JP2006340491A - 固定子積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 打ち抜き加工によって発生する抜きダレ、剪断面、破断面、及び抜きバリを端面対向方向から押圧（即ち、コイニング処理）して矯正し、形状の優れた固定子鉄心片を生産性よく形成し、これによって特性の優れた固定子積層鉄心を得る。
【解決手段】 金属板１５から固定子鉄心片１０を外形抜きし、かしめ部１４を介して固定子鉄心片１０を複数枚かしめ積層して固定子積層鉄心を製造する方法において、金属板１５からプレス加工によって打ち抜き形成した固定子鉄心片１０の磁極部１２の半径方向内側端面を半径方向外側に押圧するコイニング処理を行い、固定子鉄心片１０の磁極部１２の半径方向内側端面を固定子鉄心片１０の表裏面に対して実質上垂直にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、ステッピングモータの固定子積層鉄心に最適に応用可能な固定子積層鉄心の製造方法に関する。

積層鉄心、例えば、固定子積層鉄心は金属板（例えば、珪素鋼板、その他の鉄板）からプレス打ち抜き金型装置によって打ち抜きした固定子鉄心片をそれぞれかしめ積層して形成される。プレス打ち抜き加工により外形抜きされた固定子鉄心片７０は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、外形抜き端面に、固定子鉄心片の表裏面に対して垂直面とはならない抜きダレ７１、剪断面７２及び破断面７３が形成され、更に場合によって下端に抜きバリ７４が形成される。

以上のプレス打ち抜き加工によって製造された鉄心片を積層して形成される固定子積層鉄心と回転子積層鉄心とを用いてモータを構成した場合、各固定子鉄心片及び回転子鉄心片の外形端面は板厚方向に不均一であるから、固定子積層鉄心と回転子積層鉄心のエアギャップが均一にならないので、磁極間の磁力線の強さが不均一になってトルクが不均一になる。また、回転子積層鉄心の外側端と固定子積層鉄心の内側端との最小隙間は、それぞれ突出部を含む回転子積層鉄心片の外径及び固定子積層鉄心の内径で決定されるので、回転子鉄心片の外側面及び固定子鉄心片の内側面が板厚方向に不均一であると、その分だけ余分なエアギャップが形成されることになり、回転子積層鉄心及び固定子積層鉄心間の磁気抵抗が増加する。
特に、固定子積層鉄心がステッピングモータ用の積層鉄心の場合には、前記した余分のエアギャップによりトルク及び出力の低下等の悪影響が発生する。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１にはステッピングモータ用固定子片の極歯部間又は極歯部円周面にシェービング代を残して下穴抜き加工を行った後、下穴抜き領域の外周近傍領域をシェービングして、固定子鉄心片を積層するステッピングモータの製造方法が提案されている。
これによると、極歯部間や極歯部円周面は外形抜き後のシェービング加工によって、外形抜き端面の剪断面、破断面あるいは抜きバリが切除され、その端面が鉄心片の表裏面に対して垂直な面となり、前記問題の解決が一応図られている。
特開平１１−２１５７７８号公報

しかしながら、固定子鉄心片の極歯部を形成するためのパンチとダイを余分に一組要することになり、設備コストが増加するという問題がある。また、固定子鉄心片の極歯の数が多いもの、例えば１００を超える極歯を有する鉄心片においては設備コストも嵩み、生産性を向上させて製造するのが難しくなるという問題がある。

本発明は、プレス加工で固定子鉄心片を打ち抜き、この外形抜きした固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面、例えば極歯の端面に生じた抜きダレ、剪断面、破断面、及び抜きバリを端面対向方向から押圧（即ち、コイニング処理）して矯正し、設備コストを大幅に増やすことなく、また、極歯の数が多数であっても生産性良く、形状の優れた固定子鉄心片を形成し、これによって特性の優れた固定子積層鉄心を得ることを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る固定子積層鉄心の製造方法は、金属板から固定子鉄心片を外形抜きし、かしめ部を介して前記固定子鉄心片を複数枚かしめ積層して固定子積層鉄心を製造する方法において、
前記金属板からプレス加工によって打ち抜き形成した前記固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面を半径方向外側に押圧するコイニング処理を行い、前記固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面を該固定子鉄心片の表裏面に対して実質上垂直にする。

また、第２の発明に係る固定子積層鉄心の製造方法は、第１の発明に係る製造方法において、前記金属板からプレス加工によって打ち抜き形成した前記固定子鉄心片が、ステッピングモータ用固定子鉄心片であって、それぞれの前記磁極部の内側端部に形成される極歯に対して前記コイニング処理が行われている。

そして、第３の発明に係る固定子積層鉄心の製造方法は、第１、第２の発明に係る製造方法において、前記コイニング処理は、前記固定子鉄心片をダイ側にストリッパ又は押さえ治具で押さえ付けて行う。

請求項１〜３記載の固定子積層鉄心の製造方法においては、金属板からプレス加工によって打ち抜き形成した固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面を半径方向外側に押圧するコイニング処理を行い、固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面を該固定子鉄心片の表裏面に対して実質上垂直にするので、プレス打ち抜き形成によって形成された固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面に生じた抜きダレ、剪断面、破断面、及び抜きバリが矯正される。この固定子積層鉄心を用いたモータにおいては、固定子積層鉄心の半径方向内側の磁極面がより均一となって、回転子積層鉄心との隙間をより小さくして固定子積層鉄心から回転子積層鉄心への磁気抵抗を均一に減らし、より高トルクかつ高出力のモータを提供できる。
また、前記コイニング処理は、固定子鉄心片の軸心から半径方向外側に向けてなされるので、多数の磁極（極歯も含む）を有する固定子鉄心片であっても、生産性よくその内側端面を矯正できる。更には、極めて精度を要するシェービング用のパンチ及びダイを余分に設ける必要もない。

特に、請求項２記載の固定子積層鉄心の製造方法においては、金属板からプレス加工によって打ち抜き形成した固定子鉄心片が、ステッピングモータ用固定子鉄心片であって、それぞれの磁極部の内側端部に形成される極歯に対してコイニング処理が行われているので、更に、位置決め精度、並びに回転速度制御の優れたステッピングモータを得ることができる。

そして、請求項３記載の固定子積層鉄心の製造方法において、コイニング処理は、固定子鉄心片をダイ側にストリッパ又は押さえ治具で押さえ付けて行うので、設備構成も簡単となり、固定子鉄心片の内側磁極面（極歯）の先端部の形状矯正が精度よくなされる。

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。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る固定子積層鉄心の製造方法の製造工程を示す説明図、図２、図３はコイニング処理を示す説明図、図４は他の実施の形態に係るコイニング処理を示す説明図、図５はこの製造方法によって造られた固定子鉄心片の斜視図である。

まず、本発明の理解を容易にするため、図５に示す本発明の一実施の形態に係る固定子積層鉄心の製造方法で製造された固定子鉄心片１０の一般的構造について説明する。この固定子鉄心片１０は、珪素鋼板又はその他の磁性鉄板からプレスによって打ち抜き形成され、ステッピングモータの固定子積層鉄心に使用するもので、外側に環状ヨーク部１１をその内側に複数の磁極部１２を備え、各磁極部１２の半径方向内側には極歯１３をそれぞれ備えている。各極歯１３の内側端部は同一円周上に形成され、これらの極歯１３を備えた固定子鉄心片１０は複数のかしめ部１４を介してかしめ積層して固定子積層鉄心（図示せず）が形成される。

次に、図１を参照しながら、この固定子鉄心片１０及びこれを用いた固定子積層鉄心の製造方法について説明するが、固定子鉄心片１０は簡略すれば、連続する金属板（例えば、磁性鋼板）１５から、金型装置（即ち、プレス打ち抜き装置）におけるステーションＡ〜Ｈを経て（即ち、間欠搬送されて）製造される。なお、各ステーションは一つの金型装置にあってもよいし、複数の金型装置に分割して配置されてもよい。
予め両側部に所定ピッチでパイロット孔１６が形成された帯状の金属板１５にステーションＡで、回転子鉄心片１７の軸孔１８及びその周囲のかしめ部１９を形成する軸孔抜き加工を行う。なお、軸孔１８及びかしめ部１９の加工は別加工で行ってもよい。

次に、この金属板１５をステーションＢに送り、回転子鉄心片１７の打ち抜き加工を行う。この回転子鉄心片１７は、かしめ積層され回転子積層鉄心が形成される。又は回転子鉄心片１７は別工程に送られて所定のプレス加工を行い積層されて回転子積層鉄心（図示せず）が形成される。
回転子鉄心片１７が打ち抜きされた金属板１５はステーションＣに送られ、環状ヨーク部１１と隣り合う磁極部１２の一部を形成するスロット孔２０の一部が打ち抜かれ、この後、ステーションＤに搬送されてスロット孔２０の残部が打ち抜かれる。
スロット孔２０が形成された金属板１５はステーションＥに搬送されて各磁極部１２の半径方向内側に極歯１３が形成される。

各極歯１３はプレス加工によって打ち抜き形成されているので、この状態では、図６に示すように、半径方向内側端部に抜きダレ７１、剪断面７２及び破断面７３、抜きバリ７４を有している。そこで、ステーションＦで各極歯１３の半径方向内側端部にコイニング処理を行う。
このコイニング処理は、図２、図３に示すように、極歯１３の形成された金属板１５（即ち、固定子鉄心片１０）をダイ２１にストリッパ２２が押圧保持した状態で、各極歯１３の半径方向内側にあって、半径方向外側に水平移動する複数の押し金具（コイニングパンチ）２３によって行う。各押し金具２３の半径方向外側面２４は、各極歯１３に垂直に対向しており、極歯１３側に進行自在である。また、各押し金具２３の半径方向内側端面は傾斜平面２５となっていると共に、下端は平面状となって半径方向に移動可能に固定台２６によって支持されている。

それぞれの押し金具２３の半径方向内側には、押し金具２３の傾斜平面２５に当接する傾斜平面２７を備えた楔金具２８を有している。この楔金具２８は、昇降駆動源（例えば、油圧シリンダー）によって中央のガイド部材２９に沿って昇降可能となって、下降する場合には、傾斜平面２７によって押し金具２３の傾斜平面２５を押圧して、全部の押し金具２３を半径方向外側に均等距離押圧し、固定子鉄心片１０の極歯１３の半径方向内側端面のコイニング処理を行っている。なお、各押し金具２３は中央を貫通する図示しない弾性部材（例えば、Ｏリング）によって連結されて、常時半径方向内側に付勢されている。

ステーションＦでコイニング処理が完了した金属板１５はステーションＧに搬送され、かしめ部１４が形成される。このかしめ部１４は半抜きかしめ又はＶ型かしめ等が採用される。そして、次のステーションＨに搬送されて、外形抜きが行われ、ダイ内で所定枚数の固定子鉄心片１０がかしめ部１４を介してかしめ積層され、固定子積層鉄心が形成される。
この固定子積層鉄心の内側に形成されている極歯１３の半径方向内側端部はコイニング処理されて、各固定子鉄心片１０の表裏面に対して垂直となっているので、凹凸のない円周面を形成する。

続いて、図４（Ａ）、（Ｂ）にステーションＦでのコイニング処理の他の実施の形態に係る機構を示すが、固定子鉄心片１０となる金属板１５は、その下部に配置されている支持金具３１に昇降可能な押さえ治具（例えば、ストリッパ類似物）３２によって押圧保持される。一方、各磁極部１２の全ての極歯１３を同時に押圧（コイニング処理）する押し金具３３が、磁極部１２の数に応じて複数設けられている。各押し金具３３の半径方向内側には複数の傾斜溝３４が設けられ、この傾斜溝３４は各押し金具３３の半径方向内側に配置される昇降金具３５の傾斜溝３６に噛合している。昇降金具３５は油圧シリンダ又は空圧シリンダ等の昇降手段によって昇降し、噛合する複数の押し金具３３を同時に半径方向外側に移動させる。なお、３７は昇降金具３５のガイド部材を示す。

各押し金具３３の下部には半径方向外側に突出する２本の水平ロッド３８が設けられ、この水平ロッド３８は支持金具３１の下部に設けられたガイド穴３９内に嵌入している。ガイド穴３９内には弾性部材の一例であるスプリング４０が設けられ、常時水平ロッド３８、即ち、押し金具３３を半径方向内側に押圧している。このような構造となって、昇降金具３５が上昇したときには、押し金具３３が半径方向内側に移動し、昇降金具３５が下降した場合には押し金具３３が極歯１３の半径方向内側端面を押圧して、コイニング処理を行うようになっている。なお、係合する傾斜溝３４及び３６は押し金具３３が周方向に移動するのを防止している。また、押し金具３３の底部を支持金具３１等で保持することもできる。

なお、本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での改良や変更も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、ステーションＦの前工程あるいは後工程で、金属板１５の極歯１３近傍又は全体を、平面ダイスと平打パンチで押圧する、具体的には極歯１３が打ち抜き処理された金属板１５を平面ダイスの上に載せて平打パンチで押圧することも可能であり、これによって抜きバリを実質的に無くすことができる。
また、前記実施の形態において、金属板１５に接するダイ２１、支持金具３１、ストリッパ２２及び押さえ治具３２の半径方向内側の形状を極歯１３の内側形状又は極歯１３の形状に合わせることもでき、これによって押し金具２３、３３で極歯１３の半径方向内側端面を押圧した場合、極歯１３に変形や歪を生じることなくコイニング処理が可能となる。

本発明の一実施の形態に係る固定子積層鉄心の製造方法の製造工程の説明図である。 コイニング処理の説明図である。 コイニング処理の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は他の実施の形態に係るコイニング処理の説明図である。 この製造方法によって造られた固定子鉄心片の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来方法によって形成した固定子鉄心片の磁極部（極歯）端面の説明図である。

符号の説明

１０：固定子鉄心片、１１：環状ヨーク部、１２：磁極部、１３：極歯、１４：かしめ部、１５：金属板、１６：パイロット孔、１７：回転子鉄心片、１８：軸孔、１９：かしめ部、２０：スロット、２１：ダイ、２２：ストリッパ、２３：押し金具、２４：半径方向外側面、２５：傾斜平面、２６：固定台、２７：傾斜平面、２８：楔金具、２９：ガイド部材、３１：支持金具、３２：押さえ治具、３３：押し金具、３４：傾斜溝、３５：昇降金具、３６：傾斜溝、３７：ガイド部材、３８：水平ロッド、３９：ガイド穴、４０：スプリング

Claims (3)

1. 金属板から固定子鉄心片を外形抜きし、かしめ部を介して前記固定子鉄心片を複数枚かしめ積層して固定子積層鉄心を製造する方法において、
   前記金属板からプレス加工によって打ち抜き形成した前記固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面を半径方向外側に押圧するコイニング処理を行い、前記固定子鉄心片の磁極部の半径方向内側端面を該固定子鉄心片の表裏面に対して実質上垂直にすることを特徴とする固定子積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載の固定子積層鉄心の製造方法において、前記金属板からプレス加工によって打ち抜き形成した前記固定子鉄心片が、ステッピングモータ用固定子鉄心片であって、それぞれの前記磁極部の内側端部に形成される極歯に対して前記コイニング処理が行われていることを特徴とする固定子積層鉄心の製造方法。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の固定子積層鉄心の製造方法において、前記コイニング処理は、前記固定子鉄心片をダイ側にストリッパ又は押さえ治具で押さえ付けて行うことを特徴とする固定子積層鉄心の製造方法。

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