JP5432311B2 - 回転子積層鉄心及びその製造方法 - Google Patents
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帯状鉄心片を巻回して回転子積層鉄心を製造する場合、材料である金属板から帯状鉄心片を直線状に打抜き形成できるので、材料歩留りを向上することができる。ところが、所望形状にセグメント鉄心片部を打抜きかつ連ねて帯状鉄心片を形成してから、この一条の帯状鉄心片を巻回して順次積層し所望の積厚まで巻回せねばならず、生産性が低い問題があった。
そこで、特許文献2には、円弧状のセグメント鉄心片部が連結部でそれぞれ連結された複数枚の帯状鉄心片を螺旋状に巻回し、しかも連結部の位置を上下方向でずらした積層鉄心(固定子積層鉄心)の製造方法が提案されている。
第1の発明に係る回転子積層鉄心において、前記第1、第2の掛合溝は、その内幅が半径方向内側に広がっていることが好ましい。
第1の発明に係る回転子積層鉄心において、前記セグメント鉄心片部には、パイロット孔が設けられていることが好ましい。
第1の発明に係る回転子積層鉄心において、積層方向に重なった前記磁石挿入部には前記永久磁石が挿入され、該永久磁石が前記磁石挿入部に注入され硬化した樹脂部材により、前記磁石挿入部に固定されていることが好ましい。
第1の発明に係る回転子積層鉄心において、前記セグメント鉄心片部の前記磁極片部の個数は2又は3であることが好ましい。
第1の発明に係る回転子積層鉄心において、隣り合う前記セグメント鉄心片部の側端部を近接配置することが好ましい。
前記帯状鉄心片を、前記連結部で折り曲げかつそれぞれの前記磁極片部を上下に重ねながら、螺旋状に巻回して積層する環状形成工程とを有し、
しかも、前記環状形成工程の際に前記折り曲げた連結部の上下に前記セグメント鉄心片部の前記磁極片部の結合部が位置して、該結合部の半径方向外側には、前記折り曲げた連結部が位置して該連結部に発生する厚み方向の膨出を収める切欠きを形成する。
第2の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記打抜き工程で、前記セグメント鉄心片部にパイロット孔を形成し、前記環状形成工程で、前記パイロット孔によって前記セグメント鉄心片部の位置決めを行いながらかしめ積層することが好ましい。
第2の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記環状形成工程で、複数枚の前記帯状鉄心片は、環状に形成される前記回転子積層鉄心に対して、異なる角度の接線方向に向いていることが好ましい。
そして、従来のように、複数枚の帯状鉄心片を重ね合わせて一体化することなく、帯状鉄心片を巻回しているので、各セグメント鉄心片部を連結部を介してスムーズに曲げることができ、製造された回転子積層鉄心の形状精度が優れる。また、帯状鉄心片同士を事前に溶接で一体化する工程が不要であるので、生産性よく製造できる。
請求項3記載の回転子積層鉄心は、掛合溝の内幅が半径方向内側に拡幅しているので、例えば、帯状鉄心片を巻回するための芯材に設けられた歯部への嵌入をスムーズにできる。
請求項4記載の回転子積層鉄心、及び請求項13記載の回転子積層鉄心の製造方法は、セグメント鉄心片部にパイロット孔が設けられているので、帯状鉄心片を巻回する際の位置決めを、精度良くしかも容易に行うことができる。
請求項6記載の回転子積層鉄心は、積層方向に重なった磁石挿入部に永久磁石を挿入し、これを樹脂部材により磁石挿入部に固定しているので、永久磁石の周囲に樹脂部材が確実にまわり込み、永久磁石を磁石挿入部に強固に固定できる。
請求項7記載の回転子積層鉄心は、隣り合うセグメント鉄心片部の側部に、凹部とこれに嵌合する凸部を設けることで、簡単な構成で隣り合うセグメント鉄心片部同士の位置決めができる。
請求項9記載の回転子積層鉄心は、隣り合うセグメント鉄心片部の側端部を近接配置し、側端部同士の接触が防止されるので、各セグメント鉄心片部の周方向のピッチのばらつきを防止でき、例えば、積層方向のセグメント鉄心片部のかしめ位置のずれを防止できる。また、このように近接配置することにより、例えば、セグメント鉄心片部を打抜く金型の刃物が摩耗し、側端部にバリが生じた場合でも、その接触を防止でき、各セグメント鉄心片部の周方向のピッチのずれを防止できる。
請求項15記載の回転子積層鉄心の製造方法は、複数枚の帯状鉄心片が異なる方向に向いているので、巻き取り荷重を分散することができる。また、各帯状鉄心片の打抜き時に帯状鉄心片が上下に重ならないので、その打抜き形成が容易となる。特に、複数の帯状鉄心片の巻き方向を反対方向にすることによって、巻き取る装置(例えば、中央に配置される芯材)に無理な荷重を発生させることなく作業を行うことができる。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心(以下、単に積層鉄心ともいう)10は、複数枚(本実施の形態では2枚)の帯状鉄心片11、12を螺旋状に巻回してかしめ積層したものである。ここで、帯状鉄心片11と帯状鉄心片12とは、同一の構成であるため、帯状鉄心片12の各構成については、帯状鉄心片11の各構成の番号に記号「a」を付し、その詳しい説明を省略する。
積層鉄心10を構成する帯状鉄心片11は、半径方向外側に突出する複数(本実施の形態では2つ)の磁極片部13、14を備えた円弧状のセグメント鉄心片部15が幅狭の連結部16で直線状にそれぞれ連結されている。また、帯状鉄心片12についても同様で、2つの磁極片部13a、14aを備えたセグメント鉄心片部15aが連結部16aでそれぞれ連結されている。
完成した積層鉄心10は、帯状鉄心片11と帯状鉄心片12とを、それぞれ連結部16、16aで折り曲げ、かつそれぞれの磁極片部13と磁極片部14a、磁極片部14と磁極片部13aを上下に重ねながら、螺旋状に巻回してかしめ積層している。
これにより、磁石挿入孔17と磁石挿入孔18a、磁石挿入孔18と磁石挿入孔17aが上下に重なる。
なお、積層鉄心10の製造にあっては、積層方向に重なった磁石挿入孔17、18aと磁石挿入孔18、17aに、永久磁石を挿入した後、この磁石挿入孔17、18a内と磁石挿入孔18、17a内に、トランスファーモールド又はインジェクションモールドによって樹脂部材(例えば、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂)を注入し、この樹脂部材を硬化させることで、永久磁石を固定している。
これにより、パイロット孔19とパイロット孔20a、パイロット孔20とパイロット孔19aが上下に重なるので、各帯状鉄心片11、12を、セグメント鉄心片部15、15aの位置決めを行いながらかしめ積層できる。
このパイロット孔19、20を中心として、周方向両側には、かしめ部21が形成されている。このかしめ部としては、例えば、周知のV字状かしめ、円形の半抜きかしめ、及び切り起こしかしめのいずれか1又は2以上を適用できる。
なお、前記したように、積層鉄心10は、2枚の帯状鉄心片11、12を、1磁極片部ピッチずつずらして積層されている。このため、一方の帯状鉄心片11の折り曲げた連結部16の上下に、他方の帯状鉄心片12の磁極片部13a、14aの結合部22aが位置し、また他方の帯状鉄心片12の折り曲げた連結部16aの上下に、一方の帯状鉄心片11の磁極片部13、14の結合部22が位置する。
ここで、切欠き23の凹みは、少なくとも連結部16aの折り曲げ時に生じる厚み方向の膨出部分が、結合部22に接触しない位置まで設ける。本実施の形態では、切欠き23の最大凹み位置を通る円と同位置、又はそれよりも半径方向外側に、磁石挿入孔17、18が配置されるように形成している。これにより、磁極片部13、14を、積層鉄心10の半径方向外側へ突出させることができる。
なお、掛合溝24、24a、25、25aは、積層鉄心10の半径方向内側(軸心)に向けてその内幅が広がっているので、歯部26の噛み込みをスムーズにできる。
この凹部28と凸部29を含む隣り合うセグメント鉄心片部15の側端部は、連結部16の折り曲げ後、例えば、20μm以上30μm以下の隙間を開けて近接配置されているが、当接させてもよい。これにより、隣り合うセグメント鉄心片部15同士の相互の位置決めをより精度良く実施でき、その環状精度を向上できる。
各連結部16の幅(半径方向長さ)wは、例えば、0.5mm以上3mm以下程度である。この連結部16によって、隣り合うセグメント鉄心片部15を機械的に連結しており、隣り合うセグメント鉄心片部15を半径方向内側に折り曲げた際には、全体を環状にする場合の折り曲げ部を形成している。従って、セグメント鉄心片部15が直線状になっている場合、即ち、条材から帯状鉄心片11が打抜き形成された直後においては、図2に示すように、連結部16の内側には切り込み部30が形成されている。
なお、一般的に環状の鉄心片を、それぞれn個(本実施の形態では2個)の磁極片部を有するm個(本実施の形態では6個)のセグメント鉄心片部に分割する場合、切り込み辺の角度は、(360度/m)度となる。
まず、条材をプレスによって打抜き、複数枚の帯状鉄心片11、12を形成する。
このとき、帯状鉄心片11を構成するセグメント鉄心片部15の磁極片部13、14の結合部22の半径方向外側に切欠き23を形成する。また、セグメント鉄心片部15の周方向中央の半径方向内側、及び隣り合うセグメント鉄心片部15の側部内側に、第1の掛合溝24と、第2の掛合溝25を形成する向かい合う切欠きを形成する。そして、セグメント鉄心片部15にパイロット孔19、20を形成する。なお、以上の加工は、帯状鉄心片12についても同様である。(以上、打抜き工程)。
この巻き付けに使用する芯金27は、掛合溝24、24a、25、25aに嵌入する歯部26を有している。なお、歯部26の半径方向突出高さは、掛合溝24、24a、25、25aの半径方向長さ(深さ)の1〜0.3倍程度でよい。なお、芯金27は図示しない回転駆動源に連結されて自転する構造となっている。
これにより、芯金27を回転させることで、掛合溝24、24a、25、25aに歯部26が嵌入して、帯状鉄心片11、12を芯金27側へ引込みながら積層できる。
なお、帯状鉄心片11、12を構成するセグメント鉄心片部15、15aには、かしめ部21、21aが形成されている。これにより、パイロット孔19、20aとパイロット孔20、19aによってセグメント鉄心片部15、15aの位置決めを行いながら、上下の帯状鉄心片11、12を上下が正確に重なるようにして環状に巻いた時点で、上部から図示しない押え具で押圧することにより、上下のセグメント鉄心片部15、15aがかしめ積層されるようになっている。
ここで、セグメント鉄心片部15、15aの位置決めは、パイロット孔19、19a、20、20aの代わりに、磁石挿入孔17、17a、18、18aを使用することもできる。
製品受けプレート33には、先細りとなって、積層されたパイロット孔19、20aとパイロット孔19a、20に差込み可能な突出ピン34が設けられている。この突出ピン34の下方にはばね材(弾性部材)35が設けられ、突出ピン34が製品受けプレート33の載置台36に対して引っ込み可能となっている。また、突出ピン34は、載置台36の周方向に等間隔に設けられ、その個数は、例えば、4個以上で、帯状鉄心片11(又は帯状鉄心片12)のパイロット孔の総個数の1/2〜1/4である。
そして、先細りのかしめ用位置決めピン37が設けられた押え治具38で、巻回した帯状鉄心片11、12を上方から押圧することにより、上下のセグメント鉄心片部15、15aがかしめ積層できる。このとき、かしめ用位置決めピン37の先端が、突出ピン34の先端を押圧し、突出ピン34が載置台36内に引っ込むことで、かしめ用位置決めピン37が、積層されたパイロット孔19、20aとパイロット孔19a、20の積層方向全体に渡って挿入される。従って、正確な位置決めができるとともに、巻回した帯状鉄心片11、12を製品受けプレート33と押え治具38で挟み込み、十分に押圧できる。
以上に示した各帯状鉄心片11、12は、芯金27(又は製品受けプレート33)に巻回して積層する直前にプレス加工装置で打抜き加工してもよいし、予め打抜き加工した帯状鉄心片11、12を用意し、これを芯金27に巻き込んでもよい(以上、環状形成工程)。
図4に示すように、芯金27に対して帯状鉄心片11、12の巻付け位相を180度変えて、各セグメント鉄心片部15、15aの巻き付けを行っている。これによって、芯金27に曲げモーメントが掛からず、安定して作業を行うことができる。なお、異なる角度(180度)の接線方向に向いた帯状鉄心片11、12の巻き始めが180度±1磁極ピッチ角度の位相ずれを有していること、各帯状鉄心片11、12を構成するセグメント鉄心片部15、15aの所定位置にはかしめ部21、21aが設けられていることは、前記した本発明の第1の実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法と同じである。
また、帯状鉄心片を構成するセグメント鉄心片部の形態及びセグメント鉄心片部を連結する連結部の形態は、ともに前記実施の形態に限定されるものではなく、任意の形態を採用しうる。なお、製造する回転子積層鉄心の構成は、前記実施の形態の構成に限定されるものではなく、他の形態でもよい。
更に、前記実施の形態においては、2枚の帯状鉄心片を用いて回転子積層鉄心を製造した場合について説明したが、3枚以上(例えば、4枚又は6枚)の帯状鉄心片を用いて回転子積層鉄心を製造してもよい。この帯状鉄心片は、2つの磁極片部を備えたセグメント鉄心片部が連結されたものについて説明したが、各セグメント鉄心片部は3つ、更には4つ以上の磁極片部を備えたものでもよい。
Claims (15)
- 半径方向外側に複数の磁極片部を備えた円弧状のセグメント鉄心片部が幅狭の連結部でそれぞれ連結された同一構成の複数枚の帯状鉄心片を、前記連結部で折り曲げかつそれぞれの前記磁極片部を上下に重ねながら、螺旋状に巻回して積層し、前記折り曲げた連結部の上下に前記セグメント鉄心片部の前記磁極片部の結合部が位置し、更に該結合部の半径方向外側には、前記折り曲げた連結部が位置して該連結部に発生する厚み方向の膨出を収める切欠きが設けられていることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項1記載の回転子積層鉄心において、前記セグメント鉄心片部の前記結合部の半径方向内側には第1の掛合溝が形成され、隣り合う前記セグメント鉄心片部の側部内側には向かい合う切欠きによって形成される第2の掛合溝が形成されていることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項2記載の回転子積層鉄心において、前記第1、第2の掛合溝は、その内幅が半径方向内側に広がっていることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心において、前記セグメント鉄心片部には、パイロット孔が設けられていることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心において、前記セグメント鉄心片部には、永久磁石を挿入する磁石挿入部が形成されていることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項5記載の回転子積層鉄心において、積層方向に重なった前記磁石挿入部には前記永久磁石が挿入され、該永久磁石が前記磁石挿入部に注入され硬化した樹脂部材により、前記磁石挿入部に固定されていることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心において、隣り合う前記セグメント鉄心片部の側部には、凹部とこれに嵌合する凸部が設けられていることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心において、前記セグメント鉄心片部の前記磁極片部の個数は2又は3であることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心において、隣り合う前記セグメント鉄心片部の側端部を近接配置することを特徴とする回転子積層鉄心。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心において、前記帯状鉄心片の枚数は2枚であることを特徴とする回転子積層鉄心。
- 半径方向外側に複数の磁極片部を備えた円弧状のセグメント鉄心片部が、幅狭の連結部でそれぞれ連結された同一構成の複数枚の帯状鉄心片を形成する打抜き工程と、
前記帯状鉄心片を、前記連結部で折り曲げかつそれぞれの前記磁極片部を上下に重ねながら、螺旋状に巻回して積層する環状形成工程とを有し、
しかも、前記環状形成工程の際に前記折り曲げた連結部の上下に前記セグメント鉄心片部の前記磁極片部の結合部が位置して、該結合部の半径方向外側には、前記折り曲げた連結部が位置して該連結部に発生する厚み方向の膨出を収める切欠きを形成することを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。 - 請求項11記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記打抜き工程で、前記セグメント鉄心片部の前記結合部の半径方向内側に第1の掛合溝を形成し、隣り合う前記セグメント鉄心片部の側部内側に向かい合う切欠きによって形成される第2の掛合溝を形成し、前記環状形成工程で、前記第1、第2の掛合溝に嵌入する歯部が設けられた芯材を回転駆動して、前記帯状鉄心片を引込みながら積層することを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
- 請求項11又は12記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記打抜き工程で、前記セグメント鉄心片部にパイロット孔を形成し、前記環状形成工程で、前記パイロット孔によって前記セグメント鉄心片部の位置決めを行いながらかしめ積層することを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
- 請求項11〜13のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記環状形成工程で、複数枚の前記帯状鉄心片は、環状に形成される前記回転子積層鉄心に対して、同一接線方向に向いていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
- 請求項11〜13のいずれか1項に記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記環状形成工程で、複数枚の前記帯状鉄心片は、環状に形成される前記回転子積層鉄心に対して、異なる角度の接線方向に向いていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
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