JP2001185433A - 鉄芯の製造方法とその方法に適した装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 打抜きストロークの短いプレス装置でも使用
でき、接着被膜を有する板厚の薄い電磁鋼板の鉄芯固着
作業の作業性を大幅に向上させる。 【解決手段】 表面に絶縁被膜が施されている電磁鋼板
を該鋼板と部分的に連結している単位鉄芯形状に２段階
以上の工程で打抜き加工し、供給部材と連続した状態で
積層部に移送した後、連結部を切り離して単位鉄芯を複
数の積層部に順次積層し、加熱加圧することで鉄芯を一
体化させることにより、鉄芯固着作業性を大幅に向上さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モーターやトラン
スなどの加工性に優れた積層鉄芯の製造方法およびその
製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁鋼板を用いてモーターやトラ
ンス等の積層鉄芯を製造する方法としては、鋼板を打抜
きにより単位鉄芯とし、さらに所定枚数の単位鉄芯を積
層し、ボルト締め、カシメ、溶接あるいは接着等の手段
を用いて固着するのが一般的である。固着された後、積
層鉄芯は巻線コイルの組込みなどの処理が施され、トラ
ンスやモーターの鉄芯が組み立てられるものである。

【０００３】積層鉄芯の固着が弱い場合、単位鉄芯に解
けたり、隙間が開いたりするとコイルの巻線作業の能率
が落ちたり、モーターの場合では騒音や振動の原因とな
ることから、積層鉄芯は強く固着する必要がある。

【０００４】ところで、ボルト締めにより固着する場合
には、ボルトを通す貫通孔を積層鉄芯に設けることが必
要であり、積層鉄芯に貫通孔を設けた場合には積層鉄芯
の磁気特性が劣化することがあり、同様に溶接により積
層鉄芯を固着する場合には溶接部に熱的歪みが入ること
により積層鉄芯の磁気特性が劣化することがある。

【０００５】また接着剤やワニスを用いて積層鉄芯を固
着する場合には、鋼板と鋼板の間に毛細管現象を利用し
て接着剤やワニスを浸透させ、しかる後加熱などにより
固着するのであるが、接着剤やワニスが鋼板全面に浸透
せず、鋼板の端部のみ固着するといった問題点がある。

【０００６】そこで、現在では打抜きと同時に積層鉄芯
の固着が可能であるカシメによる固着が一般的である。
しかし、カシメでは強固な固着が難しく、トランスの組
み立て中に積層鉄芯がずれたり、またカシメにより磁気
特性が劣化することがあった。

【０００７】ところで、表面にあらかじめ接着能を持た
せた絶縁被膜、いわゆる接着被膜を施した鋼板を打抜
き、積層し、加熱加圧することにより積層鉄芯を固着し
た場合には、溶接などに見られる磁気特性の劣化も無
く、また鋼板同士の接合力も大きいため、強固に固着し
た鉄芯が得られるものである。しかし、従来接着被膜を
有する電磁鋼板を用いて積層鉄芯を固着する場合には、
加熱加圧するために加熱炉中で加圧する必要があったこ
とから固着作業に長時間を要し、作業性が劣るという問
題点があった。

【０００８】このような問題点を解決するため、特開平
１１−１４７１４１号公報に、接着被膜を施した電磁鋼
板を打抜き加工する際に、同時に加圧加熱することがで
きる装置を用いることにより、固着作業の作業性を飛躍
的に向上させる方法が開示されている。これは、打抜き
加工装置の打抜き金型下方に単位鉄芯の積層部を設け、
加熱装置により昇温すると共に、雄型打抜き金型により
加圧することにより積層鉄芯を一体化するというもの
で、接着能を有する電磁鋼板を加熱加圧により固着する
場合、大幅に生産性が向上するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では打抜き金型と鉄芯を積層し加熱する部位が垂直方
向に積み重なるため、ストロークの長い大型のプレス装
置が必要で、ストロークの短いプレス装置では使用でき
ないという問題点が有った。また、使用する鋼板の板厚
が薄くなるにつれて、打抜き精度の確保が難しくなると
いう問題点が有った。

【００１０】本発明は、このような打抜き加工装置と積
層鉄芯の固着装置が一体化した装置における問題点を解
決し、作業性よく積層鉄芯を得られる方法および装置を
提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、 （１）表面に加熱加圧することにより接着能を発揮する
絶縁被膜が施されている電磁鋼板を、金型内に供給して
所定の形状に打抜き単位鉄芯とし、加熱加圧により接着
する工程において、１）２段階以上に分けて、供給部材
と単位鉄芯とを部分的に連結した状態である単位鉄芯形
状に打抜き加工し、２）かかる打ち抜き加工を施した供
給部材を単位鉄芯積層部の上方まで搬送し、３）供給部
材と連結した部分を切断すると同時に単位鉄芯を積層及
び加圧し、４）積層した後あるいは積層しながら所定の
温度まで加熱し、加圧することにより一体化させること
を特徴とする積層鉄芯の製造方法。 （２）単位鉄芯積層部を２つ以上有し、所定枚数積層後
直ちに積層部を入れ替えることにより連続的に打抜き固
着することを特徴とする前項（１）記載の積層鉄芯の製
造方法。 （３）供給部材から最終的に単位鉄芯を切り離すまで
に、該単位鉄芯の内周側あるいは外周側に設けられた切
り欠け部で供給部材と単位鉄芯を接続し、積層部にて切
り離すことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の
積層鉄芯の製造方法。 （４）単位鉄芯積層時に積層方向と垂直の方向から鉄芯
に対し側圧をかけることを特徴とする前記（１）、
（２）又は（３）に記載の積層鉄芯の製造方法。及び、

【００１２】（５）単位鉄芯が供給部材と部分的に連結
した状態に打ち抜き加工するための、雄型打抜き金型と
雌型打抜き金型とを有する打ち抜き加工部を２段階以上
具備し、搬送された供給部材より単位鉄芯を打ち抜く最
終打抜き金型兼用加圧パンチと、打ち抜いた単位鉄芯を
積層する積層鉄芯受け台と、積層鉄芯を加熱する加熱装
置とを有する単位鉄芯積層部を分離して備えたことを特
徴とする積層鉄芯の製造装置。 （６）単位鉄芯積層部に積層される鉄芯に対し側圧をか
けるダンパー機構を有することを特徴とする前（５）記
載の積層鉄芯の製造装置。 （７）単位鉄芯積層部を２つ以上具備し、所定枚数積層
後直ちに積層部を入れ替える入れ替え装置と単位鉄芯の
排出装置を具備したことを特徴とする前記（５）又は
（６）記載の積層鉄芯の製造装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する具体的形
態について説明する。本発明では、鉄芯に供する電磁鋼
板の表面には加熱および加圧により接着能を発揮する絶
縁被膜、いわゆる接着被膜を有する必要がある。接着被
膜は必ずしも鋼板両面に全面に施されている必要は無
く、十分な接着能を保持しているのであれば片面だけで
も良いし、部分的でも良い。また、積層鉄芯に供する電
磁鋼板は無方向性電磁鋼板でも方向性電磁鋼板でもよ
く、一般的な鋼板を電磁鋼板として使用してもかまわな
い。さらに、高Ｓｉ材やアモルファス合金なども使用可
能で、特に板厚が０．１０〜０．３５ｍｍの薄鋼板の使
用に適しているが、通常の板厚に対しても適用可能であ
る。

【００１４】接着能を発揮する絶縁被膜としては、例え
ばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの
有機樹脂を主成分とするものが一般的であるが、接着能
を発揮するものであれば特に限定するものではない。

【００１５】本発明では単位鉄芯の加工には、単位鉄芯
を打ち抜く雄・雌対の打抜き金型が複数必要であり、単
位鉄芯形状に打抜く際に２段階以上に分けて打ち抜くも
のである。この打抜き部にて、電磁鋼板（供給部材）と
単位鉄芯とを部分的に連結した状態の単位鉄芯形状に加
工した後、供給部材から切り離すこと無く連結した状態
で順次送り出し、積層部上方まで搬送し鉄芯積層部内に
積層する際に最終的に単位鉄芯に打抜くものである。

【００１６】すなわち、所定の幅のコイル状にあらかじ
め鋼板をスリットしたものを、連続的に或いは間欠的に
打抜き金型に送り込み、単位鉄芯に打ち抜く際に打抜き
部にて完全に打ち抜くのでは無く、供給部材に形成され
る単位鉄芯形状の外側の部分と単位鉄芯とを部分的に連
結した状態で積層部まで搬送し、しかる後積層部で連結
部を切り離し最終的に単位鉄芯に分離した後、積層し加
熱加圧することにより鉄芯を固着するものである。

【００１７】本発明では、図１に示すように、打抜き金
型と積層部が供給部材と平行して配置することが可能で
有り、特開平１１−１４７１４１号公報に開示されてい
る技術では、使用するプレス装置に長いストロークが必
要になるのに対して、ストロークの短いプレス装置で十
分使用することができる。また、単位鉄芯形状に完全に
切り離さないことから、打抜き部から積層部に搬送する
際に、単位鉄芯が供給部材から外れたり位置がずれたり
すること無く、確実に積層部まで搬送することが可能で
ある。

【００１８】しかる後、所定枚数の単位鉄芯が積層され
た後あるいは積層している間に、積層部に隣接して設置
した加熱装置により積層鉄芯を所定温度まで昇温する。
このとき、積層されたあるいは積層途中の単位鉄芯の側
面からダンパー機構を備えた側圧装置を用いて積層鉄芯
の端面揃えを行うものである。

【００１９】また本発明では、積層部を２個以上具備
し、これらを交互に打抜き部直後に配置できるように積
層部可動装置を設置することにより、さらに効率を上げ
ることが可能である。積層完了後あるいは単位鉄芯が供
給されるたび毎に加圧装置にて加圧し、接着被膜の接着
能を発現させ、積層された単位鉄芯を全体あるいは部分
的に接着して鉄芯を固着させるものである。また、積層
部の配置は図２に示すように鋼板の供給方向に垂直な方
向に移動する方法だけでなく、積層部を円形に多数配置
した回転方式でも良いし、あるいは他の方法を用いても
良い。

【００２０】上記加熱手段としては、通電加熱、誘導加
熱、誘電加熱、電磁波照射、直接接触加熱などが使用で
きる。特に、ヒーターを用いて積層部全体を昇温し接触
加熱にて積層した単位鉄芯を加熱する方式では、装置が
簡単でコストが安くメリットがある。さらに、単位鉄芯
を積層後、打抜き部直後の位置から移動せしめた際に再
度加圧装置にて加圧することも可能である。

【００２１】本発明では上記加熱装置を打抜き金型から
離れたところに設置することにより、積層鉄芯加熱時の
打抜き金型の熱変形を抑制でき、打ち抜き精度を確保す
ることが可能で、さらに積層鉄芯を側圧装置より積層端
面を揃えることができることから、鉄芯の積み精度を高
めることが可能である。

【００２２】モーター用金型においてはステーターの外
周側など磁気特性あるいは加工精度に影響を及ぼさない
ところにて切り欠け部（連結部）を設け、ほぼ単位鉄芯
形状に打ち抜き後、最終的に単位鉄芯を切り離す場合に
切り欠け部を切断することにより、さらに容易に精度良
く打抜き、積層することが可能である。特に限定するわ
けではないが、積層部に搬送する際の単位鉄芯と供給部
材との連続部は３〜１０点程度で、幅は０．５〜２．０
ｍｍ程度が良く、さらには供給部材の送りに対して対称
的に配置するのが望ましい。また、後に単位鉄芯を分割
する場合、分割単位鉄芯同士で連結部を配置する場合も
ある。

【００２３】

【実施例】［実施例１］図１は本発明の実施例であり、
モーターコアの単位鉄芯形状に、接着被膜を施した電磁
鋼板１を打抜き、積層し加熱加圧して固着ている状態の
断面説明図を示す。図において、１は電磁鋼板（供給部
材）、２は供給部材１より単位鉄心を打ち抜く際の内周
打抜き用雄金型、３は金型２に対向して設けられる内周
打抜き用雌金型である。また、４及び６は単位鉄芯の外
周を部分的に接続部分を残して段階的に打ち抜く外周打
抜き用雄金型、５及び７は雄金型４、６に対向して設け
られた外周打抜き用雌金型であり、これらの金型で２段
階の打ち抜き加工部を形成する。８は金型台、９は加圧
パンチ用スプリング１０を内蔵する最終打抜き金型雄型
兼用加圧パンチ、１１は積層鉄芯、１２は積層鉄芯の側
面に設ける側圧加圧板、１３は側圧加圧板を介して積層
鉄芯を側圧する加圧シリンダーであり、ダンパー機構が
この１２，１３で構成され、１４は断熱部材、１５は積
層鉄芯受け台、１６は加熱装置であり、これらで積層部
を構成する。

【００２４】コイル状に巻き取られた状態の電磁鋼板１
は供給部材として送り装置により本発明装置内に送り込
まれる。打抜き金型の雄型２と雌型３によって供給部材
より単位鉄芯の内周側を打ち抜いた後、外周側を打抜き
金型の雄型４と６、雌型５と７によって段階的にほぼ鉄
芯形状、すなわち部分的に接続部を残して打抜く。供給
部材１の送りに従って供給部材と部分的に連続した状態
で、単位鉄芯は打抜き部から積層部まで搬送される。

【００２５】単位鉄芯は、スプリング１０によって加圧
力を調整された加圧パンチ９により供給部材から完全に
切り離されて、積層装置内部の積層鉄芯受け台１５上に
積層（積層鉄芯１１）され、同時に加圧される。さら
に、この積層鉄芯１１は加熱装置１６にて側面より加熱
され、接着被膜が接着能を発揮する温度２００℃まで昇
温される。積層部は断熱部材１４により金型台８と断熱
されている。側圧用加圧板１２を積層鉄芯に押し当て、
側圧用加圧シリンダー１３により側面から加圧すること
により積層精度を確保する。

【００２６】［実施例２］本発明の別の実施例を図２の
平面図を用いて説明する。図２は、接着被膜を施した電
磁鋼板（供給部材）１７をモーターコアの単位鉄芯形状
にほぼ打抜き、供給部材と連結した状態で搬送し、積層
している状態を金型台の上面から見た図である。図にお
いて、１８は内周打抜き金型雌型、１９は第一段階外周
打抜き金型雌型、２０は第二段階外周打抜き金型雌型、
２１はガイドピン金型、２２は積層部移動台、２３は積
層部移動台用レール、２４は第二積層部、２５は打抜き
プレス直下に位置する第一積層部、２６は連結部であ
る。

【００２７】コイル状に巻き取られた状態の電磁鋼板１
７は供給部材として送り装置により本発明装置内に連続
的に送り込まれる。打抜き金型により内周側を打ち抜い
た状態１８を経て、外周側を打抜き金型によって段階的
に打抜かれた状態が１９と２０である。送り精度確保の
ためガイドピン穴２１にピンを植立し、打ち抜く時供給
部材の打ち抜き部を維持する。

【００２８】ほぼ単位鉄芯形状に打抜かれた後、連結部
２６で供給部材と連続した状態で積層部内に設置された
第一積層部２５上方まで搬送される。加圧パンチにより
第一積層部２５中に押し込まれる際に、単位鉄芯は供給
部材と完全に切り離され、同時に加圧される。所定枚数
積層した後、積層部移動台２２は供給部材の送り方向と
直角に交わる方向に設置した積層部移動台用レール２３
上を移動することにより、第二積層部２４を供給部材の
進行方向線上に位置させ、単位鉄芯の積層を開始する。
一方、移動し積層鉄芯を保持した状態の第一積層部２５
では、積層鉄芯に後加圧を行った後、該鉄芯を第一積層
部２５の下部に設けた穴等の排出手段より排出する。な
お、積層部移動台２２はヒーターにより２００℃まで昇
温されている。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば積層鉄芯
の打抜き工程にて連続的に鉄芯を固着することが可能で
あり、従来の加熱炉を用いた固着でないので、短時間に
接着被膜を有する電磁鋼板を接着でき、さらに、プレス
装置のストロークが短い場合でも容易に用いることが可
能で、積層鉄芯の固着工程の作業性が大幅に向上するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法における接着被膜を有する電磁鋼板
をほぼ単位鉄芯形状に打抜き、積層部まで供給部材と連
続した状態で搬送した後切り離し、積層している状態を
示す断面説明図。

【図２】本発明方法における接着被膜を有する電磁鋼板
（供給部材）を単位鉄芯と部分的に連結した状態の単位
鉄芯形状に打抜き、積層部まで供給部材と連続した状態
で搬送した後切り離し、積層する状態を上方より俯瞰し
た平面説明図。

【符号の説明】

１，１７ 電磁鋼板（供給部材） ２ 内周打抜き金型の雄型 ３ 内周打抜き金型の雌型 ４, ６ 外周打抜き金型の雄型 ５，７ 外周打抜き金型の雌型 ８ 金型台 ９ 最終打抜き金型雄型兼用加圧パンチ １０ 加圧パンチ用スプリング １１ 積層鉄芯 １２ 側圧用加圧板 １３ 側圧用加圧シリンダー １４ 断熱部材 １５ 積層鉄芯受け台 １６ 加熱装置 １８ 内周打抜き金型雌型 １９ 第一段階外周打抜き金型雌型 ２０ 第二段階外周打抜き金型雌型 ２１ ガイドピン金型 ２２ 積層部移動台 ２３ 積層部移動台用レール ２４ 第二積層部 ２５ 打抜きプレス直下に位置する第一積層部 ２６ 連結部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 良 姫路市広畑区富士町１番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鐵所内 (72)発明者 八木 祐介 姫路市網干区浜田1000番地 西芝電機株式 会社内 (72)発明者 稲井 稔 姫路市網干区浜田1000番地 西芝電機株式 会社内 Ｆターム(参考） 5E062 AA01 AA06 AC02 AC06 AC11

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に加熱加圧することにより接着能を
   発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板を、金型内に
   供給して所定の形状に打抜き単位鉄芯とし、加熱加圧に
   より接着する工程において、１）２段階以上に分けて、
   供給部材と単位鉄芯とを部分的に連結した状態である単
   位鉄芯形状に打抜き加工し、２）かかる打ち抜き加工を
   施した供給部材を単位鉄芯積層部の上方まで搬送し、
   ３）供給部材と連結した部分を切断すると同時に単位鉄
   芯を積層及び加圧し、４）積層した後あるいは積層しな
   がら所定の温度まで加熱し、加圧することにより一体化
   させることを特徴とする積層鉄芯の製造方法。
2. 【請求項２】 単位鉄芯積層部を２つ以上有し、所定枚
   数積層後直ちに積層部を入れ替えることにより連続的に
   打抜き固着することを特徴とする請求項１記載の積層鉄
   芯の製造方法。
3. 【請求項３】 供給部材から最終的に単位鉄芯を切り離
   すまでに、該単位鉄芯の内周側あるいは外周側に設けら
   れた切り欠け部で供給部材と単位鉄芯を接続し、積層部
   にて切り離すことを特徴とする請求項１又は２に記載の
   積層鉄芯の製造方法。
4. 【請求項４】 単位鉄芯積層時に積層方向と垂直の方向
   から鉄芯に対し側圧をかけることを特徴とする請求項
   １、２又は３に記載の積層鉄芯の製造方法。
5. 【請求項５】 単位鉄芯が供給部材と部分的に連結した
   状態に打ち抜き加工するための、雄型打抜き金型と雌型
   打抜き金型とを有する打抜き加工部を２段階以上具備
   し、搬送された供給部材より単位鉄芯を打ち抜く最終打
   抜き金型兼用加圧パンチと、打ち抜いた単位鉄芯を積層
   する積層鉄芯受け台と、積層鉄芯を加熱する加熱装置と
   を有する単位鉄芯積層部を分離して備えたことを特徴と
   する積層鉄芯の製造装置。
6. 【請求項６】 単位鉄芯積層部に積層される鉄芯に対し
   側圧をかけるダンパー機構を有することを特徴とする請
   求項５記載の積層鉄芯の製造装置。
7. 【請求項７】 単位鉄芯積層部を２つ以上具備し、所定
   枚数積層後直ちに積層部を入れ替える入れ替え装置と単
   位鉄芯の排出装置を具備したことを特徴とする請求項５
   又は６記載の積層鉄芯の製造装置。