(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス加工ラインに通板した被加工板から、磁極片毎にヨーク片を分割したヨーク片部、該ヨーク片部に基部が連結された磁極軸片部および該磁極軸片部の先端に設けられている歯片部を有する複数枚の分割鉄心片を形成し、該分割鉄心片をかしめ積層して、磁極軸部の積層下端側および積層上端側の幅をそれぞれ積層上端および積層下端に向かって漸減させて前記磁極軸部の４つの角を丸くした分割積層鉄心を形成し、前記分割積層鉄心同士を両端に形成された連結部を介して複数連結して環状とする積層鉄心を製造する方法において、
前記磁極軸片部の先側に形成される前記歯片部の半径方向外側辺と前記磁極軸片部の中心線との角度を鈍角とし、
前記分割積層鉄心を構成する前記分割鉄心片の形成は、積層厚み方向中間部までは第１、第２の金型を後退させて前記分割鉄心片の磁極軸片部の幅を増やして打抜き、前記積層厚み方向中間部を超えた時点から前記第１、第２の金型を前進させて前記磁極軸片部の幅を減して打抜いて行い、
しかも、前記分割鉄心片のａ）前記ヨーク片部の一方の半径方向内側辺、ｂ）前記歯片部の一方の半径方向外側辺、およびｃ）これらを連結する前記磁極軸片部の一方側の輪郭線を形成する第１の抜き孔の形成と、前記分割鉄心片のａ´）前記ヨーク片部の他方の半径方向内側辺、ｂ´）前記歯片部の他方の半径方向外側辺、およびｃ´）これらを連結する前記磁極軸片部の他方の輪郭線を形成する第２の抜き孔の形成は、前記第１、第２の金型を用いて異なる工程で順次行われることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の積層鉄心の製造方法において、前記ヨーク片部の半径方向内側辺と前記磁極軸片部の中心線の角度は直角であって、前記第１、第２の金型は、前記ヨーク片部の半径方向内側辺に沿って移動させることを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法によって製造された積層鉄心であって、前記磁極軸部の幅が、前記積層厚み方向中間部を最大幅として積層上端側および積層下端側から徐々に広くなっていることを特徴とする積層鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線を分割積層鉄心の磁極に馴染ませて巻回できるとともに、絶縁被膜および巻線自体を損傷させることなく磁極に巻回できる積層鉄心およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、積層鉄心の磁極への巻線は、磁極毎にヨークを分割した分割積層鉄心に対して行うことにより容易化され、また高密度に巻回できるようになっている。しかし、巻線は加工性があるとはいえ、磁極への巻回の際に、磁極上端部と磁極下端部で隙間が生じ、巻線の密度を更に向上させることができない。
この問題に対処する技術として、例えば、特許文献１には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層鉄心（分割積層鉄心）の磁極軸部９０を、断面からみてその上端部９１および下端部９２の幅が漸減したものが開示されている。これによると、磁極軸部９０への巻線が、磁極軸部９０の上端部９１および下端部９２に隙間を生じさせることなく巻回できるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４８５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような、磁極軸部９０への巻線は、巻線に張力を与えながら高速で行われているが、磁極軸部９０の積層厚みは厚く、しかも磁極軸部９０の上端部９１および下端部９２を除く部分の側面が平面状（磁極軸部９０の幅が同一）になっているため、巻線がその側面に密に当接していない場合がある。特に、積層鉄心（分割積層鉄心）の厚みが厚いものほど、その傾向があり、巻線の占積率を極限まで高めることが難しく、また、これが騒音発生の一因になる場合もある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、巻線を磁極軸部に可及的高密度にて巻回できて電磁気特性が優れるとともに、騒音発生を防止可能な積層鉄心およびその製造方法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】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
前記目的に沿う第１の発明に係る積層鉄心の製造方法は、プレス加工ラインに通板した被加工板から、磁極片毎にヨーク片を分割したヨーク片部、該ヨーク片部に基部が連結された磁極軸片部および該磁極軸片部の先端に設けられている歯片部を有する複数枚の分割鉄心片を形成し、該分割鉄心片をかしめ積層して、磁極軸部の積層下端側および積層上端側の幅をそれぞれ積層上端および積層下端に向かって漸減させて前記磁極軸部の４つの角を丸くした分割積層鉄心を形成し、前記分割積層鉄心同士を両端に形成された連結部を介して複数連結して環状とする積層鉄心を製造する方法において、
前記磁極軸片部の先側に形成される前記歯片部の半径方向外側辺と前記磁極軸片部の中心線との角度を鈍角とし、
前記分割積層鉄心を構成する前記分割鉄心片の形成は、積層厚み方向中間部までは第１、第２の金型を後退させて前記分割鉄心片の磁極軸片部の幅を増やして打抜き、前記積層厚み方向中間部を超えた時点から前記第１、第２の金型を前進させて前記磁極軸片部の幅を減して打抜いて行い、
しかも、前記分割鉄心片のａ）前記ヨーク片部の一方の半径方向内側辺、ｂ）前記歯片部の一方の半径方向外側辺、およびｃ）これらを連結する前記磁極軸片部の一方側の輪郭線を形成する第１の抜き孔の形成と、前記分割鉄心片のａ´）前記ヨーク片部の他方の半径方向内側辺、ｂ´）前記歯片部の他方の半径方向外側辺、およびｃ´）これらを連結する前記磁極軸片部の他方の輪郭線を形成する第２の抜き孔の形成は、前記第１、第２の金型を用いて異なる工程で順次行われる。
【０００９】
第１の発明に係る積層鉄心の製造方法において、前記磁極軸部の積層厚み方向中間部の幅は、前記角を丸くした積層上端側および積層下端側の積層部を除く前記磁極軸部の平均幅に対して０．５〜８％の範囲で増大していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１および２記載の積層鉄心の製造方法、および請求項３記載の積層鉄心は、磁極軸部の幅が、積層厚み方向中間部を最大幅として積層上端側および積層下端側から広くなっているので、磁極軸部への巻線の巻回を、磁極軸部の全体に渡って馴染んで隙間なくできる。これにより、巻線を磁極軸部に可及的高密度にて巻回できて電磁気特性が優れるとともに、このような巻回によって騒音の発生を防止できる積層鉄心を得ることができる。
また、太い巻線であっても、隙間を生じさせることなく巻回することができ、これによって銅損が減少するので、例えば、回転機（モータおよび発電機）の効率を高めることができる。
【００１１】
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の一例である固定子積層鉄心について説明する。
図示しない固定子積層鉄心は、環状のヨーク鉄心の内側に複数個、例えば８〜１６個の磁極１１を有している。そして、固定子積層鉄心のヨーク（ヨーク鉄心）を磁極１１毎に分割して形成される分割積層鉄心１０は、それぞれ分割ヨーク鉄心であるヨーク部１２と磁極１１を有し、磁極１１はヨーク部１２に基部が連結される磁極軸部１３と、磁極軸部１３の先端に設けられている歯部１４とを有している。
【００１３】
この分割積層鉄心１０は、磁極片毎に環状のヨーク片が分割された分割鉄心片１５、１６を、各分割鉄心片１５、１６のヨーク片部１７およびこれに基部が連結されている磁極軸片部１８に形成された周知形状のかしめ部１９を介してかしめ積層されたものである。なお、最下部の分割鉄心片１６のかしめ部は貫通孔（かしめ孔５４、図３参照）となっている。
積層された分割鉄心片１５、１６の下（積層１枚目）からｎ１枚目（例えば３〜１０枚程度）までの分割積層鉄心１０の磁極軸部１３、すなわち積層下端側の積層部の幅が下方に向かって、磁極軸部１３の中心線Ｌを基準にして左右対称に徐々に短くなっている。また、分割鉄心片１５、１６の上から（ｎ３−ｎ２）枚目までの磁極軸部１３、すなわち積層上端側の積層部も上方に向けてその幅が左右対称に徐々に短くなっている。なお、ｎ３は分割鉄心片の最終積層枚数をいう。
このように、磁極軸部１３の積層上端側および積層下端側の幅をそれぞれ積層上端および積層下端に向かって漸減させ、磁極軸部１３の断面４隅の角部２０〜２３を丸く（例えば、円弧状または楕円弧状）形成しているので、巻線がより円滑に磁極軸部１３に沿って曲がる。
【００１４】
また、分割積層鉄心１０の残りのｎ２−ｎ１枚の磁極軸部１３、すなわち積層上端側および積層下端側の積層部を除く中央部分の幅は、積層厚み方向中間部２４の幅Ｗ１を最大幅として、積層上端側（ｎ２−１枚目）および積層下端側（ｎ１＋１枚目）から徐々に広くなっている。すなわち、磁極軸部１３の中央部分の幅が、上下方向に向かってそれぞれ、積層厚み方向中間部２４の中心線を基準にして徐々に短くなっている。
ここで、積層厚み方向中間部２４に位置する磁極軸部１３の幅Ｗ１は、角部２０〜２３を丸くした積層上端側および積層下端側の積層部を除く中央部分の磁極軸部１３（ｎ２−１枚目からｎ１＋１枚目までの分割鉄心片１５、１６の磁極軸片部１８）の平均幅Ｗに対して、０．５〜８％（好ましくは、下限を１％、上限を５％）の範囲で増大させている。
【００１５】
以上のように構成することで、磁極軸部１３の断面の輪郭は、円弧状または楕円弧状となって、磁極軸部１３の厚み方向中央を膨らませた形状となる。これにより、磁極軸部１３への巻線の巻回を、磁極軸部１３の周面（上面、側面、および下面）のすべてに渡って馴染んで隙間なくできる。
なお、磁極軸部１３の膨らみ形状は、例えば、使用する巻線の太さ（径）、材料特性（弾性率）、または分割鉄心片の積層厚みに応じて決定する。
【００１６】
また、分割積層鉄心１０において、磁極軸部１３の基部が連結されるヨーク部１２の半径方向内側辺２５、２６は直線状となって、半径方向内側辺２５と半径方向内側辺２６とが一直線上（同一直線上）にある。このため、ヨーク部１２の半径方向内側辺２５、２６に対し、磁極軸部１３の幅方向の中心からなる中心線Ｌが、垂直（直角）となるように、ヨーク部１２に磁極軸部１３が連結されている。
そして、磁極軸部１３の先部（すなわち、半径方向内側）が連結される歯部１４の半径方向外側辺２７、２８は、磁極軸部１３の中心線Ｌに対する角度θが、鈍角（例えば、１００度以上１３０度以下の範囲）となるように形成されている。
【００１７】
このため、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すような分割鉄心片１５の磁極軸片部１８の幅が異なる形状を、図示しない同一の金型（スロット部打抜き装置の一例）を使用して打抜く場合、この金型を、ヨーク片部１７の半径方向内側辺２５、２６（分割積層鉄心１０と同じ位置になるので同一の名称および番号を使用する）に沿って、中心線Ｌに向けて進退させる。これにより、分割積層鉄心１０の歯部１４の半径方向の幅が、積層厚み方向中間部２４を最大幅として、積層上端側および積層下端側から徐々に広くなる。
従って、分割積層鉄心１０を構成する分割鉄心片１５、１６においても、ヨーク片部１７の半径方向内側辺２５、２６に対して、磁極軸片部１８が垂直に形成される。また、この磁極軸片部１８に対しては、歯片部２９の半径方向外側辺２７、２８が角度θで形成される。
【００１８】
分割鉄心片１５、１６の半径方向外側の背面部には、あり溝状の切欠きからなる係合部３０がそれぞれ形成されている。この係合部３０は図示しない治具にこの分割積層鉄心１０を固定する場合に使用する。これにより、この部分を治具に係止して容易にかつ精度よく組み立てることができる。
また、分割鉄心片１５はヨーク片部１７の一方側に突出部３１を、他方側に切欠き部３２を有し、分割鉄心片１６はヨーク片部１７の一方側に切欠き部３３を、他方側に突出部３４を有している。この実施の形態では、分割鉄心片１５、１６をそれぞれ３枚ずつ交互に連続して積層された分割積層鉄心１０のヨーク部１２の両側に凹部と凸部からなる連結部３５、３６を形成している。そして、隣り合う分割積層鉄心１０の連結部３５、３６を噛合させて、所望枚数（例えば、５０枚以上３００枚以下程度）積層した環状の固定子積層鉄心となるようにしている。この実施の形態では、分割鉄心片はそれぞれ３枚ずつ連続積層しているが、例えば、２枚または４枚以上の複数枚ずつ連続して積層する場合も本発明は適用される。
【００１９】
続いて、図３を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法について説明する。
まず、分割鉄心片１５、１６が採取される長さの被加工板の一例である条材（例えば、厚さが０．１５〜０．５ｍｍの珪素鋼板）４０を用意し、これを少なくとも工程１から工程１０のプレス加工処理を順次行うプレス加工設備に導入する。なお、条材４０はパイロット孔４１、４２を基準にして、図示しない搬送手段によって工程１〜工程１０を順次間歇搬送されている。
【００２０】
工程１で条材４０の幅方向両側にパイロット孔４１、４２を形成する。工程２で各分割鉄心片１５、１６の一方の半径方向外側辺２８、半径方向内側辺２６およびこれに連結する磁極軸片部１８の一方の輪郭線４３を形成する第１の抜き孔４４を形成する。この第１の抜き孔４４を形成するパンチとダイとからなる（以下の金型においても同じ）第１の金型（スロット部打抜き装置の一例）は、半径方向内側辺２６に沿って移動し、磁極軸片部１８の幅が調整できるようになっている。工程３では、各分割鉄心片１５、１６の他方の半径方向外側辺２７、半径方向内側辺２５およびこれに連結する磁極軸片部１８の他方の輪郭線４５を形成する第２の抜き孔４６を形成する。この第２の抜き孔４６を形成する第２の金型（スロット部打抜き装置の一例）は、半径方向内側辺２５に沿って移動し、磁極軸片部１８の幅が調整できるようになっている。
【００２１】
従って、分割積層鉄心１０を構成する最下層からｎ１番目までの分割鉄心片１５、１６の形成に際しては、この第１、第２の金型を、プレス加工基準ライン（プレス加工ラインの中心、すなわち、条材４０の中心線であって磁極軸片部１８の中心線でもある）に対して徐々に後退させながら、第１、第２の抜き孔４４、４６の打抜き加工を行う。そして、分割積層鉄心１０を構成する（ｎ１＋１）番目から積層厚み方向中間部２４までの分割鉄心片１５、１６の形成に際しては、この第１、第２の金型を、プレス加工基準ラインに対して緩やかに後退させ、磁極軸片部１８の幅を増やしながら、第１、第２の抜き孔４４、４６の打抜き加工を行う。
【００２２】
また、分割積層鉄心１０を構成する積層厚み方向中間部２４を超えた時点から（ｎ２−１）番目までの分割鉄心片１５、１６の形成に際しては、この第１、第２の金型を、プレス加工基準ラインに対して緩やかに前進させ、磁極軸片部１８の幅を減らしながら、第１、第２の抜き孔４４、４６の打抜き加工を行う。そして、分割積層鉄心１０を構成するｎ２番目から積層最終枚数ｎ３までの分割鉄心片１５、１６の製造にあっては、第１、第２の金型をプレス加工基準ラインに対して徐々に前進させて、磁極軸片部２３の幅を漸減させる。
【００２３】
工程４、５では分割鉄心片１５、１６に対して連結部３５、３６となる突出部３１、３４、および切欠き部３２、３３の輪郭を形成する第３〜第６の抜き孔４７〜５０の打抜き加工を第３〜第６の金型によって行う。
ここで、工程４を分割鉄心片１６が通過する場合は、第３、第４の金型の動きは止めており、工程５を分割鉄心片１５が通過する場合は第５、第６の金型の動きを止めておく。
【００２４】
工程６では、各分割鉄心片１５、１６の歯片部２９の両側端部の輪郭の形成を、第７、第８の抜き孔５１、５２を第７、第８の金型によって打抜き加工して行う。工程７では各分割鉄心片１５、１６の背部（半径方向外側中央）に形成される係合部３０（あり溝）を形成する第９の抜き孔５３を第９の金型によって打抜き形成する。工程８では最下層の分割鉄心片１６のかしめ部となる３つのかしめ孔５４の形成を第１０〜第１３の金型によって行う。
【００２５】
工程９では最下層を除く分割鉄心片１５、１６のかしめ部となる３つのかしめ突起５５の形成を第１４〜第１６の金型によって行う。工程１０では、分割鉄心片１５、１６の半径方向内側の輪郭線５６と半径方向外側の輪郭線５７の打抜きを第１７の金型によって打抜き形成する。
なお、工程６、工程７では分割鉄心片１６を形成する場合について説明しているが、分割鉄心片１５も同じ工程によって処理される。また、工程９は分割鉄心片１５を形成する場合について説明したが、分割鉄心片１６も同じ工程によって処理される。そして、工程１０に使用する第１７の金型は、分割鉄心片１５、１６の両方を包含する形状となっている。
【００２６】
工程１０の金型の外形抜きダイに抜き落とされた分割鉄心片１５、１６は順次かしめ積層されて、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す分割積層鉄心１０が形成される。分割鉄心片１５、１６の積層にあっては、図１（Ｂ）に示すように、分割鉄心片１５、１６を交互に複数枚（例えば２〜６枚）重ねるのが好ましい。これによって、分割鉄心片１５、１６が極めて薄い場合でも連結部３５、３６の噛合部分が一定の厚みを有することになり、分割積層鉄心１０の組み立て効率が向上する。なお、当然のことながら、分割積層鉄心１０の各磁極軸部１３には所定のコイルが巻回された後、組み立てられる。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、第１の金型を工程２で、第２の金型を工程３で用いて、それぞれ第１、第２の抜き孔４４、４６を形成している。
【００２８】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部または全部を組合せて本発明の積層鉄心およびその製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、積層鉄心の磁極数を特定して説明したが、本発明の要旨を変更しない範囲で、磁極数、積層鉄心の形状は任意に選択できる。
【００２９】
また、積層鉄心の製造方法において、幅の異なる磁極軸片部の形成に際しては、一つの工程で金型を動かし、形成される磁極軸片部の幅を変えているが、複数の工程に分けて金型の移動を行うようにしてもよいし、大量生産の場合は金型の位置を固定した複数の工程（ステーション）を有して分割鉄心片の加工を行ってもよい。
また、金型を動かす距離を積層する分割鉄心片の位置に応じて変えることにより、磁極軸部の上部および下部の積層部と、これらの積層部を除いた部分の断面形状を、円弧状または楕円弧状だけでなく、他の形状に変えることができる。
更に、前記実施の形態において、分割鉄心片１５、１６の歯片部２９の両側端部の輪郭を形成する第７、第８の金型を、プレス加工（基準）ラインの中心に対して進退させ、抜き孔５１、５２の位置を変えることにより、歯片部２９をスキューさせた構成のものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る積層鉄心を構成する分割積層鉄心の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ矢視断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同分割積層鉄心を構成する分割鉄心片の平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る積層鉄心の製造方法の工程の説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例に係る分割積層鉄心の磁極軸部の断面図、平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：分割積層鉄心、１１：磁極、１２：ヨーク部、１３：磁極軸部、１４：歯部、１５、１６：分割鉄心片、１７：ヨーク片部、１８：磁極軸片部、１９：かしめ部、２０〜２３：角部、２４：積層厚み方向中間部、２５、２６：半径方向内側辺、２７、２８：半径方向外側辺、２９：歯片部、３０：係合部、３１：突出部、３２、３３：切欠き部、３４：突出部、３５、３６：連結部、４０：条材（被加工板）、４１、４２：パイロット孔、４３：輪郭線、４４：第１の抜き孔、４５：輪郭線、４６：第２の抜き孔、４７：第３の抜き孔、４８：第４の抜き孔、４９：第５の抜き孔、５０：第６の抜き孔、５１：第７の抜き孔、５２：第８の抜き孔、５３：第９の抜き孔、５４：かしめ孔、５５：かしめ突起、５６、５７：輪郭線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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