WO2011077830A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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康文 黒岩
俊夫 藤野
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    • H02K2201/09—Magnetic cores comprising laminations characterised by being fastened by caulking

Definitions

  • the present invention relates to a laminated core, an electric motor including the laminated core, and a method for manufacturing the laminated core.
  • An iron core of an electric motor is composed of a laminated core in which a predetermined number of iron core pieces punched out from a magnetic steel sheet with a die are laminated (see Patent Document 1).
  • the electrical steel sheet used for the laminated core is manufactured by cold rolling, but the thickness accuracy of the electrical steel sheet is determined by the amount of elastic deformation by the rolling roll. In general, there is a difference in the thickness in the direction perpendicular to the rolling direction, and this difference in thickness is small near the center of the electromagnetic steel sheet but large near both ends.
  • the thickness tolerance in the JIS standard is ⁇ 10% of the thickness.
  • the thickness of the laminated core needs to satisfy an allowable tolerance.
  • the laminated thickness is too shorter than the length of the insulator fitting portion, a gap may be generated between the core and the insulator, and a defect such as a crack may occur in the insulator during winding, resulting in a problem that electrical insulation cannot be secured.
  • the laminated thickness is too longer than the length of the insulator fitting portion, the insulator cannot be inserted into the core and cannot be used as it is. In order to avoid such trouble, the core thickness tolerance needs to be strictly controlled.
  • the lamination is performed assuming that there is no variation in the thickness of the electrical steel sheets used for core lamination.
  • the lamination thickness varies. If the core thickness tolerance is equal to or less than the material thickness, the tolerance may not be satisfied even if one core is laminated or separated.
  • Such poor core accuracy causes cogging torque, noise, and vibration, such as a crack defect in an insulator during fitting.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a laminated core that satisfies an allowable tolerance with respect to thickness, an electric motor that includes this laminated core and can be stably rotated, and a method of manufacturing the laminated core.
  • the purpose is to provide.
  • the laminated core of the present invention is a laminated core obtained by laminating a plurality of core members formed of a plate-shaped electromagnetic steel sheet, and has a first concavo-convex portion that connects the core members adjacent in the laminating direction. And a second core member having a second uneven portion provided separately from the first uneven portion and the first uneven portion.
  • the electric motor of the present invention includes the laminated core of the present invention.
  • the method for producing a laminated core according to the present invention is a method for producing a laminated core by producing a laminated core by laminating a plurality of core members formed of a plate-shaped electromagnetic steel sheet, wherein the core members adjacent to each other in the lamination direction are A first core member having a first concavo-convex portion that connects the first concavo-convex portion, and a second core member having a second concavo-convex portion provided separately from the first concavo-convex portion and the first concavo-convex portion, And adjusting the number of stacked layers of the first core member and the second core member to stack the core members so as to have a desired stacked thickness.
  • the laminated core of the present invention it is possible to provide a laminated core that satisfies the allowable tolerance with respect to the thickness. Moreover, according to the electric motor of the present invention, it is possible to provide an electric motor that can rotate stably. In addition, according to the method for manufacturing a laminated core of the present invention, it is possible to provide a laminated core with high accuracy in thickness, and it is possible to provide a manufacturing method capable of improving reliability.
  • FIG. 1 is a perspective view of the stator core
  • FIG. 2 is a plan view of the stator core
  • FIG. 3 is a partial sectional view of the stator core
  • FIG. It is.
  • the substantially cylindrical stator core 1 (laminated core SC) is formed by connecting a plurality of (in the present embodiment, 12) laminated core blocks 2 (laminated core SC) formed in a block shape in an annular shape.
  • the caulking portion 4 includes a caulking convex portion 4a and a caulking concave portion 4b into which the caulking convex portion is fitted, and functions as a connecting portion that connects the two core members 3 to each other in the stacking direction.
  • the core member 3 on the lowermost surface is provided with a through hole 5 into which a caulking convex portion 4 a is fitted instead of the caulking portion 4.
  • the core member 3 provided with the through hole 5 is referred to as a jump core 3C.
  • stacking core means what laminated
  • the core member 3 is provided with a second concavo-convex portion 6 different from the caulking portion 4.
  • the 2nd uneven part 6 consists of the 2nd convex part 6a and the 2nd recessed part 6b. And the height of the 2nd convex part 6a is lower than the height of the crimping convex part 4a.
  • the second concavo-convex part 6 is provided at a position different from the caulking part 4, is not related to fitting, and does not connect the core members 3 to each other.
  • grooved part 6 is abbreviate
  • the laminated core manufacturing method of the present invention is characterized in that the thickness of the strip member M is measured every press stroke, and the laminated core that is calculated as the accumulated thickness is automatically within the tolerance range.
  • the cumulative thickness is the total thickness of the core members 3 that are sequentially laminated in the press (not shown).
  • the laminated core manufacturing apparatus 10 used in this manufacturing method is configured to measure the thickness with a material thickness measuring instrument 12 before the band-shaped member M as a material is inserted into the press 11. Yes.
  • the thickness including the convex portion of the belt-like member M for each stroke of the press 11 is sequentially measured by the material thickness measuring device 12. Therefore, before the laminated core SC is completed, it is possible to determine whether the core currently laminated in the press 11 is within the tolerance range or out of the range by measuring and accumulating the thickness of the strip member M. If the accumulated thickness is within the tolerance range, it is considered that the requirement is satisfied.
  • the interlayer clearance 7 is generated by the action of the second convex portion 6a and the concave portion 6b by laminating several core members 3B for thickness adjustment together with the normal core member 3A.
  • the laminated core which is out of the tolerance only by the normal core member 3A, to fall within the tolerance by the above-described action.
  • the thickness acting on the laminated core obtained by laminating the thickness adjusting core member 3B on the normal core member 3A is, for example, a constant. It is possible to predict whether the laminated core is within the tolerance range, and it is possible to control to process the second uneven portion by the processing mold 13.
  • the present invention it is possible to obtain a highly accurate laminated core in which the thickness is finely adjusted to reduce the variation in the laminated thickness. According to the stator using the laminated core, stable stator accuracy can be ensured. . As a result, the improved motor characteristics can be secured stably. Further, since a large gap does not occur between the laminated core and the insulator, it is possible to ensure the electrical insulation of the insulator and to perform production without causing defects.
  • the present invention is applied to a stator core of an electric motor, but may be applied to a rotor core of an electric motor.
  • the said embodiment showed what provided the 2nd uneven
  • the first concavo-convex part and the second concavo-convex part are simple and desirable to form by so-called half-cutting by pressing, but may be formed by another method.

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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

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
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 (6)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 請求項１記載の積層コアを備えた電動機。
  6. 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。
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