JP5991241B2 - コアの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の鋼板部品を積層してコアを製造する方法に関する。

ステータコア、ロータコア等の回転電機用のコアを製造するに当たっては、帯状鋼板から１枚ずつ鋼板部品を打ち抜き、この鋼板部品を打ち抜かれた位置で複数枚に積み重ねる。そして、複数枚の鋼板部品が互いに位置ずれしないように保持し、この保持状態において複数枚の鋼板部品を接着固定している。この鋼板部品の接着固定は、プレス装置の金型内で行う場合と、金型外で行う場合とがある。接着固定を金型内で行う場合には、金型の構造が複雑になる。また、接着固定を金型外で行う場合には、複数枚の鋼板部品を治具に整列させて取り出す必要が生じる。

例えば、特許文献１のカシメなしコアの製造方法においては、積層コアを固着するための加熱装置や溶接装置を金型内に不要とする工夫がなされている。この製造方法においては、製品部に隣接するスクラップ部に予めカシメ部を設け、スクラップ部を、鋼板から打ち抜いた後にプッシュバックにより製品部と一体化する。そして、この一体化したものを多数個のカシメ部を用いて積層ブロック化して金型から取り出し、製品部を接着又は溶接で固めて、最後にスクラップ部を製品部から取り外して製品を得ている。この特許文献１の製造方法においては、コア製品部にＶカシメや丸カシメを設けることがないため、製品の鉄損を小さくすることができる。

特開２００７−２９５６６８号公報

しかしながら、上記特許文献１のカシメなしコアの製造方法においては、一旦打ち抜いたスクラップ部をプッシュバックによって再び製品部に一体化する工程を、プレス装置の金型内に設ける必要がある。そのため、プッシュバックを行わず、かつ性能を維持してコアを製造することができる新たな方法の開発が望まれる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、プッシュバックを行わずに、コアの外形形状の一部を利用して複数枚の鋼板部品を一体化することができ、コアの性能及び帯状鋼板の歩留りを維持して、複数枚の鋼板部品の接着固定を容易に行うことができるコアの製造方法を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、複数のティース及び該ティース間に位置する複数のスロットを有し、巻線の通電時に生じる磁束を通過させる回転電機用のステータコアを、複数枚の鋼板部品を積層して製造する方法であって、
上記ステータコアの外形形状の一部の打抜きを帯状鋼板の厚みの途中までとして、鋼板部品に、上記ステータコアの外形形状の一部を利用したかしめ部を形成するとともに、該かしめ部を除く上記ステータコアの外形形状に沿って上記帯状鋼板から上記鋼板部品を打ち抜き、上記かしめ部によって複数枚の上記鋼板部品をかしめながら積み重ねる打抜積層工程と、
上記積み重ねられた複数枚の鋼板部品を互いに接着固定する接着固定工程と、
上記互いに接着固定された鋼板部品における上記かしめ部を切除して、上記ステータコアを形成する切除工程と、を含み、
上記打抜積層工程においては、上記複数のティースのうちのいずれか２つの隣接するティースの先端間であって該２つの隣接するティース間に位置する特定スロットの開口部に位置する部分を打ち抜いた後、上記特定スロットの形状に沿って上記かしめ部を形成することを特徴とするコアの製造方法にある（請求項１）。
本発明の他の態様は、巻線の通電時に生じる磁束を通過させる回転電機用のステータコアを周方向に複数に分割する形状であって、２つの隣接するティースの上記周方向の外側に位置するヨーク部において分断された形状を有する分割コアを、複数枚の鋼板部品を積層して製造する方法であって、
上記分割コアの外形形状の一部の打抜きを帯状鋼板の厚みの途中までとして、鋼板部品に、上記分割コアの外形形状の一部を利用したかしめ部を形成するとともに、該かしめ部を除く上記分割コアの外形形状に沿って上記帯状鋼板から上記鋼板部品を打ち抜き、上記かしめ部によって複数枚の上記鋼板部品をかしめながら積み重ねる打抜積層工程と、
上記積み重ねられた複数枚の鋼板部品を互いに接着固定する接着固定工程と、
上記互いに接着固定された鋼板部品における上記かしめ部を切除して、上記分割コアを形成する切除工程と、を含み、
上記打抜積層工程においては、上記２つの隣接するティースの先端間であって該２つの隣接するティース間に位置するスロットの開口部に位置する部分を打ち抜いた後、上記スロットの形状に沿って上記かしめ部を形成することを特徴とするコアの製造方法にある（請求項２）。

上記コアの製造方法においては、製品となるコアの外形形状の一部を利用して、帯状鋼板から打ち抜いた複数枚の鋼板部品をかしめる工夫をしている。
具体的には、打抜積層工程においては、ステータコアの外形形状の一部の打抜きを帯状鋼板の厚みの途中までとして、鋼板部品に、ステータコアの外形形状の一部を利用したかしめ部を形成する。また、かしめ部を除くステータコアの外形形状に沿って帯状鋼板から鋼板部品を打ち抜く。かしめ部は、鋼板部品からオフセットした状態に形成される。そして、打ち抜かれた鋼板部品は、前回に打ち抜かれた鋼板部品の上に積み重なる。このとき、複数枚の鋼板部品は、かしめ部によって互いにかしめられて、一体化される。

次いで、接着固定工程においては、積み重ねられた複数枚の鋼板部品を、絶縁樹脂となる接着材料を間に介して互いに接着固定する。この接着固定を行うときには、複数枚の鋼板部品がかしめ部によってかしめられていることにより、複数枚の鋼板部品が積み重なった状態を保持するための治具を別途用いる必要がない。そのため、鋼板部品の接着固定を容易に行うことができる。

その後、切除工程においては、互いに接着固定された鋼板部品におけるかしめ部を切除して、製品となるコアを形成する。このとき、かしめ部は、帯状鋼板の厚みの途中まで打ち抜かれており、かしめ部の切除を容易に行うことができる。また、かしめ部は、製品となるコアに最終的に残らず、コアの製造過程においてかしめ部を設けたことによってコアの性能を悪化させることがない。

このように、上記コアの製造方法においては、製品となるコアの外形形状の一部を利用して複数枚の鋼板部品をかしめて一体化しておくことができ、プッシュバックを行わずにこの一体化を行うことができる。また、かしめ部を、コアの外形形状の一部を利用しつつ、製品となるときには切除される部位に形成することにより、コアの性能を悪化させず、かつ帯状鋼板の歩留りも高く維持することができる。
それ故、上記コアの製造方法によれば、プッシュバックを行わずに、コアの外形形状の一部を利用して複数枚の鋼板部品を一体化することができ、コアの性能及び帯状鋼板の歩留りを維持して、複数枚の鋼板部品の接着固定を容易に行うことができる。

実施例１にかかる、プレス装置において、帯状鋼板にかしめ部を形成する部位を示す断面説明図。 実施例１にかかる、プレス装置において、打ち抜かれた鋼板部品が積み重なる部位を示す断面説明図。 実施例１にかかる、ステータコアを示す説明図。 実施例１にかかる、分割コアを形成する鋼板部品を示す説明図。 実施例１にかかる、帯状鋼板に対して段階的に打抜き加工を行うプレス装置を示す説明図。 実施例２にかかる、分布巻きステータの一体コアを形成する鋼板部品を示す説明図。 実施例２にかかる、集中巻きステータのステータコアを示す説明図。 実施例２にかかる、集中巻きステータに用いられる分割コアを形成する鋼板部品を示す説明図。 実施例２にかかる、集中巻きステータに用いられる一体コアを形成する鋼板部品を示す説明図。 実施例２にかかる、ロータコアを形成する鋼板部品を示す説明図。 実施例２にかかる、ロータコアを形成する他の鋼板部品を示す説明図。

上述したコアの製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
上記コアの製造方法において、上記打抜積層工程においては、上記かしめ部を形成した後に、該かしめ部を含む上記コアの外形形状を有する鋼板部品を打ち抜いて、上記かしめ部によって複数枚の上記鋼板部品をかしめながら積み重ねてもよい（請求項３）。
この場合には、かしめ部の形成を正確かつ容易に行うことができる。

また、上記接着固定工程は、上記打抜積層工程が行われたプレス装置の外部において行ってもよい（請求項４）。
この場合には、打抜積層工程を行うためのプレス装置の構造を簡単にすることができる。

また、上記本発明の他の態様において、上記コアは、回転電機用のステータコアを周方向に複数に分割する形状に形成された分割コアであり、該分割コアは、２つのティース及び該２つのティース間に位置するスロットを挟む両側に位置するヨーク部において切断された形状を有しており、上記打抜積層工程において、上記かしめ部は、上記２つのティース間に位置するスロットの形状に沿って形成する。
これにより、スロットの形状に沿ってかしめ部を形成することにより、帯状鋼板の歩留りをより向上させることができる。また、スロットの形状を利用して、鋼板部品同士をかしめることにより、このかしめを安定して行うことができる。

また、上記本発明の他の態様において、上記打抜積層工程においては、上記かしめ部を形成する前には、上記２つのティースの先端間であって上記スロットの開口部に位置する部分を打ち抜く。
これにより、切除工程において、互いに接着固定された鋼板部品におけるかしめ部を切除する際に、スロットの開口部に位置する部分が変形して、かしめ部の切除に悪影響を与えてしまうことをなくすことができる。

以下に、コアの製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例のコアの製造方法は、巻線の通電時に生じる磁束を通過させるコア６Ａを、複数枚の鋼板部品５０を積層して製造する方法である。
コアの製造方法においては、打抜積層工程、接着固定工程及び切除工程を行って、コア６Ａを製造する。打抜積層工程においては、図１、図４、図５に示すごとく、帯状鋼板５からコア６Ａの外形形状Ｘを有する鋼板部品５０を打ち抜く際に、コア６Ａの外形形状Ｘの一部の打抜きを帯状鋼板５の厚みの途中までとして、外形形状Ｘの一部を利用して鋼板部品５０に繋がったかしめ部５３を形成する。また、打抜積層工程においては、図２、図５に示すごとく、打ち抜かれた鋼板部品５０を、かしめ部５３によって複数枚の鋼板部品５０をかしめながら積み重ねる。

接着固定工程においては、積み重ねられた複数枚の鋼板部品５０を互いに接着固定する。切除工程においては、図４に示すごとく、互いに接着固定された鋼板部品５０におけるかしめ部５３を切除して、コア６Ａを形成する。なお、図４は、かしめ部５３が形成された鋼板部品５０を示す。

以下に、本例のコアの製造方法につき、図１〜図５を参照して詳説する。
図３に示すごとく、本例のコア６Ａは、回転電機用のステータコア６を周方向に複数に分割する形状に形成された分割コア６Ａである。分割コア６Ａは、２つのティース６１と２つのティース６１間に位置する内側スロット６２Ａと有している。分割コア６Ａは、２つのティース６１及び内側スロット６２Ａを間に挟んで外側に位置する一対の外側スロット６２Ｂの形成箇所において分断された形状を有している。分割コア６Ａは、一対の外側スロット６２Ｂに対する外周側に位置するヨーク部６３において分断されている。ステータコア６は、ロータを内周側に配置して使用するステータを形成するものであり、複数のティースを内周側に突出させて形成されている。本例のステータコア６は、３相の巻線を複数のティース６１に跨って所定の順序で配置する分布巻きステータを形成するものである。

図１、図２、図５に示すごとく、本例の打抜積層工程においては、加工順序に応じて配置された複数のパンチ１１Ａ，１１Ｂによって段階的に加工を行い、鋼板部品５０を打ち抜くよう構成されたプレス装置１を用いる。プレス装置１においては、複数のパンチ１１Ａ，１１Ｂに対向する位置に成形穴１２１を有するダイス１２が配設されている。ダイス１２と複数のパンチ１１Ａ，１１Ｂとの間には、帯状鋼板５に対する複数のパンチ１１Ａ，１１Ｂによる加工が行われるごとに、鋼板部品５０の打抜き位置が設定される所定のピッチＰで帯状鋼板５が断続的に順次送られる。

また、プレス装置１は、帯状鋼板５をダイス１２に押さえ付けて、その位置を固定するためのストリッパー１３を有している。パンチ１１Ａ，１１Ｂは、ダイス１２の成形穴１２１へ前進して、ストリッパー１３によってダイス１２に押さえ付けられた帯状鋼板５に対して打抜き加工を行うよう構成されている。
また、図２に示すごとく、鋼板部品を打ち抜くパンチ１１Ｂに対応した成形穴１２１には、鋼板部品５０が積み重なって載置されるエジェクター１４が配設されている。

なお、図１は、プレス装置１において、パンチ１１Ａのストロークを帯状鋼板５の厚みの途中で停止させて、帯状鋼板５にかしめ部５３を形成する状態を示す。図２は、プレス装置１において、パンチ１１Ｂによって帯状鋼板５から分割コア６Ａの外形形状Ｘの鋼板部品５０を打ち抜き、かしめ部５３によってかしめて積み重ねる状態を示す。図５は、帯状鋼板５に対して段階的に打抜き加工を行うプレス装置１を示す。

図示は省略するが、本例の切除工程においては、互いに接着固定されて一体化された複数枚の鋼板部品５０をダイスに保持し、このダイスに対してパンチを接近させることによってかしめ部５３を打ち抜く打抜き装置を用いる（図４参照）。打抜き装置は、一体化された鋼板部品５０をダイスに押さえ付けて、その位置を固定するためのストリッパーを有している。パンチは、ダイスの成形穴へ前進して、ストリッパーによってダイスに押さえ付けられた鋼板部品５０に対してかしめ部５３の打抜き加工を行うよう構成されている。

図５に示すごとく、本例の打抜積層工程においては、プレス装置１を用いて、帯状鋼板５を断続的に送る際の位置決めを行うためのパイロット穴５０を打ち抜くパイロット抜き工程と、一対の外側スロット６２Ｂを形成する部分５２を打ち抜くスロット抜き工程と、内側スロット６２Ａを形成する部分を帯状鋼板５の厚みの途中まで加圧変形させてかしめ部５３を突出成形する突出成形工程と、分割コア６Ａの外形形状Ｘを有する鋼板部品５０を打ち抜く外形抜き工程とを行う。同図においては、鋼板部品５０が打ち抜かれた後に帯状鋼板５に残される打抜穴５５も示す。

また、パイロット工程においては、２つのティース６１の先端間であって内側スロット６２Ａの開口部６２１に位置する部分５１を打ち抜く先端抜きを行う。外形抜き工程においては、打ち抜かれた鋼板部品５０が、かしめ部５３によってかしめられながらエジェクター１４の上に積み重ねられる。なお、突出成形工程におけるかしめ部５３の突出成形は、ダボ成形とよばれることもある。

パイロット工程において、内側スロット６２Ａの開口部６２１に位置する部分５１を打ち抜いておくことにより、切除工程におけるかしめ部５３の切除を容易にすることができる。すなわち、切除工程において、鋼板部品５０がストリッパーによってダイスに押さえ付けられるときに、かしめ部５３において内側スロット６２Ａの開口部６２１が、ストリッパーとダイスとによって挟まれて、変形してしまうことを防止することができる。

図１に示すごとく、突出成形工程においては、ダイス１２の成形穴１２１へ前進するパンチ１１Ａのストロークが、帯状鋼板５の厚みの途中で停止される。このとき、パンチ１１Ａによって加圧される内側スロット６２Ａを形成する部分は、帯状鋼板５の板面からオフセットするように成形穴１２１へ突出変形する。こうして、かしめ部５３が突起部として帯状鋼板５の下面側に突出し、このかしめ部５３の突出によって、帯状鋼板５の上面側にはかしめ凹部５４が形成される。また、かしめ部５３及びかしめ凹部５４は、図４に示すごとく、２つのティース６１間に位置する内側スロット６２Ａの形状に沿って形成される。

図２に示すごとく、外形抜き工程においては、パンチ１１Ｂによって打ち抜かれる鋼板部品５０が、前回に打ち抜かれてエジェクター１４の上に載置された鋼板部品５０の上に重なる。このとき、前回の鋼板部品５０におけるかしめ凹部５４に、パンチ１１Ｂによって打ち抜かれる鋼板部品５０のかしめ部５３が嵌り込む。これにより、鋼板部品５０が、パンチ１１Ｂによって打ち抜かれるごとに順次前回の鋼板部品５０の上に積み重なって、複数枚の鋼板部品５０が一体化されていく。そして、分割コア６Ａを形成するための所定枚数の鋼板部品５０が重ね合わさって一体化されたときには、エジェクター１４を動作させて、この一体化された複数枚の鋼板部品５０をダイス１２から取り出す。エジェクター１４は、パンチ１１Ｂによる打抜きの邪魔にならないように、一体化された複数枚の鋼板部品５０をダイス１２の下方から取り出すことができる。

本例の接着固定工程においては、かしめ部５３によって一体化され、プレス装置１から取り出された複数枚の鋼板部品５０を、プレス装置１の外部において互いに接着固定する。接着固定工程においては、一体化された複数枚の鋼板部品５０に対して、熱硬化性の絶縁樹脂材料からなるワニスを滴下含浸させる。そして、滴下されるワニスは、各鋼板部品５０同士の間の隙間に浸透し、その後、硬化されて複数枚の鋼板部品５０を接着固定する。

この接着固定を行うときには、複数枚の鋼板部品５０がかしめ部５３によってかしめられていることにより、複数枚の鋼板部品５０が積み重なった状態を保持するための治具を別途用いる必要がない。そのため、鋼板部品５０の接着固定を容易に行うことができる。また、プレス装置１の外部において接着固定を行うことにより、プレス装置１の構造を簡単にすることができる。
なお、ワニスの含浸は、真空状態において行うことができる。また、接着固定は、ワニスを滴下する以外にも、ワニスの容器内に一体化された複数枚の鋼板部品５０を浸漬させることによって行うこともできる。

本例の切除工程においては、互いに接着固定された複数枚の鋼板部品５０におけるかしめ部５３を切除して、製品となる分割コア６Ａを形成する（図４参照）。このとき、かしめ部５３は、帯状鋼板５の厚みの途中まで打ち抜かれており、かしめ部５３の切除を容易に行うことができる。また、かしめ部５３は、製品となる分割コア６Ａに最終的に残らず、分割コア６Ａの製造過程においてかしめ部５３を設けたことによって分割コア６Ａの性能を悪化させることがない。

このように、本例のコアの製造方法においては、製品となる分割コア６Ａの外形形状Ｘの一部にかしめ部５３を設け、このかしめ部５３を利用して複数枚の鋼板部品５０をかしめて一体化しておくことができ、プッシュバックを行わずにこの一体化を行うことができる。また、かしめ部５３を、分割コア６Ａの外形形状Ｘの一部を利用しつつ、製品となるときには切除される部位に形成することにより、分割コア６Ａの性能を悪化させず、かつ帯状鋼板５の歩留りも高く維持することができる。
それ故、本例のコアの製造方法によれば、プッシュバックを行わずに、分割コア６Ａの外形形状Ｘの一部を利用して複数枚の鋼板部品５０を一体化することができ、分割コア６Ａの性能及び帯状鋼板５の歩留りを維持して、複数枚の鋼板部品５０の接着固定を容易に行うことができる。

（実施例２）
本例は、上記実施例１に示した分割コア６Ａ以外に、上記コアの製造方法によって製造することができるコアについて示す。
例えば、図６に示すごとく、上記製造方法は、分布巻きステータを形成するステータコア６を分割コア６Ａによらず一体コア６Ｂとする場合に適用することができる。この場合、一体コア６Ｂの外形形状Ｘを有する鋼板部品５０を打ち抜き、この鋼板部品５０に形成するかしめ部５３は、複数のスロット６２のうちのいずれかに形成することができる。そして、このかしめ部５３は、一体コア６Ｂとなる複数枚の鋼板部品５０を一体化し接着固定した後に除去する。

また、例えば、図７に示すごとく、上記製造方法は、巻線が各ティース６１に別々に装着される集中巻きステータを形成するスタータコア６に適用することもできる。このステータコア６は、図８に示すごとく、１つのティース６１を有し、このティース６１の周方向両側に位置するスロット６２Ｃにおいて分断した分割コア６Ｃとすることができ、図９に示すごとく、一体コア６Ｄとすることもできる。分割コア６Ｃの場合には、ティース６１の周方向両側に位置するスロット６２Ｃにかしめ部５３を形成することができる。一方、一体コア６Ｄの場合には、複数のスロット６２Ｃのうちのいずれかにかしめ部５３を形成することができる。そして、これらのかしめ部５３は、ステータコア６を形成する複数枚の鋼板部品５０を一体化し接着固定した後に除去する。

また、例えば、図１０、図１１に示すごとく、上記製造方法は、ステータに対して回転可能に配置されるロータにおけるロータコア７に適用することもできる。ロータコア７においては、マグネットを配置する複数の配置穴７１のうちのいずれかにかしめ部５３を形成することができる（図１０参照）。また、ロータコア７の軽量化を図るための複数の軽量穴７２のうちのいずれかにかしめ部５３を形成することもできる（図１１参照）。そして、これらのかしめ部５３は、ロータコア６を形成する複数枚の鋼板部品５０を一体化し接着固定した後に除去する。
本例においても、上記実施例１と同様の製造方法によって各コア６，７を製造することができ、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

１ プレス装置
５ 帯状鋼板
５０ 鋼板部品
５３ かしめ部
６ ステータコア
６Ａ 分割コア
６１ ティース
６２Ａ 内側スロット
６２Ｂ 外側スロット

Claims (4)

1. 複数のティース及び該ティース間に位置する複数のスロットを有し、巻線の通電時に生じる磁束を通過させる回転電機用のステータコアを、複数枚の鋼板部品を積層して製造する方法であって、
   上記ステータコアの外形形状の一部の打抜きを帯状鋼板の厚みの途中までとして、鋼板部品に、上記ステータコアの外形形状の一部を利用したかしめ部を形成するとともに、該かしめ部を除く上記ステータコアの外形形状に沿って上記帯状鋼板から上記鋼板部品を打ち抜き、上記かしめ部によって複数枚の上記鋼板部品をかしめながら積み重ねる打抜積層工程と、
   上記積み重ねられた複数枚の鋼板部品を互いに接着固定する接着固定工程と、
   上記互いに接着固定された鋼板部品における上記かしめ部を切除して、上記ステータコアを形成する切除工程と、を含み、
   上記打抜積層工程においては、上記複数のティースのうちのいずれか２つの隣接するティースの先端間であって該２つの隣接するティース間に位置する特定スロットの開口部に位置する部分を打ち抜いた後、上記特定スロットの形状に沿って上記かしめ部を形成することを特徴とするコアの製造方法。
2. 巻線の通電時に生じる磁束を通過させる回転電機用のステータコアを周方向に複数に分割する形状であって、２つの隣接するティースの上記周方向の外側に位置するヨーク部において分断された形状を有する分割コアを、複数枚の鋼板部品を積層して製造する方法であって、
   上記分割コアの外形形状の一部の打抜きを帯状鋼板の厚みの途中までとして、鋼板部品に、上記分割コアの外形形状の一部を利用したかしめ部を形成するとともに、該かしめ部を除く上記分割コアの外形形状に沿って上記帯状鋼板から上記鋼板部品を打ち抜き、上記かしめ部によって複数枚の上記鋼板部品をかしめながら積み重ねる打抜積層工程と、
   上記積み重ねられた複数枚の鋼板部品を互いに接着固定する接着固定工程と、
   上記互いに接着固定された鋼板部品における上記かしめ部を切除して、上記分割コアを形成する切除工程と、を含み、
   上記打抜積層工程においては、上記２つの隣接するティースの先端間であって該２つの隣接するティース間に位置するスロットの開口部に位置する部分を打ち抜いた後、上記スロットの形状に沿って上記かしめ部を形成することを特徴とするコアの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のコアの製造方法において、上記打抜積層工程においては、上記かしめ部を形成した後に、該かしめ部を含む上記コアの外形形状を有する鋼板部品を打ち抜いて、上記かしめ部によって複数枚の上記鋼板部品をかしめながら積み重ねることを特徴とするコアの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のコアの製造方法において、上記接着固定工程は、上記打抜積層工程が行われたプレス装置の外部において行うことを特徴とするコアの製造方法。

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