JP4575969B2 - 鉄心 - Google Patents

Description

この発明は、電動機や変成器などの鉄心に関するものであり、詳細には、鋼板等のシートを積層し、積層したシート同士を結合した鉄心、あるいは鋼板等のシートを積層した分割鉄心を形成し、分割鉄心同士を結合した鉄心に関するものである。

従来の鉄心における結合方式は、溶接する、あるいは、特許文献１に示されているように、貫通孔を設けた鋼板等のシートを積層して積層鉄心を形成し、貫通孔に他部品であるピンを挿入することによってシート同士を結合する、あるいは、貫通孔を有する連結部を設けた分割鉄心を形成し、連結部の貫通孔に他部品であるピンを挿入することによって、分割鉄心同士を結合させている。

特開２００３−５２１３８号公報（第３〜４頁、図１〜図６）

上記のように、従来の鉄心における結合方式は、専用の溶接機を必要とし、コスト高になるという問題がある。

また、ピンを貫通孔に挿入する場合には、貫通孔の上から下までの長い距離の間を挿入しなければならず、ピンを挿入している途中でピンにかじりなどが発生する可能性があるため、ピンの表面仕上げや外径寸法は高精度に保たなければならないという問題がある。

また、隣接する分割鉄心間の位置精度が必要な場合は、ピンと貫通孔とのクリアランスを高精度にすることが必要になり、その結果コスト高になるという問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、溶接、あるいは、ピン等の他部品を必要としない結合方式により、低コストの鉄心を得ることを目的とするものである。

また、低コストで分割鉄心間の位置精度を高精度にすることができる鉄心を得ることを目的とするものである。

この発明に係る鉄心は、シートを積層してなる鉄心において、
上記シートを、上記シートから所定形状に分離した分離片と、上記所定形状の孔とを有するものとし、
複数の上記シートを上記所定形状の孔が同軸上に連通するように積層するとともに、
上記各シートに対応した上記分離片が、上記積層方向に隣接するシートとの間に跨るように上記所定形状の孔に嵌合させて、上記シート同士を結合したものである。

この発明に係る鉄心によれば、シート内に、上記シートを分離した分離片で、シート同士を結合するので、溶接やピン等の余分な部材を必要とせず、コストを低減することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る鉄心における実施の形態１を示す断面図である。図１に示したように、鋼板等からなるシート１が積層され、各シート１ａ，１ｂ，１ｃに後述の半抜き戻しによって分離・形成した円柱形等の分離片２（２ａ，２ｂ，２ｃ）が孔内に形成され、各シート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの孔が同軸上に連通し、分離片２（２ａ，２ｂ，２ｃ）が、それぞれシート１ａと１ｂ、シート１ｂと１ｃ、シート１ｃと１ｄ間に跨って孔に嵌合し、上下に隣り合うシート１同士を結合している。この例では、シート１ｄに分離片２を設けていないが、シート１ｄに分離片２を設けてもよい。

図２は、図１に示した鉄心を製造する工程を示す断面図である。図に従って、製造工程を説明する。

まず、図２（ａ）に示したように、金型で、シート１に半抜き状態の分離片２と孔を形成する。

次に、図２（ｂ）に示したように、半抜き状態の分離片２をシート１の孔内に戻すことにより、シート１の孔内にシート１から分離された分離片２を形成する。以上、図２（ａ）及び（ｂ）の工程を半抜き戻しという。

次に、図２（ｃ）に示したように、分離片２が形成されたシート１ａ，１ｂ，１ｃと分離片２が完全に打ち抜かれたシート１ｄを積み重ねる。

次に、図２（ｄ）に示したように、分離片２ａをパンチで加圧し、分離片２（２ａ，２ｂ，２ｃ）を隣接するシートの孔に嵌合させ、分離片２（２ａ，２ｂ，２ｃ）が、それぞれシート１ａと１ｂ、シート１ｂと１ｃ、シート１ｃと１ｄと間に跨るようにする。

以上のようにして、分離片２ａがシート１ａと１ｂとを結合し、分離片２ｂがシート１ｂと１ｃとを結合し、分離片２ｃがシート１ｃと１ｄとを結合し、シート１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが結合された鉄心が得られる。

この実施の形態１によれば、溶接機あるいはピン等の他部品を必要とせず、コストを低減することができる。

また、分離片２ａ，２ｂを、隣接するシート１ａ，１ｂ間に跨るように孔内に嵌合して結合する方式であるので、ピンを用いた場合のように表面仕上げ、クリアランス精度等を考慮する必要はない。

なお、上記図１及び図２の例では、シート１を４枚積み重ねた例を示したが、これに限られるものではなく、必要な複数枚を重ね合わせて同様の鉄心を製造することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明に係る鉄心における実施の形態２を示す断面図である。この実施の形態２は、シートを積み重ねて形成した分割鉄心同士を結合するものである。

図３に示したように、分割鉄心３ａは、交互に連結部となる突出部４ａを形成するようにシート１ａを積み重ねてなり、同様に、分割鉄心３ｂは、交互に連結部となる突出部４ｂを形成するようにシート１ｂを積み重ねてなる。突出部（連結部）４ａと突出部（連結部）４ｂとが重なり合っている。各突出部４ａ，４ｂに、それぞれ円柱形等の分離片２ａ，２ｂが設けられ、分離片２ａ，２ｂは、隣接する突出部４ａ，４ｂ間に跨るように、隣接するシートの孔に嵌合されて、隣接する突出部４ａ，４ｂ同士が結合されている。この突出部４ａ，４ｂ同士の結合によって、分割鉄心３ａと分割鉄心３ｂとが結合されている。

図４は、この実施の形態２における分割鉄心３ａ，３ｂの結合工程を説明する断面図である。図４（ａ）に示したように、分離片２ａ，２ｂは、上記実施の形態１と同様、半抜き戻しによって形成し、図４（ｂ）に示したように、分割鉄心３ａ，３ｂの突出部４ａ，４ｂを相互に重ね合わせた後、図４（ｃ）に示したように、分離片２ａをパンチ５で加圧し、分離片２ａ，２ｂを隣接するシートの孔に嵌合し、突出部４ａ，４ｂ間に跨るようにする。

以上のようにして、分離片２ａ、２ｂが突出部４ａと突出部４ｂとを結合し、分割鉄心３ａと分割鉄心３ｂとが結合された鉄心が得られる。

この実施の形態２によれば、溶接機あるいはピン等の他部品を必要とせず、コストを低減することができる。

また、分離片２ａ，２ｂを、隣接するシートの孔に嵌合し、突出部４ａ，４ｂ間に跨るようにして結合する方式であるので、ピンを用いた場合のように表面仕上げ、クリアランス精度等を考慮する必要なく、分割鉄心３ａ，３ｂの位置精度を高精度にすることができる。

なお、この実施の形態２では、１枚のシートで突出部を形成したが、図５に示したように、複数枚（図では３枚）のシート１ａ，１ｂをそれぞれ重ね合わせた突出部（連結部）４ａ，４ｂを形成してもよい。

実施の形態３．
図６は、この発明に係る鉄心における実施の形態３を示す断面図であり、実施の形態２と同一符号は同一部分または相当部分を示す。

上記実施の形態２では、全シートに分離片を設けたが、必ずしも、全シートに分離片を設ける必要はない。例えば、分割鉄心の各シートが、上記実施の形態１のように、連結部以外の位置で、カシメあるいは分離片によって結合されているような場合、図６に示されているように、分離片２ａ，２ｂが設けられていないシート１ａ，１ｂがあってもよく、これらのシート１ａ，１ｂの上方及び下方のシート１ａ，１ｂの連結部で分割鉄心３ａと分割鉄心３ｂとは結合される。

実施の形態４．
図７は、この発明に係る鉄心における実施の形態４を示す断面図であり、実施の形態２と同一符号は同一部分または相当部分を示す。

積層するシートの枚数が多い場合には、パンチで分離片２ａ，２ｂを加圧する加圧力が大きくなり、大型のプレス機が必要になる場合がある。

このような場合には、図７（ａ）及び（ｂ）に示したように、少数枚数の分割鉄心３ａ，３ｂを結合した結合体を形成し、図７（ａ）に示したように、一方の結合体は分離片２ａまたは２ｂを下方に突出させておき、図７（ｃ）に示したように、突出した分離片２ａまたは２ｂを他方の結合体の孔に嵌合させて多数枚のシート１ａ，１ａ´，１ｂ，１ｂ´からなる鉄心を作製することができる。

この実施の形態４によれば、積層するシートの枚数が多い場合でも、パンチで分離片２ａ，２ｂを加圧する加圧力を小さくすることができる。

なお、図７では、結合体が２つの場合を示したが、結合体が３つ以上の場合でも、２つの場合と同様にして結合体を結合することができる。

実施の形態５．
図８乃至図１３は、上記実施の形態２乃至４の結合方法で得られる鉄心の具体例を示す図であり、図８（ａ）、（ｃ）は平面図、図８（ｂ）、（ｄ）はそれぞれＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ断面図、図９（ａ）、（ｃ）は平面図、図９（ｂ）はＡ−Ａ断面図、ず１０及び図１１は平面図、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１３は平面図である。また、実施の形態２と同一符号は同一部分または相当部分を示す。

図８は、矩形状の鉄心の例である。図８（ａ）及び（ｂ）に示したように、短冊状の複数枚のシート１を長手方向両側に突出部４を設けるように積み重ねた分割鉄心６を作製する。各突出部４には矩形の分離片２が形成されている。

図８（ｃ）及び（ｄ）に示したように、横方向の分割鉄心６ａと縦方向の分割鉄心６ｂの突出部４を相互に突出部４間の間隙に嵌合し、分離片２ａ，２ｂをパンチで加圧して、分割鉄心６ａ，６ｂが結合された矩形状の鉄心を得る。

図８においては、分離片２ａ，２ｂを矩形にしているので、分割鉄心６ａ，６ｂ同士が回転することなく、矩形状が保たれる。

図９は、回転電機の固定子の例である。図９（ａ）及び（ｂ）に示したように、一方の端面が半円形の凸部６ｅで、他方の端面が半円形の凸部６ｅと嵌合する半円形の凹部６ｆであり半円形の凸部６ｅに矩形の分離片２を形成した継鉄部６ｄと、継鉄部６ｄ中央部から突出した磁極ティース６ｃとを有するシート１を、半円形の凸部６ｅが交互に逆向きになるように積み重ねた分割鉄心６を作製する。

図９（ｃ）に示したように、隣り合う分割鉄心６における継鉄部６ｄの半円形の凸部６ｅと半円形の凹部６ｆとを嵌合させて、順次円形に配置し、分離片２をパンチで加圧して分割鉄心６同士を結合した固定子鉄心を得る。

図９においては、分離片２を矩形にしているので、分割鉄心６が回転することなく、円形状が保たれる。

図１０は、回転電機の固定子の他の例である。図１０においては、分割鉄心６は図９の例と同じ形状であるが、分割鉄心６はカシメ部７で直線状に連結されており、両端の分割鉄心６の半円形の凸部６ｅに分離片２が形成されている。分割鉄心６同士はカシメ部７で相互に折曲できるようになっている。

図１１に示したように、直線状に連結された分割鉄心６をカシメ部７で折曲させて円形にして、両端の半円形の凸部６ｅを互いに重ね合わせ、分離片２をパンチで加圧して、直線状に連結した分割鉄心６の列を円形に結合した鉄心を得る。

図１２は、リング状の鉄心の例である。図１２に示したように、円弧状で一方の端面が半円形の凸部６ｅで、他方の端面が半円形の凸部６ｅと嵌合する半円形の凹部６ｆであり半円形の凸部６ｅに円形の分離片２を形成したシート１を、半円形の凸部６ｅが交互に逆向きになるように積み重ねた分割鉄心６を作製する。

隣り合う分割鉄心６における半円形の凸部６ｅと半円形の凹部６ｆとを嵌合させて、順次円形に配置し、分離片２をパンチで加圧して分割鉄心６同士を結合した固定子鉄心を得る。

図１２のリング状の鉄心では、３箇所の分離片２で分割鉄心６同士を結合し、結合部で分割鉄心６同士を折曲して直線上に並べコイルの巻線を行い、巻線終了後、分割鉄心６を円形に並ぶようにして残る分離片２の結合を行い、円形の鉄心を得ることができる。ここでは、分割鉄心６同士を直線上に並べることによって、巻線作業が容易になる。

図１３（ａ）は、図８において分離片２を円形にした例であり、図１３（ｂ）は、図９において分離片２を円形にした例である。図１３（ａ）では、分離片２の結合部で分割鉄心６ａ，６ｂを回転させて直線状に並べてコイルの巻線を行うことができるので、巻線作業が容易になる。また、図１３（ｂ）では、分離片２の結合部で分割鉄心６ａ，６ｂを回転させて円形を逆に反らせて、コイルを巻回する磁極ティース６ｃ間を大きく広げることができるので巻線作業が容易になる。

この発明に係る鉄心は、モータ等の回転電機、変成器等の鉄心に対して有効に利用することができる。

この発明に係る鉄心における実施の形態１を示す断面図である。 図１に示した鉄心を製造する工程を示す断面図である。 この発明に係る鉄心における実施の形態２を示す断面図である。 実施の形態２における分割鉄心の結合工程を説明する断面図である。 この発明に係る鉄心における実施の形態２の別形態を示す断面図である。 この発明に係る鉄心における実施の形態３を示す断面図である。 この発明に係る鉄心における実施の形態４を示す断面図である。 実施の形態２乃至４の結合方法で得られる鉄心の具体的な例を示す図である。 実施の形態２乃至４の結合方法で得られる鉄心の具体的な例を示す図である。 実施の形態２乃至４の結合方法で得られる鉄心の具体的な例を示す図である。 実施の形態２乃至４の結合方法で得られる鉄心の具体的な例を示す図である。 実施の形態２乃至４の結合方法で得られる鉄心の具体的な例を示す図である。 実施の形態２乃至４の結合方法で得られる鉄心の具体的な例を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ａ´，１ｂ，１ｂ´，１ｃ，１ｄ シート、２，２ａ，２ｃ 分離片、
３，３ａ，３ｂ 分割鉄心、４，４ａ，４ｂ 突出部、５ パンチ、
６，６ａ，６ｂ 鉄心、６ｃ 磁極ティース、６ｄ 継鉄部、６ｅ 凸部、６ｆ 凹部、
７ カシメ部。

Claims (6)

1. シートを積層してなる鉄心において、
   上記シートを、上記シートから所定形状に分離した分離片と、上記所定形状の孔とを有するものとし、
   複数の上記シートを上記所定形状の孔が同軸上に連通するように積層するとともに、
   上記各シートに対応した上記分離片が、上記積層方向に隣接するシートとの間に跨るように上記所定形状の孔に嵌合されて、上記シート同士を結合したことを特徴とする鉄心。
2. 上記鉄心が、シートを積層した複数の分割鉄心を結合してなり、上記分割鉄心のシート端部同士を重ね合わせた上記結合のための連結部を形成し、上記連結部のシート端部に上記分離片を形成したことを特徴とする請求項１に記載の鉄心。
3. 上記分割鉄心のシート同士が、上記連結部以外の位置で結合され、上記シートの複数枚には、上記分離片が形成されていないことを特徴とする請求項２に記載の鉄心。
4. 上記分割鉄心のシート端部同士が交互に重ね合わせられ、上記分離片が上記シート端部のそれぞれに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鉄心。
5. 上記分離片が円形柱であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄心。
6. 上記分離片が多角形柱であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄心。

Images