(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前述の製造方法において、かしめ部による固定を採用する場合には、かしめ部における鋼板間の導通により損失が生じる可能性がある。
また、接着剤による固定を採用する場合には、予め鋼板に接着剤層を形成することが必要である。また、打ち抜き加工等により鋼板を作製した後に、鋼板を製造装置から取り出し、手作業により積層し、加熱により接着剤を硬化させる工程が必要となる。そのため、生産性が低くなるという問題がある。
【0005】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、鋼板間の導通が生じず、かつ生産性の低下が起きない積層鋼板の製造方法および製造装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明は、複数の
環状板の鋼板(例えば、実施形態における環状板1)を積層させて
固定子コア(例えば、実施形態における固定子コア10)となる積層鋼板(例えば、実施形態における固定子コア10)を製造する方法であって、
前記固定子コアは、径方向の内側に向かって突出する複数のティース(例えば、実施形態におけるティース17)を有し、前記鋼板の表面(例えば、実施形態における表面1a)に接着剤(例えば、実施形態における接着剤8)を塗布する塗布工程(例えば、実施形態における第2工程P2)と、前記接着剤を塗布した鋼板と他の鋼板(例えば、実施形態における積層体12)とを、前記鋼板の厚さ方向に沿う軸の周りに位置をずらして積層し、前記接着剤を塗布した鋼板と前記他の鋼板とを前記接着剤によって接着させる積層工程(例えば、実施形態における第3工程P3)と、を含み、前記塗布工程では、前記積層工程にて前記鋼板と前記他の鋼板とを前記接着剤によって接着させたときに、前記接着剤が
前記鋼板の外周縁(例えば、実施形態における外周縁1b)よりも前記径方向の内側かつ前記複数のティースよりも前記径方向の外側において前記軸の周りに連続した
円環状となるように前記接着剤を塗布する、積層鋼板の製造方法を提供する。
【0007】
請求項2に記載の発明は、前記塗布工程において、前記接着剤は、前記鋼板の表面に複数の点状に塗布される、請求項1に記載の積層鋼板の製造方法を提供する。
【0008】
請求項3に記載の発明は、前記塗布工程で前記接着剤が塗布されたすべての鋼板を前記積層工程に供する、請求項1または2に記載の積層鋼板の製造方法を提供する。
【0009】
請求項4に記載の発明は、前記塗布工程および前記積層工程を、共通の製造装置(例えば、実施形態における製造装置4)内で行う、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の積層鋼板の製造方法を提供する。
【0010】
請求項5に記載の発明は、複数の
環状板の鋼板を積層させて
固定子コアとなる積層鋼板を製造する装置であって、
前記固定子コアは、径方向の内側に向かって突出する複数のティースを有し、前記鋼板の表面に接着剤を塗布する塗布手段(例えば、実施形態における供給部15)と、前記接着剤を塗布した鋼板と他の鋼板とを、前記鋼板の厚さ方向に沿う軸の周りに位置をずらして積層し、前記接着剤を塗布した鋼板と前記他の鋼板とを前記接着剤によって接着させる積層手段(例えば、実施形態における積層部16)と、を含み、前記塗布手段では、前記積層手段にて前記鋼板と前記他の鋼板とを前記接着剤によって接着させたときに、前記接着剤が
前記鋼板の外周縁よりも前記径方向の内側かつ前記複数のティースよりも前記径方向の外側において前記軸の周りに連続した
円環状となるように前記接着剤を塗布可能に構成された、積層鋼板の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、塗布工程では、積層工程にて鋼板と他の鋼板とを接着剤によって接着させたときに、接着剤が軸の周りに連続した形状となるように接着剤を塗布するので、接着剤は軸周りの広い範囲に塗布される。そのため、硬化過程で接着剤層にせん断力が加えられても応力集中は生じにくく、せん断応力を原因とする硬化反応の阻害は起こりにくい。よって、接着剤層の接着強度を高めることができ、接着剤の使用量の抑制が可能である。したがって、硬化に要する時間を短くでき、生産速度を高め、製造コスト抑制を図ることができる。
請求項1に記載の発明によれば、接着剤層を介して鋼板が接着固定されるため、鋼板間の導通は起きず、損失増大を回避できる。さらに、工程が簡略であるため、生産性の低下は生じない。
【0012】
請求項2に記載の発明によれば、接着剤は、鋼板の表面に複数の点状に塗布されるので、積層工程にて鋼板と他の鋼板とを重ねたときに、点状に塗布された接着剤が押し広げられて確実に鋼板の表面に円環状に塗布される。これにより、接着剤は軸周りの広い範囲に塗布されるので、前述の応力集中はさらに起こりにくくなる。
請求項3に記載の発明によれば、前記塗布工程で前記接着剤が塗布されたすべての鋼板を前記積層工程に供するため、積層鋼板において鋼板の積層厚さの周方向の偏りが生じにくくなる。また、積層鋼板の平面度が良好となる。よって、積層鋼板の寸法精度を高めることができる。
請求項4に記載の発明によれば、前記塗布工程および前記積層工程を、共通の製造装置内で行うため、鋼板を製造装置から取り出して積層する操作が必要となる製造方法に比べて、生産性を高めることができる。
【0013】
請求項5に記載の発明によれば、塗布手段では、積層手段にて鋼板と他の鋼板とを接着剤によって接着させたときに、接着剤が軸の周りに連続した形状となるように接着剤を塗布可能に構成されているので、接着剤は軸周りの広い範囲に塗布される。そのため、硬化過程で接着剤層にせん断力が加えられても応力集中は生じにくく、せん断応力を原因とする硬化反応の阻害は起こりにくい。よって、接着剤層の接着強度を高めることができ、接着剤の使用量の抑制が可能である。したがって、硬化に要する時間を短くでき、生産速度を高め、製造コスト抑制を図ることができる。
請求項5に記載の発明によれば、接着剤層を介して鋼板が接着固定されるため、鋼板間の導通は起きず、損失増大を回避できる。さらに、工程が簡略であるため、生産性の低下は生じない。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
[積層鋼板]
まず、実施形態の製造方法によって得られた積層鋼板を適用可能な電動機の一例について説明する。
電動機は、例えば、回転子と、回転磁界を発生する固定子とを備えている。固定子の固定子コアは円筒状に形成されている。固定子コアは、コイルが巻かれた状態で、固定具によって筐体に固定される。固定子コアは、誘導電流の低減などを目的として、複数の鋼板を積層させた積層鋼板によって構成されている。
【0016】
図4は、固定子コアの一例を示す斜視図である。固定子コア10は、互いに同じ形状の複数の環状板1(鋼板)を積層させた積層鋼板である。固定子コア10は、複数のコイル用のスロット2と、前述の固定具(ボルト等)を挿通するための複数の挿通孔3とを有する。固定子コア10を構成する環状板1の数は、例えば300枚である。
【0017】
環状板1は、鋼板(例えば電磁鋼板)からなる。環状板1は、概略、円環状に形成されている。環状板1の外形は、平面視において例えば円形である。
挿通孔3は、固定子コア10の外周縁10aに近い位置に形成されている。複数の挿通孔3は、例えば、固定子コア10の中心軸C1に対してn回対称(nは2以上の整数)の回転対称位置に形成されている。挿通孔3は例えば6回対称の回転対称位置に形成されている。中心軸C1は環状板1の厚さ方向に沿う。
【0018】
[積層鋼板の製造装置]
次に、固定子コア10(積層鋼板)を製造する場合を例として、実施形態の積層鋼板の製造方法を説明する。
この製造方法では、
図1に示す積層鋼板の製造装置4を用いて、第1〜第3工程P1,P2,P3によって固定子コア10を作製する。
製造装置4は、環状板1を打ち抜き加工する打ち抜き用金型7(打ち抜き加工手段)と、環状板1の表面1aに接着剤8を塗布するノズル等の供給部15(塗布手段)と、積層体12の周方向位置をずらせつつ環状板1を積層体12に積層する積層部16(積層手段)と、を備えている。
打ち抜き用金型7は、上型5(パンチ)と下型6(ダイ)とを有する。
【0019】
[積層鋼板の製造方法]
以下、各工程について詳しく説明する。
(第1工程P1)
電磁鋼板などからなる鋼板材(図示略)を用意する。鋼板材の一方の面には、後述するプレスのためのプレス油を塗布してもよい。また、鋼板材の前記面には、後述する接着剤層の接着強度を高めるため、プライマーを塗布してもよい。
図1に示すように、鋼板材を製造装置4に導入し、打ち抜き用金型7を用いて鋼板材を打ち抜き加工することによって、環状板1を得る。環状板1は、中心軸C1を中心とする円環状である。なお、周方向とは中心軸C1周りの方向である。
【0020】
(第2工程P2)
供給部15を用いて環状板1の表面1aに接着剤8を塗布することによって接着剤層9を形成する。表面1aは、前述のプレス油およびプライマーを塗布した面とは反対の面であることが好ましい。
接着剤8としては、嫌気性接着剤、加熱硬化型接着剤、二液反応硬化型接着剤などが使用できる。特に、嫌気性接着剤は、高い接着強度が得られるため好ましい。嫌気性接着剤としては、常温硬化性のものが使用できる。接着剤8は絶縁性材料であることが好ましい。
【0021】
嫌気性接着剤は、金属イオンの存在下で空気が遮断されると重合が進行し硬化する接着剤であって、例えばアクリル系の接着剤(例えばヒドロキシアルキルメタクリレート、ウレタンメタクリレート等のジメタクリレート類、エポキシアクリレートなどを含むもの)が使用できる。
接着剤層9を構成する接着剤8の塗布量は、例えば0.1g/m
2以上、20g/m
2以下とすることができる。
【0022】
図2(A)は、積層工程で鋼板を積層する前において、塗布工程で接着剤が塗布された状態を示す斜視図である。
図2(B)積層工程で鋼板を積層した後において、接着剤層が形成された鋼板を示す斜視図である。
図2(A)および
図2(B)に示すように、接着剤8は、第3工程P3において環状板1と積層体12とを接着させたときに、接着剤8(接着剤層9)が中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となるように塗布する。
具体的には、
図2(A)に示すように、接着剤8は、中心軸C1周りの円周方向に沿って、環状板1の表面1aに複数の点状に塗布される。接着剤8は、例えばティース17に対応した位置に2箇所、および隣り合うティース17間において1箇所、それぞれ点状に等間隔となるように塗布される。点状に塗布される接着剤8の直径は、例えばティース17の幅の1/3程度となるように設定される。
これにより、接着剤8は、第3工程P3において環状板1と積層体12とを重ねて接着させたときに、点状に塗布された接着剤8が押し広げられる。そして、接着剤層9は、中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となる。具体的には、
図2(B)に示すように、第3工程P3において環状板1と積層体12とを重ねたときに、点状に塗布された接着剤8が押し広げられ、接着剤層9は円環状となる。このように、接着剤層9が円環状となるように、中心軸C1周りの円周方向に沿って接着剤8を点状に塗布することによって、第3工程P3において積層体12を回転させる際に応力集中が起こりにくくなる。
【0023】
なお、接着剤8は、第3工程P3において環状板1と積層体12とを接着させたときに、接着剤層9が中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となるように塗布されればよい。したがって、点状に塗布される接着剤8のピッチや直径は、実施形態に限定されることはなく、環状板1の直径や径方向における幅、接着剤8の粘性、接着剤層9の厚さ等に応じて、第3工程P3において接着剤層9が中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となるように適宜設定される。
【0024】
接着剤層9は、例えば一定幅をもつ帯状に形成することができる。接着剤層9は、表面1aの外周縁1bに近い位置に、外周縁1bから一定の間隔をおいて形成することができる。接着剤層9は、挿通孔3より径方向内方に位置することが好ましい。
接着剤層9の厚さは、例えば0.1μm以上、20μm以下とすることができる。
【0025】
表面1aには、ティース17に、接着剤8からなる接着剤層11を形成してもよい。接着剤層11の平面視形状は、例えば径方向に沿う長円形である。
【0026】
(第3工程P3)
図1に示すように、積層部16において、接着剤層9を形成した環状板1(1A)と、他の環状板1の積層体12とを、中心軸C1周りに位置をずらして積層する。
図3(A)に示すように、例えば、積層体12を下方から支持する支持部13を中心軸C1周りに回転させることによって積層体12の周方向位置を変化させれば、環状板1と積層体12との周方向位置をずらすことができる。
【0027】
環状板1の挿通孔3(
図2参照)は中心軸C1に対して回転対称となる位置にあるため、
図1に示すように、積層体12の回転角度は、挿通孔3の位置が環状板1(1A)の挿通孔3の位置に合うように選ぶのが好ましい。例えば、
図2(A)および
図2(B)に示す環状板1では、6つの挿通孔3が周方向に等分となる位置にあるため、積層体12の回転角度は、60°およびその倍数(すなわち60°,120°,180°,240°,300°)のうちいずれかであることが好ましい。
このように、環状板1を、積層体12に対して中心軸C1周りに相対的に位置をずらして積層することを転積という。
【0028】
図1に示すように、第2工程P2を経た環状板1は、すべて第3工程P3に供することが好ましい。すなわち、複数枚のうち1枚ではなく、第2工程P2を経たすべての環状板1について、環状板1と積層体12との周方向位置が異なるようにするのが好ましい。これによって、固定子コア10において環状板1の積層厚さの周方向の偏りが生じにくくなる。また、固定子コア10の平面度が良好となる。よって、固定子コア10の寸法精度を高めることができる。
積層体12に積層した環状板1(1A)には、積層体12に向かってプレス圧を加える。これによって、環状板1(1A)の接着剤層9は積層体12に隙間なく密着する。
【0029】
図3(A)および
図3(B)に示すように、第1〜第3工程P1〜P3を繰り返すことによって、積層体12における環状板1の積層枚数は多くなっていく。
積層体12は、製造装置4の筒体14の内部に配置される。積層体12を支持する支持部13は、積層体12の厚さ寸法の増加に応じて下降するため、積層体12の上面位置は変化しない。
【0030】
図3(C)に示すように、積層体12の積層枚数が予め定められた所定の数(例えば100枚)に達すると、次の環状板1(1B)には接着剤層9は形成されない。そのため、予定された積層枚数の環状板1を有する積層体12(完成積層体12A)の上には、接着剤層9が形成されていない環状板1(1B)が載せられる。この環状板1(1B)は、次の積層体12の最初の1枚となる。さらに第1〜第3工程P1〜P3を繰り返すことによって、新たな積層体12の積層枚数は増す。
【0031】
積層体12の積層枚数が増すことによって、完成積層体12Aは、筒体14内で徐々に下方に移動する。
図3(D)に示すように、筒体14から出た完成積層体12Aは取り出される。
図3(A)〜
図3(D)に示すように、積層体12が下方移動する過程で接着剤層9が硬化することによって、環状板1は接着剤層9を介して互いに接着固定される。
【0032】
接着剤層9の硬化が進行しつつ積層体12が下方移動する過程では、環状板1が積層されるごとに積層体12の周方向位置がずらされるため、積層体12の接着剤層9には周方向のせん断力が加えられる。
【0033】
本実施形態の製造方法では、第2工程P2では、第3工程P3にて環状板1と積層体12とを接着剤8によって接着させたときに、接着剤8が中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となるように接着剤8を塗布するので、接着剤8は軸周りの広い範囲に塗布される。そのため、硬化過程で接着剤層にせん断力が加えられても応力集中は生じにくく、せん断応力を原因とする硬化反応の阻害は起こりにくい。よって、接着剤層9の接着強度を高めることができ、接着剤8の使用量の抑制が可能である。したがって、硬化に要する時間を短くでき、生産速度を高め、製造コスト抑制を図ることができる。
本実施形態の製造方法では、接着剤層9を介して環状板1が接着固定されるため、環状板1間の導通は起きず、損失増大を回避できる。さらに、工程が簡略であるため、生産性の低下は生じない。
【0034】
本実施形態の製造方法では、
図2(A)に示すように、第2工程P2で、接着剤8は、環状板1の表面1aに複数の点状に塗布されるので、
図2(B)に示すように、第3工程P3にて環状板1と積層体12とを重ねたときに、点状に塗布された接着剤8が押し広げられて確実に環状板1の表面1aに円環状に塗布される。これにより、接着剤8は中心軸C1周りの広い範囲に塗布されるので、前述の応力集中はさらに起こりにくくなる。
また、第2工程P2で接着剤8が塗布されたすべての環状板1を第3工程P3に供するため、完成積層体12Aにおいて環状板1の積層厚さの周方向の偏りが生じにくくなる。また、完成積層体12Aの平面度が良好となる。よって、完成積層体12Aの寸法精度を高めることができる。
【0035】
本実施形態の製造方法では、第1〜第3工程P1〜P3を共通の製造装置4内で行うため、鋼板を製造装置から取り出して積層する操作が必要となる製造方法に比べて生産性を高めることができる。
【0036】
製造装置4によれば、環状板1を積層体12に対して中心軸C1周りに位置をずらして積層する積層部16を有する。このとき、接着剤8は、第2工程P2で環状板1の表面1aに複数の点状に塗布されるので、第3工程P3にて環状板1と積層体12とを重ねたときに、点状に塗布された接着剤8が押し広げられて、接着剤8は確実に鋼板の表面に円環状に塗布される。そのため、硬化過程で接着剤層9にせん断力が加えられても応力集中は生じにくく、せん断応力を原因とする硬化反応の阻害は起こりにくい。よって、環状板1どうしが強固に接着固定された固定子コア10が得られる。
接着剤層9の接着強度を低下させずに接着剤8の使用量の抑制が可能であるため、硬化に要する時間を短くでき、生産速度を高め、製造コスト抑制を図ることができる。また、接着剤層9を介して環状板1が接着固定されるため、環状板1間の導通は起きず、損失増大を回避できる。さらに、工程が簡略であるため、生産性の低下は生じない。
【0037】
製造装置4によれば、接着剤8を、環状板1と積層体12とを接着させたときに中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となるように、環状板1の表面1aに複数の点状に塗布する供給部15を有する。接着剤8(接着剤層9)が円周方向に連続した形状となるため、硬化過程で接着剤層9にせん断力が加えられても応力集中は生じにくい。そのため、せん断応力を原因とする硬化反応の阻害は起こりにくい。よって、接着剤層9における硬化反応は正常に進行し、接着剤層9の接着強度は高められるため、環状板1どうしが強固に接着固定された固定子コア10が得られる。そのため、接着剤層9の接着強度を低下させずに接着剤8の使用量の抑制が可能である。したがって、硬化に要する時間を短くでき、生産速度を高め、製造コスト抑制を図ることができる。
製造装置4によれば、接着剤層9を介して環状板1が接着固定されるため、環状板1間の導通は起きず、損失増大を回避できる。さらに、工程が簡略であるため、生産性の低下は生じない。
【実施例1】
【0038】
[実施例1]
図5(A)は、実施例1の製造方法によって得られた積層体の構造を示す斜視図である。
図5(B)は、接着剤層を模式的に示す斜視図である。なお、
図5(A)では、第2工程P2により点状に塗布された接着剤8が(
図2(A)参照)第3工程P3において押し広げられ、中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となっている状態を示している。
図1に示すように、鋼板材を製造装置4に導入し、打ち抜き加工によって環状板1を得た(第1工程P1)。
図2(A)に示すように、アクリル系の嫌気性接着剤(常温硬化性)である接着剤8を、ティース17に対応した位置に2箇所、および隣り合うティース17間において1箇所、それぞれ点状にかつ中心軸C1周りに沿って等間隔となるように塗布した(第2工程P2)。
【0039】
図3(A)〜
図3(D)に示すように、積層体12を中心軸C1周りに60°回転させつつ環状板1を積層した(第3工程P3)。第3工程P3においては、完成積層体12Aを構成するすべての環状板1の周方向位置が隣り合う環状板1に対して60°ずれるようにした。このとき、点状に塗布された接着剤8は、環状板1と積層体12とを重ねて接着させたときに押し広げられる。これにより、接着剤層9は、中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となる(
図5(A)および
図5(B)参照)。
積層体12を60°回転させる際に接着剤層9に生じる応力を、モデルを使い算定した。結果を
図5(B)および
図7に示す。
図5(B)では、接着剤層9に生じる応力を濃淡で表示した。表示した色が濃いほど応力が大きい。
図7において、縦軸は最大応力を示し、横軸は生産速度(単位時間あたりに打ち抜き加工された環状板1の数)を示す。
図5(B)および
図7に示すように、接着剤層9に発生する最大応力は小さかった。
【0040】
[比較例1]
図6(A)は、比較例1の製造方法によって得られた積層体の構造を示す斜視図である。
図6(B)は、接着剤層を模式的に示す斜視図である。なお、
図6(A)および
図6(B)では、点状に塗布された接着剤8が押し広げられるが、中心軸C1周りの周方向にそれぞれ隣同士で繋がることなく、互いに離間している状態を示している。
図6(A)に示すように、周方向に並ぶティース17について、周方向に一つおきのティース17に対応した位置に1箇所、合計24個のドット状として接着剤8を塗布すること以外は実施例1と同様にして接着剤層29を形成した。比較例1では、第3工程P3において環状板1と積層体12とを重ねたとき、ドット状に塗布された接着剤8が押し広げられるが、中心軸C1周りの円周方向にそれぞれ隣同士で繋がることなく互いに離間する(
図6(A)および
図6(B)参照)。接着剤層29の面積(塗布面積)は、実施例1の接着剤層9と同じとした。その他の条件は実施例1と同様とした。
【0041】
実施例1と同様に、積層体12を回転させる際に接着剤層29に生じる応力を、モデルを使い算定した。結果を
図6(B)および
図7に示す。
図6(B)および
図7に示すように、接着剤層29に発生する最大応力は、実施例1に比べて大きかった。
また、複数のドット状の接着剤層29のすべてに応力が高くなった箇所(色が濃い箇所)があった。中心軸C1周りの円周方向に連続した形状となる実施例1と比較して、比較例1の接着剤層29は数が多い。このため、比較例1において発生した応力の合計は、実施例1に比べて大きかった。
【0042】
なお、この発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、前述の実施形態の製造方法では、第2工程P2を経たすべての環状板1について、環状板1と積層体12との周方向位置をずらすが、これに限らず、第2工程P2を経た環状板1のうち一部のみについて環状板1と積層体12との周方向位置をずらす方法(いわゆるブロック転積)をとることもできる。例えば、第2工程P2を経た環状板1について、複数枚に1枚の割合で環状板1と積層体12との周方向位置をずらすことができる。
【0043】
第1実施形態の製造方法では、鋼板の表面に円周方向に連続する接着剤層を形成したが、接着剤層の数は1つに限らず、例えば、前記接着剤層とは径方向に異なる位置に、円周方向に連続する形状の第2の接着剤層を形成してもよい。第2の接着剤層は、円環状(
図2参照)でもよいし、複数の円弧状でもよい。
第1実施形態の製造方法では、すべての鋼板を接着剤によって接着固定するが、これに限らず、積層鋼板を構成する複数の鋼板のうち一部の鋼板を、接着剤ではなく他の手法(例えば溶接)によって他の鋼板に固定してもよい。
実施形態の製造方法で得られる積層鋼板は、固定子コアに限らず、例えば回転子に適用してもよい。
実施形態の製造方法では、第3工程P3において環状板1(1A)を積層させる対象は複数の環状板1からなる積層体12であるが、1枚の環状板1に環状板1(1A)を積層させてもよい。