(57)【要約】【課題】磁気特性を劣化することなく、短時間でかつ効率よく単位鉄心を固定でき、磁気特性の良好な積層鉄芯を得ること目的とする。【解決手段】複数枚のシート状鉄心２３を積層した積層鉄心を金型内で加熱固着させることによって電磁積層鉄心を製造する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に加熱・加圧することにより接着力を生じる絶縁被膜を施した電磁鋼板をシ−ト状鉄心に打ち抜き、得られたシ−ト状鉄心を所定枚数積層した後に加熱・加圧して一体化する積層鉄心の製造方法において、上型および下型により打ち抜かれたシ−ト状鉄心を下型内に積層していき、下型の上側には打ち抜き用ダイを配置し、下型の中央部には誘導加熱する高周波誘導加熱装置を配置し、下型の下部側にはワーク保持用ダイを配置し、前記高周波誘導装置の上下には打ち抜き用ダイとワーク保持用ダイへの熱伝導を遮断する断熱材を設け、前記下型の中央部の高周波誘導加熱装置により加熱して積層したシ−ト状鉄心を接着して一体化することを特徴とする電磁積層鉄心の製造方法。
【請求項２】
所定の枚数ごとに、突部をシ−ト状鉄心に設けて、積層鉄心を分離可能にすることを特徴とする請求項１記載の電磁積層鉄心の製造方法。
【請求項３】
絶縁被膜がエポキシ系熱硬化性樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の製造方法による電磁積層鉄心。
【請求項４】
絶縁被膜がアクリル系熱可塑性樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の製造方法による電磁積層鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状鉄心材料を金型で打抜きして形成した薄板を金型内で順次積層し、この積層薄板を加熱加圧して一体化する電磁積層鉄心形成方法とそのモータやトランス等の電磁積層鉄心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＡ機器あるいは音響、映像機器は小型化、高性能化の要求があり、それに呼応して、モ−タの鉄心（電機子、あるいはコアともいう）とマグネットとの隙間を狭くして性能を向上させたりしている。携帯情報端末などに搭載されるモータは振動発生用モータから、ヒンジアクチュエータ用モータなど小型モータが使用されてきて、サイズは直径６ｍｍ以下が主であり、部材等も小さくなり、部品精度もより高まってきている。
【０００３】
携帯電話、携帯情報端末などの電子機器に、小型カメラを搭載した製品が市場に現れ始めてきている。それらの小型カメラの画素数も１１万画素や３５万画素のものが主流である。携帯電話に搭載の小型カメラの画素数は年々増加の傾向にあり、デジタルカメラ市場の低級画素数クラスのものの牙城をとり込んできている。そうした社会市場環境において、携帯電話に搭載の小型カメラで撮影した画像は、ネットで通信されるようになり、世界的な広がりを見せるようになった。携帯電話のカメラもデジタルカメラ同様にオートフォーカス、光学ズームの機能要望が出始めてきた。携帯電話のカメラ搭載のズーム用モータやフォーカス用モータは、モータ直径はφ４ｍｍからφ２．５ｍｍで高さは５ｍｍ程度の大きさが要望されている。その大きさは従来品の寸法で約半分の大きさの要求である。ズームやフォーカス用駆動モータとしては、小型直流モータやステッピングモータなどが好適であるが、サイズが小さいので要望の大きさで最大限トルクを出力するように設計を心がけなくてはならない。
【０００４】
小径モータになってくると、部品の組立精度やトルク特性が大きな問題になってくる。そうした中で、モータの鉄心の積層方法で、従来のパックかしめ方法では、パック構成するに足りるスペースがないなどの点がある。そこで、パックかしめ工法以前に用いられた接着工法などを使用する動きがではじめてきた。
【０００５】
従来の電磁積層鉄心は、電磁鋼板を剪断加工あるいは打ち抜きによってシート状鉄心とした後積層し、さらにボルト締め、かしめ、溶接あるいは接着等により固着するものである。この電磁積層鉄心は積層固着後が表面に絶縁形成され、その絶縁の上にコイルを巻回してモータの鉄心やトランスの鉄心になる。従来の製造方法は小型モータの電磁積層鉄心には検討を要する内容である。
【０００６】
従来例の中で一般的な製造方法は、パックかしめである（例えば、特許文献１参照）。フープ状で供給される帯状鉄心材料（電磁鋼板）を金型で連続打ち抜きによって形成したシート状鉄心の背部に板厚方向に突起の凸部を設け、そのシート状鉄心よりも前に打ち抜かれた前のシート状鉄心の突起の裏側凹部にそのシート状鉄心の突起の凸部を圧入装着される。このパックかしめではシート状鉄心の積層固着が可能であるが、カシメでは強力な固着が難しく、積層がずれたりする。特に鉄心は磁気回路部品であるために、磁気特性の劣化が無視できない場合がある。カシメ部の突起を形成するために、コアの金属組成が微細化してしまい磁気特性が劣化してしまう。劣化を防止するためにコアを焼鈍する場合があるが、表面が錆び易いことやコストアップになるので、特殊な場合以外焼鈍は使っていない。また、パックかしめでは突起部の圧入装着時にシート状鉄心の間に隙間が形成され電磁積層鉄心の磁気特性を劣化させている。
【０００７】
ボルト締めは大型の積層鉄心では使用されることが多い、小型モータではあまり使用されない。ボルト締めでは、ボルトを通すための貫通孔を積層鉄心に設ける必要があり、積層鉄芯の貫通孔に埋め込むボルトの磁気特性と積層鉄心の磁気特性が異なり、場所によって磁気特性のばらつきが発生したり、ボルトと積層鉄心とに隙間が形成されることもある。よって、貫通孔を積層鉄心に設けた場合、積層鉄芯の磁気特性が劣化する。一方、ボルトであるので締結はしっかりしている。
【０００８】
溶接はかしめ用突起などが不要であるので使用されることが多くなってきた。溶接により積層鉄芯を固着する場合には、溶接部に熱的歪みが入ることにより積層鉄芯の磁気特性が劣化することがある。パックかしめよりも磁気特性の劣化が小さいということで使用されるが、設備的に大きくなり、積層鉄心のコストがアップしやすいなどの課題がある。そのために最近では隙間がなく積層された薄板を金型内でレーザー溶接接合した鉄心を形成する方法まで考えられてきた。金型内であるためにプレス用オイルなどが使用され、それがミスト状になって、レーザー溶接の光学系の汚れなどになり、レーザー溶接接合部を維持管理することが日常の生産では困難になる場合がある。小型モータの場合は積層鉄心の大きさが小さいために、レーザー溶接によって接合部が内部まで溶け込んでしまい、大きな熱歪みを加えることになり、鉄心の磁気特性の劣化が予測する以上に悪くなることがある。このため、溶接の熱歪みを最小範囲にすることが重要となっている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００９】
接着剤により接着固着する場合には、シート状鉄心にパックかしめ部などの磁性劣化部がないので、パックかしめ工法に替わって検討されることが多くなった。接着固着はシート状鉄心とシート状鉄心との間に毛細管現象を利用して液体接着剤を流し込んで固着させる方法である。接着剤による接着固着の場合、加圧加熱した状態で毛細管現象で隙間に浸透させることは、一定の均一な隙間が確保できないことや、加熱状態であるために途中で接着剤が硬化してしまうなど、接着剤を均一に流し込むのが困難である。特に接着剤による接着固着は積層鉄心の積層表面に接着剤が残り、その残存した接着剤の処理が小型のモータコアの場合は特に難しいといった問題がある。
【００１０】
また、鉄心に接着剤を塗布して鉄心を積層してその接着剤を硬化させて固着する場合、塗布する量をコントロールする必要がある。量が多いと積層したコア端面から接着剤がはみ出し、接着剤の処理が小型のモータコアの場合は特に難しいといった問題がある（例えば、特許文献４参照）。
【００１１】
以下図面を参照しながら従来のモータの鉄心について説明する。
【００１２】
図７は従来のブラシ付のモ−タの構造図であり、図８はモ−タの鉄心を示す。図７、図８において、３３は鉄心、３４はシャフト、３５はインシュレ−タ、３６はマグネット、３７はコイル、３８はフレ−ム、３９、４０は焼結軸受、４１は整流子、４２はブラシである。
【００１３】
以上のように構成された構造について、以下に説明する。
【００１４】
珪素鋼板を積層したモ−タ鉄心３３の中央部に設けた穴に、シャフト３４を圧入固定している。積層厚みが大きいものでは、シャフト圧入力が大きくなるので、シャフトが曲がらないように、鉄心３３の中央部に設けた穴の径を設計寸法的にコントロールしている。
【００１５】
シャフトが圧入固定された鉄心３３に、鉄心形状に樹脂成形したインシュレ−タ３５を鉄心３３の両端面側から挿入する。鉄心３３と樹脂インシュレータ３５は微小隙間をもっ
て挿入が可能である。樹脂製インシュレータ３５を鉄心３３に保持するためには、保持部分が形成されなくてはならない。通常は２例ある。１例は鉄心３３のティース部に相当するインシュレータ側に微小突起を設けて、その微小突起にて保持力を持たせる場合である。２例目は鉄心３３にはシャフト３４が固定されているので、シャフト３４に嵌合する部分をインシュレータ側に持たせることで、インシュレータが鉄心を装着したときにインシュレータのシャフト嵌合部によって保持される。鉄心３３にはプレスバリなどがあって、樹脂インシュレータ３５は完全な密着状態ではないが、巻線作業には支障がない程度には装着されている。またティース部の鉄心表面側のインシュレータ成形厚を局所的に薄くし、インシュレータの成形性を確保するためには鉄心のティース部外周の積層方向の肉厚を厚くしても、鉄心とインシュレータとの挿入のための隙間は存在する。
【００１６】
インシュレータ３５を装着した鉄心３３付きのシャフト３４に整流子４１を圧入する。整流子４１は整流子ホルダーと複数個の整流子片と絶縁リングとから構成されている。小型モータの整流子４１としては、組立式整流子とモールド式整流子の２種が一般に用いられている。小型モータが携帯用電子機器に用いられる小型直流モータのサイズ程度、直径で４ｍｍ程度の場合には、組立整流子が一般的に多用されている。
【００１７】
さらに、インシュレータ３５で絶縁された鉄心３３にコイル３７を巻回して、そのコイル３７の通電箇所を整流子片の端子部に取り付け、半田で導通させて、さらに、リング状のバリスタを整流子片の端子部に導通接続してモ−タのアマチュア巻線組立体を作る。
【００１８】
次に、アマチュア巻線組立体の整流子片のカーリング円弧部表面をラッピング処理し、アマチュア巻線組立体全体を洗浄する。
【００１９】
有底のある円筒状のフレ−ムの底の中央部に焼結軸受３９を固定し、そのフレ−ム３８の外周垂下部の内周側にマグネット３６が取り付けられている。そのマグネット３６には着磁が施されている。洗浄したアマチュア巻線組立体のシャフト３４を焼結軸受３９に挿入し、ブラシ４２のついたブラケットをフレ−ム３８に取り付けてモ−タを組み立てる。
【００２０】
ブラシ４２といえば、通常はブラシとブラシ端子の組立体を示すことが多いが、ブラシは貴金属部材を使用するために、可能な限り材料を少なくするために、摺動するブラシ部とモータ外部に導き出しブラシ端子部に部材を分けている。
【００２１】
ブラシ４２の厚さは０．０５ｍｍから０．１ｍｍであって、ブラシに比べて板厚が厚いブラシ端子に圧接固定されて、ブラシ端子をブラケットに固定している。ブラシ端子の板厚が厚いためにブラケットとの固定がしっかりしている。ブラシは貴金属が使用されたグラッド材から構成されている。
【００２２】
図８で示すモータの鉄心３３は珪素鋼板をプレス加工機で打ち抜き、板状の鉄心の表面に凹凸を形成し、金型内でその凹凸部を重ね合わせて積層するパック工法で製作される。パック４３の位置は鉄心のほぼ中央半径になるティース部に形成されているが、モータが小さくなればそれに対応して鉄心のティース幅も小さくなり、パック径の小さなものになる。従来のモータではそのパック径は２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度である。
【特許文献１】特開２０００−１２５５１９号公報（第５−６頁、図１、図２、図７）
【特許文献２】特開平７−１１２２９６号公報（第３頁、図１）
【特許文献３】特開平１１−２９０９６５号公報（第７頁、図２）
【特許文献４】特開平７−１７０６９９号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、背景技術で説明したように、小径モータになってくると、部品の組立精度やトルク特性が大きな問題になってくる。モータの電磁積層鉄心の課題は以下の通りである。
（１）パックかしめ、レーザー溶接などの溶接、ボルト締めはコアの磁気特性の劣化が大きい。
（２）パックかしめでは小型モータではコアが小さいのでかしめ部の形成ができない。
（３）小型モータの積層鉄心では、レーザー溶接などの溶接接合では、溶接熱がコア全体に伝導されていない為コアの温度が上昇し、接合が安定せず、溶接焼けなどの接合の内部溶け込みが発生し、劣化が著しくなる。
（４）接着剤の浸透固着では、接着剤の浸透状態が場所によってばらつき、コアの積層厚みのばらつきが発生し、厚み管理ができなくなる。さらには、断面表面に残存する接着剤を取り除く処理ができない。
【００２４】
本発明は上記問題点を鑑み、磁気特性の劣化の小さな電磁積層鉄心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】
【００２５】
上記課題を解決するために本発明では、モータの鉄心に使用される珪素鋼板をプレス加工機で打ち抜き、シート状鉄心の板状の個片を重ね合わせて積層して製作する。従来例に示したパック工法は磁気特性の劣化が大きいので、鉄心を重ね合わせた状態で加熱させて、板材の表面にコーティングしていた接着層を固着させて積層させた鉄心を製作する。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の発明によれば、金型内で高周波誘導加熱によって電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着して電磁鋼板の積層鉄心を得ることができる。このため、磁気特性を劣化することなく、短時間でかつ効率よく単位鉄心を固定でき、磁気特性の良好な電磁積層鉄心を得る方法が確立することができるという有利な効果が得られる。
【００２７】
また、請求項２記載の発明によれば、電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着するのを突部で分離するという有利な効果が得られ、磁気特性を劣化することなく、短時間でかつ効率よく単位鉄心を固定でき、磁気特性の良好な電磁積層鉄心を得ることができるという有利な効果が得られる。
【００２８】
また、請求項３記載の発明によれば、金型内で電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着する接着剤がエポキシ系熱硬化性樹脂であって、モータが高温に曝される場合には使用することができるという有利な効果が得られる。
【００２９】
また、請求項４記載の発明によれば、金型内で電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着する接着剤がアクリル系熱可塑性樹脂であって、一般環境下で使用することができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の請求項１に記載の発明は、表面に、加熱・加圧することにより接着力を生じる絶縁被膜を施した電磁鋼板をシート状鉄心に打ち抜き、得られたシート状鉄心を所定枚数積層した後に加熱・加圧して一体化する積層鉄心の製造方法において、上型および下型により打ち抜かれたシート状鉄心を下型内に積層していき、下型の上側には打ち抜き用ダイを配置し、下型の中央部には誘導加熱する高周波誘導加熱装置を配置し、下型の下部側にはワーク保持用ダイを配置し、前記高周波誘導装置の上下には打ち抜き用ダイとワーク保
持用ダイへの熱伝導を遮断する断熱材を設け、前記下型の中央部の高周波誘導加熱装置により加熱して積層したシート状鉄心を接着して一体化することを特徴とする電磁積層鉄心の製造方法としたものであり、磁気特性を劣化することなく、短時間でかつ効率よく単位鉄芯を固定でき、磁気特性の良好な積層鉄芯を得ることができる。金型内で高周波誘導加熱によって電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着して電磁鋼板の積層鉄心を得ることができるために、磁気特性を劣化することなく、短時間でかつ効率よく単位鉄心を固定でき、磁気特性の良好な電磁積層鉄心を得る方法を確立することができるという作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項２に記載の発明は、所定の枚数ごとに、突部をシート状鉄心に設けて、積層鉄心を分離可能にすることを特徴とする請求項１記載の電磁積層鉄心の製造方法としたものであり、電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着するのを突部で分離するという作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項３に記載の発明は、絶縁被膜がエポキシ系熱硬化性樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の製造方法による電磁積層鉄心としたものであり、金型内で電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着する接着剤がエポキシ系熱硬化性樹脂であって、モータが高温に曝される場合には使用することができるという作用を有する。
【００３３】
本発明の請求項４に記載の発明は、絶縁被膜がアクリル系熱可塑性樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の製造方法による電磁積層鉄心としたものであり、金型内で電磁鋼板の表面にコーティングした接着力を生じる絶縁被膜で鉄心同士を固着する接着剤がアクリル系熱可塑性樹脂であって、一般環境下で使用することができるという作用を有する。
【実施例１】
【００３４】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は小型モータの断面図である。実施例１における小径モータの全体の構成を説明する。
【００３６】
図１に示すように、小径モータは、駆動マグネット１を内周面に取付けられたフレーム２と、そのフレーム２の内部に配設された回転子３とを備えている。前記回転子３にはシャフト４と、電機子５を備えている。その回転子３はフレーム２に設けられた焼結軸受６と、ブラケット７に設けられた焼結軸受８によって両端を回転自在に支持される。フレーム２は、有底中空筒状に形成される。その円筒部の内周部に駆動マグネット１が配設されたフレーム２の開口部には、その開口部に嵌合したブラケット７を備えている。フレーム２は、磁性鋼板を深絞り加工して製作される。ブラケット７も磁性鋼板をプレス絞り加工して製作されるが、ブラシ部の取り付けのために樹脂成形と一体的に形成される。
【００３７】
電機子５はシャフト４に圧入固定された積層鉄心９のティース部にコイル１０は巻回されている。だたし、積層鉄心９とコイル１０との絶縁のために、鉄心９の表面は電着塗装１１で絶縁処理されている。整流子１２は、シャフト４に取付けられ、コイル１０に電気的に接続されている。整流子１２は、コイル１０を接続するための３個の端子部１３を有している。整流子は組立整流子である。
【００３８】
整流子１２には、２つのブラシ１４が摺動係合している。ブラシ１４は、ブラケット７に一体に取付けられたブラシホルダ１５により保持されている。ブラシホルダ１５は、たとえば、絶縁性の合成樹脂またはガラス繊維入り合成樹脂などの絶縁材料により金属性ブ
ラケット７に一体的に形成されている。ブラシホルダ１５には、一対の接続端子１６が取付けられている。ブラシ１４は、接続端子１６に電気的に接続されている。接続端子１６の端部１７は、ブラシホルダ１５に設けられた取り出し口１８（切り込み穴ともいう）に差し込んで、モータの外表面から外方に出ている。
【００３９】
小径モータにおいて、接続端子１６から、ブラシ１４を通ってさらに整流子１２を介してコイル１０に電流を流せば、鉄心９に磁界が発生し、駆動マグネット１によって発生している磁界中にその回転子３がおかれることになるので、回転子３にトルクが作用することになり、回転子３は回転する。その回転を安定にするために、ブラシと整流子を用いて電流を必要なコイルに通電させ続けることができ、シャフト４が回転し、出力が得られる。
【００４０】
フレーム２の有底側から飛び出したシャフト４はモータの出力側である。使用される形態によって、シャフト４の出力側はシャフト４にギア部をローレット加工する場合や、樹脂ギアを圧入する場合など何らかの部材を付けることがある。
【００４１】
もう一方の軸受８は、シャフト４の反出力側を回転自在に支承している。焼結軸受８の近傍には、スラスト方向荷重を受けるためにシャフト４の端面は球状に加工され、スラスト板１９にその端面が当接している。スラスト板１９は厚さが薄く、樹脂材料でできているために、スラスト荷重を受けるためにはスラスト板１９の下にもう少し強度のある材料でもって受ける必要がある。実施例では金属のブラッケット７で受けている。焼結軸受８はブラケット７に設けた凹部に圧入固定されている。
【００４２】
焼結軸受８側の軸受構成は一般いわれるピボット軸受である。スラスト方向の荷重はシャフト先端の球部とスラスト板とのピボット軸受で構成されている。スラスト板１９には、低摺動樹脂材料を使用する。
【００４３】
ブラケット７はモータのシールド効果をより持たせるために、金属で形成されている。すなわち、金属板材をプレス加工にて、穴加工や曲げ加工を施している。モータが１Ｗ程度の直流モータでは樹脂性のブラケットであることが多い。本願のように携帯電話のカメラレンズ駆動モータのような小型モータでは、できるだけ薄いブラケットにするために強度の関係から金属板で形成している。さらに電機雑音などのことを考慮し、用途が通信機器であることから判断しても明確なようにブラケットは金属板で形成している。金属板は当然導電性であることから、電気が流れる箇所とは絶縁がなされなくてはいけない。すなわち、ブラケット７には絶縁を兼ねたブラシホルダ１５が一体で樹脂成形形成される。そのブラシホルダ１５には電気配線をモータ外部に導き出すために取り出し口１８が形成され、その取り出し口１８に端部１７を挿入することで、モータ内部から外部への電気導きだすことができる。端部１７は接続端子１６の一方の端に形成され、もう一方にはブラシ１４が取り付けられている。接続端子１６はブラシ１４の取り付け部と端部１７はシャフト軸からみて９０度離れた位置になる。それはモータ外部に出た端部１７を半田接続して、リード線やフレキシブルプリント基板に接続することによって、半田熱でブラシホルダ１５の樹脂が溶けて、挿入力が低下し、ブラシ位置が動いてしまい、ブラシと整流子の摺動位置がずれて信頼性を損なうことないようにするためである。またその半田熱が接続端子１６を伝導する距離をかせいで、ブラシ１４へ半田熱が伝わりにくくしている。そのため、接続端子１６は放熱ができるように大きく、さらには、ブラシ１４から離れた位置に端子部を形成する。また、焼結軸受８はブラケット７を凹部に加工した円筒部に圧入固定される。
【００４４】
直流モータであるために、電気的入力としては例えばＤＣ２．８Ｖでは−端子と＋端子の２端子に電圧を印加する、すなわち、−端子は０Ｖを印加し、＋端子には２．８Ｖを印
加する。接続端子は基本的に２つ（一対）である。接続端子にはそれぞれブラシが取り付けられている。基本的にモータの整流子片が多数であっても、ブラシ１４は２つである。
【００４５】
ブラシホルダ１５を一体成形でブラケット７に形成し、ブラケット７の中央部の凹部にスラスト板を挿入してから焼結軸受８を圧入する。次に、そのブラシホルダ１５の付いたブラケット７に、あらかじめ、ブラシ１４を固定した接続端子１６をそのブラシホルダ１５の取り出し口１８に挿入する。
【００４６】
次に、モータの鉄心と絶縁処理について説明する。
【００４７】
モータの鉄心９は珪素鋼板をプレス加工機で打ち抜き、板状の鉄心個片を指定枚数重ね合わせて鉄心のブロックを作り、そのようにして重ね合わせた鉄心のブロックを金型内で加圧しつつ加熱させて、板材の表面にコーティングしていた接着層を固着させて積層させた鉄心を製作する。板材の表面にコーティングされている接着層は熱硬化性ものと熱可塑性のものがあるが、鉄心の部材への固定方法で、熱硬化性か熱可塑性かを使い分けている。本願のようなシャフトと鉄心が固定される場合では熱硬化性接着層のあるものを使用している。熱可塑性でも問題ないが、積層された鉄心に熱が加わる工程がある場合は熱硬化性が好ましい。
【００４８】
珪素鋼板を積層したモ−タ鉄心９の中央部に設けた穴に、シャフト４を圧入固定して、シャフト４の圧入された鉄心９の組立体を製作する。その組立体の状態で、モータの鉄心９とシャフト４に絶縁処理膜を施す。その際に、シャフト４の全体に絶縁処理をすると、軸受部の摺動隙間や整流子の挿入に支障があるので、シャフト４に対しては部分的に絶縁処理膜を施す。すなわちシャフトの両端側はマスキングして絶縁処理膜を付けない状態とし、鉄心９との付け根部のシャフト側には絶縁処理膜を付ける。鉄心９の表面には全面に絶縁処理膜が被服している。
【００４９】
小径モータの場合トルク特性を向上させるためには鉄心の積層厚みを大きくすることである。そうするとモータの全高が決まっているので、整流子１２と鉄心９との隙間も小さくしなくてはならない。鉄心９と整流子１２との隙間はコイルを配置できるのに可能な限り小さくして、整流子のホルダーの下にコイルの巻き回スペースを確保し、絶縁を十分確保している。
【００５０】
図２は金型断面図である。金型の概略全体構成を示す図２を参照して説明する。
【００５１】
電磁鋼板を剪断加工あるいは打ち抜き加工をしてシート状鉄心にするために、金型上部にパンチ２０とダイ２１が設置され、フープ状で供給される帯状電磁鋼板２２を連続的に打ち抜き、シート状鉄心２３を形成する。上形の下部の中央部にはリング状のダイ２１が埋設されて、打ち抜かれたシート状鉄心２３はダイ２１の内に残される。続いて打抜かれたシート状鉄心２３が板厚分だけ下方に移動しながらダイ２１の中を下に移動していく。すなわち、ダイ２１の中にシート状鉄心が積層されていく。
【００５２】
上型と下型の中間部には高周波加熱装置が組み込まれている。高周波加熱装置は品物を高温にするためのものであるので、金型内に構成する場合、他の部材に熱が伝わないように断熱材にて熱の伝わりを抑制している。上型のダイ２１の下には断熱材２４を介して上型への熱の伝わるのを小さくしている。上型に熱が伝わると打ち抜き寸法が熱膨張で変化して安定した寸法の鉄心が得られなくなる。下型に対しても熱が伝わるのを小さくするために、下型部にも断熱材２５を設置している。
【００５３】
断熱材２４、２５との間には高周波加熱装置が配置されるが、金型内には高周波加熱装
置のうちの加熱コイル２６を配置する。コントローラ部は金型の打ち抜き工程と連動して制御できるようにプレスコントローラの近くにおいている。すなわち、金型内に高周波加熱装置の高周波加熱コイルを内蔵したことになる。
【００５４】
高周波加熱コイル２６は円筒状に螺旋巻きされたコイルであって、その加熱コイル２６に交流電流を流すことによって、被加熱物である鉄心の表面付近に高密度のうず電流が発生し、そのジュール熱で鉄心の表面を加熱する。
【００５５】
図３に示すように高周波誘導加熱の原理説明コイル図を表す。図に示すように、丸棒状の金属（被加熱物）２７の周りにコイル２８を巻いて、この加熱コイル２８に交流電流を流すと、被加熱物２７の表面から加熱されていき赤くなってくる。これは高周波電流によってできる高周波磁束が、被加熱物２７を貫通して非常に密度の高いうず電流を誘導し、これによって被加熱物２７の表面が加熱される。このように、コイル２８からはなれて置かれた金属に電流が誘導され、金属が加熱される。本願発明では、この誘導加熱現象を鉄心に金型内で及ぼそうと、金型内に加熱コイルを配置している。また、このうず電流は被加熱物の表面に近いほど強く、内部にいくにつれて、指数関数的に弱くなるので、鉄心の中央部はモータのシャフトが位置する関係で穴が開いているので好適に作用する。
【００５６】
図３で説明したようなコイルを図２に示す金型に設置することで、金型内で鉄心に加熱することができる。図２において、上型のダイ２１内のシート状鉄心は積層されて中央部のコア硬化ゾーンの孔中まで移動してくる。中央ダイ２９まで鉄心は移動してくると、積層分厚み分に相当する積層状態の鉄心に、加熱コイル２６で加熱させて、鉄心の表面に施されていたコーティングの接着層を固着させて積層させた鉄心を製作する。
【００５７】
珪素鋼板をプレス加工機で打ち抜き、シート状鉄心を指定枚数重ね合わせて鉄心のブロックを作り、そのような積層状態のブロック化した鉄心を分離するために、突部出し３０の工程を分離面に形成する。その突部出し３０で形成された突部でもって、鉄心は分離され、加熱されても鉄心は突部固着であって容易に分離できる。
【００５８】
さらに、積層固着された鉄心は上側の打ち抜き工程によって、断熱材２５の箇所をとって、下型の中央部にはリング状のダイ３１が埋設されて、下型ダイ３１の貫通穿孔された孔３２で鉄心は保持される。その貫通穿孔された孔３２から積層固着させた鉄心が取り出されてくる。それは所定の枚数が積層させた鉄心になっている。
【００５９】
積層させた鉄心を分離するために突部の形成方法によって、図４〜図６のような方法がある。個々の分離方法について説明をする。
【００６０】
電磁鋼板の表面には接着力を生じる絶縁被膜を両面に施しているために、積層した鉄心のブロック同士も何も分離する工夫がなければ、ブロック同士が引っ付いてしまうので、ブロックごとに分離する必要がある。ブロックとはモータの積層された鉄心の１個を表していて、１ブロックは１台のモータに使用される鉄心である。
【００６１】
図４はブロック同士間にセパレータ４６を設けている。ブロック４５である電磁積層鉄心の表面には分離用の突部４４が形成されている。ブロック４５の表面の突部４４は直接ブロック同士が当接しないようにセパレータ４６が設けられている。このセパレータ４６は金型内を通過しなくてはならないために、シート状鉄心の外径と同じ形状になっている。金型を共有するためにセパレータ４６は１枚のシート状鉄心である。このセパレータ４６には突部がないシート状態をしている。ブロック４５の突部４４はセパレータ４６と当接している。このセパレータ４６は積層鉄心としては使用できないので、廃棄させることになり、もったいないといえる。
【００６２】
ブロック４５は金型内の高周波誘導加熱によってシート状の鉄心の接着力を生じる絶縁被膜を溶かして固着固定して積層鉄心にしている。
【００６３】
図４のブロックの突部位置はセパレータがブロックの中間に存在するのでブロック上下で突部位置は同じでも問題ない。
【００６４】
図５は図４と同様にブロック同士間にセパレータ４７を設けている。ブロック４８である電磁積層鉄心の表面には分離用の突部の形成はなく、分離用突部４９はセパレータ側に形成されている。ブロック４８同士が直接当接しないようにセパレータ４７が設けられている。このセパレータ４７は金型内を通過しなくてはならないために、シート状鉄心の外径と同じ形状になっている。金型を共有するためにセパレータ４７は１枚のシート状鉄心である。ブロック４８はセパレータ４７の突部４９と当接している。このセパレータ４７は積層鉄心としては使用できないので廃棄する。
【００６５】
ブロック４８は金型内の高周波誘導加熱によってシート状の鉄心の接着力を生じる絶縁被膜を溶かして固着固定して積層鉄心にしている。
【００６６】
図５のセパレータ４７の突部位置は突部だし工程の関係で上下異なる位置に形成されている。図５では電磁積層鉄心には突部がないので、樹脂インシュレータを使用して鉄心とコイルとの絶縁をはかる場合には好適である。
【００６７】
図６はセパレータがなく直接ブロック同士が当接する。ブロック５０である電磁積層鉄心の表面には分離用の突部５１が形成されている。ブロック５０の表面の突部５１は直接ブロック同士が当接しても、当接箇所が突部の先端であるために、分離が可能である。図６は図４、図５のようなセパレータがないので、無駄なく積層鉄心を製作することができる。
【００６８】
ブロック５０は金型内の高周波誘導加熱によってシート状の鉄心の接着力を生じる絶縁被膜を溶かして固着固定して積層鉄心にしている。
【００６９】
板材の表面にコーティングされている接着層は熱硬化性ものと熱可塑性のものがあるが、鉄心の部材への固定方法で、熱硬化性か熱可塑性かを使い分けている。実施例のようなシャフトと鉄心が固定される場合では熱硬化性接着層のあるものを使用している。熱可塑性でも問題ないが、積層された鉄心に熱が加わる工程がある場合は熱硬化性が好ましい。
【００７０】
電磁鋼板の表面には接着力を生じる絶縁被膜を施していて、熱硬化性のものと熱可塑性のものがあるが、接着力を生じる絶縁被膜がエポキシ系熱硬化性樹脂である場合、高熱タイプに使用できるが、接着力を生じる絶縁層を施した電磁鋼板を生産性よく入手するためには、製品での使用区分けでなく、事業体全体で１つに絞って使用していくことが安価な材料選択をしたことになる。接着力を生じるエポキシ系熱硬化性樹脂で、絶縁の膜厚が２〜６μｍである。この程度の厚みの絶縁被膜では高周波誘電で溶けて、鉄心の外に流れ出すようなこともなく、絶縁膜による特性劣化は問題ない。また、同様に電磁鋼板の表面に施す接着力を生じる絶縁被膜はアクリル熱可塑性樹脂でもよい。アクリル熱可塑性樹脂の膜厚は３〜７μｍである。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、帯状鉄心材料を金型で打抜きして形成した薄板を金型内で順次積層し、この積層薄板を加熱加圧して一体化する電磁積層鉄心形成方法とそのモータやトランス等の電磁積層鉄心に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例１による小型モータの断面図
【図２】本発明の実施例１による金型の概略全体構成の金型断面図
【図３】高周波誘導加熱の原理説明コイル図
【図４】本発明の実施例１によるコアブロックの位置関係図
【図５】本発明の実施例１によるコアブロックの位置関係図
【図６】本発明の実施例１によるコアブロックの位置関係図
【図７】従来例のモータの構造断面図
【図８】従来例のモータ鉄心の図
【符号の説明】
【００７３】
１、３６  駆動マグネット
２、３８  フレーム
３  回転子
４、３４  シャフト
５  電機子
６、８、３９、４０  焼結軸受
７  ブラケット
９、３３  鉄心
１０、２８、３７  コイル
１１  電着塗装膜
１２、４１  整流子
１３  端子部
１４、４２  ブラシ
１５  ブラシホルダ
１６  接続端子
１７  端部
１８  取り出し口
１９  スラスト板
２０  パンチ
２１、３１  ダイ
２２  電磁鋼板
２３  シート状鉄心
２４、２５  断熱材
２６  加熱コイル
２７  被加熱物
２９  中央ダイ
３０  突部出し
３２  貫通穿孔された孔
３５  インシュレータ
４３  パック
４４、４９、５１  突部
４５、４８、５０  ブロック
４６、４７  セパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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