JP2013226049A - 回転子鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、キー部を有する軸孔の打ち抜き工法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る回転子鉄心の製造方法は、帯状金属薄板１９から中央に軸孔２５を有する回転子鉄心片２３を複数枚積層して形成する回転子鉄心２の製造方法において、前記軸孔２５はキー部打ち抜き工程と内径打ち抜き工程の２工程にて行われ、前記キー部打ち抜き工程は第１のキー部打ち抜き工程と第２のキー部打ち抜き工程により行われている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに使用する回転子鉄心及びその製造方法に関し、特に、キー部を有する軸孔の打ち抜き工法に関する。

従来、帯状金属薄板から円形板状の鉄心片を打ち抜き積層した際は、固定子鉄心又は回転子鉄心の場合、その板厚偏差における円周方向の磁気特性のバラツキをなくして均一化を計るために、積層する円形板状の各鉄心片を所定角度ずつ回転させて所定の厚さに積層（所謂転積）を行っているが、１枚毎に所定角度ずつ回転させて転積すると、転積に時間がかかり過ぎ、作業効率が大幅に低下していた。

特開昭５６−４４３６７

従来の鉄心片の転積方法は、回転子鉄心においては次のような課題が存在していた。すなわち、回転子鉄心片を転積することなく各回転子鉄心片を積層させた場合には、回転子鉄心における円周方向の磁気特性にバラツキが存在しているため、高精度の回転特性が要求されるモータには不向きであった。
特に、回転子鉄心においてはシャフトを挿入する軸孔を備えているため、軸孔の打ち抜き精度が低い場合や、転積が不十分で直角度の精度が低い場合は、大幅にモータ特性の低下を引き起こすおそれがあった。
しかしながら、回転子鉄心片を打ち抜く毎に毎回転積を行うと、転積が完了するまでの間は他工程の打ち抜きが行えず、生産性が低下してしまうという、相反する問題を抱えていた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、キー部を有する軸孔の打ち抜き工法を提供することを目的とする。

本発明に係る回転子鉄心の製造方法は、帯状金属薄板から中央に軸孔を有する回転子鉄心片を複数枚積層して形成する回転子鉄心の製造方法において、前記軸孔はキー部打ち抜き工程と内径打ち抜き工程の２工程にて行われる。

本発明に係る回転子鉄心の製造方法は、前記キー部打ち抜き工程は第１のキー部打ち抜き工程と第２のキー部打ち抜き工程により行われている。

本発明に係る回転子鉄心の製造方法は、前記第１のキー部打ち抜き工程で第１のミスマッチ孔を、前記第２のキー部打ち抜き工程で第２のミスマッチ孔が形成されている。

本発明に係る回転子鉄心の製造方法は、前記軸孔を形成した前記帯状金属薄板を最終打ち抜き工程に搬送し、前記帯状金属薄板から前記回転子鉄心片の外径抜きを行う際に、前記最終打ち抜き工程における下刃物を１ショット毎に９０°回転させ、前記軸孔の向きを一方向に揃えて前記回転子鉄心片の積層を行っている。

本発明の第１の実施の形態に係る回転子鉄心の製造方法は、軸孔形成をキー部打ち抜き工程と内径打ち抜き工程の２工程に分けて行っているため、パンチ刃物の交換が摩耗が進行しやすいキー部打ち抜き用のパンチのみでよくなる。また、内径抜き工程ではキー部の打ち抜き線より内側を打ち抜いているので、打ち抜き線の２度切りを防止し、材料のズレや切滓の発生を抑えることができる。

本発明に第２の実施の形態に係る回転子鉄心の製造方法は、第１のキー部打ち抜き工程と第２のキー部打ち抜き工程に分けて、互いに向きを異ならせたキー部を形成することで、外径打ち抜き工程における転積角度を小さくして、生産スピードを向上させることができる。また、第１のキー部打ち抜き工程、第２のキー部打ち抜き工程のそれぞれで、第１のミスマッチ孔、第２のミスマッチ孔を形成しているので、軸孔打ち抜きを２工程に分けることなく1工程で完成させることができ、軸孔の真円精度を落とすことがない。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る回転子鉄心の製造方法の説明図である。（Ａ）：キー部打ち抜き工程、（Ｂ）：内径打ち抜き工程、（Ｃ）：外径打ち抜き工程 図２は図１の内径打ち抜き工程における拡大平面図である。 図３は本発明の第２の実施の形態に係る回転子鉄心の製造方法の説明図である。（Ａ）：第１のキー部打ち抜き工程、（Ｂ）：第２のキー部打ち抜き工程、（Ｃ）：内径打ち抜き工程、（Ｄ）：外径打ち抜き工程

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。まず、本発明の第１、第２実施の形態に共通する回転子鉄心について説明する。回転子鉄心は図１に示すように、厚みが例えば０．１５〜０．５ｍｍ程度の帯状金属薄板１９から、回転子鉄心片２３を打ち抜き、所定の角度だけ回転を行い、積層して構成されるものである。ここで、回転子鉄心片２３の積層方法には、かしめ、溶接、及び接着のいずれか１を適用することも、また、いずれか２以上を併用することもできる。

この回転子鉄心２は、回転子鉄心２をモータとして使用する際にシャフト（図示せず）が挿入される軸孔２５を有し、その軸孔２５の外周の一部にシャフトのキー溝と嵌合するキー部２４が形成されている。
さらに軸孔２５を規定する回転子鉄心２のキー部２４と隣り合う部分は、回転子鉄心２の径方向外側に向けて窪む凹部１３が形成されている。
この凹部１３はシャフトが回転子鉄心２に挿入された際にシャフトの周面から離れるように窪んでおり、シャフトからの応力が直接作用しないようになっている。

そして、図２に示すように、凹部１３の内周面１４とシャフトの周面１５（すなわち軸孔の周面）には０．１〜０．５ｍｍ程度の段差Ｔが形成されている。
回転子鉄心２の内径打ち抜き工程に際しては、キー部打ち抜き工程と軸孔打ち抜き工程の２工程に分けて形成しているため、凹部１３の内周面１４の同一箇所の二度切りを防止する目的で段差Ｔを形成している。
また、この段差Ｔを形成することで、凹部１３の内周面１４とシャフトの周面１５の距離を離すことができ、回転子鉄心とシャフトを焼き嵌め嵌合する際の凹部１３にかかる応力集中を改善することができる。

続いて、本発明の第１の実施の形態に係る回転子鉄心の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
まず、図１において、図示しないプレス装置内にフープ材からなる帯状金属薄板１９がパイロット孔１８をガイドとして搬送され、この帯状金属薄板１９はプレス装置内の金型（図示せず）の１ショット動作と同期してパイロット孔１８のピッチ毎に搬送されている。

まず、キー部打ち抜き金型を用いてキー部の形成を行うキー部打ち抜き工程（Ａ）について説明する。図１に示すように軸孔２５の形成予定箇所の中心から点対象に配置されるキー部２０を打ち抜く。
この場合、キー部２０は凸部２１が径方向内側を向いて、軸孔２５の形成予定箇所の中心から平面視して９０°と２７０°の位置に２つ形成されている。

続いて、内径打ち抜き金型を用いて回転子鉄心片２３の軸孔２５の形成を行う内径打ち抜き工程（Ｂ）について説明する。図２に示すように、ここでは、内径２２（前記キー部打ち抜き工程により形成したキー部２０以外の箇所）を打ち抜き、軸孔２５の形成を完成させる。このときキー部２０を２度切りしてしまうと、軸孔２５のズレや切滓を発生させてしまうため、すでに打ち抜き形成されたキー部２０の打ち抜き線（すなわち凹部１３の内周面１４）より内側を重複させて、内径２２の打ち抜きを行う。この内径２２の打ち抜きはキー部２０の打ち抜き線を２度切りしない程度に０．１〜０．５ｍｍの間で内側にズレていれば良く、内径２２の打ち抜き後は凹部１３の内周面１４と軸孔２５の周面１５には０．１〜０．５ｍｍ程度の段差Ｔが形成される。

次の最終工程では、外径打ち抜き金型を用いて回転子鉄心片２３の外径２６の打ち抜きを行う外径打ち抜き工程（Ｃ）について説明する。この外径抜きが行われた後に、外径抜き金型の下刃物（図示せず）を１８０°回転させると、外径抜きによって得られた１枚の回転子鉄心片２３は、キー部の向きが常に一定となって積層されて回転子鉄心２が得られる。

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る回転子鉄心の製造方法について、図３を参照しながら説明する。
まず、図３において、図示しないプレス装置内にフープ材からなる帯状金属薄板１がパイロット孔３をガイドとして搬送され、この帯状金属薄板１はプレス装置内の金型（図示せず）の１ショット動作と同期してパイロット孔３のピッチ毎に搬送されている。

まず、第１のキー部打ち抜き金型を用いてキー部の形成を行う第１のキー部打ち抜き工程（Ａ）について説明する。図３に示すように軸孔１１の形成予定箇所の中心から点対象に配置される第１のキー部４と、第１のキー部４の中央角度位置の中間に配置される第１のミスマッチ孔５を打ち抜く。
この場合、第１のキー部４は凸部６が径方向内側を向いて、軸孔１１の形成予定箇所の中心から平面視して０°と１８０°の位置に２つ形成されている。また、第１のミスマッチ孔５は軸孔１１の形成予定箇所の中心から平面視して９０°と２７０°の位置に２つ形成されている。

次に、第２のキー部打ち抜き金型を用いてキー部の形成を行う第２のキー部打ち抜き工程（Ｂ）について説明する。図３に示すように軸孔１１の形成予定箇所の中心から点対象に配置される第２のキー部７と第２のキー部７の中央角度位置の中間に配置される第２のミスマッチ孔８を打ち抜く。
この場合、第２のキー部７は凸部９が径方向内側を向いて、軸孔１１の形成予定箇所の中心から平面視して９０°と２７０°の位置に２つ形成されている。また、第２のミスマッチ孔８は軸孔１１の形成予定箇所の中心から平面視して０°と１８０°の位置に２つ形成されている。

前述のプレス装置の打ち抜き金型によって、各キー部の凸部の向きは各々９０°差となって形成されている。なお、第１のキー部打ち抜き工程（Ａ）と第２のキー部打ち抜き工程（Ｂ）は同時に行わず、第１のキー部４の打ち抜きが行われている間は第２のキー部７の打ち抜きは中断した状態で、第２のキー部７の打ち抜きが行われている間は第１のキー部の４打ち抜きは中断した状態となり、つまり工程（Ａ）と工程（Ｂ）は間欠制御により、交互に動作するものであり、このように工程（Ａ）と工程（Ｂ）を経て、帯状金属薄板１は次工程に送られる。

続いて、内径打ち抜き金型を用いて回転子鉄心片１０の軸孔１１形成を行う内径打ち抜き工程（Ｃ）について説明する。図２に示すように、ここでは、内径１６（前記第１、第２のキー部打ち抜き工程により形成したキー部４、７以外の箇所）を打ち抜き、軸孔１１の形成を完成させる。このときキー部４、７を２度切りしてしまうと、軸孔１１のズレや切滓を発生させてしまうため、すでに打ち抜き形成されたキー部４、７の打ち抜き線（すなわち凹部１３の内周面１４）より内側を重複させて、内径１６の打ち抜きを行う。この内径１６の打ち抜きはキー部４、７の打ち抜き線を２度切りしない程度に０．１〜０．５ｍｍの間で内側にズレていれば良く、内径１６の打ち抜き後は凹部１３の内周面１４と軸孔１１の周面１５には０．１〜０．５ｍｍ程度の段差Ｔが形成される。

また、内径打ち抜き工程では第１、第２のキー部４、７のそれぞれに対応するために、軸孔１１の中心から平面視して０°、９０°、１８０°、２７０°の位置が内側に窪んだ形状で内径１６の打ち抜きを行っている。
このため、前記した第１、第２のキー部４、７の打ち抜き工程では、キー部４、７の形成と同時に各々９０°異なってミスマッチ孔５、８を形成することで、内径打ち抜き工程（Ｃ）で新たなキー部が軸孔１１の中心から平面視して０°、９０°、１８０°、２７０°の位置に４つ形成されるのを防止している。

次の最終工程では、外径打ち抜き金型を用いて回転子鉄心片１０の外径１７の打ち抜きを行う外径打ち抜き工程（Ｄ）について説明する。この外径抜きが行われた後に、外径抜き金型の下刃物（図示せず）を９０°回転させると、外径抜きによって得られた１枚の回転子鉄心片１０は、各キー部の向きが常に一定となって搬出され、積層されて回転子鉄心２が得られる。

したがって、前述の方法では、１枚の帯状金属薄板に各々キー部の向きが異なる状態で非対称の軸孔１１を形成し、外径抜きを行った後に、９０°回転させて回転子鉄心片１０を積層しているため、周知の１８０°転積を行って回転子鉄心を形成した構成と全く同じとなっている。

１：帯状金属薄板、２：回転子鉄心、３：パイロット孔、４：第１のキー部、５：第１のミスマッチ孔、６：凸部、７：第２のキー部、８：第２のミスマッチ孔、９：凸部、１０：回転子鉄心片、１１：軸孔、１２：キー部、１３：凹部、１４：内周面、１５：シャフト周面、１６：内径、１７：外径、１８：パイロット孔、１９：帯状金属薄板、２０キー部、２１：凸部、２２：内径、２３：回転子鉄心片、２４：キー部、２５：軸孔、２６：外径

Claims (4)

1. 帯状金属薄板から中央に軸孔を有する回転子鉄心片を複数枚積層して形成する回転子鉄心の製造方法において、前記軸孔はキー部打ち抜き工程と内径打ち抜き工程の２工程にて行われることを特徴とする回転子鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載の回転子鉄心の製造方法において、前記キー部打ち抜き工程は第１のキー部打ち抜き工程と第２のキー部打ち抜き工程により行われていることを特徴とする回転子鉄心の製造方法。
3. 請求項２記載の回転子鉄心の製造方法において、前記第１のキー部打ち抜き工程で第１のミスマッチ孔を、前記第２のキー部打ち抜き工程で第２のミスマッチ孔が形成されることを特徴とする回転子鉄心の製造方法。
4. 請求項３記載の回転子鉄心の製造方法において、前記軸孔を形成した前記帯状金属薄板を最終打ち抜き工程に搬送し、前記帯状金属薄板から前記回転子鉄心片の外径抜きを行う際に、前記最終打ち抜き工程における下刃物を１ショット毎に９０°回転させ、前記軸孔の向きを一方向に揃えて前記回転子鉄心片の積層を行うことを特徴とする回転子鉄心の製造方法。

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