JP3675320B2

JP3675320B2 - ヨーク製造方法

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Publication number: JP3675320B2
Application number: JP2000277074A
Authority: JP
Inventors: 秀樹市川; 正巳新美; 雅広高田; 章文細矢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-09-12
Also published as: JP2002095224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の固定子ヨークを製造する製造技術の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術としては、特開昭６４−６０２４７号公報に開示されているヨーク製造方法がある。この方法は、板材を丸めて両端を突き合わせ、一端に形成された複数の突起部を他端に形成された同数の内広がりの凹部に挿置し、突起部をその中央部でパンチして拡げることによって一端を他端にカシメ止めするヨーク製造方法である。
【０００３】
なお、一端の突起部をダブテール状に形成し、突起部をその中央部でパンチして拡げることによって他端の凹部にカシメ止めするヨーク製造方法も、すでに公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では、板材の一端の突起部がパンチによって周囲に拡がる一方、他端の凹部は拡がらないので、板材の一端と他端との間で変形の仕方に差が生じ、円筒状のヨークの真円度が低下するという不都合があった。もちろん、ヨークの真円度が低下すると、回転子と固定子との間により大きなエアギャップを取る必要が生じるので、回転電機の性能が低下するという不都合につながる。
【０００５】
そこで本発明は、板材から円筒状のヨークを製造することができながら、より高いヨークの真円度が得られるヨーク製造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者らは以下の手段を発明した。
【０００７】
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載のヨーク製造方法である。本手段の代表的な特徴は、カシメ工程で、交互に係合する第一ダブテールと第二ダブテールとかしめるに当たり、両ダブテールの中心部ではなく、両ダブテールの縁に当たる境界部をパンチすることである。
【０００８】
ここで、第一ダブテールおよび第二ダブテールは、根本部分よりも先端部が少しでも末広がりになっていて互いに係合できる形状であればよく、その形状は台形のみに限定されるものではない。また、裁断工程、係合工程およびカシメ工程の各工程は、互いに独立して順に行われる必要はなく、ある程度オーバーラップしていてもよい。もちろん、これらの各工程で使用される工作機械は、互いに別体である必要はなく、一連の工程を連続して行えるように一体化されていてもよい。
【０００９】
本手段では、カシメ工程で両ダブテールの境界部をパンチして両ダブテールをほぼ均等に拡げるので、丸められた板材の一端と他端とがほぼ同じ程度に変形し、変形の度合いが一方に偏らない。それゆえ、板材を丸めて両端を突き合わせてかしめるという比較的安価なヨーク製造方法でありながら、製造されたヨークの真円度は前述の従来技術による製品の真円度よりも向上する。
【００１０】
したがって、本手段のヨーク製造方法によれば、板材から比較的安価に円筒状のヨークを製造することができながら、より高いヨークの真円度が得られるという効果がある。そればかりではなく、両ダブテールが多数、板材の両端のほぼ全長にわたって軸長方向に沿って形成されていれば、接合部全体が両ダブテールで互いにカシメ止めされるので、接合強度も向上するという効果がある。
【００１２】
本手段では、両ダブテールの寸法形状が互いに同一であり、互いに同一部位に相当する境界部でパンチされるので、両ダブテールの変形量は互いに等価となり、できあがったヨークの真円度は極めて高くなる。
【００１３】
したがって、本手段のヨーク製造方法によれば、前述の第１手段の効果に加えて、さらに高いヨークの真円度が得られるという効果がある。
【００１４】
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載のヨーク製造方法である。
【００１５】
本手段では、交互に係合した両ダブテールの境界部のうち一直線上にある中間部だけをパンチするので、パンチの回数が最低限で済むうえに、パンチの位置が直線上にあるので、カシメ工程での工数が低減される。
【００１６】
したがって、本手段のヨーク製造方法によれば、前述の第１手段の効果に加えて、加工コストおよび加工時間の低減効果が得られる。
【００１７】
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載のヨーク製造方法である。
【００１８】
本手段では、両ダブテールの境界部のうち軸長方向の両端部ではパンチせず、両端部を除いた軸長方向の中間部分にだけパンチして、丸めた板材の両端を互いにカシメ止めする。それゆえ、軸長方向の両端部でパンチによる面内の圧縮応力や曲げ歪みが生じて一端と他端との間が離間することが防止される。
【００１９】
したがって、本手段のヨーク製造方法によれば、前述の第１手段の効果に加えて、軸長方向の両端部で丸められた板材の一端と他端との間が離間することが防止されるという効果がある。
【００２０】
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載のヨーク製造方法である。
【００２１】
本手段では、両ダブテールのうち少なくとも一部は直線状に形成されているので、裁断工程において加工工数や加工コストが低下する。すなわち、長い鋼板等から両端にダブテールが形成された板材をプレス打ち抜き機によって剪断加工して切り出す場合には、プレスのパンチおよびダイの形状のうち少なくとも一部には直線部が含まれるので、パンチおよびダイの製造コストが低減される。あるいは、板材をレーザ溶断やウォータジェットによって切り出す場合にも、切断経路が直線状であれば切断装置の送りプログラムが簡素になってコストダウンになるほか、若干の工数低減にもなる。
【００２２】
したがって、本手段のヨーク製造方法によれば、前述の第１手段の効果に加えて、加工工数や加工コストが低下するという効果がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のヨーク製造方法の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
【００２４】
［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１としてのヨーク製造方法は、スタータモータの固定子ヨークを帯板状の鋼板材から製造する方法であって、溶接による接合は行わず、周方向両端部の係合およびカシメによってヨークを製造する方法である。すなわち、本実施例のヨーク製造方法は、以下に詳しく説明するように、裁断工程、係合工程およびカシメ工程を順に有する。
【００２５】
先ず、裁断工程は、図１に示すように、帯状の長い板材を略長方形に裁断し、一端に複数の第一ダブテール１を形成するとともに、他端にこれらの第一ダブテール１と交互に係合すべき複数の第二ダブテール２を形成する工程である。裁断に当たってはプレス裁断機が使用され、材料の歩留まりが良いように、板材の一端に第一ダブテール１が形成されると、切り残りが自然に次の板材の他端に形成された第二ダブテール２になるようになっている。
【００２６】
同じく図１に示すように、裁断された板材の一端（図中右端）には、軸長方向の中間部に三つの第一ダブテール１が形成され、軸長方向の両端部には第一ダブテール１が半分だけ形成されて後は直線部である不完全ダブテール１’が形成される。そして、互いに隣り合う第一ダブテール１および不完全ダブテール１’の間には、四つの凹部１０が形成されている。一方、裁断された板材の他端（図中左端）には、軸長方向の中間部に四つの第二ダブテール２が形成され、軸長方向の両端部には直線状の不完全凹部２０’が形成されている。そして、互いに隣り合う第二ダブテール２の間には、三つの凹部２０が形成されている。
【００２７】
ここで、一端に形成された三つの第一ダブテール１と、他端に形成された四つの第二ダブテール２とは、互いに同一の形状であり、互い違いに係合し合う軸長方向の位置に形成されている。すなわち、一端の第一ダブテール１および不完全ダブテール１’は、それぞれ他端の凹部２０および不完全凹部２０’に対応する軸長方向の位置にあり、それぞれ凹部２０および不完全凹部２０’に係合する形状になっている。同様に、他端の四つの第二ダブテール２は、それぞれ一端の四つの凹部１０に対応する軸長方向の位置にあり、それぞれ各凹部２０に係合する形状になっている。
【００２８】
また、第一ダブテール１は、図２に示すように、根本部に半円状にくびれて幅が狭まったくびれ部１１があり、先端部の両側には半円状に突出した一対の耳部１２が形成されている。そして、くびれ部１１の曲率半径Ｒ’は、耳部１２の曲率半径Ｒとほぼ同じであるが、精密にはほんの少しだけ小さい。第二ダブテール２の形状は、前述のように第一ダブテール１の形状と同一であり、突出する方向と軸長方向の位置とが異なるだけある。
【００２９】
さらに、第一ダブテール１の先端には軸長方向に伸びる直線部１３が形成されており、第一ダブテール１および不完全ダブテール１’の間の凹部１０にも軸長方向に伸びる直線部１４が形成されている。すなわち、前述のように第二ダブテール２は第一ダブテール１と同一の形状であるから、第一ダブテール１および第二ダブテール２のうち一部は、直線状に形成されている。
【００３０】
次に、係合工程は、図３に示すように、裁断された板材を円筒状に丸め、同板材の一端と他端とを突き合わせて各第一ダブテール１と各第二ダブテール２とを交互に係合させる工程である。図４に要部を拡大して示すように、互いに隣り合う第一ダブテール１と第二ダブテール２との間には、わずかなギャップｇが存在し、第一ダブテール１と第二ダブテール２とは隙間嵌めで互い違いに係合している。
【００３１】
最後に、カシメ工程は、図５に示すように、互いに係合した第一ダブテール１と第二ダブテール２との境界部をパンチし、丸められた板材の一端と他端とを互いにカシメ止めする工程である。より詳しくは、同図中に○印で示すように、第一ダブテール１と第二ダブテール２とは、互いに同一の境界部でパンチされる。すなわち、パンチ部位を示す○印が中心線ＣＬ上にあるように、第一ダブテール１と第二ダブテール２との境界部のうち一直線上にある中間部だけがパンチされて、一端と他端とが互いにカシメ止めされる。
【００３２】
この際、図６に示すように、ヨークＹを形成する板材は、ヨーク内径と等しい外径をもつ下型Ｕの上に係合部が載せられ、直上から断面円形で先端面が平らなパンチＰによって打たれてかしめられる。すると、代表部を図７に示すように、第一ダブテール１と第二ダブテール２とが矢印で示すように互いに塑性変形（塑性流動）して互いの間のギャップが埋められ、両ダブテール１，２が互いにカシメ止めされてしっかりと固定される。
【００３３】
以上の三つの工程を経ると、帯板状の鋼板から、図８に示すように、第一ダブテール１と第二ダブテール２とが交互に係合してカシメ止めされた中空円筒状のヨークＹが製造される。
【００３４】
（実施例１の作用効果）
本実施例のヨーク製造方法は、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。
【００３５】
先ず、裁断工程では、再び図１に示すように、プレス裁断機によって、板材の一端の第一ダブテール１および不完全ダブテール１’を切り出すと、次の板材の他端の第二ダブテール２および不完全凹部２０’が自然に成形される。それゆえ、板材の歩留まり率が高く材料費の低減になる。また、再び図２に示すように、両ダブテール１，２のうち直線部１３，１４は直線状に形成されているので、全ての部分が曲線で形成されている場合よりも、プレス裁断機のパンチおよびダイを製造する費用が少し安価になり、設備費用が若干低減される。
【００３６】
次に、カシメ工程においては、再び図５に示すように、両ダブテール１，２が互いに同一の形状をしており、さらに両ダブテール１，２の中間の中心線ＣＬに沿って境界部がパンチされる。それゆえ、両ダブテール１，２は互いに等しい塑性変形をし、両ダブテール１，２の間で変形の度合いが均等になって変形量が偏ることがない。したがって、板材を丸めて両端を突き合わせてかしめるという比較的安価なヨーク製造方法でありながら、製造されたヨークＹの真円度は前述の従来技術による製品の真円度よりも向上する。
【００３７】
また、同じく図５に示すように、カシメ工程でのパンチ位置（○印）が一直線上にあり、八カ所しかパンチしないので、カシメ工程にかかる費用や工数はわずかである。さらに、八本のパンチをもつカシメ装置を使用すれば、ワンタッチでカシメ工程が済んでしまう。もちろん、板材の両端を突き合わせて溶接する製造方法に比べれば、本実施例のヨーク製造方法は製造コストがずっと安価になり、大量生産に好適である。
【００３８】
しかも、第一ダブテール１と第二ダブテール２とが互い違いに係合したうえでカシメ止めされるので、かなり強力な接合強度が得られる。
【００３９】
したがって、本実施例のヨーク製造方法によれば、板材から比較的安価に円筒状のヨークを製造することができながら、従来技術に比べて、ヨークの真円度がかなり高くなるという効果がある。そればかりではなく、両ダブテール１，２が板材の両端にいくつも軸長方向に沿って形成されているので、接合部の中間部が全て両ダブテール１，２で互いにカシメ止めされ、従来技術よりも接合強度が向上するという効果もある。
【００４０】
（実施例１の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、図９に示すように、カシメ工程で両ダブテール１，２の先端の境界部でパンチしてカシメ止めするヨーク製造方法の実施が可能である。本変形態様によれば、パンチ強度が実施例１よりもやや小さくても、両ダブテール１，２の間のギャップｇを埋めてカシメ止めすることができるので、実施例１よりもなお高い真円度をもつヨークＹを製造することができるという効果がある。
【００４１】
（実施例１の変形態様２）
本実施例の変形態様２として、図１０に示すように、カシメ工程で両ダブテール１，２の先端両側の境界部でパンチしてカシメ止めするヨーク製造方法の実施が可能である。本変形態様では、パンチ位置がほぼ格子目状に配列されているので、カシメ装置の製作や調整が比較的楽である。そして、パンチ強度が前述の変形態様１よりもなお小さくても、両ダブテール１，２の間のギャップｇを埋めてカシメ止めすることができる。したがって、本変形態様によれば、前述の変形態様１よりもなお高い真円度をもつヨークＹを製造することができるという効果がある。
【００４２】
（実施例１の変形態様３）
本実施例の変形態様３として、図１１に示すように、カシメ工程で両ダブテール１，２の境界部に沿って境界部全体にパンチしてカシメ止めするヨーク製造方法の実施が可能である。本変形態様によれば、パンチ強度が実施例１よりもずっと小さくても、両ダブテール１，２の間のギャップｇを埋めてカシメ止めすることができるので、実施例１よりもよりいっそう高い真円度をもつヨークＹを製造することができるという効果がある。
【００４３】
（実施例１のその他の変形態様）
当然のことながら、前述の変形態様１および変形態様２の他にも、実施例１（図５参照）とその変形態様３（図１１参照）との間に相当するカシメ工程をもつ変形態様の実施が可能であり、相応の作用効果が得られる。
【００４４】
その他にも、カシメ工程でパンチＰに替えてローラ等を使用する変形態様も実施可能である。
【００４５】
［実施例２］
（実施例２の構成）
本実施例の説明を始める前に、前述の実施例１において起こるかもしれない不具合について説明する。すなわち、図１２に示すように、軸長方向の端に近い位置まで両ダブテール１，２が形成されており、両ダブテール１，２の両端部でもカシメ工程でパンチされると、不完全ダブテール１’が軸長方向に変形してしまうことがある。すると、ヨークＹの軸長方向の両端部で、一端と他端との間にギャップＧが空いてしまい、不都合である。
【００４６】
そこで、本実施例のヨーク製造方法は、図１３に示すように、カシメ工程において、第一ダブテール１と第二ダブテール２との境界部のうち軸長方向の両端部ではパンチしないことを特徴とする。すなわち、不完全ダブテール１’と第二ダブテール２との境界部では、カシメ工程でパンチしない。その他の点では、本実施例のヨーク製造方法の構成は実施例１と同様である。
【００４７】
（実施例２の作用効果）
本実施例のヨーク製造方法では、カシメ工程において、両ダブテール１，２の境界部のうち軸長方向の両端部ではパンチせず、両端部を除いた軸長方向の中間部分にだけ六ヶ所でパンチして、丸めた板材の両端を互いにカシメ止めする。それゆえ、ヨークＹの軸長方向の両端部では、不完全ダブテール１’が第二ダブテール２に係合して変形しないので、接合部が離間することが防止される。
【００４８】
したがって、本実施例のヨーク製造方法によれば、前述の実施例１の効果に加えて、軸長方向の両端部で板材の一端と他端との間が離間することが防止されるという効果がある。そのうえ、カシメ工程におけるパンチ位置が八カ所から六ヶ所に低減されるので、カシメ工程の工数も低減されるという効果がある。なお、不完全ダブテール１’と第二ダブテール２との間でわずかなギャップが残るが、これは軸長方向の両端部であるから、ヨークＹの磁気的な性能に及ぼす悪影響はほとんどない。
【００４９】
［実施例３］
（実施例３の構成）
本発明の実施例３は、図１４に示すように、裁断工程とカシメ工程とが前述の実施例１や実施例２とやや異なり、係合工程は実施例１とほぼ同様なヨーク製造方法である。
【００５０】
すなわち、裁断工程では板材の一端および他端に、それぞれ逆台形状の第一ダブテール１および第二ダブテール２が形成される。両ダブテール１，２の形状は互いに等しく、両ダブテール１，２の角部および隅部には適度なアールが付けられている。
【００５１】
また、カシメ工程では、両ダブテール１，２の角部および隅部にパンチが当てられてカシメ止めされる。ここで、不完全ダブテール１’の角部と第二ダブテール２の隅部とが重なる軸長方向の両端部では、実施例２と同様にパンチがなされない。
【００５２】
（実施例３の作用効果）
本実施例のヨーク製造方法は、以上のように構成されているので、実施例２とほぼ同様の裁断工程を発揮することができる。すなわち、本実施例のヨーク製造方法によれば、従来技術に比べて、ヨークの真円度がかなり高くなるという効果と、接合強度が向上するという効果とが得られるうえ、軸長方向の両端部で継ぎ目に隙間ができるようなことは防止されている。
【００５３】
さらに、両ダブテール１，２の形状は実施例１のそれに比べて直線部分が多いので、裁断工程で使用するプレス裁断機のパンチおよびダイの製造費用がより安価になるという効果もある。
【００５４】
（実施例３の各種変形態様）
本実施例のヨーク製造方法に対しても、実施例１に対するその各変形態様に相当する変形態様の実施が可能であり、相応の作用効果が得られる。また、裁断工程で両ダブテール１，２を形成する際に、逆台形に限定されることなく、かなり多様な形状で互いに係合する両ダブテール１，２を形成することができる。同様に、カシメ工程におけるパンチ位置も、多様に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の裁断工程後における板材の形状を示す平面図
【図２】実施例１での第一ダブテールの形状を示す平面図
【図３】実施例１の係合工程後における中間製品の形状を示す斜視図
【図４】実施例１での両ダブテールの係合状態を示す側面図
【図５】実施例１のカシメ工程におけるパンチ位置を示す側面図
【図６】実施例１のカシメ工程において使用する工具の要部を示す断面図
【図７】実施例１のカシメ工程での塑性変形を示す側面図
【図８】実施例１によって製造されたヨークの形状を示す斜視図
【図９】実施例１の変形態様１におけるパンチ位置を示す側面図
【図１０】実施例１の変形態様２におけるパンチ位置を示す側面図
【図１１】実施例１の変形態様３におけるパンチ位置を示す側面図
【図１２】カシメ工程で起こりうる不具合を強調して示す側面図
【図１３】実施例２のカシメ工程におけるパンチ位置を示す側面図
【図１４】実施例３で両ダブテールが互いに係合した情景状を示す側面図
【符号の説明】
１：第一ダブテール１０：凹部
１１：くびれ部１２：耳部１３，１４：直線部
１’：不完全ダブテール（軸長方向の両端部）
２：第二ダブテール２０：凹部２０’：不完全凹部
○：パンチ位置
ｇ：ギャップ（隙間嵌め）Ｇ：ギャップ（不都合な隙間）
Ｐ：パンチＲ，Ｒ’：曲率半径Ｕ：下型Ｙ：ヨーク

Claims

板材を略長方形に裁断し、一端に複数の第一ダブテールを形成するとともに、これらの第一タブテールと同一の形状で他端にこれらの第一ダブテールと交互に係合すべき複数の第二ダブテールを形成する裁断工程と、
この板材を円筒状に丸め、この一端とこの他端とを突き合わせてこれらの第一ダブテールとこれらの第二ダブテールとを交互に係合させる係合工程と、
互いに係合したこれらの第一ダブテールとこれらの第二ダブテールとを、互いの同一の境界部のみでパンチし、この一端とこの他端とを互いにカシメ止めするカシメ工程とを有し、
複数の前記第一ダブテールと複数の前記第二ダブテールとは互いの中間の中心線に沿って複数の前記境界部でパンチされる、
ことを特徴とするヨーク製造方法。
前記カシメ工程において、前記第一ダブテールと前記第二ダブテールとの境界部のうち一直線上にある中間部だけをパンチする、
請求項１記載のヨーク製造方法。
前記カシメ工程において、前記第一ダブテールと前記第二ダブテールとの境界部のうち軸長方向の両端部ではパンチしない、
請求項１記載のヨーク製造方法。
前記裁断工程において、前記第一ダブテールおよび前記第二ダブテールの先端には、軸方向に伸びる直線部が形成され、両該ダブテールの間に形成された凹部にも軸方向に伸びる直線部が形成される、
請求項１記載のヨーク製造方法。