JP6320857B2 - 積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータに使用して、円周方向に複数の抜き孔（例えば、磁石挿入孔）を備えた積層鉄心（回転子積層鉄心又は固定子積層鉄心）の製造方法に関する。

近年、特許文献１に示すように、中央に軸孔を有する回転子積層鉄心に複数の磁石挿入孔を設け、それぞれの磁石挿入孔に永久磁石を樹脂封止した回転子を使用するモータが普及している。
ところが、回転子積層鉄心に閉じた磁石挿入孔を形成すると、永久磁石の表裏に向かう磁束で、磁石挿入孔の外周部に磁気通路を形成し、回転子の磁気的効率が下がる。そこで、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、回転子積層鉄心を形成する鉄心片７２の磁石挿入孔７０の端部と外周との間に形成されるブリッジ部７１をプレス加工によって塑性変形させて、その部分の厚みを他の部分より薄くすることによって、トルク変動の増大を防ぎ、漏れ磁束を低減してモータの効率を上げることが提案されている（特許文献２、特許文献３参照）。なお、７０ａは永久磁石を、７３は軸孔を示す。

特開２００８−４２９６７号公報 特開２００６−５０８２１号公報 特開２０１２−１６０９０号公報

しかしながら、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、特許文献２記載の回転子積層鉄心を形成する鉄心片７２を、順送り金型で打ち抜き加工して形成する場合、特に、ブリッジ部７１の形成において、鉄心片７２の上面側から薄肉加工を施したものでは、外形抜きの際に、パンチ７４とブリッジ部７１との間に隙間７７が生じるので、切断中にパンチ７４がブリッジ部７１に当接しない状態があり、ブリッジ部７１が径方向外側（鉄心片７２の外周縁側）に変形するという問題が発生する。ここで、７５はダイを、７８はストリッパを示す。また、ブリッジ部７１が鉄心片７２の外周縁と磁石挿入孔７０に渡って形成されている場合は、磁石挿入孔７０にも変形が伝わるという問題もあった。
なお、このような問題は、磁石挿入孔のみでなく鉄心片に形成する他の抜き孔においても同様に発生する問題である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鉄心片の打ち抜き加工時に抜き孔と外周縁との間に形成したブリッジ部の変形を無くした積層鉄心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の製造方法は、外周部にコイニング加工によって薄肉のブリッジ部が形成された鉄心片を薄板条材から順次打ち抜き形成し、打ち抜かれた前記鉄心片を積層する積層鉄心の製造方法において、
前記ブリッジ部を形成するコイニング加工を、前記鉄心片の形成領域及びスクラップ片の領域に跨がって上方から行う工程と、
前記ブリッジ部を形成した後、前記鉄心片の形成領域における前記ブリッジ部に嵌入する突出部を有する外形抜きパンチと、該外形抜きパンチと対となるダイを用いて前記薄板条材から前記鉄心片を下方に打ち抜く工程とを有する。

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、前記ブリッジ部は抜き孔と前記鉄心片の外周縁との間に形成されている。

第３の発明に係る積層鉄心の製造方法は、半径方向外側領域に抜き孔を、外周縁と前記抜き孔との間に薄肉のブリッジ部を有する鉄心片を薄板条材から順次打ち抜き、打ち抜かれた前記鉄心片を積層する積層鉄心の製造方法において、
前記ブリッジ部を前記鉄心片の上方から前記抜き孔の形成領域及び前記鉄心片の形成領域に跨がってコイニング加工を行って形成する工程と、
前記抜き孔を上方からの孔抜きパンチによる打ち抜き加工によって形成する工程と、
前記鉄心片の形成領域における前記ブリッジ部に嵌入する突出部を備えて下降する外形抜きパンチによって、前記薄板条材から前記鉄心片を打ち抜き、ダイ内に積層する工程とを有する。

第４の発明に係る積層鉄心の製造方法は、外周部にコイニング加工によって薄肉のブリッジ部が形成された鉄心片を薄板条材から順次打ち抜き、打ち抜かれた前記鉄心片を積層する積層鉄心の製造方法において、
前記ブリッジ部を前記鉄心片の上方から前記鉄心片の形成領域及び前記スクラップ片の領域に跨がってコイニング加工を行って形成する工程と、
下位置に配置された外形抜きパンチと該外形抜きパンチと対となって上位置に配置されたダイとを用いて、前記薄板条材から前記鉄心片を上方に打ち抜く工程とを有する。

第５の発明に係る積層鉄心の製造方法は、第２又は第３の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記積層鉄心は回転子積層鉄心であって、前記抜き孔は磁石挿入孔である。

第１〜第３の発明に係る積層鉄心の製造方法においては、外形抜きパンチにブリッジ部に嵌入する突出部を備えているので、外形抜きパンチとブリッジ部の間に隙間を生じることがなく、突出部がブリッジ部を支持するので、ブリッジ部の変形（特に、径方向外側への変形）が無くなるか減少する。

また、第４の発明に係る積層鉄心の製造方法においては、コイニング加工によって形成された薄肉のブリッジ部の底面（平坦面）が鉄心片の下側に形成され、下から外形抜きを行うので、外形抜きパンチとブリッジ部の間に隙間を生じることなく、外形抜きパンチがブリッジ部を支持するので、ブリッジ部に曲げ力が掛からず、ブリッジ部の変形が無くなるか減少する。

特に第３の発明に係る積層鉄心の製造方法は、抜き孔の形成を上からの孔抜きパンチによって行うので、抜き孔のスクラップ片に形成されたブリッジ部は折れ曲がるが、鉄心片（製品）には折れ曲がりや変形が発生しない。

第２、第３の発明に係る積層鉄心の製造方法において、積層鉄心を回転子積層鉄心とし、抜き孔を磁石挿入孔とした場合は、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の磁気的効率が上昇する。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の工程説明図、（Ｃ）は鉄心片の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の工程説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の工程説明図である。 従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図であり、（Ａ）は鉄心片の部分平面図、（Ｂ）は鉄心片の部分断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は従来例に係る積層鉄心の製造方法の工程説明図である。

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においては、必要とする鉄心片１０（図１（Ｃ）参照）の形成位置を決めるための複数のパイロット孔（図示せず）を珪素鋼板からなる薄板条材１１の幅方向両側に形成する。このパイロット孔を基準にして、軸孔１２等を打ち抜き形成する。軸孔１２の加工は最初に行ってもよいし、以下に説明するコイニング加工の後に行ってもよい。

パイロット孔によって、鉄心片１０の半径方向外側領域に形成する複数の磁石挿入孔（抜き孔の一例）１３、その半径方向外側（磁石挿入孔１３と外周縁との間、外周部を含む）に形成される薄肉のブリッジ部１４、図示しないかしめ部の形成位置がそれぞれ決定される。この実施の形態では、図１（Ａ）に示すように、薄板条材１１の所定位置に最初にコイニング加工によりブリッジ部１４を形成する。

薄板条材１１にコイニング加工を行うと薄板条材１１が歪むので、コイニング加工（押し潰し加工）を最初に行う。コイニング加工は薄板条材１１の一部に塑性加工を行ってその部分を薄くする技術であり、コイニング後の厚みは、薄板条材１１の厚みの５０〜８０％程度とするのがよい。なお、以上の工程は、以下に説明する本発明の第２、第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法においても同様である。

薄板条材１１に対するコイニング加工は、薄板条材１１の表側（上方）から行う。即ち、下方に突出する膨出部を所定箇所に有する上型と上面が平坦な下型とを用い（図示せず）、下型を押し上げ又は上型を押し下げることによって、薄板条材１１の所定位置にブリッジ部１４を形成する。このブリッジ部１４は上面に窪み部１６を有し、ブリッジ部１４の上面（即ち、窪み部１６の底面）は鉄心片１０の表面に平行となっている。図１に示すように、薄板条材１１に形成されたブリッジ部１４は、鉄心片１０の円形の外周縁１７を超えて形成されている。
この状態で、薄板条材１１の鉄心片１０の形成領域でかつ鉄心片１０の半径方向外側領域に、必要な数の磁石挿入孔１３とかしめ部をプレス加工によって形成する。

かしめ部の形成にあっては、従来方法に従い、最初の（底位置にある）鉄心片１０にはかしめ貫通孔を、その上に載る鉄心片１０は通常のかしめ部（例えば、Ｖかしめ）を形成する。なお、本実施の形態では鉄心片同士の積層手段（結合手段）としてかしめを用いて説明したが、これに限らず接着あるいは溶接等の他の積層手段を用いてもよく、積層は金型内、金型外のいずれで行ってもよい（以下の実施の形態においても同じ）。

この後、図１（Ｂ）に示すように、下降する外形抜きパンチ１８を用いて薄板条材１１から順次鉄心片１０をダイ１９内に抜き落とし、ダイ１９内（正確は、スクイズリング）でかしめ積層する。ここで、外形抜きパンチ１８の底面には、鉄心片１０の外周縁１７の内側領域にあるブリッジ部１４に符合（嵌入）する突出部１８ａが設けられている。突出部１８ａの高さもブリッジ部１４（窪み部１６）の深さに一致する。

図１は突出部１８ａを有する外形抜きパンチ１８及びダイ１９を用いて、鉄心片１０をダイ１９内に抜き落とす前後の動作状態を示し、２０はストリッパを示し、図１（Ｃ）は外形抜きパンチ１８とダイ１９によって外周抜きされた鉄心片１０の表側を示す。なお、突出部１８ａの半径方向外側は、この鉄心片１０の外周円（外周縁１７）と一致し、平面視して円形のダイ１９と組合わさって刃物を形成している。

以上に説明した第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法においては、外形抜きパンチ１８の底部に突出部１８ａを有し、鉄心片１０の下方への抜き落とし時には、ブリッジ部１４に突出部１８ａが当接しているので、ブリッジ部１４に曲げが発生せず、鉄心片１０にあるブリッジ部１４に変形が生じない。一方、鉄心片１０の半径方向外側に位置するブリッジ部１４はスクラップ片２１の一部となるため、鉄心片１０の精度には影響しない。

次に、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の第２、第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法によって製造された鉄心片１０と同一の構成要素には同一の番号を付して詳しい説明を省略する。
第１の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法と同様な方法で、磁石挿入孔１３と鉄心片１０の外周縁１７を連結する領域に、上方からコイニング加工を行い窪み部１６を形成してブリッジ部１４を形成する。

この後、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す工程を経て、磁石挿入孔１３を形成する。磁石挿入孔１３を、下降する孔抜きパンチ２２と静止したダイ２３とによって上方から打ち抜くと、磁石挿入孔１３の端部まで延長したブリッジ部１４が折れ曲がる（屈曲する）。これは、磁石挿入孔１３に隣接するブリッジ部１４の下方の支えがないので、磁石挿入孔１３を形成する場合に発生するスクラップ片２４によって下方に引っ張られるからである。なお、スクラップ片２４は製品でもないので、スクラップ片２４の一部が変形しても特に問題はない。なお、図３において、２０ａはストリッパを示す。（以上、本発明の第３の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法）。

次に、鉄心片１０を図２（Ａ）、（Ｂ）に示す方法で、薄板条材１１から分離する。この場合、外形抜きパンチ２６は下型に配置されて昇降し、外形抜きパンチ２６と対となるダイ２７は上型にある。ダイ２７は薄板条材１１の通路を確保するため、僅少の範囲で昇降するのが好ましい。
薄板条材１１を所定の位置にパイロットピンで位置決めし、下から上方に向けて外形抜きパンチ２６を上昇させる。

これによって、鉄心片１０は薄板条材１１から分離され、ブリッジ部１４も鉄心片１０側とスクラップ片２９側とに分離されるが、鉄心片１０側のブリッジ部１４は天井面が平坦な外形抜きパンチ２６によって支持されるので、変形が生じない。一方、スクラップ片２９側のブリッジ部１４は変形するが、製品ではないので特に支障はない。

この後、鉄心片１０はダイ２７内に積層され、各鉄心片１０はかしめ、接着剤、溶接等の接合手段で連結される。なお、図２においては、３０はストリッパを示す。なお、以上の実施の形態においては、パイロット孔の形成、中央の円形抜き孔（例えば、軸孔）、必要な場合のかしめ部の形成は周知であるので、説明を省略した（以上、本発明の第２の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法）。

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を変更することもできる。例えば、磁石挿入孔等の形状、個数は任意であり、更にブリッジ部の形状、位置も上記した実施の形態に限定されるものではない。
また、本発明は回転子積層鉄心に限らず、外周部にブリッジ部を形成するのであれば、固定子積層鉄心にも適用することができる。
また、抜き孔としては、重量軽減用の貫通孔も含む。

１０：鉄心片、１１：薄板条材、１２：軸孔、１３：磁石挿入孔、１４：ブリッジ部、１６：窪み部、１７：外周縁、１８：外形抜きパンチ、１８ａ：突出部、１９：ダイ、２０、２０ａ：ストリッパ、２１：スクラップ片、２２：孔抜きパンチ、２３：ダイ、２４：スクラップ片、２６：外形抜きパンチ、２７：ダイ、２９：スクラップ片、３０：ストリッパ

Claims (5)

1. 外周部にコイニング加工によって薄肉のブリッジ部が形成された鉄心片を薄板条材から順次打ち抜き形成し、打ち抜かれた前記鉄心片を積層する積層鉄心の製造方法において、
   前記ブリッジ部を形成するコイニング加工を、前記鉄心片の形成領域及びスクラップ片の領域に跨がって上方から行う工程と、
   前記ブリッジ部を形成した後、前記鉄心片の形成領域における前記ブリッジ部に嵌入する突出部を有する外形抜きパンチと、該外形抜きパンチと対となるダイを用いて前記薄板条材から前記鉄心片を下方に打ち抜く工程とを有することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記ブリッジ部は抜き孔と前記鉄心片の外周縁との間に形成されていることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
3. 半径方向外側領域に抜き孔を、外周縁と前記抜き孔との間に薄肉のブリッジ部を有する鉄心片を薄板条材から順次打ち抜き、打ち抜かれた前記鉄心片を積層する積層鉄心の製造方法において、
   前記ブリッジ部を前記鉄心片の上方から前記抜き孔の形成領域及び前記鉄心片の形成領域に跨がってコイニング加工を行って形成する工程と、
   前記抜き孔を上方からの孔抜きパンチによる打ち抜き加工によって形成する工程と、
   前記鉄心片の形成領域における前記ブリッジ部に嵌入する突出部を備えて下降する外形抜きパンチによって、前記薄板条材から前記鉄心片を打ち抜き、ダイ内に積層する工程とを有することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
4. 外周部にコイニング加工によって薄肉のブリッジ部が形成された鉄心片を薄板条材から順次打ち抜き、打ち抜かれた前記鉄心片を積層する積層鉄心の製造方法において、
   前記ブリッジ部を前記鉄心片の上方から前記鉄心片の形成領域及び前記スクラップ片の領域に跨がってコイニング加工を行って形成する工程と、
   下位置に配置された外形抜きパンチと該外形抜きパンチと対となって上位置に配置されたダイとを用いて、前記薄板条材から前記鉄心片を上方に打ち抜く工程とを有することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
5. 請求項２又は３記載の積層鉄心の製造方法において、前記積層鉄心は回転子積層鉄心であって、前記抜き孔は磁石挿入孔であることを特徴とする積層鉄心の製造方法。

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