JP2017051098A - Stator core - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機に用いられるステータコアに関する。 The present invention relates to a stator core used in a rotating electrical machine.
帯状シートのヨーク部を幅方向に湾曲するように曲げた後に螺旋状に巻きつつ積層することによってステータコアを製造する方法が知られている。この製造方法では、帯状シートのヨーク部は、長手方向の延び量が幅方向の一端部から他端部にかけて大きくなるように圧延することによって、幅方向に湾曲するように曲げられる。例えば特許文献1には、帯状シートのヨーク部の厚みを幅方向で徐々に厚くし、厚肉部が湾曲後に外側となるようにヨーク部を圧延することによって、圧延後のシートの厚みを均一にする技術が記載されている。 There is known a method of manufacturing a stator core by bending a yoke portion of a belt-like sheet so as to bend in the width direction and then laminating while winding spirally. In this manufacturing method, the yoke portion of the belt-like sheet is bent so as to bend in the width direction by rolling so that the amount of extension in the longitudinal direction increases from one end portion to the other end portion in the width direction. For example, Patent Document 1 discloses that the thickness of the sheet after rolling is uniform by gradually increasing the thickness of the yoke part of the belt-like sheet in the width direction and rolling the yoke part so that the thick part is outside after being curved. The technology to make is described.
ところで、帯状シートの素材となる板材には、連続生産性および製造コストを考慮すると、圧延されてコイル状に巻かれた長尺の金属帯板を使用するのが一般的である。このような板材は板厚が長手方向においてばらついている。そのため、帯状シートのヨーク部を圧延するとき、圧延箇所の延び量はヨーク部の長手方向において変化する。つまり、ヨーク部のうち板厚が比較的厚い部位を圧延する場合には延び量は比較的大きくなり、またヨーク部のうち板厚が比較的薄い部位を圧延する場合には延び量は比較的小さくなる。 By the way, in consideration of continuous productivity and manufacturing cost, it is common to use a long metal strip that is rolled and wound in a coil shape as a plate material that is a material for the strip-shaped sheet. Such plate materials vary in thickness in the longitudinal direction. Therefore, when rolling the yoke part of the belt-like sheet, the amount of extension of the rolling portion changes in the longitudinal direction of the yoke part. That is, the amount of extension is relatively large when rolling a portion having a relatively large plate thickness in the yoke portion, and the amount of extension is relatively small when rolling a portion having a relatively thin plate thickness in the yoke portion. Get smaller.
したがって、帯状シートを曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径が積層方向においてばらつくという問題がある。巻き径が積層方向においてばらつくと、ステータコアの外径が所定寸法内に収まらず、回転電機のハウジングに組み付けられなくなるおそれがある。また、巻き径のばらつきは、ステータコアの内面および外面に段差を生じさせ、回転電機の磁気回路にギャップが生まれ磁気特性が低下する要因となり、またステータコアの固定力が低下し振動および異音が発生する要因となる。 Therefore, there is a problem in that the winding diameter when the belt-like sheet is spirally wound after being bent varies in the stacking direction. If the winding diameter varies in the stacking direction, the outer diameter of the stator core may not fit within a predetermined dimension and may not be assembled to the housing of the rotating electrical machine. In addition, variations in the winding diameter cause steps on the inner and outer surfaces of the stator core, creating gaps in the magnetic circuit of the rotating electrical machine and reducing the magnetic properties. Also, the stator core fixing force decreases, causing vibration and abnormal noise. It becomes a factor to do.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯状シートを曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径のばらつきが抑制されたステータコアを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a stator core in which variation in winding diameter is suppressed when a belt-like sheet is bent and spirally wound.
本発明によるステータコア(13)は、回転電機(10)に用いられるものであって、ヨーク(14)および複数のティース(15)を有している。ヨークは、幅方向へ曲がりながら螺旋状に延びている板状のヨーク部(24、61、71、81、86)からなる積層構造をもつ。ティースは、ヨーク部からステータコアの径方向へ突き出している複数のティース部(27)からなる積層構造をもつ。ヨーク部の径方向外側の板厚は径方向内側の板厚よりも薄くなっている。ヨーク部は当該ヨーク部の板厚の薄い部分において厚み方向へ凹む凹部(22、63、73、74、75、83、88)を有している。 The stator core (13) according to the present invention is used for the rotating electrical machine (10) and has a yoke (14) and a plurality of teeth (15). The yoke has a laminated structure composed of plate-like yoke portions (24, 61, 71, 81, 86) extending spirally while bending in the width direction. The teeth have a laminated structure including a plurality of teeth portions (27) protruding from the yoke portion in the radial direction of the stator core. The thickness of the yoke portion on the radially outer side is thinner than the thickness on the radially inner side. The yoke portion has concave portions (22, 63, 73, 74, 75, 83, 88) that are recessed in the thickness direction in the thin portion of the yoke portion.
上述のステータコアによれば、帯状シートのヨーク部に凹部が無い状態で曲げられるものと比べて、ヨーク部を圧延するとき材料が幅方向へ流動しやすい。そのため、帯状シートのヨーク部の板厚が所定値よりも厚くなり圧延体積が増加しても、圧延箇所の長手方向の延び量が変化しにくい。したがって、帯状シートを曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径のばらつきが抑制されたステータコアを得ることができる。 According to the above-described stator core, the material tends to flow in the width direction when the yoke portion is rolled, compared to the case where the yoke portion of the belt-like sheet is bent without a recess. Therefore, even if the thickness of the yoke portion of the belt-like sheet becomes thicker than a predetermined value and the rolling volume is increased, the amount of elongation in the longitudinal direction of the rolled portion is hardly changed. Therefore, it is possible to obtain a stator core in which the variation in the winding diameter when the belt-like sheet is bent and spirally wound is suppressed.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるステータコアが適用されたモータを図1および図2に示す。ステータコア13は、巻線12とともにモータ10の固定子11を構成しており、ヨーク14および複数のティース15を形成している。ヨーク14は円筒状であり、ハウジング16の筒部17の内側に圧入により固定されている。ティース15は、ヨーク14から径方向内側に突き出している。ティース15には導線が巻回されている。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
(First embodiment)
1 and 2 show a motor to which the stator core according to the first embodiment of the present invention is applied. The
図1および図2に示すステータコア13は、図3に示す帯状シート23のヨーク部24が幅方向に湾曲するように曲げられた後に螺旋状に巻かれつつ積層されることによって形成されている。以下、ステータコア13の製造方法について図4〜図10に基づき説明する。
ステータコア13は、図4に示す製造ラインで製造される。この製造ラインは、巻き出し機30、予備成形機25、プレス機40、バッファー装置46および成形機50から構成されている。ステータコア13の素材となる「板材」としての金属帯板20は、コイル状に巻かれた状態から巻き出し機30により巻き出され、予備成形機25に供給される。
The
The
予備成形機25は、巻き出し機30から供給される金属帯板20を厚み方向に挟む一対の円筒ローラ36、38を備えている。図5に示すように、円筒ローラ36は、軸方向の一端部に複数の環状突起37を有している。環状突起37は、円筒ローラ36、38が回転するとき金属帯板20を厚み方向へ押圧し、図6に示すように、金属帯板20の幅方向の一方の端部21に長手方向に連続的に延びる溝22を形成する。金属帯板20の端部21は、金属帯板20のうち後述の帯状シート23のヨーク部24に対応する箇所である。図7に示すように、溝22は、断面形状がU字状であり、底部の角が丸みを帯びている。溝22は、特許請求の範囲に記載の「凹部」に相当し、本実施形態では圧延加工により形成される。予備成形機25は、金属帯板20の端部21に溝22を形成する予備成形工程を担う装置である。
The preforming
図4に戻って、プレス機40は、ボルスタ41上に設けられている下金型42と、スライド43に設けられている上金型44と、予備成形機25から供給される金属帯板20を下金型42と上金型44との間に間欠的に送り出す送り装置45とを備えている。上金型44は、下金型42に対して接近および離間するように往復移動可能である。上金型44および下金型42は、互いに接近するように相対移動するとき図6に示す金属帯板20に抜き加工を施し、図8に示す帯状シート23を形成する。帯状シート23は、直線状のヨーク部24、および、ヨーク部24の幅方向の一方から突き出す複数のティース部27を形成するシートである。ヨーク部24は、ステータコア13のヨーク14に対応する部分であり、ティース部27は、ステータコア13のティース15に対応する部分である。ヨーク部24のうちティース部27側の一端部25とは反対側の他端部26は、複数の溝22を有している。溝22は、ヨーク部24の長手方向に連続的に延びている。プレス機40は、帯状シート23を金属帯板20から打ち抜く打ち抜き工程を担う装置である。
Returning to FIG. 4, the
図4に戻って、バッファー装置46は、プレス機40から間欠的に供給される帯状シート23を収容しつつ、収容した帯状シート23を成形機50に連続的に供給する。
成形機50は、曲げ装置51および巻取装置57を備えている。図9および図10に示すように、曲げ装置51は、モータ52と、モータ52の出力軸に連結されている減速機53と、減速機53の出力部材に連結されている円筒ローラ54と、円筒ローラ54に隣接する位置で回転可能に設けられているテーパローラ55と、テーパローラ55を円筒ローラ54に対し接近および離間する方向へ移動可能な荷重制御装置56とを備えている。
Returning to FIG. 4, the
The molding
円筒ローラ54およびテーパローラ55は、バッファー装置46から供給される帯状シート23のヨーク部24に圧延加工を施す。荷重制御装置56は、テーパローラ55から帯状シート23に作用する荷重を所定値に制御する。円筒ローラ54とテーパローラ55との間の隙間は、帯状シート23のヨーク部24の一端部25から他端部26にかけて徐々に小さくなっている。これにより、帯状シート23のヨーク部24は、長手方向の延び量が一端部25から他端部26にかけて大きくなるように圧延され、幅方向に湾曲するように曲げられる。
The
図4に戻って、巻取装置57は、曲げ装置51による圧延後のシート28を巻取軸58に螺旋状に巻きつつ積層する。成形機50は、帯状シート23のヨーク部24を幅方向に湾曲するように曲げた後に螺旋状に巻きつつ積層する成形工程を担う装置である。
積層体29は、軸方向長さが所定値になるとシート28から切り離され、後の仕上げ工程を経てステータコア13となる。
Returning to FIG. 4, the winding
The
ここで、金属帯板20は、圧延されてコイル状に巻かれた長尺の帯板であり、板厚が長手方向にばらついている。そのため、帯状シート23のヨーク部24の板厚にはばらつきがある。帯状シート23のヨーク部24の板厚がばらつくと、曲げ装置51による圧延時に材料が流動する体積すなわち圧延体積が変化する。
一般的に、板材は、幅が板厚と比べて大きいと、圧延時に長手方向には延びるが幅方向には延びにくい。そのため、圧延体積の増加は、ヨーク部24の長手方向の延び量の増加に直接的に反映されがちである。
Here, the
In general, when the width of the plate material is larger than the plate thickness, the plate material extends in the longitudinal direction during rolling but hardly extends in the width direction. Therefore, the increase in the rolling volume tends to be directly reflected in the increase in the amount of extension of the
これに対し、第1実施形態では、図7に示すように帯状シート23のヨーク部24の他端部26は、溝22を有しており、局所的に見れば幅が板厚以下になる箇所を一対の溝22間に形成している。幅方向に隣接する一対の溝22のうち一方の溝22の縁と他方の溝22の縁との幅方向の最短距離は、ヨーク部24の板厚t以下である。
On the other hand, in the first embodiment, as shown in FIG. 7, the
したがって、曲げ装置51による圧延時にヨーク部24の材料は長手方向のみならず幅方向にも流動しやすくなっている。そのため、帯状シート23のヨーク部24の板厚が所定値より厚くなり圧延体積が増加しても、圧延箇所の長手方向の延び量が変化しにくい。そのため第1実施形態によれば、帯状シート23を曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径のばらつきを抑制することができる。
Therefore, the material of the
また、第1実施形態では、巻き出し機30により巻き出される金属帯板20と、予備成形機25により溝22が形成される金属帯板20と、プレス機40により金属帯板20から打ち抜かれた帯状シート23と、成形機50により圧延されたあと巻き取られるシート28とは、互いにつながっている。つまり、金属帯板20からシート28まで連続的に生産することができる。
Further, in the first embodiment, the
また、第1実施形態では、帯状シート23の溝22は、ヨーク部24の他端部26に形成されている。そのため、ヨーク部24のうち圧延体積が比較的大きい部分において材料が幅方向へ流動しやすくなり、圧延時にヨーク部24の長手方向の延び量の変化を効果的に抑制することができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、帯状シート23の溝22は、ヨーク部24の長手方向へ連続的に延びる溝である。そのため、圧延時にヨーク部24の長手方向の延び量の変化を抑制する効果を安定的に得ることができる。
また、第1実施形態では、帯状シート23の溝22の底部の角は丸みを帯びている。そのため、圧延後のシート28には応力集中の原因となる角部が形成されない。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the bottom corners of the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態では、ステータコアは、図11に示す帯状シート60から作られる。帯状シート60のヨーク部61は、複数の溝63を有している。溝63は、断面形状が波形となるように底部および縁部ともに角が丸みを帯びている。各溝63は、波形の凹凸面を形成しており、帯状シート60のヨーク部61が圧延されるとき平坦になる。
(Second Embodiment)
In 2nd Embodiment of this invention, a stator core is made from the strip | belt-shaped sheet |
第2実施形態では、帯状シート60のヨーク部61が複数の溝63を有する。そのため、第1実施形態と同様に、圧延時にヨーク部61の材料が幅方向へ流動しやすく、帯状シート60を曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径のばらつきを抑制することができる。
また、第2実施形態では、溝63は、断面形状が波形となるように底部および縁部ともに角が丸みを帯びている。そのため、帯状シート60のヨーク部61を圧延するとき溝63を容易に平坦にすることができる。
In the second embodiment, the
In the second embodiment, the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態では、ステータコアは、図12に示す帯状シート70から作られる。帯状シート70のヨーク部71は、ティース部側から順に並ぶ溝73、溝74および溝75を有している。溝74は溝73よりも深く、また溝75は溝74よりも深い。つまり、溝73、溝74および溝75の深さは、ティース部から離れるほど深くなっている。
(Third embodiment)
In 3rd Embodiment of this invention, a stator core is made from the strip | belt-shaped sheet |
第3実施形態では、帯状シート70のヨーク部71が溝73、溝74および溝75を有する。そのため、第1実施形態と同様に、圧延時にヨーク部71の材料が幅方向へ流動しやすく、帯状シート70を曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径のばらつきを抑制することができる。
また、第3実施形態では、溝73、溝74および溝75の深さは、ティース部から離れるほど深い。そのため、ヨーク部71のうち圧延体積が比較的大きい部分ほど材料を幅方向へ流動しやすくすることができる。
In the third embodiment, the
Moreover, in 3rd Embodiment, the depth of the groove |
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態では、ステータコアは、図13に示す帯状シート80から作られる。帯状シート80のヨーク部81は、長手方向に断続的に延びる複数の溝83を有している。第4実施形態によれば、第1実施形態と同様に、圧延時にヨーク部81の材料が幅方向へ流動しやすく、帯状シート80を曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径のばらつきを抑制することができる。
(Fourth embodiment)
In 4th Embodiment of this invention, a stator core is made from the strip | belt-shaped sheet |
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態では、ステータコアは、図14に示す帯状シート85から作られる。帯状シート85のヨーク部86は、複数のドット状の穴88を有している。第5実施形態によれば、第1実施形態と同様に、圧延時にヨーク部86の材料が幅方向へ流動しやすく、帯状シート85を曲げた後に螺旋状に巻くときの巻き径のばらつきを抑制することができる。
(Fifth embodiment)
In 5th Embodiment of this invention, a stator core is made from the strip | belt-shaped sheet |
(他の実施形態)
本発明の他の実施形態では、帯状シートのヨーク部が有する溝または穴は、断面形状がU字状および波形状に限らず、例えばV字状、矩形状、または円弧状などであってもよい。また断面形状が左右非対称であってもよい。要するに、ヨーク部に凹部を形成するものであればよい。
本発明の他の実施形態では、帯状シートのヨーク部が有する溝または穴は、ヨーク部の両面に形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、帯状シートのヨーク部が有する溝または穴は、成形工程よりも前であれば、いつ形成されてもよい。例えば、打ち抜き工程と成形工程との間に予備成形工程が行われてもよい。
(Other embodiments)
In another embodiment of the present invention, the groove or hole of the yoke portion of the belt-shaped sheet is not limited to a U-shape and a wave shape in cross section, and may be, for example, a V shape, a rectangular shape, or an arc shape Good. The cross-sectional shape may be asymmetrical. In short, what is necessary is just to form a recess in the yoke part.
In another embodiment of the present invention, the groove or hole of the yoke portion of the belt-shaped sheet may be formed on both surfaces of the yoke portion.
In another embodiment of the present invention, the groove or hole of the yoke portion of the belt-shaped sheet may be formed at any time before the molding step. For example, a preforming step may be performed between the punching step and the forming step.
本発明の他の実施形態では、帯状シートのヨーク部が有する溝または穴は、圧延加工に限らず、例えば切削加工またはプレス加工により形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、成形工程にて圧延される帯状シートは、予備成形工程にて溝または穴が形成される金属帯板とつながってなくてもよい。つまり、予備成形工程と成形工程との間で帯状シートまたは金属帯板を切断してもよい。これにより、予備成形工程と成形工程とが連続的に行われなくてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In another embodiment of the present invention, the groove or hole of the yoke portion of the belt-like sheet is not limited to rolling, and may be formed by, for example, cutting or pressing.
In another embodiment of the present invention, the belt-like sheet rolled in the forming process may not be connected to the metal band plate in which grooves or holes are formed in the preforming process. That is, you may cut | disconnect a strip | belt-shaped sheet | seat or a metal strip between a preforming process and a formation process. Thereby, a preforming process and a formation process do not need to be performed continuously.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
10・・・回転電機
13・・・ステータコア
14・・・ヨーク
15・・・ティース
22、63、73、74、75、83、88・・・凹部
23、60、70、80、85・・・帯状シート
24、61、71、81、86・・・ヨーク部
25・・・一端部
26・・・他端部
27・・・ティース部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
幅方向へ曲がりながら螺旋状に延びている板状のヨーク部(24、61、71、81、86)からなる積層構造のヨーク(14)と、
前記ヨーク部から前記ステータコアの径方向へ突き出している複数のティース部(27)からなる積層構造の複数のティース(15)と、
を有しており、
前記ヨーク部の径方向外側の板厚は径方向内側の板厚よりも薄くなっており、
前記ヨーク部は当該ヨーク部の板厚の薄い部分において厚み方向へ凹む凹部(22、63、73、74、75、83、88)を有しているステータコア。 A stator core (13) used in the rotating electrical machine (10),
A laminated yoke (14) composed of plate-like yoke portions (24, 61, 71, 81, 86) extending spirally while bending in the width direction;
A plurality of teeth (15) having a laminated structure composed of a plurality of teeth portions (27) protruding from the yoke portion in the radial direction of the stator core;
Have
The thickness of the yoke portion on the radially outer side is thinner than the thickness on the radially inner side,
The yoke portion is a stator core having concave portions (22, 63, 73, 74, 75, 83, 88) that are recessed in the thickness direction in the thin portion of the yoke portion.
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