積層ティース試作対応。接着積層とワイヤーカットで実現する高精度・低コスト開発
ティースとは、ステータの鉄心にある複数の「歯」のことを指します。
ティースはモータを回転させる上で重要な部品の１つです。ティースの形状は、モーターのトルク特性や効率に極めて大きな影響を与えます。
高性能モーター開発において、積層ティースの試作については一定のニーズがあります。しかし、ティース単体の特注製造を請け負う企業が少なく、少量生産のコスト高、金型費用の初期投資、複雑形状への対応が課題となっています。
今回はティース単体での積層を中心に、モーターコアの試作について解説いたします。
ティースとは
ティースとは、ステータの鉄心にある複数の「歯」のことを指します。
ティースの周りには銅線が巻かれており、この銅線に電流が流れたことで発生する磁界とローターに配置された磁石が反発することでモーターが回転します。
そのため、ティースはモーターを回転させる上で重要な部品となります。
積層ティースの試作開発について
モーターの高性能化・高効率化が進む現代において、積層モーターコアの試作ニーズが高まっています。自動車業界やポンプメーカー、装置機器メーカー、ロボットメーカーなど、自社でモーター開発をするメーカーの開発エンジニアの方々からも、当社のような積層モーターコアメーカーに試作依頼をいただいております。
モーターの効率を向上させるためには、コアの構造や素材の選定が重要であり、その試作段階での品質や精度は最終的な製品性能に大きく影響します。この中で、ティースの形状は、モーターのトルク特性や効率に極めて大きな影響を与えます。特に高効率が求められる現代のモーターの開発では、従来のコア全体での積層では実現が難しかった、より複雑で精密なティース形状が求められるケースが増えています。
しかし、こうした高性能なティースを試作・開発する際には、下記のような課題に直面しがちです。
積層ティース単体の製造に対応してくれる企業が見つからない
モーターコアの特注製造に対応可能な企業は数多く存在します。しかし、多くの場合、企業はモーターコア全体の製造には対応するものの、その構成部品である積層ティース単体での特注製造は引き受けてくれないのが現状です。積層ティース単体での製造に対応できるサプライヤーは非常に少なく、見つけること自体に課題があります。
少量生産の難しさ
試作段階では少量での生産が求められますが、ロットが小さいためコストが高くなりがちです。
初期投資（金型費用）の負担
試作の場合でも、精密プレスによって製作する場合では、金型製作に大きな初期投資が必要です。
複雑な形状への対応
特殊な巻線方式や、複雑形状のティース部分の製作は、従来の加工方法では実現が難しい場合も出てきます。
飯島精機が提供する積層ティースの試作開発サポート
当社では、これらの課題を解決し、設計・開発担当者の皆様の試作開発をサポートいたします。
接着積層からのワイヤーカット
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。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。ご希望の電磁鋼板にて接着積層を行った後、ワイヤーカットにて製作することで、高精度で製作することが可能となります。
モーターコアブロックからのワイヤーカット
特注シム製造センター.comを運営する飯島精機では「モーターコアブロック」という下記の特徴の積層済みブロックを製作、提供しております。
・独自の接着積層技術ノウハウが詰まったワイヤーカット加工用の電磁鋼板製 接着積層ブロック材
・サイズは、50mm×50mm、75mm×75mm、100mm×100mm ～ 300mm×300mmまで、幅広く対応可能
・接着高さは、5mm ～ 80mmまで、高い接着積層ブロックも製作可能
・材質は35A300（0.35ｔ）と50A470（0.5ｔ）の 2種類限定
このモーターコアブロックは在庫もそろえており、モーターコアブロックからの試作で迅速に試作に取り掛かることが可能です。このため、1個からの超少量試作から、数十個単位の試作まで、ロット数に合わせた柔軟な対応が可能です。また、ワイヤーカットは、複雑な曲線や微細な溝、シャープな角など、多様な形状を高精度に加工できるため、試作に求められる複雑形状・高精度な加工にも対応可能です。
また、一般的には接着積層後にワイヤーカットを行うことが多いですが、当社ではワイヤーカットを行った後に、接着積層を行うことで、モーターコアを製作した実績もございます。また、プレスにて、積層ティースを量産で製造した事例もございます。プレス積層での製造は、試作段階で金型を作る必要はございますが、量産を見据えた場合、プレスにて製造することでコストメリットが生まれる場合もございます。量産時は型内プレスも候補に入ります。
このように、試作時も、製品形状や数量によってワイヤーカットやプレス加工などの最適な工法を取る必要があります。飯島精機では、ワイヤーカット、プレス積層の両方に対応し、ティース単体の製造に小回り対応することができます。
当社のモーターコアの製品事例をご紹介
製品事例①：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。プレスでの製作ですが、ティース単体での製作事例です。
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。
製品事例②：接着積層モーターコア φ80
こちらは積層モーターコアの試作品です。接着積層されたモーターコアブロックにワイヤーカットを行い製作しました。また丸部に段差が必要であったため、異なる形状の2部品を製作した後に接着し組み付けてあります。
製品事例③：接着積層モーターコア φ50
こちらは積層モーターコアの試作品です。接着積層されたモーターコアブロックにワイヤーカットを行い製作しました。精度を高めるために公差が厳しい部分には3回ワイヤーカットを行っています。プレス加工と異なり、加工側面に酸化被膜が発生します。
製品事例④：ドローン用 分割積層モーターコア 試作開発
こちらはドローン用 分割積層モーターコア 試作開発事例です。多数個の分割コアを組み合わせて多角形状にして、中心に回転子を設けた特殊形状の積層モーターコアでした。
量産を前提とした試作ということで、分割コアの接着積層に対応可能な企業を探されている中で、ドローンメーカーのお客様からご相談をいただきました。
当社では、大手モーターコアメーカーでは対応が困難となる、複雑形状かつ試作～量産手前段階の中ロットで小回り対応をいたします。
製品事例⑤：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。
接着積層や試作モーターコアに関するご質問
特注シム製造センター.comには、様々なご質問を日々いただいております。ここでは、その回答を一部ご紹介いたします。
Q：研究用の試作モーターコアが必要なのですが、1個から対応いただけますか？
研究開発用の試作モーターコアに関しては、材料が特殊であるケースも多々ございます。そのため、一部の一般的な材料であれば当社でご用意する場合もございますが、基本的には…
Q：ワイヤーカットで試作した積層コアを、量産用にプレス加工にしたいのですが、積層コアの量産プレス加工はお願いできますか？
はい、特注シム製造センター.comでは、積層コアのワイヤーカット試作も、プレス量産も、どちらも対応できます。
積層コアの試作においては、3~5/100mmの精度にてワイヤーカット加工を行い、短納期対応を行っております。お客様からも評価の高い接着積層による、積層コアの試作製造が当社の強みだと考えています。またお客様のご要望に応じて、簡易金型での積層コアの試作にも対応しています。
ただし…
Q：モーターコアの試作をお願いしたいのですが、まずはワイヤーカットでの試作をお願いできますか？
はい、特注シム製造センター.comでは、ワイヤーカットによるモーターコアの試作に対応しております。ワイヤーカットによるモーターコア試作に関するご依頼は、現在非常に多くなっております。
ワイヤーカットでの試作は、金型が不要となるため、金型費用の削減につながります。また金型が削減できるため、比較的短納期で製品をお届けすることができます。
ただしデメリットとして…
Q：アキシャルギャップモータの鉄心の試作を検討しており、積層ブロックをワイヤーカットで加工して頂けるメーカを探しております。
形状にもよりますが、当社では専用の3D治具を製作することで、モーター鉄心のワイヤーカット試作にも対応可能です。図面をお送りいただければ、詳細を確認し、ご対応可能かどうかを検討させていただきます。
直近ではモーターの性能向上のため、各モーターメーカーのエンジニアの皆さまより、アキシャルギャップモーターコアに関するご相談もいただいております。基本的にはプレス加工やワイヤーカットでも対応が困難な形状ではありますが、分割形状であれば製作可能なケースもございますので、ぜひご相談ください。
Q：ST100という電磁鋼板で、ワイヤーカット接着積層を20個お願いできますか？
上記の他にも、当社にいただいた具体的なご質問と実際の回答を掲載しておりますので、お問い合わせ前にぜひご覧ください。
特注積層モーターコアなら「特注シム製造センター.com」まで！
当社では、積層モーターコアの試作に関するご相談を多数いただいていますが、特に接着積層に関してはご好評をいただいています。どこよりも丁寧で高精度な接着積層モーターコアのご提供をいたします。
特注積層モーターコアのことでお悩みの方は、特注シム製造センター.comまでご相談ください。
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