JP5577746B2 - モータコアの組付け方法 - Google Patents

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Description

この発明は、モータにおけるステータコアやロータコア等のモータコアの組付け方法に関するものである。
図19に示すように、モータのロータコア121は多数枚の磁性鋼板122を積層して構成されている。この磁性鋼板122はその表裏両面に絶縁被膜を有している。そして、磁性鋼板122の積層状態を維持するために、従来は、磁性鋼板間を接着剤によって固定したり、溶接によって固定したり、あるいは図20に示すように、各磁性鋼板122に突起125を切り抜き形成して、その突起125を隣接する突起125の切り抜き孔127に嵌め込んだりしていた。
また、従来、モータのステータコアとして、例えば特許文献1に開示されるような構成が提案されている。この特許文献1の構成においては、図17に示すように、ステータコア41を構成する磁性鋼板42のうちの1枚の磁性鋼板42の内周縁には、複数の保持片43が直角に折り曲げ形成されて、隣接する残りの磁性鋼板42の内周に当接されている。さらに、各保持片43の先端には、積層方向の他端部に配置された磁性鋼板42の表面側に向かって折曲部43aが形成されている。そして、この保持片43及び折曲部43aの折り曲げにより、磁性鋼板42が積層状態に保持されている。
特開2001−119871号公報
磁性鋼板を接着剤によって固定する構成においては、接着剤を所要位置に注入したり、塗布したりする作業が必要であって、製造工程が複雑になるばかりでなく、モータの回転には全く関与しない接着剤が必要になる。
磁性鋼板を溶接によって固定する構成においては、溶接作業が必要になるため、接着剤の場合と同様に製造工程が複雑になる。しかも、溶接金属により磁性鋼板間の絶縁が破壊されるおそれもあり、このような場合は、磁性鋼板間に電路が形成されて、モータ回転時に大きなうず電流損が生じ、このため、モータの回転効率が低下するおそれがあった。
また、磁性鋼板122どうしを突起125と切り抜き孔127との嵌合によって固定する構成においては、突起125の配置位置に制約が生じて、有効な固定位置を選択できない場合があった。つまり、図19から明らかなように、ロータコア121には、透孔123が列設され、各透孔123に永久磁石124が収容される。従って、前記突起125は透孔123の位置を避けて配置される必要がある。このため、突起125を適切な位置に配置できない場合は、磁性鋼板122の固定強度に問題が生じる可能性があった。しかも、図20(a)(b)に示すように、切り抜かれた突起125の側面126が切り抜き孔127の内側面に接触して、磁性鋼板122間に電路が形成され、このため、前記と同様にうず電流損によるモータの運転効率が低下する問題があった。
さらに、前記特許文献1の構成のように、1枚の磁性鋼板42の内周縁から保持片43を直角に折り曲げて、隣接する磁性鋼板42の内周に当接させるのみの構成では、保持片43のスプリングバックにより、隣接する磁性鋼板42の内周に対する保持片43の当接力が低下して、磁性鋼板42を積層状態に適切に保持することが難しい。そのため、保持片43の先端に折曲部43aを形成して、保持片43のスプリングバックに抗するようになっているが、このように構成したとしても、保持片43のスプリングバックが解消されていないため、強固な積層状態を維持できない可能性を含んでいた。
また、特許文献1のモータコアの組付けに際しては、図18(a)に示すように、複数枚の磁性鋼板42を打ち抜き積層した後、図18(b)に示すように、平板状の保持片43を直角に折り曲げる加工、及び図18(c)に示すように、保持片43の先端に折曲部43aを形成する加工を、打ち抜き積層工程とは別工程で行う必要がある。このため、ステータコアの加工に手間がかかって、コストの高騰を招くという問題もあった。
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、磁性鋼板の結合構造が簡単であるとともに、組付けを容易に行うことができるモータコアの組付け方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、モータコアの組付け方法に係る発明では、複数枚の磁性鋼板を積層するとともに、所定の磁性鋼板の縁部に形成された保持片を他の磁性鋼板の縁部に係合させて、磁性鋼板が積層状態に保持されるようにするモータコアの組付け方法において、前記磁性鋼板の縁部に前記保持片を打ち抜き、それら打ち抜かれた磁性鋼板を積層しながら、前記保持片を他の磁性鋼板に向かって鋭角状に折り曲げることを特徴としている。
従って、この発明のモータコアの組付け方法においては、磁性鋼板の打ち抜き積層加工とは別に、保持片の折り曲げ加工を別工程で行う必要がなく、それらの加工を同一工程で行うことができて、モータコアの組付けを容易に行うことができる。
前記の方法においては、磁性鋼板を打ち抜きながら、磁性鋼板の外周に形成された保持片を鋭角状に折り曲げることが好ましい。
また、前記の方法において、ワークの磁性鋼板の打ち抜き部位にモータコアの内径孔を形成し、その内径孔の内周に形成された保持片を折り曲げ、その後、磁性鋼板を打ち抜きながら、前記保持片を鋭角状に折り曲げることが好ましい。
以上のように、この発明によれば、磁性鋼板の結合構成が簡単であるとともに、組付けを容易に行うことができ、しかも、うず電流損を抑制できるという効果を発揮する。
第1実施形態のロータコアを示す斜視図。 図1のロータコアの断面図。 同ロータコアの第1の磁性鋼板を示す平面図。 同じく第2の磁性鋼板を示す平面図。 同じく第3の磁性鋼板を示す平面図。 (a)は第1〜第3の磁性鋼板を打ち抜き成形する際の予備加工を示す図、(b)は第1〜第3の磁性鋼板の打ち抜き成形状態を示す図。 第1〜第3の磁性鋼板の打ち抜き積層装置を示す要部断面図。 (a)(b)はそれぞれ図7の打ち抜き積層装置におけるパンチ及びダイの端面形状を示す図。 同打ち抜き積層装置におけるダイの一部を示す部分斜視図。 同打ち抜き積層装置におけるスクイズリングの一部を示す部分斜視図。 (a)及び(b)は同打ち抜き積層装置によるロータコアの積層組付け方法を順に示す断面図。 第2実施形態のロータコアを示す要部分解斜視図。 第3実施形態のステータコアを示す平面図。 図13のステータコアの一部を分解して示す斜視図。 (a)は同ステータコアの磁性鋼板を打ち抜き成形する際の予備加工を示す図、(b)は(a)の予備加工に続く保持片の折り曲げ加工を示す図。 同ステータコアの磁性鋼板の打ち抜き積層装置を示す要部断面図。 従来のロータコアを示す断面図。 (a)〜(c)は図17のロータコアの組付け方法を順に示す部分断面図。 従来のロータコアを示す分解斜視図。 (a)は従来のロータコアにおける磁性鋼板の結合構成を示す一部斜視図、(b)は同じく断面図。
(第1実施形態)
以下に、この発明をモータのロータコアに具体化した第1実施形態を、図1〜図11に従って説明する。図1は、この実施形態のロータコア21の斜視図であって、前記図19に示す従来のロータコア121と同様に透孔及び永久磁石を備えているが、図示は省略している。図1及び図2に示すように、この実施形態のロータコア21は、表裏両面に絶縁被覆が施されるとともに、打ち抜き成形された複数枚(通常、数百枚)の磁性鋼板22を積層することによって構成されている。磁性鋼板22には内径孔25が形成されている。複数枚の磁性鋼板22のうちで、特定の磁性鋼板22の外周縁部には、複数の保持片23が折り曲げ形成されている。そして、この保持片23が他の磁性鋼板22の外周縁部に圧接されて他の磁性鋼板22を抱持することにより、磁性鋼板22が積層状態に保持されている。
この実施形態においては、磁性鋼板22として、図2〜図5に示すように、外周部の形状が異なった第1〜第3の磁性鋼板22A,22B,22Cが用いられている。そして、1枚の第1の磁性鋼板22A、2枚の第3の磁性鋼板22C、1枚の第2の磁性鋼板22B及び1枚の第3の磁性鋼板22Cが下から順に積層されるとともに、その磁性鋼板22A〜22Cの積層が所定回繰り返されることにより、ロータコア21が構成されている。
図2〜図5に示すように、前記第1の磁性鋼板22Aの外周縁部には、一対の保持片23が180度の間隔をおいて形成されるとともに、一対の凹部24が前記保持片23に対して90度の間隔をおいて位置するように形成されている。第2の磁性鋼板22Bの外周縁部には、一対の保持片23が第1の磁性鋼板22Aの凹部24と対応して位置するように形成されるとともに、一対の凹部24が第1の磁性鋼板22Aの保持片23と対応して位置するように形成されている。第3の磁性鋼板22Cの外周縁には、4つの凹部24が第1及び第2の磁性鋼板22A,22Bの保持片23と対応して位置するように90度の間隔をおいて形成されている。
そして、図2に示すように、複数枚の磁性鋼板22A〜22Cが積層された状態で、各保持片23が隣接する磁性鋼板22A〜22Cの凹部24内に折り曲げられ、他の磁性鋼板22A〜22Cを抱持している。この場合、各保持片23の長さが、隣接する4枚の磁性鋼板22A〜22Cの外周縁部に当接可能な寸法となるように形成されている。従って、各保持片23はそれぞれ隣接する4枚の磁性鋼板22A〜22Cを抱持するとともに、磁性鋼板22A,22Bの保持片23は磁性鋼板22A〜22Cの積層方向においてずれた位置で4枚の磁性鋼板22A〜22Cを抱持し、これによって全ての磁性鋼板22A〜22Cがロータコア21として一体化されている。このように、所定の磁性鋼板に形成された保持片23によって磁性鋼板22A〜22Cがロータコア21として一体化されるように、磁性鋼板1枚当たりの保持片23の数,保持片23の長さ,円周方向の位置,保持片23を有する磁性鋼板は、ロータコア21の大きさや必要強度等に応じて適宜に選択される。
図2に鎖線で示すように、各保持片23には、鋭角状に折れ曲がる方向への弾発力が付与されている。この弾発力により、各保持片23が隣接する磁性鋼板22A〜22Cの外周縁部に圧接されて、各磁性鋼板22A〜22Cが積層状態に抱持されて結合されている。
次に、前記のように構成されたロータコア21の組付け方法について説明する。
まず、第1〜第3の磁性鋼板22A〜22Cを打ち抜く場合には、図6(a)に略示するように、予備加工として、表裏両面に絶縁加工が施された帯状をなすワークW上の第1〜第3の磁性鋼板22A〜22Cの打ち抜き部位に対して、それぞれ内径孔25が打ち抜かれるとともに、異なる位置に打ち抜き孔26が形成される。この予備加工は、前述した第1〜第3の磁性鋼板22A〜22Cの積層順序の順に行われる。すなわち、第1の磁性鋼板22Aの打ち抜き部位では、中央部に内径孔25が形成されるとともに、外周縁部の凹部24の形成部分に図6において上下一対の打ち抜き孔26が形成される。第2の磁性鋼板22Bの打ち抜き部位では、中央部に内径孔25が形成されるとともに、外周縁部の凹部24の形成部分に図6において左右一対の打ち抜き孔26が形成される。第3の磁性鋼板22Cの成形部位では、中央部に内径孔25が形成されるとともに、外周縁部の凹部24の形成部分の図6における上下左右位置に4つの打ち抜き孔26が形成される。
この予備加工後に、図7に示すように、打ち抜き積層装置30により、ワークW上の第1〜第3の磁性鋼板22A〜22Cの打ち抜き部位に対して打ち抜き加工が施される。この場合、図8(a)(b)に示すような端面形状(刃先形状)を有するパンチ31及びダイ32が用いられる。図7〜図9に示すように、パンチ31の外周には、保持片23を形成するための4つの突部31aが形成されている。ダイ32の内周には、パンチ31の突部31aに対応する4つの凹溝32aが形成されている。そして、このパンチ31及びダイ32によって、ワークW上が打ち抜かれることにより、図6(b)に示すように、保持片23及び凹部24の位置や数が異なった第1〜第3の磁性鋼板22A〜22Cが前述した積層順序で連続的に打ち抜かれる。
その後、打ち抜かれた各磁性鋼板22A〜22Cが、ダイ32の下方に配置されたスクイズリング33内を通過することにより順に積層される。この場合、パンチ31及びダイ32による磁性鋼板22A〜22Cの打ち抜きにともなって、磁性鋼板22A〜22Cには、パンチ31及びダイ32の刃先に対応する外周縁部側に対して他の部分より大きな荷重がかかる。このため、図7に示すように、磁性鋼板22A〜22Cはスクイズリング33内において、その外周縁部側が内周縁部側よりも下方に位置するように、円錐状をなす傾斜状態になる。
そして、図7及び図9に示すように、前記スクイズリング33の内周には、ダイ32の凹溝32aに連続する4つの成形溝34が形成されている。各成形溝34の底面には、下端部に向かってスクイズリング33の軸心側へ次第に接近するように傾斜する成形面34aが形成されている。そして、図7に示すように、磁性鋼板22A〜22Cがスクイズリング33内において積層されながら下降されるとき、第1及び第2の磁性鋼板22A,22B上の保持片23が成形溝34の成形面34aに摺接することにより、他の磁性鋼板22A〜22Cの凹部24内に向かって上向きに折り曲げられる。
この場合、図7及び図11(a)に示すように、磁性鋼板22A〜22Cがスクイズリング33内において円錐状における傾斜状態で積層されているため、保持片23が他の磁性鋼板22A〜22Cの凹部24の内面に当接する位置まで折り曲げられると、保持片23の折り曲げ角度が鋭角状になる。そして、図7に鎖線で示すように、磁性鋼板22A〜22Cが所定枚数積層された後、スクイズリング33内からロータコア21として下方に排出されると、磁性鋼板22A〜22Cに対する応力の解放により、磁性鋼板22A〜22Cが図11(a)に示す傾斜状態から、図11(b)に示す水平状態に変移される。このとき、図2に示すように、保持片23は、鋭角状態から直角状態に広げられる。従って、図2に2点鎖線で示すように、保持片23は鋭角状に戻ろうとするため、保持片23に対して鋭角状方向への弾発力(スプリングバック)が付与される。その結果、保持片23が隣接する磁性鋼板22A〜22Cの外周縁部に圧接されて、磁性鋼板22A〜22Cが保持片23により抱持されて、積層状態に強固に結合される。
なお、図1及び図2は、ロータコア21が図7とは上下反転して描かれている。
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) この実施形態のロータコア21においては、保持片23が鋭角状に折れ曲がるように、保持片23に対して折り曲げ方向への弾発力が付与される。このため、磁性鋼板22A,22Bの縁部に保持片23を折り曲げ形成するという簡単な構成で、磁性鋼板22A〜22Cを積層状態に強固に結合させることができる。よって、従来構成とは異なり、保持片の先端にスプリングバック防止用の折曲部を形成する必要がなく、磁性鋼板22A〜22Cの結合保持構造を簡略化することができる。
(2) この実施形態のロータコア21においては、前記保持片23が磁性鋼板22A,22Bの外周縁部に設けられている。このため、磁性鋼板22A〜22Cがその外周側から抱持され、内周側から抱持される場合と比較して磁性鋼板22A〜22Cを積層状態に強固に結合することができる。
(3) 磁性鋼板22A〜22Cの結合に、接着剤や溶接を用いないため、モータの回転機能に関与しない接着剤等の余分な部材が不要になるとともに、接着剤を塗布したり、溶接したりする作業が不要になり、製造工程を簡素化できる。
(4) 磁性鋼板22A〜22Cは、保持片23の端面ではなく、絶縁被覆が施された面によって抱持されるため、磁性鋼板22A〜22C間の絶縁を確保できる。従って、磁性鋼板22A〜22C間に電路が形成されることはなく、この電路に起因したうず電流損を回避できる。
(5) この実施形態のロータコア21の組付け方法においては、磁性鋼板22A〜22Cを積層しながら、保持片23が他の磁性鋼板22A〜22Cに向かう鋭角状となるように折り曲げられる。このため、磁性鋼板22A〜22Cの打ち抜き積層加工後に、保持片23の折り曲げ加工を別工程で行う必要がなく、それらの加工を同一工程で行うことができて、ロータコア21の組付けを容易に行うことができる。
(第2実施形態)
次に、この発明を具体化したモータコア及びその組付け方法の第2実施形態を、前記第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
この第2実施形態においては、図12に示すように、外周縁部に各一対の保持片23及び凹部24を設けた第1の磁性鋼板22Aと、その第1の磁性鋼板22Aと異なった外周縁部の位置に各一対の保持片23及び凹部24を設けた第2の磁性鋼板22Bとを交互に積層することにより、ロータコア21が構成されている。そして、この実施形態では、各保持片23の長さが、隣接する1枚の磁性鋼板22A,22Bの外周縁部を抱持可能な寸法となるように形成されている。従って、この第2実施形態においては、各磁性鋼板22A,22Bが隣接する他の磁性鋼板22A,22Bと結合され、結果として、ロータコア21全体が一体化されている。
従って、この第2実施形態においても、前記第1実施形態における(1)〜(5)に記載の効果と同様な効果を得ることができる。
(第3実施形態)
次に、この発明を具体化したモータコア及びその組付け方法の第3実施形態を、前記第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。この第3実施形態は、本発明をステータコア27において具体化したものである。
この第3実施形態においては、図13〜図16に示すように、保持片23及び凹部24の形成位置が異なった第1の磁性鋼板22Aと第2の磁性鋼板22Bとを交互に積層することにより、ステータコア27が構成されている。各磁性鋼板22A,22Bの内周縁部には、複数の細幅状をなすコイル巻回用の磁極片22aが所定角度間隔をおいて半径方向に延びるように突出形成されている。第1の磁性鋼板22Aの各磁極片22aの先端には、保持片23及び凹部24が交互に位置するように形成されている。第2の磁性鋼板22Bの各磁極片22aの先端には、保持片23及び凹部24が第1の磁性鋼板22Aの凹部24及び保持片23と対応して位置するように形成されている。そして、この実施形態では、各保持片23の長さが、隣接する1枚の磁性鋼板22A,22Bの内周縁部を抱持可能な寸法となるように形成されている。
次に、この第3実施形態のロータコア21の組付け方法について説明する。
まず、第1及び第2の磁性鋼板22A,22Bを打ち抜くする場合には、図15(a)に略示するように、ワークW上の第1及び第2の磁性鋼板22A,22Bの打ち抜き部位に対して、複数の磁極片22aを含む内径孔25の予備加工が行われる。この場合、各磁性鋼板22A,22Bの打ち抜き部位において、各磁極片22aの先端に平板状の保持片23及び凹部24が隣接する他の磁性鋼板22A,22Bに対して位置をずらせて交互に形成される。続いて、図15(b)に示すように、折り曲げ用のパンチ37及びダイ38を用いて、ワークW上の第1及び第2の磁性鋼板22A,22Bの打ち抜き部位の各保持片23が平板状から下向きのほぼ直角状に折り曲げられる。
その後、図16に示すように、打ち抜き積層装置30により、ワークW上の第1及び第2の磁性鋼板22A,22Bの部位に対して打ち抜き加工が施される。この打ち抜き積層装置30においては、ダイ32及びスクイズリング33の中心部に成形部材39が配設され、その成形部材39の外周には下端ほど突出するように傾斜する成形面39aが形成されている。そして、磁性鋼板22A,22Bがスクイズリング33内において、外周縁部側を下方にした円錐状における傾斜状態で積層されながら下降されるとき、各保持片23が成形部材39の成形面39aに摺接することにより、ほぼ直角の状態から鋭角状の状態にさらに折り曲げられる。
このように、磁性鋼板22A,22Bが所定枚数積層された後、図16に鎖線で示すように、ステータコア27としてスクイズリング33内から下方に排出されると、前記第1実施形態の場合と同様に、磁性鋼板22A,22Bが応力の解放によって傾斜状態から水平状態に変移される。このとき、保持片23が鋭角状に折り曲げられているため、保持片23に対して折り曲げ方向への弾発力が付与される。この弾発力の付与により、保持片23が隣接する磁性鋼板22A,22Bにおける磁極片22aの先端面に圧接されて、磁性鋼板22A,22Bが各磁極片22aの先端において積層状態に強固に結合される。
従って、この第3実施形態によれば、前記第1実施形態における(1),(3)(4)及び(5)に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(6) この実施形態のステータコア27においては、前記保持片23が磁性鋼板22A,22Bにおける磁極片22aの先端に設けられている。このため、磁極片22aの先端が保持片23により積層状態に結合されるため、磁性鋼板22A,22Bが分離されるおそれを防止することができる。ちなみに、細幅状の磁極片22aが設けられた磁性鋼板22A,22Bを積層した場合には、磁極片22aの先端において積層状態が分離されやすいが、この実施形態ではこのようなおそれを回避できる。
(変更例)
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記第1及び第2実施形態において、保持片23及び凹部24を磁性鋼板22A〜23Cの内周縁部に形成し、複数枚の磁性鋼板22A〜23Cを内周縁部によって積層状態に結合するように構成すること。この場合は、第3実施形態と同様な工程が採用される。
・ 前記第1実施形態の構成と、第2実施形態の構成とを組み合わせること。
21…モータコア、22,22A〜22C…磁性鋼板、22a…磁極片、23…保持片、24…凹部、25…内径孔、27…ステータコア、30…打ち抜き積層装置、31…パンチ、32…ダイ、33…スクイズリング、34…成形溝、34a…成形面、39…成形部材、39a…成形面、W…ワーク。

Claims (3)

  1. 複数枚の磁性鋼板を積層するとともに、所定の磁性鋼板の縁部に形成された保持片を他の磁性鋼板の縁部に係合させて、磁性鋼板が積層状態に保持されるようにするモータコアの組付け方法において、
    前記磁性鋼板の縁部に前記保持片を打ち抜き、それら打ち抜かれた磁性鋼板を積層しながら、前記保持片を他の磁性鋼板に向かって鋭角状に折り曲げることを特徴とするモータコアの組付け方法。
  2. 磁性鋼板を打ち抜きながら、磁性鋼板の外周に形成された保持片を鋭角状に折り曲げることを特徴とする請求項に記載のモータコアの組付け方法。
  3. ワークの磁性鋼板の打ち抜き部位にモータコアの内径孔を形成し、その内径孔の内周に形成された保持片を折り曲げ、その後、磁性鋼板を打ち抜きながら、前記保持片を鋭角状に折り曲げることを特徴とする請求項に記載のモータコアの組付け方法。
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