JP2008211948A - 積層回転子鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度の積層回転子鉄心で、材料の歩留まりがよく、従来と比べ打ち抜き型が小型で安価な積層回転子鉄心の製造方法を提供すること。
【解決手段】 方向性電磁鋼板（帯状材料）１０から鉄心片３を打ち抜く打ち抜き工程と、鉄心片３の打ち抜きと同時に鉄心片３をダイス９（型）内で積層する積層工程と、積層した鉄心片３の半抜き突き出し部６をダイス９内でカシメ結合する結合工程とを備えること。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発電機、電動機等の積層回転子鉄心の製造方法に関する。

本発明に関する従来技術として、特許文献１の積層回転子鉄心の製造方法がある。特許文献１では、積層回転子鉄心を直線状に展開した形状を呈し、内周相当側縁に所定の間隔で形成された切欠部を有するとともに、隣り合う切欠部の間の内周相当側縁を軸孔の内周に対応する円弧形状とし、かつ幅方向の中間部に所定の間隔で形成された磁石装着孔またはダイキャスト金属充填孔を有する帯状鉄心片を金属板から打抜き形成する工程と、帯状鉄心片の外周相当側縁を局部的に押圧して展延しつつ、帯状鉄心片を螺旋状に巻回して積層し、かつ積層された帯状鉄心片を互いにカシメ結合する工程とを含んで成る。帯状鉄心片を螺旋状に巻回する際、所定の間隔で切欠部を形成したことで内周相当側縁が板圧縮力を受けることなく曲げ成形され、帯状鉄心片を真円形を呈して巻回することができる。
特開２００６−１６６４９８号公報

しかしながら、特許文献１の従来技術の積層回転子鉄心の製造方法では、帯状鉄心片を局部的に押圧して展延しつつ、帯状鉄心片を螺旋状に巻回して積層するため、外周側を曲げ成形する際に部分的な変形や盛り上がりが発生し、精度確保が困難な問題がある。また、外周側の変形を少なくするためには、帯状鉄心片の切欠部を大きく取り、変形を考慮した複雑な形状が必要になるが、帯状鉄心片の切欠部を大きく取り、複雑な形状にすると、材料の歩留まりが悪くまた帯状鉄心片を成形する打ち抜き型が大型で高価になる問題がある。また、帯状鉄心片を螺旋状に巻回して積層するためには、帯状鉄心片を送る送り装置と、巻き積層する為の巻きユニットが別途必要である。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高精度の積層回転子鉄心で、材料の歩留まりがよく、従来と比べ打ち抜き型が小型で安価な積層回転子鉄心の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、帯状材料から鉄心片を打ち抜く打ち抜き工程と、前記鉄心片の打ち抜きと同時に前記鉄心片を型内で積層する積層工程と、積層した前記鉄心片を結合する結合工程とを備えていることを特徴とする。

また、前記結合工程は、積層した前記鉄心片を前記型内で結合することを特徴とする。

また、前記結合工程において、前記鉄心片は表面に半抜き突き出し部を備え、積層方向に隣り合う前記鉄心片の前記半抜き突き出し部がカシメ結合することを特徴とする。

また、前記打ち抜き工程において、前記帯状材料からの前記鉄心片の打ち抜きは２条以上であることを特徴とする。

また、前記帯状材料は方向性電磁鋼板で、所定の電磁化容易方向で前記鉄心片を打ち抜くことを特徴とする。

また、前記積層工程において、打ち抜かれた鉄心片を型内において円周方向に配置することを特徴とする。

また、前記積層工程において、前記型は回転して、前記鉄心片を円周方向に配置することを特徴とする。

また、前記積層工程においては、積層方向に隣り合う鉄心片同士が円周方向に相互にずれて配置されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、帯状材料から鉄心片を打ち抜く打ち抜き工程と打ち抜きと同時に鉄心片を積層する積層工程とを備えている。このため、従来のように鉄心片に無理な曲げ応力が発生しないで、鉄心片の変形や盛り上がりを防ぐことができる。また、型内において打ち抜いた鉄心片を積層するため、高精度の積層回転子を得られる。

また、請求項１の製造方法によれば、従来の帯状鉄心片の打ち抜いた後に打ち抜かれた鉄心片を螺旋状に巻回する場合と比べて、螺旋状に独立して巻回する工程がなくなるため、積層回転子鉄心の生産性が向上する。また、本発明の製造方法によれば、巻きユニットを独立して必要としないため、装置の小型化を図ることができる。また、従来の帯状鉄心片は、螺旋状に巻回して積層するのに切欠部を大きく取り、変形を考慮した複雑な形状が必要であるのに対して、本発明の鉄心片は切欠部が不要で、変形を考慮した複雑な形状が必要でないため、従来と比べて歩留まりがよい。

また、請求項２に記載の発明では、積層した前記鉄心片を前記型内で結合するため、高精度の積層回転子鉄心が得られる。また、ワーク払い出し後の荷崩れを防ぐ事ができる。

また、請求項３に記載の発明では、鉄心片の表面に設けた半抜き突き出し部により積層方向に隣り合う鉄心片の半抜き突き出し部が型内でカシメ結合するため、より精度のよい積層回転子鉄心が得られる。

また、請求項４に記載の発明では、帯状材料からの鉄心片の打ち抜きは、２条にすると積層鉄心の生産速度が２倍になり、３条にすると３倍、ｎ条にするとｎ倍に増やすことができる。

また、請求項５に記載の発明では、帯状材料に方向性電磁鋼板を用いて所定の電磁化容易方向に鉄心片を打ち抜きいて積層するため、従来の無方向性電磁鋼板を使用する場合と比べて、積層鉄心の電磁化に指向性を持たすことができ、発電機、電動機等の性能が向上する。

また、請求項６に記載の発明では、前記積層工程において、打ち抜かれた鉄心片を型内において円周方向に配置するため、精度のよい積層回転子鉄心が得られる。

また、請求項７に記載の発明では、前記積層工程において、前記型は回転して、前記鉄心片を円周方向に配置するため、精度のよい積層回転子鉄心が得られる。

また、請求項８に前記積層工程においては、積層方向に隣り合う積層片同士が円周方向に相互にずれて配置されるため、強度の高い積層回転子鉄心が得られる。

以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の積層回転鉄心１の平面図である。

図１に示す積層回転鉄心１は、複数の円弧状の鉄心片３が円周方向に連続して配置されることにより螺旋状に巻回されている。本発明の実施例において、鉄心片３は、同じ大きさ及び形状をしている。

具体的に、図１に示す鉄心片３は、永久磁石を内部に収納する永久磁石取付孔４と、図示しないスリーブを取り付けるための貫通孔５と、鉄心片３を積層しながらカシメ結合するための半抜き突き出し部６とを備える。本発明の実施例において、永久磁石取付孔４と、貫通孔５は、等間隔で３つ配置されている。また、半抜き突き出し部６は、貫通孔５の両側に１つずつ配置されている。また、積層回転子鉄心１は、円周中心に対して放射する方向に電磁化容易方向になっている。

また、積層方向に隣り合う鉄心片３同士は、図１の点線で示すように、円周方向にずれて配置されている。具体的には、隣接する鉄心片同士が鉄心片３の円弧長の３分の２ずれて配置されている。なお、鉄心片３の大きさ及び形状、積層方向に隣接する鉄心片同士のずれ量、貫通孔５、永久磁石取付孔４及び半抜き突き出し部６の形状及び位置については、上記に限定されるものではない。

図２は、本発明の積層回転子鉄心１の製造方法に関する打ち抜き型７の平面図である。打ち抜き型７は、方向性電磁鋼板１０（帯状材料）から鉄心片３を打ち抜くためのパンチ８（図３）と、打ち抜いた鉄心片３を積層するダイス９から構成される。ダイス９は図示しないモータにより回動可能である。方向性電磁鋼板１０は、図示しない搬送装置により２条で打ち抜き型７に搬送される。方向性電磁鋼板１０には、あらかじめ永久磁石を内部に収納する永久磁石取付孔４と、図示しないスリーブを取り付けるための貫通孔５と、鉄心片３を積層しながらカシメ結合するための半抜き突き出し部６が設けてある。

図３は、本発明の積層回転子鉄心１の製造方法に関する打ち抜き型７のI−I部分断面図である。打ち抜き型７は、パンチ８とダイス９を備え、その間に方向性電磁鋼板１０が搬送される。パンチ８に打ち抜かれて形成された鉄心片３はダイス９内に積層される。

図４は、方向性電磁鋼板１０の電磁化容易方向を示すものである。方向性電磁鋼板１０は電磁化容易方向が一定のまま搬送されて、パンチ８により打ち抜かれる。したがってダイス９内には電磁化容易方向が同一のまま鉄心片３が積層される。電磁化容易方向は積層回転子鉄心１の円周中心に対して放射する方向（図１）に大きくなるように設けられる。方向性電磁鋼板１０は鉄心片３単位で打ち抜き型７に搬送され、打ち抜かれる。

図５は、方向性電磁鋼板１０の電磁化容易方向が図４とは異なる場合を示したものである。この場合は、方向性電磁鋼板１０は積層回転子鉄心１の円周中心に対して放射する方向に電磁化容易方向が大きくなるように、方向性電磁鋼板１０から鉄心片３を打ち抜く方向を変えることで対応できる。

図６は、積層した鉄心片３のカシメ結合部を模式的に示したII−II部分断面拡大図である。積層した鉄心片３は表面に設けた半抜き突き出し部６が隣り合う鉄心片３の半抜き突き出し部６とカシメ結合する。ダイス９内において夫々の半抜き突き出し部６がカシメ結合して一体となり、積層鉄心１の製造方法を工程ごとに説明する。

（打ち抜き工程）
方向性電磁鋼板１０は、打ち抜き型７の所定の位置に搬送される。方向性電磁鋼板１０が所定の位置に達すると、パンチ８はダイス９方向に移動して、方向性磁性鋼板１０を鉄心片３の形状に打ち抜く。このとき方向性電磁鋼板１０は積層回転子鉄心１の円周中心に対して放射する方向に電磁化容易方向が大きくなるように打ち抜き型７に搬送される。打ち抜き型７には２条の方向性磁性鋼板１０が搬送されるが、２条の方向性磁性鋼板１０は同時に夫々のパンチ８で打ち抜かれる。

（積層工程）
パンチ８で打ち抜かれた鉄心片３は、先に積層している他の鉄心片３に当接するまでパンチ８でダイス９内へ押される。このとき、打ち抜かれた鉄心片３はダイス９にガイドされるため、高い位置精度が得られる。

（結合工程）
本発明の実施例においては、積層した鉄心片３を型内で結合することにより結合されている。具体的に、ダイス９内で積層された鉄心片３は、鉄心片３の表面に設けた半抜き突き出し部６が先に積層された鉄心片３の半抜き突き出し部６と嵌合し、パンチ８で押されてカシメ結合する。なお、結合は、打ち抜き工程及び積層工程後の積層回転子鉄心を型から取り出し、レーザ等により行ってもよい。

本発明の実施例においては、打ち抜き工程、積層工程、結合工程を経た後に、パンチ８はダイス９と反対方向に移動して新たな鉄心片３の打ち抜き工程等に入る。新たな鉄心片３の打ち抜き工程、積層工程、結合工程は、ダイス９を鉄心片１つ分だけ回動（例えば、時計方向に回動）した後に行われる。このように、ダイス９を回動させなが鉄心片３を積層することにより、鉄心片３が螺旋状に巻回される。また、本発明の実施例においては、積層方向に隣り合う鉄心片３同士が円周方向に相互にずれて積層されていく。具体的に、積層方向に隣り合う鉄心片同士は、鉄心片３の円弧長の３分の２ずれた状態で積層される。ダイス９を回動させながら打ち抜き工程、積層工程、結合工程を繰り返すことにより、鉄心片３が螺旋状に積層され積層回転鉄心１が形成される。打ち抜き工程、積層工程、結合工程は、鉄心片３が所定枚数積層されるまで行われる。上述したように、鉄心片３はダイス９にガイドされながら配置されるため、高い位置精度が得られる。

本発明では、方向性電磁鋼板１０から鉄心片３を打ち抜く打ち抜き工程と、打ち抜かれた鉄心片３を積層する積層工程を備えていることにより、鉄心片３に無理な曲げ応力が発生せず、鉄心片３の変形や盛り上がりを防ぐことができる。

また、積層した鉄心片３をダイス９内でカシメ結合する結合工程を備えることで、高精度の積層回転子鉄心１が得られる。

また、鉄心片３の表面に設けた半抜き突き出し部６によりそれぞれ隣り合う鉄心片３の半抜き突き出し部６がダイス９内でカシメ結合するため、精度のよい積層回転子鉄心１が得られる。

また、従来の帯状鉄心片を打ち抜いた後に、打ち抜いた鉄心片を螺旋状に巻回する場合と比較して、巻回を独立して行う必要がないため、生産性が向上する。また、従来は、送りユニットと巻きユニットを独立して必要とするところ、本発明によれば、巻きユニットを独立して必要としないため、装置（打ち抜き型７）の小型化を図ることができる。

また、従来の帯状鉄心片は、螺旋状に巻回して積層するのに切欠部を大きく取り、変形を考慮した複雑な形状が必要であるが、積層回転子鉄心１の鉄心片３は切欠部が不要で、鉄心片３の変形を考慮した複雑な形状が不要なため、従来と比べて歩留まりがよい。

また、方向性電磁鋼板１０からの鉄心片３の打ち抜きは、２条とすることで積層回転子鉄心１の生産速度を２倍に増やすことができる。

また、方向性電磁鋼板１０を用いて積層回転子鉄心１の円周中心に対して放射する方向（図１）に電磁化容易方向が大きくなるように鉄心片３を打ち抜きいて、積層することができるため、従来の無方向性電磁鋼板を使用する場合と比べて、積層鉄心２の電磁化に指向性を持たすことができ、本実施形態においては最大トルクで４．６％向上する。

また、本発明によれば、打ち抜かれた鉄心片３をダイス９内において円周方向に配置するため、精度のより積層回転子鉄心１が得られる。

また、ダイス９が回転してダイス９内で積層鉄心２を円周方向に配置するため、精度のよい積層回転子鉄心１が得られる。

本実施形態では、結合工程において、鉄心片３は表面に半抜き突き出し部６を備え、それぞれ隣り合う鉄心片３の半抜き突き出し部６がカシメ結合するが、結合方法はカシメ結合に限定されるものではなく、レーザー結合等の他の手段であってもよい。

また、本実施形態では、２条で打ち抜き工程を行うが、３条以上であってもよく、条の増加に伴い積層回転子鉄心１の生産速度を向上することができる。

本発明の積層回転子鉄心１の平面図である。 本発明の積層回転子鉄心１の製造方法に関する打ち抜き型７の平面図である。 本発明の積層回転子鉄心１の製造方法に関する打ち抜き型７のI−I部分断面図である。 方向性電磁鋼板１０の電磁化容易方向を示すものである。 方向性電磁鋼板１０の電磁化容易方向が図４とは異なる場合を示したものである。 積層した鉄心片３のカシメ結合部を模式的に示したII−II部分断面拡大図である。

符号の説明

１ 積層回転子鉄心
３ 鉄心片
６ 半抜き突き出し部
７ 打ち抜き型（型）
８ パンチ（型）
９ ダイス（型）
１０ 方向性電磁鋼板（帯状材料）

Claims (8)

1. 帯状材料から鉄心片を打ち抜く打ち抜き工程と、前記鉄心片の打ち抜きと同時に前記鉄心片を型内で積層する積層工程と、積層した前記鉄心片を結合する結合工程とを備えていることを特徴とする積層回転子鉄心の製造方法。
2. 前記結合工程は、積層した前記鉄心片を前記型内で結合すること、を特徴とする請求項１に記載の積層回転子鉄心の製造方法。
3. 前記結合工程において、前記鉄心片は表面に半抜き突き出し部を備え、積層方向に隣り合う前記鉄心片の前記半抜き突き出し部がカシメ結合すること、を特徴とする請求項２に記載の積層回転子鉄心の製造方法。
4. 前記打ち抜き工程において、前記帯状材料からの前記鉄心片の打ち抜きは２条以上であること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層回転子鉄心の製造方法。
5. 前記帯状材料は方向性電磁鋼板で、所定の電磁化容易方向で前記鉄心片を打ち抜くこと、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の積層回転子鉄心の製造方法。
6. 前記積層工程において、打ち抜かれた鉄心片を型内において円周方向に配置すること、を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の積層回転子鉄心の製造方法。
7. 前記積層工程において、前記型は回転して、前記鉄心片を円周方向に配置すること、を特徴とする請求項６に記載の積層回転子鉄心の製造方法。
8. 前記積層工程においては、積層方向に隣り合う鉄心片同士が円周方向に相互にずれて配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の積層回転子鉄心の製造方法。

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