JP4785270B2 - 積層鉄心の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機のロータやステータなどに用いる積層鉄心の製造方法及び装置であって、特にスロットなどの開口部によって外形側のコアバック部が脆弱な打抜き鉄心板に対し、当該コアバック部の変形を防止して平面度を向上させ、製品性能の安定化を可能にした積層鉄心の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回転機の積層鉄心は、例えば図１で示すクローズドスロット（スロットが外形に連通していない）形状のステータ用鉄心板１や、図２で示すオープンスロット（スロットが外形に連通している）形状のステータ用鉄心板２などを、順送り金型を用いて打抜き加工した後に所定枚数を積層して製造する。
【０００３】
順送り金型では、軸孔３，４とスロット５，６を打ち抜いた後に、外形の打抜きを行い、放射状に突出したティースコア部（極部）７，８の先端側に、分離したコアバック部９を形成するステータ用鉄心板１又は、連続したコアバック部１０を形成するステータ用鉄心板２を積層ダイ内に順次抜き落とし、所定枚数を積層した状態でかしめ結合又はレーザ溶接によって一体化させる。
【０００４】
このような回転機用積層鉄心の製造では、外形打抜きした際に生じるパンチとダイとの摩擦抵抗及び、ダイ内に積層した際に生じるダイ内周面との摩擦抵抗によって、ステータ用鉄心板１，２はコアバック部９，１０の外周縁部が図１（ｂ）又は図２（ｂ）で示すように変形して平面度が低下するので、そのまま積層して製品にした場合には製品性能を低下させたり、製品性能にバラツキを生ずることになる。
【０００５】
これらの問題点を解決する手段として、一旦外形打抜きを行った後に外形打抜き孔に戻し（プッシュバックさせ）、その際に平押しで変形を矯正すると共に、抜き落としが容易な嵌合状態に係止保持させて、次工程でダイ内に抜き落とすプッシュバック方式がある。
【０００６】
また別の手段としては、先に外形の一部（コアバック部の脆弱部分）を部分打抜きした後に、残りの外形打抜きを行うことによって、外形打抜きが脆弱部分に影響を与えないようにする二段階打抜き方式も採られていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のプッシュバック方式では、順送り金型の構造が複雑になると共に、工程数が増加して打抜きスピードを上げられないことや、プッシュバックさせた鉄心板の外形打抜き孔に対する係止保持が安定しないで、外形打抜きして積層した際に均一な積層状態が得られず、製品性能を低下させる恐れもある。
【０００８】
また後者の二段階打抜き方式では、部分打抜きを行う外形に内接するパンチによってその外側を含む打抜きを行うことになるので、その分だけ幅広な帯状鉄心板を必要とするので、材料取りの点で歩留まりが悪くなると共に、外形より外側に配置した部分打抜きパンチによって順送り金型が大型化して不経済である。
【０００９】
そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決し得る積層鉄心の製造方法及び装置の提供を目的とし、特にスロットなどの開口部によって外周側に脆弱なコアバック部を有する打抜き鉄心板に対し、当該コアバック部の変形を防止して平面度を向上させ、製品性能の安定化を可能にした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による積層鉄心の製造方法は、順送り金型で鉄心板の打抜きと積層を行う積層鉄心の製造方法において、前記鉄心板（１１）は、外周側に設けられたコアバック部（１５）と、当該コアバック部と内周側との間に形成された複数のスロット（１３）とを有し、 前記内周側と前記コアバック部とを連結する補強部材（１６）を前記スロット内で半抜き加工する工程と、前記補強部材を前記内周側および前記コアバック部にプッシュバックする工程と、前記鉄心板をその外形を打抜いて積層する工程とを含むことである。
【００１１】
この積層鉄心の製造方法によると、脆弱なコアバック部が補強部材によって強化された状態であるから、鉄心板の外形打抜きと積層が行われた際にパンチやダイから摩擦抵抗を受けても、変形が防止されて平面度を維持することができ、製品性能の安定化を図ることができると共に、積層後に補強部材を容易に除去して本来の開口部を形成することができる。
【００１２】
この積層鉄心の製造方法では、前記鉄心板が回転機のステータ用鉄心板であり、前記コアバック部は、内周側から外周側に向けて放射状に配置された複数のティースコア部（１４）の外周端に形成され、前記スロットは、前記複数のティースコア部の間に画成され、前記補強部材は、前記スロットを分断する態様で前記内周側から前記外周側に向けて放射状に配置された。
【００１５】
次に、本発明による積層鉄心の製造装置は、順送り金型で鉄心板の打抜きと積層を行う積層鉄心の製造装置であって、前記鉄心板は、外周側に設けられたコアバック部と、当該コアバック部と内周側との間に形成された複数のスロットとを有し、前記内周側と前記コアバック部とを連結する補強部材を前記スロット内で半抜き加工する打抜き加工手段（３３）と、前記補強部材を前記内周側および前記コアバック部にプッシュバックするプッシュバック手段（３４，３５）と、前記鉄心板をその外形を打抜いて積層する外形打抜き積層手段（３０，４１）とを備えた。
【００１６】
この積層鉄心の製造装置によると、外形打抜きを打抜き孔に戻す従来技術におけるプッシュバック方式とは異なり、開口部の一部を補強部分としてプッシュバックさせるので、順送り金型の構造が複雑になることはなく、工程数が増加しても打抜きスピードを低下させることもなく、補強部分の係止保持が外形打抜きや積層に悪影響を及ぼすこともない。
【００１７】
また、従来技術における外形の二段階打抜き方式のように、外形の外側を余分に打ち抜く必要がないので、材料取りの歩留まりを悪くすることがないと共に、打抜きパンチの配列によって順送り金型を大型化させることもない。
【００１８】
この積層鉄心の製造装置を回転機のステータ用鉄心板の製造に適用する場合には、前記打抜き加工手段の打抜深さを切り換える打抜き切換手段（３６）を備え、当該打抜き切換手段は、前記補強部材を半抜き加工する状態と、当該補強部材を全抜き加工する状態とに当該打抜深さを切り換えることができ、これによって全ての鉄心板に対して補強部材を装着させたり、所望の何枚か毎に補強部材を装着させることが選択的に可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による積層鉄心の製造方法及び装置に付いて、好適な実施形態を示す添付図面に基づき詳細に説明するが、図３〜６は本発明をステータ用鉄心板に適用した第１〜４の実施形態を示し、図７はステータ用鉄心板を打抜き加工する順送り金型を示し、図８は図７の順送り金型の要部を示し、図９はステータ用鉄心板の打抜き工程を示す。
【００２３】
図３〜６のステータ用鉄心板１１は、中心に設けた軸孔１２の外周側に開口部として所定角度毎に開口する多数のスロット１３を備え、各スロット１３の間には放射状にティースコア部（極部）１４が形成され、スロット１３の外周側にはティースコア部１４と一体化した環状のコアバック部１５が設けられている。
【００２４】
ステータ用鉄心板１１には、各スロット１３内のほぼ中央部に補強部材として橋絡片１６が嵌合係止され、スロット１３の内周側と外周側との間を橋絡片１６で連結することによって、コアバック部１５を補強して外形打抜き時における変形を防止する構成を採り、橋絡片１６は後で容易に除去できるように順送り金型の打抜き工程中で、一旦半抜き状態又は完全打抜きを行った後にスロット１３内にプッシュバックさせ、仮固着状態で装着されている。
【００２５】
図３及び図４は、クローズドスロットのステータ用鉄心板１１Ａ，１１Ｂを示すが、第１の実施形態によるステータ用鉄心板１１Ａでは、各スロット１３の内外周面に凸部１７，１８を設け、橋絡片１６Ａが凸部１７，１８の間に嵌合係止され、第２の実施形態によるステータ用鉄心板１１Ｂでは、各スロット１３の内外周面に凹部１９，２０を設け、橋絡片１６Ｂが凹部１９，２０の間に嵌合係止されている。
【００２６】
図５及び図６は、オープンスロットのステータ用鉄心板１１Ｃ，１１Ｄを示すが、橋絡片１６Ｃ，１６Ｄの外端側は分離したコアバック部１５の間隙部２１に嵌合係止されると共に、橋絡片１６Ｃの内端側は、各スロット１３の内周面に設けた凸部１７と、橋絡片１６Ｄの内端側は、各スロット１３の内周面に設けた凹部１９と、それぞれ嵌合係止されており、橋絡片１６Ｃ，１６Ｄにはコアバック部１５の内周面に当接する補強リブ２２が突出されている。
【００２７】
これらのステータ用鉄心板１１Ａ〜１１Ｄは、用途に適合するものを順送り金型によって打抜き加工してダイ内に順次抜き落とし、所定枚数を積層した状態でかしめ結合やレーザ溶接などで一体化させ、順送り金型から取り出した後に、別の装置によって橋絡片１６Ａ〜１６Ｄを打抜き加工で除去し、積層鉄心が製造される。
【００２８】
次に、前記ステータ用鉄心板１１を製造する順送り金型による製造工程を図７〜９で説明すると、順送り金型２３は上型２４と下型２５を備え、矢印方向に間欠走行される帯状の鉄心材料２６に対し、上型２４側のパンチと下型２５側のダイを用いて、各工程（イ）〜（ヘ）で積層鉄心の打抜き加工が行われる。
【００２９】
各工程は、パイロット孔打抜き工程（イ）と、軸孔打抜き工程（ロ）と、スロット打抜き工程（ハ）と、分離帯部打抜き工程（ニ）と、橋絡片プッシュバック工程（ホ）と、外形打抜き及び積層工程（ヘ）であり、工程（イ）（ロ）（ヘ）は従来技術と同様の工程であって、工程（ハ）（ニ）（ホ）は本発明の特有な工程である。
【００３０】
すなわち、工程（イ）では、鉄心材料２６の間欠搬送用パイロット孔２７を打抜きパンチ２８で打抜き加工し、工程（ロ）では、軸孔１２を打抜きパンチ２９で打抜き加工し、工程（ヘ）では、打抜きパンチ３０でステータ用鉄心板１１をダイ内へ抜き落とす外形打抜き加工と、各ステータ用鉄心板１１を所定枚数毎に積層する作業が行われる。
【００３１】
工程（ハ）では、従来技術によるとスロット１３の全体を打抜き加工していたところを、円周方向に３分割して中間が分離帯部３１で分断され、両側のみを開口させた分割スロット１３ａ，１３ｂの状態で部分的に打抜き加工され、この分割スロット１３ａ，１３ｃの打抜き加工は打抜きパンチ３２（３２ａ，３２ｂ）によって行われる。
【００３２】
工程（ニ）では、分離帯部３１に対する打抜き加工が打抜きパンチ３３によって行われるが、この打抜き加工は図９（ｂ）で示すような半抜き状態又は、図９（ｃ）で示すような完全打抜き状態のいずれかの形態を採ることができ、図８で一例を示すような打抜き切換部によって、半抜き状態と完全打抜き状態のいずれかを選択的に行う。
【００３３】
打抜き切換部３６は、打抜きパンチ３３，３３の頂部側を横切る態様で通路３７を設け、通路３７内には高さ調整用のカム部材３８を水平移動可能に装着させ、カム部材３８にはパンチ３３と低位置で当接して完全打抜きを行う第１のカム面３８ａと、高位置で当接して半抜きする第２のカム面３８ｂとを設けると共に、カム部材３８を水平移動させて第１又は第２のカム面３８ａ，３８ｂを選択させるシリンダやソレノイドなどのカム駆動手段３９を備えている。
【００３４】
打抜き切換部３６では、全てのステータ用鉄心板１１に対して橋絡片１６を設ける場合には、常にカム部材３８を半抜きする第２のカム面３８ｂの状態にしておくが、１枚おき又は所定枚数毎に橋絡片１６を設ける場合には、それに適合させて第１のカム面３８ａ又は第２のカム面３８ｂに切り換えするように、カム駆動手段３９を制御する。
【００３５】
工程（ホ）では、工程（ニ）で行われた半抜き状態にした橋絡片１６を、平押しパンチ３４と平押しダイ３５の加圧によって、分離帯部３１に形成された打抜き孔４０内にプッシュバックさせ、一旦連通された分割スロット１３ａ，１３ｃの間に仮固着状態で介在させるので、橋絡片１６によってスロット１３の外周側と内周側は連結された状態で外周側が補強される。
【００３６】
工程（ヘ）で外形打抜き加工を行うと、スロット１３の外周側には幅の狭いコアバック部１５が形成された状態で抜き落とされるが、このコアバック部１５が脆弱な場合には打抜きパンチ３０とダイ４１との摩擦抵抗で変形するが、橋絡片１６を設けて補強したことによって変形が防止される。
【００３７】
また、ダイ４１内に抜き落とされた各ステータ用鉄心板１１は、ダイ４１の内周面との摩擦係合を利用して所定枚数毎に積層する作業が行われるが、その際にも、橋絡片１６を設けて補強したことによって変形が防止される。
【００３８】
更に、ダイ４１内から取り出した積層鉄心に対して、橋絡片１６の打抜き加工を行って分割スロット１３ａ，１３ｃが連通したスロット１３を形成する際に、橋絡片１６が仮固着状態であるから容易に除去することができる。
【００３９】
順送り金型２３は、図示の実施形態に限定されることなく各種の変形を採り得るものであって、例えば図示の実施形態では橋絡片１６を設けるか否かによって、分離帯部打抜き工程（ニ）の打抜き切換部３６を半抜き状態又は完全打抜き状態に切換制御していたが、これを２つの工程に分けることも可能である。
【００４０】
例えば、分離帯部３１を完全打抜きするか否かを選択的に行う前工程と、半抜き状態の打抜き加工を行って橋絡片１６を形成する後工程とに分け、この前工程には打抜き切換部３６と同様の構成を用いて、パンチを打抜く高さ位置と打抜かない高さ位置に切換制御する。
【００４１】
また、順送り金型２３による打抜き工程中には、金型のバランス保持その他金型構成上の理由から、必要な個所にアイドル工程を設けた方が良い場合があり、図示の実施形態では、例えば平押しによって橋絡片１６をプッシュバックさせる工程（ホ）と、外形打抜き及び積層を行う工程（ヘ）の間にアイドル工程を設けることが望ましい。
【００４２】
なお、打抜き加工した各ステータ用鉄心板１１は積層状態で仮固着手段によって一体化され、この仮固着手段には公知のかしめ結合又はレーザ溶接を用いるので詳細な説明は省略するが、このための工程として、最終工程である外径打抜きより前に、上下に隣接する各鉄心板を相互に仮固着するかしめ用突起の打抜き加工工程や、所定枚数に積層した積層鉄心を分離させる計量用の打抜き加工工程を設けたり、最終工程にレーザ溶接手段を設けたりする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施対象となるクローズドスロット形状のステータ用鉄心板であり、（ａ）は全体平面図を、（ｂ）はｂ−ｂ断面図を、それぞれ示す。
【図２】本発明の実施対象となるオープンスロット形状のステータ用鉄心板であり、（ａ）は全体の平面図を、（ｂ）はｂ−ｂ断面図を、それぞれ示す。
【図３】本発明を適用した第１の実施形態によるクローズドスロット形状のステータ用鉄心板であり、（ａ）は全体の平面図を、（ｂ）はｂ−ｂ断面図を、それぞれ示す。
【図４】本発明を適用した第２の実施形態によるクローズドスロット形状のステータ用鉄心板であり、全体の平面図を示す。
【図５】本発明を適用した第３の実施形態によるオープンスロット形状のステータ用鉄心板であり、全体の平面図を示す。
【図６】本発明を適用した第４の実施形態によるオープンスロット形状のステータ用鉄心板であり、全体の平面図を示す。
【図７】本発明を適用した順送り金型による積層鉄心の製造装置の概略正面図を示す。
【図８】図７の順送り金型の要部説明図を示す。
【図９】本発明を適用した順送り金型による打抜き工程図を示す。
【符号の説明】
１１ ステータ用鉄心板
１２ 軸孔
１３ スロット（開口部）
１４ ティースコア部
１５ コアバック部
１６ 橋絡片（補強部材）
１７，１８ 凸部
１９，２０ 凹部
２１ 間隙部
２２ 補強リブ
２３ 順送り金型
２４ 上型
２５ 下型
２６ 鉄心材料
２７ パイロット孔
２８ 打抜きパンチ（パイロット孔用）
２９ 打抜きパンチ（軸孔用）
３０ 打抜きパンチ（外形用）
３１ 分離帯部
３２ 打抜きパンチ（分割スロット用）
３３ 打抜きパンチ（分離帯部用）
３４ 平押しパンチ
３５ 平押しダイ
３６ 打抜き切換部
３７ 通路
３８ カム部材
３９ カム駆動手段
４０ 打抜き孔（分離帯部用）
４１ ダイ
（イ）パイロット孔打抜き工程
（ロ）軸孔打抜き工程
（ハ）スロット打抜き工程
（ニ）分離帯部打抜き工程
（ホ）橋絡片プッシュバック工程
（ヘ）外径打抜き及び積層工程

Claims (4)

1. 順送り金型で鉄心板の打抜きと積層を行う積層鉄心の製造方法において、
   前記鉄心板（１１）は、外周側に設けられたコアバック部（１５）と、当該コアバック部と内周側との間に形成された複数のスロット（１３）とを有し、
   前記内周側と前記コアバック部とを連結する補強部材（１６）を前記スロット内で半抜き加工する工程と、
   前記補強部材を前記内周側および前記コアバック部にプッシュバックする工程と、
   前記鉄心板をその外形を打抜いて積層する工程と
   を含むことを特徴とした積層鉄心の製造方法。
2. 前記鉄心板が回転機のステータ用鉄心板であり、
   前記コアバック部は、内周側から外周側に向けて放射状に配置された複数のティースコア部（１４）の外周端に形成され、
   前記スロットは、前記複数のティースコア部の間に画成され、
   前記補強部材は、前記スロットを分断する態様で前記内周側から前記外周側に向けて放射状に配置されたことを特徴とした、請求項１に記載した積層鉄心の製造方法。
3. 順送り金型で鉄心板の打抜きと積層を行う積層鉄心の製造装置であって、
   前記鉄心板は、外周側に設けられたコアバック部と、当該コアバック部と内周側との間に形成された複数のスロットとを有し、
   前記内周側と前記コアバック部とを連結する補強部材を前記スロット内で半抜き加工する打抜き加工手段（３３）と、
   前記補強部材を前記内周側および前記コアバック部にプッシュバックするプッシュバック手段（３４，３５）と、
   前記鉄心板をその外形を打抜いて積層する外形打抜き積層手段（３０，４１）と
   を備えたことを特徴とした積層鉄心の製造装置。
4. 前記打抜き加工手段の打抜深さを切り換える打抜き切換手段（３６）を備え、
   当該打抜き切換手段は、前記補強部材を半抜き加工する状態と、当該補強部材を全抜き加工する状態とに当該打抜深さを切り換えることを特徴とした、請求項３に記載した積層鉄心の製造装置。

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