JP7327200B2 - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層鉄心の製造方法に関する。

従来、回転電機のステータなどの電機子は、複数の鋼板を積層することにより構成された積層鉄心を備えている。鋼板は、プレス加工により形成されているため、残留応力に伴う歪みが生じていることがある。こうした歪みを除去する方法として、積層鉄心を焼鈍することが知られている。

特許文献１には、積層鉄心の焼鈍時に積層鉄心の上面に錘を載置することで、焼鈍時の熱によって積層鉄心の形状が変化することを抑制する方法が開示されている。

特開２０１３－１５０４５７号公報

ところで、特許文献１に記載の方法では、錘を準備する必要があるため、積層鉄心の製造においては手間を要するものとなっている。
本発明の目的は、生産性を高めることができる積層鉄心の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための積層鉄心の製造方法は、複数の鋼板を積層することにより構成された積層鉄心の製造方法であって、前記複数の鋼板を積層することで積層体を形成する積層工程と、前記積層体の上面に錘を載置する載置工程と、前記錘が載置された前記積層体を焼鈍する焼鈍工程と、前記積層体に設けられた貫通孔に連なる注入口を有するカルプレートを介して、前記貫通孔内に樹脂を充填することで、前記複数の鋼板同士を互いに接合する接合工程と、を備え、前記載置工程では、前記錘として、前記カルプレートを用いる。

同方法によれば、載置工程において、積層体の貫通孔内に樹脂を充填するためのカルプレートを錘として用いるため、積層体の上面に載置するための専用の錘を別途準備する必要がない。また、接合工程においては、積層体の上面にカルプレートを載置したまま貫通孔内に樹脂を充填することができる。したがって、積層鉄心の生産性を向上させることができる。

一実施形態におけるステータコアの斜視図。 図１の２－２線に沿った断面図。 ステータコアの一部を示す拡大断面図。 積層工程を示すステータコアの断面図。 載置工程及び焼鈍工程を示すステータコアの断面図。 接合工程を示すステータコアの断面図。

以下、図１～図６を参照して、積層鉄心の製造方法を回転電機のステータコアの製造方法として具体化した一実施形態について説明する。なお、各図面において、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示す場合がある。

図１に示すように、ステータコア１０は、中心孔１０ａを有する筒状をなしている。ステータコア１０は、複数の鋼板１１が積層されることにより構成されている。鋼板１１は、例えば、珪素鋼板を打ち抜くことにより形成されている。

以降において、ステータコア１０の軸線方向を単に軸線方向と称し、ステータコア１０の軸線を中心とするステータコア１０の周方向を単に周方向と称し、同軸線を中心とするステータコア１０の径方向を単に径方向と称する。なお、鋼板１１の積層方向は、軸線方向と一致している。

ステータコア１０は、円環状のヨーク１２、及びヨーク１２からヨーク１２の径方向の内側に向かって延在するとともにヨーク１２の周方向に互いに間隔をおいて形成された複数のティース１３を有している。

周方向において互いに隣り合うティース１３同士の間には、径方向の内側に開口するとともに径方向に沿って延びるスロット１４が形成されている。本実施形態のステータコア１０は、都合４８個のスロット１４を有している。

ステータコア１０の外周面には、ステータコア１０を図示しない回転電機のケースに固定するための複数の取付部１５が設けられている。取付部１５は、ステータコア１０の外周面から径方向の外側に向かって突出するとともに、周方向に互いに間隔をおいて設けられている。本実施形態のステータコア１０には、３つの取付部１５が設けられている。取付部１５には、軸線方向に貫通する取付孔１５ａが形成されている。各取付孔１５ａに挿通される図示しないボルトによってステータコア１０と上記ケースとが固定される。

ヨーク１２のうちスロット１４よりも径方向の外側の部分には、軸線方向に貫通する複数の貫通孔１６が周方向に互いに間隔をおいて設けられている。本実施形態では、８つの貫通孔１６が周方向に等間隔にて設けられている。

図２に示すように、貫通孔１６内には、例えば、熱硬化性の樹脂２０が充填されている。熱硬化された樹脂２０により、鋼板１１同士が互いに接合されている。
図３に示すように、所定の鋼板１１には、所謂ダボ加工により軸線方向の一方側に向けて膨出された突起１１ａが設けられている。軸線方向において隣接する鋼板１１同士は、突起１１ａ同士が凹凸の関係により互いにかしめられることで結合されている。

図示は省略するが、本実施形態のステータコア１０は、複数枚の鋼板１１同士が突起１１ａにより互いにかしめられてなるコアブロックが複数積層されることにより構成されている。したがって、コアブロック内の鋼板１１同士は、貫通孔１６内の樹脂２０により互いに接合されているとともに、各突起１１ａにより互いにかしめられることで結合されている。なお、コアブロック同士は、貫通孔１６内の樹脂２０を介して互いに接合されている。

次に、ステータコア１０の製造方法について説明する。
図４に示すように、まず、鋼板１１を積層することで、鋼板１１同士を互いにかしめることで結合して複数のコアブロックを形成する。そして、これらコアブロックを積層することで、積層体１０Ａを形成する（積層工程）。

図５に示すように、次に、積層体１０Ａをパレット３０に載置するとともに、積層体１０Ａの上面に錘を載置する（載置工程）。同錘は、後述する接合工程において用いられるカルプレート４０である。

ここで、カルプレート４０は、積層体１０Ａよりも外形が大きい板状をなすものである。カルプレート４０には、積層体１０Ａの貫通孔１６に連なり、樹脂２０が注入される複数の注入口４１が設けられている。載置工程では、注入口４１の位置が貫通孔１６に対応した位置となるようにカルプレート４０を積層体１０Ａの上面に載置する。

次に、カルプレート４０が載置された状態の積層体１０Ａを図示しない焼鈍炉内にて焼鈍する（焼鈍工程）。このとき、積層体１０Ａは、例えば８００℃程度まで加熱された後に、焼鈍炉内において徐冷される。これにより、鋼板１１に生じていた残留応力に伴う歪みが除去される。

図６に示すように、次に、焼鈍工程における冷却時、より詳しくは、積層体１０Ａが樹脂２０の熱硬化温度よりも若干高い温度まで冷却された段階で、積層体１０Ａを焼鈍炉内から取り出す。なお、本実施形態の樹脂２０の熱硬化温度は、例えば２００℃である。

そして、注入口４１に樹脂２０を注入することで、カルプレート４０を介して積層体１０Ａの貫通孔１６内に樹脂２０を充填する。これにより、樹脂２０を熱硬化させて、鋼板１１同士を互いに接合する（接合工程）。このように、本実施形態における接合工程では、焼鈍工程における余熱を利用して樹脂２０を熱硬化する。

最後に、積層体１０Ａからカルプレート４０を取り除くことで、ステータコア１０が製造される。
本実施形態の作用について説明する。

載置工程において、積層体１０Ａの貫通孔１６内に樹脂２０を充填するためのカルプレート４０を錘として用いるため、積層体１０Ａの上面に載置するための専用の錘を別途準備する必要がない。また、接合工程においては、積層体１０Ａの上面にカルプレート４０を載置したまま貫通孔１６内に樹脂２０を充填することができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）ステータコア１０の製造方法は、複数の鋼板１１を積層することで積層体１０Ａを形成する積層工程と、積層体１０Ａの上面に錘を載置する載置工程と、錘が載置された積層体１０Ａを焼鈍する焼鈍工程と、カルプレート４０を介して積層体１０Ａの貫通孔１６内に樹脂２０を充填することで、複数の鋼板１１同士を互いに接合する接合工程とを備える。載置工程では、錘として、カルプレート４０を用いる。

こうした方法によれば、上述した作用を奏することから、ステータコア１０の生産性を向上させることができる。
（２）接合工程を焼鈍工程における冷却時に行う。

こうした方法によれば、焼鈍工程における余熱を利用して、接合工程を行うことができるため、ステータコア１０の生産性を一層向上させることができる。
（３）積層工程では、隣接する鋼板１１同士を互いにかしめることで結合する。

鋼板１１同士が互いにかしめられていない積層体においては、各鋼板１１の貫通孔１６の周方向における位置がずれるおそれがある。
この点、上記方法によれば、鋼板１１同士が互いに位置決めされるため、各鋼板１１の貫通孔１６の周方向における位置が揃いやすくなる。これにより、接合工程において、貫通孔１６の全体に樹脂２０が充填されやすくなる。したがって、ステータコア１０の生産性をより一層向上させることができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・本実施形態のステータコア１０は、複数のコアブロックが積層されて構成されるものであったが、突起１１ａを省略するとともに、鋼板１１同士を樹脂２０のみにより互いに接合することもできる。この場合、突起１１ａを通じて鋼板１１同士が短絡することでステータコア１０の鉄損が増加することを抑制できる。

・接合工程では、焼鈍工程における余熱を利用しなくてもよい。この場合、樹脂２０の熱硬化温度よりも低い温度まで冷却された積層体１０Ａを、上記熱硬化温度まで加熱するとともに貫通孔１６内に樹脂２０を充填すればよい。

・貫通孔１６の数や位置は適宜変更できる。
・本実施形態の樹脂２０は熱硬化性の樹脂であったが、これに代えて、熱可塑性の樹脂を用いることもできる。

・本実施形態では、積層鉄心の製造方法の一例として回転電機のステータコアの製造方法を例示したが、同様の方法を回転電機のロータコアの製造方法に対して適用することも可能である。

１０…ステータコア
１０ａ…中心孔
１０Ａ…積層体
１１…鋼板
１１ａ…突起
１２…ヨーク
１３…ティース
１４…スロット
１５…取付部
１５ａ…取付孔
１６…貫通孔
２０…樹脂
３０…パレット
４０…カルプレート
４１…注入口

Claims (3)

1. 複数の鋼板を積層することにより構成された積層鉄心の製造方法であって、
   前記複数の鋼板を積層することで積層体を形成する積層工程と、
   前記積層体の上面に錘を載置する載置工程と、
   前記錘が載置された前記積層体を焼鈍する焼鈍工程と、
   前記積層体に設けられた貫通孔に連なる注入口を有するカルプレートを介して、前記貫通孔内に樹脂を充填することで、前記複数の鋼板同士を互いに接合する接合工程と、を備え、
   前記載置工程では、前記錘として、前記カルプレートを用いる、
   積層鉄心の製造方法。
2. 前記接合工程を前記焼鈍工程における冷却時に行う、
   請求項１に記載の積層鉄心の製造方法。
3. 前記積層工程では、隣接する前記鋼板同士を互いにかしめることで結合する、
   請求項１または請求項２に記載の積層鉄心の製造方法。