(57)【要約】【課題】過度な精度管理を必要とせずコアをより精度良く積層することで品質を向上することができるようにした、回転電機及び回転電機の製造方法を提供する。【解決手段】薄板状のコアシートを積層して形成されるコアを有する回転電機であって、コアシートはコアシートを切削してコアシートの厚さ方向に突出するように形成され、少なくとも一部がコアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を有するカシメ部を有し、コアは下方側のコアシートの突起部が上方側のコアシートのカシメ部に嵌合することで各コアシートが固着される。【選択図】図１
2011055607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状のコアシートを積層して形成されるコアを有する回転電機であって、
前記コアシートは前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出するように形成され、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を有するカシメ部を有し、
前記コアは
下方側の前記コアシートの前記突起部が上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合することで各コアシートが固着されている
ことを特徴とする、回転電機。
【請求項２】
前記カシメ部は
貫通孔と、
前記貫通孔に接して形成される矩形状の突起片とを有している
ことを特徴とする、請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記突起片は前記コアシートの厚さ方向に突出しるように凸状に屈曲している
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の回転電機。
【請求項４】
前記コアは円環状に形成され、
前記カシメ部は、仮想円に沿って等間隔に複数個所設けられている
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記複数個所の突起部は、回転軸に対して同じ姿勢となるように回転して設けられている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
薄板状のコアシートにより形成されるコアを有する回転電機の製造方法であって、
前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出し、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を形成する第１ステップと、
前記コアシートを積層して、下方側の前記コアシートの前記突起部を上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合させる第２ステップと、を有する
ことを特徴とする、回転電機の製造方法。
【請求項７】
前記第１ステップでは、
前記コアシートに貫通孔を形成し、前記貫通孔に接するように前記コアシートを切削して前記突起片を形成する
ことを特徴とする、請求項６記載の回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板を積層して形成されるコアを有する回転電機及びこの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転電機のコア（固定子あるいは回転子）は、薄板状のコアシートを積層して形成される。
かかるコア（モータコア）は、各コアシートをそれぞれ板厚方向の押し出すことによって突起部（カシメ突起）を形成し、各コアシートを積層して各突起部の裏側（下側）に形成される窪み部分に次のコアシートの突起部を圧入させることによって製造されており、突起部と窪みとの嵌め合う（かしめる）ことによって積層状態のコアシートがそれぞれ固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１９８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のようにコアシートを押し出して形成される突起部及び窪み部分をかしめてコアシートを積層する場合、突起部を形成する際のプレス機や金型の精度により突起部の形状に誤差（公差を含む）が生じる。また、コアシートの材質の僅かな不均一等によって突起部と窪みとをかしめる際の位置にずれが生じることもある。
【０００５】
かかる公差やずれによる誤差はコアシートの積層枚数に比例して累積し、図７に示すようにモータコアが所望の積層方向に対して傾斜（傾斜角α）して積層される「倒れ」と呼ばれる状態が生じる。
また、カシメ突起１００が少なくとも両端がコアシートに連続しているためコアシート本体の剛性でカシメ突起１００の加工精度に起因する位置ズレ等を吸収できず、突起締結時の片あたりによってカジリが生じる。即ち、均等なクリアランスが確保出来ない状態(片寄った状態)で、突起部と窪み部がある面において干渉しながら締結されることで、積層状態が不安定となる。
また、傾斜して積載されることによって位置によって各コアシートの密着度が低くなり、積層高さに対するコアシートの積層数（積層率）の低下が生じる。かかる「倒れ」や積層率の低下は、回転電機の特性の低下の一因となる。
このような不具合を低減するためには突起部の形状の誤差（公差）を一層低減する必要があるが、形状の誤差の低減にも限界があり、突起の加工精度を過度に向上させようとすることは、生産効率の向上の観点でも不都合である。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、過度な精度管理を必要とせずコアをより精度良く積層することで品質を向上することができるようにした、回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本願発明（請求項１）は、薄板状のコアシートを積層して形成されるコアを有する回転電機であって、前記コアシートは前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出するように形成され、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を有するカシメ部を有し、前記コアは下方側の前記コアシートの前記突起部が上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合することで各コアシートが固着されていることを特徴としている。
なお、本発明における「上方側」「下方側」とはコアシートの積層方向に沿った方向を指し、重力方向にかかわらず解釈されるものである。
【０００８】
また、前記カシメ部は貫通孔と、前記貫通孔に接して形成される矩形状の突起片とを有していることが好ましい（請求項２）。
また、前記突起片は前記コアシートの厚さ方向に突出しるように凸状に屈曲していることが好ましい（請求項３）。
また、前記コアは円環状に形成され、前記突起部は、仮想円に沿って等間隔に複数個所設けられていることが好ましい（請求項４）。
また、前記複数個所の突起部は、それぞれ前記仮想円の中心に対して同じ姿勢となるように回転して設けられていることが好ましい（請求項５）。
【０００９】
また、本願発明（請求項６）にかかる回転電機の製造方法は、薄板状のコアシートにより形成されるコアを有する回転電機の製造方法であって、前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出し、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を形成する第１ステップと、前記コアシートを積層して、下方側の前記コアシートの前記突起部を上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合させる第２ステップと、を有することを特徴としている。
また、前記第１ステップでは、前記コアシートに貫通孔を形成し、前記貫通孔に接するように前記コアシートを切削して前記突起片を形成することが好ましい（請求項７）。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明（請求項１，６）によれば、突起片の一部分がコアシートと分離して変形可能（片持ち状）となっているため、上下に積層されるコアシートの突起部の形状や位置等に僅かな公差あるいは誤差等が存在しても、突起片の自由端部分がコアシートの剛性と関わりなく変形してかかる公差あるいは誤差を吸収する結果、コアシートをより正確な「方向に積層することができ、「倒れ」やや積層率の低下を抑制して回転電機の特性を向上させることができる。
また、突起片を形成する際に過度な加工精度を必要としないため、回転電機の製造にかかる歩留まりを向上させることができる。ことができる。
【００１１】
また、本願発明（請求項２，７）によれば、貫通孔に接して突起片を設けることにより、突起片が貫通孔に接する部分では突起片の周辺のコアシートとの接触が抑制されるので、突起片が容易に変形することができる。
また、本願発明（請求項３）によれば、突起片が凸状に突出することで、反対側に形成される凹部（窪み）と、下方側のコアシートの突起片の凸とが嵌合することにより、上方側及び下方側のコアシートを良好に固着させることができる。
【００１２】
また、本願発明（請求項４，５）によれば、それぞれ円環状のコアの仮想円に沿って等間隔にカシメ部が設けられることによって、回転電機の運転（回転）による特性の偏りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるステータコアを模式的に示す上面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる回転電機の全体構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるコアシートの製造工程を説明するための模式的な上面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも本発明の一実施形態にかかる金型装置を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる金型装置を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるカシメ部の作用を説明するための模式図である。
【図７】コアの「倒れ」を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
図２に示すように、本実施形態にかかる回転電機（本実施形態ではＰＭモータ）２０は、回転軸２１、ロータコア２２、マグネット２３、ステータコア（ここでは本発明のコアに相当）２４、インシュレータ２５、コイル２６、フレーム２７、負荷側軸受２８、負荷側ブラケット２９、反負荷側軸受３０、反負荷側ブラケット３１、結線板３２、リセプタクル３３から構成されている。また、回転電機２０は図示省略のエンコーダを有するサーボモータとして構成されている。
【００１５】
図１に示すように、ステータコア２４は、円板形状の中心部分に回転子２０を収納する穴部２４Ａが設けられた円環形状（リング状）の電磁鋼板からなるコアシート４（図３参照）を多数積層して形成されている。なお、図１では、説明を簡単にするために詳細な形状を省略して図示しているが、穴部２４Ａはインシュレータ２５やコイル２６を収納するポケット部を形成するためにより複雑な形状となっている。
【００１６】
ステータコア２４には、仮想円Ｃに沿ってカシメ部３が等間隔に４箇所設けられている。各カシメ部３は仮想円の中心（即ち、回転軸２１の回転中心）に対して同じ姿勢となるようにそれぞれ９０度（ｄｅｇｒｅｅ）ずつ回転して設けられている。
【００１７】
カシメ部３は、貫通孔１及び突起片２からなっており、貫通孔１はコアシート４の厚さ方向に貫通するように設けられた円形の孔である。なお、本実施形態では貫通孔１の形状は略真円状であるが「円形」とは楕円形やその他の曲線を有する形状を含む。
突起片２は、コアシート４を矩形（長方形）のうちの３辺を切削した上で凸形状に屈曲されて凸形状部分がコアシート４の厚さ方向（あるいはコア２４の高さ方向）に突出するように山形に形成されている。即ち、突起片２は、基端側からコアシート４の厚さ方向（図４（Ｂ）では下方）に斜めに突出しながら延び、頂部で上方側に屈曲してコアシート４の先端まで斜め上方に延びている。
【００１８】
また、突起片２はコアシート４と連続する１辺（基端）に対向する辺で貫通孔１に接している。即ち、貫通孔１の円形と突起片２の矩形とは連続した形状でコアシート４を切断しており、突起片２はコアシート４と連続する基端と基端から片持ち状に延びてコアシート４と連続しない自由端を有することとなる。
なお、本実施形態の突起片２は長方形であるが「矩形」とは正方形その他の多角形を含む。
【００１９】
次に、ステータコア２４の製造工程について説明する。
図３に示すように、ステータコア２４は連続した帯状の電磁鋼板からなる打ち抜き材４Ａに図示しない金型装置で加工を施して形成したコアシート４を積層してカシメ部３を締結することで各コアシート４を固着させて製造される。
金型装置は、貫通孔形成部１１，突起片形成部１２及び打ち抜き積層部１３を有しており、帯状に連続する打ち抜き材４Ａが貫通孔形成部１１，突起片形成部１２，打ち抜き積層部１３を順に搬送されるようになっている。
【００２０】
図４（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも図３のＸ−Ｘ断面を模式的に示す図である。なお、図４（Ｃ）は一部Ｘ′−Ｘ′断面を示している。
図４（Ａ）に示すように、貫通孔形成部１１では突起部切り離しパンチ９が上方から打ち抜き材４Ａを貫通して突起部切り離しダイ１０に設けられた孔１０Ａに打ち込まれ、打ち抜き材４Ａに４個の貫通孔１が形成され、突起片形成部１２側に送出されるようになっている。
【００２１】
突起片形成部１２では図４（Ｂ）に示すように、既に設けられた貫通孔１と接するように突起形成パンチ５が打ち抜き材４Ａの上方から突起形成ダイ６（孔６Ａ）に押付けられ、突起形成パンチ５の刃に沿って打ち抜き材４Ａが矩形の３辺を切削されて突起片２が形成されるようになっている。
また、突起形成パンチ５は先端が先細く尖っており、突起形成パンチ５の先端形状に倣って突起片２が屈曲して下方に突出するようになっている。
なお、貫通孔形成部１１及び突起片形成部１２での加工が本発明の第１ステップに相当する。
【００２２】
打ち抜き積層部１３では図４（Ｃ）に示すように、４箇所の貫通孔１及び突起片２が設けられた打ち抜き材４Ａの上方からコア抜きパンチ７がコア抜きダイ８に向かって打ち込まれ、打ち抜き材４Ａから円環状のコアシート４が打ち抜かれる。また、打ち抜かれたコアシート４は同時に既に形成されているコアシート４の上に積層されて押し付けられることにより、上方側のコアシート４のカシメ部３の窪み（突起片が形成されることでできる凹部及び貫通孔１）と下方のコアシート４のカシメ部３の突起片２とが嵌合して（かしめられて）上下のコアシート４が固着される（第２ステップ）。
【００２３】
また、図５に示すように、打ち抜き積層部１３で積層された各コアシート４はコア抜きダイ８を下方に進み、スクイズ１４により周囲から押圧される。これにより、積層方向の傾きが整えられると共に積層率を向上させる。
打ち抜き積層部１３ではコアシート４の積層枚数を計測しており、所定の枚数（あるいは所定の積層高さ）になると、打ち抜き積層部１３から積層されて形成されたステータコア２４が下方の搬送コンベア１５上に排出される
【００２４】
このようにして製造されたステータコア２４にはインシュレータ２５、コイル２６等が取り付けられて回転軸２１及びマグネット２３を取り付けられたロータコア２２がステータコア２４の穴部２４Ａに挿入されて、結線板３２が取付けられる。そして、負荷側軸受２８、負荷側ブラケット２９、反負荷側軸受３０、反負荷側ブラケット３１を介してフレーム２７に収納されて回転電機２０が製造される。
【００２５】
本発明の一実施形態にかかる回転電機はこのように構成されているので、突起片形成部１２における突起片２形成の加工精度を過度に向上させることなく、即ち、突起片の形状や位置等にある程度の公差あるいは誤差等が存在しても、突起片２の矩形状の３辺がコアシート４と切り離されて自由に変形可能して公差あるいは誤差を吸収する結果、コアシートをより正確な方向に積層することができる。
【００２６】
つまり、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、突起片２を片持ち状にして突起片２がある程度のフレキシブルに変形可能とすることによって、締結時の位置ズレが吸収でき、無理なく（ある程度の加工誤差があっても）突起片２の形状になじみながら締結することができる。その為、突起片２の締結時の片あたりによるカジリが解消されることで、安定した積層状態の確保ができるようになり、また積層後の倒れも少なくすることができる。
なお、図６(Ａ)は、図４−(Ｂ)のように突起形成パンチ５にて押し付けられて形成された突起片を抜き材料の上面より見た状態であり、図６(Ｂ)は、前記の突起片を抜き材料の側面より見た状態を示すものである。
【００２７】
また、突起片２がフレキシブルに変形するので、打ち抜き積層部１３で積層された後にスクイズ１４によって周囲から押圧されることで、積層した際に積層方向が傾斜している場合でもより効果的に積層方向の傾斜が矯正されて高精度のステータコア２４を製造することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明にかかる回転電機は上述の実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して適用可能である。
上述の実施形態では、ステータコアを本発明におけるコアとした例について説明しているが、本発明を構成するコアはステータコアに限定されず、回転電機の仕様に応じて適宜設定可能である。すなわち、ロータコア、あるいは、ステータコアとロータコアとの両方に本発明にかかるカシメ部を設けて回転電機を構成してもよい。
例えば、実施形態では、回転電機の一例として永久磁石を用いたＰＭモータに本発明を適用したが、本発明はＰＭモータに限らず、誘導モータや発電機等の円環状のコアを有する種々の回転電機に適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  貫通孔
２  突起片
３  カシメ部
４  コアシート
４Ａ  打ち抜き材
５  突起形成パンチ
６  突起形成ダイ
７  コア抜きパンチ
８  コア抜きダイ
９  突起部切り離しパンチ
１０  突起部切り離しダイ
１１  貫通孔形成部
１２  突起片形成部
１３  打ち抜き積層部
１４  スクイズ
１５  搬送コンベア
２０  回転電機
２１  回転軸
２２  ロータコア
２３  マグネット
２４  ステータコア（コア）
２５  インシュレータ
２６  コイル
２７  フレーム
２８  負荷側軸受
２９  負荷側ブラケット
３０  反負荷側軸受
３１  反負荷側ブラケット
３２  結線板
３３  リセプタクル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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