JPWO2011077830A1

JPWO2011077830A1 - 積層コア、この積層コアを備えた電動機および積層コアの製造方法

Info

Publication number: JPWO2011077830A1
Application number: JP2011547383A
Authority: JP
Inventors: 康文黒岩; 俊夫藤野
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2013-05-02
Also published as: WO2011077830A1; CN102640397A

Abstract

積層鉄心製作において、板厚枚数方式により所望厚さの製品を製作している。しかし、金属素材厚さは均一ではない為、同枚数のコアであっても積厚さにばらつきが生じる。コア積厚公差が素材厚み以下であれば、コア1枚を積層しても剥離しても公差を満足出来ないという問題が発生する。コア表面にカシメとは別の突起を施すシーケンス制御可能な機構を金型に設ける。併せて、プレス１ストローク毎に、シート状金属素材厚さを逐次監視、測定する計測器を設け、積層と同時に累積厚さをカウントし公差範囲外と予測される場合、突起が施されたコアを数枚積層し積厚公差範囲内の製品を製作する。

Description

本発明は、積層コア、この積層コアを備えた電動機および積層コアの製造方法に関するものである。

電動機の鉄心は、電磁鋼板から型で打ち抜かれた鉄心片を所定枚数積層した積層コアで構成されている（特許文献１参照）。積層コアに用いられる電磁鋼板は冷間圧延により製造されるが、その電磁鋼板の厚み精度は、圧延ロールによる弾性変形量によって決まる。一般的には、圧延方向と直角方向の板厚に差が生じ、この板厚の差は、電磁鋼板の中央部付近では小さいものの、両端付近では大きく生じている。ＪＩＳ規格での板厚許容差は、板厚の±１０％である。
一方、積層コアの厚さは、許容される公差を満足する必要がある。例えば、電気絶縁用のインシュレータをコアの側面方向から嵌合させるものを用いる場合には、コア積厚精度を厳しく管理する必要性がある。
積層厚みがインシュレータ嵌合部長さよりも短過ぎると、コアとインシュレータに隙間が生じ、巻線時にインシュレータにクラック等欠陥が発生し、電気絶縁性が確保できないという不具合が発生する場合がある。逆に積層厚みがインシュレータ嵌合部長さよりも長過ぎると、コアにインシュレータを挿入出来ず、そのままの状態では使用できないため、１枚または複数枚剥離させる手間が発生する。このような手間を回避するためにも、コア積厚公差は厳しく管理される必要性がある。

特開２００２−７８２９６号公報

しかしながら、従来の所定枚数の鉄心片を積層する方法では、コア積層に用いる電磁鋼板自体の厚さのばらつきはないものと仮定して積層しているので、上述のような端部で材料取りされた電磁鋼板では所定枚数の鉄心片を積層しても積層厚さにばらつきが生じる。また、コア積厚公差が素材厚み以下であれば、コア1枚を積層しても剥離しても公差を満足出来ない場合が発生する。こういったコア精度の悪さは、嵌め合い時にインシュレータのクラック欠損等、コギングトルクや騒音、振動の原因となっている。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、厚さに関して許容される公差を満足する積層コア、この積層コアを備え安定的に回転可能な電動機およびこの積層コアの製造方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
本発明の積層コアは、板状の電磁鋼板で形成された複数のコア部材を積層した積層コアであって、積層方向に隣接する前記コア部材同士を接続する第１の凹凸部を有する第１のコア部材と、前記第１の凹凸部および当該第１の凹凸部とは別に設けられた第２の凹凸部を有する第２のコア部材と、を備えた。
本発明の電動機は、本発明の積層コアを備えた。
本発明の積層コアの製造方法は、板状の電磁鋼板で形成された複数のコア部材を積層して積層コアを製造する積層コアの製造方法であって、積層方向に隣接する前記コア部材同士を接続する第１の凹凸部を有する第１のコア部材と、前記第１の凹凸部および当該第１の凹凸部とは別に設けられた第２の凹凸部を有する第２のコア部材と、を用い、前記第１のコア部材および前記第２のコア部材の積層枚数を調整して、所望の積層厚さになるようコア部材を積層する。

本発明の積層コアによると、厚さに関して許容される公差を満足する積層コアを提供することができる。
また、本発明の電動機によると、安定的に回転可能な電動機を提供することができる。
また、本発明の積層コアの製造方法によると、厚さの精度の良い積層コアが提供できることは勿論、信頼性の向上を図ることが可能な製造方法を提供することができる。

ステータコアの斜視図ステータコアの平面図コア部材の部分断面図ステータコアの部分断面図積層コアの製造装置

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

まず、図１および図２を用いて、本発明の積層コアＳＣの概要について説明する。電動機などに用いられるステータコアは積層コアから構成されており、図１は、ステータコアの斜視図、図２はステータコアの平面図、図３はステータコアの部分断面図、図４はコア部材の部分断面図である。略円筒状のステータコア１（積層コアＳＣ）は、ブロック状に形成された積層コアブロック２（積層コアＳＣ）を複数個（本実施例では１２個）円環状に連結したものからなっている。

次に、図３および図４を用いて、本発明の積層コアの詳細について説明する。積層コアブロック２は、電磁鋼板の母材から必要幅にスリットされた帯状部材Ｍ（図５参照）から打ち抜かれた板状のコア部材３を板厚方向に複数枚積み重ねることによって形成される。コア部材３には、一方の端面（本実施例では最下面）のものを除いて、第１の凹凸部としてのカシメ部４が設けられている。カシメ部４は、カシメ凸部４ａと、カシメ凸部が嵌まり込むカシメ凹部４ｂとからなり、２枚のコア部材３同士を積層方向に接続する接続部として機能する。最下面のコア部材３にはカシメ部４に代えてカシメ凸部４ａが嵌まり込む貫通孔５が設けられている。貫通孔５が設けられたコア部材３をジャンプコア３Ｃと称する。なお、積層コアとは、ブロック状、円環状など、その形態を問わず、コア部材３が複数枚積み重ねられたものをいう。

さらに、コア部材３には、カシメ部４とは異なる第２の凹凸部６が設けられている。第２の凹凸部６は、第２の凸部６ａと、第２の凹部６ｂとからなっている。そして、第２の凸部６ａの高さは、カシメ凸部４ａの高さよりも低くなっている。第２の凹凸部６は、カシメ部４とは異なる位置に設けられており、嵌合とは関係のないものであって、コア部材３同士を接続するものではない。なお、図１においては、第２の凹凸部６の図示を省略している。ここで、第２の凹凸部６を有さないコア部材３を通常のコア部材３Ａ（第１のコア部材）と称し、カシメ部と第２の凹凸部を有するコア部材を厚さ調整用のコア部材３Ｂ（第２のコア部材）と称する。
積層コアＳＣは、２個の通常のコア部材３Ａで、厚さ調整用のコア部材３Ｂを挟み込んだ構成を含むものとなっている。

次に、積層コアの製造方法を説明する。本発明の積層コアの製造方法は、プレス１ストローク毎に帯状部材Ｍの厚みを測定すると共に、累積厚さとして演算し出来上がる積層コアを自動で公差範囲内に収めるという点に特徴がある。ここで累積厚さとは、図示はしないがプレス内に順次積層されているコア部材３の合計厚さである。

この製造方法に用いる積層コアの製造装置１０は、図５に示すように、プレス１１に材料たる帯状部材Ｍが挿入される前に材料厚さ測定器１２で厚さを測定する構成になっている。まず、プレス１１の１ストローク毎の帯状部材Ｍの凸部を含んだ厚さを材料厚さ測定器１２で逐次測定する。よって、積層コアＳＣが出来上がる以前に、帯状部材Ｍの厚さを測定し累積することによって現在プレス１１内で積層されているコアが公差範囲内または範囲外であるか判断することができる。累積厚さが公差範囲内であれば要件は満たされたとされ、プレス１１により打抜き加工して、積層コアブロック２としてプレス１１より取り出し可能となる。

それに対して、積層コア厚さが累積厚さにより公差範囲外と予測される場合、上記に示す通常の打抜き加工を行えば出来上がった積層コアが公差を外れている可能性が十分にある。そこで、上記の場合、通常のコア部材３Ａに併せて厚さ調整用のコア部材３Ｂを数枚積層することで第２の凸部６ａおよび凹部６ｂの作用により層間すきま７を生じさせる。それにより通常のコア部材３Ａだけでは公差を外れてしまう積層コアを上記の作用で公差内に収めるということが可能となる。

また、プレス内の積層コア厚さを累積演算することにより公差をどれだけ外れているかを算出することが可能である。厚さ調整用のコア部材３Ｂを通常のコア部材３Ａに一枚積層することにより出来上がった積層コアに作用する厚さが例えば定数とすることで、何枚コア部材を積層すれば出来上った積層コアが公差範囲内に収まるかを予測することが可能であり、加工金型１３により第２の凹凸部を加工するよう制御可能となる。

本発明により、厚さを微調整して積層厚さのばらつきが減少した高精度な積層コアが得られ、この積層コアを用いたステータによれば、安定したステータの精度を確保できるものである。その結果、向上したモータ特性を安定して確保できる。
また、積層コアとインシュレータ間に大きな隙間が発生しないため、インシュレータの電気絶縁性を確保することができると共に、不良を発生させない生産が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であればこの実施形態から適宜変更が可能であることは言うまでも無く、このような変更が施された場合でも、本発明の技術的範囲に含まれることも付言しておく。
例えば、上記実施形態は、本発明を電動機のステータコアに適用したものであるが、電動機のロータコアに適用してもよい。また、接着材塗布手段を用いた積層コアに対して適用してもよい。さらに、電動機に限らず、発電機など他の用途の積層コアに対して適用してもよい。
また、上記実施形態は、一片のコア部材に対して、第２の凹凸部６を３個設けたものを示したが、これに限らず、１個でも良く、複数個設けても良い。コア部材３を平面視して、カシメ部４に対して対称に複数個の第２の凹凸部を配置すれば、バランスが良くなるので望ましい。
第１の凹凸部と第２の凹凸部は、プレスによるいわゆる半抜きによって形成するのが簡便であり望ましいが、別の方法で形成しても構わない。

１ステータコア
２積層コアブロック
３コア部材
４カシメ部
５貫通孔
６第２の凹凸部
７層間すきま

Claims

板状の電磁鋼板で形成された複数のコア部材を積層した積層コアであって、
積層方向に隣接する前記コア部材同士を接続する第１の凹凸部を有する第１のコア部材と、
前記第１の凹凸部および当該第１の凹凸部とは別に設けられた第２の凹凸部を有する第２のコア部材と、
を備えた積層コア。
前記積層コアが、２個の前記第１のコア部材の間に前記第２のコア部材を挟み込んだ構成を含むことを特徴とする請求項１記載の積層コア。
前記第１の凹凸部は、カシメ凸部と、前記カシメ凸部が嵌まり込むカシメ凹部とからなっており、前記第２の凹凸部は、第２の凸部と、第２の凹部とからなっており、前記第２の凸部の高さが、前記カシメ凸部の高さより低くなっていることを特徴とする請求項１記載の積層コア。
前記コア部材を平面視して、前記第１の凹凸部に対して対称に複数個の第２の凹凸部を配置したことを特徴とする請求項１記載の積層コア。
請求項１記載の積層コアを備えた電動機。
板状の電磁鋼板で形成された複数のコア部材を積層して積層コアを製造する積層コアの製造方法であって、
積層方向に隣接する前記コア部材同士を接続する第１の凹凸部を有する第１のコア部材と、
前記第１の凹凸部および当該第１の凹凸部とは別に設けられた第２の凹凸部を有する第２のコア部材と、
を用い、前記第１のコア部材および前記第２のコア部材の積層枚数を調整して、所望の積層厚さになるようコア部材を積層することを特徴とする積層コアの製造方法。