(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に加熱および加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板を、金型内に供給して所定の形状に打抜き単位鉄芯とし、加熱および加圧により接着する工程において、１）２段階以上に分けて、供給部材と単位鉄芯とを部分的に連結した状態である単位鉄芯形状に打抜き加工し、２）かかる打ち抜き加工を施した供給部材を同一金型台上に分離して設置された単位鉄芯積層部の上方まで搬送し、３）供給部材と連結した部分を切断すると同時に単位鉄芯を積層及び加圧力を調整されたスプリングを内蔵する最終打抜き金型雄型兼用加圧パンチにより加圧し、４）積層しながら積層部に隣接して設置した加熱装置により２００℃まで加熱し、加圧力を調整されたスプリングを内蔵する最終打抜き金型雄型兼用加圧パンチにより加圧することにより一体化させることを特徴とする積層鉄芯の製造方法。
【請求項２】
単位鉄芯積層部を２つ以上有し、所定枚数積層後直ちに積層部を入れ替えることにより連続的に打抜き固着することを特徴とする請求項１記載の積層鉄芯の製造方法。
【請求項３】
供給部材から最終的に単位鉄芯を切り離すまでに、該単位鉄芯の外周側に設けられた切り欠け部で供給部材と単位鉄芯を接続し、積層部にて切り離すことを特徴とする請求項１又は２に記載の積層鉄芯の製造方法。
【請求項４】
単位鉄芯積層時に積層方向と垂直の方向から鉄芯に対し側圧をかけることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の積層鉄芯の製造方法。
【請求項５】
単位鉄芯が供給部材と部分的に連結した状態に打ち抜き加工するための、雄型打抜き金型と雌型打抜き金型とを有する打抜き加工部を２段階以上具備し、搬送された供給部材より単位鉄芯を打ち抜く加圧力を調整するスプリングが内蔵された最終打抜き金型兼用加圧パンチと、打ち抜いた単位鉄芯を積層する積層鉄芯受け台と、積層鉄芯を加熱する２００℃まで昇温された加熱装置とを有する単位鉄芯積層部を断熱部材を介して同一金型台上に分離して備えたことを特徴とする表面に加熱および加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板積層鉄芯の製造装置。
【請求項６】
単位鉄芯積層部に積層される鉄芯に対し側圧をかけるダンパー機構を有することを特徴とする請求項５記載の積層鉄芯の製造装置。
【請求項７】
単位鉄芯積層部を２つ以上具備し、所定枚数積層後直ちに積層部を入れ替える入れ替え装置と単位鉄芯の排出装置を具備したことを特徴とする請求項５又は６に記載の積層鉄芯の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーターやトランスなどの加工性に優れた積層鉄芯の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁鋼板を用いてモーターやトランス等の積層鉄芯を製造する方法としては、鋼板を打抜きにより単位鉄芯とし、さらに所定枚数の単位鉄芯を積層し、ボルト締め、カシメ、溶接あるいは接着等の手段を用いて固着するのが一般的である。固着された後、積層鉄芯は巻線コイルの組込みなどの処理が施され、トランスやモーターの鉄芯が組み立てられるものである。
【０００３】
積層鉄芯の固着が弱い場合、単位鉄芯に解けたり、隙間が開いたりするとコイルの巻線作業の能率が落ちたり、モーターの場合では騒音や振動の原因となることから、積層鉄芯は強く固着する必要がある。
【０００４】
ところで、ボルト締めにより固着する場合には、ボルトを通す貫通孔を積層鉄芯に設けることが必要であり、積層鉄芯に貫通孔を設けた場合には積層鉄芯の磁気特性が劣化することがあり、同様に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。
【０００５】
また接着剤やワニスを用いて積層鉄芯を固着する場合には、鋼板と鋼板の間に毛細管現象を利用して接着剤やワニスを浸透させ、しかる後加熱などにより固着するのであるが、接着剤やワニスが鋼板全面に浸透せず、鋼板の端部のみ固着するといった問題点がある。
【０００６】
そこで、現在では打抜きと同時に積層鉄芯の固着が可能であるカシメによる固着が一般的である。しかし、カシメでは強固な固着が難しく、トランスの組み立て中に積層鉄芯がずれたり、またカシメにより磁気特性が劣化することがあった。
【０００７】
ところで、表面にあらかじめ接着能を持たせた絶縁被膜、いわゆる接着被膜を施した鋼板を打抜き、積層し、加熱加圧することにより積層鉄芯を固着した場合には、溶接などに見られる磁気特性の劣化も無く、また鋼板同士の接合力も大きいため、強固に固着した鉄芯が得られるものである。
しかし、従来接着被膜を有する電磁鋼板を用いて積層鉄芯を固着する場合には、加熱加圧するために加熱炉中で加圧する必要があったことから固着作業に長時間を要し、作業性が劣るという問題点があった。
【０００８】
このような問題点を解決するため、特開平１１−１４７１４１号公報に、接着被膜を施した電磁鋼板を打抜き加工する際に、同時に加圧加熱することができる装置を用いることにより、固着作業の作業性を飛躍的に向上させる方法が開示されている。これは、打抜き加工装置の打抜き金型下方に単位鉄芯の積層部を設け、加熱装置により昇温すると共に、雄型打抜き金型により加圧することにより積層鉄芯を一体化するというもので、接着能を有する電磁鋼板を加熱加圧により固着する場合、大幅に生産性が向上するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では打抜き金型と鉄芯を積層し加熱する部位が垂直方向に積み重なるため、ストロークの長い大型のプレス装置が必要で、ストロークの短いプレス装置では使用できないという問題点が有った。また、使用する鋼板の板厚が薄くなるにつれて、打抜き精度の確保が難しくなるという問題点が有った。
【００１０】
本発明は、このような打抜き加工装置と積層鉄芯の固着装置が一体化した装置における問題点を解決し、作業性よく積層鉄芯を得られる方法および装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）表面に加熱および加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板を、金型内に供給して所定の形状に打抜き単位鉄芯とし、加熱および加圧により接着する工程において、１）２段階以上に分けて、供給部材と単位鉄芯とを部分的に連結した状態である単位鉄芯形状に打抜き加工し、２）かかる打ち抜き加工を施した供給部材を同一金型台上に分離して設置された単位鉄芯積層部の上方まで搬送し、３）供給部材と連結した部分を切断すると同時に単位鉄芯を積層及び加圧力を調整されたスプリングを内蔵する最終打抜き金型雄型兼用加圧パンチにより加圧し、４）積層しながら積層部に隣接して設置した加熱装置により２００℃まで加熱し、加圧力を調整されたスプリングを内蔵する最終打抜き金型雄型兼用加圧パンチにより加圧することにより一体化させることを特徴とする積層鉄芯の製造方法。
（２）単位鉄芯積層部を２つ以上有し、所定枚数積層後直ちに積層部を入れ替えることにより連続的に打抜き固着することを特徴とする前記（１）記載の積層鉄芯の製造方法。
（３）供給部材から最終的に単位鉄芯を切り離すまでに、該単位鉄芯の外周側に設けられた切り欠け部で供給部材と単位鉄芯を接続し、積層部にて切り離すことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の積層鉄芯の製造方法。
（４）単位鉄芯積層時に積層方向と垂直の方向から鉄芯に対し側圧をかけることを特徴とする前記（１）、（２）又は（３）に記載の積層鉄芯の製造方法。
【００１２】
（５）単位鉄芯が供給部材と部分的に連結した状態に打ち抜き加工するための、雄型打抜き金型と雌型打抜き金型とを有する打抜き加工部を２段階以上具備し、搬送された供給部材より単位鉄芯を打ち抜く加圧力を調整するスプリングが内蔵された最終打抜き金型兼用加圧パンチと、打ち抜いた単位鉄芯を積層する積層鉄芯受け台と、積層鉄芯を加熱する２００℃まで昇温された加熱装置とを有する単位鉄芯積層部を断熱部材を介して同一金型台上に分離して備えたことを特徴とする表面に加熱および加圧することにより接着能を発揮する絶縁被膜が施されている電磁鋼板積層鉄芯の製造装置。
（６）単位鉄芯積層部に積層される鉄芯に対し側圧をかけるダンパー機構を有することを特徴とする前記（５）記載の積層鉄芯の製造装置。
（７）単位鉄芯積層部を２つ以上具備し、所定枚数積層後直ちに積層部を入れ替える入れ替え装置と単位鉄芯の排出装置を具備したことを特徴とする前記（５）又は（６）に記載の積層鉄芯の製造装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する具体的形態について説明する。
本発明では、鉄芯に供する電磁鋼板の表面には加熱および加圧により接着能を発揮する絶縁被膜、いわゆる接着被膜を有する必要がある。接着被膜は必ずしも鋼板両面に全面に施されている必要は無く、十分な接着能を保持しているのであれば片面だけでも良いし、部分的でも良い。また、積層鉄芯に供する電磁鋼板は無方向性電磁鋼板でも方向性電磁鋼板でもよく、一般的な鋼板を電磁鋼板として使用してもかまわない。さらに、高Ｓｉ材やアモルファス合金なども使用可能で、特に板厚が０．１０〜０．３５ｍｍの薄鋼板の使用に適しているが、通常の板厚に対しても適用可能である。
【００１４】
接着能を発揮する絶縁被膜としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの有機樹脂を主成分とするものが一般的であるが、接着能を発揮するものであれば特に限定するものではない。
【００１５】
本発明では単位鉄芯の加工には、単位鉄芯を打ち抜く雄・雌対の打抜き金型が複数必要であり、単位鉄芯形状に打抜く際に２段階以上に分けて打ち抜くものである。この打抜き部にて、電磁鋼板（供給部材）と単位鉄芯とを部分的に連結した状態の単位鉄芯形状に加工した後、供給部材から切り離すこと無く連結した状態で順次送り出し、積層部上方まで搬送し鉄芯積層部内に積層する際に最終的に単位鉄芯に打抜くものである。
【００１６】
すなわち、所定の幅のコイル状にあらかじめ鋼板をスリットしたものを、連続的に或いは間欠的に打抜き金型に送り込み、単位鉄芯に打ち抜く際に打抜き部にて完全に打ち抜くのでは無く、供給部材に形成される単位鉄芯形状の外側の部分と単位鉄芯とを部分的に連結した状態で積層部まで搬送し、しかる後積層部で連結部を切り離し最終的に単位鉄芯に分離した後、積層し加熱加圧することにより鉄芯を固着するものである。
【００１７】
本発明では、図１に示すように、打抜き金型と積層部が供給部材と平行して配置することが可能で有り、特開平１１−１４７１４１号公報に開示されている技術では、使用するプレス装置に長いストロークが必要になるのに対して、ストロークの短いプレス装置で十分使用することができる。また、単位鉄芯形状に完全に切り離さないことから、打抜き部から積層部に搬送する際に、単位鉄芯が供給部材から外れたり位置がずれたりすること無く、確実に積層部まで搬送することが可能である。
【００１８】
しかる後、所定枚数の単位鉄芯が積層された後あるいは積層している間に、積層部に隣接して設置した加熱装置により積層鉄芯を所定温度まで昇温する。このとき、積層されたあるいは積層途中の単位鉄芯の側面からダンパー機構を備えた側圧装置を用いて積層鉄芯の端面揃えを行うものである。
【００１９】
また本発明では、積層部を２個以上具備し、これらを交互に打抜き部直後に配置できるように積層部可動装置を設置することにより、さらに効率を上げることが可能である。
積層完了後あるいは単位鉄芯が供給されるたび毎に加圧装置にて加圧し、接着被膜の接着能を発現させ、積層された単位鉄芯を全体あるいは部分的に接着して鉄芯を固着させるものである。
また、積層部の配置は図２に示すように鋼板の供給方向に垂直な方向に移動する方法だけでなく、積層部を円形に多数配置した回転方式でも良いし、あるいは他の方法を用いても良い。
【００２０】
上記加熱手段としては、通電加熱、誘導加熱、誘電加熱、電磁波照射、直接接触加熱などが使用できる。特に、ヒーターを用いて積層部全体を昇温し接触加熱にて積層した単位鉄芯を加熱する方式では、装置が簡単でコストが安くメリットがある。
さらに、単位鉄芯を積層後、打抜き部直後の位置から移動せしめた際に再度加圧装置にて加圧することも可能である。
【００２１】
本発明では上記加熱装置を打抜き金型から離れたところに設置することにより、積層鉄芯加熱時の打抜き金型の熱変形を抑制でき、打ち抜き精度を確保することが可能で、さらに積層鉄芯を側圧装置より積層端面を揃えることができることから、鉄芯の積み精度を高めることが可能である。
【００２２】
モーター用金型においてはステーターの外周側など磁気特性あるいは加工精度に影響を及ぼさないところにて切り欠け部（連結部）を設け、ほぼ単位鉄芯形状に打ち抜き後、最終的に単位鉄芯を切り離す場合に切り欠け部を切断することにより、さらに容易に精度良く打抜き、積層することが可能である。特に限定するわけではないが、積層部に搬送する際の単位鉄芯と供給部材との連続部は３〜１０点程度で、幅は０．５〜２．０ｍｍ程度が良く、さらには供給部材の送りに対して対称的に配置するのが望ましい。また、後に単位鉄芯を分割する場合、分割単位鉄芯同士で連結部を配置する場合もある。
【００２３】
【実施例】
［実施例１］
図１は本発明の実施例であり、モーターコアの単位鉄芯形状に、接着被膜を施した電磁鋼板１を打抜き、積層し加熱加圧して固着ている状態の断面説明図を示す。
図において、１は電磁鋼板（供給部材）、２は供給部材１より単位鉄心を打ち抜く際の内周打抜き用雄金型、３は金型２に対向して設けられる内周打抜き用雌金型である。また、４及び６は単位鉄芯の外周を部分的に接続部分を残して段階的に打ち抜く外周打抜き用雄金型、５及び７は雄金型４、６に対向して設けられた外周打抜き用雌金型であり、これらの金型で２段階の打ち抜き加工部を形成する。
８は金型台、９は加圧パンチ用スプリング１０を内蔵する最終打抜き金型雄型兼用加圧パンチ、１１は積層鉄芯、１２は積層鉄芯の側面に設ける側圧加圧板、１３は側圧加圧板を介して積層鉄芯を側圧する加圧シリンダーであり、ダンパー機構がこの１２，１３で構成され、１４は断熱部材、１５は積層鉄芯受け台、１６は加熱装置であり、これらで積層部を構成する。
【００２４】
コイル状に巻き取られた状態の電磁鋼板１は供給部材として送り装置により本発明装置内に送り込まれる。打抜き金型の雄型２と雌型３によって供給部材より単位鉄芯の内周側を打ち抜いた後、外周側を打抜き金型の雄型４と６、雌型５と７によって段階的にほぼ鉄芯形状、すなわち部分的に接続部を残して打抜く。供給部材１の送りに従って供給部材と部分的に連続した状態で、単位鉄芯は打抜き部から積層部まで搬送される。
【００２５】
単位鉄芯は、スプリング１０によって加圧力を調整された加圧パンチ９により供給部材から完全に切り離されて、積層装置内部の積層鉄芯受け台１５上に積層（積層鉄芯１１）され、同時に加圧される。さらに、この積層鉄芯１１は加熱装置１６にて側面より加熱され、接着被膜が接着能を発揮する温度２００℃まで昇温される。積層部は断熱部材１４により金型台８と断熱されている。側圧用加圧板１２を積層鉄芯に押し当て、側圧用加圧シリンダー１３により側面から加圧することにより積層精度を確保する。
【００２６】
［実施例２］
本発明の別の実施例を図２の平面図を用いて説明する。
図２は、接着被膜を施した電磁鋼板（供給部材）１７をモーターコアの単位鉄芯形状にほぼ打抜き、供給部材と連結した状態で搬送し、積層している状態を金型台の上面から見た図である。
図において、１８は内周打抜き金型雌型、１９は第一段階外周打抜き金型雌型、２０は第二段階外周打抜き金型雌型、２１はガイドピン金型、２２は積層部移動台、２３は積層部移動台用レール、２４は第二積層部、２５は打抜きプレス直下に位置する第一積層部、２６は連結部である。
【００２７】
コイル状に巻き取られた状態の電磁鋼板１７は供給部材として送り装置により本発明装置内に連続的に送り込まれる。打抜き金型により内周側を打ち抜いた状態１８を経て、外周側を打抜き金型によって段階的に打抜かれた状態が１９と２０である。送り精度確保のためガイドピン穴２１にピンを植立し、打ち抜く時供給部材の打ち抜き部を維持する。
【００２８】
ほぼ単位鉄芯形状に打抜かれた後、連結部２６で供給部材と連続した状態で積層部内に設置された第一積層部２５上方まで搬送される。加圧パンチにより第一積層部２５中に押し込まれる際に、単位鉄芯は供給部材と完全に切り離され、同時に加圧される。所定枚数積層した後、積層部移動台２２は供給部材の送り方向と直角に交わる方向に設置した積層部移動台用レール２３上を移動することにより、第二積層部２４を供給部材の進行方向線上に位置させ、単位鉄芯の積層を開始する。一方、移動し積層鉄芯を保持した状態の第一積層部２５では、積層鉄芯に後加圧を行った後、該鉄芯を第一積層部２５の下部に設けた穴等の排出手段より排出する。なお、積層部移動台２２はヒーターにより２００℃まで昇温されている。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば積層鉄芯の打抜き工程にて連続的に鉄芯を固着することが可能であり、従来の加熱炉を用いた固着でないので、短時間に接着被膜を有する電磁鋼板を接着でき、さらに、プレス装置のストロークが短い場合でも容易に用いることが可能で、積層鉄芯の固着工程の作業性が大幅に向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法における接着被膜を有する電磁鋼板をほぼ単位鉄芯形状に打抜き、積層部まで供給部材と連続した状態で搬送した後切り離し、積層している状態を示す断面説明図。
【図２】本発明方法における接着被膜を有する電磁鋼板（供給部材）を単位鉄芯と部分的に連結した状態の単位鉄芯形状に打抜き、積層部まで供給部材と連続した状態で搬送した後切り離し、積層する状態を上方より俯瞰した平面説明図。
【符号の説明】
１，１７  電磁鋼板（供給部材）
２        内周打抜き金型の雄型
３        内周打抜き金型の雌型
４, ６    外周打抜き金型の雄型
５，７    外周打抜き金型の雌型
８        金型台
９        最終打抜き金型雄型兼用加圧パンチ
１０        加圧パンチ用スプリング
１１        積層鉄芯
１２        側圧用加圧板
１３        側圧用加圧シリンダー
１４        断熱部材
１５        積層鉄芯受け台
１６        加熱装置
１８        内周打抜き金型雌型
１９        第一段階外周打抜き金型雌型
２０        第二段階外周打抜き金型雌型
２１        ガイドピン金型
２２        積層部移動台
２３        積層部移動台用レール
２４        第二積層部
２５        打抜きプレス直下に位置する第一積層部
２６        連結部
【図１】
0004008170.tif 000002
【図２】
0004008170.tif 000003