JP2008206262A - 積層鉄心およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割積層鉄心が、円周方向に強く連結され、プレス金型装置からの排出が自在に問題なく行えると共に、取扱時に形崩れせず、更には円周方向の拡大機能、およびコギングの発生が防止できる積層鉄心とその製造方法を提供する。
【解決手段】各分割積層鉄心１１は、円弧状の分割ヨーク片部１７の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ円周方向に第１、第２の突出部１８、１９が形成された第１の分割鉄心片１４と、円弧状の分割ヨーク片部２０の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ円周方向に第３、第４の突出部２１、２２が形成された第２の分割鉄心片１５とを所定枚数毎積層して形成され、所定枚数毎積層された第１〜第４の突出部１８、１９、２１、２２、およびこれらによって形成される第１〜第４の凹部２７〜３０によって、隣合う分割積層鉄心１１の連結部１２、１３が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータまたは発電機に使用する積層鉄心およびその製造方法に関する。

積層鉄心、例えば、固定子積層鉄心は磁極への巻線を作業性よく、かつ占積率よく行えるように固定子鉄心片の磁極毎にヨークを分割した分割鉄心片として打ち抜き、かしめ部を介して積層し、分割積層鉄心の磁極に巻線を施すようにしている。
プレス金型装置で金属板から鉄心片を磁極毎にヨークを分割して分割鉄心片として打ち抜き形成すると共に、該分割鉄心片をかしめ積層した複数の分割積層鉄心を環状に接続した形態で製造する方法が、例えば特許文献１で提案されている。

特開平８−１８２２３１号公報

この特許文献１の技術では、図５に示すように、帯状金属板（磁性鋼板）７０から複数の加工ステーションを経て複数の分割鉄心片が環状に並んだ環状分割鉄心片を作り、最終ステーション７１でパンチ７２およびダイ７３を用いて金型内に抜き落とし、かしめ積層して積層鉄心７４を製造している。しかしながら、この積層鉄心７４を構成する各分割積層鉄心７６は円周方向には完全には連結されていないので、プッシャ７５で金型装置から排出する過程または搬送の過程において、部分的に荷重がかかると、各分割積層鉄心７６が形崩れを起こし、最悪の場合は分割積層鉄心７６の一部が分解することがあるという問題があった。
また、各分割積層鉄心７６は円周方向に強固に連結されておらず、各分割積層鉄心７６は明確な分割線７７を有し、分割線７７は積層方向に対して同一位置に形成されるので、コギングが発生することがある等の問題もあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、プレス金型装置で分割積層鉄心を環状に連結して製造した積層鉄心が、円周方向に強く連結され、プレス金型装置からの排出が自在に問題なく行えると共に、取扱時に形崩れせず、更には円周方向の拡大機能、およびコギングの発生が防止できる積層鉄心とその製造方法を提供するこを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心は、１または２以上の磁極毎にヨークが分割された分割鉄心片をかしめ積層してなる複数の分割積層鉄心を、該分割積層鉄心の分割ヨークの両端部にそれぞれ形成された連結部を介して環状に連結した積層鉄心において、
前記分割積層鉄心は、円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ円周方向に第１、第２の突出部が形成された第１の分割鉄心片と、円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ円周方向に第３、第４の突出部が形成された第２の分割鉄心片とを所定枚数毎積層して形成され、所定枚数毎積層された前記第１〜第４の突出部、および所定枚数毎積層されて上下隣り合う前記第１〜第４の突出部によって形成される第１〜第４の凹部によって、前記分割ヨークの半径方向内に凸部と凹部をともに有し、且つ積層方向で前記凸部と凹部が入れ替ってなる前記連結部が形成されている。

なお、第１の発明に係る積層鉄心において、前記第１〜第４の突出部は前記分割ヨーク片部の半径方向中心位置を境界にしてその外側または内側に形成され、前記第１〜第４の突出部の前記分割ヨーク片部からの突出角度は同一であるのが好ましい。

また、前記目的に沿う第２の発明に係る積層鉄心の製造方法は、１または２以上の磁極毎にヨークが分割された分割鉄心片をかしめ積層してなる複数の分割積層鉄心が環状に連結された積層鉄心の製造方法において、
円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ円周方向に第１、第２の突出部が形成され、該分割ヨーク片部の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ前記第１、第２の突出部が収まる大きさの第１、第２の切欠きが形成された第１の分割鉄心片が環状に並べられて形成された環状第１分割鉄心片群と、円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ円周方向に第３、第４の突出部が形成され、該分割ヨーク片部の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ前記第３、第４の突出部が収まる大きさの第３、第４の切欠きが形成された第２の分割鉄心片が環状に並べて形成された環状第２分割鉄心片群とを、プレス金型装置によって金属板から順次打ち抜き、金型内で前記環状第１分割鉄心片群と前記環状第２分割鉄心片群とを所望枚数ずつ交互にかしめ積層して形成する。

請求項１、２記載の積層鉄心は、以上のように構成されているので、円周方向に環状に並べて配置される分割積層鉄心が円周方向に強固に連結され、プレス金型装置からプッシャによって排出される場合、あるいは搬送される過程において部分的に荷重を受けても形崩れまたは分解することはない。
各分割積層鉄心の連結部は第１〜第４の突出部およびこれらのいずれかが嵌入する第１〜第４の凹部によって構成されているので、第１〜第４の凹部から円周方向に隣り合う第４〜第１の突出部を部分的に抜くことによって、円周方向に環状に並んだ分割積層鉄心を拡径させた位置に移動させることができ、巻線作業等の加工処理が容易となる。
更には、各分割積層鉄心の分割ヨークは隣り合う分割積層鉄心と同じ半径線で連結されていないので、コギングの発生を防止できる。

また、請求項３記載の積層鉄心の製造方法は、以上のように構成されているので、第１、第２の突出部および第１、第２の切欠きが形成された第１の分割鉄心片が環状に並べて形成された環状第１分割鉄心片群と、第３、第４の突出部および第３、第４の切欠きが形成された第２の分割鉄心片が環状に並べて形成された環状第２分割鉄心片群とを、所望枚数（即ち、１枚または２枚以上）毎交互にかしめ積層しているので、隣り合う分割積層鉄心が円周方向に強固に連結された状態で積層鉄心が製造できる。これによって、形崩れせず、ある程度各分割積層鉄心を拡径位置に移動でき、また、コギングの発生を抑制できる積層鉄心が提供できる。

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積層鉄心の斜視図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同積層鉄心に使用する第１、第２の分割鉄心片の平面図、図３は隣り合う分割積層鉄心の切り離した状態の斜視図、図４は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造工程を示す説明図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心１０は、同一形状の分割積層鉄心１１を分割ヨークの円周方向両側に形成されている連結部１２、１３を介して環状に連結して構成されている。各分割積層鉄心１１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すようにそれぞれ磁性板からなり、１または２以上（ここでは１）の磁極毎にヨークが分割された第１の分割鉄心片１４と、第２の分割鉄心片１５とを所望枚数（１枚、２枚または３枚以上をいい、この実施の形態においては２枚）毎、交互に複数のかしめ部１６を介してかしめ積層されている。

図２（Ａ）に示す第１の分割鉄心片１４では、円弧状の分割ヨーク片部１７の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ円周方向に第１、第２の突出部１８、１９が形成されている。また、図２（Ｂ）に示す第２の分割鉄心片１５では、円弧状の分割ヨーク片部２０の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ円周方向に第３、第４の突出部２１、２２が形成されている。かしめ部１６（Ｖ字状かしめまたは半抜きかしめ等がある）は分割ヨーク片部１７、２０に２個、磁極片部２３ａに１個それぞれ形成されている。

以上のように、第１の分割鉄心片１４および第２の分割鉄心片１５に第１〜第４の突出部１８、１９、２１、２２を形成したので、必然的に第１〜第４の切欠き２３〜２６が形成される。第１〜第４の突出部１８、１９、２１、２２と第１〜第４の切欠き２３〜２６は分割ヨーク片部１７、２０の半径方向中心位置を境界とし、第１〜第４の突出部１８、１９、２１、２２は円周方向に同一の突出角度で形成されている。従って、第１の切欠き２３内に第２の突出部１９が、第２の切欠き２４内に第１の突出部１８が納まる大きさとなり、第３の切欠き２５内に第４の突出部２２が、第４の切欠き２６内に第３の突出部２１が納まる大きさとなる。

図３に示すように、隣り合う各分割積層鉄心１１は、第１の分割鉄心片１４と第２の分割鉄心片１５とを所定枚数（以下、代表して２枚の場合について説明）ずつかしめ積層して形成されている。そして、第１の突出部１８の間に第１の凹部２７が、第２の突出部１９の間に第２の凹部２８がそれぞれ形成されていて、第１、第２の突出部１８、１９とも凸部を形成している。また、第３の突出部２１の間に第３の凹部２９が、第４の突出部２２の間に第４の凹部３０がそれぞれ形成されている。さらに前記第３、第４の突出部２１、２２とも凸部を形成している。積層された第１の突出部１８と、これらの間に形成される第１の凹部２７と、積層された第３の突出部２１と、これらの間に形成される第３の凹部２９とによって、分割積層鉄心１１の一側（図３では時計方向）に分割ヨークの半径方向内に凸部と凹部をともに有し、且つ積層方向で前記凸部と凹部が入れ替ってなる連結部１２が形成される。また、積層された第２の突出部１９と、これらの間に形成される第２の凹部２８と、積層された第４の突出部２２と、これらの間に形成される第４の凹部３０とによって、分割積層鉄心１１の他側（図３では反時計方向）にも分割ヨークの半径方向内に凸部と凹部をともに有し、且つ積層方向で前記凸部と凹部が入れ替ってなる連結部１３が形成される。
このように分割積層鉄心１１は分割ヨークの時計方向の半径方向外側に凸凹部、半径方向内側に凹凸部が、また分割ヨークの反時計方向の半径方向外側に凹凸部、半径方向内側に凸凹部がそれぞれ形成され、連結部１２、１３を形成し、隣り合う分割積層鉄心と連結するようになっている。

なお、最上部および最下部に形成される第４、第３および第２、第１の凹部３０、２９および２８、２７のそれぞれ上端および下端は開放となる。また、この実施の形態においては、最上部の層に第１の分割鉄心片１４があるが、第２の分割鉄心片１５とする場合も本発明は適用される。
以上の構成となっているので、隣り合う分割積層鉄心１１の連結部１２、１３を嵌合した状態で、図１に示すような積層鉄心１０が形成される。このような構造の積層鉄心１０は隣り合う分割積層鉄心１１が分割ヨークの半径方向外側と半径方向内側で異なる凹凸で、且つ積層方向で前記凹凸が入れ替った連結部１２、１３を介して強固に連結されているので、分解する恐れもない。また、積層された第１〜第４の突出部１８、１９、２１、２２と第４〜第１の凹部３０〜２７との嵌合深さが十分にあるので、第１〜第４の突出部１８、１９、２１、２２を第４〜第１の凹部３０〜２７から引き、嵌合を浅くして環状に配置された分割積層鉄心１１を拡径し、積層された磁極片部２３ａによって形成される磁極部３１の間隔を大きくして巻線を容易にすることができる。

続いて、図４を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心１０の製造方法について説明する。
この実施の形態に係るプレス金型装置はステーションＡ〜ステーションＨを有し、金属板、例えば帯状磁性板３４から第１の分割鉄心片１４が環状に並んだ環状第１分割鉄心片群３５と第２の分割鉄心片１５が環状に並んだ環状第２分割鉄心片群３６とを作り、これらをステーションＨの金型内で所望枚数毎交互にかしめ積層し、積層鉄心１０を組み立て形成している。

ステーションＡは帯状磁性板３４の両側に、この帯状磁性板３４の位置決めを行うパイロット孔３７、３８を形成する。ステーションＢでは、第１、第２の分割鉄心片１４、１５のそれぞれ磁極片部２３ａを形成するスロット３９を打ち抜く。

次のステーションＣでは、図２（Ａ）に示すように、第１の分割鉄心片１４の両側（即ち、時計方向と反時計方向）にそれぞれ形成される第１の突出部１８および第１の切欠き２３と、第２の突出部１９および第２の切欠き２４を形成する切り込み４０を入れる。
このステーションＣは第２の分割鉄心片１５に対してはアイドルステーションとなる。このステーションＣで上下に重ね合わせる所望枚数の第１の分割鉄心片１４の切り込み４０を形成する。

ステーションＤは、図２（Ｂ）に示すように、第２の分割鉄心片１５の両側（即ち、時計方向と反時計方向）にそれぞれ形成される第３の突出部２１および第３の切欠き２５と、第４の突出部２２および第４の切欠き２６をそれぞれ形成する切り込み４１を入れる。
このステーションＤは第１の分割鉄心片１４に対してはアイドルステーションとなる。このステーションＤで上下に重ね合わせる所望枚数の第２の分割鉄心片１５の切り込み４１を形成する。

ステーションＥでは、環状第１分割鉄心片群３５と環状第２分割鉄心片群３６にそれぞれ、パンチとダイによって内形４２を形成する。これによって、円弧状の磁極片部２３ａの半径方向内側端部が形成される。
次に、ステーションＦでは、第１、第２の分割鉄心片１４、１５にかしめ部１６を形成する。なお、周知構造のかしめ部１６は、最下部に配置される分割鉄心片（この実施の形態では第２の分割鉄心片１５）については貫通孔とし、その他の第１、第２の分割鉄心片１４、１５については半抜きかしめ突起とする。

ステーションＧはアイドルステーションで、ステーションＨで第１、第２の分割鉄心片１４、１５の外形抜きを行うと共に、金型内で第１、第２の分割鉄心片１４、１５のかしめ積層を行う。これによって、連結部１２、１３で連結された分割積層鉄心１１を有する積層鉄心１０が金型内で組上がる。

前記実施の形態においては、第１、第２の分割鉄心片１４、１５を２枚ずつ交互に積層して、それぞれの分割積層鉄心１１が形成されているが、１枚または３枚以上であっても本発明は適用される。
また、第１、第２の分割鉄心片１４、１５において、第１〜第４の突出部１８、１９、２１、２２と、第１〜第４の切欠き２３〜２６の形成位置の境界は分割ヨーク片部１７、２０の半径方向の中心位置としたが、分割ヨーク片部１７、２０の半径方向の長さの０．３〜０．７の範囲に形成することが可能であり、分割ヨーク片部の形状も適宜に変更できる。さらに、本発明は実施の形態で示した固定子積層鉄心に限らず、回転子積層鉄心にも適用できる。

本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同積層鉄心に使用する第１、第２の分割鉄心片の平面図である。 隣り合う分割積層鉄心の切り離した状態の斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造工程を示す説明図である。 従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。

符号の説明

１０：積層鉄心、１１：分割積層鉄心、１２、１３：連結部、１４：第１の分割鉄心片、１５：第２の分割鉄心片、１６：かしめ部、１７：分割ヨーク片部、１８：第１の突出部、１９：第２の突出部、２０：分割ヨーク片部、２１：第３の突出部、２２：第４の突出部、２３：第１の切欠き、２３ａ：磁極片部、２４：第２の切欠き、２５：第３の切欠き、２６：第４の切欠き、２７：第１の凹部、２８：第２の凹部、２９：第３の凹部、３０：第４の凹部、３１：磁極部、３４：帯状磁性板、３５：環状第１分割鉄心片群、３６：環状第２分割鉄心片群、３７、３８：パイロット孔、３９：スロット、４０、４１：切り込み、４２：内形

Claims (3)

1. １または２以上の磁極毎にヨークが分割された分割鉄心片をかしめ積層してなる複数の分割積層鉄心を、該分割積層鉄心の分割ヨークの両端部にそれぞれ形成された連結部を介して環状に連結した積層鉄心において、
   前記分割積層鉄心は、円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ円周方向に第１、第２の突出部が形成された第１の分割鉄心片と、円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ円周方向に第３、第４の突出部が形成された第２の分割鉄心片とを所定枚数毎積層して形成され、
   所定枚数毎積層された前記第１〜第４の突出部、および所定枚数毎積層されて上下隣り合う前記第１〜第４の突出部によって形成される第１〜第４の凹部によって、前記分割ヨークの半径方向内に凸部と凹部をともに有し、且つ積層方向で前記凸部と凹部が入れ替ってなる前記連結部が形成されていることを特徴とする積層鉄心。
2. 請求項１記載の積層鉄心において、前記第１〜第４の突出部は前記分割ヨーク片部の半径方向中心位置を境界にしてその外側または内側に形成され、前記第１〜第４の突出部の前記分割ヨーク片部からの突出角度は同一であることを特徴とする積層鉄心。
3. １または２以上の磁極毎にヨークが分割された分割鉄心片をかしめ積層してなる複数の分割積層鉄心が環状に連結された積層鉄心の製造方法において、
   円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ円周方向に第１、第２の突出部が形成され、該分割ヨーク片部の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ前記第１、第２の突出部が収まる大きさの第１、第２の切欠きが形成された第１の分割鉄心片が環状に並べられて形成された環状第１分割鉄心片群と、円弧状の分割ヨーク片部の時計方向の半径方向内側端部と反時計方向の半径方向外側端部にそれぞれ円周方向に第３、第４の突出部が形成され、該分割ヨーク片部の時計方向の半径方向外側端部と反時計方向の半径方向内側端部にそれぞれ前記第３、第４の突出部が収まる大きさの第３、第４の切欠きが形成された第２の分割鉄心片が環状に並べて形成された環状第２分割鉄心片群とを、プレス金型装置によって金属板から順次打ち抜き、金型内で前記環状第１分割鉄心片群と前記環状第２分割鉄心片群とを所望枚数ずつ交互にかしめ積層して形成することを特徴とする積層鉄心の製造方法。

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