JP2017005945A - 金属板の打ち抜き方法及び金属板の打ち抜きシステム - Google Patents

Abstract

【課題】幅狭の架設部を容易かつ高精度に打ち抜き形成する金属板の打ち抜き方法を提供すること。【解決手段】ワーク２８をせん断により打ち抜いて架設部２９を形成する。前工程において複数の収容孔２４を打ち抜いた後に、後工程において収容孔２４の内周を保持しながら収容孔２４群の外周側を円形に打ち抜いてコア板２２とし、収容孔２４の内周とコア板２２の外周との間に幅狭の架設部２９を形成する。【選択図】図１２

Description

本発明は、金属板をせん断により打ち抜いて架設部を形成する打ち抜き方法及び打ち抜きシステムに関するものであって、特に狭い幅の架設部の形成に適する金属板の打ち抜き方法及び打ち抜きシステムに関するものである。

永久磁石同期モータのロータは、ロータの本体が多数の電磁鋼板よりなるコア板を積層して構成され、前記本体に形成した貫通孔に永久磁石が挿入されている。この構成においては、漏れ磁束を少なくするために、前記永久磁石がロータの外周側に設置されて、ステータに接近されていることが好ましく、このようにすればモータの稼働効率が向上する。永久磁石をロータの外周側に設置するためには、前記貫通孔とロータの外周との間の鋼板部分，つまり、ロータの外周に沿って延びる架設部の幅を可能な限り狭くする必要がある。

しかし、このような幅狭の架設部の形成は困難である。すなわち、前記コア板は前記貫通孔が形成されるように、プレスによるせん断で加工されることが一般的であるが、幅狭の架設部は、せん断時の圧力によって千切れて分断されるため、前記のように幅狭の架設部の形成は困難である。また、幅狭の架設部が形成されるように貫通孔をレーザ加工で形成する場合は、その加工に時間がかかるばかりでなく、架設部が熱によって千切れて分断されるおそれが多分にある。

さらに、幅狭の架設部が形成されるように貫通孔を切削加工で形成する場合は、レーザ加工以上に時間がかかるとともに、切削刃の摩耗等により加工精度が低下するおそれがある。

特許文献１には、幅狭の架設部を設けることなく、漏れ磁束を低下させて稼働効率の向上を目指したモータが開示されている。この特許文献１のモータの構成は、ロータコアの本体であるバルク体の外周に複数の凹溝を形成し、その凹溝内にバルク体とは別体の電磁鋼板を積層した鋼板積層体を設けて、バルク体と鋼板積層体との間に永久磁石を設けるという構成が採用されている。

特開２０１２-１１５０８９号公報

特許文献１の構成においては、ロータコアがバルク体と鋼板積層体とに分割構成されているため、部品点数が多くなって構成が複雑になる。しかも、ロータコアの鋼板とバルク体の鋼板との間において板厚方向における高低差が生じやすく、高低差が生じた場合は、漏れ磁束が発生して、モータ効率が低下される。

本発明の目的は、漏れ磁束の低減等に有効な幅狭の架設部を容易に形成できる金属板の打ち抜き方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明においては、金属板をせん断により打ち抜いて架設部を形成する打ち抜き方法において、前工程において前記架設部の第１の側面側を打ち抜いた後に、後工程において前記第１の側面側を保持しながら前記架設部の第２の側面側を打ち抜いて前記架設部を形成することを特徴とする。

以上の方法においては、架設部の第１の側面側が移動しないように保持された状態で、架設部の第２の側面側が打ち抜かれるため、架設部は幅が狭いものであっても、せん断による打ち抜きによって、曲がったり、捩れたり、分断されたりすることなく形成される。

本発明によれば、幅狭の架設部を容易に形成できるという効果がある。

ロータコアの分解斜視図。 ロータコアの一部平面図。 ワークの打ち抜き状態を示す平面図。 コア板の平面図。 第１打ち抜き装置における打ち抜き動作開始状態を示す一部断面図。 第１打ち抜き装置における打ち抜き直前状態を示す一部断面図。 第１打ち抜き装置における打ち抜き終了状態を示す一部断面図。 第２打ち抜き装置における打ち抜き動作開始状態を示す一部断面図。 第２打ち抜き装置における打ち抜き直前状態を示す一部断面図。 第２打ち抜き装置における打ち抜き終了状態を示す一部断面図。 保持型と収容孔との関係を示す断面図。 保持型と架設部との関係を示す断面図。

以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
はじめに、回転電機としての永久磁石同期モータのロータコア２１の構成を説明する。
図１に示すように、ロータコア２１においては、電磁鋼板よりなる多数枚の打ち抜き製品である円形板としてのコア板２２が積層されてコア本体２３が構成されている。コア本体２３には、その周方向に沿って複数の収容孔２４がコア本体２３の厚さ方向に貫設されており、その収容孔２４内には永久磁石２５が収容されている。図２に示すように、収容孔２４内には永久磁石２５を固定するためのエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂２６が充填されている。コア本体２３の中心にはモータの回転軸（図示しない）を通すための軸孔２７が貫設されている。

図２に示すように、各収容孔２４の内周とコア板２２の外周との間には幅の狭い（例えば、幅０．１ミリメートル）架設部２９が形成されている。そして、収容孔２４の内周が架設部２９の第１の側面側２９１を構成し、コア板２２の外周が架設部２９の第２の側面側２９２を構成する。

前記ロータコア２１は以下のようにして製造される。
図３に示すように、帯状のワーク２８が一方向（図３の矢印方向）に間欠的に搬送され、その停止中において、ワーク２８の円形域に１枚のコア板２２分の複数の収容孔２４がせん断によって透設されるとともに、収容孔２４群の中心に軸孔２７がせん断によって透設される。なお、前記軸孔２７は、収容孔２４の打ち抜きと同時または打ち抜きの前後のいずれのタイミングにおいて打ち抜かれてもよい。

次いで、ワーク２８が収容孔２４群の中心を中心とした収容孔２４の外周側の円形域においてせん断によって打ち抜かれて図４に示す円形のコア板２２となり、そのコア板２２が積層されて図１に示すコア本体２３となる。そして、コア本体２３の収容孔２４内に永久磁石２５が収容され、次いで、収容孔２４内に熱硬化性樹脂２６が充填されるとともに、加熱硬化されてロータコア２１となる。

前記収容孔２４は、図５〜図７に示す金属板の打ち抜きシステムを構成する第１打ち抜き装置３１によって打ち抜かれる。この第１打ち抜き装置３１は、固定の下型３２と、昇降動作される上型３３とを備えている。下型３２には、収容孔２４の打ち抜きのための打ち抜き孔３４を有するダイ３５が設けられている。上型３３には、前記打ち抜き孔３４に対向するとともに、前記打ち抜き孔３４内に進入可能なパンチ３６と、そのパンチ３６の周囲においてワーク２８を押さえる押さえ型３７とが備えられている。

そして、図５及び図６に示すように、ダイ３５上を間欠的に搬送されるワーク２８の搬送停止時に、上型３３が下降されて、ワーク２８が押さえ型３７によって押さえられる。そして、図６及び図７に示すように、その状態でパンチ３６の下降により、そのパンチ３６と打ち抜き孔３４とによって収容孔２４が打ち抜かれる。

前記収容孔２４の打ち抜き後に、金属板の打ち抜きシステムを構成する第２打ち抜き装置４１により、コア板２２が打ち抜かれる。
すなわち、図８〜図１０に示すように、第２打ち抜き装置４１は、固定の下型４２と、昇降動作される上型４３とを備えている。下型４２には、コア板２２の外形形状の打ち抜き孔４４が形成されたダイ４５が設けられている。ダイ４５にはコア板２２の外形に対応するとともに、昇降可能にしたスライド型４５１が設けられ、このスライド型４５１は図示しないばね等の付勢手段によって上方に向かって付勢されている。

上型４３には前記コア板２２の外形に対応するとともに、前記打ち抜き孔４４内に進入可能なパンチ４６と、パンチ４６の外周側に位置する押さえ型４７とが設けられている。パンチ４６の下面において、打ち抜かれた収容孔２４と対応する位置には保持型４８が設けられている。図１１及び図１２に示すように、この保持型４８の側面には、打ち抜き後のコア板２２の架設部２９と対向する位置，すなわち架設部予定位置において収容孔２４の内周面（第１の側面側２９１）を保持する保持面４９と、その保持面４９の下側に位置し、下方ほど後退するように傾斜する（保持面５０に対して傾斜角度θが１０度〜３０度程度）案内面５０が形成されている。保持型４８の保持面４９以外の部分の外周面と収容孔２４の内周面との間にはクリアランスαが形成される。保持型４８の案内面５０と保持型４８の下面との間のコーナ部５１は円弧状等の曲面に形成されている。

そして、図８，図９及び図１１に示すように、ワーク２８の打ち抜きに際して、第２打ち抜き装置４１の上型４３が下降すると、保持型４８が収容孔２４内に進入される。このとき、保持型４８において、収容孔２４の架設部予定位置と対向している部分以外の外周面は収容孔２４の内周面との間にクリアランスαが形成されるため、収容孔２４の内周面に接触することはない。架設部予定位置と対向している部分のコーナ部５１は、曲面状に形成されるとともに、コーナ部５１に続く部分には傾斜状の案内面５０が形成されているため、この案内面５０によって保持面４９は収容孔２４の内周面の架設部予定位置に向かって円滑に案内される。そして、図９に示すように、保持面４９が架設部予定位置における収容孔２４の内周面に接し、その内周面を保持して、架設部予定位置の動きを規制する。

引き続き、図１０及び図１２に示すように、上型４３の下降によって、パンチ４６により収容孔２４の内周からわずかに離れた外周部（架設部２９の第２の側面側２９２）が円形状に打ち抜かれてコア板２２となり、架設部２９が形成される。このとき、収容孔２４の外周部の位置が打ち抜かれても、架設部２９は保持面４９によって保持されているため、その架設部２９は分断されたり、変形されたりすることなく、適正状態でコア板２２上に残留される。

このため、コア板２２の外周と収容孔２４の内周との間には、細幅の架設部２９が形成される。
従って、本実施形態においては、以下の効果がある。

（１）架設部２９が形成される予定位置を保持型４８の保持面４９で保持するため、コア板２２の打ち抜きに際して架設部予定位置が移動することを防止できる。このため、架設部２９が幅狭であっても、架設部２９を曲がったり、捩れたり、分断されたりすることなく、高精度に打ち抜くことができる。従って、このコア板２２を用いたコア２１の収容孔２４に永久磁石２５を収容した状態において、漏れ磁束を少なくできて、高効率運転が可能なモータを実現できる。また、前記特許文献１とは異なり、コアの本体以外の別部品を用いるものではないため、部品点数が増えることはない。

（２）架設部２９がプレス加工によって形成されるため、熱によって架設部２９が分断されたりするレーザ加工とは異なり、また、切削ツールの摩耗により加工精度が低下する切削加工とは異なり、架設部２９を有するコア板２２を高精度かつ高効率に打ち抜き加工できる。

（３）架設部２９の形成を前工程及び後工程の２回に分けて行なうため、成形装置に架設部２９を成形するための幅狭の型部分を形成する必要がない。つまり、架設部２９を１回の打ち抜きで形成する場合には、成形装置に架設部２９に対応する幅狭の型部分が必要になり、このような型部分は破損しやすい。本実施形態においては、このようなおそれはなく、高い型強度を得ることができる。

（４）前工程において円形域上に複数の収容孔２４を打ち抜き、後工程において前記収容孔２４列の周囲を架設部２９の幅を残して打ち抜いて円形のコア板２２とし、収容孔２４の内周とコア板２２の外周との間に架設部２９を形成するため、複数の同一幅の架設部２９を有するロータコア２１用のコア板２２を成形できる。

（５）保持型４８には保持面４９の下方に連続する後退傾斜した案内面５０が形成されているため、保持面４９を架設部予定位置に向かってワーク２８との干渉を避けながら案内でき、架設部予定位置の保持を適切に行なうことができて、打ち抜かれる架設部２９の変形や分断を有効に防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することもできる。
・前記実施形態では、ワーク２８に収容孔２４を設けるとともに、収容孔２４の外周域を打ち抜くことによって架設部２９を形成したが、ワーク２８の架設部予定位置の両側位置に対して凹部を打ち抜くことによって架設部２９を形成すること。

・前記実施形態では、本発明をモータ用のロータコア２１において具体化したが、ステータコアにおいて具体化したり、発電機のロータコアやステータコアにおいて具体化したりしてもよい。

・前記実施形態では、ロータコア２１に用いられるコア板２２に架設部２９を形成したが、コア板２２以外のもの、例えば、電力ヒューズの幅狭溶断部の形成において本発明を具体化すること。この場合、ワークは電磁鋼板以外の金属板，例えば銅板やアルミニウム板等が用いられる。

・前記実施形態では、前後２回の打ち抜きによって架設部２９を形成したが、３回以上の打ち抜きによって形成すること。例えば、収容孔２４を２回に分けて打ち抜くこと。

２９…架設部、３１…第１打ち抜き装置、４１…第２打ち抜き装置、４８…保持型、４９…保持面、５０…案内面、２９１…第１の側面側、２９２…第２の側面側。

Claims (5)

1. 金属板をせん断により打ち抜いて架設部を形成する打ち抜き方法において、
   前工程において前記架設部の第１の側面側を打ち抜いた後に、後工程において前記第１の側面側を保持しながら前記架設部の第２の側面側を打ち抜いて前記架設部を形成する金属板の打ち抜き方法。
2. 前記前工程において前記架設部の第１の側面側を形成する複数の孔を打ち抜き、前記後工程において前記架設部を介した前記孔の反対側を打ち抜いて打ち抜き製品を得る請求項１に記載の金属板の打ち抜き方法。
3. 前記前工程において円形域上に複数の前記孔を打ち抜き、前記後工程において前記孔の列の周囲を打ち抜いて円形板とし、前記孔の内周と円形板の外周との間に前記架設部を形成する請求項２に記載の金属板の打ち抜き方法。
4. 請求項３に記載の金属板の打ち抜き方法に用いられる打ち抜きシステムであって、前記複数の孔を打ち抜く第１打ち抜き装置と、前記円形板を打ち抜く第２打ち抜き装置とを備え、前記第２打ち抜き装置には円形板の打ち抜きに先立って前記各孔内に進入して、架設部の第２側面側を保持する保持型を設けた金属板の打ち抜きシステム。
5. 前記保持型には第２の側面側を保持する保持面と、保持面に先行して孔内に進入して保持型と金属板との干渉を避けながら保持面を第２の側面側に案内するようにした案内面とを形成した請求項４に記載の金属板の打ち抜きシステム。