JPWO2018062003A1

JPWO2018062003A1 - 積層コアの製造方法

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Publication number: JPWO2018062003A1
Application number: JP2018542496A
Authority: JP
Inventors: 武本田; 宏北垣
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: WO2018062003A1; CN109804532A; US20190173363A1; CN109804532B; DE112017004947T5; US10985637B2

Abstract

積層コアの製造方法であって、加工領域の中央孔を打ち抜く中央孔打ち抜き工程と、周方向に隣接して配列された所定数の分割ステータ片部を成形する分割ステータ片部成形工程と、分割ステータ片部成形工程で押し出された前記分割ステータ片部を押し戻して成形するプッシュバック工程と、を有し、分割ステータ片部成形工程は、分割ステータ片部を被加工材と平行に押し出す。

Description

本発明は、積層コアの製造方法に関する。

従来の電動機には、固定子として積層鉄心が用いられる。積層鉄心の製造方法は、例えば、特許文献１に示される。特許文献１の積層鉄心の製造方法は、薄板材料から回転子鉄心片を打ち抜き形成した後、分割鉄心片を互いに連結させた形態のヨーク部形成領域において、隣接する分割鉄心片の連結部を互いにせん断分離するとともに曲げ加工する。そして、曲げ加工した部位を押し戻すプッシュバックを行う。そして、薄板材料から所定数のスロットを打抜く。さらに、内径および外径を打抜いて、分割鉄心片を分離形成した後に、分割鉄心片を下層の分割鉄心をかしめ結合する。以上のような工程で、積層鉄心は、製造される。

特開２００５−３１８７６３号公報

特許文献１に記載の積層鉄心の製造方法では、分割鉄心片の連結部をせん断した後に曲げ加工し、その後、プッシュバックを行っている。積層鉄心に用いる金属板では、一度曲げ加工を行うと、プッシュバックを行っても元の形状には戻らない。そのため、積層鉄心の真円度が低下する恐れがある。

また、分割鉄心片の折り曲げ部の近傍では、寸法精度が低下するため、かしめ結合を行うには不向きである。そのため、かしめ結合を行う部分が制限される。さらに、曲げ加工によって発生する折り曲げ部では、金属の性質が変化してしまうことがあり、磁束の流れが変化する。かしめ結合を行う部分の制限および折り曲げ部の金属の性質の変化によって、積層鉄心の磁気特性のばらつく恐れがある。

そこで、本発明は、形状精度および磁気特性のばらつきを抑制した積層コアの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の例示的な積層コアの製造方法は、被加工材に設けられた前記ヨーク片が形成されるヨーク片形成領域と前記ティース片が形成されるティース片形成領域を含む加工領域の中央部分から前記中心軸を含む中央孔を打ち抜く中央孔打ち抜き工程と、前記ヨーク片形成領域および前記ティース片形成領域を前記被加工材の厚み方向に前記分割ステータ片と同じ形状で押し出し、前記中心軸を中心とする周方向に隣接して配列された所定数の分割ステータ片部を成形する分割ステータ片部成形工程と、前記分割ステータ片部成形工程で押し出された前記分割ステータ片部を押し戻して成形するプッシュバック工程と、前記被加工材に成形された前記ステータ片となる部分の外形を打ち抜く外形打ち抜き工程と、前記分割ヨーク片および前記ティース片を軸方向に積層して結合する積層工程と、を有し、前記分割ステータ片部成形工程は、前記分割ステータ片部を前記被加工材と平行に押し出すことを特徴とする。

例示的な本発明の積層コアの製造方法によれば、積層コアの形状精度および磁気特性のばらつきを抑制することが可能である。

図１は、モータの断面図である。図２は、ステータコアの斜視図である。図３は、分割ステータ片の平面図である。図４は、本発明にかかる例示的な第１実施形態の積層コアの製造方法を示すフローチャートである。図５は、中央孔打ち抜き工程の一部を示す図である。図６は、スロット打ち抜き工程の一部を示す図である。図７は、分割ステータ片部成形工程の一部を示す図である。図８は、分割ステータ片部成形工程における加工状態を示す断面図である。図９は、プッシュバック工程の一部を示す図である。図１０は、プッシュバック工程における加工状態を示す断面図である。図１１は、かしめ部成形工程の一部を示す図である。図１２は、分割ステータ片部に設けられたかしめ部を含む断面図である。図１３は、外形打ち抜き工程の一部を示す図である。図１４は、外形打ち抜き工程によって形成されたステータ片の平面図である。図１５は、積層工程の一部を示す図である。図１６は、本実施形態の積層コアの製造方法の他の例における分割ステータ片部成形工程およびプッシュバック工程を行った後の被加工材を示す図である。図１７は、本実施形態の積層コアの製造方法の他の例における分割ステータ片部成形工程およびプッシュバック工程を行った後の被加工材を示す図である。図１８は、本実施形態の積層コアの製造方法の他の例における分割ステータ片部成形工程およびプッシュバック工程を行った後の被加工材を示す図である。図１９は、本変形例で示す積層コアの製造工程のフローチャートである。図２０は、図１９に示すフローチャートの積層工程の一部を示す図である。図２１は、図１９に示すフローチャートの積層工程の一部を示す図である。図２２は、本発明にかかる例示的な第２実施形態の積層コアの製造方法を示すフローチャートである。図２３は、図２２に示す積層コアの製造方法のスロット打ち抜き工程の一部を示す図である。図２４は、図２２に示す積層コアの製造方法の分割ステータ片部成形工程の一部を示す図である。図２５は、図２２に示す積層コアの製造方法のプッシュバック工程の一部を示す図である。図２６は、図２２に示す積層コアの製造方法のかしめ部成形工程の一部を示す図である。図２７は、本変形例で示す積層コアの製造工程のフローチャートである。図２８は、図２７に示す積層コアの製造方法の積層工程の一部を示す図である。図２９は、図２７に示す積層コアの製造方法の中央孔打ち抜き工程の一部を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態にかかるモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｃ１の軸方向と平行な方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交し、図１において紙面に沿う方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両方と直交する方向とする。

また、Ｚ軸は、図１に示す状態において、上を正の側（＋Ｚ側）、下を負の側（−Ｚ側）とする。そして、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「一方側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｃ１に平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｃ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｃ１を中心とする円弧に沿う方向、すなわち、中心軸Ｃ１の周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

＜１．第１実施形態＞
＜１．１モータの概略構成＞
本発明の例示的な第１実施形態にかかるモータの概略構成について説明する。図１は、モータの断面図である。

図１に示すように、モータＡは、ロータ１と、ステータ２と、ハウジング３と、第１軸受４１と、第２軸受４２と、を有する。また、モータＡは、第１軸受４１を保持する軸受保持部５を有する。

＜１．２ロータ＞
ロータ１は、シャフト１１と、ロータコア１２と、を有する。ロータ１は、ステータ２に対して、中心軸Ｃ１を中心として相対的に回転可能である。シャフト１１は、軸方向（Ｚ軸方向）に延びる円柱状である。シャフト１１は、第１軸受４１および第２軸受４２を介して、ハウジング３に回転可能に支持される。これにより、ロータ１は、中心軸Ｃ１を中心として、ステータ２に対して回転可能である。シャフト１１は、ロータコア１２に圧入により固定される。なお、シャフト１１とロータコア１２との固定は、圧入に限定されない。シャフト１１とロータコア１２とを固定できる方法を広く採用することができる。

ロータコア１２には、電磁鋼板を積層した積層体である。ロータコア１２には、マグネット（不図示）が取り付けられる。ロータコア１２は、マグネットによって励磁される。

＜１．３ハウジング＞
ハウジング３は、軸方向に延びる筒状である。ステータ２は、ハウジング３の内周面に固定される。ステータ２は、ハウジングの内方に固定されることで、ハウジング３と中心軸（中心軸Ｃ１）が一致する。

＜１．４軸受＞
ロータ１の後述するシャフト１１は、第１軸受４１に、他方側が第２軸受４２にそれぞれ回転可能に支持される。すなわち、ロータ１は第１軸受４１および第２軸受４２に回転可能に支持される。

第１軸受４１および第２軸受４２はここではボールベアリングである。シャフト１１は、第１軸受４１および第２軸受４２を介して、ハウジング３に回転可能に支持される。このとき、シャフト１１の中心軸は、ハウジング３の中心軸Ｃ１と一致する。

第１軸受４１は、ハウジング３の軸方向一方側の端部の開口を塞ぐ軸受保持部５に固定される。また、第２軸受４２は、ハウジング３の軸方向他方側の端部の底部に固定される。

＜１．５ステータ＞
ステータ２は、ロータ１の径方向外側を囲んでいる。ステータ２とロータ１とは、中心軸が一致する。ステータ２は、ステータコア２１と、コイル２２と、を有する。ステータ２は、ロータ１と対向し複数個のコイル２２を含む。

＜１．５．１ステータコア＞
図２は、ステータコアの斜視図である。図３は、分割ステータ片の平面図である。図２に示すように、ステータコア２１は、環状のヨーク２１１と、ヨーク２１１から径方向内側に延びるティース２１２とを有する。また、ステータコア２１は、周方向に１２個の分割ステータ２１０に分割される。

分割ステータ２１０は、環状ヨーク２１１を周方向に分割した分割ヨーク２１３を有する。また、各分割ステータ２１０の分割ヨーク２１３のそれぞれから径方向内側に向かってティース２１２が延びている。

分割ステータ２１０は、複数の分割ステータ片２３を積層した積層体である。分割ステータ片２３は、中心軸Ｃ１の周方向に連結することで環状のヨーク片２３０１（後述の図１４参照）を構成する分割ヨーク片２３１と、分割ヨーク片２３１と同一の材料で連続して形成されてヨーク片２３０の径方向内側に延びるティース片２３２とを所定数（ここでは、１２個）有する。また、分割ヨーク片２３１の周方向両端部およびティース片２３２の径方向内側の端部には、かしめ部６４を有する。

１２個の分割ステータ２１０を周方向に無端状に連結して、ステータコア２１が構成される。また、分割ステータ片２３を無端状に連結することで、ステータ片２３０が形成される。換言すると、１２個の分割ステータ片２３を周方向に無端状に連結するとともに、軸方向に積層してステータコア２１が構成される。すなわち、ステータコア２１は、積層コアである。

コイル２２は、ステータコア２１のティース２１２の外面を被覆したインシュレータの外周に導線を巻きつけることで形成される。コイル２２には、導線の端部が引き出されており、導線の端部は、ステータ２の軸方向一方側の端部から軸方向一方側に延びる。導線を介してコイル２２に電力を供給することで、ステータ２１は励磁される。例えば、モータＡのコイル２２は、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に分かれる。そして、各相には、位相をずらした正弦波形の電流が供給される。そのため、導線は、３相のそれぞれに電流が供給できる数を備える。

＜２．積層コアの製造方法＞
上述したステータコアを製造する積層コアの製造方法について、図面を参照して説明する。図４は、本発明にかかる例示的な第１実施形態の積層コアの製造方法を示すフローチャートである。図５〜図１５は、図４に示すモータの製造方法における各工程の一部を示す図である。なお、積層コアの製造方法において、一点鎖線は、これから加工する境界線を示している。例えば、プレス加工を行う場合では、プレス加工の工具を配置する位置を示す線である。

図４に示すように、本実施形態の積層コアの製造方法は、中央孔打ち抜き工程Ｓ１０と、スロット打ち抜き工程Ｓ２０と、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０と、プッシュバック工程Ｓ４０と、かしめ部成形工程Ｓ５０と、外形打ち抜き工程Ｓ６０と、積層工程Ｓ７０と、を有する。

＜２．１中央孔打ち抜き工程＞
図５は、中央孔打ち抜き工程の一部を示す図である。図５に示すように、磁性材料である電磁鋼板である被加工材料６の、加工領域Ｓａ１には、環状のヨーク片形成領域Ｓａ１１と、環状のティース片形成領域Ｓａ１２とを有する。ヨーク片形成領域Ｓａ１１と、ティース片形成領域Ｓａ１２とは、中心軸が一致している。

図５に示すように、中央孔打ち抜き工程Ｓ１０は、被加工材料６の、ティース片形成領域Ｓａ１２の内部に円形状の中央孔６１を打ち抜く。中央孔打ち抜き工程Ｓ１０は、プレス加工で行われる。なお、中央孔６１は、ステータコア２１の中央に設けられる筒形状部の内径よりも小さい内径としている。しかしながら、これに限定されず、ステータコア２１の中央の筒形状の内径と同じであってもよい。また、中央孔６１は、円形に限定されず、分割ステータ片２３と同じ片を有する多角形状であってもよい。すなわち、中央孔打ち抜き工程Ｓ１０は、被加工材６に設けられたヨーク片２３０１が形成されるヨーク片形成領域Ｓａ１１とティース片２３２が形成されるティース片形成領域Ｓａ１２を含む加工領域Ｓａ１の中央部分から中心軸Ｃ１を含む中央孔６１を打ち抜く。

なお、中央孔打ち抜き工程Ｓ１０で中央孔６１を打抜いたとき、中央孔６１の内側の部分は、中央孔６１と同じ形状の板材である。この板材をそのまま廃棄せずに、ロータコア１２の構成片を打ち抜いてもよい。すなわち、中央孔打ち抜き工程Ｓ１０は、ステータコア２１の内部に回転可能に配されるロータコア１２の構成片を打ち抜く工程を含んでよい。

＜２．２スロット打ち抜き工程＞
図６は、スロット打ち抜き工程の一部を示す図である。スロット打ち抜き工程Ｓ２０は、中央孔６１の径方向外側のティース片形成領域Ｓａ１２に、周方向に並んだスロット６２を打ち抜く。スロット６２は、周方向に１２個設けられる。スロット６２は、径方向外側の周方向長さが径方向内側の周方向長さよりも長い。なお、本実施形態のスロット打ち抜き工程Ｓ２０では、角を丸めた等脚台形のスロット６２を打ち抜く。なお、スロット６２には、導線が配される。スロット６２を形成することで、ティース片となるティース片部６３２が形成される。すなわち、スロット打ち抜き工程Ｓ２０は、ティース片形成領域Ｓａ１２において、ティース片部６３２の周方向に隣り合うスロット６２を打ち抜く。スロット打ち抜き工程Ｓ２０は、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０の前に実行される。

＜２．３分割ステータ片部成形工程＞
図７は、分割ステータ片部成形工程の一部を示す図である。図８は、分割ステータ片部成形工程における加工状態を示す断面図である。図７に示すように、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、被加工材６の加工領域Ｓａ１に、分割ステータ片２３となる分割ステータ片部６３を成形する工程である。分割ステータ片部６３は、周方向に並んで配され、分割ヨーク片２３１になる分割ヨーク片部６３１と、ティース片２３２になるティース片部６３２とを有する。図８に示すように、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、被加工材６を金型Ｍｄで保持し、軸方向に工具Ｍｓ１（刃物）を移動させて、被加工材６を押し出す。すなわち、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、ヨーク片形成領域Ｓａ１１および前記ティース片形成領域Ｓａ１２を被加工材６の厚み方向に分割ステータ片と同じ形状で押し出し、中心軸Ｃ１を中心とする周方向に隣接して配列された所定数の分割ステータ片部６３を成形する。

分割ステータ片部成形工程Ｓ３０において分割ステータ片部６３は、工具Ｍｓ１で押し出される押出部６３ａと、押し出されない定置部６３ｂとを有する。図８に示すように、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０において、押出部６３ａと定置部６３ｂとは、周方向に交互に配置される。本実施形態では、分割ステータ片部６３の数が偶数であることから、押出部６３ａと定置部６３ｂとを交互に配置することが可能である。すなわち、所定数が偶数であり、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、周方向に配列された所定数の分割ステータ片部６３ａを１つおきに押し出す。なお、本実施形態では、押出部６３ａは、被加工材６から分離しない程度に押し出されるが、これに限定されず、分離させてもよい。

図８に示すように、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０で用いられる工具Ｍｓ１の被加工材６と接触する部分は、平面である。すなわち、押出部６３ａは、工具Ｍｓ１によって被加工材６の他の部分と平行または略平行を保った状態で押し出される。すなわち、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、分割ステータ片部６３を被加工材６と平行に押し出す。

なお、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０で押し出される押出部６３ａの径方向外側は、ヨーク片形成領域Ｓａ１１の径方向外側である。また、押出部６３ａの径方向内側は、中央孔６１に到達している。本実施形態において、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、２個以上の分割ステータ片部６３を同時に押し出して形成してもよい。また、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、２個以上の分割ステータ片部６３を１個ずつ押し出してもよい。

＜２．４プッシュバック工程＞
図９は、プッシュバック工程の一部を示す図である。図１０は、プッシュバック工程における加工状態を示す断面図である。なお、図９において、被加工材料のプッシュバックされる部分に網掛けを施している。

プッシュバック工程Ｓ４０は、工具Ｍｓ１と対向して配された押上工具Ｍｓ２で押出部６３ａを被加工材６に対して突出している方向と逆方向に押し戻す。そして、押出部６３ａを、被加工材６の元の位置まで押し戻す。すなわち、プッシュバック工程Ｓ４０は、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０で押し出された分割ステータ片部６３ａを押し戻して成形する。

このようにすることで、被加工材６の加工領域Ｓａ１に、中央孔６１の径方向外側に周方向に並んだ分割ステータ片部６３が形成される。すなわち、ヨーク片形成領域Ｓａ１１において、押出部６３ａと定置部６３ｂとの境界に、溝が形成される。

本実施形態において、プッシュバック工程Ｓ４０は、被加工材６を工具Ｍｓ１と押上工具Ｍｓ２で挟んだ状態で押出部６３ａを戻してもよい。さらにプッシュバック工程Ｓ４０は、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０と同じ工程で行うようにしてもよい。

本実施形態において、分割ステータ部成形工程Ｓ３０では、押出部６３ａを、被加工材６と平行を保った状態で、被加工材６から押し出す。また、プッシュバック工程Ｓ４０でも同様に、押出部６３ａを被加工材６と平行を保って元の位置に押し戻される。

すなわち、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０およびプッシュバック工程Ｓ４０において、加工時に分割ステータ片部６３が折り曲げられない。これにより、加工による分割ステータ片部６３、すなわち、分割ステータ片２３の残留応力および残留ひずみの発生を抑制できる。これにより、分割ステータ片２３、すなわち、ステータコア２１の寸法精度を高めることが可能である。また、磁束の流れの乱れを抑制できるため、ステータコア２１の磁気特性の低下を抑制することができる。なお、プッシュバック工程Ｓ４０が完了したときに、分割ステータ片部６３の押出部６３ａと定置部６３ｂの境界が分離されてもよい。分割される場合、押出部６３ａは、被加工材６の他の部分との摩擦によって被加工材６に保持される。また、少なくとも一部が連結されていてもよい。すなわち、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０またはプッシュバック工程Ｓ４０において、分割ステータ片部６３が被加工材６から分離されてもよい。

＜２．５かしめ部成形工程＞
図１１は、かしめ部成形工程の一部を示す図である。図１２は、分割ステータ片部に設けられたかしめ部を含む断面図である。かしめ部成形工程Ｓ５０は、分割ステータ片部６３に、積層時に分割ステータ片部６３同士を固定するためのかしめ部６４を成形する。すなわち、かしめ部成形工程Ｓ５０は、分割ステータ片部６３の分割ヨーク片部分６３１およびティース片部分６３２の少なくとも一方にかしめ用のかしめ部６４を形成する。そして、かしめ部成形工程Ｓ５０は、積層工程Ｓ６０の前段に実行される。

図１２に示すように、かしめ部６４は、分割ステータ片部６３を軸方向他方側から一方側に向かって押し出した突出部６４１と、軸方向他方側の面に設けられる凹穴６４２とを有する。分割ステータ片部６３を軸方向に積層するとき、軸方向他方側の分割ステータ片部６３に設けられたかしめ部６４の突出部６４１が、軸方向一方側に積層した分割ステータ片部６３の設けられたかしめ部６４の凹穴６４２に嵌めこまれる。かしめ部６４の突出部６４１と、かしめ部６４の凹穴６４２との摩擦力で、分割ステータ片部６３は固定される。

かしめ部６４は、分割ステータ片２３を成形した後も、分割ステータ片２３に残る。そして、図１２に示すように、かしめ部６４は、分割ステータ片部６３の他の部分よりも軸方向他方側に突出している。そのため、かしめ部６４およびその近傍において、磁束の流れが変化してしまい、ステータコア２１の磁気特性に悪影響を及ぼす恐れがある。そのため、かしめ部６４は、可能な限り小さいことが望ましい。

複数の分割ステータ片部６３において、互いにかしめ部６４の位置や形状がばらつくと、図１２に示す状態で、軸方向他方側の突出部６４１を軸方向一方側の凹穴６４２に挿入できなくなったり、挿入できたとしても固定ができなくなったりする恐れがある。そのため、かしめ部６４の分割ステータ片部６３における位置および形状は、高い精度で一致することが要求される。そして、かしめ部６４の位置および形状の精度は、かしめ部６４が小さいほど、高い精度が要求される。例えば、残留応力および残留ひずみが発生している部分にかしめ部６４を成形すると、残留応力および（または）残留ひずみの影響によって、かしめ部６４の形状および位置がずれる恐れがある。

本実施形態の分割ステータ片部成形工程Ｓ３０およびプッシュバック工程Ｓ４０では、分割ステータ片部６３の押出部６３ａの加工時に残留応力および残留ひずみが発生しにくい。そのため、分割ステータ片部６３において、かしめ部６４を形成可能な領域が広い。換言すると、本発明の製造方法で製造した分割ステータ片部６３において、かしめ部６４を成形する場所に制限が少ない。分割ステータ片２３内の磁束の流れを邪魔しない、または、邪魔しにくい位置にかしめ部６４を設けることが可能である。これにより、所望の磁気特性を有するステータコア２１を製造することが可能である。

＜２．６外形打ち抜き工程＞
図１３は、外形打ち抜き工程の一部を示す図である。図１４は、外形打ち抜き工程によって形成されたステータ片の平面図である。図１３に示すように、外形打ち抜き工程Ｓ６０は、分割ステータ片部６３のティース片部６３２の径方向内側を、ステータコア２１の内側の円筒と同じ内径の円形状に切断する。また、分割ステータ片部６３の径方向外側をステータコア２１の外側の円筒形と同じ内径の円形状に切断する。換言すると、外側打ち抜き工程Ｓ６０は、ティース片形成領域Ｓａ１２の内周部分に工具（刃物）を当てて、ティース片形成領域Ｓａ１２の内部を打抜く。また、ヨーク片形成領域Ｓａ１１と同じ外径の工具（刃物）を当てて、打抜く。すなわち、外形打ち抜き工程Ｓ６０は、被加工材６に成形されたステータ片２３となる部分６３の外形を打ち抜く。また、換言すると、外形打ち抜き工程Ｓ６０は、分割ステータ片部６３の径方向外側の端部よりも径方向内側を打ち抜く。

分割ステータ片部６３において、押出部６３ａと定置部６３ｂとの境界部分は、ヨーク片形成領域Ｓａ１１の外側に到達しているとともに、中央孔６１に到達している。そして、押出部６３ａと定置部６３ｂとの境界部分は、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０およびプッシュバック工程Ｓ４０による変形で成形される。これにより、隣り合う分割ステータ片２３に境界を有する、ステータ片２３０が製造される。押出部６３ａおよび定置部６３ｂのいずれもが、ヨーク片形成領域Ｓａ１１の外側の端部、押出部６３ａと定置部６３ｂとの境界およびティース片形成領域Ｓａ１２の内側の端部に囲まれる。すなわち、押出部６３ａおよび定置部６３ｂは同形状の分割ステータ片部６３となる。なお、押出部６３ａから形成される分割ステータ片部６３と、定置部６３ｂから形成される分割ステータ片部６３とは、形状が異なっていてもよい。

＜２．７積層工程＞
図１５は、積層工程の一部を示す図である。図１５に示すように、積層工程Ｓ７０は、外形抜き工程で成形したステータ片２３０を、積層する工程である。積層工程Ｓ７０では、ステータ片２３０の軸方向一方側にステータ片２３０を重ねる。すなわち、積層工程Ｓ７０において積層方向は、軸方向である。このとき、分割ステータ片２３が重なり、分割ステータ片２３のかしめ部６４の突出部６４１が軸方向一方側に積層した分割ステータ片２３の凹穴６４２に嵌る。これにより、分割ステータ片２３は、軸方向に積層される（図２参照）。すなわち、積層工程Ｓ７０は、分割ヨーク片２３１およびティース片２３２を軸方向に積層して結合する。また、積層工程Ｓ７０は、かしめ部６４を用いてかしめるかしめ工程を含んでいる。

積層工程にて積層された積層体は、ハウジング３に保持されるステータコア２１と同形状である。上述のとおり、隣り合う分割ステータ片２３の境界は、他の部分よりも弱いため、分割ステータ２１０に力を加えることで、分割ステータ片２３同士の境界は、分離される。すなわち、ステータコア２１を分割ステータ２１０に分割可能である。例えば、本実施形態では、省略しているが、ステータコア２１のティース２１２は、インシュレータで被覆され、インシュレータの上から導線が巻きまわされてコイル２２が形成される。コイルを形成するときには、ステータコア２１を分割ステータ２１０に分割している方が、作業性が高い。分割ステータ２１０において、分割ステータ片２３は、隣り合う分割ステータ片２３と、例えば、レーザ溶接にて固定される。そのため、ステータコア２１を分割ステータ２１０に分割しても、分割ステータ２１０が分割ステータ片２３に分離されない。

以上のように、本発明にかかる積層コアの製造方法を利用することで、折曲等による残留応力および残留ひずみが発生しにくい。これにより、かしめ部６４の形成場所の調整範囲が広くなり、所望の磁気特性のステータコア２１を製造することが容易である。また、残留応力および残留ひずみが発生しにくいため、これらを要因とする磁束の流れへの悪影響を抑制することが可能である。このことからも所望の磁気特性を有するステータコア２１を製造可能である。また、残留応力および残留ひずみを取り除くための熱処理等が不要であるため、積層コアの製造に要する時間と手間を省くことができる。また、折曲工程が不要であるため、工具の被加工材６と接触する面が平面である。そのため、工具の製造、メンテナンス等が容易である。この点からも、積層コアの製造に要する手間および時間を削減することが可能である。

＜第１実施形態の変形例１＞
本実施形態の変形例について図面を参照して説明する。図１６は、本実施形態の積層コアの製造方法の他の例における分割ステータ片部成形工程およびプッシュバック工程を行った後の被加工材を示す図である。図１６に示す被加工材６では、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０において、周方向に並んだ分割ステータ片部６３の全てを、工具Ｍｓ１で押すとともに、押し出された分割ステータ片部６３の全てをプッシュバック工程Ｓ４０で押し戻す。すなわち、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０は、周方向に配列された所定数の分割ステータ片部６３のそれぞれを押し出す。

全ての分割ステータ片部６３を押し出すため、分割ステータ片部６３に加工工程の差がなくなる。これにより、分割ステータ片部６３、すなわち、分割ステータ片２３のばらつきを抑制することができる。

なお、分割ステータ片部成形工程およびプッシュバック工程について、説明する。例えば、分割ステータ片部成形工程で１つの分割ステータ片部６３を押し出した後、その分割ステータ片部６３に対してプッシュバック工程でプッシュバックを行う。同様に、周方向の隣の分割ステータ片部６３を成形する。以上のようにして、周方向に配された全ての分割ステータ片部６３を成形してもよい。このように成形することで、例えば、ステータコア２１が奇数の分割ステータ２１０で形成されている場合でも、本実施形態の方法を採用することが可能である。

＜第１実施形態の変形例２＞
本実施形態の変形例について図面を参照して説明する。図１７および図１８は、本実施形態の積層コアの製造方法の他の例における分割ステータ片部成形工程およびプッシュバック工程を行った後の被加工材を示す図である。図１７に示す被加工材６では、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０において、周方向に並んだ分割ステータ片部６３のうち、中心を挟んで対称位置に配された４個の押出部６３ａを同時に押し出し、元の位置にプッシュバックする。そして、図１８に示すように、４個の分割ステータ片部６３それぞれと周方向に隣り合う４個の押出部６３ａを同時に押し出し、元の位置にプッシュバックする。このように、複数個ずつ押し出し、プッシュバックすることで、作業時間を短縮することが可能である。

なお、本実施形態では、４個の押出部６３ａを同時に成形しているが、これに限定されない。分割ステータ片部６３の総数の約数であれば、４に限定されない。例えば、本実施形態では、１２個の分割ステータ片部６３を有する。そのため、３個の押出部６３ａを同時に成形してもよい。

＜第１実施形態の変形例３＞
本実施形態の変形例について図面を参照して説明する。図１９は、本変形例で示す積層コアの製造工程のフローチャートである。図２０は、図１９に示すフローチャートの積層工程の一部を示す図である。図２１は、図１９に示すフローチャートの積層工程の一部を示す図である。

図１９に示すように、本実施形態の積層コアの製造工程は、図４に示すフローチャートに対して、積層工程Ｓ６０１と外形抜き工程Ｓ７０１の順番が逆転している。それ以外は、図４に示すフローチャートと同じであり、実質上同じ部分については、詳細な説明を省略する。

図２０に示すように、かしめ部成形工程Ｓ５０で、かしめ部６４を成形した後、被加工材６ごとに、積層する（積層工程Ｓ６０１）。分割ステータ片部６３は、かしめ部６４同士で固定されて軸方向に積層される。そして、図２１に示すように、積層工程Ｓ６０１で積層した被加工材料６のステータコア２１の外形を軸方向に打ち抜く（外形打ち抜き工程Ｓ７０１）。すなわち、外形打ち抜き工程Ｓ７０１は、積層工程Ｓ６０１で積層した後に積層体全体のステータ片２１０となる部分の外形を積層方向に打ち抜く。

このように、ステータ片を形成する前に、被加工材６を積層することで、外形打ち抜き工程Ｓ７０１を１回にまとめることが可能である。また、外形打ち抜き工程によって、多少変形が生じる場合がある。変形の場所によっては、かしめ部６４がずれてしまう恐れがある。外形打ち抜き工程Ｓ７０１の前に、積層工程Ｓ６０１を行うことで、外形打ち抜き工程によるかしめ部６４のずれの影響を抑制することが可能である。

＜第１実施形態の変形例４＞
図４に示す分割ステータ片部成形工程Ｓ３０およびプッシュバック工程Ｓ４０では、分割ステータ片部６３に残留応力および残留ひずみが発生しにくい。そこで、分割ステータ片部成形工程Ｓ３０の前に、かしめ部成形工程を行ってもよい。

以上のように、かしめ部成形工程を分割ステータ片部成形工程の前に実行することで、かしめ部６４の成形時に、分割ステータ片部６３は形成されていないため、分割ステータ片部６３の移動およびずれによるかしめ部６４の形状および位置の精度の低下を抑制することができる。なお、分割ステータ片部成形工程において、押出部６３ａを押し出す工具には、かしめ部６４と重なる部分に凹部等の、かしめ部６４を避ける構成を有していてもよい。このようにすることで、かしめ部６４の変形を抑制することが可能である。また、押出部６３ａを押し出すときに、同時にかしめ部６４を成形するようにしてもよい。

＜３．第２実施形態＞
本発明にかかる例示的な第２実施形態の積層コアの製造方法について、図面を参照して説明する。図２２は、本発明にかかる例示的な第２実施形態の積層コアの製造方法を示すフローチャートである。図２３〜図２６は、図２２に示すモータの製造方法における各工程の一部を示す図である。なお、第２実施形態では、プッシュバック工程の後に中央孔鵜打ち抜き工程を有している。

図２３は、図２２に示す積層コアの製造方法のスロット打ち抜き工程の一部を示す図である。図２２および図２３に示すように、第２実施形態の積層コアの製造方法では、被加工材６の所定の位置に、スロット６２を打ち抜く（スロット打ち抜き工程Ｓ１１）。図２４は、図２２に示す積層コアの製造方法の分割ステータ片部成形工程の一部を示す図である。スロット１２を打ち抜いた後、図２４に示すように、分割ステータ片部６３を成形する（分割ステータ片部成形工程Ｓ２１）。なお、分割ステータ片部６３は、図７と同様、押出部６３ａと定置部６３ｂとを有する。図２５は、図２２に示す積層コアの製造方法のプッシュバック工程の一部を示す図である。そして、図２５に示すように、押出部６３ａを元の位置に押し戻す（プッシュバック工程Ｓ３１）。

図２６は、図２２に示す積層コアの製造方法のかしめ部成形工程の一部を示す図である。その後、図２６に示すように、分割ステータ片部６３の所定の位置に、かしめ部６４を成形する（かしめ部成形工程Ｓ４１）。そして、図２７に示すように、かしめ部６４を成形した後に、中央孔６１を打ち抜く（中央孔打ち抜き工程Ｓ５１）。

中央孔６１を打ち抜いた後、外形打ち抜き工程Ｓ６０を行う。以後、図４に示す積層コアの製造方法と同じ手順である。

第２実施形態の積層体の製造工程では、かしめ部６４を含む分割ステータ片６３の成形が完了した後に中央孔６１を打ち抜いている。このとき、中央孔６１は、ティース片形成領域Ｓａ１２の径方向内側と同じ外径で打ち抜かれる。すなわち、中央孔打ち抜き工程Ｓ５１を分割ステータ片部６３を成形した後に行うことで、分割ステータ片部６３の内側の端部の打ち抜きを１回で済ませることが可能である。これにより、製造工程を減らすことが可能である。

＜第２実施形態の変形例１＞
中央孔打ち抜き工程Ｓ５１で中央孔６１を打ち抜いた後、図１９に示す積層コアの製造方法の積層工程Ｓ６０１を行ってもよい。積層工程Ｓ６０１に進むことで、分割コア片部６３を正確かつ安定して積層することが可能である。

＜第２実施形態の変形例２＞
本実施形態の変形例について図面を参照して説明する。図２７は、本変形例で示す積層コアの製造工程のフローチャートである。図２７に示す積層コアの製造工程は、かしめ部成形工程Ｓ４１の後、被加工材６を積層する積層工程Ｓ５１１と、積層した被加工材６の中央孔６１を軸方向に打ち抜く中央孔打ち抜き工程Ｓ６１１を有している。すなわち、中央孔打ち抜き工程Ｓ６１１は、積層工程Ｓ５１１で積層したのちに積層体全体の中央孔を積層方向に打ち抜く。そして、中央孔打ち抜き工程Ｓ６１１の後、図１９に示す外形打ち抜き工程Ｓ７０１を行う。

図２８は、図２７に示す積層コアの製造方法の積層工程の一部を示す図である。図２８に示すように、分割ステータ片部６３にかしめ部６４を成形した後、被加工材６を積層する。図２９は、図２７に示す積層コアの製造方法の中央孔打ち抜き工程の一部を示す図である。そして、図２９に示すように、積層された被加工材６の中心軸を含む中央部分を打ち抜く（中央孔打ち抜き工程Ｓ６１１）。以上のように、被加工材６を積層したのちに、中央孔６１を打ち抜くため、ステータコア２１の内周面のばらつきが抑制される。

以上示したように、本発明にかかる積層コアの製造方法では、スロット打ち抜き工程の後に、分割ステータ片部成形工程が行われる。そして、分割ステータ片成形工程の直後にプッシュバック工程が行われる。かしめ部成形工程は、積層工程の前に行われる。

分割ステータ片２３を折り曲げないため、分割ステータ片２３の形状が打ち抜き時と変化しにくい。分割ステータ片２３を周方向に連結したときに、環状のヨーク片２３０１の真円度を高めることができる。そして、分割ステータ片２３の伸びが生じにくいため、分割ステータ片２３の積層時にかしめ部同士を嵌め合せて固定することが可能である。これにより、分割ステータ片２３を積層した分割ステータ２１０を周方向に連結したステータコア２１の環状のヨーク２１１の外周面の真円度が高くなる。これにより、ステータコア２１をハウジング３に固定するときの精度を高めることが可能である。

また、分割ステータ片２３の残留応力および残留ひずみの発生が抑えられる。これにより、分割ステータ片２３内での磁束の流れが変化しにくい。また、残留応力および残留ひずみによるかしめ部６４の変形、ずれが発生しにくいため、かしめ部６４の配置の自由度が高くなる。これにより、かしめ部６４を磁束の流れを邪魔しないまたは邪魔しにくい位置に形成することが可能である。これらのことから、ステータコア２１の磁気特性のばらつきを押えることが可能である。

さらに、被加工材６を平面状の工具（刃物）で押して、分割ステータ片部６３を形成する。そのため、工具の成形やメンテナンスが容易である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。

本発明は、ブラシレスモータに用いられるステータコアの製造に適用可能である。

Ａ・・・モータ、１・・・ロータ、１１・・・シャフト、１２・・・ロータコア、２・・・ステータ、２１・・・ステータコア、２１０・・・分割ステータ、２１１・・・ヨーク、２１２・・・ティース、２１３・・・分割ヨーク、２２・・・コイル、２３・・・分割ステータ片、２３０・・・ステータ片、２３０１・・・ヨーク片、２３１・・・分割ヨーク片、２３２・・・ティース片、３・・・ハウジング、４１・・・第１軸受、４２・・・第２軸受、５・・・軸受保持部、６・・・被加工材、６１・・・中央孔、６２・・・スロット、６３・・・分割ステータ片部、６３１・・・分割ヨーク片部、６３２・・・ティース片部、６３ａ・・・押出部、６３ｂ・・・定置部、６４・・・かしめ部、６４１・・・突出部、６４２・・・凹穴、Ｍｄ・・・金型、Ｍｓ１・・・工具、Ｍｓ２・・・押上工具、Ｓａ１・・・加工領域、Ｓａ１１・・・ヨーク片形成領域、Ｓａ１２・・・ティース片形成領域

Claims

中心軸の周方向に連結することで環状のヨーク片を構成する分割ヨーク片と、前記分割ヨーク片と同一の材料で連続して形成されて前記ヨーク片の径方向内側に延びるティース片とを有する分割ステータ片を所定数有し、前記所定数の分割ステータ片を周方向に無端状に連結するとともに軸方向に積層して構成されたステータコアを製造する積層コアの製造方法であって、
被加工材に設けられた前記ヨーク片が形成されるヨーク片形成領域と前記ティース片が形成されるティース片形成領域を含む加工領域の中央部分から前記中心軸を含む中央孔を打ち抜く中央孔打ち抜き工程と、
前記ヨーク片形成領域および前記ティース片形成領域を前記被加工材の厚み方向に前記分割ステータ片と同じ形状で押し出し、前記中心軸を中心とする周方向に隣接して配列された所定数の分割ステータ片部を成形する分割ステータ片部成形工程と、
前記分割ステータ片部成形工程で押し出された前記分割ステータ片部を押し戻して成形するプッシュバック工程と、
前記被加工材に成形された前記ステータ片となる部分の外形を打ち抜く外形打ち抜き工程と、
前記分割ヨーク片および前記ティース片を軸方向に積層して結合する積層工程と、
を有し、
前記分割ステータ片部成形工程は、前記分割ステータ片部を前記被加工材と平行に押し出すことを特徴とする積層コアの製造方法。
前記分割ステータ片部成形工程は、２つ以上の前記分割ステータ片部を同時に押し出す請求項１に記載の積層コアの製造方法。
前記分割ステータ片部成形工程は、周方向に配列された所定数の前記分割ステータ片部のそれぞれを押し出す請求項１または請求項２に記載の積層コアの製造方法。
前記所定数が偶数であり、
前記分割ステータ片部成形工程は、周方向に配列された所定数の前記分割ステータ片部を１つおきに押し出す請求項１または請求項２に記載の積層コアの製造方法。
前記ティース片形成領域において、前記ティース片部の周方向に隣り合うスロットを打ち抜くスロット打ち抜き工程を、さらに有し、
前記スロット打ち抜き工程は、前記分割ステータ片部成形工程の前に実行される請求項１から請求項４のいずれかに記載の積層コアの製造方法。
前記中央孔打ち抜き工程は、前記ステータコアの内部に回転可能に配されるロータコアの構成片を打ち抜く工程を含んでいる請求項１から請求項５のいずれかに記載の積層コアの製造方法。
前記中央孔打ち抜き工程は、前記積層工程で積層したのちに積層体全体の中央孔を積層方向に打ち抜く請求項１から請求項５のいずれかに記載の積層コアの製造方法。
前記外形打ち抜き工程は、前記積層工程で積層した後に積層体全体の前記ステータ片となる部分の外形を積層方向に打ち抜く請求項１から請求項７のいずれかに記載の積層コアの製造方法。
前記外形打ち抜き工程は、前記分割ステータ片部の径方向外側の端部よりも径方向内側を打ち抜く請求項１から請求項８のいずれかに記載の積層コアの製造方法。
前記分割ステータ片部成形工程または前記プッシュバック工程において、前記分割ステータ片部が前記被加工材から分離される請求項１から請求項９のいずれかに記載の積層コアの製造方法。
前記分割ステータ片部の分割ヨーク片部分およびティース部分の少なくとも一方にかしめ用のかしめ部を形成するかしめ部成形工程を、さらに有し、
前記かしめ部成形工程は、前記積層工程の前段に実行され、
前記積層工程は、かしめ部を用いてかしめるかしめ工程を含んでいる請求項１から請求項１０のいずれかに記載の積層コアの製造方法。