JP2007014050A - 回転機用のコア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼板同士の位置決め精度を向上しつつ、従来のコアに比べて磁気特性を向上することが可能な回転機用のコア及びその製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】 本実施形態のステータコア１０によれば、係止突起２０及び係止凹所２２に形成された直線部分により鋼板ピース３１同士の位置決め精度が向上する。また、係止凹所２２を鋼板３０の積層方向から見たときに、係止凹所２２の角部２１が丸みを帯びるように構成されたので、従来のコア（鋼板の一部を１対の切断線で切断し、その切断線の間の部分を山形に屈曲させて係止突部を形成したもの）に比較して係止突起２０（係止凹所２２）の近傍（特に、角部２１）における残留応力が低減され、その部分での磁気飽和を抑えることができる。これにより、従来のコアに比較して鋼板ピース３１の磁気特性（具体的には、鉄損）が向上し、モータの温度上昇や効率低下を防ぐことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の鋼板を積層してなり、鋼板の一部を積層方向の一方側に突出させて係止突起を形成し、その係止突起の裏側に形成された係止凹所に、他の鋼板の係止突起を押し込むことにより複数の鋼板を積層された状態に保持する回転機用のコア及びその製造方法に関する。

この種の従来の回転機用のコアとして、図８の（Ａ）に示したものでは、係止突起１を鋼板３の積層方向（図８の紙面に直交する方向）から見たときの平面形状が、円形をなしていた（例えば、特許文献１）。ところが、この構成では、鋼板３同士の位置決め精度が悪かった。そこで、他の従来の回転機用のコアとして図８の（Ｂ）に示したものでは、鋼板３の一部に平行な１対の切断線４，４を形成し、それら切断線４，４の間を山形に屈曲させて係止突起５を形成していた。このような構成とすると、重なり合った鋼板３同士を切断線４，４に直交した方向で位置決めすることができ、鋼板３同士の位置決め精度が向上する。
特開平１１−１８７５９３号公報（段落［０００６］、第２図）

ところで、上述した従来の係止突起１，５は、例えば、鋼板３の一部をプレス機にて加圧して（即ち、かしめて）形成されるが、その加工応力は、鋼板３のうち係止突起１，５のみならず係止突起１，５の近傍にもかかり、加工応力を受けた部分には残留応力が発生して、磁気抵抗が高くなる（透磁率が低くなる）。そして、山形の係止突起５では、切断線４，４の両端部に位置した角部２の近傍において残留応力が特に大きくなり、その結果、磁気飽和が生じ易くなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、鋼板同士の位置決め精度を向上しつつ、従来のコアに比べて磁気特性を向上することが可能な回転機用のコア及びその製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る回転機用のコアは、複数の鋼板を積層してなり、鋼板の一部を絞って積層方向の一方側に突出した係止突起を形成し、その係止突起の裏側に形成された係止凹所に、他の鋼板の係止突起を押し込むことにより複数の鋼板を積層された状態に保持する回転機用のコアであって、係止突起及び係止凹所は、鋼板の積層方向から見たときの平面形状が、長円形或いは、角部が丸みを帯びた矩形状であるところに特徴を有する。

請求項２の発明に係る回転機用のコアの製造方法は、請求項１に記載の回転機用のコアに備えた鋼板の一部を、断面が、長円形状或いは角部が丸みを帯びた矩形状をなしたパンチで押圧して、係止突起を突出形成したところに特徴を有する。
ここで、本発明における「長円形」とは、１対の平行な直線の端部同士を半円弧状の湾曲線で繋いだ形状のことを言う。

請求項１の発明に係る回転機用のコアによれば、係止突起及び係止凹所の平面形状を長円形或いは角部が丸みを帯びた矩形状としたので、鋼板に１対の切断線を形成し、その切断線の間を山形に屈曲させて係止突起及び係止凹所を形成したものに比較して、係止突起の近傍における残留応力を低減でき、磁気飽和を抑えることができる。これにより、鋼板の磁気特性を従来よりも向上することができる。しかも、係止突起及び係止凹所は共に直線部分を有するので、重なり合った鋼板同士をその直線と直交する方向で位置決めすることができ、各鋼板同士の位置決め精度を向上することができる。

そして、上記した係止突起及び係止凹所は、鋼板の一部を、断面が長円形状或いは角部が丸みを帯びた矩形状をなしたパンチで押圧することで形成することができる（請求項２の発明）。

以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態は、回転機としての例えばブラシレスモータ（以下、「モータ」という）に備えたステータコア１０に本発明を適用したものである。図１に示すように、ステータコア１０は、全体として円筒体１１の内周面から径方向内側に向けて複数のティース１２を張り出した構造になっている。

各ティース１２には、ステータコア１０の径方向に沿って同じ幅をなして延びた脚部１３と、その脚部１３よりティース１２の先端側に形成されかつ脚部１３より幅広になった先端幅広部１４とが備えられている。具体的には、先端幅広部１４は脚部１３の先端からステータコア１０の中心に向かうに従って徐々に幅が広がった鳩尾形状をなしている。そして、各ティース１２の主として脚部１３に電線が巻回されて電磁コイルが構成され、これによりティース１２がモータにおける磁極を構成するようになっている。

ステータコア１０は、軸方向に複数の鋼板３０（具体的には、珪素鋼板）を積層してなる。そして、円筒体１１がティース１２毎の略円弧部１５に縦割り分割にされ、これにより鋼板３０も複数の鋼板ピース３１に分割されている。図２には、単体の鋼板ピース３１が示されている。同図に示すように、鋼板ピース３１は、ティース１２を中心にして左右対称に略円弧部１５が突出した構造をなしている。即ち、鋼板ピース３１は全体として、略円弧部１５の両先端部と、その略円弧部１５から張り出したティース１２との計３つの突片部分を備えた構造になっている。そして、本発明に係る係止突起２０がそれら各突片部分毎に１つずつ形成されている。ここで、各係止突起２０は、鋼板ピース３１の一部を次述するパンチ４０で加圧することで絞り成形され、図３に示すように一端有底の箱形構造をなしている。そして、係止突起２０は、鋼板３０における積層方向の一方の面から突出して、その係止突起２０の裏側には、本発明に係る係止凹所２２が陥没形成されている。

ここで、パンチ４０は、図５に示すように全体として扁平なブロック状をなしている。詳細には、パンチ４０は、図示しないダイに向かって先細り形状をなし、扁平方向における厚さが、基端部４０Ｋから先端部４０Ｓに向かうに従って小さくなっている。そして、パンチ４０の連続した２つの平坦な側面４１，４１が交わる角部４２は丸みを帯びるように面取りされている。即ち、パンチ４０の断面形状は、４つの角部が丸みを帯びた長方形をなしている。そして、このパンチ４０とダイ（図示せず）の間に鋼板ピース３１を挟んだ状態でパンチ４０をダイに突入させることで、鋼板ピース３１の一部がパンチ４０に押圧され係止突起２０が絞られる。そして、係止突起２０及び係止突起２０の裏側に形成された係止凹所２２は、図２に示すように、鋼板ピース３１の積層方向から見たときの形状がパンチ４０の断面形状に対応して角部２１が丸みを帯びた長方形となる。

図２に示すように、略円弧部１５には、係止突起２０（係止凹所２２）がティース１２との交差部分を挟んで両側にそれぞれ配置されかつ、係止突起２０（係止凹所２２）の１対の長辺がステータコア１０の径方向で対向した向きになっている。これに対し、ティース１２には、係止突起２０（係止凹所２２）が、脚部１３のほぼ中央部分に配置され、係止突起２０（係止凹所２２）の１対の長辺が、脚部１３の幅方向（図２の左右方向）で並んだ向きになっている。なお、略円弧部１５のうちティース１２との交差部分には、ステータコア１０に組み付けられる部品を位置決めするためのピン孔２３が貫通形成されている。

図４に示すように、複数の鋼板ピース３１は積層されると、一の鋼板ピース３１の係止突起２０が、他の鋼板ピース３１の係止凹所２２に押し込まれ、これにより複数の鋼板ピース３１が積層された状態に保持される。そして、所定複数の鋼板ピース３１が積層されてコアピース２５が形成され、そのコアピース２５のティース１２に電磁コイルを巻回してからコアピース２５を合体してステータコア１０とし、そのステータコア１０を図示しない円筒ケース内に嵌合固定することで、モータのステータが構成される。そして、そのステータの内側に図示しないロータを挿入して回転可能に軸支することで、モータが構成される。

ここで、積層された各鋼板ピース３１は、脚部１３に形成された係止突起２０（係止凹所２２）の短辺及び、略円弧部１５に形成された係止突起２０（係止凹所２２）の長辺により、ステータコア１０の径方向に対する位置決めがなされ、また、脚部１３に形成された係止突起２０（係止凹所２２）の長辺及び、略円弧部１５に形成された係止突起２０（係止凹所２２）の短辺により、ステータコア１０の径方向と直交する方向に対する位置決めがなされている。これにより、鋼板ピース３１同士の位置決め精度が向上する。詳細には、鋼板ピース３１同士ををその積層方向（ステータコア１０の軸方向）で精度よく合致させることができ、コアピース２５の捻れが防止できる。

さて、モータを駆動するためにティース１２に巻回された電磁コイルが励磁されると、磁束がティース１２内をその長手径方向に沿って延びた状態になる。ここで、鋼板ピース３０のうち係止突起２０（係止凹所２２）の近傍部分は、係止突起２０を形成する際に残留応力が発生し磁気抵抗が高くなる。しかしながら、本実施形態のステータコア１０では、係止凹所２２を鋼板３０の積層方向から見たときに、係止凹所２２の角部２１が丸みを帯びるように構成されたので、従来のコア（鋼板の一部を１対の切断線で切断し、その切断線の間の部分を山形に屈曲させて係止突部を形成したもの）に比較して係止突起２０（係止凹所２２）の近傍（特に、角部２１）における残留応力が低減され、その部分での磁気飽和を抑えることができる。これにより、従来のコアに比較して鋼板ピース３１の磁気特性（具体的には、鉄損）が向上し、モータの温度上昇や効率低下を防ぐことができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態では、係止突起２０及び係止凹所２２を鋼板３０の積層方向から見たときの形状を、角部２１が丸みを帯びた長方形としていたが、角部が丸みを帯びた正方形でもよい。

また、パンチ４５の断面形状を、図６の（Ａ）に示すように長円形として、図６の（Ｂ）に示すように、鋼板３０の積層方向から見たときの係止突起２０及び係止凹所２２の形状を長円形状（平行な直線２４，２４の両端部を半円弧状の湾曲線２６，２６で繋いだ形状）としてもよい。このような構成とした場合、積層された各鋼板ピース３１は、略円弧部１５に形成された係止突起２０（係止凹所２２）の直線部分により、ステータコア１０の径方向に対する位置決めがなされ、また、脚部１３に形成された係止突起２０（係止凹所２２）の直線部分により、ステータコア１０の径方向と直交する方向に対する位置決めがなされる。さらに、係止突起２０及び係止凹所２２の形状を長円形状として、半円弧状の湾曲線２６，２６を備えるようにしたので、この湾曲線２６，２６部分での残留応力の発生が小さく、係止突起２０及び係止凹所２２の形状を角部が丸みを帯びた矩形状とした場合に比べて磁気飽和がさらに生じ難い。これにより、重なり合った鋼板ピース３１同士の位置決め精度を向上しつつ従来のコアよりも磁気特性をより向上することができる。

（２）前記実施形態では、ブラシレスモータのステータコア１０に本発明を適用したものを例示したが、ロータに巻線を備えたモータにおいて、そのロータコアに本発明を適用してもよい。また、発電機のステータコア又はロータコアに本発明を適用してもよい。

（３）前記実施形態では、ティース１２に対して係止突起２０（係止凹所２２）は１対の長辺がティース１２の幅方向で並ぶように配置されていたが、図７に示すように１対の長辺がティース１２の幅方向に延びるように係止突起２０（係止凹所２２）を配置してもよい。このとき、係止突起２０（係止凹所２２）は、脚部１３ではなく先端幅広部１４に配置することが好ましい。

本発明の一実施形態に係るステータコアの平面図 鋼板ピースの平面図 鋼板ピースの側断面斜視図 鋼板ピースの側断面図 パンチを示す図 変形例１に係る（Ａ）パンチを示す図（Ｂ）鋼板ピースの平面図 変形例３の鋼板ピースの平面図 従来のコアの平面図

符号の説明

１０ ステータコア
２０ 係止突起
２１ 角部
２２ 係止凹所
３０ 鋼板
３１ 鋼板ピース
４０，４５ パンチ
４２ 角部

Claims (2)

1. 複数の鋼板を積層してなり、前記鋼板の一部を絞って積層方向の一方側に突出した係止突起を形成し、その係止突起の裏側に形成された係止凹所に、他の鋼板の前記係止突起を押し込むことにより前記複数の鋼板を積層された状態に保持する回転機用のコアであって、
   前記係止突起及び前記係止凹所は、前記鋼板の積層方向から見たときの平面形状が、長円形或いは、角部が丸みを帯びた矩形状であることを特徴とする回転機用のコア。
2. 前記請求項１に記載の回転機用のコアに備えた前記鋼板の一部を、断面が長円形状或いは角部が丸みを帯びた矩形状をなしたパンチで押圧して、前記係止突起を突出形成したことを特徴とする回転機用のコアの製造方法。
   
   
   

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