TWI455452B

TWI455452B - 用於旋轉電機之螺旋核之製造方法及用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置

Info

Publication number: TWI455452B
Application number: TW100103379A
Authority: TW
Inventors: Yousuke Kurosaki
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2014-10-01
Also published as: TW201233006A

Description

用於旋轉電機之螺旋核之製造方法及用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置

發明領域

本發明係有關於一種用於旋轉電機之螺旋核之製造方法。尤其，本發明可適當地使用在用於旋轉電機之螺旋捲狀核心(螺旋核)之製造。

發明背景

發電機或電動機等旋轉電機之定子(stator)核心(在以下說明中視需求稱為定子核)係藉由積層電磁鋼板等金屬板而形成，具有往定子核之圓周方向延展之軛、及從軛之內圍面往旋轉軸方向延展之複數齒。為製造此種定子核，係從金屬板打穿與從軛及齒之厚度方向看來之形狀(板面上之形狀)具有同一形狀之核片，並將其等核片積層在其厚度方向。

在如此所製造之定子核中，由於在其製造時不會在面方向產生彈性變形，因此其磁氣特性相當優良。然而，由於軛之外圍形為圓形，且除形成齒之部分以外在軛之比內圍還內側的部分會形成開口。故而，若以上述方法製造定子核，則在使用於穿孔的金屬板上將會有多處未使用的部分。因此，金屬板之成品率會降低而增大材料成本。

爰此，在用於汽車之發電機等旋轉電機中係使用螺旋核作為定子核。螺旋核係藉由將對應於軛及齒之形狀所形成之帶狀金屬板，依照板面內之彎曲加工成螺旋狀而積層形成。例如，可將此種螺旋核適當使用在直徑50mm以上300mm以下之用於旋轉電機之核心。此時，用於螺旋核之金屬板例如可適當地使用板厚0.15mm以上0.80mm以下的帶狀金屬板。然而，一旦對帶狀金屬板進行板面內之彎曲加工，則對應於帶狀金屬板之軛的部分之外圍側會較內圍側伸展得更大，而造成帶狀金屬板(軛)之外圍側板厚較內圍側板厚更薄之虞。

因此，在專利文獻1中，在解決對應於帶狀金屬板之軛的部分之外圍側會較內圍側伸展得更大的問題上，係在生成於核心之外圍側的間隙中填充磁性體粉。如此一來，即可使核心之磁氣特性與剛性恢復。

又，在專利文獻2中，係將對應於軛及齒之形狀所形成之帶狀金屬板分割成複數核片。各核片之外圍(相當於軛之部分的外圍)會配合軛之形狀變成圓弧狀。又，相互鄰接之核片會藉由形成在該等核片之側端部外圍側的連結部相互連結，如此一來，藉由該連結部相互連結的各核片便會延展呈直線狀。若將上述複數核片藉由板面內之彎曲加工加工成螺旋狀，則相當於相互鄰接之核片之軛之部分的側面中較連結部更內圍側的區域會相合，且連結部會彎曲變形。藉由如上述方法，可防止相當於帶狀金屬板之軛的部分之外圍側變得較內圍側更薄的情況發生。

此外，在專利文獻3中，係打穿長條帶狀之矽鋼板並以保留橋接部的方式一次形成齒與缺口，以製作單位核心元件板。此外，從該單位核心元件板形成積層核心後，在積層核心形成有絕緣層。在單位核心元件板形成上述缺口可減少單位核心元件板之材料損失，而且，在積層核心形成絕緣層可改善伴隨缺口形成之積層核心的強度。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：特開2005-185014號公報

專利文獻2：特開2009-153266號公報

專利文獻3：特開2000-116037號公報

然而，在專利文獻1所揭示的技術中，必須有填充磁性體粉之步驟，因此難以充分減低用於旋轉電機之螺旋核的成本。

又，在專利文獻2所揭示的技術中，各核片之外圍為圓弧狀、且除相當於連結部之部分以外，各核片間的金屬板形同廢材。故而，並無法斷言有充分減低使用於穿孔之金屬板之中未作為定子核使用的部分。即，在專利文獻2所揭示的技術中，即便使用螺旋核來作為定子核，亦無法斷言有充分減低金屬板之成品率。又，專利文獻2中所揭示之帶狀金屬板具有複雜的形狀。從以上可知，在專利文獻2所揭示的技術中亦難以充分降低用於旋轉電機之螺旋核的成本。

此外，在專利文獻3所揭示的技術中，由於是同時打穿齒與缺口，因此從打穿矽鋼板之步驟到形成積層核心之步驟間的單位核心元件板之強度會降低，且有在穿過單位核心元件板期間單位核心元件板變形(撓曲)之虞。此時，積層核心之形狀會變差且積層核心之磁氣特性降低。

本發明係有鑑於上述問題點所形成者，其目的在於可比習知更減低用於旋轉電機之螺旋核的成本。

(1)本發明之一態樣之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法具備：第一步驟，其係對沿著一方向延展之帶狀金屬板形成沿著前述一方向延展的軛部、及從該軛部之寬方向之一側的邊朝向前述寬方向突出的複數齒部者；第二步驟，其係在該第一步驟之後，於前述軛部之在前述各齒部間之位置形成缺口者；及第三步驟，其係在該第二步驟之後，從形成有前述缺口之部分依序對前述帶狀金屬板以朝向前述寬方向彎曲的方式賦予彎曲，而加工成螺旋狀者。在前述第三步驟中，將開始賦予前述彎曲之位置及形成前述缺口之位置之間的距離限制在預定尺寸內。

(2)記載於上述(1)之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中在前述第三步驟之前且前述第二步驟之後，還包含加熱前述帶狀金屬板之步驟亦可。

(3)記載於上述(1)或(2)之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中於前述第三步驟之間或後，還包含加熱前述帶狀金屬板並進行弛力退火之步驟亦可。

(4)在記載於上述(1)或(2)之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，前述缺口之深度尺寸為前述軛部之寬度尺寸的1/2倍以上且未滿前述軛部之寬度尺寸亦可。

(5)在記載於上述(1)或(2)之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，前述缺口在板面上之形狀，係在前述軛部之前述寬方向之前述一側的邊上具有底邊的等腰三角形或正三角形亦可。

(6)在記載於上述(1)或(2)之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，前述缺口在板面上之形狀，係對在前述軛部之前述寬方向之前述一側的邊上具有底邊的等腰三角形或正三角形之頂角，加有圓或橢圓之形狀亦可。

(7)在記載於上述(1)或(2)之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，前述軛部之在前述寬方向之另一側的邊之至少一部分為直線狀亦可。

(8)在記載於上述(1)或(2)之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，前述預定尺寸為10mm以上1000mm以下亦可。

(9)本發明之一態樣之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置具備：第一加工單元，其係對沿著一方向延展之帶狀金屬板形成沿著前述一方向延展的軛部、及從該軛部之寬方向之一側的邊朝向前述寬方向突出的複數齒部者；第二加工單元，其係於前述軛部之在前述各齒部間之位置形成缺口者；及螺旋加工單元，其係從形成有前述缺口之部分依序對前述帶狀金屬板以朝向前述寬方向彎曲的方式賦予彎曲，而加工成螺旋狀者。以前述螺旋加工單元開始賦予前述彎曲之位置、與以前述第二加工單元形成前述缺口之位置之間的距離在預定尺寸內。

(10)記載於上述(9)之用於旋轉電機核心之製造裝置，其中在前述第二加工單元與前述螺旋加工單元之間還具備加熱前述帶狀金屬板之加熱單元亦可。

(11)記載於上述(9)或(10)之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置，其中在藉由前述螺旋加工單元將前述帶狀金屬板加工成螺旋狀之間或後，還具備加熱前述帶狀金屬板並進行弛力退火之弛力熱單元亦可。

(12)記載於上述(9)或(10)之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置，其中於前述第一加工單元與前述螺旋加工單元之間還具備至少從鉛直方向下側支撐前述帶狀金屬板之導件亦可。

(13)在記載於上述(9)或(10)之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置中，前述預定尺寸為10mm以上1000mm以下亦可。

依據本發明，可在形成用於旋轉電機之螺旋核的帶狀鋼板(帶狀金屬板)形成軛部與齒部、以及缺口部。該缺口部係形成在軛部之各齒部間之位置。藉由在帶狀鋼板形成上述缺口部，可防止在形成用於旋轉電機之螺旋核時，用於旋轉電機之螺旋核之軛之外圍側厚度薄於內圍側厚度。又，在將帶狀鋼板加工成螺旋狀時，可使應力集中在軛部之外圍側區域─而非缺口部。故而，無需如習知在將帶狀鋼板加工成螺旋狀之後進行特別處理、或將加工成螺旋狀之帶狀鋼板的形狀加工成複雜的形狀。此外，可獲得具有良好特性之用於旋轉電機之螺旋核，並可減低用於旋轉電機之螺旋核的成本。

在製造此種用於旋轉電機之螺旋核時，係在帶狀鋼板分別形成軛部及齒部與缺口部，並在帶狀鋼板形成缺口部後，在預定尺寸以內的位置將帶狀鋼板加工成螺旋狀，因而可極盡所能地抑制形成缺口後的帶狀鋼板之撓曲，並可從1片帶狀鋼帶機動式地製作各種片數(從1片到複數片)之帶狀鋼帶。故而，可提高用於旋轉電機之螺旋核之磁氣特性、成品率及生產彈性，此外還可減低用於旋轉電機之螺旋核的成本。

圖式簡單說明

第1圖係顯示本發明之一實施形態之旋轉電機之構成一例的概略圖。

第2A圖係顯示在本發明之一實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中加工成螺旋狀之前的帶狀鋼板一例的概略圖。

第2B圖係顯示於第2A圖之虛線部附近的擴大圖。

第3圖係顯示本發明之一實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置之構成一例的概略圖。

第4A圖係顯示在本發明之一實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，於矩形的帶狀鋼板形成軛部與齒部之態樣(切斷位置)一例的概略圖。

第4B圖係顯示在本發明之一實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，於矩形的帶狀鋼板形成軛部與齒部之態樣(切斷位置)一例的概略圖。

第5圖係顯示本發明之一實施形態之旋轉電機之構成一例的概略圖。

第6A圖係顯示在本發明之一實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中加工成螺旋狀之前的帶狀鋼板一例的概略圖。

第6B圖係顯示於第6A圖之虛線部附近的擴大圖。

第7A圖係從鉛直方向之上方所看到具備複數螺旋加工單元的用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置一例(第一配置例)的概略圖。

第7B圖係從水平方向所看到具備複數螺旋加工單元的用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置一例(第二配置例)的概略圖。

第7C圖係從水平方向所看到具備複數螺旋加工單元之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置一例(第三配置例)的概略圖。

第8圖係顯示本實施形態之變形例之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置之構成一例的概略圖。

用以實施發明之形態

以下，將參考圖式說明本發明之一實施形態。

首先，說明藉由本實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法而製造之螺旋核之一例。

第1圖係顯示作為用於旋轉電機之螺旋核之適用例的旋轉電機之構成一例的概略圖。具體而言，第1圖係顯示從垂直於其旋轉軸之方向切開旋轉電機的剖面圖。

在第1圖中，旋轉電機10具備有固定器(定子)11、旋轉器(旋轉子)12、機殼13、及旋轉軸14。而，在第1圖中，為圖示方便，已省略線圈等構件。

固定器11具有具備往旋轉電機之圓周方向延展之軛、及從該軛之內圍側端部(端面)往旋轉軸14之方向延展之齒的定子核。又，在旋轉電機之圓周方向相互鄰接之齒間區域之溝中插有可由齒捲回的線圈(未圖示)。定子核為螺旋核。而，在第1圖中雖以齒之數量為12之情況為例顯示，但齒之數量並非限於第1圖中所示之例。

如第1圖所示，在本實施形態中，在各溝之圓周方向的中間位置，形成有從固定器11之內圍面朝向外圍面之切縫15a~15l(15)。各切縫15a~15l之相互呈相對向之面係呈相合狀態，於各切縫15a~15l中幾乎未存有間隙。在本實施形態中，係使應力集中在固定器11之外圍側區域而非切縫15a~15l。所以，生成於各切縫15a~15l之應力以盡量在小於生成於上述固定器11之外圍側區域之應力範圍內為宜，以0為最佳。

又，切縫15(15a~15l)之(徑方向之)長度在藉由如後述之方法形成固定器11時，以在不會損害固定器11之形狀的範圍內盡量拉長製作為佳。藉由在固定器11之外圍側區域小於切縫15範圍內，盡量縮小固定器11之外圍側區域(即盡量拉長切縫15)，可防止磁路含括到該區域。

具體而言，切縫15之長度為至少軛之徑方向之長度的1/2倍以上。該切縫15之長度以在軛之徑方向之長度的3/4倍以上為佳，且以在軛之徑方向之長度的4/5倍以上較佳。但是，切縫15之長度為未滿軛之徑方向之長度。

旋轉器12係其外圍面與固定器11之齒之前端面(即固定器11之內圍面)具有預定間隔且配置在相互呈相對向之位置。又，旋轉器12之軸心(旋轉軸14)與固定器11之軸心(重心)略呈一致。而，在本實施形態中，為將固定器11作為螺旋核之特徵部分之一例加以說明，而在第1圖中將旋轉器12之構成簡略顯示。

機殼13可藉由進行收縮配合(shrink fit)等組裝加工，使機殼13從固定器11之周圍(外圍)密接到固定器11而固定固定器11，亦可使用熔接或螺旋連接(bolting)將固定器11固定在機殼13。機殼13係由如軟鐵或不鏽鋼而構成。

第2A圖及第2B圖係顯示加工成螺旋狀之前的帶狀鋼板之一例的概略圖。具體而言，第2A圖係從垂直於其板面之方向所看到之帶狀鋼板之圖。又，第2B圖係在第2A圖中以虛線所圈劃之區域的擴大圖。而，鋼板(帶狀鋼板)為金屬板(帶狀金屬板)之一例，就具體例而言，金屬板中包含電磁鋼板、冷延鋼板、及熱延鋼板。

如第2A圖所示，在沿著一方向延展之帶狀鋼板21形成有對應於固定器11之軛的軛部22、對應於固定器11之齒的齒部23a~23e(23)、及缺口部24a~24d(24)。而，在第2A圖中，雖僅顯示有5個齒部23，但在帶狀鋼板21係形成有與固定器11之齒之數量相同數量的齒部23。又，在第2A圖中，雖僅顯示有4個缺口部24，但在帶狀鋼板21係形成有與切縫15a~15l相同數量的缺口部24。

而，軛部22之寬方向與齒部23之長邊方向(延展方向)一致，且軛部23之長邊方向與齒部23之寬方向(垂直於齒部23之長邊方向的方向)一致。

如第2A圖所示，齒部23係以從軛部22之寬方向之一側的邊(端部)朝向該該寬方向突出的方式沿著帶狀鋼板21之長邊方向(延展方向)以等間隔形成。

缺口部24(缺口)係形成在軛部22之各齒部23間之位置。在本實施例中，由於是使用螺旋核作為定子核，因此缺口部24係形成在軛部22之內側端部(在軛部22之寬方向之一端且於軛部22形成有齒部23之側的端部)且對應於各溝底之軛部22的端部之長邊方向之中間(相互鄰接之齒部23的中間)的位置。而，缺口部24係一個個形成在對應於溝之區域(對應於溝底之軛部22之端部)的全部範圍。

而，帶狀鋼板21之軛部22之外側端部(在軛部22之寬方向的另一端且於軛部22未形成齒部23之側的端部)呈直線狀。藉由將帶狀鋼板21之軛部22之外側端部設為直線狀，可防止將帶狀鋼板21加工成螺旋狀時產生不均壓的變形及未預期之位移，而提高帶狀鋼板21之形狀精度。所以，帶狀鋼板21之軛部22之外側端部的至少一部分以直線狀為佳。而，例如，亦可在帶狀鋼板21之軛部22之外側端部施加對機殼13的安裝溝。

缺口部24之板面上的形狀係在軛部22之內側(齒部23側)之端部(在寬方向之一端)具有底邊的等腰三角形或正三角形。軛部22之內側端部的缺口部24之寬W(寬度尺寸)係與固定器11之外圍長度與內圍長度之差相對應(成比例)之值。又，在藉由如後述之方法形成固定器11時不會損害固定器11之形狀的範圍內，以將缺口部24之長度(深度尺寸)D盡量加長製作為佳。如前述，此時可盡量縮小區域25(藉由將帶狀鋼板21加工成螺旋狀而發生之應力集中的區域)(參考第2B圖)。具體而言，為使缺口部24之長度D對應於切縫15之長度，缺口部24之長度D(深度尺寸)為至少軛部22之寬方向之長度(寬度尺寸，即軛部22之內側(齒部23側)之端部與外側端部之間的長度)的1/2倍以上。該缺口部24之長度D以在軛部22之寬方向之長度的3/4倍以上為佳，且以在軛部22之寬方向之長度的4/5倍以上較佳。但，缺口部24之長度D為未滿軛部22之寬方向之長度。

以如上述方法構成帶狀鋼板21可藉由缺口部24補正固定器11之外圍長度與內圍長度之差，並在以如後述之方法將帶狀鋼板21加工成螺旋狀時可使缺口部24之相互呈相對向的斜邊26、27(參考第2B圖)相互合接。

又，只要可在將帶狀鋼板加工成螺旋狀時，使缺口部之相互呈相對向的斜邊相互合接，缺口部之形狀與上述缺口部24之形狀相異亦可。以下，將說明具有與缺口部24不同形狀的缺口部之一例。而，該缺口部以外之構成係假定與上述說明中之構成相同，故就與上述說明中之構成同一的部分賦予第1圖中所附之符號同一符號等而省略詳細說明。

第5圖係顯示作為用於旋轉電機之螺旋核之適用例的旋轉電機之構成一例的概略圖。該第5圖係與第1圖相對應。

在第5圖中，旋轉電機50具備有固定器51、旋轉器12、機殼13、及旋轉軸14。

如第5圖所示，在本實施形態中，於各溝之圓周方向的中間位置形成有從固定器51之內圍面朝向外圍的切縫52a~52l(52)，且於切縫52a~52l之前端(靠近固定器51之外圍側端部之側)形成有圓柱狀或橢圓柱狀之孔53a~53l(53)。各切縫52a~52l之相互呈相對向之面係相互合接，且在小於生成於上述固定器51之外圍側區域的應力範圍內，以盡量縮小生成於該相對向面(各切縫52a~52l)之應力為佳，且以0最佳。又，以如後述之方法形成固定器51時，在未損害固定器51之形狀的範圍內，以盡量將切縫52與孔53之(徑方向之)長度的合計值拉長製作為佳。

第6A圖及第6B圖係顯示加工成螺旋狀之前的帶狀鋼板之一例的概略圖。第6A圖及第6B圖分別對應到第2A圖及2B。

如第6A圖所示，於帶狀鋼板61形成有軛部22、齒部23a~23e(23)、及缺口部62a~62d(62)。

由於螺旋核係作為定子核使用，因此缺口部62(缺口)係形成在軛部22之內側端部(軛部22之寬方向之一端且形成有軛部22之齒部23之側之端部)且對應於各溝底之軛部22之端部之長邊方向之中間(相互鄰接之齒部23的中間)的位置。而，缺口部62係一個個形成在對應於溝之區域(對應於溝底的軛部22之端部)的全部範圍。

缺口部62之板面上的形狀係對在軛部22之內側(齒部23側)之端部(在寬方向之一端)具有底邊的等腰三角形或正三角形之頂角，加有圓或橢圓之形狀。即，在缺口部62，以圓或橢圓包含等腰三角形或正三角形之頂角的方式加以配置。又，軛部22之內側端部的缺口部62之寬W係與固定器51之外圍長度與內圍長度之差對應(成比例)之值。又，以如後述之方法形成固定器51時，在未損害固定器51之形狀的範圍內，以盡量將缺口部62之長度(深度尺寸)D拉長製作為宜。

即使在軛部22形成如上之缺口部62，亦可獲得與在軛部22形成缺口部24之效果同樣的效果。

可藉由輥刀之切割(slitter)切斷加工、打孔、或雷射之加工等加工方法(切斷加工)製得如上述之第2A圖中顯示之帶狀鋼板21及第6A圖中顯示之帶狀鋼板61之板面之形狀。以下，為方便說明，將說明從第2A圖中顯示之帶狀鋼板21製造用於旋轉電機之螺旋核的情況。

首先，說明用於旋轉電機之螺旋核之製造方法及製造裝置之基本構成。

第3圖係顯示用於旋轉電機之螺旋核(固定器11)之製造裝置之構成一例的概略圖。而，第3圖中顯示的白色箭頭係表示帶狀鋼板移動之方向。

在第3圖中，用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置具備形狀加工單元31(第一加工單元)、缺口加工單元32(第二加工單元)、及螺旋加工單元33。

形狀加工單元31係對矩形之帶狀鋼板34進行輥刀之切割切斷加工等加工，以形成第2A圖中所示之軛部22與齒部23。在該階段尚未形成缺口部24。

缺口加工單元32係對形成有軛部22與齒部23之帶狀鋼板35進行打孔等加工，並以預定個數(1或2以上)依序形成第2A圖中所示之缺口部24。該缺口加工單元32(形成缺口部24之位置)係配置在與螺旋加工單元33互不干涉之位置、且從將帶狀鋼板36加工成螺旋狀之位置離預定距離(預定尺寸)以內之位置。一旦於帶狀鋼板35形成有缺口部24之後到將帶狀鋼板36加工成螺旋狀為止之間的距離變長，則可能會因缺口部24的存在使帶狀鋼板36在加工成螺旋狀之前即撓曲之虞。尤其，缺口部24之長度D愈長，帶狀鋼板36撓曲的可能性便會提高。如此一來，一旦帶狀鋼板36撓曲，則帶狀鋼板36可能變形，或在加工成螺旋狀時使缺口部之相互呈相對向的斜邊無法相互合接，而在螺旋核之切縫15形成間隙。

此時，可能有帶狀鋼板36本身之磁氣特性降低、或螺旋核之磁氣特性降低。此外，由於帶狀鋼板36係在其積層方向呈撓曲的狀態下加工成螺旋狀，因此在帶狀鋼板36之積層方向可能會形成間隙，使螺旋核之形狀惡化。又，在強制矯正上述螺旋核形狀的情況下，可能會將一大加工應變導入螺旋核，使螺旋核之磁氣特性大幅降低。故而，為抑制磁氣特性伴隨撓曲降低，螺旋加工的捲曲位置(開始彎曲加工之位置)與形成缺口部24之缺口加工單元32靠近上述捲曲位置之側之端面的距離(上述預定尺寸)x以1000mm以下為佳。為進一步改善螺旋核之磁氣特性，該距離x以500mm以下較佳，且以300mm以下最佳。而，該距離x可依照帶狀鋼板之強度及板厚、以及缺口部之深度尺寸加以適當設定。例如，當缺口部24之長度D在軛部22之寬方向之長度的3/4倍以上時，亦可將距離x設在500mm以下。又，亦可將距離x設定在10mm以上以使缺口加工單元32與螺旋加工單元33(或是經螺旋加工過的帶狀鋼板36)不會相互干涉。

螺旋加工單元33係藉由缺口加工單元32從形成有缺口部24的部分依序以使帶狀鋼板36朝向其板寬方向(與穿透方向及板厚方向呈垂直之方向)彎曲的方式賦予彎曲並加工成螺旋狀而使之積層。具體而言，螺旋加工單元33可使用軛部22之長邊方向(圓周方向)之長度長於齒部23之寬方向(圓周方向)之長度的方式，以非均壓輥將帶狀鋼板36加工成螺旋狀、或使帶狀鋼板36沿著導件強制性地加工成螺旋狀。如此一來，可在固定器11之外圍側配置軛部22，且可在固定器11之內圍側配置齒部23。而，由螺旋加工單元所加工及積層的帶狀鋼板36係藉由螺旋加工單元之芯桿(未圖示)捲繞而在鉛直方向往下方移動。如此一來，可在未變更帶狀鋼板34之穿透高度的情況下使穿透帶狀鋼板34。

加工成螺旋狀的帶狀鋼板36可藉由例如歛合、黏接、熔接等結合方法在預定部分(例如，積層方向)結合。結束如以上加工成螺旋狀的帶狀鋼板36之結合並視需求進行預定處理後，形成固定器11。

而，如上述，在本實施形態中，於帶狀鋼板34形成軛部22與齒部23之後，係在將帶狀鋼板36加工成螺旋狀之瞬前的位置，於帶狀鋼板35形成缺口部24。例如，一旦將軛部22及齒部23連同缺口部24一次形成在帶狀鋼板，由於帶狀鋼板之剛性會變小，因此在帶狀鋼板達至螺旋加工單元33之前，帶狀鋼板即會變形且螺旋核之磁氣特性及形狀會變差。此外，為使軛部22及齒部23連同缺口部24同時形成，因缺口部24之長度D等的尺寸變更，會使得很難重新利用加工單元(例如，模具或CAD資料)而增加成本之虞。又，即使一次形成軛部22、齒部23、及缺口部24的位置係將帶狀鋼板加工成螺旋狀之位置的瞬前，亦難以從如第4A圖中顯示之1片矩形的帶狀鋼板34a製造複數帶狀鋼板41、42，因此螺旋核之生產彈性會降低。

又，在本實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法及製造裝置中，除上述基本構成以外，作為本實施形態之變形例亦可具備以下構成。

用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置亦可具備抑制帶狀鋼板35、36之變形的導件。例如，該導件係以至少從鉛直方向下側支撐帶狀鋼板35、36的方式而配置在形狀加工單元31與螺旋加工單元33之間(例如第8圖中顯示之導件37)。又，該導件亦可從鉛直方向之上側及下側支撐帶狀鋼板35、36。

又，在將如電磁鋼板之硬質鋼板(尤如3%Si系電磁鋼板)加工成螺旋狀的情況下，如第8圖所示，亦可在缺口加工單元32與螺旋加工單元33之間配置加熱帶狀鋼板36的加熱單元38，以在缺口加工後加熱帶狀鋼板36。如此一來，藉由在將帶狀鋼板36加工成螺旋狀之瞬前的位置將帶狀鋼板36予以加熱，可暫時性地改善帶狀鋼板36之加工性，而可有效且確實地將帶狀鋼板36加工成螺旋狀。該加熱單元38的加熱溫度可依鋼板決定。例如，該加熱溫度在3%Si系電磁鋼板中為約300℃。

而，藉由上述加工，於螺旋核會生成應變(例如打孔應變或彎曲應變)。該應變會使螺旋核之磁氣特性降低，因此以進行加熱來除去應變為佳。例如，如第8圖所示，可在以螺旋加工單元33將帶狀鋼板36予以加工之瞬後，將帶狀鋼板36捲繞在螺旋加工單元33之芯桿(未圖示)並使用如感應加熱爐的弛力熱單元39在線上進行弛力退火處理(SRA)。又，例如，亦可使用如感應加熱爐或箱型爐的外部加熱單元，在其他線路將已結束螺旋加工的核心進行弛力退火處理。此時，亦可除去因歛合、黏接、熔接等結合方法所生成之應變。上述形態的弛力退火以依照螺旋核所要求之特性及帶狀鋼板36之鋼種適當進行為佳。例如，弛力退火之退火溫度為約750℃。

又，以可在穿透之帶狀鋼板之寬方向移動或旋轉的方式設置缺口加工單元亦可。此時，可在未變更加工單元的情況下彈性地調節缺口部之深度尺寸及缺口部之位置。

第4A圖及第4B圖係顯示在矩形的帶狀鋼板34形成軛部22與齒部23之態樣(切斷位置)之一例的概略圖。

在第4A圖中，係以其中一方的帶狀鋼板41(42)之齒部23之前端側，配置在對應於另一方的帶狀鋼板42(41)之溝的區域的方式(即，以其中一方的帶狀鋼板41(42)之齒部23與另一方的帶狀鋼板42(41)之齒部23相互不同配置的方式)，製作矩形的帶狀鋼板34a。此時，可極力地減少帶狀鋼板34之不需要的部分，故而可極力地防止帶狀鋼板34a之成品率的下降。此時，例如，其中一方的帶狀鋼板41(42)之形狀與另一方的帶狀鋼板42(41)之形狀彼此相異亦可。例如，可適當變更齒部23之長邊方向之長度與如軛部22之寬度的尺寸。

又，無須如第4A圖所示從1片矩形的帶狀鋼板34a形成複數帶狀鋼板41、42，如第4B圖所示從1片矩形的帶狀鋼板34b形成1片帶狀鋼板43亦可。此時，軛部22之外側端部(一端)為直線狀，因此即便如第4B圖所示形成帶狀鋼板43，與習知技術相較之下，仍可對較軛部22位於更外側(上述一端側)之區域減少更多矩形之帶狀鋼板34b之不需要的部分。

此外，在本實施形態中，如第4A圖所示從1片矩形的帶狀鋼板34a形成複數帶狀鋼板41、42時，例如，可如第7A圖~第7C圖所示，用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置具備有複數螺旋加工單元33(33a、33b)及複數缺口加工單元32(32a、32b)。第7A圖係從鉛直方向之上方觀察具備複數螺旋加工單元之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置之一例(第一配置例)的概略圖。在第7A圖中，2個螺旋加工單元33a、33b係排列配置在水平方向，並在各螺旋加工單元33a(33b)之瞬前分別配置有缺口加工單元32a(32b)。又，藉由形狀加工單元31所形成之各帶狀鋼板41及42係呈分離且分別往不同方向運送。該帶狀鋼板41(42)係分別藉由缺口加工單元32a(32b)及螺旋加工單元33a(33b)加工來製造螺旋核。第7B圖係從水平方向觀察具備複數螺旋加工單元之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置之一例(第二配置例)的概略圖。在第7B圖中，2個螺旋加工單元33a、33b係排列配置在鉛直方向，且於各螺旋加工單元33a(33b)之瞬前分別配置有缺口加工單元32a(32b)。此時，例如，由於可使螺旋核之中心合接，因此可對螺旋加工單元33a、33b使用同等動力。而，如第7C圖所示，將第7B圖中之一個螺旋加工單元在水平方向位移亦可。只要滿足在帶狀鋼板達至螺旋加工單元33之前帶狀鋼板不會變形的條件(例如，從缺口加工單元32a(32b)起到螺旋加工單元33a(33b)間之距離在預定尺寸以內)，並未有特別限制2個螺旋加工單元之配置方法。

而，在上述配置例中，由於各帶狀鋼板41及42係呈分離且分別往不同方向運送，因此，一旦縮短從形狀加工單元起到螺旋加工單元間之運送距離，各帶狀鋼板41及42可能會變形而使螺旋核之磁氣特性及形狀變差。所以，為使充分減低各帶狀鋼板41及42分離時之各運送方向所構成的角度，從形狀加工單元31起到螺旋加工單元33間之運送距離以在預定值以上為佳。如上述，由於將軛部22、齒部23、及缺口部24一次形成在帶狀鋼板時，帶狀鋼板之剛性會變小，因此在帶狀鋼板達至螺旋加工單元之前，帶狀鋼板會變形而使螺旋核之磁氣特性及形狀惡化。此時，若從1片矩形的帶狀鋼板34a形成複數帶狀鋼板41、42，則從形狀加工單元31起到螺旋加工單元33間之運送距離會變長。故而，在本配置例中，如第7A圖~第7C圖所示，除形狀加工單元31以外，還需要複數缺口加工單元32(32a、32b)，並將各個缺口加工單元32配置在離各螺旋加工單元33(33a、33b)預定距離(預定尺寸)以內的位置。此時，藉由切換線路，可達成從1片矩形的帶狀鋼板34a形成1片帶狀鋼板而彈性地調節生產量。而，藉由適當追加螺旋加工單元33及與該螺旋加工單元相對應的缺口加工單元32，亦可達成從1片矩形的帶狀鋼板34a形成複數相異形狀的帶狀鋼板。此時，例如可追加不同種類的螺旋加工單元33(33b)，製造分別具有不同直徑的螺旋核。如此一來，本實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法及製造裝置可對應於各種形狀的螺旋核(帶狀鋼板)。

如上述，在本實施形態中係藉由形狀加工單元31形成軛部22與齒部23之後，在加工成螺旋狀之瞬前的位置以缺口加工單元32形成缺口部24，並在從形成該缺口部24之位置離預定距離(預定尺寸)以內之位置，從形成缺口部24的部分開始依序對帶狀鋼板賦予曲率並將帶狀鋼板加工成螺旋狀。故而，在將帶狀鋼板加工成螺旋狀之前，可藉由缺口部24之存在盡量防止該帶狀鋼板撓曲的狀況。

又，在藉由本實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法而製造的螺旋核中，形成用於旋轉電機之螺旋核時的帶狀鋼板21具備有矩形之軛部22、從軛部22之寬方向的一端以等間隔突出之齒部23、及缺口部24。該缺口部24係形成在形成有軛部22之齒部23之側的端部(上述一端)且相互鄰接之齒部23之間之中間的位置。而且，在將帶狀鋼板21加工成螺旋狀時，缺口部24之相互呈相對向的斜邊26、27係彼此合接。在上述固定器11(用於旋轉電機之螺旋核)中，可防止軛之外圍側的厚度變得較內圍側的厚度更薄。又，在將帶狀鋼板21加工成螺旋狀時，可使應力集中在軛部22(軛)的外圍側區域25(而非缺口部24(切縫15))。

故而，在上述螺旋核中，無須如習知在將帶狀鋼板加工成螺旋狀之後進行特別處理、或將加工成螺旋狀之帶狀鋼板的形狀加工成複雜的形狀。此外，在本實施形態之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法中，可獲得具有良好特性之用於旋轉電機之螺旋核(例如，具優異真圓度或厚度等尺寸精度及磁氣特性的用於旋轉電機之螺旋核)，且可降低用於旋轉電機之螺旋核的成本。又，可形成第4A圖中顯示之帶狀鋼板41，因此更可減少矩形的帶狀鋼板34a之不需要的部分，而進一步降低用於旋轉電機之螺旋核的成本。

又，在本實施形態中所說明之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法及製造裝置中，不僅可製造旋轉電機之固定器，亦可製造使用於旋轉器之螺旋核。

而，以上所說明之本發明之實施形態皆僅止於顯示在用以實施本發明時之具體化之例，不應僅以該等來侷限解釋本發明之技術範圍。即，本發明在未脫離其主要特徵的情況下可以各種形態實施。

[實施例1]

使用以JISG3141規定之SPCC-SD(0.02%C)且0.50mm厚的製品環及0.002%C且0.1%Si、0.35mm厚的電磁鋼板製品環，製作第2A圖中顯示之形狀的帶狀鋼板，而製造出30mm厚的螺旋核定子。在該螺旋核定子中，定子之外徑為120mmφ且齒座部分之內徑(包含溝底的內徑)為90mmφ。又，使第1圖中顯示之切縫15之深度尺寸對應軛之寬方向的長度(寬度尺寸)進行各種變化(以下，將對應於軛之寬方向之長度的切縫15之深度尺寸稱為缺口部之比率)。此外，作為該等之比較例亦製造出一體式全穿出之核心。就從各個製品環所製造之螺旋核定子，將缺口部之比率及第2B圖中所示之區域25(應力集中部)之鋼板形狀的評估結果顯示在表1(SPCC-SD)及表2(電磁鋼板)中。有關表1及表2之應力集中部，係將未形成缺口部的情況設為“0”、並將形成有缺口部之比率在0.9之缺口部的情況設為“10”，依照藉由形成缺口部所改善的比例(形狀)以10階段加以評估。數字愈大，表示應力集中部的形狀愈好。從該等之表1及表2可知，當於軛部形成有缺口部時，區域25(應力集中部)之鋼板形狀相當良好。尤其，在使該缺口部的比率分別變化為0.5、0.75、0.80時，應力集中部的形狀有大幅改善。又，表1及表2中亦有顯示缺口部之比率與定子之成品率(「優」或「劣」)的關係。又，與從各製品環打(孔)出全穿出之核心的情況相較之下，製作螺旋核的情況之定子之成品率較好。再加上，由於在螺旋加工單元之瞬前有配置缺口加工單元，因此即使在軛部形成缺口部且提高缺口部之比率的情況下，定子之成品率亦很良好。

[實施例2]

使用以JISC2552規定之35A210(3.1%Si)且0.35mm厚的製品環，製作第2A圖中顯示之形狀的帶狀鋼板，以製造出30mm厚的螺旋核定子。在該螺旋核定子，定子之外徑為200mmΦ且齒座部分之內徑為180mmΦ。又，使第1圖中顯示之切縫15之深度尺寸對應軛之寬方向之長度進行各種變化(以下，將對應於軛之寬方向之長度的切縫15之深度尺寸稱為缺口部之比率)。此外，作為該等之比較例亦製作出一體式全穿出之核心。將缺口部之比率與第2B圖中顯示之區域25(應力集中部)之鋼板形狀的評估結果顯示在表3。有關評估方法係使用與上述實施例1之基準相同的基準加以評估。由該表3可知，當於軛部形成有缺口部時，區域25(應力集中部)之鋼板形狀相當良好。尤其，在使該缺口部之比率分別變化為0.5、0.75、0.80時，應力集中部的形狀有大幅改善。又，與從製品環打(孔)出全穿出之核心的情況相較之下，製作螺旋核的情況之定子之成品率較好。再加上，於螺旋加工單元之瞬前有配置缺口加工單元，因此即使在軛部形成缺口部並提高缺口部之比率的情況下，定子之成品率亦很良好。

[實施例3]

使用以JISC2552規定之50A470(2.0%Si)且0.50mm厚的製品環及以JISC2552規定之50A800(0.8%Si)且0.50mm厚的製品環，製作第6A圖中顯示之形狀的帶狀鋼板，以製造出30mm厚的螺旋核定子。在該螺旋核定子，定子之外徑為120mmΦ且齒座部分之內徑為90mmΦ。又，使第5圖中顯示之切縫52之深度尺寸對應軛之寬方向之長度進行各種變化(以下，將對應於軛之寬方向之長度的切縫15之深度尺寸稱為缺口部之比率)。此外，作為該等之比較例，亦製作出一體式全穿出之核心。就從各個製品環所製造之螺旋核定子，將缺口部之比率及第6B圖中顯示之缺口部62之圓形部附近的應力集中部之鋼板形狀的評估結果顯示在表4(50A470)及表5(50A800)。有關評估方法係以與上述實施例1之基準相同的基準加以評估。由該表4及表5可知，當軛部形成有缺口部62時，缺口部62之圓形部附近的應力集中部之鋼板形狀相當良好。尤其，在使該缺口部之比率分別變化為0.5、0.75、0.80時，上述應力集中部的形狀有大幅改善。又，與從製品環打孔出全穿出之核心的情況相較之下，製作螺旋核的情況之定子之成品率較好。再加上，於螺旋加工單元之瞬前有配置缺口加工單元，因此即使在軛部形成缺口部且提高缺口部之比率的情況下，定子之成品率亦很良好。

[實施例4]

使用與上述實施例1相同的製品環(SPCC-SD及電磁鋼板)，藉由第1段的模具(打孔)在帶狀鋼板形成軛部與齒部，以製作出如第4A圖中顯示之2片帶狀鋼板。此外，在藉由第2段的2個模具對各帶狀鋼板形成第2A圖中顯示之缺口部之後，以2個非均壓輥製造出2個30mm厚的螺旋核定子。在該等螺旋核定子中，定子之外徑為120mmΦ且齒座部分之內徑(包含溝底的內徑)為90mmΦ。又，將上述缺口部之比率設定在0.5。並且，使從形成缺口部之模具起到進行螺旋加工的非均壓輥間之距離進行各種變化而製作出螺旋核。而，在該螺旋核之製造裝置中，就2個線路將從第1段模具起到非均壓輥間之距離設定為同一距離。又，選擇1個與上述相同的螺旋核之製造裝置之線路，製作出如第4B圖中顯示之經形狀加工過的帶狀鋼板1片。此外，作為比較例，以使用模具同時形成軛部、齒部及缺口部的條件(未配置作為缺口加工單元使用之模具的條件)製作螺旋核。此時，從1片帶狀鋼板製作2片經形狀加工過的帶狀鋼板，為將各帶狀鋼板順利地導入2台非均壓輥，從模具起到非均壓輥間之距離須至少有2500mm。所以，將此時從模具起到非均壓輥間之距離設定在2500mm。

就從各個製品環所製造之螺旋核定子，將從形成缺口部之模具起到非均壓輥間之距離、螺旋核之形狀及磁氣特性的評估結果顯示在表6(SPCC-SD)及表7(電磁鋼板)中。而，有關螺旋核之形狀及磁氣特性的評估方法係將使用模具同時形成軛部、齒部與缺口部的情況(無作為缺口加工單元使用之模具的情況)設定為“0”，並將從形成缺口部之模具(缺口加工單元)起到非均壓輥(螺旋加工單元)間之距離為20mm的情況設定為“10”，依照藉由縮小形成缺口部之模具與非均壓輥之間的距離所改善的比例(形狀及磁氣特性)以10階段加以評估。該等數字愈大，即顯示螺旋核之形狀及磁氣特性愈良好。由表6及7可知，與使用同時形成軛部、齒部及缺口部之模具的情況相比，在使用形成軛部與齒部之模具及形成缺口部之模具的情況下，螺旋核之形狀及磁氣特性有大幅改善。尤其，在使形成缺口部之模具與非均壓輥之間的距離分別變化為1000、500、300mm時，螺旋核之形狀及磁氣特性有大幅改善。又，表6及表7中亦顯示有從形成缺口部之模具起到非均壓輥間之距離及定子之成品率(「優」、「良」或「劣」)的關係。在全部的條件中，定子之成品率為良好，並藉由從1片帶狀鋼板製作2枚帶狀鋼板可進一步改善成品率。

產業上之可利用性

可提高用於旋轉電機之螺旋核之磁氣特性、成品率及生產彈性，且比習知更可低減用於旋轉電機之螺旋核之成本。

10、50．．．旋轉電機

11、51．．．固定器(定子)

12．．．旋轉器(旋轉子)

13．．．機殼

14．．．旋轉軸

15、15a~15l、52、52a~52l．．．切縫

21、34、34a、34b、35、36、41、42、43、61．．．帶狀鋼板

22．．．軛部

23、23a~23e．．．齒部

24、24a~24d、62、62a~62d．．．缺口部(缺口)

25．．．區域

26、27．．．斜邊

31．．．形狀加工單元(第一加工單元)

33、33a、33b．．．螺旋加工單元

32、32a、32b．．．缺口加工單元(第二加工單元)

37．．．導件

38．．．加熱單元

39．．．弛力熱單元

53、53a~53l．．．孔

D．．．長度(深度尺寸)

W．．．寬(寬度尺寸)

x．．．距離

第2B圖係顯示於第2A圖之虛線部附近的擴大圖。

第6B圖係顯示於第6A圖之虛線部附近的擴大圖。

22．．．軛部

23．．．齒部

24．．．缺口部(缺口)

31．．．形狀加工單元(第一加工單元)

32．．．缺口加工單元(第二加工單元)

33．．．螺旋加工單元

34、35、36．．．帶狀鋼板

x．．．距離

Claims

一種用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其特徵在於具備：第一步驟，其係對沿著一方向延展之帶狀金屬板形成沿著前述一方向延展的軛(yoke)部、及從該軛部之寬方向之一側的邊朝向前述寬方向突出的複數齒部者；第二步驟，其係在該第一步驟之後，於前述軛部之在前述各齒部間之位置形成缺口者；第三步驟，其係在該第二步驟之後，從形成有前述缺口之部分依序對前述帶狀金屬板以朝向前述寬方向彎曲的方式賦予彎曲，而加工成螺旋狀者；及在前述第三步驟之前且在前述第二步驟之後，加熱前述帶狀金屬板而暫時性地改善前述帶狀金屬板的加工性之步驟；且，在前述第三步驟，使開始賦予前述彎曲之位置及形成前述缺口之位置之間的距離為1000mm以下。
如申請專利範圍第1項之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中於前述第三步驟之間或後，還包含加熱前述帶狀金屬板並進行弛力退火之步驟。
如申請專利範圍第1項之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中前述缺口之深度尺寸為前述軛部之寬度尺寸的1/2倍以上且未滿前述軛部之寬度尺寸。
如申請專利範圍第1項之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中前述缺口在板面上之形狀，係在前述軛部之前述寬方向之前述一側的邊上具有底邊的等腰三角形或正三角形。
如申請專利範圍第1項之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中前述缺口在板面上之形狀，係對在前述軛部之前述寬方向之前述一側的邊上具有底邊的等腰三角形或正三角形之頂角，加有圓或橢圓之形狀。
如申請專利範圍第1項之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中前述軛部之在前述寬方向之另一側的邊之至少一部分為直線狀。
如申請專利範圍第1項之用於旋轉電機之螺旋核之製造方法，其中開始賦予前述彎曲之位置及形成前述缺口之位置之間的距離為10mm以上。
一種用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置，其特徵在於具備：第一加工單元，其係對沿著一方向延展之帶狀金屬板形成沿著前述一方向延展的軛部、及從該軛部之寬方向之一側的邊朝向前述寬方向突出的複數齒部者；第二加工單元，其係於前述軛部之在前述各齒部間之位置形成缺口者；螺旋加工單元，其係從形成有前述缺口之部分依序對前述帶狀金屬板以朝向前述寬方向彎曲的方式賦予彎曲，而加工成螺旋狀者；及加熱單元，配置於前述第二加工單元與前述螺旋加工單元之間，並用以加熱前述帶狀金屬板以暫時性地改善前述帶狀金屬板的加工性；且，以前述螺旋加工單元開始賦予前述彎曲之位置、與以前述第二加工單元形成前述缺口之位置之間的距離在1000mm以下。
如申請專利範圍第8項之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置，其中在藉由前述螺旋加工單元將前述帶狀金屬板加工成螺旋狀之間或後，還具備加熱前述帶狀金屬板並進行弛力退火之弛力熱單元。
如申請專利範圍第8項之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置，其中於前述第一加工單元與前述螺旋加工單元之間還具備至少從鉛直方向下側支撐前述帶狀金屬板之導件。
如申請專利範圍第8項之用於旋轉電機之螺旋核之製造裝置，其中開始賦予前述彎曲之位置及形成前述缺口之位置之間的距離為10mm以上。