JP2017038453A

JP2017038453A - 積層鉄心及びその製造方法並びにこれに用いるカシメ形成用パンチ

Info

Publication number: JP2017038453A
Application number: JP2015157190A
Authority: JP
Inventors: 彰博橋本; Akihiro Hashimoto
Original assignee: Mitsui High Tec Inc
Current assignee: Mitsui High Tec Inc
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-02-16
Also published as: CN106451827A; US20170040850A1

Abstract

【課題】厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材を用いても強固なカシメ積層が可能な積層鉄心及びその製造方法並びにこれに用いるカシメ形成用パンチを提供する。【解決手段】積層鉄心１０は、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材１４から打抜いた複数の鉄心片１２に、一端部が連続し、他の部分は分離して傾斜するカシメ突起１５、１６が形成され、開口部１９、２０に隣り合う鉄心片１２のカシメ突起１５、１６が嵌合して複数の鉄心片１１、１２が連結され、カシメ突起１５、１６は間隔Ｓを有して対向配置され、対となるカシメ突起１５、１６はその他端部が向き合う方向又は離れる方向に形成されている。製造方法は、カシメ突起形成工程、打抜き工程、及び、積層工程を有し、カシメ突起形成工程で、上記カシメ突起１５、１６を形成する。カシメ形成用パンチ３０は、上記カシメ突起１５、１６を形成するパンチ部３１、３２が、左右対称に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材から打抜いた複数の鉄心片を積層して形成された積層鉄心及びその製造方法並びにこれに用いるカシメ形成用パンチに関する。

電動機を構成する積層鉄心は、例えば、プレスラインを用いて、板厚の薄い電磁鋼板を所定の形状に打抜き、所定枚数積層してカシメにより締結することで、製造されている。
このカシメとしては、電磁鋼板を半抜きしたカシメ（いわゆる平カシメ）や、電磁鋼板から分離して斜面としたカシメ（いわゆるＶカシメ）が知られている。
近年、電動機の性能向上のため、より板厚の薄い電磁鋼板を用いた積層鉄心が増加している。電磁鋼板の板厚が薄くなるほど電動機の性能は向上するが、この場合、プレス下死点の制御が難しくなって平カシメの形成ができなくなるため、Ｖカシメによって締結を行うことが一般的になっている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、板厚が０．２ｍｍ以下の薄板材においては、Ｖカシメの形成が困難であった。
この要因は、通常Ｖカシメの形成は、底面が張り出し成形されて斜面が延ばされるため、底面から割れが発生してしまうことにある。
また、Ｖカシメの場合、両斜面を下段の鉄心片に圧入させて、隣り合う鉄心片を締結するため、Ｖカシメの形成領域の周辺が変形してしまうという問題もあった。
そこで、締結力を調整するため、Ｖカシメの底面にスリットを形成することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。

特開平２−２６４４１１号公報特開２００６−１６６５００号公報

しかしながら、例えば、スリットの大きさが極小になる場合は、スリットの形成が困難であった。この現象は、特に、積層鉄心が小型の場合に生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材を用いても強固なカシメ積層が可能な積層鉄心及びその製造方法並びにこれに用いるカシメ形成用パンチ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、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材から打抜いた複数の鉄心片を積層して形成された積層鉄心において、
前記各鉄心片には、一端部が該鉄心片に連続し、他の部分は該鉄心片から分離して積層方向に傾斜するカシメ突起が形成され、該カシメ突起が形成された開口部に、積層方向に隣り合う前記鉄心片のカシメ突起が嵌合して、複数の前記鉄心片が連結され、
前記カシメ突起は対となって、平面視して間隔を有して対向配置され、しかも、該対となるカシメ突起はその他端部が向き合う方向又は離れる方向に形成されている。

ここで、前記カシメ突起の他端部の形状は、平面視して円弧状であることが好ましい。
また、前記カシメ突起の他端部の先端は、隣り合う前記鉄心片の前記開口部の内周面に当接していることが好ましい。
更に、前記鉄心片は平面視してコ字状となって、前記カシメ突起の形成位置における前記鉄心片の幅は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係る積層鉄心の製造方法は、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材から複数の鉄心片を打抜き、該鉄心片を積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
前記薄板材に対し、一端部を前記薄板材に連続させ、他の部分を前記薄板材から分離させたカシメ突起を形成するカシメ突起形成工程と、
前記薄板材に対し、前記鉄心片の輪郭を打抜く打抜き工程と、
前記鉄心片の前記カシメ突起が形成された開口部に、該鉄心片に積層方向に隣り合う前記鉄心片の前記カシメ突起を嵌合させて、複数の前記鉄心片をカシメ積層する積層工程とを有し、
前記カシメ突起形成工程では、前記カシメ突起は対となって、平面視して間隔を有して対向配置し、しかも、該対となるカシメ突起の他端部を向き合う方向又は離れる方向に形成する。

ここで、前記カシメ突起の他端部の形状は、平面視して円弧状であることが好ましい。
また、前記カシメ突起の他端部の先端を、隣り合う前記鉄心片の前記開口部の内周面に当接させることが好ましい。
更に、前記鉄心片は平面視してコ字状となって、前記カシメ突起の形成位置における前記鉄心片の幅は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。

前記目的に沿う第３の発明に係るカシメ形成用パンチは、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材から打抜いた複数の鉄心片をカシメ積層するため、前記薄板材に、一端部が該薄板材に連続し、他の部分は該薄板材から分離して積層方向に傾斜したカシメ突起を形成するカシメ形成用パンチであって、前記カシメ突起を、平面視して間隔を有して対向配置し、しかも、該対となるカシメ突起をその他端部が向き合う方向又は離れる方向となるように形成する対となるパンチ部が、左右対称に設けられている。

本発明に係る積層鉄心及びその製造方法並びにこれに用いるカシメ形成用パンチは、複数の鉄心片を連結する、各鉄心片に形成したカシメ突起を、平面視して間隔を有して対向配置し、しかも、対となるカシメ突起をその他端部を向き合う方向又は離れる方向に形成するので、対となるカシメ突起の相乗効果によって、積層された複数の鉄心片を、傾くことなく強固に連結（締結）できる。
従って、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材を用いても、強固なカシメ積層が可能となるため、磁気特性に優れた積層鉄心を提供できる。

また、カシメ突起の他端部の形状を、平面視して円弧状にする場合、角形状にした場合と比較して、その先端の変形や割れを抑制、更には防止できるので、複数の鉄心片の連結をより確実に実施できる。
そして、カシメ突起の他端部の先端を、隣り合う鉄心片の開口部の内周面に当接させる場合、鉄心片の半径方向へのずれを抑制でき、より強固に鉄心片を連結できる。
更に、鉄心片は平面視してコ字状となって、カシメ突起の形成位置における鉄心片の幅が５〜３０ｍｍの場合、積層鉄心は小型であるため、本発明の効果がより顕著になる。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ矢視断面図である。同積層鉄心の製造方法の説明図である。（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ第１〜第５の変形例に係る積層鉄心の部分側断面図である。第６の変形例に係る積層鉄心の平面図である。本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に用いるカシメ形成用パンチの説明図である。

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、図１、図２を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心１０について説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層鉄心１０は、電動機に使用するものであり、平面視して凹状（コ字状）の複数の鉄心片１１、１２を積層して形成されたものである。なお、鉄心片の形状は、これに限定されるものではなく、製造する電動機の種類（例えば、積層鉄心の種類や大きさ等、以下同様）に応じて種々変更できる。
この積層鉄心１０の使用にあっては、例えば、平面視して４個の積層鉄心１０を仮想正方形の各辺の中央に配置し、しかも、各積層鉄心１０をその開口部分１３が仮想正方形の中心位置を向くように（対向する２個の積層鉄心１０をその開口部分１３が向き合うように）配置するが、これに限定されるものではない。

図１（Ａ）に示すように、積層鉄心１０（鉄心片１１、１２）は、平面視してその幅Ｗが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度の小型のものであるが、製造する電動機の種類に応じて種々変更できる。
この積層鉄心１０を構成する鉄心片１１、１２は、図２に示すように、厚みが、０．２ｍｍ以下の電磁鋼板やアモルファス等からなる薄板条材（薄板材の一例）１４から打抜き形成されるものである。なお、鉄心片１１、１２は、１枚の薄板条材から打抜いたものや、薄板条材を複数枚（例えば、２枚、更には３枚以上）重ねた状態で打抜いたものでもよい。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層鉄心１０は、複数の鉄心片１１、１２が、２組の対となるカシメ突起１５とカシメ突起１６とで連結されているが、カシメ突起１５、１６による連結に更に、樹脂（熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）や熱可塑性樹脂）、接着剤、及び、溶接のいずれか１又は２以上による連結を加えることもできる。
なお、鉄心片１１は、積層鉄心１０の積層方向一端部（ここでは、下端の１枚）に配置され、カシメ貫通孔１７、１８が形成されたものであり、積層方向一端部を除く他の鉄心片１２には、上記したカシメ突起１５、１６が形成されている。

カシメ突起１５、１６は、基端部（一端部）が鉄心片１２に連続し、他の部分、即ち両側部及び先端部（他端部）が鉄心片１２から分離して積層方向に傾斜するもの（いわゆる片持ちカシメ）である。このため、鉄心片１２には、カシメ突起１５により開口部１９が形成され、カシメ突起１６により開口部２０が形成される。
このカシメ突起１５、１６の形状は、同一形状で、平面視して長方形状となっており、詳細には、基端部の形状が、平面視して角形、先端部の形状が、平面視して円弧状となっている。なお、先端部の形状も、平面視して角形にすることもできる。また、対となるカシメ突起の形状を、異なる形状とすることもできる。

カシメ突起１５、１６は、その長手方向が、鉄心片１２の幅方向とは直交する方向となるように、鉄心片１２に形成されている。ここで、直交する方向とは、９０度のみならず、±１０度（好ましくは±５度）の範囲で傾斜した方向も含む。
このカシメ突起１５、１６は、その長手方向の長さｗ１を、例えば、０．５〜２ｍｍ（好ましくは、下限を１．０ｍｍ、上限を１．５ｍｍ）程度の範囲内で、また、この方向に直交する方向の幅ｗ２を、例えば、０．２〜１ｍｍ（好ましくは０．７ｍｍ以下）程度の範囲内で、それぞれ設定できるが、製造する電動機の種類によって種々変更できる。なお、カシメ突起１５、１６の幅ｗ２は、例えば、カシメ突起１５、１６の形成位置における鉄心片１２の幅Ｗの２０〜５０％（好ましくは４０％以下）程度である。

対となるカシメ突起１５とカシメ突起１６は、平面視して間隔Ｓを有して対向配置され、しかも、その先端部が向き合う方向（基端部が離れる方向）に形成されている。
なお、ここでは、対となるカシメ突起１５、１６を２組用いた場合について説明しているが、製造する電動機の種類に応じて、１組又は３組以上の複数組用いることもできる。
これにより、対となるカシメ突起１５、１６の相乗効果（競り合う効果）が得られ、複数の鉄心片１２を、傾くことなく強固に連結できる。

なお、対となるカシメ突起１５、１６は、上記した作用効果が得られるように、それぞれの長手方向を通る直線が、同一線上に位置するように配置している。しかし、上記した作用効果が得られる範囲で、それぞれの長手方向を通る直線が、同一直線上からずれてもよい（例えば、各直線が平行となる場合や交差する場合等）。
また、対となるカシメ突起１５、１６の間隔Ｓは、上記した作用効果が得られる範囲、例えば、２〜１０ｍｍ程度の範囲で設定できるが、製造する電動機の種類によって種々設定することもできる。

これにより、各鉄心片１２は、カシメ突起１５の先端部を含む他の部分が鉄心片１２から分離して積層方向に傾斜し、形成された開口部１９に、積層方向に隣り合う鉄心片１２（ここでは、上側の鉄心片１２）から分離して傾斜させたカシメ突起１５の先端部を含む他の部分が嵌合する。また、カシメ突起１６についても、先端部を含む他の部分が鉄心片１２から分離して積層方向に傾斜し、形成された開口部２０に、積層方向に隣り合う鉄心片１２から分離して傾斜させたカシメ突起１６の先端部を含む他の部分が嵌合する。
これにより、複数の鉄心片１２が連結される。

このとき、カシメ突起１５の先端部の開口部１９への押し下げ深さは、図１（Ｂ）に示すように、鉄心片１２の板厚ｔと同程度（１枚程度）としているため、カシメ突起１５の先端部の先端は、隣り合う鉄心片１２の開口部１９の内周面２１に当接する。これは、カシメ突起１６も同様である。
従って、積層された複数の鉄心片１２について、鉄心片１２の半径方向へのずれを抑制できる。
また、積層方向一端部に位置する鉄心片１１と、これに接する鉄心片１２とは、鉄心片１２から分離して傾斜させたカシメ突起１５、１６の先端部を含む他の部分が、鉄心片１１に形成したカシメ貫通孔１７、１８にそれぞれ嵌合することで、連結される。

なお、積層鉄心を構成する鉄心片の連結は、上記した形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す形態で行うこともできる。なお、同一部材に同一符号を付し、詳しい説明を省略する。
図３（Ａ）に示す対となるカシメ突起１５、１６は、平面視して間隔Ｓを有して対向配置され、しかも、カシメ突起１５、１６の先端部が離れる方向（基端部が向き合う方向）に形成されている（即ち、前記した図１（Ｂ）に示したカシメ突起１５、１６の向きとは逆方向にしている）。
これにより、対となるカシメ突起１５、１６の相乗効果が得られ、複数の鉄心片２２を傾くことなく強固に連結できる。

図３（Ｂ）に示す対となるカシメ突起１５、１６は、前記した図１（Ｂ）において、カシメ突起１５、１６の先端部を含む他の部分の開口部１９、２０への押し下げ深さを、鉄心片１２の板厚ｔの２枚程度としたものである。このため、積層鉄心の積層方向一端部に配置される鉄心片１１の枚数を、２枚としている（押し下げ深さに対応させている）。
この場合、カシメ突起１５の先端部の先端は、隣り合う鉄心片１２の開口部１９の内周面２１には当接しない（カシメ突起１６も同様）。このため、複数の鉄心片１２の連結強度は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示した対となるカシメ突起１５、１６の場合よりも僅かに劣るが、問題ない程度である。

図３（Ｃ）に示す対となるカシメ突起１５、１６は、交互に積層される鉄心片２３、２４のうち、一方の鉄心片２３にカシメ突起１５が形成され、他方の鉄心片２４にカシメ突起１６が形成されたものである。なお、一方の鉄心片２３には、カシメ突起１６が嵌合する開口部２０が形成され、他方の鉄心片２４には、カシメ突起１５が嵌合する開口部１９が形成されている。
図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）に示す鉄心片２３と鉄心片２４をそれぞれ、３枚を１セットとして交互に積層したものであり、また、図３（Ｅ）は、図３（Ｃ）に示す鉄心片２３と鉄心片２４をそれぞれ、６枚を１セットとして交互に積層したものである。このため、図３（Ｄ）、（Ｅ）ではそれぞれ、積層鉄心の積層方向一端部に配置される鉄心片１１の枚数を、３枚と６枚にしている。

図４に示す積層鉄心２５は、図１（Ａ）に示す２つのカシメ突起１５の形成位置を変更し、これを１組の対となるカシメ突起１５、１５としたものである（カシメ突起１５、１５の先端部が離れる方向（基端部が向き合う方向））。
積層鉄心に必要な連結強度が得られるのであれば、上記したように、対となるカシメ突起１５、１５を１組とし、他のカシメ突起を対にして使用する必要はない。

続いて、図２、図５を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法に用いるカシメ形成用パンチ３０について説明する。
カシメ形成用パンチ３０は、薄板条材１４にカシメ突起１５、１６を形成する対となるパンチ部３１、３２が、左右対称に設けられている。このパンチ部３１、３２は、棒状のものであり、その平断面形状が、平面視したカシメ突起１５、１６と同一である。
なお、パンチ部３１、３２は、形成するカシメ突起の数に対応した本数、金型に取付けられている。

次に、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１〜図３を参照しながら説明する。
積層鉄心の製造方法は、金型（図示しない）を用いて、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板条材１４から複数の鉄心片１１、１２を打抜き、この鉄心片１１、１２を積層して形成する方法であり、パイロット孔及び内形の形成工程、カシメ貫通孔形成工程、カシメ突起形成工程、外形の形成工程、及び、積層工程、を有している。なお、内形と外形の形成が、打抜き工程となる。また、各工程にはそれぞれ金型が配置され、所定の打抜きとカシメ積層が行われる。
以下、詳しく説明する。

（パイロット孔及び内形の形成工程）
薄板条材１４に対し、パイロット孔４０の打抜きと、内形４１の打抜きを行う。
これにより、形成する鉄心片１１、１２の内側輪郭が形成される。

（カシメ貫通孔形成工程）
薄板条材１４の鉄心片１１を形成する領域に対し、カシメ貫通孔１７、１８の打抜きを行う。
なお、薄板条材１４の鉄心片１２を形成する領域に対しては、打抜きを行わない。

（カシメ突起形成工程）
薄板条材１４の鉄心片１２を形成する領域に対し、基端部を薄板条材１４に連続させ、先端部を含む他の部分を薄板条材１４から分離させたカシメ突起１５、１６を形成する。
ここでは、前記したカシメ形成用パンチ３０を用い、前記した対となるカシメ突起１５、１６を、平面視して間隔を有して対向するように、かつ、対となるカシメ突起１５、１６の先端部が向き合う方向（図３（Ａ）においては離れる方向）となるように形成する。

（外形の形成工程）
薄板条材１４の各鉄心片１１、１２を形成する領域に対し、外形４２の打抜きを行う。
これにより、形成する鉄心片１１、１２の外側輪郭が形成される。

（積層工程）
カシメ貫通孔１７、１８が形成された鉄心片１１の上に、複数の鉄心片１２を順次カシメ積層する。
このとき、鉄心片１２に形成されたカシメ突起１５の先端部を含む他の部分を押圧することで、この他の部分が、積層方向に隣り合う鉄心片１２のカシメ突起１５が形成された開口部１９（最初はカシメ貫通孔１７）に嵌合する（カシメ突起１６も同様）。
これにより、隣り合う鉄心片１１、１２同士、鉄心片１２、１２同士が連結され、積層鉄心１０が得られる。

以上のように、本発明の積層鉄心及びその製造方法並びにこれに用いるカシメ形成用パンチを用いることで、厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材を用いても強固なカシメ積層ができる。
なお、上記した内形の形成工程を外形の形成工程で行い、上記したパイロット孔の形成工程をカシメ貫通孔形成工程で行ってもよい。これにより、製造工程の短縮が可能となる。

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、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の積層鉄心及びその製造方法並びにこれに用いるカシメ形成用パンチを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態においては、薄板条材の厚みを０．２ｍｍ以下としたが、０．１５ｍｍ以下、更には０．１０ｍｍ以下とすることで、本発明の効果がより顕著になる。なお、厚みの下限値については、特に限定していないが、現実的には０．０５ｍｍ程度である。

１０：積層鉄心、１１、１２：鉄心片、１３：開口部分、１４：薄板条材（薄板材）、１５、１６：カシメ突起、１７、１８：カシメ貫通孔、１９、２０：開口部、２１：内周面、２２〜２４：鉄心片、２５：積層鉄心、３０：カシメ形成用パンチ、３１、３２：パンチ部、４０：パイロット孔、４１：内形、４２：外形

Claims

厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材から打抜いた複数の鉄心片を積層して形成された積層鉄心において、
前記各鉄心片には、一端部が該鉄心片に連続し、他の部分は該鉄心片から分離して積層方向に傾斜するカシメ突起が形成され、該カシメ突起が形成された開口部に、積層方向に隣り合う前記鉄心片のカシメ突起が嵌合して、複数の前記鉄心片が連結され、
前記カシメ突起は対となって、平面視して間隔を有して対向配置され、しかも、該対となるカシメ突起はその他端部が向き合う方向又は離れる方向に形成されていることを特徴とする積層鉄心。
請求項１記載の積層鉄心において、前記カシメ突起の他端部の形状は、平面視して円弧状であることを特徴とする積層鉄心。
請求項１又は２記載の積層鉄心において、前記カシメ突起の他端部の先端は、隣り合う前記鉄心片の前記開口部の内周面に当接していることを特徴とする積層鉄心。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層鉄心において、前記鉄心片は平面視してコ字状となって、前記カシメ突起の形成位置における前記鉄心片の幅は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする積層鉄心。
厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材から複数の鉄心片を打抜き、該鉄心片を積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
前記薄板材に対し、一端部を前記薄板材に連続させ、他の部分を前記薄板材から分離させたカシメ突起を形成するカシメ突起形成工程と、
前記薄板材に対し、前記鉄心片の輪郭を打抜く打抜き工程と、
前記鉄心片の前記カシメ突起が形成された開口部に、該鉄心片に積層方向に隣り合う前記鉄心片の前記カシメ突起を嵌合させて、複数の前記鉄心片をカシメ積層する積層工程とを有し、
前記カシメ突起形成工程では、前記カシメ突起は対となって、平面視して間隔を有して対向配置し、しかも、該対となるカシメ突起の他端部を向き合う方向又は離れる方向に形成することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
請求項５記載の積層鉄心の製造方法において、前記カシメ突起の他端部の形状は、平面視して円弧状であることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
請求項５又は６記載の積層鉄心の製造方法において、前記カシメ突起の他端部の先端を、隣り合う前記鉄心片の前記開口部の内周面に当接させることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
請求項５〜７のいずれか１項に記載の積層鉄心の製造方法において、前記鉄心片は平面視してコ字状となって、前記カシメ突起の形成位置における前記鉄心片の幅は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
厚みが０．２ｍｍ以下の薄板材から打抜いた複数の鉄心片をカシメ積層するため、前記薄板材に、一端部が該薄板材に連続し、他の部分は該薄板材から分離して積層方向に傾斜したカシメ突起を形成するカシメ形成用パンチであって、前記カシメ突起を、平面視して間隔を有して対向配置し、しかも、該対となるカシメ突起をその他端部が向き合う方向又は離れる方向となるように形成する対となるパンチ部が、左右対称に設けられていることを特徴とするカシメ形成用パンチ。