JP2006174599A - リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転子鉄心の全周の縁を研削等で取り除くことがなく、漏れ磁束の少ないシンクロナスリラクタンスモータ用回転子積層鉄心をプレス打ち抜きを主体として生産性よく製造する。
【解決手段】 回転軸孔１５側又は回転軸孔形成予定領域側を凸とした円弧状の切欠き１６を、回転子鉄心片１３の縁の領域２７を残して打ち抜き形成し、切欠きされず繋がっている箇所を含む回転子鉄心片形成領域内にかしめ部２０を形成し、切欠き１６で残された縁の領域２７と切欠きしなかった回転子鉄心片１３の外形を打ち抜き、打ち抜きした所定数の回転子鉄心片１３をかしめ部２０を介してかしめ積層すると共に、かしめ積層の最初と最後及び／又は所定積層間にかしめ部２０と同じ箇所にかしめ部２０を形成した積層強化金属片１２を介挿してかしめる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転する積層鉄心に磁気抵抗の相違によって区別できる複数の磁極を対称に形成し、周囲の磁気の回転に伴ってトルクを発生させるリラクタンスモータに使用する回転子積層鉄心の製造方法に関する。

シンクロナスリラクタンスモータは、多相交流により進行波磁界（回転磁界）が生じる固定子内で、進行波磁界に同期して複数の突極型磁路を有する回転子が回転するモータである。このシンクロナスリラクタンスモータは、磁気的に突極方向（ｄ軸）と非突極方向（ｑ軸）の磁路を短絡する漏れ磁路があるので、インダクションモータより力率や効率が低下する場合があるが、構造が簡単であること及び安価であるという特徴があるので、広く使用される傾向にあり、更に、力率及び効率を高めるために、漏れ磁束を極力減少させる対策が取られている。

例えば、特許文献１においては、リラクタンス同期モータ用ロータ及びその製造方法が提案されている。この特許文献１記載の回転子の製造方法を、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すが、回転子鉄心片５５の段階では全周の縁５０を残して鉄心片の中心軸５１側を凸とした円弧状のスリット群５２を同心に形成すると共に、この回転子鉄心片５５の面内に円周方向に間隔をおいてこれらのスリット群５２を複数形成している。この回転子鉄心片５５を所定数積層した後、スリット部にプラスチック等の非磁性の充填材５６を充填して一体化し、その後全周囲に残した縁５０を研削等で落として、回転子鉄心を製造している。この方法においては、全周に鉄心片が繋がった縁がないので、漏れ磁束が減少し、力率及び効率が高まる効果がある。

特開平９−２８５０８７号公報

しかしながら、この特許文献１の方法においては、回転子鉄心片を所定枚数積層し、スリット部に充填材を充填した後の回転子鉄心からその全周に残った縁を取り除くには多大な費用と時間及び高度の熟練を要するという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、回転子鉄心の全周の縁を研削等で取り除くことがなく、漏れ磁束の少ないシンクロナスリラクタンスモータ用回転子積層鉄心をプレス打ち抜きを主体として生産性よく製造するリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法は、回転軸孔側を凸とする円弧状の切欠きを同心にして複数形成した非磁気通路を前記回転軸孔の周りに複数対称に形成した回転子鉄心片を、かしめ部を介してかしめ積層するリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法において、
前記回転軸孔側又は回転軸孔形成予定領域側を凸とした前記円弧状の切欠きを、前記回転子鉄心片の縁の領域を残して打ち抜き形成し、前記切欠きされず繋がっている箇所を含む回転子鉄心片形成領域内に前記かしめ部を形成し、前記切欠きで残された前記縁の領域と切欠きしなかった前記回転子鉄心片の外形を打ち抜き、該打ち抜きした所定数の前記回転子鉄心片を前記かしめ部を介してかしめ積層すると共に、かしめ積層の最初と最後及び／又は所定積層間に前記かしめ部と同じ箇所にかしめ部を形成した積層強化金属片を介挿してかしめている。
本発明に係るリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法において、前記積層強化金属片は非磁性体金属によって構成するのが好ましく、これによって更に、漏れ磁束が少なくなり、モータの力率及び効率が増す。

本発明に係るリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法は、回転軸孔側を凸とする円弧状の切欠きを同心にして複数形成した非磁気通路を前記回転軸孔の周りに複数対称に形成した回転子鉄心片を、かしめ部を介してかしめ積層するリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法において、前記回転軸孔側又は回転軸孔形成予定領域側を凸とした前記円弧状の切欠きを、前記回転子鉄心片の縁の領域を残して打ち抜き形成し、前記切欠きされず繋がっている箇所を含む回転子鉄心片形成領域内に前記かしめ部を形成し、前記切欠きで残された前記縁の領域と切欠きしなかった前記回転子鉄心片の外形を打ち抜き、該打ち抜きした所定数の前記回転子鉄心片を前記かしめ部を介してかしめ積層すると共に、かしめ積層の最初と最後及び／又は所定積層間に前記かしめ部と同じ箇所にかしめ部を形成した積層強化金属片を介挿してかしめているので、縁が全周に繋がっていないリラクタンスモータ用回転子積層鉄心をプレス金型装置による打ち抜き加工を主体として製造できる。また、従来のような縁の取り除き作業が不要であるので、生産性が格段に優れる。
更には、前記積層強化金属板を非磁性体金属で形成した場合には、更に漏れ磁束が少なくなるので、より効率及び力率のよいモータを提供できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係るリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法の工程図、図２は同製造方法によって製造された回転子積層鉄心の斜視図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図１における矢視ａ部、矢視ｂ部の部分拡大図である。

まず、本発明の一実施の形態に係るリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法においては、図１、図２に示すように、所定幅の連続した磁性鉄心条材１０を用意し、この磁性鉄心条材１０をそれぞれプレス加工ステーションであるステーションＡ〜Ｅを順次通過させることによって、ステーションＥのダイ内に製品となるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心１１（以下、単に「回転子積層鉄心」という）がかしめ積層される。
回転子積層鉄心１１を構成する磁性鉄心片は２種類あって、一つは、回転子積層鉄心１１の最下部と最上部及び／又は所定層間毎、例えば磁性鉄心片の大きさ、形状、板厚にもよるが、４〜２０層毎に設けられる積層強化鉄心片（積層強化金属片の一例）１２と、それ以外の回転子鉄心片１３である。
図１（Ａ）に示すように、ステーションＡでは、この磁性鉄心条材１０の幅方向両側に所定間隔でパイロット孔１４を形成し、ステーションＢでは、磁性鉄心条材１０の幅方向中央部に回転軸孔１５が形成される。

ステーションＣでは、その鉄心片が積層強化鉄心片１２の場合には、磁性鉄心条材１０にはプレス加工をすることなく、次のステーションＤに搬送される。一方、製品となる鉄心片が回転子鉄心片１３の場合には、製品となる領域の外側４か所に、回転軸孔１５側を凸とする同心円弧状の複数の切欠き１６が形成される。この切欠き１６の中心位置は製品となる回転子鉄心片１３の半径をＲとした場合、例えば（１．０５〜１．３）Ｒの位置にあり、それぞれ回転軸孔１５を中心として軸対称に形成され、半径方向に磁気抵抗の大きい非磁気通路１７を形成している。一方、４つの非磁気通路１７の間には磁気抵抗の小さい４つの磁極形成領域１８が形成されて、この４つの磁極形成領域１８は、最大半径領域の切欠き１６によって囲まれる円と回転軸孔１５の円によって形成される環状磁束通過領域１９によって磁気的に連結されている。なお、この実施の形態では複数の切欠き１６の加工を回転軸孔１５が形成された後に行っているが、回転軸孔１５の加工の前に前記切欠き１６のプレス加工を行う場合には、切欠き１６は回転軸孔１５の形成予定領域側を凸とすることになる。

ステーションＣで同心円弧状の切欠き１６が形成された磁性鉄心条材１０は、図１（Ｂ）に示すように、ステーションＤで、かしめ部２０が形成される。このかしめ部２０は磁極形成領域１８及び環状磁束通過領域１９のみでなく、図３（Ａ）に示すように、切欠き１６によって形成された同心円弧状の領域２１の内側及びこの領域２１の両側の延長領域２２にも形成され、更に、回転軸孔１５を中心にして最外位置にある扇形の領域２３にも形成される。なお、延長領域２２の一部を２点鎖線で示すが、外側の２点鎖線はこの回転子鉄心片１３の外形線２４を示す。なお、かしめ部２０としては、通常積層鉄心片のかしめに用いられているＶ型かしめや、切り起しかしめであるのが好ましいが、半抜きかしめであってもよい。かしめ部２０の大きさは、場所によって変えてもよい。また、この実施の形態では回転子鉄心片形成領域は、磁極形成領域１８、環状磁束通過領域１９、同心円弧状の領域２１、延長領域２２及び扇形の領域２３を含む。

一方、ステーションＣでプレス加工を受けなかった（この状態では、切欠き１６を形成するパンチが上昇しているか又はパンチに荷重を加えるバックプレートで抜かれている）積層強化鉄心片１２は、ステーションＤで、回転子鉄心片１３と同様のかしめ部２０が形成される。積層鉄心の最下部に位置するかしめ部２０は抜孔として形成される。この様子を図１（Ｃ）に示す。
次に、ステーションＥでは、外形抜きを行うが、最初に積層強化金属片１２の外形抜きを行い、次に回転子鉄心片１３を行い、回転子鉄心片１３は連続して複数枚外形抜きを行って、ダイ内に抜き込み積層する。

図３（Ｂ）にステーションＥでの外形抜きを詳細に示しているが、ステーションＣで形成した切欠き１６を更に両縁方向まで延長した縁の領域２７とステーションＣで切欠きしなかった外形線２４の部分まで打抜く。これによって、切欠き１６を挟んで形成される円弧状短冊片２６は両端部が最後に抜打きされるので、姿勢と間隔を保って、該円弧状短冊片２６が磁極形成領域１８と共にダイ内に抜打ちされ、パンチによって、ダイ内に先に保持されている積層強化鉄心片１２又は回転子鉄心片１３に押さえ付けられてかしめ積層される。従って、円弧状短冊片２６は横移動することなく、かしめ積層される。
なお、円弧状短冊片２６の打抜きにおいては、一つの円弧状短冊片２６においてかしめ部２０が形成されている部分のパンチのかしめ部押えを、かしめ部２０が形成されてない位置より下げておき、かしめ部２０（詳細には、かしめ用突起）が下側位置のかしめ部２０（詳細にはかしめ用穴）に嵌入した時点で、全部の切欠き１６の縁の領域２７と外形線２４を打ち抜き、延長領域２２を打抜き形成するようにしてもよい。云うまでもなく、同時に扇形の領域２３も、切欠き１６及び今回形成される外形線２４の打抜きと、切欠き１６の縁の領域２７の打抜きによってダイ内に打抜きされ、直下の積層強化鉄心片１２又は回転子鉄心片１３にかしめ積層される。これによって、図２に示す回転子積層鉄心１１が形成される。

積層強化鉄心片１２は、回転子鉄心片１３の最下部と最上部には必ず必要であるが、個々の円弧状短冊片２６及び扇形の領域２３はそれぞれ独立してかしめ積層されているので、回転子鉄心片１３の大きさ、形状、板厚にもよるが、例えば、５〜２０枚の回転子鉄心片１３を積層した後に、積層強化鉄心片１２を入れ込むのが好ましい。
この場合、積層強化鉄心片１２の代わりに非磁性体金属、例えばステンレス、銅、銅合金、又はアルミ合金等の板材によって積層強化金属片を構成すると、この部分は磁気抵抗が大きいのでより効率のよいリラクタンスモータを製造できる。この場合、例えば、磁性鉄心条材の上にこのような金属薄板条材を交差送りすることによって容易に形成できる。
また、回転子積層鉄心１１が薄い積み厚でよい場合には、積層強化鉄心片１２は積層の最下部と最上部だけで、層内に入れ込まなくてもよい。

なお、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造後に、切欠き１６に樹脂等を含浸又は充填する、しないは自由であり、必ずしも必要としないので、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心がこの点からも生産性よく製造される。
このリラクタンスモータ用回転子積層鉄心１１は４極であったが、その他の極数であっても本発明は適用される。

（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施の形態に係るリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法の工程図である。 同製造方法によって製造された回転子積層鉄心の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図１における矢視ａ部、矢視ｂ部の部分拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は従来例に係るリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法の説明図である。

符号の説明

１０：磁性鉄心条材、１１：リラクタンスモータ用回転子積層鉄心、１２：積層強化鉄心片、１３：回転子鉄心片、１４：パイロット孔、１５：回転軸孔、１６：切欠き、１７：非磁気通路、１８：磁極形成領域、１９：環状磁束通過領域、２０：かしめ部、２１：同心円弧状の領域、２２：延長領域、２３：扇形の領域、２４：外形線、２６：円弧状短冊片、２７：縁の領域

Claims (2)

1. 回転軸孔側を凸とする円弧状の切欠きを同心にして複数形成した非磁気通路を前記回転軸孔の周りに複数対称に形成した回転子鉄心片を、かしめ部を介してかしめ積層するリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法において、
   前記回転軸孔側又は回転軸孔形成予定領域側を凸とした前記円弧状の切欠きを、前記回転子鉄心片の縁の領域を残して打ち抜き形成し、前記切欠きされず繋がっている箇所を含む回転子鉄心片形成領域内に前記かしめ部を形成し、前記切欠きで残された前記縁の領域と切欠きしなかった前記回転子鉄心片の外形を打ち抜き、該打ち抜きした所定数の前記回転子鉄心片を前記かしめ部を介してかしめ積層すると共に、かしめ積層の最初と最後及び／又は所定積層間に前記かしめ部と同じ箇所にかしめ部を形成した積層強化金属片を介挿してかしめることを特徴とするリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載のリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法においては、前記積層強化金属片は非磁性体金属によって構成されていることを特徴とするリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法。

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