JP4688610B2 - 積層鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータあるいは発電機の固定子又は回転子として使用される積層鉄心に関する。

一般の電動機及び発電機は、固定子及びその内部に配置された回転子を有し、この固定子、例えば、固定子積層鉄心は多数枚の薄板材からなる鉄心片をプレス加工によって連続的に形成し、同時にプレス加工によってかしめ部を所定位置に形成して、多数枚の薄板材からなる鉄心片をこのかしめ部を介して積層連結していた（特許文献１参照）。このかしめ部としては、一般には「半抜きかしめ」と「Ｖ字かしめ」が使用されている。半抜きかしめは、円形の窪みを表面側に、裏面側に円形の突起を突出させたものであり、それぞれ丸い突起と窪みを嵌合させて上下の鉄心片を連結するものである。一方、Ｖ字かしめは断面Ｖ字状の窪みを表面側に、断面Ｖ字状の突起を裏面側に突出させ、上下の鉄心片をそれぞれ断面Ｖ字状の突起と窪みによって連結するものであった。従って、従来の積層鉄心における鉄心片は上下に連結される鉄心片が全く同一形状であった。

特開平１１−１８７５９２号公報（図１、図２）

しかしながら、かしめ部の形成はプレス加工によって行われているので、鉄心片にスタンピングオイルが付着し、製品にもそのまま付着している。このスタンピングオイルをそのまま残しておくと、溶接時に煤になる等の弊害があるので、一般にはこの油は溶接加工を行う前に、強制的に除去するか又は数日かけて乾燥させる必要があるが、特に、積層される薄板材の間に残った油は除去し難いという問題があった。
また、各薄板材はプレス加工によって形成されるので、薄板材内部に残留応力や残留歪が残っている場合があり、これによって製品となった後徐々に薄板材が変形したり、あるいは磁気的特性が変わる等の問題があるので、焼鈍処理を行っているが、各薄板材が積層されていると、内部まで熱が通りにくく、加熱に時間がかかるという問題があった。
更には、各薄板材の接合強度を増すために、多数のかしめ部を介して各薄板材を連結すると、コアの磁気的特性に影響を与えるので、接着剤を用いて各薄板材を接合する場合があり、この場合、プレス過程で行うことはスタンピングオイルを使用する関係で実行しにくく、組み立て後に行うと各薄板材の間に接着剤が浸透しにくという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、スタンピングオイルの除去が容易で、かつ焼鈍も短時間で行え、更には、各鉄心片間に接着剤を塗布する場合はその作業も容易な積層鉄心を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る積層鉄心は、中央に開口部を有する複数枚の同一形状の薄板材からなる鉄心片をかしめ突起と該かしめ突起が密着嵌入するかしめ孔を用いて積層して形成する積層鉄心であって、
それぞれ上下対となる前記鉄心片の同一位置に係合する前記かしめ突起と前記かしめ孔とを交互に形成し、積層された該積層鉄心を積層方向に、前記かしめ突起と前記かしめ孔との係合力以下で引っ張り荷重をかけた場合、前記各鉄心片の前記かしめ突起と前記かしめ孔とで連結されていない部分が弾性変形して、前記各鉄心片の間に隙間が形成される。
なお、鉄心片の厚みは一般には０．３〜２ｍｍ程度であるが、積層鉄心の大きさによっても異なり、本発明はこれらの寸法には限定されない。

そして、本発明に係る積層鉄心において、前記かしめ孔とかしめ突起は一枚の前記鉄心片に対してそれぞれ２箇所あって、前記各かしめ孔とかしめ突起は、前記鉄心片の中心を基準にしてそれぞれ９０度位相で形成されているのが好ましい。
これによって、各鉄心片の変形する部分の幅に対する長さが長くなって、より効率的に各鉄心片の間に隙間が形成される。

また、本発明に係る積層鉄心において、前記中央の開口部の直径は、前記鉄心片の中心を通る最大幅の０．３〜０．８倍の範囲にあるのがよい。中央の開口部の直径が鉄心片の中心を通る最大幅の０．３倍未満であると、変形する部分の幅が大きくなって変形困難となり、中央の開口部の直径が鉄心片の中心を通る最大幅の０．８倍を超えるということは、界磁（ヨーク）の幅が狭くなって適切な磁路を形成しない。

請求項１〜３記載の積層鉄心は、積層された積層鉄心を積層方向に、かしめ突起とかしめ孔との係合力以下で引っ張り荷重をかけた場合、各鉄心片の間に隙間が形成されるので、スタンピングオイルの洗浄が容易である。また、各鉄心片間に隙間を形成した状態で焼鈍を行うと、短時間で所望温度に均一に加熱することができ生産性が高まると共に、積層鉄心の磁気的特性にすぐれる。
そして、各鉄心片間に接着剤を塗布する場合には、各鉄心片間に隙間を設けることが可能であれば、極めて簡単に接着剤を塗布できる。

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。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の各鉄心片の接続状況を示す説明図、図２は同積層鉄心の平面図、図３は同積層鉄心の断面図、図４は同積層鉄心を引き延ばした状態の断面図、図５は本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心の斜視図である。

図２、図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心１０及びこれを構成する各鉄心片１１、１２は平面視して角部が丸められた正方形となって、中央に円形の開口部１３が形成されている。なお、通常の電動機又は発電機の固定子積層鉄心の場合には、内側に磁極部を有し、回転子積層鉄心の場合には、外周が真円状に形成されているが、この積層鉄心１０は説明を容易にするため、形状を変えて記載している。
この開口部１３の内径は鉄心片１１、１２の対角線の長さの０．３〜０．８倍の長さとなっている。鉄心片１１、１２は同一形状の薄板材（磁性鋼板）であって、対となるかしめ突起１４が向かい合って形成され、この対となるかしめ突起１４とそれぞれ９０度位相をずらして対となるかしめ孔１５が向かい合って形成されている。
この実施の形態では、かしめ突起１４は図１に示すように、下方にこの鉄心片１１、１２の板厚分又はこの板厚より僅少短い高さで突出するＶ字曲げ部１６によって形成されている。一方、かしめ孔１５は平面視して矩形の貫通孔からなって、かしめ突起１４が丁度嵌入する大きさとなっている。

即ち、鉄心片１１と鉄心片１２とは、それぞれかしめ突起１４及びかしめ孔１５が鉄心片の中心を基準にして、それぞれ９０度位相を変えて形成されている。また、鉄心片１１と鉄心片１２とは同一形状であるが、鉄心片１２が鉄心片１１に対して９０度位相を変えて配置されている。これによって、鉄心片１１の下方に突出するかしめ突起１４が、鉄心片１１に密接してその下方に配置されている鉄心片１２のかしめ孔１５に密着嵌入し、鉄心片１２に形成されて下方に突出するかしめ突起１４が更にその下方の鉄心片１１のかしめ孔１５に密着嵌入する。このような状態を所定枚数繰り返して、図３に示す積層鉄心１０が形成されている。
この鉄心片１１、１２の製造にあっては、プレス装置の同一ステーションで各鉄心片を順次打ち抜き形成し、次のステーションが一方側の鉄心片１１又は１２を９０度回転させてもよいし、プレス装置の別々のステーションが鉄心片１１、１２をそれぞれ形成してもよい。

このようにして構成された積層鉄心１０を上下方向にかしめ突起１４とかしめ孔１５との接合強度（即ち、かしめ力、係合力）以内の荷重で引き延ばすと、図４に示すように、隣り合うかしめ部（かしめ突起１４とかしめ孔１５によって連結された部分）によって連結されていない部分１７が弾性的に曲がり、各鉄心片１１、１２の間に隙間１８が形成される。この隙間１８は鉄心片１１、１２の厚みが薄い程、及び開口部１３の直径が大きくかしめ部によって連結されていない部分１７の幅が狭い程、弾性限界内で大きく変形する。また、引っ張り力を解くと積層鉄心１０は図３に示すような元の形状状態に精度よく戻る。

従って、鉄心片１１、１２の間に隙間１８を形成した状態で、積層鉄心１０の洗浄を行えば、洗浄液が効率よく通過してスタンピングオイルの除去ができる。また、鉄心片１１、１２の隙間１８を開けた状態で焼鈍を行えば、高温ガスが鉄心片１１、１２間を支障なく通過するので、短時間で焼鈍が可能となる。更に、鉄心片１１、１２の隙間１８を開けた状態で接着剤を塗布すれば、鉄心片１１、１２の表面に略まんべんなく接着剤を塗布することができ、かしめ突起１４とかしめ孔１５で不足する接合強度を補うことができる。

前記実施の形態において、一つの鉄心片１１、１２にそれぞれ対となるかしめ突起１４及びかしめ孔１５を形成したが、３つ以上のかしめ突起とかしめ孔をそれぞれが嵌入するように形成する場合も本発明は適用される。この場合、かしめ部の数が増加する程、積層鉄心に引っ張り荷重をかけた場合の上下隣り合う鉄心片の隙間が減少するので、一つの鉄心片に対するかしめ突起及びかしめ孔の数はそれぞれ４つ以内とするのがよい。
更には、前記実施の形態に係る積層鉄心は積層枚数を増加させると積層鉄心全体をＵ字状又は場合によってリング状にも形成できる。また、かしめ突起は半抜きかしめとすることもできる。

また、前記実施の形態において、平面視して実質四角形の積層鉄心１０を用いて、固定子積層鉄心及び回転子積層鉄心を代表させたが、図５に本発明を適用させた固定子積層鉄心２０を示す。図５において、上下方向に積層された個々の鉄心片２１についてかしめ突起１４とかしめ孔１５の位置が交互に９０度位置を変えて形成されている。
また、図５は固定子積層鉄心２０を示しているが、中央に軸孔を備える回転子積層鉄心にも当然本発明は適用できる。

本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の各鉄心片の接続状況を示す説明図である。 同積層鉄心の平面図である。 同積層鉄心の断面図である。 同積層鉄心を引き延ばした状態の断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心の斜視図である。

符号の説明

１０：積層鉄心、１１、１２：鉄心片、１３：開口部、１４：かしめ突起、１５：かしめ孔、１６：Ｖ字曲げ部、１７：部分、１８：隙間、２０：固定子積層鉄心、２１：鉄心片

Claims (3)

1. 中央に開口部を有する複数枚の同一形状の薄板材からなる鉄心片をかしめ突起と該かしめ突起が密着嵌入するかしめ孔を用いて積層して形成する積層鉄心であって、
   それぞれ上下対となる前記鉄心片の同一位置に係合する前記かしめ突起と前記かしめ孔とを交互に形成し、積層された該積層鉄心を積層方向に、前記かしめ突起と前記かしめ孔との係合力以下で引っ張り荷重をかけた場合、前記各鉄心片の前記かしめ突起と前記かしめ孔とで連結されていない部分が弾性変形して、前記各鉄心片の間に隙間が形成され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、前記かしめ孔とかしめ突起は一枚の前記鉄心片に対してそれぞれ２箇所あって、前記各かしめ孔とかしめ突起は、前記鉄心片の中心を基準にしてそれぞれ９０度位相で形成されていることを特徴とする積層鉄心。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の積層鉄心において、前記中央の開口部の直径は、前記鉄心片の中心を通る最大幅の０．３〜０．８倍の範囲にあることを特徴とする積層鉄心。

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