JP2001517867A - 薄鋼板からなる電磁石用積層鉄心の製造方法及び装置 - Google Patents

薄鋼板からなる電磁石用積層鉄心の製造方法及び装置

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JP2001517867A JP2000513297A JP2000513297A JP2001517867A JP 2001517867 A JP2001517867 A JP 2001517867A JP 2000513297 A JP2000513297 A JP 2000513297A JP 2000513297 A JP2000513297 A JP 2000513297A JP 2001517867 A JP2001517867 A JP 2001517867A
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Abstract

(57)【要約】 円形或いは楕円形の鉄心断面を持つ積層鉄心をもいわゆる打ち抜き加工により処理できる製造方法を提供する。帯鋼板から薄鋼板が打ち抜かれ、一方の面に凹部が、他方の面にこの凹部に一致し、これに対向する隆起が設けられ、その際この隆起は少なくとも２つのまん丸の突起の形で各積層体を構成する際に凹部に圧入される。積層体当たり隔離板として作用する１つの薄鋼板には凹部の代わりに円筒状の孔が開けられ、これに隣接する薄鋼板の突起が係合する。この場合、帯鋼板からは異なる外形輪郭、特に異なる幅を持つ薄鋼板が打ち抜かれ、少なくとも部分的に円形の断面を持つ積層体に互いに結合される。この積層鉄心は段付きの縁部を持つ。図３

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、薄鋼板を結合してなる電磁石鉄心用積層体、いわゆる積層鉄心の
製造方法に関する。
【０００２】 ヨーロッパ特許第０１３３８５８号から公知の、このような積層鉄心の製造方
法においては、帯鋼板から薄鋼板が打ち抜かれ、この薄鋼板の一方の面に凹部が
、他方の面にこの凹部に一致し、これに対向する隆起が設けられる。これらの隆
起は少なくとも２つのまん丸の突起の形で各積層体を構成する際に凹部に圧入さ
れる。その場合、各積層体毎の隔離板として作用する１つの薄鋼板に、凹部の代
わりに円筒状の孔が空けられる。この円筒状の孔に隣接する薄鋼板の突起が係合
する。ヨーロッパ特許第０１３３８５８号の対象は、これにより、明らかに本出
願の一部に加えられる（参照文献として引用される）。
【０００３】 この種の積層鉄心は、特に、例えばリアクトル、変圧器、サーボモータ、例え
ば電磁弁のようなアクチュエータ等のいろいろな種類の電磁装置において使用さ
れる。
【０００４】 電磁回路に積層鉄心を適用することは古くから公知の技術であり、例えば、変
圧器においてはその損失を大きくし或いは電磁弁においては開閉時間を長くする
ことに関与する渦電流の削減に役立つ。積層鉄心に代わって、巻鉄心も使用され
るが、巻鉄心は、積層鉄心に較べて、制御に必要なコイルを電磁回路を閉じる前
に嵌め込まねばならないという欠点を持っている。
【０００５】 積層鉄心においては鉄心断面が矩形状であることにより、従来、積層鉄心の適
用は多くの事例において最適とすることができなかった。即ち、多くの適用例に
おいて、積層鉄心を装着するための空所は円形もしくは楕円形に保持することが
望ましい。
【０００６】 このような円形もしくは楕円形の空所に矩形状の鉄心断面を持つ積層鉄心が装
着される場合、この空所の直径に関して鉄心断面積の占積率が比較的低いという
欠点がある。この欠点は、特に、例えば内燃機関の場合のように、使用条件から
機器の小型化を必要とするようなときに重大である。
【０００７】 この発明の課題は、従って、最初に挙げた積層鉄心の製造方法をさらに改良し
て、円形或いは楕円形の鉄心断面を持つ積層鉄心をも提供できるようにすること
にある。
【０００８】 この発明によれば、この課題は、帯鋼板から薄鋼板が打ち抜かれ、この薄鋼板
の一方の面に凹部が、他方の面にこの凹部に一致し、これに対向する隆起が設け
られ、その際この隆起は少なくとも２つのまん丸な突起の形で各積層体を構成す
る際に前記の凹部に圧入され、積層体当たり隔離板として作用する１つの薄鋼板
には凹部の代わりに、隣接する薄鋼板の突起が係合する円筒状の孔が空けられ、
このようにして作られた薄鋼板を結合して電磁石用積層体を製造する方法におい
て、帯鋼板から異なる外形輪郭を持つ薄鋼板が打ち抜かれ、この薄鋼板が少なく
とも部分的に円形の鉄心断面を持つ積層体に互いに結合されることによって解決
される。この積層鉄心は従って段を付けた縁部を備える。
【０００９】 この手段により、その外形輪郭が円形形状に適合し、その鉄心断面が９５％以
上まで理想的な円形に相当する積層鉄心を製作することができる。
【００１０】 典型的には、その場合、帯鋼板から異なる幅を持つ薄鋼板が打ち抜かれる。こ
の異なる幅の薄鋼板は、それから、ほぼまん丸の鉄心断面を持つ積層体に結合さ
れる。
【００１１】 この発明による方法の１つの代替的実施例においては、帯鋼板から、その外脚
及び／又は中脚が異なる幅を持つＥ字形の薄鋼板が打ち抜かれる。この中脚の鋼
板の幅を変えることにより、その鉄心断面がほぼ理想的な円形に相当する中脚を
作ることができる。これによりこの中脚に円形のコイルを嵌めることが可能にな
る。外脚の鋼板の幅を変えることにより、そのとき生ずる積層鉄心は円形或いは
楕円形の取付け要求にも合わせることができる。
【００１２】 各薄鋼板の凹部及び突起を受け台から同時に反作用力を与えながら押し型によ
り圧印し、しかもその際、突起の直径はこれに対応する凹部の直径よりも大きく
、突起の高さはこれに対応する凹部の、薄鋼板の厚さの少なくとも５０％に達す
る深さよりも小さく形成するときには、ただ１つの装置だけで非常に大きな作業
効率が得られる。
【００１３】 特に、凹部と突起とは、受け台がその最終位置に達した後に、押し型により高
々１０ｍｓの間さらに圧印されるのがよい。
【００１４】 この発明のさらなる改良例においては、突起の直径はそれに対応する凹部の直
径よりも高々２０μｍだけ大きくかつ突起の高さはそれに対応する凹部の深さよ
りも高々０．１ｍｍだけ小さく形成される。
【００１５】 さらに、薄鋼板には凹部及び突起を形成する予定位置に予め圧印或いは孔明け
しておくことができる。
【００１６】 この方法を実施するためのこの発明による装置は、凹部及び突起の圧印作業段
において少なくとも２つの押し型と、雌型においてその高さを変えることのでき
る２つの受け台が設けられ、この各受け台は最終位置を決めるために雌型の基礎
に１つの鍔を備え、用意された薄鋼板の打ち抜き段において雌型の下側に受け台
の軸に対して直角に延び、個々の用意された薄鋼板相互を接続する際に必要な抵
抗を与えるブレーキ要素が取付けられることを特徴とする。打ち抜き作業段には
一定のステップで互いに遠ざかりもしくは近づくように動くことのできる切断型
が設けられる。この切断型の切断される薄鋼板の異なる幅に対する調整は、典型
的には、サーボモータにより自動的に行われる。
【００１７】 以下に、図面を参照してこの発明を詳細に説明する。
【００１８】 図１および２に示す従来の技術によれば、複数の作業段を備えた多段動作プレ
スにおいて薄鋼板１が帯鋼板から打ち抜かれ、互いに積層されて積層体を形成す
る。従来の技術によれば、その場合、同一の薄鋼板１が多段動作プレスで一方の
面に凹部２が、他方の面にこの凹部２に一致し、これに対向する突起３が設けら
れる。各積層体を構成する際に少なくとも２つのまん丸の突起３が対応の凹部２
に圧入される。積層体毎に、隔離板１’となるそれぞれ１つの薄鋼板には、凹部
の代わりに円筒状の孔４が設けられる。この孔４に隣接する薄鋼板の突起３が嵌
め合わされる。これは模式的に図１に示されている。図２は隔離板１’を断面で
示す。
【００１９】 図３及び４から明らかなように、この発明によれば、もはや同一の薄鋼板が同
一の多段動作工具で打ち抜かれるのではなく、突起を設けた後に鋼板の幅が変え
られる。複合多段動作工具を制御することにより打ち抜き工程の度ごとに打ち抜
かれた薄鋼板の幅が切断型を横方向に移動することにより新たに設定される。図
３に示された実施例においては、最初のものとして、その幅が積層体の求める幅
の約３０％に達する狭い薄鋼板が打ち抜かれる。この狭い薄鋼板は隔離板１とし
て役立ち、２つの円筒状の孔４１（図４）を持っている。２つの円筒状の孔は中
心に打ち抜かれ、その直径は積層体直径の凡そ１０％になる。この円筒状の孔に
隣接する薄鋼板２の突起が圧入される。工具の次の打ち抜き工程の前に切断型は
電動機により次の鋼板の幅に合わせられる。この薄鋼板２はコイル鉄心の約５０
％の幅を持っている。この薄鋼板２に同一の多段動作工具で一方の面に凹部が、
他方の面にこの凹部に一致し、これに対向する突起が設けられる。次に幅が順次
大きくなる薄鋼板３乃至１１が同様に結合される。
【００２０】 次に続く薄鋼板１０’乃至１’に対しては切断型が再び継続的に操作され、図
３及び４に示される積層体は複合多段動作工具から作られた完成品として示され
ている。
【００２１】 このようにして、円の断面積の大部分を満たす円形の点弧コイル用の円筒状の
コイル鉄心を製造することが可能になる。
【００２２】 以下の表１に、異なる厚さを持つ薄鋼板からなる直径３０ｍｍの棒状鉄心をこ
の発明により製造した実施例が記載されている。これにおいて、鉄心断面は矩形
状断面を持つ積層鉄心に比較して測定されている。
【表１】 帯鋼板厚さ〔ｍｍ〕 鉄心断面 鉄心断面 円形積層鉄心 矩形状積層鉄心 （％） （％） １．５ ９３ ６３ １．０ ９５ ６４ ０．７ ９７ ６４ ０．５ ９８ ６４ ０．３ ９９ ６４
【００２３】 この発明の方法により０．５ｍｍ厚の方向性珪素鋼板からなり、直径が５ｍｍ
乃至２０ｍｍに変化する円筒状のコイル鉄心が作られた。
【００２４】 図５は、従来の技術による矩形鉄心断面を持つＥＫ鉄心２０を示す。このよう
なＥＫ鉄心はディーゼル噴射弁のアクチュエータに使用される。この課題は、限
られた取付け体積にねじ止めされ、高い力レベルを達成することのできるＥＫ鉄
心を製造することであった。図５に示されたＥＫ鉄心２０は、その場合、不充分
な結果しか示さない。鉄心断面に対する円形の外形輪郭の面積利用率が３１％に
過ぎないからである。
【００２５】 図６に示された円形のＥＫ鉄心３０はこの発明による方法により円形の外形輪
郭３１に適合されたものである。複合多段動作工具の設定は、図３及び４に示さ
れた円筒状のコイル鉄心の製造に対すると同様に切断型の摺動によって行われた
。図６に示された円形のＥＫ鉄心３０は、図５のＥＫ鉄心２０と比較して遙に高
い面積利用率を持っている。即ち、約２０％高い面積利用率が得られた。
【００２６】 この積層鉄心もまた珪素鋼板から作られ、従来の技術による積層鉄心と比較さ
れた。ディーゼル噴射弁用のアクチュエータにおいて２０％の電磁回路の力レベ
ルの向上が得られた。
【００２７】 図７は、ドイツ実用新案第２９５１４５０８号明細書に示された、中脚に貫通
孔を備えたこの発明によるＥＫ鉄心４０を示す。このドイツ実用新案第２９５１
４５０８号の対象は、これにより、明らかにこの発明の一部として組み入れられ
ている（参考文献によって引用される）。真ん中の薄鋼板４１、４２に対してそ
の中央に切り欠き４３が設けられている。従って、これを適用した場合、弁ロッ
ド（図示せず）を中央で案内することができる。この適用例においても力のレベ
ルは矩形状の鉄心断面を持つ比較可能な積層鉄心に対して約１９％向上すること
ができた。図示のＥＫ鉄心４０もまた方向性珪素鋼板から作られている。
【００２８】 図７に示された、その外側輪郭を丸めたＥＫ鉄心４０を最適化する際に、円形
面の利用の限界は外側の鋼板層の幅によって定まる。この発明によれば、鉄心を
製造するのに必要な複合多段動作工具の内部の切断型も電動機により摺動される
ようにすることによりさらに最適化を行うことができる。これにより積層鉄心の
中脚は丸められ、従って外側の層に対して充分な空間が作られ、プレスにおいて
打ち抜き技術による結合がなお可能である。
【００２９】 図８には円形形状に適合された積層鉄心５０が示され、この積層鉄心において
は図６による矩形断面を持つ積層鉄心に比較してなお４４％大きい鉄心断面積が
得られている。
【００３０】 １ｍｍ厚の珪素鋼からなる薄鋼板からなり、２０ｍｍの取付け空間に取付けら
れる積層鉄心５０は、矩形断面を持つ積層鉄心４０の５４Ｎに代わって７８Ｎの
力を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による積層鉄心の断面図。
【図２】 図１による積層鉄心の隔離板となる薄鋼板の断面図。
【図３】 この発明による方法で作られる積層鉄心の断面図。
【図４】 この発明による方法で作られる積層鉄心の隔離板となる薄鋼板の断面図。
【図５】 従来の方法で作られた矩形状鉄心断面を持つＥＫ鉄心の断面図。
【図６】 この発明による方法で作られたＥＫ鉄心の断面図。
【図７】 この発明による方法で作られたＥＫ鉄心の断面図。
【図８】 この発明による方法で作られた、異なる積層鉄心の断面図。
【符号の説明】
１ 薄鋼板 １’ 隔離板 ２ 凹部 ３ 突起 ４，４１ 孔 ２０ ＥＫ鉄心 ２１ 外形輪郭 ３０ ＥＫ鉄心 ３１ 外形輪郭 ４０ ＥＫ鉄心 ４１，４２ 真ん中の層 ４３ 孔 ５０ 積層鉄心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エンメリッヒ、クルト ドイツ連邦共和国 デー‐63755 アルツ ェナウ イム ルーク ４ (72)発明者 ハング、アロイス ドイツ連邦共和国 デー‐67166 オッタ ーシュタット ルイトポルトシュトラーセ 59 (72)発明者 ハイン、ヘルベルト ドイツ連邦共和国 デー‐63579 フライ ゲリヒト アム ユンケルンベルク 14 (72)発明者 ヴィードリッヒ、マルクス スイス国 ツェーハー‐8855 ヴァンゲン クノーベルシュトラーセ １アー (72)発明者 リューシャー、イエルク スイス国 ツェーハー‐8840 アインジー デルン ブリューメネン 13 Ｆターム(参考） 5E062 AC01 AC05 AC11

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】帯鋼板から薄鋼板が打ち抜かれ、この薄鋼板の一方の面に凹部
    が、他方の面にこの凹部に一致し、これに対向する隆起が設けられ、その際この
    隆起は少なくとも２つのまん丸の突起の形で各積層体を構成する際に前記凹部に
    圧入され、各積層体毎の隔離板として作用する１つの薄鋼板には前記凹部の代わ
    りに、これに隣接する薄鋼板の突起が係合する円筒状の孔が空けられ、このよう
    にして作られた薄鋼板が結合されて磁石用積層鉄心を製造する方法において、帯
    鋼板から異なる外形輪郭を持つ薄板が打ち抜かれ、これらの薄鋼板が少なくとも
    部分的にほぼ円形の鉄心断面を持つ積層体に互いに結合されることを特徴とする
    薄鋼板からなる電磁石用積層鉄心の製造方法。
  2. 【請求項２】帯鋼板から異なる幅を持つ薄鋼板が打ち抜かれ、この薄鋼板が
    ほぼ円形の鉄心断面を持つ積層体に互いに結合されることを特徴とする請求項１
    に記載の方法。
  3. 【請求項３】帯鋼板から、その外脚及び／又は中脚が異なる幅を持つＥ字形
    の薄鋼板が打ち抜かれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】各薄鋼板の凹部と突起とが同時に受け台からの反作用を受けな
    がら押し型により圧印され、その際突起の直径がその対応する凹部の直径よりも
    大きく、突起の高さが少なくとも薄鋼板の厚さの５０％に達する対応の凹部の深
    さより小さく形成されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】凹部及び突起が、受け台がその最終位置に達した後、押し型に
    より高々１０ｍｓの間さらに圧印されることを特徴とする請求項４に記載の方法
    。
  6. 【請求項６】突起の直径が対応する凹部の直径よりも高々２０μｍだけ大き
    くかつ突起の高さが対応する凹部の深さより高々０．１ｍｍだけ小さく形成され
    ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 【請求項７】薄鋼板が凹部及び突起の予定位置に予め圧印或いは孔明けされ
    ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  8. 【請求項８】横方向に変位可能な切断工具を備えた多段動作プレスからなる
    請求項１に記載の方法を実施するための装置。
  9. 【請求項９】雄型及び雌型と、複数の作業段とを備えた多段動作工具からな
    るものにおいて、凹部及び突起の圧印段に、少なくとも２つの押し型がそして雌
    型に高さの調整可能な２つの受け台がそれぞれ設けられ、各受け台は雌型の基礎
    にその最終位置を決めるために１つの鍔を備え、用意された薄鋼板の打ち抜き段
    において雌型の下側に受け台の軸に対して直角方向に延び、個々の用意された薄
    鋼板の接続の際に必要な抵抗を与えるブレーキ要素が取付けられていることを特
    徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】請求項１乃至７の１つに記載の方法により製造された、薄鋼
    板を結合してなる積層体を電磁弁における電磁石鉄心として使用する方法。
  11. 【請求項１１】請求項１乃至７の１つに記載の方法により製造された、薄鋼
    板を結合してなる積層体をサーボ装置における電磁石鉄心として使用する方法。
  12. 【請求項１２】請求項１乃至７の１つに記載の方法により製造された、薄鋼
    板を結合してなる積層体を変圧器における電磁石鉄心として使用する方法。
  13. 【請求項１３】請求項１乃至７の１つに記載の方法により製造された、薄鋼
    板を結合してなる積層体をアクチュエータにおける電磁石鉄心として使用する方
    法。
JP2000513297A 1997-09-19 1998-09-14 薄鋼板からなる電磁石用積層鉄心の製造方法及び装置 Pending JP2001517867A (ja)

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