JP2006340548A - Riveted laminated core and method and apparatus for manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層した電磁鋼板をリベットで締着した積層鉄芯と、その製造方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a laminated iron core in which laminated electromagnetic steel sheets are fastened with rivets, and a method and apparatus for manufacturing the same.
所定形状に打ち抜いた電磁鋼板を複数枚積層して固定して、モーターや電気機器の鉄芯を製造する場合、どのような手段で固定するかは鉄芯の磁気特性との関連で重要である。 When manufacturing iron cores for motors and electrical equipment by laminating and fixing a plurality of magnetic steel sheets punched into a predetermined shape, the type of fixing is important in relation to the magnetic properties of the iron core. .
近年は、特に、省エネルギーや、二酸化炭素の削減等の環境問題の観点から、より効率の高いモータや電気機器が求められているが、そのためには、鉄芯に使用する電磁鋼板の固有抵抗を高めることや、積層した電磁鋼板間の電気的導通を少なくし、鉄芯としての鉄損を少なくすることが必要である。 In recent years, motors and electrical equipment with higher efficiency have been demanded particularly from the viewpoint of energy saving and environmental problems such as reduction of carbon dioxide. To that end, the specific resistance of the electrical steel sheet used for the iron core is reduced. It is necessary to increase the electrical conductivity between the laminated electrical steel sheets and to reduce the iron loss as an iron core.
従来、積層した電磁鋼板を締着するのには、かしめ、溶接及び接着剤が主に使用されてきた。 Conventionally, caulking, welding, and an adhesive have been mainly used for fastening laminated electromagnetic steel sheets.
かしめは、生産性の点で優れているが、積層した電磁鋼板が電気的に導通して、鉄芯の磁気特性が劣化することがあるという問題を抱えている。 Caulking is excellent in terms of productivity, but has a problem that the laminated electrical steel sheets are electrically conducted and the magnetic properties of the iron core may deteriorate.
溶接は、生産性がかしめ程よくないが、積層電磁鋼板を強固に固定ないし締着するので、製造後における機器の信頼性の点で優れている。しかし、溶接により積層電磁鋼板が電気的に導通して、鉄芯の磁気特性は大きく劣化する。 Welding is not as good in productivity as it is, but is excellent in terms of device reliability after production because the laminated electromagnetic steel sheet is firmly fixed or fastened. However, the laminated electrical steel sheet is electrically connected by welding, and the magnetic properties of the iron core are greatly deteriorated.
接着剤は、電磁鋼板間の絶縁性を確保しつつ、電磁鋼板を強固に締着するので、鉄芯の磁性劣化がない点で優れているが、電磁鋼板間に接着剤層が存在することになるので鉄芯の占積率が悪く、同一の大きさでは、磁束が減少することから機器特性が低下する問題点がある。 Adhesives are excellent in that there is no magnetic deterioration of the iron core, because the magnetic steel sheets are firmly fastened while ensuring the insulation between the magnetic steel sheets, but there is an adhesive layer between the magnetic steel sheets As a result, the space factor of the iron core is poor, and at the same size, there is a problem that the apparatus characteristics deteriorate because the magnetic flux decreases.
上記以外の鉄芯締着方法として、積層する電磁鋼板の所定位置に穴を形成し、ボルトや棒材を貫通させて固定する、ボルト止めやリベット止めがある。一般に、ボルトやリベットは、締着した積層鉄芯をケースやフランジに固定するのに用いられるが、かしめ等に比べて生産性が低く、鉄芯の磁気特性も劣化することから、鉄芯を締着する方法としては、あまり利用されていない。 As other iron core fastening methods, there are bolt fastening and rivet fastening in which holes are formed at predetermined positions of laminated electromagnetic steel sheets and bolts and rods are penetrated and fixed. In general, bolts and rivets are used to fix a fastened laminated iron core to a case or flange. However, the productivity is lower than that of caulking, etc., and the magnetic properties of the iron core deteriorate. As a fastening method, it is not used much.
ボルトやリベットを鉄芯の締着に用いた技術が、特許文献1〜4に開示されている。 Techniques using bolts and rivets for fastening iron cores are disclosed in Patent Documents 1 to 4.
特許文献1には、鉄芯の歯部(コイル装入溝を形成する)に穴を形成し、この穴に絶縁したボルトを通して締着したリニア−モーターの積層鉄芯が開示されている。このボルト締着により鉄芯の歯部は強固に締着されて、機器の信頼性は向上するが、ボルトを締結するのに多大な手間が必要で、生産性が著しく低く、かつ、ボルト穴とボルトの間には隙間が存在することから、ボルト以外に精度良く積層を保持する必要がある。 Patent Document 1 discloses a laminated iron core of a linear motor in which a hole is formed in a tooth portion (forming a coil insertion groove) of an iron core and fastened with an insulated bolt in the hole. This bolt tightening firmly tightens the teeth of the iron core, improving the reliability of the equipment, but it takes a lot of labor to fasten the bolt, the productivity is extremely low, and the bolt hole Since there is a gap between the bolt and the bolt, it is necessary to hold the stack with accuracy other than the bolt.
特許文献2には、鉄芯と該鉄芯をカバーするカバーとともに、リベットで締着した小型電動機の積層固定鉄芯が開示されている。この積層固定鉄芯においては、あらかじめ鉄芯に段差付き貫通孔が形成されるが、この貫通孔とリベットとの間に間隙があることから、鋼板の積層位置がずれる恐れがあり、別途、かしめや溶接等により鉄芯を締着しておくといった対策が必要であり、増工程となりコスト高である。
特許文献3には、複数個の単位コア(鉄芯)を環状に配置したステータコアを具備するモーターにおいて、複数個の単位コアを環状に配置する際、コア補強材をコアの軸方向の両端部に配置し、コア補強材をリベットで締着し、結果的にコア(鉄芯)を締着するコア構造が開示されている。 In Patent Document 3, in a motor having a stator core in which a plurality of unit cores (iron cores) are arranged in an annular shape, when the plurality of unit cores are arranged in an annular shape, core reinforcing materials are arranged at both ends in the axial direction of the core. The core structure is disclosed in which the core reinforcing material is fastened with rivets and the core (iron core) is fastened as a result.
しかし、この構造においては、鉄芯を補強部材とともにリベットあるいはねじで固定しているが、ねじやリベットと積層した鉄芯の貫通孔との間に隙間があり、やはり鉄芯がずれる恐れがある。また、ねじやリベットは、一般に金属素材であることから、高透磁率の金属素材からなるコア補強部材に流れた迷走電流は、ねじやリベットを通じて流れ、渦電流損となる恐れがある。 However, in this structure, the iron core is fixed together with the reinforcing member by a rivet or a screw, but there is a gap between the screw and the rivet and the through hole of the laminated iron core, and the iron core may also be displaced. . Further, since the screws and rivets are generally made of a metal material, the stray current flowing through the core reinforcing member made of a metal material having a high magnetic permeability may flow through the screws and rivets, resulting in eddy current loss.
特許文献4には、磁石モータのステータにおいて、積層した磁性鋼板を、リベット孔に圧入嵌合した樹脂系リベットで固定した円筒状コア(鉄芯)が開示されている。樹脂素材のリベットであれば、通常の金属素材のリベットと異なり、迷走電流が流れることも無く磁気特性の劣化が生じないと言うメリットがある。 Patent Document 4 discloses a cylindrical core (iron core) in which a laminated magnetic steel plate is fixed with a resin rivet press-fitted into a rivet hole in a stator of a magnet motor. A resin rivet has an advantage that, unlike a normal metal rivet, stray current does not flow and magnetic characteristics do not deteriorate.
この円筒状コア(鉄芯)においては、樹脂リベットを半円形状の切り欠き部で形成されるリベット孔に圧入嵌合させて積層した鋼板を固定しているが、樹脂系リベットでは圧入時に鋼板によって疵が入り鉄芯がずれる恐れがある。 In this cylindrical core (iron core), a resin rivet is press-fitted into a rivet hole formed by a semicircular cutout, and a laminated steel plate is fixed. There is a risk that the iron core will be shifted due to the wrinkles.
本発明は、積層した電磁鋼板をリベットで締着した鉄芯とその製造において、鉄芯の磁気特性が良好で、かつ、積層のずれが無い強固な鉄芯と、その製造方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention provides an iron core in which laminated electromagnetic steel sheets are fastened with rivets, and a strong iron core in which the magnetic properties of the iron core are good and there is no misalignment, and a method and apparatus for producing the same. The purpose is to do.
リベット止めは、前述したように、一般の金属素材のリベットでは、電磁気的回路を形成して迷走電流の発生により鉄芯の磁気特性が劣化するという問題点があり、樹脂系素材を用いると磁気特性の劣化を防止する点で優れているが、強度が弱く疵が付きやすいため積層がずれるという問題点がある。 As described above, riveting is a problem with general metal rivets, in which an electromagnetic circuit is formed and the magnetic properties of the iron core deteriorate due to the generation of stray currents. Although excellent in preventing deterioration of characteristics, there is a problem that the lamination is shifted because the strength is weak and wrinkles easily occur.
そこで、本発明者は、上記問題点を解決する手法について鋭意検討した。その結果、絶縁物で被覆した金属リベットを用いると、電磁鋼板間における電磁気的導通を完全に解消するとともに、電磁鋼板を強固に締着できることに加え、積層鉄芯がずれることが無く、非常に精度良く鉄芯を保持できることを見いだした。 Therefore, the present inventor diligently studied a method for solving the above problems. As a result, the use of metal rivets coated with an insulator completely eliminates the electromagnetic continuity between the electromagnetic steel sheets, and in addition to being able to firmly tighten the electromagnetic steel sheets, the laminated iron core is not displaced, It was found that the iron core can be held with high accuracy.
特に、2つ以上の積層ブロックからステータを構成する分割コアの場合、1ブロックの積層コアを締着するのに2箇所以上の締着箇所が必要で、溶接やかしめの場合には渦電流損による大幅な鉄損の劣化が見られるのに対し、絶縁物被覆リベットを用いた場合には、大幅な鉄損低減効果が得られることを見出した。 In particular, in the case of a split core that constitutes a stator from two or more laminated blocks, two or more fastening points are required to fasten the laminated core of one block, and eddy current loss occurs in the case of welding or caulking. It was found that a significant iron loss reduction effect can be obtained when an insulator-covered rivet is used, while the iron loss is greatly deteriorated due to.
図1に、絶縁物被覆リベットを用いたことにより得られる“鉄損特性の劣化抑制効果”を示す。 FIG. 1 shows an “effect of suppressing deterioration of iron loss characteristics” obtained by using an insulating coating rivet.
図1に示す“鉄損特性の劣化抑制効果”は、Si含有量が1.5%で板厚0.5mmの無方向性電磁鋼板を、外周直径50mm、内周直径40mmの鉄芯形状に打ち抜き、(i)打ち抜き状態、(ii)20枚積層した状態、(iii)外周側のみ固定した状態、(iv)内外周を固定した状態、及び、(v)750℃で2時間歪取り焼鈍した後(図1で「SRA後」)の状態で、磁気特性を測定して得たものである。 The "iron loss characteristic deterioration suppressing effect" shown in FIG. 1 is a non-oriented electrical steel sheet having a Si content of 1.5% and a sheet thickness of 0.5 mm in an iron core shape having an outer diameter of 50 mm and an inner diameter of 40 mm. Punching, (i) punched state, (ii) stacked 20 sheets, (iii) fixed only on the outer circumference side, (iv) fixed inner and outer circumferences, and (v) strain relief annealing at 750 ° C. for 2 hours It was obtained by measuring the magnetic properties in the state after the process ("after SRA" in FIG. 1).
この図から、溶接で固定した鉄芯では、内外周を固定した状態、歪取り焼鈍後の状態において大きく鉄損が劣化しているのに対し、絶縁物被覆リベットを用いて締着した鉄芯においては、鉄芯組み立て過程における鉄損特性の劣化、及び、歪取焼鈍後における鉄損特性の劣化が、ほぼ完全に抑制されていることがわかる。 From this figure, in the iron core fixed by welding, the iron loss is greatly deteriorated in the state where the inner and outer circumferences are fixed and the state after the strain relief annealing, whereas the iron core tightened using the insulator-covered rivet It can be seen that the deterioration of the iron loss characteristics in the iron core assembling process and the deterioration of the iron loss characteristics after the stress relief annealing are almost completely suppressed.
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。 This invention was made | formed based on the said knowledge, and the summary is as follows.
(1)電磁鋼板を積層した鉄芯において、単位鉄芯を締着する際に、絶縁性被覆物でカバーされた金属リベットからなる絶縁物被覆リベットを用いることを特徴とするリベット締着積層鉄芯。 (1) A rivet-clamped laminated iron characterized by using an insulator-covered rivet made of a metal rivet covered with an insulating coating when fastening a unit iron core in a steel core laminated with electromagnetic steel sheets core.
(2)モータ用積層鉄芯のコアバック側を、前記絶縁物被覆リベットで締着し、ティース側を溶接又はカシメ、接着剤で締着したことを特徴とする前記(1)に記載のリベット締着積層鉄芯。 (2) The rivet according to (1), wherein the core back side of the laminated iron core for the motor is fastened with the insulator-covered rivet, and the tooth side is fastened with welding, caulking, or an adhesive. Fastened laminated iron core.
(3)前記絶縁物被覆リベットの絶縁性被覆物が有機樹脂であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のリベット締着積層鉄芯。 (3) The rivet-clamped laminated iron core according to (1) or (2), wherein the insulating coating of the insulating coating rivet is an organic resin.
(4)前記絶縁物被覆リベットの絶縁性被覆物が2価又は3価の金属のりん酸塩、酸化物であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のリベット締着積層鉄芯。 (4) The rivet fastening laminate according to (1) or (2) above, wherein the insulating coating of the insulating coating rivet is a divalent or trivalent metal phosphate or oxide. Iron core.
(5)前記絶縁物被覆リベットの断面に、凹部又は凸部を1個所以上形成したことを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のリベット締着鉄芯。 (5) The rivet-clamped iron core according to any one of (1) to (4), wherein one or more concave portions or convex portions are formed in a cross section of the insulator-covered rivet.
(6)所定形状に打ち抜いた電磁鋼板を積層して鉄芯を製造する方法において、
(a1)電磁鋼板の所定位置にリベット直径よりも小さい部位を持つリベット孔を形成して積層し、
(b1)積層した電磁鋼板のリベット孔に絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入し、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する、
ことを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造方法。
(6) In a method of manufacturing an iron core by laminating electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape,
(A1) A rivet hole having a portion smaller than the rivet diameter is formed and laminated at a predetermined position of the electromagnetic steel sheet,
(B1) Press-fitting the insulating coated rivet into the rivet hole of the laminated electrical steel sheet so as to fit partly or entirely, and then
(C) processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
A method for producing a rivet-clamped laminated iron core, characterized in that
(7)所定形状に打ち抜いた電磁鋼板を積層して鉄芯を製造する方法において、
(a2)積層した電磁鋼板の所定位置にリベット孔を形成し、
(b2)リベット孔に孔直径よりも大きな部位を持つ絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入し、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する、
ことを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造方法。
(7) In a method of manufacturing an iron core by laminating electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape,
(A2) Form a rivet hole at a predetermined position of the laminated electrical steel sheet,
(B2) Press-fit the rivet hole so that an insulating covering rivet having a part larger than the hole diameter is fitted in a part or all of the part, and then
(C) processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
A method for producing a rivet-clamped laminated iron core, characterized in that
(8)積層した電磁鋼板をリベットで締着してリベット締着積層鉄芯を製造する装置において、
(a1)電磁鋼板の所定位置にリベット直径よりも小さい部位を持つリベット孔を形成して積層する手段、
(b1)積層した電磁鋼板のリベット孔に絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入する圧入手段、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する締着手段、
を備えることを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造装置。
(8) In an apparatus for producing a rivet-clamped laminated iron core by fastening laminated magnetic steel sheets with rivets,
(A1) means for forming and laminating rivet holes having a portion smaller than the rivet diameter at a predetermined position of the electromagnetic steel sheet;
(B1) Press-fitting means for press-fitting the insulating-coated rivet into the rivet holes of the laminated electrical steel sheets so as to fit partly or entirely, and then
(C) fastening means for processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
An apparatus for producing a rivet-clamped laminated iron core, comprising:
(9)積層した電磁鋼板をリベットで締着してリベット締着積層鉄芯を製造する装置において、
(a1)2枚以上の電磁鋼板を型内に積層する積層手段、
(a2)積層電磁鋼板の所定位置にリベット孔を形成する穿孔手段、
(b)積層電磁鋼板のリベット孔に孔直径よりも大きな部位を持つ絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入する手段、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する締着手段、
を備えることを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造装置。
(9) In an apparatus for producing a rivet-clamped laminated iron core by fastening laminated electromagnetic steel sheets with rivets,
(A1) Laminating means for laminating two or more electromagnetic steel sheets in a mold,
(A2) punching means for forming rivet holes at predetermined positions of the laminated electrical steel sheet;
(B) means for press-fitting an insulating-coated rivet having a portion larger than the hole diameter into a rivet hole of the laminated electrical steel sheet so as to fit in a part or all of the part;
(C) fastening means for processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
An apparatus for producing a rivet-clamped laminated iron core, comprising:
本発明によれば、積層した電磁鋼板をリベットでかしめた鉄芯及びその製造において、積層精度が高く、強固な鉄芯が製造可能で、かつ、かしめ後も電磁鋼板が短絡せず、“鉄損特性の劣化のない鉄芯”と、その製造方法及び装置を提供することができる。 According to the present invention, in an iron core obtained by caulking laminated electromagnetic steel sheets with rivets and the production thereof, the lamination accuracy is high and a strong iron core can be produced, and the electric steel sheets are not short-circuited after caulking. It is possible to provide an “iron core without deterioration of loss characteristics” and a manufacturing method and apparatus thereof.
本発明のリベット締着積層鉄芯(本発明鉄芯)においては、積層した電磁鋼板を、絶縁剤又は絶縁物で被覆したリベットで締着することを特徴とする。 The rivet-clamped laminated iron core of the present invention (the iron core of the present invention) is characterized in that laminated electromagnetic steel sheets are fastened with rivets covered with an insulating agent or an insulator.
本発明で使用する絶縁性被覆金属リベットは、特に金属の種類を限定するものではないが、アルミニウム、軟鋼、ステンレス等が適当で、特に、アルミニウム、軟鋼は、絶縁性被覆を簡便に形成できる点で好適である。 The insulating coated metal rivet used in the present invention is not particularly limited in the type of metal, but aluminum, mild steel, stainless steel, etc. are suitable. In particular, aluminum and mild steel can easily form an insulating coating. It is suitable.
本発明で使用するリベットを被覆する絶縁剤としては、有機樹脂や無機化合物などが利用可能であるが、特に、有機樹脂、又は、2価又は3価の金属のりん酸塩、及び、酸化物が効果的である。具体的には、有機樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ふっ素樹脂等が適当で、特に、シリコン樹脂、ふっ素樹脂は、耐熱性もあり、好適である。 As the insulating agent for covering the rivet used in the present invention, an organic resin, an inorganic compound, or the like can be used. In particular, an organic resin or a divalent or trivalent metal phosphate and an oxide are used. Is effective. Specifically, as the organic resin, polyester, polyurethane, polyethylene, polypropylene, epoxy resin, acrylic resin, silicon resin, fluorine resin, and the like are suitable. In particular, silicone resin and fluorine resin are suitable because they have heat resistance. is there.
また、無機化合物としては、りん酸亜鉛、りん酸鉄、りん酸ニッケル等の2価又は3価の金属のりん酸塩化合物が好適であるが、その他にも、りん酸系ガラス等のりん酸含有化合物も適用できる。また、アルミナ、シリカ、チタニア等の酸化物も適当で、さらに、ホウロウ、ほう酸系ガラス等の酸化物も適用できる。 Moreover, as the inorganic compound, a phosphate compound of a divalent or trivalent metal such as zinc phosphate, iron phosphate, or nickel phosphate is preferable. In addition, phosphoric acid such as phosphate glass is used. Containing compounds are also applicable. In addition, oxides such as alumina, silica, and titania are also suitable, and oxides such as enamel and boric acid glass are also applicable.
さらには、金属リベットそのものに、アルマイト処理、ブルーイング処理といった酸化処理を施すことにより、金属リベット表面に酸化膜を形成させて絶縁性被覆剤としてもよい。 Further, the metal rivet itself may be subjected to an oxidation treatment such as anodizing or bluing treatment to form an oxide film on the surface of the metal rivet to form an insulating coating agent.
さらに、有機樹脂にシリカ、マグネシア等の無機化合物を添加した複合材料も使用可能で、特に、コロイダルシリカ、アルミナを添加したものは、耐熱性も向上し好適である。 Furthermore, a composite material in which an inorganic compound such as silica or magnesia is added to an organic resin can also be used. In particular, a material in which colloidal silica or alumina is added is preferable because of improved heat resistance.
本発明の絶縁物被覆剤はリベット全体を覆う必要は無く、隙間があっても問題無く、被覆の形態は特に限定するものではない。また、リベット頭部(積層鉄芯と接触しない箇所)については、全く被覆物が無くても問題ない。 The insulating coating material of the present invention does not need to cover the entire rivet, and there is no problem even if there is a gap, and the form of the coating is not particularly limited. Moreover, there is no problem even if there is no covering for the rivet head (the portion that does not contact the laminated iron core).
絶縁物被覆剤の付着量は被覆剤の物性によって異なるため特に限定するものではないが、0.1μm以上が適当である。0.1μm未満では絶縁性が低く、迷走電流が流れる恐れがあるためで、付着量の上限については、密着性が確保できる範囲であれば特に問題は無い。 The amount of the insulating material coating is not particularly limited because it varies depending on the physical properties of the coating, but it is suitably 0.1 μm or more. If the thickness is less than 0.1 μm, the insulating property is low and stray current may flow. Therefore, the upper limit of the adhesion amount is not particularly limited as long as the adhesion can be secured.
本発明で使用するリベットの種類は、特に限定するものではなく、一般的なものが使用可能であるが、ブラインドリベットが、作業性も良く、外観も良好なことから好適である。 The type of rivet used in the present invention is not particularly limited, and a general rivet can be used. However, a blind rivet is preferable because it has good workability and good appearance.
リベットの大きさ(直径)は、圧入で絶縁物被覆リベットを容易に挿入できる程度の大きさとするが、好適には、その一部又は全部に、リベット孔の直径よりも大きい部位を形成する。 The size (diameter) of the rivet is set to such a size that the insulator-covered rivet can be easily inserted by press-fitting. Preferably, a part larger than the diameter of the rivet hole is formed in a part or all of the rivet.
以上説明した絶縁物被覆剤は、絶縁性のみならず、後述するリベット孔とリベットの噛み合い部位において有効に働き、締着時のスムーズな滑り性による積層鉄芯の精度向上(積層ズレの解消)、及び/又は、締着後の強固な強度を保つことが可能となる。 The insulating material coating material described above works not only in the insulating property, but also works effectively at the rivet hole and rivet meshing area described later, and improves the accuracy of the laminated iron core by smooth slipping at the time of fastening (elimination of laminating misalignment) And / or a strong strength after fastening can be maintained.
図2に、本発明で使用するリベットの一態様を示す。リベットの軸部aにおいて突起bを有し、これらのリベットの軸部aにおいて、突起bの表面に上述した絶縁物被覆剤cが塗布される。 FIG. 2 shows one aspect of the rivet used in the present invention. The rivet shaft portion a has a protrusion b, and the above-described insulator coating c is applied to the surface of the protrusion b in the rivet shaft portion a.
本発明をモータのステータに使用する場合、コアバック側をリベットで嵌合し、ティース側を溶接、カシメ、又は、接着剤で締着することにより、非常に強固でかつ磁気特性に優れた鉄芯が得られる。 When the present invention is used for a motor stator, the core back side is fitted with rivets and the teeth side is fastened with welding, caulking, or adhesive, so that it is extremely strong and has excellent magnetic properties. A wick is obtained.
通常のリベットを用いた場合には、ティース側に溶接、かしめを用いた時には渦電流が流れることにより著しく磁気特性が劣化し、ティース側を接着剤とした場合でも、リベット間に迷走電流が生じて磁気特性が劣化するものである。 When ordinary rivets are used, magnetic properties deteriorate significantly due to eddy currents flowing when welding and caulking are used on the teeth side, and stray currents are generated between the rivets even when the teeth side is used as an adhesive. As a result, the magnetic properties deteriorate.
なお、ティース側をリベットとした場合には、本発明のリベットには絶縁性被覆物が存在するため、ティース部の磁束の流れを阻害し、特性が劣化するものである。 When the teeth side is a rivet, the insulating rivet is present in the rivet of the present invention, so that the flow of magnetic flux in the teeth portion is hindered and the characteristics are deteriorated.
本発明の鉄芯製造方法においては、電磁鋼板の所定位置にリベット孔を形成した後積層し、又は、積層後リベット孔を形成してもどちらでもよいが、リベットの径とリベット孔の大きさとの間に特徴がある。 In the iron core manufacturing method of the present invention, either a rivet hole may be formed at a predetermined position of the magnetic steel sheet and then laminated, or a rivet hole after lamination may be formed. There is a feature between.
通常のリベットでは、リベット孔の方が大きく、リベットとリベット孔との間には、非常に微小ではあるが隙間が存在する。 In a normal rivet, the rivet hole is larger, and there is a very small gap between the rivet and the rivet hole.
本発明の製造方法の特徴は、リベット孔とリベットが部分的に噛み合う部位をあらかじめ形成することにより、嵌合が精度良く行われ、鉄芯の積層精度が飛躍的に向上し、鋼板同士の結合強度も増加することにある。また、上述した絶縁物被覆剤の作用により、リベット孔とリベットが部分的に噛み合う部位からの積層ズレを起こしにくく、嵌合が精度良く行われる。 The feature of the manufacturing method of the present invention is that the rivet hole and the rivet are partially formed in advance, so that the fitting is performed with high accuracy, the iron core stacking accuracy is dramatically improved, and the steel plates are bonded to each other. The strength is also increased. Further, due to the above-described action of the insulating material coating agent, it is difficult to cause a stacking deviation from a portion where the rivet hole and the rivet partially engage with each other, and the fitting is performed with high accuracy.
さらに、リベットの断面形状に凸部を形成し、この部分の直径がリベット孔よりも大きくなるようにすることで、凸部とリベット孔を形成する電磁鋼板の端面が、噛み合い絶縁物被覆剤の作用も含めて強固な結合を生じる。本発明では、絶縁性被覆物リベットを使用することから、絶縁性と積層精度の両立が可能となるものである。 Furthermore, by forming a convex part in the cross-sectional shape of the rivet and making the diameter of this part larger than that of the rivet hole, the end surface of the electromagnetic steel sheet forming the convex part and the rivet hole can be meshed with the insulating insulation coating. A strong bond is produced including the action. In the present invention, since insulating coating rivets are used, both insulation and lamination accuracy can be achieved.
リベット孔の方に、リベット直径よりも小さい部位を形成しても、同様の効果が得られるのはもちろんであるが、リベット孔全部に上記噛み合い部を形成する必要は無く、部分的に形成するだけでも、大幅な強度の向上が見込め、その結果、積層精度が大幅に向上する。 Even if a portion smaller than the rivet diameter is formed in the rivet hole, the same effect can be obtained, but it is not necessary to form the meshing portion in the entire rivet hole, and the portion is formed partially. As a result, a significant improvement in strength can be expected, and as a result, the stacking accuracy is greatly improved.
具体的には、リベットの軸方向に沿って直径にテーパーを付けたり、ブラインドリベットを使用することにより、部分的にリベット径を、リベット孔の直径よりも大きくすることができる。 Specifically, the diameter of the rivet can be partially made larger than the diameter of the rivet hole by tapering the diameter along the axial direction of the rivet or using a blind rivet.
なお、分割コアを固定するような場合、分割鉄芯ブロックを他の方法、例えば、溶接やかしめ等により、先に精度良く固定できる場合には、リベットによる強固な嵌合が必ずしも必要では無いため、若干の間隔をあけても何ら問題は無く、本発明の絶縁性被覆物リベットによる渦電流抑制効果が得られる。 When fixing the split core, if the split iron core block can be fixed with high accuracy by other methods, such as welding or caulking, it is not always necessary to firmly fit the rivet. Even if it is slightly spaced, there is no problem, and the eddy current suppressing effect by the insulating coating rivet of the present invention can be obtained.
本発明方法を実施する装置(本発明装置)においては、(i)電磁鋼板の所定位置にリベット孔を形成する穿孔手段、及び、リベット孔を有する電磁鋼板を型内に積層する積層手段(a1工程の実施)、又は、(ii)2枚以上の電磁鋼板を型内に積層する積層手段、及び、積層電磁鋼板の所定位置にリベット孔を形成する穿孔手段(a2工程の実施)に加え、積層電磁鋼板のリベット孔に孔直径よりも大きな部位を持つ絶縁物被覆リベットを圧入嵌合する圧入嵌合手段(b1とb2工程の実施)、及び、リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する締着手段(c工程の実施)、を備えることを特徴とする。 In the apparatus for carrying out the method of the present invention (the apparatus of the present invention), (i) a punching means for forming a rivet hole at a predetermined position of the electrical steel sheet, and a laminating means for laminating the electrical steel sheet having the rivet hole in a mold (a1) In addition to (ii) laminating means for laminating two or more electromagnetic steel sheets in a mold, and punching means for forming rivet holes at predetermined positions of the laminated electromagnetic steel sheets (implementing step a2), Press-fitting means for press-fitting an insulator-covered rivet having a portion larger than the hole diameter into the rivet hole of the laminated electromagnetic steel sheet (implementing steps b1 and b2), and processing both heads of the rivet It is characterized by comprising fastening means for fastening (implementing step c).
本発明装置において、通常のリベット装置と異なる点は、リベット孔よりも部分的に大きな直径部位を持つリベットを用いて、積層鉄芯を嵌合締着する点であり、あらかじめ、孔よりも大きな部位のものでもよいし、リベット孔に挿入後、嵌合時に径を拡大するものを用いてもよい。 In the device of the present invention, the difference from a normal rivet device is that a laminated iron core is fitted and fastened using a rivet having a diameter portion partially larger than that of a rivet hole. The thing of a site | part may be used, and the thing which expands a diameter at the time of a fitting after inserting in a rivet hole may be used.
本発明装置に合致するリベットとしては、どのような形式のものでも可能であるが、作業性の観点から、ブラインドリベットが好適である。ブラインドリベットは、その嵌合原理から、片側に設置された供給装置のみで嵌合させることができるため、装置が簡便になり、メンテナンス性も優れる上に、嵌合によりリベット直径が増大するため、強固に積層鉄芯を締着できるものである。 Any type of rivet that matches the apparatus of the present invention can be used, but a blind rivet is preferable from the viewpoint of workability. Because the blind rivet can be fitted only with a supply device installed on one side, the device is simple and excellent in maintainability, and the rivet diameter increases due to the fitting. A laminated iron core can be firmly fastened.
次に、実施例について説明するが、実施例で用いた条件等は、本発明の実施可能性及び顕著な鉄損特性の低減抑制効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、該条件に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, although an Example is described, the conditions etc. which were used in the Example are one example of conditions which were adopted in order to confirm the feasibility of the present invention and the remarkable suppression effect of iron loss characteristics. Is not limited to these conditions. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.
(実施例1)
Si含有量が0.5%で、板厚0.5mmの無方向性電磁鋼板を、外径120mm、内径80mmで、120°置きに3箇所に長さ10mm、幅25mmの半円状突起を持つドーナツ型に打抜いて単位鉄芯とした。半円状突起の中央部には、直径4.8mmの円状のリベット孔を打ち抜きと同時に形成した。
Example 1
A non-oriented electrical steel sheet having a Si content of 0.5% and a thickness of 0.5 mm is provided with semicircular protrusions having an outer diameter of 120 mm, an inner diameter of 80 mm, and a length of 10 mm and a width of 25 mm at three positions every 120 °. It was punched into a donut shape with a unit iron core. A circular rivet hole having a diameter of 4.8 mm was formed at the center of the semicircular protrusion simultaneously with the punching.
単位鉄芯を20枚積層し積層鉄芯とした後、りん酸亜鉛で絶縁性被覆物を形成した直径4.8mmのブラインドリベットをリベット孔に圧入し、嵌合した。りん酸亜鉛の膜厚は約1μmであった。 After 20 unit iron cores were laminated to form a laminated iron core, a blind rivet having a diameter of 4.8 mm, in which an insulating coating was formed with zinc phosphate, was press-fitted into the rivet hole and fitted. The film thickness of zinc phosphate was about 1 μm.
銅線を巻き付け、鉄芯の磁気特性を測定した結果、W15/50で7.4(W/kg)であった。同様の鉄芯をリベットで締着する代わりに半円状突起部を溶接した結果、9.6(W/kg)であった。 As a result of measuring the magnetic properties of the iron core by winding a copper wire, the W 15/50 was 7.4 (W / kg). The result of welding the semicircular protrusions instead of fastening the same iron core with rivets was 9.6 (W / kg).
また、同様の鉄芯を、本発明のリベットの代わりに一般に市販されている被覆しないリベットにて締着した鉄芯では、W15/50で8.1(W/kg)であったが、積層面に最大で0.5mmものずれが生じ、十分な積層精度が得られなかった。 Further, in the case of an iron core that is fastened with an uncoated rivet that is generally commercially available instead of the rivet of the present invention, W 15/50 was 8.1 (W / kg). A maximum deviation of 0.5 mm occurred on the lamination surface, and sufficient lamination accuracy could not be obtained.
本発明の鉄芯の積層ずれはほとんど無く、十分な強度が得られていた。 There was almost no misalignment of the iron core of the present invention, and sufficient strength was obtained.
(実施例2)
Si含有量が1.5%で、板厚0.35mmの無方向性電磁鋼板を、外径120mm、内径80mmで、120°置きに3箇所に長さ10mm、幅25mmの半円状突起を持つドーナツ型に打抜いて単位鉄芯とした。半円状突起の中央部には、直径4.8mmの円状のリベット孔を打ち抜きと同時に形成した。
(Example 2)
A non-oriented electrical steel sheet having a Si content of 1.5% and a plate thickness of 0.35 mm is provided with semicircular projections having an outer diameter of 120 mm and an inner diameter of 80 mm at three locations of 10 mm in length and 25 mm in width every 3 degrees. It was punched into a donut shape with a unit iron core. A circular rivet hole having a diameter of 4.8 mm was formed at the center of the semicircular protrusion simultaneously with the punching.
単位鉄芯を20枚積層し積層鉄芯とした後、ふっ素樹脂で絶縁性被覆物を形成した直径4.8mmのリベットをリベット孔に圧入し、嵌合した。ふっ素樹脂の厚さは約15μmであった。リベットの一部には、0.5mmの突起を形成し、その部位ではリベット孔よりも大きめであった。 After laminating 20 unit iron cores to form a laminated iron core, a rivet having a diameter of 4.8 mm in which an insulating coating was formed with a fluororesin was press-fitted into the rivet hole and fitted. The thickness of the fluororesin was about 15 μm. A part of the rivet was formed with a projection of 0.5 mm, and the part was larger than the rivet hole.
銅線を巻き付け、鉄芯の磁気特性を測定した結果、W15/50で4.1(W/kg)であった。同様の鉄芯を、リベットで締着する代わりに半円状突起部を溶接した結果、5.4(W/kg)であった。 A copper wire was wound and the magnetic properties of the iron core were measured. As a result, W 15/50 was 4.1 (W / kg). A similar iron core was welded with a semicircular projection instead of being fastened with rivets, and the result was 5.4 (W / kg).
本発明の積層鉄芯の強度は堅固で鉄芯の倒れ、斜め積み、積層ずれの発生はなかった。 The strength of the laminated iron core of the present invention was firm, and there was no occurrence of iron core collapse, diagonal stacking, or misalignment.
(実施例3)
Si含有量が0.1%で、板厚0.5mmの無方向性電磁鋼板を、外径120mm、内径80mmで、120°置きに6箇所に外周側から2mm内側に直径4.8mmの円状のリベット孔を打ち抜きと同時に形成した。リベット孔がそれぞれ分離されるように、ドーナツ型鉄芯をさらに6等分した。
(Example 3)
A non-oriented electrical steel sheet having a Si content of 0.1% and a thickness of 0.5 mm is formed into a circle having an outer diameter of 120 mm and an inner diameter of 80 mm, with a diameter of 4.8 mm and an inner diameter of 6 mm at intervals of 120 ° and 2 mm from the outer periphery. A rivet-like hole was formed at the same time as punching. The donut-shaped iron core was further divided into six equal parts so that the rivet holes were separated.
6分割された単位鉄芯を、それぞれ20枚積層し積層ブロックとした後、内周側をTig溶接して接合し、外周側はクロメートで絶縁性被覆物を形成した直径4.8mmの軟鋼製ブラインドリベットをリベット孔に圧入し、嵌合した。クロメートの膜厚は約0.3μmであった。 Mild steel with a diameter of 4.8 mm in which six unit iron cores are laminated to form a laminated block, and the inner circumference side is joined by Tig welding, and the outer circumference side is chromate to form an insulating coating. A blind rivet made of metal was press-fitted into the rivet hole and fitted. The chromate film thickness was about 0.3 μm.
銅線を巻き付け、鉄芯の磁気特性を測定した結果、W15/50で7.9(W/kg)であった。同様の鉄芯を、リベットで締着する代わりに半円状突起部を溶接した結果、26.1(W/kg)であった。 A copper wire was wound and the magnetic properties of the iron core were measured. As a result, the W 15/50 was 7.9 (W / kg). As a result of welding a semicircular protrusion instead of fastening the same iron core with rivets, the result was 26.1 (W / kg).
本発明の積層鉄芯はほとんど積層ずれは無く問題なかった。 The laminated iron core of the present invention has no problem with almost no misalignment.
(実施例4)
図3は、本発明装置の一実施態様を示したものであり、Siが0.1%で板厚0.5mmの無方向性電磁鋼板を70mm幅のスリット状に加工したフープを連続的に打ち抜き、積層し絶縁性被覆物リベットで嵌合締着して積層鉄芯を作製している状態の断面説明図である。
Example 4
FIG. 3 shows one embodiment of the apparatus of the present invention. A hoop obtained by processing a non-oriented electrical steel sheet having a Si thickness of 0.1% and a thickness of 0.5 mm into a slit shape having a width of 70 mm is shown. FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view of a state in which a laminated iron core is manufactured by punching, stacking, and fitting and fastening with an insulating coating rivet.
図3において、1は無方向性電磁鋼板のフープ、2と3はロータ打ち抜きを形成する一対の金型、4と5はステータのティース打ち抜きを形成する一対の金型、6と7はステータ外周をフープからほぼ切断する一対の金型である。下金型13と上金型15は、最終的に電磁鋼板を鉄芯形状に完全に分離する。上金型15は、積層された鉄芯12を鉄芯受14上に押し込み積層する。2,4,6,15は上金型台16上に配置され、3,5,7,13は下金型台8上に配置されている。
In FIG. 3, 1 is a non-oriented electrical steel sheet hoop, 2 and 3 are a pair of molds for forming a rotor punching, 4 and 5 are a pair of molds for forming a teeth punching of a stator, and 6 and 7 are outer circumferences of the stator. It is a pair of metal mold | die which substantially cuts from a hoop. The
絶縁性被覆リベットは、リベット供給装置11からリベット供給パイプ10を用いてエア搬送され、リベットセッター9にセットされる。積層鉄芯12が所定枚数に到達すると、上金型15と鉄芯受14によって上下から積層鉄芯12が保持され、15中に配置されたリベットセッター9で絶縁性被覆リベットにより積層鉄芯12が嵌合される。
The insulating coating rivet is pneumatically transferred from the rivet supply device 11 using the
本発明によれば、積層した電磁鋼板をリベットでかしめた鉄芯およびその製造において、積層精度が高く、強固な鉄芯が製造可能で、かつ、かしめ後も電磁鋼板が短絡せず、“鉄損特性の劣化のない鉄芯”と、その製造方法及び装置を提供することができる。 According to the present invention, in the iron core obtained by caulking laminated electromagnetic steel sheets with rivets and the production thereof, the lamination accuracy is high and a strong iron core can be produced, and the electric steel sheets are not short-circuited after caulking. It is possible to provide an “iron core without deterioration of loss characteristics” and a manufacturing method and apparatus thereof.
したがって、本発明は、環境問題の解決に資する高効率のモーターや電気機器を低コストで生産する生産技術の確立に大きく貢献するものである。 Therefore, the present invention greatly contributes to the establishment of production technology for producing high-efficiency motors and electrical devices that contribute to solving environmental problems at low cost.
a リベットの軸部
b 突起部
c 絶縁物被覆剤
1 電磁鋼板フープ
2,3 ロータ打ち抜き金型対
4,5 ステータティース打ち抜き金型対
6,7 ステータ外周打ち抜き金型対
8 下金型台
9 リベットセッター
10 リベット供給パイプ
11 リベット供給装置
12 積層鉄芯
13 下金型
14 鉄芯受
15 上金型
16 上金型台
a Rivet shaft b Projection c Insulation coating 1 Magnetic
Claims (9)
(a1)電磁鋼板の所定位置にリベット直径よりも小さい部位を持つリベット孔を形成して積層し、
(b1)積層した電磁鋼板のリベット孔に絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入し、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する、
ことを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造方法。 In a method of manufacturing an iron core by laminating electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape,
(A1) A rivet hole having a portion smaller than the rivet diameter is formed and laminated at a predetermined position of the electromagnetic steel sheet,
(B1) Press-fitting the insulating coated rivet into the rivet hole of the laminated electrical steel sheet so as to fit partly or entirely, and then
(C) processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
A method for producing a rivet-clamped laminated iron core, characterized in that
(a2)積層した電磁鋼板の所定位置にリベット孔を形成し、
(b2)リベット孔に孔直径よりも大きな部位を持つ絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入し、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する、
ことを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造方法。 In a method of manufacturing an iron core by laminating electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape,
(A2) Form a rivet hole at a predetermined position of the laminated electrical steel sheet,
(B2) Press-fit the rivet hole so that an insulating covering rivet having a part larger than the hole diameter is fitted in a part or all of the part, and then
(C) processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
A method for producing a rivet-clamped laminated iron core, characterized in that
(a1)電磁鋼板の所定位置にリベット直径よりも小さい部位を持つリベット孔を形成して積層する手段、
(b1)積層した電磁鋼板のリベット孔に絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入する圧入手段、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する締着手段、
を備えることを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造装置。 In an apparatus for manufacturing a rivet-clamped laminated iron core by fastening laminated magnetic steel sheets with rivets,
(A1) means for forming and laminating rivet holes having a portion smaller than the rivet diameter at a predetermined position of the electromagnetic steel sheet;
(B1) Press-fitting means for press-fitting the insulating-coated rivet into the rivet holes of the laminated electrical steel sheets so as to fit partly or entirely, and then
(C) fastening means for processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
An apparatus for producing a rivet-clamped laminated iron core, comprising:
(a1)2枚以上の電磁鋼板を型内に積層する積層手段、
(a2)積層電磁鋼板の所定位置にリベット孔を形成する穿孔手段、
(b)積層電磁鋼板のリベット孔に孔直径よりも大きな部位を持つ絶縁物被覆リベットを一部又は全部の部位で嵌合するよう圧入する手段、次いで、
(c)リベットの両頭部を加工して電磁鋼板を締着する締着手段、
を備えることを特徴とするリベット締着積層鉄芯の製造装置。 In an apparatus for manufacturing a rivet-clamped laminated iron core by fastening laminated magnetic steel sheets with rivets,
(A1) Laminating means for laminating two or more electromagnetic steel sheets in a mold,
(A2) punching means for forming rivet holes at predetermined positions of the laminated electrical steel sheet;
(B) means for press-fitting an insulating-coated rivet having a portion larger than the hole diameter into a rivet hole of the laminated electrical steel sheet so as to fit in a part or all of the part;
(C) fastening means for processing both heads of the rivet and fastening the electromagnetic steel sheet;
An apparatus for producing a rivet-clamped laminated iron core, comprising:
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