JP5291774B2 - Manufacturing method and manufacturing apparatus of laminated iron core - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ又は発電機に使用する積層鉄心(固定子又は回転子)を、鉄心材料を有効に使用して製造する方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and a manufacturing apparatus for manufacturing a laminated core (stator or rotor) used for a motor or a generator by effectively using a core material.
図4(A)に示すように積層鉄心の磁極部70への巻線は、円環状の積層鉄心を磁極部70毎にヨーク部71を分割した分割積層鉄心72とすることによって容易化され、また密度よく巻回できるようになっている。しかし、図4(A)の矢視Y−Y断面である図4(B)に示すように巻線73は加工性があるとはいえ、磁極部70への巻回では磁極上端部74と磁極下端部75に、隙間76、77ができ、巻線密度をより高めることができない。特に、モータの銅損を低減させるように太い巻線を磁極部70に巻回しようとすると前記隙間がより広く生じる等の問題がある。
As shown in FIG. 4A, the winding of the laminated core to the
この問題に対処する技術として特許文献1には、図5(B)に示すように積層鉄心の磁極部78を、図5(A)に示すように、断面から見て上端部79及び下端部80の幅を漸減したものを開示している。これによると、磁極部78への巻線が上端部79及び下端部80に隙間を生ぜずに巻回できる。
As a technique for coping with this problem,
しかしながら、特許文献1には、積層鉄心の工業的製造方法は、明確に開示されておらず、工業的に安価に製造する方法を開発すべき課題がある。また、前記積層鉄心は分割積層鉄心を連結して構成されているので特殊な治具などを用いて組み立てる必要があり、プレス金型装置により鉄心片を打ち抜いて、積層鉄心を直に製造することができない課題がある。
However,
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、磁極部への巻線が高密度にできる積層鉄心を工業的に製造すること、分割されてない鉄心片から生産性よく積層鉄心を製造すること、及び該積層鉄心の製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and industrially manufactures a laminated core capable of high density winding to a magnetic pole part, and manufactures a laminated core with high productivity from undivided core pieces. And an apparatus for manufacturing the laminated core.
前記目的に沿う第1の発明に係る積層鉄心の製造方法は、被加工板を複数の加工ステーションを有するプレス金型ラインに順次通板し、隣り合うスロットによってその両側が形成される複数の磁極片部を備える鉄心片を外形抜きし、該鉄心片を予め形成されたかしめ部を介してかしめ積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
前記各スロットを形成する領域を各々円周方向に分け、その一方側の領域を第1のパンチ及びダイで打ち抜き、前記一方側の領域に一部ラップするように他方側の領域を第2のパンチ及びダイによって打ち抜くことで前記各スロットを形成する。
なお、各スロットの片方側を形成する第1、第2のパンチ及びダイの円周方向幅は、円周方向最大幅のスロットの半分以上の円周方向幅を有しているのが好ましい。
According to the first aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a laminated iron core, wherein a workpiece plate is sequentially passed through a press mold line having a plurality of processing stations, and a plurality of magnetic poles having both sides formed by adjacent slots. In the manufacturing method of a laminated core, in which an iron core piece provided with a piece is removed from the outer shape, and the iron core piece is formed by caulking and stacking via a pre-formed caulking part,
The regions forming the slots are each divided in the circumferential direction, the one side region is punched with a first punch and die, and the other side region is secondly wrapped so as to partially wrap around the one side region . wherein in must be unplugged strike by the punch and die to form a respective slot.
The circumferential widths of the first and second punches and dies forming one side of each slot preferably have a circumferential width that is at least half of the slot having the maximum circumferential width.
また、第2の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記第1、第2のパンチ及びダイで前記各スロットを打ち抜き形成する前の工程で、前記各スロットの中央位置で半径方向外側に対応する位置に、前記一方側及び他方側の領域の半径方向外側輪郭線を連結させる連結スロットを形成する。
そして、第3の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第1、第2の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記第1のパンチ及びダイと、前記第2のパンチ及びダイは、前記鉄心片の軸心を回転中心として回転して、前記第1、第2のパンチ及びダイの間隔を拡縮する。
A method for manufacturing a laminated core according to a second aspect of the invention is the method for manufacturing a laminated core according to the first aspect, wherein the first and second punches and dies are used to punch and form the slots. A connecting slot for connecting the radially outer contour lines of the one side region and the other side region is formed at a position corresponding to the radially outer side at a central position of each slot.
And the manufacturing method of the laminated core which concerns on 3rd invention is a manufacturing method of the laminated core which concerns on 1st, 2nd invention, The said 1st punch and die | dye, The said 2nd punch and die | dye are the said, The distance between the first and second punches and the die is expanded and contracted by rotating about the axis of the iron core piece as the center of rotation.
第4の発明に係る積層鉄心の製造装置は、被加工板を複数の加工ステーションに順次通板し、隣り合うスロットによってその両側が形成される複数の磁極片部を備える鉄心片を外形抜きし、該鉄心片を予め形成されたかしめ部を介してかしめ積層する積層鉄心の製造装置において、
前記各スロットを形成する領域を各々円周方向に分割し、前記加工ステーションに、分割した一方側の各領域を打ち抜く第1のパンチ及びダイを備え、前記鉄心片の軸心を中心として回転可能な前記一方側の領域を打ち抜く第1のスロット打ち抜きステーションと、分割した他方側の各領域を打ち抜く第2のパンチ及びダイを備え、前記鉄心片の軸心を中心として回転可能な前記他方側の領域を打ち抜く第2のスロット打ち抜きステーションとを備える。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laminated iron core manufacturing apparatus that sequentially passes a work plate through a plurality of processing stations and extrudes an iron core piece including a plurality of magnetic pole piece portions formed on both sides by adjacent slots. In the laminated core manufacturing apparatus for caulking and laminating the iron core pieces via a pre-formed caulking portion,
The split in each circumferential region forming each slot, in the processing station, includes a disconnect Ku first punch and die out each area of the divided one side, about the axis of the core pieces a first slot punching station for punching the areas of rotatable the one side, provided with a disconnect beat each region of the divided other side Ku second punch and die, which can be rotated about the axis of the core pieces A second slot punching station for punching the other side region .
そして、第5の発明に係る積層鉄心の製造装置は、第4の発明に係る積層鉄心の製造装置において、前記第1、第2のスロット打ち抜きステーションの前工程に、前記スロットの中央位置で半径方向外側に対応する位置に、前記一方側及び他方側の領域を連結させる連結スロットを形成する連結スロット形成ステーションを備える。 The laminated core manufacturing apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the laminated core manufacturing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, wherein a radius is provided at a central position of the slot in a pre-process of the first and second slot punching stations. A connection slot forming station for forming a connection slot for connecting the regions on the one side and the other side is provided at a position corresponding to the outside in the direction.
請求項1〜3記載の積層鉄心の製造方法においては、積層鉄心の磁極部の両側幅を決める一方側及び他方側の半スロット(領域)をそれぞれ第1、第2のパンチ及びダイによって打ち抜き形成しているので、スロットの円周方向の幅が異なる鉄心片の製造が可能となる。
4. The method of manufacturing a laminated core according to
特に、請求項2記載の積層鉄心の製造方法において、第1、第2のスロット及びパンチで半スロットを打ち抜き形成する前工程で、スロットの中央位置で半径方向外側に対応する位置に、半スロットを連結させる連結スロットを形成しているので、一方側と他方側の半スロットの半径方向外側位置(即ち、輪郭)が連結スロットで円滑に繋がる。
In particular, in the method of manufacturing a laminated core according to
そして、請求項3記載の積層鉄心の製造方法においては、第1のパンチ及びダイと、第2のパンチ及びダイは、鉄心片の軸心を回転中心として回転して、第1、第2のパンチ及びダイの間隔を拡縮するので、円周方向に複数あるスロットを同時に加工して、下層側及び上層側の磁極部の幅を制御することができる。
In the method for manufacturing a laminated iron core according to
請求項4及び5記載の積層鉄心の製造装置は、被加工板から鉄心片のスロットの片方側の半スロットを形成し鉄心片の軸心を中心として回転可能な第1のパンチ及びダイを備えた第1のスロット打ち抜きステーションと、各スロットの他方側の半スロットを打ち抜き形成し、鉄心片の軸心を中心として回転可能な第2のパンチ及びダイを備えた第2のスロット打ち抜きステーションとを別々に備えているので、一方側及び他方側の各半スロットを形成する第1、第2のパンチ及びダイを干渉させることなく配置し、これら第1、第2のパンチ及びダイによってその円周方向の幅が異なる各スロットが形成できる。
また、スロットを打ち抜くための第1、第2のパンチ及びダイが別々になっているので、プレス荷重を分散することもできる。
The laminated core manufacturing apparatus according to
Further, since the first and second punches and die for punching the slot are separated, the press load can be dispersed.
特に、請求項5記載の積層鉄心の製造装置は、第1、第2のスロット打ち抜きステーションの前工程の加工ステーションに、スロットの中央位置で半径方向外側に対応する位置に、半スロットを連結させる連結スロットを形成する連結スロット形成ステーションを設けているので、第1、第2のパンチ及びダイの半径方向の位置が僅少の範囲で相違しても、形成されるスロットの輪郭が円滑にかつ精度よく連結される。
In particular, in the laminated iron core manufacturing apparatus according to
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法及び製造装置について説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係る製造方法が適用される固定子積層鉄心(積層鉄心の一例)10について説明する。図1(A)に示すように、固定子積層鉄心10は円環状のヨーク部11の内側に円周方向に均等配置された6個の磁極部12を有する。この磁極部12の内側に回転子が嵌入するロータ孔13が形成される。積層鉄心10は、厚みが例えば0.2〜0.6mmの被加工板の一例である磁性板条材24(図2参照)をプレス金型によって打ち抜き形成された鉄心片14をヨーク片部15及び磁極片部16に形成された複数のかしめ部(この実施の形態ではV字状かしめを使用している)17を用いてかしめ積層している。
Subsequently, a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a laminated core according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings to provide an understanding of the present invention.
First, a stator laminated iron core (an example of a laminated iron core) 10 to which a manufacturing method according to an embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 1 (A), the stator laminated
磁極部12の断面を図1(B)に示すが、積層方向を上として、上層部及び下層部の磁極片部16の幅が狭くなって、磁極部12の上下の角部が丸くなっている。また、図1(C)からも明らかな通り、磁極部12の内側端は拡幅する磁極歯部18を有するが、この磁極歯部18も、上層部及び下層部で幅が狭くなり、隣り合う磁極歯部18の隙間19が上下で徐々に拡がる構造となっている。
なお、磁極部12を形成する各スロット20の半径方向外側で周方向中央位置には切欠き21が形成されている。このように磁極部12を形成すると、磁極部12に対して巻線(即ち、銅線)を円滑に施すことができ、同一巻線数に対して、巻線長を節約できる。
The cross section of the
In addition, a
続いて、図2、図3を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法及び製造装置について説明する。
この積層鉄心の製造装置23はプレス金型ラインを構成する複数の加工ステーション(A)〜(J)を有し、アイドルステーションを除く各加工ステーションには、パンチとこのパンチと対となるダイとの組み合わせからなる金型手段が設けられ、間欠搬送される磁性板条材24に対して所定のプレス加工を行っていく。
Then, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the laminated core which concern on one embodiment of this invention are demonstrated, referring FIG. 2, FIG.
This laminated
両側にパイロット孔25を所定間隔で形成している。この加工ステーションは、この実施の形態では図示してないが、この製造装置23の加工ステーション(A)の前工程でパイロット孔25を打ち抜き形成するステーションを設けるのが好ましい。
加工ステーション(A)は連結スロット形成ステーションであって、各鉄心片14のスロット20の半径方向外側で円周方向中央に形成した切欠き21として残る連結スロット26をそれぞれ形成する。この連結スロット26の幅は、固定子積層鉄心10の磁極部12の円周方向の(最大幅−最小幅)の1〜2倍の幅を有すれば十分である。半径方向の幅は最終的に形成されるスロット20の半径方向外側の輪郭線29(図1参照)を中心にして例えば0.05〜0.5mmの幅で十分である。加工ステーション(B)はアイドルステーションである。
The processing station (A) is a connection slot forming station, and forms a
第1のスロット打ち抜きステーションとなる加工ステーション(C)では、各スロット20の約半分の領域を有し、磁極片部16の一方側(時計回り方向)を形成する一方側の半スロット27の打ち抜き加工を図示しない第1のパンチ及びダイを用いて行う。固定子積層鉄心10の積層初期の下層側及び積層終期の上層側の鉄心片14を打ち抜く場合は、それぞれ下端側及び上端側に向けて磁極片部16の幅を狭くする必要がある。各鉄心片14は下から上に積み上げていくので、下層側の最下端の鉄心片14の打ち抜きは、前記第1のパンチ及びダイを鉄心片14の軸心を中心にして磁極片部16の正規の位置より角度θ度だけ反時計回り方向に回転させて行う。ここで、θ度は、図1(A)に示すように、一つの磁極部12の磁極歯部18を除いた部分の平均半径r1位置の円弧角をα度とすると、この角度αの例えば1/20〜1/6倍とするのがよい。また、正規の位置とは、通常幅の磁極片部16の片側の半スロット27が形成される位置をいう。
In the processing station (C) serving as the first slot punching station, punching of the
この加工ステーション(C)でその次の鉄心片14の半スロット27も打ち抜くが、磁極片部16の幅を狭くする下層部の鉄心片14の枚数をnとすると、θ/n度だけ、第1のパンチ及びダイを戻して(即ち、時計回り方向に回転させて)プレス加工を行う。この第1のパンチ及びダイをθ/n度だけ戻しながら打ち抜き作業を、下からn番目までの鉄心片14について行う。なお、下からn+1番目の鉄心片14は、第1のパンチ及びダイの位置が正規位置となる。ここで、nは通常3〜10枚程度であり、中間層の鉄心片14(即ち、上層部及び下層部を除く鉄心片14)については正規位置(即ち、θ=0)で半スロット27の打ち抜き加工を行う。
In this processing station (C), the
上層部の鉄心片14については、この加工ステーション(C)で、正規位置から徐々に第1のパンチ及びダイをθ/m度(mは上層部の鉄心片14の枚数、通常mはnに等しいが異なってもよい)ずつ反時計回り方向(即ち、磁極片部16の幅を狭める方向)に回転させ、最終的にはθ度の位置で最上部の鉄心片14の半スロット27の打ち抜き加工を終了する。
なお、第1のパンチ及びダイによって打ち抜き形成される半スロット27は、正規の角度位置から最大限偏り位置(即ち、θ度回転)に移動させても、半径方向外側の縁は連結スロット26にオーバーラップするようにその大きさが決定されている。この加工ステーション(C)の詳細については、図3(A)に示す。
For the upper-
Even if the
次のステーション(D)はアイドルステーションである。第2のスロット打ち抜きステーションとなる加工ステーション(E)では、図3(B)にも示すように、図示しない第2のパンチ及びダイを用いて鉄心片14のスロット20の円周方向の約半分の領域を有する他方側の半スロット28の打ち抜き加工を行う。この場合、最下部からn枚の下層部の鉄心片14について、第1枚目の鉄心片14においては、鉄心片14の軸心を中心として、正規の位置より時計回り方向にθ度だけ偏り回転させて最終的に磁極片部16の幅を一番狭くする位置に、第2のパンチ及びダイを移動させ半スロット28の打ち抜き加工を行う。そして、下から2枚目の鉄心片14においては、θ/n度だけ正規位置方向(即ち、反時計回り方向)に第2のパンチ及びダイを移動させ半スロット28の打ち抜き加工を行い、これらの処理を下からn番目の鉄心片14にまで適用するとn+1番目の鉄心片は半スロット28が正規位置になる。ここで、第2のパンチ及びダイの位置を固定して、そのまま必要枚数の中間層の鉄心片14の半スロット28の打ち抜き加工を行う。
The next station (D) is an idle station. In the processing station (E) serving as the second slot punching station, as shown in FIG. 3B, a half punch in the circumferential direction of the
上層部のm枚の鉄心片14については、正規位置にある第2のパンチ及びダイをθ/m度ずつ偏心回転移動(即ち、時計回り方向に回転させる)させて、徐々に半スロット28の切り込み位置を時計回り方向に移動させる。第2のパンチ及びダイは第1のパンチ及びダイと左右対称になっている。2つの半スロット27、28によって一つのスロット20が形成される。そして、隣り合うスロット20によって磁極片部16の両側が形成される。そして、固定子積層鉄心10を構成する下層部及び上層部の鉄心片14は、それぞれ下端側及び上端側に向かってスロット20の幅が広くなり、これによって磁極片部16の幅が狭くなる。
With respect to the
ステーション(F)はアイドルステーションで、次の加工ステーション(G)は最下部の鉄心片14にかしめ孔17aを形成するステーションである。なお、加工ステーション(G)は2枚目以降の鉄心片14に対してアイドルステーションとなる。
そして、次の加工ステーション(H)は下から2枚目以降の鉄心片14にかしめ部17(V字状かしめ)を形成するステーションである。なお、一枚目の鉄心片14に対してアイドルステーションとなる。
加工ステーション(I)はロータ孔13を打ち抜く加工ステーションで、このパンチ及びダイには、各鉄心片14の磁極片部16の先部に形成される隣り合う磁極歯片部30の間に形成される隙間19を打ち抜く刃も同時に有している。
加工ステーション(J)は外形抜きステーションで、鉄心片14を磁性板条材24から打ち抜き、下部の金型内でかしめ積層する。以上の加工ステーション(A)〜(J)を経て、固定子積層鉄心10が形成される。
The station (F) is an idle station, and the next processing station (G) is a station for forming a
The next processing station (H) is a station for forming the caulking portion 17 (V-shaped caulking) on the second and subsequent
The processing station (I) is a processing station for punching out the
The processing station (J) is an outer shape removal station, in which the
前記実施の形態においては、磁極部12の上層部及び下層部の鉄心片14を、一枚毎に対して同一の角度(即ち、θ/n又はθ/m)ずつ第1、第2のパンチ及びダイを移動させたので、磁極部12の断面4隅は直線状の面取りがなされることになるが、円弧状に形成する場合には、鉄心片の厚みに対する第1、第2のパンチ及びダイの移動量を円の関数、楕円の関数に載せることによって、任意の断面形状にすることができる。
また、前記実施の形態においては、磁極数は6であったが、それ以外の数の磁極を有する積層鉄心にも適用できる。
In the above embodiment, the upper and lower
Moreover, in the said embodiment, although the number of magnetic poles was 6, it is applicable also to the laminated iron core which has the magnetic pole of the number of other than that.
10:固定子積層鉄心、11:ヨーク部、12:磁極部、13:ロータ孔、14:鉄心片、15:ヨーク片部、16:磁極片部、17:かしめ部、17a:かしめ孔、18:磁極歯部、19:隙間、20:スロット、21:切欠き、23:積層鉄心の製造装置、24:磁性板条材、25:パイロット孔、26:連結スロット、27、28:半スロット、29:輪郭線、30:磁極歯片部 10: Stator laminated iron core, 11: Yoke part, 12: Magnetic pole part, 13: Rotor hole, 14: Iron core piece, 15: Yoke piece part, 16: Magnetic pole piece part, 17: Caulking part, 17a: Caulking hole, 18 : Magnetic pole tooth part, 19: gap, 20: slot, 21: notch, 23: laminated core manufacturing device, 24: magnetic strip material, 25: pilot hole, 26: connecting slot, 27, 28: half slot, 29: Outline, 30: Magnetic pole piece
Claims (5)
前記各スロットを形成する領域を各々円周方向に分け、その一方側の領域を第1のパンチ及びダイで打ち抜き、前記一方側の領域に一部ラップするように他方側の領域を第2のパンチ及びダイによって打ち抜くことで前記各スロットを形成することを特徴とする積層鉄心の製造方法。 The plate to be processed is sequentially passed through a press mold line having a plurality of processing stations, an iron core piece having a plurality of magnetic pole pieces formed on both sides by adjacent slots is extracted, and the iron core piece is formed in advance. In the manufacturing method of the laminated iron core formed by caulking and laminating through the caulking portion,
The regions forming the slots are each divided in the circumferential direction, the one side region is punched with a first punch and die, and the other side region is secondly wrapped so as to partially wrap around the one side region . method for manufacturing a laminated core, and forming the respective slot must be unplugged strike by the punch and die.
前記各スロットを形成する領域を各々円周方向に分割し、前記加工ステーションに、分割した一方側の各領域を打ち抜く第1のパンチ及びダイを備え、前記鉄心片の軸心を中心として回転可能な前記一方側の領域を打ち抜く第1のスロット打ち抜きステーションと、分割した他方側の各領域を打ち抜く第2のパンチ及びダイを備え、前記鉄心片の軸心を中心として回転可能な前記他方側の領域を打ち抜く第2のスロット打ち抜きステーションとを備えることを特徴とする積層鉄心の製造装置。 A plate to be processed is sequentially passed through a plurality of processing stations, an iron core piece having a plurality of magnetic pole pieces formed on both sides by adjacent slots is extracted, and the iron core piece is inserted through a pre-formed caulking portion. In the manufacturing equipment for laminated iron cores that are caulked and laminated,
The split in each circumferential region forming each slot, in the processing station, includes a disconnect Ku first punch and die out each area of the divided one side, about the axis of the core pieces a first slot punching station for punching the areas of rotatable the one side, provided with a disconnect beat each region of the divided other side Ku second punch and die, which can be rotated about the axis of the core pieces An apparatus for manufacturing a laminated core, comprising: a second slot punching station for punching out the region on the other side.
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