JP2007074860A - コアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ティースの外周面に凸曲面を形成するコアの製造方法においてティースの成形を行う型の耐久性を向上させる。
【解決手段】ダイ３０には圧粉磁心材料を充填するためのキャビティ部３４が設けられており、キャビティ部３４の底面にはダイ内側へ湾曲した凹曲面３４ａが形成されている。キャビティ部３４に充填された圧粉磁心材料をパンチ３２の押圧面３２ａによりキャビティ部３４の側面及び底面へ押圧してティース分割体を成形することで、ティース分割体の外周面に凹曲面３４ａに沿った形状の凸曲面が形成される。そして、２つのティース分割体をパンチ３２による押圧力が加えられた面同士を合わせて結合することで、ティース１２の組み立てを行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、コアの製造方法に関し、特に、コイルが装着されるティースの外周面に凸曲面が形成されたコアを製造する方法に関する。

この種のコアの製造方法の関連技術が下記特許文献１に開示されている。以下、特許文献１によるコアの製造方法を図１３を用いて説明する。

図１３（ａ）、（ｂ）は、金型のティースを形成する部分の断面図である。金型６０は、磁性粉体６１が充填されるダイ６２と、ダイ６２内に充填された磁性粉体６１を圧縮するパンチ６３とから構成される。そして、パンチ６３が図中下側へ移動し、その下面がダイ６２内の磁性粉体６１を強く押圧することによりコア５０が形成される。

詳述すると、パンチ６３は、コア５０のうち各ティース５１となる部分の磁性粉体６１を圧縮するティース押圧面６５を備える。ティース押圧面６５は、パンチ内側（図中上側）へ凹となるように湾曲して形成されている。

パンチ６３の下面、図中左右方向の端部には、保護面６７が形成されている。保護面６７は、略水平面に形成されており、ティース押圧面６５と接続されている。なお、保護面６７は、圧縮成形時におけるパンチ６３の欠損、パンチ欠けを防止するために設けられるものであり、このパンチ欠けが発生しない程度にその面積が最小となるよう形成されている。

そして、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイ６２内に充填された磁性粉体６１は、パンチ６３に圧縮されることによりコア５０として形成される。この場合において、ティース押圧面６５と接していた部分が、ティース外側（図中上側）へ凸となるように湾曲して形成されたティース５１の曲面５２ａとなる。

特許文献１によれば、コイルが装着されるティース５１の外周面に曲面５２ａを形成することで、コイルの特定部分の面圧がエッジとの接触により高くなるのを防止し、コイルとティースとの短絡を防止している。

その他にも、下記特許文献２によるコアの製造方法が開示されている。

特開２００４−２４２４４３号公報 特開２００４−３６４４０２号公報

特許文献１においては、コイルが装着されるティース５１の外周面に曲面５２ａを形成するために、パンチ６３にその内側へ凹となるように湾曲したティース押圧面６５を形成している。しかし、その場合は、パンチ６３におけるティース押圧面６５より両端側の部分の形状が鋭利な形状となるため、パンチ６３の耐久性が低下してしまうという問題点がある。

本発明は、ティースの外周面に凸曲面を形成するコアの製造方法において、ティースの成形を行う型の耐久性を向上させることを目的とする。

本発明に係るコアの製造方法は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係るコアの製造方法は、コイルが装着されるティースの外周面に凸曲面が形成されたコアを製造する方法であって、凹曲面を含む成形面が設けられた成形型に圧粉磁心材料を充填し、該圧粉磁心材料を押圧型により成形面へ押圧してティース分割体を成形する工程であって、該凹曲面に沿った形状の凸曲面をティース分割体の外周面に形成する成形工程と、成形工程で成形された２つのティース分割体を押圧型による押圧力が加えられた面同士を合わせて結合してティースの組み立てを行う結合工程と、を含み、ティースの外周面の凸曲面が成形型に設けられた凹曲面に沿って形成されることを要旨とする。

本発明の一態様では、成形工程は、圧粉磁心材料を押圧型に形成された平面により成形面へ押圧してティース分割体を成形する工程であることが好適である。

また、本発明の一態様では、成形工程は、圧粉磁心材料を押圧型により成形面へ押圧してヨーク分割体をティース分割体とともに成形する工程であり、結合工程は、２つのティース分割体を結合するとともに、成形工程で成形された２つのヨーク分割体を押圧型による押圧力が加えられた面同士を合わせて結合する工程であることが好適である。

また、本発明の一態様では、コアは、モータのステータコアであることが好適である。

本発明によれば、ティースの外周面の凸曲面を成形型に設けた凹曲面に沿って形成することで、成形型に充填された圧粉磁心材料を押圧する押圧型の形状を鋭利にすることなくティースの外周面に凸曲面を形成することができる。その結果、ティースの成形を行う型の耐久性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜３は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造されるモータのステータコアの概略構成を示す図であり、図１はステータコアの断面図を示し、図２はティースの斜視図を示し、図３はステータコア分割体の斜視図を示す。ステータコア１０は、ステータ周方向に配列され且つ図示しないロータ側へ向かって突出した（ステータ径方向内側へ突出した）複数のティース１２と、これら複数のティース１２を磁気的及び機械的に接続するためのヨーク１４と、を備えている。なお、図１では、各ティース１２にコイル１６が装着された状態でステータコア１０を図示しており、図２，３では、ティース１２に装着されるコイル１６の図示を省略している。

各ティース１２の外周面２２には、ティース周方向において外側へ湾曲した凸曲面２２ａが形成されている。コイル１６は、ティース１２の外周面２２上に、絶縁部材１８を間に挟んだ状態で装着される。このように、コイル１６が装着されるティース１２の外周面２２に凸曲面２２ａを形成することで、コイル１６の特定部分の面圧がエッジとの接触により高くなるのが防止される。なお、ティース１２とコイル１６の間に絶縁部材１８を設ける代わりに、ティース１２の外周面２２に絶縁被膜を形成してもよい。

ステータコア１０は、ロータ回転軸に平行方向（図１の断面に垂直方向）及びステータ周方向に関して分割された複数のステータコア分割体１０ａを結合することで構成される。そして、各ステータコア分割体１０ａは、ティース１２をロータ回転軸に平行方向に関して分割したティース分割体１２ａと、ヨーク１４をロータ回転軸に平行方向及びステータ周方向に関して分割したヨーク分割体１４ａと、を有する。各ティース１２は、２つのティース分割体１２ａをその外周面２２を覆う絶縁部材１８により結合することで構成され、ヨーク１４は、複数のヨーク分割体１４ａをその外周面に配設されたバンド２０により結合することで構成される。

次に、本実施形態に係るステータコア１０の製造方法について説明する。本実施形態においては、以下に説明する成形工程、ティース結合工程、コイル装着工程、及びヨーク結合工程を含む工程によりステータコア１０を製造することができ、圧粉磁心材料を用いてティース１２及びヨーク１４の成形を行う。

図４，５は、ステータコア１０の製造に用いられる製造装置（金型）の概略構成を示す図である。図４，５に示す金型は、ステータコア分割体１０ａの成形を行うためのものであり、圧粉磁心材料が充填されるダイ３０（固定側成形型）と、ダイ３０に充填された圧粉磁心材料を押圧するパンチ３２（可動側押圧型）と、を備えている。なお、図４はパンチ３２による押圧方向に垂直なダイ３０の断面図を示し、図５は図４のＡ−Ａ断面に対応するダイ３０及びパンチ３２の断面図を示す。

ダイ３０には、圧粉磁心材料を充填するためのキャビティ部３４が設けられている。ここでのキャビティ部３４は、成形対象であるステータコア分割体１０ａの形状に応じて形成されており、図５に示すように、キャビティ部３４の底面にはダイ内側へ湾曲した凹曲面３４ａが形成されている。また、パンチ３２における圧粉磁心材料を押圧する押圧面３２ａの形状は、平面となっている。

「成形工程」
ダイ３０及びパンチ３２によりステータコア分割体１０ａを加圧成形する成形工程を行う場合は、まずダイ３０のキャビティ部３４に圧粉磁心材料３６を充填する。そして、図６の断面図に示すように、パンチ３２をダイ３０のキャビティ部３４に挿入して、圧粉磁心材料３６をパンチ３２に形成された押圧面３２ａ（平面）により押圧する。これによって、圧粉磁心材料３６がキャビティ部３４の側面及び底面（成形面）へ押圧され、圧粉磁心材料３６がキャビティ部３４の側面及び底面とパンチ３２の押圧面３２ａ（平面）とに沿って加圧成形される。その結果、図３に示すように、ティース分割体１２ａとヨーク分割体１４ａを含むステータコア分割体１０ａが成形される。ここで、ダイ３０のキャビティ部３４の底面にはダイ内側へ湾曲した凹曲面３４ａが形成されているため、ティース分割体１２ａの外周面２２には凹曲面３４ａに沿った形状の凸曲面２２ａが形成される。また、パンチ３２に形成された押圧面３２ａの形状は平面であるため、ステータコア分割体１０ａにおけるパンチ３２による押圧力が加えられた面１０ｂの形状は平面となる。以上の成形工程においては、外周面２２に凸曲面２２ａが形成されたティース分割体１２ａの成形が行われるとともに、ヨーク分割体１４ａの成形も行われる。

「ティース結合工程」
ティース結合工程においては、図７の斜視図に示すように、成形工程で成形された２つのステータコア分割体１０ａを、パンチ３２による押圧力が加えられた面１０ｂ同士を合わせて結合する。このステータコア分割体１０ａ同士の結合によって、ティース１２の組み立てが行われる。ここでのステータコア分割体１０ａ同士の結合については、例えば図７に示すように、ティース１２の外周面２２に沿った形状の絶縁部材１８をティース１２の外周面２２を覆うように装着することにより行うことができる。ただし、ステータコア分割体１０ａ同士の結合を接着により行うこともできる。以上のティース結合工程においては、２つのティース分割体１２ａがパンチ３２による押圧力が加えられた面同士を合わせて結合されるとともに、２つのヨーク分割体１４ａがパンチ３２による押圧力が加えられた面同士を合わせて結合される。

「コイル装着工程」
コイル装着工程においては、図８の断面図に示すように、ティース結合工程で組み立てられたティース１２の外周面２２（絶縁部材１８の外周面）に導線を巻回することでコイル１６を形成する。図８では、ティース１２に装着された絶縁部材１８を介してティース１２の外周面２２上にコイル１６を形成する場合を示しているが、ティース１２の外周面２２上に絶縁被膜をコーティングしてからコイル１６を形成することもできる。

「ヨーク結合工程」
ヨーク結合工程においては、図９の断面図に示すように、コイル１６が装着された複数のステータコア分割体１０ａを円環状に配列して結合することで、ヨーク１４の組み立てを行う。図９では、結合の一例として、複数のステータコア分割体１０ａをその外周面に配設されたバンド２０により結合する場合を示しているが、複数のステータコア分割体１０ａの結合を接着により行うこともできる。

以上説明した成形工程、ティース結合工程、コイル装着工程、及びヨーク結合工程を経て、各ティース１２の外周面２２にティース周方向において外側へ湾曲した凸曲面２２ａが形成されたステータコア１０を得ることができる。なお、各工程の順序は、以上説明した順序に限るものではなく、例えばコイル装着工程の前にヨーク結合工程を行うことも可能であり、ティース結合工程の前にヨーク結合工程を行うことも可能である。

以上説明した本実施形態においては、ティース１２の外周面２２の凸曲面２２ａをダイ３０に設けた凹曲面３４ａに沿って形成することで、パンチ３２の押圧面３２ａの形状を鋭利にすることなくティース１２の外周面２２に凸曲面２２ａを形成することができる。したがって、コイル１６の特定部分の面圧がエッジとの接触により高くなるのを防止することができるとともに、パンチ３２の耐久性を向上させることができる。その結果、ステータコア１０の生産性を向上させることができる。そして、ティース１２に凸曲面２２ａを形成するための凹曲面３４ａをダイ３０の方に設けることで、凹曲面３４ａの形状の自由度を高めることができ、ティース１２の外周面２２に形成する凸曲面２２ａの形状の自由度を高めることができる。

さらに、本実施形態においては、パンチ３２の押圧面３２ａの形状を平面にすることで、ティース１２を構成する２つのティース分割体１２ａを共通のパンチ３２により成形することができる。したがって、ステータコア１０の生産性をさらに向上させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

本実施形態では、図１０の断面図に示すように、ダイ３０に設けられたキャビティ部３４の側面と底面を接続する曲面として凹曲面３４ａを形成することもできる。ここで、図１０は図４のＡ−Ａ断面に対応するダイ３０及びパンチ３２の断面図を示す。この場合は、図１１の斜視図に示すように、ステータ径方向に垂直なティース１２の断面形状は略矩形状となり、ティース１２の外周面２２の角部に凸曲面２２ａが形成される。すなわち、ティース１２の外周面２２の角部にＲ成形が行われる。

また、本実施形態では、成形工程において、外周面２２に凸曲面２２ａが形成されたティース分割体１２ａを複数成形するとともに、円環状のヨーク分割体１４ａを成形することもできる。その場合におけるダイ３０の断面図を図１２に示す。ここで、図１２はパンチ３２による押圧方向に垂直なダイ３０の断面図を示す。この場合は、ティース結合工程でティース１２及びヨーク１４を組み立てることができるので、ヨーク結合工程を省略することができる。

また、以上の説明では、モータのステータコア１０を製造する場合について説明したが、本実施形態に係る製造方法の適用範囲はステータコアに限るものではなく、本実施形態に係る製造方法により例えばモータのロータコアやトランスやリアクトルを製造することもできる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

実施形態に係るコアの製造方法により製造されるステータコアの概略構成を示す断面図である。 ティースの概略構成を示す斜視図である。 ステータコア分割体の概略構成を示す斜視図である。 実施形態に係るコアの製造方法において用いられるダイの概略構成を示す断面図である。 実施形態に係るコアの製造方法において用いられるダイ及びパンチの概略構成を示す断面図である。 実施形態に係るコアの製造方法における成形工程を説明する断面図である。 実施形態に係るコアの製造方法におけるティース結合工程を説明する斜視図である。 実施形態に係るコアの製造方法におけるコイル装着工程を説明する断面図である。 実施形態に係るコアの製造方法におけるヨーク結合工程を説明する断面図である。 実施形態に係るコアの製造方法において用いられるダイ及びパンチの他の概略構成を示す断面図である。 ティースの他の概略構成を示す斜視図である。 実施形態に係るコアの製造方法において用いられるダイの他の概略構成を示す断面図である。 関連技術のコアの製造方法を説明する断面図である。

符号の説明

１０ ステータコア、１０ａ ステータコア分割体、１２ ティース、１２ａ ティース分割体、１４ ヨーク、１４ａ ヨーク分割体、１６ コイル、１８ 絶縁部材、２２ａ 凸曲面、３０ ダイ、３２ パンチ、３２ａ 押圧面、３４ キャビティ部、３４ａ 凹曲面、３６ 圧粉磁心材料。

Claims (4)

1. コイルが装着されるティースの外周面に凸曲面が形成されたコアを製造する方法であって、
   凹曲面を含む成形面が設けられた成形型に圧粉磁心材料を充填し、該圧粉磁心材料を押圧型により成形面へ押圧してティース分割体を成形する工程であって、該凹曲面に沿った形状の凸曲面をティース分割体の外周面に形成する成形工程と、
   成形工程で成形された２つのティース分割体を押圧型による押圧力が加えられた面同士を合わせて結合してティースの組み立てを行う結合工程と、
   を含み、ティースの外周面の凸曲面が成形型に設けられた凹曲面に沿って形成されることを特徴とするコアの製造方法。
2. 請求項１に記載のコアの製造方法であって、
   成形工程は、圧粉磁心材料を押圧型に形成された平面により成形面へ押圧してティース分割体を成形する工程であることを特徴とするコアの製造方法。
3. 請求項１または２に記載のコアの製造方法であって、
   成形工程は、圧粉磁心材料を押圧型により成形面へ押圧してヨーク分割体をティース分割体とともに成形する工程であり、
   結合工程は、２つのティース分割体を結合するとともに、成形工程で成形された２つのヨーク分割体を押圧型による押圧力が加えられた面同士を合わせて結合する工程であることを特徴とするコアの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載のコアの製造方法であって、
   コアは、モータのステータコアであることを特徴とするコアの製造方法。

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