JP2011055607A - Dynamo-electric machine and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄板を積層して形成されるコアを有する回転電機及びこの製造方法に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine having a core formed by laminating thin plates and a manufacturing method thereof.
モータ等の回転電機のコア(固定子あるいは回転子)は、薄板状のコアシートを積層して形成される。
かかるコア(モータコア)は、各コアシートをそれぞれ板厚方向の押し出すことによって突起部(カシメ突起)を形成し、各コアシートを積層して各突起部の裏側(下側)に形成される窪み部分に次のコアシートの突起部を圧入させることによって製造されており、突起部と窪みとの嵌め合う(かしめる)ことによって積層状態のコアシートがそれぞれ固定されている(例えば、特許文献1参照)。
A core (stator or rotor) of a rotating electrical machine such as a motor is formed by stacking thin core sheets.
Such a core (motor core) is a depression formed on the back side (lower side) of each protrusion by forming each protrusion (caulking protrusion) by extruding each core sheet in the thickness direction and stacking each core sheet. The core sheet is manufactured by press-fitting the protrusion of the next core sheet into the portion, and the core sheet in the laminated state is fixed by fitting (caulking) the protrusion and the recess (for example, Patent Document 1). reference).
ところで、特許文献1のようにコアシートを押し出して形成される突起部及び窪み部分をかしめてコアシートを積層する場合、突起部を形成する際のプレス機や金型の精度により突起部の形状に誤差(公差を含む)が生じる。また、コアシートの材質の僅かな不均一等によって突起部と窪みとをかしめる際の位置にずれが生じることもある。 By the way, when the core sheet is laminated by caulking the protrusions and depressions formed by extruding the core sheet as in Patent Document 1, the shape of the protrusions depends on the accuracy of the press machine and the mold when forming the protrusions. Error (including tolerance). Moreover, the position at the time of caulking the protrusion and the depression may be caused by slight unevenness of the material of the core sheet.
かかる公差やずれによる誤差はコアシートの積層枚数に比例して累積し、図7に示すようにモータコアが所望の積層方向に対して傾斜(傾斜角α)して積層される「倒れ」と呼ばれる状態が生じる。
また、カシメ突起100が少なくとも両端がコアシートに連続しているためコアシート本体の剛性でカシメ突起100の加工精度に起因する位置ズレ等を吸収できず、突起締結時の片あたりによってカジリが生じる。即ち、均等なクリアランスが確保出来ない状態(片寄った状態)で、突起部と窪み部がある面において干渉しながら締結されることで、積層状態が不安定となる。
また、傾斜して積載されることによって位置によって各コアシートの密着度が低くなり、積層高さに対するコアシートの積層数(積層率)の低下が生じる。かかる「倒れ」や積層率の低下は、回転電機の特性の低下の一因となる。
このような不具合を低減するためには突起部の形状の誤差(公差)を一層低減する必要があるが、形状の誤差の低減にも限界があり、突起の加工精度を過度に向上させようとすることは、生産効率の向上の観点でも不都合である。
Errors due to such tolerances and deviations accumulate in proportion to the number of core sheets stacked, and as shown in FIG. 7, this is called “falling” in which the motor core is stacked at an inclination (inclination angle α) with respect to the desired stacking direction. A state arises.
Further, since the
In addition, the degree of adhesion of each core sheet is lowered depending on the position by being inclined and stacked, and the number of core sheets stacked (lamination rate) with respect to the stacking height is reduced. Such “falling” and a decrease in the lamination rate contribute to a decrease in the characteristics of the rotating electrical machine.
In order to reduce such problems, it is necessary to further reduce the shape error (tolerance) of the protrusion, but there is a limit to the reduction of the shape error, and it is intended to excessively improve the processing accuracy of the protrusion. This is also disadvantageous from the viewpoint of improving production efficiency.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、過度な精度管理を必要とせずコアをより精度良く積層することで品質を向上することができるようにした、回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to improve the quality by stacking the cores with higher accuracy without requiring excessive accuracy control, and the manufacture of the rotating electrical machine. It aims to provide a method.
本願発明(請求項1)は、薄板状のコアシートを積層して形成されるコアを有する回転電機であって、前記コアシートは前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出するように形成され、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を有するカシメ部を有し、前記コアは下方側の前記コアシートの前記突起部が上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合することで各コアシートが固着されていることを特徴としている。
なお、本発明における「上方側」「下方側」とはコアシートの積層方向に沿った方向を指し、重力方向にかかわらず解釈されるものである。
The present invention (Claim 1) is a rotating electrical machine having a core formed by laminating thin plate-like core sheets, and the core sheet cuts the core sheet and protrudes in the thickness direction of the core sheet. And at least a part of the core sheet has a protruding portion that is a free end that can be deformed separately from the core sheet, and the core has a protruding portion on the lower side of the core sheet. Each core sheet is fixed by being fitted to the caulking portion of the core sheet.
In the present invention, “upper side” and “lower side” refer to the direction along the stacking direction of the core sheets, and are interpreted regardless of the direction of gravity.
また、前記カシメ部は貫通孔と、前記貫通孔に接して形成される矩形状の突起片とを有していることが好ましい(請求項2)。
また、前記突起片は前記コアシートの厚さ方向に突出しるように凸状に屈曲していることが好ましい(請求項3)。
また、前記コアは円環状に形成され、前記突起部は、仮想円に沿って等間隔に複数個所設けられていることが好ましい(請求項4)。
また、前記複数個所の突起部は、それぞれ前記仮想円の中心に対して同じ姿勢となるように回転して設けられていることが好ましい(請求項5)。
Moreover, it is preferable that the said crimping | crimped part has a through-hole and the rectangular-shaped protrusion piece formed in contact with the said through-hole (Claim 2).
Moreover, it is preferable that the said protrusion piece is bent in convex shape so that it may protrude in the thickness direction of the said core sheet (Claim 3).
Preferably, the core is formed in an annular shape, and a plurality of the protrusions are provided at equal intervals along a virtual circle.
Further, it is preferable that the plurality of projecting portions are provided so as to rotate in the same posture with respect to the center of the virtual circle.
また、本願発明(請求項6)にかかる回転電機の製造方法は、薄板状のコアシートにより形成されるコアを有する回転電機の製造方法であって、前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出し、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を形成する第1ステップと、前記コアシートを積層して、下方側の前記コアシートの前記突起部を上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合させる第2ステップと、を有することを特徴としている。
また、前記第1ステップでは、前記コアシートに貫通孔を形成し、前記貫通孔に接するように前記コアシートを切削して前記突起片を形成することが好ましい(請求項7)。
A manufacturing method of a rotating electrical machine according to the present invention (Claim 6) is a manufacturing method of a rotating electrical machine having a core formed of a thin core sheet, and the core sheet is cut by cutting the core sheet. A first step of projecting in the thickness direction and forming a projecting piece that is at least partially separated from the core sheet to be a deformable free end; and laminating the core sheet; And a second step of fitting the protruding portion to the crimped portion of the core sheet on the upper side.
In the first step, it is preferable that a through hole is formed in the core sheet, and the core sheet is cut so as to be in contact with the through hole to form the protruding piece.
本願発明(請求項1,6)によれば、突起片の一部分がコアシートと分離して変形可能(片持ち状)となっているため、上下に積層されるコアシートの突起部の形状や位置等に僅かな公差あるいは誤差等が存在しても、突起片の自由端部分がコアシートの剛性と関わりなく変形してかかる公差あるいは誤差を吸収する結果、コアシートをより正確な「方向に積層することができ、「倒れ」やや積層率の低下を抑制して回転電機の特性を向上させることができる。
また、突起片を形成する際に過度な加工精度を必要としないため、回転電機の製造にかかる歩留まりを向上させることができる。ことができる。
According to the present invention (Claims 1 and 6), since a part of the protruding piece is separated from the core sheet and can be deformed (cantilevered), the shape of the protruding part of the core sheet stacked up and down Even if there is a slight tolerance or error in the position, etc., the free end portion of the projecting piece deforms regardless of the rigidity of the core sheet and absorbs such tolerance or error, so that the core sheet can be more accurately Thus, the characteristics of the rotating electrical machine can be improved by suppressing “falling” and lowering the stacking rate.
Moreover, since excessive processing accuracy is not required when forming the protruding pieces, it is possible to improve the yield for manufacturing the rotating electrical machine. be able to.
また、本願発明(請求項2,7)によれば、貫通孔に接して突起片を設けることにより、突起片が貫通孔に接する部分では突起片の周辺のコアシートとの接触が抑制されるので、突起片が容易に変形することができる。
また、本願発明(請求項3)によれば、突起片が凸状に突出することで、反対側に形成される凹部(窪み)と、下方側のコアシートの突起片の凸とが嵌合することにより、上方側及び下方側のコアシートを良好に固着させることができる。
According to the present invention (
Moreover, according to this invention (Claim 3), since the projection piece protrudes in a convex shape, the recess (dent) formed on the opposite side and the projection of the projection piece of the lower core sheet are fitted. By doing so, the upper and lower core sheets can be satisfactorily fixed.
また、本願発明(請求項4,5)によれば、それぞれ円環状のコアの仮想円に沿って等間隔にカシメ部が設けられることによって、回転電機の運転(回転)による特性の偏りを抑制することができる。 Further, according to the present invention (Claims 4 and 5), the caulking portions are provided at equal intervals along the virtual circles of the annular cores, respectively, thereby suppressing the characteristic deviation due to the operation (rotation) of the rotating electrical machine. can do.
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
図2に示すように、本実施形態にかかる回転電機(本実施形態ではPMモータ)20は、回転軸21、ロータコア22、マグネット23、ステータコア(ここでは本発明のコアに相当)24、インシュレータ25、コイル26、フレーム27、負荷側軸受28、負荷側ブラケット29、反負荷側軸受30、反負荷側ブラケット31、結線板32、リセプタクル33から構成されている。また、回転電機20は図示省略のエンコーダを有するサーボモータとして構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 2, the rotating electrical machine (PM motor in this embodiment) 20 according to the present embodiment includes a
図1に示すように、ステータコア24は、円板形状の中心部分に回転子20を収納する穴部24Aが設けられた円環形状(リング状)の電磁鋼板からなるコアシート4(図3参照)を多数積層して形成されている。なお、図1では、説明を簡単にするために詳細な形状を省略して図示しているが、穴部24Aはインシュレータ25やコイル26を収納するポケット部を形成するためにより複雑な形状となっている。
As shown in FIG. 1, the
ステータコア24には、仮想円Cに沿ってカシメ部3が等間隔に4箇所設けられている。各カシメ部3は仮想円の中心(即ち、回転軸21の回転中心)に対して同じ姿勢となるようにそれぞれ90度(degree)ずつ回転して設けられている。
The
カシメ部3は、貫通孔1及び突起片2からなっており、貫通孔1はコアシート4の厚さ方向に貫通するように設けられた円形の孔である。なお、本実施形態では貫通孔1の形状は略真円状であるが「円形」とは楕円形やその他の曲線を有する形状を含む。
突起片2は、コアシート4を矩形(長方形)のうちの3辺を切削した上で凸形状に屈曲されて凸形状部分がコアシート4の厚さ方向(あるいはコア24の高さ方向)に突出するように山形に形成されている。即ち、突起片2は、基端側からコアシート4の厚さ方向(図4(B)では下方)に斜めに突出しながら延び、頂部で上方側に屈曲してコアシート4の先端まで斜め上方に延びている。
The
The
また、突起片2はコアシート4と連続する1辺(基端)に対向する辺で貫通孔1に接している。即ち、貫通孔1の円形と突起片2の矩形とは連続した形状でコアシート4を切断しており、突起片2はコアシート4と連続する基端と基端から片持ち状に延びてコアシート4と連続しない自由端を有することとなる。
なお、本実施形態の突起片2は長方形であるが「矩形」とは正方形その他の多角形を含む。
Further, the
In addition, although the
次に、ステータコア24の製造工程について説明する。
図3に示すように、ステータコア24は連続した帯状の電磁鋼板からなる打ち抜き材4Aに図示しない金型装置で加工を施して形成したコアシート4を積層してカシメ部3を締結することで各コアシート4を固着させて製造される。
金型装置は、貫通孔形成部11,突起片形成部12及び打ち抜き積層部13を有しており、帯状に連続する打ち抜き材4Aが貫通孔形成部11,突起片形成部12,打ち抜き積層部13を順に搬送されるようになっている。
Next, the manufacturing process of the
As shown in FIG. 3, the
The mold apparatus has a through-
図4(A)〜(C)はいずれも図3のX−X断面を模式的に示す図である。なお、図4(C)は一部X′−X′断面を示している。
図4(A)に示すように、貫通孔形成部11では突起部切り離しパンチ9が上方から打ち抜き材4Aを貫通して突起部切り離しダイ10に設けられた孔10Aに打ち込まれ、打ち抜き材4Aに4個の貫通孔1が形成され、突起片形成部12側に送出されるようになっている。
4A to 4C are diagrams schematically showing the XX cross section of FIG. FIG. 4C partially shows a cross section taken along line X′-X ′.
As shown in FIG. 4 (A), in the through
突起片形成部12では図4(B)に示すように、既に設けられた貫通孔1と接するように突起形成パンチ5が打ち抜き材4Aの上方から突起形成ダイ6(孔6A)に押付けられ、突起形成パンチ5の刃に沿って打ち抜き材4Aが矩形の3辺を切削されて突起片2が形成されるようになっている。
また、突起形成パンチ5は先端が先細く尖っており、突起形成パンチ5の先端形状に倣って突起片2が屈曲して下方に突出するようになっている。
なお、貫通孔形成部11及び突起片形成部12での加工が本発明の第1ステップに相当する。
As shown in FIG. 4B, in the protrusion
Further, the tip of the protrusion forming punch 5 is tapered and sharp, and the
In addition, the process in the through-
打ち抜き積層部13では図4(C)に示すように、4箇所の貫通孔1及び突起片2が設けられた打ち抜き材4Aの上方からコア抜きパンチ7がコア抜きダイ8に向かって打ち込まれ、打ち抜き材4Aから円環状のコアシート4が打ち抜かれる。また、打ち抜かれたコアシート4は同時に既に形成されているコアシート4の上に積層されて押し付けられることにより、上方側のコアシート4のカシメ部3の窪み(突起片が形成されることでできる凹部及び貫通孔1)と下方のコアシート4のカシメ部3の突起片2とが嵌合して(かしめられて)上下のコアシート4が固着される(第2ステップ)。
As shown in FIG. 4 (C), the punching
また、図5に示すように、打ち抜き積層部13で積層された各コアシート4はコア抜きダイ8を下方に進み、スクイズ14により周囲から押圧される。これにより、積層方向の傾きが整えられると共に積層率を向上させる。
打ち抜き積層部13ではコアシート4の積層枚数を計測しており、所定の枚数(あるいは所定の積層高さ)になると、打ち抜き積層部13から積層されて形成されたステータコア24が下方の搬送コンベア15上に排出される
Further, as shown in FIG. 5, each core sheet 4 laminated by the punching
The number of stacked core sheets 4 is measured in the punching and
このようにして製造されたステータコア24にはインシュレータ25、コイル26等が取り付けられて回転軸21及びマグネット23を取り付けられたロータコア22がステータコア24の穴部24Aに挿入されて、結線板32が取付けられる。そして、負荷側軸受28、負荷側ブラケット29、反負荷側軸受30、反負荷側ブラケット31を介してフレーム27に収納されて回転電機20が製造される。
The
本発明の一実施形態にかかる回転電機はこのように構成されているので、突起片形成部12における突起片2形成の加工精度を過度に向上させることなく、即ち、突起片の形状や位置等にある程度の公差あるいは誤差等が存在しても、突起片2の矩形状の3辺がコアシート4と切り離されて自由に変形可能して公差あるいは誤差を吸収する結果、コアシートをより正確な方向に積層することができる。
Since the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention is configured in this way, the processing accuracy of forming the protruding
つまり、図6(A),(B)に示すように、突起片2を片持ち状にして突起片2がある程度のフレキシブルに変形可能とすることによって、締結時の位置ズレが吸収でき、無理なく(ある程度の加工誤差があっても)突起片2の形状になじみながら締結することができる。その為、突起片2の締結時の片あたりによるカジリが解消されることで、安定した積層状態の確保ができるようになり、また積層後の倒れも少なくすることができる。
なお、図6(A)は、図4−(B)のように突起形成パンチ5にて押し付けられて形成された突起片を抜き材料の上面より見た状態であり、図6(B)は、前記の突起片を抜き材料の側面より見た状態を示すものである。
That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, by making the protruding
6A shows a state in which the protruding piece formed by pressing with the protrusion forming punch 5 as shown in FIG. 4-B is viewed from the upper surface of the punched material, and FIG. The projection piece is seen from the side of the punched material.
また、突起片2がフレキシブルに変形するので、打ち抜き積層部13で積層された後にスクイズ14によって周囲から押圧されることで、積層した際に積層方向が傾斜している場合でもより効果的に積層方向の傾斜が矯正されて高精度のステータコア24を製造することができる。
Further, since the projecting
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明にかかる回転電機は上述の実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して適用可能である。
上述の実施形態では、ステータコアを本発明におけるコアとした例について説明しているが、本発明を構成するコアはステータコアに限定されず、回転電機の仕様に応じて適宜設定可能である。すなわち、ロータコア、あるいは、ステータコアとロータコアとの両方に本発明にかかるカシメ部を設けて回転電機を構成してもよい。
例えば、実施形態では、回転電機の一例として永久磁石を用いたPMモータに本発明を適用したが、本発明はPMモータに限らず、誘導モータや発電機等の円環状のコアを有する種々の回転電機に適用することができる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the rotating electrical machine according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and applied without departing from the spirit of the present invention. is there.
In the above-described embodiment, an example in which the stator core is the core in the present invention has been described. However, the core constituting the present invention is not limited to the stator core, and can be appropriately set according to the specifications of the rotating electrical machine. That is, the rotating electrical machine may be configured by providing a crimping portion according to the present invention on the rotor core or both the stator core and the rotor core.
For example, in the embodiment, the present invention is applied to a PM motor using a permanent magnet as an example of a rotating electric machine. However, the present invention is not limited to the PM motor, and various types having an annular core such as an induction motor or a generator. It can be applied to a rotating electrical machine.
1 貫通孔
2 突起片
3 カシメ部
4 コアシート
4A 打ち抜き材
5 突起形成パンチ
6 突起形成ダイ
7 コア抜きパンチ
8 コア抜きダイ
9 突起部切り離しパンチ
10 突起部切り離しダイ
11 貫通孔形成部
12 突起片形成部
13 打ち抜き積層部
14 スクイズ
15 搬送コンベア
20 回転電機
21 回転軸
22 ロータコア
23 マグネット
24 ステータコア(コア)
25 インシュレータ
26 コイル
27 フレーム
28 負荷側軸受
29 負荷側ブラケット
30 反負荷側軸受
31 反負荷側ブラケット
32 結線板
33 リセプタクル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Through-
25
Claims (7)
前記コアシートは前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出するように形成され、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を有するカシメ部を有し、
前記コアは
下方側の前記コアシートの前記突起部が上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合することで各コアシートが固着されている
ことを特徴とする、回転電機。 A rotating electrical machine having a core formed by laminating thin plate-like core sheets,
The core sheet is formed by cutting the core sheet so as to protrude in the thickness direction of the core sheet, and at least a part of the core sheet has a protruding piece that is a free end that can be deformed separately from the core sheet. Have
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein each core sheet is fixed by fitting the protruding portion of the core sheet on the lower side into the caulking portion of the core sheet on the upper side.
貫通孔と、
前記貫通孔に接して形成される矩形状の突起片とを有している
ことを特徴とする、請求項1記載の回転電機。 The caulking portion has a through hole,
The rotating electrical machine according to claim 1, further comprising a rectangular protrusion formed in contact with the through hole.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the protruding piece is bent in a convex shape so as to protrude in a thickness direction of the core sheet.
前記カシメ部は、仮想円に沿って等間隔に複数個所設けられている
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機。 The core is formed in an annular shape,
4. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein a plurality of the caulking portions are provided at equal intervals along a virtual circle.
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転電機。 5. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the plurality of protrusions are provided so as to rotate in the same posture with respect to the rotation axis.
前記コアシートを切削して前記コアシートの厚さ方向に突出し、少なくとも一部が前記コアシートと分離して変形可能な自由端となる突起片を形成する第1ステップと、
前記コアシートを積層して、下方側の前記コアシートの前記突起部を上方側の前記コアシートの前記カシメ部に嵌合させる第2ステップと、を有する
ことを特徴とする、回転電機の製造方法。 A method of manufacturing a rotating electrical machine having a core formed by a thin plate-shaped core sheet,
A first step of cutting the core sheet to protrude in the thickness direction of the core sheet, and forming a protruding piece that is at least partially separated from the core sheet and becomes a deformable free end;
A second step of stacking the core sheets and fitting the protrusions of the lower core sheet to the caulking portions of the upper core sheet. Method.
前記コアシートに貫通孔を形成し、前記貫通孔に接するように前記コアシートを切削して前記突起片を形成する
ことを特徴とする、請求項6記載の回転電機の製造方法。
In the first step,
The method for manufacturing a rotating electrical machine according to claim 6, wherein a through hole is formed in the core sheet, and the protruding piece is formed by cutting the core sheet so as to be in contact with the through hole.
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