JP2012120298A - 回転電機及びそのステータコアの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヨークの軸方向の一部から突出されるティース基部の先端側にティース凹部を形成し、さらにティース凹部とティース鍔部との隙間をスロット開口の一部に用いてスロット開口のスキュー角度を大きくしたステータコアを有する回転電機を得る。
【解決手段】ロータ２と、ステータコア６を有するステータ５とを備え、ステータコア６は、ヨーク７と、それぞれ、ヨーク７から突出されるティース基部１１、及びティース基部１１の先端から突出するティース鍔部１２により構成されてヨーク７の周方向に互いに間隔をあけて配列される複数のティース１０とを備え、ティース１０間に形成されるスロット開口１５ａがスキューされた電動機１において、ヨーク７の軸方向の少なくとも一部の位置で、ティース基部１１の先端側に、基端側に比べて幅狭となるようにティース凹部１３が形成され、ティース鍔部１２の先端がティース凹部１３に挿入されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、電動機などの回転電機及びそのステータコアの製造装置に関する。

電動機として、ロータ、及びロータを囲繞して配置されるステータを有するものが広く知られている。
この種の電動機に用いられる従来のステータとして、縁部同士が回転自在な連結手段を介して環状に連結される複数のヨーク部、及び各ヨーク部の連結方向の中央部からそれぞれ突出し、ヨークからの突出端の両側に積層方向に順次互いに突出長さが同じ長さだけ増減するように磁極部が突出して形成される磁極ティース部を有する複数の環状磁性部材を、隣り合う磁極部間の隙間が積層方向に対してスキューされるように順次積層して形成したコア部材と、コア部材の各磁極ティース部に巻回される複数のコイル部材とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来のステータを用いた回転電機の作製は、ロータの外周面と磁極ティースとの間に所定の隙間が形成されるように、ロータと従来のステータとを同軸に配置することで行われる。
以上のような構成の電動機では、隣接する磁極部間の隙間が環状磁性部材の積層方向（コア部材の軸方向）に対してスキューされているので、始動時のトルクリップルや運転中のコギングトルクの低減効果が得られる。

特許第４１２１００８号明細書

従来の回転電機において、磁極部は、ヨークから所定の幅で径方向内側に突出された磁極ティース部の部位（以下、ティース基部とする）の先端部の両側に突出されており、各スロット開口は、ヨークの周方向に関して隣接する磁極部の間に位置することになる。言い換えれば、ヨークの周方向に関して、スロット開口が、各ティース基部の周方向の範囲の内側に形成されることはない。

このため、スロット開口を、隣接するティース基部の間の周方向の角度範囲を最大限に利用して、ヨークの軸方向に対してスキューさせたとしても、スロット開口のスキュー角度が十分に確保されないことがある。低次のコギングトルクやトルクリップルの十分な低減効果を得るためには、スロット開口のスキュー角度を大きく取る必要があるが、従来の回転電機では、スキュー角度を大きく取れず、低次のコギングトルクやトルクリップルが十分に低減されないという問題がある。

この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ヨークの軸方向の一部から突出されるティース基部の先端側の一側または他側にティース凹部を形成し、ティース凹部とティース鍔部との隙間をスロット開口の一部としてスロット開口のスキュー角度を大きくしたステータコアを有する回転電機及びそのステータコアの製造装置を得ることを目的とする。

この発明の回転電機は、ロータと、ロータを囲繞するようにロータに同軸に配設されるステータコアを有するステータとを備え、ステータコアは、ロータに同軸に配設されるヨークと、それぞれ、ヨークの軸方向の両端間に亘って突設されるティース基部、及びティース基部の先端から少なくとも一方または他方の側に突出するティース鍔部により構成されてヨークの周方向に互いに間隔をあけて配列される複数のティースとを備え、隣接するティース間に形成されるスロット開口がヨークの軸方向に対してスキューされ、ヨークの軸方向の一部の位置で、ティース基部の先端側の一側または他側に基端側に比べて幅狭となるようにティース凹部が形成され、ティース鍔部の先端がティース凹部に挿入されている。

この発明に係る回転電機によれば、ティース鍔部をティース凹部に挿入して形成することが可能であるので、ヨークの周方向に関し、ティース基部の基端側の周方向の範囲に対応する範囲の一部にスロット開口を入り込ませ、スキュー角度の大きなスロット開口を形成することができる。従って、このようにスロット開口のスキュー角度が大きなステータコアを有する回転電機では、低次のコギングトルクやトルクリップルの十分な低減効果を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る電動機の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動機のステータコアの斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電動機のステータコアの軸方向の一端部直近での断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動機のステータコアの断面図である。 この発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置の側面図である。 この発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置の平面図である。 この発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置の第１移動プレス装置の要部側断面図である。 この発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置により鋼板を加工して環状磁性部材を成形するのに際し、第１及び第２金型により打ち抜かれた鋼板の形状を、第１及び第２移動金型の打ち抜き形状ととともに示す図である。 この発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置により鋼板を打ち抜いて各環状磁性部材を作製するときの第１及び第２移動金型の回転軸まわりの角度基準に対する回転角度について説明する図である。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動機の断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る電動機のステータコアの斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る電動機のステータコアの軸方向の一端部直近での断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る電動機のステータコアの断面図であり、図４の（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、ステータコアの軸方向の一端から若干離れた位置、軸方向の一端と中心部との間の中心、及び軸方向の中心のそれぞれの位置でのステータコアの断面図を示している。

図１及び図２において、回転電機としての電動機１は、図示しない回転軸に一体に取り付けられるロータ２と、ロータ２を囲繞して配設されるステータ５とを備えている。

ロータ２は、円柱または円筒状のロータコア３と、ロータコア３の外周面に周方向に所定のピッチで取り付けられた複数の永久磁石４とを備えている。ここでは、永久磁石４の数、即ちロータ２の界磁極の数（極数）は１０である。永久磁石４には、フェライト系磁石、ネオジ磁石、及びサマリウムコバルト系磁石等が用いられる。

ステータ５は、ロータ２を囲繞するようにロータ２に同軸に配設される磁性材料からなるステータコア６と、ステータコア６に巻回されるステータ巻線１７とを備えている。

ステータコア６は、環状のヨーク７と、ヨーク７の内周面から周方向に互いに間隔をあけて突設される複数のティース１０とを備えている。
ここでは、ティース１０の数は１２である。また、複数のティース１０は、ヨーク７の軸方向の一端から他端に至るようにヨーク７の内周面から突出している。

各ティース１０は、ヨーク７の内周面から、ヨーク７の内径側に突出するティース基部１１、及びティース基部１１の先端部の幅方向両側の少なくとも一方から、概略ヨーク７の周方向に突出するティース鍔部１２を有している。

図３及び図４の（ａ）に示されるように、ヨーク７の軸方向の一端から中心に向かって所定範囲内に位置するティース基部１１の先端側の一方の角部には、ティース凹部１３が形成されている。ティース凹部１３は、ティース基部１１の基端側の幅に比べて先端側の幅がステップ状に幅狭となるように形成されている。ティース凹部１３の延在する方向は、ヨーク７の軸方向に対し所定角度だけ傾いている。
なお、図示しないが、ヨーク７の軸方向に関し、他端から中心に向かって所定範囲に位置するティース基部１１の先端側の他方の角部にも、同様にティース凹部１３が形成されている。

図４の（ｂ），（ｃ）に示されるように、ヨーク７の軸方向の一端及び他端から中心に向かって所定の範囲を除いたヨーク７の中間部では、複数のティース基部１１が均一な幅で突出され、ヨーク７の周方向に関し、ティース鍔部１２が、ティース基部１１の先端から両側に突出されている。

そして、スロット１５が、隣接するティース１０とヨーク７とで区画される空間により形成される。さらに詳しくは、スロット１５が、隣接するティース基部１１、当該ティース基部１１から延出されるティース鍔部１２、及び隣接するティース基部１１の間に位置するヨーク７の部位で区画される空間により形成される。また、スロット開口１５ａが、相対するティース鍔部１２の先端部の間、またはティース鍔部１２とティース鍔部１２と相対するティース凹部１３の壁面との間に形成されている。

また、スロット開口１５ａが、ヨーク７の軸方向に対してスキューされるように、各ティース鍔部１２のティース基部１１からの突出量、ティース凹部１３のヨーク７の周方向に関する幅が、ヨーク７の軸方向の位置に応じて変化している。ここでは、ヨーク７の軸方向に対するスロット開口１５ａの延在する方向の角度（スキュー角度）は、ステータコア６の軸方向の一端から他端に至るまで同じ角度となっている。

ここで、図３に示されるように、各ティース基部１１の基端側の幅方向の中心位置を、ヨーク７の周方向に関するティース基部１１の位置とし、隣接する２つのティース基部１１の周方向の位置の真ん中の位置を角度基準（０°）にとる。

ステータコア６の軸方向の一端では、スロット開口１５ａは、角度基準に対して、ａ°だけヨーク７の周方向にずれた位置に配置されている。なお、スロット開口１５ａの位置とは、開口幅の中心の位置とする。
このとき、ヨーク７の周方向に関し、スロット開口１５ａは、ティース基部１１の基端側の周方向の範囲に対応する範囲に含まれている。
また、図示しないが、ステータコア６の他端では、ヨーク７の周方向に関し、スロット開口１５ａは、角度基準に対して、−ａ°だけヨーク７の周方向にずれた位置に配置されている。

また、ティース凹部１３を構成するティース基部１１の先端側の壁面のうち、ヨーク７の径方向に交わる壁面の位置は、ヨーク７の径方向に関し、ティース鍔部１２の外径縁部より、所定量だけ径方向の外側に配置されている。

そして、図３に示されるように、先端側の幅が基端部側の幅より大きく狭くなっているティース基部１１を有するステータコア６の一端側及び他端側の部位では、ティース鍔部１２の先端側が、ティース凹部１３に入り込んでいる。

また、ステータ巻線１７が、磁極集中巻き方式で、スロット１５を利用して、ティース基部１１に巻回されて、ステータ５がステータコア６とステータ巻線１７とで構成される。

次いで、ステータコア６の詳細について説明する。
ステータコア６は、図２〜４に示されるように、例えば、珪素鋼からなる板状の複数の環状磁性部材２０を、それぞれの厚み方向に積層して連結した積層体として構成されている。

環状磁性部材２０のそれぞれは、環状に配列される複数の分割コア部材２１により構成される。環状磁性部材２０を構成する分割コア部材２１の数は、ティース１０の数と同じ１２である。

分割コア部材２１のそれぞれは、長尺の平板状に作製された分割ヨーク２２と、分割ヨーク２２の長手方向の一端と他端の間の中間部から分割ヨーク２２の厚み方向に直交する方向に突出する分割ティース基部２４、及び分割ティース基部２４の先端から、後述の分割ヨーク２２の延在方向に平行な方向に突出される分割ティース鍔部２５を有する分割ティース２３とで構成される。

また、図３及び図４の（ａ）に示されるように、積層方向の一端側に配置される環状磁性部材２０を構成する分割コア部材２１において、分割ティース基部２４の先端側の一方の角部には、分割ティース凹部２７が形成されている。分割ティース凹部２７は、分割ティース基部２４の基端側の幅に比べて先端側の幅がステップ状に幅狭となるように形成されている。

また、積層方向の他端側に配置される環状磁性部材２０を構成する分割コア部材２１にも、分割ティース基部２４の先端側の他方の角部に、分割ティース凹部２７が同様に形成されている。

分割ティース基部２４が突出される分割ヨーク２２の一辺と反対側の他辺の主要部は、所定の曲率半径を有する円弧状に形成されており、他辺の湾曲方向を、分割ヨーク２２の延在方向（周方向）とする。また、分割ヨーク２２の一端近傍には、凹凸形状を有する連結部２２ａが形成されている。
また、分割ティース鍔部２５は、突出方向の全域に亘っておおよそ同じ幅に形成されている。

そして、環状磁性部材２０は、複数の分割ティース２３を、分割ヨーク２２が環状をなし、各分割ティース基部２４が分割ヨーク２２の内側に配置されるように配列して構成される。
これにより、環状磁性部材２０において、環状に連結される分割ヨーク２２の連結方向に関して、各分割ヨーク２２の中間部から、分割ティース基部２４が分割ヨーク２２の内側に突出される。
また、ヨーク構成体２６が、環状に並べられた複数の分割ヨーク２２によって構成される。

そして、ステータコア６は、上述したように、環状磁性部材２０を、分割ティース基部２４が軸方向に重なるように、それぞれの連結部２２ａが互いに連結されるように積層して構成される。

上述したように、環状磁性部材２０の積層方向の一端側には、分割ティース基部２４の先端側の一方の角部に分割ティース凹部２７を有する環状磁性部材２０が配置され、環状磁性部材２０の積層方向の他端側には、分割ティース基部２４の先端側の他方の角部に分割ティース凹部２７を有する環状磁性部材２０が配置される。また、環状磁性部材２０の積層方向の中間部には、分割ティース基部２４の両側に分割ティース鍔部２５が突出されている環状磁性部材が配置される。

上述したように、ステータコア６の軸方向の一端での各スロット開口１５ａの角度基準に対する周方向の角度は、ａ°であり、ステータコア６の軸方向の他端での各スロット開口１５ａの角度基準に対する周方向の角度は、−ａ°の位置である。そして、各環状磁性部材２０の分割ティース基部２４の先端からの分割ティース鍔部２５の長さや、分割ティース基部２４の先端側の幅は、対向する分割ティース鍔部２５の間、または対向する分割ティース鍔部２５と分割ティース凹部２７の壁面との間の隙間で構成されるスロット開口１５ａが、所定のスキュー角度で、ステータコア６の軸方向の一端から他端に至るように設定される。

分割ティース凹部２７を有する環状磁性部材２０では、環状磁性部材２０の積層方向の一側から他側に向かって環状磁性部材２０の層が変わるごとに、所定量ずつ分割ティース凹部２７の周方向の幅が増える、または減る。また、分割ティース凹部２７とは逆側の分割ティース基部２４の部位から突出される分割ティース鍔部２５の長さは、環状磁性部材２０の層が変わるごとに、分割ティース凹部２７の幅が増減する方向とは逆の方向に増減される。

また、分割ティース鍔部２５が分割ティース基部２４の両側に突出する環状磁性部材２０では、環状磁性部材２０の積層方向の一側から他側に向かって、環状磁性部材２０の層が変わるごとに、一方の分割ティース鍔部２５の長さが所定量増減し、他方の分割ティース鍔部２５の長さは、一方の分割ティース鍔部２５の長さが増減する方向とは逆の方向に所定量増減している。

以上のように積層される環状磁性部材２０からなるステータコア６では、ヨーク７が複数のヨーク構成体２６（環状に配列された複数の分割ヨーク２２）により構成され、ティース基部１１及びティース鍔部１２をそれぞれ有するティース１０が、分割ティース基部２４及び分割ティース鍔部２５をそれぞれ有する複数の分割ティース２３により構成される。

次いで、ステータコアの製造装置について説明する。
図５はこの発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置の側面図、図６はこの発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置の平面図、図７はこの発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置の第１移動プレス装置の要部側断面図、図８はこの発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置により鋼板を加工して環状磁性部材を成形するのに際し、第１及び第２金型により打ち抜かれた鋼板の形状を、第１及び第２移動金型の打ち抜き形状ととともに示す図であり、図８の（ａ）は、ステータコアの軸方向の一端に配置される環状磁性部材を成形するときのものを示し、図８の（ｂ）は、ステータコアの軸方向の一端と中間部との間の所定位置に配置される環状磁性部材を成形するときのものを示し、図８の（ｃ）は、図８の（ｂ）より所定量ステータコアの軸方向の中間部側に配置される環状磁性部材を成形するときのものを示し、図８の（ｄ）は、ステータコアの軸方向の真ん中に配置される環状磁性部材を成形するときのものを示している。図９はこの発明の実施の形態１に係るステータコアの製造装置により鋼板を打ち抜いて各環状磁性部材を作製するときの第１及び第２移動金型の回転軸まわりの角度基準に対する回転角度について説明する図である。

図５及び図６において、ステータコアの製造装置４０は、第１プレス機構４１及び第２プレス機構５１を有する。

第１プレス機構４１は、上下に相対して配置される上台板４７及び下台板４８と、珪素鋼からなる長尺の鋼板４９を上台板４７及び下台板４８の間で、所定方向（図５中の矢印の方向）に搬送させる搬送機構（図示せず）とを備えている。また、第１プレス機構４１は、鋼板３９の搬送方向の上流側に配置され、上台板４７及び下台板４８に設置される上型４３Ａ及び下型４４Ａからなり、鋼板４９の所定部位を、打ち抜き加工、またはカシメ加工する第１金型４２Ａと、鋼板４９の搬送方向の下流側に第１金型４２Ａと所定の間隔をあけて配置され、上台板４７及び下台板４８に設置される上型４３Ｂ及び下型４４Ｂからなり、鋼板４９の所定部位を打ち抜き加工する第２金型４２Ｂとを備える。

また、第２プレス機構５１は、第１金型４２Ａと第２金型４２Ｂとの間に、鋼板４９の搬送方向に互いに離間して配置される第１移動プレス装置５２Ａ及び第２移動プレス装置５２Ｂを備えている。なお、第１移動プレス装置５２Ａが第２移動プレス装置５２Ｂより、鋼板４９の搬送方向の上流側に配置されている。

図５〜図７において、第１移動プレス装置５２Ａは、搬送される鋼板４９の表裏両面に直交し、鋼板４９のヨーク構成体２６の形成領域の中心の移動経路に交わる軸心を有するスラスト軸受５３と、下台板４８上でスラスト軸受５３に支承され、スラスト軸受５３の軸心まわりに回転移動可能に配設された回転移動台５４と、回転移動台５４をスラスト軸受５３の軸心周りに回転させるトルクを発生させるリニアモータ５５と、回転移動台５４上に設けられ、下型６０Ａ、及びクランクシャフト６１を介してサーボモータ６３に駆動されて下型６０Ａを加圧可能な位置に配置され、下型６０Ａとの間に加圧した鋼板４９を所望の形状に打ち抜き可能に構成された上型５９Ａからなる第１移動金型５８Ａと、を備えている。
そして、回転移動台５４の回転に連動して回転する第１移動金型５８Ａも、スラスト軸受５３の軸心に一致する回転軸まわりに回転する。

上型５９Ａは、図８の（ａ）〜（ｄ）に示されるように、打ち抜き方向に垂直な断面形状が概略矩形形状である複数の打ち抜き部５９ａを備えている。複数の打ち抜き部５９ａは、第１移動金型５８Ａの回転軸の周方向に所定の間隔でステータコア６のティース１０の数と同じ数だけ配列されている。また、打ち抜き部５９ａのそれぞれは、長手方向を第１移動金型５８Ａの回転軸の径方向に平行にして配置されている。

そして、各打ち抜き部５９ａの長手方向の両端部のうち、回転軸の径方向の外側の端部と、回転軸の中心との間の距離は、環状磁性部材２０を構成するヨーク構成体２６の中心（環状磁性部材２０）とティース鍔部１２の先端側の外周縁部との間の距離より若干長く設定されている。また、各打ち抜き部５９ａの長手方向の回転軸の径方向の内側に位置する端部と、回転軸の中心との間の距離は、環状磁性部材２０の中心と分割ティース鍔部２５の内周縁部との間の距離より短くなっている。

第２移動プレス装置５２Ｂは、上型５９Ａ及び下型６０Ａからなる第１移動金型５８Ａに代え、上型５９Ｂ及び下型６０Ｂからなる第２移動金型５８Ｂを有する他は、第１移動プレス装置５２Ａと同様に構成されている。
回転移動台５４の回転に連動して回転する第２移動金型５８Ｂも、スラスト軸受５３の軸心に一致する回転軸まわりに回転する。

そして、上型５９Ｂは、図８の（ａ）〜（ｄ）に示されるように、打ち抜き方向に垂直な断面形状が概略矩形形状である複数の打ち抜き部５９ｂを備えている。詳細には、打ち抜き部５９ｂの断面形状は、一対の長辺が同じ方向に若干湾曲された円弧状をなし、内周側を形成する一方の長辺は、分割ティース鍔部２５の外周側縁部に対応する曲率を有する。そして、複数の打ち抜き部５９ｂは、第２回転移動金型の回転軸の周方向に所定の間隔でステータコア６のティース１０の数と同じ数だけ配列されている。また、打ち抜き部５９ｂは、一方の長辺を第２移動金型５８Ｂの回転軸に向け、一対の長辺が回転軸の径方向に直交するように配置されている。

第２移動金型５８Ｂの回転軸と各打ち抜き部５９ｂの回転軸側の壁面との間の径方向の距離は、環状磁性部材２０の中心と、分割ティース鍔部２５の先端側の外周縁部の距離に一致している。

以上のように構成された第１移動プレス装置５２Ａは、第１移動金型５８Ａの回転軸の軸心が、鋼板４９における環状磁性部材２０の形成領域の中心の移動経路に交わり、かつ鋼板４９に直交するように設けられる。このとき、上型５９Ａと下型６０Ａの間に鋼板を配置させている。そして、打ち抜き部５９ａは、ヨーク構成体２６の形成領域の径方向に関し、分割ティース鍔部２５の形成領域の内周と外周の位置を含むように配置されて、周方向に所定の幅に延在される。これにより、第１移動金型５８Ａは、環状磁性部材２０の形成領域の中心に回転軸の軸心が交わる位置に搬送された鋼板４９を打ち抜いて、所定の長さの分割ティース鍔部２５の輪郭を形成するとともに、分割ティース鍔部２５と分割ティース基部２４との間に所定の隙間を形成することが可能となる。

また、第２移動プレス装置５２Ｂは、第２移動金型５８Ｂの回転軸が、第１移動金型５８Ａと鋼板４９の搬送方向に離間する位置で、第１及び第２移動金型５８Ａ，５８Ｂの回転軸を平行にして設けられている。このとき、上型５９Ｂと下型６０Ｂの間に鋼板４９を配置させている。
これにより、第２移動金型５８Ｂは、環状磁性部材２０の形成領域の中心に回転軸の軸心が交わる位置に搬送された鋼板４９に対し、分割ティース鍔部２５の形成領域の外側に隣接する部位を打ち抜いて分割ティース鍔部２５の先端側外周縁部の輪郭を形成することが可能となる。

次いで、上記のように構成されたステータコアの製造装置４０の全体動作について説明する。

鋼板４９には、環状磁性部材２０のそれぞれを構成するための複数の分割コア部材２１の形成領域が、周方向に所定のピッチで配列されるように設定されている。なお、複数の環状磁性部材２０の形成領域は、鋼板４９の長手方向に連続して配列されている。

環状磁性部材２０のそれぞれは、第１金型４２Ａ、第２金型４２Ｂ、第１移動金型５８Ａ、及び第２移動金型５８Ｂの一度ずつのプレス加工により、鋼板４９の環状磁性部材２０の形成領域が残るように鋼板４９を打ち抜いて作製される。

図８の（ａ）〜（ｄ）において、一点鎖線のハッチングで示される領域の外側の領域の打ち抜き加工、即ち、分割ティース鍔部２５の所定の長さの輪郭、及び分割ティース凹部２７の壁面の輪郭以外の輪郭を形成する鋼板４９の打ち抜き加工が、第１金型４２Ａと第２金型４２Ｂにより行われる。

また、分割ティース鍔部２５の所定の長さの輪郭、及び分割ティース凹部２７の壁面の輪郭以外の輪郭を形成する鋼板４９の打ち抜き加工が、第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂにより行われる。第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂによる打ち抜き加工では、分割ティース凹部２７内に分割ティース鍔部２５が入り込む長さに分割ティース鍔部２５の先端側の輪郭を打ち抜くことが可能になっている。

図８の（ａ）〜（ｄ）に示されるように、環状磁性部材２０の形成領域残して鋼板４９を打ち抜く際の第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂの回転軸まわりの角度基準に対する回転角度は、打ち抜きにより成形される環状磁性部材２０のステータコア６における後述の積層番号毎に設定される。

ここで、第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂのそれぞれの回転軸周りの回転角度の角度基準（０°）を、隣接する分割ティース基部２４の間に設定する。

図９に示されるように、第１移動金型５８Ａは、プレス加工により成形しようとしている環状磁性部材２０が、ステータコア６の軸方向のどの位置に積層されるかに応じて、±ａ°の範囲で回転させて鋼板４９を打ち抜くように構成されている。第１移動金型５８Ａの回転軸まわりの角度基準に対する角度（以下、単に回転角度とする）は、角度基準から第１移動金型５８Ａの打ち抜き部５９ａの短手方向の長さの中心までの角度とする。
なお、第１移動金型５８Ａの回転角度は、ヨーク７の周方向に関する角度基準からスロット開口１５ａ位置までの角度に相当する。

また、第２移動金型５８Ｂは、鋼板４９の打ち抜き後に生成される各環状磁性部材２０が、ステータコア６の軸方向のどの位置に積層されるかに応じて、±ｂ°の範囲で回転させて鋼板４９を打ち抜くように構成されている。
第２移動金型５８Ｂの回転角度は、角度基準から第２移動金型５８Ｂの打ち抜き部５９ｂの長手方向の長さの中心までの角度とする。そして、ｂ°に、打ち抜き部５９ｂの長手方向の半分に相当する角度を足した値が、略ａ°となっている。

以下、ステータコア６の軸方向の中心と一端側との間に配置される環状磁性部材２０のそれぞれを、鋼板４９を打ち抜いて形成するときの第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂのそれぞれの回転角度の設定について詳細に説明する。

ここで、例えば、環状磁性部材２０の合計枚数をＺ（奇数）とし、積層方向の一端に配置された環状磁性部材２０を１層目とし、積層方向の他端に配置された環状磁性部材２０をＺ層目として、環状磁性部材２０の層が変わるごとに、積層方向の他端にむかうにつれて積層番号が１ずつ増加するものとして積層番号を定義する。
積層方向の一端から他端に向かった場合に、最初に分割ティース凹部２７がなくなる環状磁性部材２０がＢ層目に配置されているものとする。

まず、１層目の環状磁性部材２０を形成する場合、打ち抜き対象となる鋼板４９の領域が、第１移動金型５８Ａに対応する所定位置、即ち、第１移動金型５８Ａの回転軸の軸心に、環状磁性部材２０の形成領域の中心が交わる位置に鋼板４９が搬送されると、第１移動金型は、ａ°だけ移動させたところで、鋼板４９を打ち抜く。このとき、ヨーク構成体２６の径方向に関し、打ち抜き部５９ａの一端は、分割ティース鍔部２５の形成領域の内周縁部より内側に位置し、打ち抜き部５９ａの他端は、分割ティース鍔部２５の形成領域の外周縁部より外側に位置する。
図８の（ａ）の横線のハッチング領域で示されるように、打ち抜き部５９ａによる鋼板４９の打ち抜きにより、分割ティース鍔部２５の先端面と分割ティース基部２４との間が分離される。

次いで、打ち抜き対象となる鋼板４９の領域が、第２移動金型５８Ｂに対応する所定位置、即ち、第２移動金型５８Ｂの回転軸の軸心に、環状磁性部材２０の形成領域の中心が交わる位置に鋼板４９が搬送されると、第２移動金型は、ｂ°だけ移動させたところで、鋼板４９を打ち抜く。このとき、ヨーク構成体２６の周方向に関し、打ち抜き部５９ｂの打ち抜き領域の一端部が、打ち抜き５９ａによる打ち抜き領域の径方向の外側の端部に重なっており、打ち抜き部５９ａと打ち抜き部５９ｂによる鋼板４９の打ち抜き形状は、Ｌ字状となる。また、打ち抜き部５９ｂの他端部が、分割ティース基部２４の周方向の幅からはみ出て、スロット１５の形成領域内に位置している。

これにより、図８の（ａ）の斜線のハッチング領域で示されるように、分割ティース鍔部２５の先端側の外周縁部の輪郭が形成される。なお、打ち抜き部５９ｂによる打ち抜き部位に対応する分割ティース鍔部２５の幅は、分割ティース鍔部２５の基端側の幅より僅かに狭くなっている。

以上のように回転位置を設置された第１及び第２移動金型５８Ａ，５８Ｂに打ち抜かれた鋼板４９では、分割ティース基部２４と分割ティース鍔部２５との間が分離されて、分割ティース鍔部２５の先端面及び先端側の外周縁部の輪郭、及びティース凹部１３の輪郭が形成される。

以下、２層目からＢ層目に積層される予定の環状磁性部材２０を、積層番号の小さいものから大きなものに向かって、鋼板４９を打ち抜いて環状磁性部材２０を作製する場合について説明する。
図８の（ｂ）に示されるように、環状磁性部材２０を打ち抜きにより作製するごとに、所定角度ずつ第１移動金型５８Ａ及び第２の移動金型５８Ｂの回転角度を一方向にずらして打ち抜く。この場合、第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂのそれぞれの回転軸まわりの角度の差は、（ａ−ｂ）°に保たれる。なお、所定角度は、ａ°を（Ｚ−１）の半分の値で割った角度である。

Ｂ層を構成する環状磁性部材２０を形成するための鋼板４９の打ち抜きを行ったときの第２移動金型５８Ｂの回転角度をｃ°とする。この場合、Ｂ層を構成する環状磁性部材２０を形成するための鋼板４９の打ち抜きを行ったときの第１移動金型５８Ａの回転角度は、（ａ−ｂ＋ｃ）°となる。

また、スロット開口１５ａの周方向の角度基準に対する角度が、ｃ°となる位置に配置される環状磁性部材２０の積層番号をＣとする。
以下、Ｂ＋１層目からＣ層目に積層される第２環状磁性部材２０を、積層番号の小さいものから大きなものに向かって、鋼板４９を打ち抜いて作製する場合について説明する。

図８の（ｃ）に示されるように、環状磁性部材２０を打ち抜きにより作製するごとに、第１移動金型５８Ａは、所定角度ずつ回転角度を一方向にずらして打ち抜き、第２移動金型５８Ｂは、回転角度を変化させない。

第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂの打ち抜きにより、隣接する分割ティース基部２４から対向するように突出される分割ティース鍔部２５の先端側が形成される。なお、Ｃ層目に積層される環状磁性部材２０を形成するための第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂのそれぞれの回転角度は一致する。
つまり、第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂの回転角度の差は、Ｂ層目に積層される環状磁性部材２０を形成するときには、（ａ−ｂ）°であったが、Ｃ層目に積層される環状磁性部材２０を形成するときには、０°となり、打ち抜き部５９ａと打ち抜き部５９ｂによる鋼板４９の打ち抜き形状は、Ｔ字状となる。

次いで、Ｃ＋１層目から（Ｚ＋１）／２層目に積層される予定の環状磁性部材２０を、積層番号の小さいものから大きなものに向かって、鋼板４９を打ち抜いて環状磁性部材２０を作製する場合について説明する。
環状磁性部材２０を打ち抜きにより作製するごとに、所定の角度ずつ第１及び第２の移動金型５８Ａ，５８Ｂの回転角度を一方向にずらして打ち抜く。この場合も、第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂの打ち抜きにより、隣接する分割ティース基部２４から対向するように突出される分割ティース鍔部２５の先端側が形成される。
そして、（Ｚ＋１）／２層番目に積層される環状磁性部材２０を形成するための第１及び第２移動金型５８Ａ，５８Ｂのそれぞれの回転角度は、０°に設定される。

なお、（（（Ｚ＋１）／２）＋１）層目からＺ層目までの環状磁性部材２０のそれぞれを形成する鋼板４９の打ち抜き加工を行うための第１及び第２移動金型５８Ａ，５８Ｂの回転角度は、（（（Ｚ＋１）／２）−１）層目から１層目までの環状磁性部材２０のそれぞれを形成するための第１及び第２移動金型５８Ａ，５８Ｂの回転角度の正負を逆にした角度に設定される。

そして、ステータコア６は、Ｚ枚の環状磁性部材２０を、分割ティース基部２４が軸方向に連なるように積層することで得られる。

そして、ステータ５が、以上のような構造を有するステータコア６のティース基部１１にステータ巻線１７を磁極集中巻方式で巻回して得られる。ステータ５とロータ２とで構成される電動機１では、ステータ巻線１７に電流を流すことにより、周方向に隣り合う永久磁石４が、逆磁性に着磁される。このとき、ステータ巻線１７の電流の大きさを制御することで、ロータ２のトルクを所望の大きさに制御することが可能になる。

この発明の電動機１のステータコア６によれば、ヨーク７の軸方向の少なくとも一部の位置で、ティース基部１１の先端側が、基端側に比べて幅狭となるようにティース凹部１３が形成されて、ティース鍔部１２の先端がティース凹部１３に挿入されている。
従って、ティース鍔部１２をティース凹部１３に挿入して形成することが可能であるので、ヨーク７の周方向に関し、ティース基部１１の基端側の周方向の範囲に対応する周方向の範囲の一部にスロット開口１５ａの一部を入り込ませ、スキュー角度の大きなスロット開口１５ａを形成することができる。従って、このようにスロット開口１５ａのスキュー角度が大きなステータコア６を有する電動機１では、低次のコギングトルクやトルクリップルの十分な低減効果を得ることができる。

また、この発明のステータコアの製造装置４０によれば、所定方向に搬送される鋼板４９の搬送経路に対応して配置され、分割ティース鍔部２５の所定の長さの輪郭、及び分割ティース凹部２７の壁面の輪郭以外の輪郭を形成する鋼板４９の打ち抜き加工を行う金型４２Ａ，４２Ｂを備えている。さらに、ステータコアの製造装置４０は、鋼板４９の搬送経路に対応して配置されて、鋼板４９に直交する軸まわりに回転可能にそれぞれが構成され、分割ティース鍔部２５の先端側の輪郭及び分割ティース凹部２７の壁面の輪郭を形成する鋼板４９の打ち抜き加工を行う第１及び第２移動金型を備え、第１及び第２移動金型５８Ａ，５８Ｂは、分割ティース凹部２７内に分割ティース鍔部２５が入り込む長さに分割ティース鍔部２５の先端側の輪郭を形成することが可能に構成されている。

より具体的には、第１移動金型５８Ａは、鋼板４９のヨーク構成体２６の形成領域の中心に回転軸の軸心が交わる位置に配置された鋼板４９の分割ティース鍔部２５の形成領域の内周と外周を含む鋼板４９の部位をヨーク構成体２６の周方向に所定の幅で打ち抜いて分割ティース鍔部２５の先端面を形成することが可能に構成されている。
第２移動金型５８Ｂは、第１移動金型５８Ａの回転軸に対して鋼板４９の搬送方向に平行に離間する回転軸まわりに回転可能に設けられ、鋼板４９のヨーク構成体２６の形成領域の中心に回転軸の軸心が交わる位置に配置された鋼板４９の分割ティース鍔部２５の形成領域の外側に隣接する所定部位を打ち抜いて分割ティース鍔部２５の先端側の外周縁部の輪郭を形成することが可能に構成されている。

第１移動金型５８Ａによって、スロット開口１５ａを形成するための隙間が形成されるが、ヨーク構成体２６の周方向に関する当該隙間の位置を、分割ティース基部２４の基端側の周方向の範囲に対応する範囲の一部に入り込ませることができる。これにより、環状磁性部材２０を積層させて構成されるステータコア６では、ヨーク７の軸方向の少なくとも一部の位置で、ティース鍔部１２の先端がティース凹部１３に挿入させるように、スロット開口１５ａを形成できる。
従って、ステータコアの製造装置４０を用いて作製したステータコア６を備える電動機１は、上述したように、低次のコギングトルクやトルクリップルの十分な低減効果を得ることができる。

なお、上記実施の形態では、環状磁性部材２０は、複数の分割コア部材２１を連結して構成されるものとして説明したが、環状磁性部材２０は一つの部材でできていてもよい。即ち、ヨーク構成体２６及び分割ティース２３を同一の部材により構成してもよい。

また、スロット開口１５ａは、ヨーク７の軸方向の一端から他端に至るまで、ヨーク７の軸方向に対する角度が同じ角度をとるようにスキューされるものと説明した。しかしながら、スロット開口１５ａのヨーク７の軸方向に対するスキューのさせ方はこのものに限定されない。例えば、スロット開口１５ａが、ヨーク７の軸方向の一端から他端に向かうにつれて、三角波状や正弦波状にジグザグになるように形成して、スロット開口１５ａをヨーク７の軸方向に対してスキューさせてもよい。つまり、スロット開口１５ａは、ヨーク７に軸方向の一端から他端に向かってヨーク７の軸方向に対しする角度が変化するようにスキューさせてもよい。この場合でも、角度基準位置から最も離れるスロット開口１５ａの少なくとも一部のヨーク７の周方向の位置が、ティース基部の基端側の周方向の角度範囲内に入り込むようにすればよい。

このとき、ステータコアの製造装置４０により、環状磁性部材２０を形成する際には、複数の環状磁性部材２０を積層したときのスロット開口１５ａを、所望するスキュー角度で変化させるための分割ティース基部２４及び分割ティース鍔部２５の形状を鑑みて、第１移動金型５８Ａ及び第２移動金型５８Ｂの回転角度を設定すればよい。

また、上記実施の形態では、第１移動金型５８Ａおよび第２移動金型５８Ｂによる鋼板の打ち抜き順序は、第１移動金型５８Ａによる打ち抜きが先に行うものとして説明したが、第２移動金型５８Ｂによる鋼板４９の打ち抜きを行った後に、第１移動金型５８Ａによる鋼板４９の打ち抜きを行ってもよい。

また、ステータコアの製造装置４０を用いて環状磁性部材２０を形成する際、打ち抜き部５９ｂの打ち抜きは、例えば、環状磁性部材２０の分割ティース鍔部２５が、突出方向の全域に同じ幅になるのであれば、環状磁性部材２０の積層番号でＢ〜（（Ｚ＋１）／２＋Ｂ）までのものに対しては、第２移動金型５８Ｂの打ち抜き部５９ｂによる打ち抜きは行わなくてもよい。

また、回転電機は、電動機１であるものとして説明したが、電動機１と同等の構成のステータ及びロータを備える発電機であってもよい。
また、ロータ２の界磁極の数（極数）が１０であり、ティース１０の数が１２であるものとして説明したが、極数及びティース１０の数はこのものに限定されず、極数及びティース１０の数は、他の数に適宜設定してもよい。

１ 電動機（回転電機）、２ ロータ、５ ステータ、６ ステータコア、７ ヨーク、１０ ティース、１１ ティース基部、１２ ティース鍔部、１３ ティース凹部、１５ａ スロット開口、２０ 環状磁性部材、２１ 分割ティース、２４ 分割ティース基部、２５ 分割ティース鍔部、２６ ヨーク構成体、２７ 分割ティース凹部、４０ ステータコアの製造装置、４２Ａ,４２Ｂ 金型、４９ 鋼板、５８Ａ 第１移動金型、５８Ｂ 第２移動金型。

Claims (3)

1. ロータと、上記ロータを囲繞するように上記ロータに同軸に配設されるステータコアを有するステータとを備え、
   上記ステータコアは、上記ロータに同軸に配設されるヨークと、それぞれ、上記ヨークの軸方向の両端間に亘って突出されるティース基部、及び上記ティース基部の先端から少なくとも一方または他方の側に突出するティース鍔部により構成されて上記ヨークの周方向に互いに間隔をあけて配列される複数のティースとを備え、隣接する上記ティース間に形成されるスロット開口が上記ヨークの軸方向に対してスキューされた回転電機であって、
   上記ヨークの軸方向の少なくとも一部の位置で、上記ティース基部の先端側の一側または他側に、基端側に比べて幅狭となるようにティース凹部が形成され、上記ティース鍔部の先端が上記ティース凹部に挿入されていることを特徴とする回転電機。
2. 鋼板を加工して形成される板状の複数の環状磁性部材を複数備え、
   環状磁性部材は、平板のリング形状のヨーク構成体と、それぞれ、上記ヨーク構成体の内周面から突出される分割ティース基部、及び上記分割ティース基部の先端から、上記ヨーク構成体の周方向の少なくとも一方または他方に突出する分割ティース鍔部を有する複数の分割ティースとを備えており、
   隣接する上記分割ティース鍔部の間の隙間、もしくは上記分割ティース鍔部と上記分割ティース基部の先端側の側面との間の隙間からなるスロット開口が連なるように複数の上記環状磁性部材を積層して構成され、軸方向の所定位置にある一部の上記環状磁性部材の上記分割ティース基部の先端側の一側または他側に、基端側に比べて幅狭となる分割ティース凹部が形成されて、上記分割ティース鍔部の先端が上記分割ティース凹部内に配置されるステータコアの製造装置であって、
   所定方向に搬送される上記鋼板の搬送経路に対応して配置され、上記分割ティース鍔部の所定の長さの輪郭、及び上記分割ティース凹部の壁面の輪郭以外の輪郭を形成する上記鋼板の打ち抜き加工を行う金型と、
   上記鋼板の搬送経路に対応して配置されて、上記鋼板に直交する軸まわりに回転可能にそれぞれが構成され、上記分割ティース鍔部の先端側の輪郭及び上記分割ティース凹部の壁面の輪郭を形成する上記鋼板の打ち抜き加工を行う第１及び第２移動金型と、
   を備え、
   上記第１及び第２移動金型は、上記分割ティース凹部内に上記分割ティース鍔部が入り込む長さに上記分割ティース鍔部の先端側の輪郭を形成することが可能に構成されていることを特徴とするステータコアの製造装置。
3. 上記第１移動金型は、上記鋼板における上記ヨーク構成体の形成領域の中心の移動経路に交わり、上記鋼板に直交する回転軸まわりに回転可能に設けられ、上記鋼板の上記ヨーク構成体の形成領域の中心に回転軸の軸心が交わる位置に配置された上記鋼板の上記分割ティース鍔部の形成領域の内周と外周を含む上記鋼板の部位を、上記ヨーク構成体の形成領域の周方向に所定の幅で打ち抜いて上記分割ティース鍔部の先端面を形成し、
   上記第２移動金型は、上記第１移動金型の回転軸に対して上記鋼板の搬送方向に平行に離間する回転軸まわりに回転可能に設けられ、上記鋼板の上記ヨーク構成体の形成領域の中心に回転軸の軸心が交わる位置に配置された上記鋼板の上記分割ティース鍔部の形成領域の外側に隣接する部位を打ち抜いて上記分割ティース鍔部の先端側の外周縁部の輪郭を形成する第２移動金型と、
   を備えていることを特徴とする請求項２に記載のステータコアの製造装置。

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