JP2005073451A - 積層鉄心及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各鉄心片の電気的繋がりを防止し、品質向上を図ることが可能な積層鉄心及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 各鉄心片１２に形成されたかしめ用開口部１３には、積層された上下の各鉄心片１２の連結を行う絶縁材製かしめ片１４が設けられている。金属板１１から鉄心片１２を打抜き複数枚積層する積層鉄心の製造方法は、鉄心片１２の打抜き形成時にかしめ用開口部１３を形成し、かしめ用開口部１３に絶縁材１５から打抜いた絶縁材製かしめ片１４を挿入して、鉄心片１２を外形抜きしながら積層し、絶縁材製かしめ片１４とかしめ用開口部１３により上下の各鉄心片１２を連結する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、モータの回転子、モータの固定子、トランス等に使用される積層鉄心及びその製造方法に関する。

従来、積層鉄心は、例えば特許文献１に記載されているように、金属板から打抜かれた複数枚の鉄心片を積層し、各鉄心片に形成したかしめ用突起の凹部に隣り合う鉄心片のかしめ用突起の凸部を嵌合させ、各鉄心片を互いにかしめ結合することで製造されている。
なお、各鉄心片の連結方法としては、図５に示す積層鉄心９０のように、各鉄心片９１に形成されたかしめ用開口部９２に、各鉄心片９１と同一厚みで同一材質のかしめ片９３を挿入し嵌合させることで、上下の各鉄心片９１を一体的に連結する方法もある。これにより、例えば各鉄心片９１をより強固にかしめることができる。

特開平１０−８００７８号公報

しかしながら、かしめ用開口部９２に鉄心片９１と同一材質のかしめ片９３を嵌入させた場合、各鉄心片９１の連結は、導電性を有する金属を介して行われるため、各鉄心片９１がかしめ片９３で電気的に繋がることになる。これにより、製造された積層鉄心９０に対して、例えば渦電流等の発生による磁力線の乱れが生じ、積層鉄心９０の品質を更に向上させることができず、また積層鉄心９０の小型化を図ることも困難であった。
また、隣り合うかしめ片９３の厚みが各鉄心片９１と同一厚みであるため、かしめ片９３の寸法精度が悪い場合は、各かしめ片９３の接触部分が競り合い、積層された各鉄心片９１間の隙間９４を減少させる妨げになっていた。このため、積層鉄心９０の端面ずれ、直角度、総合隙間などの精度が悪くなり、積層鉄心９０の品質を更に向上させることができなかった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、各鉄心片の電気的繋がりを防止し、品質向上を図ることが可能な積層鉄心及びその製造方法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は、各鉄心片に形成されたかしめ用開口部には、積層された上下の前記各鉄心片の連結を行う絶縁材製かしめ片が設けられている。

前記目的に沿う第２の発明に係る積層鉄心は、第１の発明に係る積層鉄心において、積層方向に隣り合う前記絶縁材製かしめ片の間には接合層が形成されている。

前記目的に沿う第３の発明に係る積層鉄心の製造方法は、金属板から鉄心片を打抜き複数枚積層する積層鉄心の製造方法において、
前記鉄心片の打抜き形成時にかしめ用開口部を形成し、該かしめ用開口部に絶縁材から打抜いた絶縁材製かしめ片を挿入して、前記鉄心片を外形抜きしながら積層し、前記絶縁材製かしめ片と前記かしめ用開口部により上下の前記各鉄心片を連結する。

前記目的に沿う第４の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第３の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記絶縁材製かしめ片は、予め前記絶縁材から打抜かれ、該絶縁材の打抜かれた元の位置に戻された後、前記かしめ用開口部へ押込み挿入される。

前記目的に沿う第５の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第３の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記絶縁材製かしめ片は、前記金属板に形成した前記かしめ用開口部が刃物となって、前記絶縁材から該かしめ用開口部へ直接抜込み挿入される。

前記目的に沿う第６の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第３〜第５の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記絶縁材製かしめ片が打抜きされる前記絶縁材は、前記かしめ用開口部の位置に対応する列毎にそれぞれ配置されている。

第１、第２の発明に係る積層鉄心、及び第３〜第６の発明に係る積層鉄心の製造方法においては、上下の各鉄心片が絶縁材製かしめ片で連結されるので、従来のようなかしめ片による各鉄心片の電気的繋がりを断つことができ、積層鉄心の品質向上を図ることができる。
特に、第２の発明に係る積層鉄心においては、隣り合う絶縁材製かしめ片の間に接合層が形成されているので、各鉄心片をより強固に連結できる。

第４の発明に係る積層鉄心の製造方法においては、絶縁材製かしめ片が予め絶縁材から打ち抜かれているので、かしめ用開口部への絶縁材製かしめ片の挿入作業をスムーズに行うことができる。
第５の発明に係る積層鉄心の製造方法においては、かしめ用開口部が形成された金属板を、絶縁材製かしめ片を打抜くための刃物に代用できるため、新たな刃物を設けるための設備投資が不要になり、コストダウンが図れ経済的である。
第６の発明に係る積層鉄心の製造方法においては、絶縁材がかしめ用開口部の位置に対応する列毎にそれぞれ配置されるので、絶縁材の幅を絶縁材製かしめ片が形成可能な幅まで狭くでき経済的である。

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。
ここに、図１は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、図２は同積層鉄心の製造方法を適用するプレス加工金型の側断面図、図３は同積層鉄心の製造方法の部分説明図、図４は変形例に係る積層鉄心の製造方法の部分説明図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法によって形成される積層鉄心は、モータの回転子（ロータ）に使用されるものであり、プレス加工金型１０を用いて条材（金属板の一例）１１から順次打抜かれた鉄心片１２を例えば５０〜１００枚程度積層し連結したものである。この条材１１は、厚みが例えば０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満の電磁鋼板やアモルファス金属板等である。以下、詳しく説明する。

積層鉄心は、図１に示すように、条材１１に対して、パイロット孔抜き（ステーションＡ）、軸孔抜き（ステーションＢ）、磁極間抜き（ステーションＣ）、スロット孔抜き（ステーションＤ）、かしめ用開口部抜き（ステーションＥ）、絶縁材製かしめ片挿入（ステーションＦ）、外形抜き及びかしめ積層（ステーションＧ）の各加工が施されて形成された複数枚の各鉄心片１２を積層したものである。
なお、積層された上下の各鉄心片１２の連結は、各鉄心片１２に形成された平面視して円形のかしめ用開口部１３に、絶縁材製かしめ片（以下、単にかしめ片ともいう）１４を嵌入させることで行われる。このかしめ片１４は、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド、ポリエステル（合成繊維、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂など）、エポキシ樹脂等で構成された帯状の絶縁材１５から打抜かれ形成されている。

このかしめ片１４の直径は、かしめ用開口部１３の内径より僅か（例えば０．０１〜０．１０ｍｍ程度）に大きく、また厚みが条材１１と同一又は条材１１より僅か（例えば０．０１〜０．０３ｍｍ程度）に薄くなっている。これにより、かしめ用開口部１３からのかしめ片１４の脱落を抑制できると共に、各鉄心片１２を連結する場合、隣り合うかしめ片１４の競り合いを抑制、更には防止できる。
また、各鉄心片１２を連結した場合の積層方向に隣り合うかしめ片１４の間には接合層が形成され、各鉄心片１２の連結をより強固なものとすることができる。
ここで、接合層の形成は、例えば、従来公知の感圧型の接着剤（常温で圧力を加えるだけで接着する接着剤）、超音波、加熱等の各種方法を使用することが可能である。

なお、かしめ片１４を形成する絶縁材１５と条材１１とを異なる材質にできるので、例えば、硬度、弾性率等を目的に応じて選択した絶縁材１５を使用することができ、かしめ片１４による歪みを緩和することが可能になる。
また、絶縁材１５は、条材１１と異なる板厚の材料を選択できるので、かしめ片の形状を例えば断面Ｖ字状とした場合、かしめ片の斜面部分の板厚を、例えば絶縁材１５の厚みの０．７〜０．９倍程度まで薄くしたものを使用することで、積層された各鉄心片１２の層間の隙間を減少できる。
これにより、寸法精度を高めた積層鉄心を製造できるので、積層鉄心の品質を更に高めることができる。

続いて、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。なお、以下の各ステーションにおける加工作業は、図２に示すプレス加工金型１０を使用して実施される。
まず、ステーションＡでは、条材１１の両側縁部に、その長手方向に渡って所定のピッチで、プレス加工金型１０の各位置に対する条材１１の位置決めを行うためのパイロット孔１６を形成する。
ステーションＢでは、条材１１の中心部に、回転子を構成する鉄心片１２の作製に必要な軸孔１７を打抜き、ステーションＣでは、軸孔１７を中心として等角度に８個の磁極孔１８を打抜き、更にステーションＤでは、８個の各磁極孔１８から軸孔１７に向かってスロット孔１９を打抜き形成する。

そして、ステーションＥでは、軸孔１７とスロット孔１９との間に、軸孔１７を中心として等角度に４個のかしめ用開口部１３を形成し、ステーションＦでは、各かしめ用開口部１３にかしめ片１４を挿入し、更にステーションＧでは、鉄心片１２を外形抜きしながら積層する。
ここで、ステーションＥ、ステーションＦ、及びステーションＧについて、図２、図３を参照しながら詳しく説明する。
ステーションＥにおいて、プレス加工金型１０のパンチホルダー２０に設けられた開口部形成用パンチ２１によりかしめ用開口部１３が形成された条材１１は、ステーションＦへ搬送される。なお、開口部形成用パンチ２１の下方のダイホルダー２２には、対応する開口部形成用ダイ２３が設けられている。ステーションＦには、条材１１の搬送方向に対して直交して配置され、絶縁材１５をガイドする搬送台２４が設けられ、絶縁材１５が条材１１の上方に搬送されるようになっている。

この絶縁材１５は、ステーションＦへ搬送される前に、予めかしめ片１４の打抜き形成が行われている。
まず、かしめ片１４と同等の外形を有するかしめ片形成用パンチ２５と支持台２６とで絶縁材１５を挟込み、かしめ片形成用パンチ２５と支持台２６をかしめ片形成用ダイ２７に対して下降させることで、絶縁材１５からかしめ片１４を打抜く。引き続き、打抜かれたかしめ片１４をかしめ片形成用パンチ２５と支持台２６で挟んだ状態を維持したまま元の位置まで上昇させ、かしめ片１４を絶縁材１５から打抜くことで形成された貫通孔２８に戻す（プッシュバック）。なお、かしめ片１４の打抜き時において、絶縁材１５に僅かに伸びが生じるため、貫通孔２８の内側とかしめ片１４の周縁とが接触し、貫通孔２８にかしめ片１４が配置された状態を維持できる。そして、この絶縁材１５はステーションＦへ搬送される。

ステーションＦでは、条材１１と絶縁材１５との位置合わせが行われた後、パンチホルダー２０に設けられたかしめ片落とし込み用パンチ２９により、貫通孔２８に配置されたかしめ片１４を下方へ押込み、かしめ用開口部１３へ落とし込む。
このかしめ片落とし込み用パンチ２９の突出長さは、条材１１の上面から条材１１の厚みの例えば０．１〜０．９倍、好ましくは０．３〜０．７倍、更には０．５倍の位置であることが好ましい。なお、かしめ片落とし込み用パンチ２９の先端部がストリッパー３０の下面に突出する長さは、スライドカムプレート（図示しない）に設けられた窪みにかしめ片落とし込み用パンチ２９の基端部を係合させるか、又は外すかによりなされる。
これにより、絶縁材１５の貫通孔２８から抜け落ち易い状態となっているかしめ片１４は、かしめ用開口部１３内に容易に押し込まれ、その厚みの半分程度がかしめ用開口部１３の下方に突出した状態で嵌入される。

次に、かしめ片１４がかしめ用開口部１３に挿入された条材１１は、ステーションＧへ搬送される。
このステーションＧでは、パンチホルダー２０に設けられた外形抜きパンチ３１と、この外形抜きパンチ３１の下方のダイホルダー２２に配置され対応する外形抜きダイ３２により、鉄心片１２が外形抜きされながら積層される。なお、外形抜きダイ３２の内側下方には、受けシリンダー３３の先端部に取付けられた鉄心片１２の受け台３４が設けられている。
この受け台３４に載置された先行する鉄心片１２の上に、後続する他の鉄心片１２を外形抜きしながら順次積層し、受け台３４の上に載置された鉄心片１２のかしめ用開口部１３に、後続する鉄心片１２のかしめ片１４を嵌入させる。

これを順次繰り返すことで、かしめ片１４とかしめ用開口部１３により上下に配置される各鉄心片１２を連結し積層鉄心を製造する。
なお、かしめ片１４の上面及び下面のいずれか一方又は双方に加圧型の接着剤を塗布した場合は、鉄心片１２の積層時における加圧により、隣り合うかしめ片１４の間に接合層が形成され、各鉄心片１２をより強固に結合できる。また、ステーションＦにおいては、積層鉄心の最下層に位置する鉄心片１２のかしめ用開口部１３へのかしめ片１４の挿入は行わない。

次に、変形例に係る積層鉄心の製造方法について説明するが、前記した本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法とは、絶縁材及びステーションＦのみが異なるため、同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図４に示すように、ステーションＥにおいて、プレス加工金型１０のパンチホルダー２０に設けられた開口部形成用パンチ２１によりかしめ用開口部１３が形成された条材１１は、ステーションＦへ搬送される。このステーションＦには、条材１１の搬送方向に対して直交し配置され、３列の絶縁材３５〜３７をガイドする搬送台３８が設けられ、各絶縁材３５〜３７が条材１１の上方に搬送されるようになっている。

この各絶縁材３５〜３７は、かしめ片１４を形成可能な幅を有するものであり、中央の列の絶縁材３６が、鉄心片１２の２個のかしめ用開口部１３上を搬送され、両端の列の絶縁材３５、３７が、鉄心片１２の他の２個のかしめ用開口部１３の上をそれぞれ搬送される位置に配置されている。このように、かしめ片１４が打抜きされる各絶縁材３５〜３７は、各かしめ用開口部１３の位置に対応する列毎にそれぞれ配置されている。なお、かしめ用開口部の位置に応じて、２列又は４列以上の複数列にすることも可能である。
これにより、各絶縁材３５〜３７の幅を必要最小限に狭くでき、しかも、絶縁材３５〜３７をかしめ片１４が形成可能なピッチでステーションＦへ搬送できるため、絶縁材を効率的に利用できる。なお、両端の列の絶縁材３５、３７は、かしめ片１４を打抜き形成できる程度に同一ピッチで搬送されるが、真ん中の列の絶縁材３６は、一度に２個のかしめ片１４が打抜かれるため、これを考慮したピッチで搬送される。

ステーションＦで、鉄心片１２の各かしめ用開口部１３の上に搬送された各絶縁材３５〜３７は、各かしめ用開口部１３を抜込み用ダイ（刃物）として使用し、抜込み用パンチ３９を使用して、かしめ用開口部１３にかしめ片１４を嵌入する。
なお、抜込み用パンチ３９の突出長さは、条材１１の上面から条材１１の厚みの例えば０．１〜０．９倍、好ましくは０．３〜０．７倍、更には０．５倍の位置となっていることが好ましい。

これを順次繰り返すことで、かしめ片１４とかしめ用開口部１３により上下に配置される各鉄心片１２を連結し積層鉄心を製造する。
なお、各絶縁材３５〜３７から打抜かれたかしめ片１４は、かしめ用開口部１３内に抜込まれ、その厚みの半分程度がかしめ用開口部１３の下方に突出した状態で嵌入される。また、ステーションＦにおいては、積層鉄心の最下層に位置する鉄心片１２のかしめ用開口部１３へのかしめ片１４の挿入を行わない。

以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の積層鉄心及び積層鉄心の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、モータの回転子に使用する積層鉄心及びその製造方法について説明したが、この積層鉄心及びその製造方法を、例えば、モータの固定子、トランス等に使用することも可能である。

そして、前記実施の形態においては、２枚の鉄心片を１個の絶縁材製かしめ片で連結した場合について説明したが、１個の絶縁材製かしめ片の厚みを１枚の鉄心片の厚みより厚くし、３枚以上の鉄心片を１個の絶縁材製かしめ片で連結することも可能である。
更に、前記実施の形態においては、１枚の鉄心片に、その軸心を中心として等角度に４箇所のかしめ用開口部を設け、この各かしめ用開口部に絶縁材製かしめ片を設けた場合について説明した。しかし、各鉄心片の連結をより強固なものにするため、１枚の鉄心片に、その軸心を中心として等角度に５箇所以上（好ましくは偶数箇所）のかしめ用開口部を設け、この各かしめ用開口部に絶縁材製かしめ片を設けることが好ましい。

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。 同積層鉄心の製造方法を適用するプレス加工金型の側断面図である。 同積層鉄心の製造方法の部分説明図である。 変形例に係る積層鉄心の製造方法の部分説明図である。 従来例に係る積層鉄心の側断面図である。

符号の説明

１０：プレス加工金型、１１：条材（金属板）、１２：鉄心片、１３：かしめ用開口部、１４：絶縁材製かしめ片、１５：絶縁材、１６：パイロット孔、１７：軸孔、１８：磁極孔、１９：スロット孔、２０：パンチホルダー、２１：開口部形成用パンチ、２２：ダイホルダー、２３：開口部形成用ダイ、２４：搬送台、２５：かしめ片形成用パンチ、２６：支持台、２７：かしめ片形成用ダイ、２８：貫通孔、２９：かしめ片落とし込み用パンチ、３０：ストリッパー、３１：外形抜きパンチ、３２：外形抜きダイ、３３：受けシリンダー、３４：受け台、３５〜３７：絶縁材、３８：搬送台、３９：抜込み用パンチ

Claims (6)

1. 各鉄心片に形成されたかしめ用開口部には、積層された上下の前記各鉄心片の連結を行う絶縁材製かしめ片が設けられていることを特徴とする積層鉄心。
2. 請求項１記載の積層鉄心において、積層方向に隣り合う前記絶縁材製かしめ片の間には接合層が形成されていることを特徴とする積層鉄心。
3. 金属板から鉄心片を打抜き複数枚積層する積層鉄心の製造方法において、
   前記鉄心片の打抜き形成時にかしめ用開口部を形成し、該かしめ用開口部に絶縁材から打抜いた絶縁材製かしめ片を挿入して、前記鉄心片を外形抜きしながら積層し、前記絶縁材製かしめ片と前記かしめ用開口部により上下の前記各鉄心片を連結することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
4. 請求項３記載の積層鉄心の製造方法において、前記絶縁材製かしめ片は、予め前記絶縁材から打抜かれ、該絶縁材の打抜かれた元の位置に戻された後、前記かしめ用開口部へ押込み挿入されることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
5. 請求項３記載の積層鉄心の製造方法において、前記絶縁材製かしめ片は、前記金属板に形成した前記かしめ用開口部が刃物となって、前記絶縁材から該かしめ用開口部へ直接抜込み挿入されることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の積層鉄心の製造方法において、前記絶縁材製かしめ片が打抜きされる前記絶縁材は、前記かしめ用開口部の位置に対応する列毎にそれぞれ配置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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