JP3813072B2 - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚の鉄心片をかしめて積層鉄心を製作する積層鉄心の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータには、かしめ用突起及びかしめ用突起に係合する係合穴からなるかしめ部（又はかしめ手段）が形成された複数枚の鉄心片を順次、積層重合及びかしめ所定の厚さに製作された積層鉄心が使用されている。モータの出力向上、高効率化、また、小型軽量で高性能化のためには、積層鉄心を構成する鉄心片の板厚が薄いことが、より直接的な効果がある。
昨今のモータの積層鉄心は板厚が約０．３５ｍｍの鉄心片から製造されているのが主流である。最近ではモータの出力向上等から板厚の薄い電磁鋼板等の鋼板から鉄心片を打ち抜き、積層鉄心を製造する試みがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鉄心片は板厚が薄く、例えば０．２ｍｍ未満になると、従来の鉄心片を１枚ずつかしめる切り起こし突起、円形、或いは谷形等のかしめ手段では、十分なかしめ強度を得ることが難しく、このため積層鉄心が分離したり、鉄心片間に隙間ができたり、又は形状劣化等の問題が生じていた。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、鉄心片の板厚が極薄い場合でも、鉄心片同士が強固にかしめられ、かつ、形状精度が優れた積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る積層鉄心の製造方法は、かしめ用突起と係合孔とを形成した第１の鉄心片と、前記かしめ用突起が嵌入する係合孔を形成した第２の鉄心片とを、前記かしめ用突起と前記係合孔を介してかしめ積層する積層鉄心の製造方法であって、
極薄板の鉄心片素材の所定位置に前記係合孔を形成し、前記鉄心片素材から外形抜きした複数枚の前記第２の鉄心片を積層し、
次いで、前記鉄心片素材の所定位置に、突起形成刃の幅方向の中央部が幅狭で刃先中央を突出したパンチで、前記複数枚の第２の鉄心片の係合孔に入り込む、両側が前記鉄心片素材に連結し中央が塑性変形して突出した幅中央細りかしめ突起を形成するとともに前記係合孔を形成し、外形抜きした前記第１の鉄心片の前記幅中央細りかしめ突起を、先に積層した複数枚の前記第２の鉄心片の係合孔に入れて該複数枚の第２の鉄心片と前記第１の鉄心片とをかしめ積層する第１の工程と、
外形抜きした別の第２の鉄心片を１枚以上前記第１の鉄心片上に積層し、次いで前記第１の鉄心片と同一形状の別の外形抜きした前記第１の鉄心片の前記幅中央細りかしめ突起を先に積層した前記第１の鉄心片に形成の係合孔と１枚以上の前記別の第２の鉄心片に形成の係合孔に入れ込みこれら複数枚をかしめ積層する第２の工程とからなり、
前記第２の工程を所望積厚まで繰り返して行う。
これによって、幅中央細りかしめ突起をパンチで形成する際、幅中央細り箇所はパンチとの接触で塑性伸びが従来の同じ幅のかしめ用突起の場合に比べて大幅に大きくなり、このため、かしめ用突起の突出深さが大きくなり、先に積層された複数枚の鉄心片の係合孔に深く嵌入されると共に、楔作用を奏する。従って、鉄心片が極薄くとも強くかしめられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工工程の説明図、図２は積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工金型の断面図、図３は積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工金型のパンチ及びダイの斜視図、図４は幅中央細りかしめ突起の形成用パンチの突起形成刃を下方から見た図、図５（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、第１の鉄心片（突起側鉄心片）又は第２の鉄心片（孔側鉄心片）のかしめ用突起、係合孔の形成位置を示す平面図、図６は固定子用積層鉄心の最下段と第２段との位置関係を示す説明図、図７は固定子用積層鉄心の斜視図、図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、変形例に係るパンチ、パンチの断面形状を示す説明図である。
【０００８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工工程においては、各ステーションにおける加工作業は、以下に説明する通りである。
（ステーションＩ）
１０は、幅方向の両端部に長さ方向に所定の間隔をあけて、プレス順送り加工用のパイロット孔１１が形成された長尺状の厚さｔの鉄心片素材であり、鉄心片素材１０の中心部には、後述するステーションIII において回転子用積層鉄心片（第１の鉄心片１４、第２の鉄心片１４ａ）の作製に必要な軸孔１２が形成される。
【０００９】
（ステーションII）
軸孔１２を中心として、周方向に等ピッチで、本実施の形態では４か所にかしめ部（かしめ手段）１３が形成されており、かしめ部１３の一方を構成する幅中央細りかしめ突起及び他の鉄心片の幅中央細りかしめ突起に係合し、かしめ部１３の他方を構成する係合孔がそれぞれ形成され、又は、かしめ部１３の他方を構成する係合孔のみが形成される。この幅中央細りかしめ突起と係合孔の形成換えは、図２に示すプレス加工金型２０のパンチ４５の先端がストリッパー４１の下面より出る長さを変えることによりなされる。該パンチ４５の進退程度の換えは、パンチ４５の背面に設けられたスライドカムプレート４２を駆動手段４３にてスライドさせることにより、該スライドカムプレート４２に設けた窪み４４とパンチ４５の背面の係合を換えることでなされる。
【００１０】
（ステーションIII ）
幅中央細りかしめ突起及び係合孔が形成された部分の鉄心片素材１０を外形抜きして第１の鉄心片１４を作製し、又は、係合孔のみが形成された部分の鉄心片素材１０を外形抜きして第２の鉄心片１４ａを作製し、複数枚の第２の鉄心片１４ａと１枚の第１の鉄心片１４を所定の段数繰り返して積層し、第１の鉄心片１４の幅中央細りかしめ突起を第２の鉄心片１４ａの係合孔、あるいは他の第１の鉄心片１４の係合孔に入れてかしめる。なお、積層時には受けシリンダー２７でかしめ力を与えている。
（ステーションIV）
軸孔１２を中心として、周方向に等ピッチで、この実施の形態では８個のスロット孔１５が形成される。
【００１１】
（ステーションＶ）
図１に示すように、内形が形成されると共に、かしめ部１６、１７の一方を構成する幅中央細りかしめ突起と、及び他の鉄心片の幅中央細りかしめ突起に係合し、かしめ部１６、１７の他方を構成する係合孔がそれぞれ、軸孔１２を中心として、周方向に等ピッチで形成されるか、又は、かしめ部１６、１７の他方を構成する係合孔のみが、軸孔１２を中心として、周方向に等ピッチで形成される。なお、図１におけるかしめ部１６、１７は、幅中央細りかしめ突起又は幅中央細りかしめ突起に係合する係合孔のいずれかを表している（詳細は図５（Ａ）〜（Ｅ）を参照のこと）。
【００１２】
図５（Ａ）〜（Ｅ）中、黒抜きは幅中央細りかしめ突起１６ａ、１７ａを、一方、白抜きは幅中央細りかしめ突起１６ａ、１７ａにそれぞれ係合する係合孔１６ｂ、１７ｂを表している。なお、前記幅中央細りかしめ突起１６ａ、１７ａと係合孔１６ｂ、１７ｂの形成換えは、図２に示すパンチ３６の先端がストリッパー４１の下面より出る長さを変えることによりなされる。この形成換えは、パンチ３６の背面に設けたスライドカムプレート４２を駆動手段４３にてスライドさせることにより、スライドカムプレート４２に設けた窪み４４とパンチ３６背面との係合を換えることでなされる。
【００１３】
（ステーションVI）
幅中央細りかしめ突起１６ａ、１７ａ、係合孔１７ｂ、１６ｂがそれぞれ形成された鉄心片素材１０を外形抜きして、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、３種類の第１の鉄心片１８、１８ａ、１８ｂが形成され、また、係合孔１６ｂ、１７ｂのみがそれぞれ形成された鉄心片素材１０を外形抜きして、図５（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、２種類の第２の鉄心片１９、１９ａが形成され、これらは言うまでなく、外形抜き順に積層され、かしめられる。該かしめは第１の鉄心片１８、１８ａ、１８ｂの幅中央細りかしめ突起が、先に積層されている複数枚の第２の鉄心片１９、１９ａの係合孔、又は先に積層された第１の鉄心片１８、１８ａと複数枚の第２の鉄心片１９、１９ａのそれぞれの係合孔に入り込みなされる。
【００１４】
図５（Ａ）〜（Ｅ）に示す第１の鉄心片１８、１８ａ、１８ｂ及び第２の鉄心片１９、１９ａはそれぞれ、、ステーションVIにて所定の枚数外形抜き、積層され、積層受けの加圧力を受けて、図６に示すように、幅中央細りかしめ突起を係合孔にかしめ、図７に示す複数枚の鉄心片からなる固定子用積層鉄心４０が製造される。なお、図６中の符号３８は、幅中央細りかしめ突起１６ａの背面側の窪みを表している。また、図６では幅中央細りかしめ突起及び係合孔の位置関係が表されているが、幅中央細りかしめ突起及び係合孔の形状は、説明の都合上、展開状態で模式的に表されている。
【００１５】
図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工金型２０は、前記各ステーションにおける加工作業を実施できるよう以下の通りに構成されている。
前記プレス加工金型２０においては、ステーションIII で第１の鉄心片１４と、第２の鉄心片１４ａの回転子用の鉄心片が、回転子用パンチ２２を回転子用外形抜きダイ２４へ進退させてそれぞれ外形抜きされ、所定の枚数積層される。このかしめ積層は所定積厚まで繰り返して行なわれる。また、ステーションVIで第１の鉄心片１８、１８ａ、１８ｂと、第２の鉄心片１９、１９ａの固定子用の鉄心片が、固定子用パンチ２３を固定子用外形抜きダイ２５に進退させて外形抜きされ、所定の枚数、所定の位置に積層され、かしめられる。
【００１６】
図２に示すように、回転子用パンチ２２、固定子用パンチ２３のそれぞれの下方には、対応する回転子用外形抜きダイ２４、固定子用外形抜きダイ２５がダイホルダー２６に設けられている。回転子用外形抜きダイ２４、固定子用外形抜きダイ２５の直下にはそれぞれ、受けシリンダー２７、２８のロッド２９、３０の先端部に取付けられた受け台３１、３２が設けられている。なお、符号２１はパンチホルダーである。
【００１７】
図３には、本実施の形態におけるかしめ部を構成する幅中央細りかしめ突起を形成するパンチ３６とダイ３７を示している。図４は、パンチ３６の下端部に形成された突起形成刃３５を下方から見た図である。
幅中央細りかしめ突起を形成するパンチ３６は、突起形成刃３５の幅中央部が狭くなっており、かつ、突起形成刃３５両端部は円弧状で中央部が他より突出している。一方、ダイ３７は、前記パンチ３６の刃先断面形状に対して幅方向の中央部が狭くなっている。
【００１８】
前記パンチ３６をダイ３７に進退させて、第１の鉄心片１８、１８ａ、１８ｂに幅中央細りかしめ突起を形成するには、パンチ３６の突起形成刃３５の幅を狭めた中央部が先ず第１の鉄心片１８、１８ａに切り込み、パンチ３６の進行に伴い端部まで切り込み、さらに、パンチ３６をダイ孔３７ａに進行させて行う。該幅中央細りかしめ突起の形成の際、パンチ３６の突起形成刃３５は幅方向の中央部を幅狭で、かつ刃先を突出しているので、切り込まれた第１の鉄心片１８、１８ａ、１８ｂの幅中央細り箇所は、パンチ３６との接触で、塑性変形伸びが従来の同幅のかしめ突起を形成する場合に比べ、大幅に大となる。これにより、板厚が薄い鉄心片からでも突出深さの大きなかしめ突起が形成され、複数枚の他の鉄心片と強くかしめることができる。
【００１９】
次いで、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を適用して固定子用積層鉄心４０を製造する方法を、図を参照して説明する。なお、プレス加工金型２０のステーションＩからステーションＶまでの加工工程は、既に終了しているものとし、ステーションVIにおける加工作業のみを説明する。即ち、ステーションVIにおいて、かしめ部１６、１７は既に形成されている。
（１）固定子用パンチ２３及び固定子用外形抜きダイ２５を作用させ、固定子用外形抜きダイ２５の内周面に沿って受けシリンダー２８により上下方向に移動する受け台３２の上面に、外形抜きした、本実施の形態では３枚の第２の鉄心片１９を積層する。
【００２０】
（２）積層された第２の鉄心片１９の上に、外形抜きした第１段の第１の鉄心片１８を積層する際、第１段の第１の鉄心片１８の幅中央細りかしめ突起１６ａを、第２の鉄心片１９の係合孔１６ｂに入れてかしめる。
（３）図６に示すように、第１段の第１の鉄心片１８の上に、順次、第２の鉄心片１９ａを積層し、更に、外形抜きした第２段の第１の鉄心片１８ａを積層する際、前記（２）と同様にして、第２段の第１の鉄心片１８ａの幅中央細りかしめ突起１７ａを第１段の第１の鉄心片１８の係合孔１７ｂと第２の鉄心片１９ａの係合孔１７ｂに入れてかしめる。
【００２１】
（４）前記（３）に準じて第２段の第１の鉄心片１８ａの上に第２の鉄心片１９を積層し、第３段の第１の鉄心片１８を前記と同様にして積層し、かしめる。
（５）更に、前記（３）及び（４）を、繰り返して行い、第４、第５段の第１の鉄心片１８ａ、１８をかしめる。
（６）第５段の第１の鉄心片１８の上に第２の鉄心片１９ａを積層し、第６段（最上段）の第１の鉄心片１８ｂを積層し、かしめる。
（７）これにより、図７に示す固定子用積層鉄心４０が受け台３２上に製作され、受けシリンダー２８により受け台３２を下降して、排出手段（図示せず）を介して固定子用積層鉄心４０を外部に取り出す。
【００２２】
図８（Ａ）にパンチ３６の変形例であるパンチ３６ａを示す。パンチ３６ａの突起形成刃３５ａの断面形状は、図８（Ｂ）に示すように、突起形成刃３５と同様に、中央部の幅が細く形成されているが、両端はそれぞれ直線で形成されている。
【００２３】
前記実施の形態においては、固定子用積層鉄心４０の製造について詳述したが、回転子用積層鉄心の製造についても前記のように適用できる。回転子用積層鉄心の場合には、ステーションIIにおいて、かしめ部１３は、固定子用の場合と同様に、半径方向及び周方向に位置をずらして、幅中央細りかしめ突起及び係合孔を形成するのが好ましい。また、図１に示す４か所のかしめ部１３の場合には、軸心に対して対向する２か所のかしめ用突起と２か所の係合孔とに分けることもできる。
固定子用積層鉄心４０は、１枚の第１の鉄心片１８、１８ａ、１８ｂに対して、２枚の第２の鉄心片１９、１９ａを積層したが、これに限定されず、必要に応じて、３枚以上の第２の鉄心片１９、１９ａを積層することもできる。
【００２４】
幅中央細りかしめ突起１６ａ、１７ａ及び係合孔１６ｂ、１７ｂは周方向に等ピッチで４か所形成したが、これに限定されず、必要に応じて、２か所、３か所又は５か所以上形成することもできる。さらに、幅中央細りかしめ突起１６ａ及び係合孔１６ｂと、幅中央細りかしめ突起１７ａ及び係合孔１７ｂとを半径方向にずらせて配置したが、これに限定されず、ずらせないで配置することもできる。
幅中央細りかしめ突起の幅は対向する円弧で形成したが、これに限定されず、その他の形状で形成することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の積層鉄心の製造方法においては、かしめ用突起をパンチで形成する際、かしめ突起中央部の幅を狭くするので、この狭くする部分はパンチとの接触により、塑性伸びが従来の同じ幅のかしめ用突起の場合に比べて大幅に大きくなり、このため、幅中央細りかしめ突起は突出深さが大きくなり、先に積層された複数枚の鉄心片の係合孔に深く嵌入すると共に、楔作用を奏する。従って、鉄心片の板厚が極薄い場合でも、積層する鉄心片同士が強固にかしめられ、かつ、形状精度が優れた積層鉄心を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工工程の説明図である。
【図２】積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工金型の断面図である。
【図３】積層鉄心の製造方法を適用したプレス加工金型のパンチ及びダイの斜視図である。
【図４】幅中央細りかしめ突起の形成用パンチの突起形成刃を下方から見た図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、第１の鉄心片又は第２の鉄心片のかしめ用突起、係合孔の形成位置を示す平面図である。
【図６】固定子用積層鉄心の最下段と第２段との位置関係を示す説明図である。
【図７】固定子用積層鉄心の斜視図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、変形例に係るパンチ、パンチの断面形状を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：鉄心片素材、１１：パイロット孔、１２：軸孔、１３：かしめ部、１４：第１の鉄心片、１４ａ：第２の鉄心片、１５：スロット孔、１６：かしめ部、１６ａ：幅中央細りかしめ突起、１６ｂ：係合孔、１７：かしめ部、１７ａ：幅中央細りかしめ突起、１７ｂ：係合孔、１８、１８ａ、１８ｂ：第１の鉄心片、１９、１９ａ：第２の鉄心片、２０：プレス加工金型、２１：パンチホルダー、２２：回転子用パンチ、２３：固定子用パンチ、２４：回転子用外形抜きダイ、２５：固定子用外形抜きダイ、２６：ダイホルダー、２７、２８：受けシリンダー、２９、３０：ロッド、３１、３２：受け台、３５、３５ａ：突起形成刃、３６、３６ａ：パンチ、３７：ダイ、３７ａ：ダイ孔、３８：窪み、４０：固定子用積層鉄心（積層鉄心）、４１：ストリッパー、４２：スライドカムプレート、４３：駆動手段、４４：窪み、４５：パンチ

Claims (1)

1. かしめ用突起と係合孔とを形成した第１の鉄心片と、前記かしめ用突起が嵌入する係合孔を形成した第２の鉄心片とを、前記かしめ用突起と前記係合孔を介してかしめ積層する積層鉄心の製造方法であって、
   極薄板の鉄心片素材の所定位置に前記係合孔を形成し、前記鉄心片素材から外形抜きした複数枚の前記第２の鉄心片を積層し、
   次いで、前記鉄心片素材の所定位置に、突起形成刃の幅方向の中央部が幅狭で刃先中央を突出したパンチで、前記複数枚の第２の鉄心片の係合孔に入り込む、両側が前記鉄心片素材に連結し中央が塑性変形して突出した幅中央細りかしめ突起を形成するとともに前記係合孔を形成し、外形抜きした前記第１の鉄心片の前記幅中央細りかしめ突起を、先に積層した複数枚の前記第２の鉄心片の係合孔に入れて該複数枚の第２の鉄心片と前記第１の鉄心片とをかしめ積層する第１の工程と、
   外形抜きした別の第２の鉄心片を１枚以上前記第１の鉄心片上に積層し、次いで前記第１の鉄心片と同一形状の別の外形抜きした前記第１の鉄心片の前記幅中央細りかしめ突起を先に積層した前記第１の鉄心片に形成の係合孔と１枚以上の前記別の第２の鉄心片に形成の係合孔に入れ込みこれら複数枚をかしめ積層する第２の工程とからなり、
   前記第２の工程を所望積厚まで繰り返して行うことを特徴とする積層鉄心の製造方法。

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