(57)【要約】【課題】  ヨーク部材等の外側積層コアと磁極部材等の内側積層コアを締まり嵌め手段で一体結合することで、金型構造を簡単にしてコストの低減及びメンテナンスの容易化を図ると共に、回転電機の性能低下を防止し得る積層コア及びその製造方法を提供する。【解決手段】  所定の内径の外側積層コア（ヨーク部材）１１と、外側積層コア１１の内径よりも締め代に相当する量だけ大きい外径の連結部１２cを備えている内側積層コア（磁極部材）１２とを有し、内側積層コア１２の連結部１２cが外側積層コア１１の内形側に焼き嵌め又は圧入で締まり嵌めされて、一体固定されている積層コア１０及び、同一材料から打抜き加工して積層固着させたコア板から外側積層コア１１と内側積層コア１２を製造し、締まり嵌め手段で一体化させる積層コア１０の製造方法である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機に用いられる積層コアであって、所定の内径の外側積層コアと、外側積層コアの内径よりも締め代に相当する量だけ大きい外径の連結部を備えている内側積層コアとを有し、前記内側積層コアの連結部が外側積層コアの内径側に締まり嵌めされて、前記外側積層コアと前記内側積層コアとが一体結合されていることを特徴とする積層コア。
【請求項２】
前記積層コアは電動機等の固定子鉄心であって、前記外側積層コアがヨーク部材であると共に、前記内側積層コアが磁極部材である請求項１に記載した積層コア。
【請求項３】
個別に打抜き加工した各外側コア板と各内側コア板をそれぞれ積層固着して外側積層コアと内側積層コアを製造した後に、外側積層コアと内側積層コアを結合して積層コアを製造する方法において、前記内側コア板の打抜き加工時には外側コア板の内径寸法に対して、締め代に相当する連結部を外径側に突出形成させ、外側積層コアの内径側に内側積層コアの外径連結部が食い込む形態にしておき、外側積層コアの内径と内側積層コアの外径連結部を締まり嵌め手段によって一体結合したことを特徴とする積層コアの製造方法。
【請求項４】
前記各外側コア板と各内側コア板は、順送り金型で同じ帯状鉄心材料から個別に打抜き加工及び積層を行い、積層時又は積層後に各外側コア板と各内側コア板をそれぞれ固着連結して外側積層コアと内側積層コアを製造すると共に、前記内側コア板の打抜き加工後に行う外側コア板の打抜き加工では前記連結部と整合する位置に打抜き部を凹設し、当該打抜き部以外の位置で前記外側積層コアと内側積層コアを締まり嵌め手段によって一体結合する請求項３に記載した積層コアの製造方法。
【請求項５】
前記締まり嵌め手段による一体結合は、前記外側積層コアの打抜き部に前記内側積層コアの連結部を嵌合させた後に、外側積層コア又は内側積層コアを打抜き位置以外の内径寸法位置まで回動させて行う請求項４に記載した積層コアの製造方法。
【請求項６】
前記積層コアは電動機等の固定子鉄心であって、前記外側積層コアがヨーク部材であると共に、前記内側積層コアが磁極部材である請求項３乃至請求項５のいずれかに記載した積層コアの製造方法。
【請求項７】
前記締まり嵌め手段は焼き嵌めであって、前記外側積層コアを加熱状態で拡径して前記内側積層コアを嵌合させた後に、外側積層コアの除熱で縮径して内側積層コアと一体結合する請求項３乃至請求項６のいずれかに記載した積層コアの製造方法。
【請求項８】
前記締まり嵌め手段は圧入であって、前記外側積層コアの打抜き部を回動方向に沿って次第に深さを浅くした溝穴で形成した請求項５又は請求項６に記載した積層コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の積層固定子鉄心を含む回転電機に用いられる積層コア及びその製造方法であって、特に個別に打抜き加工した外側コア板と内側コア板をそれぞれ積層して外側積層コアと内側積層コアを製作し、内側積層コアに巻線を施した後に外側積層コアと一体に結合して製造する積層コア及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転電機用積層コアに関する先行技術としては、例えば特許文献１に開示されている「積層固定子鉄心の製造方法」があり、この製造方法ではコア板から固定子ヨーク構成部分と磁極片構成部分とを互いの中心軸を一致させて打抜き形成し、前記固定子ヨーク構成部分と磁極構成部分とを各々複数枚ずつ積層して固定子ヨークおよび磁極片を別途に構成したのち、前記固定子ヨークと磁極片とを互いに嵌合結合させて固定子鉄心を形成している。
【０００３】
特に、前記固定子ヨーク構成部分と磁極片構成部分とを前記磁極片構成部分に嵌合凸部を打抜き形成しつつ互いに切り離すとともに、前記磁極片構成部分を前記中心軸の回りに所定角度回転させた際、前記嵌合凸部が位置する前記固定子ヨーク構成部分における所定の部位に前記嵌合凸部と対応する形状の嵌合凹部を形成し、前記固定子ヨークにおける前記嵌合凹部に前記磁極片における前記嵌合凸部を嵌合させて、前記固定子ヨークと前記磁極片とを一体に結合している。
【０００４】
この製造方法では、同一材料から固定子ヨーク部材と磁極片とを打抜き、打抜きの際に形成した固定子ヨーク側の嵌合凹部に磁極片側の嵌合凸部を嵌合させることによって、両者を容易に一体結合した状態に組み付けることができること、両者の嵌合部に無理な応力の集中が生ずることを抑制すると共に、積層固定子鉄心に対する不用意な応力の発生が未然に防止できること、などの作用効果を期待することができる。
【特許文献１】特許第２８１６６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来技術のように嵌合用凹凸形状を用いて一体に結合する製造方法の場合には、嵌合用凹凸形状を打抜くためのパンチ及びダイによる打抜き機構が必要であって、そのために金型構造が複雑化して価格的に高価になり且つメンテナンスも煩雑化する恐れがあること、固定子ヨーク側には一部の嵌合凹部が切欠き状態で比較的大きな空間として残余するので、回転電機としての性能を低下させる恐れがあることなど、解決を必要とする課題が残されていた。
【０００６】
そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決し得る積層コア及びその製造方法であって、特にヨーク部材等の外側積層コアと磁極部材等の内側積層コアとの一体結合をより簡素化することによって、金型構造を簡単にしてコストの低減及びメンテナンスの容易化を図ると共に、切欠き状態での空間を殆どなくして回転電機としての性能低下を防止し得るようにした積層コア及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明による積層コアは、回転電機に用いられる積層コアであって、所定の内径の外側積層コアと、外側積層コアの内径よりも締め代に相当する量だけ大きい外径の連結部を備えている内側積層コアとを有し、前記内側積層コアの連結部が外側積層コアの内径側に締まり嵌めされて、前記外側積層コアと前記内側積層コアとが一体結合されている。（請求項１）
【０００８】
請求項１の前記積層コアは電動機等の固定子鉄心であって、前記外側積層コアがヨーク部材であると共に、前記内側積層コアが磁極部材である形態を採ることができる。（請求項２）
【０００９】
本願発明による積層コアの製造方法は、個別に打抜き加工した各外側コア板と各内側コア板をそれぞれ積層固着して外側積層コアと内側積層コアを製造した後に、外側積層コアと内側積層コアを結合して積層コアを製造する方法において、前記内側コア板の打抜き加工時には外側コア板の内径寸法に対して、締め代に相当する連結部を外径側に突出形成させ、外側積層コアの内径側に内側積層コアの外径連結部が食い込む形態にしておき、外側積層コアの内径と内側積層コアの外径連結部を締まり嵌め手段によって一体結合している。（請求項３）
【００１０】
請求項３における前記各外側コア板と各内側コア板は、順送り金型で同じ帯状鉄心材料から個別に打抜き加工及び積層を行い、積層時又は積層後に各外側コア板と各内側コア板をそれぞれ固着連結して外側積層コアと内側積層コアを製造すると共に、前記内側コア板の打抜き加工後に行う外側コア板の打抜き加工では前記連結部と整合する位置に打抜き部を凹設し、当該打抜き部以外の位置で前記外側積層コアと内側積層コアを締まり嵌め手段によって一体結合する形態を採ることができる。（請求項４）
【００１１】
請求項４における前記締まり嵌め手段による一体結合は、前記外側積層コアの打抜き部に前記内側積層コアの連結部を嵌合させた後に、外側積層コア又は内側積層コアを打抜き位置以外の内径寸法位置まで回動させて行う形態を採ることができる。（請求項５）
【００１２】
請求項３乃至請求項５における前記積層コアは電動機等の固定子鉄心であって、前記外側積層コアがヨーク部材であると共に、前記内側積層コアが磁極部材である形態を採ることができる。（請求項６）
【００１３】
請求項３乃至請求項６における前記締まり嵌め手段は焼き嵌めであって、前記外側積層コアを加熱状態で拡径して前記内側積層コアを嵌合させた後に、外側積層コアの除熱で縮径して内側積層コアと一体結合する形態を採ることができる。（請求項７）
【００１４】
請求項５又は請求項６における前記締まり嵌め手段は圧入であって、前記外側積層コアの打抜き部を回動方向に沿って次第に深さを浅くした溝穴で形成した形態を採ることができる。（請求項８）
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の積層コアの場合には、特許文献１などの従来技術のように嵌合用凹凸形状を用いていないので、切欠き状態での空間を殆どなくして電気特性及び磁気特性が改善されて回転電機としての性能低下を向上することができると共に、嵌合用凹凸形状を打抜くためのパンチ及びダイによる打抜き機構が不要であるから、簡単な金型を用いて安価に製造することが可能である。
【００１６】
請求項２の積層コアの場合には、各磁極片（歯部）の先端に形成した連結部がヨーク部材の内径側に締まり嵌めされているので、ヨーク部材の内径をそのまま利用して各磁極片（歯部）の先端に形成した連結部と、焼き嵌めその他の締まり嵌め手段によって一体結合した固定子鉄心を容易に製造することが可能である。
【００１７】
請求項３の積層コアの製造方法の場合には、特許文献１などの従来技術のように嵌合用凹凸形状を用いていないので、嵌合用凹凸形状を打抜くためのパンチ及びダイによる打抜き機構が不要であり、金型構造を簡単にしてコストの低減及びメンテナンスの容易化を図ると共に、切欠き状態での空間を殆どなくして回転電機としての性能低下を防止することが可能である。
【００１８】
請求項４の積層コアの製造方法の場合には、順送り金型を用いて同じ帯状鉄心材料から外側積層コアと内側積層コアを能率良く製造することができると共に、この製造した外側積層コアには締め代に相当する連結部を避けるために、僅かに凹設した打抜き部が形成されているだけなので、大きな嵌合用凹部を形成する特許文献１などの従来技術に比べると切欠き状態での空間を最小限にすることができる。
【００１９】
請求項５の積層コアの製造方法の場合には、締まり嵌めする際に外側積層コアの打抜き部に前記内側積層コアの連結部を容易に嵌合できると共に、この状態から外側積層コア又は内側積層コアを回動させて打抜き位置以外の内径寸法位置に移動させ、容易に締まり嵌めさせることが可能である。
【００２０】
請求項６の積層コアの製造方法の場合には、前記積層コアを電動機等の固定子鉄心に適用したものであり、前記外側積層コアであるヨーク部材と前記内側積層コアである磁極部材とを締まり嵌め手段によって一体に結合する際には、各磁極片（歯部）の先端に形成した連結部がヨーク部材の内径側に締まり嵌めされているので、ヨーク部材の内径をそのまま利用して各磁極片（歯部）の先端に形成した連結部と、焼き嵌めその他の締まり嵌め手段によって一体結合した固定子鉄心を容易に製造することが可能である。
【００２１】
請求項７の積層コアの製造方法の場合には、前記締まり嵌め手段を焼き嵌めに限定したものであり、前記外側積層コアに対して加熱及び除熱を行うことによって、外側積層コア（又はヨーク部材）と内側積層コア（又は磁極部材）を容易に一体結合することが可能である。
【００２２】
請求項８の積層コアの製造方法の場合には、前記締まり嵌め手段を圧入に限定したものであり、特に前記外側積層コアの打抜き部を回動方向に沿って次第に深さを浅くした溝穴で形成したことによって、締まり嵌めする際に打抜き部に嵌合させた連結部を打抜き位置以外の内径寸法位置へ容易に移動させて圧入することが可能である。
【実施例】
【００２３】
以下に、本願発明の積層コア及びその製造方法ついて、本発明を電動機の固定子鉄心に適用した図示の実施例に基づいて詳細に説明すると、図１は積層コアである固定子鉄心１０の斜視図を示すが、外側積層コアであるヨーク部材１１と、その内側に一体化されている内側積層コアである磁極部材１２とから構成されており、両者は焼き嵌め方式によって一体固着されている。
【００２４】
この固定子鉄心１０は、例えば図２でレイアウトを示す順送り金型などを用いた打抜き工程によって、帯状鉄心材料を間欠送りしながらヨーク部材１１と磁極部材１２のコア板をそれぞれ打抜き加工し、打抜き加工したヨーク部材１１と磁極部材１２の各コア板は所定枚数毎に個別に積層すると共に、上下に隣接する各コア板はかしめ結合その他の結合手段で一体に連結した積層コアとなるが、その製造工程は次のようにして行われる。
【００２５】
先ず、帯状鉄心材料に対してＰ工程で間欠送り用のパイロットピン穴Ｐの打抜き加工が行われ、次いで第I工程及び第II工程では所定枚数で分離するための貫通穴１３と結合用打ち出し突起１４の打抜き加工が行われ、更に第III工程では磁極部材１２の内形１２ａの打抜き加工が行われ、第IV工程では磁極部材１２の外形打抜きと積層固着が行われるが、この第IV工程では磁極部材１２の外形１２ｂが打ちぬかれて金型のダイ（図示せず）へ抜きこまれ、先に打抜かれたコア板とかしめ結合されながら所定枚数積層されると、前記貫通穴１３を形成したコア板で分離される（第IV工程の斜視図を参照）が、外形１２ｂの打抜き加工時には図４で示すように、締め代（Ｄ−ｄ）分だけ外側へ突出する態様で連結部１２cが同時に打抜き加工される。
【００２６】
次に、第V工程ではヨーク部材１１の内形１１ａの打抜き加工が行われ、第VI工程ではヨーク部材１１の外形１１ｂの打抜き加工が行われて各コア板が金型のダイ（図示せず）へ抜きこまれ、先に打抜かれたコア板とかしめ結合されながら所定枚数積層されると、前記貫通穴１３を形成したコア板で分離される（第VI工程の斜視図を参照）が、外形１１ｂの打抜き加工時には図４で示すように、ヨーク部材１１には磁極部材１２の連結部１２cに対応した位置に打抜き部１１cが同時に打抜き加工される。
【００２７】
なお、図示の実施形態における第III工程では図３及び図４に示すように、磁極部材１２の外形１２ｂの寸法Ｄをヨーク部材１１の内形１１ａの寸法ｄに対して僅かに大きくして締め代（Ｄ−ｄ）に相当する連結部１２cを外径側に突出形成するが、この締め代（Ｄ−ｄ）に相当する連結部１２cは例えば０．０２ｍｍ乃至０．０５ｍｍ程度のごく僅かであって、コア径や積み厚などの条件によって適当な値に適宜選択される。
【００２８】
以上のように、外側積層コアであるヨーク部材１１と内側積層コアである磁極部材１２が製造され、このヨーク部材１１と磁極部材１２を締まり嵌め手段によって一体に結合するが、図５は締まり嵌め手段として焼き嵌めを行う場合の実施形態を示し、ヨーク部材１１の内周側に加熱装置の加熱ヘッド２０を挿入して加熱を行い、所定温度以上になったところで加熱ヘッド２０を後退させると、ヨーク部材１１の内形１１ａは熱膨張しているので、磁極部材１２の外形１２bの連結部１２cをヨーク部材１１の内形１１aの正寸法部分に位置あわせし、ヨーク部材１１の内周側に磁極部材１２を挿入する。
【００２９】
これにより、締め代（Ｄ−ｄ）分だけ外側へ突出する連結部１２cも容易に嵌合され、この状態で放置して自然冷却するか、或いは送風するなどして積極的に冷却することによって、ヨーク部材１１の内径が収縮して連結部１２cに圧接するので、ヨーク部材１１と磁極部材１２が強固に結合して一体化され、図１で示すように固定子鉄心１０を得ることができるが、連結部１２cを位置合わせする場所は図６で示すように、ヨーク部材１１の各打抜き部１１ｃ，１１ｃ間（図中α角度内）であれば良い。
【００３０】
この固定子鉄心１０は、例えば電動機に用いる場合には磁極部材１２にコイルを巻回することになるので、図２のようにしてヨーク部材１１と磁極部材１２を製造した後に、磁極部材１２に対して巻き線を施す工程を加え、その後に図５のように締まり嵌め手段によって両者を一体に連結するが、ヨーク部材１１から分離した状態で磁極部材１２に対して外側から巻線作業が可能であるから巻線を自動化することができる。
【００３１】
なお、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、要旨の範囲内において各種の変形を採ることが可能であると共に、電動機の固定子鉄心以外でも同様の構成を有する回転電機の積層コアに適用することが可能であり、また実施例では順送り金型を用いて帯状鉄心材料から容易且つ能率的にヨーク部材１１と磁極部材１２を製造する形態を例示しているが、ヨーク部材１１と磁極部材１２を別々の金型を用いて製造する形態を採ることも可能である。
【００３２】
また、実施例では打抜き加工したヨーク部材１１用のコア板と磁極部材１２用のコア板に対し、結合用打ち出し突起１４の打抜き加工を予め行い、積層する際に結合用打ち出し突起１４を用いて上下に隣接する各コア板をかしめ結合しているが、単に積層した各コア板に対してレーザ溶接を行うことにより、積層状態で一体化したヨーク部材１１及び磁極部材１２にすることも可能である。
【００３３】
さらに、積層状態で一体化したヨーク部材１１と磁極部材１２を一体化する結合手段として焼き嵌めによる締まり嵌めを例示したが、例えば冷やし嵌めや圧入などの他の締まり嵌め手段を用いることも可能であり、冷やし嵌めによる締まり嵌めの場合には磁極部材１２側を冷却によって縮径状態にしておき、ヨーク部材１１に嵌合させた後に自然放置又は強制加熱によって常温に戻すと、ヨーク部材１１と磁極部材１２が一体に結合する。
【００３４】
また圧入による締まり嵌めの場合には、例えば図４におけるヨーク部材１１の内周面に設けた打抜き部１１ｃの形状として、片側は次第に深さを浅くした切欠形状にし、連結部１２cを打抜き部１１ｃに位置決めした状態で磁極部材１２の全体を回転させると、打抜き部１１ｃを脱した位置で圧入状態になってヨーク部材１１と磁極部材１２を一体に結合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の積層コアを適用した実施例による固定子鉄心の斜視図である。
【図２】本発明の積層コアの製造方法を適用した実施例であって、図１の固定子鉄心におけるヨーク部材と磁極部材を帯状鉄心材料から製造する順送り金型の工程図である。
【図３】本発明の積層コアの製造方法を適用した実施例であって、図２の打抜き加工時におけるヨーク部材と磁極部材の位置関係を示す平面図である。
【図４】図３の一部を拡大して図示した部分拡大図である。
【図５】本発明の積層コアの製造方法を適用した実施例であって、ヨーク部材と磁極部材との焼き嵌めによる結合方法を図示した分解斜視図である。
【図６】本発明の積層コアの製造方法を適用した実施例であって、焼き嵌めにより結合されたヨーク部材と磁極部材の連結状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  固定子鉄心（積層コア）
１１  ヨーク部材（外側積層コア）
１１a  内形
１１b  外形
１１c  打抜き部
１２  磁極部材（内側積層コア）
１２a  内形
１２b  外形
１２c  連結部
１３  貫通穴
１４  結合用打ち出し突起
２０  加熱ヘッド
【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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