JP4497187B2 - 回転電機の固定子鉄心の製造方法およびその製造方法により製造される回転電機の固定子鉄心 - Google Patents
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Description
従来から、回転電機用の固定子鉄心として、磁極ティース形状をプレス成形した帯状の鋼板シートを螺旋状(ヘリカル)に巻回しつつ円筒状に多数枚を積層してなるヘリカル積層コアが一般に用いられている。ヘリカル積層コア(以下、積層コアと呼ぶ)は、積層コアの周縁部近傍、つまり、反スロット側のシート外端部の板厚方向を圧延ロール等によって薄くして、周縁部側の巻取り周長を長くすることによって巻取りがしやすくなっている。
ところで、従来の仕上げ工程での積層コアのしごき成形方法では、外型の昇降によって積層コアの外径部を押し込む方向に塑性変形させてしごくのであるが、僅かに隙間を有して積層された積層コアの周縁部の各シート外端部では、しごき荷重が塑性変形を生じる前に曲げ変形を生じて、拘束が発生せずにしごき荷重が逃げて、この結果、各シート外端位置のバラツキに対応して、バラツキの大きな箇所にてシート外端間に不連続の大きな隙間が新たに発生するという問題がある(図10参照)。
請求項1に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、帯状の鋼板シートに磁極ティース形状をプレス成形するプレス工程と、プレス成形した帯状の鋼板シートのシート外端部を、薄肉化して、螺旋状に巻回しつつ円筒状に積層した積層コアの巻取り工程と、積層コアを径方向ならびに周方向に整列させ、整列したシート外端部を溶接して固定する溶接工程と、溶接して固定された積層コアの外径をしごき成形して所定の形状の固定子鉄心となす仕上げ工程と、からなる回転電機の固定子鉄心の製造方法において、仕上げ工程は、積層コアの薄肉化された各シート外端部が、互いに密接されて後、しごき成形されることを特徴としている。
請求項2に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、仕上げ工程は、積層コアを支持するワーク受けと、ワーク受けと同軸に配設されるワーク押えによって積層コアを同軸に押え込み、ワーク受けまたはワーク押えのいずれか一方、もしくは双方のシート外端部との当接面に、軸方向に突出する突出部が備えられ、突出部による押え込みによって、各シート外端部が、突出部に倣って変形するとともに互いに密接されて後、しごき成形されることを特徴としている。
請求項3に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、突出部は、ワーク受けまたはワーク押えのいずれか一方に設けられるとき、各シート外端部の薄肉化寸法値と各シート外端部の積層枚数を乗じた全薄肉化寸法値に相当する突き出し量を備えることを特徴としている。
これにより、各シート外端部が過不足なく密接することができ、軸方向のしごき荷重に対して拘束を強めて、良好なしごき加工がし易くなる。
請求項4に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、突出部は、ワーク受けおよびワーク押えの双方に設けられるとき、各シート外端部の薄肉化寸法値と各シート外端部の積層枚数を乗じた全薄肉化寸法値に相当する突き出し量を、ワーク受けおよびワーク押えの双方の当接面に振分けて、軸方向に突出する突出部を備えることを特徴としている。
請求項5に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、仕上げ工程は、積層コアを支持するワーク受けと、ワーク受けと同軸に配設されるワーク押えによって積層コアを同軸に押え込み、ワーク受けのシート外端部との当接面に、軸方向に突出する突出部が備えられ、ワーク押えのシート外端部との当接面に、軸方向に凹む凹み部が備えられ、突出部と凹み部による押え込みによって、各シート外端部が突出部と凹み部に倣って変形するとともに互いに密接されて後、しごき成形されることを特徴としている。
請求項6に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、凹み部は、ワーク受けの突出部の突き出し量が、各シート外端部の薄肉化寸法値に各シート外端部の積層枚数を乗じた全薄肉化寸法値よりも大きいとき、その差分だけワーク押えの当接面を軸方向に凹ませて、設けられたことを特徴としている。
請求項7に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、仕上げ工程は、各シート外端部が、互いに密接されて後、各シート外端部の外径形状と略同様な傾斜を有するテーパ状のしごき面を備える外径しごきリングによって、しごき成形されることを特徴としている。
請求項8に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、外径しごきリングは、各シート外端部が互いに密接され、径方向の外端が径小の他端側から径大の一端側へ、一様な傾斜を有するテーパ状のしごき面を備えることを特徴としている。
請求項9に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、仕上げ工程は、各シート外端部が互いに密接して、径方向の外端が径小の他端側から径大の中央側へ、および径大の中央側から径小の一端側へ、それぞれ一様な傾斜を有するテーパ状のしごき面を備えた2つの外径しごきリングを備え、2つの外径しごきリングを対向させて、交互に、もしくは同時にしごき成形されることを特徴としている。
請求項10に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法では、2つの外径しごきリングの軸方向のしごき成形ストロークは略等しいことを特徴としている。
請求項11に記載の手段では、積層コアは、しごき成形工程後の取出し工程において、密接が解除され、ノックアウトされた後においても、各シート外端部に折れ曲がりがなく、積層コアのコア端面において全面フラットな平面を確保することを特徴としている。
これにより、積層コアが、シート外端部の塑性変形によるしごき成形工程において軽度な塑性変形によって加工されるとき、コア端面は全面フラットとなり、シート間隙間がしごき成形工程後において拡大することを防止できる。
請求項12に記載の手段では、積層コアは、しごき成形工程後の取出し工程において、密接が解除され、ノックアウトされた後においても、各シート外端部が全周において均一に板厚方向に折れ曲がっていることを特徴とする。
これにより、積層コアが、シート外端部の塑性変形によるしごき成形工程において適度な塑性変形によって加工されるとき、シート外端部は均一に折れ曲がり、請求項11の手段と同様な作用・効果を奏することができる。
図1は車両用交流発電機の半断面図である。図2(a)は、固定子鉄心の平面図であり、(b)はA−A断面図である。図3は固定子鉄心の製造方法を製造工程順に示した模式図である。図4は固定子鉄心の製造方法の仕上げ工程を示した模式図である。
以上の一連の成形工程により、所定の形状を有する固定子鉄心3が得られる。
本実施例の固定子鉄心3の製造方法は、投入した積層コア6の軸心を一致させて受け、積層コア6の周縁部を支持して軸方向に突き出た突出部31、32をそれぞれワーク受け21およびワーク押え25に備え、積層コア6の周縁部の僅かにテーパ状に薄肉化されたシート外端部同士ならびにシート外端部と突出部31、32と密接させて後、各シート外端部の拘束を強め、しごき加工をするものである。この製造方法により、各シート外端部は拘束が強まった分、各シート外端部が座屈することなく積層コア6の外径を縮めるように塑性変形がし易くなり、良好なしごき成形が可能となって、シート間隙間の発生が防止できる。
実施例1では、軸方向に突き出て積層コア6の周縁部を支持する突出部31、32は、ワーク受け21およびワーク押え25ともに積層コア6の周縁部に対向する方向へ形成したが、これに限ることなく、図6(a)に示すように、ワーク受け21は同様に、積層コア6の周縁部に対向する方向へ突出部31を形成し、他方、ワーク押え25は反対に、積層コア6の周縁部から離れる方向、つまり反周縁部方向へ凹み部33を形成させてもよい。
実施例1では、ワーク受け21の上端面27とワーク押え25の下端面28に、それぞれ外径に向ってテーパ状に突き出た突出部31、32を設け、積層コア6の両端側のシート外端部と突出部31ならびに突出部32と、および僅かにテーパ状に薄肉化されたシート外端部同士を密接させて剛性を高め、適度なしごき代による軸方向に負荷されるしごき荷重によってシート外端部に押し曲げ変形を生じさせることなくシート外端部の拘束を強め、塑性変形を容易にして、良好なしごきを得る方法であった。
本実施例では、突出部の突き出し量に依存して積層コア6の周縁部の各シート外端部が密接して拘束を強めるに際し、各シート外端部の倣いの変形量の軸方向の各シート外端位置による差異によって、外径形状がテーパ状になったり、太鼓状になったりして一様なしごき代が確保できずにしごきの過不足が生じる場合において、外径しごきリング24の内径に、積層コア6のテーパ状もしくは太鼓状外径形状と略同様な傾斜を有するテーパ状のしごき面を形成して、外径しごきリング24の下降あるいは上昇によって常に一定したしごき代によってしごき加工されることを特徴としている。
実施例2は、ワーク受け21およびワーク押え25の上端面27および下端面28に、それぞれ備えた突出部31、32の突き出し量が比較的大きく、これにより、同軸的に挟持された積層コア6の周縁部のシート外端部の中央側が張り出した太鼓状外径形状を形成して、この太鼓状外径形状を適度なしごき代にて一様にしごく、第1しごき加工と第2しごき加工との2工程に分けて、それぞれテーパ状のしごき仕上げ面を形成するしごき成形工程を採用した製造方法であった。
上記実施形態では、本発明の回転電機の固定子鉄心の製造方法を車両用交流発電機に適用した場合について説明したが、これに限ることなく、同様の固定子鉄心を持つ回転電機、例えば、高電圧駆動モータなどに適用してもよい。
3 固定子鉄心
6 積層コア
11 鋼板シート
21 ワーク受け
24 外径しごきリング
24a 第1外径しごきリング
24b 第2外径しごきリング
25 ワーク押え
27 上端面(当接面)
28 下端面(当接面)
31、32 突出部
33 凹み部
Claims (12)
- 帯状の鋼板シートに磁極ティース形状をプレス成形するプレス工程と、前記プレス成形した前記帯状の鋼板シートのシート外端部を、薄肉化して、螺旋状に巻回しつつ円筒状に積層した積層コアの巻取り工程と、前記積層コアを径方向ならびに周方向に整列させ、整列した前記シート外端部を溶接して固定する溶接工程と、溶接して固定された前記積層コアの外径をしごき成形して所定の形状の固定子鉄心となす仕上げ工程と、からなる回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記仕上げ工程は、前記積層コアの薄肉化された前記各シート外端部が、互いに密接されて後、しごき成形されることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項1に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記仕上げ工程は、前記積層コアを支持するワーク受けと、前記ワーク受けと同軸に配設されるワーク押えによって前記積層コアを同軸に押え込み、
前記ワーク受けまたは前記ワーク押えのいずれか一方、もしくは双方の前記シート外端部との当接面に、軸方向に突出する突出部が備えられ、
前記突出部による押え込みによって、前記各シート外端部が、前記突出部に倣って変形するとともに互いに密接されて後、しごき成形されることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項2に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記突出部は、前記ワーク受けまたは前記ワーク押えのいずれか一方に設けられるとき、前記各シート外端部の薄肉化寸法値と前記各シート外端部の積層枚数を乗じた全薄肉化寸法値に相当する突き出し量を備えることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項2に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記突出部は、前記ワーク受けおよび前記ワーク押えの双方に設けられるとき、前記各シート外端部の薄肉化寸法値と前記各シート外端部の積層枚数を乗じた全薄肉化寸法値に相当する突き出し量を、
前記ワーク受けおよび前記ワーク押えの双方の前記当接面に振分けて、軸方向に突出する前記突出部を備えることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項1に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記仕上げ工程は、前記積層コアを支持するワーク受けと、前記ワーク受けと同軸に配設されるワーク押えによって前記積層コアを同軸に押え込み、
前記ワーク受けの前記シート外端部との当接面に、軸方向に突出する突出部が備えられ、
前記ワーク押えの前記シート外端部との当接面に、軸方向に凹む凹み部が備えられ、
前記突出部と前記凹み部による押え込みによって、前記各シート外端部が前記突出部と前記凹み部に倣って変形するとともに互いに密接されて後、しごき成形されることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項5に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記凹み部は、前記ワーク受けの前記突出部の突き出し量が、前記各シート外端部の薄肉化寸法値に前記各シート外端部の積層枚数を乗じた全薄肉化寸法値よりも大きいとき、その差分だけ前記ワーク押えの前記当接面を軸方向に凹ませて、設けられたことを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項1に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記仕上げ工程は、前記各シート外端部が、互いに密接されて後、
前記各シート外端部の外径形状と略同様な傾斜を有するテーパ状のしごき面を備える外径しごきリングによって、しごき成形されることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項7に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記外径しごきリングは、前記各シート外端部が互いに密接され、径方向の外端が径小の他端側から径大の一端側へ、一様な傾斜を有するテーパ状のしごき面を備えることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項7に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記仕上げ工程は、前記各シート外端部が互いに密接して、径方向の外端が径小の他端側から径大の中央側へ、および径大の中央側から径小の一端側へ、それぞれ一様な傾斜を有するテーパ状のしごき面を備えた2つの外径しごきリングを備え、
前記2つの外径しごきリングを対向させて、交互に、もしくは同時にしごき成形されることを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項9に記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法において、
前記2つの外径しごきリングの軸方向のしごき成形ストロークは略等しいことを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。 - 請求項1ないし10のいずれか1つに記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法により製造される回転電機の固定子鉄心において、
前記積層コアは、しごき成形工程後の取出し工程において、前記密接が解除され、ノックアウトされた後においても、前記各シート外端部に折れ曲がりがなく、前記積層コアのコア端面において全面フラットな平面を確保することを特徴とする回転電機の固定子鉄心。 - 請求項1ないし10のいずれか1つに記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法により製造される回転電機の固定子鉄心において、
前記積層コアは、しごき成形工程後の取出し工程において、前記密接が解除され、ノックアウトされた後においても、前記各シート外端部が全周において均一に板厚方向に折れ曲がっていることを特徴とする回転電機の固定子鉄心。
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