JP6655409B2 - 積層鉄心および積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

実施例は積層鉄心および積層鉄心の製造方法に関する。

積層鉄心には複数のブロック鉄心を備えたものがある。これら複数のブロック鉄心のそれぞれは多数枚の鋼板を積層および接合してなるものであり、積層鉄心は複数のブロック鉄心を積層することで構成されている。

特開２００７−１５９３００号公報 特開平１０−１４１４４号公報

上記従来の積層鉄心の場合には複数のブロック鉄心間を外周面で溶接していたので、残留応力による溶接割れ、含有シリコンによる溶接不良、溶融による鉄損が生じていた。

実施例の積層鉄心は、複数枚の鋼板を積層および接合してなる２以上のブロック鉄心と、前記２以上のブロック鉄心に挿入されたピンを備え、前記２以上のブロック鉄心間は前記ピンの両端部を潰すことで形成されたカシメ頭により接合されており、前記複数の鋼板のそれぞれには、前記鋼板の一部を切起してなる片持ち状のカシメ部および当該カシメ部の切起し跡である開口部が設けられ、前記複数の鋼板間は、前記鋼板のカシメ部を当該鋼板とは別の鋼板の開口部内に嵌合することで接合され、前記カシメ部は、傾斜部、平端部、及びカシメ部の自由端側に配置され前記平坦部から上へ傾斜する折返し部を備え、前記ピンは、前記カシメ部の自由端の側に前記カシメ部に隣接して挿入されることにより、前記カシメ部の自由端が前記ピンの前記カシメ頭部間に嵌合されているところに特徴を有する。

実施例の積層鉄心の製造方法は、複数枚の鋼板を積層および接合してなる２以上のブロック鉄心を積層し、前記２以上のブロック鉄心にピンを挿入し、前記ピンの両端部を潰すことで形成されたカシメ頭により前記２以上のブロック鉄心間を接合するものであり、前記複数の鋼板のそれぞれには、前記鋼板の一部を切起してなる片持ち状のカシメ部および当該カシメ部の切起し跡である開口部が設けられ、前記複数の鋼板間は、前記鋼板のカシメ部を当該鋼板とは別の鋼板の開口部内に嵌合することで接合され、前記カシメ部は、傾斜部、平端部、及びカシメ部の自由端側に配置され前記平坦部から上へ傾斜する折返し部を備え、前記ピンは、前記カシメ部の自由端の側に前記カシメ部に隣接して挿入されることにより、前記カシメ部の自由端が前記ピンの前記カシメ頭部間に嵌合されているところに特徴を有する。

実施例１を示す図（固定子鉄心の外観を示す図） 電磁鋼板を示す図 打抜板を示す図 カシメ部を打抜板がカシメ付けされる前の状態で示す断面図 カシメ部を打抜板がカシメ付けされた後の状態で示す断面図 ブロック鉄心間の接合状態を示す図（ａはＸａ線に沿う断面図，ｂはＸｂ視図） カシメピンの形状を説明するための図 ラジアルカシメ機の動きを説明するための図 固定子鉄心の製造方法を説明するための図 実施例２を示す図１相当図 図９相当図 実施例３を示す図１相当図 図９相当図

図１の固定子鉄心１はハイブリッド車両の駆動源となるインナーロータ形の三相同期モータ用のものであり、ヨーク２と複数のティース３と３つの取付片４を有している。ヨーク２は円筒状をなすものであり、複数のティース３のそれぞれはヨーク２の内周面から内側へ突出し、３つの取付片４のそれぞれはヨーク２の外周面から外側へ突出している。これら３つの取付片４は円周方向に１２０°の等ピッチで配列されたものであり、円形状の貫通孔５を有している。これら３つの貫通孔５のそれぞれはボルトが挿入されるものであり、固定子鉄心１は３本のボルトを座面に螺合することで固定される。この固定子鉄心１は積層鉄心に相当する。

固定子鉄心１は、図１に示すように、３つのブロック鉄心６を軸方向に積層することで構成されたものであり、３つのブロック鉄心６のそれぞれはＮ枚（Ｎは１００以上の整数）の打抜板７を軸方向に積層することで構成されている。これら打抜板７のそれぞれは、図２に示すように、順送装置が板厚ｔ（ｔは０．３ｍｍ以下）の帯状の電磁鋼板８から打抜いたものであり、鋼板に相当する。この順送装置はポンチおよびダイからなる複数の加工ステージを有するものである。これら複数の加工ステージは矢印Ｘ方向に沿って一列に並ぶものであり、電磁鋼板８は矢印Ｘ方向へ断続的に搬送されることで複数の加工ステージに順に供給され、打抜板７は電磁鋼板８が複数の加工ステージに順に供給されることで電磁鋼板８から打抜かれる。

打抜板７には、図２に示すように、６つのカシメ部９が形成されている。これら６つのカシメ部９は順送装置の特定の加工ステージで電磁鋼板８にプレス加工を施すことで成形されたものであり、図３に示すように、打抜板７と同心な円形軌跡ＣＬ上に配列され、貫通孔５の中心に対して円周方向に一定角度だけ離間している。このカシメ部９は、図４に示すように、打抜板７の一部を切起したものであり、円周方向の一端部が打抜板７に繋がる片持ち状をなしている。

図４のポンチ１０は順送装置の特定の加工ステージで電磁鋼板８にダイとの間でカシメ部９を成形するためのものであり、カシメ部９は傾斜部１１および平坦部１２を有している。この平坦部１２は打抜板７に対して平行な部分であり、ポンチ１０による押圧力の作用方向へ電磁鋼板８の板厚ｔ分だけ変位している。傾斜部１１は平坦部１２を打抜板７に繋げる部分であり、打抜板７にはカシメ部９の切起し跡である開口部１３が形成されている。

３つのブロック鉄心６のそれぞれはＮ枚の打抜板７を電磁鋼板８から打抜かれた状態のまま向きを揃えて積層したものである。図３の符号１４は打抜板７のうち取付片４に相当する取付片相当部であり、Ｎ枚の打抜板７は３つの取付片相当部１４のうち矢印Ｘ方向側の１つが軸方向に重なるように積層されている。

Ｎ枚の打抜板７間はプレス機によってカシメ付けされている。図５のポンチ１５はダイとの間でＮ枚の打抜板７間をカシメ付けするためのものであり、カシメ部９の平坦部１２はポンチ１５で押圧されることに応じて下段の打抜板７の開口部１３内に嵌合されている。このポンチ１５は平坦部１２に折返し部１６を成形するものである。この折返し部１６はカシメ部９の自由端の側に位置するものであり、平坦部１２から上へ傾斜している。この折返し部１６は平坦部１２が嵌合された打抜板７の上段の打抜板７の開口部１３内に嵌合されたものであり、Ｎ枚の打抜板７間はカシメ部９が下段の打抜板７の開口部１３内および上段の打抜板７の開口部１３内に嵌合されることで接合されている。

固定子鉄心１の中段のブロック鉄心６は、図１に示すように、最上段のブロック鉄心６に対して１２０°だけ回して配置され、最下段のブロック鉄心６は最上段のブロック鉄心６に対して２４０°だけ回して配置されている。即ち、中段のブロック鉄心６は最上段のブロック鉄心６に対して取付片相当部１４を１２０°ずらして積層され、最下段のブロック鉄心６は最上段のブロック鉄心６に対して取付片相当部１４を２４０°ずらして積層されている。これら３つのブロック鉄心６は積層状態で軸方向へ加圧されたものであり、固定子鉄心１の軸方向の寸法が電磁鋼板８の板厚の不均一さに起因してばらつくこと（積層偏差）はブロック鉄心６の回転配置および加圧によって抑えられている。

打抜板７には、図３に示すように、６つのカシメ孔１７が形成されている。これら６つのカシメ孔１７のそれぞれは貫通孔５の中心に対して円周方向に角度θ（＝２２．５°）だけ離間するものであり、図４に示すように、カシメ部９の自由端の側に隣接することで開口部１３に繋がっている。これら６つのカシメ孔１７のそれぞれは直径寸法が３ｍｍの円形状をなすものであり、図２に示すように、カシメ部９を成形した後の加工ステージで電磁鋼板８にせん断加工を施すことで成形されている。このカシメ孔１７は貫通孔に相当する。

固定子鉄心１には、図１に示すように、６つのカシメピン１８が挿入されている。これら６つのカシメピン１８のそれぞれは円柱状をなすものであり、３つのブロック鉄心６を積層および加圧した後にカシメ孔１７内に挿入される。これら６つのカシメピン１８のそれぞれは炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を材料とするものであり、直径寸法がカシメ孔１７と同程度に設定されている。このカシメピン１８はピンに相当する。

６つのカシメピン１８のそれぞれには、図６に示すように、軸方向の両端部に位置して円形板状のカシメ頭部１９が成形されている。このカシメ頭部１９は、図７に示すように、カシメピン１８のうち端から０．５〜１．５ｍｍの端部（二点鎖線参照）を潰すことで成形されたものであり、厚さ寸法Ｔが０．３〜０．６ｍｍに設定されている。このカシメ頭部１９は直径寸法Ｒがカシメ孔１７に比べて大きな４〜６ｍｍに設定されたものであり、図６に示すように、３つのブロック鉄心６間は６つのカシメピン１８のそれぞれの両カシメ頭部１９間で締結されることで接合されている。これら６つのカシメピン１８のそれぞれは両カシメ頭部１９間に隣接する全てのカシメ部９の自由端が嵌合されたものであり、全てのカシメ部９は自由端が両カシメ頭部１９間に嵌合されることに応じて残留応力で弾性復帰することが防止されている。

図８はカシメピン１８の端部を潰すためのラジアルカシメ機であり、ラジアルカシメ機はポンチ２０を備えている。このポンチ２０はカシメピン１８の端部を押圧するものであり、菊の花びら状の軌跡（二点鎖線参照）で動作する。このポンチ２０は「カシメピン１８の外周から中心への下から上への径方向の動き」と「カシメピン１８の中心から外周への上から下への径方向の動き」と「接線方向の動き」を繰返すものであり、３つの動きを繰返すことに応じてカシメピン１８の中心から外周に向かってカシメ頭部１９を段階的に成形する。

次の（１）〜（６）は固定子鉄心１の製造方法である。
１）電磁鋼板８からカシメ部９と開口部１３とカシメ孔１７を有する打抜板７を打抜く。
２）打抜板７を積層および接合することでブロック鉄心６を製造する。
３）３つのブロック鉄心６を取付片相当部１４が１２０°だけ円周方向へずれた状態で積層する。
４）３つのブロック鉄心６を積層状態で加圧する。
５）カシメピン１８をカシメ孔１７内に挿入する（図９参照）。
６）カシメピン１８の両端部を潰す（図９参照）。

上記実施例１によれば次の効果を奏する。
３つのブロック鉄心６に積層状態でカシメピン１８を挿入し、カシメピン１８の両端部を潰すことで３つのブロック鉄心６間を接合したので、残留応力による溶接割れ、含有シリコンによる溶接不良、溶融による鉄損が生じることが防止される。

カシメピン１８をカシメ部９の自由端の側にカシメ部９に隣接して挿入した。このため、カシメ部９の自由端がカシメピン１８のカシメ頭部１９間に嵌合されるので、カシメ部９が残留応力で弾性復帰することが防止される。従って、軸方向に隣接する打抜板７間に隙間が生じることが防止されるので、三相同期モータの磁気的な性能が向上する。

打抜板７に開口部１３に繋がるカシメ孔１７を形成し、カシメピン１８をカシメ孔１７内に挿入した。従って、固定子鉄心１の傷の数が少なくなるので、この点からも三相同期モータの磁気的な性能が向上する。

３つのブロック鉄心６を円周方向へ位置をずらして積層したので、固定子鉄心１の積層偏差が抑えられる。しかも、３つのブロック鉄心６を積層状態で軸方向へ加圧したので、この点からも固定子鉄心１の積層偏差が抑えられる
カシメピン１８の両端部をラジアルカシメ機で潰した。従って、カシメピン１８の両端部を潰すときにカシメピン１８に大きな外力が一度に作用することが防止されるので、カシメピン１８が両端部を潰すときの外力で変形することが防止される。

固定子鉄心１には、図１０に示すように、両端面のそれぞれに位置して押え板２１が添えられている。これら両押え板２１のそれぞれは電磁鋼板からなるものであり、打抜板７に比べて厚さ寸法が大きく設定されている。これら両押え板２１のそれぞれは円環状をなすものであり、固定子鉄心１のヨーク２を軸方向から覆っている。

両押え板２１のそれぞれには、図１０に示すように、６つの貫通孔２２が形成されている。これら貫通孔２２のそれぞれはカシメ孔１７に軸方向から重なるものであり、カシメピン１８は一方の押え板２１の６つの貫通孔２２内のそれぞれから固定子鉄心１のカシメ孔１７内を通して他方の押え板２１の貫通孔２２内に挿入される。これら６つのカシメピン１８のそれぞれは両端部がラジアルカシメ機によって潰されるものであり、両押え板２１は６つのカシメピン１８によって３つのブロック鉄心６と共にカシメ付けされる。下記［１１］〜［１３］は両押え板２１のカシメ付け手順である。
［１１］３つのブロック鉄心６を積層状態で加圧した後に３つのブロック鉄心６の両端面のそれぞれに押え板２１を重ねる（図１１のａ参照）
［１２］一方の押え板２１の６つの貫通孔２２内のそれぞれからカシメ孔１７内を通して他方の押え板２１の貫通孔２２内にカシメピン１８を挿入する（図１１のｂ参照）。
［１３］６つのカシメピン１８のそれぞれの両端部を押え板２１に比べて軸方向へ突出する部分で潰す（図１１のｃ参照）。

上記実施例２によれば次の効果を奏する。
３つのブロック鉄心６の両端面のそれぞれに打抜板７に比べて厚さ寸法が大きな押え板２１を添え、カシメピン１８の両端部のそれぞれを押え板２１に比べて軸方向へ突出する部分で潰したので、カシメピン１８を潰すときにラジアルカシメ機からの外力で打抜板７が変形することを防止できる。しかも、押え板２１として磁性板を用いたので、押え板２１が磁路を妨げることを防止できる。

固定子鉄心１には、図１２に示すように、両端面のそれぞれに位置して押え板３１が添えられている。これら両押え板３１のそれぞれは電磁鋼板からなるものであり、打抜板７に比べて厚さ寸法が大きく設定されている。これら両押え板３１のそれぞれは円環状のヨーク板部３２を有するものであり、両押え板３１のそれぞれのヨーク板部３２は固定子鉄心１のヨーク２を軸方向から覆っている。

両押え板３１のそれぞれは、図１２に示すように、ヨーク板部３２の内周面から突出する複数のティース板部３３を有しており、両押え板３１のそれぞれの複数のティース板部３３は固定子鉄心１のティース３を軸方向から覆っている。これら両押え板３１のそれぞれはヨーク板部３２の外周面から突出する複数の取付板部３４を有しており、両押え板３１のそれぞれの複数の取付板部３４は固定子鉄心１の取付片４を軸方向から覆っている。これら両押え板３１のそれぞれの複数の取付板部３４は貫通孔３５を有しており、ボルトは一方の押え板３１の複数の貫通孔３５内のそれぞれから取付片４の貫通孔５内を通して他方の押え板３１の貫通孔３５内に挿入される。

両押え板３１のそれぞれには、図１２に示すように、６つの貫通孔３６が形成されている。これら貫通孔３６のそれぞれはカシメ孔１７に軸方向から重なるものであり、カシメピン１８は一方の押え板３１の６つの貫通孔３６内のそれぞれから固定子鉄心１のカシメ孔１７内を通して他方の押え板３１の貫通孔３６内に挿入される。これら６つのカシメピン１８のそれぞれは両端部がラジアルカシメ機によって潰されるものであり、両押え板３１は６つのカシメピン１８によって３つのブロック鉄心６と共にカシメ付けされる。下記［２１］〜［２３］は両押え板３１のカシメ付け手順である。
［２１］３つのブロック鉄心６を積層状態で加圧した後に３つのブロック鉄心６の両端面のそれぞれに押え板３１を重ねる（図１３のａ参照）
［２２］一方の押え板３１の６つの貫通孔３６内のそれぞれからカシメ孔１７内を通して他方の押え板３１の貫通孔３６内にカシメピン１８を挿入する（図１３のｂ参照）。
［２３］６つのカシメピン１８の両端部のそれぞれを押え板３１に比べて軸方向へ突出する部分で潰す（図１３のｃ参照）。

上記実施例１〜３においては、カシメピン１８としてステンレス等の金属ピンまたは樹脂ピンを用いても良い。
上記実施例１〜３においては、本発明を回転子鉄心に適用しても良い。

上記実施例１〜３においては、２または４以上のブロック鉄心６を積層することで固定子鉄心１を構成しても良い。
上記実施例１〜３においては、電磁鋼板８にカシメ部９を成形する前の加工ステージでカシメ孔１７を成形しても良い。

上記実施例１〜３においては、打抜板７のカシメ部９を２以上の下段の開口部１３内に嵌合しても良く、要は当該打抜板７とは別の打抜板７の開口部１３内に嵌合すれば良い。
以上、本発明の実施例を説明したが、この実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施例やその変形は発明の範囲や要旨に含まれると共に特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１は固定子鉄心（積層鉄心）、６はブロック鉄心、７は打抜板（鋼板）、９はカシメ部、１３は開口部、１７はカシメ孔（貫通孔）、１８はカシメピン（ピン）、２１は押え板、３１は押え板である。

Claims (4)

1. 複数枚の鋼板を積層および接合してなる２以上のブロック鉄心と、
   前記２以上のブロック鉄心に挿入されたピンを備え、
   前記２以上のブロック鉄心間は、前記ピンの両端部を潰すことで形成されたカシメ頭により接合されており、
   前記複数の鋼板のそれぞれには、前記鋼板の一部を切起してなる片持ち状のカシメ部、及び当該カシメ部の切起し跡である開口部が設けられ、
   前記複数の鋼板間は、前記鋼板のカシメ部を当該鋼板とは別の鋼板の開口部内に嵌合することで接合され、
   前記カシメ部は、傾斜部、平端部、及びカシメ部の自由端側に配置され前記平坦部から上へ傾斜する折返し部を備え、
   前記ピンは、前記カシメ部の自由端の側に前記カシメ部に隣接して挿入されることにより、前記カシメ部の自由端が前記ピンの前記カシメ頭部間に嵌合されていることを特徴とする積層鉄心。
2. 前記複数の鋼板のそれぞれには、前記鋼板の一部を切起してなる片持ち状のカシメ部および当該カシメ部の切起し跡である開口部が設けられ、
   前記複数の鋼板間は、前記鋼板のカシメ部を当該鋼板とは別の鋼板の開口部内に嵌合することで接合され、
   前記複数の鋼板のそれぞれには、前記開口部に通じるものであって前記ピンが挿入される貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層鉄心。
3. 前記２以上のブロック鉄心の軸方向の両端面のそれぞれに設けられたものであって、前記鋼板に比べて厚さ寸法が大きな磁性板からなる押え板を備え、
   前記ピンは、前記両押え板の一方と前記２以上のブロック鉄心と前記両押え板の他方に挿入され、
   前記ピンは、前記両押え板のそれぞれに比べて軸方向へ突出する部分で潰されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の積層鉄心。
4. 複数枚の鋼板を積層および接合してなる２以上のブロック鉄心を積層し、
   前記２以上のブロック鉄心にピンを挿入し、
   前記ピンの両端部を潰すことで形成されたカシメ頭により前記２以上のブロック鉄心間を接合することを特徴とする積層鉄心の製造方法において、
   前記複数の鋼板のそれぞれには、前記鋼板の一部を切起してなる片持ち状のカシメ部および当該カシメ部の切起し跡である開口部が設けられ、
   前記複数の鋼板間は、前記鋼板のカシメ部を当該鋼板とは別の鋼板の開口部内に嵌合することで接合され、
   前記カシメ部は、傾斜部、平端部、及びカシメ部の自由端側に配置され前記平坦部から上へ傾斜する折返し部を備え、
   前記ピンは、前記カシメ部の自由端の側に前記カシメ部に隣接して挿入されることにより、前記カシメ部の自由端が前記ピンの前記カシメ頭部間に嵌合されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。

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