JP5896948B2 - 回転電機の積層鉄心の製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、鉄心部材を巻き回ししやすくするために、隣接する各ティース部間にV字状の切欠部を設けている(例えば、特許文献1)。
さらに、この隙間が大きい場合、隙間を無くすための余分な加圧処理が必要となり、組立作業の工程が増加するという課題があった。
また、大きな切欠部がティース部側にある場合、当該切欠部によって回転電機の磁束の通りを分断するため、回転電機の効率が悪くなるという課題もあった。
1枚の帯状の電磁鋼板を用いて回転電機の1個の積層鉄心を製造する回転電機の積層鉄心の製造方法において、
電磁鋼板から、プレス加工により隣接する複数のヨーク部の端部同士を直線状に連結した状態の連結ヨーク部と、各ヨーク部から電磁鋼板の短手方向に沿って垂直に突出したティース部とを有する鉄心部材を形成する型抜工程と、
各ヨーク部の境界部に、鉄心部材の長手方向の幅が鉄心部材の短手方向の幅よりも小さいガイド穴を打ち抜く穴抜工程と、
ガイド穴に拡径部材を圧入し、ガイド穴を鉄心部材の長手方向に拡径することにより鉄心部材を螺旋状に曲げる拡径工程とを備え、
拡径工程の前に、ガイド穴の周囲を面外変形防止部材により、鉄心部材を摺動可能に鉄心部材の積層方向に押圧する養生工程と、
拡径工程の後に、鉄心部材を螺旋状に積層する積層工程とを備えたものである。
1枚の帯状の電磁鋼板を用いて回転電機の1個の積層鉄心を製造する回転電機の積層鉄心の製造方法において、
電磁鋼板から、プレス加工により隣接する複数のヨーク部の端部同士を直線状に連結した状態の連結ヨーク部と、各ヨーク部から電磁鋼板の短手方向に沿って垂直に突出したティース部とを有する鉄心部材を形成する型抜工程と、
各ヨーク部の境界部に、鉄心部材の長手方向の幅が鉄心部材の短手方向の幅よりも小さいガイド穴を打ち抜く穴抜工程と、
ガイド穴に拡径部材を圧入し、ガイド穴を鉄心部材の長手方向に拡径することにより鉄心部材を螺旋状に曲げる拡径工程とを備え、
拡径工程の後に、ガイド穴の縁を縁整形部材により鉄心部材の積層方向に押圧する整形工程と、鉄心部材を螺旋状に積層する積層工程とを備えたものである。
1枚の帯状の電磁鋼板を用いて回転電機の1個の積層鉄心を製造する回転電機の積層鉄心の製造方法において、
電磁鋼板から、プレス加工により隣接する複数のヨーク部の端部同士を直線状に連結した状態の連結ヨーク部と、各ヨーク部から電磁鋼板の短手方向に沿って垂直に突出したティース部とを有する鉄心部材を形成する型抜工程と、
各ヨーク部の境界部に、鉄心部材の長手方向の幅が鉄心部材の短手方向の幅よりも小さいガイド穴を打ち抜く穴抜工程と、
ガイド穴に拡径部材を圧入し、ガイド穴を鉄心部材の長手方向に拡径することにより鉄心部材を螺旋状に曲げる拡径工程とを備え、
拡径工程の前に、ガイド穴の周囲を面外変形防止部材により、鉄心部材を摺動可能に鉄心部材の積層方向に押圧する養生工程と、
拡径工程の後に、ガイド穴の縁を縁整形部材により鉄心部材の積層方向に押圧する整形工程と、鉄心部材を螺旋状に積層する積層工程とを備えたものである。
鉄心部材にガイド穴を設け、そのガイド穴に拡径部材を圧入するという簡単な作業により、ガイド穴を拡径して鉄心部材を螺旋状に曲げ、積層させて積層鉄心を構成することができるので、積層鉄心の材料不留りや組立作業性を向上できる。
以下、本発明の実施の形態1に係る鉄心部材、回転電機の積層鉄心の製造方法、回転電機の積層鉄心、回転電機の固定子、回転電機について、図に基づいて説明する。
まず、回転電機の1個の積層鉄心の製造に使用される鉄心部材について説明する。
図1は、鉄心部材4の平面図である。
鉄心部材4は、複数のヨーク部41aと、各ヨーク部41aから鉄心部材4の短手方向(図1に示すY方向、以下、単にY方向という場合は、この方向を言う)に垂直にそれぞれ突出するティース部41bを有する。
そして、隣接する各ヨーク部41aの端部同士を直線状に連結して構成される連結ヨーク部4Aを形成し、そして、1枚の帯状の鉄心部材4が構成される。
隣接する各ヨーク部41aの端部同士が連結している部分を境界部41cとする。
ガイド穴4a、4bの形状は、ガイド穴4a、4bの、鉄心部材4の長手方向(図1に示す矢印X、以下、単にX方向という場合はこの方向を言う)の幅が、Y方向の幅よりも小さく形成された楕円形状である。
また、ガイド穴4aとガイド穴4bとのそれぞれのX方向の幅を、積層鉄心の外周となる側から順に、ガイド穴のX方向の幅が小さくなるように形成する。
すなわち、積層鉄心の外周となる側にあるガイド穴4aのX方向の幅は、ガイド穴4bのその幅よりも大きい。
鉄心部材4は、図示しない帯状の電磁鋼板からプレス加工により複数のヨーク部41aの端部同士を直線状に連結した状態の連結ヨーク部4Aと、電磁鋼板の短手方向に垂直に突出したティース部41bとを打ち抜く(型抜工程)。
次に、ヨーク部41aの境界部41cにX方向の幅がY方向の幅よりも小さいガイド穴4a、4bを打ち抜く(穴抜工程)。
なお、ヨーク部41a及びティース部41bを打ち抜く型抜工程より前に、先にガイド穴4a、4bを設ける穴抜工程を行い、このガイド穴4a、4bをヨーク部41aとティース部41bを打ち抜く際の目印として利用してもよい。
このようにして、電磁鋼板から鉄心部材4が形成される。
図2は、鉄心部材4を螺旋状に積層して積層鉄心5が構成される状態を示す斜視図である。
図3(a)は、拡径部材7を圧入する前のガイド穴4a、4bの状態を示す図である。
図3(b)は、拡径部材7をガイド穴4aに圧入する前の状態を示す断面図である。
図3(c)は、拡径部材7を圧入した後のガイド穴4a、4bの状態を示す図である。
図3(d)は、拡径部材7をガイド穴4aに圧入した後の状態を示す断面図である。
図4は、積層鉄心5を有する固定子1を備えた回転電機100の平面図である。
まず、ガイド穴4a、4bに圧入する拡径部材7について説明する。
拡径部材7は、図3(b)に示すように、拡径部材7のX方向の幅が、ガイド穴4aのその幅よりも大きく形成されている。
また、図示していないが、拡径部材7のY方向の幅は、ガイド穴4aのその幅と同じか、小さい。
ガイド穴4bに圧入される拡径部材も、同様に構成される。
拡径部材7が鉄心部材4のガイド穴4a、4bに圧入されると、ガイド穴4a、4bがX方向に拡径し、鉄心部材4はティース部41bが積層鉄心5の内周側となるように螺旋状に曲がる(拡径工程)。
前述のように、積層鉄心の外周となる側に位置するガイド穴4aのX方向の幅は、積層鉄心の内周となる側に位置するガイド穴4bのX方向の幅よりも大きく形成している。
従って、それぞれのガイド穴4a、4bの大きさを積層鉄心の外周となる側の順に大きくして拡径量を変えることで、鉄心部材4が所定の角度に曲がるように構成できる。
そして、図2に示すように螺旋状に曲がって形成された鉄心部材4を螺旋状に積層させて積層鉄心5が構成される(積層工程)。
また、各ヨーク部41aの境界部41cに鉄心部材4の積層方向に貫通する穴54a、54bを有することなる。
そして、積層鉄心5のティース部41bに、図示しないがコイルを巻き回して固定子1を形成する。
次に、図4に示すように、固定子1の内周に、積層鉄心5の軸方向に延びるシャフト21と、その外周側に位置する回転子コア22とを備えた回転子2を配置し、回転電機100が得られる。
図5(a)は、3つのガイド穴の拡径前の状態を示す図である。
図5(b)は、3つのガイド穴の拡径後の状態を示す図である。
1つの境界部41cに対してガイド穴4g、4h、4iの3つのガイド穴が形成されている。
このように、1つの境界部41c対してガイド穴を3つ以上形成すると、鉄心部材4をより曲げやすくなる。
例えば、以下に説明するような形状でもよい。
図6(a)は、切込部を有するガイド穴の拡径前の状態を示す平面図である。
図6(b)は、図6(a)の要部拡大図である。
図6(c)は、切込部を有するガイド穴の拡径後の状態を示す平面図である。
図6(d)は、図6(c)の要部拡大図である。
図7(a)は、扇型のガイド穴の拡径前の状態を示す要部拡大図である。
図7(b)は、扇型のガイド穴の拡径後の状態を示す要部拡大図である。
まず、図6に示すガイド穴4c、4dについて説明する。
図6(a)(b)に示すように、円形状のガイド穴4cの縁のY方向の両端部には、Y方向に切込部4c1、4c1を有している。
切込部4c1は、Y方向の積層鉄心の外周となる側に形成している。
切込部4c2は、Y方向の積層鉄心の内周となる側に形成している。
このように、ガイド穴4cのY方向の両端部に切込部4c1、4c2を形成しているので、ガイド穴4cは、X方向の幅が、Y方向の幅よりも小さく形成されている。
ガイド穴4dも、同様に、ガイド穴4dの縁のY方向の両端部には、Y方向に切込部4d1、4d2を有し、X方向の幅が、Y方向の幅よりも小さく形成されている。
また、ガイド穴4c、4dを拡げる際、ガイド穴4c、4dの縁のY方向に力が加わった場合でも、切込部4c1、4c2、4d1、4d2を設けているので、ガイド穴4c、4dの縁のY方向への拡大を防止することができる。
ここで、切込部は、積層鉄心の外周となる側の拡径量を大きくして鉄心部材を曲げるためのものであり、ガイド穴の縁の積層鉄心の内周となる側に形成していなくても、外周となる側にのみ形成しても対応することができる。
図7(a)に示すように、ガイド穴4eの形状は、積層鉄心の内周となる側から積層鉄心の外周となる側に向かって広がる扇型である。
ガイド穴4eに図示しない先端が幅広の扇形状の拡径部材を圧入すると、図7(b)に示すように、扇形状がさらにX方向に広がり、鉄心部材を曲げやすくなる。
このように、ガイド穴の形状を扇型にした場合は、1つの連結部41cに対して1つであっても、積層鉄心の外周となる側が内周となる側よりも拡がりやすくなるので、鉄心部材を曲げることができる。
また、鉄心部材の積層方向に膨らみを発生させずに、鉄心部材を螺旋状に曲げて積層させることができる。
また、1つの境界部に対して複数のガイド穴を設け、積層鉄心の外周となる側ほどガイド穴のX方向の幅を大きくして、拡径量も大きくすることで、鉄心部材が曲げやすくなる。
また、積層鉄心の内周となる側ほどガイド穴のX方向の幅を小さく形成しているため、積層鉄心の内周となる側ほど磁束が通りやすくなり、磁路の分断を最小限に抑制できる。
このようにして、帯状の鉄心部材を螺旋状に積層させて積層鉄心を構成できるため、積層鉄心の材料不留りや組立作業性を向上できる。
以下、この発明の実施の形態2に係る鉄心部材、回転電機の積層鉄心の製造方法、回転電機の積層鉄心について、図に基づいて、実施の形態1と異なる部分について説明する。
実施の形態1と本実施の形態との異なる部分は、鉄心部材に切欠部を設けている点、積層鉄心の製造法の製造工程が増加する点である。
その他の部分は、実施の形態1と同様である。
図8(b)は、鉄心部材204の拡径後の状態を示す図である。
鉄心部材204は、境界部41cの積層鉄心の外周となる面に切欠部41c1を、境界部41cの積層鉄心の内周となる面に切欠部41c2を形成している。
切欠部41c1、41c2は、ガイド穴4a、4bを形成するときに、形成される(穴抜工程、切欠形成工程)。
なお、切欠形成工程は、穴抜工程の前に切欠形成工程を行ってもよいし、穴抜工程の後に切欠形成工程を行ってもよい。
図9(a)は、面外変形防止部材8が鉄心部材204を押圧する範囲を示す図である。
図9(b)は、図9(a)の要部拡大図である。
図9(c)は、面外変形防止部材8が鉄心部材204を押圧している状態の断面図である。
図9(d)は、縁整形部材9が鉄心部材204を押圧する態様を示す断面図である。
まず、ガイド穴4a、4bの周囲を面外変形防止部材8により押圧する養生工程について説明する。
面外変形防止部材8は、ガイド穴4a、4bの縁4a1、4b1に相当する所定の幅を残して、ガイド穴4a、4bの周辺42(図9(a)、(b)の斜線部分)を上下方向から挟み、鉄心部材204が摺動可能な程度に鉄心部材204の積層方向に押圧する。
そうすると、面外変形防止部材8は、ガイド穴4a、4bの周辺42を、鉄心部材4がX方向に伸びる程度に押圧しているので、鉄心部材204が曲がるときに、ガイド穴4a、4bの周辺42に生じる面外変形を防止する。
また、切欠部41c1、41c2を設けているので、切欠部41c1の円弧形状がX方向に拡がり、切欠部41c2の円弧形状がX方向に収縮することにより、鉄心部材204は曲がりやすくなる。
縁整形部材9は、図9(c)、(d)に示すように、拡径部材207の上に縁整形部材9が結合されている。
縁整形部材9は、拡径部材207の圧入直後に、ガイド穴4a、4bの縁4a1、4b1を鉄心部材4の積層方向に押圧して、縁4a1、4b1に生じた積層方向の膨らみを整形する。
その後、鉄心部材204は、螺旋状に積層されて積層鉄心を構成する。
また、拡径部材を圧入する前に、ガイド穴の周辺を面外変形防止部材により鉄心部材の積層方向に押圧することにより、拡径部材の圧入によるガイド穴の周辺に発生する面外変形を防止することができる。
さらに、ガイド穴を拡げるときに、ガイド穴の縁がY方向に拡がる力が発生しても、積層鉄心の外周となる側と内周側に切欠部を設けているので、積層鉄心の外周となる側と内周側に発生する突出を抑えることができる。
したがって、積層鉄心を構成した後の工程において、積層鉄心の外側をフレームで覆う場合にも、その突出により組立作業性を損なうことがない。
また、積層鉄心の内周側に生じる突出を防止できるので、ティース部にコイルを巻回したり、絶縁物を挿入したりする場合でも組立作業性を損なうことがない。
なお、切欠部は、境界部の積層鉄心の内周となる面と外周となる面の両方に設けると曲がりやすくなるが、外周となる面にのみ切欠部を形成しても鉄心部材を曲げることができるので、内周となる面に切欠部がなくてもよく、また、内周となる面に切欠部を形成した場合は、磁束の分断を生じさせない程度の小さな切欠部とする。
以下、この発明の実施の形態3に係る回転電機の積層鉄心の製造方法について、図に基づいて、実施の形態2と異なる部分について説明する。
実施の形態2と本実施の形態とは、回転電機の積層鉄心の製造法の拡径工程が異なる。
その他の部分は、実施の形態2と同様である。
図10(b)は、図10(a)の要部拡大図である。
図10(c)は、押圧部材10が鉄心部材の切欠部41c1を押圧している状態を示す図である。
図10(d)は、図10(c)の要部拡大図である。
まず、拡径部材7のガイド穴への圧入と同時に押圧部材10が切欠部41c1を押圧する拡径工程について説明する。
押圧部材10は、押圧部材10のX方向の幅が、切欠部41c1のX方向の幅よりも大きく形成されている。
ガイド穴4aに拡径部材を圧入すると同時に、切欠部41c1のX方向の両縁を押圧部材10が積層鉄心の内周となる側に押圧する。
そうすると、切欠部41c1の円弧形状がX方向に拡がり、それと同時にガイド穴4aも拡がって、鉄心部材が螺旋状に曲がる。
そして、この鉄心部材を螺旋状に積層させて積層鉄心を構成する。
また、ガイド穴を拡げたときに、万一、積層鉄心の外周となる側のガイド穴の縁の周辺に対して、積層鉄心の外周側に膨らもうとする力が発生した場合でも、切欠部に押圧部材を配置しているため、積層鉄心の外周面が外側に膨らむことを防止することができるとともに、その積層鉄心の外周側に膨らもうとする力を、鉄心部材を曲げる方向の力に変えることができる。
4a,4b,4c,4d,4e,4g,4h,4i ガイド穴、4a1,4b1 縁、
4c1,4c2,4d1,4d2 切込部、5 積層鉄心、7,207 拡径部材、
8 面外変形防止部材、9 縁整形部材、10 押圧部材、21 シャフト、
22 回転子コア、41a ヨーク部、41b ティース部、41c 境界部、
41c1,41c2 切欠部、42 周辺、54a,54b 穴、100 回転電機。
Claims (5)
- 1枚の帯状の電磁鋼板を用いて回転電機の1個の積層鉄心を製造する回転電機の積層鉄心の製造方法において、
前記電磁鋼板から、プレス加工により隣接する複数のヨーク部の端部同士を直線状に連結した状態の連結ヨーク部と、各前記ヨーク部から前記電磁鋼板の短手方向に沿って垂直に突出したティース部とを有する鉄心部材を形成する型抜工程と、
各前記ヨーク部の境界部に、前記鉄心部材の長手方向の幅が前記鉄心部材の短手方向の幅よりも小さいガイド穴を打ち抜く穴抜工程と、
前記ガイド穴に拡径部材を圧入し、前記ガイド穴を前記鉄心部材の長手方向に拡径することにより前記鉄心部材を螺旋状に曲げる拡径工程とを備え、
前記拡径工程の前に、前記ガイド穴の周囲を面外変形防止部材により、前記鉄心部材を摺動可能に前記鉄心部材の積層方向に押圧する養生工程と、
前記拡径工程の後に、前記鉄心部材を螺旋状に積層する積層工程とを備えた回転電機の積層鉄心の製造方法。 - 1枚の帯状の電磁鋼板を用いて回転電機の1個の積層鉄心を製造する回転電機の積層鉄心の製造方法において、
前記電磁鋼板から、プレス加工により隣接する複数のヨーク部の端部同士を直線状に連結した状態の連結ヨーク部と、各前記ヨーク部から前記電磁鋼板の短手方向に沿って垂直に突出したティース部とを有する鉄心部材を形成する型抜工程と、
各前記ヨーク部の境界部に、前記鉄心部材の長手方向の幅が前記鉄心部材の短手方向の幅よりも小さいガイド穴を打ち抜く穴抜工程と、
前記ガイド穴に拡径部材を圧入し、前記ガイド穴を前記鉄心部材の長手方向に拡径することにより前記鉄心部材を螺旋状に曲げる拡径工程とを備え、
前記拡径工程の後に、前記ガイド穴の縁を縁整形部材により前記鉄心部材の積層方向に押圧する整形工程と、前記鉄心部材を螺旋状に積層する積層工程とを備えた回転電機の積層鉄心の製造方法。 - 1枚の帯状の電磁鋼板を用いて回転電機の1個の積層鉄心を製造する回転電機の積層鉄心の製造方法において、
前記電磁鋼板から、プレス加工により隣接する複数のヨーク部の端部同士を直線状に連結した状態の連結ヨーク部と、各前記ヨーク部から前記電磁鋼板の短手方向に沿って垂直に突出したティース部とを有する鉄心部材を形成する型抜工程と、
各前記ヨーク部の境界部に、前記鉄心部材の長手方向の幅が前記鉄心部材の短手方向の幅よりも小さいガイド穴を打ち抜く穴抜工程と、
前記ガイド穴に拡径部材を圧入し、前記ガイド穴を前記鉄心部材の長手方向に拡径することにより前記鉄心部材を螺旋状に曲げる拡径工程とを備え、
前記拡径工程の前に、前記ガイド穴の周囲を面外変形防止部材により、前記鉄心部材を摺動可能に前記鉄心部材の積層方向に押圧する養生工程と、
前記拡径工程の後に、前記ガイド穴の縁を縁整形部材により前記鉄心部材の積層方向に押圧する整形工程と、前記鉄心部材を螺旋状に積層する積層工程とを備えた回転電機の積層鉄心の製造方法。 - 前記拡径工程の前に、各前記ヨーク部の前記境界部の前記積層鉄心の外周となる面にそれぞれ切欠部を形成する切欠形成工程を備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法。
- 前記拡径工程は、前記ガイド穴に前記拡径部材を圧入すると同時に、前記切欠部の、前記鉄心部材の長手方向の幅よりも大きい押圧部材が、前記切欠部の両縁を前記積層鉄心の内周となる側に押圧する請求項4に記載の回転電機の積層鉄心の製造方法。
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