JP2007228664A

JP2007228664A - 積層鉄心

Info

Publication number: JP2007228664A
Application number: JP2006043948A
Authority: JP
Inventors: Hisatomo Ishimatsu; 久朋石松
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】本発明の課題は、鉄心片の積層位置ズレ、占積率の低下、および鉄心片のカシメ部形成時のヒビ割れを未然に防止することが可能な電磁気特性に優れた積層鉄心を提供することにある。
【解決手段】本発明に関わる積層鉄心は、鉄心片１０同士が該鉄心片１０に形成されたカシメ部ｋ0、ｋ1を介してカシメて積層される積層鉄心１であって、カシメ部ｋ1は、鉄心片の一部を切下げた切下げ基部ｋ11′より先端ｋ11a側の幅が次第に広がる形状であるとともに該先端ｋ11a側が対向して対称に形成された一対のカシメ突起ｋ11と該カシメ突起ｋ11を切り下げて形成されるカシメ突起背面側凹部ｋ10とを具え、或いはカシメ突起背面側凹部ｋ10と同形状のカシメ部貫通孔を具え、鉄心片１０の一対のカシメ突起ｋ11を下層の鉄心片１０のカシメ突起背面側凹部ｋ10またはカシメ部貫通孔に嵌合してカシメている。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄心片同士が該鉄心片に形成されたカシメ部を介してカシメ積層された
積層鉄心に関する。

近年の動向として高性能を目指したコアの積層においては、鉄心片の薄板化が進行している。

極薄材料、例えば板厚１０〜１５０μmのアモルファス材製のコアは、カシメ接合による積層鉄心の製品化が技術的に難しい。その理由としてカシメ力が弱いという問題がある。

従来、モータの固定子や回転子に使用する積層鉄心を製造するための鉄心片間のカシメによる接合は、上面図の図７(ａ)、図７(ａ)のＡ−Ａ線断面図の図７(ｂ)に示すように、鉄心片１０１のカシメ部１００ｋを長方形のダボ(カシメ突起)１０１ｋ、１０１ｋを下方に折り曲げて形成し、上層のダボ１０１ｋ、１０１ｋをその長手方向と平行に隣接する下層の鉄心片１０１のダボ１０１ｋ、１０１ｋの抜き穴に嵌合させてカシメている。（特許文献１参照）
ここで、鉄心片の材料は、極薄材料の脆性材で曲げ加工が困難なため、従来の断面Ｖ字状カシメではなく、ダボ１０１ｋ、１０１ｋのセンターでスリットカットｓして内部応力を開放している。
特開２００３−２８９６３５号公報

ところで、上述のカシメ接合法においては、下記の品質的問題が発生している。

ダボ１０１ｋ、１０１ｋをコアが延在する長手方向と交差する方向に形成すると磁力線が乱れ磁気的な損失が大きくなるため、磁気的な損失を出来る限り増やさないようにコア長手方向と平行に長方形のダボ１０１ｋ、１０１ｋを形成している。このように、ダボ１０１ｋ、１０１ｋが長方形であることから、カシメ接合する鉄心片１０１間で滑りが生じ易くカシメ力が弱い。そのため、図７(ａ)の矢印αに示すように、積層された鉄心片がダボ１０１ｋ、１０１ｋ長手方向にズレ易い。

また、ダボ１０１ｋ、１０１ｋを下層の鉄心片１０１の抜き穴に嵌合してカシメても鉄心片１０１の板厚の薄さからダボ１０１ｋ部に強度がなく、図７(ｂ)に示すように、鉄心片１０１のスプリングバックで鉄心片１０１間に隙間ｃが空く。そのため、鉄心片１０１間の隙間ｃに起因して、積層鉄心がゴワついて占積率が低下する、所謂アコーディオン現象が起こる。

また、鉄心片１０１に極薄材料を用いた場合、材料が極めて薄く伸びが少ないため、図７(ａ)に示すように、ダボ１０１ｋ形成時にダボ１０１ｋの根元がヒビ割れｗし易い。このヒビ割れｗは、電磁鋼板の薄手材製、例えば板厚O.20mm未満の鉄心片においても同様に起きている。

本発明は上記実状に鑑み、鉄心片の積層位置ズレ、占積率の低下、および鉄心片のカシメ部形成時のヒビ割れを未然に防止することが可能である電磁気特性に優れた積層鉄心の提供を目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明の請求項１に関わる積層鉄心は、鉄心片同士が該鉄心片に形成されたカシメ部を介してカシメて積層される積層鉄心であって、前記カシメ部は、鉄心片の一部を切下げた切下げ基部より先端側の幅が次第に広がる形状であるとともに該先端側が対向して対称に形成された一対のカシメ突起と該カシメ突起を切り下げて形成されるカシメ突起背面側凹部とを具え、或いは前記カシメ突起背面側凹部と同形状のカシメ部貫通孔を具え、前記鉄心片の一対のカシメ突起を下層の鉄心片の前記カシメ突起背面側凹部または前記カシメ部貫通孔に嵌合してカシメている。

本発明の請求項２に関わる積層鉄心は、請求項１に記載の積層鉄心において、前記カシメ部の切下げ基部の外側縁角部は、円弧状に形成されている
本発明の請求項３に関わる積層鉄心は、請求項１または請求項２記載の積層鉄心において、前記鉄心片はアモルファス材製または電磁鋼板薄手材製である。

以上、詳述した如く、本発明の請求項１に関わる積層鉄心は、鉄心片同士のカシメに際してカシメ突起の幅が下層の鉄心片のカシメ突起背面側凹部の幅またはカシメ部貫通孔の幅よりも相対的に大きくなる方向にカシメ突起が移動することにより、カシメ突起の幅が下層の鉄心片のカシメ突起背面側凹部またはカシメ部貫通孔の幅よりも相対的に大きくなり、カシメ突起が下層の鉄心片のカシメ突起背面側凹部またはカシメ部貫通孔に強い力で嵌合する。そのため、従来の長方形状のダボのように嵌合させた後に、カシメ突起が下層の鉄心片から外れることがなく、鉄心片間に隙間が生ぜず、積層鉄心の占積率が低下することがない。

更に、互いに向き合ったカシメ突起が反対方向に引張り力を発生することによりカシメ時に発生する力が釣り合い、カシメ突起長手方向の鉄心片の位置ズレを防ぐことが可能で、積層鉄心の積層位置ズレを防止でき形状精度が優れる。

本発明の請求項２に関わる積層鉄心は、カシメ部の切下げ基部の外側縁角部が円弧状に形成されるので、切下げ基部の外側縁角部に応力集中が発生することなくヒビ割れを防止できる。

本発明の請求項３に関わる積層鉄心は、アモルファス材製または電磁鋼板薄手材製であることにより、電磁気特性に優れた積層鉄心が得られる。

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。

本発明を適用して製造される積層鉄心１(図１参照)は、電動機の回転子に用いられるものであり、母材であるアモルファス板、電磁鋼板等の帯状金属極薄板から所定の同一形状に打ち抜いた鉄心片１０(図２参照)を、多数積層して互いにカシメ部ｋを介してカシメて構成されている。なお、図１(ａ)、図１(ｂ)は、それぞれ積層鉄心１の上面図、側面図であり、図２(ａ)、図２(ｂ)は、それぞれ鉄心片１０の上面図、側面図である。

積層鉄心１は、図１に示すように、積層される鉄心片１０間を鉄心片１０のカシメ部ｋ0、ｋ1を介してカシメて接合するカシメ部ｋと、鉄心片１０の磁極部１２が積層して形成され巻線(図示せず)される多数の磁極２と、鉄心片１０の孔１３が積層して形成されシャフトが固定される軸孔３とを備えている。

上記鉄心片１０におけるカシメ部ｋ1は、図２(ａ)のＢ部拡大図である図３(ａ)、図３(ｂ)に示すように、従来の長方形型(図７(ａ)参照)と異なり、切下げ基部ｋ11′から先端ｋ11a側にいくに従って次第に拡幅された扇型の形状のカシメ突起ｋ11が、母材を打抜きして切下げ基部ｋ11′から下方に折り曲げて形成され、中央部に形成されるスリット穴ｓｌを挟み、該スリット穴ｓｌに対して左右対象の形状に一対形成されている。この下方に折り曲げられたカシメ突起ｋ11、ｋ11の上部には、図３(ｂ)に示すように、カシメ突起背面側凹部ｋ10が形成されている。

このカシメ部ｋ1を用いたカシメ固定は、図４に示すように、上層の鉄心片１０を下層の鉄心片１０上に積層して、下層の鉄心片１０のカシメ突起背面側凹部ｋ10に、上層の鉄心片１０のカシメ突起ｋ11、ｋ11を嵌合してカシメることにより、上下に隣接する鉄心片１０、１０、…が互いに接合され固定されている。

このカシメ固定の構成は、鉄心片１０に下方に折り曲げて形成されたカシメ突起ｋ11、ｋ11を、下層の鉄心片１０のカシメ突起背面側凹部ｋ10に挿入する時のカシメ突起先端ｋ11a、ｋ11aがスリット穴ｓｌから離れる動き(図３(ａ)中の矢印β方向)を利用したものである。

つまり、この動きを利用すると、嵌合するカシメ突起ｋ11の幅が下層の鉄心片１０のカシメ部ｋ1のカシメ突起背面側凹部ｋ10の幅よりも相対的に大きくなる方向に、嵌合するカシメ突起ｋ11が移動することになり、鉄心片１０のカシメ突起ｋ11、ｋ11が下層の鉄心片１０のカシメ突起背面側凹部ｋ10に強く入り込みカシメによる固定が強化される。

このとき、鉄心片１０が薄いことでカシメ突起ｋ11が幅方向に撓んで嵌合した場合にも、母材の撓みに対する弾性の復元力により復元する方向に突っ張られ(図３(ａ)中の矢印γ方向)、カシメによる固定に支障はない。

なお、この実施形態では第１層目の鉄心片１０のカシメ部ｋ0は、カシメ突起ｋ11、ｋ11が切り下げられて作る空間、すなわちカシメ突起背面側凹部ｋ10と同形状を成すカシメ部貫通孔が形成されているが、同じ鉄心片１０中にカシメ突起ｋ11とカシメ部貫通孔を形成した鉄心片をカシメ積層する場合には、所望複数枚の鉄心片１０に前記カシメ部貫通孔を積層方向の同じ箇所に形成し、積層したこれらの鉄心片１０に上層の鉄心片１０に形成した深い突起のカシメ突起を嵌合させてもよい。これによるとより強く嵌合する。

図５は、カシメ部ｋ1の変形例のカシメ部ｋ2を示したものである。

変形例のカシメ部ｋ2は、カシメ突起ｋ11を形成した付け根４箇所に小径丸穴ｋ13を設けた以外はカシメ部ｋ1と同様な構成なので、同一の構成要素には同一の符号を付して示し説明を省略する。

変形例は、カシメ突起ｋ11を形成した切下げ基部ｋ11′の外側縁角部を小径丸穴ｋ13を設けることにより、カシメ突起ｋ11の付け根の外側縁角部が尖鋭形状になることなく、曲率をもった滑らかな円弧状に形成されている。

このように、カシメ突起ｋ11の付け根に当る切下げ基部ｋ11′の外側縁部が滑らかな形状に形成されることにより、カシメ突起ｋ11形成時に切下げ基部ｋ11′の外側縁部に応力集中が発生することがなく、従来、カシメ突起形成時に発生していたカシメ突起の付け根の応力集中によるヒビ割れｗ(図７(ａ)参照)が発生することが防止される。

なお、図５(ｂ)は、この変形例のカシメ部ｋ2が複数形成された製品の外観を示した上面図である。

次に、積層鉄心１の製造方法について図６を用いて説明する。なお、図６は、順送り金型装置により、間欠搬送される極薄の板厚(薄手)の帯状電磁鋼板ｔから積層鉄心１をプレス加工により製造する工程を示した上面図である。

ここで、積層鉄心１の製造に際して、生産性を向上させ、また、母材の薄手電磁鋼板の歩留りを高めるため、薄手電磁鋼板を長い帯状に溶接接続した帯状電磁鋼板ｔとして形成し、この帯状電磁鋼板ｔを順送り金型装置内を間欠送りして鉄心片１０を打抜き形成し、順次、カシメ部ｋ0、ｋ1を介してカシメて積層し積層鉄心１を製造している。

順送り金型装置は、間欠搬送される帯状電磁鋼板ｔに順次、所定のプレス加工を行ない積層鉄心１を製造するための加工ステーションＳ１〜Ｓ７を具備している。

帯状電磁鋼板ｔは、順送り金型装置内の各加工ステーションＳ１〜Ｓ７に間欠送りされる過程では、まず、加工ステーションＳ１で位置決め用のパイロット孔ｐが打ち抜かれた後、各加工ステーションＳ２〜Ｓ７において、このパイロット孔ｐにパイロットピン(図示せず)が挿入され帯状電磁鋼板ｔの位置決めがなされて、所定のプレス加工が行なわれる。

このプレス加工を順を追って説明すると、加工ステーションＳ１において、各加工ステーションのプレス加工時に帯状電磁鋼板ｔを位置決めするためのパイロット孔ｐを帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、加工ステーションＳ２において、鉄心片１０の軸孔１３(図２(ａ)参照)を帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、加工ステーションＳ３において、鉄心片１０の磁極部１２間の第１スロット１２s1(図２参照)を帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、加工ステーションＳ４において、鉄心片１０の磁極部１２間の第２スロット１２s2(図２参照)を帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、加工ステーションＳ５において、スリット穴ｓｌ(図２参照)を帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、加工ステーションＳ６において、積層１枚目の鉄心片１０に形成されるカシメ部貫通孔ｋ0を帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き、カシメ部ｋ0(図２参照)を形成する。

一方、積層２枚目以降、すなわち積層２枚目、３枚目、４枚目、…の鉄心片１０には、カシメ部ｋ1におけるカシメ突起ｋ11、ｋ11を帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き、カシメ部ｋ1(図２参照)を形成する。

なお、積層１枚目のカシメ部貫通孔ｋ0を形成するには、カシメ用パンチをダイ穴にカシメ突起の形成時より深く入れることで行なわれる。

続いて、加工ステーションＳ７において、鉄心片１０の外形１０g(図２参照)を帯状電磁鋼板ｔから打ち抜き、そして下層の鉄心片１０上に積層してカシメ部ｋ1のカシメ突起ｋ11、ｋ11を下層の鉄心片１０のカシメ部ｋ1のカシメ突起背面側凹部ｋ10に嵌合してカシメて互いに接合し固定する。これらの工程を経て、図１に示す積層鉄心１が製造されている。

上記構成によれば、カシメ部ｋ1のカシメ突起ｋ11形状を先端側にいくに従い拡幅する扇型にすることで、カシメ固定に際してカシメ突起ｋ11、ｋ11が下層の鉄心片１０のカシメ突起背面側凹部ｋ10またはカシメ部貫通孔の幅よりも相対的に大きくなる方向に移動することにより、カシメ突起ｋ11の幅が下層の鉄心片１０のカシメ部ｋ1のカシメ突起背面側凹部ｋ10またはカシメ部貫通孔の幅よりも相対的に大きくなり、カシメ突起ｋ11、ｋ11が下層の鉄心片１０のカシメ突起背面側凹部ｋ10またはカシメ部貫通孔に強い力で嵌合する。そのため、鉄心片１０間に隙間が生ぜず積層鉄心１がゴワついて占積率が低下する、所謂アコーディオン現象の問題を解決できる。

更に、本発明のカシメでは互いに向き合ったカシメ突起ｋ11、ｋ11が、反対方向の引張り力を発生するので、カシメ突起ｋ11、ｋ11長手方向の鉄心片１０の位置ズレが防止できる。そのため、図４(ａ)に示すように、積層鉄心１のカシメ部ｋ長手方向の積層位置ズレを起こすことなく形状精度良く鉄心片１０を積層できる。

前記実施形態では積層第１番目の鉄心片１０にはカシメ部貫通孔ｋ0を形成し、それ以降の鉄心片１０にはカシメ突起ｋ11を形成したが、前記したように積層第２番目の以降の鉄心片１０にはカシメ突起ｋ11とカシメ部貫通孔ｋ0を形成し、積層したこれら鉄心片１０から形成された図４(ｂ)に示す積層方向に連なるカシメ部貫通孔ｋ0に上層鉄心片１０のカシメ突起ｋ11を嵌合してカシメた積層鉄心１であってもよい。

また、カシメ突起ｋ11形成の付け根である切下げ基部ｋ11′の外側縁角部の４箇所に小径丸穴を空けて滑らかな形状にすることにより、集中応力を分散させてヒビ割れが発生することを防止でき、これによりカシメ突起ｋ11の強度が安定して確保され、カシメが強固になされる効果もある。

また、鉄心片１０の母材として加工性は劣るが、磁気特性に優れた電磁鋼板薄手材またはアモルファスを用いることができ、電磁気特性が極めて優れた積層鉄心を製造できる。

従って、本発明によりカシメの品質が向上かつ安定した電磁気特性に優れた積層鉄心が得られる。

本発明の活用例として、実施例に例示した回転子積層鉄心以外に固定子積層鉄心、積層トランス等に幅広く適用できる。

(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる実施例の積層鉄心を示す上面図、および側面図。 (ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる実施例の鉄心片を示す上面図、および側面図。 (ａ)および(ｂ)は、図２(ａ)のＢ部拡大図、および (ａ)図のＣ−Ｃ線断面図。図３(ｂ)に示す鉄心片のカシメ部をカシメて鉄心片を積層した状態を示す断面図。 (ａ)および(ｂ)は、カシメ部の変形例を示す上面図、および該変形例のカシメ部が複数形成された製品の外観を示す上面図。順送り金型装置によって間欠搬送される帯状電磁鋼板から積層鉄心をプレス加工により製造する工程を示す上面図。 (ａ)および(ｂ)は、従来のカシメ部を示す上面図、および(ａ)図のＡ−Ａ線断面図。

符号の説明

１…積層鉄心、
１０…鉄心片、
ｋ0、ｋ1…カシメ部、
ｋ10…カシメ突起背面側凹部、
ｋ11…カシメ突起、
ｋ11′…切下げ基部、
ｋ11a…カシメ突起の先端。

Claims

鉄心片同士が該鉄心片に形成されたカシメ部を介してカシメて積層される積層鉄心であって、
前記カシメ部は、鉄心片の一部を切下げた切下げ基部より先端側の幅が次第に広がる形状であるとともに該先端側が対向して対称に形成された一対のカシメ突起と該カシメ突起を切り下げて形成されるカシメ突起背面側凹部とを具え、或いは前記カシメ突起背面側凹部と同形状のカシメ部貫通孔を具え、
前記鉄心片の一対のカシメ突起を下層の鉄心片の前記カシメ突起背面側凹部または前記カシメ部貫通孔に嵌合してカシメた
ことを特徴とする積層鉄心。
前記カシメ部の切下げ基部の外側縁角部は、円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層鉄心。
前記鉄心片はアモルファス材製または電磁鋼板薄手材製であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の積層鉄心。