術は、他社には真似することのできないノウハウがあると考えており、特に積層コアの試作に関しては大手メーカーからも厚い信頼を獲得しています。

 

どれくらいまでモーターコアは積層できるの?

また、積層方法にあわせて多くご相談いただくのが、モーターコアの積層高さについてです。

例えば60mm積層コアの製造においては、0.35mm板厚の場合は、およそ170枚程度のモーターコアを積層する必要があります。また150mmの積層コアについても製造実績がございます。

このような積層高さに関する議論では、精度とコストに応じて、積層方法を使い分ける必要があります。

まずはコストについてです。先ほどのような150mmの積層コアの場合は、接着積層またはピンカシメ積層であれば、低コストでの製造ができます。ただし試作でロット200~300個の場合は、ワイヤーカットにて製造する接着積層やピンカシメ積層よりも、金型を用いたプレス加工によるダボ積層の方が安く済むケースもございます。

当社では、主に試作の積層コアの製造に対応しておりますが、接着積層、ピンカシメ積層、ダボカシメ積層にて試作積層コアの製造をいたします。

また積層精度についてですが、200枚程度の電磁鋼板を数十ミリの積層高さに抑えるということになるため、わずかなズレが累積誤差として大きな歪みにつながってしまいます。

しかし当社では、高精度な部品加工と組立技術により、バリレスを実現するプレス金型の製造を行っております。そのため、200枚程の積層モーターコアも精度よく行うことができるのが特徴です。またこの積層を順送プレス金型により型内で完結して製造しているのも大きな特徴です。高精度な積層は、磁場や磁束といった積層コアの用途に大きく関与してくるため、特に高精度なカシメ積層は非常にニーズが高まっています。

 

積層コアへの追加工はできる?

あわせてご相談いただくことが多いのが、積層コアへの追加工についてです。実際にご相談いただいた内容は、お客様がカシメ積層鋼板と含侵接着した積層鋼板の2種類をお持ちとのことで、どちらもワイヤーカットでの追加工ができるかどうか、というご相談でした。

結論として、特注シム製造センター.comでは、カシメ積層のモーターコアでも含侵接着積層のモーターコアでも、どちらでもワイヤーカットの追加工は可能となります。ただし当社で詳細をお伺いした上で可能かどうかの判断を行っております。

接着積層品については、材料を接着した後にワイヤ加工したモーターコアであれば加工可能です。ただし、ブランク材をワイヤ加工またはプレス加工した後に含侵接着した場合は、導通が保証されていないので、加工できるか不明となります。含侵接着はコスト的に安くなりますが、高温でも接着可能という点が特徴になりますが、追加工には不向きとなります。

またカシメ積層コアに関しては、クランプして上下がつぶれて変形しないコアでしたら、治具を製作する上で加工可能です。

 

 

このようにモーターコアは、用途に応じた強度や精度、高さ、材質、そこに予算が混じりあい、お客様によって条件は様々です。しかし特注シム製造センター.comでは、お客様から詳細情報をお伺いした上で、過去の実績をもとに、最適な積層方法を選定の上で、高精度なモーターコアのご提供を行っております。

 

 

当社の製品事例

製品事例①:モーターコア試作カット品(SECC製)

モーターコア試作カット品(SECC製) 特注シム製造センター.com

こちらは、車両向けのモーターコアです。材質はSECCで、ワイヤーカットで加工をいたしました。

こちらのモーターコアは、形状を確認するための試作カット品です。通常モーターコアでは、20A1500といった電磁鋼板を材料に加工をしますが、今回はいち早く形状だけでも実際に手に触れて確かめたい、というお客様のご要望がございました。そのため当社では、短納期で製作するために、SECC材を使用したワイヤーカットで製作しております。

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製品事例②:異形状孔モーターコア(φ110×0.2mm)

異形状孔モーターコア(φ110×0.2mm)

こちらは、異形状孔モーターコア(φ110×0.2mm)です。

材質はSUS304で、主に車両部品として使われる製品です。こちらのコアでは、当社が得意とするバリレス精密プレス加工を総抜き金型で行っており、バリを極限まで減らしております。

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製品事例③:モーターコア(φ300×0.2mm)

モーターコア(φ300×0.2mm)

こちらは、モーターコア(φ300×0.2mm)です。材質はSUS304で、主に車両部品として使われる製品です。

こちらのコアでは、当社が得意とするバリレス精密プレス加工を総抜き金型で行っており、バリを極限まで減らしております。さらに平面度も綺麗に仕上がっている、精密プレス加工品です。

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製品事例④:T字6連結積層モーターコア (ポキポキコア)

T字6連結積層モーターコア (ポキポキコア)

こちらは、T字6連結積層モーターコア (ポキポキコア)です。材質は35A400で、主に動力伝導装置向けに使われる製品です。

この積層モーターコアは、順送金型によって金型内でカシメ積層をしております。直角度と並行度は0.05mmの精度が求められるため、精密な金型製造技術が必要となり、バリレス精密プレスを得意とする当社にご相談いただきました。

Tの字単体の積層コアは他の企業様でも製造されていますが、こちらはTの字コアを6個連結した状態で積層してあります。

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製品事例⑤:積層コア試作品(φ50)

積層コア試作品(φ50) 特注シム製造センター.com

こちらは、積層コア試作品(φ50)です。新規モータ開発案件における開発中素材を用いて製作しました。

こちらの積層コアでは、電磁鋼板をあらかじめ積層接着した後に、ワイヤーカットによる加工を行っています。当社の積層コアにおける積層接着技術は、独自のノウハウが詰まった高精度積層接着が可能であり、お客様からも多くの評価をいただいている技術の1つです。

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製品事例⑥:レゾルバ(回転角センサー)

レゾルバ(回転角センサー) 特注シム製造センター.com

こちらは、レゾルバ(回転角センサー)です。材質は35A400で、主に動力伝導装置向けに使われる製品で、積層コアに分類される製品です。

こちらのレゾルバは、電磁鋼板をあらかじめ積層接着した後に、ワイヤーカットによる加工を行っています。当社の積層コアにおける積層接着技術は、独自のノウハウが詰まった高精度積層接着が可能であり、お客様からも多くの評価をいただいている技術の1つです。

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製品事例⑦:分割ステータコア

分割ステータコア

こちらは、分割ステータコアの量産品です。材質は50A300で、動力伝達装置に使用される製品です。

俯瞰写真をよく見るとお分かりいただけますが、丸ダボカシメを2か所行うことで積層しています。当社では、このようなカシメの場合は金型内での積層によりステータコアの製作を行っております。

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製品事例⑧:積層モーターコア(φ110×35×0.2mm)

積層モーターコア(φ110×35×0.2mm)

こちらは、積層モーターコア(φ110×35×0.2mm)です。材質は50A300で、主に動力伝導装置向けに使われる製品です。

この積層モーターコアは、順送金型によって金型内でカシメ積層をしております。直角度、並行度、同軸度、真円度のすべてで0.05mmの精度が求められるため、精密な金型製造技術が必要となり、バリレス精密プレスを得意とする当社にご相談いただきました。

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特注シム製造センター.comでは、モーターコアの製造実績も多数ございますので、ご検討されている方はぜひお気軽にお問い合わせください。

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