JP6798572B2 - Manufacturing method of stator, rotary electric machine, steel plate, and manufacturing method of stator - Google Patents
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Description
この発明は、回転電機のステータ、回転電機、回転電機のステータ鉄心に用いられる鋼板の製造方法、およびステータの製造方法に関する。 The present invention relates to a stator of a rotary electric machine, a method of manufacturing a steel plate used for a rotary electric machine, a stator core of a rotary electric machine, and a method of manufacturing a stator.
回転電機のステータ鉄心は、磁束の変化で発生する渦電流による損失を低減するために、成形された円形鋼板が積層されて構成されている。円形鋼板の成形は、順送金型プレスで行われるのが一般的である。順送金型プレスとは、複数の工程を単一型内に等ピッチで順番に配置し、鋼板を順送りすることで上下に分かれた金型でプレス成形するものである。ステータ鉄心に用いられる円形鋼板は、ステータの内径およびスロット部が打ち抜かれた後に、最終工程においてステータ外径部が抜き落とされて成形される。ステータ鉄心としては、円形鋼板が外径部で抜き落とされると同時に積層され、さらにカシメ締結されてステータ鉄心が形成されている（特許文献１参照）。 The stator core of a rotary electric machine is formed by laminating molded circular steel plates in order to reduce loss due to eddy currents generated by changes in magnetic flux. Forming of a circular steel sheet is generally performed by a progressive remittance mold press. The progressive die press is a process in which a plurality of processes are sequentially arranged in a single die at equal pitches, and the steel plates are sequentially fed to press-mold with upper and lower dies. The circular steel plate used for the stator core is formed by punching out the inner diameter of the stator and the slot portion, and then punching out the outer diameter portion of the stator in the final process. As the stator core, a circular steel plate is pulled out at the outer diameter portion and laminated at the same time, and further caulked to form a stator core (see Patent Document 1).
最終工程において円形鋼板の外径を抜き落とす従来の方法では、抜き落としの際に円形鋼板に曲がりが生じることでステータ鉄心のコアバック部となる円形鋼板の領域に広範囲に応力が残留する。その結果、残留応力の多い円形鋼板でステータ鉄心を構成した場合、鉄損が増加するためモータ効率が低下するという問題があった。抜き落としの際に鋼板の曲がりをなくすために、逆押え金型を用いる方法もあるが、逆押えの力が小さいと残留応力低減の効果は少なく、また逆押え金型はパンチと連動する必要があるため金型が複雑かつ大型化するという問題があった。 In the conventional method of pulling out the outer diameter of the circular steel sheet in the final step, the circular steel sheet is bent at the time of pulling out, so that stress remains in a wide range in the region of the circular steel sheet which is the core back portion of the stator core. As a result, when the stator core is made of a circular steel plate having a large residual stress, there is a problem that the iron loss increases and the motor efficiency decreases. There is also a method of using a reverse presser die to eliminate bending of the steel sheet when pulling it out, but if the force of the reverse presser is small, the effect of reducing residual stress is small, and the reverse presser die needs to be linked with the punch. Therefore, there is a problem that the mold becomes complicated and large.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、逆押えを用いることなく、円形鋼板の外径抜き落としによる残留応力の少ない回転電機のステータ鉄心を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a stator core of a rotary electric machine having a small residual stress due to pulling out the outer diameter of a circular steel plate without using a reverse presser. To do.
この発明に係るステータは、
複数の鋼板が積層方向に積層された回転電機のステータ鉄心であって、
各鋼板の外周部を形成する円弧状の第１外径部と第２外径部とを備え、
前記第１外径部は、前記積層方向の一端から他端に向けてせん断面と破断面とを有し、
前記第２外径部は、前記一端から前記他端に向けて破断面とせん断面とを有し、
前記第２外径部の外径端部から残留応力が分布する距離は、前記第１外径部の外径端部から残留応力が分布する距離よりも大きく、
前記第１外径部の中心角の総和は、前記第２外径部の中心角の総和よりも大きいものである。
また、この発明に係る鋼板の製造方法は、
コアバック部と、コアバック部の内周側から径方向の内側に延び周方向に並べられたｎ個のティースを内周側に備えた鋼板を平板鋼板から打ち抜く鋼板の製造方法であって、
鋼板のティースを残して鋼板の内径部およびティース間のスロット部を打ち抜く第１工程と、
鋼板の外周部の一部となる第１外径部の外周側を打ち抜く第２工程と、
鋼板にカシメ部を加工する第３工程と、
鋼板の外周部の残部となる第２外径部の内周側を打ち抜く第４工程と
を備え、
ｎ個のティースの内径端部および第１外径部の外径端部の鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順と、
第２外径部の外径端部の鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順とが逆であり、
第１外径部の少なくとも一つの中心角は、３６０°／ｎよりも大きく、かつ
第１外径部の中心角の総和は、第２外径部の中心角の総和よりも大きく、
第１外径部の中心角および第２外径部の中心角の少なくとも一つは、他の第１外径部の中心角および他の第２外径部の中心角と異なっており、
カシメ部は、第２外径部の中心角の範囲内にあるコアバック部に設けられたものである。
また、この発明に係るステータの製造方法は、
周方向に並べられたｎ個のティースを内周側に備えた鋼板を平板鋼板から打ち抜いて鋼板を積層して構成したステータ鉄心を備えたステータの製造方法であって、
鋼板のティースを残して鋼板の内径部およびティース間のスロット部を打ち抜く第１工程と、
鋼板の外周部の一部となる第１外径部の外周側を打ち抜く第２工程と、
鋼板の外周部の残部となる第２外径部の内周側を打ち抜く第３工程と
を備え、
ｎ個のティースの内径端部および第１外径部の外径端部の鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順と、
第２外径部の外径端部の鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順とが逆であり、
第１外径部の中心角のそれぞれは、３６０°／ｎよりも大きく、かつ
第１外径部の中心角の総和は、第２外径部の中心角の総和よりも大きく、
ステータは、ステータ鉄心の外周部でステータ鉄心を固定するフレームをさらに備え、
ステータ鉄心の第２外径部の外径は、第１外径部の外径より大きく、
フレームは、ステータ鉄心の第２外径部と接触してステータ鉄心を固定しており、
第１外径部の中心角の総和は、第２外径部が接触しないフレームの中心角の総和よりも大きいものである。
The stator according to the present invention is
It is a stator core of a rotary electric machine in which a plurality of steel plates are laminated in the stacking direction .
And a first outer diameter and a second outer diameter portion of the circular arc that form a peripheral portion of the steel sheet,
It said first outer diameter portion, and a said shear plane from one end to the other end of the stacking direction and fracture surfaces,
The second outer diameter portion has a fracture surface and a sheared surface from one end to the other end .
The distance at which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the second outer diameter portion is larger than the distance at which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the first outer diameter portion.
The sum of the central angles of the first outer diameter section are than potato size is than the sum of the center angle of the second outer diameter portion.
Further, the method for manufacturing a steel sheet according to the present invention is as follows.
A method for manufacturing a steel plate, which is obtained by punching a steel plate having a core back portion and n teeth arranged in the circumferential direction inward in the radial direction from the inner peripheral side of the core back portion from a flat plate steel plate.
The first step of punching the inner diameter of the steel sheet and the slot between the teeth, leaving the steel sheet teeth,
The second step of punching the outer peripheral side of the first outer diameter portion that becomes a part of the outer peripheral portion of the steel sheet,
The third process of processing the crimped part on the steel plate and
It is provided with a fourth step of punching the inner peripheral side of the second outer diameter portion, which is the remaining portion of the outer peripheral portion of the steel sheet.
The order of arrangement of the sheared surface and fracture surface in the thickness direction of the steel plate at the inner diameter end of the n teeth and the outer diameter end of the first outer diameter,
The order of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the steel plate at the outer diameter end of the second outer diameter is reversed.
At least one central angle of the first outer diameter portion is larger than 360 ° / n, and the sum of the central angles of the first outer diameter portion is larger than the sum of the central angles of the second outer diameter portion.
At least one of the central angle of the first outer diameter portion and the central angle of the second outer diameter portion is different from the central angle of the other first outer diameter portion and the central angle of the other second outer diameter portion.
The caulking portion is provided on the core back portion within the range of the central angle of the second outer diameter portion.
Further, the method for manufacturing a stator according to the present invention is as follows.
A method for manufacturing a stator having a stator core, which is formed by punching a steel plate having n teeth arranged in the circumferential direction on the inner peripheral side from a flat plate steel plate and laminating the steel plates.
The first step of punching the inner diameter of the steel sheet and the slot between the teeth, leaving the steel sheet teeth,
The second step of punching the outer peripheral side of the first outer diameter portion that becomes a part of the outer peripheral portion of the steel sheet,
It is provided with a third step of punching the inner peripheral side of the second outer diameter portion, which is the remaining portion of the outer peripheral portion of the steel sheet.
The order of arrangement of the sheared surface and fracture surface in the thickness direction of the steel plate at the inner diameter end of the n teeth and the outer diameter end of the first outer diameter,
The order of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the steel plate at the outer diameter end of the second outer diameter is reversed.
Each of the central angles of the first outer diameter portion is larger than 360 ° / n, and the sum of the central angles of the first outer diameter portion is larger than the sum of the central angles of the second outer diameter portion.
The stator further comprises a frame for fixing the stator core at the outer periphery of the stator core.
The outer diameter of the second outer diameter portion of the stator core is larger than the outer diameter of the first outer diameter portion.
The frame is in contact with the second outer diameter portion of the stator core to fix the stator core.
The total central angle of the first outer diameter portion is larger than the total central angle of the frame with which the second outer diameter portion does not contact.
この発明は、
ｎ個のティースの内径端部および第１外径部の外径端部の円形鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順と、
第２外径部の外径端部の円形鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順とを逆とし、
第１外径部の少なくとも一つの中心角は、３６０°／ｎよりも大きく、かつ
第１外径部の中心角の総和を、第２外径部の中心角の総和よりも大きく
したので、
逆押えを用いることなく、円形鋼板の外径抜き落としによる残留応力の少ない回転電機のステータ鉄心を得ることができる。
This invention
The order of arrangement of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the circular steel plate at the inner diameter end of the n teeth and the outer diameter end of the first outer diameter,
The order of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the circular steel sheet at the outer diameter end of the second outer diameter is reversed.
Since at least one central angle of the first outer diameter portion is larger than 360 ° / n and the sum of the central angles of the first outer diameter portion is larger than the sum of the central angles of the second outer diameter portion.
Without using a reverse presser, it is possible to obtain a stator core of a rotary electric machine having a small residual stress due to the outer diameter of a circular steel plate being pulled out.
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係る回転電機を模式的に示す横断面図である。図１において、回転電機１は、円環状のステータ２と、ステータ２の内側に微小なギャップを介して配置されステータ２に対して回転可能なロータ３と、ロータ３と一体となった回転軸（シャフト）４とで構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a rotary electric machine according to a first embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, the rotary
ステータ２は、円環状のコアバック部５とこのコアバック部５から径方向の内側に延び周方向に１２個のスロット６で等間隔に区分けされたティース７とを有するステータ鉄心８、およびスロット６内に装着されたステータ巻線９で構成されている。ロータ３は、ロータ鉄心１０およびこのロータ鉄心１０に埋め込まれた８個の永久磁石１１で構成されている。
The
図２は、本実施の形態に係る回転電機を模式的に示す縦断面図である。ステータ鉄心８とロータ鉄心１０とは同じ高さであり、シャフト４はロータ鉄心１０より突出している。ステータ巻線９は、ステータ鉄心８のティース７に巻き回されている。また、ステータ鉄心８は、図２に示すように、円環状の円形鋼板２１が積層されて構成されている。円形鋼板２１の形状は、図１に示すステータ２の横断面形状と同じである。また、同様にロータ鉄心１０も円形鋼板が積層された構造である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing a rotary electric machine according to the present embodiment. The
なお、本実施の形態では、ステータのスロット数を１２、ロータの極数を８としているが、特に限定するものではない。また、ロータについては、ロータ鉄心内に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋め込み型ロータを用いているが、ロータ鉄心の表面に磁石を貼り付けた表面磁石型ロータでもよい。また、ロータ鉄心は円形鋼板が積層された構造としたが、必ずしも積層構造である必要はない。さらには、誘導機等の磁石を用いないロータでもよい。 In the present embodiment, the number of slots of the stator is 12 and the number of poles of the rotor is 8, but the number is not particularly limited. Further, as the rotor, a permanent magnet embedded type rotor in which a permanent magnet is embedded in the rotor core is used, but a surface magnet type rotor in which a magnet is attached to the surface of the rotor core may also be used. Further, although the rotor core has a structure in which circular steel plates are laminated, it does not necessarily have to have a laminated structure. Further, a rotor that does not use a magnet such as an induction machine may be used.
初めにステータ鉄心８に用いられる円形鋼板２１の加工方法について説明する。
First, a method of processing the
図３は、本実施の形態におけるステータ鉄心８に用いられる円形鋼板の打ち抜き工程の模式図である。図３に示すように、鋼板３１に対して第一工程から順次第四工程までの工程によって円形鋼板が形成される。図３において、斜線部はパンチによって抜き落とされる領域を示し、太線部がせん断加工を施している部分を示している。パンチは図３の紙面の表面側から紙面の裏面側に打ち抜くとする。
FIG. 3 is a schematic view of a punching process of a circular steel plate used for the
第一工程では、位置決め基準であるパイロット穴３２と円形のステータの内径部３３とが打ち抜かれる。第二工程では、スロット３４が打ち抜かれる。第三工程では、円形鋼板の外周部のうち第１外径部３５となる部分が打ち抜かれる。第四工程では、円形鋼板の外周部のうち第１外径部の残りとなる第２外径部３６が打ち抜かれる。第三工程で打ち抜かれる第１外径部３５の径と、第四工程で打ち抜かれる第２外径部３６の径とは等しく設定されている。後述するように、このような工程で作製された円形鋼板においては、内径部３３の切断面におけるせん断面から破断面への向きが同じとなる切断面をもつのが第１外径部３５となり、その向きが逆となる断面をもつのが第２外径部３６となる。
In the first step, the
本実施の形態において、第１外径部の少なくとも一つの中心角は、３６０°／ｎよりも大きく、かつ第１外径部の中心角の総和は、前記第２外径部の中心角の総和よりも大きく設定している。 In the present embodiment, at least one central angle of the first outer diameter portion is larger than 360 ° / n, and the total of the central angles of the first outer diameter portion is the central angle of the second outer diameter portion. It is set larger than the total.
図４は、本実施の形態における比較のための従来のステータ鉄心８に用いられる円形鋼板２１の打ち抜き工程の模式図である。図４に示すように、鋼板３１に対して第一工程から順次第三工程までの工程によって円形鋼板が形成される。図４における斜線部や太線部は、図３と同様である。第一工程および第二工程は、図３で示した工程と同様である。第三工程において、円形鋼板の外周部４１は一回の工程で全周が打ち抜かれる。
FIG. 4 is a schematic view of a punching process of a
次に、打ち抜き加工における鋼板の変形について説明する。 Next, the deformation of the steel sheet in the punching process will be described.
図５は、プレス打ち抜き工程における鋼板の変形を説明する説明図である。図５（ａ）に示すように、鋼板５１は、ダイ５２に支えられ、鋼板５１を介してダイ５２と対向して設置される押さえ板５３で押さえつけられており、パンチ５４によって打ち抜かれる。ここで、ダイ５２の上部にあり押さえ板５３で押えられている鋼板５１の部分を鋼板部材Ａとし、パンチ５４の下方にある鋼板５１の部分を鋼板部材Ｂとする。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating deformation of the steel sheet in the press punching process. As shown in FIG. 5A, the steel plate 51 is supported by the
図５（ｂ）に示すように、パンチ５４が鋼板５１に接触したあとに、パンチ５４の刃先が鋼板５１に押し込まれ鋼板５１がパンチ５４の刃先の下方に引き込まれることにより、鋼板５１の切断面の上部に「だれ」呼ばれる部分が形成される。次に図５（ｃ）に示すように、鋼板５１へパンチ５４の侵入が進むと切断面にせん断すべりが生じ、パンチ下方の鋼板部材Ｂはダイ５２側に押し込まれ、ダイ上部の鋼板部材Ａはパンチ５４の周囲に押し出されることにより、切断面にはせん断面が形成される。その後、図５（ｄ）に示すように、パンチ５４にかかる荷重がせん断荷重を超えるとパンチ５４の刃先近傍から亀裂が発生し、切断面には破断面が形成される。
As shown in FIG. 5B, after the
図６は、本実施の形態における鋼板の切断面の模式図である。図６（ａ）は鋼板部材Ａの切断面を表し、図６（ｂ）は鋼板部材Ｂの切断面を表している。ここで、プレス打ち抜き工程における鋼板において、パンチ５４に対向する側を表、ダイ５２に対向する側を裏と定義する。図３および図４においては、紙面の表面側が表であり、図５および図６においては、上方側が表である。
FIG. 6 is a schematic view of a cut surface of a steel plate according to the present embodiment. FIG. 6A shows the cut surface of the steel plate member A, and FIG. 6B shows the cut surface of the steel plate member B. Here, in the steel sheet in the press punching process, the side facing the
鋼板部材Ａの切断面では、せん断面６１から破断面６２への方向が鋼板表面から裏面方向となるのに対し、鋼板部材Ｂの切断面では、せん断面６１から破断面６２への方向が鋼板裏面から表面方向となり、鋼板部材Ａと鋼板部材Ｂとでは切断面におけるせん断面と破断面との順番が逆になる。また、だれ６３が形成される位置も逆になる。
In the cut surface of the steel plate member A, the direction from the sheared
また、鋼板部材Ａはダイ５２に支えられており、かつ押さえ板がある状態で打ち抜かれるため、打ち抜き時に曲げ応力は発生せず残留応力も比較的小さい。これに対して、鋼板部材Ｂはダイ５２による支えがない状態で打ち抜かれるため、曲げ応力が発生し鋼板部材Ａよりも広い範囲に残留応力が分布する。鋼板部材Ａの残留応力は打ち抜き端面から板厚の半分程度の距離にまで分布するのに対し、鋼板部材Ｂの残留応力は打ち抜き端面から板厚の倍程度の距離にまで分布する。
Further, since the steel plate member A is supported by the
図７は、本実施の形態に係る回転電機の円形鋼板２１のプレス打ち抜き工程の説明図である。図７（ａ）は、図３のＡ−Ａ’断面図、図７（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ’断面図、図７（ｃ）は、図３のＣ−Ｃ’断面図である。図７において、円形鋼板２１となる鋼板部材の部分は斜線で示している。
FIG. 7 is an explanatory view of a press punching process of the
図７（ａ）に示すように、円形鋼板２１の内径部となる端部の切断面では、せん断面から破断面への方向は鋼板表面から裏面となる（図６（ａ）参照）。図７（ｂ）に示すように、円形鋼板２１の第１外径部となる端部の切断面では、せん断面から破断面への方向は鋼板表面から裏面となる（図６（ａ）参照）。図７（ｃ）に示すように、円形鋼板２１の第２外径部となる端部の切断面では、せん断面から破断面への方向は鋼板裏面から表面となる（図６（ｂ）参照）。
As shown in FIG. 7A, in the cut surface of the end portion which is the inner diameter portion of the
この結果、内径端部および第１外径部の外径端部の円形鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順と、第２外径部の外径端部の円形鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順とが逆となる。 As a result, the arrangement order of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the circular steel plate at the inner diameter end portion and the outer diameter end portion of the first outer diameter portion, and the thickness of the circular steel plate at the outer diameter end portion of the second outer diameter portion. The order of the shear plane and the fracture surface in the direction is reversed.
つまり、内径端部および第１外径部の外径端部は、図６（ａ）で示した鋼板部材Ａの切断面と同じである。図６で説明したとおり、鋼板部材Ａはダイに支えられており、かつ押さえ板がある状態で打ち抜かれるため、内径端部および第１外径部の外径端部は、打ち抜き時に曲げ応力は発生せず残留応力も比較的に小さい。一方、第２外径部の外径端部は、図６（ｂ）で示した鋼板部材Ｂの切断面と同じである。鋼板部材Ｂはダイによる支えがない状態で打ち抜かれるため、第２外径部の外径端部は曲げ応力が発生し、内径端部および第１外径部の外径端部よりも広い範囲に残留応力が分布する。 That is, the inner diameter end portion and the outer diameter end portion of the first outer diameter portion are the same as the cut surface of the steel plate member A shown in FIG. 6A. As described with reference to FIG. 6, since the steel plate member A is supported by the die and punched with the pressing plate, the bending stress at the inner diameter end and the outer diameter end of the first outer diameter is applied during punching. It does not occur and the residual stress is relatively small. On the other hand, the outer diameter end portion of the second outer diameter portion is the same as the cut surface of the steel plate member B shown in FIG. 6 (b). Since the steel plate member B is punched out without being supported by the die, bending stress is generated at the outer diameter end of the second outer diameter portion, and a wider range than the inner diameter end portion and the outer diameter end portion of the first outer diameter portion. Residual stress is distributed in.
一方、図４で示した従来の円形鋼板の打ち抜き工程では、第三工程において、円形鋼板の外周部４１は一回の工程で全周が打ち抜かれているので、円形鋼板の外周端部はすべて図６（ｂ）で示した鋼板部材Ｂの切断面と同じとなる。その結果、円形鋼板の外周端部はすべて内径端部よりも広い範囲に残留応力が分布する。 On the other hand, in the conventional punching process of the circular steel sheet shown in FIG. 4, in the third step, the entire circumference of the outer peripheral portion 41 of the circular steel sheet is punched in one step, so that all the outer peripheral ends of the circular steel sheet are punched. It is the same as the cut surface of the steel plate member B shown in FIG. 6 (b). As a result, residual stress is distributed in a wider range than the inner diameter end of all the outer peripheral ends of the circular steel sheet.
このように、本実施の形態における円形鋼板は、内径端部および前第１外径部の外径端部の残留応力が、第２外径部の外径端部の残留応力より小さく、第１外径部の少なくとも一つの中心角は、３６０°／ｎよりも大きく、かつ第１外径部の中心角の総和は、第２外径部の中心角の総和よりも大きくしている。 As described above, in the circular steel plate according to the present embodiment, the residual stress at the inner diameter end portion and the outer diameter end portion of the front first outer diameter portion is smaller than the residual stress at the outer diameter end portion of the second outer diameter portion. At least one central angle of one outer diameter portion is larger than 360 ° / n, and the total central angle of the first outer diameter portion is larger than the total central angle of the second outer diameter portion.
図８は、本実施の形態に係るステータ鉄心の模式図である。ステータ鉄心８は、これまで説明した円形鋼板２１が積層されて構成されている。円形鋼板２１は、その第１外径部３５および第２外径部３６がそれぞれ重なるように積層されている。図８において、第１外径部を太線で、第２外径部を細線で示している。第１外径部の少なくとも一つの中心角αは、３６０°／ｎよりも大きく、かつ第１外径部の中心角αの総和は、第２外径部の中心角βの総和よりも大きくなっている。
FIG. 8 is a schematic view of a stator core according to the present embodiment. The
このように構成されたステータ鉄心は、従来の円形鋼板の打ち抜き工程で作製された円形鋼板を用いた従来のステータ鉄心に比べてコアバック全周に残る円形鋼板の打ち抜き工程で生じる残留応力を少なくすることができる。その結果、逆押えを用いることなく、円形鋼板の外径抜き落としによる残留応力の少ない回転電機のステータ鉄心を得ることができる。 The stator core configured in this way has less residual stress generated in the punching process of the circular steel plate remaining on the entire circumference of the core back than the conventional stator core using the circular steel plate produced in the punching process of the conventional circular steel plate. can do. As a result, it is possible to obtain a stator core of a rotary electric machine having a small residual stress due to the removal of the outer diameter of the circular steel plate without using a reverse presser.
なお、本実施の形態において、円形鋼板を積層してステータ鉄心を構成する際に、円形鋼板の第１外径部および第２外径部がそれぞれ重なるように積層しているが、必ずしもそれぞれの外径部が重なる必要はない。ステータ鉄心の軸方向にスロットとティースとが形成できるのであれば、円形鋼板の第１外径部および第２外径部は積層方向に分布させてもよい。 In the present embodiment, when the circular steel plates are laminated to form the stator core, the first outer diameter portion and the second outer diameter portion of the circular steel plates are laminated so as to overlap each other, but they are not necessarily the same. The outer diameters do not have to overlap. As long as the slots and teeth can be formed in the axial direction of the stator core, the first outer diameter portion and the second outer diameter portion of the circular steel sheet may be distributed in the stacking direction.
実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る円形鋼板の打ち抜き工程の工程図である。図９に示すように、鋼板３１に対して第一工程から順次第五工程までの工程によって円形鋼板２１が形成される。図９において、斜線部はパンチによって抜き落とされる領域を示し、太線部がせん断加工を施している部分を示している。パンチは図９の紙面の表面側から紙面の裏面側に打ち抜くとする。
FIG. 9 is a process chart of the punching process of the circular steel plate according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, the
本実施の形態においては、実施の形態１の図３で示した円形鋼板２１の打ち抜き工程の第三工程と第四工程との間にカシメ穴を加工する工程を追加したものである。図９において、第一工程では、位置決め基準であるパイロット穴３２と円形のステータの内径部３３とが打ち抜かれる。第二工程では、スロット３４が打ち抜かれる。第三工程では、円形鋼板２１の外周部のうち第１外径部３５となる部分が打ち抜かれる。第四工程では、円形鋼板２１の第１外径部３５が打ち抜かれた部分のコアバック部以外のコアバック部にカシメ部となるカシメ穴３７が加工される。第五工程では、円形鋼板の外周部のうち第１外径部の残りとなる第２外径部３６が打ち抜かれる。第三工程で打ち抜かれる第１外径部３５の径と、第四工程で打ち抜かれる第２外径部３６の径とは等しく設定されている。なお、カシメ穴３７は貫通孔ではなく、円形の凹部形状である。
In the present embodiment, a step of machining a caulking hole is added between the third step and the fourth step of the punching step of the
本実施の形態において、第１外径部の少なくとも一つの中心角αは、３６０°／ｎよりも大きく、かつ第１外径部の中心角αの総和は、前記第２外径部の中心角βの総和よりも大きく設定している。 In the present embodiment, at least one central angle α of the first outer diameter portion is larger than 360 ° / n, and the total of the central angles α of the first outer diameter portion is the center of the second outer diameter portion. It is set larger than the sum of the angles β.
図１０は、本実施の形態に係るステータ鉄心の模式図である。ステータ鉄心８は、これまで説明した円形鋼板２１が積層されて構成されている。円形鋼板２１は、その第１外径部３５および第２外径部３６がそれぞれ重なるように積層されている。図１０において、第１外径部を太線で、第２外径部を細線で示している。また、カシメ穴３７は、すべて第２外径部の中心角内のコアバック部５に設けられている。積層した円形鋼板２１を一体化するカシメ加工はカシメ穴３７で行われる。
FIG. 10 is a schematic view of a stator core according to the present embodiment. The
このように構成された円形鋼板の打ち抜き工程で形成された円形鋼板においては、第２外径部のコアバック部５は第五工程であるステータ外径部打ち抜きによって既に残留応力が大きいので、カシメ加工による応力劣化の影響は小さい。一方、第１外径部のコアバック部は第三工程の打ち抜きによる残留応力の影響が小さいため、仮にカシメ穴３７が、第１外径部の中心角内のコアバック部に設けられている場合はカシメ加工による応力劣化の影響が大きい。
In the circular steel sheet formed in the punching process of the circular steel sheet configured in this way, the core back
本実施の形態のように、円形鋼板２１のカシメ穴３７がすべて第２外径部の中心角内のコアバック部５に設けられているので、カシメ加工時に発生する応力劣化を第２外径部に集中させることができ、残留応力の少ない第１外径部の応力劣化を抑えることができる。
Since all the caulking holes 37 of the
また、このように構成されたステータ鉄心は、実施の形態１と同様に、従来の円形鋼板の打ち抜き工程で作製された円形鋼板を用いた従来のステータ鉄心に比べてコアバック全周に残る円形鋼板の打ち抜き工程で生じる残留応力を少なくすることができる。その結果、逆押えを用いることなく、円形鋼板の外径抜き落としによる残留応力の少ない回転電機のステータ鉄心を得ることができる。 Further, the stator core configured in this way has a circular shape remaining on the entire circumference of the core back as compared with the conventional stator core using the circular steel plate produced in the conventional punching process of the circular steel plate, as in the first embodiment. Residual stress generated in the punching process of the steel sheet can be reduced. As a result, it is possible to obtain a stator core of a rotary electric machine having a small residual stress due to the removal of the outer diameter of the circular steel plate without using a reverse presser.
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係る円形鋼板の打ち抜き工程の工程図である。図１１に示すように、鋼板３１に対して第一工程から順次第四工程までの工程によって円形鋼板２１が形成される。図１１において、斜線部はパンチによって抜き落とされる領域を示し、太線部がせん断加工を施している部分を示している。パンチは図１１の紙面の表面側から紙面の裏面側に打ち抜くとする。
FIG. 11 is a process chart of a circular steel sheet punching process according to the third embodiment. As shown in FIG. 11, the
本実施の形態においては、実施の形態１の図３で示した円形鋼板２１の打ち抜き工程と同様であるが、第三工程において円形鋼板２１の外周部のうち第１外径部３５の打ち抜き領域を回転非対称に設定したものである。それ以外の工程は、実施の形態１と同様である。このようにすることで、第１外径部の中心角αおよび第２外径部の中心角βの少なくとも一つは、他の第１外径部の中心角および他の第２外径部の中心角と異なるものとなる。
The present embodiment is the same as the punching step of the
図１２は、本実施の形態に係るステータ鉄心の模式図である。ステータ鉄心８は、これまで説明した円形鋼板２１が積層されて構成されている。円形鋼板２１は、その第１外径部３５および第２外径部３６がそれぞれ重なるように積層されている。図１２において、第１外径部を太線で、第２外径部を細線で示している。本実施の形態のステータ鉄心８では、第１外径部の中心角αおよび第２外径部の中心角βの少なくとも一つは、他の第１外径部の中心角および他の第２外径部の中心角と異なっている。
FIG. 12 is a schematic view of a stator core according to the present embodiment. The
通常、回転電機のステータのスロット数をＱ、ロータの極数をＰとした時に、ステータの磁気抵抗に｜Ｐ±Ｑ｜次の回転対称性が生じた場合に、１回転当たりの脈動の数が極数と同一となるコギングトルク成分が発生する。例えば、円形鋼板の圧延方向と圧延直交方向の磁気特性の違い、打ち抜き時の工作誤差およびフレームに圧入する際の締め付け応力の分布等によって磁気抵抗の回転対称性が生じ、その回転対称性のステータの周方向における空間分布が｜Ｐ±Ｑ｜次となった時に前述のコギングトルク成分が発生する。 Normally, when the number of slots of the stator of a rotary electric machine is Q and the number of poles of the rotor is P, the number of pulsations per rotation is the number of pulsations per rotation when the magnetic resistance of the stator has the following rotational symmetry. A cogging torque component is generated that is the same as the number of poles. For example, the rotational symmetry of the magnetoresistance occurs due to the difference in magnetic characteristics between the rolling direction and the rolling orthogonal direction of the circular steel plate, the machining error during punching, and the distribution of tightening stress when press-fitting into the frame, and the stator of the rotational symmetry occurs. The above-mentioned cogging torque component is generated when the spatial distribution in the circumferential direction of is | P ± Q |.
本実施の形態のように、ステータ鉄心の第１外径部の中心角αおよび第２外径部の中心角βの少なくとも一つを、他の第１外径部の中心角および他の第２外径部の中心角と異なるように構成することで、ステータのコアバック部の応力劣化の回転対称性がなくなり、前述のコギングトルク成分の発生を抑制することができる。 As in the present embodiment, at least one of the central angle α of the first outer diameter portion and the central angle β of the second outer diameter portion of the stator core is set to the central angle of the other first outer diameter portion and the other first. By configuring the two outer diameter portions so as to be different from the central angle, the rotational symmetry of the stress deterioration of the core back portion of the stator is eliminated, and the generation of the above-mentioned cogging torque component can be suppressed.
なお、ステータの磁気抵抗に回転対称性が残る場合でも、回転対称性のステータの周方向における空間分布が｜Ｐ±Ｑ｜次でなければよい。 Even if the magnetic resistance of the stator remains rotationally symmetric, the spatial distribution of the rotationally symmetric stator in the circumferential direction does not have to be | P ± Q | order.
また、このように構成されたステータ鉄心は、実施の形態１と同様に、従来の円形鋼板の打ち抜き工程で作製された円形鋼板を用いた従来のステータ鉄心に比べてコアバック全周に残る円形鋼板の打ち抜き工程で生じる残留応力を少なくすることができる。その結果、逆押えを用いることなく、円形鋼板の外径抜き落としによる残留応力の少ない回転電機のステータ鉄心を得ることができる。 Further, the stator core configured in this way has a circular shape remaining on the entire circumference of the core back as compared with the conventional stator core using the circular steel plate produced in the conventional punching process of the circular steel plate, as in the first embodiment. Residual stress generated in the punching process of the steel sheet can be reduced. As a result, it is possible to obtain a stator core of a rotary electric machine having a small residual stress due to the removal of the outer diameter of the circular steel plate without using a reverse presser.
実施の形態４．
図１３は、実施の形態４に係る円形鋼板の打ち抜き工程の工程図である。図１３に示すように、鋼板３１に対して第一工程から順次第四工程までの工程によって円形鋼板２１が形成される。図１３において、斜線部はパンチによって抜き落とされる領域を示し、太線部がせん断加工を施している部分を示している。パンチは図１３の紙面の表面側から紙面の裏面側に打ち抜くとする。
FIG. 13 is a process chart of the punching process of the circular steel plate according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 13, the
本実施の形態においては、実施の形態１の図３で示した円形鋼板２１の打ち抜き工程と同様であるが、第三工程で打ち抜かれる第１外径部３５の径よりも、第四工程で打ち抜かれる第２外径部３６の径が大きく設定されている。このようにすることで、第１外径部の外径よりも第２外径部の外径が大きくなる。
The present embodiment is the same as the punching step of the
図１４は、本実施の形態に係るステータの模式図である。本実施の形態におけるステータ７１は、ステータ鉄心８の外周部をフレーム７２で固定したものである。フレーム７２は、内部に円筒状の空洞が形成されており、この空洞部にステータ８が締め付けられて固定されている。
FIG. 14 is a schematic view of the stator according to the present embodiment. In the
ステータ鉄心８は、これまで説明した円形鋼板２１が積層されて構成されている。円形鋼板２１は、その第１外径部３５および第２外径部３６がそれぞれ重なるように積層されている。図１４において、第１外径部を太線で、第２外径部を細線で示している。第１外径部の少なくとも一つの中心角αは、３６０°／ｎよりも大きく、かつ第１外径部の中心角αの総和は、第２外径部の中心角βの総和よりも大きくなっている。また、第２外径部の外径は、第１外径部の外径よりも大きく設定されている。したがって、ステータ鉄心８とフレーム７２とは、ステータ鉄心８の第２外径部がフレーム７２の内周部と接触して固定されている。ステータ鉄心８の第１外径部とフレーム７２の空洞部との間は空隙となる。
The
このように構成されたステータにおいては、ステータ鉄心８がフレーム７２に締め付けられて固定される際に、残留応力の多い第２外径部で締め付けられ、残留応力の少ない第１外径部では締め付けられない。つまり、締め付け加工による応力は第２外径部のみにかかることになり、第１外径部は締め付け加工による応力劣化の影響を受けないので、残留応力の少ない部分の締め付け加工による応力劣化を防ぐことができる。
In the stator configured in this way, when the
その結果、フレームを備えたステータにおいて、ステータ作製時の締め付け加工による応力劣化は残留応力の多い第２外径部に集中させることができ、残留応力の少ない第１外径部の応力劣化を回避できるので、このステータを用いた回転電機の効率が向上する。 As a result, in the stator provided with the frame, the stress deterioration due to the tightening process at the time of manufacturing the stator can be concentrated on the second outer diameter portion having a large residual stress, and the stress deterioration of the first outer diameter portion having a small residual stress can be avoided. Therefore, the efficiency of the rotary electric machine using this stator is improved.
また、このように構成されたステータは、実施の形態１と同様に、従来の円形鋼板の打ち抜き工程で作製された円形鋼板を用いた従来のステータに比べてコアバック全周に残る円形鋼板の打ち抜き工程で生じる残留応力を少なくすることができる。その結果、逆押えを用いることなく、円形鋼板の外径抜き落としによる残留応力の少ない回転電機のステータを得ることができる。 Further, the stator configured in this way is a circular steel plate remaining on the entire circumference of the core back as compared with the conventional stator using the circular steel plate produced in the conventional punching process of the circular steel plate, as in the first embodiment. The residual stress generated in the punching process can be reduced. As a result, it is possible to obtain a stator of a rotary electric machine having a small residual stress due to the outer diameter of the circular steel plate being pulled out without using a reverse presser.
なお、本実施の形態において、円形鋼板を積層してステータ鉄心を構成する際に、円形鋼板の第１外径部および第２外径部がそれぞれ重なるように積層しているが、必ずしもそれぞれの外径部が重なる必要はない。ステータ鉄心の軸方向にスロットとティースとが形成できるのであれば、円形鋼板の第１外径部および第２外径部は積層方向に分布してもよい。第２外径部が積層方向に分布している場合、ステータ鉄心がフレームに締め付けられて固定される際に、フレームの空洞部と接触する第２外径部が積層方向に分布することになるので、ステータ鉄心の締め付け加工による応力劣化部分を軸方向に分散させることができる。 In the present embodiment, when the circular steel plates are laminated to form the stator core, the first outer diameter portion and the second outer diameter portion of the circular steel plates are laminated so as to overlap each other, but they are not necessarily the same. The outer diameters do not have to overlap. If the slots and teeth can be formed in the axial direction of the stator core, the first outer diameter portion and the second outer diameter portion of the circular steel plate may be distributed in the stacking direction. When the second outer diameter portion is distributed in the stacking direction, the second outer diameter portion in contact with the cavity portion of the frame is distributed in the stacking direction when the stator core is tightened and fixed to the frame. Therefore, the stress-deteriorated portion due to the tightening process of the stator core can be dispersed in the axial direction.
実施の形態５．
図１５は、実施の形態４に係る円形鋼板の打ち抜き工程の工程図である。図１５に示すように、鋼板３１に対して第一工程から順次第四工程までの工程によって円形鋼板２１が形成される。図１５において、斜線部はパンチによって抜き落とされる領域を示し、太線部がせん断加工を施している部分を示している。パンチは図１５の紙面の表面側から紙面の裏面側に打ち抜くとする。
FIG. 15 is a process chart of the punching process of the circular steel plate according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 15, the
本実施の形態においては、実施の形態１の図３で示した円形鋼板２１の打ち抜き工程と同様であるが、第三工程で打ち抜かれる第１外径部３５の径よりも、第四工程で打ち抜かれる第２外径部３６の径が大きく設定されている。このようにすることで、第１外径部の外径よりも第２外径部の外径が大きくなる。また、第三工程にける第１外径部の外径を打ち抜く領域において、その打ち抜き領域の内径側の中心角に対して外径側の中心角が小さく設定されている。
The present embodiment is the same as the punching step of the
図１６は、第三工程における第１外径部の打ち抜き領域を示した説明図である。図１６において、斜線部が打ち抜き領域７５であるが、この打ち抜き領域７５の内径側の中心角γに対して、外径側の中心角δが小さく設定されている。また、この第三工程の後の第四工程では、第２外径部３６の径が第１外径部３５の径よりも大きく設定されている。このような工程で得られた円形鋼板２１では、第１外径部の中心角αと第２外径部の中心角βとの総和が３６０°を超えることになる。
FIG. 16 is an explanatory view showing a punched region of the first outer diameter portion in the third step. In FIG. 16, the shaded area is the punched
図１７は、本実施の形態に係るステータの模式図である。本実施の形態におけるステータ７１は、ステータ鉄心８の外周部をフレーム７２で固定したものである。フレーム７２は、内部に円筒状の空洞が形成されており、この空洞部にステータ８が締め付けられて固定されている。
FIG. 17 is a schematic view of the stator according to the present embodiment. In the
ステータ鉄心８は、これまで説明した円形鋼板２１が積層されて構成されている。円形鋼板２１は、その第１外径部３５および第２外径部３６がそれぞれ重なるように積層されている。図１７において、第１外径部を太線で、第２外径部を細線で示している。第１外径部の少なくとも一つの中心角αは、３６０°／ｎよりも大きく、かつ第１外径部の中心角αの総和は、第２外径部の中心角βの総和よりも大きくなっている。また、第２外径部の外径は、第１外径部の外径よりも大きく設定されている。したがって、ステータ鉄心８とフレーム７２とは、ステータ鉄心８の第２外径部がフレーム７２の内周部と接触して固定されている。ステータ鉄心８の第１外径部とフレーム７２の空洞部との間は空隙となる。さらには、第２外径部の外周部分は、第１外径部の外周部分の外側にはみ出るように伸びており、実施の形態４の図１４に示したステータに比べて、第２外径部とフレームとの接触面積が拡大している。
The
このように構成されたステータ７１においては、ステータ鉄心８がフレーム７２に締め付けられて固定される際に、残留応力の多い第２外径部で締め付けられ、残留応力の少ない第１外径部では締め付けられない。つまり、締め付け加工による応力は第２外径部のみにかかることになり、第１外径部は締め付け加工による応力劣化の影響を受けないので、残留応力の少ない部分の締め付け加工による応力劣化を防ぐことができる。
In the
その結果、フレームを備えたステータにおいて、ステータ作製時の締め付け加工による応力劣化は残留応力の多い第２外径部に集中させることができ、残留応力の少ない第１外径部の応力劣化を回避できるので、このステータを用いた回転電機の効率が向上する。 As a result, in the stator provided with the frame, the stress deterioration due to the tightening process at the time of manufacturing the stator can be concentrated on the second outer diameter portion having a large residual stress, and the stress deterioration of the first outer diameter portion having a small residual stress can be avoided. Therefore, the efficiency of the rotary electric machine using this stator is improved.
また、このように構成されたステータは、実施の形態１と同様に、従来の円形鋼板の打ち抜き工程で作製された円形鋼板を用いた従来のステータに比べてコアバック全周に残る円形鋼板の打ち抜き工程で生じる残留応力を少なくすることができる。その結果、逆押えを用いることなく、円形鋼板の外径抜き落としによる残留応力の少ない回転電機のステータを得ることができる。 Further, the stator configured in this way is a circular steel plate remaining on the entire circumference of the core back as compared with the conventional stator using the circular steel plate produced in the conventional punching process of the circular steel plate, as in the first embodiment. The residual stress generated in the punching process can be reduced. As a result, it is possible to obtain a stator of a rotary electric machine having a small residual stress due to the outer diameter of the circular steel plate being removed without using a reverse presser.
さらには、第２外径部とフレーム７２との接触面積が拡大するので、ステータ鉄心およびステータ巻線から発生する熱を効率よくフレーム側に逃がすことができ、回転電機をさらに高出力にすることができる。 Further, since the contact area between the second outer diameter portion and the frame 72 is expanded, the heat generated from the stator core and the stator winding can be efficiently dissipated to the frame side, and the rotary electric machine can have a higher output. Can be done.
実施の形態６．
実施の形態１で説明した円形鋼板の製造方法において、図６（ａ）に示した鋼板部材Ａはダイに支えられており、かつ押さえ板がある状態で打ち抜かれるため、打ち抜き時に曲げ応力は発生せず残留応力も比較的小さい。これに対して、鋼板部材Ｂはダイによる支えがない状態で打ち抜かれるため、曲げ応力が発生し鋼板部材Ａよりも広い範囲に残留応力が分布する。実施の形態６においては、鋼板部材Ａの破断面における磁気劣化領域をさらに検討した結果、プレス打ち抜き工程において、磁気劣化領域をさらに抑制する条件を見出したものである。
Embodiment 6.
In the method for manufacturing a circular steel sheet described in the first embodiment, since the steel sheet member A shown in FIG. 6A is supported by a die and punched with a holding plate, bending stress is generated at the time of punching. The residual stress is also relatively small. On the other hand, since the steel plate member B is punched out without being supported by the die, bending stress is generated and the residual stress is distributed in a wider range than the steel plate member A. In the sixth embodiment, as a result of further examining the magnetically deteriorated region in the fracture surface of the steel plate member A, a condition for further suppressing the magnetically deteriorated region in the press punching step was found.
図１８は、実施の形態６におけるプレス打ち抜き工程における鋼板の変形を説明する説明図である。図１８（ａ）に示すように、鋼板５１は、ダイ５２に支えられ、鋼板５１を介してダイ５２と対向して設置される押さえ板５３で押さえつけられており、パンチ５４によって打ち抜かれる。図１８（ｄ）に示すように、パンチ５４にかかる荷重がせん断荷重を超えるとパンチ５４の刃先ならびダイ５２の刃先近傍から鋼板５１に亀裂（図示せず）が発生し、パンチ５４が更に押し込まれると鋼板の上下で発生した亀裂がつながり打ち抜き加工が終了する。
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating deformation of the steel sheet in the press punching step according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 18A, the steel plate 51 is supported by the
ここで、打ち抜き工程において、機械の動作ばらつきなどを考慮してパンチ５４がダイ５２と接触することを確実に避けるために、図１８（ａ）に示すように、ダイ５２の端部とパンチ５４との間には、ギャップ５５が設定されている。一般的にこのギャップは、プレス加工する鋼板の厚みに関係して設定されており、ギャップを鋼板の厚みで除した比をクリアランスと称している。クリアランスの値により切断面の状態や金型刃先の寿命が変わることはよく知られており、その値は電磁鋼板（珪素鋼板）では厚みの７〜１１％に設定されるのが一般的である。したがって、鋼板の厚みにクリアランスを乗ずることでギャップが設定される。
Here, in the punching process, in order to ensure that the
回転電機の円形鋼板としては、一般的に電磁鋼板が用いられるが、電磁鋼板の打ち抜き加工でのクリアランスと磁気特性の関係を定量的に検討した例は見当たらない。本実施の形態では、鋼板の板厚や加工形状およびクリアランスの関係から磁気特性劣化の少ない加工条件を見出したものである。 Electromagnetic steel sheets are generally used as circular steel sheets for rotary electric machines, but there is no example of quantitatively examining the relationship between clearance and magnetic properties in punching of electrical steel sheets. In the present embodiment, the processing conditions with less deterioration of the magnetic characteristics are found from the relationship between the plate thickness, the processing shape and the clearance of the steel plate.
板厚０．２０ｍｍおよびと０．３５ｍｍの電磁鋼板において、試料長さ２００ｍｍ、幅６ｍｍおよび１０ｍｍの短冊状の試料片を用意した。これらの試料片の長手方向は電磁鋼板の圧延方向と一致させている。試料片の幅方向の端部をクリアランスを変えて打ち抜き加工して、板幅、板厚およびクリアランスの異なる試料を作製した。これらの試料を単板磁気試験器にて１．５Ｔ、５０Ｈｚの励磁条件で鉄損を測定し、無歪み試験片（打ち抜き加工せず）の鉄損値を基準としてその値からの変化率を測定した。 For electromagnetic steel sheets having a plate thickness of 0.20 mm and 0.35 mm, strip-shaped sample pieces having a sample length of 200 mm and a width of 6 mm and 10 mm were prepared. The longitudinal direction of these sample pieces coincides with the rolling direction of the electrical steel sheet. The end portion in the width direction of the sample piece was punched with different clearances to prepare samples having different plate widths, plate thicknesses and clearances. The iron loss of these samples was measured with a single-plate magnetic tester under exciting conditions of 1.5 T and 50 Hz, and the rate of change from that value was determined based on the iron loss value of the strain-free test piece (without punching). It was measured.
図１９は、本実施の形態における試験片の条件を示した比較表である。試験片の板厚は０．２ｍｍおよび０．３５ｍｍであり、それぞれの板厚において試験片の幅は６ｍｍおよび１０ｍｍである。これらの試験片を用いてクリアランス３、５、７および９％で打ち抜き加工を行った。図１９の比較表中の数字は、板厚とクリアランスとから決まるギャップを示している。 FIG. 19 is a comparison table showing the conditions of the test piece in the present embodiment. The plate thickness of the test piece is 0.2 mm and 0.35 mm, and the width of the test piece is 6 mm and 10 mm at each plate thickness. Punching was performed using these test pieces with clearances of 3, 5, 7 and 9%. The numbers in the comparison table of FIG. 19 indicate the gap determined by the plate thickness and the clearance.
図２０は、図１９に示した各試験片における鉄損の変化率を示した特性図である。図２０において、横軸は各試験片の磁路幅と板厚との比であり、縦軸は鉄損の変化率である。ここで磁路幅とは、回転電機の分野で用いられる用語であり、磁束が通過する鋼板の幅を意味する。本実施の形態では、打ち抜き加工される際の切断面に垂直な方向の試験片の幅を意味し、本実施の形態の試験片ではその幅（６ｍｍ、１０ｍｍ）とする。図２１は、実施の形態１で説明したステータ鉄心となる円形鋼板の模式図である。図２１において、実際の回転電機においては、第１外径部３５の切断面に対するコアバック部の幅５６ａが磁路幅であり、スロット６の切断面に対するティースの幅５６ｂが磁路幅となる。
FIG. 20 is a characteristic diagram showing the rate of change in iron loss in each test piece shown in FIG. In FIG. 20, the horizontal axis is the ratio of the magnetic path width to the plate thickness of each test piece, and the vertical axis is the rate of change in iron loss. Here, the magnetic path width is a term used in the field of rotary electric machines, and means the width of a steel plate through which magnetic flux passes. In the present embodiment, it means the width of the test piece in the direction perpendicular to the cut surface at the time of punching, and in the test piece of the present embodiment, it is the width (6 mm, 10 mm). FIG. 21 is a schematic view of a circular steel plate serving as a stator core described in the first embodiment. In FIG. 21, in an actual rotary electric machine, the width 56a of the core back portion with respect to the cut surface of the first
図２０から、同じクリアランスで比較すると磁路幅と板厚との比が小さいほど鉄損の変化率が大きく、同じ磁路幅と板厚との比で比較するとクリアランスが大きいほど鉄損の変化率が大きいことがわかる。 From FIG. 20, when comparing with the same clearance, the smaller the ratio between the magnetic path width and the plate thickness, the larger the rate of change in iron loss, and when comparing with the same clearance, the larger the clearance, the greater the change in iron loss. It can be seen that the rate is large.
図２２は、各試験片における鉄損の変化率を示した特性図である。図２２において、横軸は各試験片のクリアランスであり、縦軸は鉄損の変化率である。図２２から、磁路幅と板厚との比が２８．６、３０、５０ではクリアランスの変化に対して鉄損の変化率にほとんど差はないが、磁路幅と板厚との比が１７．１４ではクリアランスが小さくなるにしたがって鉄損が小さくなることが分かる。したがって、磁路幅と板厚との比が２５未満の場合は、クリアランスの設定が重要となることが分かる。 FIG. 22 is a characteristic diagram showing the rate of change in iron loss in each test piece. In FIG. 22, the horizontal axis is the clearance of each test piece, and the vertical axis is the rate of change in iron loss. From FIG. 22, when the ratio of the magnetic path width to the plate thickness is 28.6, 30, and 50, there is almost no difference in the rate of change of iron loss with respect to the change in clearance, but the ratio of the magnetic path width to the plate thickness At 17.14, it can be seen that the iron loss decreases as the clearance decreases. Therefore, it can be seen that the clearance setting is important when the ratio of the magnetic path width to the plate thickness is less than 25.
磁路幅と板厚との比が１７．１４の場合（２５未満の場合）、クリアランスが５％と７％との間で鉄損の変化率の差は約４％である。鉄損の変化率の差が４％あると回転電機でのモータ効率は約０．１％低下し、損失として無視できなくなる。本実施の形態では、鉄損の変化率の差を２％以下に抑えるためにはクリアランスの上限は６％とする必要があることを見出した。また、クリアランスの下限は、金型刃先の摩耗を考慮しクリアランス３％とすることが望ましい。 When the ratio of the magnetic path width to the plate thickness is 17.14 (less than 25), the difference in the rate of change in iron loss between the clearances of 5% and 7% is about 4%. If the difference in the rate of change of iron loss is 4%, the motor efficiency of the rotary electric machine will decrease by about 0.1%, and it cannot be ignored as a loss. In the present embodiment, it has been found that the upper limit of the clearance needs to be 6% in order to suppress the difference in the rate of change of iron loss to 2% or less. Further, it is desirable that the lower limit of the clearance is 3% in consideration of the wear of the mold cutting edge.
したがって、図２１に示すステータ鉄心となる円形鋼板の打ち抜き加工において、スリット６や第１外径部３５の打ち抜き工程において、磁路幅と板厚と比が２５未満の場合、パンチとダイとの間のクリアランスを板厚の３〜６％に設定することで打ち抜き加工に伴う磁気特性の低下を最小化することができる。
Therefore, in the punching process of the circular steel plate to be the stator core shown in FIG. 21, when the ratio of the magnetic path width to the plate thickness is less than 25 in the punching process of the slit 6 and the first
この条件は、実施の形態１〜５で説明した円形鋼板の製造方法において適用することができる。 This condition can be applied in the method for manufacturing a circular steel sheet described in the first to fifth embodiments.
１ 回転電機、 ２ ステータ、 ３ ロータ、 ４ 回転軸（シャフト）
５ コアバック部、 ６ スロット、 ７ ティース、 ８ ステータ鉄心
９ ステータ巻線、１０ ロータ鉄心、 １１ 永久磁石、 ２１ 円形鋼板
３１鋼板、 ３２ パイロット穴、 ３３ 内径部、 ３４ スロット
３５ 第１外径部、 ３６ 第２外径部、３７ カシメ穴、 ４１ 外周部
５１ 鋼板、 ５２ ダイ、 ５３ 押さえ板、 ５４ パンチ
５５ ギャップ、 ５６ａ コアバック部の幅、 ５６ｂ ティースの幅
６１ せん断面、 ６２ 破断面、 ６３ だれ
７１ ステータ、 ７２ フレーム、 ７５ 打ち抜き領域
1 rotary electric machine, 2 stator, 3 rotor, 4 rotary shaft (shaft)
5 core back part, 6 slots, 7 teeth, 8
Claims (8)
前記ステータ鉄心は、各鋼板の外周部を形成する円弧状の第１外径部と第２外径部とを備え、
前記第１外径部は、前記積層方向の一端から他端に向けてせん断面と破断面とを有し、
前記第２外径部は、前記一端から前記他端に向けて破断面とせん断面とを有し、
前記第２外径部の外径端部から残留応力が分布する距離は、前記第１外径部の外径端部から残留応力が分布する距離よりも大きく、
前記第１外径部の中心角の総和は、前記第２外径部の中心角の総和よりも大きい
ステータ。 It has a stator core of a rotary electric machine in which a plurality of steel plates are laminated in the laminating direction .
The stator core is provided with a first outer diameter and a second outer diameter portion of the circular arc that form a peripheral portion of the steel sheet,
It said first outer diameter portion, and a said shear plane from one end to the other end of the stacking direction and fracture surfaces,
The second outer diameter portion has a fracture surface and a sheared surface from one end to the other end .
The distance at which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the second outer diameter portion is larger than the distance at which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the first outer diameter portion.
The sum of the central angles of the first outer diameter portion is not larger than the sum of the center angle of the second outer diameter portion
Scan stator.
前記ステータ鉄心の前記第２外径部と接触して前記ステータ鉄心を固定するフレームを有し、It has a frame that comes into contact with the second outer diameter portion of the stator core and fixes the stator core.
前記第１外径部の中心角の総和は、前記第２外径部が接触しない前記フレームの中心角の総和以上である請求項１に記載のステータ。The stator according to claim 1, wherein the total central angle of the first outer diameter portion is equal to or greater than the total central angle of the frame with which the second outer diameter portion does not contact.
このステータのティースの内径側に対向して配置され前記ステータに対して回転するロータとを備えた回転電機。 The stator according to any one of claims 1 to 3 ,
A rotary electric machine provided with a rotor arranged so as to face the inner diameter side of the teeth of the stator and rotating with respect to the stator.
ｎ個のティースを内周側に備えた鋼板を平板鋼板から打ち抜く鋼板の製造方法であって、
前記鋼板の前記ティースを残して前記鋼板の内径部および前記ティース間のスロット部を打ち抜く第１工程と、
前記鋼板の外周部の一部となる第１外径部の外周側を打ち抜く第２工程と、
前記鋼板にカシメ部を加工する第３工程と、
前記鋼板の外周部の残部となる第２外径部の内周側を打ち抜く第４工程と
を備え、
前記ｎ個のティースの内径端部および前記第１外径部の外径端部の前記鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順と、
前記第２外径部の外径端部の前記鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順とが逆であり、
前記第１外径部の少なくとも一つの中心角は、３６０°／ｎよりも大きく、かつ
前記第１外径部の中心角の総和は、前記第２外径部の中心角の総和よりも大きく、
前記第１外径部の中心角および前記第２外径部の中心角の少なくとも一つは、他の前記第１外径部の中心角および他の前記第２外径部の中心角と異なっており、
前記カシメ部は、前記第２外径部の中心角の範囲内にある前記コアバック部に設けられた
鋼板の製造方法。 A method for manufacturing a steel plate in which a steel plate having a core back portion and n teeth arranged in the circumferential direction extending inward in the radial direction from the inner peripheral side of the core back portion is punched from a flat steel plate. ,
The first step of punching the inner diameter portion of the steel plate and the slot portion between the teeth while leaving the teeth of the steel plate.
The second step of punching the outer peripheral side of the first outer diameter portion which is a part of the outer peripheral portion of the steel sheet, and
The third step of processing the crimped portion on the steel sheet and
A fourth step of punching the inner peripheral side of the second outer diameter portion, which is the remaining portion of the outer peripheral portion of the steel sheet, is provided.
The order of arrangement of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the steel sheet at the inner diameter end portion of the n teeth and the outer diameter end portion of the first outer diameter portion.
The arrangement order of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the steel plate at the outer diameter end of the second outer diameter portion is reversed.
At least one central angle of the first outer diameter portion is larger than 360 ° / n, and the total central angle of the first outer diameter portion is larger than the total central angle of the second outer diameter portion. ,
At least one of the central angle of the first outer diameter portion and the central angle of the second outer diameter portion is different from the other central angles of the first outer diameter portion and the other central angles of the second outer diameter portion. And
The caulking portion is a method for manufacturing a steel plate provided on the core back portion within the range of the central angle of the second outer diameter portion.
前記鋼板の前記ティースを残して前記鋼板の内径部および前記ティース間のスロット部を打ち抜く第１工程と、
前記鋼板の外周部の一部となる第１外径部の外周側を打ち抜く第２工程と、
前記鋼板の外周部の残部となる第２外径部の内周側を打ち抜く第３工程と
を備え、
前記ｎ個のティースの内径端部および前記第１外径部の外径端部の前記鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順と、
前記第２外径部の外径端部の前記鋼板の厚み方向におけるせん断面と破断面との並び順とが逆であり、
前記第１外径部の中心角のそれぞれは、３６０°／ｎよりも大きく、かつ前記第１外径部の中心角の総和は、前記第２外径部の中心角の総和よりも大きく、
前記ステータは、前記ステータ鉄心の外周部で前記ステータ鉄心を固定するフレームをさらに備え、
前記ステータ鉄心の第２外径部の外径は、前記第１外径部の外径より大きく、
前記フレームは、前記ステータ鉄心の第２外径部と接触して前記ステータ鉄心を固定しており、
前記第１外径部の中心角の総和は、前記第２外径部が接触しない前記フレームの中心角の総和よりも大きい
ステータの製造方法。 A method for manufacturing a stator having a stator core formed by punching a steel plate having n teeth arranged in the circumferential direction on the inner peripheral side from a flat plate steel plate and laminating the steel plates.
The first step of punching the inner diameter portion of the steel plate and the slot portion between the teeth while leaving the teeth of the steel plate.
The second step of punching the outer peripheral side of the first outer diameter portion which is a part of the outer peripheral portion of the steel sheet, and
It is provided with a third step of punching the inner peripheral side of the second outer diameter portion which is the remaining portion of the outer peripheral portion of the steel sheet.
The order of arrangement of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the steel sheet at the inner diameter end portion of the n teeth and the outer diameter end portion of the first outer diameter portion.
The arrangement order of the sheared surface and the fracture surface in the thickness direction of the steel plate at the outer diameter end of the second outer diameter portion is reversed.
Each of the central angles of the first outer diameter portion is larger than 360 ° / n, and the sum of the central angles of the first outer diameter portion is larger than the sum of the central angles of the second outer diameter portion.
The stator further includes a frame for fixing the stator core at the outer peripheral portion of the stator core.
The outer diameter of the second outer diameter portion of the stator core is larger than the outer diameter of the first outer diameter portion.
The frame is in contact with the second outer diameter portion of the stator core to fix the stator core.
A method for manufacturing a stator, in which the total central angle of the first outer diameter portion is larger than the total central angle of the frame with which the second outer diameter portion does not contact.
請求項５に記載の鋼板の製造方法。 The production of the steel plate according to claim 5 , wherein the distance from which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the second outer diameter portion is larger than the distance from which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the first outer diameter portion. Method.
請求項６に記載のステータの製造方法。 The manufacture of the stator according to claim 6 , wherein the distance from which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the second outer diameter portion is larger than the distance from which the residual stress is distributed from the outer diameter end of the first outer diameter portion. Method.
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