JP2005287119A - モータのステータコアの製造方法及びモータのステータコア - Google Patents

Abstract

【課題】帯状部材を環状に引き延ばして成形し、積層するモータのステータコアに関し、引き延ばしの際の引っ張り力及び曲げ力を低減させる。
【解決手段】モータのステータコアは、ヨーク部１６と櫛歯１８とを有する帯状部材１２のヨーク部１６が引き延ばされ環状のステータ環状部材に成形され、このステータ環状部材が積層されて構成されている。帯状部材１２のヨーク部１６は、環状に成形される前に、ヨーク部１６の内側から外側に向かって変位量が大きい波形形状に成形される。この波形形状は、帯状部材１２を環状のステータ環状部材に成形する際のヨーク部１６の伸びを予め波形形状で与えるものである。これにより、ヨーク部１６を引き延ばして環状の環状ステータ部材に成形する際の引っ張り力及び曲げ力を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータのステータコアに関し、特に、帯状のヨーク部の幅方向内側に所定ピッチで櫛歯が延伸された帯状部材から製造されるモータのステータコアの製造方法の改良、及びモータのステータコアに関する。

従来より、帯状のヨーク部の幅方向内側に所定ピッチで櫛歯が延伸された帯状部材を環状に成形し、積層することによってモータのステータコアを製造する方法が知られている。

図７は、従来のステータコアの製造工程を示す図である。図７（Ａ）に示すように、帯状部材３０、すなわち、帯状のヨーク部３２と、ヨーク部３２の幅方向内側から所定ピッチで延伸された櫛歯３４と、を有する帯状部材３０を磁性鋼板３６から打抜加工により作成する。次に、図７（Ｂ）に示すように、ヨーク部３２を矢印Ａ方向に引っ張りつつ矢印Ｂ方向の櫛歯側に曲げてヨーク部３２を引き延ばし、環状に成形し、図７（Ｃ）に示すように、環状に成形された帯状部材３０を螺旋状に巻回、積層してテータコア３８を製造する。

上述した方法では、帯状部材３０は、平面状のヨーク部３２に対して引っ張り力及び曲げ力が付与され環状に成形されている。このヨーク部３２の環状成形においては、仮に環状に成形されるヨーク部３２の櫛歯側の内側の伸び量を０と仮定すると、幅方向外側に向かう程歪みは大きくなり、外周側でほぼ最大となる。従って、ヨーク部３２の幅が広くなるに従って、引っ張り力及び曲げ力が増大する。これにより、設備が大型になり生産性が低下するという問題があった。また、ヨーク部３２の幅が広いと、成形後のスプリングバックも大きくなり所望の形状精度を得ることが難しいという問題があった。

例えば、特に小型化、高性能化が要求される車両用駆動モータ等のステータコアにおいては、上述した問題が深刻化する。すなわち、車両用駆動モータでは、ヨーク部３２の幅が広くなり、引っ張り力及び曲げ力が増大する。また、車両用駆動モータのステータコアの材料には、一般的に磁気特性の良い高シリコン含有の磁性鋼板が用いられている。この高シリコン磁性鋼板は硬度が高く、他の材料に比べて引っ張り力及び曲げ力が大きくなる。従って、車両用駆動モータ等のステータコアは、帯状部材３０から環状に成形する製造方法では作成し難いという課題がある。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、帯状部材を環状に成形し、積層するモータのステータコアに関し、環状に成形する際の引っ張り力及び曲げ力を低減させるモータのステータコアの製造方法、モータのステータコアを提供することを目的とする。

本発明のモータのステータコアの製造方法は、帯状のヨーク部と、ヨーク部の幅方向内側から所定ピッチで延伸された櫛歯と、を有する帯状部材を、基板から打抜き加工する打抜工程と、ヨーク部の長さ方向にヨーク部を塑性変形させて内側から外側に向かって変位量が大きい波形形状を成形する波形成形工程と、ヨーク部の波形形状を引き延ばして、環状のステータ環状部材に成形する環状成形工程と、ステータ環状部材を積層してステータコアを製造する積層工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のモータのステータコアの製造方法において、積層工程は、環状成形工程で環状に成形されるステータ環状部材を螺旋状に巻回し積層する工程であり、波形成形工程は、ヨーク部の波形形状を積層される上下のステータ環状部材同士で同調するように成形することを特徴とする。

本発明のモータのステータコアは、環状のステータ環状部材が積層され構成されるモータのステータコアであって、帯状のヨーク部と、ヨーク部の幅方向内側から所定ピッチで延伸された櫛歯と、を有する帯状部材を基板から打抜き加工し、ヨーク部の長さ方向にヨーク部を塑性変形させて内側から外側に向かって変位量が大きい波形形状を成形し、ヨーク部の波形形状を引き延ばして、環状のステータ環状部材を成形し、ステータ環状部材を積層する、ことを特徴とする。

また、本発明のモータのステータコアにおいて、ステータ環状部材は螺旋状に巻回し積層され、ヨーク部の波形形状は積層される上下のステータ環状部材同士で同調するように成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、帯状部材のヨーク部を波形形状に成形するので、帯状部材を環状に成形する際の引っ張り力及び曲げ力を低減させることができる。

以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明する。

図１〜図４は、モータのステータコアの各製造工程を示す図であり、図１は、モータのステータコアの帯状部材を示す図であり、図２は、帯状部材のヨーク部を波形形状に成形する様子を示す図であり、図３は、ヨーク部の波形形状を引き延ばして、環状のステータ環状部材に成形する工程を示す図であり、図４は、環状のステータ環状部材を積層してモータのステータコアを製造する工程を示す図である。

本実施形態において、モータのステータコア１０（図４参照）は、帯状部材１２（図１参照）のヨーク部が波形形状に成形され（図２参照）、ヨーク部の波形形状が引き延ばされ環状のステータ環状部材１４に成形され（図３参照）、このステータ環状部材１４が螺旋状に積層されて構成されている（図４参照）。帯状部材１２は、図１に示すように、帯状のヨーク部１６と、このヨーク部１６の幅方向内側から所定ピッチで延伸された櫛歯１８と、を有している。完成されたステータコア１０においては、櫛歯１８がステータコア１０の磁極を形成し、各櫛歯１８の間が巻線の巻回されるスロットを形成する。

以下、本実施形態のモータのステータコアの製造方法について説明する。図５は、本実施形態のモータのステータコアの製造工程を示す製造工程図である。

「打抜工程（ｓ１０；図５）」
図１に示すように、ステータコア１０の成形部材となる帯状部材１２が、基板２０からプレス型より打抜加工される。この基板２０は、磁性鋼板、例えばケイ素鋼板である。帯状部材１２は、上述したように、ヨーク部１６と、このヨーク部１６の幅方向一端側から所定ピッチで延伸された櫛歯１８と、を有する。

「波形成形工程（ｓ２０；図５）」
次に、帯状部材１２のヨーク部１６が、図２に示すように、波形形状に成形される。図２（Ｂ）は、矢印Ａ方向から見た側面図である。この波形成形工程は、平面状のヨーク部１６を環状のステータ環状部材１４に成形する際のヨーク部１６の伸びを予め波形形状で付与するものである。従って、ヨーク部１６は、ヨーク部１６の長さ方向に塑性変形され櫛歯１８側の内側から櫛歯１８の反対側の外側に向かって変位量が大きい波形形状に成形されている。この変位量の多少は、ヨーク部１６の内側から外側に向かって波の数を増やしたり、振幅を大きくすることで変位量を変えることができる。これにより、帯状部材１２を環状のステータ環状部材１４に成形する際に、ヨーク部１６に対する引っ張り力を低減若しくはなくすことができ、小さな曲げ力だけで成形することができる。なお、このヨーク部１６は、例えばプレス加工で行うことができる。このヨーク部１６の波形成形についての詳細な説明は更に後述する。

「環状成形工程（ｓ３０；図５）」
次に、帯状部材１２は、図３に示すように、ヨーク部１６が引き延ばされてその波形形状が平面に変形され、環状のステータ環状部材１４に成形される。すなわち、ヨーク部１６の櫛歯１８側が内周側となり、ヨーク部１６の櫛歯１８側の反対側が外周となるように引き延ばされる。この環状成形工程において、帯状部材１２は、ステータコア１０の径の環状に成形される。このステータ環状部材１４は、ヨーク部１６に対して曲げ力（必要に応じて小さな引っ張り力）で波形形状を引き延ばして成形することができる。上述したように、ヨーク部１６は、前の工程で波形形状に成形されているので、環状に成形する際の引っ張り力を低減もしくはなくすことができ、小さな曲げ力だけでステータ環状部材１４に成形することができる。なお、ヨーク部１６の波形形状をローラ等でその振幅方向に押圧して、波形形状を平面形状に戻すようにしてヨーク部１６の波形形状を引き延ばして環状に成形しても良い。

「積層工程（ｓ４０；図５）」
最後に、図４に示すように、ステータ環状部材１４を螺旋状に巻回し、積層してステータコア１０を完成させる。本実施形態のように、ステータ環状部材１４を螺旋状に巻回して積層させる場合には、環状成形工程においてヨーク部１６を引き延ばしつつ螺旋状に巻回して積層することができ、環状成形工程と積層工程は同時に行なうことができる。なお、ステータ環状部材１４を１つの完結リング状に成形し、この完結リング状のステータ環状部材１４を複数積層させても良い。

従って、特許請求の範囲及び明細書において、「ステータ環状部材」は、ステータコア１０とほぼ同一の径に成形された環状の部材を意味し、ステータコアとして必要なリング同一径でその１周より小さく又は大きく成形されたステータ環状部材や、１つの完結リング状に成形されたステータ環状部材を含む概念である。

次に、ヨーク部１６の波形形状について詳細に説明する。上述したように、ヨーク部１６波形形状は、帯状の帯状部材１２から環状のステータ環状部材１４に成形する際の引っ張り力及び曲げ力を低減するために付与される。従って、この目的に沿った波形形状、この波形形状が完成品のステータコア１０の製品精度を阻害しないような波形形状について説明する。

まず、ヨーク部１６に成形される波形形状の変位量について説明する。図６は、ヨーク部１６に成形される波形形状の変位量について説明する図である。

図６に示すように、ヨーク部１６の内周側の伸び量を０とし、外周側の伸び量を最大と仮定すると、ステータ環状部材１４のヨーク部１６の外周側までのヨーク外径をφＡ、ヨーク部１６の内周側までのヨーク内径をφＢ、ヨーク部１６の内周から幅方向の距離Ｌの位置ａにおける歪みεは、

歪みε＝｛π（Ｂ＋２Ｌ）−πＢ｝／πＢ×１００％

となる。

このように、ヨーク部１６の幅方向の位置で帯状部材１２をステータ環状部材１４に成形した際の歪みを算出することができる。従って、この歪みから帯状部材１２をステータ環状部材１４に成形する際のヨーク部１６の伸び量（変位量）を求め、ヨーク部１６にその伸び量を予め波形形状に成形することができる。ここで、ヨーク部１６にステータ環状部材１４に成形する際に必要な伸び量総てを波形形状で予め成形しても良い。この場合には、ヨーク部１６を引っ張ることなく、曲げ力のみでステータ環状部材１４に成形することができる。また、ヨーク部１６に伸び量の一部について予め波形形状を成形させても良い。この場合には、ヨーク部１６に対して曲げ力と小さな引っ張り力でステータ環状部材１４に成形することができる。

次に、ヨーク部１６の波形形状の形状について説明する。ヨーク部１６の波形形状は、特に限定されないが、以下で説明する波形形状は有利な特徴を有する。

まず、ヨーク部１６の波形は細かく、例えば、その波長が小さい又は振幅が小さい波形形状、更には、波長及び振幅が小さい波形形状に成形することが好適である。ステータ環状部材１４に成形するときに、平面に変形させ易くステータ環状部材１４の形状精度をあげることができるからである。このように形状精度を確保できるので、完成品のステータコア１０の磁気特性即ちトルクリップルを低減することができる。

更に、ステータ環状部材１４を螺旋状に巻回し、積層してステータコア１０を完成させる場合、ヨーク部１６の波形形状は、積層される上下のステータ環状部材１４同士で同調するように成形することが好適である。例えば、この同調は、櫛歯１８の１ピッチ内の波形形状を同一の位置の形状に作成することで実施することができる。すなわち、櫛歯１８の１ピッチ毎に同一の形状を繰り返す波形形状に成形させて同調させることができる。また、ステータコア１０のスロット数、言い換えると、櫛歯数に応じて、例えば櫛歯数が２４であれば、櫛歯の２又は３，４，６，８のピッチ毎に同一の形状を繰り返す波形形状に成形しても好適である。これにより、積層される上下のステータ環状部材１４同士で波形形状を同調させることができる。なお、図２に示す例では、櫛歯の２ピッチ毎に同一の形状を繰り返す波形形状する波形形状に成形されている。

上述したような同調した波形形状に成形する理由は以下の通りである。ヨーク部１６の波形形状を引き延ばしてステータ環状部材１４に成形するときに、波形形状が完全に平面に戻らず、波形形状が若干残る可能性がある。このような場合、上下のステータ環状部材１４のヨーク部１６が同調する波形形状で成形されていれば、ヨーク部１６に残った波形形状同士が整合し、櫛歯１８側を精度良く整合させることができる。これにより、ヨーク部１６の波形形状を完全に平面に戻せなくても、櫛歯１８側を整合させることができるので、完成品のステータコア１０において磁気特性即ちトルクリップルを低減することができる。

なお、本実施形態において、打抜工程と波形成形工程は、別々の工程で実施している。しかしながら、この２つの工程を同時に実施しても良い。同時に実施する場合は、各工程で成形される成形部材を同時に成形可能なプレス型によりプレスすることができる。これにより、帯状部材の外形形状と波形形状が同時に成形されるので、プレス型が１つで済み設備が低減されると共に生産時間が短縮し、生産コストが低減する可能性がある。一方、本実施形態のように、別々の工程で実施する場合、各工程では別のプレス型が使用される。打抜工程で使用されるプレス型は一般的にフラットな面で構成される。従って、金型が経年変化により摩耗した場合にメンテナンス、すなわち、表面を研磨するメンテナンスが容易であるという利点がある。

上述したように、本実施形態において、ヨーク部は波形形状に成形されるので、環状に成形する際の引っ張り力及び曲げ力を低減することができる。これにより、例えば車両用駆動モータ等のステータコアの製造に本実施形態の製造方法を適用することができる。すなわち、ヨーク部１６の幅が広い車両用駆動モータのステータコアに適用することができる。また、硬度が高いステータコアの材料に高シリコン磁性鋼板を使用しても、ヨーク部には波形形状が成形されているので、小さな引っ張り力及び曲げ力で環状に成形することができる。

実施形態のモータのステータコアの帯状部材を示す図である。 帯状部材のヨーク部を波形形状に成形する様子を示す図である。 ヨーク部の波形形状を引き延ばして、環状のステータ環状部材に成形する工程を示す図である。 環状のステータ環状部材を積層してモータのステータコアを製造する工程を示す図である。 実施形態のモータのステータコアの製造工程を示す製造工程図である。 ヨーク部に成形される波形形状の変位量について説明する図である。 従来のステータコアの製造工程を示す図である。

符号の説明

１０ ステータコア、１２ 帯状部材、１４ ステータ環状部材、１６ ヨーク部、１８ 櫛歯、２０ 基板。

Claims (4)

1. 帯状のヨーク部と、ヨーク部の幅方向内側から所定ピッチで延伸された櫛歯と、を有する帯状部材を、基板から打抜き加工する打抜工程と、
   前記ヨーク部の長さ方向にヨーク部を塑性変形させて内側から外側に向かって変位量が大きい波形形状を成形する波形成形工程と、
   前記ヨーク部の波形形状を引き延ばして、環状のステータ環状部材に成形する環状成形工程と、
   前記ステータ環状部材を積層してステータコアを製造する積層工程と、
   を備えることを特徴とするモータのステータコアの製造方法。
2. 請求項１に記載のモータのステータコアの製造方法であって、
   前記積層工程は、環状成形工程で環状に成形されるステータ環状部材を螺旋状に巻回し積層する工程であり、
   前記波形成形工程は、前記ヨーク部の波形形状を積層される上下のステータ環状部材同士で同調するように成形することを特徴とするモータのステータコアの製造方法。
3. 環状のステータ環状部材が積層され構成されるモータのステータコアであって、
   帯状のヨーク部と、ヨーク部の幅方向内側から所定ピッチで延伸された櫛歯と、を有する帯状部材を基板から打抜き加工し、前記ヨーク部の長さ方向にヨーク部を塑性変形させて内側から外側に向かって変位量が大きい波形形状を成形し、
   前記ヨーク部の波形形状を引き延ばして、環状のステータ環状部材を成形し、
   前記ステータ環状部材を積層する、
   ことを特徴とするモータのステータコア。
4. 請求項３に記載のモータのステータコアであって、
   前記ステータ環状部材は螺旋状に巻回し積層され、
   前記ヨーク部の波形形状は積層される上下のステータ環状部材同士で同調するように成形されていることを特徴とするモータのステータコア。

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