JP5764483B2 - 積層鉄心の製造方法及びこれによって発生する打ち抜き滓の形状 - Google Patents

Description

本発明は積層鉄心の製造方法に係り、特に、大径で薄板の鉄心片（コア片）を打ち抜き積層する際に滓浮き（滓上がり）が発生しない積層鉄心（モータコア）の製造方法及びこの製造方法によって発生する打ち抜き滓の形状に関する。

近年、環境負荷への低減から、電気自動車やハイブリッド自動車など、モータを主動力として用いる車両が急速に増加しており、これに合わせてモータの主要部品であるモータコア（積層鉄心）の生産量も増加している。車両用の動力モータに用いるモータコアの場合、普通乗用車用であっても直径が３００ｍｍを超え、板厚が０．５０ｍｍ以下となりつつあるが、モータコアの大径化、薄板化は打ち抜き積層における技術的な難易度を高くすることになり、現状の技術だけでは対応できない。特に、内側に大径の空間部がある固定子鉄心片の製造においては、滓上がりの対策に窮しているのが現状である。

この固定子鉄心の製造は、例えば、図４に示すように、薄板条材５０を金型装置に順次供給して、中央の円孔５１を形成するステーションａ、磁極部５２の側端を形成するスロット５３を打ち抜くステーションｂ、ｃ、かしめ部５４を形成するステーションｄ、及び製造された固定子鉄心片５６をダイス内に抜き落とすステーションｅを備えている。そして、円孔５１の部分が滓片５７となり、前記した滓上がりの問題が生じる。

一般的な滓上がりは、パンチと打ち抜き滓の減圧による吸着、油による吸着、材料の圧着などが原因となって発生する。滓上がりの対策として、従来使用される技術としては、パンチ上面の異形状化、ダイ側面のテーパー形状、ダイの形状、キッカーピン、エアブロー、バキュームなどがある（特許文献１〜３参照）。

実開平０６−０２９７１７号公報 実公昭６２−０１７１３３号公報 特開平０６−１４２７８５号公報

しかしながら、モータコアの大径化と同時に薄板化が進むにつれ、図５（Ａ）に示すような一体物のステータコア片（固定子鉄心片）６０の場合、内形抜きされる滓片（打ち抜き滓）６１の直径が２００ｍｍ以上で、板厚が０．３０ｍｍ以下というものもある。
このような直径の滓片６１も、通常他のモータの鉄心片に使用される一般的な板厚（例えば、０．３〜０．５ｍｍ程度）であれば、材料の剛性（強度）が高いため、打ち抜かれた滓片６１は図５（Ｂ）のようにダイ６３及びスクイズリング６４の内周面に強固に保持されているが、図５（Ｃ）に示すように、滓片６１の板厚が薄い（具体的には０．３ｍｍ以下）と材料の剛性が低いため、ダイ内面の側圧によりうねった状態で保持される。このとき、滓片６１がスプリングバックによりダイ上面から突出する滓浮きが発生し、金型６５やステータコア片６０に疵や破損を生じさせる問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、薄板のコア片（鉄心片）を打ち抜き積層する際に、滓浮きが発生しない積層鉄心の製造方法及びこれによって形成される打ち抜き滓の形状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の製造方法は、薄板条材をプレス打ち抜きしてモータコアを製造する積層鉄心の製造方法において、
前記モータコアの鉄心片の打ち抜き滓が抜き落とされる前に、該打ち抜き滓に、該打ち抜き滓を複数の領域に区画し、該打ち抜き滓の周縁部とはそれぞれ第１の幅細連結部を介して一端が連結された複数の区画孔を形成する。

第２の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記打ち抜き滓の中央部に中央孔を形成し、前記区画孔の他端と前記中央孔とを第２の幅細連結部によって連結する。

第３の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１、第２の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記区画孔で区分された領域には、複数枚の前記打ち抜き滓を積層固定可能なかしめ部が形成されている。

第４の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第１〜第３の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記打ち抜き滓は円形であって、前記複数の区画孔は半径方向に沿って均等角度で形成されている。

第５の発明に係る打ち抜き滓形状は、薄板条材をプレス打ち抜きしてモータコアを製造するときに発生する打ち抜き滓の形状であって、
前記打ち抜き滓を複数の領域に区画し、該打ち抜き滓の周縁部とはそれぞれ第１の幅細連結部を介して一端が連結された複数の区画孔を有する。

第６の発明に係る打ち抜き滓形状は、第５の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記打ち抜き滓の中央部には中央孔が形成され、前記区画孔の他端と前記中央孔とは第２の幅細連結部によって連結されている。

第７の発明に係る打ち抜き滓形状は、第５、第６の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記区画孔で区分された領域には、複数枚の前記打ち抜き滓を積層固定可能なかしめ部が形成されている。

第８の発明に係る打ち抜き滓形状は、第７の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記かしめ部は、該打ち抜き滓の周縁部の近傍に形成されている。

第９の発明に係る打ち抜き滓形状は、第５〜第８の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記打ち抜き滓は直径が２００ｍｍ以上の円形で、厚みが０．３ｍｍ以下となっている。

第１０の発明に係る打ち抜き滓形状は、第５〜第９の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記打ち抜き滓は、前記区画孔によって均等に前記複数の領域に区分されている。

第１１の発明に係る打ち抜き滓形状は、第５〜第１０の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記区画孔は少なくと３個有する。

第１２の発明に係る打ち抜き滓形状は、第５〜第１１の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記幅細連結部の幅は、該打ち抜き滓の板厚の１〜７倍の範囲にある。

そして、第１３の発明に係る打ち抜き滓形状は、第５〜第１２の発明に係る打ち抜き滓形状において、前記区画孔の幅は、前記幅細連結部の幅の３倍以上である。

本発明に係る積層鉄心の製造方法及びこれによって打ち抜かれた打ち抜き滓の形状は以下のような作用効果を有する。
（１）打ち抜き滓に複数の区画孔を形成して打ち抜き滓を複数の領域に区分し、区画孔の一端と打ち抜き滓の周縁部の間に第１の幅細連結部を形成することで、第１の幅細連結部及び区画孔にうねりを吸収させ、スプリングバックを防止でき、大径かつ薄板の打ち抜きが可能となる。
（２）特に、打ち抜き滓にかしめ部を形成することで、ダイの中で打ち抜き滓を連結させることができ、スプリングバックを防止でき、大径、薄板の打ち抜きが可能となる。
（３）そして、第１、第２の幅細連結部とかしめ部を打ち抜き滓に同時に形成することでスプリングバック防止の効果がより大きくなる。

本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。 図１におけるＡ部の部分拡大図である。 本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。 固定子鉄心の製造方法を示す説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来例に係る積層鉄心の製造方法の問題点の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。まず、図１、図２に示す打ち抜き滓１０（の形状）について説明する。
図１に示すように、打ち抜き滓１０は固定子鉄心片１１の内側に円形に形成され、中央に正方形の中央孔１２を有している。中央孔１２の側辺１３と打ち抜き滓１０の周縁部１４との間には、長方形の４つの区画孔１５が形成されている。

隣り合う区画孔１５は打ち抜き滓１０の中心を基準にして９０度の角度で配置され、中央孔１２を中心にして軸対称かつ放射状に（即ち、半径方向に沿って）形成されている。区画孔１５の一端と周縁部１４との間には第１の幅細連結部１７が、区画孔１５の他端と中央孔１２との間には第２の幅細連結部１８が形成されている。

打ち抜き滓１０の直径はこの実施の形態では２００ｍｍで、板厚は０．２５ｍｍであるが、直径は２００ｍｍ以上で、板厚は０ｍｍを超え、０．３ｍｍ以下であれば適用可能である。中央にある正方形の中央孔１２の一辺（即ち、側辺１３）の長さは、打ち抜き滓１０の直径の０．１〜０．３倍程度が適当であるが、本発明はこの数字には限定されない。

第１、第２の幅細連結部１７、１８の幅ｗは、この打ち抜き滓１０の板厚の１〜７倍の範囲に入るのが好ましく、更に好ましくは、板厚の３〜５倍の範囲である。また、第１、第２の幅細連結部１７、１８の長さは、区画孔１５の幅ａと同一となっている。区画孔１５の幅ａは第１、第２の幅細連結部１７、１８の幅ｗの３倍以上となっているが、３〜１０倍程度とするのが好ましい。また、この実施の形態では、区画孔１５の数は４であるが、均等角度で３以上８以下とするのがよい。なお、第１、第２の幅細連結部１７、１８はうねりを吸収させて、スプリングバックを防止する作用を有し、その幅が狭すぎると、打ち抜きによる応力によって破断し、大きすぎるとダイの側圧による応力を吸収しないため、上記の範囲で設定されるのが好ましい。

図１に示すように、区画孔１５で複数に分割される領域２０には、それぞれ表側に凹部、裏側に凸部を有するかしめ部２１が形成されている。かしめ部２１は扇型の各領域２０の中央で半径方向外側（即ち、周縁部１４の近傍）に１つ設けるのが好ましいが、それぞれの領域２０に複数のかしめ部を均等に設け、複数枚の打ち抜き滓１０を積層固定することができる。かしめ部２１は、半抜きかしめ、Ｖかしめ等があるが、いずれでも適用可能である。

従って、この打ち抜き滓１０を用いて固定子鉄心片１１を形成する場合、適当ピッチで薄板条材にパイロット孔を形成して、金型装置に順次送り、かしめ部２１、中央孔１２、区画孔１５をプレス打ち抜きして形成し、打ち抜き滓１０を抜き落とす。このとき打ち抜き滓１０に応力が発生するが、第１、第２の幅細連結部１７、１８及び区画孔１５によって吸収され、打ち抜き滓１０は平面状態を保ち、滓上がりが発生しない。この後、通常の工程によって固定子鉄心片１１を形成し、金型内に抜き落として積層鉄心（モータコア）を形成する。

図３は、打ち抜き滓２３に、中央孔、区画孔を設けないで、かしめ部２４のみを形成した他の実施の形態を示す。かしめ部２４は複数箇所（３以上が好ましい）、均等に打ち抜き滓２３に形成されている。なお、固定子鉄心片２５、及びこれを用いた積層鉄心の製造は、上記した実施の形態と同様である。

このかしめ部２４のみでも、打ち抜き滓２３の滓上がり、スプリングバックを防止することはできるが、更に、打ち抜き滓１０のように、第１、第２の幅細連結部１７、１８を両側に有する区画孔１５を形成することによって、打ち抜き滓２３の滓上がりを確実に防止できる。
なお、これらの実施の形態において、中央孔１２が形成されない場合でも、滓上がりを防止する効果があることが確認された。

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（例えば、形状、寸法）を変更することもできる。

１０：打ち抜き滓、１１：固定子鉄心片、１２：中央孔、１３：側辺、１４：周縁部、１５：区画孔、１７：第１の幅細連結部、１８：第２の幅細連結部、２０：領域、２１：かしめ部、２３：打ち抜き滓、２４：かしめ部、２５：固定子鉄心片

Claims (13)

1. 薄板条材をプレス打ち抜きしてモータコアを製造する積層鉄心の製造方法において、
   前記モータコアの鉄心片の打ち抜き滓が抜き落とされる前に、該打ち抜き滓に、該打ち抜き滓を複数の領域に区画し、該打ち抜き滓の周縁部とはそれぞれ第１の幅細連結部を介して一端が連結された複数の区画孔を形成することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記打ち抜き滓の中央部に中央孔を形成し、前記区画孔の他端と前記中央孔とを第２の幅細連結部によって連結することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の積層鉄心の製造方法において、前記区画孔で区分された領域には、複数枚の前記打ち抜き滓を積層固定可能なかしめ部が形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心の製造方法において、前記打ち抜き滓は円形であって、前記複数の区画孔は半径方向に沿って均等角度で形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
5. 薄板条材をプレス打ち抜きしてモータコアを製造するときに発生する打ち抜き滓の形状であって、
   前記打ち抜き滓を複数の領域に区画し、該打ち抜き滓の周縁部とはそれぞれ第１の幅細連結部を介して一端が連結された複数の区画孔を有することを特徴とする打ち抜き滓形状。
6. 請求項５記載の打ち抜き滓形状において、前記打ち抜き滓の中央部には中央孔が形成され、前記区画孔の他端と前記中央孔とは第２の幅細連結部によって連結されていることを特徴とする打ち抜き滓形状。
7. 請求項５又は６記載の打ち抜き滓形状において、前記区画孔で区分された領域には、複数枚の前記打ち抜き滓を積層固定可能なかしめ部が形成されていることを特徴とする打ち抜き滓形状。
8. 請求項７記載の打ち抜き滓形状において、前記かしめ部は、該打ち抜き滓の周縁部の近傍に形成されていることを特徴とする打ち抜き滓形状。
9. 請求項５〜８のいずれか１項に記載の打ち抜き滓形状において、前記打ち抜き滓は直径が２００ｍｍ以上の円形で、厚みが０．３ｍｍ以下となっていることを特徴とする打ち抜き滓形状。
10. 請求項５〜９のいずれか１項に記載の打ち抜き滓形状において、前記打ち抜き滓は、前記区画孔によって均等に前記複数の領域に区分されていることを特徴とする打ち抜き滓形状。
11. 請求項５〜１０のいずれか１項に記載の打ち抜き滓形状において、前記区画孔は少なくと３個有することを特徴とする打ち抜き滓形状。
12. 請求項５〜１１のいずれか１項に記載の打ち抜き滓形状において、前記幅細連結部の幅は、該打ち抜き滓の板厚の１〜７倍の範囲にあることを特徴とする打ち抜き滓形状。
13. 請求項５〜１２のいずれか１項に記載の打ち抜き滓形状において、前記区画孔の幅は、前記幅細連結部の幅の３倍以上であることを特徴とする打ち抜き滓形状。

Images