JP2010233436A

JP2010233436A - モータ

Info

Publication number: JP2010233436A
Application number: JP2009092264A
Authority: JP
Inventors: Takaomi Shunan; 隆男弥秀南; Katsunori Imaji; 克則今地; Seiji Miyazaki; 誠治宮崎
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】本発明は、板厚偏差を許容してコアの真円度が高く、モータ性能が高い積層コアおよび電磁モータを提供する。
【解決手段】順送り積層抜き型で生産される積層コアを連結して構成するモータであって、前記積層コアのコアシート３３を厚さに差がある電磁鋼帯を使用して形成する場合、前記コアシート３３の厚さが薄い側に微小な突起３６を設けて積層して形成した積層コア１４を用いたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、その積層コアを備えた電動機に関するものである。

電動機の鉄心は、順送り積層抜き型で打ち抜かれた積層コアで構成されている。これに使われる電磁鋼板は冷間圧延により製造されるが、その電磁鋼帯の厚み精度は、圧延ロールの弾性変形量によって決まる。一般的には、圧延方向と直角方向の板厚に差が生じ、この板厚の差は、電磁鋼帯の中央部付近では極めて小さいものの、両端付近では大きく生じている。ちなみに、ＪＩＳ規格での板厚許容差は、板厚の±１０％である。
実際に抜き型に使用される電磁鋼帯は、母材から必要幅にスリットされたものである。したがって、母材の中央部で材料取りされた電磁鋼帯では、精度の良い積層コアが生産できるが、端部で材料取りされた電磁鋼帯では、累積された板厚の差が顕著に現れ、積厚偏差や曲がりの大きい積層コアになる。これらコア精度の悪さは、コギングトルクや騒音、振動の原因となっている。
このような、抜き材料の板厚偏差による影響を解消する手段として、順送り積層抜き型で、打ち抜き形状の向きを材料幅方向で正、逆に配置した２種類のユニットを打ち抜き、その際に所定の枚数毎に抜き型のダイを１８０度回転させて、２種類のユニットを交互に抜き重ねて、板厚偏差を相殺するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また他の方法として、順送り積層抜き型に、板厚偏差がある電磁鋼帯の厚さが大きい側と厚さが小さい側を、隣接するように２枚重ねた状態で供給する装置を使い、２枚重ねた材料を供給して、同時に２枚打ち抜き加工して積層し板厚偏差を相殺するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−２１６０２０号公報特開２００３−１８９５１５号公報

従来の、板厚偏差による影響を解消する手段として、順送り積層抜き型から排出され、薄い積厚に設定された積層コアブロックを、後工程で１８０度ずつ回転させて積み上げ、必要積厚にして板厚偏差を相殺する方式であるため、コアの揃い精度が悪くなる問題があった。また積み上げて再加圧する工程が必要になり、生産性が悪くなるという問題もあった。
また、順送り積層抜き型のダイを１８０度ずつ回転させて抜き、材料厚さが大きい側と小さい側を交互に抜き重ねることで板厚偏差を相殺する方式であるため、積層コア精度は向上するが、抜き型のダイを１８０度ずつ回転させるための複雑な機構が必要になるという問題があった。また抜き型のダイを１８０度ずつ回転させるためプレス速度が低下し、生産性が悪くなるという問題もあった。
また、順送り積層抜き型に、板厚偏差がある電磁鋼帯の、厚さが大きい側と厚さが小さい側を隣接するように２枚重ねた状態で供給する装置を使い、２枚重ねた材料を供給して、同時に２枚打ち抜き加工して積層し板厚偏差を相殺する方式であるため、所定の積厚を得るための打ち抜き回数は１/２で済み、生産性は大幅に向上するが、板厚偏差が逆向きの電磁鋼帯をわざわざ準備しなければならないことや、２本の電磁鋼帯を重ねて接着またはレーザ溶接する、非常に大掛りな材料供給装置が必要になるという問題があった。また２枚重ねた材料を抜いた場合、コア精度が悪くなるという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、板厚偏差を許容してコアの真円度が高く、モータ性能が高い積層コアおよび電磁モータを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、順送り積層抜き型で生産される積層コアを連結して構成するモータであって、前記積層コアのコアシートを厚さに差がある電磁鋼帯を使用して形成する場合、前記コアシートの厚さが薄い側に微小な突起を設けて積層して形成した積層コアを用いたものである。
請求項２に記載の発明は、順送り積層抜き型で生産される積層コアを連結して構成するモータであって、前記積層コアのコアシートを厚さに差がある電磁鋼帯を使用して形成する場合、前記コアシートにかしめ部を備え、前記コアシートの厚さが薄い側と前記コアシートの厚さが厚い側に微小な突起と窪み部を設けて積層して形成した積層コアを用いたものである。
請求項３に記載の発明は、前記微小な突起と前記窪み部において、前記窪み部の穴径が前記突起の外径よりも大きく形成されたものである。
請求項４に記載の発明は、前記コアシートの厚さが薄い側の前記窪み部の深さが、前記コアシートの厚さが厚い側の前記窪み部の深さよりも浅く形成されているものである。
請求項５に記載の発明は、前記コアシートの厚さが薄い側の前記突起の高さが、前記コアシートの厚さが厚い側の前記突起の高さよりも高く形成されているものである。
請求項６に記載の発明は、前記操作装置が、前記かしめ部が、前記突起と前記窪み部が形成された前記コアシートの厚さが薄い側と前記コアシートの厚さが厚い側の間に形成されたものである。
請求項７に記載の発明は、順送り積層抜き型で生産される積層コアを連結して構成するモータであって、前記積層コアのコアシートを厚さに差がある電磁鋼帯を使用して形成する場合、前記コアシートにかしめ部を備え、前記コアシートの厚さが薄い側または前記コアシートの厚さが厚い側のいずれか一方に微小な突起と窪み部を設けて積層して形成した積層コアを用いたものである。
請求項８に記載の発明は、前記かしめ部が、微小窪み部と微小突起部が形成されたものである。
請求項９に記載の発明は、前記微小窪み部の直径が、前記微小突起部の直径より小さく形成されたものである。

請求項１から９に記載の発明によると、微小な突起や微小な窪みを設けたコアシートにすることで、板厚偏差が生じている電磁鋼帯を打ち抜き積層しても、積厚偏差や曲がりを解消した積層コアを得ることができ、安定した品質の積層コアを確保することができる。この積層コアを備えた電動機では、例えば分割方式のステータコアの場合、巻線時に巻線の張力による積層コアの変形を小さくすることができる。その結果整列巻による高密度巻きが可能になり、モータ特性を向上させることができる。
また、積層コアの変形が小さいため、ステータの精度が向上し、コギングトルクを減少させたり、騒音・振動を減少させることができる。

本発明の第１実施例を示す、電動機の断面図本発明の第１実施例を示す、ステータコアの平面図本発明の第１実施例を示す、ステータコアの断面図従来のステータコア２個取りの板取り図従来のコアシートの構成図従来の積層コアの断面図本発明の第１実施例を示す、微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ突起を有したコアシートの構成図本発明の第１実施例を示す、微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ分離穴を有したコアシートの構成図本発明の第１実施例を示す、微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ突起で締結された積層コアブロックの構成図本発明の第２実施例を示す、微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ突起を有したコアシートの構成図本発明の第２実施例を示す、微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ突起で締結された積層コアブロックの構成図本発明の実施例３を示す、積層コアブロックの断面図

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は本発明の電動機の断面図である。図において、１は回転軸、２はロータコア、３はマグネット、４はステータコア、５はインシュレータ、６はコイル、７はフレーム、８は負荷側軸受、９は負荷側ブラケット、１０は反負荷側軸受、１１は反負荷側ブラケット、１２は結線板、１３はリセプタクルである。４のステータコアは、分割方式の積層コアを、円環状に連結した構造となっている。また、不図示のエンコーダを備えることによりサーボモータとして動作させることが可能である。
図２はステータコアの平面図である。１４は積層コアブロックである。１５は締結用かしめ突起、１６はヨーク部接合面、１７は内径オープニング部である。ステータコア４は、１２個の積層コアブロック１４から構成されている。
図３はステータコアの断面図である。１８は内径寸法、１９は外径寸法、２０は積厚寸法である。
このように、分割方式の積層コアブロック１４を、円環状に連結して構成されているステータコアでは、積層コアブロック１４の単品精度が、例えば円環に連結後の内径寸法１８とその真円度、外径寸法１９とその真円度、ヨーク部接合面１６の密着状態のバラツキや、内径オープニング部１７の寸法のバラツキ、積厚寸法２０のバラツキなどに影響するのである。特にコア材料の板厚偏差は、コア曲がりとなって現れ、巻線が施されることによって更に大きな変形へと拡大するのである。そしてこれらは、電気特性やコギングトルクに影響を与えることになるのである。つまり、図４に示すように、分割方式のステータコア２個取りした場合。２１は電磁鋼帯、２２は材料幅、２３は材料の送り方向、２４はコアシートＡ、２５はコアシートＢ、２６はかしめ突起である。また２７は材料板厚の厚い側、２８は材料板厚の薄い側とした時に、図５に示すように、２４はコアシートＡ、２５はコアシートＢ、２６はかしめ突起である。２７は板厚の厚い側、２８は板厚の薄い側で示され、積層した状態では、図６に示すように、２９は積層コアＡ，３０は積層コアＢである。３１は積層コアＡに生じた曲がり量、３２は積層コアＢに生じた曲がり量であり、曲がった状態で積層コアＡ、Ｂが形成される。順送り積層抜き型でコアを多数個取りする場合の板取りでは、材料歩留まりを良くする目的で、図４のようにコアシートＡ２４とは反対の向きにコアシートＢ２５を配置している。こうして電磁鋼帯から抜き離された、図５のコアシートＡ２４とコアシートＢ２５では、板厚の厚い側と薄い側がコア形状で反対になってしまうのである。
こういう状態のコアシートを積み重ねたものが図６で、曲がりが生じてしまうが、積層コアＡ２９と積層コアＢ３０では、曲がりが逆方向に生じてしまうのである。このような積層コアで構成されたステータでは、安定した精度を確保できないのである。
このような問題を解決するために、本発明では、図７に示すように、板厚偏差解消のための微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ突起を有したコアシートの構成とした。３３はかしめ突起を有したコアシートで、３４は微小突起と微小窪みの位置、３５はかしめ突起、３６は微小突起、３７は微小突起の外径、３８は微小突起の高さである。３９は微小窪み、４０は微小窪みの穴径、４１は微小窪みの深さである。また４２は板厚の厚い側、４３は板厚の薄い側である。
図８は板厚偏差解消のための微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ分離穴を有したコアシートの構成図である。４４はかしめ分離穴を有したコアシートで、３４は微小突起と微小窪みの位置、４５は分離穴、３６は微小突起、３７は微小突起の外径、３８は微小突起の高さである。３９は微小窪み、４０は微小窪みの穴径、４１は微小窪みの深さである。また４２は板厚の厚い側、４３は板厚の薄い側である。
板厚の薄い側４３に設ける微小窪み穴径４０よりも板厚保の厚い側４２の微小窪み穴径４０は大きく、また、板厚の薄い側４３に設ける微小窪み深さ４１よりも板厚保の厚い側４２の微小窪み深さ４１は深く、さらに、板厚の薄い側４３に設ける微小突起高さ３８よりも板厚保の厚い側４２の微小突起高さ３８は低く構成されている。
かしめ突起を有するコアシート３３の場合、かしめ突起３５から板厚の薄い側４３の微小突起高さ３８、板厚の厚い側４２の微小突起高さ３８の順で突起高さが低く形成されているものである。
このような構成にすることにより、積層されるコアシートは、かしめ突起がコアシートに十分勘合され、板厚の薄い側と板厚の厚い側では、微小窪み深さと微小突起高さの関係から板厚の薄い側のコアシートは微小量離間して積層される構造となることで、曲がりが生じることなく、積層されるのである。
このような積層構造を示した積層コアブロックを図９に示す。図９は板厚偏差解消のための微小な突起と微小な窪みを設け、かしめ突起で締結された積層コアブロックの構成図である。３３はかしめ突起を有したコアシート、４４はかしめ分離穴を有したコアシート、３５はかしめ突起部、３６は微小突起、３９は微小窪み部である。４６は微小窪み底面から微小突起先端までの寸法、４７は積層コアブロックの積厚寸法、４８は板厚偏差量である。また４９はコアシート間に生じた隙間である。
図７のかしめ突起を有したコアシート３３と、図８のかしめ分離穴を有したコアシート４４に、４箇所以上の微小突起３６と微小窪み３９を同位置に設けて積層するようにしたのである。
このとき微小窪みの穴径４０は、微小突起の外径３７よりも十分大きく、積み重ねたときに径方向が干渉することはない。またこのときの微小突起の高さ３８は、電磁鋼帯に生じている板厚偏差量の２倍程度に設定し、微小窪みの深さ４１は、板厚の厚い側を基準にして微小突起高さ３８と同じ深さに設定している。つまり微小窪みの底面から微小突起の先端面までの寸法が、設けられたどの箇所でも同じ寸法になるように設定されているのである。
このように設定された微小突起３６と微小窪み３９とを有し、且つ、かしめ分離穴を有したコアシート４４とかしめ突起を有したコアシート３３を、かしめ突起で締結積層していくと、微小窪みの底面に、次に重ねられるコアシートの微小突起の先端面が接地し、コアシートはこの微小窪みと微小突起で支持され順次積層されていくのである。このとき板厚が厚かった側は接触して重なっているが、板厚が薄かった側は板厚偏差量分だけ隙間４９を生じさせているのである。このことにより、地板同士が密着して生じる積厚偏差や曲がりを微小化しているのである。

次に、積層コアブロックの第２の実施例について図１０および図１１を用いて説明する。
実施例１と異なる部分は、板厚の薄い側の微小窪み部をかしめ部分とで共用した点である。
図１０に示すように、３３はかしめ突起を有したコアシートで、３４は微小突起と微小窪みを有したかしめ突起位置、３６は微小突起、３７はかしめ突起の外径、３８は微小突起の高さである。３９は微小窪みである。また４２は板厚の厚い側、４３は板厚の薄い側である。この曲がりや積厚偏差を微小化するための金型の工程の構成を説明すると、通常のかしめ突起の前工程に円錐形の微小窪みを成形することにより、板厚の反対側に微小突起５１を出す。このとき微小突起の外径４０よりも多少大きくなる。またこのときの微小突起の高さ３８は、電磁鋼帯に生じている板厚偏差量の数倍程度に設定する、こののちにコアシート板厚を一定の隙間で挟み込むことで、かしめ部の板厚を揃える、かしめ成形前の板厚５０を示す。その後通常のかしめ突起２６を成形する。
図１１に示す締結された積層コアブロックの構成において、３３はかしめ突起を有したコアシート、４４はかしめ分離穴を有したコアシート、３５はかしめ突起部、３６は微小突起、３９は微小窪み部である。４６は微小窪み底面から微小突起先端までの寸法、４７は積層コアブロックの積厚寸法、４８は板厚偏差量である。また４９はコアシート間に生じた隙間である。
このように設定された微小突起３６と微小窪み３９とを有し、且つ、かしめ分離穴を有したコアシート４４とかしめ突起を有したコアシート３３を、かしめ突起で締結積層していくと、微小窪みの底面に、次に重ねられるコアシートの微小突起の先端面が接地し、コアシートはこの微小窪みと微小突起で支持され順次積層されていくのである。このとき板厚が厚かった側は接触して重なっているが、板厚が薄かった側は板厚偏差量分だけ隙間４９を生じさせているのである。このことにより、地板同士が密着して生じる積厚偏差や曲がりを微小化しているのである。

次に、積層コアブロックの第３の実施例について図１２を用いて説明する。
実施例１と異なる部分は、板厚の薄い側にカエリを形成し、高さ調整した点である。
図１２に示すようなモータコア打抜時に形成される抜きのカエリ５３を利用し、板厚偏差を吸収し良好な積層精度を確保するものである。通常、打抜きされたモータコアには、打抜き方向によりカエリとダレが存在する。抜きのクリアランスが一定であれば、カエリとダレはモータコアの形状に沿い一定である。カエリ高さはクリアランスで主に決定されるので、抜材料の薄い部分のクリアランスを製品特性上可能な範囲金型上で変更し、図１２に示すような積層状態を確保する。

１回転軸
２ロータコア
３マグネット
４ステータコア
５インシュレータ
６コイル
７フレーム
８負荷側軸受
９負荷側ブラケット
１０反負荷側軸受
１１反負荷側ブラケット
１２結線板
１３リセプタクル
１４積層コアブロック
１５締結用かしめ突起
１６ヨーク部接合面
１７内径オープニング部
１８内径寸法
１９外径寸法
２０積厚寸法
２１電磁鋼帯
２２材料幅
２３材料送り方向
２４コアシートＡ
２５コアシートＢ
２６かしめ突起
２７板厚の厚い側
２８板厚の薄い側
２９積層コアＡ
３０積層コアＢ
３１積層コアＡに生じた曲がり量
３２積層コアＢに生じた曲がり量
３３かしめ突起を有したコアシート
３４微小突起と微小窪みの位置
３５かしめ突起
３６微小突起
３７微小突起外径
３８微小突起高さ
３９微小窪み
４０微小窪み穴径
４１微小窪み深さ
４２板厚の厚い側
４３板厚の薄い側
４４かしめ分離穴を有したコアシート
４５分離穴
４６微小窪み底面から微小突起先端までの寸法
４７積層コアブロックの積厚寸法
４８板厚偏差量
４９コアシート間に生じた隙間

Claims

順送り積層抜き型で生産される積層コアを連結して構成するモータであって、
前記積層コアのコアシートを厚さに差がある電磁鋼帯を使用して形成する場合、前記コアシートの厚さが薄い側に微小な突起を設けて積層して形成した積層コアを用いたことを特徴とするモータ。
順送り積層抜き型で生産される積層コアを連結して構成するモータであって、
前記積層コアのコアシートを厚さに差がある電磁鋼帯を使用して形成する場合、前記コアシートにかしめ部を備え、前記コアシートの厚さが薄い側と前記コアシートの厚さが厚い側に微小な突起と窪み部を設けて積層して形成した積層コアを用いたことを特徴とするモータ。
前記微小な突起と前記窪み部において、前記窪み部の穴径が前記突起の外径よりも大きく形成されたことを特徴とする請求項２記載のモータ。
前記コアシートの厚さが薄い側の前記窪み部の深さは、前記コアシートの厚さが厚い側の前記窪み部の深さよりも浅く形成されていることを特徴とする請求項２記載のモータ。
前記コアシートの厚さが薄い側の前記突起の高さは、前記コアシートの厚さが厚い側の前記突起の高さよりも高く形成されていることを特徴とする請求項２記載のモータ。
前記かしめ部は、前記突起と前記窪み部が形成された前記コアシートの厚さが薄い側と前記コアシートの厚さが厚い側の間に形成されたことを特徴とする請求項２記載のモータ。
順送り積層抜き型で生産される積層コアを連結して構成するモータであって、
前記積層コアのコアシートを厚さに差がある電磁鋼帯を使用して形成する場合、前記コアシートにかしめ部を備え、前記コアシートの厚さが薄い側または前記コアシートの厚さが厚い側のいずれか一方に微小な突起と窪み部を設けて積層して形成した積層コアを用いたことを特徴とするモータ。
前記かしめ部には、微小窪み部と微小突起部が形成されたことを特徴とする請求項７記載のモータ。
前記微小窪み部の直径は、前記微小突起部の直径より小さく形成されたことを特徴とする請求項７記載のモータ。