JP6869171B2 - プレート振分装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコア、プレート振分装置、プレート積層装置、回転電機および車両に関する。

回転電機のステータコアは、略円盤状に形成された電磁鋼板のプレートを積層し、これらプレートを溶接、接着等によって相互に固着して製造される。ここで、プレートを凹凸の無い平板状に形成すると、これらを固着する前の工程では、プレートのハンドリング性が悪くなるという問題が生じる。例えば、プレートの積層体、すなわち未だ固着されていないプレートを単に積層したものを運搬する際、積層体に僅かな衝撃が加わると、積層体が容易に崩れる。そこで、積層体のハンドリング性を高めるために、プレートにカシメを形成しておく技術が知られている。カシメを形成したプレートを積層してゆくと、プレートは相互に緩やかに結合された状態になり、積層体が崩れにくくなる。しかし、プレートにカシメを形成すると、回転電機の完成後、プレートの相互間に短絡磁束が生じ、回転電機に渦電流損失が生じる。その対策として、下記特許文献１には、プレートにダミーカシメを形成する技術が記載されている。これは、プレートのうち、本来は打ち抜くべき部分を打ち抜かずカシメ状に加工しておき、プレートを相互に固着した後にダミーカシメを除去する、というものである。

特開２０１６−１２３２４２号公報

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、ダミーカシメを除去するという追加の作業が必要になり、作業効率が悪化する。さらに、ダミーカシメを除去する際に、ステータコアに残留応力を発生させ、ステータコアの性能を悪化させることもある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、性能を維持しつつ製造時のハンドリング性を高めることができるステータコア、プレート振分装置、プレート積層装置、回転電機および車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明のプレート振分装置は、ステータコアを構成するための複数の第１のプレートと、複数の第２のプレートとが搬送される搬送路と、前記搬送路を介して搬送された前記第１のプレートと、前記第２のプレートとを分別して振り分けるジグと、を有し、前記第１のプレートは、円環状の第１のバックヨークと、前記第１のバックヨークの外周から突出した第１の耳部と、前記第１の耳部の周回方向等分位置に形成された３箇所の第１の位置表示部と、を有し、前記第２のプレートは、円環状の第２のバックヨークと、前記第２のバックヨークの外周から突出した第２の耳部と、前記第２の耳部の前記第１の位置表示部が形成された箇所とは周回方向の位置が異なる周回方向等分位置に形成された３箇所の第２の位置表示部と、を有し、前記ジグは、前記第１の位置表示部の有無に応じて前記第１のプレートまたは前記第２のプレートのうち一方を係止する第１の係止部と、前記第２の位置表示部の有無に応じて前記第１のプレートまたは前記第２のプレートのうち他方を係止する第２の係止部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、性能を維持しつつ、ステータコア等の製造時におけるハンドリング性を高めることができる。

本発明の第１実施形態による積層体の部分斜視図である。 積層体の耳部およびその付近の平面図である。 第２実施形態によるプレート振分装置の模式図である。 プレート振分装置に適用されるリフトジグの斜視図である。 第３実施形態によるプレート積層装置の模式図である。 第３実施形態によるプレート積層装置の他の模式図である。 一変形例による積層体の要部の平面図である。 他の変形例による積層体の要部の平面図である。

［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
次に、本発明の第１実施形態による積層体について説明する。回転電機のステータコアは、電磁鋼板を略中空円板状に形成したプレートを複数積層し、これらプレートを溶接、接着等によって相互に固着して製造される。本明細書において、「積層体」とは、ステータコアを製造する過程で生成される物であり、未だ固着されていない状態でプレートを積層した物をいう。

図１は、第１実施形態による積層体１（ステータコア）の部分斜視図である。
積層体１は、円筒状に形成されたバックヨーク１２と、断面略Ｔ字状に形成されバックヨーク１２から内周側に突出する複数の突極１４と、を有している。これにより、隣接する突極１４同士の間には、コイル挿入用のスロット１５が形成される。積層体１は、積層方向に沿って交互に積層されたブロックコア１０Ｐ，１０Ｑを有している。ここで、ブロックコア１０Ｐ，１０Ｑは、それぞれ、同形のプレートを所定枚数ずつ積層したものである。ブロックコア１０Ｐを構成するプレートをプレート５０Ｐ（第１のプレート）と呼び、ブロックコア１０Ｑを構成するプレートをプレート５０Ｑ（第２のプレート）と呼ぶ。また、ブロックコア１０Ｐ，１０Ｑを「ブロックコア１０」と総称することがあり、プレート５０Ｐ，５０Ｑを「プレート５０」と総称することがある。

ブロックコア１０Ｐの外周部には、頂部を丸めた略三角形状の耳部１６ＰＡ，１６ＰＢ（第１の耳部）が形成されている。図１においては、耳部１６ＰＡ，１６ＰＢを各１個ずつ示すが、耳部１６ＰＡ，１６ＰＢは、バックヨーク１２の周回方向等分６箇所において交互に配置されている。耳部１６ＰＡ，１６ＰＢには、その中心部分に断面円形の貫通孔１８が形成されている。また、耳部１６ＰＡの時計回り方向の稜線部分および耳部１６ＰＢの反時計回り方向の稜線部分においては、略台形状に突出した凸部２０Ａ，２０Ｂが各々形成されている。また、耳部１６ＰＡの反時計回り方向の稜線部分には、略円弧状に切り欠いた凹部２２Ａ（第１の位置表示部）が形成されている。

また、ブロックコア１０Ｑの外周部には、耳部１６ＰＡ，１６ＰＢと重なるように、耳部１６ＱＡ，１６ＱＢ（第２の耳部）が形成されている。なお、耳部１６ＰＡ，１６ＰＢ，１６ＱＡ，１６ＱＢを総称して「耳部１６」と総称することがある。耳部１６ＱＡ，１６ＱＢには、耳部１６ＰＡ，１６ＰＢと同様に貫通孔１８が形成されている。また、耳部１６ＱＡの時計回り方向の稜線部分および耳部１６ＰＢの反時計回り方向の稜線部分においては、耳部１６ＰＡ，１６ＰＢのものと重なるように、凸部２０Ａ，２０Ｂが各々形成されている。

また、耳部１６ＱＢの時計回り方向の稜線部分には、略円弧状に切り欠いた凹部２２Ｂ（第２の位置表示部）が形成されている。積層体１において、凸部２０Ａ，２０Ｂは、図示のように、積層方向に沿って延在する凸部となる。凸部２０Ａ，２０Ｂは、溶接ポイントとして設けられているものであり、当該部分でプレートを溶接することにより、積層体１は、一体化したステータコアになる。また、これにより、貫通孔１８は、ステータコアの積層方向を貫く貫通孔になる。
本実施形態によれば、積層体１を構成するブロックコア１０Ｐ，１０Ｑ毎にプレート５０Ｐ，５０Ｑの枚数を管理できるため、積層体１を構成するプレート５０の正確な枚数を把握しやすくなり、積層体１の製造時におけるハンドリング性を高めることができる。

ところで、積層体１を形成するにあたって、一般的にはプレート５０は単純に積層される。プレート５０は、ロール状の電磁鋼板をプレス機等（図示せず）で打ち抜いて形成されるが、ロール状の電磁鋼板の位置によって、磁気特性や厚さにばらつきが生じる。そこで、回転されつつ積層する方が、各部の寸法や磁気特性を均一化でき、回転電機の性能を高められる点で好ましい。上述したプレート５０Ｐ，５０Ｑは、何れも１２０°回転させると、各部の凹凸や貫通孔等の位置が回転前と重なるため、これらを積層する場合には、１２０°単位で回転させるとよい。そして、本実施形態においては、凹部２２Ａ，２２Ｂを検出しつつ、ブロックコア１０Ｐ，１０Ｑ毎にプレート５０を回転させることにより、転積時におけるハンドリング性も向上させることができる。

回転電機を組み立てる際、上述した貫通孔１８には、図示せぬボルトが挿通され、ステータコアはこれらボルトによって回転電機の筐体に固定される。そして、スロット１５を介して、ステータコアに図示せぬコイルが巻回されると、略円筒状の回転電機のステータが構成される。次に、ステータに対して、同軸状に回転自在にロータを配置すると、回転電機が構成される。さらに、回転電機の電源となるバッテリや、回転電機によって回転駆動される車輪等を車体に装着すると、電動車両が構成される。

図２は、積層体１の耳部１６ＰＡおよびその付近の平面図である。上述したように、バックヨーク１２は略円筒状に形成されており、その外周を一点鎖線の外周線１２ａによって示す。凹部２２Ａは、この外周線１２ａよりも外側に形成されている。凹部２２Ｂ（図１参照）も同様である。これにより、バックヨーク１２を流れる磁束に対して、凹部２２Ａ，２２Ｂが殆ど影響を与えないようにすることができる。

〈第１実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態のステータコア（１）においては、第１のプレート（５０Ｐ）は、円環状のバックヨーク（１２）と、バックヨーク（１２）の外周から突出した第１の耳部（１６ＰＡ，１６ＰＢ）と、第１の耳部（１６ＰＡ，１６ＰＢ）の所定箇所に形成された第１の位置表示部（２２Ａ）と、を有し、第２のプレート（５０Ｑ）は、バックヨーク（１２）と、バックヨーク（１２）の外周から突出した第２の耳部（１６ＱＡ，１６ＱＢ）と、第１の位置表示部（２２Ａ）が形成された箇所とは周回方向の位置が異なる所定箇所に形成された第２の位置表示部（２２Ｂ）と、を有する。

これにより、第１のプレート（５０Ｐ）および第２のプレート（５０Ｑ）を第１の位置表示部（２２Ａ）および第２の位置表示部（２２Ｂ）によって識別することができるため、ステータコア（１）の製造時におけるハンドリング性を向上させることができる。従って、本実施形態のステータコア（１）を回転電機に適用した場合には、回転電機の製造時におけるハンドリング性を向上させることができる。そして、該回転電機を車両に適用した場合には、車両の製造時におけるハンドリング性を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、第１の位置表示部（２２Ａ）および第２の位置表示部（２２Ｂ）は、共に略円弧状の凹部である。このように、凹部の形状を略円弧状にすることにより、第１の位置表示部（２２Ａ）および第２の位置表示部（２２Ｂ）の加工精度を高めることができる。

［第２実施形態］
〈第２実施形態の構成〉
次に、本発明の第２実施形態によるプレート振分装置について説明する。
第１実施形態において述べたように、積層体１（図１参照）を製造するためには、二種類のプレート５０Ｐ，５０Ｑが用いられる。これらプレート５０Ｐ，５０Ｑが混在した状態でプレス機等から排出される場合には、積層体１を製造する前に、プレート５０Ｐ，５０Ｑを振り分けておくことが好ましい場合がある。本実施形態のプレート振分装置は、これらプレート５０Ｐ，５０Ｑの振り分けのために適用されるものである。

図３は、第２実施形態によるプレート振分装置Ｓ１の模式図である。
プレート振分装置Ｓ１は、シリンダ４０（搬送路）と、シャッタ４２と、搬送装置４４と、プレート貯留部４６Ｐ，４６Ｑと、リフトジグ３０Ｐ，３０Ｑ（ジグ）と、を備えている。

プレス機等（図示せず）で形成されたプレート５０は、シリンダ４０に搬送され、シリンダ４０内で下方に向かって落下する。シャッタ４２は、プレート５０の周縁部を適宜係止する。リフトジグ３０Ｐは、搬送装置４４によってシリンダ４０の下方に配置され、シリンダ４０に向かって上昇し、シリンダ４０から落下したプレート５０Ｐ，５０Ｑの中からプレート５０Ｐを選別して保持する。さらに、搬送装置４４は、プレート５０Ｐとともにリフトジグ３０Ｐをプレート貯留部４６Ｐに搬送する。プレート貯留部４６Ｐは、搬送されたプレート５０Ｐを貯留する。

同様に、リフトジグ３０Ｑは、搬送装置４４によってシリンダ４０の下方に配置され、シリンダ４０に向かって上昇し、シリンダ４０から落下したプレート５０Ｐ，５０Ｑの中からプレート５０Ｑを選別して保持する。さらに、搬送装置４４は、プレート５０Ｑとともにリフトジグ３０Ｑをプレート貯留部４６Ｑに搬送する。プレート貯留部４６Ｑは、搬送されたプレート５０Ｑを貯留する。

図４は、プレート振分装置Ｓ１に適用されるリフトジグ３０Ｐ，３０Ｑの斜視図である。
リフトジグ３０Ｐは、円板状の底板３６と、底板３６の周回方向等分３箇所に立設された円柱部材３２と、円柱部材３２よりも反時計回りに若干隔てて立設された円柱部材３４Ａ（第１の係止部）と、を有している。同様に、リフトジグ３０Ｑは、円板状の底板３６と、底板３６の周回方向等分３箇所に立設された円柱部材３２と、円柱部材３２よりも時計回りに若干隔てて立設された円柱部材３４Ｂ（第２の係止部）と、を有している。

リフトジグ３０Ｐの上方からプレート５０Ｐ（図１参照）が落下すると、円柱部材３２は、プレート５０Ｐの貫通孔１８（図１参照）に挿通し、円柱部材３４Ａは凹部２２Ａに遊嵌する。これにより、プレート５０Ｐはリフトジグ３０Ｐの底板３６にまで達する。一方、リフトジグ３０Ｐの上方からプレート５０Ｑが落下すると、プレート５０Ｑの耳部１６ＱＡ（図１参照）が円柱部材３４Ａの上端部に当接することにより、この位置でプレート５０Ｑが係止される。

同様に、リフトジグ３０Ｑの上方からプレート５０Ｑ（図１参照）が落下すると、円柱部材３２は、プレート５０Ｑの貫通孔１８（図１参照）に挿通し、円柱部材３４Ｂは凹部２２Ｂに遊嵌する。これにより、プレート５０Ｑはリフトジグ３０Ｑの底板３６にまで達する。一方、リフトジグ３０Ｑの上方からプレート５０Ｐが落下すると、プレート５０Ｐの耳部１６ＰＢ（図１参照）が円柱部材３４Ｂの上端部に当接することにより、この位置でプレート５０Ｐが係止される。リフトジグ３０Ｐ，３０Ｑは、このようにして、プレート５０Ｐ，５０Ｑを振り分けて分別する。

〈第２実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態のプレート振分装置（Ｓ１）によれば、ジグ（３０Ｐ，３０Ｑ）は、第１の位置表示部（２２Ａ）の有無に応じて第１のプレート（５０Ｐ）または第２のプレート（５０Ｑ）のうち一方を係止する第１の係止部（３４Ａ）と、第２の位置表示部（２２Ｂ）の有無に応じて第１のプレート（５０Ｐ）または第２のプレート（５０Ｑ）のうち他方を係止する第２の係止部（３４Ｂ）と、を有する。
これにより、第１の係止部（３４Ａ）および第２の係止部（３４Ｂ）に応じて、第１のプレート（５０Ｐ）と第２のプレート（５０Ｑ）とを確実に振り分けることができる。

［第３実施形態］
〈第３実施形態の構成〉
次に、本発明の第３実施形態によるプレート積層装置について説明する。
上述した第２実施形態のプレート振分装置Ｓ１は、プレス機等から排出されるプレート５０Ｐ，５０Ｑを振り分けた。しかし、プレート５０Ｐ，５０Ｑが、ブロックコア１０Ｐ，１０Ｑを構成する枚数ずつ、交互にプレス機等から排出される場合には、排出されたプレート５０Ｐ，５０Ｑをそのまま積層することにより、積層体１（図１参照）を迅速に製造できる。本実施形態のプレート積層装置Ｓ２は、その用途に適用されるものである。

図５は、第３実施形態によるプレート積層装置Ｓ２の模式図である。
図５に示すように、プレート積層装置Ｓ２は、シリンダ６０（搬送路）と、切り分け機構６２と、昇降機構６４と、センサ６８Ｐ，６８Ｑと、制御装置７０と、リフトジグ８０（ジグ）と、を備えている。そして、リフトジグ８０は、底板８６と、円柱部材８２と、を備えている。ここで、底板８６および円柱部材８２は、第２実施形態のリフトジグ３０Ｐ，３０Ｑ（図４参照）における底板３６および円柱部材３２と同様に構成されている。但し、リフトジグ８０には、図４に示した円柱部材３４Ａ，３４Ｂに対応する物は設けられていない。従って、リフトジグ８０は、プレート５０Ｐ，５０Ｑの双方を蓄積し保持する。

本実施形態においても、プレート５０Ｐ，５０Ｑは、ロール状の電磁鋼板をプレス機等（図示せず）で打ち抜いて形成される。但し、本実施形態において、形成されたプレート５０Ｐ，５０Ｑは、ブロックコア１０Ｐ，１０Ｑを構成する所定枚数毎に、交互にシリンダ６０に供給される。シリンダ６０に供給されたプレート５０は、シリンダ６０内を下方に向かって落下する。センサ６８Ｐはプレート５０Ｐの凹部２２Ａ（図１参照）を検出し、センサ６８Ｑはプレート５０Ｑの凹部２２Ｂを検出する。切り分け機構６２は、プレート５０の落下経路に適宜挿入されることにより、リフトジグ８０に対するプレート５０の供給を停止する。昇降機構６４は、リフトジグ８０を上下方向に駆動する。制御装置７０は、センサ６８Ｐ，６８Ｑの検出信号に基づいて、昇降機構６４および切り分け機構６２を制御する。

制御装置７０は、リフトジグ８０がプレート５０を保持していない状態では、底板８６の上面が、レベルＬＳに位置するように、昇降機構６４によってリフトジグ８０を駆動する。その後、底板８６の上面に複数のプレート５０が積層されてゆくと、これらプレート５０によって積層体１が成長してゆく。そして、制御装置７０は、センサ６８Ｐ，６８Ｑの検出信号に基づいて、積層体１の上面１ａがレベルＬＳ付近になるように、昇降機構６４によってリフトジグ８０を駆動する。このように、プレート５０が積層されることによって積層体１が成長してゆき、１個のステータコアを構成する所定数のブロックコア１０Ｐ，１０Ｑが積層されると、制御装置７０の制御の下、プレート５０が切り分けられる。すなわち、制御装置７０は、リフトジグ８０を大きく下降させるとともに、切り分け機構６２をプレート５０の落下経路に挿入する。

図６は、プレート５０を切り分けた状態におけるプレート積層装置Ｓ２の模式図である。
図６において、リフトジグ８０に載置されている積層体１は、１個のステータコアを構成する所定数のブロックコア１０Ｐ，１０Ｑを有している。この積層体１は、図示せぬ溶接装置に搬送され、この溶接装置によって凸部２０Ａ，２０Ｂ（図１参照）が溶接されると、ステータコアが形成される。積層体１が完成した後においても、シリンダ６０内には、プレート５０が落下してくる。これらプレート５０は、切り分け機構６２によって係止され、次の積層体を構成するために用いられる。

なお、本実施形態においても、プレート５０は、単に積層するよりも転積したほうが好ましい。プレート５０を転積する場合には、シリンダ６０にプレート５０を供給する前にプレート５０を回転させてもよく、リフトジグ８０の底板８６を適宜回転させてもよい。

〈第３実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態のプレート積層装置によれば、センサ（６８Ｐ，６８Ｑ）は、第１の位置表示部（２２Ａ）および第２の位置表示部（２２Ｂ）の有無に応じてジグ（８０）に供給されたプレートが第１のプレート（５０Ｐ）または第２のプレート（５０Ｑ）の何れであるかを検出し、制御装置（７０）は、センサ（６８Ｐ，６８Ｑ）の検出信号に基づいて、切り分け機構（６２）を動作させる。
これにより、制御装置（７０）は、切り分け機構（６２）を正確なタイミングで動作させることができ、積層体１の積厚、あるいはプレート（５０）の数のばらつきを抑制し、ステータコアまたは回転電機の性能のばらつきも抑制することができる。

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

（１）上記各実施形態における積層体１は、図７に示すように変形してもよい。ここで、図７は、一変形例による積層体１１０の要部の平面図である。
図７に示す積層体１１０においては、図１における凹部２２Ａに代えて、略矩形状の凹部１２２Ａが形成されている。さらに、図１における凹部２２Ｂに代えて、凹部１２２Ａと対称を成す略矩形状の凹部も形成されている（図示略）。このように、凹部１２２Ａ等の形状を略矩形にすることにより、プレート５０Ｐ，５０Ｑの位置決め精度を高めることができる。なお、凹部１２２Ａ等を矩形以外の多角形状に形成しても同様の効果が得られる。

（２）また、上記各実施形態における積層体１は、図８に示すように変形してもよい。ここで、図８は、他の変形例による積層体２１０の要部の平面図である。
図８に示す積層体２１０においては、図１における凹部２２Ａに代えて、凸部２２２Ａが形成されている。さらに、図１における凹部２２Ｂに代えて、凸部２２２Ａと対称を成す凸部も形成されている（図示略）。このように、凹部２２Ａ等に代えて凸部２２２Ａ等を適用することにより、プレート５０Ｐ，５０Ｑの剛性（すなわちステータコアの剛性）の低下を抑制することができる。

１ 積層体（ステータコア）
１２ バックヨーク
１６ＰＡ，１６ＰＢ 耳部（第１の耳部）
１６ＱＡ，１６ＱＢ 耳部（第２の耳部）
２２Ａ 凹部（第１の位置表示部）
２２Ｂ 凹部（第２の位置表示部）
３０Ｐ，３０Ｑ リフトジグ（ジグ）
３４Ａ 円柱部材（第１の係止部）
３４Ｂ 円柱部材（第２の係止部）
４０，６０ シリンダ（搬送路）
５０ プレート
５０Ｐ プレート（第１のプレート）
５０Ｑ プレート（第２のプレート）
６２ 切り分け機構
６８Ｐ，６８Ｑ センサ
７０ 制御装置
８０ リフトジグ（ジグ）

Claims (2)

1. ステータコアを構成するための複数の第１のプレートと、複数の第２のプレートとが搬送される搬送路と、前記搬送路を介して搬送された前記第１のプレートと、前記第２のプレートとを分別して振り分けるジグと、
   を有し、
   前記第１のプレートは、円環状の第１のバックヨークと、前記第１のバックヨークの外周から突出した第１の耳部と、前記第１の耳部の周回方向等分位置に形成された３箇所の第１の位置表示部と、を有し、
   前記第２のプレートは、円環状の第２のバックヨークと、前記第２のバックヨークの外周から突出した第２の耳部と、前記第２の耳部の前記第１の位置表示部が形成された箇所とは周回方向の位置が異なる周回方向等分位置に形成された３箇所の第２の位置表示部と、を有し、
   前記ジグは、前記第１の位置表示部の有無に応じて前記第１のプレートまたは前記第２のプレートのうち一方を係止する第１の係止部と、前記第２の位置表示部の有無に応じて前記第１のプレートまたは前記第２のプレートのうち他方を係止する第２の係止部と、を有する
   ことを特徴とするプレート振分装置。
2. 前記第１の耳部および前記第２の耳部は、何れも貫通孔を有し、
   前記ジグは、
   前記第１の耳部の貫通孔に挿通する第１の柱部材と、前記第１の係止部と、を有する第１のジグと、
   前記第２の耳部の貫通孔に挿通する第２の柱部材と、前記第２の係止部と、を有する第２のジグと、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレート振分装置。

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