(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲可能な連結部を介して連結される複数のヨーク部と、上記各ヨーク部の連結方向の中央部からそれぞれ突出し、先端の両側に積層方向に順次互いに突出長さが同じ長さだけ増減するように磁極部が突出して形成される磁極テイース部とでなる複数の板状磁性部材を、順次積層することにより相隣なる上記磁極部間の隙間が積層方向にスキューされるように形成されるコア部材、および上記コア部材の各磁極テイース部に巻回される複数のコイル部材を備え、上記各連結部を屈曲させることにより上記コア部材を環状にして構成されたステータであって、上記コア部材の積層方向の中央部のスキューの角度を端部のスキューの角度より大きくしていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
屈曲可能な連結部を介して連結される複数のヨーク部と、上記各ヨーク部の連結方向の中央部からそれぞれ突出し、先端の両側に積層方向に順次互いに突出長さが同じ長さだけ増減するように磁極部が突出して形成される磁極テイース部とでなる複数の板状磁性部材を、順次積層することにより相隣なる上記磁極部間の隙間が積層方向にスキューされるように形成されるコア部材、および上記コア部材の各磁極テイース部に巻回される複数のコイル部材を備え、上記各連結部を屈曲させることにより上記コア部材を環状にして構成されたステータであって、上記磁極テイース部が上記磁極部間の隙間のスキュー方向と同様な方向にスキューしていることを特徴とするステータ。
【請求項３】
鋼板が搬送通過可能な間隔を介して配置された上台板および下台板と、鋼板搬送方向の上流側に配置され、且つ上記上台板に設置された上型および上記下台板に設置された下型からなり、上記鋼板にパイロット穴と抜きかしめとＶ字状抜き穴とを形成する第１の金型と、上記鋼板の搬送方向の下流側に上記第１の金型と所定の間隔を介して配置され、且つ上記上台板に設置された上型および上記下台板に設置された下型からなり、板状磁性部材の輪郭を形成する第２の金型と、上記第１の金型と上記第２の金型との間に配設された上記鋼板搬送方向を横切る方向に移動する移動金型とを備えたステータのコア部材の製造装置であって、上記移動金型が、上記下台板上に上記鋼板搬送方向を横切るように配設されたリニアガイドと、このリニアガイドを介して上記下台板上に移動可能に配設された移動台と、この移動台上に上記鋼板が搬送通過可能な間隔を介して配置された一対の上型および下型と、上記移動台が鋼板搬送方向を横切る方向に移動し、上記移動台に設けられた上型と下型とにより突出長さの異なる磁極部を有する板状磁性部材を順次形成する手段とを備えたことを特徴とするステータのコア部材の製造装置。
【請求項４】
移動金型の移動の駆動源としてリニアモータを用いることを特徴とする請求項３記載のステータのコア部材の製造装置。
【請求項５】
移動金型の移動の位置決めに圧電素子を用いたことを特徴とする請求項３記載のステータのコア部材の製造装置。
【請求項６】
請求項５記載のステータのコア部材の製造装置を用い、このステータのコア部材の製造装置における移動金型を、鋼板搬送方向に対して横切る方向に移動させ、上記移動金型に設けられた一対の上型と下型とにより、それぞれお互いに突出長さが同じ長さだけ増減された磁極部を有する板状磁性部材を順次形成する工程と、上記順次形成された板状磁性部材を順次積層してコア部材を形成する工程と、上記コア部材の各連結部を各磁極テイース部が外側となるように屈曲させて、上記各磁極テイース部にコイル部材を巻回する工程と、上記コア部材の各連結部を上記各磁極テイース部が内側となるように屈曲させて、上記コア部材を環状に形成する工程とを包含したことを特徴とするステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板状磁性部材を積層して形成され、各磁極テイース部先端に形成される磁極間の隙間が積層方向にスキューされた、例えば電動機等の回転電機のステータおよびその製造方法、ならびにステータのコア部材の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、例えば電動機等の回転電機においては、始動時におけるトルクリップルあるいは運転中におけるコギングを防止するために、ステータまたはロータのいずれか一方にスキューを施している。
しかしながら、ステータの場合には、磁極テイース部にコイル部材を巻回しなければならないが、スキューが施されていることによりその巻回作業が困難となるため、例えば特開平１−２７０７５７号公報では、図９および図１０に示すように、先端にスキューされた磁極部１ａを有する磁極テイース１の根元に、鳩尾状の断面を有する突起部１ｂを形成するとともに、環状のヨーク２の内周面にこの突起部１ｂが嵌合可能な窪み部２ａを形成し、各磁極テイース１にそれぞれコイル部材３を巻回した後、突起部１ｂを窪み部２ａに嵌合させて各磁極テイース１をヨーク２と一体化させてステータを構成することにより、コイル部材３の巻回作業の容易化を図ることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のステータは以上のように構成され、磁極テイース１をヨーク２と分離可能にし、各磁極テイース１にそれぞれコイル部材３を巻回した後、一体化させることによりコイル部材３の巻回作業の容易化を図るようにしているが、各磁極テイース１にそれぞれコイル部材３を巻回させる作業、コイル部材３が巻回された各磁極テイース１の突起部１ｂを、ヨーク２の窪み部２ａに一個ずつ嵌合して一体化させる作業、各磁極テイース１のコイル部材３間の接続作業等が必要となるので組立に手間がかかり、生産性が低下するという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、組立作業を容易化して生産性の向上を図ることが可能なステータおよびその製造方法、ならびにステータのコア部材の製造装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るステータは、屈曲可能な連結部を介して連結される複数のヨーク部と、各ヨーク部の連結方向の中央部からそれぞれ突出し、先端の両側に積層方向に順次互いに突出長さが同じ長さだけ増減するように磁極部が突出して形成される磁極テイース部とでなる複数の板状磁性部材を、順次積層することにより相隣なる磁極部間の隙間が積層方向にスキューされるように形成されるコア部材、およびコア部材の各磁極テイース部に巻回される複数のコイル部材を備え、各連結部を屈曲させることによりコア部材を環状にして構成したステータであって、コア部材の積層方向の中央部のスキューの角度を端部のスキューの角度より大きくしたものである。
【０００６】
又、この発明の請求項２に係るステータは、屈曲可能な連結部を介して連結される複数のヨーク部と、各ヨーク部の連結方向の中央部からそれぞれ突出し、先端の両側に積層方向に順次互いに突出長さが同じ長さだけ増減するように磁極部が突出して形成される磁極テイース部とでなる複数の板状磁性部材を、順次積層することにより相隣なる磁極部間の隙間が積層方向にスキューされるように形成されるコア部材、およびコア部材の各磁極テイース部に巻回される複数のコイル部材を備え、各連結部を屈曲させることによりコア部材を環状にして構成されたステータであって、磁極テイース部が磁極部間の隙間のスキュー方向と同様な方向にスキューしたものである。
【０００７】
又、この発明の請求項３に係るステータのコア部材の製造装置は、鋼板が搬送通過可能な間隔を介して配置された上台板および下台板と、鋼板搬送方向の上流側に配置され、且つ上台板に設置された上型および下台板に設置された下型からなり、鋼板にパイロット穴と抜きかしめとＶ字状抜き穴とを形成する第１の金型と、鋼板の搬送方向の下流側に第１の金型と所定の間隔を介して配置され、且つ上台板に設置された上型および下台板に設置された下型からなり、板状磁性部材の輪郭を形成する第２の金型と、第１の金型と第２の金型との間に配設された鋼板搬送方向を横切る方向に移動する移動金型とを備えたステータのコア部材の製造装置であって、移動金型が、下台板上に鋼板搬送方向を横切るように配設されたリニアガイドと、このリニアガイドを介して下台板上に移動可能に配設された移動台と、この移動台上に鋼板が搬送通過可能な間隔を介して配置された一対の上型および下型と、移動台が鋼板搬送方向を横切る方向に移動し、移動台に設けられた上型と下型とにより突出長さの異なる磁極部を有する板状磁性部材を順次形成する手段とを備えたものである。
【０００８】
又、この発明の請求項４に係るステータのコア部材の製造装置は、請求項３において、移動金型の移動の駆動源としてリニアモータを用いるようにしたものである。
【０００９】
又、この発明の請求項５に係るステータのコア部材の製造装置は、請求項３において、移動金型の移動の位置決めに圧電素子を用いるようにしたものである。
【００１０】
又、この発明の請求項６に係るステータの製造方法は、請求項５記載のステータのコア部材の製造装置を用い、このステータのコア部材の製造装置における移動金型を、鋼板搬送方向に対して横切る方向に移動させ、移動金型に設けられた一対の上型と下型とにより、それぞれお互いに突出長さが同じ長さだけ増減された磁極部を有する板状磁性部材を順次形成する工程と、順次形成された板状磁性部材を順次積層してコア部材を形成する工程と、コア部材の各連結部を各磁極テイース部が外側となるように屈曲させて、各磁極テイース部にコイル部材を巻回する工程と、コア部材の各連結部を各磁極テイース部が内側となるように屈曲させて、コア部材を環状に形成する工程とを包含したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるステータの構成を示す平面図、図２は図１におけるコア部材の構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、図３は図２におけるコア部材を環状に形成した状態を示す斜視図、図４は図２におけるコア部材にコイル部材を巻回する状態を示す平面図である。
【００１２】
図において、１１は屈曲可能な連結部１１ａを介して連結される複数のヨーク部１１ｂと、これら各ヨーク部１１ｂの連結方向中央部から突出して形成され、図２（Ａ）に示すように先端の両側に順次突出長さが異なり、且つお互いに突出長さが同じ長さ（図中ｌで示す）だけ増減するように、磁極部１１ｃ、１１ｄがそれぞれ突出して形成される磁極テイース部１１ｅとでなる複数の板状磁性部材である。
【００１３】
１２はこれら各板状磁性部材１１を、各磁極部１１ｃ、１１ｄの突出長さが例えば磁極部１１ｃ側では増えるように、磁極部１１ｄ側では減るように順次積層して形成され、相隣なる磁極部１１ｃ、１１ｄ間の隙間（図中ｇで示す）が積層方向にスキューされるように形成されるコア部材、１３はコア部材１２の各磁極テイース部１１ｅにそれぞれ巻回されるコイル部材で、図４に示すように連結部１１ａを屈曲させ、各磁極テイース部１１ｅが外側となるような状態で、巻線機１４により巻回されている。１５は各コイル部材１３が巻回されたコア部材１２を、上記とは逆に各磁極テイース部１１ｅが内側となるように連結部１１ａを屈曲させて環状に形成されるステータである。
【００１４】
このように上記実施の形態１によれば、屈曲可能な連結部１１ａを介して連結される複数のヨーク部１１ｂと、先端両側にお互いに突出長さが同じ長さｌだけ増減するように突出された磁極部１１ｃ、１１ｄを有する磁極テイース部１１ｅとでなる複数の板状磁性部材１１を、順次積層して相隣なる磁極部１１ｃ、１１ｄ間の隙間ｇが、積層方向にスキューされるように形成してコア部材１２を構成し、連結部１１ａを屈曲させることにより、コア部材１２を各磁極テイース部１１ｅが外側となるような状態にしてコイル部材１３を巻回した後、上記とは逆に各磁極テイース部１１ｅが内側となるように屈曲させて環状とすることによりステータ１５を得るようにしているので、コイル部材１３の巻回作業の容易化を図るとともに、組立の手間を省いて生産性の向上を図ることができる。
【００１５】
なお、上記構成では相隣なる磁極部１１ｃ、１１ｄ間の隙間ｇが、積層方向に直線状にスキューされた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、積層方向端部のスキューの角度と中央部のスキューの角度を異なる角度に形成しても良い。
すなわち、寸法的な制約で所定のスキューの角度が得られない場合でも、コア部材１２の積層方向端部では、漏れ磁束の影響で磁束密度が中央より小さくなるため、図５（Ａ）に示すように中央部のスキューの角度を、端部のスキューの角度より大きくすることで、十分にスキュー効果を得ることが可能になる。
【００１６】
又、直線的なスキューにおいて、軸方向に発生する漏れ磁束の影響で、磁極部１１ｃ、１１ｄの先端側の磁気飽和が顕著となる場合には、この磁気飽和による高調波を抑制するために、図５（Ｂ）に示すように中央部でのスキューの角度を小さくとり、端部のスキューの角度を大きくとることで、磁気飽和を緩和することができ、十分なスキュー効果を得ることが可能になる。
【００１７】
又、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）に示すように、スキューをジグザグ状に形成することにより、軸方向に発生するスラスト力を低減することができ、このスラスト力による振動、騒音を低減することが可能になり、さらに又、図５（Ｅ）に示すように磁極テイース部１１ｅを、磁極部１１ｃ、１１ｄのスキューの角度に対して異なるスキューの角度で形成するようにすれば、磁極テイース部１１ｅのスキューにより磁極部１１ｃ、１１ｄのスキューの角度を更に大きくすることができ、また、磁極部１１ｃ、１１ｄと同じ角度でスキューさせる場合よりも、マグネットワイヤの所要量を低減させることが可能になる。
【００１８】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２におけるステータのコア部材の板状磁性部材をプレス打ち抜きにより形成する工程を示す平面図、図７は図６における板状磁性部材を積層して形成されるコア部材の製造装置の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、図８は図７に示す移動金型の構成を示す側面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００１９】
２１、２２は上、下に所定の間隔を介して配置される上台板および下台板、２３はこれら両台板２１、２２間を図中矢印方向に搬送される鋼板、２４はこの鋼板２３の搬送方向上流側に配置され、上台板２１に設置される上型２４ａおよび下台板２２に設置される下型２４ｂでなる第１の金型、２５は鋼板２３の搬送方向下流側に第１の金型２４と所定の間隔を介して配置され、上台板２１に設置される上型２５ａおよび下台板２２に設置される下型２５ｂでなる第２の金型である。
【００２０】
２６は両金型２４、２５間に配設される移動金型で、下台板２２上に鋼板２３の搬送方向を横切るように配置される一対のリニアガイド２７と、これら両リニアガイド２７を介して下台板２２上に移動可能に配設される移動台２８と、この移動台２８と下台板２２の間に配置され、下台板２２側に固定子２９ａが、移動台２８側に可動子２９ｂがそれぞれ対向して固着されたリニアモータ２９と、移動台２８上に配置され下型３０ａおよび、クランクシャフト３１を介してサーボモータ３２により駆動される上型３０ｂでなる金型３０とで構成されている。
【００２１】
次に、上記のように構成されるコア部材の製造装置の動作について図に基づき説明する。
まず、図示しない駆動源により上台板２１が下降すると、第１の金型２４により図６に矢印Ａで示す位置において鋼板２３上にパイロット穴３２が、又、矢印Ｂで示す位置において抜きかしめ３３が、又、矢印Ｃで示す位置において板状磁性部材１１の連結部１１ａの輪郭を形成するためのＶ字状抜き穴３４がそれぞれ形成され、第２の金型２５により矢印Ｅで示す位置において、板状磁性部材１１の輪郭を形成するための打ち抜き３５が行われる。
【００２２】
又、上記両金型２４、２５の動作に同期して、移動金型２６のサーボモータ３２が駆動されクランクシャフト３１を介して上型３０ｂが下降することによって、図６に矢印Ｄで示す位置において、板状磁性部材１１の磁極部１１ｃ、１１ｄの所定の突出長さの輪郭を形成するための台形状抜き穴３６が形成される。そして、移動台２８は磁極部１１ｃ、１１ｄの突出長さの増減に応じて、リニアモータ２９の駆動によりリニアガイド２７に沿って順次図８に矢印で示す方向に移動することにより、それぞれお互いに突出長さが同じ長さだけ増減された磁極部１１ｃ、１１ｄを有する板状磁性部材１１が順次形成され、これら各板状磁性部材１１は積層されて抜きかしめ３３により固着一体化されて、上記実施の形態１において図２に示すように、相隣なる磁極部１１ｃ、１１ｄ間の隙間ｇが積層方向にスキューされたコア部材１２が完成する。
【００２３】
このように上記実施の形態２によれば、パイロット穴３２、抜きかしめ３３、Ｖ字状抜き穴３４を形成する第１の金型２４、および板状磁性部材１１の輪郭を形成する第２の金型２５とは別に、鋼板２３の搬送方向を横切る方向、すなわち、ヨーク部１１ｂの連結方向にリニアモータ２９の駆動により移動する移動金型２６を独立して設け、この移動により突出長さの異なる磁極部１１ｃ、１１ｄを有する板状磁性部材１１を順次形成しているので、高速移動および正確な位置決めが可能となり生産性の向上を図ることができることは勿論のこと、上型３０ｂ、下型３０ａの位置精度が確保され、リニアガイド２７にかかる力もあまり大きくならないため、リニアモータ２９の所要推力の低減および位置決め精度の向上が可能になる。
【００２４】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３におけるコア部材の製造装置の移動金型の構成を示す側面図である。
図において、上記実施の形態２におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
３７は下台板２２上に鋼板２３の搬送方向を横切るように配置される一対のガイドレールで、移動台２８を摺動可能に支持している。３８は両ガイドレール３７間に延在して配置されるネジ軸で、両端は軸受３９により回転可能に支持されている。４０は下台板２２上に配設されカップリング４１を介してネジ軸３８に連結されるサーボモータ、４２はネジ軸３８に螺合されネジ軸３８の回転により図中矢印方向に移動可能なネジ金具で、圧電素子４３を介して移動台３８に連結されている。そして、これら２２、３０、３７ないし４３で移動金型４４が構成されている。
【００２６】
このように上記実施の形態３によれば、移動台２８とネジ金具４２の連結を圧電素子４３を介して行い、サーボモータ４０によりネジ軸３８を回転させ、ネジ金具４２を移動させることにより移動台２８をガイドレール３７上で摺動させ、停止位置近傍の僅かな動きを圧電素子４３で行うようにしているので、高い応答性と正確な位置決めを得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、屈曲可能な連結部を介して連結される複数のヨーク部と、各ヨーク部の連結方向の中央部からそれぞれ突出し、先端の両側に積層方向に順次互いに突出長さが同じ長さだけ増減するように磁極部が突出して形成される磁極テイース部とでなる複数の板状磁性部材を、順次積層することにより相隣なる磁極部間の隙間が積層方向にスキューされるように形成されるコア部材、およびコア部材の各磁極テイース部に巻回される複数のコイル部材を備え、各連結部を屈曲させることによりコア部材を環状にして構成したステータであって、コア部材の積層方向の中央部のスキューの角度を端部のスキューの角度より大きくしたので、コイル部材の巻回作業の容易化を図るとともに、組立の手間を省いて生産性の向上を図ることが可能なステータを提供することができる。
【００２８】
又、この発明の請求項２によれば、屈曲可能な連結部を介して連結される複数のヨーク部と、各ヨーク部の連結方向の中央部からそれぞれ突出し、先端の両側に積層方向に順次互いに突出長さが同じ長さだけ増減するように磁極部が突出して形成される磁極テイース部とでなる複数の板状磁性部材を、順次積層することにより相隣なる磁極部間の隙間が積層方向にスキューされるように形成されるコア部材、およびコア部材の各磁極テイース部に巻回される複数のコイル部材を備え、各連結部を屈曲させることによりコア部材を環状にして構成されたステータであって、磁極テイース部が磁極部間の隙間のスキュー方向と同様な方向にスキューしたので、十分なスキュー効果を得ることが可能なステータを提供することができる。
【００２９】
又、この発明の請求項３によれば、鋼板が搬送通過可能な間隔を介して配置された上台板および下台板と、鋼板搬送方向の上流側に配置され、且つ上台板に設置された上型および下台板に設置された下型からなり、鋼板にパイロット穴と抜きかしめとＶ字状抜き穴とを形成する第１の金型と、鋼板の搬送方向の下流側に第１の金型と所定の間隔を介して配置され、且つ上台板に設置された上型および下台板に設置された下型からなり、板状磁性部材の輪郭を形成する第２の金型と、第１の金型と第２の金型との間に配設された鋼板搬送方向を横切る方向に移動する移動金型とを備えたステータのコア部材の製造装置であって、移動金型が、下台板上に鋼板搬送方向を横切るように配設されたリニアガイドと、このリニアガイドを介して下台板上に移動可能に配設された移動台と、この移動台上に鋼板が搬送通過可能な間隔を介して配置された一対の上型および下型と、移動台が鋼板搬送方向を横切る方向に移動し、移動台に設けられた上型と下型とにより突出長さの異なる磁極部を有する板状磁性部材を順次形成する手段とを備えたので、高速移動および正確な位置決めができ、生産性の向上を図ることが可能なステータのコア部材の製造装置を提供することができる。
【００３０】
又、この発明の請求項４によれば、請求項３において、移動金型の移動の駆動源としてリニアモータを用いたので、高速移動および正確な位置決めが可能なステータのコア部材の製造装置を提供することができる。
【００３１】
又、この発明の請求項５によれば、請求項３において、移動金型の移動の位置決めに圧電素子を用いたので、高い応答性と正確な位置決めを得ることが可能なステータのコア部材の製造装置を提供することができる。
【００３２】
又、この発明の請求項６によれば、請求項５記載のステータのコア部材の製造装置を用い、このステータのコア部材の製造装置における移動金型を、鋼板搬送方向に対して横切る方向に移動させ、移動金型に設けられた一対の上型と下型とにより、それぞれお互いに突出長さが同じ長さだけ増減された磁極部を有する板状磁性部材を順次形成する工程と、順次形成された板状磁性部材を順次積層してコア部材を形成する工程と、コア部材の各連結部を各磁極テイース部が外側となるように屈曲させて、各磁極テイース部にコイル部材を巻回する工程と、コア部材の各連結部を各磁極テイース部が内側となるように屈曲させて、コア部材を環状に形成する工程とを包含したので、コイル部材の巻回作業の容易化を図るとともに、組立の手間を省いて生産性の向上を図ることが可能なステータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１におけるステータの構成を示す平面図である。
【図２】  図１におけるコア部材の構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図３】  図２におけるコア部材を環状に形成した状態を示す斜視図である。
【図４】  図２におけるコア部材にコイル部材を巻回する状態を示す平面図である。
【図５】  この発明の実施の形態１におけるステータのコア部材の図２とは異なる構成を示す正面図である。
【図６】  この発明の実施の形態２におけるステータのコア部材の板状磁性部材をプレス打ち抜きにより形成する工程を示す平面図である。
【図７】  図６における板状磁性部材を積層して形成されるコア部材の製造装置の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図８】  図７に示す移動金型の構成を示す側面図である。
【図９】  この発明の実施の形態３におけるコア部材の製造装置の移動金型の構成を示す側面図である。
【図１０】  従来のステータの構成を示す正面図である。
【図１１】  図１０における磁極テイースの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１  板状磁性部材、１１ａ  連結部、１１ｂ  ヨーク部、１１ｃ，１１ｄ  磁極部、
１１ｅ  磁極テイース部、１２  コア部材、１３  コイル部材、１５  ステータ、
２３  鋼板、２４  第１の金型、２５  第２の金型、２６  移動金型、
２９  リニアモータ、２９ａ  固定子、２９ｂ  可動子、４３  圧電素子。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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