JP5885488B2

JP5885488B2 - 積層鉄心及びその製造方法

Info

Publication number: JP5885488B2
Application number: JP2011271522A
Authority: JP
Inventors: 和彦梅田; 泉　雅宏; 雅宏泉
Original assignee: Mitsui High Tech Inc
Current assignee: Mitsui High Tech Inc
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: JP2013123345A

Description

本発明は、薄板条材から大径の鉄心片（例えば、固定子鉄心片）を金型内に打ち抜き積層して形成された積層鉄心及びその製造方法に関する。

特許文献１に記載のように、従来の積層鉄心の製造方法は、薄板条材を順次金型装置に送り込んで、最初に中央のロータ部分を打ち抜きし、次に隣り合う磁極片を形成するスロット、上下の鉄心片を連結するかしめ部（連結部）を形成し、これら鉄心片を最終工程で抜き落として金型内で積層鉄心を組み立てていた。

近年、環境負荷への低減から、電気自動車やハイブリッド自動車など、モータを主動力として用いる車両が急速に増加しており、これに合わせてモータの主要部品であるモータコア（積層鉄心）の生産量も増加している。車両用の動力モータに用いるモータコアの場合、普通乗用車用であっても直径が３００ｍｍを超え、板厚が０．３０ｍｍ以下となりつつある。

特開２００８−９２７７０号公報

しかしながら、モータコアの大径化、薄板化は打ち抜き積層における技術的な難易度を高くすることになり、現状の技術だけでは対応できない。即ち、一般的な板厚（０．３５〜０．５ｍｍ）であれば、材料自身の剛性が高いので、図５（Ａ）に示すように、図示しない上型に設けられたパンチと下型に設けられたダイ５１により、打ち抜かれた鉄心片（環状鉄心片）５０はダイ（下型）５１内に適正な状態で保持されるが、図５（Ｂ）に示すように鉄心片５２の大径化、薄型化により、材料剛性が低くなることでダイ５３内面の側圧により鉄心片５２がうねりをともなった変形した状態で保持されてしまう。これにより、鉄心片５２が部分的にダイ５３の上面から突出したり浮き上がったりすることで打ち抜きが困難になり、また、変形した状態で積層されるため、積みずれを起こす等して積層鉄心５５の寸法精度が悪くなる傾向がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、大径の環状鉄心片がダイ内でうねりを伴った状態で保持されるのを防止し、これを積層した積層鉄心に変形がなく、従って所定の寸法を維持できる積層鉄心及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心は、複数枚の環状鉄心片からなる積層鉄心であって、該積層鉄心の周囲に複数組の対となる線状凹部Ａを均等に備え、前記対となる線状凹部Ａの中間位置に前記各環状鉄心片が上下に連結される連結部が設けられ、しかも、該線状凹部Ａの半径方向内側の幅が該線状凹部Ａの半径方向外側の幅より大きくなっている。

また、第２の発明に係る積層鉄心は、複数枚の環状鉄心片からなる積層鉄心であって、該積層鉄心の周囲に複数組の対となる線状凸部Ｂを均等に備え、前記対となる線状凸部Ｂの中間位置に前記各環状鉄心片が上下に連結される連結部が設けられ、しかも、該線状凸部Ｂの半径方向内側の幅が該線状凸部Ｂの半径方向外側の幅より小さくなっている。

第３の発明に係る積層鉄心の製造方法は、薄板条材をパンチ及びダイで打ち抜いた環状鉄心片を複数枚、金型内で積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
前記各環状鉄心片の周囲に複数の凹部を形成し、前記金型内の内側に設けた線状凸部Ｃに前記凹部を係合させ、しかも、該凹部の半径方向内側の幅を該凹部の半径方向外側の幅より大きくしている。

そして、第４の発明に係る積層鉄心の製造方法は、薄板条材をパンチ及びダイで打ち抜いた環状鉄心片を複数枚、金型内で積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
前記各環状鉄心片の周囲に複数の凸部を形成し、前記金型内の内側に設けた線状凹部Ｄに前記凸部を係合させ、しかも該凸部の半径方向内側の幅を該凸部の半径方向外側の幅より小さくしている。

本発明は以上のように構成されているので、環状鉄心片の端部が金型（ダイス）で保持され、環状鉄心片にうねりが発生するのを防止すると共に、製品の浮き上がりを防止し、積層鉄心の寸法精度を向上することができる。
このため、上下の環状鉄心片をかしめ部によって連結する場合は、かしめ部の位置が正確となるので、より強固な積層鉄心を形成できる。

本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心（固定子鉄心片）の平面図である。図１における矢視Ａ部の拡大説明図である。本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心（固定子鉄心片）の平面図である。図３における矢視Ｂ部の拡大説明図である。（Ａ）、（Ｂ）は従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法は、パイロット孔が前工程で形成された例えば０．２５ｍｍの薄板条材からロータ孔を形成し、ロータ孔の周囲に磁極片部を形成する複数のスロットを形成し、この後、適当数のかしめ部を形成した後、上型のパンチと下型のダイで外形抜きを行って、下型内に環状鉄心片を抜き落とし、下型内で環状鉄心片を積層して積層鉄心とする。

ここで、図１に示すように、前記した各環状鉄心片１０の周囲（詳細には、外周縁）には、アリ溝のような対となる凹部１２、１３を有し、凹部１２、１３は群となって、環状鉄心片１０の円周方向に均等に複数（即ち、複数組）設けられている。一方、外形抜きのパンチ及びダイ（下型）にはそれぞれ、この凹部１２、１３を形成する凹部及び凸部が形成されている。

ここで、図２を参照しながら、この凹部１２（１３も同様）について詳細に説明すると、この凹部１２はアリ溝状の逆テーパーとなっており、入口側（半径方向外側）の幅寸法ｗ１が奥側（半径方向内側）の幅寸法ｗ２より小さくなっている。この実施の形態では、ｗ１＝（０．９０〜０．９８）×ｗ２となっているが、本発明はこの寸法範囲には限定されない。凹部１２の角部１５、１６は円弧（通称、「Ｒ」形状）となって、金型（パンチ及びダイ）の破損を防止している。なお、円弧の半径Ｒ１、Ｒ２は板厚と同じ０．２５ｍｍに設定している。なお、Ｒ１、Ｒ２の設定値を板厚未満とすると、金型（パンチ及びダイ）の磨耗が急速に進行したり、破損する虞れがあるので、板厚以上、例えば板厚の３倍以下とするのが好ましい。また、凹部１２、１３の深さは（０．０５〜０．６）×ｗ１程度とするのが好ましい。

この環状鉄心片１０を外形抜きして下型内で積層された積層鉄心（正確には固定子鉄心）１８は、図１に示すように周囲に複数組の線状凹部１９、２０を有している。線状凹部１９、２０は群となって、この線状凹部１９、２０の群は積層鉄心１８の円周方向に複数組の対となって均等に設けられている。平面視した線状凹部１９、２０の寸法はそれぞれ凹部１２、１３と同一となる。なお、各環状鉄心片１０の厚み偏差を無くすために、この積層鉄心１８を転積して製造する場合は、転積角度を線状凹部１９、２０の群（中心）の角度と等しくする。これによって、下型に形成された線状凸部の群が、順次隣り合う線状凹部１９、２０に嵌入する。

なお、図１において、２２は磁極部を、２３はヨーク部を示す。図２においては、２４（２５）は下型に設けられている線状凸部を示す。

各環状鉄心片１０の凹部１２、１３の中心角度位置で円周より少し内側位置（例えば、外周縁から３〜３０ｍｍ内側）には、各環状鉄心片１０を上下に連結するかしめ部２６が形成されている。このかしめ部２６はＶかしめ、半抜きかしめのいずれであってもよい。
このように、かしめ部２６の両側均等距離位置に、凹部１２、１３を設けることによって、逆に言うと凹部１２、１３の中間位置にかしめ部２６を設けることによって、かしめ部２６の周囲が左右均等に荷重を受けることになり、かしめ部２６が荷重に伴う変形や積みずれを起こすことが無くなるため、かしめ状態が安定して保たれるので、環状鉄心片１０及びこれを積層した積層鉄心１８の寸法精度がよくなる。

なお、環状鉄心片１０はこのような構成となっているので、パンチによって外形抜きされて下型に押し込まれると、下型の線状凸部２４、２５がそれぞれ環状鉄心片１０の凹部１２、１３に嵌入し、環状鉄心片１０の周囲を保持するので、うねりの無い状態で、下型内に積層される。これによって、積層鉄心１８の周囲に線状凹部１９、２０を上下に備えることになる。

この積層鉄心１８は、周囲に突出部分を有さないので、そのまま従来例に係る積層鉄心と同様な使用ができ、更に、下型の下方に配置されるスクイズリング等は断面円形で凸条は必要ないので、金型の製造価格が減少する。

続いて、図３、図４に示す本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心２８及びその製造方法について説明する。
この第２の実施の形態に係る積層鉄心２８においては、各環状鉄心片２９に複数組の対となる凸部３０、３１を円周方向に均等に有する。そして、凸部３０、３１の略中心位置で半径方向内側には、かしめ部３３がそれぞれ設けられている。

図４に示すように、凸部３０（３１も同じ）は半径方向外側の幅ｕ２が半径方向内側の幅ｕ１より大きくなっている。また、角部３４、３５には、凹部１２、１３と同等程度の円弧Ｒ１、Ｒ２が形成されている。従って、下型には、この凸部３０、３１が上下に貫通する線状凹部が形成されている。

このように、環状鉄心片２９の周囲の凸部３０、３１を下型の線状凹部に係合させて下型で固定しながら積層することによって、環状鉄心片２９に引っ張り力を与え、うねりや弛みを無くし、寸法精度のよい積層鉄心２８を製造することができる。
なお、環状鉄心片２９を転積を行いながら積層する場合は、転積角は隣り合う凸部３０、３１の群の中心が形成する角度又はその倍数とする（第１実施の形態においても同様）。なお、このようにして、積層鉄心２８の周囲には線状凸部が形成されている。

なお、以上の実施の形態では、環状鉄心片１０、２９の厚みは０．１〜０．３０ｍｍ、直径は２５〜５０ｃｍ程度であって、環状鉄心片１０、２９の周囲が金型によって保持されるので、寸法精度のよい積層鉄心の製造ができた。
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成、寸法、形状を変更することもでき、この場合も本発明は適用される。

１０：環状鉄心片、１２、１３：凹部、１５、１６：角部、１８：積層鉄心、１９、２０：線状凹部、２２：磁極部、２３：ヨーク部、２４、２５：線状凸部、２６：かしめ部、２８：積層鉄心、２９：環状鉄心片、３０、３１：凸部、３３：かしめ部、３４、３５：角部

Claims

複数枚の環状鉄心片からなる積層鉄心であって、該積層鉄心の周囲に複数組の対となる線状凹部Ａを均等に備え、前記対となる線状凹部Ａの中間位置に前記各環状鉄心片が上下に連結される連結部が設けられ、しかも、該線状凹部Ａの半径方向内側の幅が該線状凹部Ａの半径方向外側の幅より大きくなっていることを特徴とする積層鉄心。
複数枚の環状鉄心片からなる積層鉄心であって、該積層鉄心の周囲に複数組の対となる線状凸部Ｂを均等に備え、前記対となる線状凸部Ｂの中間位置に前記各環状鉄心片が上下に連結される連結部が設けられ、しかも、該線状凸部Ｂの半径方向内側の幅が該線状凸部Ｂの半径方向外側の幅より小さくなっていることを特徴とする積層鉄心。
薄板条材をパンチ及びダイで打ち抜いた環状鉄心片を複数枚、金型内で積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
前記各環状鉄心片の周囲に複数の凹部を形成し、前記金型内の内側に設けた線状凸部Ｃに前記凹部を係合させ、しかも、該凹部の半径方向内側の幅を該凹部の半径方向外側の幅より大きくしていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
薄板条材をパンチ及びダイで打ち抜いた環状鉄心片を複数枚、金型内で積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
前記各環状鉄心片の周囲に複数の凸部を形成し、前記金型内の内側に設けた線状凹部Ｄに前記凸部を係合させ、しかも該凸部の半径方向内側の幅を該凸部の半径方向外側の幅より小さくしていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。