JP4115640B2

JP4115640B2 - 積層鉄芯の製造方法

Info

Publication number: JP4115640B2
Application number: JP37011299A
Authority: JP
Inventors: 和年竹田; 良伊藤; 祐介八木; 稔稲井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP2001185432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモーターやトランスなどの加工性に優れた積層鉄芯の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁鋼板を用いてモーターやトランス等の積層鉄芯を製造する方法としては、一般的には電磁鋼板を剪断加工あるいは打ち抜きにより単位鉄芯とし、さらに所定枚数の単位鉄芯を積層し、ボルト締め、カシメ、溶接あるいは接着等により固着して積層鉄芯とするものである。固着した後、その積層鉄芯には巻線コイルの組込み工程などの処理が施され、トランスやモーターの鉄芯に組み立てられるものである。
【０００３】
積層鉄芯の固着が弱い場合、単位鉄芯に解けたり、隙間が開いたりするとコイルの巻線作業の能率が落ちたり、モーターの場合では騒音や振動の原因となることから、積層鉄芯は強く固着せしむる必要がある。
【０００４】
ところで、ボルト締めにより固着する場合には、ボルトを通す貫通孔を積層鉄芯に設けることが必要である。積層鉄芯に貫通孔を設けた場合には積層鉄芯の磁気特性が劣化することがある。同様に溶接により積層鉄芯を固着する場合には、溶接部に熱的歪みが入ることにより積層鉄芯の磁気特性が劣化することがある。
【０００５】
また、接着剤やワニスを用いて積層鉄芯を固着する場合には、鋼板と鋼板の間に毛細管現象を利用して接着剤やワニスを浸透させ、しかる後加熱などにより固着するのであるが、接着剤やワニスが鋼板全面に浸透せず、鋼板の端部のみ固着するといった問題点がある。
【０００６】
そこで、現在では打抜きと同時に積層鉄芯の固着が可能であるカシメによる固着が一般的である。しかし、カシメでは強固な固着が難しく、トランスの組み立て中に積層鉄芯がずれたり、またカシメにより磁気特性が劣化することがあった。
【０００７】
ところで、表面にあらかじめ接着能を持たせた絶縁被膜、所謂接着被膜を施した鋼板を打抜き、積層し、加熱加圧することにより積層鉄芯を固着した場合には、溶接などに見られる磁気特性の劣化も無く、また鋼板同士の接合力も大きいため、強固に固着した鉄芯が得られるものである。
しかし、従来接着被膜を有する電磁鋼板を用いて積層鉄芯を固着する場合には、加熱加圧するために加熱炉中で加圧する必要があったことから固着作業に長時間を要し、作業性が劣るという問題点があった。
【０００８】
このような問題点を解決するため、特開平１１−１４７１４１号公報に、接着被膜を施した電磁鋼板を打抜き加工する際に、同時に加圧加熱することができる装置を用いることにより、固着作業の作業性を飛躍的に向上させる方法が開示されている。これは、打抜き加工装置の打抜き金型下方に単位鉄芯の積層部を設け、加熱装置により昇温するとともに雄型打抜き金型により加圧することにより積層鉄芯を一体化するというもので、接着能を有する電磁鋼板を加熱加圧により固着する場合、大幅に生産性が向上するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では打抜金型と鉄芯を積層し加熱する部位が垂直方向に積み重なるため、ストロークの長い大型のプレス装置が必要で、ストロークの短いプレス装置では使用できないという問題点が有った。また、単位鉄芯積層部が打抜金型直下に位置するため、プレスの振動などにより積層面がずれ易いという問題点が有った。
【００１０】
本発明は、このような打抜加工装置と積層鉄芯の固着装置が一体化した装置における問題点を解決し、作業性よく積層鉄芯を得られる方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨は次の構成からなる。
（１）表面に加熱加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板を、一つの金型台で、金型内に供給して所定の形状に打ち抜き単位鉄芯とした後、加熱加圧により接着する工程において、１）該金型台で単位鉄芯を打ち抜き後、該単位鉄芯を供給部材に形成されている打抜穴に押し戻し、２）供給部材の送りにより単位鉄芯を同一金型台に設置された単位鉄芯積層部に搬送し、３）単位鉄芯積層部に積層した後、あるいは積層しながら、該金型台で所定の温度まで加熱し、スプリングによって加圧力を調整された加圧パンチで加圧することにより一体化させる積層鉄芯の製造方法において、供給部材より単位鉄芯を該金型台で連続的に打ち抜き単位鉄芯とする際に、供給部材に所定回数毎に単位鉄芯形状よりも大きな形状のジャンピング捨て抜きを行って、その打抜穴を単位鉄芯積層部に一致させ、所定温度まで加熱された積層鉄芯をスプリングによって加圧力を調整された加圧パンチで加圧し、さらに、その打抜穴に一体化した積層鉄芯を押し戻し、供給部材を送ることにより積層鉄芯を装置外に排出することを特徴とする積層鉄芯の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する具体的形態について説明する。
本発明では、鉄芯に供する電磁鋼板の表面に、加熱および加圧により接着能を発揮する絶縁被膜、いわゆる接着被膜を有する必要がある。接着被膜は必ずしも鋼板両面に全面に施されている必要は無く、十分な接着能を保持しているのであれば片面だけでも良いし、部分的でも良い。また、積層鉄芯に供する電磁鋼板は無方向性電磁鋼板でも方向性電磁鋼板でもよく、一般的な鋼板を電磁鋼板として使用してもかまわない。
【００１４】
接着能を発揮する絶縁被膜としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの有機樹脂を主成分とするものが一般的であるが、接着能を発揮するものであれば特に限定するものではない。
【００１５】
本発明では単位鉄芯の加工には打抜金型により単位鉄芯を打ち抜く装置を用いる必要があり、金型内に供給する電磁鋼板（供給部材）より単位鉄芯を打抜金型にて打ち抜いた後、単位鉄芯毎に積層部まで搬送し鉄芯積層部内に単位鉄芯を積層する。打ち抜かれた単位鉄芯を積層部まで搬送するために、本発明では供給部材を用いるものである。すなわち、所定の幅のコイル状にあらかじめ鋼板をスリットした供給部材を、連続的に打抜金型に送り込み、単位鉄芯に打ち抜いた際に、鉄芯を打ち抜いた後の供給部材に残存する単位鉄芯形状の外側の部分を用いて単位鉄芯を積層部まで搬送するものである。即ち、供給部材より完全に単位鉄芯に打抜いて切り離した後、供給部材に残存する外周部打抜穴に再び単位鉄芯を押し戻す。その後、供給部材の送りにより単位鉄芯を積層部まで搬送する。
【００１６】
本発明では、図１に示すように、打抜金型と積層部が供給部材と平行して配置することが可能であり、特開平１１−１４７１４１号公報に開示されている技術では、使用するプレス装置に長いストロークが必要になるのに対して、ストロークの短いプレス装置で十分使用することができる。
【００１７】
所定枚数の単位鉄芯が積層された後あるいは積層している間に、積層部に隣接して設置した加熱装置により積層鉄芯を所定温度まで昇温する。このとき、積層された単位鉄芯の側面からダンパー機構を備えた側圧装置を用いて積層鉄芯の端面揃えを行うものである。しかる後、あるいは単位鉄芯が供給されるたび毎に加圧装置にて加圧し、接着被膜の接着能を発現させ、積層された単位鉄芯を全体あるいは部分的に接着して鉄芯を固着させるものである。
上記加熱手段としては、通電加熱、誘導加熱、誘電加熱、電磁波照射、直接接触加熱などが使用できる。
【００１８】
本発明では上記加熱装置を打抜金型から離れたところに設置することにより、積層鉄芯加熱時の打抜き金型の熱変形を抑制でき、打抜き精度を確保することが可能で、さらに積層鉄芯を側圧装置より積層端面を揃えることができることから、鉄芯の積み精度を高めることが可能である。
【００１９】
次に本発明ではあらかじめ、単位鉄芯形状よりも大きな捨て抜きをすることにより、所定枚数積層された単位鉄芯にさらに加圧することが可能となり、固着強度を高めることができる。すなわち、ジャンピング捨抜き（所定枚数の単位鉄芯を打ち抜き後に供給部材に捨抜穴を打ち抜き）し、さらに単位鉄芯の積層されている積層部上方まで捨抜穴を送る。捨抜穴は鉄芯形状よりも大きくしているので、捨抜穴を通して加圧パンチにより加圧することが可能である。また、固着後積層鉄芯を押し戻し、捨抜穴に挿入することにより、打ち抜き時の送りを利用して積層鉄芯を金型外に排出することも可能である。
【００２０】
【実施例】
［実施例１］
図１は本発明を実施する装置の一例であって、モーターコアの単位鉄芯形状に、接着被膜を施した電磁鋼板を打抜き、１枚毎に搬送し、積層する状態を示す断面説明図である。
図において、１は単位鉄芯を打ち抜く電磁鋼板（供給部材）、２は単位鉄芯の内周を打ち抜く雄型金型、４は雄型金型２の対向位置に対にセットされた雌型金型、３は単位鉄芯の外周を打ち抜く雄型金型、２９は雄型金型３の対応位置に対にセットされた雌型金型であり、その内部に、打ち抜かれた単位鉄芯を押し戻し供給部材に嵌め込む外周打抜受け用ばね８が設置され、これらの雌雄金型群で打ち抜き加工部を形成している。
５は一定の加圧力を付与するスプリング１２を内部に備えた加圧パンチであり、供給部材１に支持される単位鉄芯を押出し受台に積層する。６は積層された鉄芯、７は積層鉄芯の側面より加熱する加熱装置、１０は積層鉄芯受台、１１は断熱部材であって、これらで積層部を構成している。上記各金型及び加圧パンチの打抜き及び加圧は同期連動される。図中９は金型台である。
【００２１】
コイル状に巻き取られた状態の供給部材１は、送り装置により上記本発明装置内に連続的に送り込まれる。この供給部材は打抜き金型の雄型２と雌型４によって内周側を打ち抜いた後、外周側を打抜き金型の雄型３によって打ち抜く。打ち抜かれた単位鉄芯は打抜金型の雌型２９内に設置されたばね８により打ち抜き後に形成された供給部材１の抜打穴に押し戻し、嵌合される。この状態で供給部材１の送りに従って単位鉄芯は積層部まで搬送される。
【００２２】
積層部に達した単位鉄芯は加圧パンチ５で押しだし、積層鉄芯受け台１０上に積層される。この積層鉄芯６は、スプリング１２によって加圧力を調整された加圧パンチ５で加圧されるとともに、加熱装置７にて側面より加熱され、接着被膜が接着能を発揮する温度２００℃まで昇温し固着される。積層部は断熱部材１１により金型台９と断熱されている。
【００２３】
［実施例２］
図２は本発明を実施する装置の別の例であって、モーターコアの単位鉄芯形状に、接着被膜を施した電磁鋼板１３を打抜き、１枚毎に搬送し、積層している状態を示す断面説明図である。
図において、１３は単位鉄芯を打ち抜く電磁鋼板（供給部材）、１４は捨て抜き用打抜雄型金型、２８は雄型金型１４の対向位置に対にセットされた雌型金型、１５は単位鉄芯の内周を打ち抜く雄型金型、２７は雄型金型１５の対向位置に対にセットされた雌型金型、１６は単位鉄芯の外周を打ち抜く雄型金型、３０は雄型金型１６の対応位置に対にセットされた雌型金型であり、内部に外周打ち抜き受け用ばね２６が設置され、これらの内周、外周打ち抜き用の雌雄金型群で打ち抜き加工部を形成している。
【００２４】
１７は一定の加圧力を付与するスプリング２４を内部に備えた加圧パンチであり、供給部材１３に支持される単位鉄芯を押し出し受台に積層する。１８は積層された鉄芯、１９は積層鉄芯の側面を加圧する側圧用加圧板、２０は側圧用加圧シリンダーであり、この１９と２９でダンパー機構が構成される。２３は積層鉄芯の側面より加熱する加熱装置、２１は積層鉄芯受台、２２は断熱部材であって、これらで積層部を構成している。図中２５は金型台である。
上記した各金型及び加圧パンチの打ち抜き及び加圧は同期連動されており、捨て抜き用打抜金型１４と積層鉄心受台２１は、各々一定回数毎に作動する機構となっている。
【００２５】
コイル状に巻き取られた状態の供給部材１３は送り装置により本発明装置内に連続的に送り込まれる。打抜き金型の雄型１５と雌型２７を有する打ち抜き加工部によって内周側を打ち抜いた後、外周側を打抜き金型の雄型１６と雌型３０によって板厚の２／３程度の深さまで半打ち抜き加工される。半打ち抜き加工されて形成された単位鉄芯は、加工時、雌型３０内に設置されたばね２６により押し戻される反発力で完全に切断されると同時に、切断で供給部材１３に形成された打抜穴に押し戻されて嵌合する。
供給部材１３の送りに従って単位鉄芯は積層部まで搬送され、加圧パンチ１７により押し出されて積層する。スプリング２４によって加圧力を調整された加圧パンチ１７で、積層部の受け台２１上に積層された積層鉄芯１８は加圧され、側圧用シリンダー２０により側圧用加圧板１９を介して積層方向と垂直の方向である側面から加圧された端面ずれを防止しながら、加熱装置２３にて側面より加熱され、接着被膜が接着能を発揮する温度２００℃まで昇温される。
【００２６】
供給部材より積層する所定枚数まで打抜いた時に、捨抜き用打抜金型１４と２８により、所定形状より大きな捨穴を打抜く。捨抜穴が積層部の加圧パンチ１７上に位置したときに、加圧パンチ１７を用いて積層鉄芯の再加圧を行うことにより、より強固な接着が可能となる。受け台２１を上昇させて積層鉄芯１８を捨抜穴を用いて、金型外に排出する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、積層鉄芯の打抜き工程にて連続的に鉄芯を固着することが可能であり、従来の加熱炉を用いた固着でないので、短時間に接着被膜を有する電磁鋼板を接着でき、さらにプレス装置のストロークが短い場合でも容易に用いることが可能で、積層鉄芯の固着工程の作業性が大幅に向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法における接着被膜を有する電磁鋼板を単位鉄芯に打抜き、１枚毎に搬送し積層している状態を示す。
【図２】本発明方法における接着被膜を有する電磁鋼板を単位鉄芯に打抜き、１枚毎に搬送し積層している状態を示す。
【符号の説明】
１，１３コイル状の電磁鋼板
２，１５内周打抜金型の雄型
３，１６外周打抜金型の雄型
４，２７内周打抜金型の雌型
５，１７加圧パンチ
６，１８積層鉄芯
７，２３加熱装置
８，２６外周打抜受け用スプリング
９，２５金型台
１０，２１積層鉄芯受台
１１，２２断熱部材
１２，２４加圧パンチ用スプリング
１４捨抜き用打抜金型の雄型
１９側圧用加圧板
２０側圧用加圧シリンダー
２８捨抜き用打抜き金型の雌型
２９，３０外周打抜金型の雌型

Claims

表面に加熱加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板を、一つの金型台で、金型内に供給して所定の形状に打ち抜き単位鉄芯とした後、加熱加圧により接着する工程において、１）該金型台で単位鉄芯を打ち抜き後、該単位鉄芯を供給部材に形成されている打抜穴に押し戻し、２）供給部材の送りにより単位鉄芯を同一金型台に設置された単位鉄芯積層部に搬送し、３）単位鉄芯積層部に積層した後、あるいは積層しながら、該金型台で所定の温度まで加熱し、スプリングによって加圧力を調整された加圧パンチで加圧することにより一体化させる積層鉄芯の製造方法において、供給部材より単位鉄芯を該金型台で連続的に打ち抜き単位鉄芯とする際に、供給部材に所定回数毎に単位鉄芯形状よりも大きな形状のジャンピング捨て抜きを行って、その打抜穴を単位鉄芯積層部に一致させ、所定温度まで加熱された積層鉄芯をスプリングによって加圧力を調整された加圧パンチで加圧し、さらに、その打抜穴に一体化した積層鉄芯を押し戻し、供給部材を送ることにより積層鉄芯を装置外に排出することを特徴とする積層鉄芯の製造方法。