JP2001103693A - 積層鉄心及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造途中で鉄心構成片とダイスとの周方向の
相対回動を阻止でき、磁気特性及び巻線工程の信頼性が
向上した積層鉄心を得る。 【解決手段】 この発明は、複数枚の鉄心構成片８１が
円筒状のダイス８２内に積層されて製造され、また軸線
方向に延びて形成されているとともに導線が巻回される
スロットを有する積層鉄心であって、鉄心構成片８１
は、その外周端面にダイス８２との周方向の相対回動を
阻止する波部８３が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転電機の電機
子鉄心等に用いられる積層鉄心、及びその積層鉄心の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の電動パワーステアリング装
置用電動機１の側断面図、図６は電動機の積層鉄心２２
の正面図、図７は図６の積層鉄心２２の要部側面図であ
る。この電動機１は、円筒状のヨーク４と、このヨーク
４内に対向して配設されているとともにマグネットホル
ダ５で保持された４極のマグネット６と、ヨーク４の軸
受収納部７に収納された第１の軸受８により一端が回転
自在に支持されたシャフト９と、このシャフト９に固定
された電機子１０と、シャフト９の一端部に固定された
整流子１１と、この整流子１１の表面にスプリング１２
の弾性力により当接したブラシ１３と、このブラシ１３
を保持したブラシホルダ１４と、ねじ１５によりヨーク
４と一体化されたハウジング１６と、このハウジング１
６にブラシホルダ１４をゴムである弾性体１００を介し
て固定したねじ１７と、ハウジング１６の中心部に固定
されシャフト９の他端を回転自在に支持した第２の軸受
１８と、先端部がブラシホルダ１４内にインサート成形
された金具（図示せず）に溶接接続されたリード線２０
が貫通したグロメット２１とを備えている。

【０００３】電機子１０は、軸線方向に延びた複数のス
ロット５０を有する積層鉄心２２と、スロット５０に導
線が重巻方式で巻回されて構成された巻線２３とを備え
ている。積層鉄心２２は、スロット５０が図７に示すよ
うに所定角度スキューするように鉄心構成片５１を積層
して構成されている。

【０００４】鉄心構成片５１は、図８に示すようにして
製造される。図８において、イ、ロ、ハ、ニは圧延鋼板
６０から鉄心構成片５１を打ち抜くまでの各段階を示し
ている。イの段階では、圧延鋼板６０の両側でパイロッ
ト孔６１が形成され、またスロット５０のスキューを可
能にする丸孔６２が形成される。ロの段階では、シャフ
ト９が貫通するシャフト孔６３が形成され、またスロッ
ト部６５を介してそれぞれが隔離されたティース部６４
が形成される。ハの段階では、丸孔６２に隣接して裏面
に係止用突起部６６が形成され、同時に表面に係止溝６
９が形成される。ニの段階では、円柱状のパンチ（紙面
に対して垂直上部に設けられている。）の下動により、
圧延鋼板６０から鉄心構成片５１が押し抜き形成される
と同時に、図９及び図１０に示す円筒形状のダイス６８
内に嵌入され、圧延鋼板６０には抜き孔６７が形成され
る。

【０００５】鉄心構成片５１には３種類の鉄心構成片が
あり、図１１（ａ）には第１の鉄心構成片５１ａ、図１
１（ｂ）には第２の鉄心構成片５１ｂ、図１１（ｃ）に
は第３の鉄心構成片５１ｃのそれぞれの要部平面図及び
要部断面図が示されている。図１０において、最下層で
は第３の鉄心構成片５１ｃが配置され、他層は第１の鉄
心構成片５１ａ、第２の鉄心構成片５１ｂが交互に積層
される。第１の鉄心構成片５１ａ及び第２の鉄心構成片
５１ｂでは、丸孔６２、並びに丸孔６２に隣接して湾曲
状の係止用突起部６６及び係止溝６９が形成されている
が、第３の鉄心構成片５１ｃでは、丸孔６２に連続して
湾曲状の貫通孔７０が形成されている。図１２は鉄心構
成片５１ａ、５１ｂ、５１ｃの積層状態を示す断面図で
あり、例えば第１の鉄心構成片５１ａの係止用突起部６
６がその下層の第２の鉄心構成片５１ｂの係止溝６９に
嵌着されている（鉄心構成片５１同士では周方向におい
ては寸法に余裕があるが、径方向において嵌着され
る。）。

【０００６】上記構成の電動機１では、リード線２０か
ら整流子１１に当接するブラシ１３を介して電流を巻線
２３に供給することにより、電機子１０は電磁作用によ
り、シャフト９とともに回転する。このシャフト９の回
転力は、シャフト９に固定されたボス１９にスプライン
結合されたシャフト２４に伝達され、ハンドルの操作力
のアシストに供される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記電機子１０の積層
鉄心２２は、鉄心構成片５１ａ、５１ｂ、５１ｃが一枚
ずつパンチの下動により、円筒形状のダイス６８内に嵌
入されて形成される。その際に、ダイス６８は図９の矢
印Ａに示すように回動され、スロット５０がスキューさ
れた積層鉄心２２が製造される。このスキュー角度は、
ダイス６８の回動角度で決まるが、図１３に示すよう
に、ダイス６８の内壁面及び鉄心構成片５１ａ、５１
ｂ、５１ｃのティース部６４の外周面は滑面であるの
で、実際には、鉄心構成片５１ａ、５１ｂ、５１ｃがダ
イス６８内を下動途中で周方向に滑りが生じてしまい、
所望のスキュー角度が得られず、コギングトルクが増加
したり、また後工程である導線を積層鉄心２２のスロッ
ト５０に巻回して巻線２３を形成する巻線工程の信頼性
が低下してしまうという問題点があった。

【０００８】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、製造途中で鉄心構成
片とダイスとの周方向の相対回動を阻止でき、コギング
トルクの低減及び巻線工程の信頼性が向上した積層鉄心
及びその製造方法を得ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る積層鉄心では、鉄心構成片は、その外周端面にダイス
との周方向の相対回動を阻止する回動阻止手段が形成さ
れている。

【００１０】この発明の請求項２に係る積層鉄心では、
回動阻止手段は、周方向に沿った断面形状が波形状であ
る波部である。

【００１１】この発明の請求項３に係る積層鉄心では、
回動阻止手段は、周方向に沿った断面形状が凹凸形状で
ある凹凸部である。

【００１２】この発明の請求項４に係る積層鉄心では、
波部の波数は奇数である。

【００１３】この発明の請求項５に係る積層鉄心では、
凹凸部の凹凸数は奇数である。

【００１４】この発明の請求項６に係る積層鉄心では、
スロットは所定角度スキューされている。

【００１５】この発明の請求項７に係る積層鉄心では、
鉄心構成片は、電動式パワーステアリング装置用電動機
の電機子用鉄心に用いられている。

【００１６】この発明の請求項８に係る積層鉄心では、
鉄心構成片は、固定子鉄心に用いられている。

【００１７】この発明の請求項９に係る積層鉄心の製造
方法では、パンチで円筒形状のダイス上の圧延鋼板を押
し抜いて、ダイスとの周方向の相対回動を阻止する回動
阻止手段が外周端面に有する第１の鉄心構成片を形成す
る工程と、その後、前記ダイスを周方向に所定角度回動
する工程と、次に、前記パンチで前記ダイス上の圧延鋼
板を押し抜いて前記回動阻止手段が外周端面に有する第
２の鉄心構成片を形成するとともに、前記ダイス内で第
２の鉄心構成片を前記第１の鉄心構成片に押し重ねる工
程とを含むものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
積層鉄心について説明するが、従来と同一または相当部
材は同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施
の形態１の積層鉄心８０の正面図、図２は積層鉄心８０
を構成する鉄心構成片８１の要部拡大図であり、この鉄
心構成片８１は、その外周端面にダイス８２との周方向
の相対回動を阻止する回動阻止手段である波部８３が形
成されている。この波部８３は、周方向に沿った断面形
状が波形状であり、内壁面に波面８４を有するダイス８
２上の圧延鋼板６０をパンチを用いて押し抜いて形成さ
れる。鉄心構成片８１の外周端面に波部８３が形成され
ている以外は、鉄心構成片８１と従来の鉄心構成片５１
とは同じ構成である。つまり、丸孔６２、シャフト９が
貫通するシャフト孔６３、スロット部６５でそれぞれが
隔離されたティース部６４、丸孔６２に隣接した湾曲状
の係止用突起部６６及び係止溝６９については同一構成
である。

【００１９】また、従来の鉄心構成片５１と同様に、鉄
心構成片８１は３種類の鉄心構成片があり、最下層では
従来の第３の鉄心構成片５１ｃに近似した構成の第３の
鉄心構成片が配置され、他層は従来の第１の鉄心構成片
５１ａに近似した構成の第１の鉄心構成片、及び従来の
第２の鉄心構成片５１ｂに近似した第２の鉄心構成片が
交互に積層されている。また、鉄心構成片８１の係止用
突起部６６がその下層の鉄心構成片８１の係止溝６９に
嵌着されて積層鉄心８０が形成されている点も従来の積
層鉄心２２と同一である。

【００２０】なお、波部８３のピッチＰは図３に示すよ
うに、等ピッチであるが、不等ピッチでもよい。また、
波部８３の高さＴはパンチの外周面とダイス８２の内壁
との間のクリアランスの範囲内である。例えば、円柱状
のパンチの外周面と波部８３の山との間の寸法差は鉄心
構成片８１の板厚の１／１０、パンチの外周面と波部８
３の谷との間の寸法差は鉄心構成片８１の板厚の１／２
０であり、板厚０．５ｍｍの場合には５０μｍ及び２５
μｍである。

【００２１】実施の形態２．図４では、鉄心構成片９１
の外周端面にダイスとの周方向の相対回動を阻止する回
動阻止手段である凹凸部９２が形成されている。この凹
凸部９２は、周方向に沿った断面形状が凹凸形状であ
る。この凹凸部９２は、内壁面に凹凸面を有するダイス
上の圧延鋼板６０をパンチを用いて押し抜いて形成され
る。表１は凹凸部の有無及びピッチＰと、４極、２２ス
ロット電動機の騒音との関係を示した表である。

【００２２】

【表１】

【００２３】この表から、凹凸部の有無及び数により電
動機の騒音が変化することが分かり、また凹凸部の数が
偶数よりも、奇数の方が騒音が低いことが分かる。これ
は、凹凸部を奇数にすることにより、それぞれの凹凸部
は対称位置に配置されないので、凹凸部が偶数で凸部の
対称位置に凸部が配置され、凹部の対称位置に凹部が配
置される場合と比較して、対称位置における電機子とマ
グネット５との間の距離の変動が小さく、それだけ電機
子に作用する電磁力の変動が小さいためであると考察さ
れる。なお、対称位置が同じ形状でないように、凹凸部
のピッチＰを不均一にしてもよい。また、実施の形態１
の波部８３についても、数が偶数の場合と比較して奇数
の場合の方が電動機の騒音が低減され、また対称位置が
同じ形状でないように波部のピッチＰを不均一にするこ
とで電動機の騒音が低減される。

【００２４】なお、上記実施の形態１，２では、鉄心構
成片５１，８１が電動式パワーステアリング装置用電動
機の電機子用鉄心に用いられている場合について説明し
たが、この発明の積層鉄心は、図１４に示すようにブラ
シレスモータ等の固定子鉄心の鉄心構成片２００にも適
用することができる。つまり、鉄心構成片２００の外周
面にダイスとの周方向の相対回動を阻止する回動阻止手
段として、例えば波部を形成してもよい。但し、図１４
中では波部は微小であるので図示されていない。また、
スロットがスキューされていない積層鉄心を製造する際
には、ダイスを周方向に回転する工程は無いが、ダイス
上の圧延鋼板をパンチを用いて押し抜いて鉄心構成片を
形成する際に、ダイス内で鉄心構成片が周方向に回動す
るおそれがあるが、このものの場合にも、例えば鉄心構
成片の外周端面にダイスとの周方向の相対回動を阻止す
る回動阻止手段である凹凸部を形成することで、シャフ
トに平行に延び、かつ内壁面が平坦なスロットが形成さ
れる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１に係る積層鉄心によれば、鉄心構成片は、その外周端
面にダイスとの周方向の相対回動を阻止する回動阻止手
段が形成されているので、製造途中で鉄心構成片とダイ
スとの周方向の相対回動が阻止され、コギングトルクが
低減し、また巻線工程の信頼性が向上した積層鉄心を得
ることができる。

【００２６】また、この発明の請求項２に係る積層鉄心
によれば、回動阻止手段は、周方向に沿った断面形状が
波形状である波部であるので、簡単な構成で、かつ確実
に鉄心構成片の周方向の回動を阻止することができる。

【００２７】また、この発明の請求項３に係る積層鉄心
によれば、回動阻止手段は、周方向に沿った断面形状が
凹凸形状である凹凸部であるので、簡単な構成で、かつ
確実に鉄心構成片の周方向の回動を阻止することができ
る。

【００２８】また、この発明の請求項４に係る積層鉄心
によれば、波部の波数は奇数であるので、数が偶数の場
合と比較して、電機子に作用する電磁力が均一化され、
回転電機の騒音が低減される。

【００２９】また、この発明の請求項５に係る積層鉄心
によれば、凹凸部の凹凸の数は奇数であるので、数が偶
数の場合と比較して、電機子に作用する電磁力が均一化
され、回転電機の騒音が低減される。

【００３０】また、この発明の請求項６に係る積層鉄心
によれば、スロットは所定角度スキューされているの
で、スキューの角度精度が向上し、コギングトルクが低
減した積層鉄心を得ることができる。

【００３１】また、この発明の請求項７に係る積層鉄心
によれば、鉄心構成片は、電動式パワーステアリング装
置用電動機の電機子用鉄心に用いられているので、電動
機のコギングトルクが低減され、ハンドルの回転を円滑
に行うことができる。

【００３２】また、この発明の請求項８に係る積層鉄心
によれば、鉄心構成片は、固定子鉄心に用いられている
ので、コギングトルクが低減し、また巻線工程の信頼性
が向上する。

【００３３】また、この発明の請求項９に係る積層鉄心
の製造方法によれば、パンチで円筒形状のダイス上の圧
延鋼板を押し抜いて、ダイスとの周方向の相対回動を阻
止する回動阻止手段が外周端面に有する第１の鉄心構成
片を形成する工程と、その後、前記ダイスを周方向に所
定角度回動する工程と、次に、前記パンチで前記ダイス
上の圧延鋼板を押し抜いて前記回動阻止手段が外周端面
に有する第２の鉄心構成片を形成するとともに、前記ダ
イス内で第２の鉄心構成片を前記第１の鉄心構成片に押
し重ねる工程とを含むので、コギングトルクの小さい、
また巻線工程の信頼性の高い積層鉄心を簡単な方法で得
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の積層鉄心の正面図
である。

【図２】 図１の積層鉄心を構成する鉄心構成片の要部
拡大図である。

【図３】 図２の鉄心構成片の波部を直線状に延ばした
ときの図である。

【図４】 この発明の実施の形態２の積層鉄心の鉄心構
成片の凹凸部を直線状に延ばしたときの図である。

【図５】 従来の電動機の正断面図である。

【図６】 図５の積層鉄心の正面図である。

【図７】 図５の積層鉄心の要部拡大図である。

【図８】 鉄心構成片の打ち抜き工程の説明図である。

【図９】 ダイス内の鉄心構成片を示す正面図である。

【図１０】 図９の側断面図である。

【図１１】 第１の鉄心構成片、第２の鉄心構成片及び
第３の鉄心構成片のそれぞれの要部正面図及び要部断面
図である。

【図１２】 第１の鉄心構成片、第２の鉄心構成片及び
第３の鉄心構成片が積層された状態を示す要部断面図で
ある。

【図１３】 ダイス内の鉄心構成片を示す要部拡大図で
ある。

【図１４】 固定子鉄心を構成する鉄心構成片の正面図
である。

【符号の説明】

５０ スロット、６０ 圧延鋼板、８０ 積層鉄心、８
１ 鉄心構成片、８２ダイス、８３ 波部（回動阻止手
段）、９１ 鉄心構成片、９２ 凹凸部（回動阻止手
段）、２００ 鉄心構成片。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA09 AB07 AC06 AC08 AE07 AE08 5H019 AA03 CC03 DD01 EE01 EE14 5H615 AA01 BB01 BB14 PP01 PP02 PP07 PP08 PP10 PP13 QQ02 QQ19 SS03 SS05 SS13 SS19 TT13 5H621 AA02 GA01 GA14 JK05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の鉄心構成片が円筒状のダイス内
   に積層されて製造され、また軸線方向に延びて形成され
   ているとともに導線が巻回されるスロットを有する積層
   鉄心であって、 前記鉄心構成片は、その外周端面に前記ダイスとの周方
   向の相対回動を阻止する回動阻止手段が形成されている
   積層鉄心。
2. 【請求項２】 回動阻止手段は、周方向に沿った断面形
   状が波形状である波部である請求項１に記載の積層鉄
   心。
3. 【請求項３】 回動阻止手段は、周方向に沿った断面形
   状が凹凸形状である凹凸部である請求項１に記載の積層
   鉄心。
4. 【請求項４】 波部の波数は奇数である請求項２に記載
   の積層鉄心。
5. 【請求項５】 凹凸部の凹凸数は奇数である請求項３に
   記載の積層鉄心。
6. 【請求項６】 スロットは所定角度スキューされている
   請求項１ないし請求項５の何れかに記載の積層鉄心。
7. 【請求項７】 鉄心構成片は、電動式パワーステアリン
   グ装置用電動機の電機子用鉄心に用いられている請求項
   １ないし請求項６の何れかに記載の積層鉄心。
8. 【請求項８】 鉄心構成片は、固定子鉄心に用いられて
   いる請求項１ないし請求項６の何れかに記載の積層鉄
   心。
9. 【請求項９】 複数枚の鉄心構成片が積層されて構成さ
   れ、また所定角度スキューされて軸線方向に延びて形成
   されているとともに導線が巻回されるスロットを有する
   積層鉄心の製造方法であって、 円筒形状のダイス上に圧延鋼板を載置する工程と、 パンチで前記圧延鋼板を押し抜いて、ダイスとの周方向
   の相対回動を阻止する回動阻止手段が外周端面に有する
   第１の鉄心構成片を形成する工程と、 その後、前記第１の鉄心構成片が内部に収まった前記ダ
   イスを周方向に所定角度回動する工程と、 次に、前記ダイス上に前記圧延鋼板を載置する工程と、 その後、前記パンチで前記圧延鋼板を押し抜いて、前記
   回動阻止手段が外周端面に有する第２の鉄心構成片を形
   成するとともに、前記ダイス内で第２の鉄心構成片を前
   記第１の鉄心構成片に押し重ねる工程とを含む積層鉄心
   の製造方法。