(57)【要約】【課題】  歩留り性を向上させ、かつ鉄損を小さくする。【解決手段】  Ｓ１０２にて、帯状の方向性電磁鋼板が巻き回されて環状に積層され、ヨーク部が形成される。Ｓ１０６にて、ヨーク部の断面を露出させるように内周部が切除され、接合部が形成される。Ｓ１１０にて、無方向性電磁鋼板から、複数の櫛歯が連結部で連結されたティース形状体が打ち抜かれる。Ｓ１１２にて、ティース形状体が、らせん状に巻き回されて回転軸方向に積層され、ティース部が形成される。Ｓ１１６にて、ティース部の外端が接合部と接合するように、ヨーク部とティース部が接合され、ステータコアが形成される。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク部とティース部とを分割して製造するステータコアの製造方法であって、
帯状の方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円周方向となるように、前記方向性電磁鋼板を環状に積層して前記ヨーク部を形成するヨーク部形成ステップと、
帯状の無方向性電磁鋼板から、櫛歯が複数連結されたティース形状体を、前記無方向性電磁鋼板の長手方向に連続して打抜き、前記ティース形状体をらせん状に巻き回して前記ティース部を形成するティース部形成ステップと、
前記ヨーク部と前記ティース部とを接合する接合ステップとを含む、ステータコアの製造方法。
【請求項２】
前記ティース部形成ステップは、前記ヨーク部の断面と前記ティース部とが接合するように、前記ヨーク部の内周部に前記ティース部との接合部を形成するステップを含む、請求項１に記載のステータコアの製造方法。
【請求項３】
前記接合ステップは、前記ティース部の半径方向に広がる力により前記ヨーク部と前記ティース部を接合させるステップを含む、請求項１または２に記載のステータコアの製造方法。
【請求項４】
前記ヨーク部形成ステップは、前記積層された方向性電磁鋼板同士を固着するステップを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のステータコアの製造方法。
【請求項５】
前記ティース部形成ステップは、前記ヨーク部の内周面と当接して前記ヨーク部を半径方向に保持する当接部を、前記ティース部に形成するステップを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のステータコアの製造方法。
【請求項６】
前記ヨーク部形成ステップは、前記ヨーク部を内周側から半径方向に保持するステップを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のステータコアの製造方法。
【請求項７】
前記ティース部形成ステップは、前記櫛歯を連結する連結部が内周側に位置するように、かつ前記連結部を変形させるように、前記ティース形状体をらせん状に巻き回すステップを含む、請求項１に記載のステ−タコアの製造方法。
【請求項８】
前記ステータコアに組合されるコイルは、前記各櫛歯に独立して巻きつけられるコイルである、請求項１ないし７のいずれかに記載のステータコアの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のステータコアの製造方法により製造されたステータコアを有する電動機。
【請求項１０】
前記ティース部の材質は、前記ヨーク部の材質よりも鉄損の小さい材質である、請求項９に記載の電動機。
【請求項１１】
ヨーク部とティース部とを分割して製造するステータコアの製造装置であって、
帯状の方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円周方向となるように、前記方向性電磁鋼板を環状に積層して前記ヨーク部を形成するためのヨーク部形成手段と、
帯状の無方向性電磁鋼板から、櫛歯が複数連結されたティース形状体を、前記無方向性電磁鋼板の長手方向に連続して打抜き、前記ティース形状体をらせん状に巻き回して前記ティース部を形成するためのティース部形成手段と、
前記ヨーク部と前記ティース部とを接合するための接合手段とを含む、ステータコアの製造装置。
【請求項１２】
前記ティース部形成手段は、前記方向性電磁鋼板の断面と前記ティース部とが接合するように、前記ヨーク部の内周部に前記ティース部との接合部を形成するための手段を含む、請求項１１に記載のステータコアの製造装置。
【請求項１３】
前記接合手段は、前記ティース部の半径方向に広がる力により前記ヨーク部と前記ティース部とを接合させるための手段を含む、請求項１１または１２に記載のステータコアの製造装置。
【請求項１４】
前記ヨーク部形成手段は、前記積層された方向性電磁鋼板同士を固着するための手段を含む、請求項１１ないし１３のいずれかに記載のステータコアの製造装置。
【請求項１５】
前記ティース部形成手段は、前記ヨーク部の内周面に当接して前記ヨーク部を半径方向に保持する当接部を、前記ティース部に形成するための手段を含む、請求項１１ないし１３のいずれかに記載のステータコアの製造装置。
【請求項１６】
前記ヨーク部形成手段は、前記ヨーク部を内周側から半径方向に保持するための手段を含む、請求項１１ないし１３のいずれかに記載のステータコアの製造装置。
【請求項１７】
前記ティース部形成手段は、前記櫛歯を連結する連結部が内周側に位置するように、かつ前記連結部を変形させるように、前記ティース形状体をらせん状に巻き回すための手段を含む、請求項１１に記載のステ−タコアの製造装置。
【請求項１８】
前記ステータコアに組合されるコイルは、前記各櫛歯に独立して巻きつけられるコイルである、請求項１１ないし１７のいずれかに記載のステータコアの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアの製造方法、その製造方法により製造されたステータコアを有する電動機、および製造装置に関し、特に、ヨーク部とティース部とを分割して製造するステータコアの製造方法、その製造方法により製造されたステータコアを有する電動機、および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電動機のステータコアの製造方法として、薄板から打抜かれた環状部材をロータの回転軸方向に積層して製造する方法がよく知られている。しかしながら、環状部材を薄板から打抜く場合、環状部材の環内の部分はロータを製造する際に利用可能ではあるが、隣合う環状部材の間の部分は他に利用する用途が無く、歩留り性が悪かった。また、自動車の走行用電動機等、大型の電動機のステータコアにおいては、面積が大きくなるため、打抜く際に薄板が撓みやすくなり、ステータコアの真円度の精度が悪くなりやすく、打抜き速度を上げられないため、生産性が低下する。そのため、環状部材を打抜く方法では、例えば０．２５ｍｍ厚以下の薄板や、アモルファス鋼板のような薄くて鉄損が小さい高性能な鋼板を、自動車の走行用電動機等に採用することができない。そこで、歩留り性と精度を向上させるため、帯状の薄板から、櫛歯が複数連結されたティース形状体を打抜き、このティース形状体を環状に巻き回してステータコアを形成する製造方法がある。
【０００３】
一方、ステータコアの材料としては、ステータコアの鉄損を小さくするため、特定の方向（磁化容易方向）を流れる磁束に対しては磁化し易く、鉄損の小さい方向性電磁鋼板を用いることが望ましい。この方向性電磁鋼板は、ロール状の鋼板から圧延されて、帯状に製造される。このとき、製造時の圧延方向（長手方向）が磁化容易方向となる。しかしながら、円筒状のヨーク部と、このヨーク部から半径方向で内方に突出したティース部とを有するステータコアにおいては、この方向性電磁鋼板から環状部材を打抜いて一体的にステータコアを形成することができない。すなわち、一般に、ティース部には半径方向に磁束が流れ、ヨーク部には円周方向に磁束が流れるが、磁化容易方向は一方向であるため、単に環状部材を打抜くのみでは、ティース部およびヨーク部の両方の磁化容易方向と、磁束の流れる方向とを一致させることができない。そこで、磁化容易方向と、ステータコアを流れる磁束の方向が一致したステータコアを製造するため、ヨーク部とティース部を分割して形成する製造方法がある。
【０００４】
特開平７−１３５７５５号公報（特許文献１）は、帯状の薄板を打抜き、ステータコアを構成するためのコア片を連続的に形成したステータコアの製造方法を開示する。特許文献１に記載のステータコアの製造方法においては、薄板の長手方向に連結部で連結した状態で打抜き、連結部材の各連結部が曲折りしてコア片を得る。このコア片を、ロータの軸方向と平行に複数積層させてステータコアを形成する。
【０００５】
この公報に記載の発明によれば、薄板を長手方向に打抜いてコア片を連続的に形成することにより、環状のコア片を薄板から打抜くことに比べて、コア片の形成に利用されない余剰部分の排出を減らすことができる。そのため、歩留り性がよい。
【０００６】
特開平１０−２７１７１６号公報（特許文献２）は、鉄損が小さく、かつ磁束密度を高くすることのできるステータコアの製造方法を開示する。特許文献２に記載のステータコアの製造方法においては、ヨーク部を流れる磁束の方向が、磁化容易方向と一致するように、薄肉部でつながれたヨーク素材の長手方向と、方向性電磁鋼板の磁化容易化方位（長手方向）とを一致させて打抜く。また、ティース部を流れる磁束の方向が、磁化容易方向と一致するように、薄肉部でつながれたティース素材の長手方向を、方向性電磁鋼板の磁化容易方向（長手方向）と直交させて打抜く。このようにして打抜いたヨーク素材と、ティース素材をそれぞれ積層した後に環状にし、または環状にした後に積層し、積層ヨーク体と積層ティース体を結合固定してステータコアを形成する。
【０００７】
この公報に記載の発明によれば、ステータコアを流れる磁束の方向が、ヨーク部およびティース部を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易方向に一致しているので、鉄損が小さいステータコアを製造できる。
【特許文献１】特開平７−１３５７５５号公報
【特許文献２】特開平１０−２７１７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のステータコアの製造方法においては、歩留り性の向上のみを考慮しており、ステータコアを流れる磁束の方向、および鋼板の磁化容易方向は何等考慮されていない。
【０００９】
特許文献２に記載のステータコアの製造方法においては、方向性電磁鋼板から帯状のヨーク素材を打抜き、このヨーク素材を環状にし、積層してヨーク部を形成する。そのため、そのため、環状部材を打抜くものに比べて歩留りはよいが、ヨーク素材を打抜くことに変わりはなく、それだけ歩留り性は悪いという問題点があった。さらに、特許文献２に記載のステータコアの製造方法においては、ティース素材の長手方向が、方向性電磁鋼板の長手方向と直交するように、すなわち、方向性電磁鋼板の幅方向と一致するように打抜いている。したがって、方向性電磁鋼板の幅を、ティース素材に合わせて長く設定する必要がある。方向性電磁鋼板の幅が長くなれば、それだけ打抜き時に方向性電磁鋼板が撓みやすくなるため、ティース素材の歪、すなわちティース部の歪が大きくなり、歪の増大にともなって、鉄損が大きくなるという問題点があった。
【００１０】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、歩留り性がよく、鉄損が小さいステータコアの製造方法、その製造方法により製造されたステータコアを有する電動機、および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係るステータコアの製造方法は、ヨーク部とティース部とを分割して製造するステータコアの製造方法である。この製造方法は、帯状の方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円周方向となるように、方向性電磁鋼板を環状に積層してヨーク部を形成するヨーク部形成ステップと、帯状の無方向性電磁鋼板から、櫛歯が複数連結されたティース形状体を、無方向性電磁鋼板の長手方向に連続して打抜き、ティース形状体をらせん状に巻き回してティース部を形成するティース部形成ステップと、ヨーク部とティース部とを接合する接合ステップとを含む。なお、ティース形状体とは、ティース部を形成する際、プレスにより打ちぬかれた後であって、巻き回して積層される前の帯状の部材のことである。
【００１２】
第１の発明によれば、ヨーク部は、方向性電磁鋼板を打抜かずに環状に積層して形成されるので、歩留り性を向上させることができる。また、磁化容易方向が円周方向を指向しており、ヨーク部を流れる磁束の方向と一致しているため、鉄損を小さくすることができる。ティース形状体は、無方向性電磁鋼板の長手方向に打抜かれるため、無方向性電磁鋼板の幅は、ティース形状体の長さに合わせる必要がなく、ティース形状体の幅にあわせればよい。そのため、ティース形状体を打抜く際、ティース形状体を幅方向に打抜く場合に比べて、無方向性電磁鋼板が撓み難いので、歪の小さいティース部を形成できる。このとき、ティース形状体は、無方向性電磁鋼板から打ち抜かれているため、ティース部には磁化容易方向が存在せず、磁束が流れる方向と磁化容易方向が直交することがない。そのため、鉄損が大きくなることがない。その結果、歩留り性がよく、鉄損が小さいステータコアの製造方法を提供することができる。
【００１３】
第２の発明に係るステータコアの製造方法においては、第１の発明の構成に加え、前記ティース部形成手段は、ヨーク部の断面とティース部とが接合するように、ヨーク部の内周部にティース部との接合部を形成するステップを含む。
【００１４】
第２の発明によれば、ヨーク部の内周部に形成された接合部にティース部を接合することにより、ヨーク部の断面とティース部とを接合させることができる。これにより、ティース部からヨーク部に流れる磁束が、ヨーク部の断面から流入するため、方向性電磁鋼板の断面に流入することとなる。ここで、磁束の流れにともなって渦電流が発生するが、方向性電磁鋼板の断面は、ヨーク部の内周面に比べて面積が小さいため、渦電流が流れにくい。そのため、ヨーク部の断面に磁束が流入する場合は、ヨーク部の内周面の接線方向に垂直に磁束が流入する場合に比べて、渦電流損が小さい。その結果、磁束を鉄損が大きくなりにくい方向に流すことができる。
【００１５】
第３の発明に係るステータコアの製造方法においては、第１または第２の発明の構成に加え、接合ステップは、ティース部の半径方向に広がる力によりヨーク部とティース部を接合させるステップを含む。
【００１６】
第３の発明によれば、ティース部の半径方向に広がる力により、ティース部とヨーク部とを接合させることができる。このため、ティース部はヨーク部に密着しようとする。その結果、ティース部とヨーク部の接合部の間隙を小さくし、ティース部からヨーク部に流れる磁束を流れやすくすることができる。
【００１７】
第４の発明に係るステータコアの製造方法においては、第１ないし第３のいずれかの発明の構成に加え、ヨーク部形成ステップは、積層された方向性電磁鋼板同士を固着するステップを含む。
【００１８】
第４の発明によれば、積層された方向性電磁鋼板同士を固着することで、積層された方向性電磁鋼板同士が剥離し、ヨーク部がばらけることを防止することができる。
【００１９】
第５の発明に係るステータコアの製造方法においては、第１ないし第３のいずれかの発明の構成に加え、ティース部形成ステップは、ヨーク部の内周面と当接してヨーク部を半径方向に保持する当接部を、ティース部に形成するステップを含む。
【００２０】
第５の発明によれば、ティース部を、ヨーク部の内周面と当接させることができる。このため、ティース部によりヨーク部を内周面から保持される。その結果、形成されたヨーク部がばらけることを防止することができる。
【００２１】
第６の発明に係るステータコアの製造方法においては、第１ないし第３のいずれかの発明の構成に加え、ヨーク部形成ステップは、ヨーク部を内周側から半径方向に保持するステップを含む。
【００２２】
第６の発明によれば、ヨーク部を内周側から半径方向に保持することができる。その結果、積層されたヨーク部がばらけることを防止することができる。
【００２３】
第７の発明に係るステータコアの製造方法においては、第１の発明の構成に加え、ティース部形成ステップは、櫛歯を連結する連結部が内周側に位置するように、かつ連結部を変形させるように、ティース形状体をらせん状に巻き回すステップを含む。
【００２４】
第７の発明によれば、櫛歯を連結する連結部が内周側に位置するように、かつ連結部を変形させるように、ティース形状体をらせん状に巻き回すため、連結部が塑性変形する。これにより、連結部における鉄損等の損失が増加し、櫛歯間を流れる磁束が抑制される。
【００２５】
第８の発明に係るステータコアの製造方法においては、第１ないし第７のいずれかの発明の構成に加え、ステータコアに組合されるコイルは、各櫛歯に独立して巻きつけられるコイルである。
【００２６】
第８の発明によれば、各櫛歯に独立してコイルを巻きつけるため、複数の櫛歯にわたってコイルを巻きつける必要がなくなり、簡易にコイルを巻きつけることができ、作業性が向上する。
【００２７】
第９の発明に係る電動機は、第１ないし第８のいずれかの発明により製造されたステータコアを有する。
【００２８】
第９の発明によれば、電動機は、第１ないし第８のいずれかの発明により製造されたステータコアを有している。その結果、歩留り性がよく、鉄損が小さいステータコアを有する電動機を提供することができる。
【００２９】
第１０の発明に係る電動機においては、第９の発明の構成に加え、ティース部の材質は、ヨーク部の材質よりも鉄損の小さい材質である。
【００３０】
第１０の発明によれば、無方向性電磁鋼板の材質に、方向性電磁鋼板よりも鉄損の小さい材質を用い、ティース部における鉄損より小さくできる。これにより、たとえばティース部を流れる磁束の磁束密度が、ヨーク部を流れる磁束の磁束密度よりも大きい場合は、ティース部の鉄損を優先して小さくすることで、効率よく電動機の性能を向上させることができる。
【００３１】
第１１の発明に係るステータコアの製造装置は、ヨーク部とティース部とを分割して製造するステータコアの製造装置である。この製造装置は、帯状の方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円周方向となるように、方向性電磁鋼板を環状に積層して前記ヨーク部を形成するためのヨーク部形成手段と、帯状の無方向性電磁鋼板から、櫛歯が複数連結されたティース形状体を、無方向性電磁鋼板の長手方向に連続して打抜き、ティース形状体をらせん状に巻き回してティース部を形成するためのティース部形成手段と、ヨーク部とティース部とを接合するための接合手段を含む。なお、ティース形状体とは、ティース部を形成する際、プレスにより打ちぬかれた後であって、巻き回して積層される前の帯状の部材のことである。
【００３２】
第１１の発明によれば、ヨーク部は、方向性電磁鋼板を打抜かずに環状に積層して形成されるので、歩留り性を向上させることができる。また、磁化容易方向が円周方向を指向しており、ヨーク部を流れる磁束の方向と一致しているため、鉄損を小さくすることができる。また、ティース形状体は、無方向性電磁鋼板の長手方向に打抜かれるため、無方向性電磁鋼板の幅は、ティース形状体の長さに合わせる必要がなく、ティース形状体の幅にあわせればよい。したがって、ティース形状体を打抜く際、ティース形状体を幅方向に打抜く場合に比べて、無方向性電磁鋼板が撓み難いので、歪の小さいティース部を形成できる。このとき、ティース形状体は、無方向性電磁鋼板から打ち抜かれているため、ティース部には磁化容易方向が存在せず、磁束が流れる方向と磁化容易方向が直交することがない。そのため、鉄損が大きくなることがない。その結果、歩留り性がよく、鉄損が小さいステータコアの製造装置を提供することができる。
【００３３】
第１２の発明に係るステータコアの製造装置においては、第１１の発明の構成に加え、ティース部形成手段は、方向性電磁鋼板の断面とティース部とが接合するように、ヨーク部の内周部にティース部との接合部を形成するための手段を含む。
【００３４】
第１２の発明によれば、ヨーク部の内周部に形成された接合部にティース部を接合することにより、ヨーク部の断面とティース部とを接合させることができる。これにより、ティース部からヨーク部に流れる磁束が、ヨーク部の断面から流入するため、方向性電磁鋼板の断面に流入することとなる。ここで、磁束の流れにともなって渦電流が発生するが、方向性電磁鋼板の断面は、ヨーク部の内周面に比べて面積が小さいため、渦電流が流れにくい。そのため、ヨーク部の断面に磁束が流入する場合は、ヨーク部の内周面の接線方向に垂直に磁束が流入する場合に比べて、渦電流損が小さい。その結果、磁束を鉄損が大きくなりにくい方向に流すことができる。
【００３５】
第１３の発明に係るステータコアの製造装置においては、第１１または第１２の発明の構成に加え、接合手段は、ティース部の半径方向に広がる力によりヨーク部と接合させるための手段を含む。
【００３６】
第１３の発明によれば、ティース部の半径方向に広がる力により、ティース部とヨーク部とを接合させることができる。このため、ティース部はヨーク部に密着しようとする。その結果、ティース部とヨーク部の接合部の間隙を小さくし、ティース部からヨーク部に流れる磁束を流れやすくすることができる。
【００３７】
第１４の発明に係るステータコアの製造装置においては、第１１ないし第１３の発明の構成に加え、ヨーク部形成手段は、前記積層された方向性電磁鋼板同士を固着するための手段を含む。
【００３８】
第１４の発明によれば、積層された方向性電磁鋼板同士を固着させることで、積層された方向性電磁鋼板同士が剥離し、ヨーク部がばらけることを防止することができる。
【００３９】
第１５の発明に係るステータコアの製造装置においては、第１１ないし第１３のいずれかの発明の構成に加え、ティース部形成手段は、ヨーク部の内周面に当接してヨーク部を半径方向に保持する当接部を、ティース部に形成するための手段を含む。
【００４０】
第１５の発明によれば、ティース部を、ヨーク部の内周面と当接させることができる。このため、ティース部によりヨーク部を内周面から保持される。その結果、形成されたヨーク部がばらけることを防止することができる。
【００４１】
第１６の発明に係るステータコアの製造装置においては、第１１ないし第１３のいずれかの発明の構成に加え、ヨーク部形成手段は、ヨーク部を内周側から半径方向に保持するステップを含む。
【００４２】
第１６の発明によれば、ヨーク部を内周側から半径方向に保持することができる。その結果、積層されたヨーク部がばらけることを防止することができる。
【００４３】
第１７の発明に係るステータコアの製造装置においては、第１１の発明の構成に加え、ティース部形成手段は、櫛歯を連結する連結部が内周側に位置するように、かつ連結部を変形させるように、ティース形状体をらせん状に巻き回すための手段を含む。
【００４４】
第１７の発明によれば、櫛歯を連結する連結部が内周側に位置するように、かつ連結部を変形させるように、ティース形状体をらせん状に巻き回すため、連結部が塑性変形する。これにより、連結部における鉄損等の損失が増加し、櫛歯間を流れる磁束が抑制される。
【００４５】
第１８の発明に係るステータコアの製造装置においては、第１１ないし第１７のいずれかの発明の構成に加え、ステータコアに組合されるコイルは、各櫛歯に独立して巻きつけられるコイルである。
【００４６】
第１８の発明によれば、各櫛歯に独立してコイルを巻きつけるため、複数の櫛歯にわたってコイルを巻きつける必要がなくなり、簡易にコイルを巻きつけることができ、作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細の説明は繰返さない。
【００４８】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る電動機は、外装ケース１００と、外装ケース１００の内部に収容されたステータコア１０２と、ステータコア１０２に巻きつけられたコイル１０４と、ステータコア１０２の内部で、回動軸１０６を中心に回転するロータ１０８とを含む。
【００４９】
ステータコア１０２は、ヨーク部１１０と、ヨーク部１１０の内周部に接合したティース部１１２とを含む。ヨーク部１１０と、ティース部１１２が別々に形成された後、ティース部１１２をヨーク部１１０の内周部に接合し、ステータコア１０２が形成される。コイル１０４は、ティース部１１２に巻きつけられる。このコイル１０４に交流電流を流すと、図中矢印で示すように、ヨーク部１１０には円周方向に、ティース部１１２には半径方向に磁束が流れる。
【００５０】
図２を参照して、ヨーク部１１０の製造方法について詳細に説明する。ここでは、ヨーク部１１０の材料として、特定の方向に流れる磁束に対して鉄損が少ない磁化容易方向を有し、圧延、燃鈍した方向性電磁鋼板３００が用いられる。また、この方向性電磁鋼板３００は、両面に接着剤３０２が塗布された接着鋼板でもある。
【００５１】
ヨーク部１１０は、方向性電磁鋼板３００を送る送りローラ２００と、圧延された方向性電磁鋼板３００を巻き回す巻き回し機２０２と、ヨーク部１１０を加熱する加熱機２０４と、ヨーク部１１０の内周部に接合部１１４を形成するグラインダ２０５とによる製造工程を経て、形成される。
【００５２】
送りローラ２００は、帯状の方向性電磁鋼板３００を長手方向に送る。このとき、方向性電磁鋼板３００は、送り方向、すなわち長手方向が磁化容易方向となる。
【００５３】
巻き回し機２０２は、帯状の方向性電磁鋼板３００を巻き回し、半径方向に積層させてヨーク部１１０を形成する。このため、ヨーク部１１０の磁化容易方向は、円周方向を指向し、ヨーク部１１０を流れる磁束の方向と一致することとなる。また、ヨーク部１１０には、図２（Ｂ）に示すように、方向性電磁鋼板３００と、接着剤３０２が交互に積層されることとなる。
【００５４】
加熱機２０４は、巻き回し機２０２により形成されたヨーク部を加熱し、接着剤３０２により、積層された方向性電磁鋼板３００同士を接着（固着）する。このように方向性電磁鋼板３００同士を接着することで、後述する接合部１１４を形成する際にヨーク部１１０の内周部を切除しても、積層された方向性電磁鋼板３００がばらけず、ヨーク部１１０の形状を保つことができる。なお、接着鋼板の代わりに、方向性電磁鋼板３００を積層した後で接着剤等の固着剤を塗布したり、毛細管現象や表面張力等を利用して、方向性電磁鋼板３００同士の隙間に接着剤を浸透させてもよい。
【００５５】
グラインダ２０５は、ヨーク部１１０の内周部をＶ字状に切除し、図２（Ｃ）に示すように、ヨーク部１１０の断面を露出させて、接合部１１４を形成する。この接合部１１４に、ティース部１１２の外端が接合される。
【００５６】
図３を参照して、ティース部１１２の製造方法について詳細に説明する。ここでは、ティース部１１２の材料として、磁化容易方向を有しない無方向性電磁鋼板３０４が用いられる。ティース部１１２は、無方向性電磁鋼板３０４を送る送りローラ２０６と、無方向性電磁鋼板３０４をプレスし、ティース形状体３１０を打ち抜くプレス機２０８と、ティース形状体３１０を巻き回す巻き回し機２１０とによる製造工程を経て、形成される。
【００５７】
送りローラ２０６は、帯状の無方向性電磁鋼板３０４を長手方向に送る。プレス機２０８は、送りローラ２０６により送られた無方向性電磁鋼板３０４をプレスし、ティース形状体３１０を無方向性電磁鋼板３０４の長手方向に打抜く。このとき、図３（Ｂ）に示すように、ティース形状体３１０は、先端が三角形状の複数の櫛歯３０６が連結部３０８で連結された形状となるように打抜かれる。また、プレス機２０８は、１本の無方向性電磁鋼板３０４から、２本のティース形状体３１０を打抜く。
【００５８】
巻き回し機２１０は、プレス機２０８により打抜かれたティース形状体３１０を、櫛歯３０６が外周側となる（連結部３０８が内周側となる）ようにらせん状に巻き回し、図３（Ｃ）に示すように、回転軸方向に積層してティース部１１２を形成する。形成されたティース部１１２の各櫛歯３０６に独立して、コイル巻き付け機（図示せず）によりコイル１０４が巻きつけられる。
【００５９】
このとき、らせん状に巻き回すことで、塑性変形する部位は歪が発生し電磁鋼板内の損失を増加させるが、この構造では連結部３０８を変形させるため、連結部３０８の損失が増加し、磁束が流れにくくなる。これにより、櫛歯３０６間を流れる磁束が抑制されるので、巻き回しによる損失増加等、性能悪化を引き起こさない。
【００６０】
別々に形成されたヨーク部１１０とティース部１１２とは、図４（Ａ）に示すように、コイル１０４を巻線、あるいは別途製作したカセット状のコイルを挿入した後、ヨーク部１１０の半径方向内方にティース部１１２が配置された状態で接合される。ティース部１１２が配置されると、ティース部１１２は、ティース形状体３１０をらせん状に巻き回して形成されているため、図４（Ａ）中の矢印で示すように、帯状に戻ろうとして、半径方向外方に広がろうとする。そのため、櫛歯３０６の先端は、ヨーク部１１０の接合部１１４に密着する。その結果、図４（Ｂ）に示すように、ヨーク部１１０とティース部１１２の隙間は、ティース部１１２の配置直後（図中破線で示す）に比べて、小さいものとなる。これにより、ティース部１１２から流れる磁束は、ヨーク部１１０に流れやすくなり、接合部１１４における磁束の損失を抑制することができる。ティース部１１２がヨーク部１１０に密着したあと、モールド等により全体が固定される。なお、ティース部１１２をヨーク部１１０の半径方向内方に配置し、固定すること自体については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。また、作業者の手作業により、ティース部１１２をヨーク部１１０の半径方向内方に配置してもかまわない。
【００６１】
ここで、ティース部１１２がヨーク部１１０の断面と接合しているため、ティース部１１２からヨーク部１１０に流れる磁束は、鉄損が発生しにくい方向に流れる。これについて図５を参照して詳細に説明する。
【００６２】
まず、ヨーク部１１０の内周部に接合部を形成せず、ティース部１１２の先端がヨーク部１１０の内周面の接線方向に垂直に当接している場合を想定する。この場合、ティース部１１２を流れる磁束は、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すようにヨーク部１１０の内周面の接線方向に対して垂直に流れることとなる。一方、接合部１１４を形成し、ティース部１１２が、ヨーク部１１０の断面に接合するようにした場合は、ティース部１１２から流れる磁束は、図５（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、ヨーク部１１０の断面、すなわち方向性電磁鋼板３００の断面から入力されることとなる。
【００６３】
磁束がヨーク部１１０を流れると、図５（Ｂ）および図５（Ｄ）に示すように、ヨーク部１１０には、右ねじの法則に従って、磁束の進行方向に対して右回りに渦電流が発生する。この渦電流により消費される電力値をＷ、渦電流の電圧値をＶ、ヨーク部１１０の渦電流に対する抵抗値をＲとすると、Ｗ＝Ｖ２／Ｒとなる。したがって、ティース部１１２の先端がヨーク部１１０の断面と接合するようにした場合（図５（Ｃ））は、ヨーク部１１０の内周面の接線方向と垂直に当接している場合（図５（Ａ））に比べて、渦電流が流れる面積が小さく、渦電流に対する抵抗が大きい。このため、渦電流により消費される電力値が小さく、渦電流損が小さい。その結果、ティース部１１２は、ヨーク部１１０の断面と接合させることで、ティース部１１２からヨーク部１１０に流れる磁束を、鉄損が発生しにくい方向に流すことができる。
【００６４】
このようにして形成されたステータコア１０２のヨーク部１１０およびティース部１１２のそれぞれを流れる磁束の磁束密度について説明する。ティース部１１２の磁束密度の一例を図６（Ａ）に、ヨーク部１１０の磁束密度の一例を図６（Ｂ）に示す。これらのグラフにおいて、縦軸は磁束密度である。横軸は、磁束密度の波形（歪波）をフーリエ展開して得られる正弦波の次数である。ここで、次数が１のものが基本波である。また、次数が１より大きい整数（基本波の整数倍の周波数）のものが高調波である。
【００６５】
ティース部１１２を流れる磁束密度と、ヨーク部１１０を流れる磁束密度を比較すると、基本波および高調波の双方において、ティース部１１２を流れる磁束密度の方が大きい。特に、ヨーク部１１０の高調波がティース部１１２に比べて少ないため、ヨーク部１１０で発生する鉄損は、ティース部１１２で発生する鉄損よりも小さい。したがって、電動機の性能を向上させるには、ヨーク部１１０の鉄損を小さくするよりも、ティース部１１２の鉄損を小さくした方が効果が大きい。したがって、ティース部１１２の材料のみに、より鉄損の小さい高価な材料（たとえばアモルファス鋼板）を用い、ティース部１１２の鉄損を優先して小さくすれば、ヨーク部１１０の鉄損を小さくしなくても、電動機の性能を向上させることができる。すなわち、ティース部１１２の材質を、ヨーク部１１０の材質よりも鉄損が小さい材質とすることで、コストの上昇を抑えつつ、電動機の性能を向上させることができる。逆に、ヨーク部１１０の材質を、ティース部１１２の材料よりも鉄損が大きい材質としてもよい。また、無方向性電磁鋼板３０４の厚さを方向性電磁鋼板３００よりも薄くしてもよい。
【００６６】
図７を参照して、本実施の形態に係る電動機のステータコア１０２の製造方法について、フローチャートを用いて説明する。
【００６７】
Ｓ１００にて、方向性電磁鋼板３００がローラ２００により送られる。
【００６８】
Ｓ１０２にて、方向性電磁鋼板３００が、巻き回し機２０２により巻き回され、環状に積層される。これにより、ヨーク部１１０が形成される。
【００６９】
Ｓ１０４にて、ヨーク部１１０が、加熱機２０４により加熱される。これにより、積層された方向性電磁鋼板３００同士が接着される。
【００７０】
Ｓ１０６にて、グラインダ２０５によりヨーク部１１０の内周部が切除され、接合部１１４が形成される。
【００７１】
Ｓ１０８にて、無方向性電磁鋼板３０４が、ローラ２０６により送られる。
【００７２】
Ｓ１１０にて、ティース形状体３１０が、プレス機２０８により無方向性電磁鋼板３０４から打ち抜かれる。
【００７３】
Ｓ１１２にて、ティース形状体３１０が、巻き回し機２１０にてらせん状に巻き回され、回転軸方向に積層される。これによりティース部１１２が形成される。
【００７４】
Ｓ１１４にて、ティース部１１２の櫛歯３０６にコイル１０４が巻付けられる。
【００７５】
Ｓ１１６にて、ヨーク部１１０とティース部１１２が接合され、ステータコア１０２が形成される。
【００７６】
以上のように、本実施の形態に係る電動機のステータコアにおいては、ヨーク部１１０は、方向性電磁鋼板を打ち抜かずに環状に積層して形成されるので、無駄な切り落としがなく、歩留り性がよい。また、磁化容易方向が、円周方向を指向しており、ヨーク部を流れる磁束の方向と一致しているため、鉄損を小さくすることができる。また、ティース形状体３１０は、無方向性電磁鋼板３０４の長手方向に打抜かれる。これにより、無方向性電磁鋼板３０４の幅を、ティース形状体３１０の長さに合わせる必要がなく、ティース形状体３１０の幅にあわせればよい。したがって、ティース形状体３１０を打抜く際、ティース形状体３１０を幅方向に打抜く場合に比べて、無方向性電磁鋼板３０４が撓み難いので、歪の小さいティース部１１２を形成できる。このとき、ティース形状体３１０は、無方向性電磁鋼板３０４から打ち抜かれているため、ティース部１１２には磁化容易方向が存在せず、磁束が流れる方向と磁化容易方向が直交することがない。そのため、鉄損が大きくなることがない。その結果、歩留り性がよく、鉄損が小さいステータコアの製造方法を提供することができる。
【００７７】
＜第２の実施の形態＞
図８を参照して、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電動機のステータコア１０２において、方向性電磁鋼板３００の両面には、接着剤が塗布されていない。ティース部１１２は、図８（Ａ）に示すように、ヨーク部１１０の内周面と当接するための当接部１１６を含む。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００７８】
図８（Ｂ）に示すように、ティース形状体３１２は、櫛歯３０６の両側に当接部１１６を有するように、プレス機２０８により打抜かれる。このティース形状体３１２が、図８（Ｃ）に示すように、らせん状に巻き回されて積層される。当接部１１６はヨーク部１１０の内周面と当接し、ヨーク部１１０を内周面側から保持する。なお、ヨーク部１１０とティース部１１２が接合するまでは、ヨーク部１１０を着脱可能な治具（図示せず）で保持しておけばよい。
【００７９】
図９を参照して、本実施の形態に係る電動機のステータコア１０２の製造方法について、フローチャートを用いて説明する。
【００８０】
Ｓ２００にて、方向性電磁鋼板３００がローラ２００により送られる。
【００８１】
Ｓ２０２にて、方向性電磁鋼板３００が、巻き回し機２０２により巻き回され、環状に積層される。これにより、ヨーク部１１０が形成される。
【００８２】
Ｓ２０４にて、治具（図示せず）により、ヨーク部１１０が内周面側から保持される。
【００８３】
Ｓ２０６にて、グラインダ２０５によりヨーク部１１０の内周部が切除され、接合部１１４が形成される。
【００８４】
Ｓ２０８にて、無方向性電磁鋼板３０４が、ローラ２０６により送られる。
【００８５】
Ｓ２１０にて、ティース形状体３１２が、当接部１１６を有するように、プレス機２０８により無方向性電磁鋼板３０４から打ち抜かれる。
【００８６】
Ｓ２１２にて、ティース形状体３１２が、巻き回し機２１０にてらせん状に巻き回され、回転軸方向に積層される。これによりティース部１１２が形成される。
【００８７】
Ｓ２１４にて、ティース部１１２の櫛歯３０６にコイル１０４が巻付けられる。
【００８８】
Ｓ２１６にて、当接部１１６がヨーク部１１０の内周面と当接するように、ヨーク部１１０とティース部１１２が接合され、ステータコア１０２が形成される。
【００８９】
Ｓ２１８にて、治具（図示せず）が取り外される。
【００９０】
以上のように、本実施の形態に係る電動機のステータコア１０２においては、ティース部１１２は、ヨーク部１１０を内周面から保持する。その結果、接合部１１４を形成する際にヨーク部１１０の内周部を切除しても、ヨーク部１１０が半径方向内方に剥離して、ばらけることがない。
【００９１】
＜第３の実施の形態＞
図１０を参照して、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電動機のステータコア１０２において、方向性電磁鋼板３００は、その両面に接着剤が塗布されていない。ヨーク部１１０は、保持具１１８により、内周面側から保持される。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９２】
保持具１１８は、ヨーク部１１０を内周面側から保持する。この場合、接合部１１４を形成する際は、図１０（Ｂ）に示すように、ヨーク部１１０の内周部が保持具１１８ごとグラインダ２０５により切除され接合部１１４が形成される。また、図１０（Ｃ）に示すように、保持具１１８にボルト孔１２０を設け、このボルト孔１２０と、外装ケース１２２のボルト孔１２４とを一致させ、ボルトを挿通してナットを螺合することで、外装ケース１２２を取付けるように構成してもよい。
【００９３】
図１１を参照して、本実施の形態に係る電動機のステータコア１０２の製造方法について、フローチャートを用いて説明する。なお、本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態におけるＳ１０４がＳ３００に置き換わっている。その他のフローについては、前述の第１の実施の形態と同一であるため、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９４】
Ｓ３００にて、ヨーク部１１０の内周面と当接するように、保持具１１８が、ヨーク部１１０の半径方向内方に挿入される。
【００９５】
以上のように、本実施の形態に係る電動機のステータコア１０２においては、保持具１１８は、ヨーク部１１０を内周面から保持する。その結果、接合部１１４を形成する際にヨーク部１１０の内周部を切除しても、ヨーク部１１０が半径方向内方に剥離して、ばらけることがない。
【００９６】
今回開示された実施の形態は、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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１の実施の形態に係る電動機の構成を示す図である。
【図２】ヨーク部の製造工程を示す図である。
【図３】ティース部の製造工程を示す図である。
【図４】ヨーク部とティース部が接合した状態を示す図である。
【図５】ヨーク部とティース部との間を流れる磁束を示す図である。
【図６】ヨーク部およびティース部を流れる磁束の磁束密度を示したグラフである。
【図７】第１の実施の形態に係る電動機のステータコアの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る電動機のステータコアにおけるティース部を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る電動機のステータコアの製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態に係る電動機のステータコアにおけるヨーク部を保持する保持具を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る電動機のステータコアの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１０２  ステータコア、１１０  ヨーク部、１１２  ティース部、１１４  接合部、１１６  当接部、１１８  保持具、２０２  巻き回し機、２０４  加熱機、２０５  グラインダ、２０８  プレス機、２１０  巻き回し機、３００  方向性電磁鋼板、３０２  接着剤、３０４  無方向性電磁鋼板、３０６  櫛歯、３０８  連結部、３１０，３１２  ティース形状体。
【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】
2005094929.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005094929.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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