JP2005027437A - ティース部の製造方法、ステータコアの製造方法、ティース部の製造装置、ステータコアの製造装置および電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】巻き回し時の櫛歯の変形を防止する。
【解決手段】Ｓ２００にて、プレス機により、複数の櫛歯が連結部で連結された帯状体を打抜く。このとき連結部には、帯状体の幅方向において凹んだ凹部が形成される。また、後方チャックにより、帯状体が挟持される。Ｓ３００にて、前方チャックにより帯状体が挟持され、この状態で、前方チャックがスライドし、連結部が引伸ばされる。これにより、連結部は、帯状体の幅方向において細くなるように加工される。Ｓ４００にて、帯状体を巻き回し、積層してティース部を形成する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ティース部の製造方法、ステータコアの製造方法、ティース部の製造装置、ステータコアの製造装置および電動機に関し、特に、複数の櫛歯が連結部により連結された帯状体を、巻き回して形成されるティース部の製造方法、ステータコアの製造方法、ティース部の製造装置、ステータコアの製造装置および電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動機のステータコアの製造方法に関し、複数の櫛歯が連結部により連結された帯状体を螺旋状に巻き回して積層し、ステータコアを形成する技術が提案されている。しかしながら、このような製造方法においては、帯状の部材を巻き回して変形させるため、巻き回し時に櫛歯や連結部が変形したり、皺や亀裂が発生するおそれがある。そのため、この問題を解決したステータコアの製造方法が要求されている。
【０００３】
特開平８−８００１４号公報（特許文献１）は、皺や亀裂の発生を防止し、櫛歯の位置ずれを防止することができるステータコアの製造方法を開示する。特許文献１に記載のステータコアの製造方法は、帯状の基部の一方に、長手方向に所定ピッチで櫛歯が配置された帯状材を複数回螺旋状に巻き回し、板厚方向に積層して電動機のステータコアを製造する方法である。帯状材の基部は、少なくとも一部が板厚方向に加圧され、帯状材の長手方向に、巻き回した時の曲率半径に応じて所定量伸延される。このとき、基部は櫛歯側の伸び量よりも、櫛歯の反対側の伸び量が大きくなるように伸延される。伸延された帯状材は、櫛歯が基部よりも内周側となるように、櫛歯の間の切り欠きに係合する凸部を有する巻き取り治具に螺旋状に巻き付けられる。
【０００４】
この公報に記載の発明によれば、基部が基部は櫛歯側の伸び量よりも、櫛歯の反対側の伸び量が大きくなるように伸延されるため、巻き回される前に帯状材が平面的に湾曲する。このため、巻き回されるときには、帯状材はすでに湾曲しているため、皺および亀裂の発生を防止することができる。したがって、皺によって積層された帯状材の間に隙間ができ、磁気抵抗が増加することを防止することができる。また、亀裂による磁気抵抗の増加、および帯状材の破断も防止することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−８００１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の公報に記載のステータコアの製造方法においては、帯状材を圧延して帯状材を伸ばして湾曲することにより、巻き回し時の皺や亀裂を防止してはいるが、圧延して帯状材を変形させて湾曲させることに変わりはない。したがって、帯状材を湾曲させる際に櫛歯側には圧縮応力がかかり、その圧縮応力により櫛歯が変形してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、櫛歯の変形を防止したティース部の製造方法、ステータコアの製造方法、ティース部の製造装置、ステータコアの製造装置および電動機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るティース部の製造方法は、モータのステ−タコアを構成するティース部の製造方法である。この製造方法は、複数の櫛歯が連結部で連結した帯状体を薄板から打抜く打抜きステップと、連結部の幅を細くする連結部加工ステップと、帯状体を巻き回してティース部を形成する巻き回しステップとを含む。
【０００９】
第１の発明によると、打抜きステップにて薄板から打抜かれた帯状体の連結部が、連結部加工ステップにて、細くなるように加工される。これにより、帯状体の連結部が細く加工されて、連結部が曲がりやすくなり、帯状体を容易に巻き回すことができる。そのため、帯状体を巻き回す際には連結部が曲がりやすく、発生する応力が小さくなる。その結果、製造時の櫛歯を変形を防止した、ティース部の製造方法を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係るティース部の製造方法においては、第１の発明の構成に加え、連結部加工ステップは、隣合う櫛歯の間隔を広げるように、連結部を引き伸ばすステップを含む。
【００１１】
第２の発明によると、連結部加工ステップにて、隣合う櫛歯の間隔を広げるように、連結部が引き伸ばされる。これにより、たとえば、帯状体が巻き回される円周よりも、短い長さで帯状体を打抜き、その後に連結部を引き伸ばすことで、帯状体の長さを、巻き回される円周と一致させることができる。このため、帯状体を打抜く際の長さを、帯状体を巻き回す際の長さよりも短くし、帯状体を打抜くために必要な薄板の長さを抑制することができ、歩留り性を向上させることができる。
【００１２】
第３の発明に係るティース部の製造方法においては、第１または第２の発明の構成に加え、打抜きステップは、連結部に、帯状体における幅方向に凹んだ凹部を形成する凹部形成ステップを含む。
【００１３】
第３の発明によると、凹部形成ステップにて、連結部に、帯状体における幅方向に凹んだ凹部を形成する。これにより、帯状体を打抜く際に、連結部を細く形成することができ、帯状体をより曲がりやすくすることができる。しかも、打抜き時の連結部の幅が完成時よりも広くできることから、金型寿命をのばすことができ、連結部の仕上がり精度も高くできる。
【００１４】
第４の発明に係るティース部の製造方法においては、第３の発明の構成に加え、凹部形成ステップは、凹部の角が曲線となるように凹部を形成するステップを含む。
【００１５】
第４の発明によると、凹部の角が曲線となるように凹部が形成される。これにより、帯状体を巻き回す際に、凹部に応力が発生しても、その集中を緩和させ、凹部の角に亀裂が生じることを防止することができる。
【００１６】
第５の発明に係るティース部の製造方法においては、第１ないし第４の発明の構成に加え、巻き回しステップは、櫛歯が連結部よりも半径方向で外方に位置するように、帯状体を巻き回すステップを含む。
【００１７】
第５の発明によると、帯状体は、櫛歯が連結部よりも半径方向で外方に位置するように巻き回される。これにより、櫛歯が連結部よりも半径方向で内方に位置する場合に比べて、同じ径のステ−タ又はロータを形成する場合には、連結部が巻き回される半径が小さくなり、連結部がより小さい曲率で曲げられることとなる。しかしながら、このような場合であっても、帯状体の連結部が細くなるように加工されて、曲がりやすくなっているため、櫛歯にかかる応力が抑制され、変形を防止できる。
【００１８】
第６の発明に係るステータコアの製造方法は、第１ないし第５のいずれかの発明によりティース部を製造するステップと、ティース部の外周部に接合されるヨーク部を製造するステップと、ティース部とヨーク部とを接合してステータコアを製造するステップとを含む。
【００１９】
第６の発明によると、ヨーク部を、ティース部とは別に製造することができる。これにより、ティース部の影響を受けずに、ヨーク部を製造することができる。そのため、たとえば、ヨーク部の材料には、特定の方向に流れる磁束に対して鉄損の小さい磁化容易方向を持った方向性電磁鋼板を用い、ヨーク部の磁化容易方向が円周方向となるようにヨーク部を形成することができる。これにより、ヨーク部を流れる磁束の方向と、ヨーク部の磁化容易方向とが一致し、ヨーク部における鉄損を小さくすることができる。その結果、鉄損の少ないステータコアの製造方法を提供することができる。
【００２０】
第７の発明に係るティース部の製造装置は、モータのステ−タコアを構成するティース部の製造装置である。この製造装置は、複数の櫛歯が連結部で連結した帯状体を薄板から打抜くための打抜き手段と、連結部の幅を細くするための連結部加工手段と、帯状体を巻き回してティース部を形成するための巻き回し手段とを含む。
【００２１】
第７の発明によると、打抜き手段にて薄板から打抜かれた帯状体の連結部が、連結部加工手段にて、細くなるように加工される。これにより、帯状体の連結部が細く加工されて、連結部が曲がりやすくなり、帯状体を容易に巻き回すことができる。そのため、帯状体を巻き回す際には連結部が曲がりやすく、発生する応力が小さくなる。その結果、製造時の櫛歯を変形を防止した、ティース部の製造装置を提供することができる。
【００２２】
第８の発明に係るティース部の製造装置においては、第７の発明の構成に加え、連結部加工手段は、隣合う櫛歯の間隔を広げるように、連結部を引き伸ばすための手段を含む。
【００２３】
第８の発明によると、連結部加工手段により、隣合う櫛歯の間隔を広げるように、連結部が引き伸ばされる。これにより、たとえば、帯状体が巻き回される円周よりも、短い長さで帯状体を打抜き、その後に連結部を引き伸ばすことで、帯状体の長さを、巻き回される円周と一致させることができる。このため、帯状体を打抜く際の長さを、帯状体を巻き回す際の長さよりも短くし、帯状体を打抜くために必要な薄板の長さを抑制することができ、歩留り性を向上させることができる。
【００２４】
第９の発明に係るティース部の製造装置においては、第７または第８の発明の構成に加え、打抜き手段は、連結部に、帯状体における幅方向に凹んだ凹部を形成するための凹部形成手段を含む。
【００２５】
第９の発明によると、凹部形成手段により、連結部に、帯状体における幅方向に凹んだ凹部を形成する。これにより、帯状体を打抜く際に、連結部を細く形成することができ、帯状体をより曲がりやすくすることができる。
【００２６】
第１０の発明に係るティース部の製造装置においては、第９の発明の構成に加え、凹部形成手段は、凹部の角が曲線となるように凹部を形成するための手段を含む。
【００２７】
第１０の発明によると、凹部の角が曲線となるように凹部が形成される。これにより、帯状体を巻き回す際に、凹部に応力が発生しても、その集中を緩和させ、凹部の角に亀裂が生じることを防止することができる。
【００２８】
第１１の発明に係るティース部の製造装置は、第７ないし第１０のいずれかの発明の構成に加え、巻き回し手段は、櫛歯が連結部よりも半径方向で外方に位置するように、帯状体を巻き回すための手段を含む。
【００２９】
第１１の発明によると、帯状体は、櫛歯が連結部よりも半径方向で外方に位置するように巻き回される。これにより、櫛歯が連結部よりも半径方向で内方に位置する場合に比べて、連結部が巻き回される半径が小さくなり、連結部がより小さい曲率で曲げられることとなる。しかしながら、このような場合であっても、帯状体の連結部が細くなるように加工されて、曲がりやすくなっているため、櫛歯にかかる応力が抑制され、変形を防止できる。
【００３０】
第１２の発明に係るステータコアの製造装置は、第７ないし第１１のいずれかの発明によりティース部を製造するための手段と、ティース部の外周部に接合されるヨーク部を製造するための手段と、ティース部とヨーク部とを接合してステータコアを製造するための手段とを含む。
【００３１】
第１２の発明によると、ヨーク部を、ティース部とは別に製造することができる。これにより、ティース部の影響を受けずに、ヨーク部を製造することができる。そのため、たとえば、ヨーク部の材料には、特定の方向に流れる磁束に対して鉄損の小さい磁化容易方向を持った方向性電磁鋼板を用い、ヨーク部の磁化容易方向が円周方向となるようにヨーク部を形成することができる。これにより、ヨーク部を流れる磁束の方向と、ヨーク部の磁化容易方向とが一致し、ヨーク部における鉄損を小さくすることができる。その結果、鉄損の少ないステータコアの製造装置を提供することができる。
【００３２】
第１３の発明に係る電動機は、第６の発明により製造されたステータコアを含む。
【００３３】
第１３の発明によると、電動機は、第６の発明により製造されたステータコアを含んでいるため、櫛歯の変形を防止した、電動機を提供することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細の説明は繰返さない。
【００３５】
図１を参照して、本実施の形態に係る電動機１０は、円筒状のケース（図示せず）と、ケース（図示せず）の半径方向内方に収容されたステータコア２０と、ステータコア２０に巻き付けられたコイル３０と、ステータコア２０の半径方向内方側で回転するように設けられたロータ４０とを含む。
【００３６】
ステータコア２０は、ティース部２２と、ティース部２２の外周部に接合した円筒状のヨーク部２４とを含む。ティース部２２と、ヨーク部２４はそれぞれ別々に製造されている。ティース部２２は、半径方向を指向して環状に配列された複数の櫛歯２６と、隣合う櫛歯２６の半径方向内端部を連結する連結部２８とを含む。ヨーク部２４は、櫛歯２６の外端部と接合し、ティース部２２を取囲んでいる。櫛歯２６は、連結部２８よりも半径方向で外方に位置しており、これらの櫛歯２６のそれぞれに、コイル３０が巻き付けられている。
【００３７】
コイル３０に電流を流すと、ステータコア２０に磁束が流れる。ステータコア２０を流れる磁束は、図１中の矢印で示すように、ティース部２２においては半径方向に、ヨーク部２４においては円周方向に流れる。ここで、ヨーク部２４の材料には、方向性電磁鋼板が用いられている。方向性電磁鋼板は、特定の方向に流れる磁束に対して鉄損の小さい磁化容易方向を有する。ヨーク部２４は、方向性電磁鋼板を用いることで、磁化容易方向が円周方向を指向するように形成される。すなわち、ヨーク部２４を流れる磁束の方向と、磁化容易方向が一致している。これにより、ヨーク部２４の鉄損を小さくし、ステータコア１０全体としての鉄損を小さくできる。
【００３８】
なお、方向性電磁鋼板を用いて、ヨーク部２４の磁化容易方向を所望の方向を指向するように形成するには、周知の技術を用いればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。また、別々に形成されたティース部２２と、ヨーク部２４とを接合し、ステータコア２０を形成するには、周知の技術を用いればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００３９】
ロータ４０は、シャフト４２と、ロータ４０の外周部に沿って環状に配列された複数の永久磁石４４と、ロータ４０の両端に設けられたエンドプレート４６とを含む。永久磁石４４は、ステータコア２０を流れる磁束により櫛歯２６側に引き寄せられる。これにより、ロータ４０がシャフト４２を中心に回転する。
【００４０】
図２および図３を参照して、本実施の形態に係る電動機１０のティース部２２の製造装置について説明する。
【００４１】
図２に示すように、ティース部２２の製造装置は、電磁鋼板１００をプレスし帯状体３００を打抜くプレス機２１０と、帯状体３００を引伸ばす引張機２２０と、帯状体３００を巻き回して回転軸方向に積層する巻き回し機２３０とを含む。
【００４２】
プレス機２１０は、パンチ２１２により電磁鋼板１００をプレスし、複数の櫛歯２６が連結部２８で連結された帯状体３００を打抜く。このとき、図２（Ｂ）に示すように、プレス機２１０は、帯状体３００を打抜く際、帯状体３００における幅方向に凹み、曲線状の角部２８Ｂを備えた凹部２８Ａを、連結部２８に形成する。なお、本実施の形態においては、帯状体３００とは、プレス機２１０により打抜かれた後であって、巻き回し機２３０に巻き回される前の帯状の部材を指す。
【００４３】
図２（Ａ）に戻り、引張機２２０は、帯状体３００を挟持する後方チャック２２２と前方チャック２２４とを含む。後方チャック２２２と前方チャック２２４とで、帯状体３００の櫛歯２６を挟持した状態で、前方チャック２２４は、帯状体３００の送り方向にスライドする。これにより、図３に示すように、連結部２８が帯状体３００の長手方向に引き伸ばされ、隣合う櫛歯２６の間隔が広がる。このとき、連結部２８は帯状体３００の幅方向において細くなる。このように、打抜かれた後の帯状体３００を引伸ばし、帯状体３００を所望の長さにすることで、帯状体３００を打抜く際の長さを、帯状体３００を巻き回す際の長さより短くすることができる。そのため、帯状体３００を打抜くために必要な電磁鋼板１００の長さを抑制することができる。
【００４４】
巻き回し機２３０は、図３に示すように、櫛歯２６が連結部２８よりも半径方向で外方に位置するように、帯状体２２を巻き回してティース部２２を形成する。このとき、連結部２８には凹部２８Ａが設けられており、この凹部２８Ａにより、連結部２８は帯状体３００の幅方向において細くなっている。さらに、連結部２８は引伸ばされ、帯状体３００の幅方向において細くなるように加工されている。このため、帯状体３００は連結部２８で曲がりやすくなっている。その結果、帯状体３００を巻き回す際は、帯状体３００は連結部２８で曲がりやすく、発生する応力が小さくなり、櫛歯２６にかかる応力を抑制することができる。また、凹部２８Ａの角部２８Ｂは曲線状であるため、帯状体３００を巻き回す際に凹部２８Ａに応力が発生しても、角部２８Ｂに応力が集中することがない。そのため、角部２８Ｂに亀裂が発生することを防止できる。
【００４５】
図４を参照して、本実施の形態に係る電動機１０のステータコア２０の製造方法について、フローチャートを用いて説明する。
【００４６】
ステップ２００（以下、ステップをＳと略す）にて、電磁鋼板１００がプレス機２１０によりプレスされ、帯状体３００が打抜かれる。このとき、プレスと同時に、後方チャック２２２が帯状体３００を上下から挟みつける。
【００４７】
Ｓ３００にて、前方チャック２２４が帯状体３００を上下から挟みつけ、帯状体３００の送り方向にスライドする。これにより、連結部２８が、帯状体３００の長手方向に引き伸ばされるとともに、帯状体３００における幅方向に細くされる。
【００４８】
Ｓ４００にて、帯状体３００が巻取り機２３０により、螺旋状に巻き取られ、積層される。これによりティース部２２が形成される。
【００４９】
Ｓ５００にて、ヨーク部２４が形成される。なお、ヨーク部２４を形成する装置、および方法については、周知の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００５０】
Ｓ６００にて、ティース部２２と、ヨーク部２４とが接合され、ステータコア２０が形成される。なお、ティース部２２と、ヨーク部２４とを接合する装置、および方法については、周知の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係る電動機１０においては、電磁鋼板１００から帯状体３００を打抜く時、連結部２８に凹部２８Ａが形成される（Ｓ２００）。この凹部２８Ａにより、連結部２８は帯状体の幅方向において細くなっている。さらに、連結部２８は引伸ばされ、帯状体の幅方向において細くなるように加工され（Ｓ３００）、連結部２８が曲がりやすくなる。このため、帯状体３００を巻き回す際（Ｓ４００）は、帯状体３００は連結部２８で曲がることとなり、櫛歯２６にかかる応力を抑制することができる。その結果、櫛歯２６の変形を防止して、ティース部２２を形成することができる。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電動機を示す図である。
【図２】ティース部の製造装置を示す図である。
【図３】ティース部の製造装置を示す図である。
【図４】ステータコアの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電動機、２０ ステータコア、２２ ティース部、２４ ヨーク部、２６ 櫛歯、２８ 連結部、２８Ａ 凹部、２８Ｂ 角部、１００ 電磁鋼板、２１０ プレス機、２１２ パンチ、２２０ 引伸ばし機、２２２ 後方チャック、２２４ 前方チャック、２３０ 巻き回し機、３００ 帯状体。

Claims (13)

1. モータのステータコアを構成するティース部の製造方法であって、
   複数の櫛歯が連結部で連結した帯状体を薄板から打抜く打抜きステップと、
   前記連結部の幅を細くする連結部加工ステップと、
   前記帯状体を巻き回してティース部を形成する巻き回しステップとを含む、ティース部の製造方法。
2. 前記連結部加工ステップは、隣合う櫛歯の間隔を広げるように、前記連結部を引き伸ばすステップを含む、請求項１に記載のティース部の製造方法。
3. 前記打抜きステップは、前記連結部に、前記帯状体における幅方向に凹んだ凹部を形成する凹部形成ステップを含む、請求項１または２に記載のティース部の製造方法。
4. 凹部形成ステップは、前記凹部の角が曲線となるように前記凹部を形成するステップを含む、請求項３に記載のティース部の製造方法。
5. 前記巻き回しステップは、前記櫛歯が前記連結部よりも半径方向で外方に位置するように、前記帯状体を巻き回すステップを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載のティース部の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の製造方法によりティース部を製造するステップと、
   前記ティース部の外周部に接合されるヨーク部を製造するステップと、
   前記ティース部と前記ヨーク部とを接合してステータコアを製造するステップとを含む、ステータコアの製造方法。
7. モータのステータコアを構成するティース部の製造装置であって、
   複数の櫛歯が連結部で連結した帯状体を薄板から打抜くための打抜き手段と、
   前記連結部の幅を細くするための連結部加工手段と、
   前記帯状体を巻き回してティース部を形成するための巻き回し手段とを含む、ティース部の製造装置。
8. 前記連結部加工手段は、隣合う櫛歯の間隔を広げるように、前記連結部を引き伸ばすための手段を含む、請求項７に記載のティース部の製造装置。
9. 前記打抜き手段は、前記連結部に、前記帯状体における幅方向に凹んだ凹部を形成するための凹部形成手段を含む、請求項７または８に記載のティース部の製造装置。
10. 凹部形成手段は、前記凹部の角が曲線となるように前記凹部を形成するための手段を含む、請求項９に記載のティース部の製造装置。
11. 前記巻き回し手段は、前記櫛歯が前記連結部よりも半径方向で外方に位置するように、前記帯状体を巻き回すための手段を含む、請求項７ないし１０のいずれかに記載のティース部の製造装置。
12. 請求項７ないし１１のいずれかに記載の製造装置によりティース部を製造するための手段と、
    前記ティース部の外周部に接合されるヨーク部を製造するための手段と、
    前記ティース部と前記ヨーク部とを接合してステータコアを製造するための手段とを含む、ステータコアの製造装置。
13. 請求項６に記載のステータコアの製造方法により製造されたステータコアを含む、電動機。

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