(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-07
(45)【発行日】2022-09-15
(54)【発明の名称】積層鉄心の製造方法
(51)【国際特許分類】
H02K 15/02 20060101AFI20220908BHJP
【FI】
H02K15/02 E
(21)【出願番号】P 2017200173
(22)【出願日】2017-10-16
【審査請求日】2020-05-20
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000144038
【氏名又は名称】株式会社三井ハイテック
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100145012
【氏名又は名称】石坂 泰紀
(74)【代理人】
【識別番号】100183438
【氏名又は名称】内藤 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100223424
【氏名又は名称】和田 雄二
(72)【発明者】
【氏名】橋本 彰博
(72)【発明者】
【氏名】清水 高広
【審査官】若林 治男
(56)【参考文献】
【文献】特開平01-190235(JP,A)
【文献】国際公開第2016/147214(WO,A1)
【文献】特開2015-188934(JP,A)
【文献】特開2002-346651(JP,A)
【文献】特開2005-198361(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 15/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工板を金型に供給する工程と、
前記金型による前記被加工板の打ち抜き加工によって長方形状の
長辺に沿った幅狭領域、及び、短辺に沿った、前記幅狭領域と比較して幅が広い幅広領域が形成された加工体を得る工程と、
複数の前記加工体を積み重ね、これらを締結することによって積層鉄心を得る工程と、を備え、
前記加工体を得る工程は、
前記被加工板における、前記加工体となる領域である加工体形成領域の長辺に沿って、前記加工体形成領域の
前記幅狭領域の外側及び内側に領域を有するスリットを形成するスリット形成工程と、
前記加工体形成領域の中央部を円形に打ち抜く内径抜き工程と、
前記スリット形成工程及び前記内径抜き工程後において、前記加工体形成領域を打ち抜く加工体抜き工程と、を有する、積層鉄心の製造方法。
【請求項2】
前記内径抜き工程は、前記スリット形成工程後に行われる、請求項1記載の積層鉄心の製造方法。
【請求項3】
前記内径抜き工程では、前記スリットに補強部材を挿入した状態で、前記中央部を打ち抜く、請求項2記載の積層鉄心の製造方法。
【請求項4】
前記スリット形成工程では、平面視5辺以上で構成される前記スリットを形成する、請求項1~3のいずれか一項記載の積層鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、固定子を構成する積層鉄心の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
積層鉄心はモータの部品であり、所定の形状に加工された複数の電磁鋼板(加工体)を積み重ね、これらを締結することによって形成される。モータは積層鉄心からなる回転子(ロータ)及び固定子(ステータ)を備え、回転子にシャフトを取り付ける工程、固定子にコイルを巻きつける工程などを経て完成する。固定子の積層鉄心を構成する複数の電磁鋼板は、例えば金型によって板状の固定子材料(被加工板)が打ち抜き加工されることにより得られる(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
固定子の積層鉄心は、スロットの配置等に応じて、平面視長方形状に形成される場合があり、この場合、電磁鋼板は長方形に形成される。ここで、電磁鋼板が長方形とされる場合においては、電磁鋼板が正方形とされる場合と比較して、打ち抜き加工によって生じる電磁鋼板内の応力のバランスが悪くなってしまう。このことにより、電磁鋼板が変形し固定子の性能が劣化するおそれがある。
【0005】
そこで、本開示は、固定子を構成する積層鉄心の製造方法において、電磁鋼板(加工体)の変形による固定子の性能劣化を抑制することが可能な固定子の積層鉄心の製造方法を説明する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一つの観点に係る固定子の積層鉄心の製造方法は、被加工板を金型に供給する工程と、金型による被加工板の打ち抜き加工によって長方形状の加工体を得る工程と、複数の加工体を積み重ね、これらを締結することによって積層鉄心を得る工程と、を備え、加工体を得る工程は、被加工板における、加工体となる領域である加工体形成領域の長辺に沿って、加工体形成領域の外側にスリットを形成するスリット形成工程と、加工体形成領域の中央部を円形に打ち抜く内径抜き工程と、スリット形成工程及び内径抜き工程後において、加工体形成領域を打ち抜く加工体抜き工程と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本開示に係る固定子の積層鉄心の製造方法よれば、電磁鋼板(加工体)の変形による固定子の性能劣化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】
図1は固定子を構成する積層鉄心の一例を示す斜視図である。
【
図2】
図2は
図1に示す積層鉄心に含まれた加工体を示す平面図である。
【
図4】
図4(a)~(h)は打ち抜き加工のレイアウトの全体を示す平面図である。
【
図5】
図5(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(a),(b)を拡大して示す平面図である。
【
図6】
図6(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(c),(d)を拡大して示す平面図である。
【
図7】
図7(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(e),(f)を拡大して示す平面図である。
【
図8】
図8(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(g),(h)を拡大して示す平面図である。
【
図10】
図10(a)~(c)は変形例に係るスリットの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。
【0010】
<実施形態の概要>
[1]本実施形態の一つの例に係る固定子の積層鉄心の製造方法は、被加工板を金型に供給する工程と、金型による被加工板の打ち抜き加工によって長方形状の加工体を得る工程と、複数の加工体を積み重ね、これらを締結することによって積層鉄心を得る工程と、を備え、加工体を得る工程は、被加工板における、加工体となる領域である加工体形成領域の長辺に沿って、加工体形成領域の外側にスリットを形成するスリット形成工程と、加工体形成領域の中央部を円形に打ち抜く内径抜き工程と、スリット形成工程及び内径抜き工程後において、加工体形成領域を打ち抜く加工体抜き工程と、を有する。
【0011】
本実施形態の一つの例に係る固定子の積層鉄心の製造方法では、加工体形成領域の中央部に回転子の配置領域が形成された後に、加工体形成領域が打ち抜かれて、長方形状の加工体を得ている。ここで、固定子の積層鉄心は、例えばスロットが一方向で対向して配置される場合があり、この場合にはスロットが形成される領域(一方向で対向する領域)を大きくする必要があるため、加工体が長方形状に形成される。加工体が長方形とされる場合においても、上述した回転子の配置領域(加工体形成領域の中央部)は通常、真円形とされるため、加工体においては、幅が狭い領域(長辺に沿った領域)と幅が広い領域(スロットが形成される領域であり短辺に沿った領域)とが形成されることとなる。このことにより、加工体形成領域の打ち抜きにより加工体形成領域に生じる応力のバランスが悪くなり、幅が狭い領域(長辺に沿った領域)において変形が生じやすくなってしまう。具体的には、当該幅が狭い領域(長辺に沿った領域)は、加工体形成領域が打ち抜かれる際に、予め打ち抜かれている中央部(回転子の配置領域)方向に変形しやすくなってしまう。この点、本製造方法では、加工体形成領域を打ち抜く前工程において、加工体形成領域の長辺に沿って、加工体形成領域の外側にスリットが形成されている。これにより、加工体抜き工程は、幅が狭い領域(長辺に沿った領域)の内側(回転子の配置領域として打ち抜かれた領域)及び外側(スリットが形成された領域)が共に打ち抜かれた状態で行われることとなるため、幅が狭い領域(長辺に沿った領域)が特定の方向(例えば内側)に変形することを抑制することができる。以上のように、本製造方法によれば、加工体の変形による固定子の性能劣化を抑制することができる。
【0012】
[2]上記第1項に記載の製造方法において、内径抜き工程は、スリット形成工程後に行われてもよい。上述したように、本製造方法では、スリットを形成することによって打ち抜き加工による加工体の変形を抑制しているところ、加工体抜き工程だけでなく内径抜き工程よりも前にスリット形成が行われることによって、スリット形成による加工体の変形抑制効果を、内径抜き工程に対しても及ぼすことができる。このことで、例えばスリットの長さ又は幅等を調節することによって、加工体抜き工程だけでなく内径抜き工程に係る加工体の変形を適切に抑制できる。
【0013】
[3]上記第2項に記載の製造方法において、内径抜き工程では、スリットに補強部材を挿入した状態で、中央部を打ち抜いてもよい。内径抜き工程よりも前にスリット形成が行われる場合には、内径抜き工程時において、加工体形成領域の長辺に沿った領域がスリット形成領域側(外側)に変形するおそれがある。この点、内径抜き工程において、スリットに補強部材が挿入されていることにより、内径抜き工程によっても長辺に沿った領域がスリット形成領域側(外側)に変形しにくくなる。すなわち、スリットに補強部材を挿入することにより、加工体の変形による固定子の性能劣化をより適切に抑制することができる。
【0014】
[4]上記第1項~第3項に記載の製造方法において、スリット形成工程では、平面視5辺以上で構成されるスリットを形成してもよい。金型の打ち抜き加工によってスリットが形成される際、金型のパンチで一度打ち抜かれた部分(カス)が、再度スリットを通過して加工体形成領域の表面に戻ってきてしまう場合がある。カスがスリットから加工体形成領域の表面に戻ってくることにより、その後の、加工体を積み重ねる工程に影響がでるおそれがある。これに対して、スリットが平面視5辺以上のような複雑な形状とされることにより、カスがスリットを通過しにくくなるため、加工体を積み重ねる工程に影響がでることを抑制できる。
【0015】
<実施形態の例示>
以下に、本開示に係る実施形態の一例について、図面を参照しつつより詳細に説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【0016】
[積層鉄心]
まず、
図1及び
図2を参照して、積層鉄心1の構成について説明する。積層鉄心1は、固定子(ステータ)の一部である。固定子は、積層鉄心1に巻線が取り付けられたものである。固定子が回転子(ロータ)と組み合わせられることにより、電動機(モータ)が構成される。積層鉄心1は略角筒形であり、中央部には回転子配置空間RSが形成されている。
【0017】
積層鉄心1は、複数の電磁鋼板ES(加工体)が積層されることにより構成されている。電磁鋼板ESは、後述する金型による打ち抜き加工によって固定子材料SM(被加工板)(
図3参照)から得られる。電磁鋼板ESは、平面視略長方形状であり、開口11と、スロット12と、ヨーク部13と、接合部14とを有している。
【0018】
開口11は、打ち抜き加工によって電磁鋼板ESの中央部に形成された平面視円形(真円形)の開口領域である。開口11が形成されていることにより、電磁鋼板ESの長辺に沿った領域のうち開口11が形成された中央部分の領域は、幅が狭い幅狭領域Naとされている。これに対して、電磁鋼板ESの短辺に沿った領域は、スロット12を形成するための領域とされており、幅狭領域Naと比較して幅が広い幅広領域Waとされている。
【0019】
スロット12は、打ち抜き加工によって開口11の外周に形成された、巻線(図示せず)を配置するための空間である。電磁鋼板ESは、複数のスロット12を有しており、
図2に示す例では6つのスロット12を有している。6つのスロット12は、半分(3つ)ずつ、電磁鋼板ESの長手方向の両端部に形成されている。すなわち、6つのスロット12は、3つずつ、電磁鋼板ESの長手方向で対向するように、電磁鋼板ESの短辺に沿って形成されている。
【0020】
ヨーク部13は、上述した幅狭領域Na及び幅広領域Waを含む、電磁鋼板ESの全体に設けられている。ヨーク部13のうちコイルが巻かれる部分がティースとして機能している。ヨーク部13の幅及び厚さ等は、モータの用途及び性能に応じて種々の大きさに設定しうる。
【0021】
接合部14は、上下方向で重なり合う電磁鋼板ES同士を接合する部分である。電磁鋼板ESは、その四隅近傍に、それぞれ複数(
図2に示す例では2つ)の接合部14を有している。接合部14は、電磁鋼板ESの表面(上面)において凹部をなし且つ裏面(下面)において凸部をなすように形成されている。積層鉄心1では、上側の電磁鋼板ESの裏面(凸部)と下側の電磁鋼板ESの表面(凹部)とが嵌り込むことによって、上下の電磁鋼板ESが締結されている。なお、複数の積層鉄心1同士が締結されないように、積層体の最下部に位置する電磁鋼板ESでは、接合部14が凸部及び凹部ではなく穿孔とされている。
【0022】
なお、積層鉄心1は、電磁鋼板ESを積み重ね、これらをカシメにより締結することにより構成されていると説明したが、電磁鋼板ESを締結する方法はいかなるものであってもよい。例えば、溶接、接着又は樹脂材料によって複数の電磁鋼板ES同士を締結してもよい。コスト及び作業効率性の点から、カシメ及び溶接が従来から広く採用されている。一方、モータの高いトルク及び低い鉄損を優先させる場合には、カシメ又は溶接の代わりに、樹脂材料又は接着剤を採用すればよい。また、電磁鋼板ESに仮カシメを設け、これによって電磁鋼板ES同士を締結させた後、最終的に仮カシメを積層体から除去することによって積層鉄心1を得てもよい。なお、「仮カシメ」とは打抜き加工によって製造される複数の加工体を一時的に一体化させるのに使用され且つ製品(積層鉄心)を製造する過程において取り除かれるカシメを意味する。
【0023】
[積層鉄心の製造装置]
続いて、
図3を参照して、積層鉄心1の製造装置100について説明する。
【0024】
製造装置100は、帯状の金属板である固定子材料SM(被加工板)から積層鉄心1を製造するための装置である。製造装置100は、アンコイラー110と、送出装置120と、打抜装置130(金型)と、コントローラ140とを備える。
【0025】
アンコイラー110は、コイル状に巻回された帯状の固定子材料SMであるコイル材111が装着された状態で、コイル材111を回転自在に保持する。送出装置120は、固定子材料SMを上下から挟み込む一対のローラ121,122を有する。一対のローラ121,122は、コントローラ140からの指示信号に基づいて回転及び停止し、固定子材料SMを打抜装置130に向けて一方向に間欠的に順次送り出す。
【0026】
コイル材111を構成する固定子材料SMの長さは、例えば500m~10000m程度であってもよい。固定子材料SMの厚さは、例えば0.1mm~0.5mm程度であってもよい。固定子材料SMの厚さは、より優れた磁気的特性を有する積層鉄心1を得る観点から、例えば0.1mm~0.3mm程度であってもよい。固定子材料SMの幅は、例えば50mm~500mm程度であってもよい。
【0027】
打抜装置130は、コントローラ140からの指示信号に基づいて動作する。打抜装置130は、送出装置120によって間欠的に送り出される固定子材料SMを順次打ち抜き加工して電磁鋼板ES(加工体)を形成する機能と、打ち抜き加工によって得られた電磁鋼板ESを順次積層して積層体2(
図1参照)を製造する機能とを有する。打抜装置130は、例えば、パイロット孔P(詳細は後述)を打ち抜くパイロット抜きパンチ、スロット12を打ち抜くスロット抜きパンチ、スリット50(
図4参照。詳細は後述)を打ち抜くスリット抜きパンチ、開口11を打ち抜く内径抜きパンチ、加工体形成領域Ma(詳細は後述)を打ち抜く外径抜きパンチ、及びパイロットピン等を有している(いずれも不図示)。
【0028】
コントローラ140は、例えば、記録媒体(図示せず)に記録されているプログラム又はオペレータからの操作入力等に基づいて、送出装置120及び打抜装置130をそれぞれ動作させるための指示信号を生成し、送出装置120及び打抜装置130に送信する。
【0029】
[積層鉄心の製造方法]
次に、積層鉄心1の製造方法について説明する。積層鉄心1は、加工体である電磁鋼板ESを製造するプロセス(下記(A)工程及び(B)工程)と、複数の電磁鋼板ESから積層鉄心1を製造するプロセス(下記(C)工程)とを経て製造される。より具体的には、積層鉄心1の製造方法は以下の工程を備える。
(A)被加工板である固定子材料SMを順送り金型である打抜装置130に供給する工程(被加工板を金型に供給する工程)
(B)打抜装置130による固定子材料SMの打ち抜き加工によって、長方形状の加工体である電磁鋼板ESを得る工程(加工体を得る工程)
(C)複数の電磁鋼板ESを積み重ね、これらを締結することによって積層鉄心1を得る工程(積層鉄心を得る工程)
【0030】
積層鉄心1の製造方法においては、まず、コイル状に巻回された帯状のコイル材111を準備し、これをアンコイラー110に装着する。コイル材111から引き出された固定子材料SM(被加工板)を打抜装置130に供給する((A)工程)。
【0031】
続いて、打抜装置130において固定子材料SMの打ち抜き加工を実施することにより、開口11、スロット12、及び接合部14等が形成された長方形状の電磁鋼板ES(加工体)を連続して製造する((B)工程)。すなわち、(B)工程では、打抜装置130の各種パンチによって固定子材料SMを打ち抜き、電磁鋼板ESを得る。本実施形態の(B)工程には、以下の工程がこの順序で含まれている。すなわち、後述するスリット形成工程及び内径抜き工程後において、加工体抜き工程が行われている。また、内径抜き工程は、スリット形成工程後に行われている。
(b-0)固定子材料SMにパイロット孔Pを形成する工程
(b-1)固定子材料SMにおける電磁鋼板ESとなる領域である加工体形成領域Maの長手方向両端部にスロット12を形成する工程
(b-2)加工体形成領域Maの長辺に沿って、加工体形成領域Maの外側にスリット50を形成する工程(スリット形成工程)
(b-3)加工体形成領域Maの四隅に接合部14を形成する工程
(b-4)加工体形成領域Maの中央部を円形に打ち抜き開口11を形成する工程(内径抜き工程)
(b-5)加工体形成領域Maを打ち抜く工程(加工体抜き工程)
【0032】
図4~
図8を参照しながら(B)工程について説明する。
図4(a)~(h)は打ち抜き加工のレイアウトの全体を示す平面図である。
図5(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(a),(b)を拡大して示す平面図である。
図6(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(c),(d)を拡大して示す平面図である。
図7(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(e),(f)を拡大して示す平面図である。
図8(a),(b)は
図4に示すレイアウトのうち
図4(g),(h)を拡大して示す平面図である。
【0033】
(b-0)工程は、帯状の固定子材料SMの幅方向両端部にパイロット孔Pを形成する工程である(
図4(a)及び
図5(a)参照)。パイロット孔Pは、打ち抜き加工時の固定子材料SMの位置決めを行うパイロットピンが挿入される孔である。(b-0)工程では、打抜装置130のパイロット抜きパンチが固定子材料SMの幅方向両端部を同時に打ち抜くことにより、同時に2つのパイロット孔Pが形成される。
【0034】
(b-1)工程は、電磁鋼板ESとなる(打ち抜き後に電磁鋼板ESとなる)領域である加工体形成領域Maの長手方向両端部にスロット12を形成する工程である(
図4(b)及び
図5(b)参照)。(b-1)工程では、加工体形成領域Maを囲うように形成された4つのパイロット孔Pにパイロットピンが挿入されて固定子材料SMが固定された状態で、打抜装置130のスロット抜きパンチが加工体形成領域Maの長手方向両端部の6か所(両端部それぞれ3か所ずつ)を打ち抜くことにより、6つのスロット12が形成される。
【0035】
(b-2)工程は、加工体形成領域Maの長辺に沿って、加工体形成領域Maの外側にスリット50を形成する工程である(
図4(c),(d)及び
図6(a),(b)参照)。(b-2)工程では、まず、加工体形成領域Maの一方の長辺側にスリット50が形成され(
図4(c)及び
図6(a)参照)、続いて、加工体形成領域Maの他方の長辺側にスリット50が形成される(
図4(d)及び
図6(b)参照)。(b-2)工程では、加工体形成領域Maを囲うように形成された4つのパイロット孔Pにパイロットピンが挿入されて固定子材料SMが固定された状態で、打抜装置130のスリット抜きパンチが加工体形成領域Maの2つの長辺の外側を打ち抜くことにより、2つの長辺の外側にスリット50が形成される。
【0036】
(b-2)工程では、平面視5辺以上で構成されるスリット50が形成される。本実施形態では、
図6(a),(b)及び
図9に示されるように、平面視8辺で構成されるスリット50が形成される。スリット50は、加工体形成領域Maに近い領域に形成され長手方向の長さが後述する開口11の直径と略同一とされた平面視長方形状の第1領域50aと、加工体形成領域Maとの間に第1領域50aを挟むように加工体形成領域Maの短手方向において第1領域50aに連続し、第1領域よりも長手方向の長さが短い平面視長方形状の第2領域50bとからなる(
図9参照)。第1領域50a及び第2領域50bは、スリット抜きパンチによって一体的に形成される。このように、平面視長方形状の第1領域50a及び第2領域50bが短手方向において連続して形成されているスリット50は、上述したように平面視8辺で構成されている。なお、スリット50は、少なくともその一部が加工体形成領域Maの外側に形成されていればよく、例えば、加工体形成領域Ma内の領域を有していてもよい。また、スリット50は平面視5辺以上であればよく、8辺以外であってもよい。
【0037】
(b-3)工程は、加工体形成領域Maの四隅近傍に、それぞれ複数(例えば2つ)の接合部14を形成する工程である(
図4(e),(f)及び
図7(a),(b)参照)。上述したように、最下部に位置する電磁鋼板ESのみ接合部14が穿孔とされており、その他の電磁鋼板ESの接合部14は表面において凹部をなし且つ裏面において凸部をなす形状とされている。このため、(b-3)工程は、最下層の電磁鋼板ESに係る工程であるか否かによって、処理が異なっている。
【0038】
最下層の電磁鋼板ESに係る(b-3)工程では、加工体形成領域Maを囲うように形成された4つのパイロット孔Pにパイロットピンが挿入されて固定子材料SMが固定された状態で、打抜装置130のパンチが、加工体形成領域Maの四隅近傍の接合部14に対応する領域(合計12か所の領域)を打ち抜くことにより、穿孔である接合部14が形成される(
図4(e)及び
図7(a)参照)。一方、最下層ではない電磁鋼板ESに係る(b-3)工程では、加工体形成領域Maを囲うように形成された4つのパイロット孔Pにパイロットピンが挿入されて固定子材料SMが固定された状態で、打抜装置130のパンチが、加工体形成領域Maの四隅近傍の接合部14に対応する領域(合計12か所の領域)をプレス加工することにより、表面において凹部をなし且つ裏面において凸部をなす接合部14が形成される(
図4(f)及び
図7(b)参照)。
【0039】
(b-4)工程は、加工体形成領域Maの中央部を円形に打ち抜き、開口11を形成する工程である(
図4(g)及び
図8(a)参照)。(b-4)工程では、加工体形成領域Maを囲うように形成された4つのパイロット孔Pにパイロットピンが挿入されて固定子材料SMが固定されると共に、2つのスリット50にパイロットピン55(補強部材)が挿入された状態で、打抜装置130の内径抜きパンチが加工体形成領域Maの中央部を円形に打ち抜く。これにより、加工体形成領域Maの中央部に円形の開口11が形成される。このように、内径抜き工程では、スリット50にパイロットピン55を挿入した状態で中央部を打ち抜き、開口11が形成されている。開口11は、例えば真円形状とされる。なお、スリット50に挿入されるパイロットピン55は、例えばスリット50の長手方向中央部分にのみ挿入されてもよいし、第2領域50bの長手方向の長さに対応する領域に挿入されてもよいし、第1領域50aの長手方向の長さに対応するようにスリット50の全域に挿入されてもよい。また、スリット50には、パイロットピン55以外の部材(スリット50の空間を満たすことができる、例えばピン状の部材)が、補強部材として挿入されてもよい。
【0040】
(b-5)工程は、加工体形成領域Maを打ち抜く工程である(
図4(h)及び
図8(b)参照)。(b-5)工程では、加工体形成領域Maを囲うように形成された4つのパイロット孔Pにパイロットピンが挿入されて固定子材料SMが固定された状態で、打抜装置130の外径抜きパンチが、加工体形成領域Maを打ち抜くことにより、長方形状の加工体である電磁鋼板ESが得られる。
【0041】
そして、上記(b-1)工程~(b-5)工程を経て得られた電磁鋼板ESを所定の枚数重ね合わせ、これらをカシメにより締結することによって、積層鉄心1が得られる((C)工程)。
【0042】
次に、上述した固定子を構成する積層鉄心1の製造方法の作用効果について説明する。
【0043】
本実施形態に係る積層鉄心1の製造方法は、被加工板である固定子材料SMを打抜装置130に供給する工程と、打抜装置130による固定子材料SMの打ち抜き加工によって長方形状の加工体である電磁鋼板ESを得る工程と、複数の電磁鋼板ESを積み重ね、これらを締結することによって積層鉄心1を得る工程と、を備え、電磁鋼板ESを得る工程は、固定子材料SMにおける、加工体となる領域である加工体形成領域Maの長辺に沿って、加工体形成領域Maの外側にスリット50を形成するスリット形成工程と、加工体形成領域Maの中央部を円形に打ち抜く内径抜き工程と、スリット形成工程及び内径抜き工程後において、加工体形成領域Maを打ち抜く加工体抜き工程と、を有する。
【0044】
このような製造方法では、加工体形成領域Maの中央部に回転子の配置領域となる開口11が形成された後に、加工体形成領域Maが打ち抜かれて、長方形状の電磁鋼板ESを得ている。ここで、本実施形態の積層鉄心1のように、固定子の積層鉄心は、例えばスロットが一方向で対向して配置される場合がある。この場合にはスロットが形成される領域(一方向で対向する領域)を大きくする必要があるため、加工体形成領域Maが長方形状に形成される。加工体形成領域Maが長方形とされる場合においても、上述した回転子の配置領域(加工体形成領域の中央部)は通常、真円形とされるため、加工体においては、幅狭領域Na(長辺に沿った領域)と幅広領域Wa(スロットが形成される領域であり短辺に沿った領域)とが形成されることとなる。このことにより、加工体形成領域Maの打ち抜きにより加工体形成領域Maに生じる応力のバランスが悪くなり、幅狭領域Na(長辺に沿った領域)において変形が生じやすくなってしまう。具体的には、当該幅狭領域Na(長辺に沿った領域)は、加工体形成領域Maが打ち抜かれる際に、予め打ち抜かれている開口11(回転子の配置領域)方向に変形しやすくなってしまう。
【0045】
この点、本実施形態に係る製造方法では、加工体形成領域Maを打ち抜く前工程において、加工体形成領域Maの長辺に沿って、加工体形成領域Maの外側にスリット50が形成されている。これにより、幅狭領域Na(長辺に沿った領域)の内側(開口11が形成された領域)及び外側(スリット50が形成された領域)が共に打ち抜かれた状態で加工体抜き工程が行われることとなるため、幅狭領域Na(長辺に沿った領域)が特定の方向(例えば内側)に変形することを抑制することができる。以上のように、本実施形態に係る積層鉄心1の製造方法では、加工体の変形による固定子の性能劣化を抑制することができる。
【0046】
本実施形態に係る積層鉄心1の製造方法では、上述した内径抜き工程(開口11を形成する工程)が、スリット形成工程後に行われる。上述したように、本実施形態に係る積層鉄心1の製造方法では、スリット50を形成することによって打ち抜き加工による加工体の変形を抑制しているところ、加工体抜き工程だけでなく内径抜き工程よりも前にスリット形成が行われることによって、スリット50の形成による加工体の変形抑制効果を、内径抜き工程に対しても及ぼすことができる。このことで、例えばスリットの長さ又は幅等を調節することによって、加工体抜き工程だけでなく内径抜き工程に係る加工体の変形を適切に抑制できる。
【0047】
本実施形態に係る積層鉄心1の製造方法では、内径抜き工程において、スリット50にパイロットピン55等の補強部材を挿入した状態で、中央部を打ち抜く。内径抜き工程よりも前にスリット50の形成が行われる場合には、内径抜き工程時において、加工体形成領域Maの長辺に沿った領域(すなわち、スリット50の内側の領域)が、スリット50の形成領域側(外側)に変形するおそれがある。この点、スリット50にパイロットピン55等の補強部材が挿入された状態で内径抜き工程が行われることにより、内径抜き工程によっても加工体形成領域Maの長辺に沿った領域が外側に変形しにくくなる。すなわち、スリット50に補強部材を挿入することにより、加工体の変形による固定子の性能劣化をより適切に抑制することができる。
【0048】
本実施形態に係る積層鉄心1の製造方法では、スリット形成工程において、平面視5辺以上(例えば8辺)で構成されるスリット50を形成する。打抜装置130の打ち抜き加工によってスリット50が形成される際、パンチで一度打ち抜かれた部分(カス)が、再度スリットを通過して加工体形成領域Maの表面に戻ってきてしまう(カス上がりが発生する)場合がある。カスがスリット50から加工体形成領域Maの表面に戻ってくることにより、その後の、加工体を積み重ねる工程に影響がでるおそれがある。これに対して、スリット50が5辺以上のような複雑な形状とされることにより、カスがスリット50を通過しにくくなるため、上述したカス上がりを抑制し、加工体を積み重ねる工程に影響がでることを抑制することができる。なお、スリット50は中央部が特に変形しやすいため、上述した補強部材がスリット50の中央部に挿入されやすくなるように、スリット50の中央部は他の部分と比較して幅広に形成されていてもよい。また、スリットの一例として、
図9に示すスリット50を説明したが、スリットは例えば
図10(a)~
図10(c)に示すスリット150,250,350であってもよい。
図10(a)に示すスリット150は、スリット50と同様に平面視8辺で構成されており、開口11の直径と略同一とされた平面視長方形状の第1領域150aと、加工体形成領域Maの短手方向において第1領域150aに連続し、第1領域よりも長手方向の長さが短い平面視長方形状の第2領域150bとからなる。スリット150は、長手方向の長さが短い第2領域150bが、第1領域150aよりも加工体形成領域Maに近い側に形成されている点において、スリット50と異なる(スリット50では、長手方向の長さが長い第1領域50aが、第2領域50bよりも加工体形成領域Maに近い側に形成されている)。
図10(b)に示すスリット250は、平面視6辺で構成されており、開口11の直径と略同一とされた平面視長方形状の第1領域250aと、加工体形成領域Maの短手方向において第1領域250aに連続し、第1領域250aに連続する側の辺が長辺、第1領域250aに連続しない側の辺が短辺とされた平面視台形状の第2領域250bとからなる。
図10(c)に示すスリット350は、スリット250と同様に平面視6辺で構成されており、開口11の直径と略同一とされた平面視長方形状の第1領域350aと、加工体形成領域Maの短手方向において第1領域350aに連続し、第1領域350aに連続する側の辺が長辺、第1領域350aに連続しない側の辺が短辺とされた平面視台形状の第2領域350bとからなる。スリット350は、平面視長方形状の第1領域350aが、平面視台形状の第2領域350bよりも加工体形成領域Maに近い側に形成されている点において、スリット250と異なる(スリット250では、平面視台形状の第2領域250bが、平面視長方形状の第1領域250aよりも加工体形成領域Maに近い側に形成されている)。
【符号の説明】
【0049】
1…積層鉄心、50…スリット、55…パイロットピン(補強部材)、130…打抜装置(金型)、ES…電磁鋼板(加工体)、Ma…加工体形成領域、SM…固定子材料(被加工板)。