JP2001292541A - 積層スタックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気バランスに悪影響を与えないエンボスを
設けることにより電気機器の性能向上に大きく寄与する
積層スタックを」提供する。 【解決手段】 円周方向に極歯を配列した複数のステー
タスタック２またはロータスタック７を構成する薄肉基
板１１、１５に、直径０.８mm以下の丸エンボス１２、
１６を設け、これら丸エンボス１２、１６の加工に際し
ては、成形型のダイとポンチとの心ずれ量を３μｍ以下
に設定し、薄肉基板１１、１５を相互に丸エンボス１
２、１６を凹凸嵌合させて積層する際、丸エンボス１
２、１６の凹凸嵌合部にカジリを発生させないようにし
て、薄肉基板１１、１５の蜜な積層を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タ、スピンドルモータ、ファンモータ等の各種モータ
類、発電機、トランスなどに用いられる積層スタックと
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、積層型ステッピングモータは、
図４〜８に示すように、内周に複数の極歯１を設けたス
テータスタック２の各歯元部（ブリッジ部）３にコイル
４を巻回してなるステータ５と、外周に複数の極歯６を
設けたロータスタック７をシャフト８に沿ってマグネッ
ト９を挟んで２個配置してなるロータ１０とを備えてお
り、コイル４に電流を流すことによりステータスタック
２の極歯１とロータスタック７の極歯６との間にトルク
が発生し、ロータ１０が回転するようになっている。な
お、各ロータスタック７は、ここではマグネット９に対
する側と反対側となる部分に、その全厚さのほぼ三分の
一相当の深さを有する凹部７ａを設けている。

【０００３】ここで、上記ステータスタック（ステータ
用積層スタック）２およびロータスタック（ロータ用積
層スタック）７は、珪素鋼板等から抜き加工した複数の
薄肉基板を相互に分離不能に積層して形成される。そし
て従来、前記積層に際しては、薄肉基板同士を接着剤、
溶接等により接合する方法を始め、リベットによりかし
め止めする方法、エンボスの凹凸嵌合による方法など、
種々の方法が採用されていたが、機械的な押込み（嵌
入）だけで簡単に積層できることから、最近は、エンボ
スの凹凸嵌合による方法が多用されるようになってきて
いる。

【０００４】そして従来、上記エンボスの凹凸嵌合によ
る場合は、図７および図８によく示されるように、ステ
ータスタック２用の薄肉基板１１（図７）に対しては、
そのブリッジ部３に比較的小径の丸エンボス１２を、そ
の４つの隅角部に取付孔１３の両側に位置して比較的大
径の丸エンボス１４をそれぞれ設け、一方、ロータスタ
ック７用の薄肉基板１５（図８）に対しては、前記凹部
７ａに対応するものがリング形状の薄肉基板１５´とな
ることもあって、外周に沿って丸エンボス１６と角エン
ボス１７とを交互に設けるようにしていた。なお、ステ
ータスタック２用の薄肉基板１１に対しては、前記丸エ
ンボス１２に代えて角エンボス１８（図７に仮想線で示
す）を設ける場合もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来、上記薄
肉基板１１、１５に設けられる各エンボスは、耐剥離性
を考慮してかなり大きめに設定されていた。具体的に
は、薄肉基板１１におけるブリッジ部３の丸エンボス１
２は直径１.３mm程度、隅角部の丸エンボス１４は直径
２mm程度、同じブリッジ部３の角エンボス１８は１×４
mm程度にそれぞれ設定され、また、薄肉基板１５におけ
る丸エンボス１６は直径１mm程度、その角エンボス１７
は０.６×１mm程度にそれぞれ設定されていた。このた
め、特に極歯１（図７）、極歯６（図８）に近接して配
置されるエンボス１２、１８、１６、１７が磁束通過に
対して抵抗となり、その周りの磁路との間に磁束密度の
差が生じ、磁気回路全体の磁気バランスが崩れて、モー
タ特性が悪影響を受け、結果として近年のＯＡ機器の高
性能化、小型化、省エネルギー化等に伴うモータ性能に
対する厳しい要求に十分に対応できない、という問題が
あった。

【０００６】一方、上記した各エンボス１２、１４、１
８（図７）、１６、１７（図８）等の加工としては、図
９に示すように、上面に成形用凹部２０を有するダイ２
１上に薄肉基板１１または１５を載置した後、ポンチ２
２を下動させて薄肉基板１１または１５を部分的に前記
凹部２０内に張り出させる方法が採用されるが、従来の
成形型は、ダイ２１の凹部２０とポンチ２２との間の心
ずれ量δとして、１０μｍ以上のかなり大きな値を許容
していた。このため、図１０に示すように、薄肉基板１
１または１５を積層する際、エンボスの凸部Ａと凹部Ｂ
との間にかじりが生じ、そのカエリＣが薄肉基板１１ま
たは１５の相互間に盛り上がって、その相互間に隙間Ｄ
が生じる現象が往々にして起こっていた。そして、この
ような隙間Ｄが発生すると、磁気回路全体の磁気バラン
スが崩れてしまうことに加え、積層スタック２、７の強
度（剛性）不足、振動の増加、電気・機械的ノイズの増
加を来たし、電気機器に対する耐久信頼性が大きく損な
われる、という問題があった。また、前記したかじり
は、表面座屈を伴って発生することが判明し、エンボス
を大きくしても剥離強度を大きくすることができず、こ
の面からも強度低下が避けられない、という問題もあっ
た。

【０００７】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、磁気バランスに悪
影響を与えないエンボスを設けることにより電気機器の
性能向上に大きく寄与する積層スタックを提供し、併せ
てこのような積層スタックを高精度にかつ安定して得る
ことができる製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る積層スタックは、複数の薄肉基板を、相
互にエンボスを凹凸嵌合させて積層してなる積層スタッ
クにおいて、前記エンボスを、直径０.８ｍｍ以下の丸
エンボスとしたことを特徴とする。本積層スタックにお
いては、薄肉基板に設けるエンボスを直径０.８ｍｍ以
下の丸エンボスとしたことにより、該エンボスの占める
面積が従来より大幅に縮小し、その分、磁束通過の抵抗
が緩和されて磁気バランスが改善される。本積層スタッ
クがステータまたはロータ用である場合は、極歯から離
れた位置に配置されるエンボスは、磁気バランスにそれ
ほど影響しないので、上記直径０.８ｍｍ以下の丸エン
ボスは、極歯に近接して配置されるものだけとすること
ができる。

【０００９】また、上記目的を達成するための本発明に
係る積層スタックの製造方法は、抜き加工により得た薄
肉基板に直径０.８mm以下の丸エンボスを加工した後、
該薄肉基板の複数を相互にエンボスを凹凸嵌合させなが
ら積層する積層スタックの製造方法において、前記エン
ボスを加工する際、成形型のダイとポンチとの心ずれ量
を３μｍ以下に設定することを特徴とする。このように
行う積層スタックの製造方法においては、エンボス加工
用の成形型のダイとポンチとの心ずれ量を３μｍ以下に
設定することで、エンボスを凹凸嵌合させて薄肉基板を
積層する際、凹凸嵌合部にカジリが生じることはなくな
り、薄肉基板を相互に密着させることが可能になるばか
りか、積層後の耐剥離性も向上する。

【００１０】本発明は、上記した積層スタックの製造方
法に用いるエンボス加工用成形型も含むもので、その成
形型はダイとポンチとの心ずれを、３μｍ以下に設定し
たことを特徴とする。本発明はさらに、上記した積層ス
タックを構成要素とする電気機器も含むものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。図１乃至図３は、本発明の１つ
の実施の形態としての積層スタックを示したものであ
る。なお、本積層スタックは、前記ステータスタック２
およびロータスタック７（図５〜８）として供されるも
ので、それらの全体的構造は、前出図５〜８に示したも
のと同じであるので、ここでは、同一部分には同一符号
を付すこととする。

【００１２】本実施の形態において、前記ステータスタ
ック２用の薄肉基板１１およびロータスタック７用の薄
肉基板１５は、前記角エンボス１８、１７（図７、８）
を廃して全て丸エンボス１２、１３、１６を有する構造
となっている。また、これら薄肉基板１１、１５は、各
丸エンボス１２、１３、１６の直径を従来よりも小さく
設定している。具体的には、薄肉基板１１におけるブリ
ッジ部３の丸エンボス１２は直径０.８mm以下、隅角部
の丸エンボス１４は直径１mm以下にそれぞれ設定すると
共に、薄肉基板１５における丸エンボス１６は直径０.
８mm以下に設定している。すなわち、本実施の形態にお
いては、極歯１、６に近接する丸エンボス１２、１６の
直径Ｄ（図１）は０.８mm以下となっており、従来の丸
エンボス１２、１６の直径がそれぞれ１.３mm、１mmで
あったことと比較すると、大幅に小さくなっている。な
お、各丸エンボス１２、１３、１６の凸部の高さｈは薄
肉基板１１、１５の板厚ｔの７０％程度となっている
（図１）。

【００１３】本ステータスタック２およびロータスタッ
ク７は、従来と同様に珪素鋼板等から抜き加工して前記
薄肉基板１１、１５を得た後、この薄肉基板１１、１５
に前記直径０.８mm以下の丸エンボス１２、１６または
直径１mm以下の丸エンボス１４を加工し、しかる後、こ
れら薄肉基板１１、１５の複数を相互に丸エンボス１
２、１３、１６を凹凸嵌合させながら積層することによ
り製造される。

【００１４】しかして、上記丸エンボス１２、１３、１
６の加工に際しては、従来と同様（図９）に、上面に成
形用凹部２０を有するダイ２１上に薄肉基板１１または
１５を載置した後、ポンチ２２を下動させて薄肉基板１
１または１５を部分的に前記凹部２０内に張り出させる
方法を採用するが、ここでは、その成形型として、ダイ
２１の凹部２０とポンチ２２との間の心ずれ量δを３μ
ｍ以下に設定したものを用いるようにする。すなわち、
従来の成形型における心ずれ量δが１０μｍ以上であっ
たのに対し、本実施の形態における成形型の心ずれ量δ
は著しく小さくなっている。

【００１５】上記のように構成されかつ製造されるステ
ータスタック２またはロータスタック７においては、成
形型のダイ２１とポンチ２２との心ずれ量を３μｍ以下
に設定してエンボスを加工するので、図１に示すように
丸エンボス１２、１６（または１３）を凹凸嵌合させて
薄肉基板１１または１５を積層する際、凹凸嵌合部にカ
ジリが生じることはなくなり、薄肉基板１１または１５
を相互に密着させて積層することが可能になる。したが
って、得られるステータスタック２またはロータスタッ
ク７は、剥離強度および剛性が向上することはもちろ
ん、振動が減少し、しかも電気・機械的ノイズも減少す
るものとなる。

【００１６】また、特に極歯１、極歯６に近接して配置
される丸エンボス１２、１６を直径１mm以下の小さな値
に設定しているので、エンボスが磁束通過に対して大き
な抵抗となることもなく、磁気バランスの良好なステー
タスタック２およびロータスタック７を安定して得るこ
とができるようになる。したがって、これらステータス
タック２およびロータスタック７を組込んだステッピン
グモータは、トルクが増大するばりか、トルクリップル
が減少し、その上、回転精度も向上して、著しく性能が
向上するものとなる。

【００１７】

【発明の効果】上記したように、本発明に係る積層スタ
ックによれば、直径の小さな丸エンボスを凹凸嵌合させ
るようにしたので、磁気バランスが良好となり、電気機
器の高性能化、小型化、省エネルギー化に大きく寄与す
るものとなり、これらを組込んだ電気機器の利用価値が
著しく向上する。また、本発明に係る積層スタックの製
造方法および成形型によれば、上記した積層スタックを
高精度にかつ安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つ実施の形態としての積層スタック
の構造を示す断面図である。

【図２】ステッピングモータを構成するステータスタッ
クの構造を示す平面図である。

【図３】ステッピングモータを構成するロータスタック
の構造を示す平面図である。

【図４】積層型ステッピングモータの構造を示す平面図
である。

【図５】図４に示したステッピングモータを構成するス
テータスタックの一般的構造を示す斜視図である。

【図６】図４に示したステッピングモータを構成するロ
ータの構造を示す斜視図である。

【図７】従来のステータスタックの構造を示す平面図で
ある。

【図８】従来のロータスタックの構造を示す平面図であ
る。

【図９】薄肉基板に対するエンボス加工用成形型とその
使用態様を示す断面図である。

【図１０】従来の積層工程における不具合発生状態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ 極歯 ２ ステータスタック（ステータ用積層スタック） ４ コイル ５ ステータ ６ 極歯 ７ ロータスタック（ロータ用積層スタック） １０ ロータ １２、１４ ステータスタックの丸エンボス １６ ロータスタックの丸エンボス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AB01 AC08 AE02 5H615 AA01 BB01 BB08 BB14 PP01 PP02 PP06 SS05 SS19 TT04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の薄肉基板を、相互にエンボスを凹
   凸嵌合させて積層してなる積層スタックにおいて、前記
   エンボスを、直径０.８mm以下の丸エンボスとしたこと
   を特徴とする積層スタック。
2. 【請求項２】 円周方向に極歯を配列した複数の薄肉基
   板を、相互にエンボスを凹凸嵌合させて積層してなるス
   テータまたはロータ用積層スタックにおいて、少なくと
   も前記極歯に近接して配置されるエンボスを、直径０.
   ８mm以下の丸エンボスとしたことを特徴とする積層スタ
   ック。
3. 【請求項３】 抜き加工により得た薄肉基板に直径０.
   ８mm以下の丸エンボスを加工した後、該薄肉基板の複数
   を相互にエンボスを凹凸嵌合させながら積層する積層ス
   タックの製造方法において、前記エンボスを加工する
   際、成形型のダイとポンチとの心ずれ量を３μｍ以下に
   設定することを特徴とする積層スタックの製造方法。
4. 【請求項４】 ダイとポンチとの心ずれ量を、３μｍ以
   下に設定したことを特徴とするエンボス加工用成形型。
5. 【請求項５】 請求項１または２に記載の積層スタック
   を構成要素とすることを特徴とする電気機器。