JP2014050114A - 積層鉄心の製造方法およびこれを用いて製造した積層鉄心 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、材料歩留りを低下させることなく、かつ積層鉄心の形状精度が向上し、磁極軸片部の幅が変化した積層鉄心を提供することを目的とする。
【解決手段】条材から複数の円弧上セグメント鉄心片を打ち抜き、該セグメント鉄心片を環状に積層し、磁極軸部の上部および下部の幅が漸減した積層鉄心の製造方法において、幅の異なるスロットを打ち抜き形成するスロット抜き工程を有し、前記スロット抜き工程は前記磁極軸部の中層部を形成する工程と、前記磁極軸部の上層部および下層部を形成する工程と、前記磁極軸部の最上層部および最下層部を形成する工程によって行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の円弧状のセグメント鉄心片を環状に積層した積層鉄心の製造方法およびこれを用いて製造した積層鉄心に関する。

昨今、積層鉄心の磁極軸部への占積率向上を目的として、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、分割積層鉄心９０の磁極軸部９１をａ‐ａ断面からみてその上部９２および下部９３の幅が漸減したものが開示されている。これによると、磁極軸部９１への巻線が、磁極軸部９１の上端部９２および下端部９３に隙間を生じさせることなく巻回できるようになっている。

上述した分割積層鉄心９０の製造は図５（特許文献１）に示すような順送り金型によって打抜き形成される。工程２で第１の金型９６がヨーク片部９４の一方の半径方向内側辺に沿って移動し、工程３で第２の金型９７がヨーク片部９４の他方の半径方向内側辺に沿って移動し、磁極軸片部９５の幅が調整できるようになっている。この第１、第２の金型９６、９７を、プレス加工基準ラインに対して緩やかに後退または前進させることにより、磁極軸片部９５の幅が変化した分割積層鉄心９０を形成している。

また、磁極軸片部の幅が変化した積層鉄心は図６（特許文献２）に示すような順送り金型によっても打抜き形成される。工程３で第１の金型９８が、工程５で第２の金型９９が鉄心片１００の中心軸を基準に左右に回転移動可能となっている。この第１、第２の金型９８、９９が鉄心片１００の中心軸を基準に左右に回転移動することで、磁極軸片部１０１の幅が変化した積層鉄心を形成している。

特開２００８−６７５８８ 特開２００８−０６１３１５

特許文献１の分割積層鉄心の製造方法では、分割積層鉄心の磁極軸部９１に巻線後、分割積層鉄心同士を環状に組付ける必要がある。ここで、分割積層鉄心は個別に形成されるため、板厚偏差等により各分割積層鉄心の精度に微妙な差が生じることで、分割積層鉄心の連結部同士が嵌合しにくくなり、組付けに時間がかかる問題があった。また、特許文献２の積層鉄心の製造方法では特許文献１に使用する金型に比べて、金型が大型化する。このため、金型を取り付けるプレス機械も大型化し、金型やプレス機械の設備費用が高額となっていた。また、分割積層鉄心に比べて積層鉄心の形状精度は高くなるものの、材料歩留りが低下する。このように、特許文献１と特許文献２の製造方法ではいずれも問題を抱えていた。

本発明は、材料歩留りを低下させることなく、かつ積層鉄心の形状精度が向上し、磁極軸片部の幅が変化した積層鉄心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、条材から複数の円弧上セグメント鉄心片を打ち抜き、該セグメント鉄心片を環状に積層し、磁極軸部の上部および下部の幅が漸減した積層鉄心の製造方法において、幅の異なるスロットを打ち抜き形成するスロット抜き工程を有し、該スロット抜き工程は前記磁極軸部の中層部を形成する工程と、前記磁極軸部の上層部および下層部を形成する工程と、前記磁極軸部の最上層部および最下層部を形成する工程によって行われる。

第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記スロット抜き工程で形成される前記セグメント鉄心片の打ち抜き領域内には、該セグメント鉄心片の磁極軸片部を形成する打ち抜き片部が、前記セグメント鉄心片の周方向に繰り返し打ち抜かれることで前記スロットが形成される。

第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記打ち抜き片部は、外側輪郭部と内側輪郭部とを有し、前記外側輪郭部は前記セグメント鉄心片の外周輪郭を形成し、該内側輪郭部は前記セグメント鉄心片の内周輪郭及び磁極軸片部の輪郭を形成している。

前記目的に沿う第２の発明に係る積層鉄心は、第１の発明に係る積層鉄心の製造方法で製造された積層鉄心であって、隣り合う前記セグメント鉄心片の間には、セグメント鉄心片を外周領域で結合する連結部が設けられている。

材料歩留りを低下させることなく、かつ積層鉄心の形状精度が向上し、磁極軸片部の幅が変化した積層鉄心を製造することができる。

金型やこれを取り付けるプレス機械の小型化が図れ、更に、プレス機械に高い推力を必要しないため、金型やプレス機械の設備費用を低減できる。

セグメント鉄心片の内形輪郭を形成する工程と、外形輪郭を形成する工程とを同時に実施でき、製造工程数を少なくでき、生産性の向上が図ることができる。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法で製造した積層鉄心の平面図、（Ｂ）は（Ａ）をａ−ａ方向からみた磁極軸部の断面図である。 本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。 （Ａ）は従来例に係る分割積層鉄心の平面図、（Ｂ）は（Ａ）をａ−ａ方向からみた磁極軸部の断面図である。 従来例に係る分割積層鉄心の製造方法の説明図である。 従来例に係る積層鉄心の製造方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法を用いて製造した積層鉄心について説明する。
積層鉄心１０は、固定子積層鉄心（ステータ）であり、図１（Ａ）に示すように、厚みが、例えば、０．１５〜０．５ｍｍ程度の電磁鋼板（条材の一例）から、複数の円弧状のセグメント鉄心片１１を打ち抜き、セグメント鉄心片１１を環状に積層して構成されるものである。ここで、複数のセグメント鉄心片１１の積層方法には、かしめ、溶接、及び接着のいずれか１を適用することも、また、いずれか２以上を併用することもできる。

この積層鉄心１０は、円弧状のヨーク部１２とその内側に形成されている複数の磁極軸部１３とを有し、各磁極軸部１３の間には複数のスロット１４が設けられている。
また、隣り合うセグメント鉄心片１１の間には、セグメント鉄心片１１を外周領域で結合する連結部１５が設けられており、螺旋状に巻き積層されるとともに、かしめ部１６によって固着されている。

ここで、図１（Ａ）のａ−ａ方向からみた磁極軸部１３の断面を図１（Ｂ）に示すが、積層方向において、磁極軸片部１７の上層部および下層部の幅が狭くなって、磁極軸部１３の上下の角部１８が傾斜して丸みを帯びている。このように磁極軸部１３を形成すると、磁極軸部１３に対して巻線を円滑に施すことができ、同一巻線数に対して、巻線長を節約し、磁極軸部１３への巻線の占積率を向上できる。また、巻線の絶縁被膜の損傷を防止できる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について、図２を参照しながら説明する。
まず、パイロット孔２０を形成する準備工程について説明する。
パイロット孔２０は、電磁鋼板２１を搬送しながら、電磁鋼板２１の幅方向両側に、その送り方向に所定ピッチで形成する。なお、図２の準備工程における斜線部はパイロット孔２０の形成位置を示している。

次に、スロット抜きを行うスロット抜き工程について説明する。
スロット抜き工程は、それぞれ抜き幅が異なる３工程からなる。磁極軸片部１７の中層部の形成は、スロット抜き工程の中で最もスロット幅が狭い刃物で第１のスロット２２を打ち抜く。
磁極軸片部１７の上層部と下層部の形成は、スロット抜き工程の中で第１のスロット２２よりスロット幅が広くなった刃物で第２のスロット２３を打ち抜く。磁極軸片部１７の最上層部と最下層部の形成は、スロット抜き工程の中で最もスロット幅が広くなった刃物で第３のスロット２４を打ち抜く。

打ち抜きに際して、セグメント鉄心片１１は巻き積層によって、積層鉄心１０を形成するため、巻き積層下から１層目にスロット抜き工程の第３のスロット２４を打ち抜く刃物のみを動かして磁極軸片部１５の最下層部を形成し、巻き積層下から２層目にスロット抜き工程の第２のスロット２３を打ち抜く刃物のみを動かして磁極軸片部１５の下層部を形成し、そして、巻き積層下から３層目以降にスロット抜き工程の第１のスロット２２を打ち抜く刃物のみを動かして磁極軸片部１５の中層部を形成している。その後、巻き積層上から２層目にスロット抜き工程の第２のスロット２３を打ち抜く刃物のみを動かして磁極軸片部１５の上層部を形成し、巻き積層上から１層目にスロット抜き工程の第３のスロット２４を打ち抜く刃物のみを動かして磁極軸片部１５の最上層部を形成している。

次に、連結部１５を形成するために、隣接するセグメント鉄心片１１の間を打抜く。そして、かしめ部形成工程、内形部抜き工程、及び外形部抜き工程を順次行い、巻き積層することによって磁極軸片部１５の幅が増減した磁極軸部１３を有する積層鉄心１０が形成される。

続いて、本発明の他の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について、図３を参照しながら説明する。
まず、パイロット孔２５を形成する準備工程について説明する。パイロット孔２５は、電磁鋼板２６を搬送しながら、パイロット孔形成用金型２７を用いて、電磁鋼板２６の幅方向両側に、その送り方向に所定ピッチで形成する。なお、図３の準備工程における斜線部は、パイロット孔形成用金型２７によるパイロット孔２５の形成位置を示している。このパイロット孔形成用金型２７は、電磁鋼板２６の幅方向両側に配置される２つのパイロット孔２５を１対として形成するものである。このように、パイロット孔形成用金型２７は、電磁鋼板２６の送り方向の幅が、１つのパイロット孔２５を形成できる幅を有すればよいため、小型化が図れる。

次に、周方向輪郭形成用金型２８を用いて、スロット抜き、内形部抜き、および外形部抜きを行うスロット抜き・輪郭形成工程について説明する。
１つのセグメント鉄心片２９が打ち抜かれる電磁鋼板２６の打ち抜き領域３０（電磁鋼板２６の送り方向に隣り合うパイロット孔２５で囲まれた領域）内には、セグメント鉄心片２９を形成するために打ち抜かれる外側輪郭部３１と内側輪郭部３２を有する同一形状の第１の打抜き片部３３が、セグメント鉄心片２９の周方向に渡って複数（ここでは５つ）存在している。この外側輪郭部３１は、細長状で、形成するセグメント鉄心片２９のヨーク片部３４の外周輪郭を形成するための一部分である。また、内側輪郭部３２は、逆Ｔ字状で、形成するセグメント鉄心片２９のヨーク片部３４の内周輪郭および磁極軸片部３５の輪郭を形成するための一部分である。

このため、この第１の打ち抜き片部３３に対応した形状の金型、即ち周方向輪郭形成用金型２８を使用し、セグメント鉄心片２９の周方向に、電磁鋼板２６を繰り返し複数回（ここでは５回）打ち抜く。なお、図３のスロット抜き・輪郭形成工程における斜線部は、周方向輪郭形成用金型２８により最初に打ち抜く第１の打ち抜き片部３３の位置を示している。
この第１の打ち抜き片部３３は、周方向輪郭形成用金型２８により打ち抜く部分を意味するため、周方向輪郭形成用金型２８での打ち抜き後は電磁鋼板２６中に存在しないが、説明の便宜上、必要に応じて二点鎖線で図示している（以下、同様）。

打ち抜きに際しては、周方向輪郭形成用金型２８をセグメント鉄心片２９の周方向に移動させる必要がある。この方法としては、セグメント鉄心片２９の曲率中心を中心として、周方向輪郭形成用金型２８を所定角度ごとに回動させればよく、例えば、特開２００７−８９３２６号公報に記載された方法等を利用できる。
ここで、打ち抜きには、１回の打ち抜きで１つのスロット３６が形成される周方向輪郭形成用金型２８を用いたが、形成するセグメント鉄心片２９の大きさ等により、１回の打ち抜きで複数（２つ又は３つ）のスロットを形成できる周方向輪郭形成用金型を用いてもよい。この場合、内側輪郭部の周方向の打ち抜き幅に応じて、外側輪郭部の周方向の打ち抜き幅も調整する。
なお、周方向輪郭形成用金型２８による打ち抜きは、その打ち抜き位置の周方向端部が連続するように行えばよいが、打ち抜き位置の周方向端部を重複させながら行うことが好ましい。

このように、上記方法を繰り返し（ここでは、５回）行うことで、形成するセグメント鉄心片２９のヨーク片部３４の外周輪郭と、ヨーク片部３４の内周輪郭および磁極軸片部３５の輪郭を、それぞれ形成できる。
なお、上記した周方向輪郭形成用金型２８による打ち抜きは、端部から順次行っているが、これに限定されるものではなく、例えば、周方向中央部から行ってもよい（以下、同様）。

ここで、スロット抜き・輪郭形成工程は、それぞれ抜き幅の異なる３工程からなる。第１の打ち抜き片部３３の内径輪郭部３２の幅が電磁鋼板２１の送り方向に進むにつれて広くなっている。磁極軸片部の中層部の形成は、スロット抜き・輪郭形成工程の中で最も内側輪郭部３２の幅が狭くなった刃物で第１の打ち抜き片部３３を打ち抜く。磁極軸片部の上層部と下層部の形成は、スロット抜き・輪郭形成工程の中で第１の打ち抜き片部３３の内側輪郭部３２の幅より内側輪郭部の幅が広くなった刃物で第２の打ち抜き片部３７を打ち抜く。磁極軸片部の最上層部と最下層部の形成は、スロット抜き・輪郭形成工程の中で最も内側輪郭部の幅が広くなった刃物で第３の打ち抜き片部３８を打ち抜く。このとき、各工程の外形輪郭部３１の幅に関しては、同一となっている。

打ち抜きに際して、セグメント鉄心片２９は巻き積層によって積層鉄心を形成するため、巻き積層下から１層目に第３の打ち抜き片部３８を打ち抜く周方向輪郭形成用金型４１の刃物のみを動かして磁極軸片部の最下層部を形成し、巻き積層下から２層目に第２の打ち抜き片部３７を打ち抜く周方向輪郭形成用金型４０の刃物のみを動かして磁極軸片部の下層部を形成し、そして、巻き積層下から３層目以降に第１の打ち抜き片部３３を打ち抜く周方向輪郭形成用金型２８の刃物のみを動かして磁極軸片部の中層部を形成している。その後、巻き積層上から２層目に第２の打ち抜き片部３７を打ち抜く周方向輪郭形成用金型４０の刃物のみを動かして磁極軸片部の上層部を形成し、巻き積層上から１層目に第３の打ち抜き片部３８を打ち抜く周方向輪郭形成用金型４１の刃物のみを動かして磁極軸片部の最上層部を形成している。

続いて、かしめ部形成用金型４２を用いてかしめ部形成を行うかしめ部形成工程について、図３を参照しながら説明する。
かしめ部形成用金型４２は、電磁鋼板２６の送り方向に隣り合うセグメント鉄心片２９に近接配置される２つのかしめ部４３を、一対として形成するものである。なお、図３のかしめ部形成工程における斜線部は、かしめ部形成用金型４２によるかしめ部４３の形成位置を示している。１つのセグメント鉄心片２９に形成させるかしめ部４３は、セグメント鉄心片２９の周方向両側に１つずつ形成されるため、このかしめ部４３間の距離よりも、隣り合うセグメント鉄心片２９の一方側と他方側に配置されるかしめ部４３間の距離の方が短い。このため、かしめ部形成用金型４２の小型化が図れる。
かしめ部形成工程は、前記スロット抜き・輪郭形成工程とは別に設けることなく、スロット抜き・輪郭形成工程に入れてもよい。このとき、かしめ部の形成を周方向輪郭形成用金型で行ってもよく、また、周方向輪郭形成用金型とは別に、かしめ部の形成のための金型を設け、この金型を回動させて、１箇所ずつ形成してもよい。

そして、側部輪郭形成用金型４４を用いて連結部４５の形成を行う連結部形成工程について、図３を参照しながら説明する。
電磁鋼板２６の送り方向に隣り合うセグメント鉄心片２９の間には、セグメント鉄心片２９を形成する輪郭部４６が存在する。この輪郭部４６は、隣り合うセグメント鉄心片２９の外側輪郭の打ち抜き位置と連続して、各セグメント鉄心片２９の外周端部輪郭を形成する外片部４７と、隣り合うセグメント鉄心片２９の内側輪郭部の打ち抜き位置と連続して、各セグメント鉄心片２９の側部輪郭を形成する内片部４８とを有している。なお、外片部４７と内片部４８の間には、連結部４５が形成される。

このため、輪郭部４６に対応した形状の金型、即ち側部輪郭形成用金型４４を使用し、輪郭部４６を打ち抜き、セグメント鉄心片２９を形成する。なお、図３の連結部形成工程における斜線部は、側部輪郭形成用金型４４により打ち抜く輪郭部４６の位置を示している。
ここで、側部輪郭形成用金型４４は、外片部４７に対応した形状の刃物と、内片部４８に対応した形状の刃物を有しており、刃物間に隙間を設けているので、連結部４５が形成される。

このようにして形成した連続する複数のセグメント鉄心片２９を、連結部４５で折り曲げながら螺旋状に巻回し積層して、積層鉄心を製造する。このとき、セグメント鉄心片２９の内側を所定直径の円柱体に巻き付けて、螺旋状に巻くのが好ましい。
以上のことから、本発明の積層鉄心の製造方法を使用することで、材料歩留りを低下させることなく、かつ積層鉄心の形状精度が向上し、磁極軸片部の幅が変化した積層鉄心が形成される。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、最上層部および最下層部の磁極軸片部は１枚に限定されず、幅の異なる磁極軸片部を２枚以上積層してもよい。また、同様に、上層部およぶ下層部の磁極軸片部も1枚に限定されず、幅の異なる磁極軸片部を２枚以上積層してもよい。これにより、磁極軸部の角部がより丸みを帯びるので、磁極軸部に対して巻線を円滑に施すことができ、同一巻線に対して、巻線長を節約し、磁極軸部への巻線の占積率を向上できる。

１０：積層鉄心、１１：セグメント鉄心片、１２：ヨーク部、１３：磁極軸部、１４：スロット、１５：連結部、１６：かしめ部、１７：磁極軸片部、１８：角部、２０：パイロット孔、２１：電磁鋼板、２２：第１のスロット、２３：第２のスロット、２４：第３のスロット、２５：パイロット孔、２６：電磁鋼板、２７：パイロット孔形成用金型、２８：周方向輪郭形成用金型、２９：セグメント鉄心片、３０：打ち抜き領域、３１：外側輪郭部、３２：内側輪郭部、３３：第１の打ち抜き片部、３４：ヨーク片部、３５：磁極軸片部、３６：スロット、３７：第２の打ち抜き片部、３８：第３の打ち抜き片部、４０：周方向輪郭形成用金型、４１：周方向輪郭形成用金型、４２：かしめ部形成用金型、４３：かしめ部、４４：側部輪郭形成用金型、４５：連結部、４６：輪郭部、４７：外片部、４８：内片部、９０：分割積層鉄心、９１：磁極軸部、９２：上部、９３：下部、９４：ヨーク片部、９５：磁極軸片部、９６：第１の金型、９７：第２の金型、９８：第１の金型、９９：第２の金型、１００：鉄心片、１０１：磁極軸片部

Claims (4)

1. 条材から複数の円弧上セグメント鉄心片を打ち抜き、該セグメント鉄心片を環状に積層し、磁極軸部の上部および下部の幅が漸減した積層鉄心の製造方法において、幅の異なるスロットを打ち抜き形成するスロット抜き工程を有し、該スロット抜き工程は前記磁極軸部の中層部を形成する工程と、前記磁極軸部の上層部および下層部を形成する工程と、前記磁極軸部の最上層部および最下層部を形成する工程によって行われ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、前記スロット抜き工程で形成される前記セグメント鉄心片の打ち抜き領域内には、該セグメント鉄心片の磁極軸片部を形成する打ち抜き片部が、前記セグメント鉄心片の周方向に繰り返し打ち抜かれることで前記スロットが形成されることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
3. 請求項２記載の積層鉄心の製造方法において、前記打ち抜き片部は、外側輪郭部と内側輪郭部とを有し、前記外側輪郭部は前記セグメント鉄心片の外周輪郭を形成し、該内側輪郭部は前記セグメント鉄心片の内周輪郭及び磁極軸片部の輪郭を形成していることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
4. 請求項１〜３記載の積層鉄心の製造方法で製造した積層鉄心であって、隣り合う前記セグメント鉄心片の間には、セグメント鉄心片を外周領域で結合する連結部が設けられていることを特徴とする積層鉄心。

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