JP5291433B2 - 回転電機の積層鉄心及びその製造方法並びに回転電機の電機子 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の積層鉄心及びその製造方法並びに回転電機の電機子に関する。

従来、回転電機の積層鉄心としては、例えば、次のものがある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、特許文献１には、金属板から打ち抜いて形成された帯状の鉄心片を螺旋状に巻回して積層することで構成された回転電機の積層鉄心が開示されている。この積層鉄心では、円筒形状のヨークに径内方向に突出する突極子が形成されており、突極子は、その先端側に突極子の幅方向（積層鉄心の周方向）に延在する傘状部を有している。
特開２００６−１６６４９８号公報（図１１，図１２）

しかしながら、上記特許文献１に記載の例のように、傘状部が予め突極子の幅方向（積層鉄心の周方向）に延在されていると、金属板から帯状の鉄心片を打ち抜いて形成する場合に、金属板に無駄が生じやすくなるという問題がある。

また、この種の回転電機の積層鉄心では、製造し易いこと、及び、回転電機の作動時における磁気音の発生を抑制できることが要求される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際に板状素材の無駄を抑制できる回転電機の積層鉄心及びその製造方法並びに回転電機の電機子を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、回転電機の積層鉄心を製造し易くできる回転電機の積層鉄心及びその製造方法並びに回転電機の電機子を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、回転電機の作動時における磁気音の発生を抑制できる回転電機の積層鉄心及びその製造方法並びに回転電機の電機子を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法は、ティース本体部と、前記ティース本体部の基端側に接続された鉄心環状部構成部と、前記ティース本体部の先端側における幅方向両側に回動部を介して回動可能に接続され前記ティース本体部の長手方向に延在されたティース先端部とを各々が有し、前記ティース本体部の長手方向と直交する方向に並んで配置された複数の鉄心構成片と、前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を接続する腕部と、を備えた帯状の鉄心素材を、板状素材から打ち抜いて形成する打抜工程と、前記打抜工程によって得られた前記鉄心素材を、支柱を軸として螺旋状に巻回して積層する積層工程と、前記積層工程によって得られた前記鉄心素材から前記支柱を取り除くと共に、前記鉄心素材に対して径方向に力を加えて前記鉄心素材を縮径させることで前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を当接させる圧縮工程と、前記圧縮工程によって得られた前記鉄心素材における前記ティース先端部を、前記ティース本体部の幅方向に延在されるように前記回動部を中心として回動させる回動工程と、を含んでいる。

請求項１に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程において板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際に、ティース先端部をティース本体部の長手方向に延在された状態（つまり傘状のティース先端部を閉じた状態）とする。従って、この打抜工程において、例えば、特定の鉄心素材における鉄心構成片の間に、他の鉄心素材における鉄心構成片が位置されるようにして、特定の鉄心素材及び他の鉄心素材を板状素材から打ち抜いて形成することができる（所謂、鉄心素材の多列取りができる）。これにより、ティース先端部を予めティース本体部の幅方向に延在された状態とする場合（つまり傘状のティース先端部を開いた状態とするため、所謂、鉄心素材の多列取りができない場合）に比して、板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際の板状素材の無駄を抑制できる。

また、請求項１に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程において複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う鉄心構成片における鉄心環状部構成部同士を接続する腕部を形成する。従って、鉄心環状部構成部間にスリットを形成してこの鉄心環状部構成部同士が直接的に接続されるように形成する場合に比して、圧縮工程において鉄心環状部構成部同士を当接させるのに必要な力を小さくすることができるので、回転電機の積層鉄心を製造し易くできる。

また、前記課題を解決するために、請求項２に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法は、ティース本体部と、前記ティース本体部の基端側に接続された鉄心環状部構成部と、前記ティース本体部の先端側における幅方向両側に回動部を介して回動可能に接続され前記ティース本体部の長手方向に延在されたティース先端部とを各々が有し、前記ティース本体部の長手方向と直交する方向に並んで配置された複数の鉄心構成片と、前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を接続する腕部と、を備えた帯状の鉄心素材を、板状素材から打ち抜いて形成する打抜工程と、前記打抜工程によって得られた前記鉄心素材の前記腕部を、前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片が近接するように圧縮成形する圧縮工程と、前記圧縮工程によって得られた前記鉄心素材を、支柱を軸として螺旋状に巻回して積層する積層工程と、前記積層工程によって得られた前記鉄心素材から前記支柱を取り除く取除工程と、前記取除工程後に、前記鉄心素材における前記ティース先端部を、前記ティース本体部の幅方向に延在されるように前記回動部を中心として回動させる回動工程と、を含んでいる。

請求項２に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程において板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際に、ティース先端部をティース本体部の長手方向に延在された状態（つまり傘状のティース先端部を閉じた状態）とする。従って、この打抜工程において、例えば、特定の鉄心素材における鉄心構成片の間に、他の鉄心素材における鉄心構成片が位置されるようにして、特定の鉄心素材及び他の鉄心素材を板状素材から打ち抜いて形成することができる（所謂、鉄心素材の多列取りができる）。これにより、ティース先端部を予めティース本体部の幅方向に延在された状態とする場合（つまり傘状のティース先端部を開いた状態とするため、所謂、鉄心素材の多列取りができない場合）に比して、板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際の板状素材の無駄を抑制できる。

また、請求項２に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程において複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う鉄心構成片における鉄心環状部構成部同士を接続する腕部を形成する。従って、圧縮工程においては少ない力で鉄心素材を成形することができるので、回転電機の積層鉄心を製造し易くできる。

さらに、請求項２に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程によって得られた鉄心素材の腕部を、複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う鉄心構成片が近接するように圧縮成形する。従って、この圧縮工程によって得られた鉄心素材は長さ方向に短くなるので、積層工程において鉄心素材を巻回する作業時間を短くできると共に、この鉄心素材を搬送するための設備や巻き取るためのボビン等を小型化することができる。これにより、設備費を低減することができる。

しかも、請求項２に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、上述のように、打抜工程によって得られた鉄心素材の腕部を圧縮成形することで、この圧縮成形の後に、鉄心素材に対して径方向に力を加える、所謂、内径成形工程を不要にすることができる。また、この内径成形工程が不要になることにより、この内径成形工程においてひずみを取るために必要とされていた軸方向の圧縮処理も不要となる。これにより、設備費をより一層低減することができる。

請求項３に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法のうち、前記打抜工程において、前記ティース先端部の回動端が前記回動部に対する前記ティース本体部の基端側に位置されるように、前記鉄心素材を形成し、前記回動工程において、前記ティース先端部を、前記回動端が前記ティース本体部の基端側から先端側に移動されるように、前記回動部を中心として回動させる。

請求項３に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程において鉄心素材を形成する際に、ティース先端部の回動端が回動部に対するティース本体部の基端側に位置されるようにし、且つ、回動工程においてティース先端部の回動端がティース本体部の基端側から先端側に移動されるように、ティース先端部を回動部を中心として回動させる。従って、ティース先端部を形成するためにＶ字溝やＵ字溝にする必要が無いので、回転電機の積層鉄心をより一層製造し易くでき、しかも、ティース先端部間の窪みを防止できるので、回転電機の作動時における磁気音の発生を抑制できる。

請求項４に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法は、請求項３に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法のうち、前記打抜工程において、前記ティース先端部における前記回動部に対する前記回動端と反対側に、前記ティース本体部の先端側に対する基端側と反対側に位置され、且つ、前記回動部に対する前記回動端と反対側に延びる突起部が形成されるように、前記鉄心素材を形成し、前記回動工程において、前記ティース先端部を前記回動部を中心として回動させて、前記鉄心構成片における前記突起部同士を前記ティース本体部の幅方向に対向させた状態で互いに当接させる。

請求項４に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程において形成した鉄心構成片における突起部同士をティース本体部の幅方向に対向させた状態で互いに当接させるので、ティース先端部間の窪みを防止してティース先端部における回転子対向面をより一層平滑にできる。

請求項５に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法は、請求項３又は請求項４に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法のうち、前記回動工程において、前記ティース本体部の基端側から先端側に移動されるに従って前記ティース先端部を押圧しつつ前記ティース先端部の前記回動端側から基端側に移動される押圧部を備えた治具を用いて、前記ティース先端部を前記回動部を中心として回動させる。

請求項５に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、回動工程において、上記押圧部を備えた治具を用いることで、ティース先端部を回動部を中心として円滑に回動させることができる。

請求項６に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法のうち、前記打抜工程において、特定の前記鉄心素材における前記鉄心構成片の間に、他の前記鉄心素材における前記鉄心構成片が位置されるようにして、前記特定の鉄心素材及び前記他の鉄心素材を前記板状素材から打ち抜いて形成する。

請求項６に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法によれば、打抜工程において、所謂、鉄心素材の多列取りをするので、所謂、鉄心素材の多列取りができない場合に比して、板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際の板状素材の無駄を抑制できる。

また、前記課題を解決するために、請求項７に記載の回転電機の積層鉄心は、板状素材から打ち抜いて形成された帯状の鉄心素材を螺旋状に巻回して積層することで構成された回転電機の積層鉄心であって、前記積層鉄心の径方向に延在されたティース本体部と、前記ティース本体部の基端側に接続された鉄心環状部構成部と、前記ティース本体部の先端側における幅方向両側に回動部を介して回動可能に接続され前記ティース本体部の幅方向に延在されたティース先端部とを有し、前記積層鉄心の周方向に並んで配置された複数の鉄心構成片と、前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を接続する腕部と、を備え、前記ティース先端部は、前記鉄心素材において回動端が前記回動部に対する前記ティース本体部の基端側に位置するように形成された後、前記回動端が前記ティース本体部の基端側から先端側に移動されるように、前記回動部を中心として回動されている。

請求項７に記載の回転電機の積層鉄心によれば、ティース先端部は、ティース本体部の先端側における幅方向両側に回動部を介して回動可能に接続されている。従って、板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際に、ティース先端部をティース本体部の長手方向に延在された状態（つまり傘状のティース先端部を閉じた状態）とすることができる。これにより、例えば、特定の鉄心素材における鉄心構成片の間に、他の鉄心素材における鉄心構成片が位置されるようにして、特定の鉄心素材及び他の鉄心素材を板状素材から打ち抜いて形成することができる（所謂、鉄心素材の多列取りができる）。よって、ティース先端部を予めティース本体部の幅方向に延在された状態とする場合（つまり傘状のティース先端部を開いた状態とするため、所謂、鉄心素材の多列取りができない場合）に比して、板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際の板状素材の無駄を抑制できる。

また、請求項７に記載の回転電機の積層鉄心によれば、複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う鉄心構成片における鉄心環状部構成部同士を接続する腕部を備えている。従って、例えば、鉄心環状部構成部間にスリットが形成されてこの鉄心環状部構成部同士が直接的に接続された構成に比して、鉄心環状部構成部同士を当接させるのに必要な力を小さくすることができるので、回転電機の積層鉄心を製造し易くできる。

また、請求項７に記載の回転電機の積層鉄心によれば、ティース先端部を形成するためにＶ字溝やＵ字溝にする必要が無いので、回転電機の積層鉄心をより一層製造し易くでき、しかも、ティース先端部間の窪みを防止できるので、回転電機の作動時における磁気音の発生を抑制できる。

請求項８に記載の回転電機の積層鉄心は、請求項７に記載の回転電機の積層鉄心において、前記ティース先端部には、前記回動部に対する前記回動端と反対側に、前記ティース本体部の先端側に対する基端側と反対側に位置され、且つ、前記回動部に対する前記回動端と反対側に延びる突起部が形成され、前記鉄心構成片における前記突起部同士が、前記ティース本体部の幅方向に対向した状態で互いに当接されている、構成とされている。

請求項８に記載の回転電機の積層鉄心によれば、鉄心構成片における突起部同士がティース本体部の幅方向に対向させた状態で互いに当接されているので、ティース先端部間の窪みを防止してティース先端部における回転子対向面をより一層平滑にできる。

さらに、前記課題を解決するために、請求項９に記載の回転電機の電機子は、請求項７又は請求項８に記載の回転電機の積層鉄心と、前記ティース本体部にインシュレータを介して巻回された巻線と、を備えている。

請求項９に記載の回転電機の電機子によれば、上述の請求項７又は請求項８に記載の回転電機の積層鉄心を備えているので、板状素材から帯状の鉄心素材を打ち抜いて形成する際に板状素材の無駄を抑制でき、しかも、回転電機の積層鉄心を製造し易くでき、さらに、回転電機の作動時における磁気音の発生を抑制できる。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１Ａ〜図１Ｃには、本発明の一実施形態に係る回転電機の積層鉄心１０が示されている。これらの図に示される積層鉄心１０は、後に詳述するように、板状素材から打ち抜いて形成された帯状の鉄心素材を螺旋状に巻回して積層することで構成されたものであって、次の構成とされている。

すなわち、この積層鉄心１０は、インシュレータと、このインシュレータを介して後述のティース本体部１６に巻回された巻線とで、アウターロータ型の回転電機における電機子を構成するものであり、図１Ａ，図１Ｂに示されるように、複数の鉄心構成片１２と、腕部１４とを有する構成とされている。

複数の鉄心構成片１２は、積層鉄心１０の周方向に並んで配置されており、それぞれティース本体部１６と、鉄心環状部構成部１８と、ティース先端部２０とを有して構成されている。

ティース本体部１６は、積層鉄心１０の径方向に延在されており、鉄心環状部構成部１８は、ティース本体部１６の基端側（径方向内側）に接続されて鉄心環状部２２を構成している。ティース先端部２０は、図１Ｃに示されるように、ティース本体部１６の先端側（径方向外側）における幅方向両側に橋絡状の回動部２４を介して回動可能に接続され、且つ、ティース本体部１６の幅方向（周方向）に延在されている。

このティース先端部２０には、回動部２４に対する回動端２０Ａと反対側に突起部２６が形成されている。突起部２６は、ティース本体部１６の先端側に対する基端側と反対側（径方向外側）に位置され、且つ、回動部２４に対する回動端２０Ａと反対側（周方向に向かい合う側）に延びている。

また、各鉄心構成片１２における突起部２６同士は、ティース本体部１６の幅方向（周方向）に対向した状態で互いに当接されている。さらに、この突起部２６を含むティース先端部２０の外周面２０Ｂ（回転子対向面）は、積層鉄心１０の周方向に沿って円弧状に形成されている。

腕部１４は、橋絡状に形成されており、複数の鉄心構成片１２のうち互いに隣り合う鉄心構成片１２における鉄心環状部構成部１８同士を接続している。

そして、上記構成からなる積層鉄心１０は、例えば、次の二通りの製造方法により製造される。

［第一の製造方法］
はじめに、積層鉄心１０の第一の製造方法について説明する。

図２〜図９には、積層鉄心１０の第一の製造方法が示されている。この第一の製造方法では、打抜工程、積層工程、圧縮工程、回動工程の順に行う。

（打抜工程）
先ず、打抜工程では、図２，図３に示されるように、帯状の鉄心素材３０を金属製の板状素材３２から打ち抜いて形成する。このとき、帯状の鉄心素材３０については、複数の鉄心構成片１２と腕部１４とを備えるようにする。また、複数の鉄心構成片１２については、一定の方向、すなわち、ティース本体部１６の長手方向と直交する方向（矢印Ｘ方向）に並んで配置されるようにする。さらに、各鉄心構成片１２については、ティース本体部１６と、鉄心環状部構成部１８と、ティース先端部２０とを有するようにする。

また、ティース先端部２０については、ティース本体部１６の先端側における幅方向両側に回動部２４を介して回動可能に接続されるようにする。また、このとき、ティース先端部２０については、その回動端２０Ａが回動部２４に対するティース本体部１６の基端側に位置されるようにし、且つ、ティース本体部１６の長手方向（矢印Ｙ方向）に延在されるようにする。さらに、ティース先端部２０については、回動部２４に対する回動端２０Ａと反対側に突起部２６が形成されるようにする。また、突起部２６については、ティース本体部１６の先端側に対する基端側と反対側に位置され、且つ、回動部２４に対する回動端２０Ａと反対側に延びるようにする。

また、この打抜工程においては、図２に示されるように、特定の鉄心素材３０における鉄心構成片１２の間に、他の鉄心素材３０における鉄心構成片１２が位置されるようにして、特定の鉄心素材３０及び他の鉄心素材３０を板状素材３２から打ち抜いて形成する。

なお、このとき、ティース先端部２０を、その外周面２０Ｂ（回転子対向面）が積層鉄心１０の周方向に沿って円弧状となるように打ち抜き加工、又は、半抜き押し戻し加工にて形成する。また、スリット部３４は、切り出し加工を用いて予め形成しておき、これらの工程後に平打ちしてスリット部３４の周辺部の歪を矯正する。また、板状素材３２は、必要に応じて、所定の長さ毎に予め分断する。

（積層工程）
そして、打抜工程によって得られた鉄心素材３０（図３参照）を、図４，図５に示されるように、完成品である積層鉄心１０の鉄心環状部２２（内径部；図１Ｂ参照）の内径よりも大きな支柱３６を軸として螺旋状に巻回して積層する。そして、この鉄心素材３０を必要な長さで分断する。

（圧縮工程）
続いて、図６に示されるように、積層工程によって得られた鉄心素材３０から支柱３６（図４，図５参照）を取り除き、この鉄心素材３０を、内径絞りダイ３８に圧入する。そして、この鉄心素材３０に対して径方向に力を加えて腕部１４を圧縮して折り曲げることで鉄心素材３０を縮径させ、複数の鉄心構成片１２のうち互いに隣り合う鉄心構成片１２における鉄心環状部構成部１８同士を当接させる。

（回動工程）
さらに、圧縮工程によって得られた鉄心素材３０におけるティース先端部２０を、図７に示されるように、ティース本体部１６の幅方向に延在されるように回動部２４を中心として回動させる。このとき、ティース先端部２０を、回動端２０Ａがティース本体部１６の基端側から先端側（径方向内側から外側）に移動されるように、回動部２４を中心として回動させる。

また、このとき、図８Ａに示されるように、ティース先端部２０の開き始めのときには、第一治具４０を用い、図８Ｂに示されるように、ティース先端部２０の開き終わりのときには、第二治具４２を用いる。

第一治具４０及び第二治具４２は、溝部４４，４６内を移動可能な押圧部としてのローラ４８，５０をそれぞれ有して構成されている。ローラ４８，５０は、図示しないバネ等によって溝部４４，４６の開口側（鉄心素材３０の径方向内側）にそれぞれ付勢されており、第一治具４０及び第二治具４２の移動に伴ってティース本体部１６の基端側から先端側（径方向内側から外側）に移動されるに従ってティース先端部２０の外周面２０Ｂを押圧しつつティース先端部２０の回動端２０Ａ側から基端側（突起部２６側）に転動される構成とされている。なお、このとき、一つの治具でティース先端部２０を回動させても良い。

そして、図８Ｂにて示される程度にティース先端部２０を回動させた（広げた）状態で、図９に示されるように、鉄心素材３０をダイ５２に挿入し、治具５４によってティース先端部２０を最終形状まで回動させる。このとき、各鉄心構成片１２における突起部２６同士をティース本体部１６の幅方向に対向させた状態で互いに当接させる。なお、各鉄心構成片１２における突起部２６同士の合わせ目については適宜段階で溶接しても良い。

続いて、ティース本体部１６間の隙間及び鉄心環状部２２（内径部）の内側に心金５６，５８（パンチ）を挿入し、治具５４によって鉄心素材３０を径方向内側に圧縮する。以上の要領により、鉄心素材３０から積層鉄心１０が完成される。

次に、上述の本発明の一実施形態に係る第一の製造方法の作用及び効果について説明する。

先ず、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法の作用及び効果をより明確にするために、比較例について説明する。図１１には、第一比較例に係る回転電機の積層鉄心１１０の製造方法が示されており、図１２Ａ，図１２Ｂには、第二比較例に係る回転電機の積層鉄心２１０の製造方法が示されており、図１３Ａ，図１３Ｂには、第三比較例に係る回転電機の積層鉄心３１０の製造方法が示されている。

なお、第一比較例〜第三比較例に係る回転電機の積層鉄心１１０，２１０，３１０において、上述の本発明の一実施形態に係る回転電機の積層鉄心１０と同一名称の構成については、便宜上、同一の符合を用いることとする。

第一〜第三比較例に係る回転電機の積層鉄心１１０，２１０，３１０の製造方法では、上述の本発明の一実施形態と同様な工程によって積層鉄心が完成されるが、以下の点で異なる。

すなわち、第一比較例に係る回転電機の積層鉄心１１０の製造方法では、図１１に示されるように、板状素材から帯状の鉄心素材３０を打ち抜いて形成する際に、ティース先端部２０を予めティース本体部１６の幅方向（積層鉄心１１０の周方向）に延在されるようにしている。

また、第二比較例及び第三比較例に係る回転電機の積層鉄心２１０，３１０の製造方法では、図１２Ａ，図１３Ａに示されるように、打抜工程において鉄心環状部構成部１８間にスリット６０を形成してこの鉄心環状部構成部１８同士が直接的に接続されるようにしている。

また、第二比較例及び第三比較例に係る回転電機の積層鉄心２１０，３１０の製造方法では、打抜工程においてティース先端部２０の回動端２０Ａが回動部２４に対するティース本体部１６の基端側と反対側（径方向外側）に位置されるようにしている。

さらに、第二比較例に係る回転電機の積層鉄心２１０の製造方法では、図１２Ａに示されるように、ティース先端部２０を形成するために打抜工程においてＶ字溝６２を形成しており、第三比較例に係る回転電機の積層鉄心３１０の製造方法では、図１３Ａに示されるように、ティース先端部２０を形成するために打抜工程においてＵ字溝６４を形成している。

そして、この第二比較例及び第三比較例に係る回転電機の積層鉄心２１０，３１０の製造方法では、回動工程において、ティース先端部２０を、回動端２０Ａが回動部２４に対するティース本体部１６の基端側と反対側から基端側（径方向外側から内側）に移動されるように、回動部２４を中心として回動させ、これにより、図１２Ｂ，図１３Ｂに示されるように、ティース先端部２０を、ティース本体部１６の幅方向（積層鉄心２１０，３１０の周方向）に延在させるようにしている。

しかしながら、図１１に示される第一比較例に係る回転電機の積層鉄心１１０の製造方法のように、ティース先端部２０が予めティース本体部１６の幅方向に延在されていると、板状素材から帯状の鉄心素材３０を打ち抜いて形成する場合に、板状素材に無駄が生じやすくなるという問題がある。

また、図１２Ａ〜図１３Ｂに示される第二比較例及び第三比較例に係る回転電機の積層鉄心２１０，３１０の製造方法のように、鉄心環状部構成部１８間にスリット６０を形成してこの鉄心環状部構成部１８同士が直接的に接続されるように形成する場合には、磁気特性を高めるためにティース本体部１６の幅を広くする場合や、積層鉄心１０の外径部に対して鉄心環状部２２（内径部）の寸法が小さい場合において、圧縮工程における鉄心環状部２２の形成に大きな径方向の力が必要になる。従って、鉄心環状部２２のひずみを取るため、鉄心環状部２２に対して更に大きな軸方向の圧縮が必要であり、大掛かりな設備が必要でコストが上がるという問題がある。

さらに、図１２Ａ，図１２Ｂに示される第二比較例に係る回転電機の積層鉄心２１０の製造方法では、ティース先端部２０を形成するために打抜工程においてＶ字溝６２を形成しているが、このＶ字溝６２の形成には非常に高い精度が要求され、加工が困難であるという問題がある。

一方、図１３Ａ，図１３Ｂに示される第三比較例に係る回転電機の積層鉄心３１０の製造方法では、ティース先端部２０を形成するために打抜工程においてＵ字溝６４を形成しているが、回動工程においてティース先端部２０を回動させたときには、図１３Ｂに示されるように、ティース先端部２０間の窪み６６が形成される。このように、ティース先端部２０間の窪み６６が形成されると、回転子の磁石とティース先端部２０の外周面２０Ｂとのエアギャップが不均一となり、回転電機の作動時における磁気音の発生源となる虞があるという問題がある。

これに対して、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、図２，図３に示されるように、打抜工程において板状素材３２から帯状の鉄心素材３０を打ち抜いて形成する際に、ティース先端部２０をティース本体部１６の長手方向に延在された状態（つまり傘状のティース先端部２０を閉じた状態）とする。

従って、この打抜工程において、図２に示されるように、例えば、特定の鉄心素材３０における鉄心構成片１２の間に、他の鉄心素材３０における鉄心構成片１２が位置されるようにして、特定の鉄心素材３０及び他の鉄心素材３０を板状素材３２から打ち抜いて形成することができる（所謂、鉄心素材３０の多列取りができる）。

これにより、上述の第一比較例のように、ティース先端部２０を予めティース本体部１６の幅方向に延在された状態とする場合（つまり傘状のティース先端部２０を開いた状態とするため、所謂、鉄心素材３０の多列取りができない場合；図１１参照）に比して、板状素材３２から帯状の鉄心素材３０を打ち抜いて形成する際の板状素材３２の無駄を抑制できる。

また、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、打抜工程において複数の鉄心構成片１２のうち互いに隣り合う鉄心構成片１２における鉄心環状部構成部１８同士を接続する腕部１４を形成する。

従って、上述の第二又は第三比較例のように、鉄心環状部構成部１８間にスリット６０を形成してこの鉄心環状部構成部１８同士が直接的に接続されるように形成する場合（図１２Ａ，図１３Ａ）に比して、圧縮工程において鉄心環状部構成部１８同士を当接させるのに必要な力を小さくすることができるので、積層鉄心１０を製造し易くできる。

また、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、打抜工程において鉄心素材３０を形成する際に、ティース先端部２０の回動端２０Ａが回動部２４に対するティース本体部１６の基端側（径方向内側）に位置されるようにし、且つ、回動工程においてティース先端部２０の回動端２０Ａがティース本体部１６の基端側から先端側（径方向内側から外側）に移動されるように、ティース先端部２０を回動部２４を中心として回動させる。

従って、上述の第二又は第三比較例のように、ティース先端部２０を形成するためにＶ字溝６２やＵ字溝６４（図１２Ａ，図１３Ａ参照）にする必要が無いので、積層鉄心１０をより一層製造し易くでき、しかも、ティース先端部２０間の窪み６６を防止できるので、回転電機の作動時における磁気音の発生を抑制できる。

さらに、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、打抜工程において形成した鉄心構成片１２における突起部２６同士をティース本体部１６の幅方向に対向させた状態で互いに当接させるので、ティース先端部２０間の窪み６６を防止してティース先端部２０の外周面２０Ｂ（回転子対向面）をより一層平滑にできる。

また、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、上述のように、ティース先端部２０を回動端２０Ａがティース本体部１６の基端側から先端側（径方向内側から外側）に移動されるように回動部２４を中心として回動させる手法を採用することにより、上述の第二又は第三比較例に比して、ティース先端部２０の外周面２０Ｂ（回転子対向面）を積層鉄心１０の周方向に沿って円弧状に形成し易くできる。

また、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、上述のように、ティース先端部２０を回動端２０Ａがティース本体部１６の基端側から先端側（径方向内側から外側）に移動されるように回動部２４を中心として回動させる手法を採用することにより、ティース先端部２０に突起部２６を形成する必要が生じたが、同時に腕の加工に自由度ができ、加工コストを上げることなく、腕部１４の形成（打ち抜き）ができる。

また、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、鉄心環状部構成部１８を腕部１４で繋ぐことにより、ティース本体部１６の幅の設定を自由に行うことができ、積層鉄心１０について磁気特性の損失の少ない形状とすることができる。

また、本発明の一実施形態に係る第一の製造方法によれば、回動工程において、上記押圧部を備えた治具５４を用いるので、ティース先端部２０を回動部２４を中心として円滑に回動させることができる。

［第二の製造方法］
次に、積層鉄心１０の第二の製造方法について説明する。

この第二の製造方法では、打抜工程、圧縮工程、積層工程、取除工程、回動工程の順に行う。

（打抜工程）
先ず、打抜工程では、帯状の鉄心素材３０を金属製の板状素材３２から打ち抜いて形成する。この打抜工程は、上述の第一の製造方法における打抜工程（図２，図３参照）と同一である。

（圧縮工程）
続いて、圧縮工程では、上述の打抜工程によって得られた鉄心素材３０の腕部１４を圧縮成形する。

ここで、図１０Ａ〜図１０Ｃには、この圧縮工程において鉄心素材３０の腕部１４が圧縮成形される様子が示されている。

なお、この圧縮工程では、圧縮成形機７０を用いる。圧縮成形機７０は、第一の可動部７２、第二の可動部７４、第三の可動部７６、第四の可動部７８を有して構成されている。この第一の可動部７２、第二の可動部７４、第三の可動部７６、第四の可動部７８は、第一の溝部８２、第二の溝部８４、第三の溝部８６、第四の溝部８８にそれぞれ移動可能に支持されており、図示しない移動機構によって送り方向（Ｘ方向）移動される構成とされている。

先ず、図１０Ａに示されるように、送り方向先端側に位置する鉄心構成片１２Ａ及び送り方向後端側に位置する鉄心構成片１２Ｂを位置決めする。

つまり、送り方向先端側に位置する鉄心構成片１２Ａについて、第一可動部７２をティース本体部１６に対する送り方向先端側からティース本体部１６に当接させ、第二の可動部７４を鉄心環状部構成部１８に対する送り方向先端側から鉄心環状部構成部１８に当接させる。

また、送り方向後端側に位置する鉄心構成片１２Ｂについて、第三の可動部７６をティース本体部１６に対する送り方向後端側からティース本体部１６に当接させ、第四の可動部７８を鉄心環状部構成部１８に対する送り方向後端側から鉄心環状部構成部１８に当接させる。

そして、図１０Ｂに示されるように、第一の可動部７２及び第二の可動部７４を停止させたまま、第三の可動部７６及び第四の可動部７８を送り方向先端側（Ｘ１側）に移動させ、一対の鉄心構成片１２Ａ，１２Ｂを接続する腕部１４を圧縮成形する。

このように、圧縮工程では、鉄心素材３０の腕部１４を、互いに隣り合う鉄心構成片１２Ａ，１２Ｂが近接するように圧縮成形する。

続いて、図１０Ｃに示されるように、第一の可動部７２、第二の可動部７４、第三の可動部７６、第四の可動部７８を同時に送り方向先端側（Ｘ１側）に移動させ、一対の鉄心構成片１２Ａ，１２Ｂを送り出す（鉄心素材３０の全体を送り方向先端側に移動させる）。

そして、上述の要領で、図１０Ａ〜図１０Ｃの作業を繰り返し行うことで、鉄心素材３０の全ての腕部１４を圧縮成形する。

なお、この圧縮工程において、鉄心素材３０の板厚方向両側に規制板を配置しておくと、腕部１４を圧縮成形する際における鉄心構成片１２Ａ，１２Ｂの浮き上がりや反り返り等を防止できるので好適である。また、この場合に、鉄心素材３０の送りを阻害しないように、規制板と鉄心素材３０との間に鉄心素材３０の板厚程度の隙間を設けても良い。また、規制板が腕部１４の圧縮成形時における鉄心素材３０の板厚方向への変形を阻害しないように、規制板における腕部１４が位置する部位に逃がし穴を設けても良い。

（積層工程）
続いて、上述の第一の製造方法における積層工程において用いた支柱３６と同様な支柱を用い、上述の圧縮工程によって得られた鉄心素材３０を、この支柱を軸として螺旋状に巻回して積層する（図５参照）。

（取除工程）
そして、積層工程によって得られた鉄心素材３０から支柱を取り除く。

（回動工程）
続いて、取除工程後に、鉄心素材３０におけるティース先端部２０を、ティース本体部１６の幅方向に延在されるように回動部２４を中心として回動させる。なお、この回動工程は、上述の第一の製造方法における回動工程（図７〜図９）と同一である。以上の要領により、鉄心素材３０から積層鉄心１０が完成される。

次に、上述の本発明の一実施形態に係る第二の製造方法の作用及び効果について説明する。

本発明の一実施形態に係る第二の製造方法によれば、打抜工程において複数の鉄心構成片１２のうち互いに隣り合う鉄心構成片１２における鉄心環状部構成部１８同士を接続する腕部１４を形成する。従って、圧縮工程においては少ない力で鉄心素材３０を成形することができるので、積層鉄心１０を製造し易くできる。

また、本発明の一実施形態に係る第二の製造方法によれば、打抜工程によって得られた鉄心素材３０の腕部１４を、複数の鉄心構成片１２のうち互いに隣り合う鉄心構成片１２が近接するように圧縮成形する。従って、この圧縮工程によって得られた鉄心素材３０は長さ方向（Ｘ方向）に短くなるので、積層工程において鉄心素材３０を巻回する作業時間を短くできると共に、この鉄心素材３０を搬送するための設備や巻き取るためのボビン等を小型化することができる。これにより、設備費を低減することができる。

しかも、本発明の一実施形態に係る第二の製造方法によれば、上述のように、打抜工程によって得られた鉄心素材３０の腕部１４を圧縮成形することで、この圧縮成形の後に、鉄心素材３０に対して径方向に力を加える、所謂、内径成形工程を不要にすることができる。また、この内径成形工程が不要になることにより、この内径成形工程においてひずみを取るために必要とされていた軸方向の圧縮処理も不要となる。これにより、設備費をより一層低減することができる。

なお、本発明の一実施形態に係る第二の製造方法において、打抜工程及び回動工程は、上述の第一の製造方法における打抜工程及び回動工程と同一とされているので、この打抜工程及び回動工程において得られる作用及び効果は、上述の第一の製造方法と同一である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、ティース本体部１６の径方向内側に鉄心環状部構成部１８が形成され、ティース本体部１６の径方向外側にティース先端部２０が形成され、これにより積層鉄心１０がアウターロータ型の回転電機における電機子を構成するようになっていたが、ティース本体部１６の径方向外側に鉄心環状部構成部１８が形成され、ティース本体部１６の径方向内側にティース先端部２０が形成され、これにより積層鉄心１０がインナーロータ型の回転電機における電機子を構成するようになっていても良い。

本発明の一実施形態に係る回転電機の積層鉄心を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機の積層鉄心を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機の積層鉄心を示す要部拡大平面図である。 本発明の一実施形態における板状素材を示す図である。 本発明の一実施形態における帯状の鉄心素材を示す図である。 本発明の一実施形態における鉄心素材を支柱に螺旋状に巻回して積層する様子（第一の製造方法における積層工程）を示す図である。 本発明の一実施形態における鉄心素材を支柱に螺旋状に巻回して積層する様子（第一の製造方法における積層工程）を説明する概略説明図である。 本発明の一実施形態における鉄心素材を内径絞りダイに圧入して縮径させる様子（第一の製造方法における圧縮工程）を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるティース先端部が回動される様子（第一の製造方法における回動工程）を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるティース先端部を第一治具によって回動させる様子（第一の製造方法における回動工程）を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるティース先端部を第二治具によって回動させる様子（第一の製造方法における回動工程）を説明する図である。 本発明の一実施形態における鉄心素材が最終形状に形成されて鉄心素材から積層鉄心が完成される様子を説明する図である。 本発明の一実施形態における腕部が圧縮成形される様子（第二の製造方法における圧縮工程）を説明する図である。 本発明の一実施形態における腕部が圧縮成形される様子（第二の製造方法における圧縮工程）を説明する図である。 本発明の一実施形態における腕部が圧縮成形される様子（第二の製造方法における圧縮工程）を説明する図である。 第一比較例に係る回転電機の積層鉄心の製造方法を示す図である。 第二比較例に係る回転電機の積層鉄心の製造方法を示す図である。 第二比較例に係る回転電機の積層鉄心を示す図である。 第三比較例に係る回転電機の積層鉄心の製造方法を示す図である。 第三比較例に係る回転電機の積層鉄心を示す図である。

符号の説明

１０…積層鉄心、１２…鉄心構成片、１４…腕部、１６…ティース本体部、１８…鉄心環状部構成部、２０…ティース先端部、２０Ａ…回動端、２０Ｂ…外周面、２２…鉄心環状部、２４…回動部、２６…突起部、３０…鉄心素材、３２…板状素材、３４…スリット部、３６…支柱、３８…内径絞りダイ、４０…第一治具、４２…第二治具、４４，４６…溝部、４８，５０…ローラ（押圧部）、５２…ダイ、５４…治具、５６，５８…心金、６０…スリット

Claims (9)

1. ティース本体部と、前記ティース本体部の基端側に接続された鉄心環状部構成部と、前記ティース本体部の先端側における幅方向両側に回動部を介して回動可能に接続され前記ティース本体部の長手方向に延在されたティース先端部とを各々が有し、前記ティース本体部の長手方向と直交する方向に並んで配置された複数の鉄心構成片と、前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を接続する腕部と、を備えた帯状の鉄心素材を、板状素材から打ち抜いて形成する打抜工程と、
   前記打抜工程によって得られた前記鉄心素材を、支柱を軸として螺旋状に巻回して積層する積層工程と、
   前記積層工程によって得られた前記鉄心素材から前記支柱を取り除くと共に、前記鉄心素材に対して径方向に力を加えて前記鉄心素材を縮径させることで前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を当接させる圧縮工程と、
   前記圧縮工程によって得られた前記鉄心素材における前記ティース先端部を、前記ティース本体部の幅方向に延在されるように前記回動部を中心として回動させる回動工程と、
   を含む回転電機の積層鉄心の製造方法。
2. ティース本体部と、前記ティース本体部の基端側に接続された鉄心環状部構成部と、前記ティース本体部の先端側における幅方向両側に回動部を介して回動可能に接続され前記ティース本体部の長手方向に延在されたティース先端部とを各々が有し、前記ティース本体部の長手方向と直交する方向に並んで配置された複数の鉄心構成片と、前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を接続する腕部と、を備えた帯状の鉄心素材を、板状素材から打ち抜いて形成する打抜工程と、
   前記打抜工程によって得られた前記鉄心素材の前記腕部を、前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片が近接するように圧縮成形する圧縮工程と、
   前記圧縮工程によって得られた前記鉄心素材を、支柱を軸として螺旋状に巻回して積層する積層工程と、
   前記積層工程によって得られた前記鉄心素材から前記支柱を取り除く取除工程と、
   前記取除工程後に、前記鉄心素材における前記ティース先端部を、前記ティース本体部の幅方向に延在されるように前記回動部を中心として回動させる回動工程と、
   を含む回転電機の積層鉄心の製造方法。
3. 前記打抜工程において、前記ティース先端部の回動端が前記回動部に対する前記ティース本体部の基端側に位置されるように、前記鉄心素材を形成し、
   前記回動工程において、前記ティース先端部を、前記回動端が前記ティース本体部の基端側から先端側に移動されるように、前記回動部を中心として回動させる、
   請求項１又は請求項２に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法。
4. 前記打抜工程において、前記ティース先端部における前記回動部に対する前記回動端と反対側に、前記ティース本体部の先端側に対する基端側と反対側に位置され、且つ、前記回動部に対する前記回動端と反対側に延びる突起部が形成されるように、前記鉄心素材を形成し、
   前記回動工程において、前記ティース先端部を前記回動部を中心として回動させて、前記鉄心構成片における前記突起部同士を前記ティース本体部の幅方向に対向させた状態で互いに当接させる、
   請求項３に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法。
5. 前記回動工程において、前記ティース本体部の基端側から先端側に移動されるに従って前記ティース先端部を押圧しつつ前記ティース先端部の前記回動端側から基端側に移動される押圧部を備えた治具を用いて、前記ティース先端部を前記回動部を中心として回動させる、
   請求項３又は請求項４に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法。
6. 前記打抜工程において、特定の前記鉄心素材における前記鉄心構成片の間に、他の前記鉄心素材における前記鉄心構成片が位置されるようにして、前記特定の鉄心素材及び前記他の鉄心素材を前記板状素材から打ち抜いて形成する、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法。
7. 板状素材から打ち抜いて形成された帯状の鉄心素材を螺旋状に巻回して積層することで構成された回転電機の積層鉄心であって、
   前記積層鉄心の径方向に延在されたティース本体部と、前記ティース本体部の基端側に接続された鉄心環状部構成部と、前記ティース本体部の先端側における幅方向両側に回動部を介して回動可能に接続され前記ティース本体部の幅方向に延在されたティース先端部とを各々が有し、前記積層鉄心の周方向に並んで配置された複数の鉄心構成片と、
   前記複数の鉄心構成片のうち互いに隣り合う前記鉄心構成片における前記鉄心環状部構成部同士を接続する腕部と、
   を備え、
   前記ティース先端部は、前記鉄心素材において回動端が前記回動部に対する前記ティース本体部の基端側に位置するように形成された後、前記回動端が前記ティース本体部の基端側から先端側に移動されるように、前記回動部を中心として回動されている、
   回転電機の積層鉄心。
8. 前記ティース先端部には、前記回動部に対する前記回動端と反対側に、前記ティース本体部の先端側に対する基端側と反対側に位置され、且つ、前記回動部に対する前記回動端と反対側に延びる突起部が形成され、
   前記鉄心構成片における前記突起部同士は、前記ティース本体部の幅方向に対向した状態で互いに当接されている、
   請求項７に記載の回転電機の積層鉄心。
9. 請求項７又は請求項８に記載の回転電機の積層鉄心と、
   前記ティース本体部にインシュレータを介して巻回された巻線と、
   を備えた回転電機の電機子。

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