JPH07118891B2 - 交流発電機の回転子鉄心の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の爪部を有する一対の回転子鉄心を対面
状態に結合した回転子を備えた交流発電機、特に車両用
乃至船舶用の交流発電機の回転子鉄心の製造方法に関す
るものである。

［従来の技術］ この種の交流発電機の回転子は、第７図に示したよう
に、中央に形成されたボス部２と、このボス部２の外端
部外周より放射方向に張り出した連結板部３と、上記ボ
ス部２の中心軸線に平行に連結板部３の外周部から突出
した複数の爪部４、４…とからなる回転子鉄心１を二個
組み合わせて構成したものが一般的である。二個の回転
子鉄心１、１は、各ボス部２、２が相互に対面状態で接
合し、かつ相互の爪部４、４…が、相互の爪部４、４…
の間の谷部に挿嵌するように組み合わせられ、一方上記
ボス部２、２の外周には界磁巻線５が配設され、軸孔６
には回転シャフト７が嵌合固着されるものである。

上記のように構成される回転子は、各回転子鉄心１、１
のそれぞれの爪部４、４…が、界磁巻線５を励磁するこ
とにより、円周方向に交互に異極を構成するようになっ
ており、これが回転することでその外側に配設される電
機子に回転磁界を与えることになる。

この種の回転子鉄心１の製造方法には、従来より熱間鍛
造方法、冷間鍛造方法又は板金折曲方法があり、各々独
立して開発された技術により製造が行なわれている。

上記各々の技術には、個々に大きな問題点があり、本件
発明者は、上記の個々の問題点を克服すべく研究し、特
に材料歩留の向上及び製造工程の短縮化の観点から有力
な鍛造技術の面より開発を進めかつ実施してきた。

そこでここに本件発明者が開発して提案（特願昭60−24
0222号）し、かつ現在実施中の技術について略述する。

これは以下の通りである。

所定体積の素材を熱間鍛造により、完成品に近似的寸法
である中央ボス部及びその外周に連続する連結板部と、
上記連結板部より突出する若干短寸の複数の爪部とから
なる概形品に成形し、 その後徐冷し、次いでその概形品の中央ボス部の両端面
及び連結板部の外面部を切削加工して適正体積に補正し
た後、 冷間鍛造により中央ボス部の軸孔を打抜くと同時に外周
の爪部をしごき加工して延伸し所定寸法を得、 更に整圧して精密な所定寸法の成品を得るようにしたこ
とを特徴とする交流発電機の回転子鉄心の製造方法であ
る。

なお上記熱間鍛造の工程は、第８図に示したように、上
記連結板部を成形する空間 の外周付近の高さ位置で上
型と下型に二分割した型11を用いて行なわれるものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 既存の冷間鍛造方法、板金折曲方法及び熱間鍛造方法に
は、それぞれ重大な問題点があり、それらを解決すべく
上記技術を開発したものである。

しかして上記技術は、既存の技術の問題点を充分解決し
たものであったが、更に解決が望まれる一〜二の点のあ
ることも認めざるを得ない。

先ず一つは、その工程中、素材を熱間鍛造により、成品
に近似的な形状である概形品に成形する工程にある。

上記概形品の各爪部が連結板部となす角度は90度であ
り、上記概形品を成形する型11は、第８図に示したよう
に、上記連結板部を成形する空間の外周付近で上型と下
型とに分割されている。したがってその成形動作時に、
下型に載置された素材に上型による下方への押圧動作が
加えられても、上記上型の下方への押圧力は、直ちに
は、90度に立上がった上記各爪部を成形する空間の上端
方向への素材の流れを生じさせ得ず、上記上型と下型と
の間12、即ち、連結板部の外周付近に一定以上の鍛造バ
リを張出させることになり、このことにより型11の内圧
を上昇させて上記各爪部を成形する空間の上端までの素
材の上向きの流れを確保するものである。

第９図はこの工程で成形される概形品を示しており、13
は上型と下型との間12に流れ込んで生成した上記鍛造バ
リである。

したがってこの工程では、相当する鍛造バリ13の張出し
は、爪部の所定の長さまでの延びを確保するためには必
然的なものであり、しかして上記鍛造バリ13の分だけの
素材の過剰体積分が不可欠であり、結果として上記過剰
体積分の歩留の低下は避け難いものであった。因にこの
方法を実施した場合の材料歩留は約65％である。

また上記技術の工程中、概形品の中央ボス部の両端面及
び連結板部の外面部を切削加工して適性な体積に補正す
る工程は、一連の鍛造工程中に含まれる性格の異なる機
械加工の工程であり、このことにより全工程の自動化が
困難になり、更にこの工程は不十分な前工程の修正を行
なう補足的な工程ということもできるので、その前工程
までをより精密に構成することにより、これを省略し、
全工程を短縮することが望まれる。

しかして本件発明では、以上の二点の改良をすること、
即ち、一層の材料の歩留りの向上を求め、製造工程の短
縮及び精密加工の実現を求めて改良を図ったものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成は次の通りである。

特に本発明の特徴的な部分については、図面を参照しつ
つ説明する。

まず所定体積の素材を、たとえば、丸鋼を所定寸法にプ
レス切断すること等により得る。

そして上記素材を、第１図（ａ）に示したように、爪部
4a、4a…を成形する空間ｘ、ｘ…と連結板部3aを成形す
る空間ｙの下面の延長面ｚとの角度θが45度〜80度の範
囲である内部形状の型Ｍを用いて成品に近似的な概形品
に鍛造成形する。

上記型Ｍは、更に詳しくは、内部形状のうち、上記爪部
4a、4a…成形用の空間ｘ、ｘ…が上記連結板部3a成形用
の空間ｙの下面延長面ｚ上から45度〜80度の範囲の角度
θで立上がっている型であって、上記内部形状を構成す
る面のうち下面側、即ち、上向きの要素を持った面側を
下型により、上面側、即ち、下向きの要素を持った面側
を上型により構成した型である。

上記型Ｍによる鍛造は熱間、温間又は冷間のいずれによ
ることも可能である。勿論、型Ｍの強度とか、必要な圧
力等をそれぞれに対応させるべきことは言うまでもな
い。

また上記鍛造により得られる概形品は、詳しくは、第１
図（ａ）及び（ｂ）に示したように、成品に近似的な寸
法である中央ボス部2a及びその外周に連続する連結板部
3aと、上記連結板部3aより突出し、成品より若干短寸
で、上記連結板部3aの下面の延長面10との間の角度θが
45度〜80度である複数の爪部4a、4a…とを備えたもので
ある。しかして上記概形品の爪部4a、4a…と成品の爪部
４、４…との間の角度は10度〜45度ということになる。

上記角度θは実験的経験的に定められたもので、下型に
載置した素材を上型で押圧すると、上記角度θのため
に、及び上型と下型とを上記のように分割したために、
上記素材は、型Ｍの爪部4a、4a…を成形する空間ｘ、ｘ
…への流れ込みが極めて良好になる。より具体的には、
上記の構成の結果、押圧時に上型と下型の間のような素
材の逃げ場所が無くなっていること及び素材の流れ方向
が良好であることである。

なおこの角度θの範囲外の角度では上記のような作用は
得られない。

この後、第１図（ｃ）に示したように、上記工程で連結
板部3a及び爪部4a、4a…の周囲に薄く生じた鍛造バリ９
を打ち抜き除去し、 次いで上記概形品の中央ボス部の軸孔を内抜き、同時に
爪部を連結板部と90度の角度に折曲するとともにしごき
加工して延伸し所定の寸法を得る。

更にこれを整圧して精密な所定寸法の成品を得る。

こうして精密な所定寸法の交流発電機の回転子鉄心を得
るようにした回転子鉄心の製造方法である。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第２図〜第６図は、この実施例の工程を順次示したもの
である。

まず第一工程では、第２図に示したように、丸鋼を所定
寸法にプレス切断し、所定体積の素材８を形成する。素
材８の体積は、材料ロスを出来るだけ少なくすること及
び後工程を容易にするために出来るだけ正確とすること
が好ましい。また使用される丸鋼は、種々あり得るが、
一般的には低炭素品で交流発電機の回転子鉄心として適
切な磁性材料とする。

次に第二工程では、上記素材８を加熱し、これを、第３
図に示したように、内部形状のうち、爪部4a、4a…を成
形する空間ｘ、ｘ…と連結板部3aを成形する空間ｙの下
面の延長面ｚとの角度αが70度である内部形状の型ｍを
用いて成品に近似的な概形品に鍛造成形する。内部形状
のうち他の部分の形状は、後述する形状の概形品が成形
し得るものであることは言うまでもない。また上記型ｍ
は、上記内部形状を構成する面のうち下面側、即ち、上
向きの要素を持った面側を下型により、上面側、即ち、
下向きの要素を持った面側を上型により構成したもので
ある。

第４図（ａ）及び第４図（ｂ）は、上記熱間鍛造によっ
て成形された概形品を示している。即ち、上記概形品
は、成品に近似的な寸法形状のボス部2a及び連結板部3a
と、成品に比較して若干短寸で、上記連結板部3aの下面
の延長面10との角度αが70度に成形された爪部4a、4a…
とからなるように成形されたものである。

上記のように、型ｍを上記の位置で上型と下型とに分割
し、上記角度αを70度に定めたので、鍛造成形時に、上
記素材８は、爪部4a、4a…を成形する空間ｘ、ｘ…への
流れが極めて良好になった。これは素材８の流れの方向
が適切になったこと及び素材８の逃げ場所が無くなった
ことに起因すると考えられる。しかしてこの結果、素材
８の流れを良好にするために、特別に型内圧の上昇を図
るという必要性はなくなり、そのための手段である鍛造
バリの生成というようなことは不要となったものであ
る。かくして前記素材８は、上記鍛造バリ生成のための
過剰体積分を考慮する必要がないので、成品体積より僅
かに大きい程度にすれば良いことになる。

なお上記ボス部2aには、この工程では軸孔は形成されな
い。またこの工程では、前記素材８の若干の過剰体積分
が薄い鍛造バリ９となって連結板部3a及び爪部4a、4a…
の周囲付近に生成する。

そこで第三工程では、第二工程に引き続いて直ちに、上
記概形品の鍛造バリ９を除去する。これはプレス装置を
使用した一般的な打抜き法で行なわれる（図示していな
い）。この後徐冷する。上記徐冷は、熱間鍛造の工程の
後、成形された概形品を自然に冷却するまで放置するこ
とで行なわれ得る。そしてこの徐冷は、特別な焼鈍工程
を経ることなく焼鈍効果を与えるものであって、後の工
程に好ましい効果を与える。

次いで第四工程では、第５図に示したように、冷間鍛造
により、ボス部2bの軸孔6bを打抜き形成し、同時に外周
の爪部4b、4b…を連結板部3bに対する90度の成品角度に
折曲し、かつしごき加工して延伸し所定寸法を得る。

最後に第五工程で、第６図に示したように、上記概形品
を整圧して精密な所定寸法の成品を得る。

なお上記第四工程及び第５工程の前にはそれぞれ上記概
形品に潤滑処理を行なう。潤滑剤としては、ボンダリュ
ーベ（商品名）と称せられる脂肪酸のソーダ石鹸が主成
分である乾性潤滑剤を採用する。一般的な手順に従い脱
酸、水洗等の処理過程を経た上で概形品にリン酸亜鉛等
の亜鉛系皮膜を生成させ、その皮膜上に更に上記ボンダ
リューベを付着させる。型と上記概形品との摩擦係数を
低減させ、焼付を防止し、加工荷重の低下を図る趣旨で
あることは言うまでもない。

［発明の効果］ したがって本発明によれば、最初に素材から概形品を成
型する工程で、型の爪部を成形する空間内への素材の流
れを良好にし、型内圧の上昇のために鍛造バリを生成さ
せるという必要がなくなり、結果として、素材の体積を
一層成品体積に近付けることができるので、材料歩留を
向上させることができる。実施例の結果としては歩留は
約90％である。先に示した既存の例は65％であるから25
％の差が生じている。

また上記概形品は、鍛造バリを除去すれば、それだけで
成品体積に極めて近似的になるので、体積補正のための
機械切削工程を省略することができる。したがって工程
短縮が図り得、更に上記のように体積が非常に正確にな
るので、後の工程で少ないエネルギーで加圧でき、かつ
精度の高い成品を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴部分を説明するためのもので、第
１図（ａ）は型の概要を示した断面概略説明図、第１図
（ｂ）は上記型で成形される概形品をその中心を通過さ
せて両側の爪部間で断面した概略断面図、第１図（ｃ）
は上記型で成形される概形品の概略平面図である。 第２図〜第６図は本発明の一実施例を示したもので、第
２図は第一工程でプレス切断された素材を示した斜視
図、第３図は第二工程で使用する型の概要を示した断面
概略説明図、第４図（ａ）は第二工程で成形された概形
品をその中心を通過させて両側の爪部間で断面した概略
断面図、第４図（ｂ）は第二工程で成形された概形品の
概略平面図、第５図（ａ）は第四工程を経た概形品の概
略底面図、第５図（ｂ）は第四工程を経た概形品をその
中心を通過させて両側の爪部間で断面した概略断面図、
第６図（ａ）は第五工程を経て成形された成品の概略底
面図、第６図（ｂ）は第五工程を経て成形された成品を
その中心を通過させて両側の爪部間で断面した概略断面
図である。 第７図は交流発電機の回転子を示した一部切欠側面図で
ある。 第８図は従来の方法で用いる型の概要を示した断面概略
説明図、第９図は上記型で成形される概形品の概略平面
図である。 １…回転子鉄心、２、2a、2b…ボス部、３、3a、3b…連
結板部、４、4a、4b…爪部、５…界磁巻線、６、6b…軸
孔、７…回転シャフト、８…素材、９…鍛造バリ、10、
ｚ…延長面、ｘ、ｙ…空間、Ｍ、ｍ…型、θ、α…角
度、11…型、12…間、13…鍛造バリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定体積の素材を、後記爪部成形用の空間
   が後記連結板部成形用の空間の下面延長面上から45度〜
   80度の範囲の角度で立上がっている内部形状の型を用い
   た鍛造により、成品に対して近似的な寸法の中央ボス部
   及びその外周に連続する連結板部と、上記連結板部より
   定角度間隔で突出し、成品より若干短寸かつ上記連結板
   部の下面延長面との間の角度が45度〜80度である複数の
   爪部とからなる概形品に成形し、 次いで上記工程で上記概形品の連結板部の外周縁及び爪
   部の両側に生じた鍛造バリを打ち抜き除去し、 その後上記概形品の中央ボス部の軸孔を打抜き、同時に
   爪部を連結板部と90度の角度になるまで折曲するととも
   にしごき加工して延伸し所定の寸法を得、 更に上記概形品を整圧して精密な所定寸法の成品を得る
   ようにした交流発電機の回転子鉄心の製造方法。