JPS6133340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転電機の回転子の材料歩留り向上及
びアンバランス低減に寄与する回転電機のロータ
用コアの製造方法に関するものである。

従来の回転電機ロータコアシートは第１図の如
く最終形状のコア素材５をプレスで打抜き積層し
て使用している。従つて、歩留りが悪く廃材が多
くなる。又、帯状材に一定の板厚差がある場合、
従来のコアシートでは回転バランスが比較的大き
く、このアンバランス低減のために局部的に重り
をつけるといつた工程を必要とする。

又、従来技術としてUSP3225424号明細書が存
在する。この方法によればアンバランスの欠点は
解消するが、やはり多くの廃材が生じ、この廃材
は、もはやロータのコア製造には役立たないとい
う欠点が残る。その理由はコアの磁極部がプレス
機械によつて直接Ｔ字状に打抜かれるため、Ｔ字
形の磁極部相互間の巻線スロツト相当部が棄状の
廃材となり、該廃材は幅の広い頭部と幅の非常に
狭い尾部よりなるからである。そして、このよう
な特殊な形状をした廃材は捨てるしかなかつた。

本発明は帯状材より加工された“くしの歯状”
の素材をヘリカル状に巻いてコアを形成する。こ
の際、コア内径が小さいためにスロツト底部の押
び率が限界を越し、亀裂が入るのを防止するた
め、該素材に所定深さの切れ目を形成したもので
あり、素材を巻いてコアを形成するこにより材料
の歩留りが大幅に向上し、回転アンバランスに起
因する悪影響もなくなるものである。さらに歯先
端に溝を設けてあり、コア成形の後歯先端の溝を
広げることにより略Ｔ字形の磁極部を完成させた
ものである。そして、本発明は素材を巻きとる場
合に１台分を連続してヘリカル状に巻きとること
によりコアシートを取り扱いやすくし、又、うず
巻き状のコアをラジアル方向に加圧縮少せしめて
任意の径を有する電機子軸に適合して組付けでき
る回転電機のロータ用コアの製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

以下本発明方法の一実施例を図面について説明
する。第２図は特にワイパー用モータにおけるア
ーマチユア（電機子）のスクラツプレスコア素材
となる金属片１（帯状の特に厚さ0.8〔mm〕の冷
間圧延鋼板）で、略Ｖ字形の切れ目１ａは巻きと
り後、第３図の様に縮小され、すき間が生じない
ように巻き取られる（すき間が多少あつてもよ
い）。歯先端の溝１ｂは、巻き取り成形を行い巻
線スロツトの底２ｂを溶接後、第４図のコア３ａ
のように歯先端の溝１ｂを広げることにより、ア
ーマチユアの透磁効率を向上させモータ効率も向
上させる。さらに、12個のスロツトを有するスロ
ツト切溝１ｃは巻きとり後巻線スロツト２ｂを形
成する。又、第３図の２ｃは歯であり磁力線通路
となる。

第５図はこのようにして完成したうず巻コア３
ａに、ローレツト又は四ツ溝を設けた電機子軸４
ａを挿入し、機械的に固定して、さらに絶縁処理
を行つた後、コンミテータ４ｂを電機子軸４ａに
挿入し、スロツト切溝２ｂに電機子巻線６を施こ
して完成した電機子である。

上記構成においては、スクラツプレスコアシー
ト素材となる金属片１をヘリカル状に巻きとつて
いつた際、内径に切れ目１ａが設けてあるため、
小さな内径寸法形状に材料の亀裂もなく巻きとる
ことができる。又、切れ目１ａ相互寸法は歯２ｃ
相互間寸法と略同じとし、各歯ごとに１個づつの
切れ目を第２図の如く設けることにより、大きな
切れ目を形成でき、小径の軸部材に容易に巻きと
れる。さらに成形溶接の後、コア３ａの歯先端部
を広げて形成する際に、歯先端の溝１ｂが設けて
あるので広げやすくなつている。これらのことに
よつてうず巻コアはまとまりが良く、アーマチユ
アの回転軸４ａへ挿入組付がしやすい。又、モー
タ効率的にも従来品となんら劣ることはなし、し
かも歩留りを大幅に向上できるものである。

なお、本発明は各種の直流及び交流モータおよ
び発電機のアーマチユアコアとして採用すること
が可能である。又、上記実施例においてスクラツ
プレスコアシート素材１の内径の切れ目１ａの形
状が単純なＶ形であるが、第６図ないし第８図の
様な形状にしても同様に巻きとることが可能であ
る。このうち第６図のものは切れ目の高さが高く
なるため歯２ｃの根元の磁気抵抗が大きくなるこ
とに注意する必要がある。磁気抵抗が大きすぎる
時は第７図のように打抜くと良いが、この第７図
の形状ではうず巻コアを形成した時にも切れ目が
完全にふさがらず隙間が残るという間題がある。
この間題を解決し、電機子軸が挿入されるコアー
内径部に隙間を設けないようにするためには第８
図の如く上部を円形（あるいは横に寝ただ円形）
に打抜くと良い。

更に、コアーシート素材を巻きとり形成した
後、材料のスプリングバツクにより形成がくずれ
るのを防止するために上記実施例においては巻線
スロツト２ｂの底を溶接したが、その他コアシー
ト内径部２ａにパイプやシヤフトを挿入し、軸方
向にめ固定する等の構造を採用しても良い。

次に、第３図におけるコアの巻き取り方法を更
に詳しく説明する。この方法の１つは次のように
なされる。すなわち、製造装置となる軸部材とな
る軸部材と一体となつたスプールの一端に、歯と
切れ目とが設けられた帝状の金属片１（コアー素
材）の一端を固設し、前記軸部材を回転させる
か、あるいは、軸部材を固定し、帯状の金属片１
を軸部材の周囲に動かして前記金属片１を軸部材
上に、あたかも、スプールに糸を巻く如く巻き付
けることができる。第２の方法は、軸部材にヘリ
カルスプライン状の案内溝を設け、歯と歯の間に
回転する多数の中心方向に突出した爪をかみ込ま
せて帯状の金属片を前記案内溝に沿つてうず巻状
に移動させて巻回する方法である。この方法によ
る場合は、対面する歯相互間に隙間が生じ、うず
巻コアの厚さが大きくなるので、コアの軸方向に
圧縮する（スラスト方向に圧縮する）ことによつ
てコアの厚さを縮小する。

次に、巻回されて形成されたうず巻コアの中央
部の貫通孔が電機子軸の外径よりも大きいときは
次の工程を実施する。すなわち、電機子軸の直径
が10〔mm〕の場合は13〔mm〕の外径を持つ軸部材
上にうず巻コアを巻回して形成し、次に軸部材を
10〔mm〕のものと入れかえてから、第９図の如く
歯２ｃ相互間の巻線スロツト２ｂ内に、該スロツ
ト２ｂの形状に沿つた突起部７ａを持つプレス工
具７を挿入し、各プレス工具７をコア中心方向に
移動せしめることにより、コアと軸部材８との間
の隙間をなくし、後の工程で電機子軸を打込んだ
場合に、電機子軸とうず巻きコアとの結合を強く
することができる。そして、この一実施例ではコ
アをラジアル方向に圧縮した後にコアの電機子軸
軸方向圧縮を行ない、その後、巻線スロツト２ｂ
の底を例えばレーザー溶接してコアが再び分離し
ないようにする。

なお、コアをラジアル方向に圧縮する前のスロ
ツト底径を結ぶ円の直径は約23〔mm〕であり、こ
れをラジアル方向に圧縮すると約20〔mm〕の直径
の円にスロツト底が接するようになり、ラジアル
方向に３〔mm〕縮小されることになるが、歯２ｃ
の先端を結ぶ円の直径は３〔mm〕も縮小されず約
1.5〔mm〕しか縮小されない。

これは、スロツト底を部分的に圧縮するので、
スロツト底が３〔mm〕ラジアル方向に縮小しても
スロツト底相互間の歯２ｃの付け根の部分は縮小
する量が少ないからである。

いうなれば、コアシート内径部２ａは外周から
均一に押圧されて真円状に縮小するのでなくスロ
ツト底が圧縮されることにより凹凸のあるしわし
わ状の円に沿うように縮小されると考えられる。

勿論、上記の如き、しわしわの円は完成後、内
径部２ａを見ても肉眼では確認し得ないスロツト
底部における３〔mm〕のラジアル方向への圧縮に
かかわらず、歯２ｃ先端間の直径つまり仕上つた
コアの直径は1.5〔mm〕しか縮小していないこと
から推認できる。

なお、参考までに数値例を述べれば、歯２ｃの
幅を３〔mm〕とすれば、１２スロツトでは金属片
１の長さは３×12×２＝72〔mm〕となる。そし
て、コア内径２ａの直径を10〔mm〕、スロツト底
の直径を20〔mm〕に仕上げたい場合は、まずスロ
ツト底径が23〔mm〕でコア内径が13〔mm〕になる
ように、うず巻きコアを形成する。そして、その
後にラジアル方向にスロツト底を圧縮し、仕上が
り寸法のものを得る。

なお、いきなりスロツト底径20〔mm〕、コア内
径10〔mm〕のうず巻きコアを製作することもでき
る。スロツト底径が20〔mm〕であるためには第２
図の金属片１の長さは12π＝20×3.14≒63〔mm〕
の必要があるが、磁束通路となる歯２ｃの必要幅
３〔mm〕で12スツトつくるためには72〔mm〕必要
であつて、63〔mm〕では63÷３×２＝10.5スロツ
ト（３×２は１つのスロツト形成部と１つの歯と
の幅である）しかできない。

以上のとおり、ラジアル方向に圧縮する工程を
含むことにより必要な歯の幅、回転軸直径、スロ
ツト数に応じた理想的寸法をもつコアが廃材を少
なくして形成できる。

次に、歯２ｃの先端の溝１ｂを広げて略Ｔ字形
の磁極部９を形成する方法について具体的に説明
する。第１０図ａ，ｂ，ｃ，ｄはその方法の一実
施例を示すものであり、先ず比較的鋭角の突起を
持つ治具１０を溝１ｂ内に挿入して前記溝１ｂを
拡大する。このあと、先端の角度が大きくなつた
治具１０ａを溝１ｂ内に挿入あるいはスライドし
て前記溝１ｂを更に拡大し、最後に先端が凹状と
なつた治具１０ｂにより磁極部９を第１０図ｄの
如く完成するのである。

本発明方法によつてプレス成形された金属片１
は真すぐに伸びる略長方形の歯２ｃを有するため
歯と歯の間の部分すなわち従来の廃材部も真すぐ
に伸びる長方形状となるため、この部分も他のコ
アを形成する歯として利用できるものである。

なお、テープ状の１本の金属片を１度のプレス
成形で、同時に２本の“くし歯と切れ目とを有す
るコアー素材”とすることもできるし、１本のテ
ープ状金属片から１本のコアー素材を打抜き、残
つた廃材相当部を後で更にプレス加工して、もう
１つのコアー素材をとり出すこともでき、いずれ
にしても捨ててしまわなければならない廃材量が
きわめて少ないという効果がある。

更に、テープ状の連続した金属片をプレス成形
してうず巻状に連続して巻取つてから一個のコア
分だけの長さにうず巻状の丸棒材料を切断するこ
とが好しいが、プレス加工の時に連続した金属片
から１個分のコアー素材（所定長さに切断された
テープ材）を打抜いて１個１個巻回して製作して
も良い。

以上述べたように本発明において、うず巻状に
巻回されたコアをラジアル方向から圧縮変形せし
めたから、コアの中心部に設けられた孔を小さく
して電機子軸の外径に隙間なく適合する孔径とす
ることができ、コアの直径に対して電機子軸の外
径が種々存在しても容易にその電機子に適合でき
るコアを製造できるという効果がある。また、材
料のうち廃材となるものが少なくなるため製造コ
ストを大幅に減少することができるという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電機子におけるコア素の正面
図、第２図は本発明方法に使用するコア素材の一
実施例を２個対向配置した状態を示す平面図、第
３図は巻取り工程中における本発明方法にて製造
する電機子におけるコアの一実施例を示す斜視
図、第４図は第３図図示コアの完成した状態を示
す斜視図、第５図は本発明方法にて製造した電機
子の一実施例を示す正面図、第６図ないし第８図
は第２図図示素材の切れ目のその他の形状を示す
夫々一部平面図、第９図はコアをその中心方向に
圧縮している状態を示す構成図、第１０図ａ，
ｂ，ｃ，ｄは歯の先端溝の拡大過程および拡大し
終つた歯の先端を示す一部拡大図である。 １……金属片、１ａ……切れ目、１ｂ……溝、
２ｂ……巻線用スロツト、２ｃ……くし状の歯、
３ａ……うず巻コア、７……プレス工具、７ａ…
…プレス工具の突起部、９……略Ｔ字形の磁極
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数のくし状の歯を有する平たくて長い金属
   片に対して、該金属片の前記歯の部分と反応側の
   へりに沿つて所定のスペースをへだてて多数の切
   れ目をつけ、そして前記歯の相互間に巻線用スロ
   ツトを形成し前記歯の先端に溝を形成する工程、
   前記金属片を軸部材上にうず巻状に巻回して前記
   金属片の切れ目を圧縮して小さくすると共に前記
   歯を放射状に配置してうず巻コアを形成する工
   程、 前記うず巻コアの各巻線スロツト内に突起部を
   持つプレス工具を挿入し前記うず巻コアをその中
   心部に向つて圧縮すると共にプレス機械にて前記
   うず巻コア中心軸の軸方向に該うず巻コアを圧縮
   してその厚さを縮小せしめる工程、 前記うず巻コアの放射状に配置された前記歯の
   先端に形成された前記溝を拡大し前記歯の先端に
   略Ｔ字形の磁極部を形成する工程を有することを
   特徴とする回転電機のロータ用コアの製造方法。 ２ 前記うず巻コアをその中心部に向つて、リン
   グ状に配設された前記プレス工具によつて圧縮し
   終つた後に、前記うず巻コアの中心軸の軸方向に
   該うず巻コアを圧縮しその厚さを縮小せしめたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の回
   転電機のロータ用コアの製造方法。 ３ 前記金属片の前記歯の部分と反対側のへりに
   沿つて設けられた切れ目相互間寸法は前記歯相互
   間寸法に略等しく前記切れ目は前記歯のつけ根に
   各歯毎に１カ所づつ形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   回転電機のロータ用コアの製造方法。 ４ 前記金属片の前記歯の部分と反対側のへりに
   沿つて設けられた切れ目は、前記歯の先端側つま
   り上部が円形、ないしは、だ円形状であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   うちいずれかに記載の回転電機のロータ用コアの
   製造方法。