JP5140885B2 - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板から鉄心片を打抜き、これら所定枚数の鉄心片を互いにカシメ積層することにより積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法に関するものである。

積層鉄心、たとえば固定子積層鉄心、回転子積層鉄心は、電磁鋼板等の金属薄板から打ち抜きされた複数の鉄心片をカシメ積層して製造される。

図４は、従来の積層鉄心の製造方法において、電磁鋼板等の金属薄板から鉄心片の外形を打ち抜き、カシメ積層する工程の様子を示す概念断面図である。
積層鉄心５１は、金属薄板１１から鉄心片１０´の外形をプレス金型装置により所定形状に打ち抜き、打ち抜いた鉄心片１０´を、他の鉄心片１０´にカシメ積層することにより製造されるものである。

積層鉄心５１を製造するには、まず、金属薄板１１の一側面にカシメ突起１０ｔ´を予め形成しておく。また、打ち抜き前の金属薄板１１の他側面には前記カシメ突起１０ｔ´を形成することにより凹み１０ｒ´又は一側面から他側面に貫通するカシメ用貫通穴１０ｗ´を予め形成しておく。
次に、この金属薄板１１からプレス金型装置により鉄心片１０´の外形を打ち抜いて、鉄心片１０´のカシメ突起１０ｔ´を他の鉄心片１０´の凹み１０ｒ´又はカシメ用貫通穴１０ｗ´に挿入してカシメると、鉄心片１０´を該他の鉄心片１０´にカシメ積層することができる。
なお、製造された積層鉄心５１の鉄心片１０´（図６）は、その一側面１０ａにカシメ突起１０ｔ´が形成され、他側面１０ｂに凹み１０ｒ´又はカシメ用貫通穴１０ｗ´が形成されたものになる。
また上記プレス金型装置は、鉄心片１０´の外形を打ち抜く打ち抜きパンチ３１と、打ち抜かれた鉄心片１０´を積載収容する外形打ち抜きダイ３２とを具えて構成されている。

なお、この従来の積層鉄心の製造方法では、上述したように鉄心片１０´のカシメ突起１０ｔ´を形成する場合に、カシメ突起１０ｔ´を平面視した形状が、凹み１０ｒ´又はカシメ用貫通穴１０ｗ´を平面視した形状と同じになるようにカシメ突起１０ｔ´を形成するようにしている。また、カシメ突起１０ｔ´を平面視した場合の面中心を通る中心線が、凹み１０ｒ´又はカシメ用貫通穴１０ｗ´を平面視した場合の中心線と一致するようにしている。

プレス金型装置による積層鉄心５１の製造は、生産性の向上、コストの低減等のために高速にて行われるが、図４で示すように、金属薄板１１から鉄心片１０´を外形抜きしカシメ積層する工程において、ダイ３２内に外形抜きされ抜き込まれる鉄心片１０´には、通常、反り（以下、この反りを「抜き反り」という。）が生じる。

この抜き反りが生じると、カシメ突起１０ｔ´をダイ３２内に既に積層されている他の鉄心片１０´の凹み１０ｒ´に挿入する場合に、カシメ突起１０ｔ´の外側に位置する部分（鉄心片１０´の中心線を基準とする）が、他の鉄心片１０´の凹み１０ｒ´近くの他側面１０ｂと接触し、これにより鉄心片１０´のカシメ突起１０ｔ´が他の鉄心片１０´の凹み１０ｒ´内に挿入できなくなり、鉄心片１０´に変形が生じることがあった。また、この鉄心片１０´の変形によって、製造された積層鉄心５１の鉄心片１０´の層の間に隙間ができ、これによりカシメ強度が低下したり、積層鉄心５１における直立度、面平行度の形状精度が劣化するという問題があった。

この問題の改善策として、たとえば、図５で示すように、鉄心片１０´´の一側面１０ａに形成されるカシメ突起１０ｔ´´を、平面視した場合に円形である凸部から形成するとともに、他側面１０ｂに形成される凹み１０ｒ´´の平面が、上記円形凸部の円弧より大きい円弧部分１３´´と、円形凸部の円弧の内側位置に設けられ円形凸部が圧入される直線部分１４´´からなるように形成し、図６で示すように鉄心片１０´´の外形打ち抜きの際に、鉄心片１０´´の抜き反りが生じる方向に、円形凸部より大きい凹みの円弧部分１３´´を配置してカシメ結合するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

なお、上記した図５は、従来の積層鉄心の製造方法によって製造される積層鉄心の鉄心片の一側面に形成されたカシメ突起と他側面に形成された凹みの形状及び位置関係を示す概念平面図である。また図６は図５の鉄心片の概念断面図である。
図５及び図６の線Ｏｔ´´は、鉄心片１０´´のカシメ突起１０ｔ´´を平面視した場合の面中心を通る中心線であり、線Ｏｒ´´は、凹み１０ｒ´´またはカシメ用貫通穴１０ｗ´´を平面視した場合の面中心を通る中心線であり、図５及び図６で示すように、線Ｏｔ´´と線Ｏｒ´´は一致している。

このような従来の積層鉄心５２を製造する方法では、金属薄板１１から、図７で示すように鉄心片１０´´を外形打ち抜きする際、抜き反りが生じる方向には、カシメ突起１０ｔ´´の円形凸部の円弧より大きい円弧部１３´´を有する凹み１４´´が配置されているから、円形凸部であるカシメ突起１０ｔ´´が凹み１０ｒ´´に干渉せずに入り込み、またカシメ突起１０ｔ´´が凹み１０ｒ´´の直線部１４´´に圧入することによりカシメ結合がなされる。
なお、図７は図６の鉄心片の外形打ち抜きの様子を示す概念断面図である。
特許第３８４８８０４号公報

ところで、上述した図５の積層鉄心の製造方法では、鉄心片１０´´のカシメ突起１０ｔ´´を、平面視した場合に円形である凸部から形成するとともに、凹み１０ｒ´´を、その平面が、円形凸部の円弧より大きい円弧部１３´´と、円形凸部の円弧の内側位置に設けられ円形凸部が圧入される直線部分１４´´とからなるように形成し、かつ、図７で示すように外形打ち抜きの際、鉄心片１０´´の抜き反りが生じる方向に、円形凸部より大きい凹み１０ｒ´´の円弧部１３´´を配置してカシメ結合を行っているから、抜き反りが生じる方向には、カシメ突起１０ｔ´´の円形凸部の円弧より大きい円弧部１３´´を有する凹みが配置され、該円形凸部は凹み１０ｒ´´に干渉せずに入り込む。したがって、抜き反りが生じても、カシメ突起１０ｔ´´が凹み１０ｒ´´に挿入しない虞は可及的に防止され、鉄心片１０´´に変形が生じる虞は可及的に防止される。そのため製造された積層鉄心５２の鉄心１０´´の層の間に隙間が形成されることは可及的に防止される。

しかしながら、凹み１０ｒ´´の円弧部１３´´はカシメ突起１０ｔ´´の円形凸部より径が大きいためカシメ突起１０ｔ´´が凹み１０´´の前記円弧部１３´´内で水平方向に移動することがあった。またカシメ突起１０ｔ´´は、凹みの直線部分１４´´の２方向のみによってカシメ結合されているため、カシメ結合が弱く、そのため積層鉄心５２に作用する外力の方向によって、あるいは意図せぬ衝撃等によって、カシメ結合が弛むおそれがあった。したがって、この図５の積層鉄心５２の製造方法では、カシメ結合のカシメ強度が弱く、また積層鉄心６２における直立度、面平行度の形状精度が劣化するという問題が依然としてあった。

上述した事情に鑑み、本願発明は、カシメ結合のカシメ強度が強く、積層鉄心における直立度、面平行度の形状精度特性が優れた積層鉄心を製造する積層鉄心の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本願発明は、一側面にカシメ突起が形成されるとともに他側面に凹みが形成され又は一側面から他側面に貫通するカシメ用貫通穴が形成された鉄心片の前記カシメ突起を、他の鉄心片の凹みまたはカシメ用貫通穴に挿入し、前記鉄心片を前記他の鉄心片にカシメ積層する積層鉄心の製造方法において、鉄心片のカシメ突起を、該カシメ突起を平面視した形状が前記凹みまたは前記カシメ用貫通穴を平面視した形状と同じにするとともに該カシメ突起を平面視した場合の面中心を通る中心線が凹みまたはカシメ用貫通穴を平面視した場合の面中心を通る中心線よりも鉄心片の中心側に位置し、且つ、前記カシメ突起を平面視した場合の面中心を通る中心線と前記凹みまたは前記カシメ用貫通穴を平面視した場合の面中心を通る中心線が積層鉄心の中心と一直線上に配置されるように形成する形成工程を具え、前記カシメ突起は、他の鉄心片の凹みまたはカシメ用貫通穴に挿入され、該カシメ突起の全周でカシメ結合されることを特徴とする。

本願発明の積層鉄心の製造方法は、一側面にカシメ突起が形成されるとともに他側面に凹みが形成され又は一側面から他側面に貫通するカシメ用貫通穴が形成された鉄心片の前記カシメ突起を、他の鉄心片の凹みまたはカシメ用貫通穴に挿入し、前記鉄心片を前記他の鉄心片にカシメ積層する積層鉄心の製造方法において、鉄心片のカシメ突起を、該カシメ突起を平面視した形状が前記凹みまたは前記カシメ用貫通穴を平面視した形状と同じにするとともに該カシメ突起を平面視した場合の面中心を通る中心線が凹みまたはカシメ用貫通穴を平面視した場合の面中心を通る中心線よりも鉄心片の中心側に位置し、且つ、前記カシメ突起を平面視した場合の面中心を通る中心線と前記凹みまたは前記カシメ用貫通穴を平面視した場合の面中心を通る中心線が積層鉄心の中心と一直線上に配置されるように形成する形成工程を具え、前記カシメ突起は、他の鉄心片の凹みまたはカシメ用貫通穴に挿入され、該カシメ突起の全周でカシメ結合されるから、鉄心片が抜き反りしてダイ内に抜き込まれる場合であっても、カシメ突起の挿入不良によって積層鉄心の鉄心片の層の間に隙間ができる虞を可及的に防止できるとともに、カシメ突起が凹み又はカシメ用貫通穴内で水平方向に移動することを可及的に防止し、かつカシメ突起の全周でカシメ結合させることにより、鉄心片は先に積層された鉄心片に強くカシメ結合され、あらゆる方向から衝撃的な外力（負荷）が偶発的に加わった場合でも、カシメ結合が弛まず、積層鉄心における直角度や面平面度等の形状精度がすぐれた高品質の積層鉄心を製造することができる。

本発明の積層鉄心の製造方法について、以下の実施例で詳述する。

図１は、この発明に係る実施例の積層鉄心の製造方法によって製造された積層鉄心を示す概念斜視図である。
図１で示すように、積層鉄心１は、電磁鋼板等の金属薄板１１から鉄心片１０の外形をプレス金型装置により所定形状に打ち抜き、打ち抜いた鉄心片１０を、他の鉄心片１０にカシメ積層することにより製造されるものである。

図２は、この発明の実施例の積層鉄心の製造方法において、鉄心の外形打ち抜きをしている様子を示す図であり、特に図２（ａ）は、外形打ち抜き直後、カシメ突起が凹みに挿入される前の様子を示す概念断面図であり、図２（ｂ）は、カシメ突起が凹みに挿入されカシメ結合された様子を示す概念断面図である。なお、図２乃至図８では、図１と同一部分を同一符号で示している。
積層鉄心１を製造するには、図２で示す鉄心片１０の外形打ち抜き工程の前に、金属薄板１１の一側面に、カシメ突起１０ｔを形成する。また鉄心片１０の外形打ち抜きの前に、金属薄板１１の他側面に前記カシメ突起１０ｔを形成することにより凹み１０ｒ又は一側面から他側面に貫通するカシメ用貫通穴１０ｗを形成する。
次に、この金属薄板１１から鉄心片１０の外形を打ち抜いて、カシメ突起１０ｔを、他の鉄心片１０の凹み１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗに挿入し、鉄心片１０を他の鉄心片１０にカシメ積層する。そして、カシメ結合された積層鉄心１は、ダイ３２の外部へ取り出される。
なお、鉄心片１０を他の鉄心片１０にカシメ積層する場合には、従来同様、鉄心片１０の中心線Ｏａ（図１）を他の鉄心片１０の中心線Ｏａに一致させてカシメるようにしている。

図３は、図１の積層鉄心を構成する鉄心片の構造を示す図であり、特に図３（ａ）は鉄心片の概念平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ概念破断面図、図３（ｃ）は鉄心片の一側面に形成されたカシメ突起と他側面に形成された凹みの形状及び位置関係を示す概念平面図である。
図３（ａ）では、金属薄板１１からプレス金型装置により所定形状に外形が打ち抜かれた鉄心片１０の様子を図示している。図３（ｂ）で示すように、鉄心片１０の一側面１０ａには、カシメ突起１０ｔが形成されている。また鉄心片１０には、他側面１０ｂに凹み１０ｒが形成されるか、又は一側面１０ａから他側面１０ｂに貫通するカシメ用貫通穴１０ｗが形成されている。なお、図３（ａ）〜（ｃ）では、鉄心片の他側面１０ｂに凹み１０ｒが形成されている様子を代表して図示している。

図３（ａ）で示すように、鉄心片１０の他側面１０ｂには、内径側１０iに、この凹み１０ｒ又は貫通用穴１０ｗが複数（実施例では８つ）形成されており、外径側１０ｕに複数（実施例では８つ）形成される。
また、鉄心片１０には、その一側面１０ａに、各凹み１０ｒ又は各貫通用穴１０ｗに対応して、カシメ突起１０ｔが、内径側１０iに複数（実施例では８つ）形成され、外径側１０ｕに複数形（実施例では８つ）形成される。

また、上述したカシメ突起１０ｔを形成する工程では、図３（ｃ）で示すように、カシメ突起１０ｔを平面視した形状（実施例では円形状）が、凹み１０ｒ又はカシメ用貫通穴１０ｗを平面視した形状と同じになるようにカシメ突起１０ｔを形成するようにしている。
また図３（ｂ）及び図３（ｃ）で示すように、カシメ突起１０ｔを平面視した場合の面中心を通る中心線Ｏｔが、凹み１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗを平面視した場合の面中心をいずれも通る中心線Ｏｒよりも、鉄心片１０の中心Ｏａ側に位置するようにカシメ突起１０ｔを形成するようにしている。
なお、図３（ｃ）では、外径側１０ｕのカシメ突起１０ｔ及び凹み１０ｒを図示しており、カシメ突起１０ｔを鎖線で図示し、凹み１０ｒを実線で図示している。また中心線Ｏｔと中心線Ｏｒは、図３（ｃ）で示すように積層鉄心１を平面視した場合に、積層鉄心１の中心Ｏａと一直線上に配置される線である。
なお、カシメ突起１０ｔ、凹み１０ｒは、形成パンチとダイを、中心線をずらして配置した加工形成装置によって形成する。

また、鉄心片１０の外形をパンチ３１によって打ち抜く際には、抜け反りが生じる。しかし、この発明の積層鉄心の製造方法では、図３で示すように、カシメ突起１０ｔを、該カシメ突起１０ｔを平面視した場合の面中心を通る中心線Ｏｔが、凹み１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗの平面視した場合の面中心をいずれも通る中心線Ｏｒよりも、鉄心片１０の中心Ｏａ側に位置するように鉄心片１０に形成する工程を具えている。したがって、図２で示すように、抜け反りしているカシメ突起１０ｔは、他側面１０ｂと干渉（接触）することなく凹み１０ｒに挿入されカシメ結合される。そのため、カシメ突起１０ｔの挿入不良が可及的に防止されることとなり、これにより鉄心片１０の層間に隙間が生じることなくカシメ積層される。
したがって、カシメ結合のカシメ強度が強く、積層鉄心における直立度、面平行度の形状精度特性が優れた積層鉄心を製造することができる。

すなわち、金属薄板１１から鉄心片１０を外形抜きしてダイ３２に抜きこむ際、鉄心片１０のカシメ突起１０ｔは、上反り（抜き反り）しながら先にダイ３２内の積層鉄心１に積層されるので、抜き込まれるカシメ突起１０ｔは、図２（ａ）で示すように、鉄心片１０の外周側に傾く。
しかし、カシメ突起１０ｔを平面視した場合の中心線Ｏｔは、他の鉄心片１０の凹み１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗの平面視した場合の面中心を通る中心線Ｏｒよりも、鉄心片１０の中心Ｏａ側に位置している、いいかえると、該凹み１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗの中心線Ｏｒは、カシメ突起１０ｔの中心線Ｏｔよりも鉄心片１０の外周側に配置されている。したがって、抜き反りして傾いたカシメ突起１０ｔは、他の鉄心片１０のカシメ凹部１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗにスムーズに嵌り込み、鉄心片１０の変形は可及的に防止され、鉄心片１０の層間に隙間が生じることは可及的に防止される。

また、カシメ突起１０ｔは、凹み１０ｒ又は貫通用穴１０ｗと平面視した場合の形状が同一であるから、カシメ突起１０ｔが、凹み１０ｒ又は貫通用穴１０ｗ内で水平移動する虞は可及的に防止されるので、カシメ結合力が強固になる。また、嵌り込みによるカシメ結合は、カシメ突起１０ｔの全外周において、凹み１０ｒまたは貫通用穴１０ｗによって行われるから、カシメ結合力は、カシメ突起１０ｔの全周から等しく、かつ強固に及ぶ。そのため、従来のようにカシメ突起１０ｔ´´が凹み１０ｒ´´の直線部分１４´´の２方向のみによってカシメ結合されている場合（図５）に比し、積層鉄心１に作用する外力（負荷）よって、あるいは意図せぬ衝撃等の外力（負荷）が偶発的に加わった場合でも、カシメ結合が弛むことは可及的に防止される。したがって、カシメ結合のカシメ強度が強く、積層鉄心１における直角度や面平面度による形状精度特性がすぐれた高品質の積層鉄心１を製造することができる。

また、この実施例の積層鉄心１の製造方法では、カシメ突起１０ｔの形成工程において形成されるカシメ突起１０ｔは、該カシメ突起１０ｔを平面視した形状が円形（丸型）であるものとして説明したが、カシメ突起１０ｔの形状は、この実施例のものに限定されない。例えばカシメ突起１０ｔは、平面視した場合に矩形（角型）であるものでもよいし、断面Ｖ字形（Ｖ型）のものであってもよい。

また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）で示すとおり、この発明の積層鉄心１の製造方法では、カシメ突起１０ｔの形成工程において、少なくとも外径側１０ｕのカシメ突起１０ｔが、該カシメ突起１０ｔを平面視した場合の面中心を通る中心線Ｏｔが、凹み１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗを平面視した場合の面中心を通る中心線Ｏｒよりも、鉄心片１０の中心Ｏａ側に位置するように形成されるようにしたものであればよい。たとえば、内径側１０ｉのカシメ突起１０ｔの中心線Ｏｔは、凹み１０ｒまたはカシメ用貫通穴１０ｗの中心線Ｏｒと一致するようにしてもよい。

また、この実施例では、本発明の製造方法を、積層鉄心１の外径１０ｕ側の全てのカシメ突起１０ｔに適用したが、この製造方法によって形成されるカシメ突起１０ｔは、外径１０u側の全てのカシメ突起１０ｔの中から任意に選択されたものであってもよいことはいうまでもない。
また、鉄心片１０の外形形状は、この実施例では円形であったが、この発明は、この任意の外形形状の鉄心片に適用できる。

この発明の積層鉄心の製造方法は、各種電動機の固定子および回転子を製造する方法として有効に適用され得る。

図１は、この発明に係る実施例の積層鉄心の製造方法によって製造された積層鉄心を示す概念斜視図である。 図２は、この発明の実施例の積層鉄心の製造方法において、鉄心の外形打ち抜きをしている様子を示す図であり、特に図２（ａ）は、外形打ち抜き直後、カシメ突起が凹みに挿入される前の様子を示す概念断面図であり、図２（ｂ）は、カシメ突起が凹みに挿入されカシメ結合された様子を示す概念断面図である。 図３は、図１の積層鉄心を構成する鉄心片の構造を示す図であり、特に図３（ａ）は鉄心片の概念平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ概念破断面図、図３（ｃ）は鉄心片の一側面に形成されたカシメ突起と他側面に形成された凹みの形状及び位置関係を示す概念平面図である。 図４は、従来の積層鉄心の製造方法において、電磁鋼板等の金属薄板から鉄心片の外形を打ち抜き、カシメ積層する工程の様子を示す概念断面図である。 図５は、従来の積層鉄心の製造方法により製造された積層鉄心の鉄心片の一側面に形成されたカシメ突起と他側面に形成された凹みの形状及び位置関係を示す概念平面図である。 図６は、図５の鉄心片の概念断面図である。 図７は、図６の鉄心片の外形打ち抜きの様子を示す概念断面図である。

符号の説明

１…積層鉄心
１０…鉄心片
１０ａ…一側面
１０ｂ…他側面
１０ｒ…凹み
１０ｔ…カシメ突起
１０ｗ…カシメ用貫通穴
Ｏａ…鉄心片の中心
Ｏｔ…カシメ突起を平面視した場合の面中心を通る中心線
Ｏｒ…凹みまたはカシメ用貫通穴を平面視した場合の面中心を通る中心線

Claims (1)

1. 一側面（１０ａ）にカシメ突起（１０ｔ）が形成されるとともに他側面（１０ｂ）に凹み（１０ｒ）が形成され又は一側面（１０ａ）から他側面（１０ｂ）に貫通するカシメ用貫通穴（１０ｗ）が形成された鉄心片の前記カシメ突起（１０ｔ）を、他の鉄心片の凹み（１０ｒ）またはカシメ用貫通穴（１０ｗ）に挿入し、前記鉄心片を前記他の鉄心片にカシメ積層する積層鉄心の製造方法において、
   鉄心片のカシメ突起（１０ｔ）を、該カシメ突起（１０ｔ）を平面視した形状が前記凹み（１０ｒ）または前記カシメ用貫通穴（１０ｗ）を平面視した形状と同じにするとともに該カシメ突起（１０ｔ）を平面視した場合の面中心を通る中心線（Ｏｔ）が前記凹み（１０ｒ）または前記カシメ用貫通穴（１０ｗ）を平面視した場合の面中心を通る中心線（Ｏｒ）よりも前記鉄心片の中心（Ｏａ）側に位置し、且つ、前記カシメ突起（１０ｔ）を平面視した場合の面中心を通る中心線（Ｏｔ）と前記凹み（１０ｒ）または前記カシメ用貫通穴（１０ｗ）を平面視した場合の面中心を通る中心線（Ｏｒ）が積層鉄心の中心（Ｏａ）と一直線上に配置されるように形成する形成工程を具え、
   前記カシメ突起（１０ｔ）は、他の鉄心片の凹み（１０ｒ）またはカシメ用貫通穴（１０ｗ）に挿入され、該カシメ突起（１０ｔ）の全周でカシメ結合される
   ことを特徴とする積層鉄心の製造方法。

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