JP2007089360A - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明の課題は、内径の真円度がすぐれ、併せて分割鉄心片としているにも拘らず強度的に強く、鉄損特性が優れた積層鉄心を製造し得る積層鉄心の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 帯状鉄心片9を一巻きした最初と最後の分割鉄心片1b1、1b3は、磁極10g毎にヨーク12を分割し、プッシュバックして隣接する分割鉄心片と連結される単位分割鉄心片であるとともに、前記一巻きの最初と最後の単位分割鉄心片1b1、1b3間の分割鉄心片1b2は、複数の磁極10g毎にヨーク12を分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片1b2である第1鉄心片1を単数または複数、帯状鉄心片9に形成し、単数または複数の第1鉄心片1に引き続き、帯状鉄心片9を一巻きした鉄心片は、複数の磁極10g毎にヨーク12を分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片2bである第2鉄心片2を単数または複数、帯状鉄心片9に形成している。
【選択図】 図2
【解決手段】 帯状鉄心片9を一巻きした最初と最後の分割鉄心片1b1、1b3は、磁極10g毎にヨーク12を分割し、プッシュバックして隣接する分割鉄心片と連結される単位分割鉄心片であるとともに、前記一巻きの最初と最後の単位分割鉄心片1b1、1b3間の分割鉄心片1b2は、複数の磁極10g毎にヨーク12を分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片1b2である第1鉄心片1を単数または複数、帯状鉄心片9に形成し、単数または複数の第1鉄心片1に引き続き、帯状鉄心片9を一巻きした鉄心片は、複数の磁極10g毎にヨーク12を分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片2bである第2鉄心片2を単数または複数、帯状鉄心片9に形成している。
【選択図】 図2
Description
本発明は、鉄心片を複数枚積層して形成され、駆動電動機等に組み込まれる積層鉄心の製造方法に関する。
高出カの駆動電動機に組み込まれる積層鉄心は、磁界の強さを大きくする必要から大型のものが用いられている。
このような大型の積層鉄心、例えば、固定子積層鉄心を製造するには大型の金型装置が必要であり、設備上のコストが高騰している。 また、鉄心片用材料の板採りの歩留りが低い問題がある。
これらの問題に対処するため、従来、鉄心片を直線状に展開した帯状鉄心片の形態に打抜き、該帯状鉄心片を螺旋状に連続的に巻回し固定子積層鉄心を製造する方法(以下、第1方法と称す)がある。 この方法によれば、大型の金型装置が不要になり、さらに鉄心片材料の歩留りを向上できる。
他の技術として、例えば、特許文献1に開示されているようなものがある。
これは、上述の従来例の如く、図7(a)に示すように、鉄心片102を直線状に展開した帯状鉄心片101として形成し、図7(b)に示すように、これを巻回して回転電機コア(積層鉄心)100を製造するのであるが、帯状鉄心片101を構成する各分割鉄心片102は隣接するティース102a、102a間(磁極間)に位置する磁性鋼板(ヨーク)102bに一方側から他方側に向けて先すぼまりの切欠き102b1を形成するとともに、該切欠き102b1の奥端に拡開102cを形成している。
この帯状鉄心片101を、図7(b)に示すように、巻回して積層鉄心100を製造する。 この巻回においては、各分割鉄心片102間には切欠き102b1、102b1と、その奥側に拡開102cを形成しているので変形が容易であり、帯状鉄心片101の巻回を僅かな加工力で行なえ、巻回がスムーズになされ組み立て性が良好である。 そのため、積層鉄心100の真円度が向上し、形状精度が良好である。
別の従来技術として、例えば、特許文献2がある。 特許文献2は、帯状鉄心片を螺旋状に連続して巻回するのでなく、図8に示すように、一巻きする毎に、切断ラインclで切断してリング状鉄心片201を形成する。 この方法によれば、鉄心片201の内径の真円度が良好である。
特開平09−308143号公報
特開昭63−80741号公報
ところで、上述の第1方法は、螺旋状に巻回して固定子積層鉄心を形成する際、内形を真円にするのが極めて困難で内形の真円度が低く、形状精度を強く要求されるものの製造は不可能である。
また、巻回によって製造された固定子積層鉄心は磁極が積層方向において階段状にズレたり、曲がりを生じる等の問題がある。
特許文献1の方法は、各分割鉄心片102を繋いでいるのは各ヨーク102b、102b間の切欠き102b1、102b1背面側に位置する細い薄肉部102c1であるので、加工性が弱く、帯状鉄心片101の巻回が一度で上手くできず再試行する場合には、弾性限度を越えて塑性変形したり、破断したりする虞がある。
特許文献2の方法は、リング状鉄心片201の切断端部同士201a、201aを溶接等で接合し、該接合したリング状鉄心片201を所望枚数積層して積層鉄心として、該積層鉄心の外側の固定用切欠き部にクサビを挿入して固定することから、電気的な導通路が形成され鉄損が劣化する虞があり、また、製造作業が煩雑であり生産性が低下する等の問題がある。
本発明は上記実状に鑑み、内径の真円度がすぐれ、併せて分割鉄心片としているにも拘らず強度的に強く、鉄損特性も優れた積層鉄心を製造することを目的とする。
上記目的を達成するべく、本発明に関わる積層鉄心の製造方法は、分割鉄心片を連結した帯状鉄心片を巻回して一巻き毎に鉄心片として分離し積層し、カシメ固定して積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法であって、前記帯状鉄心片を一巻きした最初と最後の分割鉄心片は、磁極毎にヨークを分割し、プッシュバックして隣接する分割鉄心片と連結される単位分割鉄心片であるとともに、前記一巻きの最初と最後の単位分割鉄心片間の分割鉄心片は、複数の磁極毎にヨークを分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片である第1鉄心片を単数または複数、前記帯状鉄心片に形成し、前記単数または複数の第1鉄心片に引き続き、前記帯状鉄心片を一巻きした鉄心片は、複数の磁極毎にヨークを分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片である第2鉄心片を単数または複数、前記帯状鉄心片に形成し、前記単数又は複数の第1鉄心片と前記単数又は複数の第2鉄心片とが交互に形成された前記帯状鉄心片を巻回して一巻き毎に分離して積層することを特徴としている。
以上、詳述した如く、本発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、積層された第1鉄心片と第2鉄心片のそれぞれの分割鉄心片の接合位置は積層方向で異なるので、積層鉄心の強度が優れる。
また、帯状鉄心片は分割鉄心片同士のヨーク部がプッシュバックにより連結されているので、巻回の際に回動し易く形状良く巻かれ、さらに、一巻き毎に鉄心片を形成しているので、形状精度が高い積層鉄心が得られる。
また、積層された鉄心片同士は、カシメ固定されるので、鉄損特性も優れる。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
電動機等に用いられる本発明を適用した実施例の積層鉄心10を図1に示す。 なお、図1(a)は、積層鉄心10の上面図であり、図1(b)は、積層鉄心10の正面図である。
積層鉄心1は、図2(a)に示す第1鉄心片1と図2(b)に示す第2鉄心片2とを交互に積層して、第1鉄心片1のカシメ部k11、k12と第2鉄心片2のカシメ部k2を互いにカシメ固定することにより接合されている。
この積層鉄心10は、それぞれ巻線が行なわれるティ−ス11とヨーク12とを備え、各一対のティ−ス11と対応するヨーク12とにより各磁極10gを形成している。
積層鉄心10は、図1に示すように、交互に積層された第1鉄心片1の分割鉄心片1b1、1b2、1b3の接合部1bsの位置と、第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2bの接合部2bsの位置とが積層方向で揃うことなく異ならせることにより、強度高く構成されている。
第1鉄心片1は、図2(a)に示すように、積層鉄心10の一つの磁極10gのティ−ス11を形成するティ−ス部1tと、積層鉄心10の一つの磁極10gのヨーク12を形成するヨーク部1y1を具えた最初の単位分割鉄心片1b1および最後の単位分割鉄心片1b3、および、最初の単位分割鉄心片1b1と最後の単位分割鉄心片1b3間に、一つの磁極10gのティ−ス11を形成するティ−ス部1tを2つ具えるとともに2つの磁極10gのヨーク12を形成するヨーク部1y2を具えた複数の複数磁極分割鉄心片1b2、…を互いに接合部1bsにて接合して構成している。
単位分割鉄心片1b1には、カシメ部k11が一対形成され、また、複数磁極分割鉄心片1b2には、各磁極1g毎にカシメ部k12がそれぞれ一対形成されている。
単位分割鉄心片1b1および複数磁極分割鉄心片1b2の両端部の接合部1bs、1bsには、それぞれ円弧状の凸状連結部bs1と円弧状の凹状連結部bs2とが、ヨーク部端部を形成する母材へのプレスのプッシュバック(打ち抜き戻し)によって形成されている。
第2鉄心片2は、図2(b)に示すように、積層鉄心10の各磁極10gのティ−ス11を形成するティ−ス部2tを2つ具えるとともに積層鉄心10の2つの磁極10gに対応するヨーク12を形成するヨーク部2yを具えた複数磁極分割鉄心片2bを複数互いに接合部2bsにて接合して構成されている。
複数磁極分割鉄心片2bには、各磁極2g毎にカシメ部k2がそれぞれ一対形成されており、その両端部の接合部2bs、2bsには、第1鉄心片1の凸状連結部bs1および凹状連結部bs2と同一寸法の円弧状の凸状連結部bs1と円弧状の凹状連結部bs2とが、ヨーク部2y端部を形成する母材へのプレスのプッシュバック(打ち抜き戻し)によって形成されている。
図4は、積層鉄心10の製造工程において第1鉄心片1および第2鉄心片2を形成した帯状鉄心片9を示す上面図である。
積層鉄心10を構成する第1鉄心片1および第2鉄心片2は、帯状鋼板を母材としてプレス加工により母材の長手方向に連結して製造されている。 すなわち、第1鉄心片1および第2鉄心片2は、図4に示すように、帯状鋼板の長さ方向に沿って、第1鉄心片1における最初の単位分割鉄心片1b1、これに続く複数磁極分割鉄心片1b2、…、および複数磁極分割鉄心片1b2、…に続く第1鉄心片1を形成する1巻き最後の単位分割鉄心片1b3が連結され、続いて、第2鉄心片2における最初の複数磁極分割鉄心片2b、およびそれに続く複数磁極分割鉄心片2b、…が連結され、このような第1鉄心片1と第2鉄心片2とを交互に形成する単位分割鉄心片、複数磁極分割鉄心片が複数連結された帯状鉄心片9が打ち抜き形成されている。
次に、積層鉄心10の製造方法について説明する。
始めに、上述の帯状鉄心片9が、第1鉄心片1および第2鉄心片2を製造すべく順送り金型装置(図示せず)によって、母材の帯状鋼板からプレス加工により打ち抜き形成される。
順送り金型装置は、間欠搬送される母材の帯状鋼板tに対して、順次、所定のプレス加工を実施するための加工ステーションS1〜S10を具備している。
図5は、加工ステーションS1〜S10において間欠搬送される帯状鋼板tにプレス加工される箇所をハッチングにて示した上面図である。
順送り金型装置を用いた帯状鉄心片9の製造は、以下のように行なわれる。 なお、説明に用いる1ピッチとは、母材の帯状鋼板tを順送り金型装置に送り込む1ストローク当りの送り長さ、すなわちパイロット孔p、p間の距離を言う。
ハッチングを付した箇所に刃物(ダイ)が配置され、所定のピッチ毎に搬送して、各加工ステーションS1〜S10の打ち抜き加工が施される。 以下、図4参照のこと。
まず、加工ステーションS1において、第1鉄心片1の最初の単位分割鉄心片1b1(図2(a)参照)および最後の単位分割鉄心片1b3のヨーク部1y1を挟む不要部f1 を帯状鋼板tから打ち抜き形成する。 この加工は、23ピッチ又は25ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS2において、第1鉄心片1の複数磁極分割鉄心片1b2(図2(a)参照)のヨーク部1y2間の不要部f2および第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2b(図2(b)参照)のヨーク部2y間の不要部f2を帯状鋼板tから打ち抜き形成する。 この加工は、2ピッチ又は5ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS3において、第1鉄心片1の複数磁極分割鉄心片1b2のティ−ス部1t、1t(図2(a)参照)間の不要部f3および第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2bのティ−ス部2t、2t(図2(b)参照)間の不要部f3を帯状鋼板tから打ち抜き形成する。 この加工は、2ピッチ又は3ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS4において、第1鉄心片1の隣り合う複数磁極分割鉄心片1b2のティ−ス部1t、1t間の不要部f41および第2鉄心片2の隣り合う複数磁極分割鉄心片2bのティ−ス部2t、2t間の不要部f41を帯状鋼板tから打ち抜き形成する。 また、第1鉄心片1の隣り合う複数磁極分割鉄心片1b2のヨーク部1y2(図2(a)参照)側上端部間のスリット部f42および第2鉄心片2の隣り合う複数磁極分割鉄心片2bのヨーク部2y、2y間のスリット部f42を帯状鋼板tから打ち抜き形成する。 この加工は、2ピッチ又は5ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS5において、第1鉄心片1の単位分割鉄心片1b1、1b3のそれぞれのヨーク部1y1(図2(a)参照)両側上端部に隣接するスリットf51、f51 およびそれぞれのティ−ス部1t(図2(a)参照)に隣接する不要部f52、f52を帯状鋼板tから打ち抜き形成する。 この加工は、23ピッチ又は25ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS6において、第1鉄心片1の複数磁極分割鉄心片1b2のカシメ部k12および第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2bのカシメ部k2の半抜き形成が行なわれる。なお、積層1枚目の第1鉄心片1に形成されるカシメ部k11、k12は打ち抜き穴である。
このカシメ部k12、k2は、図2のA−A線断面図の図3(a)に示すような半抜き突起以外に、図2のA−A線断面図の図3(b)に示すような中央部を下方に突出して形成する断面v字形を呈するv形突起、図2のA−A線断面図の図3 (c)に示すような切り起し突起等のカシメ突起等を、適宜選択して採用できる。 この加工は、2ピッチ又は3ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS7において、第1鉄心片1の単位分割鉄心片1b1、1b3のカシメ部k11の半抜き形成が行なわれる。 この加工は、23ピッチ又は25ピッチ毎に作動される。 このカシメ部k11は、図3(a)に示すような半抜き突起以外に、図3(b)に示すようなv形突起、図3 (c)に示すような切り起し突起等のカシメ突起等を、適宜選択して採用できる。
続いて、加工ステーションS8において、第1鉄心片1の分割鉄心片1b1、1b2、1b3のヨーク部1y1、1y2および第2鉄心片2の分割鉄心片2bのヨーク部2y間を分割しプッシュバック(打ち抜き戻し)を行ない、円弧状の凸状連結部bs1と円弧状の凹状連結部bs2を形成する。 この加工は、1ピッチ又は2ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS9において、第1鉄心片1の複数磁極分割鉄心片1b2のヨーク1y2上部隣接部f91およびティ−ス部1t、1t下部隣接部f92を打ち抜き、第1鉄心片1の複数磁極分割鉄心片1b2を最終形状に形成する。 または、第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2bのヨーク部2y上部隣接部f93およびティ−ス部2t、2t下部隣接部f94を打ち抜き、第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2bを最終形状に形成する。 この加工は、2ピッチ又は3ピッチ毎に作動される。
続いて、加工ステーションS10において、第1鉄心片1の単位分割鉄心片1b1、1b3のヨーク部1y1上部隣接部f101およびティ−ス部1t下部隣接部f102を打ち抜き、第1鉄心片1の単位分割鉄心片1b1、1b3をそれぞれ最終形状に形成する。 この加工は、23ピッチ又は25ピッチ毎に作動される。
このようなプレス加工を連続して行ない、図4に示すように、第1鉄心片1の分割鉄心片1b1、1b2、1b3が円弧状の凸状連結部bs1と円弧状の凹状連結部bs2との嵌合で連結され、また、第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2b同士が互いに円弧状の凸状連結部bs1と円弧状の凹状連結部bs2との嵌合で連結され、そして、この第1鉄心片1と第2鉄心片2とが、円弧状の凸状連結部bs1と円弧状の凹状連結部bs2との嵌合で交互に連結された帯状鉄心片9が形成される。
次に、このように形成した帯状鉄心片9を、図6(a)に示すように、最初の単位分割鉄心片1b1から、矢印方向に巻回して最後の単位分割鉄心片1b3まで一巻きして、分離・連結装置Rを用いて最後の単位分割鉄心片1b3の円弧状の凹状連結部bs2と後続の2巻き目最初の複数磁極分割鉄心片2bs(2b)の凸状連結部bs1との嵌合を外して分離し、1層目の第1鉄心片1(図2(a)参照)を形成する。
続いて、凹状連結部bs2との嵌合を外された複数磁極分割鉄心片2bs(2b)を2巻き目最初の分割鉄心片として、図6(b)に示すように、矢印方向に巻回して一巻きして2巻き目を行ない、分離・連結装置Rを用いて2巻き目最後の複数磁極分割鉄心片2be(2b)の円弧状の凹状連結部bs2と後続の3巻き目最初の単位分割鉄心片1b1の凸状連結部bs1との嵌合を外して分離し、2層目の第2鉄心片2(図2(b)参照)を形成し、1層目の第1鉄心片1上に積層した後、カシメ部k(k11、k12、k2)でカシメ固定する。
続いて、凹状連結部bs2との嵌合を外された3巻き目最初の単位分割鉄心片1b1を最初の分割鉄心片として、同様にして、矢印方向に巻回して3巻き目の3層目の第1鉄心片1を形成し、2層目の第2鉄心片2上に積層した後、カシメ部k(k11、k12、k2)でカシメ固定する。
以下、同様な帯状鉄心片9の巻回を行ない、4層目の第2鉄心片、5層目の第1鉄心片、…と、第1鉄心片、第2鉄心片を交互に積層しカシメ固定して、所定厚さの積層鉄心10(図1参照)を製造する。
上記構成によれば、第1鉄心片1は、図2(a)に示すように、最初の単位分割鉄心片1b1と最後の単位分割鉄心片1b3とが磁極10g(図1参照)毎にヨーク12が分割されたヨーク部1y1を形成し、他の複数磁極分割鉄心片1b2の2つの磁極10毎に分割されたヨーク部1y2とは分割ヨーク長さが異なる。
そのため、第1鉄心片1と第2鉄心片2とを交互に積層した積層鉄心10は、図1(b)に示すように、第1鉄心片1の分割分割鉄心片1b1、1b2、1b3の接合部1bsの位置と、第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2bの接合部2bsの位置とが、積層方向に揃うことなく異なるので、強度の弱い箇所が集中して存在することがなく、分割積層鉄心の強度を向上させることができる。
また、第1鉄心片1の分割分割鉄心片1b1、1b2、1b3同士および第2鉄心片2の複数磁極分割鉄心片2b同士は、分割され、プッシュバック(打ち抜き戻し)で形成された円弧状の凸状連結部bs1と円弧状の凹状連結部bs2とで連結されるので、円弧状の凸状連結部bs1、円弧状の凹状連結部bs2間でそれぞれ回動可能であり、第1鉄心片1と第2鉄心片2とが交互に連結された帯状鉄心片9の巻回が比較的自在にでき、積層鉄心10の真円度および積層方向の垂直度の精度が高く、結果として積層鉄心10の形状が優れる。
また、積層された第1鉄心片1、第2鉄心片2同士は、カシメ固定され溶接等で接合されないので電気的な導通路が形成されることが防止され、磁気特性が良好で鉄損特性が優れる。
なお、上述の実施例では、第1鉄心片1と第2鉄心片2とを交互に積層して積層鉄心10を形成した場合を例示して説明したが、刃物の配置や刃物を作動させるタイミングを変えることにより第1鉄心片1と第2鉄心片2とをそれぞれ複数枚数毎交互に形成し、該複数枚の第1鉄心片1と複数枚の第2鉄心片2とを各鉄心片に分離し積層し、積層鉄心を形成することも可能であり、この場合も上記と同様な作用効果を奏する。
なお、上述の実施例では、電動機の固定子に用いられる積層鉄心を例示して説明したが、実施例と同様な構成の積層鉄心であれば、本発明を有効に適用し得ることは言うまでもない。
1…第1鉄心片、
1b1…第1鉄心片の1巻き最初の単位分割鉄心片(第1鉄心片の1巻き最初の分割鉄心片)、
1b2…第1鉄心片の複数磁極分割鉄心片 (第1鉄心片の一巻きの最初と最後の分割鉄心片間の分割鉄心片)、
1b3…第1鉄心片の1巻き最後の単位分割鉄心片(第1鉄心片の1巻き最後の分割鉄心片)、
2…第2鉄心片、
2b…第2鉄心片の複数磁極分割鉄心片、
9…帯状鉄心片、
10…積層鉄心、
10g…磁極、
12…ヨーク。
1b1…第1鉄心片の1巻き最初の単位分割鉄心片(第1鉄心片の1巻き最初の分割鉄心片)、
1b2…第1鉄心片の複数磁極分割鉄心片 (第1鉄心片の一巻きの最初と最後の分割鉄心片間の分割鉄心片)、
1b3…第1鉄心片の1巻き最後の単位分割鉄心片(第1鉄心片の1巻き最後の分割鉄心片)、
2…第2鉄心片、
2b…第2鉄心片の複数磁極分割鉄心片、
9…帯状鉄心片、
10…積層鉄心、
10g…磁極、
12…ヨーク。
Claims (1)
- 分割鉄心片を連結した帯状鉄心片を巻回して一巻き毎に鉄心片として分離し積層し、カシメ固定して積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法であって、
前記帯状鉄心片を一巻きした最初と最後の分割鉄心片は、磁極毎にヨークを分割し、プッシュバックして隣接する分割鉄心片と連結される単位分割鉄心片であるとともに、前記一巻きの最初と最後の単位分割鉄心片間の分割鉄心片は、複数の磁極毎にヨークを分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片である第1鉄心片を単数または複数、前記帯状鉄心片に形成し、
前記単数または複数の第1鉄心片に引き続き、前記帯状鉄心片を一巻きした鉄心片は、複数の磁極毎にヨークを分割し、プッシュバックして連結される複数磁極分割鉄心片である第2鉄心片を単数または複数、前記帯状鉄心片に形成し、
前記単数又は複数の第1鉄心片と前記単数又は複数の第2鉄心片とが交互に形成された前記帯状鉄心片を巻回して一巻き毎に分離して積層する
ことを特徴とする積層鉄心の製造方法。
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