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発明の名称 積層固定子鉄心の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−37367(P2007−37367A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−220983(P2005−220983)
出願日 平成17年7月29日(2005.7.29)
代理人 【識別番号】100071054
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 高久
発明者 藤田 勝房 / 能隅 厚生
要約 課題
固定子鉄心片の内形の真円度が優れ且つ固定子鉄心片の接合や積層一体化に起因した鉄損の劣化がない積層固定子鉄心を、生産性を低下させることなく製造する方法を提供すること。

解決手段
固定子鉄心片を所定数積層して積層固定子鉄心を製造する積層固定子鉄心の製造方法において、金属板をプレス加工して直線状に延在するヨーク部と該ヨーク部から突出する複数の突極子部とを有する帯状鉄心片を形成する工程と、前記帯状鉄心片にカシメ部を形成する工程と、前記ヨーク部を所定数の突極子部毎に分割し、さらにプッシュバックによって隣接するヨーク部同士を前記突極子部側に回転自在に連結する工程と、前記帯状鉄心片を一巻きして分離し、分離した前記帯状鉄心片の末端のヨーク部と先端のヨーク部とを接合して固定子鉄心片を形成する工程と、前記固定子鉄心片を所定数積層し、前記固定子鉄心片同士をカシメ結合して一体化する工程と、を行う。
特許請求の範囲
【請求項1】
金属板をプレス加工して帯状鉄心片を形成し、前記帯状鉄心片を一巻きするとともに該帯状鉄心片の先端と末端とを接合して環状の固定子鉄心片を形成し、前記固定子鉄心片を所定数積層して積層固定子鉄心を製造する積層固定子鉄心の製造方法において、
金属板をプレス加工して直線状に延在するヨーク部と該ヨーク部から突出する複数の突極子部とを有する帯状鉄心片を形成する工程と、
前記帯状鉄心片にカシメ部を形成する工程と、
前記ヨーク部を所定数の突極子部毎に分割し、さらにプッシュバックによって隣接するヨーク部同士を前記突極子部側に回転自在に連結する工程と、
前記帯状鉄心片を一巻きして分離し、分離した前記帯状鉄心片の末端のヨーク部と先端のヨーク部とを接合して固定子鉄心片を形成する工程と、
前記固定子鉄心片を所定数積層し、前記固定子鉄心片同士をカシメ結合して一体化する工程と、
を有することを特徴とする積層固定子鉄心の製造方法。
【請求項2】
前記カシメ部は、前記帯状鉄心片の周回方向に倣う第1のカシメ部と、前記帯状鉄心片の周回直交方向に倣う第2のカシメ部と、を有することを特徴とする請求項1記載の積層固定子鉄心の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属板をプレス加工して帯状鉄心片を形成し、前記帯状鉄心片を一巻きするとともに該帯状鉄心片の先端と末端とを接合して環状の固定子鉄心片を形成し、前記固定子鉄心片を所定数積層して積層固定子鉄心を製造する積層固定子鉄心の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高出力を発生する駆動電動機に組み込まれる積層鉄心は大型なものが用いられており、このような大型の積層鉄心、例えば積層固定子鉄心を製造する場合には、大型の製造装置(金型装置)を必要とするためコスト高を招き、さらには鉄心用材料を板取りする際の歩留まりが大きく低下する問題がある。
【0003】
上述した如き不都合を解消する技術として、金属板から積層固定子鉄心を直線状に展開した形状の帯状鉄心片を打ち抜き形成し、この帯状鉄心片を螺旋状に巻回して互いに積層することによって、積層固定子鉄心を製造する方法が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
図7に示した積層固定子鉄心Aは、円筒形状を呈するヨークYと該ヨークYから径内方向に突出する所定個数の突極子T、T…とを具備し、図8に示す如き帯状鉄心片S、すなわち直線状に延在するヨーク部Syの内周相当側縁に突極子部St、St…を形成した帯状鉄心片Sを、ガイドGの外周に倣って巻回するとともに積層し、巻き重ねられた帯状鉄心片S、S…を上下から加圧して互いにカシメ結合する、あるいは溶接によって互いに固定することで製造されている。
【0005】
また、他の技術としては、帯状鉄心片を螺旋状に連続して巻回するのではなく、図9に示すように、帯状鉄心片を一巻きする毎に切断し、切断した帯状鉄心片の先端と末端とを接合して環状の固定子鉄心片を形成し、この固定子鉄心片を順次積層することによって、積層固定子鉄心を製造する方法が提供されている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
図9に示した積層固定子鉄心A′は、円筒形状を呈するヨークY′と該ヨークY′から径内方向に突出する所定個数の突極子T′、T′…とヨークY′の外周相当側縁に所定間隔をもって形成される切欠きKと積層固定子鉄心A′の積層方向に延在し切欠きKに挿入される楔Wとを具備する。
【0007】
一枚の固定子鉄心片Saは、図10に示す如き帯状鉄心片S′、すなわち直線状に延在するヨーク部Sy′の内周相当側縁に突極子部St′、St′…を形成した帯状鉄心片S′を、ガイドGの外周に倣って一巻きし、一巻きした帯状鉄心片S′を後続する帯状鉄心片S′から分離し、分離した帯状鉄心片S′の先端と末端とを接合することによって形成される。そして、積層固定子鉄心A′は、固定子鉄心片Sa、Sa…を積層し、積層方向に連なる切欠きKに楔Wを挿入することによって固定子鉄心片Sa、Sa…を互いに固定することで製造されている。
【0008】
特許文献1及び特許文献2のような積層固定子鉄心の製造方法によれば、大型の製造装置(金型装置)が不要となり、また鉄心用材料を板取りする際の歩留まりも向上するため、製造に関わるコストの増大を回避することが可能となる。
【特許文献1】特開平11−299136号公報
【特許文献2】特開昭63−80741号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、特許文献1に示される方法には、次のような問題があった。
すなわち、直線状の帯状鉄心片をガイドGに巻回する際には帯状鉄心片を強制的に曲げる必要があるが、硬質な帯状鉄心片を均等な曲率で螺旋状に巻き連ねることは難しいため、積層固定子鉄心の内形を真円に形成することは難しい。積層固定子鉄心の内形が真円にならないと、各層の形状にばらつきが生ずることになり、形状のばらつきが大きい場合には、積層間で突極子部がずれるといった自体にもなりかねない。積層固定子鉄心において、突極子部のずれはモータ特性を低下させる原因となるため望ましくない。
【0010】
一方、特許文献2に示される方法のように、一枚の固定子鉄心片の内形を真円にすることは、帯状鉄心片を螺旋状に巻き連ねて各層を真円にすることと比較して容易である。しかし、特許文献2に示される方法では、帯状鉄心片の接合部分や固定子鉄心片同士を固定する楔によって、積層間に電気的な導通路が形成されるため、積層固定子鉄心に鉄損がその分増加するおそれがある。鉄損もモータ特性を低下させる原因となるため望ましくない。
【0011】
さらに、特許文献2に示される方法では、環状に形成された固定子鉄心片をプレス作業場から溶接作業場に搬送し、固定子鉄心片の切断部分を電気溶接等で接合する作業が必要である。また、溶接された固定子鉄心片を溶接作業場から積層作業場に搬送し、各固定子鉄心片の積層と、積層固定子鉄心への楔の挿入といった作業が必要である。このように複数の工程を別々の作業場で行うためには各作業場間の搬送作業が必要となり、生産性を低下させる要因となる。
【0012】
本発明はこうした実状に鑑みて為されたものであり、固定子鉄心片の内形の真円度が優れ且つ固定子鉄心片の接合や積層一体化に起因した鉄損の劣化がない積層固定子鉄心を、生産性を低下させることなく製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するべく、請求項1の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法は、金属板をプレス加工して帯状鉄心片を形成し、前記帯状鉄心片を一巻きするとともに該帯状鉄心片の先端と末端とを接合して環状の固定子鉄心片を形成し、前記固定子鉄心片を所定数積層して積層固定子鉄心を製造する積層固定子鉄心の製造方法において、金属板をプレス加工して直線状に延在するヨーク部と該ヨーク部から突出する複数の突極子部とを有する帯状鉄心片を形成する工程と、前記帯状鉄心片にカシメ部を形成する工程と、前記ヨーク部を所定数の突極子部毎に分割し、さらにプッシュバックによって隣接するヨーク部同士を前記突極子部側に回転自在に連結する工程と、前記帯状鉄心片を一巻きして分離し、分離した前記帯状鉄心片の末端のヨーク部と先端のヨーク部とを接合して固定子鉄心片を形成する工程と、前記固定子鉄心片を所定数積層し、前記固定子鉄心片同士をカシメ結合して一体化する工程と、を有することを特徴とする。
【0014】
請求項2の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法は、請求項1の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法において、前記カシメ部は、前記帯状鉄心片の周回方向に倣う第1のカシメ部と、前記帯状鉄心片の周回直交方向に倣う第2のカシメ部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
請求項1の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法によれば、所定数の突極子部毎にヨーク部を分割し、その後プッシュバックして隣接するヨーク部同士を突極子部側に回転自在に連結した帯状鉄心片を用いて環状の固定子鉄心片を形成しているため、帯状鉄心片を突極子部側に曲げ加工することが極めて容易になる。つまり、内形が真円の固定子鉄心片を容易に形成することができ、結果として内形が真円の積層固定子鉄心を形成することが容易になる。したがって、積層固定子鉄心の積層間で突極子部がずれるといった問題が生じることはなく、モータ特性を向上させることが可能となる。
【0016】
また、連結された先行する帯状鉄心片の末端のヨーク部と後続する帯状鉄心片の先端のヨーク部とを分離するとともに、先行する帯状鉄心片の末端のヨーク部と先行する帯状鉄心片の先端のヨーク部とを接合して環状の固定子鉄心片を形成するため、従来のような溶接が不要になる。さらに、カシメ結合によって固定子鉄心片同士を固定するため、従来のような楔が不要になる。こうして、積層固定子鉄心内での電気的導通を少なくすることによって、鉄損特性の劣化を抑制することができ、モータ特性を向上させることが可能となる。
【0017】
また、帯状鉄心片の形成や固定子鉄心片の形成や固定子鉄心片の積層といった各工程をプレス装置内で行うことが可能なので、各工程毎に帯状鉄心片や固定子鉄心片を搬送する必要が無く、生産性を向上させることができる。
【0018】
また、請求項2の発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法によれば、固定子鉄心片同士が周回方向に倣うカシメ部及び周回直交方向に倣うカシメ部によってカシメ結合するため、固定子鉄心片同士を周回方向及び周回直交方向にずらすことなく強固に固定することができ、形状精度の優れた積層固定子鉄心片を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1〜図4は、本発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法における一実施例を示しており、本発明に基づいて製造された積層固定子鉄心1は、環状を呈する固定子鉄心片20を所定数積層することによって構成される。
【0020】
図1に示すように、積層固定子鉄心1は、所定数のヨーク部11及び突極子部12を有する環状の固定子鉄心片20が所定数積層されてなり、後述する如く金属板を打ち抜きプッシュバックすることによって、所定数の突極子部12毎にヨーク部11を分割し且つ隣接するヨーク部11同士を突極子部12側に回転自在に連結した帯状鉄心片10を形成し、帯状鉄心片10を所定ヨーク数毎に一巻きして環状の固定子鉄心片20を形成し、固定子鉄心片20を積層するとともに互いにカシメ結合することによって製造されている。
【0021】
以下では、上述した積層固定子鉄心1の製造手順を例示することにより、本発明に関わる積層固定子鉄心の製造方法を詳細に説明する。
積層固定子鉄心1の製造は大きく分けて、帯状の金属板Wから帯状鉄心片10を形成する工程と、帯状鉄心片10を環状にして固定子鉄心片20を形成する工程と、固定子鉄心片20を所定数積層して積層固定子鉄心1を形成する工程とを有しており、各工程はプレス装置の加工領域にて順次行われる。
【0022】
最初に、帯状の金属板Wから帯状鉄心片10を形成する工程の一例を説明する。
【0023】
先ず、金属板Wを図示しないプレス装置に通板する。そして、図2の工程P1及び工程P2に示すように、金属板Wから突極子部12間の金属材を打ち抜き、さらに突極子部12毎にヨーク部11を形成すべく、ヨーク部11間の金属材を打ち抜く。ヨーク部11間の金属材を打ち抜くにあたり、隣接するヨーク部11間の間隙の形状を内周相当縁側から外周相当側縁側へ向かうテーパ状にする一方、隣接するヨーク部11同士を外周相当側縁で連接させておく。
【0024】
次いで、図2の工程P3に示すように、各ヨーク部11に帯状鉄心片10の周回方向に倣うカシメ部13と周回直交方向に倣うカシメ部14とを形成する。最下層の積層固定子鉄心片1に含まれるヨーク部11には、ヨーク面11を貫通する孔状のカシメ部13、14を形成し、最下層以外の層に含まれる積層固定子鉄心片1のヨーク部11には、裏面側に突出する突起状のカシメ部13、14を形成する。なお、ヨーク部11に形成するカシメ部の数は二つに限られるものではなく、一または三以上形成してもよい。また、突極子部12にカシメ部を形成してもよい。
【0025】
次いで、図2の工程P4及び工程P5に示すように、ヨーク部11の外周相当側縁を打ち抜いて金属板Wからヨーク部11の上部(外周相当側縁側)を切り離すとともに、突極子部12の先端部を打ち抜いて金属板Wから突極子部12を切り離して、金属板Wと帯状鉄心片10とを分離する。
【0026】
次いで、図2の工程P6に示すように、連接されたヨーク部11間を、例えばスリッティングによって分割し、さらにプッシュバックによって連結し、隣接するヨーク部11同士の接合部分に連結部15、16を形成する。ヨーク部11の連結部15は隣接するヨーク部11の連結部16と連結されており、これにより隣接するヨーク部11同士は突極子部12側に回転自在に連結される。因みに、図2の工程P7では、金属板Wの切り屑を巻き取り除去している。
【0027】
なお、上述した図2の工程P1〜工程P6の順序は、適宜入れ替え可能であり、また複数工程を同時に行うことも可能である。
【0028】
次に、帯状鉄心片10から固定子鉄心片20を形成する工程の一例を説明する。
【0029】
先ず、前記プレス装置から図示しない固定子鉄心片加工領域に帯状鉄心片10を順次搬送する。図3に示すように、巻き取りガイドGの外周に帯状鉄心片10の先端に位置するヨーク部11を係止し、矢印Fの如く回転する巻き取りガイドGの外周に所定数のヨーク部11からなる帯状鉄心片10を一巻きする。
【0030】
この際、図4に示すように、先行する帯状鉄心片10(A)の先端に位置するヨーク部11(At)上に、後続する帯状鉄心片10(B)の先端に位置するヨーク部11(Bt)を案内し、先行する帯状鉄心片10(A)の末端に位置するヨーク部11(Be)を鉄心片分離・連結器Sで下方に押すことによって、連結した部分を切り離して移し変える。
【0031】
即ち、鉄心片分離・連結器Sの昇降部S1を下降させ、先行する帯状鉄心片10(A)の末端に位置するヨーク部11(Ae)の連結部16(Ae)(プッシュバックした箇所)を、後続する帯状鉄心片10(B)の先端に位置するヨーク部11(Bt)の連結部15(Bt)から分離するとともに、先行する帯状鉄心片10(A)の先端に位置するヨーク部11(At)の連結部15(At)に接合する。このようにして、一つの固定子鉄心片20を形成する。
【0032】
なお、予め所定数のヨーク部11毎に帯状鉄心片10を分離しておき、分離した各帯状鉄心片10を一巻きして先端のヨーク部11と末端のヨーク部11とを接合することによって一つの固定子鉄心片20を形成してもよい。
【0033】
次に、図1に示すような積層固定子鉄心1の形成は、前記帯状鉄心片10を一巻きする作業を繰り返し行い、所定数の固定子鉄心片20を積層し互いにカシメ結合することによってなされる。
【0034】
本実施例に関わる積層固定子鉄心1の製造方法によれば、所定数の突極子部12毎にヨーク部11を分割し、その後プッシュバックして隣接するヨーク部11同士を突極子部12側に回転自在に連結した帯状鉄心片10を用いて環状の固定子鉄心片20を形成しているため、帯状鉄心片10を突極子部12側に曲げ加工することが極めて容易になる。つまり、内形が真円の固定子鉄心片20を容易に形成することができ、結果として内形が真円の積層固定子鉄心1を形成することが容易になる。したがって、積層固定子鉄心1の積層間で突極子部12がずれるといった問題が生じることはなく、モータ特性を向上させることが可能となる。
【0035】
また、連結された先行する帯状鉄心片10(A)の末端のヨーク部11(Ae)と後続する帯状鉄心片10(B)の先端のヨーク部11(Bt)とを分離するとともに、先行する帯状鉄心片10(A)の末端のヨーク部11(Ae)と先行する帯状鉄心片10(A)の先端のヨーク部11(As)とを接合して環状の固定子鉄心片20を形成するため、従来のような溶接が不要になる。さらに、カシメ結合によって固定子鉄心片20同士を固定するため、従来のような楔が不要になる。こうして、積層固定子鉄心1内での電気的導通を少なくすることによって、鉄損特性の劣化を抑制することができ、モータ特性を向上させることが可能となる。
【0036】
また、帯状鉄心片10の形成や固定子鉄心片20の形成や固定子鉄心片20の積層といった各工程をプレス装置内で行うことが可能なので、各工程毎に帯状鉄心片10や固定子鉄心片20を搬送する必要が無く、生産性を向上させることができる。
【0037】
また、固定子鉄心片20同士が周回方向に倣うカシメ部13及び周回直交方向に倣うカシメ部14によってカシメ結合するため、固定子鉄心片20同士を周回方向及び周回直交方向にずらすことなく強固に固定することができ、形状精度の優れた積層固定子鉄心片1を製造することができる。
【0038】
ところで、図2に示すように、上記実施例によれば、帯状の金属板Wから一片の帯状鉄心片10を形成し、この帯状鉄心片10を環状にして固定子鉄心片を形成しているため、板取りする際の歩留まりを向上させることが可能となるが、歩留まりをさらに向上させるためには、図5に示すように、帯状の金属板から二片の帯状鉄心片10、10を形成すればよい。
【0039】
すなわち、金属板に二片の帯状鉄心片10、10が互いに逆さまになるようにし、且つ一方の帯状鉄心片10の突極子部12と他方の帯状鉄心片10の突極子部12とが交互に並ぶように板取りする。
【0040】
図5に示すような配置にて帯状鉄心片10、10を板取りすることによって金属板を有効に利用することができるため、金属板Wから帯状鉄心片10、10を板取りする際の歩留まりがさらに向上し、もって製造コストの増大を回避することが可能になる。
【0041】
また、上述した実施例では、帯状鉄心片10を形成するに際して、一つの突極子部12毎にヨーク部11を分割したが、複数の突極子部毎にヨーク部を分割してもよい。例えば、図6に示す帯状鉄心片10′のように、二つの突極子部12′毎にヨーク部11′を分割してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】(a)及び(b)は、本発明に関わる方法を適用して製造された積層固定子鉄心の一実施例を示す全体平面図及び全体側面図。
【図2】帯状鉄心片を形成する処理手順を示す概念図。
【図3】固定子鉄心片の形成方法を示す概念図。
【図4】(a)及び(b)は、ヨーク部の分離と接合を示す概念図。
【図5】金属板から帯状鉄心片を板取りする別実施例を示す図。
【図6】帯状鉄心片の別実施例を示す図。
【図7】(a)及び(b)は、従来技術を適用して製造された積層固定子鉄心の一実施例を示す全体平面図及び全体側面図。
【図8】図7に示す固定子鉄心片の形成方法を示す概念図。
【図9】(a)及び(b)は、別の従来技術を適用して製造された積層固定子鉄心の一実施例を示す全体平面図及び全体側面図。
【図10】図9に示す固定子鉄心片の形成方法を示す概念図。
【符号の説明】
【0043】
1…積層固定子鉄心、10…帯状子鉄心片、11…ヨーク部、12…突極子部、13、14…カシメ部、20…固定子鉄心片。




 

 


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