(57)【要約】【課題】外形サイズ、内形サイズが同一でティース幅のみ異なるステータを、１台の金型で製造することができ、しかもティース幅の可変範囲が大きく、スロット内に未打ち抜き領域を生じさせない積層鉄心の製造方法および装置を提供する。【解決手段】薄板材料２０のスロット形成予定領域を円周方向に沿って左半スロット領域２６Ｌと、中間領域２６Ｍと、右半スロット領域２６Ｒからなる複数の領域に分割し、各スロットの中間領域２６Ｍを第１のパンチおよびダイで打ち抜き形成し、各スロットの左半スロット領域２６Ｌを第２のパンチおよびダイで打ち抜き形成し、各スロットの右半スロット領域２６Ｒを第３のパンチおよびダイによって打ち抜き形成することによりスロットを形成する。第１のパンチおよびダイと第２のパンチおよびダイは、スロット中心に対して所定の角度範囲で回転可能とし、ティース幅に応じて回転させる。【選択図】  図１
2013021813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板材料を複数の加工ステーションを有するプレス金型ラインに順次通板し、隣り合うスロットによってその両側が形成される複数の磁極片部を円周方向に備える鉄心片を外形抜きし、この鉄心片をかしめ積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
各スロットを円周方向に沿って一方側の略半スロット領域と、中間領域と、他方側の略半スロット領域からなる複数の領域に分割し、
各スロットの前記中間領域を第１のパンチおよびダイで打ち抜き形成する第１工程と、
各スロットの前記一方側の略半スロット領域を第２のパンチおよびダイで打ち抜き形成する第２工程と、
各スロットの前記他方側の略半スロット領域を第３のパンチおよびダイによって打ち抜き形成する第３工程とによりスロットを形成することを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程により打ち抜く一方側の略半スロット領域と第３工程により打ち抜く他方側の略半領域は、第１工程により打ち抜く中間領域とスロット幅方向にオーバーラップするように打ち抜くことを特徴とする請求項１記載の積層鉄心の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程により打ち抜くスロットの中間領域は、スロットの外径よりも僅かに大きく打ち抜くことを特徴とする請求項１または２に記載の積層鉄心の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程および第３工程において、前記磁極片部の幅に応じて第２のパンチおよびダイと第３のパンチおよびダイを鉄心片の中心の回りに回動させて打ち抜くことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の積層鉄心の製造方法。
【請求項５】
薄板材料のスロット形成予定領域が円周方向に沿って、一方側の略半スロット領域と、中間領域と、他方側の略半スロット領域に分割された複数の領域のうちの前記中間領域を打ち抜く第１のパンチおよびダイを有する中間領域打ち抜きステーションと、
前記複数の領域のうちの前記一方側の略半スロット領域を打ち抜く第２のパンチおよびダイを有する一方側半スロット領域打ち抜きステーションと、
前記複数の領域のうちの前記他方側の略半スロット領域を打ち抜く第３のパンチおよびダイを有する他方側半スロット領域打ち抜きステーションと
を備えた積層鉄心の製造装置。
【請求項６】
前記一方側半スロット領域打ち抜きステーションおよび前記他方側半スロット領域打ち抜きステーションにおいて、前記スロットの幅に応じて第２のパンチおよびダイと第３のパンチおよびダイをそれぞれ鉄心片の中心の回りに回動させる回動手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の積層鉄心の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機や発電機等の回転電機に使用する積層鉄心（固定子、回転子）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は回転界磁を生じさせる巻線を巻いた固定子（ステータ）と、回転界磁によって回転する回転子（ロータ）とを有している。一般的には、固定子鉄心（ステータコア）および回転子鉄心（ロータコア）は、薄板材料（電磁鋼板）を打ち抜いたものを複数枚、積層して作られる。
【０００３】
図５は、一般的な積層鉄心（固定子積層鉄心）１０の斜視図である。この積層鉄心１０は外側の環状積層ヨーク部１１と、その内側に設けられた複数の積層ティース部１２とを有している。積層ティース部１２は積層ティース軸部１３とその内側端部に形成された積層極歯１４を有している。
【０００４】
積層鉄心１０は、同一形状の複数（通常多数）の環状鉄心片１５をかしめ積層して形成されている。各環状鉄心片１５は、内側先部に極歯１６を有するティース片部１７を複数有している。なお、１８はかしめ部、１９は巻線を挿入するスロット部である。
【０００５】
このような積層鉄心１０の環状鉄心片１５を製造するには、図６に示すように、薄板材料２０からスロット部１９を打ち抜く金型、ステータ内形２１を打ち抜く金型、カシメ部１８を打ち抜く金型、ステータ外形２２を打ち抜く金型が用いられる。
【０００６】
通常は、これらの金型は、スロット部１９、ステータ内形２１、ステータ外形２２に合わせて製作され、ステータの形状が異なれば別の金型を準備する必要がある。そのため、ステータにおいての外形サイズ、内形サイズが同一でティース幅ｄ（スロット部の形状）のみ異なる製品を用意するニーズがあっても、ティース幅の違いがあるため、製品毎に金型を製作しなければならず、多大なコストと時間を要する。
【０００７】
そこで、１台の金型でティース幅を変えることが可能な打ち抜き方法が、例えば特許文献１や特許文献２に提案されている。
【０００８】
特許文献１には、図３に示すように、ステータの各スロットを円周方向に２つに分け、その一方側の半スロットを第１スロット打ち抜きステーションＳ１２において第１のパンチおよびダイで打ち抜き形成し、その他方側の半スロットを第２スロット打ち抜きステーションＳ１３において第２のパンチおよびダイによって打ち抜き形成する方法が開示されており、さらに、ステーションＳ１２とＳ１３において、第１、第２のパンチおよびダイの位置をスロットの中心に対して回転させることにより、ティース幅を変更することも開示されている。なお、図３においてＳ１１はロータコアを打ち抜くステーション、Ｓ１４はステータ内形を打ち抜くステーションである。この技術は、１つの積層鉄心を製造する際に、上下の環状鉄心片のティース幅を徐々に狭くして積層鉄心のティース断面の上下に丸みを持たせることを目的としたものであるが、この技術を応用すれば、図４（ａ）に示すように、ティース形状が平行でティース幅ｄ１が小さい製品から、図４（ｂ）に示すようにティース角度が小さくティース幅ｄ２が中程度の製品までを、同一の金型を用いて製造することができる。
【０００９】
特許文献２にも、同様に、積層鉄心における磁極歯等の形状を自由に作成可能な積層鉄心の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−６１３１５号公報
【特許文献２】特開２００９−３３８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、これらの方法では、第１のパンチと第２のパンチをスロット中心に対して回転する角度が制限されているが、ティース幅が広い製品やティース側面に角度が付いた製品を打ち抜く場合に、前記制限された角度以上に第１のパンチと第２のパンチを回転すると、図７に示すように、スロット１９内に打ち抜きされない未打ち抜き領域２８（１つのスロットのみ示す。）が生じる。また、この未打ち抜き領域２８が生じた場合、金型（パンチ、ダイ）の摩耗が急速に進行するため、ヒゲ、バリが発生しやすくなり、これにより金型の破損を招くことにもなる。
【００１２】
そこで本発明は、外形サイズ、内形サイズが同一でティース幅のみ異なるステータを、１台の金型で製造することができ、しかもティース幅の可変範囲が大きく、スロット内に未打ち抜き領域を生じさせない積層鉄心の製造方法および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】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成に係る積層鉄心の製造方法は、薄板材料を複数の加工ステーションを有するプレス金型ラインに順次通板し、隣り合うスロットによってその両側が形成される複数の磁極片部を円周方向に備える鉄心片を外形抜きし、この鉄心片を予め形成されたかしめ部を介してかしめ積層して形成する積層鉄心の製造方法において、
各スロットを円周方向に沿って一方側の略半スロット領域と、中間領域と、他方側の略半スロット領域からなる複数の領域に分割し、
各スロットの前記中間領域を第１のパンチおよびダイで打ち抜き形成する第１工程と、
各スロットの前記一方側の略半スロット領域を第２のパンチおよびダイで打ち抜き形成する第２工程と、
各スロットの前記他方側の略半スロット領域を第３のパンチおよびダイによって打ち抜き形成する第３工程とによりスロットを形成することを特徴とする。
【００１４】
この第１の構成においては、各スロットを円周方向に沿って一方側の略半スロット領域と、中間領域と、他方側の略半スロット領域からなる複数の領域に分割し、第２工程と第３工程によりスロットの一方の半スロット領域と他方の半スロット領域を打ち抜く前に、中間領域を打ち抜くので、その中間領域の幅の分だけティース幅の可変範囲を広くすることができ、また第１工程では中間領域のみを予め打ち抜くので未打ち抜き領域が発生しない。
【００１５】
本発明の第２の構成は、第１の構成における第２工程により打ち抜く一方側の略半スロット領域と第３工程により打ち抜く他方側の略半領域は、第１工程により打ち抜く中間領域とオーバーラップするように打ち抜くことを特徴とする。このように中間領域と一方側の略半スロット領域および他方側の略半スロット領域をスロット幅方向にオーバーラップさせることにより、そのオーバーラップする領域での金型（パンチ、ダイ）の摩耗によるヒゲ、バリの発生に伴う金型の破損を防止することができる。
【００１６】
本発明の第３の構成は、第１工程により打ち抜くスロットの中間領域は、スロットの外径よりも僅かに大きく打ち抜くことを特徴とする。このように半スロットの形成に先立って中間領域をスロット外形よりも僅かに大きく打ち抜いておくことで、中間領域に重なる一方側の略半スロット外形および他方側の略半スロット外形をスロット半径方向でオーバーラップさせることができ、そのオーバーラップする領域での打ち抜き位置のミスマッチを原因とするヒゲ、バリの発生を無くすことができる。その結果、金型（パンチ、ダイ）の摩耗や破損を防止することができる。
【００１７】
本発明の第４の構成は、第２工程および第３工程において、磁極片部の幅に応じて第２のパンチおよびダイと第３のパンチおよびダイを鉄心片の中心の回りに回動させて打ち抜くことを特徴とする。第１工程による中間領域の打ち抜きは固定であるが、第２工程、第３工程で打ち抜く略半スロット領域を、磁極片部の幅に応じて可変させて打ち抜くことにより、ティース幅の可変幅を大きくすることができる。
【００１８】
本発明の第５の構成は、薄板材料のスロット形成予定領域が円周方向に沿って、一方側の略半スロット領域と、中間領域と、他方側の略半スロット領域に分割された複数の領域のうちの前記中間領域を打ち抜く第１のパンチおよびダイを有する中間領域打ち抜きステーションと、
前記複数の領域のうちの前記一方側の略半スロット領域を打ち抜く第２のパンチおよびダイを有する一方側半スロット領域打ち抜きステーションと、
前記複数の領域のうちの前記他方側の略半スロット領域を打ち抜く第３のパンチおよびダイを有する他方側半スロット領域打ち抜きステーションと
を備えた積層鉄心の製造装置である。
この第５の構成により、ティース幅の可変範囲が大きく、磁気特性の低下も抑制できる積層鉄心が得られる。
【００１９】
本発明の第６の構成は、第５の構成において、一方側半スロット領域打ち抜きステーションおよび他方側半スロット領域打ち抜きステーションにおいて、スロットの幅に応じて第２のパンチおよびダイと第３のパンチおよびダイをそれぞれ鉄心片の中心の回りに回動させる回動手段を設けたことを特徴とする。これにより、外形サイズ、内形サイズが同一でティース幅のみ異なるステータを、１台の金型で製造することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ステータにおいて、外径サイズが同一でティース幅のみ異なる製品を１台の金型で製造することができ、特にティース幅が広い製品や、ティース側面に角度が付いた製品の打ち抜きに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る積層鉄心の製造装置の各ステーションを示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る積層鉄心の製造方法で製造可能な製品の範囲の説明図である。
【図３】特許文献１に係る積層鉄心の製造装置の各ステーションを示す説明図である。
【図４】図３の方法で製造可能な製品の範囲の説明図である。
【図５】一般的な積層鉄心の例を示す斜視図である。
【図６】図５の積層鉄心を製造する従来の金型の説明図である。
【図７】従来の製造方法における問題点を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図５に示した積層鉄心１０の製造方法および製造装置について、図１を参照しながら説明する。積層鉄心１０の製造装置は、ロータ外形抜きステーションＳ１と、スロット固定領域抜きステーションＳ２と、左半スロット抜きステーションＳ３と、右半スロット抜きステーションＳ４と、ステータ内形抜きステーションＳ５とを有している。なお、これ以降、カシメステーション、ステータ外形抜きステーション等が続くが、省略している。
【００２３】
ロータ外形抜きステーションＳ１では、両側に予めパイロット孔２３，２４が所定ピッチで形成された板厚０．３〜０．５ｍｍ程度の薄板材料２０から、斜線で示すロータ領域２５をロータ抜きパンチ及びダイ（いずれも図示せず）により打ち抜く。
【００２４】
次に、薄板材料２０からスロットを打ち抜くが、薄板材料のスロット形成予定領域を、円周方向に沿って、一方側の略半スロット領域（左半スロット領域）２６Ｌと、中間領域２６Ｍと、他方側の略半スロット領域（右半スロット領域）２６Ｒに分割された複数の領域に分割する。
【００２５】
スロット固定領域抜きステーションＳ２では、ロータ外形２５ａにつながる中間領域２６Ｍを、第１のパンチおよびダイ（いずれも図示せず）によって打ち抜く。
【００２６】
左半スロット抜きステーションＳ３では、左半スロット領域２６Ｌを、第２のパンチおよびダイ（いずれも図示せず）によって打ち抜く。
【００２７】
次の右半スロット抜きステーションＳ４では、右半スロット領域２６Ｒを、第３のパンチおよびダイ（いずれも図示せず）によって打ち抜く。
【００２８】
次のステータ内形抜きステーションＳ５では、スロット部１９が打ち抜かれた部分のステータ内形２７をステータ内形打ち抜きパンチおよびダイ（いずれも図示せず）によって打ち抜く。
【００２９】
前掲の左半スロット打ち抜きステーションＳ３と右半スロット打ち抜きステーションＳ４には、第２のパンチおよびダイと第３のパンチおよびダイをそれぞれ鉄心片の中心の回りに回動させる回動手段（図示せず）が設けられており、スロットの幅（ティース幅）に応じて第２のパンチおよびダイと第３のパンチおよびダイを回転できるようになっている。
【００３０】
図１のＡに示すように、中間領域２６Ｍの外形を予めスロット径ｒsより僅かに大きく（径ｒm）打ち抜いておくことで、スロット外形箇所での金型（パンチ、ダイ）によるヒゲ、バリの発生を防止することができる。
【００３１】
また、左半スロット抜きステーションＳ３により打ち抜く左半スロット領域２６Ｌと右半スロット抜きステーションＳ４により打ち抜く右半スロット領域は、スロット固定領域抜きステーションＳ２で打ち抜く中間領域２６Ｍとオーバーラップ（重なり代ｗ）するように打ち抜くことにより、そのオーバーラップする領域での金型（パンチ、ダイ）によるヒゲ、バリの発生を防止することができる。
【００３２】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、各スロットを円周方向に沿って左半スロット領域２６Ｌと、中間領域２６Ｍと、右半スロット領域２６Ｒからなる複数の領域に分割し、左半スロット抜きステーションＳ３と右半スロット抜きステーションＳ４によりスロットの左半スロット領域２６Ｌと右半スロット領域２６Ｒを打ち抜く前に、中間領域２６Ｍを打ち抜くので、その中間領域２６Ｍの幅の分だけティース幅の可変範囲を広くすることができ、またスロット固定領域抜きステーションＳ２では中間領域２６Ｍのみを予め打ち抜くので未打ち抜き領域が発生しない。
【００３３】
本実施の形態によれば、図２（ａ）に示すように、ティースの形状が平行でティース幅ｄ１が小さい製品から、図２（ｂ）に示すようにティースの角度が付けられていてティース幅ｄ３が広い製品までを、同一の金型を用いて製造することができる。すなわち、本発明の実施の形態では、ｄ３１＝ｄ３−ｄ１の範囲まで可変でき、図４に示す従来のｄ２１＝ｄ２−ｄ１に対して、可変範囲の幅が中間領域２６Ｍの幅程度、広がることになる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ１  ロータ外形抜きステーション
Ｓ２  スロット固定領域抜きステーション
Ｓ３  左半スロット抜きステーション
Ｓ４  右半スロット抜きステーション
Ｓ５  ステータ内形抜きステーション
１０  積層鉄心
１１  環状積層ヨーク部
１２  積層ティース部
１３  積層ティース軸部
１４  積層極歯
１５  環状鉄心片
１６  極歯
１７  ティース片部
１８  かしめ部
１９  スロット部
２０  薄板材料
２３，２４  パイロット孔
２５  ロータ領域
２６Ｌ  一方側の略半スロット領域（左半スロット領域）
２６Ｍ  中間領域
２６Ｒ  他方側の略半スロット領域（右半スロット領域）
２７  ステータ内形
【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】
2013021813.tif 000007
【図６】
2013021813.tif 000008
【図７】
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