JP4730461B2 - 磁芯の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は電機子用磁芯及び磁芯の製造方法に関する。当該電機子用磁芯は、特にアキシャルギャップ型の回転電機に採用される電機子において採用される。

アキシャルギャップ型の回転電機は、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転子と、回転軸に平行な方向（以下「軸方向」と称す）において当該回転子と対向する固定子とを備える。殆どの場合、回転子及び固定子はそれぞれ界磁子及び電機子として機能する。

電機子では電機子用磁芯（以下、単に「磁芯」とも称す）が、軸方向に垂直な周方向において環状に配置される。

アキシャルギャップ型の回転電機において磁芯を流れる磁束は、周方向に環状に配置された複数の磁芯同士の間を流入出するため、周方向成分を有する。そして磁束の周方向成分は周方向に垂直な面における渦電流の発生、ひいては鉄損の増大を招来する。当該渦電流の発生を抑制するべく、磁芯をその回転軸に対する径方向（これは当該磁芯において軸方向にも周方向にも垂直である）に積層された電磁鋼板で形成することが提案されている。

そして界磁子と電機子との対向方向から見た磁芯の形状（以下、「対向方向平面視における磁芯の形状」等と表現する）は、径方向についての位置が大きくなるほど（つまり外周ほど）周方向に幅広とすることが望まれる。かかる形状は対向方向平面視における磁芯の面積を大きくしつつ、電機子巻線の占積率を大きくし易いという利点を招来する。このような形状の磁芯の製造には、例えば特許文献１に開示された技術が採用できる。

なお、電磁鋼板の積層構造の二つが、外周ほど周方向に幅広な一つの磁芯に備えられる技術が特許文献２に例示されている。

特開２００７−２５２０６４号公報 特開２００９−１１０８６号公報

しかしながら、磁芯を流れる磁束は径方向成分を有する傾向にある。これは当該磁束の大きさが径方向に不均一となる傾向にあるからである。特に上述のように、磁芯の周方向の寸法が径方向の位置に依存する場合、この傾向は顕著となる。

磁芯はその周方向の寸法が大きい位置ほど、より多くの磁束を軸方向に流しうる。他方、界磁子と磁芯の間に流れる界磁磁束の磁束量の径方向における分布と、磁芯の周方向の寸法の径方向における分布とは、相互に比例関係にあるとは限らない。よって磁芯内における磁束の径方向分布は、界磁子に近いほど不均一となり、界磁子から離れるほど均一となる。このような軸方向における磁束の径方向分布の変動は、磁芯を流れる磁束が径方向成分を有することを示している。

また上述の二つの分布が比例した場合、軸方向に流れる磁束は径方向に分布を有し、磁芯の周方向の寸法が大きい位置ほど、当該磁束は多く流れる。他方、複数の磁芯同士の間の磁束の流入出はヨークによって案内されるが、ヨークにおける磁束分布は一様である。よってヨーク近傍において磁芯において流れる磁束は、径方向成分を有する傾向にある。そして磁束の径方向成分は径方向に垂直な面における渦電流の発生を招来する。

しかるに、径方向に積層された電磁鋼板の各々は、径方向に垂直な面に平行に延在するので、磁束の径方向成分に起因する渦電流の発生を抑制しにくい。

そこで本願発明は、磁束の周方向成分に起因する渦電流の発生のみならず、径方向成分に起因する渦電流の発生をも抑制する磁芯を提供することを目的とする。また、当該磁芯の製造における歩留まりを向上することも他の目的とする。

この発明にかかる磁芯の製造方法の第１の態様では、電磁鋼板である原材（８）が搬送方向（Ｋ）へ所定長さ（Ｐ）毎に搬送される。そして、（ａ）前記原材の搬送が停止されるときに、第１パンチ（９２）を用いて前記原材を打ち抜く工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で前記原材に残された電磁鋼板を、その前記搬送方向における寸法が前記所定長さ以下である矩形（Ｑ）に打ち抜いて積層用鋼板（１０１〜１０６，２０１〜２０６）を得る工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で得られた前記積層用鋼板のうち、前記搬送方向に垂直な方向たる幅方向における前記第１パンチに対する一方側で得られたもの（１０１〜１０６）を、その打ち抜かれた順序で積層する工程とを備える。但し、前記工程（ａ）は前記幅方向において、前記第１パンチを第１の位置（９２ａ，９２ｆ；９０ｇ，９０ｌ）と第２の位置（９２ｃ、９２ｄ；９０ｉ，９０ｊ）との間で往復させることによって前記第１パンチの位置を更新して繰り返し行われ、前記工程（ｃ）では、前記第１の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（１０１，１０６）と、前記第２の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（１０３，１０４）とを境界として前記積層用鋼板が積層されて複数の積層体（１０ａ，１０ｂ）が得られる。そして（ｄ）前記工程（ｃ）での積層体同士を、前記第１パンチで打ち抜かれた位置同士を反対側にして隣接させて磁芯（１）を形成する工程を更に備える。

この発明にかかる磁芯の製造方法の第２の態様は、その第１の態様であって、（ｅ）前記工程（ｂ）で得られた前記積層用鋼板のうち、前記搬送方向に垂直な方向たる幅方向における前記第１パンチに対する他方側で得られたもの（２０１〜２０６）を、その打ち抜かれた順序で、前記第１の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（２０１，２０６）と、前記第２の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（２０３，２０４）とを境界として前記積層用鋼板が積層されて複数の積層体（２０ａ，２０ｂ）を得る工程と、（ｆ）前記工程（ｅ）での積層体同士を、前記第１パンチで打ち抜かれた位置同士を反対側にして隣接させて磁芯（１）を形成する工程とを更に備える。

この発明にかかる磁芯の製造方法の第３の態様は、その第２の態様又は第３の態様であって、（ｇ）前記工程（ｃ）の実行よりも前に、前記工程（ａ）と対となって実行され、前記原材（８）の搬送が停止されるときに、前記幅方向の位置（９１ａ〜９１ｆ）が維持される第２パンチ（９１）を用いて前記原材を打ち抜く工程を更に備える。

この発明にかかる磁芯の製造方法の第１の態様は、軸方向（Ｚ）において界磁子（４）と対向する電機子において前記軸方向と垂直な周方向（θ）に環状に配置される磁芯（１）電機子用磁芯を製造することができる。当該磁芯の各々は、前記周方向の一方側の第１部分（１ａ）及び前記周方向の他方側の第２部分（１ｂ）を備える。前記第１部分及び前記第２部分の各々は、前記軸方向及び前記周方向のいずれにも垂直な径方向（Ｒ）に積層される複数の電磁鋼板（１００）を含む。前記第１部分は第１巻回部分（１１ａ）及び第１境界面（１１０ａ）を有し、前記第２部分は第２巻回部分（１１ｂ）及び第２境界面（１１０ｂ）を有する。前記第１境界面及び前記第２境界面は前記軸方向及び前記径方向に平行であり、前記第１境界面と前記第２境界面とは相互に隣接して配置され、前記第１巻回部分及び前記第２巻回部分は、前記軸方向を中心とする電機子巻線（１５）が巻回される巻回部（１１）を形成する。

この発明にかかる磁芯の製造方法の第２の態様は、磁芯に採用される積層用鋼板を原材から無駄を少なくして取得し、原材の使用効率を高め、ひいては磁芯の製造における歩留まりを向上させる。

この発明にかかる磁芯の製造方法の第３の態様は、径方向の位置に依存しない幅方向の寸法を有する、磁芯の磁束案内部や埋設部を形成することができる。

アキシャルギャップ型の回転電機に採用される電機子のコアの構造を例示する斜視図である。 磁芯の外観を示す斜視図である。 磁芯の第１部分の外観を示す斜視図である。 磁芯の第２部分の外観を示す斜視図である。 磁芯の外観を示す斜視図である。 対向方向平面視における磁芯の外観を示す平面図である。 原材に対する固定パンチの位置を示す平面図である。 原材に対する可動パンチの位置を示す平面図である。 固定パンチ及び可動パンチによって打ち抜かれた後の原材を示す平面図である。 打ち抜かれた積層用鋼板の平面形状を示す模式図である。 打ち抜かれた積層用鋼板の積層を示す模式図である。 打ち抜かれた積層用鋼板の積層を示す模式図である。 打ち抜かれた積層用鋼板の平面形状を示す模式図である。 打ち抜かれた積層用鋼板の積層を示す模式図である。 打ち抜かれた積層用鋼板の積層を示す模式図である。 可動パンチによって打ち抜かれた後の原材を示す平面図である。 磁芯の外観を示す斜視図である。 可動パンチによって打ち抜かれた後の原材を示す平面図である。 磁芯の外観を示す斜視図である。 磁芯とインシュレータを示す斜視図である。 磁芯とインシュレータとの組立を示す分解斜視図である。 磁芯とインシュレータを示す斜視図である。 磁芯とインシュレータとの組立を示す分解斜視図である。 アキシャルギャップ型の回転電機の構造を示す断面図である。

第１の実施の形態．
図１を参照して、電機子のコアは、大別して磁芯１、バックヨーク２、支持部材３で構成される。但し磁芯１とバックヨーク２と固定板３との嵌合関係を示すべく、一つの磁芯１についてバックヨーク２と固定板３とから分離して示す。当然、電機子を構成する場合には、当該分離は為されない。

図２４は図１の位置ＸＸにおける回転電機の断面を示す。図１及び図２４を参照して、当該電機子は、軸Ｊを回転軸として回転する界磁子４と共に、アキシャルギャップ型の回転電機に採用される。軸方向Ｚは軸Ｊに平行に採用される。電機子は界磁子４と軸方向Ｚにおいて対向する。

界磁子４は基体４１と界磁発生部４２とを備える。基体４１は、回転自在なシャフト４０に固定され、界磁発生部４２は基体４１に固定され、かつ界磁磁束を発生させる。界磁磁束を効率よく電機子に流すため、基体４１はいわゆるバックヨークとして機能すべく、磁性体を採用することが望ましい。

当該電機子コアは、磁芯１の周囲に軸方向Ｚを中心として巻回される電機子巻線１５（図１では図示省略）と共に、電機子に採用される。なお「巻回」とは、磁芯１に対して導線を巻き付けて行く作業を伴う態様のみならず、予めコイルとして形成された形状の電機子巻線が磁芯１に嵌められる態様をも含む。コイルは、磁芯１のそれぞれに巻回される、いわゆる集中巻方式である。

磁芯１は軸Ｊを中心軸とする周方向θにおいて環状に配置される。そして磁芯１の各々では、電磁鋼板（不図示：後に詳述する）が径方向Ｒに積層されている。つまり磁芯１が電機子のコアとして採用されるとき、いずれの磁芯１についての径方向Ｒも、軸方向Ｚに対して垂直となるように環状に配置される。よって図１に示されるように、異なる磁芯１についての径方向Ｒ１，Ｒ２はコア全体として見れば互いに異なる。

同様に、異なる磁芯１についての周方向θ１，θ２はコア全体として見れば互いに異なる。但し、周方向θ１，θ２は環状方向θ（図２４）としてみれば共通した方向として捉えることができる。

バックヨーク２には軸方向Ｚ側に開口する開口部２１が磁芯１に応じて設けられており、各々の開口部２１はその径方向内側にも開口している。磁芯１は電機子巻線１５が巻回される巻回部１１と、巻回部１１よりもバックヨーク２側に位置する磁束案内部１２とを有している。磁束案内部１２は開口部２１と嵌合することによって磁芯１とバックヨーク２とを磁気的に結合する。具体的には、磁束案内部１２は、磁芯１に流れる磁束をバックヨーク２へと案内し、あるいはバックヨーク２に流れる磁束を磁芯１へと案内する。

開口部２１が径方向内側にも開口することにより、当該開口部２１に嵌合する磁束案内部１２を有する磁芯１に流れる磁束の軸方向成分に起因する渦電流が、バックヨーク２に発生することを抑制する。複数の開口部２１が相まって開口２０を構成している。

磁芯１は磁束案内部１２に対して巻回部１１と反対側に位置する埋設部１３をも有している。これに対応して固定板３には溝３１が設けられている。溝３１は軸方向Ｚにおいて貫通していてもよい。

ここでは磁芯１は奇数個（９個）設けられる場合を例示するので、図２４では図中左側で磁芯１の巻回部１１、磁束案内部１２、埋設部１３、鍔部１４が現れるが、図中右側ではこれらの代わりに電機子巻線１５が現れている。

埋設部１３は溝３１と嵌合し、固定板３は磁芯１を機械的に保持している。これに対してバックヨーク２と磁芯１とは磁気的に結合しており、必ずしもバックヨーク２が磁芯１を機械的に保持する必要はない。よってバックヨーク２と固定板３は、両者が相互に固定されていれば、磁気的結合と機械的結合というそれぞれが担保すべき機能に鑑みた材料を以て形成することができる。例えばバックヨーク２は軸方向Ｚに沿って積層された電磁鋼板で主として形成され、あるいは圧粉磁芯で形成される。固定板３の材料としては金属塊を挙げることができる。

固定板３と磁芯１との固定は溝３１と埋設部１３との嵌合を必須とするものではない。例えば両者を接着や溶接にて固定することができる。

磁芯１において界磁子４と最も近接する部位には鍔部１４が設けられることが望ましい。電機子と界磁子の磁気的相互作用の効率を高めるべく、鍔部１４は巻回部１１よりも広く設定される。ここでは径方向Ｒに沿って電磁鋼板が積層されるので、積層を簡単にするため、鍔部１４は径方向Ｒにおいては巻回部１１よりも拡がらず、周方向θに沿ってのみ拡がる構造が例示されている。勿論、鍔部１４を設けない構造の磁芯１を採用してもよい。

図２乃至図４を参照して、磁芯１は周方向θの一方側（図では矢先側）の第１部分１ａ及び周方向θの他方側（図では矢尻側）の第２部分１ｂを備える。図３及び図４では径方向に積層された電磁鋼板１００が、その厚みが誇張されつつ、部分的に描かれている。
ここで例示される磁芯１では、磁束案内部１２や埋設部１３の形状は径方向Ｒに依存せず、よって直方体を呈する。磁束案内部１２、埋設部１３のそれぞれの周方向の寸法Ｗ２，Ｗ３は径方向Ｒの位置に依存しない。他方、電機子巻線１５の占積率を高める等の理由で巻回部１１は外周側（径方向Ｒ側）で幅広となる。

積層される電磁鋼板１００同士の結合を担保する技術の一例を挙げる。電磁鋼板１００をその厚み方向において局所的に変形させて結合部とし、隣接する電磁鋼板１００同士で当該結合部を相互に嵌合させる。当該結合部は単なる凹凸であってもよいし、電磁鋼板１００を部分的に破断させて厚み方向に変形させてもよい。後者の変形を用いて、積層された電磁鋼板１００同士の結合を得る技術は、「カラマセ」と通称される周知技術である。

このような積層される電磁鋼板１００同士の結合は、第１部分１ａと第２部分１ｂとで個別に適用されることが望ましい。通常、磁芯１は軸方向Ｚに長くなるので、電磁鋼板１００毎に結合部が軸方向Ｚに沿って複数設けられる。しかし結合部は電磁鋼板の磁気特性を劣化させるため、磁気特性が問題となりにくい所、例えば鍔部１４において設けることも望ましい。

第１部分１ａと第２部分１ｂとは境界面１１０を介して隣接する。第１部分１ａは第１巻回部分１１ａ、第１磁束案内部分１２ａ、第１埋設部分１３ａ、第１鍔部分１４ａを有する。第２部分１ｂは第２巻回部分１１ｂ、第２磁束案内部分１２ｂ、第２埋設部分１３ｂ、第２鍔部分１４ｂを有する。第１巻回部分１１ａは第２巻回部分１１ｂと共に巻回部１１を、第１磁束案内部分１２ａは第２磁束案内部分１２ｂと共に磁束案内部１２を、第１埋設部分１３ａは第２埋設部分１３ｂと共に埋設部１３を、第１鍔部分１４ａは第２鍔部分１４ｂと共に鍔部１４を、それぞれ構成する（図１も参照）。

第１部分１ａは第１境界面１１０ａを周方向θの他方側に、第２部分１ｂは第２境界面１１０ｂを周方向θの一方側に、それぞれ有している。そして第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとが相互に隣接する。境界面１１０は第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとの隣接位置と把握できる。但し後述するように、第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとは必ずしも直接に接触する場合に限らず、両者の間に望ましくは周方向の厚みが十分小さい絶縁材料が介在してもよい。

磁芯１はこのように境界面１１０（あるいは第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂ）を介して隣接する第１部分１ａと第２部分１ｂとが結合して形成される。かかる結合は例えば樹脂モールドを採用することで実現できる。

以上のように磁芯１では、その径方向Ｒに垂直ないずれの断面においても、第１境界面１１０ａ及び第２境界面１１０ｂによって分断されるので、当該断面において渦電流が発生可能な面積が低減され、渦電流の発生が低減される。つまり、磁芯１に流れる磁束の径方向成分に起因する渦電流の発生を抑制することができる。

そして径方向Ｒに積層される複数の電磁鋼板１００の境界によって、周方向θに垂直な面が分断される。よって磁芯１に流れる磁束の周方向成分に起因する渦電流の発生可能な面積が低減され、以て渦電流の発生が低減される。しかも電磁鋼板１００の境界は磁気抵抗を有して障壁となるので、磁芯に流れる磁束を径方向Ｒに流れにくくし、以て磁芯に流れる磁束の径方向成分自体の低減にも資する。

第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとの間に絶縁材料を挟むことも望ましい。当該絶縁材料は第１部分１ａと第２部分１ｂとの間の絶縁性を向上させ、以て磁芯１の周方向θに垂直な面における分断を確実にするからである。一例として第１部分１ａと第２部分１ｂとの間に絶縁シートを挟むことが挙げられる。また他の例としては、第１部分１ａと第２部分１ｂとを個別に絶縁性材料でコーティングした後、第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとを隣接させて両者を結合し、磁芯１を形成することが挙げられる。これは、第一の部分１ａと第２部分１ｂの間の電流を遮断するものであり、磁束は通す方が望ましいため、渦電流を遮断する程度の厚みがあれば十分である。

第１部分１ａと第２部分１ｂとを結合する手法として、モールドのほか、レーザー溶接を挙げることができる。但し溶接箇所同士は接触しないことが望ましい。溶接箇所同士が接触すると、第１部分１ａと第２部分１ｂのそれぞれの電磁鋼板１００の延在方向が、径方向Ｒに対して垂直でなくなる可能性が高まるからである。具体的には、溶接部が電磁鋼板１００の厚みの範囲内に入り、電磁鋼板１００ごとに設けられることが望ましい。

またモールドに代替して、磁芯１の軸方向Ｚを軸とする周囲を筒状のインシュレータで囲んでもよい。図２０及び図２１に例示されるように、インシュレータ６は例えば一対の部品６ａ，６ｂからなる。そして部品６ａ，６ｂが周方向θに沿って、相互に組み合わされることによって第１部分１ａと第２部分１ｂとを結合する。あるいは図２２及び図２３に例示されるように、インシュレータ６は例えば一対の部品６ｃ，６ｄからなる。そして部品６ｃ，６ｄが径方向Ｒに沿って、相互に組み合わされることによって第１部分１ａと第２部分１ｂとを結合する。いずれの場合も電機子巻線１５（図２４参照）はインシュレータ６を介して磁芯１に巻回されることになる。

磁芯１は、境界面１１０に関して対称でなくてもよい。図５は境界面１１０が磁芯１の周方向θに関する中心よりも周方向θの他方側にずれている場合を示す。これにより、径方向Ｒの任意の位置における断面は、第２部分１ｂの方が第１部分１ａよりも狭くできる。かかる形態の磁芯１は特に下記の状況において特有の効果を招来する。

界磁子４が周方向θの他方側から一方側へと回転する場合、つまり周方向θの矢印の向きに従って界磁子４が回転する場合、界磁子４と磁芯１との間に流れる磁束量は、他方側の方が一方側よりも多い。これは界磁子において界磁発生部４２が磁芯１に近づく場合には磁気吸引力が両者の間に働き、遠ざかる場合には磁気斥力が働くことに起因する。よって渦電流に資する磁束量は磁芯１の周方向一方側よりも周方向他方側の方が多い。よって第２部分１ｂの径方向Ｒに垂直な断面の断面積を、第１部分１ａのそれよりも小さくすることで、渦電流がより効果的に低減される。

ここでは第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとはいずれも径方向Ｒ及び軸方向Ｚに平行に延在する（即ち周方向θに垂直となる）場合が例示されている。しかし第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとが隣接して磁芯１を形成するときに、積層される電磁鋼板が径方向Ｒに垂直に延在するのであれば、第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂは軸方向Ｚや径方向Ｒに対して傾斜してもよい。

例えば第１部分１ａの外周端で第１境界面１１０ａが径方向Ｒと為す角度と、第２部分１ｂ内での外周端で第２境界面１１０ｂが径方向Ｒと為す角度とが、相互に補角の関係（両者の和が平角）であってもよい。あるいは第１部分１ａの軸方向Ｚ側（界磁子４に近い側）で第１境界面１１０ａが軸方向Ｚと為す角度と、第２部分１ｂの軸方向Ｚ側で第２境界面１１０ｂが径方向Ｒと為す角度とが、相互に補角の関係であってもよい。

更には、第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂとは曲面であってもよく、この場合、両者は相互に嵌合して境界面１１０を構成する。

なお、上述のように溝３１を設ける場合には、開口部２１は軸方向Ｚにおいて貫通する。しかし固定板３を設けない場合も考えられ、この場合には開口部２１は軸方向Ｚにおいて貫通する必要はなく、軸方向Ｚにおいては、単に磁束案内部１２と嵌合するための開口があれば足りる。また固定板３を設けない場合には、当然に溝３１はなく、よって磁芯１において埋設部１３を設ける必要もない。

あるいは開口部２１と溝３１とは、軸方向Ｚから見て同形にしてもよい。この場合、磁束案内部１２と埋設部１３についても、軸方向Ｚから見て同形となる。更に磁束案内部１２と埋設部１３と巻回部１１とを、軸方向Ｚから見て同形としてもよい。このような場合の磁芯１を図１７に示す。

あるいは磁芯１は、軸方向Ｚにおいて一対の回転子に挟まれる電機子に採用されてもよい。この場合に採用される磁芯１では、巻回部１１が一対設けられ、それらが軸方向Ｚにおいて磁束案内部１２を挟む構成を有する。勿論、いずれの巻回部１１に対しても鍔部１４を設けることができる。このような場合の磁芯１を図１９に示す。但し、バックヨーク２や固定板３を設けない態様を採用することもできる。この場合、磁芯１は埋設部１３のみならず磁束案内部１２をも必要とせず、例えば一対の鍔部１４の間に巻回部１１のみが延在する。

あるいは電機子が軸方向Ｚにおいて一方側でのみ界磁子と対向する場合でも、図１９に示される磁芯１を採用することで利点が得られる場合がある。例えば固定板３で溝３１が軸方向Ｚに貫通する場合、軸方向Ｚの他方側に位置する鍔部１４に、溝３１に対して軸方向Ｚにおいて係止する機能を担わせてもよい。かかる場合、溝３１は開口部２１と同様に径方向Ｒの内側にも開口し、磁芯１を溝３１や開口部２１の内周側から配置することになる。

第２の実施の形態．
磁芯１の構造は上述のように種々変形できるものの、その製造が容易となる観点では、第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂは軸方向Ｚ及び径方向Ｒに対して平行となることが望ましい。第１部分１ａ及び第２部分１ｂを形成する電磁鋼板が、その積層方向に平行な第１境界面１１０ａと第２境界面１１０ｂで位置を揃えて積層できるからである。この点で、電磁鋼板を積層方向に対してずらせて積層することになる特許文献２の構造よりも有利である。

更に、磁芯１は境界面１１０に関して対称であれば、これを構成する電磁鋼板を原材から打ち抜く工程において二つの利点を有する。一つは廃材の低減であり、一つは可動パンチ数の削減である。以下、具体的な打ち抜き工程を説明することにより、これらの利点が得られることを説明する。

このような磁芯１を図６に示す。図６は対向方向平面視における磁芯１の外観を示す平面図である。但し、第１磁束案内部分１２ａの径方向Ｒ側の一部、第１埋設部分１３ａ、第１巻回部分１１ａはいずれも第１鍔部分１４ａに隠れており、第１磁束案内部分１２ａの径方向Ｒ側の一部、第２埋設部分１３ｂ、第２巻回部分１１ｂはいずれも第２鍔部１４ｂに隠れている。

図７乃至図９を参照して、電磁鋼板である原材８が搬送方向Ｋに搬送される。一般に原材８は長尺であり、その長手方向が搬送方向Ｋに選定される。原材８は所定長さＰ毎に搬送され、原材８の搬送が停止されるときに、後述する固定パンチや可動パンチによる打ち抜きが実行される。

但し、図７及び図８は説明の簡単のため、原材８の搬送方向Ｋに従って移動する視点で描画されている。そのため、実際には打ち抜きは搬送方向Ｋに対して移動しないが、複数の位置で打ち抜きが行われるように図示されている。

また、ここでは説明の簡単のため、積層枚数を３枚として説明するが、実際の積層枚数はもっと多い。

図７の位置９１ａ〜９１ｆは固定パンチの位置を示す。以下、これらの位置９１ａ〜９１ｆを位置９１と総称したり、当該固定パンチ自体を位置９１として説明したりすることがある。

固定パンチ（及びその位置）９１は、原材８の搬送方向Ｋに垂直な幅方向の位置が維持される。この幅方向の位置９１が固定される意味で「固定」であり、当然ながら、原材８を打ち抜く必要性から、打ち抜き方向（図７乃至図９に即して言えば紙面垂直方向）には可動となる。そのため、位置９１ａ〜９１ｆの幅方向の位置は等しい。

図８の位置９２ａ〜９２ｆは可動パンチの位置を示す。以下、これらの位置９２ａ〜９２ｆを位置９２と総称したり、当該可動パンチ自体を位置９２として説明したりすることがある。

可動パンチ（及びその位置）９２は幅方向に可動である。また当然ながら打ち抜き方向にも可動である。可動パンチ（及びその位置）９２は図中最も左端に存在する位置９２ａ，９２ｆ（以下「第１位置９２ａ，９２ｆ」とも称す）と、最も右端に存在する位置９２ｃ、９２ｄ（以下「第２位置９２ｃ，９２ｄ」とも称す）との間を、幅方向に移動する。

上述のように実際には打ち抜きは搬送方向Ｋに対して移動しないので、位置９１ａ〜９１ｆ、位置９２ａ〜９２ｆは、それぞれこの順に搬送方向Ｋとは反対に進んで図示される。原材８は所定長さＰ毎に搬送され、原材８の搬送が停止されるときに、打ち抜きが行われるので、位置９１ａ〜９１ｆ、位置９２ａ〜９２ｆは、それぞれ搬送方向Ｋに沿って所定長さＰの間隔で図示されることになる。

固定パンチによる打ち抜きと可動パンチによる打ち抜きは対となって実行され（但し両者の先後関係は不問）、図９に示された打ち抜き孔９０ａ〜９０ｆが形成される。

矩形領域Ｑは打ち抜き孔９０ａ〜９０ｆが形成された後で更に原材８を打ち抜く位置であり、その搬送方向Ｋにおける寸法が所定長さＰ以下であって、所定長さＰの間隔で設定される。打ち抜き孔９０ａ〜９０ｆは搬送方向Ｋに沿った方向において矩形領域Ｑからはみ出ることが望ましい。

打ち抜き孔９０ａは固定パンチの位置９１ａにおける打ち抜き及び可動パンチの位置９２ａにおける打ち抜きの結果として得られる。他の打ち抜き孔９０ｂ〜９０ｆについても同様である。このような固定パンチによる打ち抜きと可動パンチによる打ち抜きにおける両者間の搬送方向Ｋにおける位置合わせは周知の技術であるので、ここでは詳細を述べない。

但し、本実施の形態では、固定パンチの位置９１ａにおける打ち抜き部分と可動パンチの位置９２ａにおける打ち抜き部分とが若干重なることが望ましい。他の固定パンチの位置９１ｂ〜９１ｆと可動パンチの位置９２ｂ〜９２ｆに関しても同様である。このことと、打ち抜き孔９０ａ〜９０ｆが搬送方向Ｋに沿った方向において矩形領域Ｑからはみ出ることとにより、打ち抜き孔９０ａ〜９０ｆはそれぞれが属する矩形領域Ｑ内で原材８を図中左側と右側とに分離する。

そして矩形領域Ｑが打ち抜かれることにより、打ち抜き孔９０ａ〜９０ｆに対する一方側（ここでは図中左側）及び他方側（ここでは図中右側）で、原材８からそれぞれ積層用鋼板１０１〜１０６及び積層用鋼板２０１〜２０６が得られる。矩形領域Ｑの打ち抜きと、固定パンチや可動パンチによる打ち抜きとの間の、搬送方向Ｋにおける位置合わせも周知の技術であるので、その詳細は割愛する。なお、原材８の幅寸法が正確に一定で有れば、矩形領域Ｑにおける打ち抜きは、単に原材８を搬送方向Ｋにおいて切断する工程で代替してもよい。

積層用鋼板１０１，２０１を例に採って矩形領域Ｑ内の位置関係をおおまかに説明すれば、固定パンチ（及びその位置）９１における幅狭部は磁束案内部１２と、幅広部は埋設部１３と、それぞれ相補的な関係にある。また可動パンチ（及びその位置）９２における幅狭部は鍔部１４と、幅広部は巻回部１１と、それぞれ相補的な関係にある。同時に打ち抜かれる１対の積層用鋼板において、鍔部１４の幅寸法の合計と、磁束案内部１２の幅寸法の合計を略同一とすると、電磁鋼板の使用効率が更に高まる。

図１０は積層用鋼板１０１〜１０６を打ち抜かれた順に並べて示している。形状を見やすくするためにこれらを打ち抜き順に斜めに配置して図示しているが、実際には斜めに配置される必要はない。原材８は搬送方向Ｋと直交する方向（幅方向）には移動しないため、矩形領域Ｑを打ち抜くことにより、打ち抜き孔９０ｂ〜９０ｆと反対側（原材８の幅方向端部側）を揃えることが容易であり、実際はそのように積層されることが望ましい。

積層用鋼板１０１〜１０６は、打ち抜き孔９０ｂ〜９０ｆの左側で得られる。また第１位置９２ａ，９２ｆは図中で最も左側に位置する。よって第１位置９２ａ，９２ｆに対応する打ち抜き孔９０ａ，９０ｆの左側から得られる積層用鋼板１０１，１０６は、その巻回部１１や鍔部１４に相当する位置での幅寸法が、積層用鋼板１０１〜１０６の中で最も小さい。逆に、第２位置９２ｃ，９２ｄは図中で最も右側に位置するので、打ち抜き孔９０ｃ，９０ｄの左側から得られる積層用鋼板１０３，１０４は、その巻回部１１や鍔部１４に相当する位置での幅寸法が、積層用鋼板１０１〜１０６の中で最も大きい。そして積層用鋼板１０２，１０５の当該幅寸法は、積層用鋼板１０３，１０４のそれよりも小さく、積層用鋼板１０１，１０６のそれよりも大きい。

図１１に示されるように、積層用鋼板１０１〜１０６は打ち抜かれた順で、具体的には先に打ち抜かれたものほど下方に積層される。このとき、上述のように打ち抜き孔９０ｂ〜９０ｆと反対側が揃って積層用鋼板１０１〜１０６が積層される。なお、積層用鋼板１０３と１０４は図では積層されて示されているが、実際には積層されていなくてもよい。積層の単位を決める方法は、公知の方法にて実現できる。

第１位置９２ａ，９２ｆで打ち抜かれた積層用鋼板１０１，１０６と、第２位置９２ｃ，９２ｄで打ち抜かれた積層用鋼板１０３，１０４とを境界として積層用鋼板１０１〜１０６が積層されて複数の積層体１０ａ，１０ｂが得られる。具体的には積層体１０ａは積層用鋼板１０１〜１０３で構成され、積層体１０ｂは積層用鋼板１０４〜１０６で構成される。図１０では説明の容易のため、積層体１０ａ，１０ｂを構成する積層用鋼板１０１〜１０６が離隔して示されている。

そして積層体１０ａ，１０ｂ同士を、打ち抜き孔９０ｂ〜９０ｆと反対側、つまり可動パンチ９２で打ち抜かれた位置同士を反対側にして隣接させることにより、積層体１０ａ，１０ｂはそれぞれ第１部分１ａ及び第２部分１ｂとして機能することになる。

図１３乃至図１５を参照して、積層用鋼板２０１〜２０６についても積層用鋼板１０１〜１０６と同様に、先に打ち抜かれたものほど下方に積層される。そして第１位置９２ａ，９２ｆで打ち抜かれた積層用鋼板２０１，２０６と、第２位置９２ｃ，９２ｄで打ち抜かれた積層用鋼板２０３，２０４とを境界として積層用鋼板２０１〜２０６が積層されて複数の積層体２０ａ，２０ｂが得られる。具体的には積層体２０ａは積層用鋼板２０４〜２０６で構成され、積層体２０ｂは積層用鋼板２０１〜２０３で構成される。図１３では積層体２０ａ，２０ｂを構成する積層用鋼板２０１〜２０６が離隔して示されている。

そして積層体２０ａ，２０ｂ同士を、可動パンチ９２で打ち抜かれた位置同士を反対側にして隣接させることにより、積層体２０ａ，２０ｂはそれぞれ第１部分１ａ及び第２部分１ｂとして機能することになる。

このように可動パンチの位置９２ａ〜９２ｆが幅方向に往復することによって、その幅方向の両側において、原材８から積層用鋼板１０１〜１０６，２０１〜２０６が得られる。よって可動パンチ数は一つで足りる。従来の技術では、打ち抜かれる積層用鋼板の幅に合わせて左右対称に移動する可動パンチの一対が必要であったので、本実施の形態は従来の技術と比較して可動パンチ数を低減したことになる。

また、原材８のうち、積層用鋼板１０１〜１０６，２０１〜２０６に採用されないのは、矩形領域Ｑの外側と、打ち抜き孔９０ｂ〜９０ｆに対応する部分となる。上述のように本実施の形態では可動パンチ数を減らしたことにより、打ち抜き孔９０ｂ〜９０ｆの面積を小さくできることと、従来においても矩形領域Ｑの外側は廃材となっていたことに鑑みれば、本実施の形態では従来の技術と比較して廃材を低減したことになる。

勿論、積層用鋼板１０１〜１０６と積層用鋼板２０１〜２０６の片方のみを磁芯１の作成に用いることができる。廃材低減という観点を除いて考えれば、このような製造工程であっても、第１の実施の形態で説明された磁芯を得ることができるという効果はある。

なお、本実施の形態では磁芯１の磁束案内部１２及び埋設部１３の幅寸法は径方向の位置によらず一定であるので、固定パンチ９１による打ち抜きが必要であった。しかしながら本実施の形態は可動パンチのみによる打ち抜きにも適用できる。

上述の図１７のように巻回部１１と磁束案内部１２と埋設部１３についても、軸方向Ｚから見て同形とする場合、図１６に示す打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌを採用することができる。これらの孔は可動パンチのみによって得られる。打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌは全て同形であり、矩形領域Ｑ内における幅方向の位置のみが異なっている。

原材８を搬送方向Ｋに所定長さＰで搬送し、搬送が停止される毎に、可動パンチが幅方向に往復運動をすることによって更新される可動パンチの幅方向の位置で、打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌが打ち抜かれる。このようにして打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌの両側から得られる積層用鋼板についても、積層用鋼板１０１〜１０６，２０１〜２０６と同様にして、打ち抜き孔９０ｇ，９０ｌで打ち抜かれた積層用鋼板及び打ち抜き孔９０ｉ，９０ｊで打ち抜かれた積層用鋼板を境界として積層することによって積層体を複数個得ることができる。そしてこれらの積層体を、可動パンチで打ち抜かれた位置同士を反対側にして隣接させて磁芯１を形成することができる。ここで打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌの形状は第１鍔部分１４ａや第２鍔部分１４ｂに相当する位置を除いて幅寸法が一定となっているので、図１７に示される磁芯を形成することができる。

また 上述の図１９のように埋設部１３を設けることなく、鍔部１４を一対設ける磁芯１については、図１８に示す打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌを採用することができる。これらの孔も可動パンチのみによって得られる。打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌは全て同形であり、矩形領域Ｑ内における幅方向の位置のみが異なっており、一対の鍔部１４に相当する位置を除いて幅寸法が一定となっている。よって積層用鋼板１０１〜１０６，２０１〜２０６と同様にして積層して積層体を得て、これらを隣接させることにより、図１９に示される磁芯を形成することができる。なお、積層用鋼板１０１〜１０６，２０１〜２０６の形状は、軸方向Ｚに直交する平面に対して面対称の形状であるため、いずれの積層体も同一形状となり、任意の２つの積層体を用いて磁芯１を構成できる。

鍔部１４を設けない磁芯１を得る場合には、打ち抜き孔９０ｇ〜９０ｌの形状としては矩形を採用できる。

第３の実施の形態．
第２の実施の形態のみを実施して得られる磁芯１は、正確にはその対向方向平面視における形状が台形となる。但し、巻回部１１は、これに電機子巻線１５が密着し易いように、当該台形の角部が面取り、あるいは丸められることが望ましい。そこで径方向Ｒの外側の端や、内側の端に配置される電磁鋼板と、これに隣接する電磁鋼板との間での周方向θにおける幅寸法の差分は、径方向Ｒの中央部分で隣接する一対の電磁鋼板同士の幅寸法の差分よりも大きいことが望ましい。

よって、一旦、第２の実施の形態によって得られた積層体１０ａ，１０ｂ、あるいは積層体２０ａ，２０ｂに対して、その径方向Ｒの内外から電磁鋼板を新たに追加して積層し、それぞれ第１部分１ａ及び第２部分１ｂを得てもよい。または、同一の順送金型内で、別の打抜金型（パンチ）を用意して、面取りあるいは丸められた部分を更に打ち抜くことも可能である。

形状のバリエーション．
上述の台形の二つの斜辺が為す角度は、周角（３６０度）を、電機子において環状に配列される磁芯の個数で除した値に設定することができる。

また上記の実施の形態で示されるように周方向θにおいて分割される磁芯と、従来のように分割されない磁芯とを混在させてもよい。例えば分割されない磁芯は、その対向方向平面視における形状が矩形であって、これが分割される磁芯と環状方向において交互に配置される。この場合、分割された磁芯の対向方向平面視における台形の二つの斜辺が成す角度は、周角（３６０度）を、当該分割された磁芯が電機子において配列される個数で除した値に設定することができる。なお、台形の２つの斜辺が底辺と為す角は同一の等脚台形であることが必要である。

磁芯の対向方向平面視における面積は、全ての磁芯において等しいことが望ましい。電機子巻線の巻回数は通常は全ての磁芯において等しく選定されるので、電機子が発生する磁界の対称性をよくするためである。

もちろん、電機子巻線の巻回数を磁芯毎に異ならせることは、上記実施の形態の奏功を損なわせるものではなく、他の要求に応じて適宜設計、選定できる事項である。打抜きパターンについても、２つの部分を１対の電磁鋼板としたが、これを１単位として、複数単位を電磁鋼板の幅方向に同時に打ち抜いても良い。

１ 磁芯
１ａ 第１部分
１ｂ 第２部分
１００ 電磁鋼板
１０１〜１０６，２０１〜２０６ 積層用鋼板
１１ 巻回部
１１ａ 第１巻回部分
１１ｂ 第２巻回部分
１１０ａ 第１境界面
１１０ｂ 第２境界面
１５ 電機子巻線
４ 界磁子
８ 原材
９０ａ〜９０ｌ 打ち抜き孔
９１，９１ａ〜９１ｆ 固定パンチの位置
９２，９２ａ〜９２ｆ 可動パンチの位置
Ｋ 搬送方向
Ｐ 所定長さ
Ｒ 径方向
Ｚ 軸方向
θ 周方向

Claims (3)

1. 電磁鋼板である原材（８）を搬送方向（Ｋ）へ所定長さ（Ｐ）毎に搬送し、
   （ａ）前記原材の搬送が停止されるときに、第１パンチ（９２）を用いて前記原材を打ち抜く工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）で前記原材に残された電磁鋼板を、その前記搬送方向における寸法が前記所定長さ以下である矩形（Ｑ）に打ち抜いて積層用鋼板（１０１〜１０６，２０１〜２０６）を得る工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）で得られた前記積層用鋼板のうち、前記搬送方向に垂直な方向たる幅方向における前記第１パンチに対する一方側で得られたもの（１０１〜１０６）を、その打ち抜かれた順序で積層する工程と
   を備え、
   前記工程（ａ）は前記幅方向において、前記第１パンチを第１の位置（９２ａ，９２ｆ；９０ｇ，９０ｌ）と第２の位置（９２ｃ、９２ｄ；９０ｉ，９０ｊ）との間で往復させることによって前記第１パンチの位置を更新して繰り返し行われ、
   前記工程（ｃ）では、前記第１の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（１０１，１０６）と、前記第２の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（１０３，１０４）とを境界として前記積層用鋼板が積層されて複数の積層体（１０ａ，１０ｂ）が得られ、
   （ｄ）前記工程（ｃ）での積層体同士を、前記第１パンチで打ち抜かれた位置同士を反対側にして隣接させて磁芯（１）を形成する工程と、
   を更に備える、磁芯の製造方法。
2. （ｅ）前記工程（ｂ）で得られた前記積層用鋼板のうち、前記搬送方向に垂直な方向たる幅方向における前記第１パンチに対する他方側で得られたもの（２０１〜２０６）を、その打ち抜かれた順序で、前記第１の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（２０１，２０６）と、前記第２の位置で打ち抜かれた前記積層用鋼板（２０３，２０４）とを境界として前記積層用鋼板が積層されて複数の積層体（２０ａ，２０ｂ）を得る工程と、
   （ｆ）前記工程（ｅ）での積層体同士を、前記第１パンチで打ち抜かれた位置同士を反対側にして隣接させて磁芯（１）を形成する工程と、
   を更に備える、請求項１記載の磁芯の製造方法。
3. （ｇ）前記工程（ｃ）の実行よりも前に、前記工程（ａ）と対となって実行され、前記原材（８）の搬送が停止されるときに、前記幅方向の位置（９１ａ〜９１ｆ）が維持される第２パンチ（９１）を用いて前記原材を打ち抜く工程
   を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の磁芯の製造方法。

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