JP2003324870A - 電動機鉄心、電動機及び電動機鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストレートコアの打ち抜き型の寿命を向上
し、またコア曲げ時の歪み発生を低減して磁気特性を維
持し、かつ加工精度を向上する電動機鉄心、それを用い
た電動機、及びその電動機鉄心の製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の歯部１１がＶ字状切欠部１３を有
するコア曲げ部１２を介して帯状に連結されたストレー
トコア１を積層し、前記Ｖ字状切欠部１３を閉じる方向
に前記コア曲げ部１２を環状に折り曲げて形成してなる
電動機の鉄心であって、前記ストレートコア１のＶ字状
切欠部１３の先端部外周側に孔部１４を連続して設け、
Ｖ字状切欠部１３の対向面に凹凸状の突起を設け、か
つ、前記孔部１４から前記Ｖ字状切欠部１３の先端部の
両側に至る部分を略平行に切り欠いて歪み防止切欠部１
６、１６’を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレス直流モ
ータ等の電動機に用いられる電動機鉄心、その鉄心を用
いた電動機、及びその電動機鉄心の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電動機の鉄心は、珪素鋼板から打ち抜い
た複数の歯部を帯状に連結したストレートコアを多数積
層し、環状に形成されたものが用いられている。

【０００３】従来例のストレートコアを、図１０に示す
帯状ストレートコア１００の部分平面図に基づき説明す
る。ストレートコア１００は、複数の歯部１１１がＶ字
状切欠部１１３を有するコア曲げ部１１２を介して帯状
に連結されたもので、積層した珪素鋼板を打ち抜くこと
により形成される。

【０００４】電動機鉄心は、このストレートコア１００
のコア曲げ部１１２をそのＶ字状切欠部１１３を閉じる
方向に折り曲げて環状に形成しその両端部を接続して環
状積層コアを形成し鉄心とするものである。

【０００５】従来のストレートコア１００では、図１１
に示すＢ部拡大図のように、コア曲げ部１１２は円形の
孔部１１４がＶ字状切欠部１１３の先端部外周側に切欠
部１１３に連続して設けられ（図１１ではＶ字状先端部
が孔部１１４の円周とほぼ一致する位置に設けてい
る）、ストレートコア１００の曲げ加工時に幅狭の鋼板
連結部１１７にクラックの発生を防いで曲げ変形が均一
になるようにし、また隣接する歯部１１１同士の位置ず
れを防ぐための円弧状接合部１１５、１１５’が設けら
れている。

【０００６】上記ストレートコア１００では、円形の孔
部１１４とＶ字状切欠部１１３の交点に括れ部１１８を
有し、その両側に鋼板の突出部１１６、１１６’を形成
している。このため、鋼板打ち抜き時に打ち抜き型の打
撃強度が突出部１１６、１１６’において低下し、打ち
抜き型の摩耗損傷が部分的に大きくなって型寿命が低下
し、打ち抜き型の償却費や補修費、設備のメンテナンス
の増加などコストアップの原因となっている。

【０００７】上記打撃強度の均等化を図るため孔部１１
４の径を大きくすると、歯部１１１間の磁気回路となる
コア曲げ部１１２の断面積が減少し磁気抵抗が大きくな
って磁気特性を低下させ、また磁気抵抗を下げようとす
ると鉄心自体の寸法を大きく取る必要があり電動機が大
きくなるという問題がある。

【０００８】また、上記ストレートコア１００を折り曲
げて環状コアを形成する際に、図１２（ａ）（ｂ）に示
すように、括れ部１１８両側の鋼板突出部１１６と１１
６’との先端部がコア曲げ部１１２の曲げの支点となり
局部的に変形圧力が集中し、この変形圧力により大きな
歪みを鋼板に生じ、またその歪み変形領域も広くなり、
磁気回路となるコア曲げ部１１２の鉄損の増加して磁気
特性を低下させていた。

【０００９】また、コア曲げ部１１２を折り曲げた時の
加工歪みの発生或いはその発生のバラツキにより、環状
コアの形状精度（例えば、真円度、同心度、同軸度等）
が低下し、それを用いた電動機の騒音や振動の原因とな
っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電動機鉄心
を構成するストレートコアの折り曲げ部に設けられる切
欠部の形状を改良することで、ストレートコアの打ち抜
き型の寿命を向上し、またコア曲げ加工時の鋼板の歪み
発生を低減することで磁気特性を維持し、かつ加工精度
を向上する電動機鉄心、それを用いた電動機、及びその
電動機鉄心の製造方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
の歯部がＶ字状切欠部を有するコア曲げ部を介して帯状
に連結されたストレートコアを積層し、前記Ｖ字状切欠
部を閉じる方向に前記コア曲げ部を環状に折り曲げて形
成してなる電動機の鉄心であって、前記ストレートコア
のＶ字状切欠部の先端部外周側に孔部を連続して設け、
前記Ｖ字状切欠部の対向面に凹凸状の突起を設け、か
つ、前記孔部から前記Ｖ字状切欠部の先端部の両側に至
る部分を略平行に切り欠いて歪み防止切欠部を形成した
ことを特徴とする電動機鉄心である。

【００１２】本発明の電動機鉄心によれば、ストレート
コアのＶ字状切欠部の先端部外周側に連続して設けた孔
部から前記Ｖ字状切欠部の先端部の両側に至る部分をさ
らに切り欠いて歪み防止切欠部を形成することにより、
従来の部分的な括れ部が無くなりストレートコア打ち抜
き時の打撃強度が均等に上昇し、打ち抜き型の摩耗損傷
を防ぎ型寿命を向上できる。また、コア曲げ部の折り曲
げ加工時に、歪み防止切欠部が曲げの支点となって接触
面が大きくなり変形圧力が分散されるので、鋼板の歪み
発生を抑えて磁気特性の低下を防ぎ、かつ曲げ加工精度
の向上が図られる。さらに、コア曲げ部の孔径を維持で
きるので、磁気抵抗の増加による磁気特性の低下や鉄心
の大形化を必要としない。

【００１３】請求項２の発明は、複数の歯部がＶ字状切
欠部を有するコア曲げ部を介して帯状に連結されたスト
レートコアと、歯部毎に切り離された分離コアを複数配
列した分離コア体とを積層し、前記Ｖ字状切欠部を閉じ
る方向に前記コア曲げ部を環状に折り曲げて形成するこ
とを特徴とする電動機鉄心である。

【００１４】本発明の電動機鉄心によれば、コア曲げ部
に歯部間の連結部と非連結部とが形成され積層されるの
で、環状を形成する折り曲げ加工が容易となり、コアバ
ックが少なく鉄心が円形に形成され易く、またこれを用
いた電動機のコギングトルクやトルクリップルが低減さ
れ、低振動、低騒音となる。

【００１５】請求項３の発明は、前記ストレートコアの
Ｖ字状切欠部が、その先端部外周側に孔部を連続して設
け、前記Ｖ字状切欠部の対向面に凹凸状の突起を設け、
かつ、前記孔部から前記Ｖ字状切欠部の先端部の両側に
至る部分を略平行に切り欠いて歪み防止切欠部を形成し
たことを特徴とする請求項２に記載の電動機鉄心であ
る。

【００１６】本発明の電動機鉄心によれば、ストレート
コア打ち抜き強度が均等に上昇して打ち抜き型の摩耗損
傷を防ぎ型寿命を向上し、また曲げ加工時の鋼板の歪み
発生を抑えて磁気特性の低下を防ぎ、かつ曲げ加工精度
の向上が図られ、コア曲げ部の孔径を維持し磁気特性の
低下や鉄心の大形化を必要としない。さらに、鉄心の真
円度が向上し電動機のコギングトルクやトルクリップル
が低減され、低振動、低騒音となる。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１〜３項のいず
れか１項に記載の電動機鉄心に絶縁部を施し、それに巻
線を巻回して固定子とし、前記固定子に対向して設けら
れた磁性体を有する回転子を備えたことを特徴とする電
動機である。

【００１８】本発明の電動機では、磁気特性に優れた固
定子を用いることで駆動性能に優れ、騒音や振動の少な
い電動機を安価に得られ、特に小形高性能のブラシレス
直流モータを提供することができる。

【００１９】請求項５の発明は、複数の歯部がＶ字状切
欠部を有するコア曲げ部を介して帯状に連結されたスト
レートコアを積層した鋼板を打ち抜くことにより形成
し、この打ち抜く時に前記Ｖ字状切欠部には、その先端
部外周側に連続する孔部と、前記Ｖ字状切欠部の対向面
に設けた凹凸状突起と、前記孔部から前記Ｖ字状切欠部
の先端部の両側に至る部分を略平行に切り欠いた歪み防
止切欠部を形成し、前記ストレートコアの前記Ｖ字状切
欠部を閉じる方向に前記コア曲げ部を環状に折り曲げて
その両端部を接続し鉄心を形成することを特徴とする電
動機鉄心の製造方法である。

【００２０】本発明の電動機鉄心の製造方法によれば、
ストレートコアの打ち抜き時打撃強度が上昇し、打ち抜
き型の摩耗損傷を防ぎ型寿命を向上でき、また、コア曲
げ部の折り曲げ加工時に、歪み防止切欠部が曲げの支点
となって鋼板への変形圧力が分散、低減されるので歪み
の発生を抑えてコア曲げ部の磁気特性低下を防ぎ、また
曲げ加工精度の向上が図られる。さらに、コア曲げ部の
孔径を維持できるので、磁気抵抗の増加による特性低下
や鉄心の大形化を必要としなくなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態を図１〜７に基づき説明する。

【００２２】図１は、ブラシレス直流モータの鉄心を構
成するストレートコア１の平面図である。図２は、図１
に示すストレートコア１の部分拡大図であり、図３はコ
ア曲げ部に設けられたＶ字状切欠部（図２のＡ部）の拡
大図である。

【００２３】図１、２に示すように、ストレートコア１
は、積層された珪素鋼板から打ち抜き型を用いてプレス
機によって打ち抜いて形成されるもので、複数のＴ字状
歯部１１がＶ字状切欠部１３を有するコア曲げ部１２の
切欠部１３底部の幅狭の連結部１７を介して帯状に連結
されたものであり、かしめ用孔２１が所定位置に開設さ
れ、その両端部にはストレートコア１を折り曲げて環状
に接続するための接続部２０ａ、２０ｂが設けられてい
る。

【００２４】上記ストレートコア１のＶ字状切欠部１３
は、図３に示すＡ部拡大図のように、Ｖ字状切欠部１３
の先端部外周側に円形の孔部１４を連続して設け（図で
はＶ字状先端部が孔部円周とほぼ一致する位置に設けて
いる）、曲げ加工時に幅狭の連結部１７のクラック発生
を防ぎ、コア曲げ部１２の曲げ変形が均一になるように
し、また隣接する歯部１１同士の位置ずれを防ぎ各歯部
１１が均等に環状に形成されるように、Ｖ字状切欠部１
３の対向面に凹凸状の突起を有する円弧状接合部１５、
１５’が設けられている。

【００２５】前記Ｖ字状切欠部１３の先端部は、円形の
孔部１４からＶ字状切欠部１３の先端部の両側斜辺１８
ａ、１８ｂに至る部分をさらに略平行に切り欠いて歪み
防止切欠部１６、１６’を形成している。この歪み防止
切欠部１６、１６’は、従来の部分的な突出部を有する
括れ部を持たず、孔部１４からＶ字状切欠部１３の先端
部の両側斜辺１８ａ、１８ｂに至るほぼ直線状の括れ形
状を有するものである。

【００２６】上記ストレートコア１では、コア曲げ部１
２の円形孔部１４からＶ字状切欠部１３にかけてほぼ直
線状に形成された歪み防止切欠部１６、１６’を有する
ので、鋼板打ち抜き時の打撃力が打ち抜き型の刃部全体
に均等にかかるようになり、打撃強度が括れ部において
部分的に低下することがなくなり、打ち抜き型の打撃強
度が上昇し部分的な摩耗損傷を防止することができる。

【００２７】これにより、打ち抜きの加工効率が向上す
るだけでなく、打ち抜き型が長寿命となって型の償却費
や補修費用、設備のメンテナンスが減少しその費用節減
が可能となる。

【００２８】また、上記のＶ字状切欠部１３の形状改良
により、従来の括れ部を大きくして打撃力向上を図るた
めにコア曲げ部１２の孔部１４の径を大きく取る必要が
なくなり、歯部１１間の磁気回路の断面積を維持して磁
気抵抗を保ち、従来と同等の磁気特性を得ることができ
る。また鉄心自体の寸法を大きくし磁気抵抗を下げる必
要もなく、ブラシレス直流モータの大形化を招くことも
ない。

【００２９】上記ストレートコア１では、コア曲げ部１
２を折り曲げ環状コアを形成する場合、図４（ａ）、
（ｂ）に示すようにコア曲げ部１２の歪み防止切欠部１
６と１６’とが曲げの支点となり直線的に鋼板が接触す
るようになるので、その変形圧力が分散され変形により
生じる鋼板の歪み１９は少なく、また歪み発生領域も従
来に比べて大幅に低減することができる。

【００３０】これにより、磁気回路となるコア曲げ部１
２の鉄損の増加を伴うことなく積層コアの曲げ加工を行
うことができ、磁気特性に影響を与えることがなく、磁
気効率を良好に保つことができる。

【００３１】また、コア曲げ部１２を折り曲げた時の加
工歪み発生が少なくなり、コア形状の加工精度が向上し
真円度、コア間の同心度や同軸度等が良好となり、加工
精度の高い鉄心が得られるようになりブラシレス直流モ
ータの騒音、振動の発生を低減することができる。

【００３２】本発明のブラシレス直流モータの鉄心２
は、このストレートコア１の複数をさらに積層して所定
の厚みとして固定した後、図５に示すように、そのＶ字
状切欠部１３を閉じる方向にコア曲げ部１２を折り曲げ
て環状に形成し、コア両端の接続部２０ａと２０ｂとを
接続（図示せず）することにより環状積層コアを形成し
鉄心２とするものである。

【００３３】さらに、鉄心２は、金型内においてモール
ド成形用のモールド樹脂４が溶融状態で注入されてイン
サート成形によりその外周面が被覆され（図示せず）、
図６に示すような周面に絶縁部が形成された固定子の鉄
心３が得られる。ただし、ブラシレス直流モータ内で回
転子と対向する積層歯部２２の先端部２２ａは、樹脂に
より被覆されず露出したままである。

【００３４】図７は、本発明及び従来品の鉄心の真円度
を示す円グラフであり、図７（ａ）は本発明品、（ｂ）
は従来品である。図７では、鉄心全周の外周半径を１０
度毎に測定し、設計半径に対する測定値との差異をレダ
ーチャート状に示したものである。なお、鉄心半径の測
定は積層方向の３カ所で行い、図中のＡ（◆）は鉄心の
上層部、Ｂ（■）は中央部、Ｃ（●）は下層部の測定位
置を示す。

【００３５】図から明らかなように、本発明品の鉄心で
は、半径が全周にわたりほぼ設計半径（グラフの０点円
周上）にあり、設計値を外れても差が±０．０５ｍｍの
範囲内であって、鉄心の真円度が優れていることが分か
る。一方、従来品の半径は鉄心周上でのバラツキが大き
く、特に部分的に設計値と大きく外れる（設計値との差
が±０．１５ｍｍ程度）箇所があり、鉄心がいびつな円
形となり真円度が劣り、振動や騒音の原因となってい
る。

【００３６】モールド樹脂被覆後の鉄心３は、各歯部２
２の周面にコイルが巻回され、固定子が完成され、ブラ
シレス直流モータに組み込まれる。

【００３７】そして、この固定子と、この固定子に対向
する永久磁石等の磁性体を有する回転子を備えたブラシ
レス直流モータは、優れた磁気特性を有し高効率であっ
て、かつ低騒音、低振動化を実現し、しかもコストダウ
ンを可能とするものであり、エアコンファンやブロアー
等の用途に好適な小形のブラシレス直流モータとして有
用なものとなる。

【００３８】（第２の実施形態）図８は、第２の実施形
態の鉄心を形成するための分離コア体３０の平面図であ
る。分離コア体３０は歯部３２毎にコア曲げ部分３３で
切り離された分離コア３１を複数配列しコア体を形成し
たものである。

【００３９】図９に示す積層コア４は、分離コア体３０
と上記第１の実施形態に用いた複数の歯部がＶ字状切欠
部を有するコア曲げ部を介して帯状に連結されたストレ
ートコア１とを、両者の歯部３２と１１同士を重ね合わ
せるようにして交互に積層したものである。図９の積層
コア４の側面図に示すように、積層コア４のコア曲げ部
３３には、隣接する分離コア３１、３１間に縦方向のス
リット３５が形成され、積層コア４の歯部間には連結部
とスリット３５とが交互に設けられている。

【００４０】この第２の実施形態では、ストレートコア
１のＶ字状切欠部を閉じる方向に折り曲げて環状に鉄心
を形成するもので、スリット３５を設けたコア曲げ部３
３の折り曲げ加工が容易となるため、コアバックが少な
くなり鉄心の真円度がより向上し、この鉄心を固定子に
用いたブラシレス直流モータのコギングトルクやトルク
リップルを低減することができ、一層の低振動、低騒音
化が図られる。

【００４１】なお、上記積層コア４は、所定数の分離コ
ア体３０とストレートコア１とを交互に積層したもので
あるが、不特定数の分離コア体３０とストレートコア１
とを交互に積層し、積層コアのコア曲げ部に交互に形成
される連結部とスリットの高さを厚み方向に不規則に配
置したものでもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電動機鉄
心は、鉄心を構成するストレートコアの打ち抜き用型の
寿命を向上し、型費用、その償却費やメンテナンスを低
減しコストダウンに寄与することができる。また、スト
レートコアから環状コアを形成する際の曲げ加工におい
てコア曲げ部の歪み発生を抑え、磁気特性を維持して電
動機の高効率を保ち、かつ加工精度の向上により精度の
高い固定子が得られるので、コギングトルクやトルクク
リップが減少し低騒音、低振動を実現することができる
電動機を得ることができる。

【００４３】また、本発明の電動機鉄心の製造方法で
は、上記ストレートコアを安価に製造し、加工精度や磁
気特性に優れたブラシレス直流モータに好適な鉄心及び
固定子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態のストレートコアの平面図で
ある。

【図２】 図１の部分拡大図である。

【図３】 第１の実施形態のＶ字状切欠部の拡大図であ
る。

【図４】 第１の実施形態のＶ字状切欠部の曲げ加工時
の説明図である。

【図５】 第１の実施形態の鉄心の斜視図である。

【図６】 第１の実施形態の鉄心の部分断面斜視図であ
る。

【図７】 鉄心の真円度を示す円グラフである。

【図８】 第２の実施形態の分離コア体の平面図であ
る。

【図９】 第２の実施形態の積層コアの側面図である。

【図１０】 従来例のストレートコアの部分拡大図であ
る。

【図１１】 従来例のＶ字状切欠部の拡大図である。

【図１２】 従来例のＶ字状切欠部の曲げ加工時の説明
図である。

【符号の説明】

１……ストレートコア ２……鉄心 ３……樹脂被覆後の鉄心 ４……積層コア １１……歯部 １２……コア曲げ部 １３……Ｖ字状切欠部 １４……孔部 １５，１５’……円弧状接合部 １６，１６’……歪み防止切欠部 ３０……分離コア体 ３１……分離コア ３５……分離コア間のスリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AB01 AC07 AE08 5H615 AA01 BB01 BB07 BB14 PP01 PP07 SS03 SS04 SS05 SS19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の歯部がＶ字状切欠部を有するコア曲
   げ部を介して帯状に連結されたストレートコアを積層
   し、前記Ｖ字状切欠部を閉じる方向に前記コア曲げ部を
   環状に折り曲げて形成してなる電動機の鉄心であって、 前記ストレートコアのＶ字状切欠部の先端部外周側に孔
   部を連続して設け、前記Ｖ字状切欠部の対向面に凹凸状
   の突起を設け、かつ、前記孔部から前記Ｖ字状切欠部の
   先端部の両側に至る部分を略平行に切り欠いて歪み防止
   切欠部を形成したことを特徴とする電動機鉄心。
2. 【請求項２】複数の歯部がＶ字状切欠部を有するコア曲
   げ部を介して帯状に連結されたストレートコアと、 歯部毎に切り離された分離コアを複数配列した分離コア
   体とを積層し、 前記Ｖ字状切欠部を閉じる方向に前記コア曲げ部を環状
   に折り曲げて形成することを特徴とする電動機鉄心。
3. 【請求項３】前記ストレートコアのＶ字状切欠部が、 その先端部外周側に孔部を連続して設け、前記Ｖ字状切
   欠部の対向面に凹凸状の突起を設け、かつ、前記孔部か
   ら前記Ｖ字状切欠部の先端部の両側に至る部分を略平行
   に切り欠いて歪み防止切欠部を形成したことを特徴とす
   る請求項２に記載の電動機鉄心。
4. 【請求項４】請求項１〜３項のいずれか１項に記載の電
   動機鉄心に絶縁部を施し、それに巻線を巻回して固定子
   とし、 前記固定子に対向して設けられた磁性体を有する回転子
   を備えたことを特徴とする電動機。
5. 【請求項５】複数の歯部がＶ字状切欠部を有するコア曲
   げ部を介して帯状に連結されたストレートコアを積層し
   た鋼板を打ち抜くことにより形成し、 この打ち抜く時に前記Ｖ字状切欠部には、その先端部外
   周側に連続する孔部と、前記Ｖ字状切欠部の対向面に設
   けた凹凸状突起と、前記孔部から前記Ｖ字状切欠部の先
   端部の両側に至る部分を略平行に切り欠いた歪み防止切
   欠部を形成し、 前記ストレートコアの前記Ｖ字状切欠部を閉じる方向に
   前記コア曲げ部を環状に折り曲げてその両端部を接続し
   鉄心を形成することを特徴とする電動機鉄心の製造方
   法。