WO2023119931A1 - ステータの製造方法およびステータの製造装置 - Google Patents

Abstract

このステータの製造方法では、複数のスロット内の各々に配置した誘導加熱用コイルに電流を流すことにより積層コアを発熱させて、プレス加工に起因する積層コアの残留応力を除去する応力除去工程が行われる。

Description

ステータの製造方法およびステータの製造装置

　本発明は、ステータの製造方法およびステータの製造装置に関する。

　従来、誘導加熱用コイルに電流を流すことにより積層コアを発熱させてプレス加工に起因する積層コアの残留応力を除去するステータの製造方法が知られている。このようなステータの製造方法は、たとえば、特許第６６４５１６３号公報に開示されている。

　特許第６６４５１６３号公報には、誘導加熱によるモータコア（積層コア）の焼鈍方法が開示されている。特許第６６４５１６３号公報に記載されているモータコアの焼鈍方法では、打ち抜き加工（プレス加工）後の電磁鋼板を積層して形成された複数のスロットを含むモータコアが準備される。そして、モータコアの外側および内側に、それぞれ、環状の加熱用誘導コイル（誘導加熱用コイル）が配置される。そして、モータコアの外側および内側に配置された加熱用誘導コイルに電流を流すことによりモータコア全体を発熱させて、モータコアにおける打ち抜き加工に起因する歪み（残留応力）が除去される。

特許第６６４５１６３号公報

　しかしながら、特許第６６４５１６３号公報に記載の積層コアの焼鈍方法では、積層コアにおけるプレス加工に起因する残留応力が除去される際に、積層コア全体を発熱させる。この場合、積層コア全体を発熱させるとともに、積層コア全体を発熱させた後、積層コア全体を徐冷する必要があるので、残留応力を除去するために必要となる時間が比較的長くなる。すなわち、生産性が低くなる。また、積層コア全体を発熱させるので、積層コアの部分毎の温度変化が大きくなり積層コアの変形量が大きくなる。すなわち、積層コアの変形量が大きくなるのを抑制するための治具が必要となる。このため、残留応力を除去するための時間を短縮させることが可能で、かつ、残留応力を除去する際の積層コアの変形量が大きくなるのを抑制することが可能なステータの製造方法および製造装置が望まれている。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、残留応力を除去するための時間を短縮させることが可能で、かつ、残留応力を除去する際の積層コアの変形量が大きくなるのを抑制することが可能なステータの製造方法およびステータの製造装置を提供することである。

　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるステータの製造方法は、電磁鋼板が積層されるとともに、径方向に突出する複数のティースと複数のティース同士の間に形成される複数のスロットとを含む積層コアをプレス加工により形成するコア形成工程と、コア形成工程の後に、複数のスロット内の各々に配置した誘導加熱用コイルに電流を流すことにより積層コアを発熱させて、プレス加工に起因する積層コアの残留応力を除去する応力除去工程と、を備える。

　この発明の第１の局面におけるステータの製造方法は、上記のように、複数のスロット内の各々に配置した誘導加熱用コイルに電流を流すことにより積層コアを発熱させて、プレス加工に起因する積層コアの残留応力を除去する応力除去工程を備える。これにより、応力除去工程において、積層コアのうちの複数のスロットの周辺の部分を局所的に発熱させて、積層コアのうちの複数のスロットの周辺の部分に対して局所的にプレス加工に起因する積層コアの残留応力を除去することができる。これにより、積層コア全体を発熱させる場合と比較して、積層コアを発熱させる時間および徐冷する時間が短くなるとともに、積層コアの変形量が小さくなる。その結果、残留応力を除去するための時間を短縮させることができるとともに、残留応力を除去する際の積層コアの変形量が大きくなるのを抑制することができる。なお、プレス加工により形成された積層コアにおいて残留応力が生じる積層コアのせん断切り口部のうち残留応力を除去する必要があるのは、ステータが回転電機の一部として使用される際に磁束が多く流れる複数のスロットの周辺部分である。本発明では、この点に着目して、積層コアのうちの複数のスロットの周辺の部分を局所的に発熱させている。

　また、上記目的を達成するために、この発明の第２の局面におけるステータの製造装置は、電磁鋼板が積層されるとともに径方向に突出する複数のティースと複数のティース同士の間に形成される複数のスロットとを含む積層コアの複数のスロット内の各々に配置された状態で、電流を流すことにより積層コアを発熱させて、積層コアの残留応力を除去するための誘導加熱用コイルを備える。

　この発明の第２の局面におけるステータの製造装置は、上記のように、積層コアの複数のスロット内の各々に配置された状態で、電流を流すことにより積層コアを発熱させて、積層コアの残留応力を除去する誘導加熱用コイルを備える。これにより、誘導加熱用コイルを用いることにより、積層コアのうちの複数のスロットの周辺の部分を局所的に発熱させて、積層コアのうちの複数のスロットの周辺の部分に対して局所的に積層コアの残留応力を除去することができる。これにより、上記第１の局面におけるステータの製造方法と同様に、積層コア全体を発熱させる場合と比較して、積層コアを発熱させる時間および徐冷する時間が比較的短くなるとともに、積層コアの変形量が小さくなる。その結果、上記第１の局面におけるステータの製造方法と同様に、残留応力を除去するための時間を短縮させることができるとともに、残留応力を除去する際の積層コアの変形量が大きくなるのを抑制することができる。

　本発明によれば、上記のように、残留応力を除去するための時間を短縮させることが可能で、かつ、残留応力を除去する際の積層コアの変形量が大きくなるのを抑制することが可能なステータの製造方法および製造装置を提供することができる。

本発明の第１～第４実施形態によるステータを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるステータの製造フローを示す図である。 本発明の第１実施形態によるステータの製造フローにおける積層コアを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるステータの製造装置を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるステータの製造装置の部分拡大斜視図である。 本発明の第１実施形態によるステータの製造装置の誘導加熱用コイルを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるステータの製造装置の誘導加熱用コイルのうちの先端部の軸方向と直交する平面に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態によるステータの製造フローにおける積層コアの移動を説明するための斜視図である。 本発明の第２実施形態によるステータの製造フローを示す図である。 本発明の第２実施形態によるステータの製造装置を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態によるステータの製造フローを示す図である。 本発明の第３実施形態によるステータの製造装置を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態によるステータの製造フローを示す図である。 本発明の第４実施形態によるステータの製造装置を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態の変形例によるステータの製造装置を示す斜視図である。 本発明の第１～第４実施形態の第１変形例によるステータの製造装置の誘導加熱用コイルを示す側面図である。 本発明の第１～第４実施形態の第２変形例によるステータの製造装置の誘導加熱用コイルを示す側面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　［第１～第４実施形態によるステータの構成］
　図１を参照して、本発明の第１～第４実施形態によるステータ１０の構成について説明する。

　以下の説明では、ステータ１０が備えるステータコア１１（積層コア１０Ａ（図３参照））の軸方向、径方向および周方向を、それぞれ、Ｚ方向、Ｒ方向およびＣ方向とする。また、軸方向（Ｚ方向）における一方側および他方側を、それぞれ、Ｚ１側およびＺ２側とする。また、径方向（Ｒ方向）における内側および外側を、それぞれ、Ｒ１側およびＲ２側とする。

　図１に示すように、ステータ１０は、ステータ１０に対向するようにステータ１０のＲ１側に配置されるロータ（図示しない）と共に、インナーロータ型の回転電機（図示しない）の一部を構成する。回転電機は、たとえば、モータ、ジェネレータ、または、モータ兼ジェネレータである。

　ステータ１０は、ステータコア１１と、コイル部（図示しない）と、を備える。

　ステータコア１１は、Ｚ方向に沿った中心軸線（図示しない）を中心軸とした円筒形状を有する。ステータコア１１は、複数の電磁鋼板（たとえば、珪素鋼板）がＺ方向に積層されることにより形成されている。

　ステータコア１１は、円環状のバックヨーク１１ａと、バックヨーク１１ａからＲ１側に突出する複数のティース１１ｂと、を含む。そして、Ｃ方向に隣接するティース１１ｂ同士の間には、各々、スロット１１ｃが形成されている。すなわち、ステータコア１１は、複数のスロット１１ｃを含む。

　複数のスロット１１ｃの各々は、Ｚ方向に延びるように設けられている。そして、複数のスロット１１ｃの各々は、ステータコア１１において、Ｚ方向の両側が開口するように形成されている。また、複数のスロット１１ｃの各々は、ステータコア１１において、Ｒ１側が開口するように形成されている。

　コイル部は、複数のスロット１１ｃの各々に収容される複数のスロット収容部を含む。また、コイル部は、互いに異なるスロット１１ｃに収容されるスロット収容部同士を接続する複数のコイルエンド部を含む。コイル部は、銅線から構成されている。コイル部は、電源部（図示せず）から３相交流の電力が供給されることにより、磁束を発生させるように構成されている。

　［第１実施形態によるステータの製造方法およびステータの製造装置］
　図２～図８を参照して、本発明の第１実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置１００について、第１実施形態によるステータ１０の製造フローに沿って説明する。

　（コア形成工程）
　まず、図２に示すように、ステップＳ１１０において、コア形成工程が行われる。図３に示すように、コア形成工程（Ｓ１１０）は、電磁鋼板が積層されるとともに、径方向（Ｒ方向）に突出する複数のティース１１ｂと複数のティース１１ｂ同士の間に形成される複数のスロット１１ｃとを含む積層コア１０Ａをプレス加工（打ち抜き加工）により形成する工程である。具体的には、複数の電磁鋼板に対して打ち抜き加工が行われた後、複数の電磁鋼板が積層されることにより、積層コア１０Ａが形成される。

　コア形成工程（Ｓ１１０）において、打ち抜き加工によって形成された積層コア１０Ａのせん断切り口部には残留応力が生じる。せん断切り口部のうちの複数のスロット１１ｃの周辺部分は、ステータ１０が回転電機の一部として使用される際に磁束が多く流れる部分である。なお、せん断切り口部のうちの複数のスロット１１ｃの周辺部分とは、複数のスロット１１ｃ各々の周囲（内壁面１１ｄ（図７参照））および複数のティース１１ｂ各々の先端部である。一方、せん断切り口部のうちのバックヨーク１１ａのＲ２側の端部は、ステータ１０が回転電機の一部として使用される際に磁束が殆ど流れない部分である。したがって、積層コア１０Ａのせん断切り口部のうち残留応力を除去する必要があるのは、複数のスロット１１ｃの周辺部分である。

　（応力除去工程）
　次に、図２に示すように、ステップＳ１２０において、応力除去工程が行われる。図４に示すように、応力除去工程（Ｓ１２０）は、複数のスロット１１ｃ内の各々に配置した誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させて、プレス加工（打ち抜き加工）に起因する積層コア１０Ａの残留応力を除去する工程である。すなわち、応力除去工程（Ｓ１２０）は、積層コア１０Ａのせん断切り口部に生じた残留応力を除去するために積層コア１０Ａを焼鈍する工程である。なお、応力除去工程（Ｓ１２０）は、ステータ１０の製造装置１００を用いて行われる。ステータ１０の製造装置１００は、誘導加熱用コイル１１０を備える。誘導加熱用コイル１１０は、積層コア１０Ａの複数のスロット１１ｃ内の各々に配置された状態で、電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させて、プレス加工に起因する積層コア１０Ａの残留応力を除去するためのコイルである。なお、図４では、後述する不活性ガス噴射部１３０の図示を省略している。

　これにより、応力除去工程（Ｓ１２０）において、誘導加熱用コイル１１０を用いることにより、積層コア１０Ａのうちの複数のスロット１１ｃの周辺の部分を局所的に発熱させて、積層コア１０Ａのうちの複数のスロット１１ｃの周辺の部分に対して局所的にプレス加工（打ち抜き加工）に起因する積層コア１０Ａの残留応力を除去することができる。これにより、積層コア１０Ａ全体を発熱させる場合と比較して、積層コア１０Ａを発熱させる時間および徐冷する時間が短くなるとともに、積層コア１０Ａの変形量が小さくなる。その結果、残留応力を除去するための時間を短縮させることができるとともに、残留応力を除去する際の積層コア１０Ａの変形量が大きくなるのを抑制することができる。

　図５に示すように、応力除去工程（Ｓ１２０）は、径方向（Ｒ方向）に拡がる先端部１１１と先端部１１１の径方向両端部が軸方向（Ｚ方向）側に折り返された折り返し部１１２とを含む誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、誘導加熱用コイル１１０は、先端部１１１と、折り返し部１１２と、軸方向延長部１１３と、接続部１１４（図４参照）と、を含む。図６に示すように、先端部１１１は、Ｒ方向に沿って延びている。折り返し部１１２は、先端部１１１の径方向両端部の各々から、Ｚ１側に折り返されている。折り返し部１１２のＺ１側の端部は、Ｚ方向に延びる軸方向延長部１１３と接続されている。図４に示すように、接続部１１４は、Ｃ方向に隣り合う軸方向延長部１１３同士を接続するようにＣ方向に沿って延びている。

　これにより、図６に示すように、周方向（Ｃ方向）から見て、先端部１１１と一対の折り返し部１１２とにより、誘導加熱用コイル１１０に囲まれた部分を形成することができる。その結果、誘導加熱用コイル１１０に囲まれた部分の近傍では、誘導加熱用コイル１１０に囲まれていない部分の近傍と比較して磁束を集中的に発生させ易いので、誘導加熱用コイル１１０に囲まれた部分を用いて、積層コア１０Ａを効率的に発熱させることができる。

　応力除去工程（Ｓ１２０）は、周方向（Ｃ方向）から見て、先端部１１１としての径方向（Ｒ方向）に沿って延びる底辺１１１ａと折り返し部１１２としての底辺１１１ａから軸方向（Ｚ方向）側に延びる斜辺１１２ａとを含む三角形形状を有するスロット配置部１１５を含む誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、Ｃ方向から見て、Ｒ方向に沿って延びる底辺１１１ａと一対の折り返し部１１２とにより二等辺三角形形状を有するスロット配置部１１５が形成されている。

　これにより、軸方向（Ｚ方向）において、誘導加熱用コイル１１０のうちの三角形形状を有するスロット配置部１１５の底辺１１１ａとは反対側には、互いに対向するとともに互いに逆方向に電流が流れる一対の対向部分（一対の軸方向延長部１１３）が形成される。そして、一対の対向部分では、互いに逆方向に流れる電流によって生じる磁束が互いに打ち消される。すなわち、積層コア１０Ａを発熱させることが可能な三角形形状を有するスロット配置部１１５に隣り合うように、積層コア１０Ａを発熱させない一対の対向部分が形成される。その結果、図５に示すように、軸方向（Ｚ方向）において、一対の対向部分（一対の軸方向延長部１１３）を、積層コア１０Ａの近傍に配置させた状態で、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことによって、積層コア１０Ａの軸方向における端面１０ａの近傍を、過度に発熱させてしまうのを防止することができる。なお、積層コア１０Ａの軸方向における端面１０ａの近傍は、積層コア１０Ａが比較的薄い複数の電磁鋼板が積層されていることに起因して熱変形が生じ易いので、過度に発熱させるのは好ましくない。

　図６に示すように、応力除去工程（Ｓ１２０）は、周方向（Ｃ方向）から見て、誘導加熱用コイル１１０に囲まれている内側部分にフェライトコア１２０が配置された誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、ステータ１０の製造装置１００は、フェライトコア１２０を備える。フェライトコア１２０は、Ｃ方向から見て、二等辺三角形形状を有するスロット配置部１１５の内側に配置されている。

　これにより、フェライトコア１２０により、誘導加熱用コイル１１０のうちのフェライトコア１２０を囲むように配置されている部分（スロット配置部１１５）に流れる電流により生じる磁束を、誘導加熱用コイル１１０のうちのフェライトコア１２０を囲むように配置されている部分（スロット配置部１１５）の近傍に集中させることができる。その結果、誘導加熱用コイル１１０に囲まれている内側部分にフェライトコア１２０が配置されていない誘導加熱用コイル１１０に電流を流す場合と比較して、積層コア１０Ａをより効率的に発熱させることができる。

　フェライトコア１２０は、Ｃ方向から見て、スロット配置部１１５の内側空間の形状に沿った形状を有する。すなわち、フェライトコア１２０は、Ｃ方向から見て、二等辺三角形形状を有する。フェライトコア１２０は、Ｚ方向から見て、誘導加熱用コイル１１０からＣ方向の両側に突出しないように、板状に形成されている。フェライトコア１２０は、フェライトコア１２０と誘導加熱用コイル１１０（スロット配置部１１５）との間にアタッチメントを挟んだ状態で、接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて、誘導加熱用コイル１１０に対して固定されている。すなわち、フェライトコア１２０は、誘導加熱用コイル１１０に対して積層コア１０ＡをＺ方向に移動させる（後述する）際に、積層コア１０ＡとともにＺ方向に移動する。

　図７に示すように、応力除去工程（Ｓ１２０）は、軸方向（Ｚ方向）から見て、誘導加熱用コイル１１０のうちの少なくとも複数のスロット１１ｃ内の各々に配置される部分（スロット配置部１１５）がスロット１１ｃの内壁面１１ｄの形状に沿った形状を有する誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。

　これにより、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる際に、誘導加熱用コイル１１０のうちの少なくとも複数のスロット１１ｃ内の各々に配置される部分（スロット配置部１１５）とスロット１１ｃの内壁面１１ｄとの距離Ｌが、誘導加熱用コイル１１０の部分毎に大きく異なるのを抑制することができる。その結果、軸方向（Ｚ方向）から見て、誘導加熱用コイル１１０のうちの少なくとも複数のスロット１１ｃ内の各々に配置される部分（スロット配置部１１５）がスロット１１ｃの内壁面１１ｄの形状に沿った形状を有さない場合と比較して、積層コア１０Ａのうちの局所的に発熱させる複数のスロット１１ｃの周辺の部分において、積層コア１０Ａの発熱に偏りが生じるのを抑制しながら、積層コア１０Ａを発熱させることができる。

　図８に示すように、応力除去工程（Ｓ１２０）は、軸方向（Ｚ方向）において、積層コア１０Ａと誘導加熱用コイル１１０との相対位置を変化させながら、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、ステータ１０の製造装置１００は、コア移動機構（図示しない）を備える。コア移動機構は、積層コア１０ＡをＺ方向に移動可能に構成されている。そして、応力除去工程（Ｓ１２０）において、コア移動機構により、積層コア１０Ａを誘導加熱用コイル１１０に対してＺ方向に移動させながら、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる。

　これにより、積層コア１０Ａにおいて誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより大きく発熱する部分を軸方向（Ｚ方向）に変化させながら、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させることができる。その結果、積層コア１０Ａと誘導加熱用コイル１１０との相対位置を固定した状態で誘導加熱用コイル１１０に電流を流す場合と比較して、積層コア１０Ａのうちの局所的に発熱させる複数のスロット１１ｃの周辺の部分において、積層コア１０Ａの発熱に偏りが生じるのを抑制しながら、積層コア１０Ａを発熱させることができる。

　応力除去工程（Ｓ１２０）は、誘導加熱用コイル１１０とは別個に設けられ、かつ、誘導加熱用コイル１１０とともに積層コア１０Ａに対する相対位置を変化させることが可能に設けられた不活性ガス噴射部１３０から不活性ガスを噴出させながら、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、ステータ１０の製造装置１００は、不活性ガス噴射部１３０を備える。不活性ガス噴射部１３０は、内部に不活性ガスが供給されるように構成されている。不活性ガス噴射部１３０には、不活性ガス噴射部１３０の内部から外部に向かって不活性ガスを噴出するための噴出孔１３１が形成されている。不活性ガス噴射部１３０は、Ｚ方向から見て、誘導加熱用コイル１１０からＣ方向の両側に突出しないように、板状に形成されている。噴出孔１３１は、板状に形成された不活性ガス噴射部１３０のうちのＣ方向における両側の面に設けられている。不活性ガス噴射部１３０は、不活性ガス噴射部１３０と誘導加熱用コイル１１０（スロット配置部１１５）との間にアタッチメントを挟んだ状態で、接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて、誘導加熱用コイル１１０に対して固定されている。すなわち、不活性ガス噴射部１３０は、誘導加熱用コイル１１０に対して積層コア１０ＡをＺ方向に移動させる際に、積層コア１０ＡとともにＺ方向に移動する。

　これにより、不活性ガス噴射部１３０から噴出される不活性ガスにより、積層コア１０Ａのうちの局所的に発熱させる複数のスロット１１ｃの周辺の部分の周囲の酸素濃度を低下させた状態で、積層コア１０Ａを発熱させることができる。その結果、積層コア１０Ａを発熱させる際に、積層コア１０Ａが酸化するのを防止することができる。また、誘導加熱用コイル１１０とともに積層コア１０Ａに対する相対位置が変化するとともに不活性ガスを噴出する不活性ガス噴射部１３０を設けることにより、積層コア１０Ａ全体を覆うとともに内部の酸素濃度を低下させるための装置（真空チャンバ等）を設ける必要がない。また、不活性ガス噴射部１３０が誘導加熱用コイル１１０とは別個に設けられているので、誘導加熱用コイル１１０の内部に不活性ガス以外の流体を流通させるための流路（たとえば、後述する冷却水流路１１６）を設けることができる。

　誘導加熱用コイル１１０の内部には、冷却水を流通させるための冷却水流路１１６が形成されている。そして、応力除去工程（Ｓ１２０）において、冷却水流路１１６に冷却水を流通させながら、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる。これにより、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより高温となる誘導加熱用コイル１１０を、誘導加熱用コイル１１０の内部に設けられた冷却水流路１１６に冷却水を流通させることにより、誘導加熱用コイル１１０が過度な高温により劣化するのを抑制することができる。

　なお、応力除去工程（Ｓ１２０）は、全てのスロット１１ｃの各々に配置された誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、誘導加熱用コイル１１０は、積層コア１０Ａの全てのスロット１１ｃに対応する複数のスロット配置部１１５を含む。複数のスロット配置部１１５は、互いに直列接続されている。そして、積層コア１０Ａの全てのスロット１１ｃの各々に、スロット配置部１１５が配置された状態で、誘導加熱用コイル１１０に電流が流される。

　以上の方法より、応力除去工程（Ｓ１２０）において、せん断切り口部のうちの複数のスロット１１ｃの周辺部分の残留応力が除去されて、コイル部が配置されるステータコア１１（図１参照）が形成される。

　（コイル配置工程）
　次に、図２に示すように、ステップＳ１３０において、コイル配置工程が行われる。コイル配置工程（Ｓ１３０）は、ステータコア１１（図１参照）に対してコイル部を配置する工程である。

　［第２実施形態によるステータの製造方法およびステータの製造装置］
　図９および図１０を参照して、本発明の第２実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置２００について、第２実施形態によるステータ１０の製造フローに沿って説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付している。

　（応力除去工程）
　図９に示すように、ステップＳ２２０において、応力除去工程が行われる。応力除去工程（Ｓ２２０）は、図１０に示すように、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）と同様に、複数のスロット１１ｃ内の各々に配置した誘導加熱用コイル２１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させて、プレス加工（打ち抜き加工）に起因する積層コア１０Ａの残留応力を除去する工程である。また、応力除去工程（Ｓ２２０）は、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）と同様に、ステータ１０の製造装置２００を用いて行われる。ステータ１０の製造装置２００は、誘導加熱用コイル２１０を備える。

　応力除去工程（Ｓ２２０）では、第１応力除去工程（Ｓ２２１）と、第２応力除去工程（Ｓ２２２）とが、この順に行われる。第１応力除去工程（Ｓ２２１）は、Ｚ方向から見て、Ｃ方向において複数のスロット１１ｃのうちの１つおきのスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。第２応力除去工程（Ｓ２２２）は、Ｃ方向において、第１応力除去工程（Ｓ２２１）において電流を流した誘導加熱用コイル２１０が配置されていない複数のスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。すなわち、応力除去工程（Ｓ２２０）は、軸方向（Ｚ方向）から見て、周方向（Ｃ方向）において複数のスロット１１ｃのうちのＮ個おきのスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流すことを、周方向（Ｃ方向）において誘導加熱用コイル２１０が配置される複数のスロット１１ｃを順次変更しながら、（Ｎ＋１）回繰り返す工程であり、Ｎ＝１である。

　具体的には、誘導加熱用コイル２１０は、複数のスロット配置部１１５の各々がＣ方向において複数のスロット１１ｃのうちの１つおきのスロット１１ｃ内の各々に配置されるように、積層コア１０Ａの半分のスロット１１ｃに対応する複数のスロット配置部１１５を含む。そして、第１応力除去工程（Ｓ２２１）において、複数のスロット１１ｃのうちの半分に誘導加熱用コイル１１０（スロット配置部１１５）が配置された状態で、誘導加熱用コイル２１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる。そして、第２応力除去工程（Ｓ２２２）において、複数のスロット１１ｃのうちの残りの半分に誘導加熱用コイル２１０（スロット配置部１１５）が配置された状態で、誘導加熱用コイル１１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる。なお、第１応力除去工程（Ｓ２２１）の後、第２応力除去工程（Ｓ２２２）を行うために、誘導加熱用コイル２１０（スロット配置部１１５）が配置されるスロット１１ｃを変更するための積層コア１０Ａの移動が行われる。

　これにより、周方向（Ｃ方向）において複数のスロット１１ｃのうちのＮ個おきのスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流す場合（第１応力除去工程（Ｓ２２１）および第２応力除去工程（Ｓ２２２））のいずれにおいても、電流が流される誘導加熱用コイル２１０が配置されたスロット１１ｃが周方向（Ｃ方向）においてＮ個おきとなるので、周方向（Ｃ方向）に互いに隣り合うとともに電流が流される誘導加熱用コイル２１０同士の周方向（Ｃ方向）における距離が近くなるのを抑制することができる。その結果、積層コア１０Ａの全てのスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流す場合と異なり、周方向（Ｃ方向）に互いに隣り合うとともに電流が流される誘導加熱用コイル２１０の各々によって生じる磁束が互いに打ち消されるのを抑制することができる。また、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）のように、積層コア１０Ａの全てのスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流す場合は、全体的な加熱時間が短くなるものの、誘導加熱用コイル２１０のサイズが大型化して設備費用が増大するのに対して、周方向（Ｃ方向）において複数のスロット１１ｃのうちのＮ個おきのスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流すことによって、誘導加熱用コイル２１０のサイズを小型化して設備費用が増大するのを抑制することができる。

　なお、第２実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置２００のその他の構成は、それぞれ、上記第１実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置１００と略同様である。

　［第３実施形態によるステータの製造方法およびステータの製造装置］
　図１１および図１２を参照して、本発明の第３実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置３００について、第３実施形態によるステータ１０の製造フローに沿って説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付している。

　（応力除去工程）
　図１１に示すように、ステップＳ３２０において、応力除去工程が行われる。応力除去工程（Ｓ３２０）は、図１２に示すように、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）と同様に、複数のスロット１１ｃ内の各々に配置した誘導加熱用コイル３１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させて、プレス加工（打ち抜き加工）に起因する積層コア１０Ａの残留応力を除去する工程である。また、応力除去工程（Ｓ３２０）は、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）と同様に、ステータ１０の製造装置３００を用いて行われる。ステータ１０の製造装置３００は、誘導加熱用コイル３１０を備える。

　応力除去工程（Ｓ３２０）は、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）と同様に、周方向（Ｃ方向）から見て、先端部３１１としての径方向（Ｒ方向）に沿って延びる底辺３１１ａと折り返し部３１２としての底辺３１１ａから軸方向（Ｚ方向）側に延びる斜辺３１２ａとを含む三角形形状を有するスロット配置部３１５を含む誘導加熱用コイル３１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、誘導加熱用コイル３１０は、先端部３１１と、折り返し部３１２と、軸方向延長部３１３と、を含む。誘導加熱用コイル３１０では、二等辺三角形形状を有するスロット配置部１１５が形成されていた上記第１実施形態の誘導加熱用コイル１１０と異なり、Ｃ方向から見て、Ｒ方向に沿って延びる底辺３１１ａと一対の折り返し部３１２とにより直角三角形形状を有するスロット配置部３１５が形成されている。

　ステータ１０の製造装置３００は、上記第１実施形態の誘導加熱用コイル１１０と同様に、フェライトコア３２０を備える。フェライトコア３２０は、Ｃ方向から見て、直角三角形形状を有するスロット配置部３１５の内側に配置されている。また、ステータ１０の製造装置３００は、上記第１実施形態の誘導加熱用コイル１１０と同様に、不活性ガス噴射部３３０を備える。

　なお、第３実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置３００のその他の構成は、それぞれ、上記第１実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置１００と略同様である。

　［第４実施形態によるステータの製造方法およびステータの製造装置］
　図１３および図１４を参照して、本発明の第４実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータ１０の製造装置４００について、第４実施形態によるステータ１０の製造フローに沿って説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付している。

　（応力除去工程）
　図１３に示すように、ステップＳ４２０において、応力除去工程が行われる。応力除去工程（Ｓ４２０）は、図１４に示すように、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）と同様に、複数のスロット１１ｃ内の各々に配置した誘導加熱用コイル４１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させて、プレス加工（打ち抜き加工）に起因する積層コア１０Ａの残留応力を除去する工程である。また、応力除去工程（Ｓ４２０）は、上記第１実施形態の応力除去工程（Ｓ１２０）と同様に、ステータ１０の製造装置４００を用いて行われる。ステータ１０の製造装置４００は、誘導加熱用コイル４１０を備える。

　応力除去工程（Ｓ４２０）は、誘導加熱用コイル４１０の内部に設けられたガス流路４１６に不活性ガスを流通させるとともに誘導加熱用コイル４１０のガス噴出口４１６ａから不活性ガスを噴出させながら、誘導加熱用コイル４１０に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる工程である。具体的には、誘導加熱用コイル４１０の内部には、不活性ガスを流通させるためのガス流路４１６が形成されている。ガス流路４１６には、不活性ガスが供給されるように構成されている。誘導加熱用コイル４１０には、誘導加熱用コイル４１０の内部のガス流路４１６から外部に向かって不活性ガスを噴出するためのガス噴出口４１６ａが形成されている。ガス噴出口４１６ａは、スロット配置部１１５に形成されている。なお、図１４では、ガス噴出口４１６ａが先端部１１１に形成された例を示しているが、ガス噴出口４１６ａが折り返し部１１２に形成されていてもよい。なお、ステータ１０の製造装置４００は、上記第１実施形態の製造装置１００と異なり、誘導加熱用コイル１１０とは別個に設けられる不活性ガス噴射部１３０を備えていない。

　これにより、誘導加熱用コイル４１０のガス噴出口４１６ａから噴出される不活性ガスにより、積層コア１０Ａのうちの局所的に発熱させる複数のスロット１１ｃの周辺の部分の周囲の酸素濃度を低下させた状態で、積層コア１０Ａを発熱させることができる。その結果、積層コア１０Ａを発熱させる際に、積層コア１０Ａが酸化するのを防止することができる。

　なお、第４実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータの製造装置４００のその他の構成は、それぞれ、上記第１実施形態によるステータ１０の製造方法およびステータの製造装置１００と略同様である

　［変形例］
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

　たとえば、上記第１～第３実施形態では、誘導加熱用コイル１１０の内部に冷却水を流通させるための冷却水流路１１６が形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、誘導加熱用コイルの内部に冷却水を流通させるための冷却水流路が形成されていなくてもよい。

　また、上記第１～第４実施形態では、軸方向（Ｚ方向）から見て、誘導加熱用コイル１１０のうちの少なくとも複数のスロット１１ｃ内の各々に配置される部分（スロット配置部１１５）がスロット１１ｃの内壁面１１ｄの形状に沿った形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、軸方向から見て、誘導加熱用コイルのうちの少なくとも複数のスロット内の各々に配置される部分（スロット配置部）がスロットの内壁面の形状に沿っていない形状を有していてもよい。

　また、上記第２実施形態では、第１応力除去工程（Ｓ２２１）の後、第２応力除去工程（Ｓ２２２）を行うために、誘導加熱用コイル２１０（スロット配置部１１５）が配置されるスロット１１ｃを変更するための積層コア１０Ａの移動が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１５に示す変形例のように、２組の誘導加熱用コイル２１０を備えるステータ１０の製造装置５００を用いることによって、第１応力除去工程（Ｓ２２１）の後、第２応力除去工程（Ｓ２２２）のために、誘導加熱用コイル２１０（スロット配置部１１５）が配置されるスロット１１ｃを変更するための積層コア１０Ａの移動が行われないように構成されていてもよい。

　また、上記第２実施形態では、軸方向（Ｚ方向）から見て、周方向（Ｃ方向）において複数のスロット１１ｃのうちのＮ個おきのスロット１１ｃ内の各々に配置された誘導加熱用コイル２１０に電流を流すことが、周方向（Ｃ方向）において誘導加熱用コイル２１０が配置される複数のスロット１１ｃを順次変更しながら、（Ｎ＋１）回繰り返され、Ｎ＝１である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｎは、２以上であってもよい。なお、Ｎは、積層コアにおけるスロットの個数、積層コアのサイズ等を考慮して任意に設定することができる。たとえば、積層コアにおけるスロットの個数が少なく、かつ、積層コアの径方向の長さが小さい、または、積層コアの厚み（軸方向の大きさ）が小さい場合には、Ｎを大きくすることができる。

　また、上記第４実施形態では、誘導加熱用コイル４１０の内部に、不活性ガスを流通させるためのガス流路４１６が形成されるとともに、ステータ１０の製造装置４００が、誘導加熱用コイル１１０とは別個に設けられる不活性ガス噴射部１３０を備えていない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、誘導加熱用コイルの内部に、不活性ガスを流通させるためのガス流路が形成されていないとともに、ステータの製造装置が、誘導加熱用コイルとは別個に設けられる不活性ガス噴射部を備えていてもよいし、誘導加熱用コイルの内部に、不活性ガスを流通させるためのガス流路が形成されるとともに、ステータの製造装置が、誘導加熱用コイルとは別個に設けられる不活性ガス噴射部を備えていてもよい。

　また、上記第１～第３実施形態では、誘導加熱用コイル１１０（２１０、３１０）とは別個に設けられ、かつ、誘導加熱用コイル１１０（２１０、３１０）とともに積層コア１０Ａに対する相対位置を変化させることが可能に設けられた不活性ガス噴射部１３０（３３０）から不活性ガスを噴出させながら、誘導加熱用コイル１１０（２１０、３１０）に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、誘導加熱用コイルとは別個に設けられ、かつ、誘導加熱用コイルに対して積層コアに対する相対位置が変化しない不活性ガス噴射部から不活性ガスを噴出させながら、誘導加熱用コイルに電流を流すことにより積層コアを発熱させてもよい。

　また、上記第１～第４実施形態では、コア移動機構により、積層コア１０Ａを誘導加熱用コイル１１０（２１０、３１０、４１０）に対してＺ方向（軸方向）に移動させながら、誘導加熱用コイル１１０（２１０、３１０、４１０）に電流を流すことにより積層コア１０Ａを発熱させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、誘導加熱用コイルを積層コアに対して軸方向に移動させながら、誘導加熱用コイルに電流を流すことにより積層コアを発熱させてもよいし、誘導加熱用コイルおよび積層コアの両方を互いに軸方向に移動させながら、誘導加熱用コイルに電流を流すことにより積層コアを発熱させてもよい。

　また、上記第１～第４実施形態では、誘導加熱用コイル１１０（２１０、３１０、４１０）に囲まれている内側部分にフェライトコア１２０（３２０）が配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、誘導加熱用コイルに囲まれている内側部分にフェライトコアが配置されていなくてもよい。

　また、上記第１～第４実施形態では、誘導加熱用コイル１１０（２１０、３１０、４１０）が、周方向（Ｃ方向）から見て、三角形形状を有するスロット配置部１１５を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１６に示す第１変形例および図１７に示す第２変形例のように、誘導加熱用コイルが、周方向から見て、三角形形状を有するスロット配置部を含まないように構成していてもよい。たとえば、図１６に示すように、ステータ１０の製造装置６００は、誘導加熱用コイル６１０を備える。誘導加熱用コイル６１０は、周方向から見て、Ｕ字形状を有するスロット配置部６１５を含む。また、図１７に示すように、ステータ１０の製造装置７００は、誘導加熱用コイル７１０を備える。誘導加熱用コイル７１０は、周方向から見て、径方向に複数回に渡って折り返すジグザグ形状を有するスロット配置部７１５を含む。なお、図１６に示す第１変形例および図１７に示す第２変形例の構成において、誘導加熱用コイルの内部に、不活性ガスを流通させるためのガス流路が形成されていてもよいし、ステータの製造装置が、誘導加熱用コイルとは別個に設けられる不活性ガス噴射部を備えていてもよい。

　１０…ステータ、１０Ａ…積層コア、１１ｂ…ティース、１１ｃ…スロット、１１ｄ…（スロットの）内壁面、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００…（ステータの）製造装置、１１０、２１０、３１０、４１０、６１０、７１０…誘導加熱用コイル、１１１、３１１…先端部、１１１ａ、３１１ａ…底辺、１１２、３１２…折り返し部、１１２ａ、３１２ａ…斜辺、１１５、３１５、６１５、７１５…スロット配置部、１２０、３２０、…フェライトコア、１３０、３３０…不活性ガス噴射部、４１６…ガス流路、４１６ａ…ガス噴出口
 

Claims (11)

1. 　電磁鋼板が積層されるとともに、径方向に突出する複数のティースと前記複数のティース同士の間に形成される複数のスロットとを含む積層コアをプレス加工により形成するコア形成工程と、
   　前記コア形成工程の後に、前記複数のスロット内の各々に配置した誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させて、前記プレス加工に起因する前記積層コアの残留応力を除去する応力除去工程と、を備える、ステータの製造方法。
2. 　前記応力除去工程は、前記積層コアの径方向に拡がる先端部と前記先端部の径方向両端部が前記積層コアの軸方向側に折り返された折り返し部とを含む前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項１に記載のステータの製造方法。
3. 　前記応力除去工程は、前記積層コアの周方向から見て、前記先端部としての前記径方向に沿って延びる底辺と前記折り返し部としての前記底辺から前記軸方向側に延びる斜辺とを含む三角形形状を有するスロット配置部を含む前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項２に記載のステータの製造方法。
4. 　前記応力除去工程は、前記積層コアの周方向から見て、前記誘導加熱用コイルに囲まれている内側部分にフェライトコアが配置された前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項１に記載のステータの製造方法。
5. 　前記応力除去工程は、前記積層コアの軸方向において、前記積層コアと前記誘導加熱用コイルとの相対位置を変化させながら、前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項１に記載のステータの製造方法。
6. 　前記応力除去工程は、前記誘導加熱用コイルとは別個に設けられた不活性ガス噴射部から不活性ガスを噴出させながら、前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項１に記載のステータの製造方法。
7. 　前記応力除去工程は、前記誘導加熱用コイルとは別個に設けられ、かつ、前記誘導加熱用コイルとともに前記積層コアに対する相対位置を変化させることが可能に設けられた不活性ガス噴射部から不活性ガスを噴出させながら、前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項５に記載のステータの製造方法。
8. 　前記応力除去工程は、前記誘導加熱用コイルの内部に設けられたガス流路に不活性ガスを流通させるとともに前記誘導加熱用コイルのガス噴出口から前記不活性ガスを噴出させながら、前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項１に記載のステータの製造方法。
9. 　前記応力除去工程は、前記積層コアの軸方向から見て、前記積層コアの周方向において前記複数のスロットのうちのＮ個おきの前記スロット内の各々に配置された前記誘導加熱用コイルに電流を流すことを、前記周方向において前記誘導加熱用コイルが配置される前記複数のスロットを順次変更しながら、（Ｎ＋１）回繰り返す工程である、請求項１に記載のステータの製造方法。
10. 　前記応力除去工程は、前記積層コアの軸方向から見て、前記誘導加熱用コイルのうちの少なくとも前記複数のスロット内の各々に配置される部分が前記スロットの内壁面の形状に沿った形状を有する前記誘導加熱用コイルに電流を流すことにより前記積層コアを発熱させる工程である、請求項１に記載のステータの製造方法。
11. 　電磁鋼板が積層されるとともに径方向に突出する複数のティースと前記複数のティース同士の間に形成される複数のスロットとを含む積層コアの前記複数のスロット内の各々に配置された状態で、電流を流すことにより前記積層コアを発熱させて、前記積層コアの残留応力を除去するための誘導加熱用コイルを備える、ステータの製造装置。
     

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