JP3725484B2

JP3725484B2 - 異質材積層鉄心

Info

Publication number: JP3725484B2
Application number: JP2002040497A
Authority: JP
Inventors: 孝昭三井
Original assignee: Mitsui High Tech Inc
Current assignee: Mitsui High Tech Inc
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003244872A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板材間に板材と特性の異なる異質材が挟まれて積層された異質材積層板から打ち抜きされた異質材積層鉄心片が積層された異質材積層鉄心に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの出力向上、高効率化、或いは高性能化には、積層鉄心を構成する鉄心片の板厚を薄いものにすると直接的な効果がある。
従来、モータの積層鉄心は板厚が、例えば、０．３０〜０．３５ｍｍの鉄心片から製造されている。最近ではモータの出力向上等から板厚の薄い電磁鋼板から鉄心片を打ち抜き、積層鉄心を製造する試みがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の積層鉄心においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
鉄心片は板厚が薄くなると（例えば、０．２ｍｍ未満）、従来の切り起こし突起や、Ｖ形等のかしめ手段（かしめ部）では強いかしめ強度が得られず、鉄心片間に隙間ができたり、積み形状が劣化する等の問題があった。
また、例えば、モータの出力向上のために、高透磁性で且つ鉄損の低いアモルファス材から積層鉄心を製造することが考えられるが、アモルファスは機械的強度が高く、かつ脆性が強いことから、鉄心片の打ち抜きが難しい問題があり、さらに、かしめ部の形成が難しくて積層かしめ強度が得られず、実用に供し得るアモルファス材の積層鉄心は製造されていなかった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、鉄心片用材料の特性を活かし、例えば、アモルファスを含む異質材の積層板から形成され、鉄心片用材料のそれぞれが薄くても、打ち抜きした鉄心片のかしめ強度が強く、形状精度が優れ、且つ、電磁特性等の各種特性が優れた異質材積層鉄心を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る異質材積層鉄心は、電磁鋼板、低炭素鋼板、電磁軟鉄板、Ｆｅ−Ｎｉ合金板、又は銅板からそれぞれ構成される下側及び上側の板材の間に、該板材より加工性が劣る難加工高磁性材からなるアモルファス板を挟んで形成される異質材積層板から打ち抜きされた異質材積層鉄心片を、かしめ部予定箇所の中間位置に形成された切欠き孔の両側を、積層時にかしめパンチで切下げて形成するかしめ用突起を備えるかしめ部を介して所望積厚まで積層している。
これによって、かしめ部の中央に切欠き孔が形成されているので、かしめ部は長いかしめ掛かりを形成することができる。また、異質材積層鉄心片は板材間に加工性が劣る難加工高磁性材を挟んで形成した異質材積層板を打ち抜いているので、加工性が劣る難加工高磁性材でも、しかも、個々の板材及び難加工高磁性材の板厚は薄くても、打ち抜き及びかしめ部の形成が容易にできる。
本発明に係る異質材積層鉄心において、最下層の前記異質材積層鉄心片には、該最下層の前記異質材積層鉄心片の上に積層された前記異質材積層鉄心片の前記かしめ用突起が嵌入する係合孔が設けられている。
【０００６】
本発明に係る異質材積層鉄心において、切欠き孔をかしめ部予定箇所の両縁部まで形成することもできる。これによって、かしめ用突起及びかしめ用凹部にはさらに長いかしめ掛かりを形成することができ、さらにかしめ用突起は深く切下げられても、厚み及び幅が減少せず、かしめ強度を高める作用を奏する。
本発明に係る異質材積層鉄心において、切欠き孔をかしめ部予定箇所の両縁部までに所要長さの端部を残して形成することもできる。これによって、かしめ底部は所要長さの端部で連結され、かしめ部の強度が強まる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る異質材積層鉄心の斜視図、図２は同異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程の説明図、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程における積層開始鉄心片への係合孔の形成、かしめ用の切欠き孔の形成、かしめパンチによるかしめの説明図、図４は同異質材積層鉄心のかしめ部予定箇所に形成する切欠き孔の平面図、図５は本発明の他の実施の形態に係る異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程におけるかしめパンチによるかしめの説明図、図６は同異質材積層鉄心のかしめ部予定箇所に形成する切欠き孔の平面図、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同異質材積層鉄心のかしめ部予定箇所に形成する変形例の切欠き孔の説明図、図８は変形例の異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程におけるかしめパンチによるかしめの説明図である。
【０００８】
図１及び図３（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る異質材積層鉄心１０は、難加工高磁性材であるアモルファス鉄心片１１、１２、１３、１４をそれぞれ、下側と上側の電磁鋼板鉄心片１５と１６、１７と１８、１９と２０、２１と２２で挟んだ第１段（最下層）〜第４段の異質材積層鉄心片２３〜２６がかしめ積層されたもので、回転子積層鉄心として適用される。
図１に示すように、異質材積層鉄心１０の内側近傍には、円周方向に３等分された位置に３個のかしめ部の一例である内側かしめ部２７が形成されており、異質材積層鉄心１０の外側近傍には、円周方向に９等分された位置に９個のかしめ部の一例である外側かしめ部２８が形成されている。内側かしめ部２７及び外側かしめ部２８の詳細は、図３（Ｃ）に示す通りである。なお、内側かしめ部２７、外側かしめ部２８の個数及び位置は、この実施の形態に限らず、電磁鋼板鉄心片の大きさ、形状等に応じて適宜に変えることができる。
【０００９】
図２及び図３に示すように、異質材積層鉄心１０を製造するプレス加工工程において、各ステーションにおける加工作業は、以下に説明する通りである。
（ステーションＡ）
図２に示す長尺状の鉄心片素材（異質材積層板の一例）２９は、図３（Ａ）に示すように、下側、上側の板材の一例である電磁鋼板３０、３１、例えば、厚さｔ₁ が０．１８ｍｍの間に、電磁鋼板３０、３１より加工性が劣り、難加工高磁性材の一例であるアモルファス材３２、厚さｔ₂ が例えば、０．０５ｍｍを挟んで積層した厚さｔの素材であり、鉄心片素材２９の幅Ｂ方向の両端部に長さ方向に所定の間隔Ｌを開けて、プレス順送り加工用のガイドホール３３が形成される。なお、前記電磁鋼板及びアモルファス材は、前記板厚のものに限らず、所望の板厚のものを採用できる。
【００１０】
（ステーションＢ）
図２に示すように、図示しない軸孔を中心として、周方向に９等分された所定の形状のスロット孔３４をパンチにより打ち抜く。
（ステーションＣ）
図２及び図３（Ａ）に示すように、積層開始鉄心片となる第１段の異質材積層鉄心片２３の外側には、周方向に９等分した位置に外側かしめ部２８の一方を構成する係合孔３５を、内側には周方向に３等分した位置に内側かしめ部２７の一方を構成する係合孔３６をそれぞれ、ダイ３７、パンチ３８及びストリッパー３９を用いて形成する。係合孔３５、３６は、図４に破線で示すように、平面視して矩形状に形成されており、半径方向の長さはａ、周方向の長さはｂである。
【００１１】
（ステーションＤ）
図２、図３（Ｂ）及び図４に示すように、係合孔３５、３６が形成された第１段の異質材積層鉄心片２３の上に順次積層される、第２段〜第４段の異質材積層鉄心片２４〜２６の係合孔３５、３６に相当する垂直位置のかしめ部予定箇所４３（係合孔３５、３６の内側に相当する）の中間位置にそれぞれ、長尺矩形状の切欠き孔４０、４１がパンチ４２をダイ３７に進退させ形成されている。切欠き孔４０、４１の大きさは、係合孔３５、３６の周方向の中心に対して幅がｃ、半径方向の長さはａとなっている。
【００１２】
（ステーションＥ）
図２及び図３（Ｃ）に示すように、係合孔３５、３６又は切欠き孔４０、４１が形成された部分の鉄心片素材２９を外形・内形抜きして第１段〜第４段の異質材積層鉄心片２３〜２６を作製し、載置台３９ａ上に下から順番に第１段〜第４段の異質材積層鉄心片２３〜２６を積層する。
該積層に際して、第２段〜第４段の異質材積層鉄心片２４〜２６のかしめ部予定箇所４３をかしめパンチ４４で切り下げると、第２段〜第４段の異質材積層鉄心片２４〜２６のかしめ部予定箇所４３の下側は切欠き孔４０、４１を先端として、断面逆ハ字状のかしめ用突起が形成されると共に、第２段の異質材積層鉄心片２４のかしめ用突起が第１段の異質材積層鉄心片２３の係合孔３５、３６に係合される。一方、第３段、第４段の異質材積層鉄心片２５、２６のかしめ用突起はそれぞれ、第２段、第３段の異質材積層鉄心片２４、２５のかしめ用突起の裏側に形成されるのかしめ用凹部に係合されることになる。このようにして、各かしめ部２７、２８がかしめられることにより、図１に示すような回転子積層鉄心が得られる。なお、この実施の形態では、異質材積層鉄心片を４段積層しているが、これに限定されず、所望の積厚になるまで任意段数積層できる。
【００１３】
このかしめパンチ４４の切り下げの際、第２段〜第４段の異質材積層鉄心片２４〜２６のかしめ部予定箇所４３の周方向の中間位置に形成されている切欠き孔４０、４１を中心にして、かしめ部予定箇所４３の両側が深く切り下がり、これにより、かしめ掛かりが長く（図３（Ｃ）の場合では、第１段の異質材積層鉄心片２３の厚さｔに相当）形成されることになって、さらに、切欠き孔４０、４１が形成されているので、かしめ部予定箇所４３の両側を切り下げる際、その板厚及びかしめ用突起となる幅は減少せず、かしめ強度の強い異質材積層鉄心１０を製造することができる。
【００１４】
図５には、本発明の他の実施の形態に係る異質材積層鉄心５０を製造するプレス加工工程におけるかしめパンチ５１によるかしめの状態を表している。異質材積層鉄心５０が異質材積層鉄心１０と異なる点は、図６に示すように、切欠き孔６５の長さｄのみである。なお、異質材積層鉄心１０と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
図６には、異質材積層鉄心５０の製造において、第２段〜第４段の異質材積層鉄心片６１〜６３のかしめ部予定箇所６４の中間位置に形成する切欠き孔６５を示しており、切欠き孔６５はかしめ部予定箇所６４の半径方向の両端部（各端部の長さは（ａ−ｄ）／２）を残して切欠いており、半径方向の長さｄは長さａより短くしている。かかる構成により、かしめ切下げ底部が両端部で連結されているので、その分、かしめ部の強度が高まり、延いて、かしめ強度がアップする。なお、符号５２、５３、５４は、アモルファス鉄心片を示し、符号５５と５６、５７と５８、５９と６０はそれぞれ下側と上側の電磁鋼板鉄心片を示す。
【００１５】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、異質材積層鉄心５０の製造において、かしめ部予定箇所６４の中間位置に形成される変形例の切欠き孔６６、６７、６８を示している。
矩形状の切欠き孔６５に対して、切欠き孔６６は鼓形状、切欠き孔６７は端部広がり形状、切欠き孔６８は楕円形状としている。これらは前記矩形状の切欠き孔６５と同様に、かしめ用突起を深く切り下げる効果があり、さらに、切欠き孔６６〜６８は、かしめパンチ５１による切下げ力を低減する効果もある。
【００１６】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の異質材積層鉄心を構成する場合にも本発明は適用される。
前記実施の形態では、回転子積層鉄心について述べたが、これに限定されず、固定子積層鉄心、トランス積層鉄心にも適用できる。
異質材積層鉄心片は、１枚の異質材を上下の２枚の電磁鋼板で挟んだ３層としたが、これに限定されず、状況に応じて、１枚の異質材を３枚以上の板材で挟むことも可能であり、さらに、図８に示すように、２枚以上（図８では３枚のアモルファス鉄心片）の異質材を上下の板材で挟んで４層以上の構成とすることもできる。なお、図８中の符号６９はかしめパンチを表している。
板材として電磁鋼板を使用したが、これに限定されず、必要に応じて、かしめ部の形成を容易にし、かつコストを低下するには、低炭素鋼板、電磁軟鉄板を、透磁性をより高め、また耐食性を高くするには、Ｆｅ−Ｎｉ合金板、又はかしめ部の形状を容易にし、かつ導体抵抗を増す必要があるものは銅板を使用することができる。さらに、アルミ板又はその他の加工性のよい金属板を使用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の異質材積層鉄心においては、かしめ部の中間位置に切欠き孔が形成され、該切欠き孔の両側を切下げているので、かしめ部は長いかしめ掛かりを形成することができ、これにより、かしめ強度が強く、積層形状の優れた積層鉄心が得られる。また、異質材積層鉄心片は、電磁鋼板、低炭素鋼板、電磁軟鉄板、Ｆｅ−Ｎｉ合金板、又は銅板からなる板材間に加工性が劣る難加工高磁性材（アモルファス板）を挟んで形成した異質材積層板を打ち抜いているので、加工性が劣る難加工高磁性材でも、打ち抜き及びかしめ部の形成が容易にでき、これにより、安定したかしめ掛かりを形成することができ、かしめ強度が維持できる。
更に、機械的強度が高く、脆性が強いため加工性に劣るアモルファス材でも、以上の構成としているので、鉄心片の打ち抜きが可能となり、しかも、かしめ部の形成が可能となるので、電磁特性に優れた積層鉄心が工業的に安定して得られる。
また、前記板材を電磁鋼板、低炭素鋼板、電磁軟鉄板、Ｆｅ−Ｎｉ合金板、又は銅板とすることによって、所望の特性を有する積層鉄心を製造できるので、汎用性が高く、かつ特殊用途に適する積層鉄心が容易に得られる。
【００１８】
請求項３記載の異質材積層鉄心においては、かしめ用突起及びかしめ用凹部にはさらに長いかしめ掛かりを形成することができるので、かしめ強度がさらに強く、積層形状の優れた積層鉄心が得られる。
請求項４記載の異質材積層鉄心においては、かしめ底部は所要長さの端部で連結されているので、かしめ強度がさらに強く、積層形状の優れた積層鉄心が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る異質材積層鉄心の斜視図である。
【図２】同異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程の説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程における積層開始鉄心片への係合孔の形成、かしめ用の切欠き孔の形成、かしめパンチによるかしめの説明図である。
【図４】同異質材積層鉄心のかしめ部予定箇所に形成する切欠き孔の平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程におけるかしめパンチによるかしめの説明図である。
【図６】同異質材積層鉄心のかしめ部予定箇所に形成する切欠き孔の平面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、同異質材積層鉄心のかしめ部予定箇所に形成する変形例の切欠き孔の説明図である。
【図８】変形例の異質材積層鉄心を製造するプレス加工工程におけるかしめパンチによるかしめの説明図である。
【符号の説明】
１０：異質材積層鉄心、１１〜１４：アモルファス鉄心片、１５〜２２：電磁鋼板鉄心片、２３：第１段の異質材積層鉄心片、２４：第２段の異質材積層鉄心片、２５：第３段の異質材積層鉄心片、２６：第４段の異質材積層鉄心片、２７：内側かしめ部（かしめ部）、２８：外側かしめ部（かしめ部）、２９：鉄心片素材（異質材積層板）、３０、３１：電磁鋼板（板材）、３２：アモルファス材（難加工高磁性材）、３３：ガイドホール、３４：スロット孔、３５：係合孔、３６：係合孔、３７：ダイ、３８：パンチ、３９：ストリッパー、３９ａ：載置台、４０、４１：切欠き孔、４２：パンチ、４３：かしめ部予定箇所、４４：かしめパンチ、５０：異質材積層鉄心、５１：かしめパンチ、５２〜５４：アモルファス鉄心片、５５〜６０：電磁鋼板鉄心片、６１〜６３：第２段〜第４段の異質材積層鉄心片、６４：かしめ部予定箇所、６５：切欠き孔、６６〜６８：切欠き孔、６９：かしめパンチ

Claims

電磁鋼板、低炭素鋼板、電磁軟鉄板、Ｆｅ−Ｎｉ合金板、又は銅板からそれぞれ構成される下側及び上側の板材の間に、該板材より加工性が劣る難加工高磁性材からなるアモルファス板を挟んで形成される異質材積層板から打ち抜きされた異質材積層鉄心片を、かしめ部予定箇所の中間位置に形成された切欠き孔の両側を、積層時にかしめパンチで切下げて形成するかしめ用突起を備えるかしめ部を介して所望積厚まで積層したことを特徴とする異質材積層鉄心。
請求項１記載の異質材積層鉄心において、最下層の前記異質材積層鉄心片には、該最下層の前記異質材積層鉄心片の上に積層された前記異質材積層鉄心片の前記かしめ用突起が嵌入する係合孔が設けられていることを特徴とする異質材積層鉄心。
請求項２記載の異質材積層鉄心において、前記切欠き孔が前記かしめ部予定箇所の両縁部まで形成されていることを特徴とする異質材積層鉄心。
請求項２記載の異質材積層鉄心において、前記切欠き孔が前記かしめ部予定箇所の両縁部までに所要長さの端部を残して形成されていることを特徴とする異質材積層鉄心。