(57)【要約】【課題】  回し積みを併用した積層接着法を採用しながら、不良品の発生を効果的に抑制した積層鉄心、その製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】  回転積層工程において、鉄心薄板２は、回転ダイにより回転力を与えられて鉄心薄板群３の上面に着座するのであるが、着座時点で回転余力（回転慣性）を残している場合がある。ところが、鉄心薄板２が鉄心薄板群３の上面に着座すると、鉄心薄板２の下面に形成されたかしめ凸部Ｋ２が鉄心薄板群３の最上部に位置する鉄心薄板２の上面に形成されたかしめ凹部Ｋ３（あるいは、計量穴Ｋ１）に嵌り込み、鉄心薄板２の正規位置からのオーバランが防止される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状薄鋼板から所定の形状に抜き形成された鉄芯薄板を、当該所定形状に対応させて順次回転させた後に積層接着してなる積層鉄芯において、当該積層鉄芯を構成する鉄芯薄板に、前記回転時における回転角度を規制するための位置決め嵌着部が形成されたことを特徴とする積層鉄芯。
【請求項２】
前記位置決め嵌着部が、半抜き突起として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の積層鉄心。
【請求項３】
前記位置決め嵌着部が、切り起こし突起として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の積層鉄心。
【請求項４】
前記鉄芯薄板に形成される位置決め嵌着部が、磁気的平衡への影響を抑制すべく、隣接する磁極間のほぼ中間部位に形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の積層鉄心。
【請求項５】
前記鉄芯薄板に形成される位置決め嵌着部が、磁気抵抗の増加を抑制すべく、当該鉄芯薄板の外周面に近接して形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の積層鉄心。
【請求項６】
予めその表面に接着剤の薄膜層を備える帯状薄鋼板から所定の形状の鉄芯薄板を抜き形成する工程と、当該鉄芯薄板に前記位置決め嵌着部を形成する工程と、前記接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の積層鉄芯に係る製造方法。
【請求項７】
帯状薄鋼板から所定の形状の鉄芯薄板を抜き形成する工程と、当該鉄芯薄板に位置決め嵌着部を形成する工程と、当該鉄芯薄板表面に接着剤を塗布する工程とを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の積層鉄芯に係る製造方法。
【請求項８】
帯状薄鋼板から所定の形状の鉄芯薄板を抜き形成する複数の打抜き加工手段と、回転積層時における回転角度を規制するための位置決め嵌着部を当該鉄芯薄板に形成する加工手段と、当該鉄芯薄板を前記位置決め嵌着部に規制された角度で順次回転させながら積層接着する回転積層手段と、前記回転積層開始後に接着剤を硬化させる接着剤硬化手段とを備えることを特徴とする積層鉄芯の製造装置。
【請求項９】
前記複数の打抜き加工手段の中間部位に、鉄芯薄板表面へ接着剤を塗布する手段が併設されていることを特徴とする、請求項８に記載の積層鉄芯の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子や回転子に用いられる積層鉄心、その製造方法、およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機用の積層鉄心は一般に、電磁鋼板のフープ材（薄帯板）を素材として、順送り金型装置により製造される。順送り金型装置では、フープ材に対してパイロット穴やスロット部、内径ティース等の打抜き加工が順次行われて鉄心薄板が連続的にかたちづくられ、外形打抜き後の鉄心薄板を所定の枚数積層して固着させることにより積層鉄心が製造される。鉄心薄板の固着には、各鉄心薄板にかしめ用の凹凸を形成しておき、積層時に圧着させてかしめ結合させる積層かしめ法や、積層後にレーザ溶接等によって鉄心薄板を結合する積層溶接法も存在するが、結合部位の磁気特性の劣化等が生じ難いことから、順送り金型装置内でフープ材の表面に接着剤を塗布し、外形打抜きと同時に鉄心薄板を積層して接着させる積層接着法（特許文献１，２参照）が広く採用されており、接着剤として熱硬化性のものを用いて加熱することにより接着強度を高めた積層接着法（特許文献３参照）も公知となっている。また、フープ材の表面に予め熱硬化性絶縁皮膜を形成しておき、外形打抜き積層工程で加熱および加圧を行うことにより、接着剤の塗布工程を省いた積層接着法も提案されている（特許文献４〜６参照）。
【０００３】
鉄心薄板の素材であるフープ材は、圧延加工により製造されるため、圧延ロールの平行度や外径の不均一等に起因して、圧延送り方向と直交する方向（すなわち、幅方向）に微少な板厚偏差が生じる。そのため、外形打抜き後の鉄心薄板をそのまま積層した場合、完成した積層鉄心の両端面が平行にならず、その積層鉄心が組み込まれた回転電機の性能を低下させる虞がある。そこで、積層工程のダイを回転可能な構造としておき、所定枚数（一枚、あるいは複数枚）の鉄心薄板が打抜かれた時点でダイを所定角度（例えば、４５°ないし１８０°）回転させ、鉄心薄板の回転位置を変化させながら積層（いわゆる、回し積み）して板厚偏差による問題を解消する技術が提案されている（特許文献７参照）。
【特許文献１】特開２００１−２５２１８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２１８５０号公報
【特許文献３】特開２００３−３３７１１号公報
【特許文献４】特開２００１−１８５４３２号公報
【特許文献５】特開２００１−１８５４３３号公報
【特許文献６】特開２００１−２９１８２７号公報
【特許文献７】特開平５−４２３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜６の積層接着法に特許文献７の回し積みを採用した場合、以下に述べるような問題が生じていた。近年、積層鉄心の製造にあたっては、需要の増大や製品コストの低減等の要求に応じるべく、順送り金型装置の作動速度を上昇させる方向にある。この場合、積層工程において、ごく短時間で鉄心薄板を回し積みさせるべくダイ部内に積層されている先に抜き込まれている鉄心薄板群（鉄心積層部）に回転方向の大きな慣性力が作用する。その結果、このダイ部内に抜き込まれ保持されているた鉄心薄板群がダイ部保持内面に対してわずかにオーバランしてしまう可能性があった。
【０００５】
オーバランしたダイ部内の鉄心薄板群の上へ、次に外形を打抜かれて積層されてくる鉄心薄板とは、この時オーバランした分だけ回転方向にずれているうえ、抜き込まれた際にパンチにより押し込まれて先に抜き込まれていた鉄心薄板と当接し、接着剤部分が硬化を始めることで、ダイ部内でスロット部や内径ティース等がずれた状態で製造されてしまい、回転電機の固定子や回転子として使用できなくなる。このような積層鉄心は、接着剤の剥離除去を行うことで鉄心薄板の再利用に供することも可能であるが、実際には製造効率の問題等から不良品として廃棄処分されており、生産性の低下や製造コストの上昇を余儀なくされていた。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、回し積みを併用した積層接着法を採用しながら、高速回転による回し積みを可能にすると共に、不良品の発生を効果的に抑制し、且つ強固な積層固着を可能とした積層鉄心、その製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る積層鉄心は、帯状薄鋼板から所定の形状に抜き形成された鉄芯薄板を、当該所定形状に対応させて順次回転させた後に積層接着してなる積層鉄芯において、当該積層鉄芯を構成する鉄芯薄板に、前記回転時における回転角度を規制するための位置決め嵌着部が形成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る積層鉄心は、請求項１に記載の積層鉄心において、前記位置決め嵌着部が、半抜き突起として形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明に係る積層鉄心は、前記位置決め嵌着部が、切り起こし突起として形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明に係る積層鉄心は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の積層鉄心において、前記鉄芯薄板に形成される位置決め嵌着部が、磁気的平衡への影響を抑制すべく、隣接する磁極間のほぼ中間部位に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明に係る積層鉄心は、請求項４に記載の積層鉄心において、前記鉄芯薄板に形成される位置決め嵌着部が、磁気抵抗の増加を抑制すべく、当該鉄芯薄板の外周面に近接して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明に係る積層鉄心の製造方法は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の積層鉄芯に係る製造方法であって、予めその表面に接着剤の薄膜層を備える帯状薄鋼板から所定の形状の鉄芯薄板を抜き形成する工程と、当該鉄芯薄板に前記位置決め嵌着部を形成する工程と、前記接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明に係る積層鉄心の製造方法は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の積層鉄芯に係る製造方法であって、帯状薄鋼板から所定の形状の鉄芯薄板を抜き形成する工程と、当該鉄芯薄板に位置決め嵌着部を形成する工程と、当該鉄芯薄板表面に接着剤を塗布する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明に係る積層鉄心の製造装置は、帯状薄鋼板から所定の形状の鉄芯薄板を抜き形成する複数の打抜き加工手段と、回転積層時における回転角度を規制するための位置決め嵌着部を当該鉄芯薄板に形成する加工手段と、当該鉄芯薄板を前記位置決め嵌着部に規制された角度で順次回転させながら積層接着する回転積層手段と、前記回転積層開始後に接着剤を硬化させる接着剤硬化手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９の発明に係る積層鉄心の製造装置は、請求項８に記載の積層鉄芯の製造装置において、前記複数の打抜き加工手段の中間部位に、鉄芯薄板表面へ接着剤を塗布する手段が併設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
積層接着法に用いる鉄心薄板にオーバランを防止するための位置決め嵌着部を設けるようにしたため、回し積みの際における鉄心薄板のオーバランが防止されるので、高速転回による回し積みが可能となると共に、不良品の発生が軽減されて製品歩留まりが向上する。また、オーバラン防止のための位置決め嵌着部の結合が結合力の増加に寄与し、高い作動速度の下でも確実な積層固着ができ、積層鉄心の生産性の向上、ひいては製品コストの引き下げに貢献することが可能となる。
【００１７】
また、位置決め嵌着部にかしめ部を兼ねさせるようにしたものでは、積層工程において接着部分以外にかしめ部により鉄心薄板が強固に一体化されるため、従来装置で行われていた加熱等の工程を省略することが可能となり、製造装置の複雑化を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明を適用した電動モータ用固定子（ステータ）の製造方法の一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係るストリップレイアウトを示す図であり、図２は鉄心薄板の平面図であり、図３は位置決め嵌着部が形成された部位におけるフープ材の縦断面図であり、図４は実施形態の作用を示す説明図である。
【００１９】
≪積層鉄心の製造工程≫
＜前半打抜き工程＞
本実施形態の場合、フープ材１には、図１の左側に示す前半打抜き工程において、外形を除く鉄心薄板２の基本形状が形成される。すなわち、フープ材１は、順送り金型装置内で間欠送りされながら、先ず、パイロット穴Ｐの打抜き加工（１）、内径下穴ｄ１および外形溝用小穴ｈの打抜き加工（２）、スロット部Ｓの打抜き加工（３）、内径ｄの打抜き加工（４）、内径ティースＴの打抜き加工（５）を順次施される。なお、これらの打抜き加工は順送り金型装置のパンチにより行われるが、その構成が公知のものであるため、本実施形態では順送り金型装置の図示は行わない。また、順送り金型装置として、積層かしめ法を用いたものに接着剤塗布手段を付設したり、積層接着法を用いたものに位置決め嵌着部形成手段を付設すれば、設備コストの大幅な増大が防止できる。
【００２０】
＜オーバラン防止のための位置決め嵌着部形成工程＞
前半打抜き工程が完了すると、フープ材１には、図示しないパンチにより位置決め嵌着部がヨーク部Ｙに形成される。すなわち、フープ材１は、順送り金型装置内で間欠送りされながら、計量穴（位置決め嵌着部）Ｋ１の打抜き加工（６）と、かしめ凸部（位置決め嵌着部）Ｋ２の形成加工（７）とが順次施される。計量穴Ｋ１は、積層鉄心の積層厚制御に用いられる鉄心薄板（計量用の鉄心薄板）２に穿孔され、図３（ａ）に示すようにフープ材１を貫通している。一方、かしめ凸部Ｋ２は、計量用以外の鉄心薄板２に形成され、図３（ｂ）に示すようにパンチによって半抜きすることによりフープ材１の下面に形成される。また、フープ材１の上面には、かしめ凸部Ｋ２が形成された部位にかしめ凹部（位置決め嵌着部）Ｋ３が形成される。なお、計量穴Ｋ１、かしめ凸部Ｋ２、かしめ凹部Ｋ３は、いずれも円筒状の壁面を有しており、かしめ凸部Ｋ２は、計量穴Ｋ１およびかしめ凹部Ｋ３に若干の間隙をもって嵌り込むように寸法設定されている。
【００２１】
＜接着剤塗布工程＞
位置決め嵌着部形成工程が完了すると、フープ材１には、図示しない接着剤供給装置により、図２に示すように、スロット部Ｓ間の磁極部Ｊ部分に接着剤Ｅがスポット状に供給塗布される（８）。なお、計量用の鉄心薄板２の直前に打抜かれる鉄心薄板２に対しては、接着剤Ｅの塗布が行われない。
【００２２】
＜外形打抜き工程＞
接着剤塗布工程が完了すると、外形打抜きパンチにより外形Ｄが図示しない回転ダイ内に打抜かれ、鉄心薄板２が完成する。なお、外形打抜き工程において、外形Ｄには、複数（本実施形態では、８つ）の外形溝Ｍが形成される。
【００２３】
＜回転積層工程＞
外形打抜き工程により得られた鉄心薄板２は、回転ダイと伴に１枚ずつ（あるいは、複数枚ずつ）所定の角度（例えば、９０°）回転した後、すでに積層されている鉄心薄板群３に積層される。これにより、鉄心薄板２は、そのかしめ凸部Ｋ２が鉄心薄板群３の最上部に位置する鉄心薄板２の上面に形成されたかしめ凹部Ｋ３に（あるいは、計量穴Ｋ１）に嵌入することにより相互にかしめ結合されると同時に、磁極部Ｊ部分に塗布された接着剤Ｅが鉄心薄板２間で拡げられ、鉄心薄板２の鉄心薄板群３への接着が行われる。そして、計量穴Ｋ１が形成された鉄心薄板２が打抜かれて積層されると、それ以前に積層されていた鉄心薄板群３が分離され、所定の枚数の鉄心薄板２からなる積層鉄心４（図４参照）が形成される。
【００２４】
≪オーバラン防止≫
回転積層工程において、鉄心薄板２は、回転ダイにより回転力を与えられて鉄心薄板群３の上面に着座するのであるが、前述したように着座時点で回転余力（回転慣性）を残している場合がある。この傾向は、順送り金型装置の作動速度を高く設定した場合に特に顕著となる。ところが、本実施形態の場合、鉄心薄板２が鉄心薄板群３の上面に着座すると、図４に示すように、鉄心薄板２の下面に形成されたかしめ凸部Ｋ２が鉄心薄板群３の最上部に位置する鉄心薄板２の上面に形成されたかしめ凹部Ｋ３（あるいは、計量穴Ｋ１）に嵌り込み、鉄心薄板２の正規位置からのオーバランが防止されることになる。その結果、完成した積層鉄心４では、接着とかしめとを併用したために積層鉄心４における鉄心薄板２間の固着強度が非常に高くなると同時に、スロット部Ｓや内径ティースＴ等のずれがなくなって不良品の発生頻度が低下するのである。
【００２５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は、本発明を電動モータの固定子に適用したものであるが、電動モータの回転子（ロータ）に適用してもよいし、発電機の固定子や回転子に適用してもよい。また、上記実施形態では、位置決め嵌着部が円筒状の壁面を有するものとしたが、平面状の壁面を有する（例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、平面視で矩形を呈する）ものとしてもよいし、図６に示すように切り起こし形状を呈するものとしてもよい。
【００２６】
その他、公知文献の採用が可能である。更に、前述したかしめ結合手段ではなく、例えば、鉄心薄板として外形溝Ｍ（図２参照）が形成されている場合、あるいは、性能上影響が無い場合には、同様の溝を外形に１つ（または、複数）形成し、この（これらの）溝が係合する突起をダイ部内面に形成することで、ダイ部内に抜き込まれて積層されている鉄心薄板群が回転方向にダイ部と一体化することで、ダイ部の回転方向の慣性によるオーバランを阻止することが可能である。
【００２７】
また、上記実施形態では接着剤の固化のために加熱等の工程を設けていないが、接着剤として熱硬化性のものを用いて金型から搬出された後に加熱工程を更に施すようにしてもよい。また、上記実施形態では順送り金型装置内でフープ材の表面に接着剤を塗布するようにしたが、フープ材の表面に予め熱硬化性絶縁皮膜を形成することにより、接着剤の塗布工程を省くようにしてもよい。
【００２８】
その他、オーバラン防止のための位置決め嵌着部の具体的形状や個数、設置部位等についても、磁気的な平衡への影響を抑制するため隣接する磁極間の中間部位に形成し、あるいは磁気抵抗増加を抑制するため外周縁近傍に形成することが好ましいが、実施形態での例示に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係るストリップレイアウトを示す図である。
【図２】鉄心薄板の平面図である。
【図３】位置決め嵌着部が形成された部位におけるフープ材の縦断面図である。
【図４】実施形態の作用を示す説明図である。
【図５】位置決め嵌着部の変形例を示す要部縦断面図である。
【図６】位置決め嵌着部の変形例を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      フープ材
２      鉄心薄板
３      鉄心薄板群
４      積層鉄心
Ｋ１    計量穴（オーバラン防止のための位置決め嵌着部）
Ｋ２    かしめ凸部（オーバラン防止のための位置決め嵌着部）
Ｋ３    かしめ凹部（オーバラン防止のための位置決め嵌着部）
Ｅ      接着剤
【図１】
2006353001.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006353001.tif 000007
【図６】
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