JP2012125032A - ディスク型回転機コア - Google Patents

Abstract

【課題】
ディスク型回転機コアの中でも巻きコアからなるモータコアの製造工程において、帯状の電磁鋼板を用い、コアのスロット部を打ち抜き、引き続き同時に巻き加工を行う場合、巻き加工中のコア形状の計測値から計算して帯状の電磁鋼板におけるスロットの形状や打ち抜き位置を決定する制御装置を必要としたり、巻き取って行く帯状の電磁鋼板の縁が揃うように巻き方を制御する装置を必要としたりするが、そのような装置を必要としないコア製造方法を提供したい。
【解決手段】
ディスク型回転機コアの製造において、帯状の電磁鋼板１をシャフト２に巻き付ける際、電磁鋼板１がシャフト２の軸方向に対して垂直に積層するように電磁鋼板１の縁をシャフト２から延びたリブ５に押し付けながら巻き付け、積層した電磁鋼板はそのリブ５に溶接することとする。その後、積層した電磁鋼板は樹脂モールドした後にスロット加工を施す。
【選択図】図１

Description

ディスク型回転機のロータやステータに用いるコアに関する発明である。ここで回転機とは、電気と機械のエネルギー変換を磁束を媒体として行うか利用するものであり、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、発電動機等、さらにはこれらに類した機器、例えば同期変流機、同期調相機、誘導電圧調整機であり、またロータリートランスや回転位置を検出するロータリー式のセンサーも含む。モータはブラシレス直流モータ、ブラシ付き直流モータ、誘導モータ、同期モータ、リラクタンスモータなど、どのタイプでも良い。ジェネレータも直流機、誘導機、同期機のどのタイプでも良い。

ディスク型回転機コアの中でも巻きコアからなるモータコアの製造工程において、帯状の電磁鋼板を用い、コアのスロット部を打ち抜き、引き続き同時に巻き加工を行う例が特許文献１に示されている。

その場合、巻き加工中のコア形状（巻き半径や巻き位置など）の計測値から計算によって帯状の電磁鋼板におけるスロットの形状や打ち抜き位置を決定して打ち抜き加工を行う必要があり、専用の制御装置が必要である。

この打ち抜きにおいてかえりが問題となる場合には、打ち抜き工程と巻き工程の間に打ち抜きのかえり処理を行う必要も出てくる。

巻き工程においてはまた、巻き取って行く帯状の電磁鋼板の縁が揃うように巻き方を制御する必要があり、専用の制御装置が必要である。このように帯状の電磁鋼板の縁が揃うようにしないと、ロータやステータとして用いる際、ロータとステータのギャップが一定に保たれず不均一な磁力分布のコアとなってしまう。

特開平８−１６３８３５号公報

前記技術においては、巻き加工中のコア形状の計測値から計算して帯状の電磁鋼板におけるスロットの形状や打ち抜き位置を決定する制御装置を必要としたり、巻き取って行く帯状の電磁鋼板の縁が揃うように巻き方を制御する装置を必要としたりするが、そのような装置を必要としないコア製造方法を提供することを課題とする。

ディスク型回転機コアの製造において、帯状の電磁鋼板をシャフトに巻き付ける際、その電磁鋼板がそのシャフトの軸方向に対して垂直に積層するようにその電磁鋼板の縁をそのシャフトから延びたリブに押し付けながら巻き付け、積層した電磁鋼板はそのリブに溶接することとする。その後、積層した電磁鋼板は樹脂モールドした後にスロット加工を施す。

本発明では、帯状の電磁鋼板をシャフトに巻き付ける際、その電磁鋼板がそのシャフトの軸方向に対して垂直に積層するようにその電磁鋼板の縁をそのシャフトから延びたリブに押し付けながら巻き付け、巻き付け後には溶接することとしたので、帯状の電磁鋼板の縁が揃った形状で積層することになり、専用装置を設けて巻き付け方を制御するといった必要は全くない。

また本発明のように、積層した電磁鋼板を樹脂モールドすることとした場合、その後でスロット加工すればよいので、スロットを打ち抜いては巻き付けることを連続させる場合のように、専用装置を設けて、巻き加工中のコア形状の計測値から計算して電磁鋼板におけるスロットの形状や打ち抜き位置を決定するといった必要は全くない。

（ａ）シャフト２およびリブ５と一体になった積層鋼板をリブ側から見た側面図。（ｂ）その積層鋼板を切断面４で切断した断面図。（説明の便宜上、切断して見せた） 巻き終り時の積層鋼板の斜視図。 （ａ）樹脂モールドした積層鋼板にスロット加工した後の斜視図。（ｂ）スロット７とシャフト２の間の余裕距離ｄを示した図。

本発明のコアは例えば以下のような工程で製造されるものである。

帯状を成す一枚の電磁鋼板１と中空のシャフト２を用意する。ただしシャフト２は中実であってもよい。

シャフト２の外周に電磁鋼板１の一端を溶接固定した後、シャフト２を回転させながら電磁鋼板１を巻き付けて行き、シャフト２の軸方向に対して垂直に積層するようにする。緊密に巻き付けるため、図２に示すように電磁鋼板１の他端３に所要の張力を掛け続ける。

ただし電磁鋼板１が垂直に積層して電磁鋼板１の縁が各層揃うようにするため、図１に示すとおりシャフト２から径方向に放射状に延びるリブ５を８本程度シャフト２と一体に設けておき、このリブ５に電磁鋼板１の縁が押し付けられるよう反対側の縁に圧力をかけながら巻き重ねて行く。なお、リブ５の本数や配置（等角度に間隔をおく等）について特に限定するものではなく、電磁鋼板の縁を全層にわたって揃える機能を果すものであればよく、直線状のものでなく曲線を描いて延びるものであってもよい。

図２に示すように、所望の厚さにまで積層したら電磁鋼板１を切断し、切断した終端部を隣接層の電磁鋼板にスポット溶接して固定する。

その後、図１に示すように電磁鋼板１の縁が各リブ５と接触している帯状部分の両縁部６に沿って電磁鋼板１とリブ２を溶接して固定する。なお溶接箇所は両縁部６の全体にわたって連続している必要はなく、両縁部６の各部分に分散して溶接するのみであっても十分に固定されるような各部分であればよい。また溶接するタイミングは、巻き重ね終了時に限定するものではなく、巻き重ね途中で溶接することを複数回繰り返すこととしてもよい。

以上のように、電磁鋼板１をシャフト２に巻き付け、巻き付け終端部を隣接鋼板に溶接し、鋼板１の縁をリブ５に溶接しという工程を経て、シャフト２およびリブ５と一体になった積層鋼板が得られる。

この積層鋼板をモールド金型にセットし、そこに、有機樹脂を加熱溶融して流動性を持たせたものを流し込む。こうして各層間に樹脂が充填され、樹脂硬化後には高剛性となった積層鋼板が得られる。この積層鋼板は、鋼板のビビリがなく騒音の低いコアとして用いることができる。

以上のように溶接工程と樹脂モールド工程によって高剛性の積層鋼板を得ることができるので、表面に接着剤を塗布した特殊な電磁鋼板といったものを用意する必要は全くない。

以上の積層鋼板においてリブ５に溶接した側面と反対の側面には、図３（ａ）に示すように巻線を収納するためのスロット加工をする。加工後のスロット７の中にはさらにウェッジ溝（図示しない）を加工する。以上のようにしてディスク型回転機に用いるコアが完成する。

なお、図１（ｂ）および図３（ｂ）に示されている各寸法Ｔ（リブ５の厚さ）、W（電磁鋼板１の帯の幅）、Ｌ（シャフト２の長さ）、Ｄ（加工するスロット７の深さ）、ｄの間には、Ｔ＋Ｗ＝Ｌ＋Ｄ＋ｄ、という関係が成立するようにする。このｄという距離をとってスロット７の底がシャフト２に当らないように加工すると共に、スロット７に収納する巻線とシャフト２の間の絶縁性を確保する。

前記のスロット加工においては、樹脂モールドにより各層が一体化していることから、連続的な加工が可能となっている。その際、鋼板のかえりが起きたりすることはないので、かえり処理といった工程の必要も全くない。

従来のスロット加工は、シャフトに鋼板を巻き付ける前に行なっており、巻き付け途中で巻き半径を計測し、それに応じたスロット抜きピッチとなるよう制御する等、複雑な工程が必要であったが、本発明では積層鋼板の最終工程でスロット加工をするので、従来のようなスロット抜きピッチの制御設備を省くことができる。

１ 電磁鋼板
２ シャフト
３ 電磁鋼板１の他端
４ シャフトおよびリブと一体になった積層鋼板の切断面（説明の便宜上、切断して見せた）
５ リブ
６ 電磁鋼板１の縁が各リブ５と接触している帯状部分の両縁部
７ スロット

Claims (2)

1. 帯状の電磁鋼板をシャフトに巻き付ける際、前記電磁鋼板が前記シャフトの軸方向に対して垂直に積層するように前記電磁鋼板の縁を前記シャフトから延びたリブに押し付けながら巻き付け、積層した電磁鋼板を前記リブに溶接した後、樹脂モールドし、その後にスロット加工することを特徴とするディスク型回転機コアの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法により製造された回転機コア。

Images