JP4472386B2 - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数枚の金属薄板を重ね合わせた積層板から鉄心片を打抜き、これら所定枚数の鉄心片を互いにカシメ積層することにより積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法に関する。

例えば、電動機の構成要素である固定子鉄心等の積層鉄心においては、電動機における出力の向上や効率の向上、あるいは可及的な小型化を図るために、一枚一枚の鉄心片を薄い板厚(例えば、0.20 mm 以下)の金属板(電磁鋼板等)を用いて形成することが検討されている。

しかし、上述の如き構成においては、例えば同一高さ(積厚)の積層鉄心を製造する場合、厚い板厚(例えば、0.30 〜 0.35 mm )の金属板を用いた従前の積層鉄心よりも多数の鉄心片を必要とし、鉄心片を打抜き形成する工数が増大するために生産性の低下を招いてしまう。

そこで、上述の如き生産性の低下を抑えるべく、複数枚の薄い板厚の金属板を重ね合わせた状態で鉄心片を形成する積層鉄心の製造方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

詳しくは、電磁鋼板等の薄い板厚の金属板を複数枚重ねてプレスで打ち抜く前に、複数枚の金属板を半抜きのカラマセによって密着させる工程を有し、このカラマセは打抜き後に積層鉄心に使用されない部分に施されており、このようにして重ねた複数枚の金属板から鉄心片を打抜き形成したのち、互いにカシメ積層することによって積層鉄心を製造するものであって、このような製造方法によれば必要枚数の鉄心片を形成するのに要する打抜き加工の工数を減少でき、もって生産性の向上を達成することが可能となる。
特開２００３−１５３５０３号公報

ところで、上述した如き積層鉄心の製造方法において、複数枚の薄い板厚(例えば、0.15 〜 0.20 mm )の金属板を重ね合わせた状態では、鉄心片と成らない領域に半抜きのカラマセを形成して金属板同士を合体させても、重ねた金属板の間に 0.01 〜 0.005 mm 程度の隙間ができることは避けられない。

このため、複数枚の金属板を重ねた積層板から打抜き形成された鉄心片の間にも隙間が残存することとなり、これら鉄心板をカシメ積層して製造された積層鉄心では、その占績率(積層鉄心の全容積に対する金属の占める体積の割合)が低下し、電動機を構成した際に出力の向上や効率の向上を達成することができない。

本発明の目的は、上述した実状に鑑みて、複数枚の薄い金属板を重ね合わせた積層板から鉄心片を打抜き、占積率の高い積層鉄心を製造することが可能な積層鉄心の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法は、複数枚の金属薄板を重ね合わせた積層板から鉄心片を打抜き、所定枚数の前記鉄心片を互いにカシメ積層することにより積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法であって、積層板の鉄心片形成部および該鉄心片形成部の周りに合体係止部を形成し、合体係止部により複数枚の金属薄板を互いに合体止めする工程と、積層板から鉄心片形成領域内における鉄心片形成部以外の一部または全部を抜き離す工程と、積層板の鉄心片形成部にカシメ部を形成する工程と、カシメ部の形成前または形成後に合体係止部をプッシュバックする工程と、積層板から鉄心片を打抜き形成する工程と、鉄心片を互いにカシメ積層する工程とを含んで成ることを特徴としている。

また、請求項２の発明に関わる積層鉄心の製造方法は、請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法において、合体係止部を先端部が凸面状を呈するパンチにより形成することを特徴としている。

また、請求項３の発明に関わる積層鉄心の製造方法は、請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法において、積層板の鉄心片形成領域の中央部に、積層板の面内における３方向以上に均等な合体係止力を及ぼす形状の合体係止部を形成することを特徴としている。

請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、カシメ部の形成前または形成後に合体係止部をプッシュバックする際、積層板を構成する複数枚の金属薄板がプッシュバックに伴う圧力によって互いに圧接されるため、上記金属薄板同士が隙間なく密接することとなり、上記積層板から打抜き形成した鉄心板をカシメ積層して成る積層鉄心の占績率が大幅に向上し、もって本発明に則って製造された積層鉄心を構成要素とする電動機においては、出力の向上や効率の向上、さらには可及的な小型化を達成することが可能となる。

請求項２の発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、先端部が凸面状を呈するパンチにより合体係止部を形成することで、積層板の底面から突出する上記合体係止部の先端部も凸面状を成すこととなり、上記合体係止部をプッシュバックする際には長いストロークの大きな圧力を要するため、上記金属薄板同士が確実に押圧されて互いに密接することとなる。

請求項３の発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、積層板の鉄心片形成領域の中央部に、積層板の面内における３方向以上に均等な合体係止力を及ぼす形状の合体係止部を形成したことで、積層板を構成する金属薄板同士が上記合体係止部によって確実に合体されるとともに、上記合体係止部をプッシュバックすることで積層板の金属薄板同士を確実に密接させることが可能となる。

以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に関わる積層鉄心の製造方法に則って製造された積層固定子鉄心(積層鉄心)の一実施例を示し、この積層固定子鉄心１は、環形状を呈するヨーク１０Ｙと、該ヨーク１０Ｙから径内方向に延設された所定数の磁極１０Ｔ、１０Ｔ…とを有している。

また、上記積層固定子鉄心１は、後述する如く複数枚の金属薄板を重ね合わせた積層板から鉄心片１０を打抜き、所定枚数の鉄心片１０、１０…を互いにカシメ積層することによって製造されたものであり、積層固定子鉄心１を構成する個々の鉄心片１０には、後に詳述する合体係止部１０Ａとカシメ部１０Ｃとが形成されている。

図２は、上述した積層固定子鉄心１の製造に使用される積層板１００を示しており、この帯状を呈する積層板１００は、電磁鋼板等から成る薄い板厚の金属薄板１０１を３枚、互いに重ね合わせることによって構成されている。因みに、積層板１００を構成する金属薄板１０１の枚数は、実施例(３枚)に限定されるものではなく、例えば積層固定子鉄心１を構成する鉄心片１０の枚数等、諸条件に基づいて適宜に設定し得ることは言うまでもない。

また、図１に示した積層固定子鉄心１は、図２に示した積層板１００に対し、後述の如くトランスファープレス(順送り金型装置)において、順次、プレス加工を施すことによって製造されるものである。

以下では、上述した積層固定子鉄心１を製造する方法の一例を、図３に示した製造工程を追って詳細に説明する。
ここで、上記積層固定子鉄心１は、トランスファープレス(図示せず)の加工ステーションＳ１〜Ｓ７を経て、積層板１００(金属薄板１０１)から形成した鉄心片１０、１０…をカシメ積層することによって製造される。

先ず、加工ステーションＳ１および加工ステーションＳ２において、積層体１００の所定箇所に合体係止部１０Ａ、１０Ａ…を形成することにより、積層体１００を構成する複数枚の金属薄板１０１同士を、互いにズレ動くことのないように連結固定する。

ここで、上記合体係止部１０Ａは、図４(ａ)に示す如く、パンチＰによって積層板１００(金属薄板１０１)の一部を、下方へ押し出す態様で半抜き加工することによって形成されている。

また、加工ステーションＳ１において形成された合体係止部１０Ａは、積層板１００における鉄心片形成部（実際の鉄心片１０を構成する部位）の周り、すなわち以降の工程においてスクラップとなる部位に形成されている。

一方、加工ステーションＳ２において形成された合体係止部１０Ａは、積層板１００における鉄心片形成部、詳しくは積層固定子鉄心１のヨーク部１Ｙに相当する部位に形成されている。

さらに、加工ステーションＳ１において、積層板１００の鉄心片形成領域（実際の鉄心片１０を構成する部位を含んだ鉄心片１０の外周線より内方における全ての範囲）の中央部に形成された合体係止部１０Ａは、十字形状、すなわち積層板１００の面内における３方向以上に均等な合体係止力を及ぼす形状を呈している。

なお、上記合体係止部１０Ａの形状としては、積層板１００の面内における３方向以上に均等な合体係止力を及ぼす形状であれば、十字形状以外の適宜な形状、例えば３方向あるいは５方向以上の方向へ延びる放射形状等、様々な形状をも採用し得ることは言うまでもない。

加工ステーションＳ１およびＳ２において、積層板１００の所定箇所に合体係止部１０Ａ、１０Ａ…を形成したのち、続く加工ステーションＳ３において、積層板１００の鉄心片形成領域内における鉄心片形成部以外の一部、詳しくは積層固定子鉄心１のヨーク部１Ｙおよび隣り合う磁極１Ｔ、１Ｔに囲まれたスロット１０Ｓ、１０Ｓ…を抜き離す。

上記加工ステーションＳ３でスロット１０Ｓ、１０Ｓ…を抜き離したのち、加工ステーションＳ４において、積層板１００（金属薄板１０１）における鉄心片形成部の所定箇所にカシメ部１０Ｃ、１０Ｃ…を形成する。

次いで、加工ステーションＳ５において、積層板１００に形成された合体係止部１０Ａ、１０Ａ…をプッシュバックする。
すなわち、図４(ｂ)に示す如く、積層板１００の上面をバックプレートＢによって支持しつつ、プッシュバックパンチＡによって合体係止部１０Ａを下方から押圧し、図４(ｃ)に示す如く合体係止部１０Ａの先端面１０Ａａを積層板１００の下面にまで押し戻す。

このとき、プッシュバックに伴う圧力によって、積層板１００を構成する複数枚の金属薄板１０１、１０１…が圧接され、もって各々の各金属薄板１０１同士が互いに隙間なく密接することとなる。

さらに、上記合体係止部１０Ａは、図４(ａ)に示す如く先端部Ｐａが凸面状を呈するパンチＰにより形成され、その先端面１０Ａａが凸面状を成しているため、上記先端面１０Ａａを積層板１００の下面にまで押し戻すには、長いストローク、すなわち剪断部の高さｓに先端部１０Ａａの張出し高さを加えた距離に亘って大きな圧力を掛けることになり、もって各々の金属薄板１０１同士が確実に圧接されることで、互いに隙間なく密接する作用が大きなものとなっている。

上記加工ステーションＳ５で合体係止部１０Ａ、１０Ａ…をプッシュバックしたのち、遊びの加工ステーションＳ６を経た加工ステーションＳ７において、周囲を磁極１Ｔ、１Ｔ…に囲まれた中心開口１０Ｒを抜き離す。

さらに、上記加工ステーションＳ７においては、鉄心片１０の外形(外周)抜き／カシメ積層が行われ、もって所定枚数の鉄心片１０を互いにカシメ結合して積層して成る積層固定子鉄心１が製造されることとなる。

ここで、上述した如く、先の加工ステーションＳ５においてプッシュバックすることで、積層板１００を構成する金属薄板１０１同士が隙間なく密接しているため、上記積層板１００から打抜き形成された鉄心片１０をカシメ積層して成る積層固定子鉄心１は、鉄心片１０同士が隙間なく密接することによって占績率が大幅に向上したものとなる。

かくして、上述の如き工程を経て製造された積層固定子鉄心１を構成要素とする電動機では、出力の向上や効率の向上、さらには可及的な小型化を達成することが可能となる。

図５および図６は、積層板１００に形成される合体係止部の変形例を示しており、図５の実施例における合体係止部１０Ａ′は、先端部Ｐａ′が緩やかな凸面状を呈するパンチＰ′を用いて形成され、その先端面１０Ａａ′がパンチＰ′の先端部Ｐａ′に倣った緩やかな凸面状を成している。

また、図６の実施例における合体係止部１０Ａ″は、片切り抜きパンチＰ″を用いて形成され、その先端面１０Ａａ″はパンチＰ″の先端部Ｐａ″に倣った形状を成して突出している。

上述した如き、様々な形状を成す合体係止部１０Ａ′、１０Ａ″においても、これら合体係止部１０Ａ′、１０Ａ″をプッシュバック工程で積層板１００の下面まで押し戻すことにより、先に説明した実施例と同様、積層板１００を構成する各々の金属薄板１０１同士が密接することとなり、もって積層固定子鉄心の占績率を大幅に向上させ得ることは言うまでもない。

なお、順送り金型装置を用いた積層固定子鉄心１の製造手順は、上述した実施例に限定されるものではなく、適宜に設定し得るものであることは言うまでもない。例えば、上述した実施例では、加工ステーションＳ３においてスロット１０Ｓ、１０Ｓ…を抜き離し、最終の加工ステーションＳ７において中心開口１０Ｒを打ち抜いているが、上記加工ステーションＳ３において積層板１００の鉄心片形成領域内における鉄心片形成部以外の全部、すなわちスロット１０Ｓ、１０Ｓ…と中心開口１０Ｒとを打ち抜いて形成することも可能である。

また、上述した本実施例においては、電動機の積層固定子鉄心を製造の対象とした例を示したが、例えば電動機の積層回転子鉄心等、様々な積層鉄心を製造する場合でも、本発明を有効に適用し得ることは言うまでもない。

本発明に関わる積層鉄心の製造方法により製造された積層固定子鉄心の一例を示す外観斜視図。 図１に示した積層固定子鉄心の製造に供される積層板の外観斜視図。 図１に示した積層固定子鉄心を製造する際における積層板の打抜き工程を示す平面図。 (ａ)、(ｂ)および(ｃ)は積層板における合体係止部の一実施例を示す要部断面図。 (ａ)、(ｂ)および(ｃ)は積層板における合体係止部の他の実施例を示す要部断面図。 (ａ)、(ｂ)および(ｃ)は積層板における合体係止部の更に他の実施例を示す要部断面図。

符号の説明

１…積層固定子鉄心(積層鉄心)、
１０…鉄心片、
１０Ａ、１０Ａ′、１０Ａ″…合体係止部、
１０Ｃ…カシメ部、
１００…積層板、
１０１…金属薄板、
Ｐ、Ｐ′、Ｐ″…パンチ、
Ａ…プッシュバックパンチ、
Ｂ…バックプレート。

Claims (3)

1. 複数枚の金属薄板を重ね合わせた積層板から鉄心片を打抜き、所定枚数の前記鉄心片を互いにカシメ積層することにより積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法であって、
   前記積層板の鉄心片形成部および該鉄心片形成部の周りに合体係止部を形成し、前記合体係止部により前記複数枚の金属薄板を互いに合体止めする工程と、
   前記積層板から鉄心片形成領域内における前記鉄心片形成部以外の一部または全部を抜き離す工程と、
   前記積層板の鉄心片形成部にカシメ部を形成する工程と、
   前記カシメ部の形成前または形成後に前記合体係止部をプッシュバックする工程と、
   前記積層板から鉄心片を打抜き形成する工程と、
   前記鉄心片を互いにカシメ積層する工程と、
   を含んで成ることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 前記合体係止部を先端部が凸面状を呈するパンチにより形成することを特徴とする請求項１記載の積層鉄心の製造方法。
3. 前記積層板の鉄心片形成領域の中央部に、前記積層板の面内における３方向以上に均等な合体係止力を及ぼす形状の合体係止部を形成することを特徴とする請求項１記載の積層鉄心の製造方法。

Images