JP5889164B2 - 枠付鉄心シートの製造方法、枠付鉄心の製造方法、鉄心の製造方法、および電動機の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、薄板を所定の形状に形成し、積層してなる電動機の鉄心を製造するための枠付鉄心シートの製造方法、枠付鉄心の製造方法、鉄心の製造方法、および電動機の製造方法に関するものである。

従来の電動機の鉄心の製造方法として、磁極ティースと、磁極ティースに直交するヨークとから構成される鉄心部を薄板でプレス形成し、鉄心シート同士を例えば抜きカシメにより複数積層固定して鉄心を得た後、前記鉄心にテープ等の被覆物を付着させた後、絶縁物を付着させ、その後に被覆物を除去することにより、部分的に絶縁物を施した鉄心を得るといった方法がある。

前記方法に対し、プレス形成工程において打ち抜いた鉄心シートを、鉄心シートの打ち抜により残った枠体部へプッシュバックにより圧入状態で嵌め戻すことにより鉄心シートの外周縁部を覆い、枠体ごと複数積層することで得た鉄心を用いた製造方法がある。被覆物の付着、除去を施すことなく絶縁物を施した後、枠体を変形させて鉄心を分離させた後、前記鉄心を材料の厚み方向に引き抜くことで、部分的に絶縁物を施した鉄心を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−３４４６４号公報

従来の枠付鉄心は、積層方向の厚みが厚い鉄心を、厚み方向に引き抜く場合、大きな引抜力を必要とするため、分離機構が大きくなり、結果、設備費用が増大するという問題点があった。また、このようにして引き抜いた鉄心に対してコイルを巻装する際に再度、鉄心の位置決めを行う必要があるため、製造コストが増大するという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、分離が簡便となるとともに、再度の位置決めを行う必要がなく低コストにて製造することができる枠付鉄心シートの製造方法、枠付鉄心の製造方法、鉄心の製造方法、および電動機の製造方法を提供することを目的とする。

この発明の枠付鉄心シートの製造方法は、
同一の薄板に、
磁極ティースおよび当該磁極ティースに直交するヨークから構成される鉄心部と、
上記鉄心部の外周に配設される枠体部とが、切断され嵌め戻されている枠付鉄心シートの製造方法において、
上記枠体部に、上記枠体部を分離可能な切断され嵌め戻されている分離部を形成するものである。

また、この発明の枠付鉄心の製造方法は、
上記に記載の枠付鉄心シートの製造方法において、枠付鉄心シートが複数枚積層されて形成されているものである。

また、この発明の鉄心の製造方法は、
上記に記載の枠付鉄心において、
上記分離部を分離する工程と、
上記磁極ティースに電線を巻装する工程と、
上記枠体部から上記鉄心部を分離する工程とを備えたものである。

また、この発明の電動機の製造方法は、
上記に示した鉄心部を備えたものである。

この発明の枠付鉄心シートの製造方法、枠付鉄心の製造方法、鉄心の製造方法、および電動機の製造方法は、
上記のように製造されているため、
枠体部の分離が簡便となり、製造コストを低減することができる。

この発明の実施の形態１の枠付鉄心シートの構成を示す図である。 図１に示した枠付鉄心シートの分離部の詳細を示す部分拡大図である。 図１に示した枠付鉄心シートの製造方法を示す断面図である。 図１に示した枠付鉄心シートの製造方法を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における枠付鉄心シートの他の構成および枠付鉄心を示した図である。 図５に示した枠付鉄心における鉄心の製造方法を示す図である。 図５に示した枠付鉄心における鉄心の製造方法を示す図である。 図５に示した枠付鉄心における鉄心の製造方法を示す図である。 図５に示した枠付鉄心における他の鉄心の製造方法を示す図である。 図８に示した鉄心を用いた電動機の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２の枠付鉄心シートの構成を示す図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における枠付鉄心シートの構成を示す図、図２は図１に示した枠付鉄心シートの分離部の詳細を示す部分拡大図、図３および図４は図１に示した枠付鉄心シートの製造方法を示す断面図、図５はこの発明の実施の形態１における枠付鉄心シートの他の構成および枠付鉄心の構成を示す図、図６ないし図８は図５に示した枠付鉄心における鉄心の製造方法を示す図、図９は図５に示した枠付鉄心における他の鉄心の製造方法を示す図、図１０は図８に示した鉄心を用いた電動機の構成を示す図である。

図１（ａ）において、枠付鉄心シート６は同一の薄板（１枚の薄板）に、鉄心部２と、この鉄心部２の外周に形成された枠体部３とが切断され嵌め戻せて形成されている。鉄心部２は、磁極ティース４と、磁極ティース４に直交するヨーク５とから構成されている。このように鉄心部２と枠体部３とを切断させ嵌め戻せる形成方法は、例えば図３に示すように、「プッシュバック」という方法により行うことができる。具体的には、プレス金型で薄板１４を打ち抜く際に（図３（ａ））、パンチ１３を用いて薄板１４から切断部分１４ａを完全に切断する（図３（ｂ））。その後、ダイ１５に内蔵されたバネ部１６により薄板１４に切断部分１４ａを嵌め戻す（図３（ｃ））ことにより形成することができる。尚、パンチ１３とダイ１５とにはクリアランスが存在するため、切断部分１４ａは薄板１４の面方向に伸長する。よって、切断部分１４ａを薄板１４に嵌め戻すことにより圧入状態で保持することができる。

図２に示すように、枠体部３は、切断され嵌め戻され、当該枠体部３を枠体部の一方３ａと枠体部の他方３ｂとに分離可能な分離部２０を備えている。枠体部３は、分離部２０にて分離されると、分離された枠体部の一方３ａがヨーク５を保持し、分離部２０にて分離された枠体部の他方３ｂが鉄心部２から分離される。そして、枠体部３は、分離部２０にて分離されると磁極ティース４が露出されるように、例えば、分離部２０にて分離される部分に磁極ティース４が露出可能となる空間部３ｃが打ち抜かれて形成されている。分離部２０は、分離される一方が突起部７にて形成され、分離される他方が突起部７が嵌め戻された凹部８にて形成されている。そして、凹部８と突起部７と間には、位置決めや枠体部３の分離の際に利用される穴部９が形成されている。

この突起部７の部分は、先ほど示した「プッシュバック」の方法とは異なり、例えば図４に示すように、「切曲げ」という方法により行うことができる。具体的には、プレス金型で薄板１４を打ち抜く際に（図４（ａ））、シャー角付パンチ１７を用いて薄板１４から切断部分１４ｂを一端が連結した状態を維持して切断する（図４（ｂ））。その後、ダイ１５に内蔵されたバネ部１６により薄板１４に切断部分１４ｂを嵌め戻す（図４（ｃ））ことにより形成することができる。尚、上記に示した「プッシュバック」の場合と同様に、シャー角付パンチ１７とダイ１５とにはクリアランスが存在するため、切断部分１４ｂは薄板１４の面方向に伸長する。よって、切断部分１４ｂを薄板１４に嵌め戻すことにより圧入状態（図２の点線にて囲まれた圧入部参照）で保持することができる。

また、枠体部３は、分離部２０の形成されている箇所の外周側に切り欠き部１０が形成されている。この切り欠き部１０は、例えば、外周側から内部側へ進むにつれて幅が狭小となる断面略三角形状にて形成することが考えられる。この切り欠き部１０の形状に対応する形状のくさび１１を内部側へ向かって打ち込むことで枠体部３を分離部２０にて容易に分離することができる。また、分離部２０は、分離を行い安くするための、他の部分より嵌め戻しの接触面積が少なくなるように形成されている。具体的には、突起部７が他の部分より細く形成されているものである。

図１（ａ）では、枠付鉄心シート６に鉄心部２を１個備える例を示した、これに限られることはなく、例えば図１（ｂ）に示すように、枠付鉄心シート６には、鉄心部２および枠体部３が複数、ここでは２個形成され、各枠体部３の一部、ここでは、図面上、上部の鉄心部２の枠体部の他方３ｂと、下部の鉄心部２の枠体部の一方３ａとが連結して形成されている。また、各鉄心部２の各磁極ティース４が同一方向（この場合は、図面上、下向き）に配列され形成されている。

このように、枠付鉄心シート６の鉄心部２の形成個数は限定されるものではなく、製造方法において適宜設定されるものである。ここでは更なる具体例として、図５に示すように、枠付鉄心シート６に鉄心部２を３個備えた場合について以下の製造方法を説明する。枠付鉄心１はこの枠付鉄心シート６が複数枚積層されて形成されている。当該積層方向における接続構成は、図示は省略しているものの、従来の場合と同様に、上下方向において凹凸などが形成され、それらを押圧してカシメ合わせたり、または、溶接、または、接着等による積層固定されている。そしてこのように積層されて形成された鉄心部２に電線１８を巻装したものを鉄心２１として形成する。

次に図５（ｂ）のように構成された実施の形態１の枠付鉄心における鉄心の製造方法について説明する。まず、図６および図７（ａ）に示すように、枠付鉄心１を保持する。そして、枠付鉄心１の一番下側に形成されている分離部２０の切り欠き部１０にくさび１１を矢印Ａの方向から挿入し、その後矢印Ｂの方向に引き下げる。すると、分離部２０の凹部８から突起部７を分離する。このことにより、一番下の鉄心部２から枠体部の他方３ｂを分離され、一番下の鉄心部２の磁極ティース４が露出させる。

次に、露出させた一番下の鉄心部２の磁極ティース４へ電線１８を巻装用ノズル１９により巻装する。この際、巻装する磁極ティース４の近傍には枠体部３が存在しないため、容易に巻装を行うことが可能である。次に、磁極ティース４への巻装が完了して鉄心２１を形成すると、図７（ｃ）に示すように、一番下の鉄心部２に隣接する真ん中の鉄心部２と連結している、一番下の鉄心部２の枠体部の一方３ａおよび真ん中の鉄心部２の枠体部の他方３ｂを、上記に示した方法と同様の方法にて分離する。このことで、巻装が完了した鉄心２１と、鉄心２１のヨーク５と連結した枠体部の一方３ａ（真ん中の鉄心部２の枠体部の他方３ｂを含む）が他の部分から分離される。

次に、図８（ｄ）に示すように、鉄心２１が嵌め戻されている枠体部の一方３ａを変形して鉄心２１と分離する。そして、図８（ｅ）に示すように、巻装が完了した鉄心２１を得ることができる。一方で、図７（ｃ）に示すように、鉄心２１と、鉄心２１のヨーク５と連結した枠体部の一方３ａ（真ん中の鉄心部２の枠体部の他方３ｂを含む）が他の部分から分離されることにより、真ん中の鉄心部２の磁極ティース４が露出した状態となるため、上記に示した場合と同様に、磁極ティース４への巻装、枠体部３の分離、鉄心２１の分離を繰り返すことで、図８（ｆ）に示すように、枠付鉄心１に形成されていた全鉄心部２への巻装が完了し、全鉄心２１が形成される。そして、例えば図１０に示すように、ベアリング３１を介して回転するシャフト３２と、シャフト３２の周囲に接して配設された磁石３３と、磁石３３の周囲にフレーム３４によって複数個積層されて保持された当該鉄心２１とにて電動機３０が形成されるものである。

また、他の枠付鉄心における鉄心の製造方法としては、例えば図９（ａ）（保持具２２の側面図を示すものである）に示すように、穴部９に挿入可能な保持突起部２３を穴部９の個数分備えた（ここでは６個）保持具２２を用いる。この保持具２２の保持突起部２３に枠付鉄心１の穴部９を挿入して（図９（ｂ））、保持具２２に枠付鉄心１を保持する。このことにより、枠付鉄心１が安定的に保持でき、容易に位置決めが可能となる。そして、分離部２０にて分離を行う際には、分離を行うための保持突起部２３のみを矢印Ｃの方向に移動させ、上記に示した場合と同様に分離部２０にて分離を行う。他の工程を上記に示した場合と同様であるため説明を省略する。尚、切り欠き部１０にくさび１１を用いる工程と同時に、保持突起部２３による分離を行ってもよい。

上記のように構成された実施の形態１の枠付鉄心シートによれば、切断され嵌め戻され枠体部を分離可能な分離部を備えているため、容易に鉄心部の分離を行うことができる。この分離部においては、枠付鉄心の面方向に分離することができるため、厚み方向の引抜き距離が変化しない。よって、枠付鉄心となった場合、分離に必要な力の低減が可能となり、分離におけるエネルギーの省力化、かつ、分離機構の簡素化が可能となり、かつ、分離機構の小型化が可能となる。そして、分離機構を有する設備を小型、簡素化できるため製造コストが低減できる。

また、分離部にて分離された枠体部の一方がヨークを保持し、枠体部の他方が鉄心部から分離され、磁極ティースが露出されるように構成されているため、枠体部の分離後に磁極ティースへの電線の巻装を容易に行うことができる。

また、分離部の一方が突起部にて形成され、他方が凹部にて形成されているため、分離部の分離を容易に行うことができる。

また、分離部に切り欠き部が形成されているため、分離部の分離を容易に行うことができる。

また、鉄心部および枠体部が複数形成され、各枠体部の一部が連結して形成されているため、枠付鉄心の位置決めを巻装工程の最初に実施することで、枠付鉄心に包含される全鉄心部への巻装が完了するまで再度位置決めを実施する必要がないため、サイクルタイムの短縮、および、巻装設備の簡素化による製造コストが低減できる。

また、各磁極ティースが同一方向に配列され形成されているため、電線の巻装を容易に行うことができる。

また、このような枠付鉄心シートが複数枚積層され枠付鉄心が形成されているため、分離部での分離が容易となり、製造コストが低減することができる。

また、分離部を分離し、磁極ティースに電線を巻装し、枠体部から鉄心部を分離するという簡便な工程にて鉄心を製造方法することができ、更なる、電動機を得ることができる。

尚、上記実施の形態１においては、分離部２０、切り欠き部１０の形状は、上記の場合を示したが、これに限られることはなく、上記に示した場合と同様の機能を有する形状であれば他の形状でも可能であり、同様の効果を奏することができる。また、分離部２０は、２カ所に形成し、２分割する場合を示したが、これに限られることはなく、上記に示した場合と同様の機能を有するのであれば、それ以外の個数にて形成すること、例えば３カ所に形成し３分割にて行う場合も可能であり、同様の効果を奏することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、鉄心部が上下方向に複数個配設され、横方向には１つの場合について示したが、これに限られることはなく、本実施の形態２では、横方向において複数個の鉄心部が連結して配設されている１つの鉄心部２とする場合について説明する。図１１はこの発明の実施の形態２における枠付鉄心シートの構成を示す図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。枠付鉄心シート６は、横方向に複数の鉄心部２ａ、２ｂ等が連結され、または、鉄心部２ｃ、２ｄ等が連結され、鉄心部２ｅ、２ｆ等が連結され、それぞれ１つの鉄心部２が形成されている（尚、図１１においては、横方向に９個の鉄心部が連結されて１個の鉄心部２が、上下方向に３個形成されているものである）。隣接する鉄心部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ同士は、ヨーク５の両端が薄肉にて形成され、その部分にて連結して形成されている。

このように、枠付鉄心シート６には、鉄心部２および枠体部３が複数形成され、各枠体部３の一部、ここでは、図面上、一番上の鉄心部２の枠体部の他方３ｂと、真ん中の鉄心部２の枠体部の一方３ａとが連結され、真ん中の鉄心部２の枠体部の他方３ｂと、一番下の鉄心部２の枠体部の一方３ａとが連結されそれぞれ形成されている。また、各鉄心部２の各磁極ティース４が同一方向（この場合は、図面上、下向き）に配列され形成されている。

上記のように構成された実施の形態２の枠付鉄心シートによれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、枠付鉄心から枠体部の他方を分離後、複数の鉄心部が横方向に連接して形成されているため、枠付鉄心から鉄心の分離作業、および、隣合う磁極ティースへの巻装作業を並行して実施することができる。このことから、鉄心の製造方法のサイクルタイムを短縮できるため、製造コストの低減ができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 枠付鉄心、２ 鉄心部、３ 枠体部、３ａ 枠体部の一方、３ｂ 枠体部の他方、４ 磁極ティース、５ ヨーク、６ 枠付鉄心シート、７ 突起部、８ 凹部、
９ 穴部、１０ 切り欠き部、１３ パンチ、１８ 電線、１９ 巻装用ノズル、
２０ 分離部、２１ 鉄心、２２ 保持具、２３ 保持突起部、３０ 電動機。

Claims (10)

1. 同一の薄板に、
   磁極ティースおよび当該磁極ティースに直交するヨークから構成される鉄心部と、
   上記鉄心部の外周に配設される枠体部とが、切断され嵌め戻されている枠付鉄心シートの製造方法において、
   上記枠体部に、上記枠体部を分離可能な切断され嵌め戻されている分離部を形成する枠付鉄心シートの製造方法。
2. 上記枠体部は、
   上記分離部にて分離された上記枠体部の一方が上記ヨークを保持し、
   上記分離部にて分離された上記枠体部の他方が上記鉄心部から分離され、
   上記分離部にて分離されると上記磁極ティースが露出される請求項１に記載の枠付鉄心シートの製造方法。
3. 上記分離部は、分離される一方が突起部にて形成され、分離される他方が上記突起部が嵌め戻された凹部にて形成されている請求項１または請求項２に記載の枠付鉄心シートの製造方法。
4. 上記枠体部は、上記分離部の形成されている箇所の外周側に切り欠き部が形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の枠付鉄心シートの製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の枠付鉄心シートの製造方法には、上記鉄心部および上記枠体部が複数形成され、
   上記各枠体部の一部が連結して形成されている枠付鉄心シートの製造方法。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の枠付鉄心シートの製造方法には、上記鉄心部および上記枠体部が複数形成され、
   隣接する上記各鉄心部同士は、上記各ヨークの端部にて連結して形成され、かつ、
   上記各枠体部の一部が連結して形成されている枠付鉄心シートの製造方法。
7. 上記各鉄心部は、上記各磁極ティースが同一方向に配列され形成されている請求項５または請求項６に記載の枠付鉄心シートの製造方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の枠付鉄心シートの製造方法において、枠付鉄心シートが複数枚積層されて形成されている枠付鉄心の製造方法。
9. 請求項８に記載の枠付鉄心枠付鉄心シートの製造方法において、
   上記分離部を分離する工程と、
   上記磁極ティースに電線を巻装する工程と、
   上記枠体部から上記鉄心部を分離する工程とを備えた鉄心の製造方法。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の鉄心部を備えた電動機の製造方法。

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