JP2006026662A - 分割積層コアの製造方法と製造用順送り金型 - Google Patents

分割積層コアの製造方法と製造用順送り金型 Download PDF

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Abstract

【課題】
スキュー付きの分割積層コアを連続状態で容易且つ大量に製造できると共に、この分割積層コアを用いた積層コア製品の性能向上を可能にした分割積層コアの製造方法と製造用順送り金型の提供を目的とする。
【解決手段】
順送り金型11に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程(ト)を設け、ダイD7には外形打抜きした分割コア片6を回転積みするダイ穴26を少なくとも2個所に形成し、所定のスキュー角度αずつダイD7を回転させながら、パンチP6で外形打抜きした分割コア片6を一方のダイ穴26A,26C内へ積層枚数n分を積層した後に、他方のダイ穴26B,26DがパンチP6に整合する位置までダイD7をシフト回転βさせ、所定のスキュー角度αずつ打ち抜きダイD7を回転させながら、他方のダイ穴26B,26D内へ積層枚数n分の分割コア片6を積層する繰り返によって、順送り金型11内で連続的にスキュー付き積層コア1を製造する。
【選択図】 図7

Description

本発明は、例えばモータのステータコアなどのように環状の積層コア製品を、予め複数に分割して製造するための分割積層コアの製造方法と製造用順送り金型に関する。
従来技術の一つとして、円周方向に沿って複数に分割した分割コア片を打抜き加工した後に積層固着して分割積層コアを造り、各分割積層コアに巻線作業を行った後に当該各分割積層コアを相互に連結して環状の積層コア製品を製造し、これによって巻線作業や組立作業を容易に行うことが、例えば特許文献1乃至4などの提案によって知られている。
特開2003−79111号公報 特許第3279279号公報 特許第3316752号公報
これら従来技術によると、例えばモータのステータコアに適用した図1(a)で示す分割積層コア1のように、外周側のヨーク部2aと内周側の歯部2bの間を磁極部2cで連結した略T字状の各分割コア片2が、所定の積層枚数毎に整列した垂直積み状態で積層固着され、ヨーク部2aの両側に設けた嵌合部3(3a,3b)を介して各分割積層コア1を相互に連結すると、図1(b)で示すような環状の積層コア製品が製造される。
従来技術のように、各分割コア片を整列した垂直積み状態で積層固着した分割積層コアを用い、環状の積層コア製品を製造した場合には、各分割積層コアを連結する継目部分が円周方向の一定位置に配置され、打抜き加工時における変形やバリ或いは連結時における隙間なども集中することになるので、鉄損などの磁気特性にバラツキを生じてモータの回転むらや回転トルクを低下させる恐れがある。
そこで本発明では、これら従来技術による分割積層コアの課題を解決し得る分割積層コアの製造方法と製造用順送り金型を提供するものであって、製造用順送り金型を用いて帯状コア材料から各分割コア片を打抜き加工する際に、最終工程である外形打抜き及び積層固着工程において、打ち抜きダイをスキュー回転させながらダイ穴内に回転積みすることによって、スキュー付きの分割積層コアを連続状態で容易且つ大量に製造することを可能にしている。
また、最近における市場からの要求として、例えばマグネットモータなどのモータコアに対する電気及び磁気特性の向上が望まれているが、これらモータコアの構造では回転子(ロータ)側をスキュー積層することが困難であるので、固定子(ステータ)側をスキュー積層することになるが、このステータコアに対するスキュー積層を本発明のように順送り金型内で行うことにより、生産性を低下させずに電気及び磁気特性を向上させることが期待できる。
本発明による分割積層コアの製造方法は、順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、打ち抜きダイには外形打抜きした分割コア片を回転積みするダイ穴を少なくとも2個所に形成し、所定のスキュー角度ずつ打ち抜きダイを回転させながら、パンチで外形打抜きした分割コア片を一方のダイ穴内へ積層枚数分を積層した後に、他方のダイ穴がパンチに整合する位置まで打ち抜きダイをシフト回転させ、所定のスキュー角度ずつ打ち抜きダイを回転させながら、他方のダイ穴内へ積層枚数分の分割コア片を積層する繰り返によって、順送り金型内で連続的にスキュー付き積層コアを製造するものであり(請求項1)、前記ダイ穴は打ち抜きダイを4等分した90度間隔で4個所に形成し、90度シフト回転させながら対向する2個所ずつを交互に用い、同時に2列を外形打抜きすると共に、積層固着する形態(請求項2)を採ることもできる。
本発明による別の分割積層コアの製造方法は、順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、打ち抜きダイには外形打抜きした分割コア片を回転積みするダイ穴を少なくとも2個所に形成し、所定のスキュー角度ずつ打ち抜きダイを回転させながら、各パンチで同時に外形打抜きした分割コア片を各ダイ穴内へ積層枚数分を積層した後に、最初の位置まで打ち抜きダイをシフト回転させ、同様の外形打抜き及び積層の繰り返しによって、順送り金型内で連続的にスキュー付き積層コアを製造する。(請求項3)
本発明による分割積層コア製造用順送り金型は、順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、パンチに対して回転可能にした打ち抜きダイには、外形打抜きした分割コア片を所定のスキュー角度で回転積みするダイ穴を1又は複数個所に形成し、このダイ穴の回転方向の長さを積層枚数とスキュー角度との積にコア幅の幅寸法を加えた長さ以上の扇形状とし、ダイ穴をスキュー回転させると共に、最初の位置にダイ穴をシフト回転させる回転駆動部を打ち抜きダイ側に設けた。(請求項4)
本発明による別の分割積層コア製造用順送り金型は、順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、パンチに対して回転可能にした打ち抜きダイには、外形打抜きした分割コア片を所定のスキュー角度で回転積みするダイ穴を複数個所に形成し、このダイ穴の回転方向の長さを積層枚数とスキュー角度との積にコア幅の幅寸法を加えた長さ以上の扇形状とし、ダイ穴をスキュー回転させると共に、次の位置にダイ穴をシフト回転させる回転駆動部を打ち抜きダイ側に設けた。(請求項5)
本発明による分割積層コアの製造方法と製造用順送り金型では、スキューを付与した分割積層コアを順送り金型を用いて帯状コア材料から容易且つ大量に連続状態で製造できると共に、複数列の同時打抜き加工も可能であるから生産効率も向上し、このスキュー付きの分割積層コアを環状に連結した積層コア製品は、各分割積層コアを連結する継目部分がスキューの付与によって円周方向に分散配置され、打抜き加工時における変形やバリ或いは連結時における隙間などの集中を解消し、鉄損などの磁気特性にバラツキを生じてモータの回転むらや回転トルクを低下させることがなく、性能向上に寄与できる。
本発明の分割積層コアの製造方法と製造用順送り金型について、本発明をモータのステータの製造に適用した添付図面の実施形態に基づいて詳細に説明するが、図2(a)はモータのステータ用の分割積層コア5を示し、図2(b)は複数の分割積層コア5を用いて製造される積層コア製品10を示し、図3乃至図7は分割積層コア5を構成する分割コア片6を、2列で打抜き加工する第1の実施形態である。
分割積層コア5は、環状の積層コア製品10を円周方向に沿って複数に分割した状態で順送り金型11によって製造されるが、所定枚数に積層された各分割コア片6は円周方向へ一定角度ずつずらせた状態すなわちスキュー付きであると共に、上下に隣接する各分割コア片6は結合手段によって相互に連結されており、図示の実施形態では結合手段としてかしめ結合が用いられている。
各分割コア片6は、外周側のヨーク部6aと内周側の歯部6bの間を磁極部6cで連結した略T字状に形成され、磁極部6cには励磁用のステータコイル(固定子巻線)が巻装(図示を省略)されるが、このステータコイルの巻線作業を容易にするために分割積層コア5の形態が採られており、ヨーク部6aの両側には連結用として凹凸状の切欠による嵌合部7(7a,7b)を、歯部6bの内側には歯溝9をそれぞれ設けると共に、ヨーク部6aと磁極部6bにはかしめ突起8が設けられている。
次に、図3は帯状コア材料Wから分割コア片6を打抜き加工した後に、打抜き加工した分割コア片6を積層して固着する順送り金型11の要部縦断面図を、図4は順送り金型11の各工程で打抜き加工される製品レイアウト図を示すが、順送り金型11は、各種パンチPを設けた上型12と、各種ダイDを設けた下型13と、下型13側へ昇降移動する上型12を案内するガイドポスト14と、打抜き加工後に帯状コア材料Wから各パンチPを引き離すストリッパープレート15などを備えている。
順送り金型11には、帯状コア材料Wが間欠移送される送り方向Fに沿って工程(イ)乃至工程(ト)の各種打抜き機構部が設けられており、工程(イ)では、パンチP1とダイ(図示を省略)によって、帯状コア材料Wにパイロット穴16が打抜き加工され、このパイロット穴16にパイロットピン(図示を省略)を係止させ、帯状コア材料Wを所定ピッチで送り方向Fへ間欠移送させると共に、各工程では帯状コア材料Wにに対して図5で示すような打抜き加工が順次行われる。
工程(ロ)では、パンチP2とダイ(図示を省略)によって、分割コア片6に歯溝9を形成するための抜き穴17が打抜き加工され、工程(ハ)では、パンチP3とダイ(図示を省略)によって、計量穴18が打抜き加工されるが、この計量穴18は既に打抜き加工された分割コア片6のかしめ突起8との間を分離させるために、所定枚数積層される最初の分割コア片6が通過する時にのみパンチP3が下降して打抜き加工が行われ、その後には所定の積層枚数分が通過するまでパンチP3は上昇位置で待機するようにしている。
工程(ニ)では、パンチP4とダイ(図示を省略)によって、分割コア片6に嵌合部7(7a,7b)を形成するための抜き穴19(19a,19b)が打抜き加工され、工程(ホ)では、パンチP5とダイD5によって、分割コア片6にヨーク部6aと歯部6b及び磁極部6cの輪郭を形成するための抜き穴20(20a,20b)が打抜き加工され、工程(ヘ)では、パンチP6とダイ(図示を省略)によって、各分割コア片6の結合手段であるかしめ突起8が打抜き加工される。
かしめ突起8は、分割コア片6に対して下面側に凸部8aを形成すると共に、上面側に凹部8bを形成し、上下に隣接する各分割コア片6,6の凸部8aと凹部8bとを相互にかしめ結合するものであって、凸部8aと凹部8bを例えば図6(a)のようにZ字状の切り起し片によって形成したり、図6(b)のように半抜き状のだぼとだぼ穴によって形成することが可能であるが、かしめ突起8以外の結合手段としてレーザーを用いて溶着することも可能である。
工程(ト)は、パンチP7とダイD7によって、円弧状をした内径部21と外径部22を含む扇形状の外形打抜き部23を打抜いて、帯状コア材料Wから分割コア片6の外形打抜きを行うと共に、ダイD7内に積層された所定枚数の各分割コア片6を結合手段によって固着する積層固着工程であって、この外形打抜きを行う際には例えば軸受け部材24でダイD7を回転可能に支持させ、所定角度の割り出しが可能なモータMに連動させたタイミングベルトその他の動力伝導手段25によって、ダイD7を円周方向に所定角度毎に回転させながら、各分割コア片6を回転積みして分割積層コア5にスキューを付与する。
この外形打抜き及び積層固着工程を図7で詳細に説明すると、図7はダイD7の上面図であって、ダイD7には円周方向へ所定のシフト回転角度β(図示では90度)毎に扇形状をした外形抜きダイ孔26(26A,26B,26C,26D)を設け、図4のレイアウト図のように対向する2列状態で帯状コア材料Wから各分割コア片6の外形打抜き加工を行うが、まず計量穴18を設けた1枚目を図7(a)のようにダイ孔26Aとダイ孔26Cに抜き込んた後に、かしめ突起8を設けた2枚目から積層枚数nまでを順次抜き込み、その都度ダイD7を微少なスキュー回転角度α(例えば3゜)ずつスキュー回転(α回転)させながら、図7(b)のように積層及びかしめ結合を行なう。
すなわち、一枚目の分割コア片6を打ち抜いてパンチP7が上昇している間に、ダイD7を所定のスキュー回転角度α分だけ矢印方向へ回転させると共に、帯状コア材料Wを所定量だけ間欠移送させ、次にパンチP7が下降する際に二枚目の分割コア片6を打ち抜くようにし、これを積層枚数n(図示の実施形態では5枚)分だけ順次繰り返しながらダイ孔26A,26C内に積層させ、1枚目の計量穴18には2枚目のかしめ突起8の凸部8aが嵌合し、2枚目以降は先に打抜きした分割コア片6のかしめ突起8の凹部8bに、後で打抜きした分割コア片6のかしめ突起8の凸部8aが嵌合してかしめ結合され、これによって図2で示すようなスキュー付きの分割積層コア5が製造される。
また、ダイ孔26A,26C内に積層枚数nの分割コア片6を抜き落とした後には、ダイD7をシフト回転させてパンチP7と整合する位置にダイ孔26Bとダイ孔26Dを移動させ、当該ダイ孔26B,26Dを用いてダイ孔26A,26Cの場合と同様に、積層枚数nの分割コア片6を打抜き加工して積層及びかしめ結合を行なうようにし、作業を中断することなくスキュー付きの分割積層コア5を連続状態で製造することができるが、この間にダイ孔26A,26C内の分割積層コア5は、ダイD7の下側に押し出すと共に、例えばコンベア装置等の搬出手段(図示を省略)で次工程へ移送して空の状態にし、次の分割積層コア5の製造に使用できるように準備しておく。
なお、図7で示す実施形態では5枚の分割コア片6を積層した分割積層コア5を製造しているので、計量穴18を打抜き加工する工程(ハ)のパンチP3は、5枚目毎に打抜きが可能な位置まで降下するように作動させると共に、ダイD7はステッピングモータなどのモータMによって、分割積層コア5にスキューを付与するためにスキユー回転角度α×5枚分回転させた後に、分割コア片6の打抜き位置を所定のシフト回転角度β分だけ離れているダイ孔26A,26C又はダイ孔26B,26Dに切り換えするように、5枚目毎に所定のシフト回転角度βである90度からスキユー回転角度α×5枚分を引いた角度分だけ回転させる。
次に、図8は分割コア片6の積層枚数が多い分割積層コア5を製造する際に用いる第2の実施形態であって、積層枚数が例えば30枚とか50枚のように多い場合には、スキユーを付与することによってダイD7の回転角度が大きくなり、第1の実施形態における図7のようにダイD7を90度間隔で4等分してダイ孔を設けることができないので、ダイD7を180度間隔で2等分して円弧の長い扇形状をしたダイ孔26(26A,26B)を対称位置に設け、これによって図4のレイアウト図で示すような2列を同時に打抜き加工する場合にも適合できるようにしている。
この第2の実施形態では、扇形状をしたダイ孔26(26A,26B)の円弧長さは、(スキュー回転角度α×積層枚数n)+コア幅に相当する以上を有しており、各ダイ孔26A,26Bの一端側から他端側までの間を「(α×n)゜」の回転角度で、ダイD7をスキュー回転角度α毎に矢印方向へ回転させながら、パンチP7が積層枚数n分の分割コア片6を順次同時打抜きすると共に、各ダイ孔26A,26Bに抜き込まれた各分割コア片6は図7による第1の実施形態の場合と同様に、ダイD7内で積層固着されてスキユー付き分割積層コアが製造される。
以上のように、順送り金型11の最終工程には第1の実施形態の場合は、ダイD7を4等分して90度間隔で4個所に各ダイ孔26A,26B,26C,26Dを設け、また第2の実施形態の場合は、ダイD7を2等分して180度間隔で2個所に各ダイ孔26A,26Bを設け、いずれの場合にもダイD7に対して積層枚数n分のスキュー回転α×nを行った後に、シフト回転βによって抜き落とすダイ孔26の切り換えを行いながら、2個所の各ダイ孔を用いて一枚の帯状コア材料Wからそれぞれ分割積層コア5を能率良く製造することが可能である。
また、第1の実施形態のように各ダイ孔26A,26Cと各ダイ孔26B,26Dを交互に使用すると、一方のダイ孔側から製品である分割積層コア5を取り出している間に、他方のダイ孔側で継続して分割積層コア5の製造を行うことができるので、作業時間のロスを軽減して作業能率の向上を図ることができると共に、各ダイ孔の使用頻度が1/2に軽減できるので、ダイD7の耐久寿命を向上させることが可能である。
また、図示した第1及び第2の実施形態ではシフト回転βをスキュー回転αと同方向すなわち時計方向に設定しているが、シフト回転βをスキュー回転αとは逆の反時計方向に設定する実施形態を採ることも可能であり、特に第2の実施形態のように切り換えする予備のダイ孔がない場合には、1個分の分割積層コア5を製造した後にダイD7を(α×n)度分だけ逆回転させ、最初の1枚目打ち抜き位置へ戻して動作を繰り返すようにする形態を採ることも可能である。
さらに、スキュー回転角度αや積層枚数nなどに応じて、ダイD7を2等分又は4等分以外のシフト回転角度で等分して、例えば各ダイ孔を3個所或いは5個所以上に設ける形態を採ったり、図示の実施形態では2列にした打抜き加工のレイアウトを1列のみにし、複数個所にダイ孔を設けてシフト回転させたり、1個所に固定したダイ孔を用いて外形打抜き及び積層固着を行う形態を採ることも可能である。
次に、図9はさらに多数列の打抜き加工を行うことで生産効率を高めるようにした第3の実施形態によるレイアウト図であり、第1及び第2の実施形態では2列であったものを6列とし、2列の場合より幅広な帯状コア材料Wに対して第1列目aと第4列目dを用いた打抜き加工と、第3列目cと第6列目fを用いた打抜き加工と、第2列目bと第5列目eを用いた打抜き加工を、順次繰り返しながら分割コア片6の打抜き加工を行うと共に、各分割コア片6を積層固着してスキュー付きの分割積層コア5を製造する。
この多数列の打抜き加工を行う図9のレイアウト図では、2列で打抜き加工を行う図4のレイアウト図の場合と同様に、最初に帯状コア材料Wを間欠移送させるパイロット穴16の打抜き加工を行う工程(イ)を行った後に、工程(ロ)乃至工程(ト)の打抜き加工を上記した複数列の組合せによる同時施工で順次行いながら、各列の最終工程である外形打抜き及び積層固着工程(ト−1)(ト−2)(ト−3)では、ダイDのスキュー回転によって1乃至複数のダイ孔26内に各分割コア片6が回転積みされ、各列毎にそれぞれ分割積層コア5を製造することができる。
従って、図9のレイアウト図の各工程を実施する順送り金型(図示を省略)は、第1列目aと第4列目dを用いた打抜き加工を行うパンチPとダイDによる第1の金型群と、第3列目cと第6列目fを用いた打抜き加工を行うパンチPとダイDによる第2の金型群及び、第2列目bと第5列目eを用いた打抜き加工を行うパンチPとダイDによる第3の金型群とが、帯状コア材料Wの移送方向Fに沿って配置されており、これによって金型自体は大型化するが、同時に大量の分割積層コア5を製造することができるので、製品の生産効率は大幅に向上する。
従来技術をモータのステータコアに適用した実施例であって、図1(a)は分割積層コアの斜視図を、図1(b)は積層コア製品の斜視図を示す。 本発明をモータのステータコアに適用した実施例であって、図2(a)は分割積層コアの斜視図を、図2(b)は積層コア製品の斜視図を示す。 図2(a)の分割積層コアを製造する順送り金型の要部断面図を示す。 図3の順送り金型を用いて分割積層コアを製造するレイアウト図を示す。 図3の順送り金型を用いて分割コア片を打ち抜く工程別の打抜き説明図を示す。 図2(a)の分割積層コアの各分割コア片を結合するかしめ突起の説明図を示す。 図3の順送り金型で実施する外形打抜き及び積層固着工程(ト)の説明図を示す。 図3の順送り金型で実施する他の実施形態による外形打抜き及び積層固着工程(ト)の説明図を示す。 他の順送り金型を用いて分割積層コアを製造する他のレイアウト図を示す。
符号の説明
D ダイ
F 送り方向
M モータ
P パンチ
W 帯状コア材料
n 積層枚数
α スキュー回転角度
β シフト回転角度
5 分割積層コア
6 分割コア片
7 嵌合部
8 かしめ突起
9 歯溝
10 積層コア製品
11 順送り金型
12 上型
13 下型
14 ガイドポスト
15 ストリッパープレート
16 パイロツト穴
17,19,20 抜き穴
18 計量穴
21 内径部
22 外径部
23 (扇形状の)外形打抜き部
24 軸受け部材
25 動力伝導手段
26 (外形抜き)ダイ孔

Claims (5)

  1. 順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、打ち抜きダイには外形打抜きした分割コア片を回転積みするダイ穴を少なくとも2個所に形成し、所定のスキュー角度ずつ打ち抜きダイを回転させながら、パンチで外形打抜きした分割コア片を一方のダイ穴内へ積層枚数分を積層した後に、他方のダイ穴がパンチに整合する位置まで打ち抜きダイをシフト回転させ、所定のスキュー角度ずつ打ち抜きダイを回転させながら、他方のダイ穴内へ積層枚数分の分割コア片を積層する繰り返によって、順送り金型内で連続的にスキュー付き積層コアを製造することを特徴とした分割積層コアの製造方法。
  2. 前記ダイ穴は、打ち抜きダイを4等分した90度間隔で4個所に形成し、90度シフト回転させながら対向する2個所ずつを交互に用い、同時に2列を外形打抜きすると共に、積層固着する請求項1に記載した分割積層コアの製造方法。
  3. 順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、打ち抜きダイには外形打抜きした分割コア片を回転積みするダイ穴を少なくとも2個所に形成し、所定のスキュー角度ずつ打ち抜きダイを回転させながら、各パンチで同時に外形打抜きした分割コア片を各ダイ穴内へ積層枚数分を積層した後に、最初の位置まで打ち抜きダイをシフト回転させ、同様の外形打抜き及び積層の繰り返しによって、順送り金型内で連続的にスキュー付き積層コアを製造することを特徴とした分割積層コアの製造方法。
  4. 順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、パンチに対して回転可能にした打ち抜きダイには、外形打抜きした分割コア片を所定のスキュー角度で回転積みするダイ穴を1又は複数個所に形成し、このダイ穴の回転方向の長さを積層枚数とスキュー角度との積にコア幅の幅寸法を加えた長さ以上の扇形状とし、ダイ穴をスキュー回転させると共に、最初の位置にダイ穴をシフト回転させる回転駆動部を、打ち抜きダイ側に設けたことを特徴とした分割積層コア製造用順送り金型。
  5. 順送り金型に分割コア片の外形打ち抜き及び積層固着工程を設け、パンチに対して回転可能にした打ち抜きダイには、外形打抜きした分割コア片を所定のスキュー角度で回転積みするダイ穴を複数個所に形成し、このダイ穴の回転方向の長さを積層枚数とスキュー角度との積にコア幅の幅寸法を加えた長さ以上の扇形状とし、ダイ穴をスキュー回転させると共に、次の位置にダイ穴をシフト回転させる回転駆動部を、打ち抜きダイ側に設けたことを特徴とした分割積層コア製造用順送り金型。
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