JP2006129556A - 積層固定子鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯状鉄心片を螺旋状に巻回して互いに積層する構成を応用した積層固定子鉄心の製造方法であって、その目的は形状精度と機械的強度と電気特性とに優れた積層固定子鉄心の製造を可能とする、積層固定子鉄心の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 本発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法は、積層固定子鉄心のヨークを直線状に展開した形状であって、かつ内周相当側縁に連結凹部を有する帯状ヨーク鉄心片として金属板から打抜き形成する工程と、帯状ヨーク鉄心片を螺旋状に巻回して積層するとともに、先に形成したカシメ部を介して互いカシメ結合し、かつカシメ部またはカシメ部を含むカシメ部近傍を局部的に押圧してヨーク積層体を形成する工程と、基端に連結凸部を有する磁極鉄心片を金属板から打抜き形成する工程と、磁極鉄心片を所定枚数積層し、かつ互いにカシメ結合して磁極積層体を形成する工程と、磁極積層体に巻線を施したのち、連結凹部に連結凸部を嵌め入れてヨーク積層体と磁極積層体とを互いに連結する工程とを含んで成る。
【選択図】 図３

Description

本発明は、積層固定子鉄心の製造方法に関し、詳しくは帯状鉄心片を螺旋状に巻回して互いに積層する構成を応用した積層固定子鉄心の製造方法に関する。

高馬力を発生する駆動電動機に組み込まれる積層鉄心は大型なものが用いられており、このような大型の積層鉄心、例えば積層固定子鉄心を製造する場合には、大型の製造装置(金型装置)を必要とするためコスト高を招き、さらには鉄心用材料を板取りする際の歩留りが大きく低下する問題がある。

上述した如き不都合を解消する技術として、金属板から積層固定子鉄心を直線状に展開した形状の帯状鉄心片を打抜き形成し、この帯状鉄心片を螺旋状に巻回して互いに積層することによって、積層固定子鉄心を製造する方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

図７に示した積層固定子鉄心Ａは、円筒形状を呈するヨークＹと該ヨークＹから径内方向に突出する所定個数の突極子Ｔ、Ｔ…とを具備し、図８に示す如き帯状鉄心片Ｓ、すなわち直線状に延在するヨーク部Ｓｙの内周相当側縁に磁極部Ｓｔ、Ｓｔ…を形成した帯状鉄心片Ｓを、ガイドＧの外周に倣って巻回するとともに積層し、巻き重ねられた帯状鉄心片Ｓ，Ｓ…を上下から加圧して互いにカシメ結合する、あるいは溶接によって互いに固定することで製造されている。

このような積層固定子鉄心の製造方法によれば、大型の製造装置(金型装置)が不要となり、また鉄心用材料を板取りする際の歩留りも向上するため、製造に関わるコストの増大を回避することが可能となる。
特開平１１−２９９１３６号公報

ところで、上述した如き従来の製造方法においては、積層固定子鉄心Ａを構成する帯状鉄心片Ｓの平面形状が極めて複雑であるため、螺旋状に巻回する際に箇所毎の変形程度にバラツキが生じる等の要因によって、上記帯状鉄心片Ｓを真円に巻回することが困難であり、さらに磁極Ｔを構成する積層された磁極部Ｓｔ、Ｓｔ…の間においてもズレを生じ易いため、製造された積層固定子鉄心Ａの形状精度が大幅に低下する問題があった。

また、上述した如き従来の製造方法においては、巻回した帯状鉄心片Ｓ，Ｓ…を溶接によって一体化した場合、製造された積層固定子鉄心Ａにおける渦流損が増大する問題があり、一方、巻回した帯状鉄心片Ｓ，Ｓ…をカシメ結合によって一体化した場合、上述した如く帯状鉄心片Ｓを巻回した際の成形精度が必ずしも良くないことから、積層された帯状鉄心片Ｓ同士の間に生じる隙間によって接合強度が弱いものとなり、製造された積層固定子鉄心Ａの機械的強度が低下する問題があった。

さらに、上述した如き従来の製造方法においては、積層固定子鉄心ＡにおけるヨークＹと磁極Ｔ、Ｔ…とが一体に形成されるため、個々の磁極Ｔに対する巻線の巻回作業が困難であり、巻線の乱れによる電気特性の低下を招いてしまう不都合があった。

本発明の目的は上述した実状に鑑みて、形状精度と機械的強度と電気特性とに優れた積層固定子鉄心を製造することの可能な、積層固定子鉄心の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法は、積層固定子鉄心のヨークを直線状に展開した形状で、かつ内周相当側縁に連結凹部を有する帯状ヨーク鉄心片として金属板から打抜き形成する工程と、帯状ヨーク鉄心片を螺旋状に巻回して積層するとともに、先に形成したカシメ部を介して互いカシメ結合し、かつカシメ部またはカシメ部を含むカシメ部近傍を局部的に押圧してヨーク積層体を形成する工程と、基端に連結凸部を有する磁極鉄心片を金属板から打抜き形成する工程と、磁極鉄心片を所定枚数積層し、かつ互いにカシメ結合して磁極積層体を形成する工程と、磁極積層体に巻線を施したのち、連結凹部に連結凸部を嵌め入れてヨーク積層体と磁極積層体とを互いに連結する工程とを含んで成ることを特徴としている。

請求項２の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法は、請求項１の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法において、カシメ部を含むカシメ部近傍を局部的に押圧する領域が、カシメ部から帯状ヨーク鉄心片の外周相当側縁に向けて拡がる領域であることを特徴としている。

請求項１の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法によれば、積層固定子鉄心のヨークを構成するヨーク積層体と、積層固定子鉄心の磁極を構成する磁極積層体とを別個に形成しているため、上記ヨーク積層体を構成する帯状ヨーク鉄心片は比較的に幅の狭い帯状を呈することとなり、さらに帯状ヨーク鉄心片の内周相当側縁には連結凹部が形成されることから、上記帯状ヨーク鉄心片の曲げ成形性が大幅に向上して良好なものとなり、もって帯状ヨーク鉄心片を巻回して成るヨーク積層体を真円に形成することが可能となる。
また、螺旋状に巻回して積層した帯状ヨーク鉄心片を、カシメ部を介して互いカシメ結合するとともに、カシメ部またはカシメ部を含むカシメ部近傍を局部的に押圧したことで、上記帯状ヨーク鉄心片の厚みが局部的に減じることによって帯状ヨーク鉄心片を巻回する際の成形性が更に向上し、併せて積層された帯状ヨーク鉄心片同士の間に隙間が生じることなく接合強度の強いヨーク積層体を得ることができる。
また、上記磁極積層体は、所定枚数の磁極鉄心片をカシメ積層することにより形成されているので、積層された磁極鉄心片同士の間においてズレが生じることなく製造され、もって上記ヨーク積層体に所定個数の磁極積層体を連結して成る積層固定子鉄心は形状精度の優れたものとなる。
さらに、ヨーク積層体に対して磁極積層体を別個に形成しているため、この磁極積層体に対する巻線の巻回作業が極めて容易なものとなり、巻線を高密度かつ良好なプロポーションで巻回することができる。
かくして、請求項１の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法によれば、形状精度と機械的強度と電気特性とに優れた積層固定子鉄心を製造することが可能となる。

請求項２の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法によれば、カシメ部から帯状ヨーク鉄心片の外周相当側縁に向けて拡がる領域を局部的に押圧することにより、帯状ヨーク鉄心片を更に容易に巻回することが可能となり、もって帯状ヨーク鉄心片を巻回して成るヨーク積層体の成形形状が極めて良好なものとなる。

以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１〜図６は、本発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法における一実施例を示しており、本発明に基づいて製造された積層固定子鉄心１は、環形状を呈する１個のヨーク積層体１０と、該ヨーク積層体１０の径内側に結合された所定個数(実施例では１２個)の磁極積層体２０，２０…とから構成されている。

上記ヨーク積層体１０は、後述する如く帯状鋼板(金属板)から打抜き形成した帯状ヨーク鉄心片１１を、螺旋状に巻回して積層するとともに互いカシメ結合すること(カシメ積層)によって構成されており、上記ヨーク積層体１０における内周縁部には、所定数(実施例では１２箇所)の連結凹部１１ａ，１１ａ…が形成されている。なお、図中の符号１１ｃは、上記帯状ヨーク鉄心片１１に形成されたカシメ部である。

一方、上記磁極積層体２０は、後述する如く帯状鋼板(金属板)から打抜き形成した所定枚数の磁極鉄心片２１，２１…を、積層するとともに互いにカシメ結合すること(カシメ積層)によって構成されており、個々の磁極積層体２０における基端には、上述したヨーク積層体１０の連結凹部１１ａと嵌合する連結凸部２１ａが形成されている。なお、図中の符号２１ｃは、各磁極鉄心片２１，２１…に形成されたカシメ部である。

上述したヨーク積層体１０における個々の連結凹部１１ａ，１１ａ…に、個々の磁極積層体２０における連結凸部２１ａを嵌め入れて、ヨーク積層体１０と磁極積層体２０，２０…とを一体に連結することにより、上記ヨーク積層体１０の内径方向に所定数の磁極積層体２０，２０…が突出して成る、所定形状の積層固定子鉄心１が製造されることとなる。

以下では、上述した積層固定子鉄心１の製造手順を例示することにより、本発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法を詳細に説明する。

先ず、図３(ａ)に示す如く、帯状ヨーク鉄心片１１を図示していない電磁鋼板(金属板)から打抜き形成する。
上記帯状ヨーク鉄心片１１は、上述した積層固定子鉄心１のヨークを直線状に展開した形状、具体的には真っ直ぐに延在する幅の狭い帯状を呈しており、その中央域には所定のピッチでカシメ部１１ｃ，１１ｃ…が配列形成されている。

また、上記帯状ヨーク鉄心片１１の内周相当側縁１１ｉ、すなわち後の工程において帯状ヨーク鉄心片１１が巻回された際に、ヨーク積層体１０(図２参照)の内周面を構成する部位には、所定のピッチで連結凹部１１ａ，１１ａ…が配列形成されている。

ここで、上記連結凹部１１ａ，１１ａ…の形成ピッチは、後の工程において帯状ヨーク鉄心片１１を螺旋状に巻回して積層した際、連結凹部１１ａ同士が合致するよう設定されている。同じく、上記カシメ部１１ｃ，１１ｃ…の形成ピッチは、後の工程において帯状ヨーク鉄心片１１が螺旋状に巻回して積層した際、カシメ部１１ｃ同士が合致するよう設定されている。

電磁鋼板(金属板)から帯状ヨーク鉄心片１１を打抜き形成したのち、該帯状ヨーク鉄心片１１を製造装置(図示せず)に搬入し、図３(ｂ)に示す如く上記帯状ヨーク鉄心片１１を螺旋状に巻回して積層しつつ、互いカシメ結合することによってヨーク積層体１０(図２(ｂ)参照)を形成する。

具体的には、製造装置の巻取りガイドＧに帯状ヨーク鉄心片１１の一端を係止し、矢印Ｆの如く帯状ヨーク鉄心片１１を巻取りガイドＧに搬入しつつ、矢印Ｒの如く回転する巻取りガイドＧの外周に帯状ヨーク鉄心片１１を巻き付け、積層された帯状ヨーク鉄心片１１同士をカシメ部１１ｃ，１１ｃ…で互いに結合(カシメ積層)し、かつ上記カシメ部１１ｃを含むカシメ部近傍を局部的に押圧することにより、図２(ｂ)に示す如き所定形状のヨーク積層体１０を製造する。なお、積層された帯状ヨーク鉄心片１１同士をカシメ部１１ｃ，１１ｃ…で互いに結合(カシメ積層)し、上記カシメ部１１ｃを局部的に押圧することによって所定形状のヨーク積層体を製造することも可能である。

ここで、上記ヨーク積層体１０を構成する帯状ヨーク鉄心片１１は、上述したように幅の狭い帯状を呈しているとともに、内周相当側縁１１ｉに連結凹部１１ａ、１１ａ…が形成されているので、その曲げ加工性は極めて良好なものとなっており、もって帯状ヨーク鉄心片１１を巻回して成るヨーク積層体１０を真円に形成することが可能となる。

なお、この実施形態においては、連結凹部１１ａの奥内側を略直角状(矩形状)としているが、例えば、図３(ｃ)に示す如く奥辺を曲線に形成するとともに、奥辺と側辺とを曲線で繋げて、連結凹部１１ａの奥内側を連続した丸みを帯びた形状とすることにより、曲げ加工性(巻回成形性)がより向上したものとなる。

また、帯状ヨーク鉄心片１１同士を互いに結合(カシメ積層)する際、図３および図４に示す如く、カシメ部１１ｃを含むカシメ部近傍領域にプレス部１１ｐを局部的に押圧形成することで、積層された帯状ヨーク鉄心片１１同士が押圧力によって密接し、相互間に隙間が生じることが防止されるために接合強度の強いヨーク積層体１０が得られる。因みに、カシメ部１１ｃを局部的に押圧することによっても、上述したと同様に接合強度の強いヨーク積層体を得ることができる。

さらに、図３および図４に示す如く、上記プレス部１１ｐは、カシメ部１１ｃから帯状ヨーク鉄心片１１の外周相当側縁１１ｏに向けて拡がる領域に押圧形成されているので、帯状ヨーク鉄心片１１においてカシメ部１１ｃから外周の領域が展延されることによって、帯状ヨーク鉄心片１１の巻回をより容易に行うことができ、もって帯状ヨーク鉄心片１１を巻回して成るヨーク積層体１０の真円度がより向上し、該ヨーク積層体１０の形状精度が極めて優れたものとなる。

一方、図５(ａ)に示す如く、トランスファープレス(図示せず)の加工ステーションＳ１〜Ｓ３を経て、電磁鋼板(金属板)Ｗから磁極積層体２０を形成する。

すなわち、加工ステーションＳ１でパイロット穴Ｐを形成し、加工ステーションＳ２でカシメ部２１ｃを形成したのち、加工ステーションＳ３で磁極鉄心片２１の外形抜き／カシメ積層を行って磁極積層体２０(図５(ｂ)参照)を製造する。

なお、トランスファプレスを用いた磁極積層体２０の製造手順は、上述した実施例に限定されるものではなく、適宜に設定し得るものであることは言うまでもない。

ここで、上記磁極積層体２０は、上述のように磁極鉄心片２１，２１…をカシメ積層して形成されるため、積層された磁極鉄心片２１同士の間にズレが生じることなく製造されることとなり、もってヨーク積層体１０に磁極積層体２０を連結して成る積層固定子鉄心１は形状精度の優れたものとなる。

さらに、上記磁極積層体２０は、上述したヨーク積層層体１０とは別個に形成されるので、電磁鋼板(金属板)Ｗから磁極鉄心片２１，２１…を板取りする際の歩留りが向上し、もって製造コストの増大を回避することが可能となる。

上述した如く磁極積層体２０を製造したのち、図５(ｃ)に示す如く、上記磁極積層体２０に対して、専用の装置(図示せず)を用いて巻線Ｌを巻回する。なお、磁極積層体２０に対して巻線Ｌを直接に巻回する以外に、別途の工程で巻線Ｌを巻回したボビン(図示せず)を磁極積層体２０に装着しても良いことは言うまでもない。

ここで、磁極積層体２０に巻線Ｌを巻回する際、磁極積層体２０はヨーク積層体１０から分離した状態にあるので、磁極積層体２０に対する巻線Ｌの巻回作業は極めて容易なものとなり、これによって巻線Ｌが高密度かつ良好なプロポーションで巻回されることとなる。

所定個数の磁極積層体２０に対する巻線Ｌの巻回が完了した後、ヨーク積層体１０における連結凹部１０ａに対して、磁極積層体２０における連結凸部２０ａを、ヨーク積層体１０の軸心方向に沿って嵌め入れることによって、ヨーク積層体１０と磁極積層体２０とを互いに連結固定させる。

上述した如く、ヨーク積層体１０の連結凹部１１ａに磁極積層体２０の連結凸部２１ａを嵌め入れ、ヨーク積層体１０と磁極積層体２０とを互いに連結固定させることにより、所定形状の積層固定子鉄心１が製造されるとともに、積層固定子鉄心１の磁極積層体２０，２０…に各々巻線Ｌの巻回された電動機の固定子が完成することとなる。

以上、詳述した如く、本発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法によれば、形状精度と機械的強度と電気特性とに優れた積層固定子鉄心１を製造することが可能となる。

なお、上述した実施例においては、環形状を呈するヨーク積層体と１２個の磁極積層体から成る積層固定子鉄心を例示しているが、本発明は上述した積層固定子鉄心の製造に限定されるものではなく、様々な構成の積層固定子鉄心の製造方法として有効に適用し得ることは勿論である。

(ａ)および(ｂ)は、第１の発明に関わる方法を適用して製造された積層固定子鉄心の一実施例を示す全体平面図および全体側面図。 (ａ)および(ｂ)は、図１に示した積層固定子鉄心を構成する磁極積層体およびヨーク積層体の外観図斜視図。 (ａ)および(ｂ)は、図１に示した積層固定子鉄心におけるヨーク積層体の製造手順を示す概念図。 ヨーク積層体におけるカシメ部および押圧部を示す要部平面図。 (ａ)、(ｂ)および(ｃ)は、図１に示した積層固定子鉄心における磁極積層体の製造手順を示す概念図。 (ａ)および(ｂ)は、図１に示した積層固定子鉄心の製造手順を示す概念図。 (ａ)および(ｂ)は、従来の技術により製造された積層固定子鉄心を示す全体平面図および要部断面側面図。 図７に示した積層固定子鉄心の製造方法を示す概念図。

符号の説明

１…積層固定子鉄心、
１０…ヨーク積層体、
１１…帯状ヨーク鉄心片、
１１ｉ…内周相当側縁、
１１ｏ…外周相当側縁、
１１ａ…連結凹部、
１１ｃ…カシメ部、
１１ｐ…プレス部、
２０…磁極積層体、
２１…磁極鉄心片、
２１ａ…連結凸部、
２１ｃ…カシメ部、
Ｌ…巻線、
Ｗ…帯状鋼板(金属板)。

Claims (2)

1. 積層固定子鉄心のヨークを直線状に展開した形状で、かつ内周相当側縁に連結凹部を有する帯状ヨーク鉄心片として金属板から打抜き形成する工程と、
   前記帯状ヨーク鉄心片を螺旋状に巻回して積層するとともに、先に形成したカシメ部を介して互いカシメ結合し、かつ前記カシメ部または前記カシメ部を含むカシメ部近傍を局部的に押圧してヨーク積層体を形成する工程と、
   基端に連結凸部を有する磁極鉄心片を金属板から打抜き形成する工程と、
   前記磁極鉄心片を所定枚数積層し、かつ互いにカシメ結合して磁極積層体を形成する工程と、
   前記磁極積層体に巻線を施したのち、前記連結凹部に前記連結凸部を嵌め入れて、前記ヨーク積層体と前記磁極積層体とを互いに連結する工程と、
   を含んで成ることを特徴とする積層固定子鉄心の製造方法。
2. 前記カシメ部を含むカシメ部近傍を局部的に押圧する領域は、前記カシメ部から前記帯状ヨーク鉄心片の外周相当側縁に向けて拡がる領域であることを特徴とする請求項１記載の積層固定子鉄心の製造方法。

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