JP5144238B2 - 積層鉄心の製造方法および帯状鉄心片 - Google Patents

Description

本発明は、積層鉄心の製造方法および帯状鉄心片に関し、詳しくは、カシメ部を形成した略扇形状を呈する複数のセグメントコア片を、連結部を介して直線状に延在する形状に連結して成る帯状鉄心片を、螺旋状に巻回しつつカシメ積層することによって積層鉄心を製造する方法、および該製造方法に採用される帯状鉄心片に関するものである。

例えば、駆動電動機の積層固定子鉄心は、通常、プレス金型装置を用いて金属板から固定子鉄心片を打抜き形成し、この固定子鉄心片を所定枚数積層して互いにカシメ結合することによって製造される。

このような積層固定子鉄心の製造方法によれば、形状精度の良好な積層固定子鉄心を製造し得るものの、積層固定子鉄心を構成する個々の固定子鉄心片は、その外形が円形であるとともに中央に回転子を収容する開口を有するため、打抜き形成に際してスクラップとなる部分が多く発生し、鉄心板の材料歩留りが低下してしまう問題がある。

ここで、上述した如き材料歩留りの低下を解消する技術の一例として、金属板から打抜き形成した帯状鉄心片を螺旋状に巻回して積層することで、積層固定子鉄心を製造する方法が提供されている(例えば、特許文献１参照)。

図８は、上述した方法によって製造された積層固定子鉄心の一例であり、この積層固定子鉄心Ａは、環形状を呈するヨークから径内方向に突出する突極子Ｓｔ、Ｓｔ…を有しており、略扇形状を呈する複数のセグメントコア片Ｓ、Ｓ…を、連結部Ｊ、Ｊ…を介して直線状に延在する形状に連結して成る帯状鉄心片Ｗ(図１０参照)を用い、該帯状鉄心片Ｗを螺旋状に巻回しつつ積層し、巻き重ねた帯状鉄心片Ｗ、Ｗ…を、カシメ部Ｓｃ、Ｓｃ…により互いに結合して一体に製造されている。

また、上記積層固定子鉄心Ａを製造する場合の代表的な工程としては、図９および図１０に示す如く、プレス装置Ｐにおいて帯状鋼板から連続して帯状鉄心片Ｗを形成したのち、この帯状鉄心片Ｗを巻き積層装置Ｍへ送り込み、該巻き積層装置ＭのマンドリルＭｍに巻き付けながら、積層された帯状鉄心片Ｗ同士をカシメ結合することにより、一体の積層固定子鉄心Ａを製造している。
特開平１−２６４５４８号

ところで、上記積層固定子鉄心Ａを製造するための帯状鉄心片Ｗは、図１０および図１１に示す如く、複数のセグメントコア片Ｓ、Ｓ…を、各々の会合縁部Ｓｅを繋ぐ連結部Ｊ、Ｊ…により接続した形状を呈しているが、上記連結部Ｊは、巻き積層装置Ｍでの巻き積層工程において、帯状鉄心片Ｗを容易に曲げることが可能なように、許容される範囲において可及的に細く成形されている。

一方、上述した巻き積層工程において、図１１(ｂ)に示す如く上記連結部Ｊを曲げ変形させて、隣合うセグメントコア片Ｓ同士の会合縁部Ｓｅを近接させつつ、帯状鉄心片Ｗを所望の形状に巻回する状況において、上記連結部Ｊが塑性変形することにより、帯状鉄心片Ｗの板厚方向に膨れを生じることとなる。

この状態において、帯状鉄心片Ｗを螺旋状に巻回しつつ積層した場合、上述した連結部Ｊの膨れに起因して、上下に積層されたセグメントコア片Ｓ同士の間に隙間が発生し、これによって積層の稠密度が低下することとなり、製品である積層固定子鉄心Ａの形状精度および電気的特性等、積層鉄心に求められる性能の低下を招く不都合がある。

そこで、上記不都合を解消するべく、従来の積層固定子鉄心Ａにおいては、図１１(ｃ)に示す如く、帯状鉄心片Ｗを螺旋状に巻回しつつ積層した際に下層の連結部Ｊと干渉するセグメントコア片Ｓの一部に、上記連結部Ｊの膨れを収容して吸収する開口Ｓｏ（あるいは図示していない切欠き）を形成することにより、巻回した帯状鉄心片Ｗが互いに密着して積層されるように構成している。

しかし、上述の如く連結部Ｊとの干渉を回避するために、各セグメントコア片Ｓ、Ｓ…に開口Ｓｏを形成した構成では、上記開口Ｓｏ（あるいは切欠き）に起因して電気的特性の低下を招くばかりでなく、帯状鉄心片Ｗのセグメントコア片Ｓに開口Ｓｏを形成したことで、個々のセグメントコア片Ｓ、Ｓ…、延いては積層固定子鉄心Ａにおける機械的強度の低下を招来する不都合がある。

本発明の目的は、上述した実状に鑑みて、形状精度、電気的特性、さらには機械的強度にも優れた積層鉄心を製造することの可能な、積層鉄心の製造方法および帯状鉄心片を提供することにある。

上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法は、カシメ部を形成した略扇形状を呈する複数のセグメントコア片を、連結部を介して直線状に延在する形状に連結して成る帯状鉄心片を、螺旋状に巻回しつつカシメ積層することによって積層鉄心を製造する方法であって、
隣り合うセグメントコア片同士を、各セグメントコア片の外周の外側に形成した連結部により接続して成る前記帯状鉄心片を用い、
帯状鉄心片を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、連結部を帯状鉄心片から除去する工程を含むことを特徴としている。

請求項２の発明に関わる積層鉄心の製造方法は、請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法において、帯状鉄心片の連結部にセグメントコア片の外周寄りに易切断部を形成したことを特徴としている。

請求項３の発明に関わる積層鉄心の製造方法は、請求項１または請求項２の発明に関わる積層鉄心の製造方法において、帯状鉄心片の連結部を円弧状、曲り形状、または凹凸曲状に形成したことを特徴としている。

請求項４の発明に関わる帯状鉄心片は、カシメ部を形成した略扇形状を呈する複数のセグメントコア片を、連結部を介して直線状に延在する形状に連結して成り、螺旋状に巻回しつつカシメ積層されることによって積層鉄心を形成する帯状鉄心片であって、
隣り合うセグメントコア片同士を、各セグメントコア片の外周の外側に形成した連結部により接続して成るとともに、前記連結部は、帯状鉄心片を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、帯状鉄心片から除去されることを特徴としている。

請求項５の発明に関わる帯状鉄心片は、請求項４の発明に関わる帯状鉄心片において、連結部にセグメントコア片の外周寄りに易切断部を形成したことを特徴としている。

請求項６の発明に関わる帯状鉄心片は、請求項４または請求項５の発明に関わる帯状鉄心片において、連結部を円弧状、曲り形状、または凹凸曲状に形成したことを特徴としている。

請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、隣り合うセグメントコア片同士を、各セグメントコア片の外周の外側に形成した連結部により接続して成る前記帯状鉄心片を用い、該帯状鉄心片を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、連結部を帯状鉄心片から除去することにより、上記帯状鉄心片を巻回した際に変形して膨れの生じた連結部を除去することで、上下に積層されたセグメントコア片同士の間に隙間を生じることがなく、もって形状精度および電気的特性に優れた積層鉄心を製造することが可能となる。

また、請求項１の発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、上述した如く帯状鉄心片を巻回した際に変形して膨れの生じた連結部を除去することで、曲げ変形により膨れた連結部との干渉を回避するために、セグメントコア片の一部に開口や切欠きを形成する必要がなく、もって機械的強度および電気的特性に優れた積層鉄心を製造することが可能となる。

請求項２の発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、帯状鉄心片の連結部にセグメントコア片の外周寄りに易切断部を形成したことで、帯状鉄心片を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、セグメントコア片から連結部を除去する際、上記連結部を極めて容易に除去することが可能となる。

請求項３の発明に関わる積層鉄心の製造方法によれば、帯状鉄心片の連結部を円弧状、曲り形状、または凹凸曲状に形成したことで、帯状鉄心片の巻回時に発生する曲げ応力が連結部の形状によって有効に吸収され、上記連結部の曲げ応力がセグメントコア片に影響することを低減あるいは防止でき、もって形状精度および電気的特性に優れた積層鉄心を製造することが可能となる。

請求項４の発明に関わる帯状鉄心片によれば、隣り合うセグメントコア片同士を、各セグメントコア片の外周の外側に形成した連結部によって接続したことで、帯状鉄心片を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、該帯状鉄心片を巻回した際に変形して膨れの生じた連結部を除去することで、上下に積層されたセグメントコア片同士の間に隙間を生じることがなく、もって形状精度および電気的特性に優れた積層鉄心を製造することが可能となる。

また、請求項４の発明に関わる帯状鉄心片によれば、上述した如く帯状鉄心片を巻回した際に変形して膨れの生じた連結部を除去することで、曲げ変形により膨れた連結部との干渉を回避するために、セグメントコア片の一部に開口や切欠きを形成する必要がなく、もって機械的強度および電気的特性に優れた積層鉄心を製造することが可能となる。

請求項５の発明に関わる帯状鉄心片によれば、連結部にセグメントコア片の外周寄りに易切断部を形成したことで、セグメントコア片から連結部を除去する際に、上記連結部を極めて容易に除去することが可能となる。

請求項６の発明に関わる帯状鉄心片によれば、連結部を円弧状、曲り形状、または凹凸曲状に形成したことで、帯状鉄心片の巻回時に発生する曲げ応力が連結部の形状によって有効に吸収され、上記連結部の曲げ応力がセグメントコア片に影響することを低減あるいは防止でき、もって形状精度および電気的特性に優れた積層鉄心を製造することが可能となる。

以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は、本願発明に則って製造された積層鉄心の一例を示しており、この積層固定子鉄心(積層鉄心)１は、環形状を呈するヨークから径内方向に突出する突極子１１ｔ、１１ｔ…を有しており、図２に示す如く、略扇形状を呈する複数のセグメントコア片１１、１１…を、各セグメントコア片１１の外周の外側に形成した連結部１２、１２…を介して、軸線Ｘ−Ｘに沿った直線状に延在する形状に連結して成る帯状鉄心片１０を用い、該帯状鉄心片１０を螺旋状に巻回しつつ積層し、巻き重ねた帯状鉄心片１０、１０…を互いにカシメ結合して固定することで製造されている。

図２に示す如く、上記帯状鉄心片１０は複数のセグメントコア片１１、１１…を有しており、各セグメントコア片１１は、上述した積層固定子鉄心１のヨークを構成する略扇形状の分割ヨーク部１１ｙと、該分割ヨーク部１１ｙの内周側から突出する突極子１１ｔ、１１ｔ…とを有するとともに、複数のカシメ部１１ｃ、１１ｃが形成されている。

隣り合うセグメントコア片１１同士は、該セグメントコア片１１の外周の外側に形成した連結部１２を介して互いに繋がっており、図５(ａ)に示す如く上記連結部１２は、隣り合うセグメントコア片１１、１１間に架かる略円弧状を呈しているとともに、連結部１２の両端部におけるセグメントコア片１１の外周寄りには、それぞれ“括れ”から成る易切断部１２ｃ、１２ｃが形成されている。

ここで、上記連結部１２は、後述する巻き積層装置Ｍでの巻き積層工程において、帯状鉄心片１０を容易に巻回することができるとともに、帯状鉄心片１０を巻回した際に曲げ応力が発生しても、この応力がセグメントコア片１１に影響することを低減あるいは防止し得る形状であることが好ましく、図２、図４および図５に示した帯状鉄心片１０においては、上述した如く連結部１２を略円弧状に形成している。

上述した帯状鉄心片１０を用いて、図１に示した積層固定子鉄心１を製造するには、図３および図４に示す如く、プレス装置Ｐにおいて帯状鋼板から連続して帯状鉄心片１０を形成したのち、この帯状鉄心片１０を巻き積層装置Ｍへと搬送する。

次いで、巻き積層装置Ｍに送り込まれた帯状鉄心片１０を、マンドリルＭｍに巻き付けて螺旋状に巻回しつつ（図４、図５(ｂ)参照）、各セグメントコア片１１、１１…の各カシメ部１１ｃを介してカシメ積層したのち、上記巻き積層装置Ｍに設置したカッタ装置Ｍｃにより、連結部１２を左右の易切断部１２ｃ、１２ｃにおいて切断することで、隣り合うセグメントコア片１１、１１から除去する（図５(ｃ)参照）。

このように、巻き積層装置Ｍに送り込んだ帯状鉄心片１０を、マンドリルＭｍに巻き付けて螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、セグメントコア片１１、１１から連結部１２を除去する工程を経て、さらに帯状鉄心片１０の巻回と、カシメ積層と、連結部１２の除去とを繰り返すことにより、一体の積層固定子鉄心１が製造されることとなる。

上述した構成によれば、隣り合うセグメントコア片１１同士を、各セグメントコア片１１の外周の外側に形成した連結部１２により接続して成る帯状鉄心片１０を用い、該帯状鉄心片１０を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、連結部１２を帯状鉄心片１０から除去することにより、上記帯状鉄心片１０を巻回した際に変形して膨れの生じた連結部１２を除去することで、上下に積層されたセグメントコア片１１同士の間に隙間を生じることがなく、もって形状精度および電気的特性に優れた積層固定子鉄心１を製造することができる。

また、上記構成によれば、帯状鉄心片１０を巻回した際に変形して膨れの生じた連結部１２を除去することで、曲げ変形により膨れた連結部１２との干渉を回避するために、セグメントコア片１１の一部に開口や切欠きを形成する必要がなく、もって機械的強度および電気的特性に優れた積層固定子鉄心１を製造することができる。

また、上記構成によれば、帯状鉄心片１０の連結部１２を略円弧状に形成したことで、帯状鉄心片１０の巻回時に発生する曲げ応力が、上記連結部１２によって有効に吸収されることとなり、上記連結部１２の曲げ応力がセグメントコア片１１に影響することを低減あるいは防止でき、もって形状精度および電気的特性に優れた積層固定子鉄心１を製造することが可能となる。

また、上記構成によれば、帯状鉄心片１０の連結部１２における、セグメントコア片１１の外周寄りに、易切断部１２ｃ、１２ｃを形成したことで、帯状鉄心片１０を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、セグメントコア片１１から連結部１２を除去する際、該連結部１２を極めて容易に除去することができる。

ここで、帯状鉄心片１０から連結部１２を除去する手段としては、帯状鉄心片１０の巻回工程と同期させて、金型(パンチ／ダイ)により連結部１２の付け根を切断する方法が好ましいが、上記連結部１２の“括れ”から成る易切断部１２ｃを起点として引き千切る方法でも良く、さらには切削によって連結部１２を除去することも可能である。

また、上述した帯状鉄心片１０における連結部１２では、セグメントコア片１１との接続部分に、細く括れた形状の易切断部１２ｃを形成しているが、上記易切断部を“Ｖノッチ”によって構成することも可能であり、この易切断部は“括れ”あるいは“Ｖノッチ”の何れかに限定されるものではなく、“括れ”と“Ｖノッチ”との組み合わせによっても、易切断部を構成し得ることは言うまでもない。

さらに、上述した帯状鉄心片１０においては、帯状鉄心片１０の巻回時に発生する曲げ応力を有効に吸収させるべく、上記連結部１２の形状を略円弧状としているが、セグメントコア片同士を繋ぐ連結部の形状は、上述した略円弧状にのみ限定されるものではなく、帯状鉄心片１０を巻回した際に生じる曲げ応力を吸収できる形状であれば良く、適宜な形状を採用し得ることは言うまでもない。

図６は、本発明に関わる積層鉄心の製造方法に用いられる帯状鉄心片、かつ本発明に関わる帯状鉄心片の他の実施例を示しており、この帯状鉄心片２０における隣合うセグメントコア片２１同士は、該セグメントコア片２１の外周の外側に形成した連結部２２を介して互いに繋がっており、図６(ａ)に示す如く上記連結部２２は曲り形状、具体的には略Ω字形状を呈しており、隣り合うセグメントコア片２１、２１間に架けて形成されている。

なお、上述した帯状鉄心片２０の構成は、連結部２２における形状以外、図１〜図５に示した実施例と基本的に同一なので、帯状鉄心片１０の構成要素と同一の作用を成すものには、図６において図１〜図５と同一の符号に１０を加算した２０番台の符号を附して説明を省略する。

また、上記帯状鉄心片２０を用いて積層固定子鉄心を製造する方法も、図１〜図５に示した実施例と同様、帯状鉄心片２０を巻き積層装置において巻回し（図６(ｂ)参照）、セグメントコア片２１、２１…をカシメ積層したのち、連結部２２を除去する（図６(ｃ)参照）工程を繰り返すことで、一体の積層固定子鉄心が製造される。

図７は、本発明に関わる積層鉄心の製造方法に用いられる帯状鉄心片、かつ本発明に関わる帯状鉄心片の更に他の実施例を示しており、この帯状鉄心片３０における隣合うセグメントコア片３１同士は、該セグメントコア片３１の外周の外側に形成した連結部３２を介して互いに繋がっており、図７(ａ)に示す如く上記連結部３２は凹凸曲状、具体的には蛇行形状を呈しており、隣り合うセグメントコア片３１、３１間に架けて形成されている。

なお、上述した帯状鉄心片３０の構成は、連結部３２における形状以外、図１〜図５に示した実施例と基本的に同一なので、帯状鉄心片１０の構成要素と同一の作用を成すものには、図７において図１〜図５と同一の符号に２０を加算した３０番台の符号を附して説明を省略する。

また、上記帯状鉄心片３０を用いて積層固定子鉄心を製造する方法も、図１〜図５に示した実施例と同様、帯状鉄心片３０を巻き積層装置において巻回し（図７(ｂ)参照）、セグメントコア片３１、３１…をカシメ積層したのち、連結部３２を除去する（図７(ｃ)参照）工程を繰り返すことで、一体の積層固定子鉄心が製造される。

上述した如く、図６と図７とに示した帯状鉄心片、および該帯状鉄心片を用いた積層固定子鉄心の製造方法によれば、連結部を曲り形状（具体的には略Ω字形状、皿状形状）、あるいは凹凸曲状（具体的には蛇行形状）に形成したことで、帯状鉄心片の巻回時に発生する曲げ応力が、その形状に基づいて連結部のみで有効に吸収され、セグメントコア片への影響を低減あるいは防止できるため、形状精度および電気的特性に優れた積層鉄心を製造し得ることとなる。

また、上述した帯状鉄心片２０の連結部２２におけるセグメントコア片２１の外周寄りに、“括れ”や“Ｖノッチ”等から成る易切断部を形成することも可能であり、かくすることにより積層固定子鉄心の製造過程において、セグメントコア片２１から連結部１２を容易に除去することができる。

同じく、上述した帯状鉄心片３０の連結部３２におけるセグメントコア片３１の外周寄りに、“括れ”や“Ｖノッチ”等から成る易切断部を形成することも可能であり、かくすることにより積層固定子鉄心の製造過程において、セグメントコア片３１から連結部３２を容易に除去することができる。

なお、上述した各実施例においては、本発明を電動モータにおける積層固定子鉄心(ステータ)の製造に適用した例を示したが、勿論、電動モータにおける積層回転子鉄心(ロータ)の製造に関しても、本発明を極めて有効に適用し得ることは勿論である。

(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる製造方法および帯状鉄心片によって製造された積層鉄心の平面図および側面図。 本発明に関わる帯状鉄心片を示す平面図。 本発明に関わる積層鉄心の製造方法を実施する為の製造装置を示す概念図。 図３の製造装置において積層鉄心を製造する態様を概念的に示した帯状鉄心片の平面図。 (ａ)は本発明に係わる帯状鉄心片の実施例を示す要部平面図、(ｂ)は帯状鉄心片を巻回した状態を示す要部拡大図、(ｃ)は連結部を除去した状態を示す要部拡大図。 (ａ)は本発明に係わる帯状鉄心片の他の実施例を示す要部平面図、(ｂ)は帯状鉄心片を巻回した状態を示す要部拡大図、(ｃ)は連結部を除去した状態を示す要部拡大図。 (ａ)は本発明に係わる帯状鉄心片の更に他の実施例を示す要部平面図、(ｂ)は帯状鉄心片を巻回した状態を示す要部拡大図、(ｃ)は連結部を除去した状態を示す要部拡大図。 (ａ)および(ｂ)は、従来の製造方法および帯状鉄心片によって製造された積層鉄心の平面図および側面図。 従来の積層鉄心を製造する為の製造装置を示す概念図。 図９の製造装置において積層鉄心を製造する態様を概念的に示した帯状鉄心片の平面図。 (ａ)は従来の帯状鉄心片を示す要部平面図、(ｂ)は従来の帯状鉄心片を巻回した状態を示す要部平面図、(ｃ)は巻回した帯状鉄心片をカシメ積層した状態を示す要部平面図。

符号の説明

１…積層鉄心(積層固定子鉄心)、
１０、２０、３０…帯状鉄心片、
１１、２１、３１…セグメントコア片、
１２、２２、３２…連結部、
１２ｃ…易切断部。

Claims (6)

1. カシメ部を形成した略扇形状を呈する複数のセグメントコア片を、連結部を介して直線状に延在する形状に連結して成る帯状鉄心片を、螺旋状に巻回しつつカシメ積層することによって積層鉄心を製造する方法であって、
   隣り合う前記セグメントコア片同士を、各セグメントコア片の外周の外側に形成した連結部により接続して成る前記帯状鉄心片を用い、
   前記帯状鉄心片を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、前記連結部を前記帯状鉄心片から除去する工程を含むことを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 前記帯状鉄心片における前記連結部に、前記セグメントコア片の外周寄りに易切断部を形成したことを特徴とする請求項１記載の積層鉄心の製造方法。
3. 前記帯状鉄心片における前記連結部を、円弧状、曲り形状、または凹凸曲状に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の積層鉄心の製造方法。
4. カシメ部を形成した略扇形状を呈する複数のセグメントコア片を、連結部を介して直線状に延在する形状に連結して成り、螺旋状に巻回しつつカシメ積層されることによって積層鉄心を形成する帯状鉄心片であって、
   隣り合う前記セグメントコア片同士を、各セグメントコア片の外周の外側に形成した連結部により接続して成るとともに、前記連結部は、前記帯状鉄心片を螺旋状に巻回しつつカシメ積層したのち、前記帯状鉄心片から除去されることを特徴とする帯状鉄心片。
5. 前記連結部に、前記セグメントコア片の外周寄りに易切断部を形成したことを特徴とする請求項４記載の帯状鉄心片。
6. 前記連結部を、円弧状、曲り形状、または凹凸曲状に形成したことを特徴とする請求項４または請求項５記載の帯状鉄心片。

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