JP2004242420A

JP2004242420A - 積層鉄心の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2004242420A
Application number: JP2003028583A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Miura; 信介三浦; Tokuo Torisu; 徳夫鳥巣
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP3786924B2

Abstract

【課題】金型装置内で鉄心片を打ち抜き製造する過程において、所定の空間部のみにスキューを与えることができて、しかも金型内で自動積層も可能な積層鉄心の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】複数のステーションＡ〜Ｆによって、帯状の薄板磁性材料２０を順次プレス加工して、所定の貫通孔及び／又は切欠きからなる空間部１９をスキューさせた積層鉄心１１を製造する方法及び製造装置１０であって、空間部１９を形成するステーションＣを他のステーションと独立構造として回転機構を設け、各鉄心片１２、１３の空間部１９を順次位相を変えて形成し、積層鉄心１１に形成される空間部１９をスキューさせる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機のロータに使用するスロット孔等の空間部を備えた積層鉄心の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、回転子積層鉄心においては、回転ムラを低減し、回転の安定性を確保する等の目的から、所定枚数の回転子鉄心片のスロット孔群をスキューさせて積層することが行われている（以下、技術Ａという）。
また、特許文献１には、キー溝形成用のパンチを回転可能に取付け、このパンチの回転に合わせてダイを回転させるようにし、キー溝のみをスキューさせ、その後にキー溝がストレート孔になるように積層することによって、最終的にスロット孔群をスキューした構造の鉄心を製造する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５６−９８３６３号公報（第２頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した技術Ａにおいては、鉄心の軸孔や磁石挿入用スリットはストレートに形成されなければ、鉄心全体の組み立てが行えず、結果として、スロット孔のみにスキューを与えることは極めて困難であった。
また、特許文献１に記載の方法では、後の工程でキー溝をストレートにすることが必要となり、金型内で自動的にこのような動作を含めて鉄心を製造することは極めて困難であるため、生産性が低い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、金型装置内で鉄心片を打ち抜き製造する過程において、スロット孔のみにスキューを与えることができて、しかも金型内で自動積層も可能な積層鉄心の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、複数のステーションによって、帯状の薄板磁性材料を順次プレス加工して、所定の貫通孔及び／又は切欠きからなる空間部をスキューさせた積層鉄心を製造する方法において、
前記空間部を形成するステーションを他のステーションと独立構造として回転機構を設け、各鉄心片の前記空間部を順次位相を変えて形成し、前記積層鉄心に形成される空間部をスキューさせている。
これによって空間部がスキューされると共に、その他の軸孔（特に、キー溝が形成された軸孔）や磁石挿入用スリット等のストレート孔は、鉄心片の積層方向に平行に形成することができる。
【０００６】
また、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、前記空間部を形成するステーションは、前記空間部を形成するための上型及び下型とこれらを摺動可能に連結するガイドポストを備え、これらが一体として回転可能となっている。これによって、各鉄心片に形成される空間部のみの位相をずらすことができる。
【０００７】
第３の発明に係る積層鉄心の製造装置は、帯状の薄板磁性材料を順次通過させる複数のステーションを有し、前記ステーションの一つには、前記薄板磁性材料から形成される鉄心片に所定の貫通孔及び／又は切欠きからなる空間部を形成するステーションを備える積層鉄心の製造装置であって、前記空間部を形成するステーションは、他のステーションと独立構造となって、該空間部を形成するステーションの全体を、前記各鉄心片の送り毎に、小角度の範囲で回転させる回転機構が設けられている。
【０００８】
第４の発明に係る積層鉄心の製造装置は、第３の発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記空間部を形成するステーションには、前記空間部を形成するための上型及び下型とこれらを摺動可能に連結するガイドポストを備え、これらが一体として回転可能となっている。
第３、第４の発明によって装置を構成することによって、空間部を形成するステーションの上型と下型の整合性が向上し、全体として精度が向上する。
【０００９】
第５の発明に係る積層鉄心の製造装置は、第３、第４の発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記空間部を形成するステーションを跨がる板材送りガイドが、前記空間部を形成するステーションの下型上に設けられている。これによって、下型及び上型の回転に関係なく、帯状の薄板磁性材料を空間部を形成するステーションに通すことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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。
図１は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の部分平面図、図２は同装置の一部断面図、図３（Ａ）、（Ｂ）は同装置の動作状態の説明図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同装置によって製造された積層鉄心片の説明図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同装置によって製造された積層鉄心の斜視図である。
【００１１】
まず、最初に図１及び図２に示す本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置（以下、単に「製造装置」という）１０で製造される製品、即ち、電動機のロータの積層鉄心１１について説明する。
積層鉄心１１は、図５（Ａ）に示すように、最下部の鉄心片１２とその上に積層される多数の鉄心片１３とを備えている。鉄心片１２、１３の中央にはキー溝１４付きの軸孔１５が設けられ、軸孔１５を中心にして半径方向中間位置には、４つの磁石挿入用のスリット１６が設けられている。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鉄心片１２においては、各スリット１６の中間には、それぞれかしめ用孔１７が設けられ、鉄心片１３においては、各スリット１６の中間には、かしめ用突起１８が設けられている。
【００１２】
かしめ用孔１７は、上部に積層される鉄心片１３のかしめ用突起１８が密着嵌入する孔であって、かしめ用突起１８は鉄心片１２と複数の鉄心片１３を上下にかしめ積層するためのもので、この実施の形態では周知のＶ字かしめが設けられている。なお、キー溝１４付きの軸孔１５、各スリット１６は上下方向に積層される鉄心片１２、１３に対してストレート孔を形成している。
【００１３】
鉄心片１２、１３の円周部分には、多数のスロット孔（空間部の一例）１９が放射状かつ均等に設けられているが、図５（Ａ）に示すように、各層の鉄心片１２、１３のスロット孔１９は、軸孔１５、４つのスリット１６に対して、少しずつその形成位相がずれている。即ち、積層鉄心１１の最下部の鉄心片１２のスロット孔１９に連通する最上部の鉄心片１３のスロット孔１９の位置が、（３６０度／ｎ、ｎはスロット孔の数）の１〜４倍の範囲で位相がずれるように、上下に隣り合う各鉄心片１２、１３のスロット孔１９の形成位置が徐々にずれている（即ち、スキューされている）。
【００１４】
図１は以上の積層鉄心１１を製造する積層鉄心の製造装置１０の下型の平面図であるが、図に示すように、第１〜第６のステーションＡ〜Ｆを有し、第３のステーションＣがスロット孔１９を形成するステーションとなっている。なお、第３のステーションＣの領域が広いので、第２のステーションＢと第３のステーションＣとの間、及び第３のステーションＣと第４のステーションＤとの間には、２〜３のアイドルステーションが設けられている。
【００１５】
第１のステーションＡは、帯状の薄板磁性材料２０に所定ピッチ、即ち隣り合う各ステーションの距離で、且つ対となるパイロット孔２１、２２を形成するためのステーションであって、下型に形成されたダイ２３と上型に設けられた昇降する図示しないパンチを有する。なお、第１〜第６のステーションＡ〜Ｆを通じて、通過する薄板磁性材料２０の両側を案内するそれぞれ左右対となる板材送りガイド２４〜２６が、下型フレーム２７にボルトを介して螺子止めされている。なお、対となる板材送りガイド２５は第３のステーションＣでは、下型と分離し、第３のステーションＣを跨ぐようにして配置されている。
【００１６】
第２のステーションＢは、薄板磁性材料２０の中央にキー溝１４を有する軸孔１５と、平面視して細長長方形の４つのスリット１６を形成するステーションで、下型のダイ２８に、軸孔１５及びスリット１６を形成する抜き孔が形成されている。なお、この実施の形態において、軸孔１５とスリット１６とを同一のステーションで形成しているが、これらをプレス加工するステーションを別々に設けることもできる。
【００１７】
薄板磁性材料２０は、その後２つのアイドルステーションを経て第３のステーションＣに輸送されるが、第３のステーションＣは、薄板磁性材料２０に、予め形成された軸孔１５を中央にして、所定半径で多数のスロット孔１９を形成するステーションであるが、第３のステーションＣは、他のステーションＡ、Ｂ、Ｄ〜Ｆを固定する下型フレーム２７とは独立になって、図１、図２に示すように、第３のステーションＣ自体が回転可能に設けられている。即ち、第３のステーションＣには、４本のガイドポスト３０と、これらのガイドポスト３０で連結された下型３１と上型３２を備え、下型３１、上型３２及びガイドポスト３０が一体として回転可能で、更に上型３２は下型３１に対して昇降可能に配置されている。
【００１８】
下型３１は基台３３がラジアルベアリング３４とスラストベアリング３５を介して固定架台３６に支持され、更に、基台３３の周囲には歯付きプーリ３７が設けられ、別位置に設けられているサーボモータ３８の出力軸に取付けられている駆動プーリ３９と歯付きプーリ３７とが歯付きベルト４０によって連結されている。従って、サーボモータ３８に所定の信号入力を与えると、駆動プーリ３９が回転し、この動力が歯付きベルト４０を介して歯付きプーリ３７に伝わり、基台３３が所定の小角度（例えば、０．５〜１度）回転するようになっている。この基台３３には、所定数（この実施の形態では４０）のスロット孔１９を形成するためのダイ４５が設けられている。なお、以上の構成によって基台３３の回転機構が構成されている。
【００１９】
各ガイドポスト３０は、基台３３に立設されているコラム４１と、上型３２の下部に固定されて、コラム４１に対して昇降可能に装着されているガイド筒４２とを有している。それぞれのガイドポスト３０の外側には圧縮スプリング４３が設けられて、上型３２を上下動可能に支えている。上型３２は、他のステーションのパンチ等が装着された上型に、独立して回転可能に設けられており、下型３１に対して、上型の昇降に同期して上下動し、上型３２の下部に取付けられているパンチ４４を下型３１に取付けられているダイ４５に対して昇降し、ダイ４５上に載っている薄板磁性材料２０に所定のスロット孔１９を打ち抜き形成できるようになっている。なお、図２において、４６はストリッパーを、４７はストリッパーガイドを、４８はストリッパー４６を薄板磁性材料２０に押し付けるスプリングを、４９はスプリングガイドを示す。図１において５０はテンションローラ、５１は下型フレーム２７と図示しない上型フレームを連結するガイドポストを示す。
【００２０】
そして、上型３２を支持するガイドポスト３０は、図１、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、左右対となる板材送りガイド２５の外側に設けられている。そして、図３（Ａ）から図３（Ｂ）に示すように、基台３３が回転しても、ガイドポスト３０は板材送りガイド２５を横切らないようになっている。なお、基台３３の回転によって、積層鉄心１１に図５（Ａ）に示すように、一定のスキュー（磁極歯の捩じり）を与えるが、一つの積層鉄心１１の製造が完了した後は、サーボモータ３８を逆回転させて、最下部の鉄心片１２を打ち抜く位置に基台３３を戻す動作を行う。また、場合によって、一つの積層鉄心１１の製造を完了した後、次の積層鉄心１１の製造を行う場合に、基台３３を図３（Ｂ）の位置から図３（Ａ）の位置に徐々に回転させて、スキューを形成してもよい。この場合は最終的に、交互にスキューの方向の異なる積層鉄心が製造される。
【００２１】
この後、２つのアイドルステーションを経て第４のステーションＤに向かうが、第４のステーションＤでは、最下部の鉄心片１２に対してかしめ用孔１７の成形を行う（図４（Ａ）参照）。第４のステーションＤはその上の鉄心片１３に対してアイドルステーションとなる。従って、下型フレーム２７には、かしめ用孔１７を成形するためのダイ５２が設けられ、上型フレームにはこのダイ５２に符合するパンチが設けられている。
【００２２】
第５のステーションＥにおいては、図４（Ｂ）に示すように、鉄心片１３に対してかしめ用突起１８の成形を行う。下型フレーム２７には、かしめ用突起１８を成形するためのダイ５３が設けられ、上型フレームにはこのダイ５３に符合するベンド用のパンチが設けられている。なお、この第５のステーションＥは鉄心片１２に対してはアイドルステーションとなる。また、第４のステーションＤと第５のステーションＥとを合併して、鉄心片１２を形成する場合には、パンチをダイに対して貫通してかしめ用孔１７を形成し、鉄心片１３を製造する場合には、パンチを所定位置で止めて所定の折り曲げ加工を行ってかしめ用突起１８を製造することもできる。
【００２３】
第６のステーションＦは、鉄心片１２、１３の外形抜きステーションであって、鉄心片１２、１３の外径に相当するパンチを上型フレームに備え、下型フレーム２７には、このパンチと対となるダイ５４を備えている。ダイ５４内には打ち抜かれた鉄心片１２、１３が順次積層される積層空間部を備え、鉄心片１２に形成されたかしめ用孔１７及び鉄心片１３に形成されたかしめ用突起１８によって、上下に隣り合う鉄心片１２、１３が所定の枚数積層されて、積層鉄心１１が形成される。従って、この第６のステーションＦの下型内にて、スロット孔１９のみにスキューが加えられた積層鉄心１１が組み立てられることになる。
【００２４】
前記実施の形態においては、図５（Ａ）に示すように、積層鉄心１１に形成されるスロット孔１９のスキューが一定の方向を向いているが、この製造装置１０を用いて、図５（Ｂ）に示すように、積層鉄心５５の中間位置でスロット孔１９のスキューの方向を変えることもできる。この場合、サーボモータ３８を制御して、基台３３の回転方向を途中で逆転させることになる。なお、更に積層鉄心の厚みが厚い場合にはジグザグ状にスキューを形成することもできる。
前記スキューさせる部分はスロット孔に限定されず、その他の貫通孔や、磁束遮断部となる切欠き等をスキューさせるようにしてもよい。
また、前記実施の形態において、第１〜第６のステーションＡ〜Ｆを用いて積層鉄心を製造したが、パンチの負荷を軽減するため、更に多くのステーションに分割して各鉄心片１２、１３を製造することもできる。
更に、前記実施の形態では、ストレート孔として軸孔１５及び磁石挿入用のスリット１６を例にしたが、これに限定されず、その他のストレート孔であっても本発明は適用される。
そして、第３のステーションＣの回転機構は、前記したようにサーボモータに限定されず、その他の機構でもよい。また、回転機構を上型に連結するようにしてもよいし、上型、下型のそれぞれに別々に回転機構を設けるようにしてもよい。更に、例えば、必要な部分のみ（例えば、パンチとダイのみ）を独立又は相互に連携して回転させてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１〜２記載の積層鉄心の製造方法及び請求項３〜５記載の積層鉄心の製造装置は、以上の説明からも明らかなように、軸孔等のストレート孔の精度はそのままに保持でき、所定の空間部のみをスキューすることができる。これによって、組み立てに困難性がなく、しかも所定の性能を有する積層鉄心を製造できる。更に、一つの金型内で所定の空間部にスキューを与えた積層鉄心の自動積層も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の部分平面図である。
【図２】同装置の一部断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は同装置の動作状態の説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同装置によって製造された積層鉄心片の説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同装置によって製造された積層鉄心の斜視図である。
【符号の説明】
１０：積層鉄心の製造装置、１１：積層鉄心、１２、１３：鉄心片、１４：キー溝、１５：軸孔、１６：スリット、１７：かしめ用孔、１８：かしめ用突起、１９：スロット孔、２０：薄板磁性材料、２１、２２：パイロット孔、２３：ダイ、２４、２５、２６：板材送りガイド、２７：下型フレーム、２８：ダイ、３０：ガイドポスト、３１：下型、３２：上型、３３：基台、３４：ラジアルベアリング、３５：スラストベアリング、３６：固定架台、３７：歯付きプーリ、３８：サーボモータ、３９：駆動プーリ、４０：歯付きベルト、４１：コラム、４２：ガイド筒、４３：圧縮スプリング、４４：パンチ、４５：ダイ、４６：ストリッパー、４７：ストリッパーガイド、４８：スプリング、４９：スプリングガイド、５０：テンションローラ、５１：ガイドポスト、５２〜５４：ダイ、５５：積層鉄心

Claims

複数のステーションによって、帯状の薄板磁性材料を順次プレス加工して、所定の貫通孔及び／又は切欠きからなる空間部をスキューさせた積層鉄心を製造する方法において、
前記空間部を形成するステーションを他のステーションと独立構造として回転機構を設け、各鉄心片の前記空間部を順次位相を変えて形成し、前記積層鉄心に形成される空間部をスキューさせることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記空間部を形成するステーションは、前記空間部を形成するための上型及び下型とこれらを摺動可能に連結するガイドポストを備え、これらが一体として回転可能となっていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
帯状の薄板磁性材料を順次通過させる複数のステーションを有し、前記ステーションの一つには、前記薄板磁性材料から形成される鉄心片に所定の貫通孔及び／又は切欠きからなる空間部を形成するステーションを備える積層鉄心の製造装置であって、
前記空間部を形成するステーションは、他のステーションと独立構造となって、該空間部を形成するステーションの全体を、前記各鉄心片の送り毎に、小角度の範囲で回転させる回転機構が設けられていることを特徴とする積層鉄心の製造装置。
請求項３記載の積層鉄心の製造装置において、前記空間部を形成するステーションには、前記空間部を形成するための上型及び下型とこれらを摺動可能に連結するガイドポストを備え、これらが一体として回転可能となっていることを特徴とする積層鉄心の製造装置。
請求項３及び４のいずれか１項に記載の積層鉄心の製造装置において、前記空間部を形成するステーションを跨がる板材送りガイドが、前記空間部を形成するステーションの下型上に設けられていることを特徴とする積層鉄心の製造装置。