JP2009072014A

JP2009072014A - コアブロック、コア、電動機用ステータ、およびその電動機

Info

Publication number: JP2009072014A
Application number: JP2007239341A
Authority: JP
Inventors: Jun Kondo; 純近藤; Takaomi Shunan; 隆男弥秀南
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】かしめを形成した薄板金属を積層したコアでは、積層間に隙間を生じ、巻線時にコアのかしめによる積層間強度が巻線張力に負け、コアの巻線箇所が圧縮されることにより巻線側に変形し、巻数が当初設定よりも減少するという問題、また、かしめ箇所の切断面は金属剥き出しの状態であり、かしめによる金属間の接触域が存在し、積層間の短絡が発生する危険性があり、製造コストを増大させることなく、電動機の特性を向上させるステータコアの積層方法を提供することにある。
【解決手段】かしめを形成した薄板金属４９とかしめ部に代えてジャンピングカットした薄板金属４７を交互に積層し、積層４７〜５０間をかしめと接着により固着させ、コアとして形成した。
【選択図】図８

Description

本発明はコアの積層に関するもので、特に分割タイプのステータブロックの積層に関するものである。

従来、分割タイプのステータコアの積厚精度を確保する方法としては、
（１）複数箇所のかしめを設け積層間を嵌合させる方法、
（２）治具を用いて積層間を接着硬化又は溶接する方法、
（３）及び、上述２方法を複合させる方法、
の合計３種類の方法がある。
このコア積層方法は、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００７−６０８００号公報

特許文献１に開示されているコアは、薄板金属同士を凹凸のかしめ部によって接合し、所要の枚数だけ積層したものである。

しかしながら、特許文献１にて開示されているコアは、複数箇所のかしめを設け積層間を嵌合させる方法であり、形成されたかしめ突起の肉厚の減少が少なく、板厚に近いため、かしめ箇所同士の干渉が起こり、コア積層間には０．００５ｍｍ程度の隙間を生じ、巻線時にコアのかしめによる積層間強度が巻線張力に負け、コアの巻線箇所が圧縮されることにより巻線側に変形し、巻数が当初設定よりも減少するという問題があった。
また、通常、薄板金属は外側に絶縁コーティングが施されているが、かしめ箇所の切断面は金属剥き出しの状態であり、かしめによる金属間の接触域が存在し、積層間の短絡が発生する危険性があった。
一方、接着又は溶接を積層間の接合を成形機外で行う方法では、別途治具が必要となり、且つ作業工程が１つ増加する形になり、製造コストが増大するという問題があった。
また、成形機内で、積層間を接着剤のみで硬化させる方法では、成形速度と接着硬化時間の調整が非常に難しいという問題があった。不完全硬化状態で積層ステータコアを取扱うと積層状態を保持出来ずに分離する危険性があり、接着硬化が完了した状態で積層品を取出そうとするとプレス成形速度を上げることが難しく、生産性向上が難しかった。
また、上記２方法を併用した方法では、接着硬化時間を考慮する必要が無いため、生産性への影響はないが、複数箇所のかしめを設けているため、前述の通り鉄損が大きくなり、電動機の特性を低下させるという問題があった。
本発明は、こうした実情を鑑みてなされたものであって、その目的は、製造コストを増大させることなく、電動機の特性を向上させるステータコアの積層方法を提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1記載のコアブロックの発明は、かしめを１箇所に形成した薄板金属を複数枚積層し、積層間をかしめと接着により固着させて積層したことを特徴としている。
また、請求項２記載のコアブロックの発明は、かしめを形成した薄板金属と前記かしめ部をジャンピングカットした薄板金属とを交互に積層し、積層間をかしめと接着により固着させて積層したことを特徴としている。
請求項３記載のコアの発明は、請求項１又は２記載のコアブロックの複数個をリング状に連結したことを特徴としている。
請求項４記載の電動機用ステータの発明は、請求項３記載のコアに巻線を施したことを特徴としている。
請求項５記載の電動機の発明は、請求項４記載の電動機用ステータと前記電動機用ステータの内部に軸受を介してロータを設けたことを特徴としている。
請求項６記載の成形機は、金型上型と、金型下型と、前記金型下型に形成されたダイと、前記金型上型に設けられ前記金型下型の前記ダイに挿入されるパンチと、前記金型上型に接着剤を給送する接着剤容器とを備えた成形機において、前記パンチが薄板金属にかしめと、および前記かしめに代えてジャンピングカットを行ない、かつ薄板金属に接着剤を塗布することを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、成形機内でかしめと接着剤による金属薄板同士の接合が可能になり、作業工程の増加を防ぐことが可能になる。
また、かしめと接着剤を併用し接合していることにより、積層状態を保持出来ないという危険性はない。更にかしめ箇所を１箇所に限定していることにより、鉄損を抑えることが可能となる。
請求項２記載の発明によれば、ジャンピングカットした薄板金属とかしめを形成した薄板金属が交互に積層されることにより、かしめによる積層間の位置精度は保持したままで、積層間の隙間が従来と比較し狭くなり、密着性が向上し、巻線時にコアの巻線箇所が圧縮されることにより巻線側に変形する危険性がなく、巻線が当初設定巻数通りに巻くことが可能となる。
また、かしめを形成した薄板金属間にジャンピングカットした薄板金属を挟んでいるため、従来と比較し、かしめによる剥き出し金属間の接触域が減少し、積層間の短絡が発生する危険性が半減する。
請求項３記載の発明によれば、ジャンピングカットした薄板金属とかしめを形成した薄板金属が交互に積層されたコアを使用することにより、薄板金属間の隙間が小さくなり、巻線によるコアの変形を抑えることが可能になり、従来より多くの巻数の巻線が可能となる。
また、積層間の隙間が小さくなることにより、コア積層率が向上するため、電気特性が向上し、且つ積層間の短絡抵抗が大きくなるため、鉄損を少なくすることが可能となる。
請求項４および５記載の発明によれば、この結果、このコアを備えた電動機用ステータおよびその電動機の特性が高められることとなる。
請求項６記載の成形機の発明によれば、薄板金属にかしめと、および前記かしめに代えてジャンピングカットを行なうことができるので、これ１台で本発明の実施例２および３のどちらも実施することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の成形機の構成図である。
図１において、１は金型上型、２は金型下型、３はコア、４はフープ材、５はパンチ、６はダイ、７はチューブ、８は電磁バルブ、９は接着剤容器、９ｗは接着剤、１０はコントローラ、１１は成形機制御盤、１０ｓは電磁バルブ開閉信号、１１ｓは成形信号である。
接着剤容器９中に接着剤９ｗを充填しており、コントローラ１０からエアーがチューブ７を介して接着剤容器９に送られる。エアー圧力により接着剤９ｗがチューブ７を介して電磁バルブ８まで送られる。成形機の始動と同時に成形機制御盤１１から成形信号１１ｓがコントローラ１０に送られ、電磁バルブ開閉信号１０ｓが電磁バルブ８に送られる。電磁バルブ開閉信号１０ｓが電磁バルブ８に送られることにより、電磁バルブ８が成形信号１１ｓと同期してバルブの開閉を行う。バルブ開放時に接着剤９ｗがチューブ７を介して金型上型１まで送られ、金型上型１が金型下型２に近接する際に接着剤９ｗがフープ材４に塗布されると同時に接着剤９ｗが塗布されたフープ材（金属薄板）４は他のフープ材４から切り離され、積層し、コア３を形成する。
フープ材４から金属薄板が切り離される前に１カ所のかしめ突起（実施例２）またはそのかしめに代えてジャンピングカット（実施例３）が形成され、かつ接着剤が塗布された金属薄板はダイ６内で側面から一定圧力をかけることにより、かしめ接合と同時に接着剤硬化を促進させる。金型から放出されたコアは、かしめと接着剤により製造上十分な強度を持っている。

図２は外径切離し前のかしめを形成する薄板金属を製作する際の状態図である。１７はフープ材、１８はＶパンチである。かしめを形成する薄板金属を製作する際は、Ｖパンチ１８がフープ材１７の厚みの１／３程度押すことにより、フープ材にへこみが生じる。
図３はかしめ構造を有した薄板金属の構成図である。３０はかしめによる凸部、３１、３２、３３は接着剤塗布箇所である。
図４は外径切離し時のかしめを形成する薄板金属を製作する際の状態図である。２１は再押しパンチ、２２はダイ、２３、２４.２５は薄板金属である。外径切離し前のかしめを図２の方法で形成された薄板金属は、最終的に外径を切り離す際にダイ２２により、外径形状がフープ材から切り離され、再押しパンチ２１がかしめ部を押すことにより、かしめを施した状態で金属薄板２３,２４,２５が積層される。
図５はジャンピングカットした金属薄板を成形する際の状態図である。１９はフープ材、２０はＶパンチである。ジャンピングカットした金属薄板を成形する際、Ｖパンチ２０がフープ材１９より下がることにより、フープ材１９に穴を開ける。
図６はジャンピングカットを有した薄板金属の斜視図である。２６はジャンピングカット、２７、２８、２９は接着剤塗布箇所である。
以上のように、実施例１に係る成形機の発明は、図３および図６で示す薄板金属に１箇所かしめによる凸部３０およびジャンピングカット２６を形成すると共に接着剤を複数箇所に塗布できるのが特徴である。

実施例２は、図３で示す薄板金属のみを積層してコアブロックを作るのが特徴である。図４の金属薄板２４は実施例１の成形機によって図３に示すかしめによる凸部３０が1箇所形成されかつ３１〜３３の３箇所に接着剤が塗布されている。この金属薄板２４の凸部３０がその上下に積層される金属薄板２３，２５の凸部３０と互いに嵌合して各金属薄板２３，２４，２５同士の位置決めがなされ、さらに積層された各金属薄板２３，２４，２５同士は接着剤塗布箇所３１，３２，３３によっても固着される。
このように、実施例２によれば、かしめと接着剤を併用し接合していることにより、積層状態を保持出来ないという危険性がなくなり、更にかしめ箇所を１箇所に限定していることにより、鉄損を抑えることが可能となる。

実施例２のかしめ（１カ所）と接着によるコアブロックはこのように鉄損を抑えることが可能となったが、なお、若干の改良すべき点が判明した。以下、それについて説明する。
図７はかしめのみで形成されたコアのかしめ部分の拡大断面図である。
３４、３５、３６、３７はかしめを形成した薄板金属、３８、３９、４０は隙間、４１は薄板金属の厚みＴ１、４２は半径Ｒ１、４３は半径Ｒ２、４４、４５、４６は隙間である。
実施例２のかしめによる積層方法では、かしめにより薄板金属３４、３５、３６、３７（図７）に、内径Ｒ１の窪み４２と外径Ｒ２の突起４３からなる突起が形成される。４２の半径Ｒ１と４３の半径Ｒ２の関係は、かしめによる突起部の厚み変化がほとんどないことから
半径Ｒ２＝半径Ｒ１＋Ｔ１（薄板金属の厚み）
がほぼ成り立つ。
半径Ｒ２の４３は半径Ｒ１の４２より大きいことから、薄板金属積層間には隙間４４、４５、４６が生じ、隙間３８、３９、４０が発生する。
このように、かしめのみで形成されたコアでは隙間３８、３９、４０が発生し、巻線時にコアのかしめによる積層間強度が巻線張力に負け、コアの巻線箇所が圧縮されることにより巻線側に変形し、巻数が当初設定よりも減少するという問題があることが判った

実施例３は実施例２の克服すべき点を解消したものである。
図８はジャンピングカットを有した薄板金属とかしめ構造を有した薄板金属を交互に積層形成されたコアの断面図である。４７、４８はジャンピングカットを有した薄板金属、４９、５０はかしめを形成した薄板金属である。
図７に対し、図８のジャンピングカットを有した薄板金属４７、４８が、かしめを形成した薄板金属４９、５０間に挿入されている積層方法では、かしめを有した薄板金属に近接する上下にかしめを有した薄板金属が無いため、突起間が干渉しなくなり積層間に隙間が発生しない。
このように、ジャンピングカットを有した薄板金属とかしめ構造を有した薄板金属を交互に積層形成されたコアではジャンピングカットを有した薄板金属４７、４８が、かしめを形成した薄板金属４９、５０間に挿入されていることより、かしめによる積層間の位置精度は保持したままで、積層間の隙間が従来と比較し狭くなり、密着性が向上し、巻線時にコアの巻線箇所が圧縮されることにより巻線側に変形する危険性がなくなった。

図９は巻線を行う前のコアの構成図である。５１はインシュレータ、５２はコアである。
図１０は巻線を行った後のコア構成図である。５３はコイル、５４はインシュレータ、５５はコアである。
図１１は巻線を行う前のコアをリング状に連結したステータコアの構成図である。５６はインシュレータ、５７はコアである。
図１２は巻線を行ったコアをリング状に連結したステータコアの構成図である。５８はコイル、５９はインシュレータ、６０はコアである。
図１３は電動機の側断面図である。
図において６１は回転軸、６２はロータ、６３はステータコア、６４はステータ、６５はコイル、６６はインシュレータ、６７は反負荷側ブラケット、６８はフレーム、６９は結線板、７０、７１は軸受、７２は反負荷側ブラケット、７３はリード線、７４は台座、７５はリセプタクルとなっている。
このように、本発明に係るステータコア６３を用いることで、巻線によるコアの変形を抑えることが可能になり、従来より多くの巻数の巻線が可能となり、電動機の特性が高められることとなる。

本発明の第１実施例を示す成形機の構成図である。図１の成形機により外径切離し前のかしめを形成する薄板金属を製作する際の状態図である。図２でかしめ構造を形成された薄板金属の斜視図である。図１の成形機により外径切離し時のかしめを形成する薄板金属を製作する際の状態図である。図１の成形機によりジャンピングカットした金属薄板を成形する際の状態図である。図５でジャンピングカットを有した薄板金属の斜視図である。本発明の第２実施例を示すかしめのみで形成されたコアの断面図である。本発明の第３実施例を示すジャンピングカットを有した薄板金属とかしめ構造を有した薄板金属を交互に積層形成されたコアの断面図である。巻線を行う前のコアの構成図である。巻線を行った後のコア構成図である。巻線を行う前のコアをリング状に連結したステータコアの構成図である。巻線を行う前のコアをリング状に連結したステータコアの構成図である。本発明のコアを用いた電動機の要部の縦断面図である。

符号の説明

１金型上型
２金型下型
３コア
４フープ材
５パンチ
６ダイ
７チューブ
８電磁バルブ
９接着剤容器
９ｗ接着剤
１０コントローラ
１０ｓ電磁バルブ開閉信号
１１成形機制御盤
１１ｓ成形信号である。
１９、１７フープ材
２０、１８Ｖパンチ
２１再押しパンチ
２２ダイ
２３〜２５薄板金属
２６ジャンピングカット
２７〜２９、３１〜３３接着剤塗布箇所
３０かしめによる凸部
３４〜３７かしめを形成した薄板金属
３８〜４０、４４〜４６隙間
４１薄板金属の厚みＴ１
４２半径Ｒ１
４３半径Ｒ２
４７、４８ジャンピングカットを有した薄板金属
４９、５０かしめを形成した薄板金属
５１、５４、５６、５９、６６インシュレータ
５２、５５、５７、６０コア
５３、５８、６５コイル
６１回転軸
６２ロータ
６３ステータコア
６４ステータ
６７反負荷側ブラケット
６８フレーム
６９結線板
７０、７１軸受
７２負荷側ブラケット
７３リード線
７４台座
７５リセプタクル

Claims

かしめを１箇所に形成した薄板金属を複数枚積層し、積層間をかしめと接着により固着させて積層したことを特徴とするコアブロック。
かしめを形成した薄板金属と前記かしめ部をジャンピングカットした薄板金属とを交互に積層し、積層間をかしめと接着により固着させて積層したことを特徴とするコアブロック。
請求項１又は２記載のコアブロックの複数個をリング状に連結したことを特徴とするコア。
請求項３記載のコアに巻線を施したことを特徴とする電動機用ステータ。
請求項４記載の電動機用ステータと前記電動機用ステータの内部に軸受を介してロータを設けたことを特徴とする電動機。
金型上型と、金型下型と、前記金型下型に形成されたダイと、前記金型上型に設けられ前記金型下型の前記ダイに挿入されるパンチと、前記金型上型に接着剤を給送する接着剤容器とを備えた成形機において、前記パンチが薄板金属にかしめと、および前記かしめに代えてジャンピングカットを行ない、かつ薄板金属に接着剤を塗布することを特徴とする成形機。