JP2014176127A - 積層鉄心及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の金型装置の大規模な変更を伴うことなく、従来のような脱落し易いヒゲ状のバリの発生を防止した積層鉄心及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第１の鉄心片１１にかしめ貫通孔１７を、第１の鉄心片１１に接する第２の鉄心片１２にかしめ貫通孔１７に嵌入する凸部１８ａを有するかしめ手段１３を形成した積層鉄心１０及びその製造方法であって、かしめ貫通孔１７の下孔部１９ａの直径は、凸部１８ａが嵌入する上孔部１９の直径より小さく、下孔部１９ａの上領域には、上孔部１９の形成時に発生する余剰金属２０の貯留部３４が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は複数枚の鉄心片をかしめ積層した積層鉄心（例えば、固定子、回転子）及びその製造方法に関する。

一般に、図４に示すように、積層鉄心６０のプレス加工による製造は、電磁鋼板等からなる薄板の金属材料６１（図５参照）にかしめ用の凸部６２を設け、この金属材料６１を所望の形状に外形抜きして鉄心片６３を得る。そして、先行して打ち抜かれている鉄心片６３の凸部６２の裏面に形成されている凹部６４に凸部６２を密接嵌入させて両者（即ち、凹部６４と凸部６２）をかしめ、これを順次繰り返し所定枚数の鉄心片６３を積層固着することによって、積層鉄心６０が完成している（特許文献１の図８参照）。
なお、図４において、６５は軸孔を示す。

特許第５０３９４９９号公報

このような積層鉄心６０は、打ち抜き型で連続的に鉄心片６３が打ち抜かれて積層固定されるため、金型６６より搬出された積層鉄心６０が個別に分離されるように、一つの積層鉄心６０の最下層は、凸部６２に代えて貫通孔６７が設けられた鉄心片６８を備えている。この最下層の鉄心片６８は、図５（Ａ）に示すように、貫通孔形成工程（Ｉ）でパンチ（「カットパンチ」ともいう）６９により貫通孔６７を形成した後、凸部形成工程（II）に送られる。この凸部形成工程（II）では凸部６２を形成するパンチ（「ベンディングパンチ」ともいう）７１で金属材料６１の所定位置に凸部（具体的には半抜きかしめ）６２を形成するのであるが、金型の構成上、貫通孔６７にもパンチ７１が嵌入する。ここで、７５〜７７はダイを示し、（III）は外形抜き工程を示す。

この場合、図５（Ｂ）に示すように、貫通孔６７の打ち抜き精度又は金属材料６１の送り精度に僅かでも誤差が生じていた場合、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、凸部６２を形成するパンチ７１で貫通孔６７の壁面の一部を擦ってヒゲ状のバリ（余剰金属）７２を発生させてしまうという問題がある。なお、カットパンチ６９の径ａとベンディングパンチ７１の径ｂは同一である。
そして、貫通孔６７の壁面が擦られて発生したバリ７２は、モータ組立時に回転子と固定子の間に脱落し、モータの回転不良を発生させる要因となっていた。

このようなバリの問題を解決する手段として、貫通孔を形成した鉄心片が凸部形成工程に位置した際に、ベンディングパンチが貫通孔に入らないように、間欠動作させる方法もあるが、特別な制御機構を追加する必要があって、金型のコストアップに繋がる。
更に、特許文献１のように、貫通孔を有する鉄心片の下側に逆向きの凸部を有する鉄心片を配置して、貫通孔を下側から凸部で密閉することによって、バリが貫通孔から脱落しないようにする方法もあるが、金型に逆向き凸部を形成する機構が必要となり、刃物（パンチ及びダイ）とそれを間欠駆動するための制御機構を追加しなければならず、金型のコストアップや大型化が避けられないため、容易には採用できない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来の金型装置の大規模な変更を伴うことなく、従来のような脱落し易いヒゲ状のバリ（余剰金属）の発生を防止した積層鉄心及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心は、第１の鉄心片にかしめ貫通孔を、該第１の鉄心片に接する第２の鉄心片に前記かしめ貫通孔に嵌入する凸部を有するかしめ手段を形成した積層鉄心であって、
前記かしめ貫通孔の下孔部の直径は、前記凸部が嵌入する上孔部の直径より小さく、前記下孔部の上領域には、前記上孔部の形成時に発生する余剰金属（バリ）の貯留部が形成されている。

また、第２の発明に係る積層鉄心は、第１の発明に係る積層鉄心において、前記下孔部の直径は、前記上孔部の直径の０．６〜０．９倍の範囲にある。

第３の発明に係る積層鉄心は、第２の発明に係る積層鉄心において、前記余剰金属は前記下孔部の上部周囲に環状に配置されている。

第４の発明に係る積層鉄心は、第１〜第３の発明に係る積層鉄心において、前記かしめ手段は平かしめである。

第５の発明に係る積層鉄心の製造方法は、かしめ貫通孔が形成された第１の鉄心片と、該第１の鉄心片の上に凸部と凹部を有するかしめ手段を介してかしめ積層された複数枚の第２の鉄心片とを有する積層鉄心の製造方法において、
前記第１の鉄心片にカットパンチを用いて前記かしめ手段の凹部の直径より小さい直径を有する基準孔を形成する第１工程と、
前記基準孔に前記かしめ手段の凸部が嵌入する上孔部を形成し、該上孔部を形成するのに使用されたベンディングパンチによって削り取られた余剰金属を前記基準孔の下側に形成される下孔部内に導く第２工程と、
前記第１の鉄心片の上孔部に前記凸部を嵌入させて、前記第１の鉄心片の上に前記第２の鉄心片をかしめ積層する第３工程と、
前記第２の鉄心片の上に更に別の前記第２の鉄心片をかしめ積層する第４工程とを有する。

そして、第６の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第５の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記下孔部の直径は、前記上孔部の直径の０．６〜０．９倍の範囲にある。

第１〜第４の発明に係る積層鉄心、及び第５、第６の発明に係る積層鉄心の製造方法においては、下孔部内の上領域にバリ（余剰金属）を（環状に）形成することによって、バリをかしめ貫通孔の壁面に強固に付着させて、バリをかしめ貫通孔内に留め置くことができる。従って、従来のように、ヒゲ状のバリの発生を抑制できる。

また、ヒゲ状のバリが発生しないので、モータ組立時にバリが脱落することもなく、バリに起因したモータの回転不良を防止できる。

凹部を形成するベンディングパンチに対してカットパンチを小径に製作することで、本発明を成し得るために金型を新たに追加する必要もなく、金型の余分なコストアップや大型化を抑止することができる。

（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を示す説明図である。 同方法によって製造された積層鉄心の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を示す説明図である。 従来例に係る積層鉄心の断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
本発明の一実施の形態に係る積層鉄心１０は、図２に示すように、固定子積層鉄心であって、積層鉄心１０は、金型によって打ち抜き形成された複数枚の鉄心片１１、１２をかしめ手段１３を介してかしめ積層して形成されている。なお、鉄心片１１は積層鉄心１０の最下部の鉄心片（第１の鉄心片）を、鉄心片１２はその上に積層される複数枚の鉄心片（第２の鉄心片）を示す。図２に示すように、かしめ手段１３は磁極部１５、環状ヨーク部１６に複数設けられている。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、最下部の鉄心片１１にはかしめ貫通孔１７が、下から２番目以降の鉄心片１２には、かしめ手段１３が形成されている。この実施の形態においては、かしめ手段１３は平かしめ（半抜きかしめ）からなる。平かしめは、鉄心片１２の下部に断面円形状の凸部１８ａが、鉄心片１２の上側に断面円形状の凹部１８が形成されている。

なお、図１（Ｂ）に示すように、鉄心片１１のかしめ貫通孔１７には、鉄心片１２の凸部１８ａが嵌入する上孔部１９が形成されているが、上孔部１９の深さは、凸部１８ａの突出長と同一か、僅少の範囲で長くなっている。鉄心片１１の上孔部１９の下には、上孔部１９と軸心を略同一にしてかしめ貫通孔１７の下側部分を構成する下孔部１９ａが設けられている。また、上孔部１９の直径及び深さは凹部１８と同一寸法となっている。
下孔部１９ａの直径は上孔部１９直径の０．６〜０．９倍となって、凹部１８の直径より小さい直径を有する基準孔２１の一部である下孔部１９ａの上領域には、上孔部１９のプレス成形を行う場合に剥離するリング状の余剰金属（バリ）２０を有している。

以下、これらのかしめ手段１３を有する積層鉄心の製造方法について説明する。なお、磁性金属からなる帯状板材１４（図３参照）を、金型装置によって必要な形状（例えば、固定子積層鉄心の場合は、磁極片部、ヨーク片部、外形、回転子積層鉄心の場合は軸孔、磁石挿入孔、外形）を打ち抜き形成することは従来例と同一であるので、詳しい説明を省略し、本発明の焦点となる鉄心片１１、１２をかしめる構造について詳細に説明する。

本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法においては、図３（Ａ）に示すように、電磁鋼板等からなる薄板の帯状板材１４の状態、即ち、外形抜きがされていない状態で、鉄心片１１のかしめ手段１３を形成しようとする位置（以下、かしめ位置という）に、対となるカットパンチ２４及びダイ２５で基準孔２１を形成する。この場合、ダイ２５の内径がカットパンチ２４の外径より僅少の範囲で大きくなっている。

次に、図３（Ｂ）に示すように、基準孔２１に対して対となるベンディングパンチ２７及びダイ２８によって、基準孔２１の上から上孔部１９を帯状板材１４の厚みの半分位置まで形成する。この場合のダイ２８には、ベンディングパンチ２７と同一径か僅かに径大の内孔を有している。ここで、基準孔２１の直径ａ（カットパンチ２４の外径と同一）は、上孔部１９の直径ｂ（ベンディングパンチ２７の外径と同一）より小さく、ａ＝（０．６〜０．９）×ｂとなっている。

従って、ダイ２８に支持された帯状板材１４の基準孔２１に、基準孔２１より直径の大きいベンディングパンチ２７を押し込むと、凹部１８と同一寸法の上孔部１９が形成されると共に、基準孔２１の上側の内側壁が削り取られ、基準孔２１の下半分（即ち、下孔部１９ａ）の上側位置（上部周囲）に削られた余剰金属（バリ）２０が環状になって導かれている。この環状となった余剰金属２０は相互に一体的に連結されるので、容易に下孔部１９ａから除去されない。なお、この場合、下孔部１９ａの上位置は余剰金属２０の貯留部３４を形成する（図３（Ｂ）参照）。

図１（Ａ）に示すように、鉄心片１２にはかしめ位置にベンディングパンチ２７によって下側に凸部１８ａ、上側に凹部１８を形成する。この凹部１８は上孔部１９を形成する場合と同一のベンディングパンチ２７によって形成されているので、内径及び深さは上孔部１９と同一である。
このとき、図１（Ｂ）に示すように、最下部の鉄心片１１にはかしめ貫通孔１７の下半分の下孔部１９ａの上側位置に環状の余剰金属２０が形成される。

この後又はこの前に、軸孔、磁極片部を形成するスロット等が形成され、各鉄心片１１、１２の外形抜きを行う。外形抜きされた鉄心片１１の上に図１（Ａ）に示すように通常の方法によって、かしめ手段１３が形成され外形抜きされた鉄心片１２を複数順次積層すると、図１（Ｃ）に示すように鉄心片１１と複数枚の鉄心片１２がかしめ手段１３を介してかしめ積層された積層鉄心１０が形成される。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
例えば、かしめ手段は平かしめに限らず、Ｖ字状かしめとすることもできる。また、凹部（上孔部も同じ）の深さはこの実施の形態においては、板厚の半分であったが、板厚の４０〜７０％とすることができる。
また、図１には固定子積層鉄心の場合についてその構造を説明したが、回転子積層鉄心であっても本発明は適用される。

１０：積層鉄心、１１、１２：鉄心片、１３：かしめ手段、１４：帯状板材、１５：磁極部、１６：環状ヨーク部、１７：かしめ貫通孔、１８：凹部、１８ａ：凸部、１９：上孔部、１９ａ：下孔部、２０：余剰金属、２１：基準孔、２４：カットパンチ、２５：ダイ、２７：ベンディングパンチ、２８：ダイ、３４：貯留部

Claims (6)

1. 第１の鉄心片にかしめ貫通孔を、該第１の鉄心片に接する第２の鉄心片に前記かしめ貫通孔に嵌入する凸部を有するかしめ手段を形成した積層鉄心であって、
   前記かしめ貫通孔の下孔部の直径は、前記凸部が嵌入する上孔部の直径より小さく、前記下孔部の上領域には、前記上孔部の形成時に発生する余剰金属の貯留部が形成されていることを特徴とする積層鉄心。
2. 請求項１記載の積層鉄心において、前記下孔部の直径は、前記上孔部の直径の０．６〜０．９倍の範囲にあることを特徴とする積層鉄心。
3. 請求項２記載の積層鉄心において、前記余剰金属は前記下孔部の上部周囲に環状に配置されていることを特徴とする積層鉄心。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心において、前記かしめ手段は平かしめであることを特徴とする積層鉄心。
5. かしめ貫通孔が形成された第１の鉄心片と、該第１の鉄心片の上に凸部と凹部を有するかしめ手段を介してかしめ積層された複数枚の第２の鉄心片とを有する積層鉄心の製造方法において、
   前記第１の鉄心片にカットパンチを用いて前記かしめ手段の凹部の直径より小さい直径を有する基準孔を形成する第１工程と、
   前記基準孔に前記かしめ手段の凸部が嵌入する上孔部を形成し、該上孔部を形成するのに使用されたベンディングパンチによって削り取られた余剰金属を前記基準孔の下側に形成される下孔部内に導く第２工程と、
   前記第１の鉄心片の上孔部に前記凸部を嵌入させて、前記第１の鉄心片の上に前記第２の鉄心片をかしめ積層する第３工程と、
   前記第２の鉄心片の上に更に別の前記第２の鉄心片をかしめ積層する第４工程とを有することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
6. 請求項５記載の積層鉄心の製造方法において、前記下孔部の直径は、前記上孔部の直径の０．６〜０．９倍の範囲にあることを特徴とする積層鉄心の製造方法。

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