JP2009005556A - 積層鉄心の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層鉄心の積厚精度を向上させ、更には、材料の無駄をなくし、製造時間の短縮も図れる積層鉄心の製造方法及びその装置を提供する。
【解決手段】帯状鉄心片１６を複数周巻回して積層鉄心１７を形成し、巻回積層している積層鉄心１７の厚みを測定し、又は帯状鉄心片１６の厚みと巻回数より得られる積層鉄心１７の厚みから、帯状鉄心片１６の最終巻回の巻き終わり位置を検知し、巻き終わり位置より巻回方向前方ではかしめ突起２１を形成し、後方では後続積層鉄心形成用のかしめ貫通孔２２を形成し、且つ巻き終わり位置で帯状鉄心片１６を分割する。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯状鉄心片を環状に巻いて製造する積層鉄心（ロータとステータの場合がある）の製造方法及びその装置に関する。

特許文献1には、分割鉄心片(セグメント鉄心片)の相互間が、分割鉄心片の外周の一部に形成された連結部で連結されていることで連続巻き積層が可能となるモータコアが提案されている。そして、上下の分割鉄心片の締結が、上側の分割鉄心片のかしめ凸部と、下側の分割鉄心片のかしめ凹部の嵌め合いで形成される。これらかしめ凸部とかしめ凹部又はかしめ凸部と貫通孔で一つのかしめ部を形成する。

そして、積層鉄心の巻き始めの一周は最下端となる為、かしめ部を構成するかしめ凸部（突起）が積層鉄心の下端面から突出しないように、この層のかしめ部はかしめ貫通孔によって形成されている。この積層鉄心(巻きコア)を連続生産する為には、巻き終わりとなる分割鉄心片と巻き始めとなる分割鉄心片は連続していなければならない。そして、分割鉄心片のかしめ部（嵌め合い部）の形状は、分割鉄心片単位で形成され、巻き終わり位置は鉄心片の積層数で決定している。

特開２００６−３４５６３６号公報

しかしながら、鉄心片の板厚のばらつきから、積層数と積層鉄心の厚みの狙い値は必ずしも一致しない。また、巻き終わりは、複数の磁極を有する分割鉄心片単位ではなく、分割鉄心片の途中になる場合もある。この為、コアの巻き終わりと巻き始めを自動的に決めて、積層鉄心を連続して生産することは困難で、積層後に積厚調整を行っている。この時、巻きコアを形成する分割鉄心片に過不足が発生し、生産性が著しく低下する。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、積層鉄心の積厚精度を向上させ、更には、材料の無駄をなくし、製造時間の短縮も図れる積層鉄心の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心の製造方法は、所望数の磁極毎に分割した分割鉄心片が回動可能な連結部で連結されている帯状鉄心片を被加工板から形成し、該帯状鉄心片を螺旋状に巻回して、前記分割鉄心片にそれぞれ形成したかしめ部を介してかしめ積層する積層鉄心の製造方法において、
前記帯状鉄心片を複数周巻回して積層鉄心を形成し、該巻回積層している積層鉄心の厚みを測定した測定値、又は前記帯状鉄心片の厚みと巻回数より得られる積層鉄心の厚みから、前記帯状鉄心片の最終巻回の巻き終わり位置を検知し、該巻き終わり位置より巻回方向前方ではかしめ突起を形成し、後方では後続積層鉄心形成用のかしめ貫通孔を形成し、且つ該巻き終わり位置で前記帯状鉄心片を分割する。

また、第２の発明に係る積層鉄心の製造装置は、所望数の磁極毎に分割した分割鉄心片が回動可能な連結部で連結されている帯状鉄心片を被加工板から形成し、且つ、該それぞれの分割鉄心片にかしめ部を形成する分割鉄心片打抜き装置と、前記帯状鉄心片を螺旋状に巻回しかしめ積層する巻き積層装置と、前記分割鉄心片打抜き装置と前記巻き積層装置の間に設けられ、前記帯状鉄心片の分割鉄心片を分割する分断装置とを有する積層鉄心の製造装置において、
前記巻き積層装置に付属して前記帯状鉄心片を巻回しかしめ積層された積層鉄心の積厚を測定するか、又は前記帯状鉄心片を構成する分割鉄心片の厚みと前記巻き積層装置の巻回数から積層鉄心の積厚を算出する積層鉄心厚み計測装置と、
前記積層鉄心厚み計測装置からの積層鉄心の厚み信号と、前記巻き積層装置から前記分割鉄心片打ち抜き装置までの距離から、前記帯状鉄心片の最終巻回の巻き終わり位置を検知する分割制御装置とを設け、
前記分割鉄心片打抜き装置では、前記分割制御装置からの信号により前記巻き終わり位置より巻回方向前方でかしめ突起を形成し、後方で次に形成される積層鉄心形成用のかしめ貫通孔を形成して、更に、
前記分割制御装置で検知された前記巻き終わり位置で、前記分断装置を用いて該帯状鉄心片を分割している。

請求項１記載の積層鉄心の製造方法及び請求項２記載の積層鉄心の製造装置においては、帯状鉄心片を複数周巻回して積層鉄心を形成し、巻回積層している積層鉄心の厚みを測定し、又は帯状鉄心片の厚みと巻回数より得られる積層鉄心の厚みから、帯状鉄心片の最終巻回の巻き終わり位置を検知できる。これによって、帯状鉄心片を無駄なく使用して、最適な厚みの積層鉄心を効率良く形成することができる。
そして、巻き終わり位置より巻回方向前方ではかしめ突起を形成し、後方では後続積層鉄心形成用のかしめ貫通孔を形成しているので、分割鉄心片が全く無駄なく使用され、且つ製造された積層鉄心の最下部の鉄心片からかしめ突起が突出することもなく、結果として精度の高い品質のよい積層鉄心の製造効率が高まる。

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（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の説明図、図２（Ａ）は積層された帯状鉄心片の積層状態を示す平面図、（Ｂ）は分割鉄心片のかしめ状態を示す断面図である。

図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置１０は、磁性材料からなる被加工板１１を巻いたコイルを巻き解き可能に保持するアンコイラー１２と、被加工板１１に所定のプレス加工を行う分割鉄心片打抜き装置１３と、分割鉄心片打抜き装置１３で打ち抜かれ、個々の分割鉄心片１４が連結部１５で回動可能（即ち、折り曲げ可能）に連結された帯状鉄心片１６を螺旋状に巻回して積層鉄心１７を造る巻き積層装置１８と、巻き積層装置１８に付属して設けられたコア厚測定装置（積層鉄心厚み計測装置の一例）１９と、巻き終わりの帯状鉄心片１６を構成している分割鉄心片１４の所定位置で切断する分断装置２０とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

アンコイラー１２は被加工板１１のコイルを回転可能に支持し、一定のバックテンションを与えながら、後続する分割鉄心片打抜き装置１３に直線状になった被加工板１１を供給する装置である。なお、アイコイラーの出側にレベラーを設けることもできる。
次の分割鉄心片打抜き装置１３は周知の構造となって、複数の下型（ダイ）及び上型（パンチ）を備え、図１（Ｃ）に示すように、所定の順序で、被加工板１１から直線状に分割鉄心片１４が並んだ帯状鉄心片１６を打抜き形成する。

この帯状鉄心片１６は、図２（Ａ）に示すように、複数の所望数（この実施の形態では３）の磁極を有する分割鉄心片１４を折り曲げ可能な連結部１５で連結して構成されている。分割鉄心片１４は円弧状となって、半径方向内側部分に２種類のかしめ部が形成されている。一つのかしめ部は図２（Ｂ）に示すように、この実施の形態ではかしめ突起の一例である半抜き突起２１からなって、他方のかしめ部はかしめ貫通孔２２からなっている。かしめ貫通孔２２は積層鉄心１７の最下部に位置する鉄心片に適用される。この理由は、全てのかしめ部に半抜き突起２１を適用すると、積層鉄心１７の底から下方に突起が突出するので、これを防止するためである。なお、この実施の形態では分割鉄心片１４はロータ用であるが、磁石挿入孔は省略されている。

なお、かしめ部を半抜き突起２１とするか、かしめ貫通孔２２として形成するかは、周知の分割鉄心片打抜き装置１３内のパンチの突出長さを変えることによって行う。各分割鉄心片１４のかしめ部の位置は正確に一致し、図２（Ｂ）に示すように、積層時に最下部のかしめ貫通孔２２に半抜き突起２１の下側凸部２３が、半抜き突起２１の上側凹部２４にはその直上の半抜き突起２１の下側凸部２３が嵌入する。

分割鉄心片１４の円周方向の端部の一方には円弧状突出部２５が、他方には円弧状突出部２５が嵌入して隣り合う分割鉄心片１４の位置決めを行う円弧状窪み部２６が形成されている。隣り合う分割鉄心片１４を連結する連結部１５は分割鉄心片１４の半径方向外側領域に幅狭に形成されている。周知の分割鉄心片打抜き装置１３はこのような構成となった帯状鉄心片１６を順次製造する。

帯状鉄心片１６を螺旋状に巻いて積層鉄心１７を造る周知の巻き積層装置１８は、積層鉄心１７を載せる円板状のテーブルと、その中心に配置されたコアと、円板状のテーブルを回転駆動する手段と、テーブルを積層厚に対応して徐々に下げる下降手段と、積層された分割鉄心片１４をかしめる押圧手段とを有している。なお、コアの外径はこの積層鉄心１７の内径に正確に一致している。これによって、帯状鉄心片１６を各連結部１５で順次折り曲げて、螺旋状に巻回積層して積層鉄心１７が形成される。

この実施の形態においては、積層鉄心１７は２０極であって、各分割鉄心片１４の磁極は３である。なお、磁極の位置は各分割鉄心片１４に設けられている重量軽減用の抜き孔２８の数によって判断できる。
従って、２０極の積層鉄心１７を３極の分割鉄心片１４を螺旋状に巻いて形成すると、積層鉄心１７を一周するのに、（６＋２／３）の分割鉄心片１４が必要となり、この分割鉄心片１４を順次巻いて行くと、各連結部１５の位置が一層ずつ周方向にずれることになる。これによって、連結部１５の位置を層毎にずらして積層鉄心１７の強度を増している。

なお、例えば、積層鉄心の磁極が例えば２４極の場合は、３個の磁極を有する分割鉄心片を使用して積層鉄心を製造すると、連結部の位置が重なるので、この場合、分割鉄心片の極数を所定ピッチで変えることも行われ（特許文献１参照）、この場合も本発明は適用される。

この巻き積層装置１８に付設して設けられたコア厚測定装置１９について説明するが、コア厚測定装置１９は、無接触式の垂直距離センサを有し、円板上のテーブルの上に載った積層鉄心１７の高さは、垂直距離センサの高さＨから、垂直距離センサの測定距離ａを差し引くことによって、積層鉄心１７の高さを測定するようになっている。なお、垂直距離センサとして間隔をあけて配置した２つ距離センサを用いてもよい。この場合、２つの距離センサの間隔は、隣り合う各分割鉄心片１４の長さ（厳密にはその位相角）であってもよいし、隣り合う磁極間の距離（位相角）であってもよく、これによって、積層鉄心１７の高さ精度を更に向上できる。なお、コア厚測定装置１９の出力は、分割制御装置３１に入力されて、予め入力された積層鉄心１７の高さと比較して、帯状鉄心片１６の切断位置を出力している。

コア厚測定装置１９は、積層鉄心１７に対して磁極毎にその厚みを測定する。従って、巻き積層装置１８の送りを１磁極ピッチで間欠的に送って、帯状鉄心片１６を巻回積層してもよいし、１分割鉄心片ピッチ毎に搬送するが、テーブルの回転角度を検知して、積層鉄心１７の１磁極毎にその厚みを測定してもよい。
分割鉄心片１４の巻き始めの位置は、巻回積層している積層鉄心１７の厚みが一旦厚くなった後、薄くなるので検知可能であり、この位置を巻き終わり位置とするのが好ましい。

今、コア厚測定装置１９で分割鉄心片１４の巻き始めを検知し、このときの厚みが、必要とする積層鉄心の厚みＫより２ｔ（ｔは分割鉄心片１４の厚み）小さいことを検知し、磁極数ｎが２０（積層鉄心１７の磁極数）×２（層）となる位置を検知予測し、その位置を最終巻回の分割鉄心片１４の分割位置Ｚ（即ち、巻き終わり位置）とする。この位置は、連結部１５に一致する場合もあるし、分割鉄心片１４の途中位置であることもある。この実施の形態では、分割鉄心片打抜き装置１３と、巻き積層装置１８の距離が短いので、２層としたが、更に遠い場合には３層以上の場合もある。
従って、この実施の形態では最終巻回の分割鉄心片１４の分割位置Ｚは、分割鉄心片打抜き装置１３の更に上流側にあることになる。

そして、分割位置Ｚが通過するまでは、かしめ部の形状は半抜き突起２１とするが、分割位置Ｚを通過した後のかしめ部は、２０個（積層鉄心１７の磁極数）まで、かしめ貫通孔２２とする。これによって、次の積層鉄心の最下部に配置される鉄心片のかしめ部をかしめ貫通孔２２とすることができる。この分割位置Ｚを有する帯状鉄心片１６が、分割鉄心片打抜き装置１３と巻き積層装置１８の間に設けられた分断装置２０を通過するときに、分割位置Ｚで帯状鉄心片１６が分割される。
なお、以上の制御は分割制御装置３１に備えたプログラムによって行われる。

前記実施の形態においては、磁極数が２０のロータについて説明したが、更に磁極数は異なる場合であってもよいし、ステータの場合であっても本発明は適用される。
また、この実施の形態においては、分割鉄心片１４に３つの磁極を備えていたが２つ以下でもよいし、４つ以上であっても本発明は適用される。
更に、本実施の形態においては、巻回積層している積層鉄心の厚みを測定して、測定値から巻き終わり位置を検知したが、帯状鉄心片の厚みと巻回数から積層鉄心の積厚を算出してもよい。

（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の説明図である。 （Ａ）は積層された帯状鉄心片の積層状態を示す平面図、（Ｂ）は分割鉄心片のかしめ状態を示す断面図である。

符号の説明

１０：積層鉄心の製造装置、１１：被加工板、１２：アンコイラー、１３：分割鉄心片打抜き装置、１４：分割鉄心片、１５：連結部、１６：帯状鉄心片、１７：積層鉄心、１８：巻き積層装置、１９：コア厚測定装置、２０：分断装置、２１：半抜き突起、２２：かしめ貫通孔、２３：下側凸部、２４：上側凹部、２５：円弧状突出部、２６：円弧状窪み部、２８：抜き孔、３１：分割制御装置

Claims (2)

1. 所望数の磁極毎に分割した分割鉄心片が回動可能な連結部で連結されている帯状鉄心片を被加工板から形成し、該帯状鉄心片を螺旋状に巻回して、前記分割鉄心片にそれぞれ形成したかしめ部を介してかしめ積層する積層鉄心の製造方法において、
   前記帯状鉄心片を複数周巻回して積層鉄心を形成し、該巻回積層している積層鉄心の厚みを測定した測定値、又は前記帯状鉄心片の厚みと巻回数より得られる積層鉄心の厚みから、前記帯状鉄心片の最終巻回の巻き終わり位置を検知し、該巻き終わり位置より巻回方向前方ではかしめ突起を形成し、後方では後続積層鉄心形成用のかしめ貫通孔を形成し、且つ該巻き終わり位置で前記帯状鉄心片を分割することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 所望数の磁極毎に分割した分割鉄心片が回動可能な連結部で連結されている帯状鉄心片を被加工板から形成し、且つ、該それぞれの分割鉄心片にかしめ部を形成する分割鉄心片打抜き装置と、前記帯状鉄心片を螺旋状に巻回しかしめ積層する巻き積層装置と、前記分割鉄心片打抜き装置と前記巻き積層装置の間に設けられ、前記帯状鉄心片の分割鉄心片を分割する分断装置とを有する積層鉄心の製造装置において、
   前記巻き積層装置に付属して前記帯状鉄心片を巻回しかしめ積層された積層鉄心の積厚を測定するか、又は前記帯状鉄心片を構成する分割鉄心片の厚みと前記巻き積層装置の巻回数から積層鉄心の積厚を算出する積層鉄心厚み計測装置と、
   前記積層鉄心厚み計測装置からの積層鉄心の厚み信号と、前記巻き積層装置から前記分割鉄心片打ち抜き装置までの距離から、前記帯状鉄心片の最終巻回の巻き終わり位置を検知する分割制御装置とを設け、
   前記分割鉄心片打抜き装置では、前記分割制御装置からの信号により前記巻き終わり位置より巻回方向前方でかしめ突起を形成し、後方で次に形成される積層鉄心形成用のかしめ貫通孔を形成して、更に、
   前記分割制御装置で検知された前記巻き終わり位置で、前記分断装置を用いて該帯状鉄心片を分割することを特徴とする積層鉄心の製造装置。

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