JP2651420B2 - 巻形固定子鉄芯の製造方法とその製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電動機、発電機などの回転機の固定子鉄芯、
特に帯状鋼板をスパイラル状に巻回積層し、この積層し
た帯状鋼板の各層を一体に固着してなる巻形固定子鉄芯
の製造方法とその製造装置に関するものである。

［従来の技術］ 薄鋼板を打ち抜いて形成したリング状の鉄芯素材を複
数枚積層して構成される固定子鉄芯は歩留りが悪いの
で、帯状鋼板を螺旋状に巻回積層してなる巻形固定子鉄
芯が電動機、発電機などの回転機の固定子鉄芯に用いら
れることがある。

このような巻形固定子鉄芯の製造方法や製造装置とし
ては、例えば、特開昭53−83001号公報に記載されたも
の、又は、特開昭53−85306号公報に記載されたもの等
が知られている。

特開昭53−83001号公報に記載された巻形固定子鉄芯
の製造方法は、帯状の薄鋼板の一端側で等間隔に形成さ
れ巻線が挿入され得る切欠きと爪からなる巻コア材を上
記切欠きの上記巻コア材の長手方向寸法よりは径が小さ
く、円運動を呈するピンを上記切欠きに係合させて巻き
込み、上記切欠きから上記巻コア材の反切欠き側に至る
部分に局部的な力を付与して塑性変形させ、上記巻コア
材を順次多角的に折曲してヘリカル状に巻回するもので
ある。

また、この公報に記載された巻形固定子鉄芯の製造装
置は、帯状の薄鋼板の一端側で等間隔に形成され巻線が
挿入され得る切欠きと爪からなる巻コア材をヘリカル状
に巻回するものに於て、上記切欠きの上記巻コア材の長
手方向寸法よりは径が小さく順次往復運動しながら円運
動を呈する複数のピンを備え、上記複数のピンがこれら
ピンの回転に伴ない上記切欠きに順次係合して上記巻コ
ア材を巻き込み上記切欠きから上記巻コア材の反切欠き
側に至る部分に局部的な力を付与して塑性変形させて上
記巻コア材を順次多角形状に折曲させるようにしたもの
である。

特開昭53−85306号公報に記載された巻回積層鉄心の
製造法は、帯状鋼板の一側縁にそって鉄心歯を打抜成形
し、この帯状板を平打巻きに巻回積層してなる巻回積層
鉄心において、帯状板を打ち抜き巻回する工程と、巻回
された帯状板の適当位置に切れ目を設けこの切れ目によ
って膨出突起と膨出後の切抜孔とを形成する工程と、前
記膨出突起を他層の切抜孔に半嵌合させる工程と、積層
方向に押圧して膨出突起の基部まで密嵌係合させる工程
からなるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述した従来技術のうちで特開昭53−83001
号公報に記載されているものの場合、巻回積層させた薄
鋼板の周囲を何箇所も溶接して固着させなければならな
いので、巻きコアを製造するのに手間がかかり、製造コ
ストが高くつくという問題点があった。

また、上記した従来技術のうちで特開昭53−85306号
公報に記載されているものの場合、帯状鋼板を巻回積層
させた後、積層方向に押圧して多数の切り起こしを一度
に嵌合させるので、嵌合に要する押圧力が十分に大きく
なければならず、押圧力が不十分な場合は、切り起こし
の嵌合が不確実になり、製造された巻回積層鉄心の電気
的特性が悪くなるという問題点があった。

また、この方法の場合、平打巻きに巻回した帯状鋼板
を自由状態で積層嵌合させるので、切り起こしが設計通
りの位置にくるとは限らず、積層方向に隣り合う切り起
こしが重ならないことがあり、このような場合は嵌合が
不十分になり、巻回積層鉄心の電気的特性が悪くなると
いう問題点があった。

更に、この方法の場合、平打巻きに巻回した状態の帯
状鋼板に切り起こしを形成するので、切り起こしを形成
させる際に積層方向に隣り合う帯状鋼板が邪魔になり、
切り起こしの形成が困難であるという問題点があった。

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたも
ので、切り起こしが容易に形成でき、切り起こしを嵌合
させる際に切り起こしの位置合わせの面倒がなく、しか
も切り起こしを確実に嵌合させて電気的特性の良い巻形
固定子鉄芯を得ることができる巻形固定子鉄芯の製造方
法とその製造装置を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る巻形固定子鉄芯の製造方法は、上記問題
点を解決するために、帯状鋼板の一方の側縁に沿ってス
ロットを所定間隔をおいて形成し、他方の側縁に沿って
切り起こしを所定間隔をおいて形成し、該帯状鋼板を該
スロットの側を内側にして巻回積層させる巻形固定子鉄
芯の製造方法であって、該帯状鋼板を巻回積層させたと
きに隣り合う該帯状鋼板の層間で該各切り起こしが重な
ることになる位置に前記切り起こしを形成し、該帯状鋼
板の外径を外側から規制させた状態で、且つ積層方向に
押圧力を作用させた状態で前記帯状鋼板を巻回しながら
層間で隣り合う切り起こしを順次嵌合させて前記帯状鋼
板を積層させている。

また、本発明に係る巻形固定子鉄芯の製造装置は、上
記問題点を解決するために、帯状鋼板の一方の側縁に沿
ってスロットを所定間隔をおいて形成し、他方の側縁に
沿って切り起こしを所定間隔をおいて形成するプレス装
置と、該プレス装置によって加工された帯状鋼板を該ス
ロットの側を内側にして巻回積層させる巻回積層装置と
を少なくとも備え、 前記巻回積層装置は、巻回形成する巻形固定子鉄芯の
外径と等しい内径の貫通穴を有する巻き成形プレート
と、該巻き成形プレートの貫通穴内に前記帯状鋼板を引
っ張り込んで該帯状鋼板を巻き込む巻き込み装置と、該
巻き込み装置によって形成された巻形固定子鉄芯の外径
を外側から規制された状態で収納するスクイズリング
と、該スクイズリング内に収納された巻形固定子鉄芯に
押圧力をその積層方向に作用させるプレッシャーパッド
とを備え、 前記巻き込み装置は、前記巻き成形用プレート貫通穴
に対して同軸に回転するガイドプレートと、該ガイドブ
レートに出没可能に支持された複数本の巻き成形用ピン
と、該巻き成形用ピンを前記帯状鋼板の巻き込み位置で
前記巻き成形用プレートの貫通穴の周縁に沿った空間側
に突出させるカムプレートとを備え、 前記巻き成形用ピンは前記帯状鋼板に形成されたスロ
ットの間隔と同一の間隔で設けられている。

［作用］ 本発明においては、巻回させた帯状鋼板の外径を外側
から規制させた状態で、且つ積層方向に押圧力を作用さ
せた状態で帯状鋼板を巻回積層させているので、後から
巻回積層される帯状鋼板が先に巻回積層された帯状鋼板
に追突するような状態になり、隣り合う帯状鋼板の層間
において切り起こしが順次嵌合する。

また、本発明においては、巻回させた帯状鋼板の外径
を外側から規制させた状態で巻回積層させるので、切り
起こしが設計通りの位置に来、隣り合う帯状鋼板の層間
において切り起こしが確実に嵌合する。

更に、本発明においては、平坦な帯状鋼板に予め切り
起こしを形成するので、切り起こしが容易に形成され
る。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る巻形固定子鉄芯の製
造装置の斜視図である。同図において、106は帯状鋼板1
08を巻回したドラムであり、ドラム106の隣にはドラム1
06から引き出された帯状鋼板108を案内する材料ガイド1
07が設置されている。

材料ガイド107の隣には材料ガイド107を通過してきた
帯状鋼板108の反りなどを修正して平らにするアンコイ
ラ107aが設置され、アンコイラ107aの出側にはアンコイ
ラ107aから出てきた帯状鋼板108のたるみ量を検知する
たるみ量検知枠112aが取り付けられている。

たるみ量検知枠112aは、通常は帯状鋼板108の上に接
触しないように設置してあり、帯状鋼板108のたるみ量
があらかじめ設定された量より減少すると、たるみ量検
知枠112aへ帯状鋼板108が接触し、これが電気的に検知
されて装置が停止するようになっている。

アンコイラ107aの隣にはアンコイラ107aから出てきた
帯状鋼板108を打ち抜き加工するためのプレス装置110が
設置されている。プレス装置110のテーブル上には打抜
金型110aが設置されており、アンコイラ107aからの帯状
鋼板108は、材料送り装置110bを通って打抜金型110aへ
送り込まれる。

プレス装置110に入る前の帯状鋼板108は、第２図に示
すような単純な帯状の形状をしているが、プレス装置11
0の打抜金型110aにより加工され、第３図に示すような
相互に噛み合った形状の２本の帯状鋼板108′、すなわ
ち、一方の側縁に沿ってスロット103が所定間隔をおい
て形成され、他方の側縁に沿って切起し部102が所定間
隔をおいて形成された形状の２本の帯状鋼板108′にな
り、２本の帯状鋼板108′はプレス装置110の出側で第４
図に示すように徐々に分離されていく。

プレス装置110の隣には帯状鋼板108′,108′のたるみ
量を検知するたるみ量検知腕112,112が各々設置されて
いる。たるみ量検知腕112,112は帯状鋼板108′108′の
上に通常は接触するような状態で設置されており、帯状
鋼板108′,108′があらかじめ設定された範囲を越えて
たるむと、たるみ量検知腕112,112が帯状鋼板108′10
8′から離れ、これが電気的に検知されて装置が停止す
るようになっている。

たるみ量検知用腕112の隣には、２本に分離された帯
状鋼板108′を巻き成形し、更にかしめる巻回積層装置1
14が設置されている。

第５図は巻回積層装置の断面図である。巻回積層装置
114は、同図に示すように、巻き成形プレート128と、巻
き成形プレート128の貫通穴内に帯状鋼板108′を引っ張
り込んで帯状鋼板108′をスロット103の側を内側にして
巻き込む巻き込み装置と、この巻き込み装置によって形
成された巻形固定子鉄芯100を外側からその外径を規制
させた状態で収納するスクイズリング130と、スクイズ
リング130内に収納された巻形固定子鉄芯100に下方から
押圧力を作用させるプレッシャーパッド136とからな
る。

前記巻き込み装置は、巻き成形プレート128の貫通穴
に回転可能に挿入された内径ガイド132と、巻き成形プ
レート128の上位置で、内径ガイド132に同軸に固着され
たガイドプレート118と、ガイドプレート118に出没可能
に支持された複数本の巻き成形用ピン116と、巻き成形
用ピン116の上端部に接して巻き成形用ピン116を帯状鋼
板108′の巻き込み位置で下方に突出させるカムプレー
ト120とからなる。

巻き成形用ピン116は帯状鋼板に形成されたスロット1
04の間隔と同一の間隔で設けられ、巻き成形プレート12
8内の貫通穴の周縁に沿って同軸に配置され、ガイドプ
レート118とともに旋回可能になっている。

カムプレート120は円板状の部材からなり、第６図に
円弧状のハッチングで示したように、一部が下方に向け
て突出し、カム120aになっている。

内径ガイド132の軸部132aは上方へ延び、軸継手133を
介してベベルギア134の軸134aへ連結されている。ベベ
ルギア134と噛み合うベベルギア135は、装置114の外側
に取り付けられたサーボモータ115の出力軸115aと連結
してサーボモータ115と内径ガイド132とが連動するよう
になっている。

ガイドプレート118には帯状鋼板切断用パンチ112が設
けられ、ガイドプレート118の上位置には帯状鋼板切断
用パンチ122の上端部に接して帯状鋼板切断用パンチ122
を下方に突出させるスライドカム124が設けられ、スラ
イドカム124にはスライドカム124を駆動させるエアーシ
リンダが連結されている。

次に、上述した巻回積層装置の動作について第５図を
参照しながら説明する。

まず、巻回積層装置114に供給された帯状鋼板108′は
ガイドプレート128の巻き成形用ピン116によりスロット
104の側を内側にして所定長さ分だけ螺旋状に巻き込ま
れる。ここで、帯状鋼板108′は同図において、巻き成
形用ピン116の裏側から表側の方向に向けて供給される
（第６図及び第８図参照）。

帯状鋼板の巻回過程における巻き成形用ピン116の出
入りのタイミングは第７図に示す通りである。すなわ
ち、巻き成形用ピン116が出始めた状態は第７図のａ位
置、巻き成形用ピン116が出切った状態は第７図のｂ位
置に示す通りである。なお、第７図のｃ位置は巻き成形
用ピン116がまだ出ていない状態である。

カム120aの位置へ来た巻き成形用ピン116はこのカム1
20aによって押し下げられ、帯状鋼板108′のスロット10
3に係合して帯状鋼板108′を巻き成形プレート128内へ
強制的に巻き込む。

帯状鋼板108′は、第８図に示すように、矢印で示し
た方向から供給され、巻き成形用ピン116の巻回によっ
て巻き成形プレート128内へ引っ張り込まれ、図で
（イ）で示された区間で巻き成形され、更に斜め下方に
入り込んで、（ロ）で示す区間を通り、ローラ128aでガ
イドされてスクイズリング130へ入っていく。スイクズ
リング130は巻きコアの外径をガイドすると共に、この
中で巻回された隣り合う層の切起し部102を嵌合させて
かしめ作業が行なわれる。

巻回された帯状鋼板108′の外径に対してスクイズリ
ング130の内径をわずかに小さく形成してあるので、巻
回された帯状鋼板108′の外径との間に側圧（下降に逆
らう摩擦力）が発生し、更にこの側圧と共に、巻回され
た帯状鋼板108′は下方からプレッシャパッド136で上方
に向けて押圧されているので、巻き成形用ピン116によ
り帯状鋼板を所定量巻き込むと、先にスクイズリング13
0内へ入っている帯状鋼板108′部に対して後から巻回さ
れて入ってきた帯状鋼板108′が追突するように作用
し、切起し部102が先に位置している帯状鋼板108′の切
起し部102へ嵌合して、かしめられるものである。帯状
鋼板があらかじめ設定された巻き数になると、エアーシ
リンダー126はスライドカム124を水平方向に移動させ、
帯状鋼板切断用パンチ122はこのスライドカム124によっ
て下降させられ、巻形固定子鉄芯100を未巻回の帯状鋼
板108′から切断する。

切断された巻形固定子鉄芯100は巻き成形及びコアか
しめ装置114の外に排出される。巻き成形及びコアかし
め装置114の下部には搬出コンベア114a,114bが設置され
て、製品となった巻形固定鉄芯100が搬出され、コンベ
ア114cにより次の工程へ搬出されるようになっている。

なお、この巻き成形及びコアかしめ装置114にはプレ
スストロークに同期して、打抜プレス110の送り量と同
じ量だけ間欠的に巻き込むためのサーボモータ115が設
置されている。

第９図は以上のようにして形成された巻形固定子鉄芯
の斜視図、第10図は第９図の要部拡大平面図、第11図は
第10図のＣ−Ｃ矢視断面図である。帯状鋼板108′に形
成した切起し部102は、第11図に示すように、一方の面
側に台形に突出して形成されており、筒状に積層した帯
状鋼板108′の層はこの切起し部102が表裏同志で嵌合す
ることによって一体になっている。

なお、この実施例では切起し部102の位置及び形状と
して巻き成形した際、形状のくずれが少なくかつ、装置
内で嵌合し易いものを示したが、必ずしもこの形状のも
のに限定されるものではなく、表裏が相互に嵌合できれ
ば如何なる形状のものであってもよい。

［発明の効果］ 本発明は帯状鋼板の切り起こしが巻回積層の際に順次
嵌合するので、切り起こしの嵌合に要する押圧力が小さ
くて済み、切り起こしを確実に嵌合させることができ、
得られた巻形固定子鉄芯の電気的特性が良くなるという
効果がある。

また、本発明は巻回した帯状鋼板を外側から径を規制
させた状態で積層させるので、切り起こしが設計通りの
位置に来、切り起こしを嵌合させる前に切起しの位置合
わせをする必要がないという効果がある。

更に、本発明は平坦な帯状鋼板に予め切り起こしを形
成するので、切り起こしを容易に形成することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る巻形固定子鉄芯の製造
装置の斜視図、第２図はプレス加工前の帯状鋼板の平面
図、第３図はプレス加工後の帯状鋼板の平面図、第４図
は分離しつつある帯状鋼板の平面図、第５図は巻回積層
装置の断面図、第６図は第５図のＡ−Ａ矢視図、第７図
は成形用ピンの出入のタイミングを説明するための説明
図、第８図は第５図のＢ−Ｂ矢視図、第９図は本発明に
よって形成された巻形固定子鉄芯の斜視図、第10図は第
９図の要部拡大平面図、第11図は第10図のＣ−Ｃ矢視断
面図である。 100……巻形固定子鉄芯、102……切り起し部、104……
スロット、106……ドラム、107……材料ガイド、107a…
…アンコイラ、108……帯状鋼板、108′……帯状鋼板、
110……プレス装置、110a……打抜金型、110b……材料
送り装置、112……たるみ量検知腕、112a……たるみ量
検知枠、114……巻回積層装置、114a,114b,114c……搬
出コンベア、115……サーボモータ、115a……軸、116…
…巻き成形用ピン、118……ガイドプレート、120……カ
ムプレート、120a……カム、122……帯状鋼板切断用パ
ンチ、124……スライドカム、126……エアーシリンダ
ー、128……巻き成形プレート、128a……ローラ、130…
…スクイズリング、132……内径ガイドピン、133……軸
継手、134……ベベルギア、134a……軸、135……ベベル
ギア、136……プレッシャパッド、136a……シリンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 忠弘 長野県北安曇郡池田町大字池田2081―１ 黒田精工株式会社長野工場内 (72)発明者 小山 正行 群馬県桐生市広沢町１―2681 株式会社 三ツ葉電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭53−83001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−85306（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−33301（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状鋼板の一方の側縁に沿ってスロットを
   所定間隔をおいて形成し、他方の側縁に沿って切り起こ
   しを所定間隔をおいて形成し、該帯状鋼板を該スロット
   の側を内側にして巻回積層させる巻形固定子鉄芯の製造
   方法であって、該帯状鋼板を巻回積層させたときに隣り
   合う該帯状鋼板の層間で該各切り起こしが重なることに
   なる位置に前記切り起こしを形成し、該帯状鋼板の外径
   を外側から規制させた状態で、且つ積層方向に押圧力を
   作用させた状態で前記帯状鋼板を巻回しながら層間で隣
   り合う切り起こしを順次嵌合させて前記帯状鋼板を積層
   させることを特徴とする巻形固定子鉄芯の製造方法。
2. 【請求項２】帯状鋼板の一方の側縁に沿ってスロットを
   所定間隔をおいて形成し、他方の側縁に沿って切り起こ
   しを所定間隔をおいて形成するプレス装置と、該プレス
   装置によって加工された帯状鋼板を該スロットの側を内
   側にして巻回積層させる巻回積層装置とを少なくとも備
   え、 前記巻回積層装置は、巻回形成する巻形固定子鉄芯の外
   径と等しい内径の貫通穴を有する巻き成形プレートと、
   該巻き成形プレートの貫通穴内に前記帯状鋼板を引っ張
   り込んで該帯状鋼板を巻き込む巻き込み装置と、該巻き
   込み装置によって形成された巻形固定子鉄芯の外径を外
   側から規制された状態で収納するスクイズリングと、該
   スクイズリング内に収納された巻形固定子鉄芯に押圧力
   をその積層方向に作用させるプレッシャーパッドとを備
   え、 前記巻き込み装置は、前記巻き成形用プレート貫通穴に
   対して同軸に回転するガイドプレートと、該ガイドブレ
   ートに出没可能に支持された複数本の巻き成形用ピン
   と、該巻き成形用ピンを前記帯状鋼板の巻き込み位置で
   前記巻き成形用プレートの貫通穴の周縁に沿った空間側
   に突出させるカムプレートとを備え、 前記巻き成形用ピンは前記帯状鋼板に形成されたスロッ
   トの間隔と同一の間隔で設けられていることを特徴とす
   る巻形固定子鉄芯の製造装置。