JP2010110123A

JP2010110123A - 積層コア及びその製造方法

Info

Publication number: JP2010110123A
Application number: JP2008280135A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Yokoo; 次男横尾
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】積層コアに回転軸を挿通して一体化する積層コアにおいて回転軸との芯出し精度の確保と高トルク伝達を容易に確保する。
【解決手段】第１の鋼板３と第２の鋼板４とを積層して積層コア１を形成し、第１の鋼板にはバーリング加工により回転軸より小径の内径に形成された円筒状部分３ａを設け、第２の鋼板には円筒状部分を外囲する大径孔４ａを設ける。回転軸を圧入した場合に小径孔のみに圧入され、大径孔の内径の精度の悪さに影響されなくなり、高い芯出し精度が確保される。小径孔をバーリング加工による円筒状部分の内周面により形成することにより、その内周面に対して回転軸が圧入されることになり、圧着部分の広い面積が確保されるため、高トルク伝達に容易に対応し得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸が挿通される回転軸挿通孔を有する複数の鋼板を積層した積層コア及びその製造方法に関するものである。

従来、回転電機としてのモータ等のコアには電磁鋼板を積層した積層コアを用いたものがある（例えば特許文献１参照）。そのような積層コア１１としては、例えば図５に示されるように、複数枚の鋼板１２を、各鋼板１２に設けられた回転軸挿通孔１２ａを同軸に整合させて積層して形成されている。その積層コア１１の各回転軸挿通孔１２ａからなる貫通孔（１２ａ）に回転軸１３が挿通される。
特開２００３−９４４２号公報

上記したように構成された積層コア１１の各鋼板１２の製造において、帯状の板材から打ち抜いて各鋼板１２を形成するようにしたものがある。打ち抜き加工により複数の放射状ティース形状や回転軸挿通孔１２ａの形成を一度の工程でできるため製造コストを低廉化し得る。

しかしながら、打ち抜き加工による打ち抜き孔には加工硬化が生じ、回転軸挿通孔１２ａの内周面が加工硬化する。例えば母材（上記板材）に一般的なＳＰＣＣを用いた場合には、その硬さとしてＨｖ（ビッカース硬さ）が１２０程度であるのに対して、打ち抜き加工により回転軸挿通孔１２ａの内周面が図６に示されるように種々の切断面形状になり、図においてＨ１で示される部分のＨｖが２４０程度、Ｈ２で示される部分のＨｖが２６０程度、Ｈ３で示される部分のＨｖが２８０程度になる場合がある。それに対して、回転軸１３を例えば一般的なＳ３５Ｃを用いた場合には、加工後の表面のＨｖは２３０程度であり、さらに高トルク伝達力を得るためにナール加工部１３ａを設けた場合にはそのナール加工部１３ａのＨｖは２３５程度になる。

上記したような構成では、回転軸挿通孔１２ａの加工硬化した部分の方が回転軸１３よりも硬度が高くなっているため、回転軸１３の回転軸挿通孔１２ａへの圧入時に凝着が発生する虞がある。この圧入時凝着はナール固定部１３ａを設けた場合だけでなく公知の圧入固定の場合でも生じ、芯出し精度に悪影響を及ぼす。また、同一の金型で多数の打ち抜きを行うことによりプレス打ち抜き面（回転軸挿通孔１２ａの内周面）の形状が変化するようになり、積層コアにおける回転軸挿通孔１２ａの内周面形状が不安定になり、圧入による回転軸１３の保持強度のばらつきが生じるという問題もある。

このような課題を解決して、積層コアに回転軸を挿通して一体化する積層コアにおいて回転軸との芯出し精度の確保と高トルク伝達を容易に確保することを実現するために本発明に於いては、回転軸が挿通される回転軸挿通孔を有する複数の鋼板を積層して形成された積層コアであって、前記複数の鋼板が、前記回転軸挿通孔が前記回転軸の外径よりも大きい大径孔に形成された第１の鋼板と、前記回転軸挿通孔が前記回転軸を圧入させる大きさの小径孔に形成された第２の鋼板とからなり、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板とがそれぞれ所定の枚数ずつ交互に積層されているものとした。

特に、前記第２の鋼板の前記小径孔が、円筒状部分を有する形状にバーリング加工されていると良く、また、前記回転軸の前記回転軸挿通孔に対応する部分がナーリング加工されていると良い。

このように本発明によれば、積層コアが、大径孔を有する第１の鋼板と小径孔を有する第２の鋼板とをそれぞれ所定枚数ずつ交互に積層して構成され、小径孔の大きさが回転軸を圧入するための大きさとし、大径孔の大きさが回転軸よりも大径とすることから、回転軸を圧入した場合に小径孔のみに圧入され、大径孔の内径の精度の悪さに影響されなくなる。小径孔を回転軸の圧入時に凝着しない硬度となるように加工した場合に単純な打ち抜きに対して製造コストが高くなったとしても、その小径孔を有する第１の鋼板の枚数を少なくすることにより全体のコスト高とはならずに、凝着を回避した回転軸の圧入状態を実現し得る。小径孔となる部分が少なくても、トルク伝達に十分な圧入部分を確保する程度に第１の鋼板の枚数を設定することにより対応可能である。

特に、小径孔をバーリング加工による円筒状部分の内周面により形成することにより、その内周面に対して回転軸が圧入されることになり、圧着部分の広い面積が確保されるため、高トルク伝達に容易に対応し得る。また、バーリング加工では打ち抜き加工のような大きな加工硬化が生じないため、内周面の硬度が回転軸の外周面の硬度より低くなり、回転軸にナール加工部分を設けた場合のみならず圧入固定する場合に対しても凝着が生じることのない圧入状態にすることができる。また、回転軸にナール加工部分が設けられていることにより、より一層高トルク伝達が確保される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に基づく積層コア１に回転軸２を圧入した状態の要部断面図である。積層コア１は例えばモータの回転子として用いられる。図示例の積層コア１は、複数の電磁鋼板が積層されて形成されており、具体的には１枚の第１の鋼板３と２枚の第２の鋼板４とがそれぞれの枚数ずつ交互に積層されている。

上記１枚の第１の鋼板３と２枚の第２の鋼板４とを図２に示す。図２（ａ）に示されるように、回転軸１が圧入される前の第１の鋼板３には、その中心に積層コア１における回転軸挿通孔１ａを形成するためのボス形状の円筒状部分３ａが同軸に形成されている。この円筒状部分３ａの内周面からなる小径孔３ｂの内径ｄ１は、回転軸５を圧入固定する程度の大きさとして回転軸５の外径Ｄ１よりも小径である（ｄ１＜Ｄ１）。第２の鋼板４の中心には、円筒状部分３ａを外囲するべくその外径Ｄ２よりも拡径された内径ｄ２（＞Ｄ２）の貫通孔からなる大径孔４ａが形成されている。

これら第１の鋼板３と第２の鋼板４とを積層しかつ回転軸５の圧入前の状態を図２（ｂ）に示す。図に示されるように、円筒状部分３ａの外周面と大径孔４ａとの間には隙間ｓ１が、円筒状部分３ａの突出方向端（図における下端）と第２の鋼板４の同方向端（図における下端）との間には隙間ｓ２がそれぞれ生じるように各寸法が設定されていると良い。

これら各鋼板３・４の形成要領について図３および図４を参照して説明する。各鋼板３・４は、タクトラインで図に示されるような帯状電磁鋼板６からプレス機により打ち抜かれて形成される。図３は平面図であり、図４は側断面であり、それぞれの（ａ）は第１のタクトであり、（ｂ）は第２のタクトであり、（ｃ）は第３のタクトである。

第１のタクトでは、第１鋼板３となる部分の中心位置には下孔用パンチ７ａにより下孔６ａが形成され、第２の鋼板４となる部分の中心位置には軸孔用パンチ７ｂにより大径孔４ａが形成される。なお、図示例では第１の鋼板３となる部分の所定位置には計量用パンチ７ｃにより貫通孔からなる計量孔８ａが形成される。第２のタクトでは、第１の鋼板３となる部分の下孔６ａに対してバーリング用チップ７ｄにより円筒状部分３ａが形成され、各鋼板３・４となる部分の各所定位置にはダボ用パンチ７ｅにより凹状（裏面側に凸）のだぼ８ｂが形成される。そして第３のタクトで、外径打ち抜き用パンチ７ｆにより複数のティースの放射状形状が形成された各鋼板３・４が打ち抜かれ、次の積層工程に搬送される。

上記タクトラインで形成されて図２のように積層された積層コア１に対して回転軸５を組み付けるには、回転軸５を円筒状部分３ａに圧入する。回転軸５の圧入により回転軸５の外径Ｄ１に合わせて円筒状部分３ａが押し拡げられ、図２（ｂ）で示した各隙間ｓ１・ｓ２を埋めるように円筒状部分３ａが変形することができる。各隙間ｓ１・ｓ２の寸法を、円筒状部分３ａの変形後に各隙間ｓ１・ｓ２が完全にまたはほぼ埋まるように設定すると良い。

バーリング加工された部分の硬度は打ち抜き加工に比べて大分低いため、各材質が従来と同じ場合に回転軸５の硬度に対して低硬度になる。したがって、圧入による凝着が生じることが無く、また回転軸５に硬度が高いナール部５ａが設けられている場合に硬度の低い圧入部分３ａに硬度の高いナール部５ａが圧入されるため、安定して回転軸５を圧入することができる。またナール部５ａが軸線に沿う突条により形成されている場合には、圧入により突条ナール部５ａが円筒状部分３ａの内周面に食い込むため、高トルク伝達を容易に実現し得る。

また、第２の鋼板４の大径孔４ａは打ち抜き加工されていることから硬度が高くなっているが、回転軸５は円筒状部分３ａを介して大径孔４ａに対して挿通状態となる。したがって、硬度の高い大径孔４ａの内周面の形状が不規則になっていても、その形状による影響を受けることがないため回転軸５の積層コア１に対する芯出し精度を高くし得る。

なお、上記図示例では、円筒状部分３ａと大径孔４ａとの間に隙間ｓ１が生じる設定したが、その隙間ｓ１を０または０とみなせる程度にしても良い。このようにすることにより、各鋼板３・４の積層時に円筒状部分３ａと大径孔４ａとにより鋼板３・４間の位置決めをすることができ、その場合には、だぼ（計量孔８ａ）８ｂを省略することができる。

本発明に基づく積層コアに回転軸を圧入した状態の要部断面図である。（ａ）は各鋼板の積層前の状態を示す要部断面図であり、（ｂ）は積層状態を示す要部断面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は各鋼板の形成要領を順に示す平面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応する側断面図である。従来の積層コアを示す要部側断面図である。打ち抜き加工された鋼板の回転軸挿通孔を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１積層コア、１ａ回転軸挿通孔
２回転軸
３第１の鋼板、３ａ円筒状部分
４第２の鋼板、４ａ大径孔
５回転軸、５ａナール部
６帯状電磁鋼板

Claims

回転軸が挿通される回転軸挿通孔を有する複数の鋼板を積層して形成された積層コアであって、
前記複数の鋼板が、前記回転軸挿通孔が前記回転軸の外径よりも大きい大径孔に形成された第１の鋼板と、前記回転軸挿通孔が前記回転軸を圧入させる大きさの小径孔に形成された第２の鋼板とからなり、
前記第１の鋼板と前記第２の鋼板とがそれぞれ所定の枚数ずつ交互に積層されていることを特徴とする積層コア。
前記第２の鋼板の前記小径孔が、バーリング加工による円筒状部分の内周面からなることを特徴とする請求項１に記載の積層コア。
前記回転軸の前記回転軸挿通孔に対応する部分がナーリング加工されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層コア。
回転軸が挿通される回転軸挿通孔を有する複数の鋼板を積層して回転電機の積層コアを製造する積層コアの製造方法であって、
前記回転軸の外径よりも大きい大径孔を有する第１の鋼板を打ち抜き加工する工程と、打ち抜き加工されかつ前記回転軸を圧入させる大きさの小径孔をバーリング加工した第２の鋼板を形成する工程と、前記回転軸を挿通するべく前記大径孔と前記小径孔とを同軸に合わせつつ前記前記第１の鋼板と前記第２の鋼板とをそれぞれ所定の枚数ずつ積層する工程とを有することを特徴とする積層コアの製造方法。