WO2024004433A1

WO2024004433A1 - ステータコアの製造方法

Info

Publication number: WO2024004433A1
Application number: PCT/JP2023/018898
Authority: WO
Inventors: 篤司菅谷
Original assignee: ニデック株式会社
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2023-05-22
Publication date: 2024-01-04

Abstract

本発明のステータコアの製造方法の一つの態様は、金属板を打ち抜いて第１方向に延びる帯状コア片を形成する打ち抜き工程と、第１方向と直交する方向を第２方向とし、帯状コア片の第２方向の一方側を内径側として帯状コア片を湾曲させ螺旋状に積層し積層体を形成する積層工程と、を有する。帯状コア片は、第１方向に延び、第２方向の一方側の端部に第１方向に並ぶ複数のスリットが設けられるコアバック片と、スリットの間でコアバック片の第２方向の一方側、又は他方側の端部から第２方向に延びる複数のティース片と、を有する。コアバック片の隣り合うスリット同士の間の各区画において、第２方向の他方側の端縁には第１円弧部が設けられ、第２方向の一方側の端縁には第２円弧部が設けられる。第１円弧部、および第２円弧部は、コアバック片に対し第２方向の一方側に位置する円弧中心を中心とした同心の円弧状に延びる。

Description

ステータコアの製造方法

　本発明は、ステータコアの製造方法に関する。
　本願は、２０２２年６月３０日に日本に出願された特願２０２２－１０５８７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年の電気自動車の普及とともに、より安価な回転電機の開発が進められている。このような取り組みの一環として、帯状の板材を螺旋状に積層することで材料歩留まりを高めたステータコアが提案されている（特許文献１）。

特開２００１－３５９２４６号公報

　回転電機には、高出力化が求められており、それらを考慮した磁気設計を行う必要がある。したがって、ステータコアには、材料の歩留まりを高めるのみならず、高出力化が可能な磁気特性を満たす形状とすることが求められている。しかしながら、帯状の板材を螺旋状に積層する場合、製造されるステータコアの外形が安定し難く、高出力化が難しいという問題があった。

　本発明は、上記事情に鑑みて、材料歩留まりを高めつつ高出力化が可能なステータコアの製造方法を提供することを目的の一つとする。

　本発明のステータコアの製造方法の一つの態様は、金属板を打ち抜いて第１方向に延びる帯状コア片を形成する打ち抜き工程と、前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、帯状コア片の前記第２方向の一方側を内径側として前記帯状コア片を湾曲させ螺旋状に積層し積層体を形成する積層工程と、を有する。前記帯状コア片は、前記第１方向に延び、前記第２方向の一方側の端部に前記第１方向に並ぶ複数のスリットが設けられるコアバック片と、前記スリットの間で前記コアバック片の前記第２方向の一方側、又は他方側の端部から前記第２方向に延びる複数のティース片と、を有する。前記コアバック片の隣り合う前記スリット同士の間の各区画において、前記第２方向の他方側の端縁には第１円弧部が設けられ、前記第２方向の一方側の端縁には第２円弧部が設けられる。前記第１円弧部、および前記第２円弧部は、前記コアバック片に対し前記第２方向の一方側に位置する円弧中心を中心とした同心の円弧状に延びる。

　本発明の一つの態様によれば、材料歩留まりを高めつつ高出力化が可能なステータコアの製造方法を提供できる。

図１は、一実施形態の回転電機の断面模式図である。図２は、一実施形態のステータコアの一部を示す平面図である。図３は、一実施形態の積層体を示す模式化である。図４は、一実施形態のステータの製造方法のフローチャートである。図５は、一実施形態の打ち抜き工程を示す模式図である。図６は、図５の部分拡大図である。

　以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
　各図には適宜、中心軸線Ｊを示している。中心軸線Ｊは、以下の実施形態における回転電機の中心を通る仮想線である。各図に適宜示すＺ軸は、中心軸線Ｊが延びる方向を示している。以下の説明においては、中心軸線Ｊの軸方向、すなわちＺ軸と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸線Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸線Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

　（回転電機）
　図１は、中心軸線Ｊに沿う回転電機１０の断面模式図である。
　本実施形態の回転電機１０は、インナーロータ型の回転電機である。本実施形態において回転電機１０は、三相交流モータである。回転電機１０は、駆動装置としての機能と発電機としての機能とを兼ね備える。回転電機１０は、供給された交流電流により駆動し、シャフト３１を回転させ、例えば車両を駆動する。また、回転電機１０は、シャフト３１の回転を回生し交流電流を発電する。

　回転電機１０は、ロータ３０とステータ４０とハウジング９とを備える。ハウジング９は、ロータ３０、およびステータ４０を内部に収容する。また、ハウジング９は、ベアリングを介してロータ３０のシャフト３１を回転可能に支持する。

　（ロータ）
　ロータ３０は、軸方向に延びる中心軸線Ｊを中心として回転可能である。ロータ３０は、シャフト３１と、ロータコア３２と、複数のマグネット３６と、を備える。

　シャフト３１は、中心軸線Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。シャフト３１は、中心軸線Ｊを中心として回転可能である。ロータコア３２は、シャフト３１の外周面に固定される。ロータコア３２には、軸方向に沿って延びる複数のマグネット保持孔３８が設けられる。複数のマグネット保持孔３８は、周方向に沿って並ぶ。マグネット３６は、マグネット保持孔３８に挿入されロータコア３２に固定される。複数のマグネット３６は、周方向に沿って並ぶ。周方向に隣り合うマグネット３６同士は、径方向外側を向く磁極が互いに反転している。

　（ステータ）
　ステータコア７は、ロータ３０の径方向外側に位置する。ステータコア７は、ロータ３０を囲む。ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側に配置される。ステータ４０は、ステータコア７と、複数のコイル４２と、を有する。複数のコイル４２は、絶縁紙（図示略）を介してステータコア７に取り付けられる。コイル４２は、例えば平角線を連結させたセグメントコイルである。

　図２は、ステータコア７の一部を示す平面図である。
　ステータコア７は、回転電機１０の中心軸線Ｊを囲む環状である。ステータコア７は、環状のコアバック部７ｃと、コアバック部７ｃから径方向に沿って延び周方向に沿って並ぶ複数のティース部７ｔと、を備える。

　図３は、本実施形態のステータコア７を構成する積層体７Ａを示す模式化である。
　図３に示すように、本実施形態のステータコア７は、螺旋状に積層される１枚の帯状コア片６０から構成される。本実施形態において、帯状コア片６０は、電磁鋼板である。帯状コア片６０は、螺旋状に積層された状態で、周方向に延びるコアバック片６１とコアバック片６１から径方向に延びる複数のティース片６５とを有する。
　以下、ステータコア７の特徴とともに、ステータコア７の製造方法の特徴について説明する。

　図４は、本実施形態のステータ４０の製造方法のフローチャートである。
　本実施形態のステータ４０の製造方法は、ステータコア７を製造するステータコア製造工程Ｓ１０と、ステータコア７にコイル４２を装着する巻線工程Ｓ２０とを有する。コイル４２がセグメントコイルである場合、巻線工程Ｓ２０は、ステータコア７のスロットＳに軸方向一方側から複数のコイル線４２ａを挿入し他方側で連結する工程である。

　ステータコア製造工程Ｓ１０は、打ち抜き工程Ｓ１１と積層工程Ｓ１２と固定工程Ｓ１３とを有する。打ち抜き工程Ｓ１１は、金属板６を打ち抜いて帯状コア片６０を形成する工程である。積層工程Ｓ１２は、帯状コア片６０を螺旋状に積層し積層体７Ａを形成する工程である。固定工程Ｓ１３は、積層体７Ａの帯状コア片６０を積層方向に沿って固定する工程である。

　図５は、打ち抜き工程Ｓ１１を示す模式図である。
　打ち抜き工程Ｓ１１で形成される帯状コア片６０は、一方向に延びる。ここで、打ち抜き工程Ｓ１１で形成された帯状コア片６０が延びる方向を第１方向Ｄ１とする。また、第１方向Ｄ１と直交する方向を第２方向Ｄ２とする。

　金属板６は、例えば、圧延された板材である。金属板６は、磁化されやすい磁化容易方向を有する。金属板６の磁化容易方向は、圧延方向と一致する。金属板６の磁化容易方向は、例えば、第２方向Ｄ２と一致する。この場合、後述のティース片６５が延びる方向を磁化容易方向と一致させることができ、ステータコア７の磁気特性を向上できる。

　金属板６としては、公知の無方向性電磁鋼板を用いることができる。また、金属板６として、無方向性電磁鋼板に代えて方向性電磁鋼板を採用してもよい。方向性電磁鋼板は、磁化し易さの方向性が大きく、無方向性鋼板は、磁化し易さの方向性が閾値以下である。また、金属板６は、電磁鋼板に代えて、アモルファス金属などであってもよい。

　本実施形態の帯状コア片６０は、２個を１組として金属板６から打ち抜かれる。すなわち、打ち抜き工程Ｓ１１は、１枚の金属板６から、同方向（第１方向Ｄ１）に延び、第２方向Ｄ２に並ぶ一対の帯状コア片６０を打ち抜く工程である。ここで、打ち抜き工程Ｓ１１において、２個１組の帯状コア片６０の一方を第１帯状コア片６０Ａと呼び、他方を第２帯状コア片６０Ｂと呼ぶ。以下の説明において、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとを互いに区別しない場合、これらを単に帯状コア片６０と呼ぶ。

　帯状コア片６０は、第１方向Ｄ１に延びるコアバック片６１と、コアバック片６１から第２方向Ｄ２に延びる複数のティース片６５とを有する。コアバック片６１は、積層工程Ｓ１２において積層方向に複数枚積層されることでコアバック部７ｃを構成する。また、ティース片６５は、積層工程Ｓ１２において複数枚積層されることでティース部７ｔを構成する。

　金属板６に対し、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとのティース片６５が延びる方向は互いに反対方向である。すなわち、打ち抜き工程Ｓ１１において、金属板６から打ち抜かれる一対の帯状コア片６０Ａ、６０Ｂは、それぞれのコアバック片６１に対しティース片６５が延び出る方向を互いに反対側とする。また、第１帯状コア片６０Ａのティース片６５と、第２帯状コア片６０Ｂのティース片６５とは、それぞれ帯状コア片６０に対し互いに向かい合う方向に突出する。

　第１帯状コア片６０Ａのティース片６５は、第１方向Ｄ１に並ぶ第２帯状コア片６０Ｂのティース片６５の間に配置される。同様に、第２帯状コア片６０Ｂのティース片６５は、第１方向Ｄ１に並ぶ第１帯状コア片６０Ａのティース片６５の間に配置される。すなわち、一対の帯状コア片６０Ａ、６０Ｂは、それぞれのティース片６５を第１方向Ｄ１に交互に並べて打ち抜かれる。本実施形態によれば、金属板６において、ティース片６５同士の間の隙間を効率的に利用することができ、帯状コア片６０を金属板６から打ち抜かく際の材料歩留まりを高めることができる。

　打ち抜き工程Ｓ１１において、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとの間には、全域に渡って隙間Ｇが設けられる。打ち抜き工程Ｓ１１において、金属板６の隙間Ｇに相当する部分は、端材となる。端材は、廃棄、又はリサイクルされる。本実施形態によれば、打ち抜き工程で第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとは、破断面を共有しない。本実施形態によれば、打ち抜き工程を行う金型として、第１帯状コア片６０Ａ、および第２帯状コア片６０Ｂを形成するために、それぞれ最適な構成を採用することができる。結果的に、本実施形態の打ち抜き工程によれば、第１帯状コア片６０Ａ、および第２帯状コア片６０Ｂの外形をそれぞれ高精度で打ち抜くことが可能となる。

　コアバック片６１には、複数のスリット６１ｓが設けられる。複数のスリット６１ｓは、第１方向Ｄ１に並ぶ。スリット６１ｓは、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の一方側の端部に設けられ、第２方向Ｄ２に沿って延びる。

　ここで、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の一方側の端部とは、積層工程Ｓ１２でコアバック片６１を螺旋状に変形させる際に内径側となる方向である。すなわち、積層工程Ｓ１２（図３参照）は、第２方向Ｄ２の一方側を内径側として帯状コア片６０を湾曲させる。スリット６１ｓがコアバック片６１の内径側に設けられることで、コアバック片６１は、スリット６１ｓを閉じる方向に塑性変形し易くなり、積層工程Ｓ１２における帯状コア片６０の変形量、および変形箇所を安定して制御できる。

　なお、本実施形態において第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとは、それぞれのコアバック片６１に対しティース片６５が向き合う方向に延びる。このため、図５において第１帯状コア片６０Ａの内径側（第２方向Ｄ２の一方側）と、第２帯状コア片６０Ｂのコアバック片６１の内径側（第２方向Ｄ２の一方側）とは、互いに逆方向である。

　本実施形態の回転電機１０は、インナーロータ型であり、ティース部７ｔがコアバック部７ｃに対し径方向内側に延び出る。このため、本実施形態の帯状コア片６０において、ティース片６５は、コアバック片６１の内径側（第２方向Ｄ２の一方側）に配置される。また、本実施形態の帯状コア片６０において、ティース片６５とスリット６１ｓとは、コアバック片６１の同じ側の端部に配置される。

　しかしながら、回転電機１０がアウターロータ型である場合、ティース片６５は、コアバック片６１の外形側（第２方向Ｄ２の他方側に配置される。この場合、ティース片６５とスリット６１ｓとは、コアバック片６１の逆側の端部に配置される。

　このように、スリット６１ｓは、インナーロータ型、アウターロータ型に関わらず、常に第２方向の一方側（すなわち、内径側）に配置される。一方で、ティース片６５は、インナーロータ型かアウターロータ型かによって、第２方向の何れの方向（外径側又は内径側）に配置されるか変わる。すなわち、スリット６１ｓは、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の一方側の端部に設けられ、ティース片６５は、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の一方側、又は他方側の端部から第２方向Ｄ２に延びる。

　スリット６１ｓは、コアバック片６１の第２方向Ｄ２に沿う全幅のうち第２方向Ｄ２の一方側から第２方向Ｄ２の略中央まで延びる。本実施形態のスリット６１ｓは、開口端において最も幅が広く、開口端から奥側に向かうに従い徐々に幅が狭くなる。なお、以下の説明において、スリット６１ｓの先端をスリット端６１ｐと呼ぶ。スリット端６１ｐは、開口端から最も離れたスリット６１ｓの第２方向Ｄ２の端部である。

　複数のスリット６１ｓは、第１方向Ｄ１に並ぶ。帯状コア片６０には、スリット６１ｓによって区切られる複数の区画Ａが設けられる。すなわち、コアバック片６１の隣り合うスリット６１ｓ同士の間には、区画Ａが設けられる。

　複数の区画Ａは、第１方向Ｄ１に沿って並ぶ。なお、第１方向Ｄ１に隣り合う区画Ａ同士は、スリット６１ｓと当該スリット６１ｓのスリット端６１ｐからコアバック片６１の第２方向Ｄ２の他方側の延びる境界線Ｂと、によって区画される。

　本実施形態において、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の他方側の端縁には、第１円弧部６１ａと、境界凹部６１ｃと、設けられる。帯状コア片６０を螺旋状に積層したステータコア７において、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の一方側の端縁は外周面を構成する。このため、第１円弧部６１ａ、および境界凹部６１ｃは、コアバック片６１の外径側に配置される。

　第１円弧部６１ａは、各区画Ａに設けられる。すなわち、第１円弧部６１ａは、コアバック片６１の各区画Ａにおいて、第２方向Ｄ２の他方側の端縁に設けられる。第１円弧部６１ａは、円弧中心Ｃを中心として円弧状に延びる。

　本明細書において、「円弧中心」とは、円弧の曲率半径の中心を意味する。したがって、円弧中心と当該円弧中心を中心とする円弧形状の各部とは一定の距離である。

　本実施形態において、円弧中心Ｃは、各区画Ａに１つずつ設けられる。したがって、第１方向Ｄ１に隣り合う区画Ａ同士で、第１円弧部６１ａは、異なる円弧中心Ｃを中心として円弧状に延びる。円弧中心Ｃは、コアバック片６１に対し第２方向の一方側（内径側）に位置する。したがって、第１円弧部６１ａは、コアバック片６１の幅方向外側に突出する。

　本明細書において、コアバック片６１が延びる方向と直交する方向をコアバック片６１の幅方向と呼ぶ場合がある。コアバック片６１の幅方向は、第２方向Ｄ２と平行な方向である。

　本実施形態の第１円弧部６１ａは、各区画Ａに１つずつ設けられる。しかしながら、第１円弧部６１ａは１つの区画Ａに複数設けられていてもよい。この場合、同一の区画Ａに配置される複数の第１円弧部６１ａは、１つの円弧中心Ｃを共有する。また、同一の区画Ａに配置される複数の第１円弧部６１ａは、曲率半径が互いに等しい。すなわち、各区画Ａの全ての第１円弧部６１ａは、同一の円弧上に配置される。

　境界凹部６１ｃは、コアバック片６１の幅方向内側に向かって凹む。境界凹部６１ｃは、隣り合う区画Ａの境界線Ｂ上に配置される。境界凹部６１ｃは、スリット６１ｓの延長線上に配置される。コアバック片６１は、積層工程Ｓ１２において、スリット端６１ｐと境界凹部６１ｃとの間の領域で塑性変形することで全体として螺旋形状を構成する。

　本実施形態において、コアバック片６１の各区画Ａにおいて、第２方向Ｄ２の一方側の端縁には第２円弧部６１ｂが設けられる。帯状コア片６０を螺旋状に積層したステータコア７において、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の他方側の端縁は内周面を構成する。このため、第２円弧部６１ｂは、コアバック片６１の内径側に配置される。

　第２円弧部６１ｂは、同区画Ａの第１円弧部６１ａと同じ円弧中心Ｃを中心として円弧状に延びる。第２円弧部６１ｂは、コアバック片６１の幅方向内側に凹む。

　第２円弧部６１ｂは、一区画Ａに２個ずつ設けられる。一区画Ａに設けられる２個の第２円弧部６１ｂは、ティース片６５の第１方向両側に配置される。２個の第２円弧部６１ｂは、各区画Ａにおいてティース片６５の基端部６５ｇから第１方向両側に延びる。各区画Ａの２個の第２円弧部６１ｂは、円弧中心Ｃを共有し、曲率半径が互いに等しい。すなわち、各区画Ａの２個の第２円弧部６１ｂは、同一の円弧上に配置される。

　本実施形態の第１円弧部６１ａ、および第２円弧部６１ｂは、円弧中心Ｃを中心とした同心の円弧状に延びる。すなわち、第１円弧部６１ａ、および第２円弧部６１ｂは、円弧中心Ｃを共有する。また、円弧中心Ｃは、コアバック片６１に対し第２方向Ｄ２の一方側（内径側）に位置しており、円弧中心Ｃからの距離は、第２円弧部６１ｂより第１円弧部６１ａの方が大きい。したがって、第１円弧部６１ａの曲率半径は、第２円弧部６１ｂの曲率半径より大きい。

　打ち抜き工程Ｓ１１において、円弧中心Ｃは区画Ａ毎に設定されている。また、積層工程Ｓ１２において、帯状コア片６０は、区画Ａ毎に設定される円弧中心Ｃを中心軸線Ｊに一致させるように螺旋状に変形させられる。本実施形態の帯状コア片６０では、コアバック片６１にスリット６１ｓが設けられる。帯状コア片６０は、スリット６１ｓの開口端を閉じ方向に塑性変形する。螺旋状に積層されるコアバック部７ｃの内周面７ｃｂには、スリット６１ｓの痕跡として周方向に沿って並ぶ複数の切欠７ｋが設けられる（図２参照）。それぞれの切欠７ｋは、周方向において隣り合うティース部７ｔの間に配置される。

　本実施形態の帯状コア片６０によれば、積層工程Ｓ１２で塑性変形する領域をスリット端６１ｐの径方向外側の領域に制限できる。換言すると、本実施形態の帯状コア片６０によれば、積層工程Ｓ１２において塑性変形が生じる領域が、スリット端６１ｐの径方向外側の領域以外に及ぶことを抑制できる。すなわち、積層工程Ｓ１２において、スリット６１ｓで区画される区画Ａ内でコアバック片６１の内縁、および外縁に変形が及ぶことを抑制でき、内縁、および外縁を予め円弧状としておくことでその形状を維持したコアバック部７ｃを成形できる。

　本実施形態のコアバック片６１の第２方向Ｄ２の一方側および他方側の端縁には、それぞれ第１円弧部６１ａおよび第２円弧部６１ｂが設けられる。図２に示すように、第１円弧部６１ａおよび第２円弧部６１ｂの形状は、積層工程Ｓ１２を経て成形されたコアバック部７ｃにおいても維持される。本実施形態によれば、コアバック部７ｃの外周面７ｃａにおいて、周方向に沿って並ぶ複数の第１円弧部６１ａを、中心軸線Ｊを中心とする円上に配置できる。同様に、コアバック部７ｃの内周面７ｃｂにおいて、周方向に沿って並ぶ複数の第２円弧部６１ｂを、中心軸線Ｊを中心とする円上に配置できる。すなわち、コアバック部７ｃの外周面７ｃａ、およびコアバック部７ｃの内周面７ｃｂは、同一の中心（円弧中心Ｃ）を共有する同心円上に配置される。

　本実施形態によれば、内径および外径の寸法が周方向に沿って安定したステータコア７を製造することができる。このため、コアバック部７ｃの径方向の幅寸法を周方向において一定とすることができ、コアバック部７ｃの磁気特性を向上させることができる。すなわち、本実施形態によれば、帯状コア片６０を螺旋状に積層することで材料歩留まりを高めつつ、高出力化が可能なステータコア７を製造することができる。

　また、本実施形態によれば、ステータコア７の外周面を真円に近づけることができ、ステータコア７をハウジング９（図１参照）に圧入又は焼き嵌めなどによって固定する場合に、ハウジング９に対するステータコア７の固定強度を高めることができる。

　図５に示すように、ティース片６５は、スリット６１ｓの間でコアバック片６１から第２方向Ｄ２に延びる。本実施形態のティース片６５は、各区画Ａにそれぞれ１つずつ設けられる。

　各区画Ａにおいて、ティース片６５の先端縁には、第３円弧部６５ｃが設けられる。ここで、ティース片６５の先端縁とは、ティース片６５がコアバック片６１から延び出る方向（すなわち、第２方向Ｄ２）における先端部の縁を意味する。

　第３円弧部６５ｃは、同区画Ａの第１円弧部６１ａと同じ円弧中心Ｃを中心とした円弧状に延びる。したがって、第３円弧部６５ｃは、第１円弧部６１ａ、および第２円弧部６１ｂと円弧中心Ｃを共有する。本実施形態の第２円弧部６１ｂは、凹状に延びる。第３円弧部６５ｃの曲率半径は、第１円弧部６１ａ、および第２円弧部６１ｂの曲率半径より小さい。

　図２に示すように、本実施形態のステータコア７のティース部７ｔにおいて、第３円弧部６５ｃは、中心軸線Ｊ側を向く。本実施形態のティース部７ｔの先端縁には、コアバック部７ｃの外周面７ｃａ、およびコアバック部７ｃの内周面７ｃｂと同一の中心（円弧中心Ｃ）を共有する同心円上に配置される。すなわち、本実施形態によれば、ティース部７ｔの先端を、中心軸線Ｊを中心とする円弧形状とすることができる。これにより、ティース部７ｔの先端とロータ３０との距離を周方向において一定とすることができ、ティース部７ｔとロータ３０との間を磁束の流れをスムーズとすることができる。

　図５に示すように、本実施形態の第３円弧部６５ｃは、第１円弧部６１ａ、および第２円弧部６１ｂと同心の円弧状であるため、打ち抜き工程Ｓ１１において、第１円弧部６１ａ、第２円弧部６１ｂ、および第３円弧部６５ｃの外形の精度を高めやすい。これにより、ステータコア７の性能を高めることができ、回転電機１０の高出力化を図ることができる。

　図６は、図５の部分拡大図である。
　図６に示すように、打ち抜き工程Ｓ１１において、第１帯状コア片６０Ａの第２円弧部６１ｂと第２帯状コア片６０Ｂの第３円弧部６５ｃとは、第２方向Ｄ２において対向する。また、上述したように、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとの間には、全域に渡って隙間Ｇが設けられる。したがって、互いに対向する一対の帯状コア片６０Ａ、６０Ｂの第２円弧部６１ｂと第３円弧部６５ｃとの間には、隙間が設けられる。

　ここで、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとの間の隙間Ｇのうち、第２円弧部６１ｂと第３円弧部６５ｃとの間の部分を第１隙間Ｇ１と呼ぶ。すなわち、打ち抜き工程Ｓ１１において、一対の帯状コア片６０の一方の第２円弧部６１ｂと一対の帯状コア片６０の他方の第３円弧部６５ｃとが第１隙間Ｇ１を介して対向した状態で金属板６から打ち抜かれる。

　本実施形態によれば、一対の帯状コア片６０のうち一方（例えば第１帯状コア片６０Ａ）のコアバック片６１の端縁と、一対の帯状コア片６０のうち他方（例えば第２帯状コア片６０Ｂ）のティース片６５の先端との間に第１隙間Ｇ１が設けられる。このため、コアバック片６１およびティース片６５の外形の打ち抜き精度を高めることができ、ステータコア７の性能をより一層向上することができる。

　本実施形態において、金属板６において互いに対向する第２円弧部６１ｂと第３円弧部６５ｃとは、それぞれ円弧状に湾曲する。このため、第２円弧部６１ｂと第３円弧部６５ｃの間の第１隙間Ｇ１は、ティース片６５の幅方向の外側に向かうに従い広くなる。このため、ティース片６５の幅方向両側にアンブレラ部６５ｄを設ける場合にアンブレラ部６５ｄの外形精度を高めやすい。

　なお、本明細書において、ティース片６５が延びる方向と直交する方向をティース片６５の幅方向と呼ぶ場合がある。ティース片６５の幅方向は、第１方向Ｄ１と平行な方向である。

　図５に示すように、ティース片６５において、コアバック片６１に繋がる側の端部を基端部６５ｇとしコアバック片６１から最も離れた端部を先端部６５ｈとする。基端部６５ｇは、ティース片６５の外径側（第２方向Ｄ２の他方側）の端部であり、先端部６５ｈは、ティース片６５の内径側（第２方向Ｄ２の一方側）の端部である。

　ティース片６５には、先端部６５ｈに位置する一対のアンブレラ部６５ｄと、基端部６５ｇに位置する一対の凹部６５ｂと、先端部６５ｈと基端部６５ｇとの間を繋ぐ一対の側端部６５ｅと、が設けられる。一対のアンブレラ部６５ｄは、ティース片６５の幅方向の外側に突出する。一対の凹部６５ｂは、ティース片６５の幅方向の内側に窪む。

　側端部６５ｅは、ティース片６５の幅方向両側に位置する。側端部６５ｅは、アンブレラ部６５ｄと凹部６５ｂとの間を直線状に繋ぐ。１つのティース片６５の一対の側端部６５ｅは、ティース片６５の基端部６５ｇから先端部６５ｈ側に向かうに従い互いに近づく。すなわち、ティース片６５は、凹部６５ｂとアンブレラ部６５ｄとの間で、先端部６５ｈに向かうに従い細くなる。１つの帯状コア片６０で第１方向Ｄ１に隣り合う２つのティース片６５の対向する側端部６５ｅ同士は、コアバック片６１から第２方向Ｄ２に沿って離れるに従い互いに離間する。

　本実施形態において、ティース片６５の一対の側端部６５ｅのなす角度αは、３６０°をステータコア７のスロット数で割った角度と一致する。すなわち、ステータコア７のスロット数をＮとする場合、一対の側端部６５ｅのなす角度αは、３６０°／Ｎで表すことができる。

　帯状コア片６０は、後述する積層工程Ｓ１２において螺旋状に変形される。積層工程Ｓ１２において、帯状コア片６０は、区画Ａの間の境界線Ｂ上で、３６０°／Ｎだけ塑性変形される。これにより、帯状コア片６０において第１方向Ｄ１に隣り合うティース片６５は、先端部６５ｈを互いに近づける。これにより、図２に示すステータコア７において、周方向に隣り合うティース部７ｔの対向する側端部６５ｅ同士は、互いに平行となる。すなわち、ステータコア７のティース部７ｔは、周方向一方側および他方側を向く一対の側端部６５ｅを有し、周方向に隣り合う側端部６５ｅ同士は、互いに平行に延びる。

　本実施形態によれば、ティース部７ｔの間のスロットＳが、径方向に沿って一定の幅で延びる。このため、コイル線４２ａをスロットＳ内に密に配列することが可能となり、スロット内のコイル線４２ａの占積率を高め、回転電機１０を高出力化できる。このような効果は、コイル４２がセグメントコイルであり、コイル線４２ａとして平角線を採用する場合に特に顕著に得られる。

　なお、ここで、「平行」とは、数学的に厳密な意味での平行でなくても上述の効果を十分に得られる程度に平行であればよい。より具体的には、側端部６５ｅ同士のなす角度が０°±１０°の範囲内であればよい。同様に、ティース片６５において、一対の側端部６５ｅのなす角度αは、３６０°／Ｎに対し±１０°の範囲内であればよい。

　図６に示すように、打ち抜き工程Ｓ１１において、第１帯状コア片６０Ａのアンブレラ部６５ｄは、第２帯状コア片６０Ｂの凹部６５ｂの内側に配置される。同様に、第２帯状コア片６０Ｂのアンブレラ部６５ｄは、第１帯状コア片６０Ａの凹部６５ｂの内側に配置される。また、上述したように、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとの間には、全域に渡って隙間Ｇが設けられる。したがって、一対の帯状コア片６０Ａ、６０Ｂのアンブレラ部６５ｄと凹部６５ｂとの間には、隙間が設けられる。

　一般的に、ステータコア７のティース部７ｔにアンブレラ部６５ｄを設けることで回転電機１０の駆動時のトルクリップルを抑制できるなど、様々な効果を得られることが知られている。しかしながら、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとを、本実施形態に示すようにティース片６５同氏を交互に並べて打ち抜く場合、ティース片６５にアンブレラ部６５ｄを設けると、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとを十分に近づけることができない。このため、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとの間に形成される端材が大きくなり、結果的に材料歩留まりが悪化するという問題があった。

　本実施形態によれば、ティース片６５の基端部６５ｇに凹部６５ｂが設けられ、凹部６５ｂの内部に、アンブレラ部６５ｄが配置される。このため、ティース片６５にアンブレラ部６５ｄを設けつつ、第１帯状コア片６０Ａのティース片６５と第２帯状コア片６０Ｂのティース片６５とを互いに近づけて配置できる。これにより、第１帯状コア片６０Ａ、および第２帯状コア片６０Ｂの打ち抜き工程Ｓ１１における材料歩留まりを高めることができる。

　ここで、第１帯状コア片６０Ａと第２帯状コア片６０Ｂとの間の隙間Ｇのうち、アンブレラ部６５ｄと凹部６５ｂとの間の部分を第２隙間Ｇ２と呼ぶ。すなわち、打ち抜き工程Ｓ１１において、一対の帯状コア片６０の一方のアンブレラ部６５ｄの外縁と一対の帯状コア片６０の他方の凹部６５ｂの内縁とが第２隙間Ｇ２を介して対向した状態で金属板６から打ち抜かれる。

　本実施形態によれば、一対の帯状コア片６０のうち一方（例えば第１帯状コア片６０Ａ）のアンブレラ部６５ｄの外縁と、一対の帯状コア片６０のうち他方（例えば第２帯状コア片６０Ｂ）の凹部６５ｂの内縁との間に第２隙間Ｇ２が設けられる。このため、アンブレラ部６５ｄの外形の打ち抜き精度を高めることができ、アンブレラ部６５ｄの性能をより一層向上することができる。

　図２に示すように、積層工程Ｓ１２で形成される積層体７Ａは、一つながりの帯状コア片６０から構成される。積層体７Ａを構成する帯状コア片６０は、長さ方向（すなわち、第１方向Ｄ１）の両端部を有する。ここで、帯状コア片６０において、最も第１方向Ｄ１の一方側に位置する端部を始端部６０ｐとし、最も第１方向Ｄ１の他方側に位置する端部を終端部６０ｑとする。また、帯状コア片６０において、最も第１方向Ｄ１の一方側に位置するティース片６５を始端ティース片６５ｐとし、最も第１方向Ｄ１の他方側に位置するティース片６５を終端ティース片６５ｑとする。

　帯状コア片６０は、積層体７Ａにおいて始端部６０ｐから終端部６０ｑまで螺旋巻き方向Ｔに複数回螺旋巻きされる。始端部６０ｐの螺旋巻き方向Ｔの他方側のエッジおよび終端部６０ｑの螺旋巻き方向Ｔの一方側のエッジは、コアバック片６１に位置する。帯状コア片６０は、始端部６０ｐの一区画Ａと終端部６０ｑの一区画Ａとが互いに重なる。積層方向に互いに重なる始端部６０ｐの一区画Ａと終端部６０ｑの一区画Ａとを重複部Ｐとする。始端ティース片６５ｐおよび終端ティース片６５ｑは、重複部Ｐに位置する。

　本実施形態の積層工程Ｓ１２において、始端ティース片６５ｐと終端ティース片６５ｑとを積層方向から見て互いに重ねられる。すなわち、ステータコア７において、螺旋状に積層される帯状コア片６０の始端ティース片６５ｐと終端ティース片６５ｑとは、積層方向から見て互いに重なる。なお、ここで積層方向とは、ステータコア７の中心軸線Ｊと平行な方向であり、図２の紙面手前方向である。

　本実施形態によれば、始端ティース片６５ｐと終端ティース片６５ｑとが、１つのティース部７ｔを構成する。始端ティース片６５ｐ、および終端ティース片６５ｑは、それぞれステータコア７の１つのティース部７ｔの積層方向の一方側および他方側の端部に位置する。

　本実施形態によれば、ステータコア７の複数のティース部７ｔの積層方向の寸法を、重複部Ｐのティース部７ｔを除いて均一にすることができる。これにより、ステータコア７の磁気特性を周方向に沿って安定させることができ、回転電機１０の高出力化を図ることができる。なお、ステータコア７の積層方向の寸法は、重複部Ｐにおいて、他の部分よりも帯状コア片６０の１枚分の厚さだけ大きい。

　固定工程Ｓ１３において、積層方向に沿って並ぶ複数の帯状コア片６０を互いに連結する固定部７ａが形成される。本実施形態において、固定部７ａは、ステータコア７の外周面７ｃａに複数設けられる。複数の固定部７ａは、中心軸線Ｊの周方向に沿って等間隔に配置される。本実施形態において、複数の固定部７ａは、中心軸線Ｊ周りに６０°間隔で並ぶ。本実施形態において、１つの固定部７ａは、始端ティース片６５ｐと終端ティース片６５ｑとが重なる部分の径方向外側に配置される。本実施形態によれば、帯状コア片６０の第１方向Ｄ１の両端部を互いに固定することができ積層体７Ａの形状を安定させることができる。また、少ない固定部７ａの個数で、帯状コア片６０の始端部６０ｐおよび終端部６０ｑが積層体７Ａの積層方向の端面で浮き上がることを抑制できる。

　本実施形態の固定部７ａは、ステータコア７の外周面７ｃａにおいて積層方向に沿って延びる溶接部である。溶接部は、例えばレーザ溶接によって形成される。なお、固定部７ａは、コアバック部７ｃ、又はティース部７ｔに設けられるカシメ部であってもよい。

　本実施形態において、コアバック部７ｃの外周面７ｃａには、積層方向に沿って延びる溝７ｇが設けられる。溝７ｇは、帯状コア片６０の外径側の端部に予め等間隔に配置される凹部を設け、積層工程において凹部同士を積層方向に重ねることで形成できる。また、溝７ｇは、積層工程の後に積層体７Ａの外周面に対して機械加工によって形成してもよい。本実施形態の固定部７ａは、溝７ｇに配置される溶接部である。このため、溶接工程に伴い径方向外側に突出する凸部が、コアバック部７ｃの外周面７ｃａに対し径方向外側に突出することを抑制できる。

　以上に、本発明の実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

　上述の実施形態では、一区画Ａに１つのティース片６５が設けられる場合について説明した。これにより、金属板６を打ち抜いて帯状コア片６０を形成する際の材料歩留まりを高めやすい。しかしながら、一区画Ａに２以上のティース片６５が設けられていてもよい。

　上述の実施形態では、１つの積層体７Ａからステータコア７が構成される場合について説明した。しかしながら、ステータコア７は、複数の積層体７Ａを積層方向に複数重ねて構成されていてもよい。

　上述の実施形態では、インナーロータ型の回転電機１０について説明したが、アウターロータ型の回転電機１０においても同様の構成を採用できる。

　上述の実施形態におけるスリット６１ｓの形状は、一例である。スリット６１ｓは、コアバック片６１の第２方向Ｄ２の一方側の端部に設けられていれば、延びる方向は必ずしも第２方向Ｄ２と平行でなくてもよく、また、直線状に延びていなくてもよい。

　回転電機１０は、モータに限られず、発電機であってもよい。回転電機１０の用途は、特に限定されない。回転電機１０は、例えば、車軸を回転させる用途以外の用途で車両に搭載されてもよいし、車両以外の機器に搭載されてもよい。回転電機が用いられる際の姿勢は、特に限定されない。

　なお、本技術は以下のような構成をとることが可能である。
　（１）　金属板を打ち抜いて第１方向に延びる帯状コア片を形成する打ち抜き工程と、前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、帯状コア片の前記第２方向の一方側を内径側として前記帯状コア片を湾曲させ螺旋状に積層し積層体を形成する積層工程と、を有し、前記帯状コア片は、前記第１方向に延び、前記第２方向の一方側の端部に前記第１方向に並ぶ複数のスリットが設けられるコアバック片と、前記スリットの間で前記コアバック片の前記第２方向の一方側、又は他方側の端部から前記第２方向に延びる複数のティース片と、を有し、前記コアバック片の隣り合う前記スリット同士の間の各区画において、前記第２方向の他方側の端縁には第１円弧部が設けられ、前記第２方向の一方側の端縁には第２円弧部が設けられ、前記第１円弧部、および前記第２円弧部は、前記コアバック片に対し前記第２方向の一方側に位置する円弧中心を中心とした同心の円弧状に延びる、ステータコアの製造方法。
　（２）　前記コアバック片の隣り合う前記スリット同士の間の各区画において、前記ティース片の先端縁には、前記円弧中心を中心とした円弧状に延びる第３円弧部が設けられる、（１）に記載のステータコアの製造方法。
　（３）　前記打ち抜き工程は、１枚の前記金属板から、前記第２方向に並ぶ一対の前記帯状コア片を打ち抜く工程であり、一対の前記帯状コア片は、それぞれの前記コアバック片に対し前記ティース片が延び出る方向を互いに反対側として、それぞれの前記ティース片を前記第１方向に交互に並べて打ち抜かれ、前記打ち抜き工程において、一対の前記帯状コア片の一方の前記第２円弧部と一対の前記帯状コア片の他方の前記第３円弧部とが第１隙間を介して対向した状態で前記金属板から打ち抜かれ、前記第１隙間は、前記ティース片の幅方向の外側に向かうに従い広くなる、（２）に記載のステータコアの製造方法。
　（４）　前記打ち抜き工程は、１枚の前記金属板から、前記第２方向に並ぶ一対の前記帯状コア片を打ち抜く工程であり、一対の前記帯状コア片は、それぞれの前記コアバック片に対し前記ティース片が延び出る方向を互いに反対側として、それぞれの前記ティース片を前記第１方向に交互に並べて打ち抜かれ、前記ティース片には、先端部に位置し前記ティース片の幅方向の外側に突出する一対のアンブレラ部と、基端部に位置し前記ティース片の幅方向の内側に窪む一対の凹部と、が設けられ、前記打ち抜き工程において、一対の前記帯状コア片の一方の前記アンブレラ部の外縁と一対の前記帯状コア片の他方の前記凹部の内縁とが第２隙間を介して対向した状態で前記金属板から打ち抜かれる、（１）～（３）の何れか一項に記載のステータコアの製造方法。
　（５）　前記帯状コア片において、最も前記第１方向の一方側に位置するティース片を始端ティース片とし、最も前記第１方向の他方側に位置するティース片を終端ティース片として、前記積層工程において、前記始端ティース片と前記終端ティース片とを積層方向から見て互いに重ねる、（１）～（４）の何れか一項に記載のステータコアの製造方法。
　（６）　前記積層体の前記帯状コア片を積層方向に沿って固定する固定工程をさらに有し、前記固定工程において、積層方向に沿って並ぶ複数の帯状コア片を互いに連結する固定部を形成し、前記固定部は、前記始端ティース片と前記終端ティース片とが重なる部分の径方向外側に配置される、（５）に記載のステータコアの製造方法。
　（７）　帯状コア片を螺旋状に積層させたステータコアであって、環状のコアバック部と前記コアバック部から径方向に沿って延び周方向に沿って並ぶ複数のティース部と、を備え、前記コアバック部の外周面、および前記コアバック部の内周面は、同一の中心を共有する同心円上に配置される、ステータコア。
　（８）　前記ティース部の先端縁には、前記コアバック部の外周面、および前記コアバック部の内周面と同一の中心を共有する同心円上に配置される、（７）に記載のステータコア。
　（９）　前記コアバック部の内周面には、周方向に沿って並ぶ複数の切欠が設けられる、（７）又は（８）に記載のステータコア。
　（１０）　前記帯状コア片は、周方向に延びるコアバック片と、前記コアバック片から径方向に延びる複数のティース片と、を有し、前記帯状コア片において、前記帯状コア片の長さ方向の一方側に位置するティース片を始端ティース片とし、前記帯状コア片の最も前記長さ方向の他方側に位置するティース片を終端ティース片とし、前記始端ティース片と前記終端ティース片とが積層方向から見て互いに重なる、（７）～（９）の何れか一項に記載のステータコア。
　（１１）　積層方向に沿って並ぶ帯状コア片同士を互いに連結する固定部を有し、前記固定部は、前記始端ティース片と前記終端ティース片とが重なる部分の径方向外側に配置される、（１０）に記載のステータコア。
　（１２）　前記コアバック部の外周面には、積層方向に沿って延びる溝が設けられ、前記固定部は、前記溝に配置される溶接部である、（１１）に記載のステータコア。
　（１３）　前記ティース部は、周方向一方側および他方側を向く一対の側端部を有し、周方向に隣り合う前記側端部同士は、互いに平行に延びる、（７）～（１２）の何れか一項に記載のステータコア。

６…金属板、７…ステータコア、７ａ…固定部、７Ａ…積層体、４０…ステータ、６０…帯状コア片、６１…コアバック片、６１ａ…第１円弧部、６１ｂ…第２円弧部、６１ｓ…スリット、６５…ティース片、６５ｂ…凹部、６５ｃ…第３円弧部、６５ｄ…アンブレラ部、６５ｇ…基端部、６５ｈ…先端部、６５ｐ…始端ティース片、６５ｑ…終端ティース片、Ａ…区画、Ｃ…円弧中心、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｇ…隙間、Ｇ１…第１隙間、Ｇ２…第２隙間、Ｓ１１打ち抜き工程、Ｓ１２…積層工程、Ｓ１３…固定工程

Claims

　金属板を打ち抜いて第１方向に延びる帯状コア片を形成する打ち抜き工程と、
　前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、帯状コア片の前記第２方向の一方側を内径側として前記帯状コア片を湾曲させ螺旋状に積層し積層体を形成する積層工程と、を有し、
　前記帯状コア片は、
　　前記第１方向に延び、前記第２方向の一方側の端部に前記第１方向に並ぶ複数のスリットが設けられるコアバック片と、
　　前記スリットの間で前記コアバック片の前記第２方向の一方側、又は他方側の端部から前記第２方向に延びる複数のティース片と、を有し、
　前記コアバック片の隣り合う前記スリット同士の間の各区画において、前記第２方向の他方側の端縁には第１円弧部が設けられ、前記第２方向の一方側の端縁には第２円弧部が設けられ、
　前記第１円弧部、および前記第２円弧部は、前記コアバック片に対し前記第２方向の一方側に位置する円弧中心を中心とした同心の円弧状に延びる、ステータコアの製造方法。
　前記コアバック片の隣り合う前記スリット同士の間の各区画において、前記ティース片の先端縁には、前記円弧中心を中心とした円弧状に延びる第３円弧部が設けられる、請求項１に記載のステータコアの製造方法。
　前記打ち抜き工程は、１枚の前記金属板から、前記第２方向に並ぶ一対の前記帯状コア片を打ち抜く工程であり、
　一対の前記帯状コア片は、それぞれの前記コアバック片に対し前記ティース片が延び出る方向を互いに反対側として、それぞれの前記ティース片を前記第１方向に交互に並べて打ち抜かれ、
　前記打ち抜き工程において、一対の前記帯状コア片の一方の前記第２円弧部と一対の前記帯状コア片の他方の前記第３円弧部とが第１隙間を介して対向した状態で前記金属板から打ち抜かれ、
　前記第１隙間は、前記ティース片の幅方向の外側に向かうに従い広くなる、請求項２に記載のステータコアの製造方法。
　前記打ち抜き工程は、１枚の前記金属板から、前記第２方向に並ぶ一対の前記帯状コア片を打ち抜く工程であり、
　一対の前記帯状コア片は、それぞれの前記コアバック片に対し前記ティース片が延び出る方向を互いに反対側として、それぞれの前記ティース片を前記第１方向に交互に並べて打ち抜かれ、
　前記ティース片には、
　　先端部に位置し前記ティース片の幅方向の外側に突出する一対のアンブレラ部と、
　　基端部に位置し前記ティース片の幅方向の内側に窪む一対の凹部と、が設けられ、
　前記打ち抜き工程において、一対の前記帯状コア片の一方の前記アンブレラ部の外縁と一対の前記帯状コア片の他方の前記凹部の内縁とが第２隙間を介して対向した状態で前記金属板から打ち抜かれる、請求項１に記載のステータコアの製造方法。
　前記帯状コア片において、最も前記第１方向の一方側に位置するティース片を始端ティース片とし、最も前記第１方向の他方側に位置するティース片を終端ティース片として、
　前記積層工程において、前記始端ティース片と前記終端ティース片とを積層方向から見て互いに重ねる、請求項１に記載のステータコアの製造方法。
　前記積層体の前記帯状コア片を積層方向に沿って固定する固定工程をさらに有し、
　前記固定工程において、積層方向に沿って並ぶ複数の帯状コア片を互いに連結する固定部を形成し、
　前記固定部は、前記始端ティース片と前記終端ティース片とが重なる部分の径方向外側に配置される、請求項５に記載のステータコアの製造方法。