JP5782955B2 - 回転電機のコアの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ等の回転電機におけるステータコアやロータコアの製造方法に関するものである。

従来、この種の回転電機のコアの製造方法としては、例えば特許文献１に開示されるような方法が提案されている。この従来方法においては、帯状の鋼板よりなるワークがその長さ方向に沿って間欠移送され、それらのワークの停止中にコア片が打ち抜かれて、打ち抜かれたコア片が再度もとの状態に押し戻されて打ち抜き孔内に嵌められる、いわゆるプッシュバックが行なわれる。そして、その状態のワークが次工程に移送され、コア片が孔から押し出されて並設されることよってコアプレートが形成されるとともに、複数のコアプレートが積層されて、コアが構成される。

特開２００６−２２３０２２号公報

前記の従来の回転電機のコアの製造方法においては、打ち抜かれたコア片がその打ち抜き孔内に戻されるため、つまり、コア片が打ち抜き孔内に挟入されるために、コア片の外周の縁部にバリ等の傷が生じやすい。そして、このようなバリが生じると、そのバリを除去するための研磨加工が必要になったり、バリや傷を放置することにより、磁気特性が悪化して、コアの機能が低下したりするおそれがあった。このような問題点に対処するためには、コア片を打ち抜いて、プッシュバックすることなく、打ち抜き位置でコアプレートを形成することが考慮される。しかし、コアプレートの形成位置においてコア片を打ち抜くためには、コア片の輪郭形状の全体を有する環状のダイが必要になる。ところが、このように環状のダイを用いると、打ち抜かれたコア片の両側にダイの厚み分のスペースを設ける必要がある。従って、コア片を並設する場合、コア片を隙間なく並設することができなくなって、コアプレートを形成できない。

本発明は、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、前記のような問題点を解消できる回転電機のコアの製造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、本発明は、複数のコア片よりなるコアプレートが積層された回転電機のコアの製造方法において、帯状をなすワークをその長さ方向に間欠移送して、そのワークの停止中に、コア片の両側の縁部となる部分を打ち抜き、さらにその移送方向の下流側においてコア片の残りの縁部となる部分を打ち抜くとともに、打ち抜かれたコア片を割り出し移動される支持台上に並設してコアプレートを形成しながらコア片を積層し、一つのワークから打ち抜かれた２個のコア片を、前記支持台上の２位置に同時に積層することを特徴としている。

従って、本発明においては、ワークＷの停止中に、コア片の並設方向の両側の縁部が打ち抜かれるとともに、移送方向の下流側においてコア片の残りの端部の縁部が打ち抜かれる。従って、コア片の輪郭形状を有するダイを用いる必要はない。このため、打ち抜かれたコア片をプッシュバックしたりする必要がなくなるため、プッシュバックの装置が不要になり、製造設備の構成を簡素化できる。また、打ち抜かれたコア片はプッシュバックされることがないため、コア片の外周の縁部に傷が生じることを防止できる。

前記の構成において、打ち抜かれたコア片を、一軸線を中心に割り出し回転される支持台上に前記一軸線を中心に環状に並設するとよい。

前記の構成において、前記支持台上の１８０度離間した２位置においてコア片を同時に積層するとよい。
前記の構成において、前記コア片を一つのワークの幅方向において２個取りするとよい。
前記の構成において、コアプレートの両側の縁部となる部分の打ち抜きに先行して、コア片を積層状態に結合するためのダボを形成するとよい。
前記の構成において、コア片にヨーク部とティース部とを形成するとともに、ヨーク部の一側に突部を形成し、その突部を積層方向に隣接する他のコア片の突部に積層するとよい。

以上のように、本発明によれば、製造設備の構成を簡素化できるとともに、コア片の外周の縁部に傷が生じることを防止できるという効果を発揮する。

本発明の第１実施形態の製造方法により製造したモータのステータコアを示す部分破断側面図。 図１の２−２線における端面図。 図１の３−３線における端面図。 図１のステータコアの部分拡大平面図。 図４の５−５線における部分拡大断面図。 図１のステータコアの製造方法においてコアプレートの組み付け工程を示す平面図。 同ステータコアの製造方法において図６とは異なる層のコアプレートの組み付け工程を示す平面図。 外径ダイ及び内径ダイとコアプレートとの関係を示す平面図。 ステータコアの製造装置を示す断面図。 コア搬出時におけるステータコアの製造装置を示す断面図。 コア片の両側の縁部の打ち抜き状態を示す一部平面図。 （ａ）（ｂ）は本発明の第２実施形態を示す一部平面図。 本発明の第３実施形態を示す一部平面図。

（第１実施形態）
以下に、本発明をモータのステータコアの製造方法に具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。

まず、この実施形態の製造方法により製造されたモータのステータコアの構成について説明する。
図１〜図３に示すように、このステータコア２１は、複数のコア片２２を環状に並設してコアプレート２０を形成するとともに、そのコアプレート２０を複数層積層することにより構成されている。そして、図２及び図３に示すように、各層のコア片２２は、隣接する他の層のコアプレート２０のコア片２２に対して左右反対向きになるように配列されている。各コア片２２は、円弧状に延びるヨーク部２２ａと、そのヨーク部２２ａの内周から間隔をおいて径方向に突設された２つのティース部２２ｂとを備えている。ヨーク部２２ａの一側には、ひとつの結合用突部２２ｃが形成されている。そして、図２，図３及び図５に示すように、奇数層目のコア片２２と偶数層目のコア片２２とでは、結合用突部２２ｃを除いた形状は同一であるが、結合用突部２２ｃの形成位置が互いの反対側（左右逆）になっている。そして、各層のコア片２２の結合用突部２２ｃが積層方向に隣接する他の層の結合用突部２２ｃに重ね合わされている。また、各層のコア片２２のヨーク部２２ａは隣接する他の層のコア片２２のヨーク部２２ａに重ね合わされている。各層のティース部２２ｂは互いにずれることなく重ね合わされている。

図４及び図５に示すように、前記各コア片２２のヨーク部２２ａ及び結合用突部２２ｃには、複数の結合用ダボ２３が形成されている。そして、積層方向に隣接するコア片２２の各結合用ダボ２３が係合されることにより、各コア片２２が環状の並設状態及び複数層の積層状態に結合されている。

図１〜図３に示すように、ステータコア２１の外周には、薄板帯状の鉄板等よりなるバンド２４が巻き付けられている。バンド２４の外周には、ステータコア２１を車両ボディ等に取り付ける場合に用いられる複数の取付部２５が所定間隔おきに突設されている。

次に、前記ステータコア２１を製造するための製造装置について説明する。
図６及び図７に示すように、この製造装置おいては、帯状のワークＷがその長さ方向に間欠移送され、その停止中においてワークＷの幅方向の中心線Ｃ１（図１１参照）の両側の位置からコア片２２が打ち抜かれて、打ち抜かれたコア片２２が前記のように積層される。

すなわち、図６及び図７に示すように、ワークＷの走行経路には２基の第１予備プレス装置３４，３７が並設されており、これらの第１予備プレス装置３４，３７により前記結合用ダボ２３がワークＷの中心線Ｃ１の両側位置に成形される。第１予備プレス装置３４，３７のワークＷの走行経路の下流側には、２基の第２予備プレス装置３３，３６が並設されており、図１１に示すように、これらの第２予備プレス装置３３，３６により透孔２２ｈ,２２ｉ,２２ｊが打ち抜かれることにより、ワークＷの中心線Ｃ１の両側位置にコア片２２の両側の縁部２２ｆ，２２ｇが形成されるとともに、ティース部２２ｂ間の空間部が形成される。図６及び図７に示すように、前記第１予備プレス装置３４，３７及び第２予備プレス装置３３，３６は、それぞれワークＷの中心線Ｃ１を介してプレス部３４ａ，３７ａ，３４ｂ，３７ｂ、３３ａ，３６ａ，３３ｂ，３６ｂを有している。そして、それらのプレス部３４ａ，３７ａ，３４ｂ，３７ｂ、３３ａ，３６ａ，３３ｂ，３６ｂがワークＷの幅方向において入れ換えられるようになっており、この入れ換えにより奇数層及び偶数層のコア片２２の結合用ダボ２３と、透孔２２ｈ,２２ｉ,２２ｊとがワークＷの長さ方向にわずかにずれた位置に、かつ中心線Ｃ１を介した両側の位置において１８０度異なる向きに、つまり反対向きに打ち抜かれる。

前記第２予備プレス装置３３，３６の下流側にはメインプレス装置３１が設置されており、以下にこのメインプレス装置３１の詳細について説明する。すなわち、図８〜図１０に示すように、メインプレス装置３１のフレーム（図示しない）には保持リング１０１がラジアルベアリング１０２を介して水平面内において一軸線Ｃ２を中心に回転可能に設置されている。この保持リング１０１は、図示しないモータによってコア片２２の一並設ピッチ分ずつ割り出し回転される。保持リング１０１の内周には円筒状の外径ダイ１０３及び圧力付与リング１０４が上下に重ねた状態で固定されている。外径ダイ１０３及び圧力付与リング１０４の内周側の下部には第１油圧シリンダ１０５が設置され、そのピストンロッド１０６の先端には基台１０７が固定されており、その基台１０７上にはスラストベアリング１０８を介して環状の支持台１０９が水平面内において回転可能に支持されている。従って、第１油圧シリンダ１０５の作動により、支持台１０９が基台１０７及びスラストベアリング１０８とともに昇降可能になっている。

前記支持台１０９の内径側の下部における前記軸線Ｃ２上には第２油圧シリンダ１１０が固定され、そのピストンロッド１１１の先端には内径ダイ１１２が載置されている。
前記支持台１０９の上方には環状のパンチ１１３が昇降可能に配置されている。このパンチ１１３の外径側及び内径側の刃先１１３ａ，１１３ｂが前記外径ダイ１０３の刃先１０３ａ及び内径ダイ１１２の刃先１１２ａに対応している。

そして、図６及び図７に示すように、ワークＷの幅方向片側のひとつのコア片２２の形成位置が外径ダイ１０３と内径ダイ１１２との間に位置したときにワークＷの幅方向他側の別のコア片２２の形成位置が１８０度隔てて外径ダイ１０３と内径ダイ１１２との間に位置する。この状態で、パンチ１１３が昇降され、その昇降ごとに、その刃先１１３ａ，１１３ｂと外径ダイ１０３の刃先１０３ａ及び内径ダイ１１２の刃先１１２ａとの間においてコア片２２の両端側の残りの縁部２２ｋ，２２ｍ（図１１参照）が切り離されてコア片２２が打ち抜かれる。

次に、前記のように構成された製造装置により、ステータコア２１を製造するための製造方法について説明する。
ワークＷは、その中心線Ｃ１が製造装置の軸線Ｃ２上を通過するように、ワーク送り装置により図６及び図７の矢印方向である長さ方向に間欠移送される。そして、ステータコア２１における１層目、３層目、５層目・・・・・等の奇数層目のコア片２２を打ち抜き形成する場合には、第１，第２予備プレス装置３４，３７，３３，３６のプレス部３４ａ，３７ａ，３４ｂ，３７ｂ、３３ａ，３６ａ，３３ｂ，３６ｂが例えば図６に示す奇数層目のコア片２２の形成に適合するものに切り換えられる。この状態で、ワークＷの停止中に第１，第２予備プレス装置３４，３７，３３，３６により、ワークＷの幅方向の中心線Ｃ１の一側部分及び他側部分に対して、結合用ダボ２３の成形と、コア片２２の並設方向の両側の縁部２２ｆ，２２ｇを形成するための透孔２２ｈ,２２ｉ,２２ｊの打ち抜き加工とが施される。

このようにしてワークＷの一側部分のコア位置及び他側部分のコア位置がメインプレス装置３１の１８０度隔てた２箇所にそれぞれ達すると、その停止中にパンチ１１３が昇降される。このパンチ１１３の昇降により、パンチ１１３と外径ダイ１０３及び内径ダイ１１２とよってコア片２２の形成部の両端の縁部２２ｋ，２２ｍが切り離されて、２枚のコア片２２が同時に打ち抜かれる。打ち抜かれた２枚のコア片２２は、支持台１０９上に積層される。

その後、保持リング１０１，ダイ１０３及び圧力付与リング１０４が図６の反時計方向にコア片２２の一並設ピッチ分だけ一体に割り出し回転されるとともに、図示しないワーク送り装置によりワークＷが一送りピッチ分だけ移送されて停止される。次いで、前記と同様に、各プレス装置３１，３３，３４，３６，３７によりワークＷに対してコア片２２の打ち抜き加工が施される。このようにして、メインプレス装置３１により打ち抜かれた２枚のコア片２２が先に配置されているコア片２２に対して並設されるとともに、下側のコア片２２に対してメインプレス装置３１のプレスによる押圧作用を受けながら積層される。そして、保持リング１０１等が１８０度周回されることにより、奇数層目の環状のコアプレート２０が形成される。

以上のようにして形成されたコアプレート２０は、それらのコア片２２がプレス時の撓み変形の反発力により外径ダイ１０３の内面に保持されるとともに、圧力付与リング１０４により外周側から圧力を受けて保持され、さらに内径ダイ１１２により内周側から保持される。

このように、奇数層目のコア片２２の打ち抜き形成が終了すると、図７に示すように、第１，第２予備プレス装置３３，３４，３６，３７のパンチが２層目、４層目、６層目等の偶数層目のコアプレート２０を形成するためのコア片２２の形成に適合するパンチに切り換えられる。この状態で、前記奇数層目のコアプレート２０を形成するためのコア片２２の場合と同様に、プレス装置３１，３３，３４，３６，３７の打ち抜き加工、保持リング１０１の割り出し回転、及びワークＷの間欠移送が行われ、偶数層目のコア片２２が１８０度離間した位置で２枚同時に打ち抜かれる。打ち抜かれたコア片２２は、奇数層目のコア片２２に対して結合用突部２２ｃが反対方向を向いた状態で偶数層目のコアプレート２０を形成し、偶数層目のコアプレート２０が奇数層目のコアプレート２０に積層される。このとき、積層方向に対向するコア片２２間において、複数の結合用ダボ２３が係合されることにより、各コア片２２が積層状態に結合される。そして、積層方向に隣接するコア片２２は、外径ダイ１０３及び圧力付与リング１０４により保持されることも手伝って、プレスによる前記押圧作用により積層方向に隣接する他のコア片２２と隙間無く密着される。

そして、前記奇数層目のコア片２２の打ち抜き加工及び積層と、偶数層目のコア片２２の打ち抜き加工及び積層とが繰り返し行われて、所定複数層目のコアプレート２０のコア片２２の打ち抜きに際しては、第１予備プレス装置３４，３７の上流側において、ワークＷの結合用ダボ２３の位置に図示しないプレス装置のパンチにより結合用ダボ２３の大きさに相当する透孔が形成される。このため、前記透孔内に結合用ダボは位置するが、結合用ダボ２３によるコアプレート２０間の積層方向の結合関係が断絶される。これによって、コアプレート２０が所定枚数積層された厚さのコア２１が形成される。

そして、この断絶部のコアプレート２０が圧力付与リング１０４と内径ダイ１１２との間から下方へ抜け出ると、図１０に示すように、油圧シリンダ１０５,１１０の動作により支持台１０９が基台１０７及びスラストベアリング１０８とともに下降し、支持台１０９上のコア２１は次工程に払い出される。このとき、内径ダイ１１２は外径ダイ１０３及び圧力付与リング１０４内のコア片２２によって把持状態にあり、下降することなく定位置に保持される。

なお、加工開始時には支持台１０９上にコア片２２が載置されておらず、打ち抜かれたコア片２２は外径ダイ１０３及び圧力付与リング１０４によって保持される。従って、所定枚数のコア片２２が打ち抜かれて、そのコア片２２が支持台１０９に達するまでは支持台１０９の上方，すなわち打ち抜かれたコア片２２の下方に空間が形成される。このため、加工開始時にはコア片２２の打ち抜きが安定するように、打ち抜かれたコア片２２を下方から支持するためのダミーコア（図示しない）が支持台１０９上に設置される。このダミーコアはコア２１の払い出しと同様に払い出される。

コア２１の払い出し後、油圧シリンダ１０５,１１０の動作により支持台１０９が基台１０７及びスラストベアリング１０８とともに図９に示す位置に復帰され、コア片２２の打ち抜き及び積層が再開される。

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） この実施形態においては、ワークＷを間欠移送し、その停止中に、コア片２２の並設方向の両側の縁部２２ｆ，２２ｇが打ち抜かれるとともに、さらにその移送方向の下流側においてコア片２２の残りの端部の縁部２２ｋ，２２ｍが打ち抜かれる。そして、打ち抜かれたコア片２２が割り出し回転される支持台１０９上に並設されて積層される。従って、メインプレス装置３１は前記端部の縁部２２ｋ，２２ｍを打ち抜くのみでよく、コア片２２の輪郭形状全体を有するダイを用いる必要はない。このため、前記特許文献１の従来技術とは異なり、打ち抜かれたコア片２２をプッシュバックしたりする必要がなくなるため、プッシュバックの装置が不要になり、製造設備の構成を簡素化できる。

（２） この実施形態においては、前記のように、特許文献１の従来技術とは異なり、打ち抜かれたコア片２２はプッシュバックされることがないため、コア片２２の外周の縁部に傷が生じることを防止できる。このため、後加工が不要になって製造工程を簡略化できるとともに、コア２１の磁気特性が悪化することを防止できて、高機能なコア２１を実現できる。

（３） この実施形態においては、１条のワークＷをその延長方向に間欠移送し、そのワークＷからコア片２２を同時２個取りで打ち抜くようになっている。このため、製造工程のサイクルタイムの短くすることができる。

（４） この実施形態の製造方法では、１８０度異なる向きの２箇所のコア片２２をメインプレス装置３１上の１８０度隔てた２箇所の位置で同時に打ち抜いて積層するようになっている。このため、外径ダイ１０３や内径ダイ１１２を半周分移動させるだけで環状のコアプレート２０を形成でき、前記と同様に、製造工程のサイクルタイムの短くすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した製造方法の第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、帯状のワークＷが２枚用いられ、コア片２２は各ワークＷからティース部２２ｂが幅方向を向いた状態で１個取りされる。そして、各ワークＷは図７に２点鎖線で示すように、メインプレス装置３１上の対向する外周部を平行に移送され、コア片２２が１８０度隔てた位置で同時に打ち抜かれる。

従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（４）に記載の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した製造方法の第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実施形態においては、図１３に示すように、帯状のワークＷの中心線Ｃ１の両側位置において同方向を向くコア片２２が中心線Ｃ１を介して対象位置に打ち抜かれる。
コア片２２を積層する場合は、まず、保持リング１０１等の割り出し回転方向の後方側のひとつのコア片２２を打ち抜いて、そのコア片２２により１層目のコアプレート２０を形成する。次いで、ワークＷの幅方向の２枚のコア片２２を同時に打ち抜いて下側のコア片２２上に積層すればよい。このようにすれば、後方側のコア片２２で奇数層（下層）のコアプレート２０が形成され、前方側のコア片２２で偶数層（上層）のコアプレート２０が形成される。

従って、この第３実施形態では、前記第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
（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。

・ 前記実施形態とは異なる構成のコア片２２を打ち抜くこと。例えば、ティース部２２ｂがひとつのコア片２２を打ち抜くこと。
・ 前記実施形態の製造方法を、モータのロータコアの製造方法に具体化すること。

・ コア片２２を直線状に並設して、直線状のコアプレート２０を形成し、このコアプレート２０を積層すること。この場合は、コア片２２が支持される支持台として直線状に延長されたものを用い、その支持台が自身の延長方向に沿って割り出され、コアプレート２０の長さに応じたストロークで所定範囲内を往復動される。このようにして構成されたコアは、リニアモータ用のコアに適する。

・ メインプレス装置３１の上流側の位置においてコア片２２のティース部２２ｂの先端側の縁部、すなわちコア片２２の内径側の端部を先に打ち抜くプレス装置を設けること。このようにした場合、メインプレス装置においては、内径ダイ１１２が不要になる。

・ 前記各実施形態においては、打ち抜かれたコア片２２を支持台１０９上に並設したが、打ち抜かれたコア片２２を支持台１０９上に並設することなく、圧力付与リング１０４から受ける圧力によって並設状態に保持するようにすること。この場合、圧力付与リング１０４の下方から払い出されたコアは、次工程でコア片の積層方向に挟圧されて、コア片同士が密着される。

２０…コアプレート、２１…回転電機のコアとしてのモータのステータコア、２２…コア片、２２…コア片、２２ａ…ヨーク部、２２ｂ…ティース部、２２ｂ…結合用突部、２２ｆ…縁部、２２ｇ…縁部、２２ｋ…縁部、２２ｍ…縁部、２３…結合用ダボ、３１…メインプレス装置、１０９…支持台、Ｗ…ワーク。

Claims (6)

1. 複数のコア片よりなるコアプレートが積層された回転電機のコアの製造方法において、
   帯状をなすワークをその長さ方向に間欠移送して、そのワークの停止中に、コア片の両側の縁部となる部分を打ち抜き、さらにその移送方向の下流側においてコア片の残りの縁部となる部分を打ち抜くとともに、打ち抜かれたコア片を割り出し移動される支持台上に並設してコアプレートを形成しながらコア片を積層し、
   一つのワークから打ち抜かれた２個のコア片を、前記支持台上の２位置に同時に積層することを特徴とした回転電機のコアの製造方法。
2. 打ち抜かれたコア片を、一軸線を中心に割り出し回転される支持台上に前記一軸線を中心に環状に並設することを特徴とした請求項１に記載の回転電機のコアの製造方法。
3. 前記支持台上の１８０度離間した２位置においてコア片を同時に積層することを特徴とした請求項２に記載の回転電機のコアの製造方法。
4. 前記コア片を一つのワークの幅方向において２個取りすることを特徴とした請求項２に記載の回転電機のコアの製造方法。
5. コアプレートの両側の縁部となる部分の打ち抜きに先行して、コア片を積層状態に結合するためのダボを形成することを特徴とした請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の回転電機のコアの製造方法。
6. コア片にヨーク部とティース部とを形成するとともに、ヨーク部の一側に突部を形成し、その突部を積層方向に隣接する他のコア片の突部に積層することを特徴とした請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の回転電機のコアの製造方法。

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