JP2007267493A - 積層鉄心および積層鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、優れた電磁気特性を有するとともに、コストを低減でき、かつ長寿命で、信頼性に優れた積層鉄心を製造することが可能な積層鉄心および積層鉄心の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 本発明に関わる積層鉄心は、金属薄板ｔ、ｕから打抜かれた鉄心片１０、２０が互いにカシメられ積層された積層鉄心１であって、電磁鋼板ｔから所望形状に打抜かれるとともにカシメ部ｋ1が形成される電磁鋼板製鉄心片１０と、低炭素鋼板ｕから電磁鋼板製鉄心片１０と同一形状に打抜かれるとともにカシメ部ｋ2が形成される低炭素鋼板製鉄心片２０とが、交互にまたは所定枚数ごと交互にカシメ部ｋ1、ｋ2を介してカシメて積層され、熱処理されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属薄板から打抜いた鉄心片を互いにカシメて積層する積層鉄心および積層鉄心の製造方法に関する。

図５に示す積層鉄心１００は、回転電機、例えばモーターの主要部品として使用されている。 なお、図５(ａ)、(ｂ)は、それぞれ積層鉄心１００の上面図および側面図であり、巻線を省略して示している。

回転電機は多種多様あるが、高効率化、高出力化することを望まれ、これに対応すべく積層鉄心が薄い電磁鋼板(例えば、板厚０．２４ｍｍ以下)から製造することが検討されている。 こうした背景から、薄い電磁鋼板から鉄心片を打抜き、積層鉄心を製造することにより高効率化、高出力化が図られ電磁気特性の優れた積層鉄心が得られるようになってきている。

一方、積層鉄心は、生産コストの低減が重要であるが、特に高駆動力を出力する大型の回転電機では積層鉄心のサイズが大きく鉄心片材料を多く要することなどから、材料費が嵩みコスト高となるので、なお更である。

コストを低減する技術として、従来、積層鉄心の固定子積層鉄心を分割固定子鉄心片から製造するものがある。 これは、固定子鉄心片１０１を、例えば、磁極部ｂ毎にヨーク部１００ｙを分割して電磁鋼板から打き抜き形成して分割固定子鉄心片とすることにより、電磁鋼板の歩留りを高めてコスト低減を図っている。

なお、本願に係る文献公知発明として、下記の特許文献１がある。
特開平８−１８６９５８号公報

ところで、積層鉄心１００を、分割固定子鉄心片を積層して形成する場合、分割固定子鉄心片を積層し、真円度、直角度等の組立て精度に注意を配り積層分割鉄心を組立てねばならず、高度なモーター組立て技術を要する。

また、積層分割鉄心からなる積層鉄心では、過酷な使用環境下での寿命等の理由から十分にその使用に適合し得ないものがあり、コスト低減を図りながら、電磁気特性が優れ、かつ長寿命の積層鉄心を得るという課題がある。

本発明は上記実状に鑑み、優れた電磁気特性を有するとともに、コストを低減でき、かつ長寿命で、信頼性に優れた積層鉄心を製造することが可能な積層鉄心および積層鉄心の製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明に関わる請求項１の積層鉄心は、金属薄板から打抜かれた鉄心片が互いにカシメられ積層された積層鉄心であって、電磁鋼板から所望形状に打抜かれるとともにカシメ部が形成される電磁鋼板製鉄心片と、低炭素鋼板から前記電磁鋼板製鉄心片と同一形状に打抜かれるとともにカシメ部が形成される低炭素鋼板製鉄心片とが、交互にまたは所定枚数ごと交互に前記カシメ部を介してカシメて積層され、熱処理されている。

本発明に関わる請求項２の積層鉄心は、講求項１記載の積層鉄心において、前記積層鉄心の熱処理は、前記低炭素鋼板製鉄心片の再結晶温度以上の温度での熱処理である。

本発明に関わる請求項３の積層鉄心は、金属薄板から鉄心片を打抜き、該鉄心片を互いにカシメて積層する積層鉄心の製造方法であって、電磁鋼板から電磁鋼板製鉄心片を所望形状に打抜きするとともにカシメ部を形成し、他方、低炭素薄鋼板から前記電磁鋼板製鉄心片と同一形状の低炭素鋼板製鉄心片を打抜きするとともにカシメ部を形成し、前記電磁鋼板製鉄心片と前記低炭素鋼板製鉄心片とを交互にまたは所定枚数ごと交互に前記カシメ部を介してカシメて積層した後、熱処理する。

本発明に関わる請求項４の積層鉄心は、講求項３記載の積層鉄心の製造方法において、前記積層鉄心の熱処理を、前記低炭素鋼板製鉄心片の再結晶温度以上の温度で行う。

以上、詳述した如く、本発明の請求項１に関わる積層鉄心および本発明の請求項３に関わる積層鉄心の製造方法によれば、積層鉄心が電磁鋼板製鉄心片と低炭素鋼板製鉄心片とが混積されることにより高価な電磁鋼板の使用が減り、コストの低下が図れる。

また、混積された積層鉄心を熱処理することにより、低炭素鋼板製鉄心片は、透滋率、磁束密度および鉄損が電磁鋼板製鉄心片の透磁率、磁束密度.および鉄損の向上代以上に向上し、積層鉄心を全て電磁鋼板製鉄心片で構成したものと近似した電磁気特性を有する積層鉄心が製造される。

また、積層鉄心を構成する電磁鋼板製鉄心片、低炭素鋼板製鉄心片とも一枚板からなる
鉄心片なので、分割鉄心片を用いて形成した場合に比べ、過酷な使用環境下で長期間使用にも信頼性高く稼動し、長寿命である。

本発明の請求項２に関わる積層鉄心および本発明の請求項４に関わる積層鉄心の製造方法によれば、低炭素鋼板製鉄心片が打抜き加工歪みを受けた箇所が再結晶またさらに結晶粒成長を生じ、透磁率、磁束密度.および鉄損が電磁鋼板製鉄心片の透磁率、磁束密度.および鉄損の向上代以上に向上する。

そのため、積層鉄心を全て電磁鋼板製鉄心片で構成したものと遜色のない積層鉄心が製造される。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１に示す本発明を適用して製造される積層鉄心１は、モーターの固定子に用いられるものであり、巻線(図示せず)される多数の磁極２と、巻線を流れる電流の電磁誘導による磁界が形成されるヨーク３と、鉄心片１０、２０間のカシメ固定に用いられるカシメ部ｋとを具えている。

この積層鉄心１は、電磁鋼板製鉄心片１０(図２参照)と、電磁鋼板製鉄心片１０と同一形状に形成した低炭素鋼板製鉄心片２０(図２参照)とを、交互にまたは所定枚数毎交互にカシメ部ｋ(ｋ1、ｋ2)を介して互いにカシメて積層した後、熱処理を施して製造されている。

積層鉄心１を構成する電磁鋼板製鉄心片１０、低炭素鋼板製鉄心片２０は、それぞれ板厚の薄い電磁鋼板(金属薄板)ｔ、低炭素鋼板(金属薄板)ｕを打ち抜いて形成されるものであり、図２に示すように、積層鉄心１の多数の磁極２を形成する磁極部１２、２２と、積層鉄心１のヨーク３を形成するヨーク部１３、２３と、鉄心片１０、２０間のカシメ固定に用いられるカシメ部ｋ1、ｋ2とが形成されている。

このカシメ部ｋ1、ｋ2は、図２(ａ)のＡ−Ａ線断面図の図３(ａに示す半抜き突起以外に、図２(ａ)のＡ−Ａ線断面図の図３(ｂ)に示す中央部を下方に突出して形成する断面ｖ字形を呈するｖ形突起、または図２(ａ)のＡ−Ａ線断面図の図３ (ｃ)に示す切り起し突起等が適宜、選択され形成されている。

次に、上記構成の積層鉄心１の製造方法を説明する。

積層鉄心１を製造するプレス金型装置(図示せず)は、図４に示すように、電磁鋼板製鉄心片１０を形成するための電磁鋼板製鉄心片形成ラインＬ1と、低炭素鋼製鉄心片２０を形成してカシメ積層ステーションである加工ステーションＳ５に送込む低炭素鋼製鉄心片送込みラインＬ2とを備えている。 なお、図４は、電磁鋼板製鉄心片形成ラインＬ1と低炭素鋼製鉄心片送込みラインＬ2とを用いて積層鉄心１を製造する工程を示す上面図である。

電磁鋼板製鉄心片１０は、板厚の薄い帯状の電磁鋼板ｔが電磁鋼板製鉄心片形成ラインＬ1を間欠搬送されてプレス加工により打ち抜き形成される。 この電磁鋼板製鉄心片形成ラインＬ1は、間欠搬送される母材の電磁鋼板ｔに対して、順次、所定のプレス加工を実施するための加工ステーションＳ１〜Ｓ５を具備している。

プレス金型装置を用いた積層鉄心１の製造は、下記のように行なわれる。

まず、加工ステーションＳ１において、電磁鋼板製鉄心片１０の内径ｎ(図２(ａ)参照)を電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、加工ステーションＳ２において、電磁鋼板製鉄心片１０における磁極部１２間のスロットｓ(図２(ａ)参照)を電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、加工ステーションＳ３において、電磁鋼板製鉄心片１０におけるカシメ部ｋ1(図２(ａ)、図３参照)、例えば、半抜き突起、ｖ形突起、および切り起し突起等のカシメ突起の形成が行なわれる。 なお、積層１枚目の電磁鋼板製鉄心片１０または低炭素鋼製鉄心片２０に形成されるカシメ部ｋ1、ｋ2は打ち抜き穴である。

続いて、加工ステーションＳ４において、電磁鋼板製鉄心片１０の外形ｇ抜き用補助パイロット孔ｐ1を電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

続いて、カシメ積層ステーションである加工ステーションＳ５において、電磁鋼板製鉄心片１０の外形ｇを電磁鋼板ｔから打ち抜き形成する。

一方、低炭素鋼製鉄心片送込みラインＬ2においては、別途、上記電磁鋼板製鉄心片形成ラインＬ1の加工ステーションＳ１〜Ｓ４と同様な加工ステーションを用いて板厚の薄い低炭素鋼板ｕから低炭素鋼板製鉄心片２０を形成するとともに外形抜きしてからプッシュバックし、該低炭素鋼板製鉄心片２０を電磁鋼板製鉄心片１０と交互に加工ステーションＳ５に送込み、このプッシュバックした低炭素鋼製鉄心片２０を抜き落として、電磁鋼板製鉄心片１０と交互に積層し、電磁鋼板製鉄心片１０のカシメ部ｋ1と低炭素鋼板製鉄心片２０のカシメ部ｋ2を介して互いにカシメて接合する。

なお、上記例では、電磁鋼板製鉄心片１０と低炭素鋼板製鉄心片２０とを１枚ずつ交互に積層する場合を例示したが、電磁鋼板製鉄心片１０と低炭素鋼板製鉄心片２０とを所定枚数ごと交互に、例えば、電磁鋼板製鉄心片１０と低炭素鋼板製鉄心片２０とを、同じ枚数ごと交互に、或いは、２枚、４枚、２枚、…または２枚、４枚、３枚、５枚…等の異なる枚数ごと交互に積層してもよい。

このようにして、電磁鋼板製鉄心片１０と低炭素鋼板製鉄心片２０とを交互にまたは所定枚数ごと交互に混積して積層鉄心１を製造した後、低炭素鋼板製鉄心片２０の再結晶温度以上、例えば６００℃以上の温度域で熱処理する。

電磁鋼板製鉄心片１０と低炭素鋼板製鉄心片２０の混積方法は、上記実施例に限定されず、例えば、電磁鋼板と低炭素板鋼板を重ねてプレス金型装置で鉄心片を打ち抜き、カシメ積層する方法等で行なうことも可能である。

上記構成によれば、電磁鋼板ｔから電磁鋼板製鉄心片１０を所望形状に打抜きするとともにカシメ部ｋ1を形成した電磁鋼板製鉄心片１０と、低炭素薄鋼板ｕから電磁鋼板製鉄心片１０と同一形状に打抜きするとともにカシメ部ｋ2を形成した低炭素鋼板製鉄心片２０とを交互に又は所定枚数ごと交互にカシメ部ｋ1、ｋ2を介してカシメ積層した後、熱処理して積層鉄心１を構成する。

そのため、積層鉄心１が電磁鋼板製鉄心片１０と低炭素鋼板製鉄心片２０とが混積されて形成されるので、高価な電磁鋼板ｔの使用が減り生産コストの低下が図られる。

また、混積された積層鉄心１の熱処理を、低炭素鋼板製鉄心片２０の再結晶温度以上の温度域で行うので、低炭素鋼板製鉄心片２０が打抜きによる加工歪みを受けた箇所が再結晶、またさらに結晶粒成長を生じ、低炭素鋼板製鉄心片２０は、透磁率、磁束密度および鉄損が電磁鋼板製鉄心片１０の透磁率、磁束密度および鉄損の向上代以上に向上し、電磁鋼板製鉄心片１０と低炭素鋼板製鉄心片２０の差が少なくなり、積層鉄心１を全て電破鋼板製鉄心片１０で構成したものと近似した電磁気特性を有する積層鉄心１が製造される。

また、積層鉄心１を構成する電磁鋼板製鉄心片１０、低炭素鋼板製鉄心片２０とも、それぞれ一枚板から形成される鉄心片であるので、分割鉄心片を用いて形成した場合に比べて過酷な使用環境下で長期間の使用にも信頼性高く稼動し、長寿命である。

これにより、積層鉄心１を全て電磁鋼板製鉄心片１０で構成したものと遜色のない積層鉄心１が製造される等の効果がある。

本発明の活用例として、モーターの固定子積層鉄心の製造以外に、回転子積層鉄心の製造にも適用できるとともに、鉄心片を積層した同様な構成の積層鉄心に幅広く適用可能である。

本発明の実施例に関わる積層鉄心を示す斜視図。 (ａ)および(ｂ)は、実施例の積層鉄心を構成する電磁鋼板製鉄心片と低炭素鋼板製鉄心片を示す上面図、および側面図。 (ａ)、(ｂ)、および(ｃ)は、図２(ａ)のＡ−Ａ線断面図。 電磁鋼板製鉄心片形成ラインと低炭素鋼板製鉄心片送込みラインとにより積層鉄心を製造する工程を示す上面図。 (ａ)および(ｂ)は、従来の積層鉄心を示す上面図、および側面図。

符号の説明

１…積層鉄心、
１０…電磁鋼板製鉄心片、
２０…低炭素鋼板製鉄心片、
ｋ1…電磁鋼板製鉄心片のカシメ部、
ｋ2…低炭素鋼板製鉄心片のカシメ部、
ｔ…電磁鋼板(金属薄板)、
ｕ…低炭素鋼板(金属薄板)。

Claims (4)

1. 金属薄板から打抜かれた鉄心片が互いにカシメられ積層された積層鉄心であって、
   電磁鋼板から所望形状に打抜かれるとともにカシメ部が形成される電磁鋼板製鉄心片と、低炭素鋼板から前記電磁鋼板製鉄心片と同一形状に打抜かれるとともにカシメ部が形成される低炭素鋼板製鉄心片とが、交互にまたは所定枚数ごと交互に前記カシメ部を介してカシメて積層され、熱処理されていることを特徴とする積層鉄心。
   
2. 前記積層鉄心の熱処理は、前記低炭素鋼板製鉄心片の再結晶温度以上の温度での熱処理である
   ことを特徴とする講求項１記載の積層鉄心。
3. 金属薄板から鉄心片を打抜き、該鉄心片を互いにカシメて積層する積層鉄心の製造方法であって、
   電磁鋼板から電磁鋼板製鉄心片を所望形状に打抜きするとともにカシメ部を形成し、他方、低炭素薄鋼板から前記電磁鋼板製鉄心片と同一形状の低炭素鋼板製鉄心片を打抜きするとともにカシメ部を形成し、前記電磁鋼板製鉄心片と前記低炭素鋼板製鉄心片とを交互にまたは所定枚数ごと交互に前記カシメ部を介してカシメて積層した後、熱処理する
   ことを特徴とする積層鉄心の製造方法。
4. 前記積層鉄心の熱処理を、前記低炭素鋼板製鉄心片の再結晶温度以上の温度で行う
   ことを特徴とする講求項３記載の積層鉄心の製造方法。

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