JP5104111B2 - ステータコアの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円周方向において分割した複数の分割コアを組み合わせて作製されるステータコアを製造する方法に関する。

モータ等の回転電機に用いられる環状のステータコア（鉄心）は、一般に電磁鋼板よりなるコアシートを複数枚積層して形成される。また、各コアシートを環状のものにする場合と、円周方向において分割された形状の分割コアシートとする場合とがある。分割コアシートを用いる場合には、この分割コアシートを積層し接合してなる分割コアを複数作製し、これらを組み合わせて環状にしてステータコアを形成する。
従来の分割コアシートを用いたステータコアの製造方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法がある。

特開２００２−１９９６２８号公報

一方、上記分割コアシートは、通常は、当該１つの分割コアシートよりも面積の広い鋼板から打ち抜いて作製される。この打ち抜き作業を行った場合には、得られた分割コアシートに打ち抜き歪みが生じる。打ち抜き歪みが残ったまま分割コアを形成してステータコアに組み立てた場合には、鉄心としての特性が低下する場合がある。そのため、各分割コアシートを１枚ずつ、あるいは積層した状態で歪み取りのための焼鈍処理を行うことが考えられる。しかし、分割コアシートの焼鈍処理を単純に追加するだけでは、非常に手間がかかり、大幅なコストアップを招いてしまう。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、合理的な焼鈍処理方法を採用することができ、優れた品質を確保することができる、分割コアシートを用いたステータコアの製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、回転電機用のステータコアを分割コアシートを用いて製造する方法において、
複数の上記分割コアシートを採取可能な帯状鋼板から、上記分割コアシートの輪郭の一部をその周囲から切り離すことなく連結部として残存させると共に、その他の上記輪郭をその周囲と切り離すように打ち抜く型打抜き工程と、
上記型打ち抜き工程により上記連結部以外の上記輪郭を打ち抜かれた上記帯状鋼板を焼鈍する焼鈍工程と、
上記連結部を切断して個々の上記分割コアシートを上記焼鈍工程により焼鈍された上記帯状鋼板から分離する分離工程と、
分離した上記分割コアシートを積層して分割コアを形成する積層工程と、
上記分割コアを構成する上記分割コアシートを一体的に接合する接合工程と、
上記分割コアを複数組み合わせて上記ステータコアを形成する組み合わせ工程とを有し、
上記焼鈍工程後、上記分離工程前に、上記帯状鋼板の表面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を行い、上記接合工程では、上記分割コアを上記接着剤により接合させることにより行い、
かつ、上記分離工程と上記積層工程とは連続して行うことを特徴とするステータコアの製造方法にある（請求項１）。
本発明の他の態様は、回転電機用のステータコアを分割コアシートを用いて製造する方法において、
複数の上記分割コアシートを採取可能な帯状鋼板から、上記分割コアシートの輪郭の一部をその周囲から切り離すことなく連結部として残存させると共に、その他の上記輪郭をその周囲と切り離すように打ち抜く型打抜き工程と、
上記型打ち抜き工程により上記連結部以外の上記輪郭を打ち抜かれた上記帯状鋼板を焼鈍する焼鈍工程と、
上記連結部を切断して個々の上記分割コアシートを上記焼鈍工程により焼鈍された上記帯状鋼板から分離する分離工程と、
分離した上記分割コアシートを積層して分割コアを形成する積層工程と、
上記分割コアを構成する上記分割コアシートを一体的に接合する接合工程と、
上記分割コアを複数組み合わせて上記ステータコアを形成する組み合わせ工程とを有し、
上記帯状鋼板が、その表面に絶縁皮膜を有する絶縁材付き電磁鋼板である場合には、上記接合工程は、かしめ又は溶接により行うことを特徴とするステータコアの製造方法にある（請求項２）。

本発明の製造方法では、上記型打抜き工程において、上記連結部を設けて分割コアシートを元の帯状鋼板から完全に分離しないように打ち抜きを行う。そのため、その後の焼鈍工程では、上記帯状鋼板の形態のまま連続的に焼鈍処理を行うことができる。それ故、焼鈍工程を追加しても、効率よく合理的に処理を行うことができる。

そして、上記焼鈍工程を行った後に分離工程、積層工程、及び接合工程を行うことにより、残留していた歪みを除去した高品質の分割コアが得られる。この高品質の分割コアを用いて上記組み合わせ工程を実施することにより、優れた品質のステータコアを作製することができる。

このように、本発明によれば、合理的な焼鈍処理方法を採用することができ、優れた品質を確保することができる、分割コアシートを用いたステータコアの製造方法を提供することができる。

本発明において、上記連結部は、上記分割コアシートの輪郭のうち上記ステータコアの内周面又は／及び外周面に面する位置のみに設けることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記分離工程において上記連結部を切断した際に歪み等のダメージが生じることが考えられるが、そのダメージは分割コアシートの輪郭のうち上記ステータコアの内周面又は／及び外周面に面する位置のみに発生することとなる。上記ステータコアの内周面又は／及び外周面に面する位置は、磁気特性上最も影響の少ない部分であり、上記ダメージが残っていても品質上の問題が生じることが少ない。また、最終的に切削加工等によって仕上げ加工される場合も多く、この場合には、上記分離工程において生じるダメージの影響を無くすことができ、さらに品質の向上を図ることができる。

また、上記焼鈍工程を行った後、上記帯状鋼板の表面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を行い、かつ、上記接合工程では、上記分割コアを上記接着剤により接合させることにより行うことが好ましい（請求項１）。この場合には、従来のかしめや溶接等による接合方法ではなく、上記接着剤による接合が可能であるので、積層方向の電気絶縁特性を向上させて渦電流損を抑制することができ、さらにステータコアの品質向上を図ることができる。また、上記接着剤塗布工程は、上記帯状鋼板の状態でその表面全体に塗布処理を行うので、非常に効率よく実施することができる。

上記接着剤としては、後述するような熱硬化型接着剤のほか、２液性接着剤、嫌気性接着剤、常温硬化性接着剤等様々な接着剤を適用できる。上記２液性接着剤は、接合すべき分割コアシートの表面と裏面にそれぞれ異なる液を塗布し、貼り合わせて両液を混合させて接着させるタイプのものである。上記嫌気性接着剤は、分割コアを積層後加圧することで空気を無くして硬化させるタイプのものである。また、常温硬化性接着剤は、常温で所定時間以上放置することにより硬化するタイプのものである。

また、上記帯状鋼板が、その表面に絶縁皮膜を有しておらず導電性表面を露出させた電磁鋼板である場合には、上記接着剤としては、電気絶縁性を有するものを用いることが好ましい（請求項４）。この場合には、分割コアシートを積層した際の上下のシート間の電気的絶縁を上記接着剤の存在によって確保することができ、特に電気的絶縁性を確保するための表面処理を別途行う必要がなくなる。
もちろん、帯状鋼板がその表面に電気的絶縁性の絶縁皮膜を有する場合であっても、さらに電気絶縁性を有する上記接着剤を用いてもよい。

また、上記帯状鋼板が、その表面に絶縁皮膜を有する絶縁材付き電磁鋼板である場合には、上記接合工程は、かしめ又は溶接により行うことが好ましい（請求項２）。この場合には、上記接着剤を塗布する工程を省略することができ、コストダウンを図ることができる。

なお、上記焼鈍工程の焼鈍温度としては、上記帯状鋼板の種類によって異なるが、およそ６８０〜８２０℃の範囲とすることができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係るステータコアの製造方法につき、図１〜図５を用いて説明する。
本例は、回転電機用のステータコア８を分割コアシート２１を用いて製造する方法に関するものである。
本例の製造方法は、図１に示すごとく、型打抜き工程Ｓ１、焼鈍工程Ｓ２、接着剤塗布工程Ｓ３、分離工程Ｓ４、積層工程Ｓ５、接合工程Ｓ６、及び組み合わせ工程Ｓ７とを有する。また、これらの工程の大部分は、図１に示すプレスライン１を用いて行う。
以下、さらに詳説する。

上記型打抜き工程Ｓ１は、図１、図２に示すごとく、プレスライン１の最も上流側に配設された第１プレス機１１によって行い、複数の上記分割コアシート２１を採取可能な帯状鋼板２から、上記分割コアシート２１の輪郭の一部をその周囲から切り離すことなく連結部２５として残存させると共に、その他の上記輪郭をその周囲と切り離すように打ち抜いて切除部２８を設ける工程である。

上記帯状鋼板２としては、板厚０．２ｍｍ〜０．５ｍｍで表面に絶縁皮膜を有しておらず導電性表面を露出させた電磁鋼板を用いた。板幅は、図２に示すごとく、分割コアシート２１が２枚採取できるサイズとした。
そして、本例では、上記連結部２５は、分割コアシート２１の輪郭のうちステータコア８の内周面８１及び外周面８２（図５）に面する位置のみに設けた。

上記焼鈍工程Ｓ２は、上記帯状鋼板２を６８０℃〜８２０℃の温度で焼鈍する工程であり、プレスライン１の連続熱処理炉１２を用いて行う。本例では、図１、図２に示すごとく、帯状鋼板２のまま連続熱処理炉１２中を通過させて焼鈍を行う。

上記接着剤塗布工程Ｓ３は、図３に示すごとく、上記帯状鋼板２の表面に熱硬化型接着剤３を塗布する工程であり、プレスライン１のロールコータ１３を用いて行う。本例では、上記熱硬化型接着剤としては、電気絶縁性を有するエポキシ系接着剤を採用した。
上記分離工程Ｓ４は、上記連結部２５を切断して個々の上記分割コアシート２１を帯状鋼板２から分離する工程であり、プレスライン１の第２プレス機１４によって行う。
上記積層工程Ｓ５は、分離した分割コアシート２１を積層して分割コア２０（図４）を形成する工程であり、第２プレス機１４において分離工程Ｓ４と連続して実施する。

上記接合工程Ｓ６は、分割コア２０を構成する分割コアシート２１を一体的に接合する工程であり、本例では、図示しない熱処理炉を用いて上記熱硬化型接着剤３をその硬化温度まで加熱することにより行う。
上記組み合わせ工程Ｓ７は、分割コア２０を複数組み合わせてステータコア８を形成する工程である。
以上のような各工程をすべて実施することにより、図５に示すごとく、分割コアシート２１（分割コア２０）を用いたステータコア８が得られる。なお、必要に応じて、内外周面に切削加工による仕上げ加工が行われる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例の製造方法では、型打抜き工程Ｓ１において、連結部２５を設けて分割コアシート２１を元の帯状鋼板２から完全に分離しないように打ち抜きを行う。そのため、その後の焼鈍工程Ｓ２では、帯状鋼板２の形態のまま連続的に焼鈍処理を行うことができる。それ故、焼鈍工程Ｓ２を追加しても、効率よく合理的に処理を行うことができる。

また、焼鈍工程Ｓ２を行った後にその後の工程を実施することにより、型打抜き工程Ｓ１の実施によって残留していた歪みを除去した高品質の分割コア２０及びこれを用いた優れた品質のステータコアを作製することができる。
特に、本例では、連結部２５は、分割コアシート２１の輪郭のうちステータコア８の内周面８１及び外周面８２に面する位置のみに設けた。これにより、分離工程Ｓ４において生じるダメージの影響をほとんど無くすことができ、さらに品質の向上を図ることができる。

さらに、本例では、接着剤塗布工程Ｓ３を採用し、その後の接合工程Ｓ６では、分割コアを加熱して上記熱硬化型接着剤を硬化させることにより接合する。これにより、分割コアでの積層方向の電気絶縁特性を向上させて渦電流損を抑制することができ、さらにステータコア８の品質向上を図ることができる。
なお、本例では、帯状鋼板２として絶縁皮膜を有していないものを用いたが、絶縁皮膜を有するタイプの帯状鋼板を用いた場合でも、上記と同様の接着剤塗布工程を採用することが好ましい。

（実施例２）
本例は、ロールコータを有していないプレスライン１０２を用い、実施例１における接着剤塗布工程Ｓ３を省略すると共に、接合工程Ｓ６をかしめ工程に変更して、第２プレス機１４において分離工程Ｓ４及び積層工程Ｓ５に続いて連続的に行うように変更した例である。また、素材となる帯状鋼板２としては、その表面に絶縁皮膜を有する絶縁材付き電磁鋼板を用いた。

本例の場合には、図７に示すごとく、上記接合工程Ｓ６を実施した後に得られる分割コア２０にかしめ部２９が形成され、これにより接合状態が維持される。
その他は、実施例１と同様である。
そして、本例の場合には、かしめによる接合であるので、若干積層方向の電気絶縁特性が実施例１の場合よりも低下するが、その他は、実施例１と同様の作用効果が得られる。

実施例１における、製造工程およびプレスラインの構成を示す説明図。 実施例１における、型打抜き工程を実施した後の帯状鋼板を示す説明図。 実施例１における、接着剤塗布工程を実施した後の帯状鋼板を示す説明図。 実施例１における、接合工程を実施して得られた分割コア示す説明図。 実施例１における、組み合わせ工程を実施して得られたステータコアを示す説明図。 実施例２における、製造工程およびプレスラインの構成を示す説明図。 実施例２における、接合工程を実施して得られた分割コア示す説明図。

符号の説明

１、１０２ プレスライン
２ 帯状鋼板
２１ 分割コアシート
２５ 連結部
２９ かしめ部
３ 熱硬化型接着剤

Claims (4)

1. 回転電機用のステータコアを分割コアシートを用いて製造する方法において、
   複数の上記分割コアシートを採取可能な帯状鋼板から、上記分割コアシートの輪郭の一部をその周囲から切り離すことなく連結部として残存させると共に、その他の上記輪郭をその周囲と切り離すように打ち抜く型打抜き工程と、
   上記型打ち抜き工程により上記連結部以外の上記輪郭を打ち抜かれた上記帯状鋼板を焼鈍する焼鈍工程と、
   上記連結部を切断して個々の上記分割コアシートを上記焼鈍工程により焼鈍された上記帯状鋼板から分離する分離工程と、
   分離した上記分割コアシートを積層して分割コアを形成する積層工程と、
   上記分割コアを構成する上記分割コアシートを一体的に接合する接合工程と、
   上記分割コアを複数組み合わせて上記ステータコアを形成する組み合わせ工程とを有し、
   上記焼鈍工程後、上記分離工程前に、上記帯状鋼板の表面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を行い、上記接合工程では、上記分割コアを上記接着剤により接合させることにより行い、
   かつ、上記分離工程と上記積層工程とは連続して行うことを特徴とするステータコアの製造方法。
2. 回転電機用のステータコアを分割コアシートを用いて製造する方法において、
   複数の上記分割コアシートを採取可能な帯状鋼板から、上記分割コアシートの輪郭の一部をその周囲から切り離すことなく連結部として残存させると共に、その他の上記輪郭をその周囲と切り離すように打ち抜く型打抜き工程と、
   上記型打ち抜き工程により上記連結部以外の上記輪郭を打ち抜かれた上記帯状鋼板を焼鈍する焼鈍工程と、
   上記連結部を切断して個々の上記分割コアシートを上記焼鈍工程により焼鈍された上記帯状鋼板から分離する分離工程と、
   分離した上記分割コアシートを積層して分割コアを形成する積層工程と、
   上記分割コアを構成する上記分割コアシートを一体的に接合する接合工程と、
   上記分割コアを複数組み合わせて上記ステータコアを形成する組み合わせ工程とを有し、
   上記帯状鋼板が、その表面に絶縁皮膜を有する絶縁材付き電磁鋼板である場合には、上記接合工程は、かしめ又は溶接により行うことを特徴とするステータコアの製造方法。
3. 請求項１又は２において、上記連結部は、上記分割コアシートの輪郭のうち上記ステータコアの内周面又は／及び外周面に面する位置のみに設けることを特徴とするステータコアの製造方法。
4. 請求項１において、上記帯状鋼板が、その表面に絶縁皮膜を有しておらず導電性表面を露出させた電磁鋼板である場合には、上記接着剤としては、電気絶縁性を有するものを用いることを特徴とするステータコアの製造方法。

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