JP6131791B2 - 回転電機の固定子鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の固定子鉄心、とりわけ自動車用交流発電機の固定子に好適な積層コア型の固定子鉄心の製造方法に関する。

〔従来の技術〕
従来より、積層コア型の固定子鉄心としては種々な構成のものが実用に供されている。
この積層コア型は、内周側に固定子コイルを巻装するための複数のティース部およびスロット部を有するとともに、外周側にティース部およびスロット部の背面部を構成し、ティース部およびスロット部を円周方向に交互に所定のピッチで連ねるヨーク部を有する基本構成であって、その製造方法としては、幅広の磁性板（例えば鋼板）から直接環状のコアシートを打ち抜く方法と、廃材量を極力減らすために、幅狭の磁性板からセグメント鉄心片の単位で打ち抜き、複数単位のセグメント鉄心片を連接して環状のコアシートとする方法とに大別され、鉄心材料の歩留りを向上できる製造上のメリットから今や後者の製法が主流となっている。

そして、後者の製法としては、例えば、特許文献１に記載のごとく、帯状の磁性板（例えば鋼板）からコアシートを打ち抜く際に、複数単位のセグメント鉄心片を連続して帯状に打ち抜き形成し、（Ａ）この帯状のセグメント鉄心片を巻回しながら軸方向に積層して積層コアを製造する所謂巻きコアや、（Ｂ）セグメント鉄心片を帯状のまま積層し、これを環状に曲げて積層コアを製造する所謂ポキポキコアがもっぱら採用されている。（Ｃ）もっとも、固定子鉄心の極数によっては、セグメント鉄心片を１個（１単位）ずつ打ち抜き、複数のセグメント鉄心片を環状に組み立てる手法も採り入れられている。

近年、回転電機に対する小型高性能化の厳しい要求から、この種の固定子鉄心の磁気特性を向上する手段として、コアシートの素材である磁性板として方向性電磁鋼板を用いることが有望視されている（例えば、特許文献２参照）。この方向性電磁鋼板は、磁化容易方向（Ｘ）を有しており、この磁化容易方向（Ｘ）を例えばティース部の径方向と一致させることにより、ティース部の透磁率を高め、固定子鉄心の磁気特性を格段に向上することができる。

〔従来技術の問題点〕
しかしながら、方向性電磁鋼板は、汎用性のタイプでは圧延方向、つまり長さ（長手）方向に磁化容易方向（Ｘ）を有しているため、帯状の方向性電磁鋼板を用いて、ティース部の径方向における透磁率を高めようとすると、上記製法（Ａ）〜（Ｃ）のうち、製造効率の良い（Ａ）や（Ｂ）の製法を採用することができず、製造効率の悪い（Ｃ）の製法に頼らざるを得ない。
しかも、この製法（Ｃ）を採用するにしても、打ち抜き方向の制約から廃材が多くなる材料取りしか選択することができないという致命的な問題が生じる。
したがって、帯状の方向性電磁鋼板を用いて、ティース部の径方向における透磁率を高める固定子鉄心を製造するにあたり、上記製法（Ａ）〜（Ｃ）のいずれを採用しても、効率的、かつ、経済的に製造することができる画期的な手法が待望されている。

特開２０１０−１７２１３０号公報 特開２００３−２７４５８１号公報

本発明者は、かかる問題を究明すべく、種々の実験・研究を重ねた結果、方向性電磁鋼板から直接セグメント鉄心片を打ち抜くのではなく、セグメント鉄心片を展開パターン形状化して打ち抜くことにより、上記製法（Ａ）〜（Ｃ）のいずれを採用しても方向性電磁鋼板の特質を最大限に活用し得ることを突き止めた。そこで、磁化容易方向（Ｘ）を長手方向とする帯状の方向性電磁鋼板を用い、如何なる展開パターン形状でセグメント鉄心片を打ち抜くかが、高磁気性能の固定子鉄心を効率的、かつ、経済的に製造するための当面の課題である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、セグメント鉄心片を展開パターン形状化して打ち抜くことで、磁化容易方向（Ｘ）を長手方向とする帯状の方向性電磁鋼板を用いて高磁気性能の固定子鉄心を効率的、かつ、経済的に製造することができる製造方法を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明（回転電機の固定子鉄心の製造方法）は、固定子鉄心が、
（ａ）環状に形成されたコアシートが、内周側に固定子コイルを巻装するための複数のティース部およびスロット部を有するとともに、外周側にティース部およびスロット部の背面部を構成し、ティース部およびスロット部を円周方向に交互に所定のピッチで連ねるヨーク部を有していること、
（ｂ）１つのティース部と当該ティース部の円周方向両側に位置する半割り状スロット部とそれらの背面部を構成する背面ヨーク部とからなるセグメント鉄心片部を一単位としたとき、複数単位のセグメント鉄心片部が円周方向に連接することで、環状のコアシートが形成されていること、
の両構造を備えていることを前提とする製造方法である。

そして、本発明は、磁性板として磁化容易方向（Ｘ）を長手方向とする帯状の方向性電磁鋼板を用い、この方向性電磁鋼板からセグメント鉄心片部の展開パターン形状を打抜いて、セグメント展開品を作製する第１工程と、セグメント展開品からセグメント鉄心片部を組み立てるとともに、このセグメント鉄心片部を複数単位円周方向に連ねて環状のコアシートを作製する第２工程とを備えることを基本としている。

特に、セグメント展開品の展開パターン形状を、ティース部のところで径方向に２分割された一対の分割片と、この一対の分割片をティース部の先端部分側で一体的に連ねる連結部とを有し、全体として連結部を中心に一対の分割片が左右対称となるよう一直線上に配置された形状に選定している。

そして、第１工程では、セグメント展開品を、その長手方向が磁化容易方向（Ｘ）と一致するようにして方向性電磁鋼板から打抜くとともに、第２工程では、セグメント展開品を、連結部のところで一対の分割片が合致するように折り曲げることで、セグメント鉄心片部を形成することを特徴としている。

上記工程を備えた本発明の製造方法によれば、方向性電磁鋼板の磁化容易方向（Ｘ）とティース部の径方向とを確実に一致させることができ、ティース部の透磁率が高く、高磁気性能の固定子鉄心を得ることができる。
また、方向性電磁鋼板として長手方向に磁化容易方向（Ｘ）を有する汎用タイプの帯状板を用いることができ、しかも、セグメント展開品自体の全体形状を、各構成要素が一直線上に配置される略矩形状にすることができるため、帯状板から廃材量を少量にしてセグメント展開品を打ち抜くことができ、高磁気性能の固定子鉄心を効率的、かつ、経済的に製造することができる。

本発明方法を適用する固定子鉄心を備えた回転電機の基本構成の説明に供するもので、自動車用交流発電機の上半部の模式的断面図である。 同固定子鉄心を構成する積層コアの基本構成の説明に供する概略図で、（ａ）は本発明方法の第１の実施形態に係る固定子鉄心（積層コア）の全体構成を示す平面図、（ｂ）はその主要部であるセグメント鉄心片部の拡大図、（ｃ）は同固定子鉄心の側面図である（実施例１）。 本発明方法の第１の実施形態の工程説明に供するもので、（ａ）は第１工程で得られるコアシート全体の平面図、（ｂ）、（ｃ）は第２工程における製造過程を示す平面図である（実施例１）。 本発明方法の第２の実施形態の工程説明に供するもので、（ａ）は第１工程で得られるコアシート全体の平面図、（ｂ）、（ｃ）は第２工程における製造過程を示す平面図である（実施例２）。 第２の実施形態の第１工程で実施する付加加工の説明に供するもので、図４（ａ）におけるＴ部の拡大平面図である（実施例２）。 本発明方法の第３の実施形態の工程説明に供するもので、（ａ）は第１工程で得られるコアシート全体の平面図、（ｂ）、（ｃ）は第２工程における製造過程を示す平面図である（実施例３）。 本発明方法の第４の実施形態の工程説明に供するもので、（ａ）、（ｂ）は主要工程の製造過程を示すコアシートの要部平面図である（実施例４）。

以下、本発明方法を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例にしたがって詳細に説明する。

各実施例は、本発明方法を適用する固定子鉄心の代表例として、自動車用交流発電機（オルタネータ）の固定子鉄心を示しており、以下の説明では、まず、自動車用交流発電機の基本構成を概説したのち、本発明方法の各実施例における特徴点について順次説明し、最後に本発明方法の特徴点毎の作用効果を要約列挙する。
なお、各実施例において、同一または均等部分には、同一符号を付し、重複説明を省略することとする。

［実施例１］
本発明方法を適用する回転電機である交流発電機ＡＣＧの全体構成について、図１および図２に基づいて説明する。

〔交流発電機ＡＣＧの基本構成〕
図１に示すように、交流発電機ＡＣＧは、エンジンにより駆動される回転軸Ａに取付けられた回転子ＧＲと、一対のカップ（椀型）状のハウジング（フレームとも呼ぶ）Ｈに組立てボルトＢによって挟持固定された固定子ＧＳとを備えており、この固定子ＧＳには、固定子コイル（多相巻線）Ｃを装着する鉄心として、図２に示すごとき円筒状の積層コア１からなる固定子鉄心（積層コア型固定子鉄心）Ｄが用いられている。
また、この固定子鉄心Ｄは、一対のカップ状ハウジングＨで挟持固定されることにより、交流発電機ＡＣＧの筺体の一部として利用され、厳しい外部環境に曝されるものでもある。

〔積層コア１の基本構成〕
図２（ａ）に示すように、積層コア１は、鉄心素材をなす磁性板から打ち抜かれた所定形状のコアシート１０を環状に巻回形成するとともに軸方向に積層することで、円筒状に形成されている。なお、積層コア１は、積層方向（軸方向）において、かしめ、溶接等の適宜の固着手段によって各層の相互間が固着され、固定子鉄心Ｄとして交流発電機ＡＣＧに組み付けられる。
そして、積層コア１の各巻回層を形成する環状のコアシート１０は、内周側に固定子コイルＣが巻かれる多数のティース（歯）部１１とスロット（溝）部１２とを交互に備え、外周側に各ティース部１１およびスロット部１２を所定のピッチで環状に連結するヨーク（継鉄）部１３を備えており、このヨーク部１３が、各ティース部１１およびスロット部１２の背面部を構成している。
また、環状のコアシート１０は、全周を構成的に区分した場合、１つのティース部１１を含んだ最小単位のセグメント鉄心片部ＤＸを一単位と呼ぶとき、このセグメント鉄心片部ＤＸが円周方向に複数単位連接することで構成されている。

〔積層コア１の特徴〕
本発明の製造方法は、積層コア１の各巻回層をなす環状コアシート１０、とりわけその最小単位であるセグメント鉄心片部ＤＸの形態を特異な形状にすることを出発点としており、その特徴事項について、図２（ｂ）の拡大図を参照しながら概説する。

セグメント鉄心片部ＤＸは、一対の半割り状ティース部１１ａ、１１ｂからなる１つのティース部１１と、当該ティース部１１の円周方向両側に位置する半割り状スロット部１２ａ、１２ｂと、それらの背面部を構成する背面ヨーク部１３Ｘとの３つの部位からなる基本構成である。
ここで、半割り状スロット部１２ａ、１２ｂとは、１つのスロット部１２が２分割された際の各分割片に相当する部分の呼称であり、相隣る一対の半割り状スロット部１２ａ、１２ｂが接合されることによって、１つのスロット部１２が形成される。
また、背面ヨーク部１３Ｘは、ティース部１１の背面をなす第１の背面ヨーク部１３ａと、半割り状スロット部１２ａ、１２ｂの背面部をなす第２の背面ヨーク部１３ｂと、後で詳述する連帯片１３ｃとから構成されている。

さらに詳しくは、セグメント鉄心片部ＤＸは、ティース部１１およびその背面ヨーク部（第１の背面ヨーク部１３ａ）のところで径方向に２分割された一対の分割片Ｄ１、Ｄ２と、この一対の分割片Ｄ１、Ｄ２をティース部１１の先端部分側（内周側）で一体的に連ねる連結部Ｄ３を有している。そして、各分割片Ｄ１、Ｄ２は、ティース部１１の根元部分側（外周側）において第２の背面ヨーク部１３ｂが反分割面側に旗のごとく突出した形状をなしており、全体として概ねＬ字形を呈している。

相隣るセグメント鉄心片部ＤＸは、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の反分割面側、つまり半割り状スロット部１２ａ、１２ｂ側で、連帯片１３ｃにて一体的に連接されている。この連帯片１３ｃは、幅の狭い帯状を呈し、ヨーク部１３の最外周縁を形成している。
相隣る半割り状スロット部１２ａ、１２ｂおよびその背面ヨーク部１３ｂの接合面、および背面ヨーク部１３ｂと連帯片１３ｃとの接合面は、軸方向に伸びるＴ字形の配置をなし、全長にわたって連帯片１３ｃにて覆われている。したがってこれらの接合面が、コアシート１０（積層コア１）の外周面へ露出するようなことがない。

また、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２には、反連結部Ｄ３側（外周側）の先端に、アーク溶接用の突起Ｄ４が設けられており、この突起Ｄ４が一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の接合および各層のコアシート１０の接合に供される。

〔製造方法面での特徴〕
本発明の製造方法は、円筒状の積層コア１、とりわけ、コアシート１０を上記の特異な形態にすることと相俟って、磁性板として長手方向に磁化容易方向（Ｘ）を有する方向性電磁鋼板を用い、方向性電磁鋼板の磁化容易方向（Ｘ）とティース部１１の径方向とを一致させる点に特徴を有するもので、その一例を図３に基づいて説明する。

本実施例の製造方法では、図３（ａ）に示す第１工程と、図３（ｂ）、（ｃ）に示す第２工程とを備えている。

特に、第１工程が本発明方法の要をなすもので、この第１工程では、図３（ａ）に示すように、鉄心素材をなす磁性板として、長手方向に白抜き矢印のごとく磁化容易方向Ｘを有する方向性電磁鋼板１００を用い、複数単位のセグメント展開品ＤＹが一直線上に数珠繋ぎとなった帯状展開品ＤＺを複数列（本実施例では２列）作製する。一列の帯状展開品ＤＺが、コアシート１０の原形である。

図３（ａ）において、各単位のセグメント展開品ＤＹは、セグメント鉄心片部ＤＸの展開パターン形状を呈している。
この展開パターン形状は、セグメント鉄心片部ＤＸがティース部１１およびその背面ヨーク部１３ａのところで径方向に２分割された一対の分割片Ｄ１、Ｄ２と、この一対の分割片Ｄ１、Ｄ２をティース部１１の先端部分側で一体的に連ねる連結部Ｄ３を有しており、全体として連結部Ｄ３を中心に一対の分割片Ｄ１、Ｄ２が左右対称となるよう一直線上に配置された形態をなしている。
したがって、各単位のセグメント展開品ＤＹ自体、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２が長手方向に横たわって、各構成要素が一直線上に配置された略矩形状を呈している。

そして、相隣るセグメント展開品ＤＹが、連結部Ｄ３の反対側（分割片Ｄ１、Ｄ２の背面ヨーク部側）で、連帯片１３ｃにて一体に数珠繋ぎされることで、全体として帯状展開品ＤＺを形成している。なお、連帯片１３ｃは、帯状で、かつ、長手方向に対して直角でかつ内側方向に凹むＵ字状をなしている。
かくして、第１工程では、複数単位のセグメント展開品ＤＹ，したがってコアシート１０の原形である帯状展開品ＤＺを、その長手方向が磁化容易方向Ｘと一致するようにして方向性電磁鋼板１００から打ち抜く。
ここで、２列の帯状展開品ＤＺは、方向性電磁鋼板１００から打抜くにあたり、廃材を最少量にすべく、互いの列を半ピッチずらすとともに、分割面の反対側で背中合わせになるような対称配置にされている。

続く第２工程では、帯状展開品ＤＺを、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、段階的に折り曲げることにより、各セグメント鉄心片部ＤＸを組み立てるとともに、相隣る複数単位のセグメント鉄心片部ＤＸが円周方向に連なる環状のコアシート１０を作製する。

この第２工程での製造過程を図順にしたがって補足説明すると、まず、図３（ｂ）に示すように、帯状展開品ＤＺをジグザグ状に折り曲げる。つまり、帯状展開品ＤＺの各セグメント展開品ＤＹに対して、連結部Ｄ３のところで一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の分割面が合致する方向に折り曲げるとともに、Ｕ字状連帯片１３ｃのところを逆向き（逆Ｕ字方向）に、隣り合うセグメント展開品ＤＹの分割片Ｄ２、Ｄ１同士が組み合わさるように折り曲げる。このとき、Ｕ字状であった連帯片１３ｃは、直線状になるように変形しながら円周方向に伸びていく。
そして、図３（ｃ）に示すように完全に折り曲げて、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の分割面を合致させるとともに、隣り合うセグメント展開品ＤＹの分割片Ｄ２、Ｄ１同士も合致させる。かくして、複数単位のセグメント鉄心片部ＤＸが環状に連接するコアシート１０を得る。
最後に、このコアシート１０を、所定寸法の鉄心径となるように、螺旋状に巻回形成（整形）しながら軸方向に積層するとともに、アーク溶接用の突起Ｄ４を溶接し、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の接合およびコアシート１０の巻回層間の接合を行って、積層コア１を完成する。

このようにして得られる積層コア１は、方向性電磁鋼板１００の磁化容易方向Ｘとティース部１１の径方向とが一致しており、したがって、ティース部１１の透磁率の高い、高磁気性能の固定子鉄心Ｄを得ることができる。

なお、図３（ｃ）に示す段階で、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２を接合（アーク溶接用の突起Ｄ４の溶接）して、所望の鉄心径を満足する一枚の環状コアシート１０をあらかじめ作製しておき、この環状コアシート１０を、所要の枚数軸方向に積層し、固着することで積層コア１を完成することもできる。

〔本実施例の効果〕
上記工程を備えた本発明の製造方法によれば、次に列挙する作用効果が得られる。
（１）図３（ａ）に示すように、方向性電磁鋼板１００の磁化容易方向Ｘとティース部１１の径方向とをあらかじめ一致させて打ち抜くため、両方向を確実に一致させることができ、ティース部１１の透磁率が高い、高磁気性能の固定子鉄心Ｄ（積層コア１）を得ることができる。
（２）セグメント鉄心片部ＤＸを展開パターン形状化してセグメント展開品ＤＹとして打ち抜くため、方向性電磁鋼板１００としては、幅が狭く、長手方向、つまり圧延方向に磁化容易方向Ｘを有する汎用タイプの帯状板を用いることができる。このような帯状板は安く入手でき、製品コストを低減できる。
（３）しかも、セグメント展開品ＤＹ自体の全体形状を、連結部Ｄ３の両側に一対の分割片Ｄ１、Ｄ２が連なり、各構成要素が一直線上に配置される略矩形状にすることができるため、方向性電磁鋼板１００からその幅一杯を有効活用してセグメント展開品ＤＹを打ち抜くことができる。したがって、帯状板から廃材量を少なくしてセグメント展開品ＤＹを作製することができ、高磁気性能の固定子鉄心Ｄ（積層コア１）を効率的、かつ、経済的に製造することができる。

（４）また、第１工程で複数単位のセグメント展開品ＤＹが一直線上に数珠繋ぎとなった帯状展開品ＤＺとして打ち抜くことにより、第２工程での環状コアシート１０の作製、ひいては積層コア１の作製を簡便にすることができる。
（５）特に、図３（ａ）に示すように、２列の帯状展開品ＤＺを、方向性電磁鋼板１００から打抜くにあたり、互いの列を半ピッチずらすとともに、分割面の反対側で背中合わせになるようにすることにより、２列の帯状展開品ＤＺを、同時に、しかも、廃材を最少量にして打ち抜くことができるため、より一層の効率化、かつ、経済化を図ることができる。
もっとも、さらに幅の広い方向性電磁鋼板１００を用いれば、４列以上の多数列の帯状展開品ＤＺを同時打ち抜きすることも可能である。
（６）なお、第２工程で組み立てられた相隣るセグメント鉄心片部ＤＸは、相隣る半割り状スロット部１２ａ、１２ｂおよびその背面ヨーク部１３ｂの接合面、および背面ヨーク部１３ｂと連帯片１３ｃとの接合面が、連帯片１３ｃにて覆われており、これらの接合面が、環状コアシート１０の外周面、したがって積層コア１（固定子鉄心Ｄ）の外周面へ露出するようなことがないため、厳しい外部環境に曝されても、浸水等が生じることがなく、高品質を確保することができる。

［実施例２］
次に、本発明の製造方法の第２の実施形態（実施例２）について、図４および図５を参照しながら説明する。

この実施例２は、基本的には上記実施例１と同様な考え方に基づくものであるが、固定子鉄心Ｄ（積層コア１）に径方向長の長いティース部１１が要求される場合に有用できる製造方法の例である。

本実施例においても、第１工程において、図４（ａ）に示すように、長手方向に磁化容易方向Ｘを有する方向性電磁鋼板１００から、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２と連結部Ｄ３と突起Ｄ４からなるセグメント展開品ＤＹを複数単位連接した帯状展開品ＤＺ（コアシート１０の原形）を打ち抜く。
この点では実施例１と同様であるものの、特に、本実施例では、径方向長の長いティース部１１の要求に応えるべく、各分割片Ｄ１、Ｄ２が細長く形成されており、脆弱であるため、このままの状態で図４（ｂ）、（ｃ）のごとく第２工程を実施した場合には、各分割片Ｄ１、Ｄ２に亀裂や折損等の問題が生じる恐れがある。

本実施例では、かかる問題解決の一手段として、第１工程において、各分割片Ｄ１、Ｄ２に対し、図５に示すごとき付加加工（打出し成形加工）を施している。
つまり、図５に示すように、各分割片Ｄ１、Ｄ２に対し、連結部Ｄ３側の部位１１Ｘ（連結部Ｄ３を含む範囲）において、板厚方向に波状に折れ曲がる折れ線部を設けている。
より具体的に説明すると、部位１１Ｘにおける折れ線部は、山折り線（点線）と谷折り線（一点鎖線）で構成される複数の山１１Ｚ（図示の下側方向＜板厚方向＞へ突出する波）を有しており、この各山１１Ｚが、第２工程で円滑な伸びを必要とする部位、つまり半割り状スロット部１２ａ、１２ｂ側を底辺とする三角形状を呈していて、各山の高さ（波長）は折れ線に沿って見たときに底辺側で最も高く、当該三角形状の頂点に向かって低くなる（図示例では０）という、いわゆる三角錐形状をなしている。
しかも、部位１１Ｘに形成する折れ線部は、部位１１Ｘを打出し成形による塑性変形により伸ばす（波長方向に材料を伸ばして板厚を薄くする）ことで、上記三角錐形状を得ることを基本としている。
したがって、部位１１Ｘにおける半割り状スロット部１２ａ、１２ｂ側を、付加加工前と比べると、板厚が薄く、かつ、沿面長さが長いものとすることができる。
かくして、次工程で各山１１Ｚを平坦化する際、薄肉効果によって平坦化に要する荷重を低減でき、しかも、この平坦化により、各山１１Ｚの底辺側が伸びながら反半割り状スロット部１２ａ、１２ｂ側へ曲がる機能を発揮するため、各分割片Ｄ１、Ｄ２の曲げ変形を助長し、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２を円滑に折り曲げることができる。
なお、上述のごとき付加加工（打出し成形加工）は、帯状展開品ＤＺを打ち抜くプレス加工の際に、同時に実施することができる。したがって、この付加加工のために、特別に追加工程を要しないことは勿論である。
また、このような打出し成形による塑性変形は、破断限度を越えない程度としていくことが肝要であり、かかる観点から、固定子鉄心Ｄの要求仕様に応じて、部位１１Ｘの緒言（形状、寸法）を適宜選定することは勿論である。

次いで、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、第２工程を実施する。
この第２工程では、帯状展開品ＤＺを段階的に折り曲げていくことで、各セグメント鉄心片部ＤＸを組み立てるとともに、相隣る複数単位のセグメント鉄心片部ＤＸが円周方向に連なる環状のコアシート１０を作製する。
この製造過程において、各分割片Ｄ１、Ｄ２は、図５で説明した折れ線部１１Ｘにおいて皺状の各山１１Ｚが平坦化するように伸展し、半割り状スロット部１２ａ、１２ｂ側（凹み１１Ｙの反対側）の辺が円滑に伸長していくため、全体として良好に塑性変形させることができる。したがって、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２を、折損事故等を招くことなく確実に合致させて、所望のセグメント鉄心片部ＤＸを組み立てることができる。

かくして、実施例２の製造方法によれば、径方向長の長いティース部１１が要求される固定子鉄心Ｄ（積層コア１）を高品位に製造することができる。
なお、ティース部１１には、変形し易くする凹み１１Ｙによって先端部分に穴１１ｃが生じるが、この穴１１ｃによる磁気損失は磁化容易方向Ｘの積極的活用による高透磁率化（磁気性能の向上）によって充分カバーすることができる。

［実施例３］
次に、本発明方法の第３の実施形態（実施例３）について、図６を参照しながら説明する。

この実施例３は、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２からなるセグメント鉄心片部ＤＸの接合強度、および隣り合うセグメント鉄心片部ＤＸ同士の接合強度を高めるとともに、各層のコアシート１０の真円度を向上することができる製造方法の一例である。

本実施例の第１工程では、長手方向に磁化容易方向Ｘを有する方向性電磁鋼板１００から、複数単位のセグメント展開品ＤＹが一直線上に数珠繋ぎとなった帯状展開品ＤＺを作製するにあたり、図６（ａ）に示すように、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の分割面および隣り合うセグメント展開品ＤＹの分割片Ｄ２、Ｄ１同士を合致させる面に、それぞれ凹凸嵌合可能な半円形状の凹凸部１４、１５および１６、１７を形成しておくことを特徴としている。
そして、次工程の第２工程では、図６（ｂ）の折曲げ加工を経て、図６（ｃ）に示すように、各セグメント鉄心片部ＤＸの分割面を凹凸部１４、１５の凹凸嵌合により接合するとともに、隣り合うセグメント鉄心片部ＤＸ同士の接合面を凹凸部１６、１７の凹凸嵌合により接合する。
かくして、セグメント鉄心片部ＤＸの接合強度、および隣り合うセグメント鉄心片部ＤＸ同士の接合強度が高い固定子鉄心Ｄを得ることができる。
また、凹凸嵌合により相互間の位置決めを行うことができるため、各層のコアシート１０の真円度を向上することができる。
なお、本実施例では、とりわけ凹凸部１６、１７を設ける関係上、方向性電磁鋼板１００から１列の帯状展開品ＤＺを打ち抜く例として示しているが、上記実施例１、２同様、２列抜きとすることもできることは勿論である。

［実施例４］
次に、本発明方法の第４の実施形態（実施例４）について、図７を参照しながら説明する。

上述の実施例１〜３は、いずれも、長尺状の帯状コアシート１０（帯状展開品ＤＹ）を出発点とし、このコアシート１０を環状に巻回しながら（あるいは環状に形成した後に）軸方向に積層することによって円筒状の積層コア１を形成する製造方法であった。
これに対し、この実施例４は、セグメント鉄心片部ＤＸを１個（１単位）または複数個（複数単位）ずつ組立てたのち、複数単位のセグメント鉄心片部ＤＸを環状に連接する製造方法で、固定子鉄心Ｄが大型でかつ極数が比較的少ないときに有用できる手法である。

本実施例では、まず、第１工程において、図７（ａ）に示すように、長手方向に磁化容易方向Ｘを有する方向性電磁鋼板１００から、１個（１単位）ずつセグメント展開品ＤＹを打ち抜く。このセグメント展開品ＤＹ自体は、全体として、連結部Ｄ３の両側に一対の分割片Ｄ１、Ｄ２が連なり、各構成要素が一直線上に配置される略矩形状を呈しており、上述の実施例１〜３と同様である。
そして、次工程の第２工程では、図７（ｂ）に示すように、各セグメント展開品ＤＹを一対の分割片Ｄ１、Ｄ２が接合するように折り曲げてセグメント鉄心片部ＤＸを形成するとともに、複数単位のセグメント鉄心片部ＤＸを環状に連接してコアシート１０を作製する。

なお、本実施例４は、セグメント鉄心片部ＤＸを１個取りしたのちに連接するものであるため、実施例３と同様、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の分割面および隣り合うセグメント展開品ＤＹの分割片Ｄ２、Ｄ１同士を合致させる面に、それぞれ凹凸嵌合可能な凹凸部１４、１５および１６、１７を形成することで、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２からなるセグメント鉄心片部ＤＸの接合強度、および隣り合うセグメント鉄心片部ＤＸ同士の接合強度を高めている。

〔変形例〕
以上本発明を４つの実施例について詳述してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、その変形例を例示する。

（１）実施例１、２においては、方向性電磁鋼板１００から２列の帯状展開品ＤＺを同時に打ち抜く手法を例示したが、要求される固定子鉄心Ｄの緒元や磁性材料の単価・製造効率等を総合勘案して、方向性電磁鋼板１００の幅を決定し、同時に打ち抜く帯状展開品ＤＺの列数を、実施例３のごとく１列にしたり、３列以上の複数列にすることができる。
（２）また、連帯片１３ｃは、帯状展開品ＤＺを環状に形成するまでの間、相隣るセグメント展開品ＤＹを確実に連接している機能を有していれば足り、Ｕ字状の帯状に限定されることなく、種々な形状・構造のものを選択使用することができる。
（３）各実施例において、積層コア１の相間固定手段として、溶接以外のかしめやネジによる締付手段を採用する場合には、アーク用突起Ｄ４を省略することができる。

（４）実施例３、４において、クリンチングかしめに供する凹凸部１４〜１７は、各単位のセグメント鉄心部ＤＸにおける分割片Ｄ１、Ｄ２の接合のみを重視する場合には、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２に凹凸部１４、１５を設けるだけで凹凸部１６、１７を省略しても良く、また、各凹凸部の形状も、クリンチングかしめを達成できる形状であれば、半円形状に限らず、矩形状、三角形状等種々な形状のものを選択使用することができる。また、各凹凸部１４〜１７における凹凸配置も、千鳥状配置に限定されず、凹部または凸部のみを片側に並設する対向配置にしても良い。
（５）各実施例において、方向性電磁鋼板１００として一様な板厚のものを用いているが、第２工程での塑性変形を考慮し、大きな伸びが必要とされる部分を、厚肉構造にすることで、実質的に図５に示す折れ線部１１Ｘと等価の機能を得ることができる。
（５）以上の実施形態では、本発明を自動車用交流発電機（オルタネータ）の固定子鉄心に適用した場合について説明したが、これに限ることなく、鉄心素材として磁性板からなる積層コア型の固定子鉄心を持つ回転電機、例えば高電圧駆動モータに適用し、同様の作用効果を奏することができる。

以上詳述してきた本発明の特徴点および特記すべき作用効果を、特許請求の範囲において従属項として記載した各手段にしたがって要約列挙すれば、次の通りである。

（特徴点１＝請求項２の手段）
第１工程では、複数単位のセグメント展開品ＤＹが長手方向に一体的に連なった帯状展開品ＤＺを作製するものであり、帯状展開品ＤＺを、すべてのセグメント展開品ＤＹが、連結部Ｄ３の反対側で、隣り合うセグメント展開品ＤＹと連帯片１３ｃにて一体に数珠繋ぎされた展開パターン形状にしていること。
そして、第２工程では、帯状展開品ＤＺの各セグメント展開品ＤＹに対して、連結部Ｄ３のところで一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の分割面が合致するように折り曲げるとともに、連帯片１３ｃのところで連結部Ｄ３における折り曲げ方向とは逆向きに折り曲げて、隣り合う半割りスロット部１２ａ、１２ｂおよび背面ヨーク部１３Ｘの端面同士を合致させることで、相隣る複数単位のセグメント鉄心片部ＤＸを環状に連接すること。
を特徴としている（実施例１〜３）。
上記手段によれば、第２工程での環状コアシート１０の作製、ひいては積層コア１の作製を簡便にすることができ、固定子鉄心Ｄの効率的かつ経済的な作製に大きく貢献することができる。

（特徴点２＝請求項３の手段）
一対の分割片Ｄ１、Ｄ２には、連結部Ｄ３の反対側の端部に外径方向に突出するアーク溶接用の突起Ｄ４が設けられており、突起Ｄ４同士をアーク溶接することにより一対の分割片Ｄ１、Ｄ２を接合することを特徴としている（実施例１〜４）。
上記手段によれば、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２を確実に溶接して各単位のセグメント鉄心片部ＤＸを組み立てることができる。

（特徴点３＝請求項４の手段）
第１工程では、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２に対し、連結部Ｄ３側の部位１１Ｘに折れ線部として、板厚方向に波状にかつ波長方向に材料が伸びた打出し形状を形成しておき、第２工程では、折れ線部の打出し形状を平坦に延展（伸展）させること、つまり折れ曲がり形状を新たに曲げ戻すことで、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の曲げ変形を助長することを特徴としている（実施例２）。
上記手段によれば、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２が変形し易い細長い形状に形成されている場合にも、一対の分割片Ｄ１、Ｄ２を、折損事故等を招くことなく塑性変形させて確実に所望のセグメント鉄心片部ＤＸを組み立てることができる。
したがって、径方向長の長いティース部１１が要求される固定子鉄心Ｄ（積層コア１）を高品位に製造することができる。

（特徴点４＝請求項５の手段）
請求項２の手段において、第１工程で作製される連帯片１３ｃは、長手方向に対して直角でかつ内側方向に凹むＵ字状をなしていて、隣り合うセグメント展開品ＤＹを繋いでいるものであり、第２工程では、連帯片１３ｃを直線状に伸ばしながら相隣る複数単位のセグメント鉄心片部ＤＸを環状に連接することを特徴としている（実施例１〜３）。
したがって、帯状展開品ＤＺから環状のコアシート１０を簡便かつ良好に作製することができる。

（特徴点５＝請求項６の手段）
特に、上記請求項５の手段において、連帯片１３ｃは、ヨーク部１３の外周縁側に位置しており、第２工程で組み立てられた相隣るセグメント鉄心片部ＤＸは、接合面がコアシート１０（積層コア１）の外周面へ露出しないように、連帯片１３ｃで覆われていることを特徴としている（実施例１〜３）。
したがって、上記手段によれば、接合面が固定子鉄心Ｄの外周面へ露出するようなことがないため、厳しい外部環境に曝されても、浸水等が生じることがなく、高品質を確保することができる。

（特徴点６＝請求項７の手段）
請求項１〜請求項６のいずれか１つの手段において、第１工程では、少なくとも一対の分割片Ｄ１、Ｄ２の分割面にクリンチングかしめ用の凹凸嵌合可能な凹凸部１４、１５を形成しておき、第２工程では、凹凸部１４、１５の凹凸嵌合により一対の分割片Ｄ１、Ｄ２を接合することを特徴としている（実施例３、４）。
上記手段によれば、少なくともセグメント鉄心片部ＤＸの接合強度を高めることができ、さらに、隣り合うセグメント鉄心片部ＤＸ同士の接合面を凹凸部１６、１７の凹凸嵌合により接合することで、隣り合うセグメント鉄心片部ＤＸ同士の接合強度も高めることができる。また、凹凸嵌合により相互間の位置決めを行うことができるため、各層のコアシート１０の真円度を向上することができる。
かくして、高強度で真円度が高い固定子鉄心Ｄを得ることができる。

ＡＣＧ…自動車用交流発電機（回転電機）、Ｃ…固定子コイル、Ｄ…固定子鉄心、Ｄ１、Ｄ２…一対の分割片、Ｄ３…連結部、ＤＸ…セグメント鉄心片部、ＤＹ…セグメント展開品、ＤＺ…帯状展開品、Ｘ…磁化容易方向、１…積層コア、１０…コアシート、１１…ティース部、１２…スロット部、１２ａ、１２ｂ…半割り状スロット部、１３…ヨーク部、１３Ｘ…背面ヨーク部、１００…方向性電磁鋼板。

Claims (7)

1. 磁性板からなるコアシート（１０）を環状に形成するとともに軸方向に積層することで、円筒状の積層コア（１）とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法において、
   この製造方法は、前記固定子鉄心（Ｄ）が、
   （ａ）環状に形成された前記コアシート（１０）が、内周側に固定子コイル（Ｃ）を巻装するための複数のティース部（１１）およびスロット部（１２）を有するとともに、外周側に前記ティース部（１１）および前記スロット部（１２）の背面部を構成し、前記ティース部（１１）および前記スロット部（１２）を円周方向に交互に所定のピッチで連ねるヨーク部（１３）を有していること、
   （ｂ）１つの前記ティース部（１１）と当該ティース部（１１）の円周方向両側に位置する半割り状スロット部（１２ａ、１２ｂ）とそれらの背面部を構成する背面ヨーク部（１３Ｘ）とからなるセグメント鉄心片部（ＤＸ）を一単位としたとき、複数単位の前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）が円周方向に連接することで、環状の前記コアシート（１０）が形成されていること、
   の上記構造（ａ）、（ｂ）を備えている製造方法であって、
   前記コアシート（１０）の素材をなす磁性板として磁化容易方向（Ｘ）を長手方向に有する帯状の方向性電磁鋼板（１００）を用い、前記方向性電磁鋼板（１００）から前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）の展開パターン形状を打抜いて、セグメント展開品（ＤＹ）を作製する第１工程と、
   前記セグメント展開品（ＤＹ）から前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）を組み立てるとともに、このセグメント鉄心片部（ＤＸ）を複数単位円周方向に連ねて環状の前記コアシート（１０）を作製する第２工程と、
   を備え、
   前記セグメント展開品（ＤＹ）は、前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）が前記ティース部（１１）および背面ヨーク部（１３Ｘ）のところで径方向に２分割された一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）と、この一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）を前記ティース部（１１）の先端部分側で一体的に連ねる連結部（Ｄ３）とを有し、全体として前記連結部（Ｄ３）を中心に前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）が左右対称となるよう一直線上に配置された展開パターン形状をなしており、
   前記第１工程では、前記セグメント展開品（ＤＹ）を、その長手方向が前記磁化容易方向（Ｘ）と一致するようにして前記方向性電磁鋼板（１００）から打抜くとともに、
   前記第２工程では、前記セグメント展開品（ＤＹ）を、前記連結部（Ｄ３）のところで前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）の分割面が合致するように折り曲げて、前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）を形成することを特徴とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。
2. 請求項１に記載の回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法において、
   前記第１工程では、複数単位の前記セグメント展開品（ＤＹ）が長手方向に一体的に連なった帯状展開品（ＤＺ）を作製するものであり、
   前記帯状展開品（ＤＺ）は、すべての前記セグメント展開品（ＤＹ）が、前記連結部（Ｄ３）の反対側で、隣り合う前記セグメント展開品（ＤＹ）と連帯片（１３ｃ）にて一体に数珠繋ぎされた展開パターン形状をなしており、
   前記第２工程では、前記帯状展開品（ＤＺ）の各セグメント展開品（ＤＹ）に対して、前記連結部（Ｄ３）のところで前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）の分割面が合致するように折り曲げるとともに、前記連帯片（１３ｃ）のところで前記連結部（Ｄ３）における折り曲げ方向とは逆向きに折り曲げて、隣り合う前記半割りスロット部（１２ａ、１２ｂ）および背面ヨーク部（１３Ｘ）の端面同士を合致させることで、相隣る複数単位の前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）を環状に連接することを特徴とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法において、
   前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）には、前記連結部（Ｄ３）の反対側の端部に外径方向に突出するアーク溶接用の突起（Ｄ４）が設けられており、
   前記第２工程では、前記突起（Ｄ４）同士をアーク溶接することにより前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）を接合することを特徴とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法において、
   前記第１工程では、前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）に対し、前記連結部（Ｄ３）側に板厚方向に波状に折れ曲がる折れ線部（１１Ｘ）を形成し、
   前記第２工程では、前記折れ線部（１１Ｘ）を伸展させながら前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）の分割面が合致するように折り曲げることを特徴とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。
5. 請求項２に記載の回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法において、
   前記第１工程で作製される前記連帯片（１３ｃ）は、長手方向に対して直角でかつ内側方向に凹むＵ字状をなしていて、隣り合う前記セグメント展開品（ＤＹ）を繋いでいるものであり、
   前記第２工程では、前記連帯片（１３ｃ）を直線状に伸ばしながら相隣る複数単位の前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）を環状に連接することを特徴とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。
6. 請求項５に記載の回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法において、
   前記連帯片（１３ｃ）は、前記ヨーク部（１３）の外周縁側に位置しており、
   前記第２工程で組み立てられた相隣る前記セグメント鉄心片部（ＤＸ）は、接合面が前記コアシート（１０）の外周面へ露出しないように、前記連帯片（１３ｃ）で覆われていることを特徴とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法において、
   前記第１工程では、少なくとも前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）の分割面に凹凸嵌合可能な凹凸部（１４、１５）を形成しておき、
   前記第２工程では、前記凹凸部（１４、１５）の凹凸嵌合により前記一対の分割片（Ｄ１、Ｄ２）を接合することを特徴とする回転電機（ＡＣＧ）の固定子鉄心（Ｄ）の製造方法。

Images