JP5557690B2

JP5557690B2 - 鉄心製造装置

Info

Publication number: JP5557690B2
Application number: JP2010237910A
Authority: JP
Inventors: 英樹重松; 雨根申
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: JP2012095368A

Description

本発明は、各層が複数の円弧状部材からなる環状の積層鉄心を製造する鉄心製造装置に関する。

従来、電磁鋼板をプレス加工等して得られる円環状の薄板部材を、数十枚から数百枚積層し、積層鉄心として製造するようにしたモータコアが知られている。薄板部材の厚さは０．１５〜０．５ｍｍ程度であり、薄いほどエネルギー効率が良好であるとされている。さらに、モータコアの素材を効率的に使用するために、円環状の薄板部材を、複数の円弧状の薄板部材により構成するようにしたものも知られている。

たとえば、特許文献１には、円弧状の複数の薄板セグメントにより１枚の円環状の薄板部材を構成し、これを多数積層して結合させることにより成層鉄心を製造する装置が記載されている。円弧状の薄板セグメントの中心角は３６０°／ｎであり、ｎ枚の薄板セグメントにより１枚の円環状の薄板部材が構成される。隣接する各層の円環状の薄板部材は、それらを構成する各円弧状の薄板セグメントが、れんが積みのようにずれて重なるように、ずらして積層される。

この装置においては、薄板セグメントはプレス機で母型内に打ち抜かれる。上述のｎが３であるとすれば、打ち抜かれた薄板セグメントは、母型の回転により、周方向に１２０°回転される。そして、次の薄板セグメントが打ち抜かれる。打ち抜かれた薄板セグメントは隣接する他の薄板セグメントと互いに結合される。このようにして３枚の薄板セグメントにより１枚の円環状の薄板部材が構成されると、母型が６０°回転された後、その薄板部材の上に、次の層の円環状の薄板部材が同様にして構成される。

これによれば、薄板セグメントの打抜き及び薄板部材の積層が、母型を回転する機構により行われるので、成層鉄心の製造装置をコンパクトに構成することができる。

特許第３６３４８０１号公報

しかしながら、上述の成層鉄心の製造装置によれば、薄板セグメントの打抜き毎に母型を回転させるようにしているため、母型の回転及び位置決めに一定時間を要するので、生産速度の向上を図るのが困難であるという問題がある。

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、生産速度を容易に向上させることができる鉄心製造装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明の鉄心製造装置は、各層が複数の円弧状部材で構成される環状の積層鉄心を製造する鉄心製造装置であって、帯状の鉄心材における複数の加工対象部分を順次所定の加工位置に移送する移送手段と、前記加工位置で剪断加工により各加工対象部分から円弧状部材を分離する加工手段と、前記剪断加工が行われる毎に、分離されて下降する円弧状部材を、先に下降して一層を構成した複数の円弧状部材の上に受け取り、該円弧状部材の周方向に所定角度だけ回転することにより、順次下降した円弧状部材を、前記積層鉄心を構成する位置に配置する積層手段とを備え、前記加工手段は、一定位置に固定されたダイと、各加工対象部分を該ダイに対して押し込むことにより、前記円弧状部材における径方向外側の円弧状端縁の両端部に対応する部分のみを切断して各加工対象部分から該円弧状部材を分離するパンチとで構成されていることを特徴とする。

これによれば、加工位置で円弧状部材が剪断されて下降し、積層手段に受け取られる。そして、積層手段が回転することにより円弧状部材の配置が行われる。すなわち、従来のイナーシャの大きな母型を回転させるのではなく、積層手段を回転させるので、先行特許の装置よりもはるかに速く回転させて位置決めすることができ、積層鉄心の生産速度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る鉄心製造装置により積層鉄心が製造される様子を示す図である。図１の鉄心製造装置の積層ガイド及び切断手段の部分を図１のII−II線で切断した断面図である。図１の鉄心製造装置において環状層が形成される様子を示す図である。従来の鉄心製造装置における切断手段及び積層ガイド部分の断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る鉄心製造装置により積層鉄心が製造される様子を示す。この積層鉄心は、ステータコアとして用いられるものである。この積層鉄心は、同図に示すように、帯状の鉄心材１０を加工して得られる３枚の円弧状部材２１により１つの環状層２０を構成し、環状層２０を所定数積層することにより製造される。

同図に示すように、鉄心製造装置は、鉄心材１０上の各加工対象部分が順次各加工位置Ａ〜Ｆに位置するように鉄心材１０をＹ方向に所定の送りピッチで断続的に送る送り手段３０と、最後の加工位置Ｆにおいて切断加工により円弧状部材２１を形成し、下方に位置する環状層２０に結合させる切断手段４０とを備える。

鉄心材１０は電磁鋼板を帯状に薄く加工したものであり、一定の板厚を有する。板厚は、０．１５〜０．５ｍｍ程度である。鉄心材１０上の各加工対象部分は、送り手段３０により、順次各加工位置Ａ〜Ｆに移送され、所定の加工がなされ、円弧状部材２１の形成に供される。

円弧状部材２１の中心角は１２０°である。したがって、３枚の円弧状部材２１により積層鉄心の１層分の環状層２０が構成される。積層鉄心は所定数の環状層２０が積層されたものとして構成される。なお、１つの環状層２０を構成する円弧状部材２１の枚数は、３枚に限らず、他の枚数たとえば２枚や４枚、６枚等であってもよい。ただし、この枚数は、多いほど歩留りは向上するが、生産速度は低下する。

図２は鉄心製造装置の要部を図１のII−II線で切断した断面図である。同図に示すように、鉄心製造装置は、切断手段４０による円弧状部材２１の結合が、下方の環状層２０上の適切な位置に対して行われるように環状層２０の周方向の回転位置を制御する積層ガイド５０を備える。

切断手段４０は、鉄心材１０を支持するダイ４１と、鉄心材１０をダイ４１に対して押し込むことにより、図１で示される斜線を施した部分２２を鉄心材１０から切り離し、円弧状部材２１を最終的に形成するパンチ４２と、パンチ４２による切断が行われるときに鉄心材１０を押さえるストリッパプレート４３とを備える。

パンチ４２は、切り離した円弧状部材２１をそのまま下方の環状層２０の上に押圧して結合させる機能も有する。ダイ４１は、ダイプレート４４に保持され、一定位置に固定されている。

図中の６０はパンチ４２による切断加工に同期して、所定角度ずつ積層ガイド５０を回転させる回転機構である。積層ガイド５０は円筒状の内壁５１を備え、その中心軸５２の周りに回転可能に支持される。積層ガイド５０上部の円筒状の側壁は、ダイプレート４４により、ベアリング５４を介して支持される。回転機構６０は、積層ガイド５０の外周に固定されたプーリ６１、プーリ６１を回転させる図示していない歯付ベルト等により構成することができる。

積層ガイド５０は、積層ガイド５０と一体的に回転し、かつ図示していない駆動手段により上下動する支持部材５３を備える。支持部材５３は、切断手段４０により切り離された円弧状部材２１により構成される環状層２０を支持し、かつ環状層２０の積層数に応じて上下方向位置が制御される。

すなわち支持部材５３の支持面５３ａが、環状層２０が積層されていない初期状態においては、ダイ４１における切刃面４１ａの下端近傍の位置まで上昇し、環状層２０の積層数が増加するに従って下降するように、支持部材５３の位置が制御される。これにより、支持部材５３が支持している一番上の環状層２０の位置が、常に切刃面４１ａの下端近傍の所定位置となるように制御される。

積層ガイド５０は、円弧状部材２１の切り離しが行われる毎に、中心軸５２の周りに所定角度だけ回転するように制御される。この回転により、積層ガイド５０によって支持されている円弧状部材２１も、その周方向に、所定角度だけ回転することになる。この回転は、最上の環状層２０に順次結合されてゆく円弧状部材２１が、積層鉄心を構成する位置に配置されるように行われる。

図３は環状層２０が形成される様子を示す。同図に示すように、１つの環状層２０（２０ｉ）が３枚の円弧状部材２１（２１ａ〜２１ｃ）により構成され（同図（ｅ））、かつ円弧状部材２１がレンガ積み状に重なるように、所定角度の回転は、１２０°で２回（同図（ｂ）及び（ｄ））、６０°で１回（同図（ｆ））という回転を繰り返すことにより行われる。

すなわち、積層ガイド５０は、ｉ−１番目の環状層２０ｉ−１の上に、ｉ番目の環状層２０ｉを構成する最初の円弧状部材２１ａを受け取ると（同図（ａ））、１２０°回転する（同図（ｂ））。そして、次の円弧状部材２１ｂを受け取ると（同図（ｃ））、さらに１２０°回転し（同図（ｄ））、次の円弧状部材２１ｃを受け取る（同図（ｄ））。これにより、ｉ番目の環状層２０ｉを構成する位置に対する３枚の円弧状部材２１ａ〜２１ｃの配置が完了する（同図（ｅ））。

次に、積層ガイド５０は、６０°回転する（同図（ｆ））。このとき、支持部材５３が１つの環状層２０の厚さ分だけ下降する。この後、同図（ａ）と同様にして、次のｉ＋１番目の環状層２０を形成するための円弧状部材２１ｄを受け取る（同図（ｇ））。このようにして、各環状層２０が３枚の円弧状部材２１で構成され、かつ各円弧状部材２１がレンガ積み状に重なった積層鉄心を構成するように、円弧状部材２１が配置される。

積層鉄心を製造する際には、図１に示すように、送り手段３０により、鉄心材１０が所定の送りピッチでＹ方向に送られる。これにより、鉄心材１０上の各加工対象部分が順次各加工位置Ａ〜Ｆに移送される。各加工位置Ａ〜Ｆにおいては、次のような加工が施される。

加工位置Ａにおいては、各加工対象部分を位置決めするための基準となるパイロット孔１１が鉄心材１０上に設けられる。パイロット孔１１は、後続する各加工位置Ｂ〜Ｆにおいて、各加工対象部分の正確な位置決めに利用される。

加工位置Ｂにおいては、かしめにより円弧状部材２１を環状層２０に結合させるための半抜き穴２３が設けられる。半抜き穴２３は鉄心材１０の上面側において凹部、下面側において凸部を構成する。すなわち、上下に重なる円弧状部材２１は、上下の半抜き穴２３の凸部及び凹部同士が嵌合することにより、結合するようになっている。

半抜き穴２３は、複数のものが、円弧状部材２１となる部分の周方向に沿って等間隔で設けられる。ただし、図３（ｇ）のように、周方向に６０°ずれた位置で、上下の環状層２０における円弧状部材２１の半抜き穴２３の位置が一致し、上下の環状層２０が結合し得るように、たとえば４つの半抜き穴２３が、同一の半径方向位置において、周方向に３０°間隔で配置される。

加工位置Ｃにおいては、打抜き加工により、巻き線スロット２４を構成する部分が設けられる。次の加工位置Ｄにおいては、隣接する加工対象部分の間の不要部分２５が、打抜き加工により除去される。さらに、加工位置Ｅにおいて、円弧状部材２１の周方向における端縁を画定するスリット２６が設けられる。

最後の加工位置Ｆにおいては、切断手段４０が、ダイ４１及びパンチ４２により、円弧状部材２１となる部分２２の両端を鉄心材１０から切り離す。これにより形成された円弧状部材２１は、そのままパンチ４２により下方に押し下げられ、積層ガイド５０上において既に支持されている最も上の環状層２０の上に押圧される。

これにより、形成された円弧状部材２１は、直下の環状層２０に対し、半抜き穴２３を介してかしめられ、結合する。ただし、結合する円弧状部材２１は、図３（ｇ）のように、下の円弧状部材２１に対し、６０°ずれているので、２つの下の円弧状部材２１に跨って、これらの円弧状部材２１と結合する。

このようにして、加工位置Ｆにおいて積層ガイド５０が順次受け取る円弧状部材２１は、図３のように、積層ガイド５０の回転、及び支持部材５３の上下動により、積層鉄心を構成する位置に配置され、積層される。

つまり、結合された円弧状部材２１が１つの環状層２０を構成する１枚目又は２枚目の円弧状部材２１である場合には、積層ガイド５０は、その円弧状部材２１を受け取った後、１２０°回転する（図３（ａ）〜（ｄ））。３枚目の円弧状部材２１である場合には、次の円弧状部材２１を６０°ずらしてレンガ積みのように重ねるために、６０°回転し、支持部材５３を環状層２０の厚さ分だけ下降させる（図３（ｅ）、（ｆ））。

なお、加工位置Ｆにおいて切り離された円弧状部材２１が、１つの積層鉄心における最初の環状層２０を構成するものである場合には、その円弧状部材２１の半抜き穴２３を、半抜き穴ではなく、貫通孔として形成することにより、不要な凸部が積層鉄心の下端に形成されるのを回避することができる。

このようにして、数十〜数百の環状層２０の積層が完了すると、積層された環状層２０は、積層ガイド５０から積層鉄心として取り出される。

図４は切断手段４０及び積層ガイド５０に対応する従来の切断手段８０及び積層ガイド７０部分の断面図である。切断手段８０は鉄心材１０から円弧状部材２１を切り離すダイ８１及びパンチ８２を備える。ダイ８１は積層ガイド７０と一体的に中心軸７２の周りで回転し得るように積層ガイド７０と一体的に保持されている。

そして、ダイ８１と、積層ガイド７０とは一体的に回転し、パンチ８２により切り離された円弧状部材２１はダイ８１内に押し込められ、ダイ８１とともに回転するようになっている。したがって、ダイ８１としては、１つの環状層２０を構成する３枚分の円弧状部材２１をそれぞれ切断するための別個の切刃を備えたものを用いている。

したがって、回転機構６０は、重いダイ８１と一体的に積層ガイド７０を回転させるとともに、ダイ８１の別個の切刃を、パンチ８２に対応する回転位置において位置決めする必要がある。つまり、大きなイナーシャに対抗して、回転を制御する必要がある。このイナーシャは、特に、大型モータのコアを製造する場合には大きくなるので、生産速度を低下させる原因となる。

これに対し、本実施形態では、ダイ４１は、ダイプレート４４に保持され、一定位置に固定されている。そして、比較的軽い材質で構成可能な積層ガイド５０のみを回転させるようにしている。このため、制御すべきイナーシャは、従来に比べ、大幅に小さい。したがって、積層ガイド５０の位置決め速度が従来に比べて高い。

以上説明したように、本実施形態によれば、ダイ４１は一定位置に固定し、積層ガイド５０のみを回転させるようにしたため、積層ガイド５０の位置決め速度を向上させ、生産速度を向上させることができる。また、ダイ４１としては、１つの環状層２０を構成する３枚分の円弧状部材２１をそれぞれ切断するための別個の切刃を備えたものを必要としないため、装置構成を簡便なものとすることができる。

なお、本発明は、上述実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。たとえば、上述においては言及しなかったが、各環状層２０間の結合を、レーザ光による溶接により強化させるようにしてもよい。また、各環状層２０間の結合を、打抜き穴２３を用いたかしめにより行う代わりに、接着剤により接着することにより行うようにしてもよい。

また、上述においては、積層鉄心としてステータコアを製造する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ロータコア等の他の積層鉄心を製造する場合にも適用することができる。

１０…鉄心材、２０…環状層、２１…円弧状部材、３０…送り手段（移送手段）、４０…切断手段、４１…ダイ、４２…パンチ、５０…積層ガイド。

Claims

各層が複数の円弧状部材で構成される環状の積層鉄心を製造する鉄心製造装置であって、
帯状の鉄心材における複数の加工対象部分を順次所定の加工位置に移送する移送手段と、
前記加工位置で剪断加工により各加工対象部分から円弧状部材を分離する加工手段と、
前記剪断加工が行われる毎に、分離されて下降する円弧状部材を、先に下降して一層を構成した複数の円弧状部材の上に受け取り、該円弧状部材の周方向に所定角度だけ回転することにより、順次下降した円弧状部材を、前記積層鉄心を構成する位置に配置する積層手段とを備え、
前記加工手段は、一定位置に固定されたダイと、各加工対象部分を該ダイに対して押し込むことにより、前記円弧状部材における径方向外側の円弧状端縁の両端部に対応する部分のみを切断して各加工対象部分から該円弧状部材を分離するパンチとで構成されていることを特徴とする鉄心製造装置。