JP4833162B2 - 積層鉄心 - Google Patents

Description

本発明は、薄板を積層したローターコアやステーターコア等の積層鉄心に関する。

従来、モータの出力向上、あるいは小型軽量で高性能化を図るために、ローターコアやステーターコア等には、薄い鋼板から打ち抜きした鉄心片を多数枚積層して所定の厚さとした積層鉄心が使用されている。薄い鉄心片を多数枚積層する場合、例えば、各鉄心片毎に谷型突起や切り起し突起等のかしめ接続部を設けて、このかしめ接続部を介して各鉄心片を相互にかしめて、すなわち単枚毎にかしめて積層していた。

しかしながら、鉄心片の厚さが、例えば０．２ｍｍ未満になると、従来の単枚かしめの谷型突起や切り起し突起等のかしめ接続部では十分なかしめ強度を発現することが困難で、積層鉄心が分離したり、積層鉄心を構成している各鉄心片間のかしめ接合強度が低下し形状劣化等の問題が生じていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、例えば０．２ｍｍ未満の板厚を有する鉄心片を使用してもかしめ接合強度と形状性に優れる積層鉄心を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る積層鉄心は、鉄心片に形成したかしめ突起と係合孔とを介してかしめ積層した積層鉄心において、
前記鉄心片に形成され該鉄心片の板厚の２倍以上の突出長を有する前記かしめ突起が、該突出長と実質的に同じ厚み、又は前記かしめ突起の先端が届く厚みまで順次積層した複数枚の鉄心片に形成される貫通係合孔に入り込んでかしめ積層され、前記かしめ突起と前記貫通係合孔の形成位置を所定の積層厚毎に変えて設け、しかも、前記かしめ突起の形状が、側面視して台形状、又は多段台形状であり、前記かしめ突起が嵌入する鉄心片のうち、該かしめ突起が形成された鉄心片に接触する鉄心片に形成される係合孔の寸法は、前記かしめ突起が形成された鉄心片が直接接触しない他の鉄心片の係合孔の寸法より大きくしている。
貫通係合孔にかしめ突起を入れ込むことにより、貫通係合孔を構成している複数枚の鉄心片に設けられた各係合孔の内周側全体にかしめ突起の外周側を接触させることができ、各鉄心片とかしめ突起との間の摩擦力が向上する。
また、かしめ突起と貫通係合孔の形成位置を所定の積層厚毎に変えるので、かしめ突起長の最大形成長に制約が生じても、かしめ突起と貫通係合孔の形成位置を変えながら積層することができる。

そして、かしめ突起の形状を側面視して台形状、又は多段台形状とすることにより、かしめ突起を貫通係合孔に確実に入れ込むことができ、その結果、積層している複数枚の鉄心片の各係合孔にかしめ突起が入り込んだ状態となる。このため、かしめ突起を貫通係合孔に入れ込んでかしめ力を与えると、各鉄心片に設けられた各係合孔の内周側にかしめ突起の外周側を確実に密に接触させることができる。

本発明に係る積層鉄心において、前記貫通係合孔の内周側には複数の凹部、又は切り欠き部が形成されて、前記鉄心片のブレを防止することができる。
貫通係合孔にかしめ突起を入れ込んでかしめ力を与えると、かしめ突起の一部は塑性変形して貫通係合孔の内周側に形成された複数の凹部、又は切り欠き部に進入し、凹部、又は切り欠き部を充填する。このため、かしめ接合強度が高まる。更に、かしめ突起の一部が凹部、又は切り欠き部に塑性変形して進入しているため、各鉄心片の自由な回転やブレを拘束することができる。

請求項１〜３記載の積層鉄心においては、鉄心片に形成され鉄心片の板厚の２倍以上の突出長を有するかしめ突起が、突出長と実質的に同じ厚み、又はかしめ突起の先端が届く厚みまで順次積層した複数枚の鉄心片に形成される貫通係合孔に入り込んでかしめ積層し、かしめ突起と貫通係合孔の形成位置を所定の積層厚毎に変えて設けるので、かしめ突起は複数枚の鉄心片とかしめられ、例え鉄心片が薄くとも、各鉄心片とかしめ突起との間の摩擦力が向上して、かしめ接合強度の高く、任意の厚さの積層鉄心を形成することが可能となる。

そして、かしめ突起の形状が、側面視して台形状、又は多段台形状であるので、各鉄心片に設けられた各係合孔の内周側にかしめ突起の外周側を確実に入れ込んで接触させることができ、摩擦力を向上させることが可能となる。

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（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の概念構造を示す説明図、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心の概念構造を示す説明図、図２（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の貫通係合孔の内周側に形成されたの凹部の概念構造を示す説明図、（Ｂ）は同積層鉄心の変形例に係る貫通係合孔の内周側に形成された凹部の概念構造を示す説明図、図３は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に使用するプレスステーションの概念構造図、図４は同積層鉄心の製造方法における薄板材から鉄心片を打ち抜く手順を示す説明図、図５は同積層鉄心の製造方法で得られたステーターコアの一例を示す説明図である。

図１（Ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心１０は、複数枚の鉄心片をかしめ接続する位置を所定積層毎に変えて、例えば、下層積層部１１と上層積層部１２を有し、この積層を所定積層毎に繰返している。下層積層部１１は、所定間隔で形成され平面視して矩形状の係合孔１３を有する鉄心片１４を２枚の係合孔１３の心が一致するように積層し貫通係合孔１５を形成し、この貫通係合孔１５に平面視して矩形、側面視して台形状で鉄心片１４の板厚の２倍の突出長を有するかしめ突起１６と平面視して矩形状の係合孔１７が所定間隔で形成された鉄心片１８を打ち抜きして、かしめ突起１６を貫通係合孔１５に入り込ませてかしめ積層している。
また、上層積層部１２は、鉄心片１４に形成され平面視して矩形状の係合孔１３を、先に積層の鉄心片１８に形成された係合孔１７の心と一致させて積層して貫通係合孔１５を形成し、この貫通係合孔１５に平面視して矩形、側面視して台形状で鉄心片１４の板厚の２倍の突出長を有するかしめ突起１６が形成された鉄心片１９を打ち抜きして、かしめ突起１６を貫通係合孔１５に入り込ませてかしめ積層している。

また、このように積層したものに、必要に応じて上下方向からかしめ力を加え、かしめ接合力を強めることができる。なお、かしめ突起１６の形状が側面視して台形状であるため、かしめ突起１６が形成される鉄心片１８、１９と接触する鉄心片１４に形成する係合孔１３の寸法は、鉄心片１８、１９に直接接触しない鉄心片１４に形成する係合孔１３よりも大きくしておく。このようにすることにより、かしめ突起１６を貫通係合孔１５内に確実に入り込ませることが可能となる。

また、図１（Ｂ）に、本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心２０を示す。積層鉄心２０は、下層積層部２１と上層積層部２２を有している。下層積層部２１は、所定間隔で形成され平面視して矩形状の係合孔１３を有する鉄心片１４の３枚を係合孔１３の心が一致するように積層し、この際形成される貫通係合孔２３に平面視して矩形、側面視して台形状で鉄心片１４の板厚の３倍の突出長を有するかしめ突起２４と平面視して矩形状の係合孔１７が所定間隔で形成された鉄心片２５を打ち抜きして、かしめ突起２４を貫通係合孔２３に入り込ませてかしめ積層している。
上層積層部２２は、鉄心片１４に形成され平面視して矩形状の係合孔１３を鉄心片２５に形成され平面視して矩形状の係合孔１７の心と一致させて積層し、この貫通係合孔２３に平面視して矩形、側面視して台形状で鉄心片１４の板厚の３倍の突出長を有するかしめ突起２４が形成された鉄心片２６を打ち抜きして、かしめ突起２４を貫通係合孔２３に入り込ませてかしめ積層している。

続いて、図２（Ａ）を用いて、かしめ突起１６、２４と貫通係合孔１５、２３との関係について説明する。
鉄心片１４に形成した係合孔１３は、平面視して矩形状をしており、矩形の短片の中央部に凹部２７が形成されている。このため、鉄心片１４を係合孔１３の心を一致させて積層した複数枚の積層体に形成される貫通係合孔１５、２３は平面視して矩形状をしており、各短辺の中央部には貫通凹部２７ａが存在する。この貫通係合孔１５、２３に鉄心片１８、１９、２５、２６に設けられたかしめ突起１６、２４が入り込んでかしめられ、このかしめ力の増加に伴って、かしめ突起１６、２４は塑性変形して貫通係合孔１５、２３の内周側に接触するようになる。

その結果、貫通係合孔１５、２３の内周側面と接触したかしめ突起１６、２４の外側面との間に摩擦力が発生し、貫通係合孔１５、２３の内周側と鉄心片１８、１９、２５、２６のかしめ突起１６、２４の外周側との間にはかしめ接合力が生じて一体化する。更に、貫通係合孔１５、２３の短辺と接触したかしめ突起１６、２４の外側の一部は塑性変形し貫通凹部２７ａ内に進入して貫通凹部２７ａを充填する。その結果、貫通係合孔１５、２３に入り込んだかしめ突起１６、２４においては、自由な回転が拘束される。また、貫通係合孔１５、２３を形成している各鉄心片１４も貫通凹部２７ａ内にかしめ突起１６、２４の外周側の一部が進入しているために自由な回転が拘束される。その結果、積層鉄心としてのかしめ接合強度が向上すると共に形状の安定性が確保される。

また、貫通係合孔１５の変形例である貫通係合孔２８を図２（Ｂ）に示す。貫通係合孔２８は、平面視したときの形状が円形をしており、貫通係合孔２８の中心に対して対称となる位置にそれぞれ貫通凹部２９が設けられている。なお、円形の貫通係合孔２８を形成した場合では、入り込むかしめ突起の形状は円錐台形状とすることが好ましい。
また、貫通凹部２７ａ、２９は２箇所に形成しているが、これに限らず、３箇所、４箇所等の任意個数形成することができる。

次に、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について、図３、図４を用いて詳細に説明する。
図３に積層鉄心１０、２０を製造するプレスステーション３０を示す。プレスステーション３０には、この実施例では、鉄心片が打ち抜かれる薄板３１が搬送されてくる上流側にローターコア製造域、下流側にステーターコア製造域が設けられている。上金型３２と下金型３３は支柱３４で連結され、下金型３３には油圧駆動する図示しないプランジャーが接続されて、上金型３２に対して上下するようになっている。薄板３１は、上金型３２と下金型３３の間に配置され、薄板３１は上金型３２と下金型３３のプレス動作に同期して所定の速度で間欠的に搬送されている。

下金型３３には、プランジャーが接続した下ダイセット３５と、下ダイセット３５の上側に設けられたダイプレート３６が設けられている。上金型３２には、プレスステーション３０の図示しない固定枠に上金型３２を固定する上ダイセット３７、上ダイセット３７に固定されたパンチプレート３８、薄板３１をダイプレート３６と共に挟持するストリッパープレート３９が設けられている。また、ローターコア製造域には、パンチプレート３８にパンチ支持プレート４０を介してローターコア加工用のパンチ４１、４２、４３、４４、４５、ローターコア打ち抜きパンチ４６が設けられている。ステーターコア製造域には、パンチプレート３８にパンチ支持プレート４０を介してステーターコア加工用のパンチ４７、４８、４９、５０、５１、ステーターコア打ち抜きパンチ５２が設けられている。

更に、ストリッパープレート３９には、ローターコア加工用のパンチ４１、４２、４３、４４、４５、ローターコア打ち抜きパンチ４６、ステーターコア加工用のパンチ４７、４８、４９、５０、５１、ステーターコア打ち抜きパンチ５２が貫通するための貫通孔５３〜６４が対応する位置にそれぞれ設けられている。また、ダイプレート３６には、ローターコア加工用のパンチ４１、４２、４３、４４、ステーターコア加工用のパンチ４７、４８、４９、５０、５１で打ち抜かれた打ち抜き片が入り込むダイホール６５〜７３が設けられ、下ダイセット３５には各ダイホール６５〜７３に接続し打ち抜き片が排出される排出口７４がそれぞれ設けられている。

なお、下金型３３のローターコア打ち抜きパンチ４６の直下には、図示しない油圧シリンダに接続された底板ブロック７５が設けられダイボタン７６で形成されるローターコア用ダイホールが設けられている。従って、ローターコア打ち抜きパンチ４６で打ち抜かれたローターコア打ち抜き片は、ローターコア用ダイホール内で順次積層される。同様に、下金型３３のステーターコア打ち抜きパンチ５２の直下には、図示しない油圧シリンダに接続された底板ブロック７７が設けられダイボタン７８で形成されるステーターコア用ダイホールが設けられている。従って、ステーターコア打ち抜きパンチ５２で打ち抜かれたステーターコア打ち抜き片は、ステーターコア用ダイホール内で順次積層される。

図４に示すように、上流側の図示しないステーションでガイドホール７９が形成された薄板３１がプレスステーション３０のローターコア製造域に供給されると、ローターコア用の中心孔８０がローターコア加工用のパンチ４１で形成され、中心孔８０の周囲にローターコア加工用のパンチ４２、４３を用いて係合孔８１が形成される。次いで、ローターコア打ち抜きパンチ４６によりローターコア鉄心片８２が打ち抜かれてダイボタン７６で形成されるローターコア用ダイホール内で順次積層される。
ローターコア鉄心片８２が打ち抜かれた薄板３１は、次にステーターコア製造域に供給されて、ステーターコア加工用のパンチ４７によりスロット８３及び極歯８４が形成される。更に、ステーターコア加工用のパンチ４９、５１により係合孔８５が形成され、ステーターコア打ち抜きパンチ５２によりステーターコア鉄心片８６が打ち抜かれてダイボタン７８で形成されるステーターコア用ダイホール内で順次積層される。

所定枚数（例えば３枚）のローターコア鉄心片８２とステーターコア鉄心片８６が、それぞれローターコア用ダイホール内及びステーターコア用ダイホール内に積層されると、上ダイセット３７に設けられたパンチ位置制御用のレバー８７を用いて、ローターコア加工用のパンチ４３の下降位置を調整して、次に外形抜きするローターコア鉄心片８２にかしめ突起が形成されるようにすると共に、パンチ４３の動作を停止させてパンチ４４を動作させて、前のローターコア鉄心片８２の係合孔８１とは異なる位置に係合孔８１を形成する。また、ステーターコア加工用のパンチ４９、５１の動作を停止させてパンチ４８、５０を動作させることにより、次に外形抜きするステーターコア鉄心片８６にかしめ突起及び形成位置が異なる係合孔を形成することができる。かしめ突起及び形成位置を変えて形成した係合孔を有するローターコア鉄心片８２とステーターコア鉄心片８６がそれぞれ打ち抜かれて、ローターコア用ダイホール内及びステーターコア用ダイホール内に先に積層されている各鉄心片の上に積層される。この積層の際に、底板ブロック７５、７８に接続している油圧シリンダを作動させて下側から力を加えることにより、又は支えることにより、先に積層されているローターコア鉄心片８２とステーターコア鉄心片８６にそれぞれ形成されている貫通係合孔内にかしめ突起が入り込んで、かしめ積層が行なわれる。

ローターコア用ダイホール内及びステーターコア用ダイホール内で積層した複数枚のローターコア鉄心片８２とステーターコア鉄心片８６のそれぞれのかしめがなされると、パンチ位置制御用のレバー８７を再度調整して、次いで複数枚打ち抜きするローターコア鉄心片及びステーターコア鉄心片に、前記かしめ突起を有したローターコア鉄心片及びステーターコア鉄心片に形成された係合孔の位置と正対面する位置に係合孔のみが形成されるようにする。この状態で所定枚数のローターコア鉄心片及びステーターコア鉄心片の打ち抜き加工を行ない、積層した時点で、再びパンチ位置制御用のレバー８７を調整して、かしめ突起と係合孔を有したローターコア鉄心片及びステーターコア鉄心片を打ち抜き、かしめ積層する。以上のような打ち抜きとかしめの作業を、所定枚数の打ち抜き毎に貫通係合孔の位置を変えながら行なうことにより、所定の厚さを有するローターコアとステーターコアを形成する。図５に形成されたステーターコア８８の一例を示す。ここで、８９はスロット部、９０は極歯部、９１はかしめ部をそれぞれ示す。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、例えば、３及び２層毎に貫通係合孔とかしめ突起の形成位置を変えたが、他の枚数毎に貫通係合孔とかしめ突起の形成位置を変えることも可能である。また、かしめ突起の形状を、側面視して台形状としたが、かしめ突起の形状を多段台形状とすることも可能である。この場合は、側面視した貫通係合孔の形状もかしめ突起と同一の間隔で多段台形状とすることが望ましい。
更に、貫通係合孔の内周側に凹部に代えて切り欠き部を設けてもよいし、個数を２個以上とすることも可能である。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の概念構造を示す説明図、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心の概念構造を示す説明図である。 （Ａ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の貫通係合孔の内周側に形成されたの凹部の概念構造を示す説明図、（Ｂ）は同積層鉄心の変形例に係る貫通係合孔の内周側に形成された凹部の概念構造を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に使用するプレスステーションの概念構造図である。 同積層鉄心の製造方法における薄板材から鉄心片を打ち抜く手順を示す説明図である。 同積層鉄心の製造方法で得られたステーターコアの一例を示す説明図である。

１０：積層鉄心、１１：下層積層部、１２：上層積層部、１３：係合孔、１４：鉄心片、１５：貫通係合孔、１６：かしめ突起、１７：係合孔、１８、１９：鉄心片、２０：積層鉄心、２１：下層積層部、２２：上層積層部、２３：貫通係合孔、２４：かしめ突起、２５、２６：鉄心片、２７：凹部、２７ａ：貫通凹部、２８：貫通係合孔、２９：貫通凹部、３０プレスステーション、３１：薄板、３２：上金型、３３：下金型、３４：支柱、３５：下ダイセット、３６：ダイプレート、３７：上ダイセット、３８：パンチプレート、３９：ストリッパープレート、４０：パンチ支持プレート、４１、４２、４３、４４、４５：ローターコア加工用のパンチ、４６：ローターコア打ち抜きパンチ、４７、４８、４９、５０、５１：ステーターコア加工用のパンチ、５２：ステーターコア打ち抜きパンチ、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４：貫通孔、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３：ダイホール、７４：排出口、７５：底板ブロック、７６：ダイボタン、７７：底板ブロック、７８：ダイボタン、７９：ガイドホール、８０：中心孔、８１：係合孔、８２：ローターコア鉄心片、８３：スロット、８４：極歯、８５：係合孔、８６：ステーターコア鉄心片、８７：レバー、８８：ステーターコア、８９：スロット部、９０：極歯部、９１：かしめ部

Claims (3)

1. 鉄心片に形成したかしめ突起と係合孔とを介してかしめ積層した積層鉄心において、
   前記鉄心片に形成され該鉄心片の板厚の２倍以上の突出長を有する前記かしめ突起が、該突出長と実質的に同じ厚み、又は前記かしめ突起の先端が届く厚みまで順次積層した複数枚の鉄心片に形成される貫通係合孔に入り込んでかしめ積層され、前記かしめ突起と前記貫通係合孔の形成位置を所定の積層厚毎に変えて設け、しかも、前記かしめ突起の形状が、側面視して台形状、又は多段台形状であり、前記かしめ突起が嵌入する鉄心片のうち、該かしめ突起が形成された鉄心片に接触する鉄心片に形成される係合孔の寸法は、前記かしめ突起が形成された鉄心片が直接接触しない他の鉄心片の係合孔の寸法より大きいことを特徴とする積層鉄心。
2. 請求項１記載の積層鉄心において、前記鉄心片の板厚は０．２ｍｍ未満であることを特徴とする積層鉄心。
3. 請求項１又は２記載の積層鉄心において、一つの前記かしめ突起が嵌入する鉄心片は２又は３層に形成されていることを特徴とする積層鉄心。

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