JP4681954B2 - 積層鉄心の製造方法および積層鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、金属板から鉄心片を打抜き形成し、積層した鉄心片をカシメ結合する積層鉄心の製造方法、および該製造方法により製造された積層鉄心に関するものである。

例えば、電動モータの主要部品であるモータコア(ロータ／ステータ)を構成する積層鉄心は、上記電動モータの高出力化および高効率化を図るべく、金属板から所定の形状に打抜き形成(外形抜き)した鉄心片を積層し、かつ積層した鉄心片をカシメ結合して互いに一体化することにより製造されている。

また、上記積層鉄心は、積層された鉄心片同士間に隙間の生じることのないよう、さらに製造工程の途中や電動モータの組立て作業時において鉄心片間が開いたり分離したりすることのないよう、強い締結力によってカシメ結合が為されている必要がある。

ここで、従来の積層鉄心における鉄心片同士のカシメ結合は、Ｖ字状突起や半抜き突起等によって構成されたカシメ部の突起を、他の鉄心片に形成されたカシメ部の背面側凹部に嵌合することによって為されている（例えば、特許文献１参照）。

図８および図９に示した積層鉄心Ａは、所定枚数の鉄心片Ｂを積層するとともに、個々の鉄心片Ｂをカシメ部Ｃによって互いに結合して製造されており、上記カシメ部Ｃは、鉄心片Ｂの下方に向けて突出形成され、下面Ｂｌから突出する突起Ｃｔと、上面Ｂｕに陥没した背面側凹部Ｃｒとを有し、上位の鉄心片Ｂにおけるカシメ部Ｃの突起Ｃｔを、下位の鉄心片Ｂにおけるカシメ部Ｃの背面側凹部Ｃｒに嵌合させている。
特公平６−６７０２号公報

ところで、上述した従来の積層鉄心においては、図１０に示す如くカシメ部Ｃを形成した鉄心片Ｂを、外形抜きパンチＰによって金属板から外形抜きするとともに、上記外形抜きパンチＰを矢印Ｇの如く下降させることによって、上記鉄心片Ｂにおけるカシメ部Ｃの突起Ｃｔを、下層の鉄心片Ｂにおけるカシメ部Ｃの背面側凹部Ｃｒに圧入しているが、圧入の際における背面側凹部Ｃｒとの競り合いや、先行して積層されている下方の鉄心片Ｂ、Ｂ…のバウンド等に起因して、上記突起Ｃｔを潰すように反力(矢印ｇ)が作用することによって、上記突起Ｃｔの周囲が歪んで変形を生じることとなる。

このように、カシメ部Ｃにおける突起Ｃｔの周囲が変形することで、積層して結合された鉄心片間に隙間が生じるばかりでなく、鉄心片同士における締結力の低下を招くこととなり、もって製造された積層鉄心における性能の大幅な低下、さらには形状精度の著しい劣化を招く等の不都合があった。

本発明の目的は上述した実状に鑑みて、積層された鉄心片同士を隙間なく、かつ強い締結力で締結することで、性能および形状精度に優れた積層鉄心を製造することの可能な積層鉄心の製造方法、および該製造方法に則って製造された積層鉄心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、プレス加工によりカシメ部を形成した鉄心片を金属板から外形抜きし、積層した複数の鉄心片をカシメ部を介して互いに一体に結合する積層鉄心の製造方法であって、金属板を下方から上向きにパンチ加工してカシメ部の突起を鉄心片の上面に突出させて形成する工程と、外形抜きパンチによって金属板から鉄心片を外形抜きする工程と、外形抜きパンチによって鉄心片の上面におけるカシメ部の突起を囲う部位を支持しつつ鉄心片におけるカシメ部の背面側凹部に先に外形抜きされた他の鉄心片におけるカシメ部の突起を嵌め込んで結合する工程と、を含んで成ることを特徴としている。

請求項２の発明に関わる積層鉄心は、プレス加工によりカシメ部を形成した鉄心片を金属板から外形抜きし、積層した複数の鉄心片をカシメ部を介して互いに一体に結合して成る積層鉄心であって、金属板を下方から上向きにパンチ加工してカシメ部の突起を鉄心片の上面に突出させて形成する工程と、外形抜きパンチによって金属板から鉄心片を外形抜きする工程と、外形抜きパンチによって鉄心片の上面におけるカシメ部の突起を囲う部位を支持しつつ鉄心片におけるカシメ部の背面側凹部に先に外形抜きされた他の鉄心片におけるカシメ部の突起を嵌め込んで結合する工程とを経て製造され、鉄心片に形成されたカシメ部が鉄心片の上面に突出する突起と鉄心片の下面に陥没した背面側凹部とを有し、鉄心片におけるカシメ部の突起が上層に位置する他の鉄心片におけるカシメ部の背面側凹部に嵌り込んで結合されてい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、外形抜きされた鉄心片におけるカシメ部の背面側凹部に、他の鉄心片におけるカシメ部の突起を嵌め込んで結合する際、鉄心片の上面におけるカシメ部の突起を囲う部位を、外形抜きパンチによって支持したことで、上記カシメ部における突起の周囲が変形することを抑えられる。

これによって、積層された鉄心片間に隙間を生じることなく、鉄心片同士を強い締結力で結合することができ、もって性能および形状精度に優れた積層鉄心を製造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によれば、鉄心片のカシメ部が上面に突出する突起と下面に陥没する背面側凹部とを有し、上記カシメ部の突起が上位の他の鉄心片におけるカシメ部の背面側凹部に嵌り込んでいるので、外形抜きされた鉄心片におけるカシメ部の背面側凹部に、他の鉄心片におけるカシメ部の突起を嵌め込んで結合する際、鉄心片の上面におけるカシメ部の突起を囲う部位を、外形抜きパンチによって支持することで、上記カシメ部における突起の周囲が変形することを抑えられる。

これによって、積層された鉄心片間に隙間を生じることなく、鉄心片同士が強い締結力で結合されることとなり、もって優れた性能および優れた形状精度を獲得す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および図２は、本発明に関わる積層鉄心の一例を示しており、この積層鉄心１は電動モータのロータ(回転子)であって、中央に軸孔１Ｏを有するハブ１Ｈと、該ハブ１Ｈから放射状に突出した磁極１Ｔ，１Ｔ…とを備えている。

また、上記積層鉄心１は、所定枚数の鉄心片１０を積層して成り、積層された鉄心片１０同士は、それぞれのハブ１Ｈに形成されたカシメ部１０Ｃを介して互いに締結(カシメ結合)されている。

積層鉄心１を構成する鉄心片１０は、所定の平面形状を呈しているとともに、所定の箇所に上記カシメ部１０Ｃが形成されており、このカシメ部１０Ｃは、鉄心片１０の上面１０ｕに突出する突起１０Ｃｔと、上記鉄心片１０の下面１０ｌに陥没した背面側凹部１０Ｃｒとを有している。

また、上記積層鉄心１を構成する鉄心片１０，１０…は、上位の鉄心片１０における下面１０ｌと、下位の鉄心片１０における上面１０ｕとが、互いに隙間なく密接して積層されており、下位の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔが、上位の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの背面側凹部１０Ｃｒに嵌り込んで結合されることで、積層された鉄心片１０，１０…がカシメ部１０Ｃを介して互いに締結されており、これによって積層鉄心１の全体が一体化したものと成っている。

なお、図２(ｂ)に示す如く、積層鉄心１を構成する最上位(最上層)の鉄心片１０においては、他の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃと対応する箇所が貫通形成されている。

一方、上述した積層鉄心１は、図４および図５に一部を示した順送り金型装置１００において、帯状鋼板(金属板)Ｗから所定形状の鉄心片１０を打抜き形成し、所定枚数の鉄心片１０，１０…を積層するとともに、積層した鉄心片１０同士をカシメ部１０Ｃにより互いに締結して一体化することで製造される。

また、上記順送り金型装置１００は、図３に示す如く、間欠搬送される帯状鋼板(金属板)Ｗに対して、順次、所期の加工を実施するための加工ステーションＳ１〜Ｓ７を具備している。

以下では、順送り金型装置１００によって積層鉄心１を製造する工程を詳細に説明する。
先ず、加工ステーションＳ１において、帯状鋼板Ｗの縁部に所定ピッチでパイロット孔ｐ，ｐ…を打抜き形成し、加工ステーションＳ２において、帯状鋼板Ｗに開口１０ｏを打抜き形成する。

次いで、加工ステーションＳ３において、帯状鋼板Ｗに磁極間の開口ｓ１，ｓ１…を打抜き形成し、加工ステーションＳ４において、帯状鋼板Ｗに磁極間のスロットｓ２，ｓ２…を打抜き形成する。

次いで、加工ステーションＳ５において、帯状鋼板Ｗの所定位置に４個のカシメ部１０Ｃ、１０Ｃ…を形成する。
上記加工ステーションＳ５は、図４に示す如く、ベース１００Ｂを貫通するカシメ部形成パンチ１０５Ｐと、ストリッパプレート１００Ｓに設けられたカシメ部形成ダイ１０５Ｄとを備えており、上記カシメ部形成パンチ１０５Ｐを矢印Ｕの如く上動させることで、帯状鋼板Ｗの所定位置にカシメ部１０Ｃを形成する。

すなわち、上動するカシメ部形成パンチ１０５Ｐによって、帯状鋼板Ｗを下方から上向きにパンチ加工することで、上記カシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔが帯状鋼板Ｗ(鉄心片１０)の上面に突出して形成されるとともに、上記カシメ部１０Ｃの背面側凹部１０Ｃｒが帯状鋼板Ｗ(鉄心片１０)の下面に陥没して形成されることとなる。

上記加工ステーションＳ５においてカシメ部１０Ｃを形成したのち、加工ステーション(アイドルステーション)Ｓ６を経た加工ステーションＳ７において、帯状鋼板Ｗから鉄心片１０を打抜き形成(外形抜き)し、さらに所定枚数の鉄心片１０、１０…を積層するとともに、カシメ部１０Ｃを介して鉄心片１０同士を互いに締結する。

上記加工ステーションＳ７は、図５に示す如く、ストリッパプレート１００Ｓを貫通する外形抜きパンチ１０７Ｐと、ベース１００Ｂに設けられた外形抜きダイ１０７Ｄと、該外形抜きダイ１０７Ｄに収容された支持テーブル１０７Ｔとを備えており、上記外形抜きパンチ１０７Ｐを矢印Ｇの如く下降させることで、帯状鋼板Ｗから鉄心片１０が打抜き形成(外形抜き)される。

また、上記加工ステーションＳ７において、鉄心片１０を打抜き形成したのち、外形抜きパンチ１０７Ｐを更に下降させることで、上記外形抜きパンチ１０７Ｐによって打抜き形成された上位の鉄心片１０が、先に打抜き形成されて支持テーブル１０７Ｔに載置されている下位の鉄心片１０に押圧され、上位の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの背面側凹部１０Ｃｒに、下位の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔが圧入することで、上位の鉄心片１０と下位の鉄心片１０とがカシメ部１０Ｃを介して互いに締結される。

ここで、図６に示す如く、外形抜きパンチ１０７Ｐの押圧面１０７Ｐｆは、上述した打抜き形成時およびカシメ積層時において鉄心片１０の上面１０ｕと密接する平面であるとともに、上記鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔのみが没入する収容凹部１０７Ｐｏを有している。

これにより、上位の鉄心片１０を外形抜きパンチ１０７Ｐによって下位の鉄心片１０に押圧する際、上位の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔが、外形抜きパンチ１０７Ｐの収容凹部１０７Ｐｏに没入することで、鉄心片１０の上面１０ｕにおいてカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔを囲う部位が、外形抜きパンチ１０７Ｐの押圧面１０７Ｐｆと当接して支持されることとなる。

このため、上位の鉄心片１０と下位の鉄心片１０とのカシメ部１０Ｃ同士の競り合いや、先行して積層されている下方の鉄心片１０、１０…のバウンド等に起因する反力(矢印ｇ)が作用しても、上述の如くカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔを囲う部位が外形抜きパンチ１０７Ｐ(押圧面１０７Ｐｆ)に支持されているので、上記カシメ部Ｃにおける突起Ｃｔの周囲が不用意に変形することがない。

上記加工ステーションＳにおいて、上述した如く帯状鋼板Ｗから鉄心片１０を打抜き形成し、所定枚数の鉄心片１０、１０…を積層するとともに、鉄心片１０同士を互いに締結して一体化することにより、積層鉄心１の製造が完了することとなる。

上述した積層鉄心１の製造方法によれば、外形抜きされた鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの背面側凹部１０Ｃｒに、他の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔを嵌め込んで締結する際、鉄心片１０の上面１０ｕにおけるカシメ部１０Ｃの突起を囲う部位を、外形抜きパンチ１０７Ｐによって支持したことで、上記カシメ部１０Ｃにおける突起１０Ｃｔの周囲が変形することを抑えられる。

これによって、積層された鉄心片１０同士の間に隙間を生じることなく、鉄心片１０同士を強い締結力で結合させることができ、鉄心片１０間に隙間を生じないことから積層鉄心１における鉄心片１０の占有率(占積率)が向上し、併せて積層鉄心１における形状精度が向上することにより、効率性等の各種性能に優れた積層鉄心１を製造することが可能となる。

また、上述した積層鉄心１によれば、鉄心片１０のカシメ部１０Ｃが、上面１０ｕに突出する突起１０Ｃｔと、下面１０ｌに陥没する背面側凹部１０Ｃｒとを有し、上記カシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔが上位の他の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの背面側凹部１０Ｃｒに嵌り込んでいるので、外形抜きされた鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの背面側凹部１０Ｃｒに、他の鉄心片１０におけるカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔを嵌め込んで結合する際、鉄心片１０の上面１０ｕにおけるカシメ部１０Ｃの突起１０Ｃｔを囲う部位を、外形抜きパンチ１０７Ｐによって支持することで、上記カシメ部１０Ｃにおける突起１０Ｃｔの周囲が変形することを抑えられる。

これによって、積層された鉄心片１０同士の間に隙間を生じることなく、鉄心片１０同士が強い締結力で結合されるため、鉄心片１０間に隙間を生じないことから、鉄心片１０の占有率(占積率)が向上するとともに形状精度が向上することとなり、もって積層鉄心１は効率性等の各種性能に優れたものとなる。

ここで、上述した実施例においては、鉄心片１０のカシメ部１０Ｃを、その突起１０Ｃｔが鉄心片１０の上面１０ｕから矩形状に突出する倒立凹字状断面としたが、例えば図７(ａ)に示す鉄心片２０のカシメ部２０Ｃのように、上面２０ｕから突出する突起２０Ｃｔを倒立Ｖ字形状とする、または図７(ｂ)に示す鉄心片３０のカシメ部３０Ｃのように、上面３０ｕから突出する突起３０Ｃｔを台形形状とする、さらには図７(ｃ)に示す鉄心片４０のカシメ部４０Ｃのように、上面４０ｕから突出する突起４０Ｃｔを切起し突起とすることも可能である。

また、上述した実施例においては、本発明を電動モータにおけるロータ(回転子)に適用した例を示したが、勿論、電動モータにおけるステータ(固定子)に対しても、本発明を極めて有効に適用し得ることは言うまでもない。

本発明に関わる製造方法に則って製造された積層鉄心の一実施例を示す全体外観斜視図。 (ａ)は図１の積層鉄心を構成する鉄心片を概念的に示す断面図、(ｂ)は図１における積層鉄心の全体を概念的に示す断面図。 図１に示した積層鉄心を製造するための順送り金型装置における各ステーションでの加工工程を示した帯状鋼板の平面図。 図１に示した積層鉄心を製造するための順送り金型装置における加工ステーションの概念的な断面図。 図１に示した積層鉄心を製造するための順送り金型装置における加工ステーションの概念的な断面図。 図５に示した加工ステーションでの積層鉄心の製造工程を示す要部拡大断面図。 (ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、カシメ部の変形例を示す鉄心片の要部断面図。 従来の積層鉄心を示す全体外観斜視図。 (ａ)は図８の積層鉄心を構成する鉄心片を概念的に示す断面図、(ｂ)は図８における積層鉄心の全体を概念的に示す断面図。 図８に示した積層鉄心の製造工程を示す要部拡大断面図。

符号の説明

１…積層鉄心、
１０…鉄心片、
１０ｕ…上面、
１０ｌ…下面、
１０Ｃ…カシメ部、
１０Ｃｔ…突起、
１０Ｃｒ…背面側凹部、
１００…順送り金型装置、
１０５Ｐ…カシメ部形成パンチ、
１０５Ｄ…カシメ部形成ダイ、
１０７Ｐ…外形抜きパンチ、
１０７Ｐｆ…押圧面、
１０７Ｐｏ…収容凹部、
１０７Ｄ…外形抜きダイ、
１０７Ｔ…支持テーブル、
Ｓ１…加工ステーション、
Ｓ２…加工ステーション、
Ｓ３…加工ステーション、
Ｓ４…加工ステーション、
Ｓ５…加工ステーション、
Ｓ６…加工ステーション、
Ｓ７…加工ステーション、
Ｗ…帯状鋼板(金属板)。

Claims (2)

1. プレス加工によりカシメ部を形成した鉄心片を金属板から外形抜きし、積層した複数の前記鉄心片を前記カシメ部を介して互いに一体に結合する積層鉄心の製造方法であって、
   前記金属板を下方から上向きにパンチ加工して、前記カシメ部の突起を前記鉄心片の上面に突出させて形成する工程と、
   外形抜きパンチによって、前記金属板から前記鉄心片を外形抜きする工程と、
   前記外形抜きパンチによって、前記鉄心片の上面における前記カシメ部の突起を囲う部位を支持しつつ、前記鉄心片における前記カシメ部の背面側凹部に、先に外形抜きされた他の鉄心片におけるカシメ部の突起を嵌め込んで結合する工程と、
   を含んで成ることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. プレス加工によりカシメ部を形成した鉄心片を金属板から外形抜きし、積層した複数の前記鉄心片を前記カシメ部を介して互いに一体に結合して成る積層鉄心であって、
   前記金属板を下方から上向きにパンチ加工して前記カシメ部の突起を前記鉄心片の上面に突出させて形成する工程と、外形抜きパンチによって前記金属板から前記鉄心片を外形抜きする工程と、前記外形抜きパンチによって前記鉄心片の上面における前記カシメ部の突起を囲う部位を支持しつつ前記鉄心片における前記カシメ部の背面側凹部に先に外形抜きされた他の鉄心片におけるカシメ部の突起を嵌め込んで結合する工程とを経て製造され、
   前記鉄心片に形成されたカシメ部が、前記鉄心片の上面に突出する突起と、前記鉄心片の下面に陥没した背面側凹部とを有し、前記鉄心片におけるカシメ部の突起が、上層に位置する他の鉄心片におけるカシメ部の背面側凹部に嵌り込んで結合されていることを特徴とする積層鉄心。

Images