JP2020182272A - ステータコアの分割コア及びこれを備えたステータ、ステータコアの分割コアの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】材料歩留まり及び寸法精度の向上と、回転電機の性能向上を実現することが可能なステータコアの分割コアとその製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】分割コア１１０は、ティース部１１２の先端部に鍔部１１４を有しているため、ティース部１１２に流れ込む磁束を有効に活用することができると共に漏れ磁束が抑制される。また、鍔部１１４を有していながら、コア打ち抜き工程において、隣り合う分割コア片４１を、ヨーク部１１１の径方向側面１１１ａとティース部１１２の径方向側面１１２ａとがそれぞれ対向するように互い違いに配置することができる。よって、材料歩留まり向上と回転電機の性能向上を実現することができる。さらに、コア打ち抜き工程で先に打ち抜かれた領域を利用してシェービング加工を行うので、金型装置の小型化が図られると共に、分割コアの寸法精度が向上する。【選択図】図１８

Description

本願は、ステータコアの分割コア及びこれを備えたステータ、ステータコアの分割コアの製造方法及び製造装置に関するものである。

近年、回転電機の小型化、高効率化、及び高生産性が求められており、回転電機のステータコアには分割コア構造が多く採用されている。分割コアは、ステータコアの円環状の外周部の一部を形成するヨーク部と、ヨーク部の内周側端面から突出されたティース部とを有し、シート状の鋼板から打ち抜かれた分割コア片を所定枚数積層することにより製造される。

分割コアの製造方法の先行技術として、鋼板から分割コア片を打ち抜く際に、鋼板上に隣り合う分割コア片を当接させて互い違いに配置することで、製品部分以外の無効領域を減らすことが知られている。例えば特許文献１では、鋼板上にＬ字形状の分割コアを配置する際に、２つの分割コア形状線のＬ字形状鋭角側の長辺同士及び短辺同士の両方が対向するように配置し、各分割コア形状線のＬ字形状鋭角側にあるスロット予定部のスペースを互いに有効利用している。

特許第５５７３７４２号公報

しかしながら、鋼板上に互い違いに分割コア片を配置する方法では、分割コア片を打ち抜く際に、パイロット穴と位置決めピンの隙間によってせん断加工部の位置ズレが生じたり、ダレ及びカエリが発生したりするため、分割コア片の寸法精度が低いという問題があった。

また、分割コア片を積層して円環状に配置した際に、分割コア片のせん断加工部に発生したカエリにより積層方向の短絡が発生し、渦電流が増加するという問題があった。さらに、円環状に整列された分割コアをフレームで保持する際に、隣接する分割コアのヨーク部同士がカエリによって当接するため、ステータの寸法精度が低下するという問題があった。

なお、特許文献１による略Ｌ字形状の分割コアは、ティース部先端に鍔（つば）部を有しておらず、漏れ磁束の増加による回転電機の出力低下が懸念される。しかし、ティース部先端に鍔部を配置した場合、鋼板上の無効領域が増加し材料歩留りが低下する。このように、従来の分割コアでは、材料歩留まり向上のために分割コア形状が制約されたり、回転電機の性能向上のために材料歩留まりが低下したりしていた。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、材料歩留まり向上と回転電機の性能向上を実現することが可能なステータコアの分割コア及びこれを備えたステータを得ることを目的とする。また、ステータコアの分割コアの材料歩留まりと寸法精度を向上することが可能なステータコアの分割コアの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本願に開示されるステータコアの分割コアは、回転電機のロータの外周側に配設されるステータコアの分割コアであって、ステータコアの円環状の外周部の一部を形成するヨーク部と、ヨーク部の内周側端面から突出されたティース部とを備え、ヨーク部の外周側端面とヨーク部の径方向側面との間に切り欠きが形成されると共に、ティース部の先端部から周方向に突出された鍔部を有し、ティース部の径方向側面をヨーク部の外周側端面まで延長した第１の仮想直線と、ヨーク部の径方向側面をティース部の内周側端面まで延長した第２の仮想直線とを引いたとき、ヨーク部は、第１の仮想直線よりも周方向外側に張り出した張り出し部を有し、張り出し部は、ティース部の径方向側面と鍔部と第２の仮想直線とヨーク部の内周側端面とで囲まれた空間内に収まるように形成されている。
また、本願に開示されるステータは、上記ステータコアの分割コアを少なくとも１つ含むステータコアと、ティース部に巻回されたコイルとを備えたものである。

本願に開示されるステータコアの分割コアの製造方法は、回転電機のロータの外周側に配設されるステータコアの分割コアの製造方法であって、分割コアは、ステータコアの円環状の外周部の一部を形成するヨーク部と、ヨーク部の内周側端面から突出されたティース部とを備え、鋼板上に、隣り合う分割コア片を、ヨーク部の径方向側面とティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置し、隣り合う分割コア片の一方の分割コア片を打ち抜くコア打ち抜き工程と、コア打ち抜き工程の後に残った他方の分割コア片の一部をシェービング加工するシェービング加工工程と、シェービング加工工程の後、他方の分割コア片の鋼板との連結部を打ち抜く連結部除去工程とを含むものである。

本願に開示されるステータコアの分割コアの製造装置は、回転電機のロータの外周側に配設されるステータコアの分割コアの製造装置であって、分割コアは、ステータコアの円環状の外周部の一部を形成するヨーク部と、ヨーク部の内周側端面から突出されたティース部とを備え、鋼板上に、隣り合う分割コア片を、ヨーク部の径方向側面とティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置し、隣り合う分割コア片の一方の分割コア片を打ち抜くコア打ち抜き部と、コア打ち抜き部で打ち抜かれなかった他方の分割コア片の一部をシェービング加工するシェービング加工部と、他方の分割コア片の鋼板との連結部を打ち抜く連結部除去部とを含むものである。

本願に開示されるステータコアの分割コア及びこれを備えたステータによれば、ティース部の先端部から周方向に突出された鍔部を有しているため、ティース部に流れ込む磁束を有効に活用することができると共に漏れ磁束が抑制され、且つ、製造時には、鍔部を有していながら、隣り合う分割コア片を、ヨーク部の径方向側面とティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置することができるため、材料歩留まり向上と回転電機の性能向上を実現することが可能である。

本願に開示されるステータコアの分割コアの製造方法及び製造装置によれば、隣り合う分割コア片を、ヨーク部の径方向側面とティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置しているので、鋼板の無効領域が低減され、材料歩留まりが向上する。また、隣り合う分割コア片の一方の分割コア片を打ち抜いた後、他方の分割コア片の一部をシェービング加工するようにしたので、ステータコアの分割コアの寸法精度を向上することが可能である。

実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図である。 実施の形態１によるステータを示す斜視図である。 実施の形態１によるステータコアを示す斜視図である。 実施の形態１によるステータコアを示す平面図である。 実施の形態１によるステータの一部を示す平面図である。 実施の形態１によるステータ巻線を説明する断面模式図である。 実施の形態１によるステータ巻線のコイルを説明する正面図である。 実施の形態１によるステータコアの分割コアを示す平面図である。 実施の形態１による分割コアの形状を説明する図である。 実施の形態１による分割コアの形状を説明する図である。 実施の形態１による分割コアを示す斜視図である。 実施の形態１による分割コアのシェービング加工断面による効果を説明する図である。 実施の形態１による分割コアのシェービング加工断面による効果を説明する図である。 比較例による分割コアのせん断加工断面を説明する図である。 比較例による分割コアのせん断加工断面を説明する図である。 実施の形態１による分割コアの変形例を示す図である。 実施の形態２による分割コアの製造方法を説明する工程フロー図である。 実施の形態２による分割コアの製造装置を説明する平面模式図である。 実施の形態２による分割コアの製造装置を説明する断面模式図である。 実施の形態２による分割コアの製造装置におけるシェービング加工領域を説明する図である。 実施の形態２による分割コアの積層方向の固定方法を説明する図である。 実施の形態２による分割コアの積層方向の別の固定方法を説明する図である。 実施の形態３による分割コアの製造装置を説明する平面模式図である。 実施の形態３により製造される分割コア片を示す平面図である。 実施の形態３により製造される別の分割コア片を示す平面図である。 実施の形態３による分割コアの製造装置の変形例を説明する平面模式図である。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１によるステータコアの分割コア、及びこれを備えたステータについて、図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１による回転電機の構成を示す断面図、図２は実施の形態１によるステータを示す斜視図、図３及び図４は、実施の形態１によるステータコアを示す斜視図及び平面図である。なお、各図において、同一または相当部分には、同一符号を付している。

図１に示すように、モータ等の回転電機１００は、ハウジング１、ロータ６、及びステータ１０を備えている。ハウジング１は、円筒形状のフレーム２と、フレーム２の開口部を塞ぐブラケット３とを有している。ブラケット３には、ベアリング４を介してシャフト５が回転可能に支持されている。なお、図１において、Ａはシャフト５の回転軸（軸心）を示している。

ロータ６は、シャフト５に固着されたロータコア７と、ロータコア７の外周面側に配列された永久磁石８を含み、回転軸Ａを中心に回転する。なお、実施の形態１では、永久磁石８を備えた永久磁石型ロータを例に挙げたが、ロータ６はこれに限定されるものではなく、例えばかご形ロータ、巻線形ロータ等であってもよい。ステータ１０は、フレーム２に圧入もしくは焼き嵌めにより固定されている。

次に、実施の形態１によるステータ１０及びステータコア１１の構造について、図２から図７を用いて説明する。なお、ここでは、極数が８極、ステータコア１１のスロット数が４８個、ステータ巻線２０が三相巻線の場合について説明する。ステータ１０は、ロータ６の外周側に配設されるステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたステータ巻線２０とを備えている。ステータコア１１は、複数の分割コア１１０を円環状に配置することにより形成されている。

なお、実施の形態１によるステータ１０は、実施の形態１による分割コア１１０を少なくとも１つ含むステータコア１１と、ティース部１１２に巻回されたコイル２１とを備えたものである。ステータ１０のスロット１２には、ステータ巻線２０とステータコア１１とを電気的に隔離する絶縁紙１３が配置される（図５参照）。

図６に示すように、ステータコア１１には、隣り合うティース部１１２によって４８個のスロット１２−１、１２−２、・・１２−１３（総称してスロット１２）が形成されている。コイル２１は、スロット１２に収納されるスロット部２１Ｓと、スロット１２から延出されたターン部２１Ｔを含む。スロット１２には、Ｓ１−Ｓ６で示す６本のスロット部２１Ｓが径方向に整然と収納される。１つのスロット１２には、３つの異なるコイル２１のスロット部２１Ｓが収納される。

具体的には、第１コイルのスロット部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５と、第２コイルのスロット部Ｓ４と、第３コイルのスロット部Ｓ２、Ｓ６が同一のスロット１２内に収納される。スロット１２−１に収納されたスロット部２１Ｓは、ターン部２１Ｔを通して、１磁極ピッチ分（ここでは６スロット）周方向に離れたスロット１２−７及びスロット１２−１３に収納される。

また、図７に示すように、コイル２１は、例えばエナメル樹脂で絶縁被覆された接続部のない銅線またはアルミニウム線等からなる導体線を、径方向からみて８の字状に巻回した形状である。スロット部Ｓ１、Ｓ２、・・Ｓ６は、ターン部Ｔ１−１、Ｔ１−２、・・Ｔ６−２により接続される。端末部であるターン部Ｔ１−２、Ｔ６−２は、溶接等により他のコイルまたは中性点または給電部に接続される。コイル組立工程では、成形されたコイル２１を所定数（ここでは４８個）組み合せて籠状とし、これに円環状のステータコア１１を径方向から挿入することでステータ１０が得られる。

次に、実施の形態１によるステータコア１１の分割コア１１０について、図８から図１３を用いて説明する。なお、図中、矢印Ｘはステータコア（分割コア）の周方向、矢印Ｙはステータコア（分割コア）の径方向、矢印Ｚはステータコア（分割コア）の積層方向を示している。図８に示すように、分割コア１１０は、ステータコア１１の円環状の外周部の一部を形成するヨーク部１１１と、ヨーク部１１１の内周側端面１１１ｃから突出されたティース部１１２とを備えている。

分割コア１１０は、径方向中心線Ｂに対して左右対称形状である。また、図８中、Ｌ１はティース部の径方向寸法（スロット深さ）、Ｌ２はヨーク部の径方向寸法、Ｌ３はスロット幅の１／２を示している。実施の形態１では、Ｌ１とＬ２は略等しい。さらに、分割コア１１０は、ヨーク部１１１の外周側端面１１１ｂと径方向側面１１１ａとの間に切り欠き１１３が形成されると共に、ティース部１１２の先端部から周方向に突出された突起である鍔部１１４を有している。

図８に示すように、ティース部１１２の径方向側面１１２ａをヨーク部１１１の外周側端面１１１ｂまで延長した第１の仮想直線Ｖ１と、ヨーク部１１１の径方向側面１１１ａをティース部１１２の先端部の内周側端面１１２ｂまで延長した第２の仮想直線Ｖ２とを引く。このとき、ヨーク部１１１は、第１の仮想直線Ｖ１よりも周方向外側に張り出した張り出し部１１１ｄ（斜線部）を有している。張り出し部１１１ｄは、ティース部１１２の径方向側面１１２ａと鍔部１１４と第２の仮想直線Ｖ２とヨーク部１１１の内周側端面１１１ｃとで囲まれた空間１４内に収まるように形成されている。

また、図９に示すように、複数の分割コア１１０、１１０Ａを互いに違いに配置したとき、分割コア１１０のヨーク部１１１の径方向側面と分割コア１１０Ａのティース部１１２の径方向側面とは当接する。同様に、分割コア１１０のティース部１１２の径方向側面と、分割コア１１０Ａのヨーク部１１１の径方向側面とは当接する。さらに、分割コア１１０の切り欠き１１３の一部と分割コア１１０Ａの鍔部１１４の一部は当接し、分割コア１１０の鍔部１１４の一部と分割コア１１０Ａの切り欠き１１３の一部は当接する。

図１０は、図９中、Ｃで示す部分の拡大図である。図１０に示すように、軸方向に直交する断面において、鍔部１１４は、切り欠き１１３と相似の略三角形であり、ティース部１１２の内周側端面１１２ｂと同一面をなす面１１４ａと、ティース部１１２の径方向側面１１２ａと鋭角をなして連なる他の面１１４ｂとを有する。

鍔部１１４の他の面１１４ｂがティース部１１２の径方向側面１１２ａの延長線Ｄとなす角度θ１は、切り欠き１１３がヨーク部１１１の径方向側面１１１ａの延長線Ｄとなす角度と等しい。ただし、それらの角度は完全に等しくなくてもよく、シェービング加工等により若干の差が生じる場合がある。なお、図１０において、θ１＝５０°である。

図１１は、実施の形態１による分割コアを示す斜視図、図１２及び図１３は、分割コアのシェービング加工断面の効果を説明する図である。分割コア１１０のヨーク部１１１の径方向側面１１１ａ、切り欠き１１３、ティース部１１２の径方向側面１１２ａ、及び鍔部１１４の少なくとも一部は、シェービング加工断面である。シェービング加工断面は、せん断加工時の破断面及びカエリ（バリ）等が除去された平滑で精度の高い断面である。

実施の形態１では、少なくともヨーク部１１１の径方向側面１１１ａとティース部１１２の径方向側面１１２ａをシェービング加工断面としている。図１２に示すように、分割コア１１０のヨーク部１１１の径方向側面１１１ａをシェービング加工断面とすることにより、せん断加工による破断面及びカエリが除去され、積層方向の短絡が抑制される。また、図１３に示すように、分割コア１１０を円環状に整列した際に周方向の圧縮応力が作用するが、ヨーク部１１１の径方向側面１１１ａをシェービング加工断面とすることにより、ステータコア１１の寸法精度が安定する。

比較例として、シェービング加工を施していない分割コアのせん断加工断面について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４に示すように、分割コア２１０のせん断加工断面２１０ａは、ダレ部３１及びカエリ３２が発生している。金型摩耗等によりせん断加工時のカエリ３２が増加すると、ダレ部３１と接触し、積層方向の短絡が発生する。また、図１５に示すように、分割コア２１０を円環状に整列した際に周方向の圧縮応力が作用し、図中Ｅで示す部分のように隣り合う分割コア２１０のカエリ３２同士が当接する。これにより、ステータコアの寸法精度が低下し、回転電機１００の出力が低下し騒音が増加する。

図１６は、実施の形態１による分割コアの変形例として、１ティース毎に巻線された集中巻構造を適用した例を示している。分割コア１１０のティース部１１２には、インシュレータ１１７を介して巻線部２１Ａが形成される。このように、実施の形態１による分割コア１１０は、集中巻構造への適用も可能であり、巻線の占積率が向上するため回転電機１００の効率が向上する。また、分割コア１１０が巻線で固定されるため、回転電機１００の組立性が向上し、生産性が向上する。

以上のように、実施の形態１によるステータコア１１の分割コア１１０、及びこれを備えたステータ１０によれば、ティース部１１２の先端部から周方向に突出された鍔部１１４を有するため、ティース部１１２に流れ込む磁束を有効に活用することができると共に漏れ磁束が抑制され、回転電機１００の出力増加及び効率向上が図られる。また、鍔部１１４を有していながらヨーク部１１１の幅を確保することができるため、回転電機１００の出力低下を抑制することができる。

また、ヨーク部１１１の張り出し部１１１ｄが、ティース部１１２の径方向側面１１２ａと鍔部１１４と第２の仮想直線Ｖ２とヨーク部１１１の内周側端面１１１ｃとで囲まれた空間１４内に収まるので、製造時には、鍔部１１４を有していながら、隣り合う分割コア片を、ヨーク部１１１の径方向側面１１１ａとティース部１１２の径方向側面１１２ａとがそれぞれ対向するように互い違いに配置することができる。これにより、鋼板の無効領域が低減され、材料歩留まりが向上し、生産性が向上する。

さらに、分割コア１１０の一部をシェービング加工断面とすることにより、積層方向の短絡が抑制されるため、渦電流が低減され、回転電機１００の効率が向上する。また、ステータコア１１の寸法精度が高くなり、回転電機１００の出力低下及び騒音を抑制することができる。これらのことから、材料歩留まり向上と回転電機１００の性能向上を実現することが可能なステータコア１１の分割コア１１０及びこれを備えたステータ１０が得られる。

実施の形態２．
実施の形態２では、上記実施の形態１で説明したステータコア１１の分割コア１１０の製造方法及び製造装置について説明する。図１７は分割コアの製造方法を説明する工程フロー図、図１８は、分割コアの製造装置である金型装置を説明する平面模式図、図１９は、図１８中、Ｈ−Ｈで示す部分の断面模式図である。なお、図中、矢印Ｇは鋼板の送り方向を示している。

まず、実施の形態２による分割コア１１０の製造方法について、図１７及び図１８を用いて説明する。図１８に示すＳ１０、Ｓ２０、及びＳ３０は、図１７の工程フローに対応しており、その工程が実施される部分である。なお、図１８に示す鋼板４０上の分割コア片４１−１、４１−２、・・４１−１１（総称して分割コア片４１）は、「分割コア片予定部」を意味しており、鋼板４０から打ち抜かれて分割コア片４１となる。

分割コア１１０の製造方法は、コア打ち抜き工程、シェービング加工工程、及び連結部除去工程を含んでいる。まず、図１７のステップＳ５の鋼板送り工程では、鋼板送り機構によって、シート状の鋼板４０が金型装置５０内の搬送経路に送られる。実施の形態２では、鋼板の送り方向は、分割コア片４１の径方向と一致している。鋼板４０の送り方向と直交する鋼板４０の幅方向の両端部には、金型装置５０内での鋼板４０の位置を決めるパイロット穴４２が配置される。

鋼板４０上には、１１個の分割コア片４１−１、４１−２、・・４１−１１が、鋼板４０の幅方向に配列されている。この際、隣り合う分割コア片４１（例えば分割コア片４１−１と分割コア片４１−２）を、ヨーク部の径方向側面とティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置する。なお、鋼板４０の幅方向に配列される分割コア片４１の数は、これに限定されるものではない。

また、分割コア片４１は、ヨーク部の外周側端面と径方向側面との間に切り欠き（図８参照）が形成されると共に、ティース部の先端部から周方向に突出された鍔部（図８参照）を有している。分割コア片４１の鍔部は、隣り合う分割コア片４１の切り欠きと対向配置される。なお、隣り合う分割コア片４１は、鋼板４０の板厚の５％以上の間隔をあけて鋼板４０上に対向配置され、この間隔の領域は、後のシェービング加工工程におけるシェービング加工代となる。ステップＳ１０の奇数列コア打ち抜き工程では、隣り合う分割コア片４１の一方の分割コア片４１、ここでは奇数列の分割コア片４１−１、４１−３、・・４１−１１を打ち抜く。

図１８に示すステップＳ１５はアイドル工程であり、続いてステップＳ２０の偶数列コアのシェービング加工工程では、コア打ち抜き工程の後に残った他方の分割コア片４１、ここでは偶数列の分割コア片４１−２、４１−４、・・４１−１０の一部をシェービング加工する。実施の形態２では、シェービング加工領域４３（図１８中、太い黒線で示す）は、分割コア片４１のヨーク部の径方向側面、切り欠き、ティース部の径方向側面、及び鍔部を含んでいる。シェービング加工領域４３には、コア打ち抜き工程で先に打ち抜かれた領域を利用してシェービング加工が施される。

図１８に示すステップＳ２５はアイドル工程であり、続いてステップＳ３０の偶数列コアの連結部除去工程において、偶数列の分割コア片４１−２、４１−４、・・４１−１０の鋼板４０との連結部４４、４５（図１８中、太い黒線で示す）を打ち抜く。ステップＳ３０において打ち抜かれた分割コア片４１は、ステップＳ４０の偶数列コアの積層整列工程で積層される。同様に、ステップＳ１０において打ち抜かれた分割コア片４１は、ステップＳ５０の奇数列コアの積層整列工程で積層される。最後に、ステップＳ６０の奇数列、偶数列コアの積層固定工程において、分割コア片４１は積層方向に固定され、分割コア１１０が完成する。

次に、実施の形態２による分割コアの製造装置について、図１９を用いて説明する。分割コアの製造装置である金型装置５０は、第１金型５０Ａ（コア打ち抜き部）、第２金型５０Ｂ（シェービング加工部）、及び第３金型５０Ｃ（連結部除去部）を含む。第１金型５０Ａは、せん断打ち抜き加工用のダイス５２ａ、５２ｂ、及びパンチ５３ａを備えている。第２金型５０Ｂは、シェービング加工用のダイス５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、パンチ５４、及びストリッパ５５を備えている。第３金型５０Ｃは、せん断打ち抜き加工用のダイス５２ｄ、５２ｅ、及びパンチ５３ｂを備えている。なお、第１金型５０Ａ、第２金型５０Ｂ、及び第３金型５０Ｃは、それぞれの中間に位置するダイス５２ｂ、５２ｄを共用している。

シート状の鋼板４０は、鋼板送り機構によって、コイル材５１から金型装置５０の搬送経路に送られ、第１金型５０Ａに入る。第１金型５０Ａは、鋼板４０上に、隣り合う分割コア片４１を、ヨーク部の径方向側面とティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置し、隣り合う分割コア片４１の一方の分割コア片４１（ここでは奇数列）を打ち抜く処理を行う。

第２金型５０Ｂは、第１金型５０Ａで打ち抜かれなかった他方の分割コア片４１（ここでは偶数列）の一部をシェービング加工する。この時のシェービング加工幅（図２０中、Ｌ４で示す）は、鋼板４０の板厚の５％以上に設定される。第３金型５０Ｃは、他方の分割コア片４１の鋼板４０との連結部を打ち抜く処理を行う。第１金型５０Ａのダイス５２ａ、５２ｂと、第３金型５０Ｃのダイス５２ｄ、５２ｅには、それぞれ打ち抜かれた分割コア片４１が積層される。

分割コア１１０の積層方向の締結固定方法について、図２１及び図２２を用いて説明する。分割コア１１０の積層方向の締結固定は、抜きカシメ、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、接着剤、及びモールド等で行われる。図２１に示す例では、ヨーク部１１１の切り欠き１１３を溶接部１１５としている。また、図２２に示すように、鋼板上に塗布された接着剤１１６で固定してもよい。分割コア１１０の積層間が締結されることで、回転電機１００の剛性が向上し、騒音が低減される。

実施の形態２によるステータコア１１の分割コア１１０の製造方法及び金型装置５０によれば、鋼板４０上に、隣り合う分割コア片４１を、ヨーク部１１１の径方向側面１１１ａとティース部１１２の径方向側面１１２ａとがそれぞれ対向するように互い違いに配置しているので、鋼板４０の無効領域が低減され、材料歩留まりが向上し、生産性が向上する。また、分割コア片４１の鍔部１１４は隣り合う分割コア片４１の切り欠き１１３と対向配置されるため、鍔部１１４を有していながら、分割コア片４１を鋼板４０上に効率的に配置することができる。

また、シェービング加工工程（第２金型５０Ｂ）では、コア打ち抜き工程（第１金型５０Ａ）で先に打ち抜かれた領域を利用してシェービング加工を行うため、シェービング加工用のパンチ５４とダイス５２ｃでの構成が可能となり、金型装置５０の小型化が図られる。シェービング加工領域４３を限定することにより、さらに生産性の向上が図られる。

また、シェービング加工代を設けてシェービング加工を行うため、寸法精度の高い分割コア片４１が得られる。これにより、パイロット穴４２と位置決めピンの寸法ばらつきにより生じる打ち抜き精度の低下、及び金型の摩耗により生じる打ち抜き寸法精度の低下等を抑制することができる。また、ステータコア１１の寸法精度が向上するため、回転電機１００の出力低下及び騒音を抑制することができる。これらのことから、材料歩留まり向上と回転電機１００の性能向上を実現することが可能なステータコア１１の分割コア１１０を製造することができる。

実施の形態３．
図２３は、実施の形態３による分割コアの製造装置を説明する平面模式図、図２４及び図２５は、実施の形態３により製造される分割コア片を示す平面図である。なお、実施の形態３による分割コアの製造方法及び製造装置は、基本的には上記実施の形態２と同じであるため、ここでは相違点のみ説明する。

上記実施の形態１による分割コア１１０（図８参照）は、ティース部の径方向寸法Ｌ１（スロット深さ）とヨーク部の径方向寸法Ｌ２が等しいが、実施の形態３では、図２４に示すように、Ｌ１＞Ｌ２の分割コア片４１を製造する。この場合も、上記実施の形態１と同様に、ヨーク部１１１の張り出し部（図２４中、斜線部）は、ティース部１１２の径方向側面と鍔部１１４と第２の仮想直線Ｖ２とヨーク部１１１の内周側端面とで囲まれた空間内に収まるため、鋼板４０上に分割コア片４１を互い違いに配置することができる。

ただし、奇数列の分割コア片４１−１、４１−３、・・４１−１１を打ち抜いた後に、偶数列の分割コア片４１−２、４１−４、・・４１−１０に対し、スロット予定部４６を打ち抜く必要がある。このため、実施の形態３では、図２３に示すように、ステップＳ１０のコア打ち抜き工程で奇数列の分割コア片４１−１、４１−３、・・４１−１１を先に打ち抜いた後、ステップＳ２０のシェービング加工工程において、偶数列の分割コア片４１−２、４１−４、・・４１−１０のシェービング加工を行うと共に、スロット予定部４６を打ち抜く。

また、上記実施の形態１による分割コア１１０は、径方向中心線Ｂに対して対称であった。通常、分割コア片を互い違いに配置する場合、分割コア片は径方向中心線Ｂに対して対称形状となるため、ヨーク部の径方向位置決め部またはティース部のシート溝等を形成することができなかった。これに対し、実施の形態３では、径方向中心線Ｂに対して非対称な分割コア片４１を製造することができる。

実施の形態３により製造される分割コア片４１は、図２５に示すように、ヨーク部１１１の径方向側面に径方向位置決め部４８ａ、４８ｂをそれぞれ有し、ティース部１１２の片側の径方向側面にシート溝４９が配置されている。また、ヨーク部１１１の両端には、積層方向の連結に用いられる抜きカシメ部４７が形成されている。その製造方法は、シェービング加工工程において、偶数列の分割コア片４１−２、４１−４、・・４１−１０のシェービング加工を行うと共に、ティース部１１２の径方向側面にシート溝４９を打ち抜く工程と、ヨーク部１１１の径方向側面に径方向位置決め部４８ａ、４８ｂを打ち抜く工程を行う。

なお、図２５に示す分割コア片４１のように、径方向位置決め部４８ａ、４８ｂとシート溝４９との両方を備えている必要はなく、いずれか一方を形成してもよい。その場合は、シェービング加工において、シート溝４９を打ち抜く工程、及び径方向位置決め部４８ａ、４８ｂを打ち抜く工程のいずれか一方を行う。

また、図２６は、実施の形態３による分割コアの製造装置の変形例を示している。図２６に示す例では、金型装置５０において、鋼板４０の送り方向と分割コア片４１の周方向とが一致するように、鋼板４０上に分割コア片４１が配置される。また、パイロット穴として、パイロット半円穴４２Ａを採用している。

鋼板４０の送り方向が分割コア片４１の周方向と一致している場合、送り方向が分割コア片４１の径方向と一致している場合に比べ、鋼板４０の１回の送り量を低減することができる。なお、シェービング加工工程では、送り方向が分割コア片４１の径方向と一致している場合と同様に、先に打ち抜かれた領域を利用することができる。

また、図２６に示す例では、分割コア片４１の取り数を１個取りとしているが、多列取りとすることも可能であり、生産性がさらに向上する。また、パイロット半円穴４２Ａを採用することにより、鋼板４０のスクラップ量をさらに低減することができ、材料歩留りが向上する。なお、パイロット半円穴４２Ａの他、四角形に切り欠かれたパイロット穴等であっても同様の効果が得られる。

実施の形態３によれば、シェービング加工工程（第２金型５０Ｂ）において、分割コア片４１を任意の形状に加工することができるため、金型工数を増加させることなく、様々な形状の分割コアを製造することが可能である。分割コア片４１に径方向位置決め部４８ａ、４８ｂとシート溝４９とを備えることにより、ステータ１０の組立性が向上する。

また、鋼板４０の送り方向を分割コア片４１の周方向と一致させることにより、鋼板４０の１回の送り量が低減し、コア打ち抜き速度が大幅に向上する。これにより、金型の小型化と高速打ち抜きが可能となり、生産性が向上する。

本開示は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

本願は、回転電機のステータコアの分割コア、ステータ、ステータコアの分割コアの製造方法、及び製造装置として利用することができる。

１ ハウジング、２ フレーム、３ ブラケット、４ ベアリング、５ シャフト、６ ロータ、７ ロータコア、８ 永久磁石、１０ ステータ、１１ ステータコア、１２ スロット、１３ 絶縁紙、１４ 空間、２０ ステータ巻線、２１ コイル、２１Ａ 巻線部、２１Ｓ スロット部、２１Ｔ ターン部、３１ ダレ部、３２ カエリ、４０ 鋼板、４１ 分割コア片、４２ パイロット穴、４２Ａ パイロット半円穴、４３ シェービング加工領域、４４、４５ 連結部、４６ スロット予定部、４７ 抜きカシメ部、４８ａ、４８ｂ 径方向位置決め部、４９ シート溝、５０ 金型装置、５０Ａ 第１金型、５０Ｂ 第２金型、５０Ｃ 第３金型、５１ コイル材、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ ダイス、５３ａ、５３ｂ、５４ パンチ、５５ ストリッパ、１００ 回転電機、１１０、１１０Ａ、２１０ 分割コア、２１０ａ せん断加工断面、１１１ ヨーク部、１１１ａ 径方向側面、１１１ｂ 外周側端面、１１１ｃ 内周側端面、１１１ｄ 張り出し部、１１２ ティース部、１１２ａ 径方向側面、１１２ｂ 内周側端面、１１３ 切り欠き、１１４ 鍔部、１１５ 溶接部、１１６ 接着剤、１１７ インシュレータ

Claims (14)

1. 回転電機のロータの外周側に配設されるステータコアの分割コアであって、前記ステータコアの円環状の外周部の一部を形成するヨーク部と、前記ヨーク部の内周側端面から突出されたティース部とを備え、
   前記ヨーク部の外周側端面と前記ヨーク部の径方向側面との間に切り欠きが形成されると共に、前記ティース部の先端部から周方向に突出された鍔部を有し、
   前記ティース部の径方向側面を前記ヨーク部の前記外周側端面まで延長した第１の仮想直線と、前記ヨーク部の前記径方向側面を前記ティース部の内周側端面まで延長した第２の仮想直線とを引いたとき、
   前記ヨーク部は、前記第１の仮想直線よりも周方向外側に張り出した張り出し部を有し、前記張り出し部は、前記ティース部の前記径方向側面と前記鍔部と前記第２の仮想直線と前記ヨーク部の前記内周側端面とで囲まれた空間内に収まるように形成されていることを特徴とするステータコアの分割コア。
2. 前記回転電機の軸方向に直交する断面において、前記鍔部は、前記切り欠きと相似の三角形であることを特徴とする請求項１記載のステータコアの分割コア。
3. 前記鍔部が前記ティース部の前記径方向側面の延長線となす角度は、前記切り欠きが前記ヨーク部の前記径方向側面の延長線となす角度と等しいことを特徴とする請求項２記載のステータコアの分割コア。
4. 前記ヨーク部の前記径方向側面、前記切り欠き、前記ティース部の前記径方向側面、及び前記鍔部の少なくとも一部は、シェービング加工断面であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のステータコアの分割コア。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のステータコアの分割コアを少なくとも１つ含むステータコアと、前記ティース部に巻回されたコイルと、を備えたことを特徴とするステータ。
6. 回転電機のロータの外周側に配設されるステータコアの分割コアの製造方法であって、前記分割コアは、前記ステータコアの円環状の外周部の一部を形成するヨーク部と、前記ヨーク部の内周側端面から突出されたティース部とを備え、
   鋼板上に、隣り合う分割コア片を、前記ヨーク部の径方向側面と前記ティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置し、隣り合う前記分割コア片の一方の分割コア片を打ち抜くコア打ち抜き工程と、
   前記コア打ち抜き工程の後に残った他方の分割コア片の一部をシェービング加工するシェービング加工工程と、
   前記シェービング加工工程の後、前記他方の分割コア片の鋼板との連結部を打ち抜く連結部除去工程と、を含むことを特徴とするステータコアの分割コアの製造方法。
7. 前記コア打ち抜き工程において、隣り合う前記分割コア片は、前記鋼板の板厚の５％以上の間隔をあけて前記鋼板上に対向配置され、前記間隔の領域は、前記シェービング加工工程におけるシェービング加工代となることを特徴とする請求項６記載のステータコアの分割コアの製造方法。
8. 前記分割コア片は、前記ヨーク部の外周側端面と前記径方向側面との間に切り欠きが形成されると共に、前記ティース部の先端部から周方向に突出された鍔部を有し、
   前記コア打ち抜き工程において、前記分割コア片の前記鍔部は、隣り合う前記分割コア片の前記切り欠きと対向配置されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のステータコアの分割コアの製造方法。
9. 前記シェービング加工工程において、前記他方の分割コア片の前記ヨーク部の前記径方向側面、前記切り欠き、前記ティース部の前記径方向側面、及び前記鍔部の少なくとも一部をシェービング加工することを特徴とする請求項８記載のステータコアの分割コアの製造方法。
10. 前記コア打ち抜き工程において、前記鋼板の送り方向と前記分割コア片の周方向とが一致するように、前記鋼板上に前記分割コア片が配置されることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載のステータコアの分割コアの製造方法。
11. 前記シェービング加工工程において、前記ティース部の前記径方向側面にシート溝を打ち抜く工程と、前記ヨーク部の前記径方向側面に径方向位置決め部を打ち抜く工程のいずれか一方または両方を行うことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載のステータコアの分割コアの製造方法。
12. 回転電機のロータの外周側に配設されるステータコアの分割コアの製造装置であって、前記分割コアは、前記ステータコアの円環状の外周部の一部を形成するヨーク部と、前記ヨーク部の内周側端面から突出されたティース部とを備え、
    鋼板上に、隣り合う分割コア片を、前記ヨーク部の径方向側面と前記ティース部の径方向側面とがそれぞれ対向するように互い違いに配置し、隣り合う前記分割コア片の一方の分割コア片を打ち抜くコア打ち抜き部と、
    前記コア打ち抜き部で打ち抜かれなかった他方の分割コア片の一部をシェービング加工するシェービング加工部と、
    前記他方の分割コア片の鋼板との連結部を打ち抜く連結部除去部と、を含むことを特徴とするステータコアの分割コアの製造装置。
13. 前記コア打ち抜き部、前記シェービング加工部、及び前記連結部除去部は、それぞれパンチ及びダイスを有する金型であることを特徴とする請求項１２記載のステータコアの分割コアの製造装置。
14. 前記鋼板の送り方向と前記分割コア片の周方向が一致していることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のステータコアの分割コアの製造装置。

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