JP6456753B2 - 回転子積層鉄心の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板から鉄心片を打抜いて順次積層する回転子積層鉄心の製造方法及びその製造装置に関する。

電動機や発電機の回転子の製造においては、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鋼板（薄板条材）から打抜いた複数の鉄心片９０をかしめ接合したり転積したりするため、鉄心片９０の打抜きに用いる下型９１の下方にスクイズリング９２を設けている。
スクイズリング９２は、その内径が鉄心片９０の外径よりも僅かに小さく設定され、これにより、鉄心片９０に側圧をかけ、その摩擦力で鉄心片９０を保持するものである。なお、スクイズリング９２の内周形状は、図３（Ｂ）に示すように、真円形状である。

上記した鋼板の打抜き加工においては、鉄心片９０の形状が真円形状となるように、真円形状に加工されたパンチ（図示しない）とダイ９３を用いている。しかし、このパンチとダイ９３を用いても、鋼板を圧延加工した際の加工歪の影響により、打抜き品である鉄心片９０の形状が、鋼板の圧延方向を長軸とした楕円形状になることはよく知られている。
そのため、楕円形状の鉄心片９０が真円形状のスクイズリング９２に保持されると、鉄心片９０の長軸側に大きな側圧がかかり、鉄心片９０にうねりが発生してしまうという問題がある。

このように、鉄心片９０にうねりが生じると、これを積層した回転子鉄心（回転子積層鉄心）に、平面度の低下や積厚偏差のばらつきが発生してしまう。このため、このような回転子鉄心の磁石挿入孔内に永久磁石を固定するに際し、回転子鉄心を金型で挟持して磁石挿入孔に樹脂を充填しようとすると、積層した鉄心片の間から樹脂が漏れてしまう。
そこで、例えば、特許文献１には、打抜き金型の切り刃の真円度を補正することで、鉄心片の楕円化を抑制し、鉄心片をほぼ真円とする技術が提案されている。

特開平１０−２４３３３号公報

しかしながら、打抜き金型の切り刃を補正加工するには、手間もかかる上に加工コストも増加してしまう。
また、鋼板の品質にもばらつきがあるため、板厚変動が大きな鋼板の場合には、鉄心片の楕円化傾向も大きく変動してしまう。このため、結果として、鉄心片にうねりが発生してしまい、上記問題は解消されない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、作業性よく経済的にうねりの発生を防止して、安定した品質の製品を製造可能とする回転子積層鉄心の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法は、パンチとダイにより、鋼板から鉄心片を順次打抜き、前記ダイの下方に配置されたスクイズリングにより、該スクイズリング内に抜落された前記鉄心片を順次積層する回転子積層鉄心の製造方法において、
前記パンチと前記ダイにより打抜かれた楕円状の前記鉄心片の長軸側端部を、前記スクイズリングの内側壁に形成された凹み領域に位置させて、前記鉄心片を前記スクイズリング内で順次積層する。

第１の発明に係る回転子積層鉄心の製造方法において、前記スクイズリング内に前記鉄心片を所定枚数抜落すごとに、前記スクイズリングを前記ダイと共に、該スクイズリングの軸心を中心として回動駆動させることができる。
ここで、前記スクイズリングを、その軸心を中心として９０度又は１８０度回動させるのがよい。

前記目的に沿う第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造装置は、昇降するパンチと対となるダイの下方に設けられ、前記パンチと前記ダイにより鋼板から打抜かれ抜落された鉄心片を順次積層するスクイズリングを有する回転子積層鉄心の製造装置において、
前記スクイズリングの内側壁には、前記パンチと前記ダイにより打抜かれた楕円状の前記鉄心片の長軸側端部を位置させる凹み領域が形成されている。

第２の発明に係る回転子積層鉄心の製造装置において、前記スクイズリングは前記ダイと共に、該スクイズリング内に前記鉄心片を所定枚数抜落すごとに、該スクイズリングの軸心を中心として回動駆動可能とすることができる。
ここで、前記凹み領域は、前記スクイズリングの軸心を中心として９０度又は１８０度ごとに形成されるのがよい。

本発明に係る回転子積層鉄心の製造方法及びその製造装置は、打抜かれた楕円状の鉄心片の長軸側端部を、スクイズリングの凹み領域に位置させて、鉄心片をスクイズリング内で順次積層するので、鉄心片の長軸側に発生していた大きな側圧を、従来よりも抑制、更にはなくすことができる。
従って、作業性よく経済的に、鉄心片のうねりの発生を防止でき、安定した品質の製品を製造できる。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法の説明図、（Ｂ）は同製造方法を適用する回転子積層鉄心の製造装置のスクイズリングの平面図である。 変形例に係るスクイズリングの平面図である。 （Ａ）は従来例に係る回転子積層鉄心の製造方法の説明図、（Ｂ）は同回転子積層鉄心の製造方法に用いるスクイズリングの平面図である。

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（Ａ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法で製造する回転子積層鉄心（ロータ）１０について説明する。

回転子積層鉄心１０は、環状（所定形状）の複数の鉄心片１１を積層して構成されたものである。
この鉄心片１１は、環状の一体構造のものである。なお、鉄心片は、複数の円弧状の鉄心片部を環状に連結できる分割構造のものや、複数の円弧状の鉄心片部の周方向の一部が連結部で繋がり、この連結部を折曲げて環状にできる構造のものでもよい。

鉄心片１１は、厚みが、例えば、０．１０〜０．５ｍｍ程度の電磁鋼板やアモルファス等からなる鋼板（薄板条材）から打抜き形成されるものである。なお、鉄心片は、１枚の鋼板から打抜いたものや、鋼板を複数枚（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。
積層方向に隣り合う鉄心片１１、１１同士は、かしめ接合により連結されているが、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以上を用いて、連結することもできる。

回転子積層鉄心１０の中央には、軸孔（図示しない）が形成され、この軸孔（シャフト孔）を中心としてその周囲に、回転子積層鉄心１０の積層方向に形成された貫通孔からなる永久磁石の磁石挿入孔が、複数形成されている。この磁石挿入孔内への永久磁石の固定は、上記した樹脂を用いて行うのがよい。
なお、軸孔には、内側に突出する図示しないキー（凸条）が設けられている。

続いて、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造装置（以下、単に製造装置とも記載）２０について説明する。
製造装置２０は、昇降するパンチ（図示しない）と、このパンチと対となる固定配置されたダイ２１と、このダイ２１の下方に設けられたスクイズリング２２とを有し、スクイズリング２２における鉄心片１１のうねりの発生を防止して、安定した品質の製品を製造可能とするものである。以下、詳しく説明する。

ダイ２１とスクイズリング２２は、下型２３に設けられている。
詳細には、ダイ２１とスクイズリング２２は、ダイホルダー（図示しない）に固定支持され、このダイホルダーに回動駆動手段（歯付きプーリや歯車）が設けられている。
従って、この回動駆動手段により、スクイズリング２２はダイ２１と共に、スクイズリング２２内に鉄心片１１を所定枚数（１枚又は２枚以上の複数枚、以下同様）抜落すごとに、スクイズリング２２の軸心を中心として回動駆動可能（ここでは、１８０度ごとに回動駆動）にできる。

ダイ２１の内周輪郭形状（断面形状）は真円形状となっており、パンチの外周輪郭形状（断面形状）も真円形状となっている。これにより、パンチとダイ２１を用いて鋼板から打抜かれる鉄心片１１の外周輪郭形状も真円形状となる筈である。
しかし、前記したように、鋼板を圧延加工した際の加工歪の影響により、鉄心片１１の形状が、鋼板の圧延方向を長軸とした楕円形状になる。
そこで、内周輪郭形状を真円形状としていた従来のスクイズリングの代わりに、以下のスクイズリング２２を用いる。

スクイズリング２２は、パンチとダイ２１により鋼板から打抜かれ抜落された鉄心片１１を順次積層し、かしめ接合や転積（回転させて積層）するものである。
スクイズリング２２は、円筒状となって、その内周面２４のうち、平面視して最小内径となる仮想円２５の内径が、鉄心片１１の外径（ダイ２１の内径）よりも僅かに（例えば、数十μｍ以下程度）小さく設定されている。この仮想円２５とは、図１（Ａ）、（Ｂ）の一点鎖線で示した従来のスクイズリングに形成された真円形状の内周輪郭に相当する（図３（Ａ）、（Ｂ）参照）。

スクイズリング２２の内側壁には、パンチとダイ２１により打抜かれた楕円状の鉄心片１１の長軸側端部を位置させる凹み領域２６が形成されている。
具体的には、凹み領域２６は、図１（Ａ）に示すように、鉄心片１１の積層方向に渡って形成されており、図１（Ｂ）に示すように、スクイズリング２２の軸心を中心として対向する位置、即ち、１８０度ごとの位置に（ここでは、合計２箇所）形成されている。この凹み領域２６は、内周輪郭形状が真円形状となった従来のスクイズリングに対し、逃げ加工（凹み加工）等を行うことで形成できる。

凹み領域２６は、その円弧状の内周面２７が、楕円状の鉄心片１１の長軸側端部に接触しないように、平面視してその内周面２７を通る（最大内径となる）仮想円２８の内径を、上記した仮想円２５の内径よりも僅かに（例えば、数十μｍ以下程度）大きくしている。
なお、凹み領域２６は、その内周面２７が楕円状の鉄心片１１の長軸側端部に完全に接触しないように（仮想円２８の内径を鉄心片１１の長軸側の幅よりも大きく）形成しているが、楕円状の鉄心片１１に僅かに（従来よりも小さい）うねりが発生しても、安定した品質の製品を製造できるのであれば、鉄心片１１の長軸側端部に接触してもよい。

また、凹み領域２６は、その内周面２７を円弧状としたが、楕円状の鉄心片１１の長軸側端部との接触を抑制、更には防止できれば、特に限定されるものではなく、例えば、楕円弧状や多角形状とすることもできる。
上記したスクイズリング２２は、スクイズリング２２内に鉄心片１１を所定枚数抜落すごとに、スクイズリング２２をダイ２１と共に、スクイズリング２２の軸心を中心として１８０度回動駆動（１８０度転積）させるものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、以下の構成とすることもできる。

図２に示すスクイズリング３０は、上記したスクイズリング２２と略同様の機能を有するものであり、スクイズリング３０内に鉄心片を所定枚数抜落すごとに、スクイズリング３０をダイと共に９０度回動駆動（９０度転積）させるものである。
このため、スクイズリング３０の内側壁には、スクイズリング３０の軸心を中心として９０度ごとの位置に（ここでは、合計４箇所）、パンチとダイにより打抜かれた楕円状の鉄心片１１の長軸側端部を位置させる凹み領域３１（凹み領域２６と略同様の機能を有する）が形成されている。

以上のように、かしめ接合や転積を行うスクイズリングとして、１８０度転積を行うスクイズリング２２と、９０度転積を行うスクイズリング３０について説明したが、これに限定されるものではなく、これらを含めた（３６０／ｎ）度転積を行うスクイズリングでもよい。なお、「ｎ」は３６０の正の約数（例えば、２〜６、８〜１０、１２）である。
このように、転積角度ごとに凹み領域を設けたスクイズリングを使用することで、上記した９０度転積や１８０度転積以外の転積にも対応できる。

次に、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る回転子積層鉄心の製造方法について説明する。
まず、パンチとダイ２１の間に鋼板を搬送する。
このとき、スクイズリング２２は、その凹み領域２６が、打抜きにより楕円状となる鉄心片１１の長軸側端部に位置するように、配置されている（即ち、対向する凹み領域２６の形成位置と鋼板の搬送方向とを一致させている）。

次に、昇降するパンチとダイ２１により、鋼板から鉄心片１１を順次打抜き、スクイズリング２２内に抜落された鉄心片１１を、スクイズリング２２で順次積層する。
このとき、スクイズリング２２内に鉄心片１１を所定枚数抜落すごとに、スクイズリング２２をダイ２１と共に、スクイズリング２２の軸心を中心として１８０度（図２においては９０度）回動駆動させる。
これにより、パンチとダイ２１により打抜かれた楕円状の鉄心片１１の長軸側端部を、スクイズリング２２の凹み領域２６に位置させて、鉄心片１１をスクイズリング２２内で順次積層できる。

以上のことから、本発明の回転子積層鉄心の製造方法及びその製造装置を用いることで、例えば、従来のように、パンチやダイを補正加工することなく、鉄心片にうねりが発生することを防止できる。また、板厚変動が大きな鋼板であっても、鉄心片にうねりが発生しないので、安定した生産が可能となる（鋼板の製造ロットによる品質の差異にも対応可能となる）。

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回転子積層鉄心の製造方法及びその製造装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、本発明の回転子積層鉄心の製造方法及びその製造装置において更に、補正加工したパンチやダイを用いることで、鉄心片のうねりを更に抑制することも可能である。
また、前記実施の形態においては、スクイズリング内に鉄心片を所定枚数抜落すごとに、スクイズリングをダイと共に回動駆動させた場合について説明したが、回動駆動させることなく、抜落された複数の鉄心片を順次かしめ結合することもできる。

１０：回転子積層鉄心、１１：鉄心片、２０：回転子積層鉄心の製造装置、２１：ダイ、２２：スクイズリング、２３：下型、２４：内周面、２５：仮想円、２６：凹み領域、２７：内周面、２８：仮想円、３０：スクイズリング、３１：凹み領域

Claims (6)

1. パンチとダイにより、鋼板から鉄心片を順次打抜き、前記ダイの下方に配置されたスクイズリングにより、該スクイズリング内に抜落された前記鉄心片を順次積層する回転子積層鉄心の製造方法において、
   前記パンチと前記ダイにより打抜かれた楕円状の前記鉄心片の長軸側端部を、前記スクイズリングの内側壁に形成された凹み領域に位置させて、前記鉄心片を前記スクイズリング内で順次積層することを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
2. 請求項１記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記スクイズリング内に前記鉄心片を所定枚数抜落すごとに、前記スクイズリングを前記ダイと共に、該スクイズリングの軸心を中心として回動駆動させることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
3. 請求項２記載の回転子積層鉄心の製造方法において、前記スクイズリングを、その軸心を中心として９０度又は１８０度回動させることを特徴とする回転子積層鉄心の製造方法。
4. 昇降するパンチと対となるダイの下方に設けられ、前記パンチと前記ダイにより鋼板から打抜かれ抜落された鉄心片を順次積層するスクイズリングを有する回転子積層鉄心の製造装置において、
   前記スクイズリングの内側壁には、前記パンチと前記ダイにより打抜かれた楕円状の前記鉄心片の長軸側端部を位置させる凹み領域が形成されていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造装置。
5. 請求項４記載の回転子積層鉄心の製造装置において、前記スクイズリングは前記ダイと共に、該スクイズリング内に前記鉄心片を所定枚数抜落すごとに、該スクイズリングの軸心を中心として回動駆動可能となっていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造装置。
6. 請求項５記載の回転子積層鉄心の製造装置において、前記凹み領域は、前記スクイズリングの軸心を中心として９０度又は１８０度ごとに形成されていることを特徴とする回転子積層鉄心の製造装置。

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