JP2011193689A - 電機子コアの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造上、避けられない分割コアの寸法精度ばらつきに起因するコギングトルクの低減を図ることができる回転電機の電機子コアの製造方法を提供することにある。
【解決手段】同じ打ち抜き型で打ち抜かれ、かつ圧延鋼板の幅方向において同じ位置で打ち抜かれたコア片CP1同士を積層して形成した分割コアCを3組形成した。そして、その第1コア片CP1で形成した3組の分割コアCを第1分割コアC1、第5分割コアC5、第9分割コアC9として120°の等角度間隔に配置した。
【選択図】図10

Description

本発明は、電機子コアの製造方法に関するものである。
従来、回転電機、例えばブラシレスモータでは、分割ステータ構造を有するブラシレスモータが種々提案されている。
分割ステータ構造を有するブラシレスモータにおいては、電機子コアとしてのステータコアが、複数の分割コアに分割されていて、これら分割コアを環状に組み合わせることによって、1つのステータコアが形成されるものである。(特許文献1、2)
分割ステータ構造を有するこの種のブラシレスモータは、複数の分割コアを環状に組み合わせて1つのステータコアを形成するとき、コギングトルクを低減させるために、その形成された1つのステータコアが真円となるように、分割コアを環状に配置組み合わせる必要がある。これは、磁気バランスを崩さないように構成し、コギングトルクを低減させるためである。
一般に、磁気バランスを保つために、図18に示すように、ステータコア40を構成する分割コア41が環状に組み合わされているとき、隣り合う分割コア41との間において、(1)分割コア41のコア内径の隣接段差Δd1が生じないこと、(2)ティース間のティース隙間量Δd2が一様であること、(3)分割コア41の突き当て部分Xの突き当て部隙間量Δd3が生じないこと等、が要求されている。
そこで、例えば、分割コアのせん断面を大きくし磁気抵抗のばらつきを小さくしてコギングトルクを低減する技術や(例えば、特許文献1)、積層された分割コアの周方向端面を櫛歯状にラップさせて磁気効率の低下を抑えコギングトルクを低減させる技術(例えば、特許文献2)によって対応している。
特開2003−284269号公報 特開2000−78779号公報
ところで、ステータコアを形成する各分割コアは、積層鉄心素材である珪素鋼板等の帯状の圧延鋼板からプレス打ち抜きで製造されるコア片(分割コアシート)を複数個積層して形成される。この帯状の圧延鋼板からプレス打ち抜きで複数のコア片を製造する場合、帯状の圧延鋼板を上流から下流に向かって搬送する。その搬送されてくる帯状の圧延鋼板を、搬送方向に配置された複数台(例えば2台)の打ち抜き型に順番に案内する。
そして、上流側打ち抜き型で、帯状の圧延鋼板の長手方向に一定の間隔を開けて短手方向(幅方向)に複数個のコア片が一度に打ち抜き製造される。従って、上流側打ち抜き型によって、帯状の圧延鋼板の長手方向の所定の間隔毎に、コア片が打ち抜かれていく。
そして、上流側打ち抜き型にて長手方向の所定の間隔をおいて打ち抜かれた帯状の圧延鋼板が、下流側打ち抜き型に案内される。そして、帯状の圧延鋼板の長手方向であって上流側打ち抜き型によって打ち抜かれていない領域(打ち抜かれた領域と領域の間の領域)を使って、下流側打ち抜き型にて、複数のコア片が一度に打ち抜き製造される。
このように、帯状の圧延鋼板の長手方向の各領域を、上流側打ち抜き型と下流側打ち抜き型で交互に製造されたコア片は、その寸法精度に大きな差が生じる。
これは、下流側打ち抜き型が、上流側打ち抜き型にて一定の間隔で打ち抜いた後の帯状の圧延鋼板であって打ち抜かれていない領域を打ち抜く構成になっているため、帯状の圧延鋼板の材料剛性が低下するからである。その結果、上流側打ち抜き型にて製造したコア片よりも、下流側打ち抜き型にて製造したコア片ほうがその寸法精度を著しく悪化させている。
これは、下流側打ち抜き型について、型メンテナンスを頻繁に行っても、精度維持に限界があり、回避できない問題であった。従って、隣り合う分割コアとの間において前記した隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3を一様にすることができなかった。その結果、製造上、避けられない寸法精度ばらつきに起因するコギングトルクの低減が望まれていた。
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、製造上、避けられない分割コアを形成するためのコア片の寸法精度ばらつきに起因する分割コアの寸法精度ばらつきによるコギングトルクの低減を図ることができる電機子コアの製造方法を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、打ち抜き型にて打ち抜き製造されたコア片を積層して形成した分割コアを、複数環状に連結して1つの電機子コアを製造する電機子コアの製造方法であって、同一の打ち抜き型の同一位置で打ち抜かれた前記コア片を積層して形成した前記分割コアを、120°の位置に配置した。
請求項1に記載の発明によれば、同じ位置で打ち抜き形成されたコア片で形成した分割コアを120°の等角度間隔に配置したことにより、各隣接する分割コア間における隣接段差、ティース隙間量、突き当て部隙間量が均等化されて、磁気抵抗バランスが良好となり、モータのコギングトルクの低減を実現できる。
請求項2に記載の発明は、一方向から案内される鋼板に対して、前記一方向と直交する他方向に一定幅で延びる第1領域から一度に複数個打ち抜き製造される第1コア片群と、前記第1コア片群が打ち抜かれる前記第1領域に隣接する前記他方向に一定幅で延びる第2領域から一度に複数個打ち抜き製造される第2コア片群とが異なる打ち抜き型にて交互に打ち抜かれ、その異なる打ち抜き型にて打ち抜かれた複数の前記第1コア片群と複数の前記第2コア片群のコア片を使って複数の分割コアを製造し、その複数の分割コアから1つの電機子コアを製造する電機子コアの製造方法であって、複数の前記第1コア片群と複数の前記第2コア片群の各コア片について、同じ打ち抜き型で打ち抜かれかつ前記他方向において同じ位置で打ち抜かれたコア片同士を、積層して前記分割コアを3組形成し、その3組の分割コアを120°の間隔に配置した。
請求項2に記載の発明によれば、異なる打ち抜き型であって、その異なる打ち抜き型がそれぞれ同じ位置で打ち抜き製造したコア片で形成した分割コアを、120°の等角度間隔に配置したことにより、各隣接する分割コア間における隣接段差、ティース隙間量、突き当て部隙間量が均等化されて、磁気抵抗バランスが良好となり、モータのコギングトルクの低減を実現できる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の電機子コアの製造方法において、前記第1コア片群と前記第2コア片群は、それぞれ異なる打ち抜き型で打ち抜かれ、前記第1コア片群は第1プレス打ち抜き型で打ち抜かれ、前記第2コア片群は第2プレス打ち抜き型で打ち抜かれる。
請求項3に記載の発明によれば、第1プレス打ち抜き型が同じ位置で打ち抜き製造したコア片で形成した分割コアを120°の等角度間隔に配置するとともに、第2プレス打ち抜き型が同じ位置で打ち抜き製造したコア片で形成した分割コアを、120°の等角度間隔に配置したことにより、各隣接する分割コア間における隣接段差、ティース隙間量、突き当て部隙間量が均等化されて、磁気抵抗バランスが良好となり、モータのコギングトルクの低減を実現できる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の電機子コアの製造方法において、前記第1プレス打ち抜き型が同じ位置で打ち抜き製造した前記コア片で形成した3組の前記分割コアを120°の間隔に配置し、前記第2プレス打ち抜き型が同じ位置で打ち抜き製造した前記コア片で形成した3組の前記分割コアを120°の間隔に配置して1つの電機子コアを形成した。
請求項4に記載の発明によれば、異なる第1プレス打ち抜き型と第2プレス打ち抜き型にて、打ち抜き製造したコア片を使って1つのコギングトルクに小さい電機子コアを製造でき、生産効率の高いコア片の製造が可能となる。
請求項5に記載の発明は、請求項2〜4のいずれか1つに記載の電機子コアの製造方法において、前記第1コア片群及び前記第2コア片群は、それぞれ6個のコア片からなり、前記第1コア片群の隣接する2個のコア片をそれぞれ積層して互いの隣接する一対の分割コアを3組形成するとともに、前記第2コア片群の隣接する2個のコア片をそれぞれ積層して互いの隣接する一対の分割コアを3組形成し、その各3組の一対の分割コアを、それぞれ120°の間隔に配置して1つの電機子コアを製造した。
請求項5に記載の発明によれば、第1コア片群及び第2コア片群の隣接する2個のコア片を使ってコギングトルクに小さい1つの電機子コアを製造できる。
請求項6に記載の発明は、請求項2〜4のいずれか1つに記載の電機子コアの製造方法において、前記第1コア片群及び前記第2コア片群は、それぞれ6個のコア片からなり、前記第1コア片群又は前記第2コア片群のいずれかのコア群の隣接する4個のコア片をそれぞれ積層して互いの隣接する一対の分割コアを3組形成し、その3組の一対の分割コアを、それぞれ120°の間隔に配置して1つの電機子コアを製造した。
請求項6に記載の発明によれば、第1コア片群又は第2コア片群の隣接する4個のコア片を使ってコギングトルクに小さい1つの電機子コアを製造できる。
請求項7に記載の発明は、請求項2〜6のいずれか1つに記載の電機子コアの製造方法において、前記第1コア片群の各コア片と前記第2コア片群の各コア片は、そのティース片部が相対向する向きで打ち抜かれるようにした。
請求項7に記載の発明によれば、コア片のティース片部の円弧状の内周長は、コア片の環状片部の円弧状の外周長よりも短いので、打ち抜き型で鋼板が打ち抜かれるとき、コア片のティース片部の周辺部分の鋼板の剛性は、環状片部の周辺部分の鋼板の剛性より遙かに大きいことから、相対向して打ち抜き製造されるコア片のティース片部間の寸法誤差は環状片部間の寸法誤差より小さくできる。従って、各分割コアを環状化したとき、環状の電機子コアをよりに近づけることができる。
本発明によれば、コギングトルクを低減させることができる電機子コアを製造することができる。
本実施形態のブラシレスモータの軸方向断面図である。 同じくブラシレスモータの径方向断面図である。 分割コアを説明するための斜視図である。 (a)はステータコアを展開した状態を示す平面図、(b)は同じく斜視図である。 (a)はコア片の正面図、(b)は同じく断面図である。 分割コアと分割コアの連結部分を示す要部拡大平面図である。 コア片の製造工程を説明するための説明図である。 コア片が打ち抜かれる圧延鋼板を説明するための正面図である。 コア片が打ち抜かれる圧延鋼板の要部拡大正面図である。 第1、第2、第7、第8コア片でそれぞれ形成した分割コアを連結して形成したステータコアの正面図である。 第3、第4、第9、第10コア片でそれぞれ形成した分割コアを連結して形成したステータコアの正面図である。 第5、第6、第11、第12コア片でそれぞれ形成した分割コアを連結して形成したステータコアの正面図である。 (a)は第1〜第12分割コアの隣接する分割コア間の各隣接段差を示すブラフ、(b)は同じく隣接する分割コア間の各ティース隙間量を示すブラフ、(c)は同じく隣接する分割コア間の各突き当て部隙間量を示すブラフである。 (a)はコギングトルクを説明するためのステータコアの正面図、(b)はコギングトルクを説明するための波形図である。 別例を説明するためのコア片が打ち抜かれる圧延鋼板の要部拡大正面図である。 同じく、別例を説明するためのコア片が打ち抜かれる圧延鋼板の要部拡大正面図である。 分割コアの別例を説明するための斜視図である。 隣り合う分割コア間の隣接段差、ティース隙間量、突き当て部隙間量を説明するための説明図である。
(第1実施形態)
以下、本発明を、電動パワーステアリング(EPS)装置に実装されるブラシレスモータに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態のブラシレスモータMの概略構成を示す断面図を示す。図1において、ブラシレスモータMの外殻を構成する金属製よりなる円筒形のモータハウジング1は、ヨークハウジングであって、有底円筒形状のヨークとしてのリアハウジング1aと、そのリアハウジング1aの開口部を閉塞する円板形状のフロントハウジング1bを有し、両ハウジング1a,1bが連結固定されている。
そして、モータハウジング1内には、リアハウジング1aの内周面に沿って配設された環状のステータ2を備えている。
ステータ2は、電機子コアとしてのステータコア3を有している。ステータコア3は、図2に示すように、リアハウジング1aに固定される環状部3aと、その環状部3aから径方向内側に向かって延びる複数のティース部3bとを備えている。尚、本実施の形態では、ティース部3bは、等角度(30度)間隔に12個形成されている。
これにより、12個のティース部3bが円環状に配設され、各ティース部3b間には12個のスロットが形成される。そして、これら各ティース部3bには、巻線4が巻装され、その巻装された巻線4には三相交流が通電されるようになっている。
図1に示すように、ステータ2の内側には、ロータ5が回転可能に配設されている。ロータ5は、回転軸6と、その回転軸6に固着された円柱状のロータコア7とを有している。回転軸6は、その中心軸線Lcが環状のステータ2の中心軸線と一致するように配設され、その両端部がモータハウジング1に設けた軸受8,9に回転可能に支持されている。従って、ロータ5(ロータコア7)は、ステータ2の内側において中心軸線Lcを回転中心として回転可能に支持されている。
ロータコア7は、円柱状をなし、複数(本実施形態では12個)の平板状の永久磁石MGが、その外周面に周方向に所定の角度間隔で固着されている。
また、回転軸6のフロントハウジング1b側には、センサロータ10aが固定され、センサロータ10aと対向する位置のフロントハウジング1bには、センサステータ10bが固定され、これらによりレゾルバ10が構成されている。レゾルバ10は、ロータ5の回転位置に応じた検出信号を出力し、この回転位置検出信号に基づいてステータ2に巻装した巻線4に供給する駆動電流の生成が行われる。
次に、環状部3aから径方向内側に向かって延びる12個のティース部3bに巻線4を巻装するステータコア3について説明する。
本実施形態のステータ2は、分割ステータ構造であって、ステータコア3は、図2、図3、図4(a)(b)に示すように、それぞれ1つのティース部3bを有するように周方向に12分割してなる12個の分割コアCから構成されている。
尚、説明の便宜上、12個の各分割コアCをそれぞれ区別するために、符号の後に、数字を付加して、第1〜第12分割コアC1〜C12という。因みに、第1〜第12分割コアC1〜C12において、図3に示すように、ステータコア3の環状部3aを構成する部分を分割環状部Caといい、ステータコア3のティース部3bを構成する部分を分割ティース部Cbと説明の便宜上いう。
第1〜第12分割コアC1〜C12は、それぞれ複数の板状をなすコア片CPを積層させることによって形成され、それら複数のコア片CPを積層してなる第1〜第12分割コアC1〜C12を環状に連結することによってステータコア3が形成されることになる。
図5(a)(b)は各分割コアC1〜C12を形成するコア片CPを示す。コア片CPは、各分割コアC1〜C12の分割環状部Caを形成する環状片部CPaと、各分割コアC1〜C12の分割ティース部Cbを形成するティース片部CPbとを備えている。
ティース片部CPbには板厚方向(ステータコア3の軸方向)の一方に第1嵌合凸部11が突出形成されるとともに、板厚方向の他方に第1嵌合凹部12が凹設されている。第1嵌合凹部12と第1嵌合凸部11は、板厚方向に相対向して形成されている。そして、コア片CP同士を積層、即ち、重ね合わせたとき、一方のコア片CPのティース片部CPbに形成した第1嵌合凸部11が、他方のコア片CPのティース片部CPbに形成した第1嵌合凹部12に嵌合して密着して積層される。しかも、第1嵌合凸部11が第1嵌合凹部12に嵌合することから、積層されたコア片CP同士がずれることなく位置決めされる。
環状片部CPaの周方向一端には、その外周側において、周方向に凸設される円弧凸部13が形成されている。円弧凸部13の円弧は約180度の円弧(円の約1/2)である。ここで、コア片CPは平板状をなしており、その上面及び下面はそれぞれ同一の平坦面にて形成されている。
環状片部CPaの周方向他端には、その外周側において周方向に凹設される円弧凹部15が形成されている。円弧凹部15の円弧は約90度の円弧(円の約1/4)である。この円弧凹部15には直線部16が連続して設けられており、該直線部16はステータコア3の環状部3aにおける径方向外側に延びている。直線部16は、互いに隣り合う分割コアC1〜C12を構成する積層されたコア片CPの円弧凹部15内に径方向外側から他の分割コアCのコア片CPの円弧凸部13の挿入を可能としている。
円弧凸部13及び円弧凹部15が設けられる部位より内側には、周方向に互いに隣り合う分割コアC1〜C12を構成する積層されたコア片CPの回動終端位置で当接する周方向当接面18a,18bがそれぞれ形成されている。周方向当接面18a,18bは、ステータコア3の環状部3aの径方向に延びる直線に沿った平面にて形成されている。因みに、前記円弧凸部13及び円弧凹部15の円弧の中心は、図6(a)に示すように、この周方向当接面18a,18bの延長線上に設定されている。
そして、このような構成のコア片CPでは、周方向に隣り合うコア片CPの円弧凸部13が円弧凹部15に嵌り、隣り合うコア片CPの周方向当接面18a,18bが当接するようになっている。
そして、図6に示すように、各分割コアCの各コア片CPの円弧凸部13が、隣接するコア片CPの円弧凹部15に嵌め込まれ、単品の各分割コアC1〜C12が複数(12個)連接される。
そして、各分割コアC1〜C12にインシュレータ19(図1、図2参照)が装着されて略直線状とされた状態で各分割コアC1〜C12の分割ティース部Cbに巻線4が巻装され、その後、環状のステータ2とすべく各分割コアC1〜C12を環状化する。つまり、インシュレータ19は、図示しない連結回動部を備えており、連接された各分割コアC1〜C12はこのインシュレータ19により連結状態とされつつこの回動により環状化される。
次に、第1〜第12分割コアC1〜C12を構成するコア片CPの製造方法について説明する。コア片CPは、プレス打ち抜き型にて、積層鉄心素材である珪素鋼板等の帯状の圧延鋼板をプレス打ち抜きして製造される。
図7はコア片CPの製造工程を説明するための説明図、図8はコア片CPが打ち抜かれる帯状の圧延鋼板30を説明するための正面図を示す。
図7において、帯状の圧延鋼板30が上流から下流に(図において左から右に)向かって搬送されている。そして、その搬送途中に、2台の第1プレス打ち抜き型31と第2プレス打ち抜き型32が順番に配置され、圧延鋼板30は第1プレス打ち抜き型31、第2プレス打ち抜き型32の順に案内され打ち抜き製造される。
帯状の圧延鋼板30は積層鉄心素材である珪素鋼板よりなり、図8に示すように、短手方向(幅方向)に6個のコア片CPが打ち抜き製造される。
詳述すると、帯状の圧延鋼板30の長手方向に第1領域Aと第2領域Bが交互に区分され、第1プレス打ち抜き型31が第1領域Aを使って、第2プレス打ち抜き型32が第2領域Bを使って、それぞれ6個のコア片CPを打ち抜き製造する。
つまり、先に、案内される第1領域Aを使って第1プレス打ち抜き型31が6個のコア片CPを一度に打ち抜き製造し、その後、第2プレス打ち抜き型32に案内される第2領域Bを使って同第2プレス打ち抜き型32が6個のコア片CPを一度に打ち抜き製造する。そして、これを繰り返すことによって、第1〜第12分割コアC1〜C12を構成するコア片CPが製造される。
尚、このように、第1プレス打ち抜き型31と第2プレス打ち抜き型32で交互に製造されたコア片CPはその寸法精度に大きな差が生じる。これは、第2プレス打ち抜き型32が、第1プレス打ち抜き型31にて第1領域Aで打ち抜いた後の帯状の圧延鋼板30であって打ち抜かれていない第2領域Bを打ち抜く構成になっているため、帯状の圧延鋼板30の材料剛性が低下するからである。
この寸法誤差に大きな差のあるコア片CPをバラバラに積層して形成した各分割コアC1〜C12はその寸法形状が全て異なる。その結果、寸法形状が全て異なる第1〜第12分割コアC1〜C12を使ってステータコア3を形成しても製造上、避けられない寸法精度ばらつきに起因する磁気バランスの崩れから生じコギングトルクが増大するという問題を含んでいる。
そこで、第1プレス打ち抜き型31及び第2プレス打ち抜き型32が同じ位置で打ち抜き製造した各コア片CP同士を積層して形成した各分割コアCの配置を替えて、避けられない寸法精度ばらつきに起因する磁気バランスの崩を解消するようにした。
以下、第1プレス打ち抜き型31及び第2プレス打ち抜き型32が打ち抜き製造した各コア片CPを積層して形成して分割コアCの配置について説明する。
尚、説明の便宜上、第1プレス打ち抜き型31及び第2プレス打ち抜き型32にて打ち抜き製造された各コア片CPをそれぞれ区別するために、符号の後に、数字を付加して、第1〜第12コア片CP1〜CP12という。
因みに、図8及び図9において、帯状の圧延鋼板30の第1領域Aにおいて第1プレス打ち抜き型31によって一度に打ち抜き製造された6個のコア片CP(これらを第1コア片群G1という)を、第9において上から下に向かって第1〜第6コア片CP1〜CP6という。また、帯状の圧延鋼板30の第2領域Bにおいて第2プレス打ち抜き型32によって一度に打ち抜き製造された6個のコア片CP(これらを第2コア片群G2という)を、図9において上から下に向かって第7〜第12コア片CP7〜CP12という。
そして、圧延鋼板30において、第1コア片CP1と第7コア片CP7、第2コア片CP2と第8コア片CP8、第3コア片CP3と第9コア片CP9がそれぞれ相対向した位置から打ち抜かれるようになっている。また、圧延鋼板30において、第4コア片CP4と第10コア片CP10、第5コア片CP5と第11コア片CP11、第6コア片CP6と第12コア片CP12がそれぞれ相対向した位置から打ち抜かれるようになっている。
今、帯状の圧延鋼板30を短手方向(幅方向)に3等分に区分する。そして、左側(図8及び図9において上側)を左領域Z1、中間を中間領域Z2、右側(図8及び図9において下側)を右領域Z3とする。
ここで、長手方向にのびる左領域Z1上の、それぞれ第1領域Aと第2領域Bの同じ位置で形成される第1コア片CP1、第2コア片CP2、第7コア片CP7、第8コア片CP8を組にして、それぞれ第1〜第12分割コアC1〜C12を形成して、1つのステータコア3を作る。
また、長手方向にのびる中間領域Z2上の、それぞれ第1領域Aと第2領域Bの同じ位置で形成される第3コア片CP3、第4コア片CP4、第9コア片CP9、第10コア片CP10を組にして、それぞれ第1〜第12分割コアC1〜C12を形成して、新たな1つのステータコア3を作る。
さらにまた、長手方向にのびる右領域Z3上の、それぞれ第1領域Aと第2領域Bの同じ位置で形成される第5コア片CP5、第6コア片CP6、第11コア片CP11、第12コア片CP12を組にして、それぞれ第1〜第12分割コアC1〜C12を形成して、新たな1つのステータコア3を作る。
そして、左領域Z1上の、第1領域Aと第2領域Bで形成される第1コア片CP1、第2コア片CP2、第7コア片CP7、第8コア片CP8について、それぞれ個々に積層して、分割コアC1〜C12を形成する。
詳述すると、第1領域Aの第1コア片CP1だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。また、第2コア片CP2だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。さらに、第7コア片CP7だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。さらにまた、第8コア片CP8だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。
ここで、第1コア片CP1だけで形成した3個の分割コアCは、第1、第5、第9分割コアC1,C5,C9とする。また、第2コア片CP2だけで形成した3個の分割コアCは、第2、第6、第10分割コアC2,C6,C10とする。さらに、第7コア片CP7だけで形成した3個の分割コアCは、第4、第8、第12分割コアC4,C8,C12とする。さらにまた、第8コア片CP8だけで形成した3個の分割コアCは、第3、第7、第11分割コアC3,C7,C11とする。
このように、それぞれのコア片CP1,CP2,CP7,CP8で形成した第1〜第12分割コアC1〜C12を、図4(a)(b)に示すように、第1分割コアC1、第2分割コアC2、……、第11分割コアC11、第12分割コアC12の順で連結する。そして最後に、第1分割コアC1と第12分割コアC12を連結することによって、図10に示すような、巻線4が巻装されていない状態の1つの環状のステータコア3が形成される。
このステータコア3において、図10に示すように、第1コア片CP1だけで形成した第1、第5、第9分割コアC1,C5,C9は、120°の等角度間隔で配置される。同様に、第2コア片CP2だけで形成した第2、第6、第10分割コアC2,C6,C10も、120°の等角度間隔で配置される。また、第7コア片CP7だけで形成した第4、第8、第12分割コアC4,C8,C12も、120°の等角度間隔で配置される。さらに、第8コア片CP8だけで形成した第3、第7、第11分割コアC3,C7,C11も、120°の等角度間隔で配置される。
つまり、環状のステータコア3において、第1コア片CP1だけで形成した3個の分割コアC(C1,C5,C9)、第2コア片CP2だけで形成した3個の分割コアC(C2,C6,C10)、第7コア片CP7だけで形成した3個の分割コアC(C4,C8,C12)、第8コア片CP8だけで形成した3個の分割コアC(C3,C7,C11)が、それぞれ周方向に偏って集合して配置されておらず、周方向に120°の等角度間隔に均等に配置されている。
この時、第1コア片CP1、第2コア片CP2、第7コア片CP7、第8コア片CP8は、それぞれ寸法誤差がある。従って、第1コア片CP1で形成した分割コアC(C1,C5,C9)、第2コア片CP2で形成した分割コアC(C2,C6,C10)、第7コア片CP7で形成した分割コアC(C4,C8,C12)、第8コア片CP8で形成した分割コアC(C3,C7,C11)は、その寸法に誤差が生じる。
その結果、第1〜第12分割コアC1〜C12からなるステータコア3の各隣接する分割コア間において生じる隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd5が一様でない。
しかしながら、第1コア片CP1で形成した分割コアC(C1,C5,C9)、第2コア片CP2で形成した分割コアC(C2,C6,C10)、第7コア片CP7で形成した分割コアC(C4,C8,C12)、第8コア片CP8で形成した分割コアC(C3,C7,C11)を、それぞれ120°の等角度間隔で配置したことで、図13(a)、(b)、(c)に示すように、隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3が120°の等角度間隔で均等化されることになる。つまり、磁気抵抗バランスが良好となる。
次に、中間領域Z2上の、第1領域Aと第2領域Bで形成される第3コア片CP3、第4コア片CP4、第9コア片CP9、第10コア片CP10について、それぞれ個々に積層して、分割コアC1〜C12を形成する。
詳述すると、第3コア片CP3だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。また、第4コア片CP4だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。さらに、第9コア片CP9だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。さらにまた、第10コア片CP10だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。
ここで、第3コア片CP3だけで形成した3個の分割コアCは、第1、第5、第9分割コアC1,C5,C9とする。また、第4コア片CP4だけで形成した3個の分割コアCは、第2、第6、第10分割コアC4,C6,C10となる。さらに、第9コア片CP9だけで形成した3個の分割コアCは、第4、第8、第12分割コアCP4,C8,C12とする。さらにまた、第10コア片CP10だけで形成した3個の分割コアCは、第3、第7、第11分割コアC3,C7,C11とする。
そして、このようにそれぞれのコア片CP3,CP4,CP9,CP10で形成した第1〜第12分割コアC1〜C12を、同様に、第1分割コアC1、第2分割コアC2、……、第11分割コアC11、第12分割コア12の順で連結する。最後に、第1分割コアC1と第12分割コアC12を連結することによって、図11に示すような、巻線4が巻装されていない状態の1つの環状のステータコア3が形成される。
このステータコア3において、図11に示すように、第3コア片CP3だけで形成した第1、第5、第9分割コアC1,C5,C9は、120°の等角度間隔で配置される。同様に、第4コア片CP4だけで形成した第2、第6、第10分割コアC4,C6,C10も、120°の等角度間隔で配置される。また、第9コア片CP9だけで形成した第4、第8、第12分割コアC4,C8,C12も、120°の等角度間隔で配置される。さらに、第10コア片CP10だけで形成した第3、第7、第11分割コアC3,C7,C11も、120°の等角度間隔で配置される。
従って、このステータコア3においても、前記と同様に、各隣接する分割コア間における隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3が120°の等角度間隔で均等化され、磁気抵抗バランスが良好となる。
次に、右領域Z3上の、第1領域Aと第2領域Bで形成される第5コア片CP5、第6コア片CP6、第11コア片CP11、第12コア片CP12について、それぞれ個々に積層して、分割コアC1〜C12を形成する。
詳述すると、第5コア片CP5だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。また、第6コア片CP6だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。さらに、第11コア片CP11だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。さらにまた、第12コア片CP12だけを積層し形成した分割コアCを3個形成する。
ここで、第5コア片CP5だけで形成した3個の分割コアCは、第1、第5、第9分割コアC1,C5,C9となる。また、第6コア片CP6だけで形成した3個の分割コアCは、第2、第6、第10分割コアC2,C6,C10となる。さらに、第11コア片CP11だけで形成した3個の分割コアCは、第4、第8、第12分割コアC4,C8,C12となる。さらにまた、第12コア片CP12だけで形成した3個の分割コアCは、第3、第7、第11分割コアC3,C7,C11となる。
そして、このようにそれぞれのコア片CP5,CP6,CP11,CP12で形成した第1〜第12分割コアC1〜C12を、第1分割コアC1、第2分割コアC2、……、第11分割コアC11、第12分割コアC12の順で連結し、最後に、第1分割コアC1と第12分割コアC12を連結することによって、図12に示すような、巻線4が巻装されていない状態の1つの環状のステータコア3が形成される。
このステータコア3において、図12に示すように、第5コア片CP5だけで形成した第1、第5、第9分割コアC1,C5,C9は、120°の等角度間隔で配置される。同様に、第6コア片CP6だけで形成した第2、第6、第10分割コアC2,C6,C10も、120°の等角度間隔で配置される。また、第11コア片CP11だけで形成した第4、第8、第12分割コアC4,C8,C12も、120°の等角度間隔で配置される。さらに、第12コア片CP12だけで形成した第3、第7、第11分割コアC3,C7,C11も、120°の等角度間隔で配置される。
従って、このステータコア3においても、前記と同様に、各隣接する分割コア間における隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3が120°の等角度間隔で均等化され、磁気抵抗バランスが良好となる。
そして、各隣接する分割コアC間において生じる隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3を120°の等角度間隔で均等化し、磁気抵抗バランスを良好にしたステータコア3を使用したブラシレスモータMのコギングトルクについて検証した。
ここでは、図10、図14(a)に示すように、第1コア片CP1からなる3個の分割コアC(C1,C5,C9)、第2コア片CP2からなる3個の分割コアC(C2,C6,C10)、第7コア片CP7からなる3個の分割コアC(C4,C8,C12)、第8コア片CP8からなる3個の分割コアC(C3,C7,C11)を、それぞれ120°の等角度間隔で配置されるステータコア3を使用したブラシレスモータMのコギングトルクについて検証した。
検証した結果、図14(b)に示すように、第4分割コアC4の分割ティース部Cbにおけるコギングトルク波形Tc4、第8分割コアC8の分割ティース部Cbにおけるコギングトルク波形Tc8、第12分割コアC12の分割ティース部Cbにおけるコギングトルク波形Tc12を得た。尚、第4分割コアC4、第8分割コアC8及び第12分割コアC12は、いずれも第7コア片CP7にて形成されている。
そして、120°の等角度間隔で配置された各分割コアCにおけるコギングトルク波形Tc4,Tc8,Tc12を合成すると、コギングトルク波形Tc4,Tc8,Tc12は互いに打ち消し合って、その合成した合成波Tの振幅値が非常に小さなることがわかる。つまり、コギングトルクを低減させることができる。
同様に、図11に示す第3コア片CP3、第4コア片CP4、第9コア片CP9、第10コア片CP10で形成した第1〜第12分割コアC1〜C12からなるステータコア3を使用したブラシレスモータMや、図12に示す第5コア片CP5、第6コア片CP6、第11コア片CP11、第12コア片CP12で形成した第1〜第12分割コアC1〜C12からなるステータコア3を使用したブラシレスモータMについてもコギングトルクを低減できる。
次に、上記のように構成した第1実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記実施形態によれば、第1プレス打ち抜き型31と第2プレス打ち抜き型32にて圧延鋼板30からそれぞれ打ち抜かれたコア片CP1〜CP12について、同じ打ち抜き型31,32で打ち抜かれ、かつ圧延鋼板30の幅方向において同じ位置で打ち抜かれたコア片CP1〜CP12同士を積層して形成した分割コアCをそれぞれ3組形成した。そして、その3組の分割コアCを120°の間隔に配置してステータコア3を形成した。
従って、それぞれ異なるコア片CP(例えば、第1、第2、第7、第8コア片)で形成した各分割コアC間で寸法誤差が相違していても、それぞれ同じコア片CP(例えば、第1コア片CP1)で形成した3個の分割コアC(C1,C5,C9)を120°の等角度間隔に配置したことにより、各隣接する分割コアC間における隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3が均等化され、磁気抵抗バランスが良好となる。その結果、ブラシレスモータMのコギングトルクを低減できる。
(2)上記実施形態によれば、第1プレス打ち抜き型31で打ち抜いたコア片CPと、第2プレス打ち抜き型32にて打ち抜いたコア片CPとを、それぞれ使用して第1〜第12分割コアC1〜C12を形成し、1つのステータコア3を形成した。
従って、第1プレス打ち抜き型31だけで製造された第1コア片群G1からなる第1〜第12分割コアC1〜C12が形成されて1つのステータコア3を形成されたり、第2プレス打ち抜き型32だけで製造された第2コア片群G2からなる第1〜第12分割コアC1〜C12が形成されて1つのステータコア3を形成されたりすることはない。
その結果、圧延鋼板30で打ち抜き製造さてれた各コア片CPで製造される各ステータコア3は、そのモータ特性について大きなばらつきが抑えられ一様にすることができる。即ち、圧延鋼板30で打ち抜かれたコア片CPで製造される各ブラシレスモータMは、モータ特性が全て一様なものを製造することができる。
さらに、コア片CPは、複数台、即ち、第1プレス打ち抜き型31及び第2プレス打ち抜き型32で製造できるため、生産効率の高いコア片CPの製造が可能となる。
(3)しかも、上記実施形態によれば、第1プレス打ち抜き型31で打ち抜いた、例えば第1及び第2コア片CP1,CP2と、第2プレス打ち抜き型32にて第1及び第2コア片CP1,CP2に隣接した圧延鋼板30の位置から打ち抜いた第7及び第8コア片CP7,CP8を、それぞれ使用して第1〜第12分割コアC1〜C12を形成し、1つのステータコア3を形成した。
従って、第1プレス打ち抜き型31で打ち抜かれた第1及び第2コア片CP1,CP2と、第2プレス打ち抜き型32にて打ち抜かれた第7及び第8コア片CP7,CP8は、互いに隣接し圧延鋼板30の材料剛性が近似した位置で打ち抜かれたコア片CPであることから、第1、第2、第7及び第8コア片CP1,CP2,CP7,CP8間の寸法誤差を小さくできる。
その結果、それぞれのコア片CPで成型した各分割コアC間の寸法誤差を小さくでき、環状のステータコア3を真円に近づけることができ、より磁気抵抗バランスが良好となり、ブラシレスモータMのコギングトルクを低減できる。
(4)上記実施形態によれば、しかも、各分割コアC(例えば、第1コア片CP1からなる第1分割コアC1)の一側は、同じ打ち抜き型31,32で打ち抜かれ、しかも、隣接したコア片CP(第2コア片CP2)にて形成された分割コアC(第2分割コアC2)をそれぞれ連結するようにした。
つまり、同じ打ち抜き型31,32で打ち抜かれ、しかも、隣接したコア片CP同士は、その形状は近似した形状に打ち抜き形成される。形状が近似したコア片CPからなる分割コアCを隣接して連結することによって、隣接する分割コアC間における隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3を小さくすることができる。
(5)本実施形態によれば、圧延鋼板30の左領域Z1で打ち抜かれたコア片CP(CP1,CP2,CP7,CP8)を使って1つのステータコア3を、中間領域Z2で打ち抜かれたコア片CP(CP3,CP4,CP9,CP10)を使って1つのステータコア3を、右領域Z3で打ち抜かれたコア片CP(CP5,CP6,CP11,CP12)を使って1つのステータコア3をそれぞれ形成した。
従って、材料剛性が相違する離れた領域Z1,Z2,Z3で打ち抜かれ、それぞれ大きく形状が相違するコア片CPで形成した分割コアCで1つのステータコア3が製造されない。そのため、1つのステータコア3内に形状が大きく異なる分割コアCが存在しない。その結果、各ステータコア3は、分割コアC間における隣接段差Δd1、ティース隙間量Δd2、突き当て部隙間量Δd3を小さくすることができる。
(6)本実施形態によれば、第1プレス打ち抜き型31で第1領域Aの位置で打ち抜くコア片CPと、第2プレス打ち抜き型32にて第2領域Bの位置で打ち抜くコア片CPは、そのティース片部CPbが相対向するように打ち抜かれるようにした。
これによって、コア片CPのティース片部CPbの先端円弧状の内周長は、コア片CPの環状片部CPaの円弧状の外周長よりも短いので、第1及び第2打ち抜き型31,32でそれぞれ圧延鋼板30からコア片CPが打ち抜かれ後の、コア片CPのティース片部CPbの周辺部分の圧延鋼板30の材料剛性は、環状片部CPaの周辺部分の圧延鋼板30の剛性より遙かに大きい。
そのため、相対向して打ち抜き製造されるコア片CPのティース片部CPb間の寸法誤差は環状片部CPa間の寸法誤差より小さくできる。従って、各分割コアを環状化したとき、環状のステータコアをよりに近づけることができる。
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、圧延鋼板30の第1領域Aと第2領域Bのコア片CPであって、それぞれ左領域Z1,中間領域Z2、右領域Z3に属するコア片CPを使って第1〜第12分割コアCを形成した。
これを、図15に示す位置のコア片CP1〜CP12を使ってステータコア3を形成してもよい。
即ち、圧延鋼板30の第1領域Aのコア片CPであって、それぞれ左領域Z1と中間領域Z2に属するコア片CP(CP1〜CP4)で第1〜第12分割コアCを形成する。また、第2領域Bのコア片CPであって、それぞれ左領域Z1と中間領域Z2に属するコア片CP(CP7〜CP10)で第1〜第12分割コアCを形成する。さらに、第1領域Aと第2領域Bのコア片CPであって、右領域Z3に属するコア片CP(CP5,CP6,CP11,CP12)を使って第1〜第12分割コアCを形成する。
同様に、図16に示す位置のコア片CP1〜CP12を使ってステータコア3を形成してもよい。
即ち、圧延鋼板30第1領域Aと第2領域Bのコア片CPであって、左領域Z1に属するコア片CP(CP1,CP2,CP7,CP8)を使って第1〜第12分割コアCを形成する。また、第1領域Aのコア片CPであって、それぞれ中間領域Z2と右領域Z3に属するコア片CP(CP3〜CP6)で第1〜第12分割コアCを形成する。さらに、第2領域Bのコア片CPであって、それぞれ中間領域Z2と右領域Z3に属するコア片CP(CP9〜CP12)で第1〜第12分割コアCを形成する。
○上記実施形態では、第1領域Aの位置で打ち抜かれるコア片CPと第2領域Bの位置で打ち抜かれるコア片CPは、そのティース片部CPbが相対向するように打ち抜かれるように構成した。これを、第1領域Aの位置で打ち抜かれるコア片CPと第2領域Bの位置で打ち抜かれるコア片CPは、その環状片部CPaが相対向するように打ち抜かれるようにして実施してもよい。
○上記実施形態では、第1及び第2プレス打ち抜き型31,32は、圧延鋼板30の短手方向に、6個のコア片CPを打ち抜き製造できるプレス打ち抜き型を使用したが、これに限定されるものではく、例えば、短手方向に、2個、4個、又は8個等、その他複数の数を一度に打ち抜きする行うプレス打ち抜き型に応用してもよい。
○上記実施形態では、第1〜第12分割コアC1〜C12、即ち12個の分割コアCからなるステータコア3に具体化したが、これに限定されるものではなく、6個の分割コアCからなるステータコア3や、24個の分割コアCからなるステータコア3等、適宜変更して実施してもよい。
○上記実施形態では、第1プレス打ち抜き型31で第1領域Aの位置で打ち抜くコア片CPと、第2プレス打ち抜き型32にて第2領域Bの位置で打ち抜くコア片CPは、そのティース片部CPbが相対向するように打ち抜かれるようにしたが、これに限定されるものではなく、それぞれ適宜の向きで打ち抜かれるようしたコア片CPに応用してもよい。
○上記実施形態では、第1プレス打ち抜き型31と第2プレス打ち抜き型32とで、第1領域Aと第2領域Bの位置から第1コア片群G1と第2コア片群G2をそれぞれ打ち抜くようにしたが、これに限定されるものではなく、1台のプレス打ち抜き型で第1及び第2領域A,Bから第1及び第2コア片群G1,G2を打ち抜くようにしてもよい。
勿論、プレス打ち抜き型を3台以上設けて、それらが割り当てられた第1コア片群G1又は第2コア片群G2を打ち抜くようにしてもよい。
○上記実施形態では、各分割コアCを形成するコア片CPの形状は同じであったが、これを変更して実施してもよい。
例えは、図5に示す形状のコア片CPと、その図5に示すコア片CPに対して、その環状片部CPaの周方向両端にそれぞれ形成される円弧凸部13と円弧凹部15が左右反対位置に形成されたコア片CPAの2種類を、交互に積層して形成して、図17に示すように1つの分割コアCを、もよい。
このとき、コア片CPの円弧凸部13と、コア片CPAの円弧凸部13aとは、周方向への突出量を異ならしている。
従って、円弧凸部13(13a)と円弧凹部15が左右反対位置に形成されたコア片CP,CPAを交互に積層して1つの分割コアCを形成すると、分割コアCの分割環状部Caの両側部には、円弧凸部13(13a)、円弧凸部13(13a)及び円弧凹部15にて形成される空間に、隣接する分割コアCの積層された各コア片CPの円弧凸部13(13a)が嵌め込まれるようになっている。
これによって、分割コアCを環状に連結したとき、分割コアC間の連結部分の漏れ磁束を低減し磁気抵抗を小さくすることができる。
○上記実施形態では、分割コアCはインシュレータ19により連結回動するようにしたが、分割コア自体に連結回動部を備えるものであってもよいし、分割コア自体とインシュレータの両者に連結回動部を備えるものであってもよい。
○上記実施形態では、第1領域Aと第領域Bで打ち抜かれるコア片CPは、そのティース片CPbの先端が圧延鋼板の長手方向に相対するように打ち抜かれるに構成した。これを、第1領域Aのティース片部CPbの間に第2領域Bのティース片CPbが位置するように、両ティース片部CPbが入り組んだ態様で相対向するものとしてもよい。
1…モータハウジング、1a…リアハウジング、1b…フロントハウジング、2…ステータ、3…ステータコア、3a…環状部、3b…ティース部、4…巻線、5…ロータ、6…回転軸、7…ロータコア、8…軸受、9…軸受、10…レゾルバ、30…圧延鋼板、31…第1プレス打ち抜き型、32…第2プレス打ち抜き型、A…第1領域、B…第2領域、C…分割コア、Ca…分割環状部、Cb…分割ティース部、C1〜C12…第1〜第12分割コア、CP…コア片、CPa…環状片部、CPb…ティース片部、CP1〜CP12…第1〜第12コア片、M…ブラシレスモータ、MG…永久磁石、T…合成波、Tc4,Tc8,Tc12…コギングトルク波形、Z1…左領域、Z2…中間領域、Z3…右領域、Δd1…隣接段差、Δd2…ティース隙間量、Δd3…突き当て部隙間量。

Claims (7)

  1. 打ち抜き型にて打ち抜き製造されたコア片を積層して形成した分割コアを、複数環状に連結して1つの電機子コアを製造する電機子コアの製造方法であって、
    同一の打ち抜き型の同一位置で打ち抜かれた前記コア片を積層して形成した前記分割コアを、120°の位置に配置したことを特徴とする電機子コアの製造方法。
  2. 一方向から案内される鋼板に対して、前記一方向と直交する他方向に一定幅で延びる第1領域から一度に複数個打ち抜き製造される第1コア片群と、
    前記第1コア片群が打ち抜かれる前記第1領域に隣接する前記他方向に一定幅で延びる第2領域から一度に複数個打ち抜き製造される第2コア片群と、
    が異なる打ち抜き型にて交互に打ち抜かれ、
    その異なる打ち抜き型にて打ち抜かれた複数の前記第1コア片群と複数の前記第2コア片群のコア片を使って複数の分割コアを製造し、その複数の分割コアから1つの電機子コアを製造する電機子コアの製造方法であって、
    複数の前記第1コア片群と複数の前記第2コア片群の各コア片について、同じ打ち抜き型で打ち抜かれかつ前記他方向において同じ位置で打ち抜かれたコア片同士を、積層して前記分割コアを3組形成し、その3組の分割コアを120°の間隔に配置したことを特徴とする電機子コアの製造方法。
  3. 請求項2に記載の電機子コアの製造方法において、
    前記第1コア片群と前記第2コア片群は、それぞれ異なる打ち抜き型で打ち抜かれ、前記第1コア片群は第1プレス打ち抜き型で打ち抜かれ、前記第2コア片群は第2プレス打ち抜き型で打ち抜かれることを特徴とする電機子コアの製造方法。
  4. 請求項3に記載の電機子コアの製造方法において、
    前記第1プレス打ち抜き型が同じ位置で打ち抜き製造した前記コア片で形成した3組の前記分割コアを120°の間隔に配置し、前記第2プレス打ち抜き型が同じ位置で打ち抜き製造した前記コア片で形成した3組の前記分割コアを120°の間隔に配置して1つの電機子コアを形成したことを特徴とする電機子コアの製造方法。
  5. 請求項2〜4のいずれか1つに記載の電機子コアの製造方法において、
    前記第1コア片群及び前記第2コア片群は、それぞれ6個のコア片からなり、
    前記第1コア片群の隣接する2個のコア片をそれぞれ積層して互いの隣接する一対の分割コアを3組形成するとともに、
    前記第2コア片群の隣接する2個のコア片をそれぞれ積層して互いの隣接する一対の分割コアを3組形成し、
    その各3組の一対の分割コアを、それぞれ120°の間隔に配置して1つの電機子コアを製造したことを特徴とする電機子コアの製造方法。
  6. 請求項2〜4のいずれか1つに記載の電機子コアの製造方法において、
    前記第1コア片群及び前記第2コア片群は、それぞれ6個のコア片からなり、
    前記第1コア片群又は前記第2コア片群のいずれかのコア群の隣接する4個のコア片をそれぞれ積層して互いの隣接する一対の分割コアを3組形成し、
    その3組の一対の分割コアを、それぞれ120°の間隔に配置して1つの電機子コアを製造したことを特徴とする電機子コアの製造方法。
  7. 請求項2〜6のいずれか1つに記載の電機子コアの製造方法において、
    前記第1コア片群の各コア片と前記第2コア片群の各コア片は、そのティース片部が相対向する向きで打ち抜かれるようにしたことを特徴とする電機子コアの製造方法。
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