JP3400437B2 - 側面湾曲形積層鉄心及びその製造方法 - Google Patents

側面湾曲形積層鉄心及びその製造方法

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JP3400437B2
JP3400437B2 JP2001172630A JP2001172630A JP3400437B2 JP 3400437 B2 JP3400437 B2 JP 3400437B2 JP 2001172630 A JP2001172630 A JP 2001172630A JP 2001172630 A JP2001172630 A JP 2001172630A JP 3400437 B2 JP3400437 B2 JP 3400437B2
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潔 栗山
章三 田中
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、対向する側面が
湾曲する側面湾曲形積層鉄心及びその鉄心を製造する方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】小型のモータやトランス等に使用される
積層鉄心は、打ち抜き等により所定形状とされた鉄心素
板を、かしめや接着等により所定の枚数だけ積層する方
法で製造され、その上下面は互いに平行で、側面は上下
面と直角に形成されている。
【0003】一方、積層鉄心にコイルを巻いて電磁力を
発生させるモータでは、コイルが可動子の移動方向と直
交する断面内で巻かれる。したがって、回転形モータで
は、鉄心素板が回転軸の方向に沿って積層され、可動子
を直線運動させるリニアモータでは、可動子の運動方向
と直交する方向に積層される。
【0004】このため、固定子または可動子が円筒状
で、この円筒の軸方向に可動子を直線運動させる円筒状
リニアモータでは、固定子または可動子の円周方向に沿
って、鉄心素板を積層する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した鉄心素板を円
周方向に積層する円筒状リニアモータのような用途に
は、従来の上下面と側面とが直角な積層鉄心は、実用上
使用不可能である。すなわち、積層鉄心を円周方向に密
に配置できないのみでなく、固定子と可動子間のギャッ
プも不揃いで大きくなるので、リニアモータの力率と効
率が大幅に低下し、かつ、コンパクトな設計もできな
い。一方、鉄心素板を1枚ずつ円周方向に積層して、固
定することは非常に手間がかかり、リニアモータを量産
する方法としては実用的ではない。
【0006】そこで、この発明の課題は、側面が円周面
等の曲面に沿う側面湾曲形積層鉄心を容易に効率よく製
造することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明の側面湾曲形積層鉄心の製造方法は、一
方向に送給される鋼帯から所定形状の鉄心素板を抜き型
で打ち抜きながら、打ち抜かれる各鉄心素板に予めパン
チで係合突子を成形し、これらの打ち抜かれる鉄心素板
を、打ち抜かれたまま前記抜き型内で、各鉄心素板間に
隙間を設けて前記係合突子と係合突子上面の凹部の嵌り
合いの係合により積層係合させて、その積層方向での湾
曲変形の自由度を有する積層鉄心原形体を作成し、この
湾曲変形の自由度を有し、所定枚数の前記鉄心素板が積
層係合された積層鉄心原形体を、その対向する少なくと
も一対の側面が当接される壁面が平行に湾曲する鉄心成
形型内にセットし、この鉄心成形型内にセットされた積
層鉄心原形体をその上下面側から加圧して、この積層鉄
心原形体を前記壁面が湾曲する鉄心成形型の形状に合わ
せて、少なくとも対向する一対の側面が湾曲する形状の
積層鉄心を成形する方法を採用したものである。
【0008】すなわち、所定形状に打ち抜かれる鉄心素
板に予め係合突子を成形し、打ち抜かれた鉄心素板を抜
き型内で、各鉄心素板間に隙間を設けて係合突子により
中途に積層係合させて、その積層方向に湾曲変形の自由
度を有する積層鉄心原形体を作成し、この湾曲変形の自
由度を有し、所定枚数の鉄心素板を積層係合した積層鉄
心原形体を、その対向する少なくとも一対の側面が当接
される壁面が平行に湾曲する鉄心成形型内にセットし
て、その上下面側から加圧することにより、少なくとも
対向する一対の側面が所定の形状に湾曲する側面湾曲形
積層鉄心を成形するようにした。
【0009】前記鉄心成形型内で、前記積層鉄心原形体
の上下面を平行に加圧することにより、上下面が互いに
平行な側面湾曲形積層鉄心を成形することができる。
【0010】また、前記鉄心成形型内で、前記積層鉄心
原形体の上下面を、前記壁面が凸状に湾曲する側で、前
記壁面が凹状に湾曲する側よりも、前記上下面間の間隔
が狭くなるように加圧することにより、上下面間の間隔
が凹状に湾曲する側面側で狭く、凸状に湾曲する側面側
で広い、上下面が互いに傾斜角度を有する側面湾曲形積
層鉄心を成形することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図14に基づき、
この発明の実施形態を説明する。図1(a)、(b)
は、本発明に係る2種類の側面湾曲形積層鉄心1、2を
使用した円筒状リニアモータを示す。このリニアモータ
は、可動子3の永久磁石で形成された円筒部3aを内外
周両側から挟むように固定子4が設けられたものであ
る。
【0012】前記固定子4は、可動子3の円筒部3aの
内外周両側に、円周方向に沿って各鉄心素板5、6がそ
れぞれ積層された積層鉄心1、2を周方向に8個ずつ等
配し、周方向で内向きのコ字状断面とされた外周側の各
積層鉄心2の内周側凹部に、コイル7を嵌め込んだもの
である。内周側の各積層鉄心1は、円柱状のベース部材
8の外周面に取り付けられている。したがって、コイル
7に交流電流を流すことにより、内外周両側の固定子4
間に形成された環状空間9の軸方向に交番磁束が発生
し、可動子3が環状空間9内で軸方向に直線往復運動す
る。
【0013】前記内周側の各積層鉄心1は、図2(a)
に示すように、矩形状の鉄心素板5を積層して、その内
周側側面1aを凹状に、外周側側面1bを凸状に湾曲さ
せたものであり、その上下面間の間隔が、側面1a側で
狭く、側面1b側で広くなるように、軸方向断面が扇形
に形成されている。この扇形の中心角は45°とされ、
8個の積層鉄心1で環状空間9の内周側を覆うようにな
っている。
【0014】前記外周側の各積層鉄心2は、図2(b)
に示すように、コ字状の鉄心素板6を、コ字の凹部を内
周側へ向けて積層し、積層鉄心1と同様に、その内周側
側面2aを凹状に、外周側側面2bを凸状に湾曲させた
ものであり、その上下面間の間隔が、側面2a側で狭
く、側面2b側で広くなるように、軸方向断面が中心角
45°の扇形に形成されている。
【0015】まず、図3乃至図9に基づいて、第1の実
施形態としての積層鉄心1の製造方法を説明する。図3
は、送給される鋼帯10から鉄心素板5を打ち抜き、こ
れらの打ち抜いた鉄心素板5を、所定枚数だけ中途に積
層係合して、積層方向に湾曲変形の自由度を有する積層
鉄心1の原形体11を作成するラインを示す。
【0016】このラインは、図中に矢印で示す方向に送
給される鋼帯10に対して、鋼帯10を所定の送給ピッ
チpで間歇的に送るガイドピン(図示省略)用のガイド
孔10aを打ち抜く抜き型12と、鉄心素板5が打ち抜
かれる部位に、後述する係合突子10bを成形するか、
または係合突子10bと係合する係合孔10cを打ち抜
く成形抜き兼用型13と、鉄心素板5を2列に打ち抜く
抜き型14とが、送給ピッチpに合致する間隔で順にレ
イアウトされている。
【0017】前記成形抜き兼用型13は、図4(a)に
示すように、鉄心素板5が打ち抜かれる部位に、細長矩
形のダイ孔15aが設けられたダイ15と、ダイ孔15
aの上方に対向配置され、先端面中央にV形の突起16
aが形成されて、先端外周に打ち抜き用の刃が設けられ
た細長矩形断面のパンチ16と、ダイ孔15a内で上方
に付勢され、突起16aの形状に合致するV形の窪み1
7aが先端面に形成されたクッションダイ17とから成
る。
【0018】前記パンチ16の下死点は切替可能となっ
ており、係合突子10bを成形する場合は、図4(b)
に示すように、突起16aのみがダイ孔15aに入る位
置に設定され、鋼帯10に突起16aの当たるパンチ1
6の両側中央部分のみが切断されるとともに、この両側
が切断された部位が突起16aと窪み17aの間で曲げ
成形され、図5(b)に示すように、V字状の係合突子
10bが成形される。係合孔10cを打ち抜く場合は、
図4(c)に示すように、パンチ16の下死点がダイ孔
15aの縁よりも下方に設定され、鋼帯10にパンチ1
6の当たる部分の全周が切断され、図5(c)に示すよ
うに、細長の係合孔10cが打ち抜かれる。
【0019】前記パンチ16の下死点は、所定回数だけ
図4(b)に示した位置に連続して設定されたのち、1
回だけ図4(c)に示した位置に設定される。したがっ
て、後の抜き型14で打ち抜き、積層される鉄心素板5
は、図5(a)に示すように、所定枚数だけ係合突子1
0bにより係合され、係合孔10cが打ち抜かれた鉄心
素板5の下側でこの係合が解除される。すなわち、係合
突子10bは、下側の係合突子10bの凹部または係合
孔10cに嵌まり込んで係合するので、係合孔10cは
上側の係合突子10bとのみ係合し、下側の係合突子1
0bとは係合しない。なお、各係合突子10bは、板厚
の約2倍の突起高さに形成されており、下側の2枚の鉄
心素板5と係合するようになっている。
【0020】前記抜き型14は、図6(a)、(b)に
示すように、送給される鋼帯10を挟んで、パンチ18
とダイ19とが上下に配置され、ダイ19の下側には、
打ち抜かれてダイ19の下側に押し出される鉄心素板5
の長手方向側面を両側から締め付けて、上下の鉄心素板
5の係合突子10bを、所定の深さまで中途に係合させ
るスクイズリング20が取り付けられている。また、ス
クイズリング20の下方には、スクイズリング20で所
定枚数の鉄心素板5を中途に積層係合させた積層鉄心1
の原形体11を、後述する鉄心成形工程に搬送するコン
ベア21が配置されている。
【0021】前記スクイズリング20は、ダイ19の幅
方向に2分割された一対の型で形成され、鉄心素板5の
長手方向側面を挟持する孔部側面に、超硬製の締め付け
部材20aを対向させて埋め込んだものであり、一対の
型間のギャップcを調整することにより、締め付け部材
20aによる鉄心素板5の締め付け力を調節できるよう
になっている。したがって、ダイ19からスクイズリン
グ20内に押し出された各鉄心素板5は、この調節され
た締め付け力により下方からの抵抗力を受け、上下の係
合突子10bは、根本まで完全に係合されることなく、
所定の深さまで中途に係合される。この実施形態では、
各鉄心素板5間の隙間が板厚の半分程度開けられた状態
に各鉄心素板5が積層係合され、各係合突子10bの突
起先端が2枚下側の鉄心素板5に僅かに係る位置まで押
し込まれている。
【0022】上述したように、鋼帯10から打ち抜かれ
る鉄心素板5は、所定枚数おきに係合突子10bの替わ
りに係合孔10cが打ち抜かれているので、前記スクイ
ズリング20で積層係合される鉄心素板5は、この係合
孔10cが打ち抜かれた鉄心素板5を境として積層係合
が解除され、図7に示すように、所定枚数の原形体11
として、スクイズリング20からコンベア21上に排出
され、次の鉄心成形工程に搬送される。
【0023】図8は、鉄心成形工程に配置された、積層
鉄心1を成形する鉄心成形型22を示す。この鉄心成形
型22は、積層方向に湾曲変形の自由度を有する原形体
11を上下方向に向けてセットするダイ23と、挿入さ
れた原形体11の下面を受ける受けブロック24と、シ
リンダ25により原形体11の上面を加圧する加圧ブロ
ック26とから成る。
【0024】前記原形体11がセットされるダイ23
の、原形体11の長手方向側面が当接される一対の壁面
23aは、上下方向に平行に湾曲させて形成され、受け
ブロック24の受け面24aは壁面23aと直角に傾斜
するように形成されている。また、加圧ブロック26の
加圧面26aも、その下死点で壁面23aと直角に傾斜
するように形成されている。
【0025】したがって、原形体11を加圧ブロック2
6と受けブロック24とで上下から加圧することによ
り、図9に示すように、原形体11は凸状に湾曲する壁
面23a側で、係合突子10bを深く係合され、側面1
aが凹状に、側面1bが凸状に湾曲し、上下面間の間隔
が、側面1a側で狭く、側面1b側で広い側面湾曲形積
層鉄心1が成形される。すなわち、図2(a)に示すよ
うに、各鉄心素板5が、積層方向に湾曲して対向する側
面1a、1bが円弧を形成するように放射状に配列され
た側面湾曲形積層鉄心1が形成される。
【0026】図10は、第2の実施形態としての積層鉄
心2の原形体27を作成するラインを示す。このライン
も、第1の実施形態と同様に、図中に矢印で示す方向に
送給される鋼帯28を所定の送給ピッチpで間歇的に送
るガイドピン用のガイド孔28aを打ち抜く抜き型29
と、係合突子28bまたは係合孔28cを形成する成形
抜き兼用型30と、鉄心素板6を2列に打ち抜く抜き型
31とが、送給ピッチpに合致する間隔で順にレイアウ
トされている。
【0027】前記抜き型31の下側には、第1の実施形
態と同様に、スクイズリングが取り付けられており、打
ち抜かれてスクイズリング内に押し出される鉄心素板6
は、コ字中央の柱部を両側から締め付けられて、上下の
係合突子28bを突出量の概ね1/2の深さまで係合さ
れるとともに、所定枚数毎に係合孔28cにより係合を
解除され、積層方向に湾曲変形の自由度を有する原形体
27として下方のコンベア上に排出され、鉄心成形工程
に搬送される。
【0028】図示は省略するが、鉄心成形工程の鉄心成
形型のダイは、鉄心素板6のコ字状に合致するコ字断面
とされ、第1の実施形態のものと同様に、その壁面は、
コ字の両端が突き出す方向に、上下方向に平行に湾曲さ
せて形成されている。また、ダイ内にセットされる原形
体27の下面を受ける受けブロックの受け面と、原形体
27の上面を加圧する加圧ブロックの下死点での加圧面
も、湾曲するダイの壁面と直角に傾斜するように形成さ
れており、原形体27は、コ字両端の突き出し部で係合
突子28bを深く係合され、図2(b)に示したよう
な、軸方向断面が扇形の側面湾曲形積層鉄心2が成形さ
れる。すなわち、各鉄心素板6が、積層方向に湾曲して
対向する側面2a、2bが円弧を形成するように放射状
に配列された側面湾曲形積層鉄心2が形成される。
【0029】図11は、図1に示したリニアモータの変
形例を示す。このリニアモータは、固定子4を構成する
各側面湾曲形積層鉄心1、2の積層形態のみが異なる。
可動子3を内外周両側から挟む固定子4は、図1に示し
たものと同様に、周方向に8個ずつ等配された各積層鉄
心1、2で形成され、コイル7は外周側の各積層鉄心2
の内周側凹部に嵌め込まれている。
【0030】前記各積層鉄心1、2は、図12(a)、
(b)に示すように、その上下面が平行に形成されてい
る。各積層鉄心1、2の鉄心素板5、6の形状と、内周
側側面1a、2aおよび外周側側面1b、2bの湾曲方
向は、図2(a)、(b)に示したものと同じである。
【0031】以下に、第3の実施形態として、図12
(a)に示す積層鉄心1の製造方法を説明する。この積
層鉄心1の原形体11は、第1の実施形態と同じ方法
で、図7に示したもののように製造され、鉄心成形工程
に送られる。
【0032】図13は、鉄心成形工程の鉄心成形型32
を示す。この鉄心成形型32は、第1の実施形態のもの
と同様に、原形体11を上下方向に向けてセットするダ
イ33と、原形体11の下面を受ける受けブロック34
と、シリンダ35により原形体11の上面を加圧する加
圧ブロック36とから成り、受けブロック34の受け面
34aと加圧ブロック36の加圧面36aが、ともに水
平に形成されている点が第1の実施形態のものと異な
る。
【0033】したがって、原形体11を加圧ブロック3
6と受けブロック34とで上下から加圧することによ
り、図14に示すように、原形体11はダイ33の壁面
33aに沿って湾曲した形状で、係合突子10bが深く
係合され、図12(a)に示したような、上下面が平行
な側面湾曲形積層鉄心1が成形される。
【0034】つぎに、第4の実施形態としての積層鉄心
2の製造方法について説明する。この積層鉄心2の原形
体は、第2の実施形態と同じ方法で製造され、鉄心成形
工程に送られる。鉄心成形工程の鉄心成形型は、第3の
実施形態のもと同様に、受けブロックの受け面と加圧ブ
ロックの加圧面が、ともに水平に形成されている。した
がって、原形体を上下から加圧することにより、図12
(b)に示したような、上下面が平行な側面湾曲形積層
鉄心2が成形される。
【0035】上述した各実施形態では、鉄心素板を積層
係合する係合突子をV字状のものとしたが、円錐台状の
エンボス等、種々の形状のものを採用することができ
る。また、抜き型で打ち抜かれる鉄心素板の所定枚数お
きに係合突子の替わりに係合孔を形成して、積層鉄心の
原形体を抜き型内で鉄心素板を所定枚数だけ積層係合し
たものとしたが、全ての鉄心素板に係合突子を形成し
て、鉄心素板が積層係合された積層鉄心の原形体を、抜
き型の外で所定枚数ずつに分離するようにしてもよい。
【0036】さらに、上記各実施形態では、積層鉄心を
一対の側面のみが湾曲するものとしたが、本発明に係る
側面湾曲形積層鉄心の製造方法は、二対の側面が湾曲す
る積層鉄心も製造することができる。
【0037】なお、リニアモータの固定子に使用する内
外周の積層鉄心の組み合わせについては、図1および図
11に示したものに限定されることはなく、例えば、内
周側の積層鉄心1を図2(a)に示したもの、外周側の
積層鉄心2を図12(b)に示したものとするような組
み合わせとすることもできる。
【0038】
【発明の効果】以上のように、この発明の側面湾曲形積
層鉄心の製造方法は、所定形状に打ち抜かれる鉄心素板
に予め係合突子を成形し、打ち抜かれた鉄心素板を抜き
型内で、各鉄心素板間に隙間を設けて係合突子により中
途に積層係合させて、積層方向に湾曲変形の自由度を有
する積層鉄心原形体を作成し、この湾曲変形の自由度を
有し、所定枚数の鉄心素板を積層係合した積層鉄心原形
体を、その対向する少なくとも一対の側面が当接される
壁面が平行に湾曲する鉄心成形型内にセットして、その
上下面側から加圧し、中途に係合された係合突子を決め
押しして、鉄心成形型の形状に成形するようにしたの
で、少なくとも対向する一対の側面が所定の形状に湾曲
する側面湾曲形積層鉄心を、容易に効率よく製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】aは実施形態の側面湾曲形積層鉄心を使用した
リニアモータの縦断面図、bはaの側面図
【図2】a、bは、それぞれ第1と第2の実施形態の側
面湾曲形積層鉄心を示す外観斜視図
【図3】図2(a)の積層鉄心の原形体を作成するライ
ンのレイアウトを示す平面図
【図4】a〜cは、それぞれ図3の成形抜き兼用型の作
動を説明する縦断面図
【図5】aは図4の成形抜き兼用型で形成した係合突子
と係合孔の係合状態を示す縦断面図、bはaの係合突子
を示す斜視図、cはaの係合孔を示す斜視図
【図6】aは図5の鉄心素板の抜き型を示す縦断面図、
bはaのVI−VI線に沿った断面図
【図7】図2(a)の積層鉄心の原形体を示す外観斜視
【図8】図2(a)の積層鉄心の鉄心成形型を示す縦断
面図
【図9】図2(a)の積層鉄心の要部拡大断面図
【図10】図2(b)の積層鉄心の原形体を作成するラ
インのレイアウトを示す平面図
【図11】図1のリニアモータの変形例を示す側面図
【図12】a、bは、それぞれ第3と第4の実施形態の
側面湾曲形積層鉄心を示す外観斜視図
【図13】図12(a)の積層鉄心の鉄心成形型を示す
縦断面図
【図14】図12(a)の積層鉄心の要部拡大断面図
【符号の説明】
1、2 積層鉄心 1a、1b、2a、2b 側面 3 可動子 3a 円筒部 4 固定子 5、6 鉄心素板 7 コイル 8 ベース部材 9 環状空間 10 鋼帯 10a ガイド孔 10b 係合突子 10c 係合孔 11 原形体 12 抜き型 13 成形抜き兼用型 14 抜き型 15 ダイ 15a ダイ孔 16 パンチ 16a 突起 17 クッションダイ 17a 窪み 18 パンチ 19 ダイ 20 スクイズリング 20a 締め付け部材 21 コンベア 22 鉄心成形型 23 ダイ 23a 壁面 24 受けブロック 24a 受け面 25 シリンダ 26 加圧ブロック 26a 加圧面 27 原形体 28 鋼帯 28a ガイド孔 28b 係合突子 28c 係合孔 29 抜き型 30 成形抜き兼用型 31 抜き型 32 鉄心成形型 33 ダイ 33a 壁面 34 受けブロック 34a 受け面 35 シリンダ 36 加圧ブロック 36a 加圧面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 和彦 八尾市北亀井町3丁目1番72号 シャー プ株式会社八尾事業所内 (56)参考文献 特開 平9−285102(JP,A) 特開 平8−322226(JP,A) 特開2002−247809(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 15/02 H02K 1/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方向に送給される鋼帯から所定形状の
    鉄心素板を抜き型で打ち抜きながら、打ち抜かれる各鉄
    心素板に予めパンチで係合突子を成形し、これらの打ち
    抜かれる鉄心素板を、打ち抜かれたまま前記抜き型内
    で、各鉄心素板間に隙間を設けて前記係合突子と係合突
    子上面の凹部の嵌り合いの係合により積層係合させて、
    その積層方向での湾曲変形の自由度を有する積層鉄心原
    形体を作成し、この湾曲変形の自由度を有し、所定枚数
    の前記鉄心素板が積層係合された積層鉄心原形体を、そ
    の対向する少なくとも一対の側面が当接される壁面が平
    行に湾曲する鉄心成形型内にセットし、この鉄心成形型
    内にセットされた積層鉄心原形体をその上下面側から加
    圧して、この積層鉄心原形体を前記壁面が湾曲する鉄心
    成形型の形状に合わせて、少なくとも対向する一対の側
    面が湾曲する形状の積層鉄心を成形するようにした側面
    湾曲形積層鉄心の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記鉄心成形型内で、前記積層鉄心原形
    体の上下面を平行に加圧し、前記側面湾曲形積層鉄心
    を、その上下面が互いに平行となるように成形するよう
    にした請求項1に記載の側面湾曲形積層鉄心の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記鉄心成形型内で、前記積層鉄心原形
    体の上下面を、前記壁面が凸状に湾曲する側で、前記壁
    面が凹状に湾曲する側よりも、前記上下面間の間隔が狭
    くなるように加圧し、前記側面湾曲形積層鉄心を、上下
    面間の間隔が凹状に湾曲する側面側で狭く、凸状に湾曲
    する側面側で広くし、その上下面が互いに傾斜角度を有
    するように成形するようにした請求項1に記載の側面湾
    曲形積層鉄心の製造方法。
  4. 【請求項4】 打ち抜きされた同一の鉄心素板が積層さ
    れ、その積層体の少なくとも対向する一対の側面が積層
    方向に湾曲した形状の側面湾曲形積層鉄心であって、 前記鉄心素板にはパンチにより形成された係合突子が設
    けられ、各鉄心素板は、隣接するその一方の前記係合突
    子と他方の前記係合突子上面の凹部との嵌り合いにより
    係合し、かつ、積層方向に湾曲して対向する前記一対の
    側面が円弧を形成するよう放射状に配列されてなること
    を特徴とする側面湾曲形積層鉄心。
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