WO2014024988A1 - ステータコアおよびそれを用いたアウターロータ型回転電機 - Google Patents

Abstract

　アウターロータ型回転電機１に用いられ、スリット２６を有する板状部材２０１を曲げることにより環状に形成されたステータコア２００は、短手方向に延び且つ長手方向に並ぶ複数のスリット２６を有する板状部材２０１がスリット２６の開口幅を狭めるように曲げられ、板状部材２０１の両端部にそれぞれ設けられた第一端部２０２と第二端部２０３とが接続されることにより環状に形成されているヨーク２２と、ヨーク２２から放射状に延びている複数のティース２３と、ティース２３に巻回されているコイル１１とを備え、ヨーク２２は、ボルト４が挿通可能な取付孔２７を有する。

Description

ステータコアおよびそれを用いたアウターロータ型回転電機

　本発明は、ステータコアおよびそれを用いたアウターロータ型回転電機に関する。

　従来、回転電機のステータコアとして、スリットを有する板状部材を曲げることにより環状に形成したヨークと、ヨークから放射状に延びている複数のティースと、を有するものがある。例えば特許文献１に開示されたステータコアは、インナーロータ型の電動機のものであって、円筒部材の内壁に圧入することによって固定されている。

　一方、帯状コアシートを環状に曲げて形成された環状コアシートの積層体から構成されるステータコアが知られている。例えば特許文献２には、ティース部を有するコアエレメントが接続部を介して直線状につながった帯状コアシートが記載されている。帯状コアシートのティース部の両脇には、一対の爪部が設けられている。爪部は、帯状コアシートが環状に曲げられて環状コアシートとされた後、ティース部との接続箇所を支点に曲げ起こされることにより、ステータコアのティース部先端の鍔部を形成する。

特許第４９４８４７４号公報 特開２００９－２６１２１８号公報

　特許文献１に開示されたステータコアは、固定するために円筒部材に圧入する必要がある。さらに、ステータコアが圧入された円筒部材をハウジングなどに取り付ける必要がある。そのため、円筒部材などの固定用部材が必要となり部品点数が多く、また圧入などの固定工程が必要となり組付工数が多いという問題があった。

　また、アウターロータ型回転電機に用いられるステータコアのヨークを板状部材から曲げて作る場合、特許文献１に開示されたインナーロータ型回転電機用のものと同じように円筒部材の内壁に圧入する固定方法を採用することができない。アウターロータ型回転電機用のステータコアの径外方向には、当該ステータコアとの間に所定のエアギャップを隔てるようにアウターロータを配置する必要があるからである。

　ところで、帯状コアシートの打ち抜き加工では、材料となる板材の歩留まりを向上することが求められている。そこで、２つの帯状コアシートを打ち抜くとき、第一の帯状コアシートの隣り合うティース部間に第二の帯状コアシートのティース部が位置するように板取りすることが考えられる。しかし、特許文献２の構成のようにティース部の両脇に爪部が設けられる場合、帯状コアシートの隣り合うティース部間の隙間が狭くなるため、板取りに際して帯状コアシートの隣り合うティース部間に別の帯状コアシートのティース部を配置することができないという問題がある。

　上記問題に対し、ティース部の先端に一対の爪部を設け、隣り合うティース部間の隙間を爪部が狭めないようにすることが考えられる。この爪部を曲げる方法としては、例えば、爪部に対しティース部とは反対側に配置されたパンチを爪部側に押し込む方法が考えられる。しかし上述のように爪部を曲げると、パンチが爪部の先端のみに接触することに起因して爪部の先端に過大な応力が作用し、爪部が変形するおそれがある。

　本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を削減するとともに組付工数を低減することができるステータコアを提供することである。

　本発明の他の目的は、帯状コアシートを打ち抜く板材の歩留まりを向上させることができ、またコアエレメントの爪部を曲げるとき当該爪部の先端部の変形を抑制することができるステータコアを提供することである。

　本発明は、アウターロータ型回転電機に用いられるステータコアであって、複数のスリットを有する板状部材が曲げられてその両端部にそれぞれ設けられた第一端部と第二端部とが接続されることにより環状に形成されるヨークを備え、そのヨークがボルト挿通用の取付孔を有することを特徴とする。
　したがって、例えば円筒部材などの固定用部材を用いることなくステータコアを例えばハウジング等に直接取り付けることができる。そのため、固定用部材が不要であり、部品点数を削減することができる。また、ステータコアが固定された固定用部材をハウジングなどに取り付ける工程が不要であり、組付工数を削減することができる。

　また、ヨークの取付孔は、複数のスリットを有する板状部材を環状に曲げるとき、位置決め手段および操作手段として用いることができる。具体的には、先ず、板状部材を所定の治具にセットする。このとき、板状部材の第一端部にある取付孔に位置決めピンを挿して当該第一端部を固定する。次に、板状部材の第二端部にある取付孔に操作ピンを挿して当該第二端部を第一端部に突き合わせるように板状部材を曲げる。以上により、板状部材を環状に曲げることができる。このような作り方は、自動機械のみならず、人力で作るときも利用可能であり、比較的容易に板状部材を曲げることができる。

本発明の第一実施形態によるステータコアが適用された交流発電機の正面図である。 図１の交流発電機の縦断面図である。 図１の交流発電機のステータコアの正面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図３のステータコアを構成する積層コアの正面図である。 図５の積層コアの展開状態を示す図である。 本発明の第二実施形態によるステータコアの正面図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。 図７のステータコアの正面図である。 図９のステータコアの素材である帯状コアシートの正面図である。 図１０の帯状コアシートを電磁鋼板から打ち抜くときの板取りを示す図である。 図１０の矢印ＸＩＩ部分の拡大図である。 図１０の矢印ＸＩＩＩ部分の拡大図である。 図１０の矢印ＸＩＶ部分の拡大図である。 曲げ工程の第一段階終了時のコアシートを示す図である。 曲げ工程の第二段階終了時のコアシートを示す図である。 曲げ工程の第三段階終了時のコアシートを示す図である。 図１７の矢印ＸＶＩＩＩ部分の拡大図である。 連結工程終了時の環状コアシートの連結部分の拡大図である。 図１８のＸＸ－ＸＸ線断面図であって、連結工程で使用される拡張治具の縦断面図である。 図２０のＸＸＩ－ＸＸＩ線断面図である。 図２０のＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線断面図である。 図２０のＸＸＩＩＩ－ＸＸＩＩＩ線断面図である。 図２０の拡張治具が連結凸部の通孔に挿入部の中間部まで嵌め入れられたところを示す図である。 図２０の拡張治具が連結凸部の通孔に挿入部の基端部まで嵌め入れられたところを示す図である。 爪倒し工程で爪倒し装置にセットされた環状コアシートを示す図である。 図２６の矢印ＸＸＶＩＩ部分の拡大図である。 図２７の状態から第１爪部が曲げられたところを示す図である。 図２８の状態から第２爪部が曲げられたところを示す図である。 全ての製造工程を経て完成した環状コアシートを示す図である。 曲げ工程で使用されるコアシート曲げ装置を示す図である。 図３１のＸＸＸＩＩ－ＸＸＸＩＩ線断面図である。 図３１のコアシート曲げ装置に帯状コアシートがセットされたところを示す図である。 図３３の矢印ＸＸＸＩＶ部分の拡大図である。 図３４のベースおよびスライダを矢印ＸＸＸＶ方向に見た図である。 図３４のスライダがベースに対しスライドしたところを示す図である。 図３６のベースおよびスライダを矢印ＸＸＸＶＩＩ方向に見た図である。 図３３のコアシート曲げ装置のベースが操作されることにより帯状コアシートの全ての接続部が曲げられたところを示す図である。 図３８のコアシート曲げ装置の全てのスライダがベースに対し同時にスライドさせられたところを示す図である。 本発明の第三実施形態によるステータコアを構成する環状コアシートのうち、爪倒し工程直前における第１爪部および第２爪部の拡大図である。 図４０の状態から第１爪部および第２爪部が曲げられたところを示す図である。 本発明の第四実施形態によるステータコアを構成する環状コアシートのうち、爪倒し工程直前における第１爪部および第２爪部の拡大図である。 図４２の状態から第１爪部および第２爪部が曲げられたところを示す図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
　（第一実施形態）
　本発明の第一実施形態によるステータコアが適用された「回転電機」としての交流発電機を図１および図２に示す。図１は、図２の交流発電機１を矢印Ｉ方向から見た図である。交流発電機１は、例えば二輪車に搭載され、バッテリの充電、および、点火プラグおよびランプへの電力供給などのために利用される。

　先ず、交流発電機１の概略構成を図１～図４に基づき説明する。
　図１および図２に示すように、交流発電機１は、アウターロータ型回転電機であり、ステータ１０、アウターロータ１５および位置センサ１６を備えている。

　図１～図４に示すように、ステータ１０は、ステータコア２００、インシュレータ１２および複数のコイル１１から構成されている。ステータコア２００は、エンジンのクランク軸２と同軸上に配置されている環状のヨーク２２と、ヨーク２２から放射状に突き出す複数のティース２３と、を有している。ティース２３の径外端にはツバ部２４が形成される。ステータコア２００は、ボルト４によりエンジンカバー３に取り付けられている。

　インシュレータ１２は、絶縁体からなり、ティース２３に取り付けられている。コイル１１は、インシュレータ１２を介してティース２３に巻回されている。コイル１１は、配線１７を経由してコネクタ１８に電気的に接続されている。

　アウターロータ１５は、ロータベース５２、ロータボディ５１、磁石５３１および磁石５３２から構成されている。ロータベース５２は、クランク軸２に嵌合可能なボス部５２１と、ボス部５２１から径外方向に突き出すフランジ部５２２と、を有している。ボス部５２１は、嵌合孔５２３と、嵌合孔５２３の内壁に形成されたキー溝５２４と、を有している。ロータベース５２は、キー溝５２４を用いてクランク軸２に相対回転不能に連結可能である。

　ロータボディ５１は、ボス部５２１と同軸上に配置された筒部５１１と、筒部５１１のうちフランジ部５２２側の一端部を塞ぐ底部５１２と、を有している。ロータボディ５１の底部５１２は、ロータベース５２のフランジ部５２２に固定されている。底部５１２の外壁には、位置検出用の突起である位置検出部５１３が形成されている。

　磁石５３１および磁石５３２は、周方向に交互にロータボディ５１の筒部５１１の径内面に固定されている。磁石５３１は、「磁極」としてのＮ極が径内方向に位置するように設けられ、磁石５３２は、「磁極」としてのＳ極が径内方向に位置するように設けられている。
　本実施形態では、アウターロータ１５はフライホイールとしても機能する。

　位置センサ１６は、径方向においてロータボディ５１の位置検出部５１３に対向しているか否かを検出することができ、アウターロータ１５の回転位置に応じた電気信号を出力する回転位置検出手段である。位置センサ１６は、コネクタ１８に電気的に接続されている。
　以上のように構成された交流発電機１は、アウターロータ１５が回転すると、アウターロータ１５の磁石５３１、５３２が作る磁界が変化することによってコイル１１に誘導電流を発生させる。この誘導電流は、単相または３相等の交流電流として出力される。

　次に、本発明の第一実施形態のステータコア２００の構成を図１～図６に基づき説明する。
　ステータコア２００は、板状部材を曲げることにより環状に形成された積層コア２０と、打ち抜き工法などで製作され軸方向で積層コア２０を挟む一対のアッパーコア４０と、を有している。積層コア２０および一対のアッパーコア４０は、軸方向に見た形状と孔位置とがほぼ一致しており、リベット孔２８２に挿通されたリベット４１によって一体に固定されている。アッパーコア４０は、積層コア２０を挟み込むことで機械的強度を補強する補強手段として機能している。

　積層コア２０のヨーク２２は、周方向に並ぶ複数のヨーク部２５１と、周方向に隣り合う一対のヨーク部２５１同士を接続している接続部２５２と、を有している。また、積層コア２０のヨーク２２は、径内面から放射状に延びている複数のスリット２６を有している。接続部２５２およびスリット２６は、周方向に隣り合う一対のティース２３の間に位置している。

　接続部２５２は、スリット２６の開口幅が大小するように曲げ可能である。言い換えれば、接続部２５２は、周方向に隣り合う一対のヨーク部２５１の先端同士が接近および離間するように曲げ可能である。
　スリット２６の先端部すなわち深部には、積層コア２０を曲げるときの応力を接続部２５２内で分散させる為の応力逃がし孔２６１が設けられている。図５に示すように、応力逃がし孔２６１は、ヨーク部２５１の基端の幅を小さくするように周方向に延びる長孔状である。これにより、ヨーク部２５１は、周方向に隣接するヨーク部２５１に対して基端部を支点に先端部が軸方向に撓むことができる。また、応力逃がし孔２６１の応力分散効果により、極所的な薄肉部が生じ無い為、機械的強度と、良好な磁路が確保される。

　ステータコア２００のヨーク２２は、ステータ１０を外部すなわちエンジンカバー３にボルト４で取り付けるとき用いる取付孔２７、および、配線のための端子を通す端子孔２８１などの孔を有している。取付孔２７は、周方向に隣り合う一対のスリット２６の間に位置している。また、取付孔２７の周方向中心位置は、ステータコア２００のティース２３の周方向中心位置と一致している。また、周方向に隣り合う一対の取付孔２７の間には、ヨーク部２５１が一つ以上配置されている。ヨーク部２５１は、ボルト４がエンジンカバー３に締め付けられるとき当該ボルト４に軸方向に押圧され、周方向に隣接するヨーク部２５１に対して軸方向に撓む。

　次に、積層コア２０の製造方法を図５および図６に基づき説明する。
　積層コア２０は、積層された複数枚の、板状部材であるコアシート２０１を環状に曲げることによって作られる。具体的には、先ず、図６に示すように接続部２５２を介して複数のコアエレメント２１が直線状に連なっているコアシート２０１を複数枚積層させ、所定の治具にセットする。このとき、コアシート２０１の第一端部２０２にある取付孔２７に位置決めピンを挿して当該第一端部２０２を固定する。取付孔２７は、位置決め手段として機能する。この段階では、スリット２６は、開口側が大きく開いており、開口部の双璧がなす角度である開口角度θは、θ＜３６０／α（αはティースの数）となるよう設定されている。

　次に、コアシート２０１の第二端部２０３にある取付孔２７に操作ピンを挿して当該第二端部２０３を第一端部２０２に突き合わせるようにコアシート２０１を曲げる。このとき、径方向幅が比較的小さく且つ応力逃がし孔２６１に隣接する接続部２５２が積極的に曲がる。取付孔２７は、操作手段として機能する。接続部２５２はスリット２６をなす２辺の一部が接触後、接触部を支点にさらに曲げられることにより、塑性変形し曲げ加工が完了する。このとき、前述のように開口角度θが（３６０／α）を下回るように設定されている為、スリット２６は接続部２５２から離れた内径側で接触することになる。接続部２５２に対して離れた点を支点に力が加わることなり、より小さな力で加工を完了することが出来る。
この為、スリット２６の接触部や加工治具と接触する部位への力が抑制され、結果発生する残留応力による磁気特性の悪化を減少させることが出来る。

　次に、案内凸部３６が案内凹部３７に案内された状態で第一端部２０２と第二端部２０３とを突き合わせ、連結凸部３２が連結凹部３１に圧入され、第一端部２０２と第二端部２０３が連結される。
　次に、ツバ部２４が周方向に延びるように曲げられ、積層コア２０が完成する。

　以上説明したように、本発明の第一実施形態によるアウターロータ型の交流発電機１のステータコア２００は、環状に曲げられて成るヨーク２２と、ヨーク２２から放射状に延びている複数のティース２３と、ティース２３に巻回されているコイル１１と、を備える。ヨーク２２は、エンジンカバー３に取り付けるとき用いるボルト４が挿通可能な取付孔２７を有する。
　したがって、例えば円筒部材などの固定用部材を用いることなくステータコア２００をエンジンカバー３に直接取り付けることができる。そのため、固定用部材が不要であり、部品点数を削減することができる。また、ステータコア２００が固定された固定用部材をエンジンカバー３などに取り付ける工程が不要であり、組付工数を削減することができる。

　また、ステータコア２００の取付孔２７は、コアシート２０１を環状に曲げるとき、位置決め手段および操作手段として用いることができる。具体的には、コアシート２０１の第一端部２０２にある取付孔２７に位置決めピンを挿して当該第一端部２０２を固定しつつ、コアシート２０１の第二端部２０３にある取付孔２７に操作ピンを挿して当該第二端部２０３を第一端部２０２に突き合わせるようにコアシート２０１を曲げる。このような作り方は、自動機械のみならず、人力で作るときも利用可能であり、比較的容易にコアシート２０１を曲げることができる。

　また、第一実施形態では、スリット２６は、周方向に隣り合う一対のティース２３の間に位置している。そのため、ステータコア２００の径内部が変形し易く、エンジンカバー３への取り付けが行い易い。

　また、第一実施形態では、取付孔２７は、周方向に隣り合う一対のスリット２６の間に位置している。そのため、取付孔２７の加工時に変形が少ないため、高い寸法精度を得ることができる。また、例えばスリット２６を跨ぐように取付孔が形成されるとボルト４の締め付け時に取付孔の縁部が逃げるように変形してしまうが、本実施形態では上記変形を回避することができる。

　また、第一実施形態では、取付孔２７の周方向中心位置は、ステータコア２００のティース２３の周方向中心位置と一致している。そのため、ティース２３の基端部の強度を確保することができる。

　また、第一実施形態では、ステータコア２００のヨーク２２は、周方向に並ぶ複数のヨーク部２５１と、周方向に隣り合う一対のヨーク部２５１同士を接続している曲げ可能な接続部２５２と、を形成している。また、周方向に隣り合う一対の取付孔２７の間には、ヨーク部２５１が一つ以上配置されている。そのため、ヨーク部２５１は、ボルト４がエンジンカバー３に締め付けられるとき当該ボルト４に軸方向に押圧され、周方向に隣接するヨーク部２５１に対して軸方向に撓むことができる。このようにヨーク部２５１が撓むことでボルト４の抜け止め効果を得ることができる。

　次に、本発明の第二実施形態のステータコア２００について、図７～図９を参照して詳細な構成を説明する。
　図７および図８に示すように、ステータコア２００は、積層コア２０と、積層コア２０の厚み方向の両側に設けられた一対のアッパーコア４０とを有している。積層コア２０およびアッパーコア４０は、リベット４１により一体に固定されている。アッパーコア４０は、平面形状や対応する孔位置が積層コア２０とほぼ一致している。また、アッパーコア４０の外縁部４３は、軸方向において積層コア２０とは反対側に折り曲げられており、インシュレータ１２の径方向位置を規制している。

　ステータコア２００は、環状のヨーク２２と、ヨーク２２から放射状に延びる複数のティース２３と、ティース２３の先端から周方向の両方向に突き出す複数のツバ部４６とを備えている。ヨーク２２は、ボルト４を通す取付孔２７、配線のための端子を通す端子孔４８、および、リベット４１を通すリベット孔２８２等の孔を有している。ティース２３には、インシュレータ１２を介してコイル１１が巻回される。ツバ部４６は、コイル１１の巻回範囲を規制する。

　積層コア２０は、図９に示す環状コアシート５０の積層体から構成されている。
　環状コアシート５０は、後述する帯状コアシートを環状に曲げて形成されたものであり、複数のヨーク部２５１、複数の接続部２５２、複数のティース部５３および複数の爪部５４、５５を有している。各ヨーク部２５１は、接続部２５２を介して周方向につながっている。接続部２５２は、ヨーク部２５１と比べて径方向の幅が小さく、曲げ可能であり、周方向で隣り合うヨーク部２５１のうち径方向外側同士を接続している。接続部２５２に対し径方向内側であって、周方向で隣り合うヨーク部２５１間には、スリット２６が形成されている。スリット２６の先端には、接続部２５２を曲げるとき応力集中を回避するための応力逃がし孔２６１が形成されている。

　ティース部５３は、ヨーク部２５１から径方向外側に延びている。ティース部５３の幅は、基端から先端まで連続的に大きくなっている。ティース部５３の先端には、２本の爪部すなわち第１爪部５４および第２爪部５５が設けられている。第１爪部５４および第２爪部５５は、ティース部５３の先端から周方向の一方および他方へ突き出す突起である。

　ティース部５３の先端の中央には、窪み５８が形成されている。また、第１爪部５４および第２爪部５５とティース部５３の側面との角部には、筋５９が形成されている。これらの窪み５８および筋５９は、製造途中にて第１爪部５４および第２爪部５５を曲げるとき応力集中を回避するための逃がし形状の名残である。

　次に、積層コア２０の製造方法について、図１０～図３０を参照して説明する。積層コア２０は、打ち抜き工程、曲げ工程、連結工程、爪倒し工程を経て作られる。
［打ち抜き工程］
　先ず、打ち抜き工程では、図１０に示す帯状コアシート６０が電磁鋼板から打ち抜かれる。帯状コアシート６０は、曲げ可能な接続部２５２を介して直線状につながった複数のコアエレメント２１から構成されている。コアエレメント２１は、接続部２５２に接続されたヨーク部２５１と、ヨーク部２５１から帯状コアシート６０の幅方向へ延びるティース部５３と、ティース部５３の先端から当該ティース部５３の延伸方向と同方向へ突き出す第１爪部５４および第２爪部５５と、を有している。

　本実施形態では、図１１に示すように、２つの帯状コアシート６０を電磁鋼板６２から打ち抜くとき、第一の帯状コアシート６０の隣り合うティース部５３間に第二の帯状コアシート６０のティース部５３が位置するように板取りされる。

　図１２に示すように、隣り合うヨーク部２５１間には、Ｖ字状の切欠き６３が形成されている。切欠き６３の先端には、接続部２５２に沿って延びる応力逃がし孔２６１が形成されている。切欠き６３を区画する２辺のうち一方を第一辺６４とし、他方を第二辺６５とし、第一辺６４に沿う第一仮想直線６６と第二辺６５に沿う第二仮想直線６７との交点を仮想交点６８とすると、仮想交点６８は接続部２５２内に位置する。

　図１３および図１４に示すように、帯状コアシート６０の一方の端部である第一端部２０２には、開口部が括れている連結凹部３１が形成されており、また、帯状コアシート６０の他方の端部である第二端部２０３には、連結凹部３１に挿入可能な連結凸部３２が形成されている。

　連結凹部３１の内壁は、幅方向において対向する一対のテーパー面７８を有している。また、連結凹部３１に対し幅方向の両方には、第一端部２０２の第一端面８３から突き出す案内凸部３６が形成されている。この案内凸部３６は、後述の案内凹部３７と共に、連結凸部３２の連結凹部３１への挿入を案内する案内凹凸部を構成する。
　連結凸部３２は、厚み方向に貫通する通孔７７を有している。本実施形態では、通孔７７は円形である。この通孔７７は、後述の連結工程において連結凸部３２を幅方向へ変形させるために用いられる。また、連結凸部３２に対し幅方向の両方には、第二端部２０３の第二端面８１から凹む案内凹部３７が形成されている。

［曲げ工程］
　曲げ工程では、図１０の帯状コアシート６０が３つの段階を経て環状に曲げられ、図１７の環状コアシート５０が形成される。以下詳しく説明する。本実施形態では、帯状コアシート６０を複数枚積層した後、環状に曲げる製造方法を採用する。

　第一段階で、図１５に示すように、帯状コアシート６０の長手方向の中央に位置する中央接続部２５２ａを残して他の接続部２５２が曲げられる。接続部２５２を曲げるとき、図１２に拡大して示すように、接続部２５２に対し切欠き６３側に位置する曲げ中心７５まわりに接続部２５２が曲げられる。これにより、接続部２５２は、幅方向の全てが周方向へ引っ張られることになる。また、接続部２５２は、切欠き６３の開口角度θと同じ角度だけ曲げ中心７５まわりに曲げられる。したがって、第一辺６４と第二辺６５とが接触する前に曲げが終了する。

　続いて第二段階で、図１６に示すように中央接続部２５２ａが曲げられる。曲げ終えた接続部２５２がつないでいる一対のコアエレメント２１同士は、第二段階が終了するまで、すなわち全ての接続部２５２の曲げが終了するまで相対移動不能に拘束される。全ての接続部２５２の曲げが終了した段階では、各ヨーク部２５１間には放射状に延びる隙間７６が形成されている。

　続いて第三段階で、曲げ終えた接続部２５２がつないでいる一対のコアエレメント２１同士の拘束が解除される。このとき、接続部２５２は、曲げるとき幅方向の全てが周方向へ引っ張られていたため、スプリングバックにより周方向へ縮むように変形が戻る。このときの戻りは隙間７６を閉じるように作用するので、図１７に示すように隙間７６の無い環状コアシート５０が形成される。

［連結工程］
　連結工程では、図１８に示すように曲げ工程を終えた段階で連結凹部３１に挿入されている連結凸部３２が連結凹部３１から抜け止められることにより、環状コアシート５０の第一端部２０２と第二端部２０３とが連結される。以下詳しく説明する。

　連結凸部３２は、図１９に示すように、当該連結凸部３２の最大幅が連結凹部３１の開口部７４の開口幅よりも大きくなるように、通孔７７が押し広げられて幅方向へ変形させられることにより、連結凹部３１から抜け止めされる。この連結凸部３２の幅方向への変形は、図２０～図２３に示す拡張治具１００を用いて行われる。

　拡張治具１００は、押圧部１０１、および押圧部１０１から延びる棒状の挿入部１０２から構成されている。挿入部１０２は、一対の円弧面１０３、１０４と、円弧面１０３および円弧面１０４の端部同士を繋ぐ平面１０５、１０６と、を形成している。円弧面１０３および円弧面１０４と平面１０５および平面１０６との角は丸みを帯びている。平面１０５と平面１０６とは互いに平行である。平面１０５と平面１０６との幅すなわち二面幅Ｘ１は、図１９に示す変形後の通孔７７のうち短手方向の幅Ｘ２とほぼ同じである。

　挿入部１０２は、先端部１０７から中間部１０８を経て基端部１０９に至るまで、最大幅が連続的に大きくなるように形成されている。挿入部１０２の先端部１０７の円弧面１０３ａ、１０４ａは、図１８に示す変形前の円形の通孔７７の縁に沿う形状である。つまり、先端部１０７の最大幅Ｙ１は、変形前の通孔７７の直径Ｄとほぼ同じである。挿入部１０２の基端部１０９の円弧面１０３ｃ、１０４ｃは、図１９に示す変形後の通孔７７のうち長手方向に対向する内壁に沿う形状である。つまり、基端部１０９の最大幅Ｙ３は、変形後の通孔７７のうち長手方向の幅Ｙ４とほぼ同じである。挿入部１０２の中間部１０８の最大幅Ｙ２は、先端部１０７の最大幅Ｙ１より大きく、また基端部１０９の最大幅Ｙ３より小さい。

　拡張治具１００は、図２０、図２１、図２２に順に示すように挿入部１０２が通孔７７に挿入されることにより、通孔７７を幅方向へ押し広げ、連結凸部３２を幅方向へ広がるように変形させる。連結凸部３２は、上述のように変形させられることによって連結凹部３１のテーパー面７８に密着し固定される。これにより、連結凸部３２が連結凹部３１のテーパー面７８に面接触し、確実な連結力を得ることができる。

　図１９に示すように、連結凹部３１および連結凸部３２に対し幅方向の両方には、案内凹凸部７９が設けられている。案内凹凸部７９は、連結凹部３１に対し幅方向に隣接する位置で第一端部２０２の第一端面８３から突き出す案内凸部３６と、連結凸部３２に対し幅方向に隣接する位置で第二端部２０３の第二端面８１から凹む案内凹部３７と、から構成されている。案内凹凸部７９は、連結凸部３２の連結凹部３１への挿入を案内する案内手段として機能する。

［爪倒し工程］
　爪倒し工程では、環状コアシート５０の第１爪部５４および第２爪部５５が周方向の一方および他方に延びるように根元から倒される。以下詳しく説明する。
　先ず、図２６に示すように、連結工程を終えた環状コアシート５０が爪倒し装置８５にセットされる。爪倒し装置８５は、保持台８６とパンチ８７とを備えている。保持台８６は、ティース部５３を幅方向の両側から支持可能な受け部材８８を有している。

　この段階では、図２７に示すように、環状コアシート５０の第１爪部５４および第２爪部５５とティース部５３の先端９１との角９２は、丸みを帯びている。また、第１爪部５４および第２爪部５５とティース部５３の側面９３との角には、窪み９４が形成されている。パンチ８７の先端部の形状は、環状コアシート５０の第１爪部５４と第２爪部５５との間に区画される空間と同じ形状である。すなわち、パンチ８７は、第１爪部５４と第２爪部５５との間に挿入されたとき、第１爪部５４と第２爪部５５とティース部５３とに沿うように当接する。

　環状コアシート５０が爪倒し装置８５にセットされた後、図２８に示すように、角９２の曲率中心と一致する回動軸心８９まわりにパンチ８７が回動させられ、第１爪部５４が根元９５から倒れるよう曲げられる。このとき、パンチ８７は、第１爪部５４の根元９５から末端部９６まで連続的に接触しながら当該第１爪部５４を曲げ、ティース部５３に対し幅方向の両側に配置された受け部材８８との間に第１爪部５４を挟み込む。また、第１爪部５４の根元９５のうち窪み９４付近の部分が圧縮され、余肉が窪み９４に逃げることにより、筋５９が形成される。
　この後、第２爪部５５も第１爪部５４と同様に、図２９に示すように根元９５から倒れるよう曲げられ、図３０に示す環状コアシート５０の積層体が完成する。

　曲げられた後の第１爪部５４および第２爪部５５は、環状コアシート５０のうち径方向で最も外側に位置しており、図２に示すように、ステータ１０が交流発電機１に組み込まれるとアウターロータ１５に対向する径外面９７を形成する。図２３に示すように、第１爪部５４および第２爪部５５の径外面９７は、環状コアシート５０の中央孔９８と同心の仮想円Ｃと一致する円弧面である。本実施形態では、図２０に示すように、第１爪部５４および第２爪部５５が曲げられる前の段階において、第１爪部５４および第２爪部５５のうちパンチ８７と対向する対向面９９は、仮想円Ｃに対応する円弧状の面に形成されている。

　次に、曲げ工程で使用されるコアシート曲げ装置を図３１～図３９に基づき説明する。
　コアシート曲げ装置１１０は、複数のスライダ１１１、ベース１１２、回転軸１１３から構成されている。スライダ１１１は、図３２～図３４に示すように、コアエレメント２１を把持可能な把持部材であり、コアエレメント２１が嵌め込まれる溝１１４を有している。溝１１４のうち内壁１１５はヨーク部２５１を支持可能であり、また溝１１４のうち内壁１１６、１１７はティース部５３を挟むように支持可能である。
　スライダ１１１は、ベース１１２に取り付けられている。各ベース１１２は回転軸１１３を介してつながっており、隣り合うベース１１２の一方は、他方に対し回転軸１１３の軸心まわりに相対回動可能である。

　スライダ１１１は、図３４～図３７中に矢印Ｓで示すように、ベース１１２に対し、把持したコアエレメント２１のティース部５３の延伸方向へスライド可能である。具体的には、スライダ１１１は、図３４に示すように、把持したコアエレメント２１の曲げ中心７５が回転軸１１３の軸心１１８と一致する第一の状態から、図３６に示すように、把持したコアエレメント２１の仮想交点６８が回転軸１１３の軸心１１８と一致する第二の状態まで、ベース１１２に対し相対移動可能である。

　コアシート曲げ装置１１０は、曲げ工程の第一段階前に図３３に示すように帯状コアシート６０がセットされ、第一段階および第二段階にて各ベース１１２が操作されることにより図３８に示すように全ての接続部２５２が曲げられた後、全てのスライダ１１１をベース１１２に対し同時にスライドさせて接続部２５２のスプリングバックを許容し、図３９に示すように環状コアシート５０を成形する。

　以上説明したように、第二実施形態では、帯状コアシート６０のコアエレメント２１は、ティース部５３の先端から当該ティース部５３の延伸方向と同方向へ突き出す第１爪部５４および第２爪部５５を有する。第１爪部５４および第２爪部５５は、少なくとも爪部５４、５５の根元９５に接触するパンチ８７が、当該パンチ８７を通る回動軸心８９まわりに回動するとき、当該パンチ８７により根元９５から倒れるように曲げられる。

　したがって、帯状コアシート６０のティース部５３間の隙間を爪部５４、５５が狭めることなく、板取りに際して帯状コアシート６０のティース部５３間に別の帯状コアシート６０のティース部５３を配置することができる。そのため、第二実施形態によれば、帯状コアシート６０を打ち抜く板材の歩留まりを向上させることができる。

　また、パンチ８７は少なくとも爪部５４、５５の根元９５に接触するので、パンチが爪部の先端のみに接触する場合と比べて、爪部５４、５５の先端に過大な応力が作用するのを抑制することができる。そのため、第一実施形態によれば、第１爪部５４および第２爪部５５を曲げるとき当該爪部５４、５５の先端部の変形を抑制することができる。

　また、第二実施形態では、パンチ８７は、爪部５４、５５の根元９５から末端部９６まで連続的に接触しながら当該爪部５４、５５を曲げる。そのため、爪部５４、５５を、曲げる前の形状を維持したまま根元９５から曲げることができる。

　また、第二実施形態では、爪部５４、５５とティース部５３の先端９１との角９２は丸みを帯びており、当該角９２の曲率中心はパンチ８７の回動軸心８９と一致する。そのため、爪部５４、５５の根元９５にパンチ８７を可及的に接触させながら爪部５４、５５を曲げることができる。

　また、第二実施形態では、爪部５４、５５のうち、当該爪部５４、５５の曲げ直前にパンチ８７と対向する対向面９９は、爪部５４、５５が曲げられた後、環状コアシート５０の中央孔９８と同心の仮想円Ｃと一致する円弧状の面である。そのため、交流発電機１に組み込まれたステータ１０とアウターロータ１５との間隔を周方向で一定に保つことができる。

　また、第二実施形態では、爪部５４、５５の対向面９９は、パンチ８７が受け部材８８との間に爪部５４、５５を挟み込むとき、仮想円Ｃと一致する円弧状の面に成形される。そのため、万一、爪部５４、５５が曲げられている途中に対向面９９が変形しても、曲げ最終段階において仮想円Ｃと一致するように対向面９９を修正することができる。

　（第三実施形態）
　本発明の第三実施形態によるステータコアを構成する環状コアシートを図４０および図４１に基づき説明する。なお、第二実施形態の構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。図４０に示すように、爪倒し工程直前の第１爪部５４および第２爪部５５の根元９５は、３つの窪み９４を有している。したがって、爪倒し工程にて図４１に示すように第１爪部５４および第２爪部５５が根元９５から曲げられるとき、根元９５の縁の一箇所に応力が集中することを一層防止することができる。

　（第四実施形態）
　本発明の第四実施形態によるステータコアを構成する環状コアシートを図４２および図４３に基づき説明する。なお、第二実施形態の構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。図４２に示すように、爪倒し工程直前の第１爪部５４および第２爪部５５の根元９５は、４つの窪み９４を有している。したがって、爪倒し工程にて図４３に示すように第１爪部５４および第２爪部５５が根元９５から曲げられるとき、根元９５の縁の一箇所に応力が集中することをより一層防止することができる。

　（他の実施形態）
　本発明の他の実施形態では、ステータコアは、複数枚のコアシートが積層される構成に限らず、一枚の板で形成されてもよい。
　本発明の他の実施形態では、ステータは、３本のボルトに限らず、２本以下のボルトまたは４本以上のボルトにより固定されてもよい。
　本発明の他の実施形態では、スリットの周方向位置は、ティースの周方向位置と同じであってもよい。
　本発明の他の実施形態では、取付孔は、スリットに重なるように形成されてもよい。
　本発明の他の実施形態では、取付孔の周方向中心位置は、ティースの周方向中心位置と一致していなくてもよい。
　本発明の他の実施形態では、周方向に隣り合う一対の取付孔の間には、一つのスリットが位置していてもよい。すなわち、周方向に隣り合う一対の取付孔は、周方向に隣り合う一対のヨーク部に形成されてもよい。
　本発明の他の実施形態では、１枚の帯状コアシートが環状に曲げられた後、積層されてもよい。
　本発明の他の実施形態では、電磁鋼板以外の板材から帯状コアシートを打ち抜いてもよい。
　本発明の他の実施形態では、第１爪部および第２爪部は、少なくとも根元に接触するパンチにより曲げられればよい。例えば、第１爪部および第２爪部は、末端部に非接触となるパンチにより曲げられてもよい。この場合、比較的長い爪部を曲げるとき当該爪部の末端部に応力が作用するのを確実に回避することができる。
　本発明の他の実施形態では、ステータコアは、二輪車用の交流発電機に限らず、各種用途の発電機、他の型式の発電機、あるいはブラシレスモータ等の電動機に適用することができる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

　１・・・・交流電動機（アウターロータ型回転電機）
　１０・・・ステータ
　１１・・・コイル
　２０１・・コアシート（板状部材）
　２０２・・第一端部
　２０３・・第二端部
　２２・・・ヨーク
　２３・・・ティース
　２６・・・スリット
　２７・・・取付孔
 

Claims (13)

1. 　アウターロータ型回転電機（１）に用いられ、スリット（２６）を有する板状部材（２０１）を曲げることにより環状に形成されたステータコア（２００）であって、
   　短手方向に延び且つ長手方向に並ぶ複数の前記スリットを有する前記板状部材が前記スリットの開口幅を狭めるように曲げられ、前記板状部材の両端部にそれぞれ設けられた第一端部（２０２）と第二端部（２０３）とが接続されることにより環状に形成されているヨーク（２２）と、
   　前記ヨークから放射状に延びている複数のティース（２３）と、
   　前記ティースに巻回されているコイル（１１）と、
   　を備え、
   　前記ヨークは、ボルト（４）が挿通可能な取付孔（２７）を有することを特徴とするステータコア。
2. 　前記スリットは、周方向に隣り合う一対の前記ティースの間に位置していることを特徴とする請求項１に記載のステータコア（２００）。
3. 　前記取付孔は、周方向に隣り合う一対の前記スリットの間に位置していることを特徴とする請求項２に記載のステータコア（２００）。
4. 　前記取付孔の周方向中心位置は、前記ティースの周方向中心位置と一致していることを特徴とする請求項３に記載のステータコア（２００）。
5. 　周方向に隣り合う一対の前記取付孔の間には、二つ以上の前記スリットが位置していることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のステータコア（２００）。
6. 　前記スリットの開口角度をθとし、前記ティースの数をαとすると、前記スリットは、
   　　θ＜３６０／α
   　の関係が成り立つように設定されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のステータコア（２００）。
7. 　曲げ可能な接続部（２５２）を介して直線状につながった複数のコアエレメント（２１）からなる帯状コアシート（６０）を環状に曲げて形成された環状コアシート（５０）の積層体から構成され、アウターロータ型回転電機（１）に用いられるステータコア（２００）であって、
   　前記帯状コアシートの前記コアエレメントは、前記接続部に接続されたヨーク部（２５１）と、前記ヨーク部から延びるティース部（５３）と、前記ティース部の先端（９１）から当該ティース部の延伸方向と同方向へ突き出す爪部（５４、５５）と、を有し、
   　前記爪部は、前記ティース部の前記先端と前記爪部との間に配置され少なくとも前記爪部の根元（９５）に接触するパンチ（８７）が、当該パンチを通る回動軸心（８９）まわりに回動するとき、当該パンチにより前記根元から倒れるように曲げられることを特徴とするステータコア。
8. 　前記爪部は、当該爪部の前記根元から末端部（９６）まで連続的に接触する前記パンチにより曲げられることを特徴とする請求項７に記載のステータコア。
9. 　前記爪部と前記ティース部の前記先端との角は丸みを帯びており、当該角の曲率中心は前記パンチの前記回動軸心と一致することを特徴とする請求項７または８に記載のステータコア。
10. 　前記爪部のうち、当該爪部の曲げ直前に前記パンチと対向する対向面（９９）は、前記爪部が曲げられた後、前記環状コアシートの中央孔（９８）と同心の仮想円（Ｃ）と一致する円弧状の面であることを特徴とする請求項７～９のいずれか一項に記載のステータコア。
11. 　前記爪部のうち、当該爪部の曲げ直前に前記パンチと対向する対向面（９９）は、前記爪部が曲げられるとき、前記ティース部に対し幅方向の両側に配置された受け部材（８８）と前記パンチとの間に挟み込まれ、前記環状コアシートの中央孔（９８）と同心の仮想円（Ｃ）と一致する円弧状の面に成形されることを特徴とする請求項７～９のいずれか一項に記載のステータコア。
12. 　前記爪部が曲げられる前、前記爪部と前記ティース部の側面（９３）との間には、複数の窪み（９４）が形成されていることを特徴とする請求項７～１１のいずれか一項に記載のステータコア。
13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載のステータコア（２００）と、
    　周方向に交互に異なる磁極（５３１、５３２）を有し、前記ステータコアに対して回転するとき生じる磁界の変化によって前記コイルに誘導電流を発生させるアウターロータ（１５）と、
    　を備えることを特徴とするアウターロータ型回転電機（１）。

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