(57)【要約】【課題】積層鉄心の磁気特性の劣化を最小限に抑えつつ、生産性高く積層鉄心を製造すること。【解決手段】本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法は、複数枚の鋼板を連続的に金型内に送り込み、金型内に設けた複数の工程において重ね合わせた状態で複数枚の鋼板の打抜き加工を行う積層鉄心用の打抜き加工方法であって、積層鉄心の最外周に相当する閉曲線Ｌの外側に位置する固定部ＦＡと最終的に積層鉄心となる部分に位置する固定部ＦＢにおいて重ね合わされた複数枚の鋼板を互いに固定させた後に積層鉄心の最外周の打抜き加工を行うステップを含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の鋼板を連続的に金型内に送り込み、該金型内に設けた複数の工程において重ね合わせた状態で複数枚の鋼板の打抜き加工を行う積層鉄心用の打抜き加工方法であって、
積層鉄心の最外周に相当する閉曲線の外側に位置する第１の固定部と最終的に積層鉄心となる部分に位置する第２の固定部において重ね合わされた複数枚の鋼板を互いに固定させた後に積層鉄心の最外周の打抜き加工を行うステップを含むことを特徴とする積層鉄心用の打抜き加工方法。
【請求項２】
前記第１の固定部と前記第２の固定部とを結ぶ線分の長さが複数枚の鋼板の平均板厚の４００倍以下である第１の固定部と第２の固定部との組の数を、前記閉曲線の長さ１００ｍｍ当たりの平均で０．５個以上とすることを特徴とする請求項１に記載の積層鉄心用の打抜き加工方法。
【請求項３】
前記第１の固定部と前記第２の固定部とを結ぶ線分の長さが複数枚の鋼板の平均板厚の４００倍以下である第１の固定部と第２の固定部との組について、前記第１の固定部と前記線分との間の距離及び前記第２の固定部と前記線分との間の距離のうちの短い方を前記固定部と前記閉曲線との間の距離としたとき、前記固定部と前記閉曲線との間の距離の平均値を複数枚の鋼板の平均板厚の２５０倍以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層鉄心用の打抜き加工方法。
【請求項４】
前記第２の固定部における複数枚の鋼板の固定方法が、積層鉄心を形成するためのカシメ用の突起を用いた固定方法であることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の積層鉄心用の打抜き加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載の積層鉄心用の打抜き加工方法によって打抜き加工が施された鋼板を積層、一体化することによって積層鉄心を製造するステップを含むことを特徴とする積層鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心用の打抜き加工方法及び積層鉄心の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車を中心として、モータや発電機の軽量化を目的とした鉄心の小型化が志向されており、またモータや発電機の出力確保のために高回転化（高周波化）が進んでいる。このため、鉄心の鉄損抑制の観点から、鉄心を構成する電磁鋼板として、板厚０．３０ｍｍ以下といった以前よりも板厚の薄い電磁鋼板に対する要請が高まっている。
【０００３】
モータや発電機用の鉄心は、鉄損抑制のために板厚を薄くした電磁鋼板を母材とし、これを打抜き加工することによって製造されている。打抜き加工では、加工用の金型をプレス機に設置し、コイル送り装置によって所定幅にスリットした鋼板を送り出しながら鉄心各部を打ち抜き、金型の中でカシメを施して一体化させる又は打抜き加工後の鉄心用素片を金型から取り出した後、溶接やボルト固定にて一体化させることにより、鉄心を製造する。以下、薄い電磁鋼板を積層・一体化することによって製造される鉄心を「積層鉄心」と呼ぶこととする。
【０００４】
積層鉄心の工業的な製造では、鋼板を金型内で順次、次のプレス工程に送りつつ鉄心の形状を形成し、最終プレス工程において鉄心外周を打抜くことによって、鉄心用素片を鋼板から離脱させる方法が一般的に採用されている。また、最終プレス工程にて鋼板から鉄心用素片が離脱した後、パンチの下降動作を利用してカシメ突起同士を嵌合させて積層鉄心を一体化させる方法もカシメを用いた鉄心の工業生産で採用されている。
【０００５】
上記のようなプレス加工が一般的に用いられる理由は生産性に勝れているためである。しかしながら、通常の打抜き加工では、鉄心用素片を１枚ずつ打ち抜く必要があるために、鋼板の板厚が薄くなると同じ積層厚に対して必要となる枚数が多くなり、効率が急激に低下する。このような問題を解決するために、複数枚の鋼板を重ね合わせた状態で鋼板を打ち抜く技術が提案され、さらにそれに付随する問題点に対する解決策が提案されている。
【０００６】
例えば複数枚の鋼板を同時に重ね合わせて金型内に送る場合の鋼板間のずれの問題に対しては、特許文献１及び特許文献２に金型内のプレス工程初期の打抜き加工が行われる以前の工程でカシメ等を用いて鋼板同士を互いに固定する技術が提案されている。また、特許文献３には、鋼板同士を互いに固定するために合体係止部を形成し、さらに積層工程で合体係止部の凸形状が障害とならないようにプッシュバックを用いて凸部を平坦化加工する技術が提案されている。これらの従来技術はいずれも複数枚の鋼板を同時に打抜く際の寸法精度の劣化の問題への対策である。さらに、特許文献４，５には、内部にパンチとダイに相当する部分を複数有する金型を利用することによって、ダレやカエリの増加を防止しつつ複数枚の鋼板の打抜き加工を１つのプレス工程で同時に実施可能な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５５−１５６６２３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３５０３号公報
【特許文献３】特開２００５−２６１０３８号公報
【特許文献４】特開２０１２−１１５８９３号公報
【特許文献５】特開２０１２−１５５８９４号公報
【特許文献６】特開２００５−３４８４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複数枚の鋼板を重ね合わせて同時に打ち抜く際の問題点として、鉄心の磁気特性の劣化の問題がある。一般に、打抜き加工では、打抜き加工端部が強い塑性変形を受けるため、打抜き加工端部付近に塑性歪が残留し、磁気特性が劣化する。また、磁気特性の劣化量を定量的に評価すると塑性歪のみでは説明できないことから、塑性変形に付随して残留する弾性歪も磁気特性の劣化に影響を及ぼしていると考えられている。このように打抜き加工は生産性に勝れる反面、鉄心の磁気特性を劣化させるという問題点を有している。特に複数枚重ね合わせた鋼板に対して打抜き加工を行った場合、鋼板間の拘束力が弱いため、塑性変形部が大きく広がり、打抜き加工を１枚毎に行った場合に比べて鉄心の磁気特性が劣化する。
【０００９】
しかしながら、従来技術は打抜き加工による鉄心の寸法精度の劣化やダレ・カエリ量の増加に着目しているのみであり、鉄心の磁気特性の劣化に対する改善策は提案されていない。詳しくは、特許文献３記載の技術では、積層状態での打抜き加工に伴う鉄心の磁気特性の劣化の問題が考慮されていないだけでなく、プッシュバックという余分な加工を必要とするために、金型機構が複雑になり、コストやメンテナンスの点で不利となる。また、鉄心同士を互いに固定するには合体係止部以外にカシメを施す必要があるために、合体係止部とカシメとの両方の加工の影響で鉄心の磁気特性の劣化が避けられない。また、特許文献４，５記載の技術では、複数枚の鋼板を直接重ね合わせた状態で打ち抜き加工を行っているわけではないので、磁気特性の劣化に関しては有利であるものの、金型構造が複雑になるために金型コストが大幅に増加する。また、複数のパンチとダイとを用いて打抜いた複数の鉄心用素片を効率的に集積、結合させるための技術は提案されていない。
【００１０】
なお、特許文献６には、複数枚の鋼板を重ね合わせて打抜き加工を行うにあたり、鋼板の長手方向端面を溶接するか、半硬化樹脂を用いて鋼板平面の８０％以上を３μｍ以上の厚さの接着層により張り合わせてから打抜き加工とカシメとを同時に行う技術が提案されている。しかしながら、この技術では、鋼板の長手方向端面や平面の８０％以上といった広い領域を処理する必要があるために、生産性や製造コストの点で問題がある。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、積層鉄心の磁気特性の劣化を最小限に抑えつつ、生産性高く積層鉄心を製造可能な積層鉄心用の打抜き加工方法及び積層鉄心の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者らは、鋭意研究を重ねてきた結果、周長が最も長く磁気特性の劣化を起こしやすい鉄心の最外周の打抜き加工工程において、鉄心の最外周の打抜き加工部分に対応する閉曲線の両側を予め固定してから鋼板同士を重ね合わせた状態で打抜き加工を行うことによって、鋼板が互いに固定された状態となり、打抜き加工による鉄心の磁気特性の劣化を抑制できると考えた。そして、本発明の発明者らは、打抜き加工による鉄心の磁気特性の劣化を抑制する観点から固定部が必要とする条件を詳細に検討することによって本発明を想倒するに至った。
【００１３】
本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法は、複数枚の鋼板を連続的に金型内に送り込み、該金型内に設けた複数の工程において重ね合わせた状態で複数枚の鋼板の打抜き加工を行う積層鉄心用の打抜き加工方法であって、積層鉄心の最外周に相当する閉曲線の外側に位置する第１の固定部と最終的に積層鉄心となる部分に位置する第２の固定部において重ね合わされた複数枚の鋼板を互いに固定させた後に積層鉄心の最外周の打抜き加工を行うステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法は、上記発明において、前記第１の固定部と前記第２の固定部とを結ぶ線分の長さが複数枚の鋼板の平均板厚の４００倍以下である第１の固定部と第２の固定部との組の数を、前記閉曲線の長さ１００ｍｍ当たりの平均で０．５個以上とすることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法は、上記発明において、前記第１の固定部と前記第２の固定部とを結ぶ線分の長さが複数枚の鋼板の平均板厚の４００倍以下である第１の固定部と第２の固定部との組について、前記第１の固定部と前記線分との間の距離及び前記第２の固定部と前記線分との間の距離のうちの短い方を前記固定部と前記閉曲線との間の距離としたとき、前記固定部と前記閉曲線との間の距離の平均値を複数枚の鋼板の平均板厚の２５０倍以下とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法は、上記発明において、前記第２の固定部における複数枚の鋼板の固定方法が、積層鉄心を形成するためのカシメ用の突起を用いた固定方法であることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る積層鉄心の製造方法は、本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法によって打抜き加工が施された鋼板を積層、一体化することによって積層鉄心を製造するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法及び積層鉄心の製造方法によれば、積層鉄心の磁気特性の劣化を最小限に抑えつつ、生産性高く積層鉄心を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、打抜き加工装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、固定子鉄心と固定部の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、固定子鉄心と固定部の構成を示す模式図である。
【図４−１】図４−１は、固定子鉄心と固定部の構成を示す模式図である。
【図４−２】図４−２は、固定子鉄心と固定部の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、線分ＡＢの長さ及び閉曲線Ｌの単位長さ当りの固定部ＦＡ，ＦＢの組の数とモータ効率との関係を示す図である。
【図６】図６は、固定子鉄心と固定部の構成を示す模式図である。
【図７】図７は、閉曲線Ｌと固定部ＦＡ，ＦＢとの間の距離とモータ効率との関係を示す図である。
【図８】図８は、閉曲線Ｌにおいて固定部ＦＡ，ＦＢの無い部分の比率とモータ効率との関係を示す図である。
【図９】図９は、カシメ突起を利用して鋼板を互いに固定する工程を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法及び積層鉄心の製造方法について説明する。
【００２１】
〔適用範囲〕
始めに、図１を参照して、本発明の適用範囲について説明する。
【００２２】
本発明は、図１に示すような打抜き加工装置１に適用することができる。詳しくは、図１に示す打抜き加工装置１は、所定の幅にスリット加工後、コイル状に巻き取られた複数枚の鋼板２ａ〜２ｃを払い出し装置３ａ〜３ｃで払い出した後、ピンチロール４によって複数枚の鋼板２ａ〜２ｃを重ね合わせた状態でプレス機５内に連続的に挿入し、プレス機５内において複数のプレス工程を有する金型６を用いて鋼板２ａ〜２ｃの打抜き加工を連続的に行う装置である。なお、図１において、符号７，８，９，１０はそれぞれ、パンチ、板押さえ、ダイ、及びダイホールを示している。また、符号ａは、パンチ７の側面とダイホール１０の側面との間の空隙(クリアランス)を示している。
【００２３】
本発明を図１に示す打抜き加工装置１に適用することによって、磁気特性に優れた鉄心を高効率で生産することができる。また、本発明を通常の打抜き加工では生産効率の低下が著しい板厚０．３０ｍｍ以下の電磁鋼板の打抜き加工工程に適用することによって生産性の向上を図ることができる。さらに、本発明を打抜き加工後に積層して生産される各種の積層鉄心製品、中でも打抜き加工端部に蓄積した歪みの低下によって鉄心の磁気特性の改善が達成されるモータや発電機用の鉄心の製造に適用することによって高い効果を発揮できる。
【００２４】
〔打抜き加工前の鋼板の固定部〕
次に、本発明における打抜き加工前の鋼板の固定部について説明する。
【００２５】
鉄心の打抜き加工においては、外径の大きい部分を打ち抜く場合、打抜き加工端部付近の変形量が大きくなり、磁気特性の劣化が起こりやすい。特に鉄心の最外周の打抜き加工は、一度に加工する周長が長く、さらに固定子鉄心の場合、内周側（ティース先端部の内側）が打抜かれて鋼板自身の内部での拘束力（剛性）が低下した状態で最外周の打抜き加工が行われるので、打抜き加工端部に歪が入りやすい。このため、複数枚の鋼板を重ね合わせた状態で打抜き加工を行う場合、最外周の打抜き加工の際に鉄心の磁気特性の劣化が起こりやすい。
【００２６】
そこで、本発明では、鉄心の最外周に相当する閉曲線Ｌを挟んで外側に固定部ＦＡを配置し、同時に閉曲線Ｌの内側の鉄心となる部分に固定部ＦＢを配置する。これにより、重ね合わされた鋼板を打抜く際に鋼板同士の結合力が高まり、鋼板同士の境界付近の部分がクリアランス内に引き込まれつつ変形する度合いが低下するので、磁気特性の劣化を抑制できる。
【００２７】
このような効果を得るためには、最外周の打抜き加工が行われる以前に固定部ＦＡと固定部ＦＢとで鋼板同士が確実に固定されている必要があり、最外周の打抜き加工が行われる工程よりも前の金型内工程で固定部ＦＡと固定部ＦＢとでの固定が行われている必要がある。また、固定部ＦＡは鉄心の最外周よりも外側に配置されるため、金型内で重ね合わせた鋼板を送る際に鋼板全体の剛性を高める作用も有し、板厚の薄い電磁鋼板を重ね合わせて送る際のトラブル防止にも寄与する。
【００２８】
上記理由により、鋼板の最外周に相当する閉曲線Ｌの外側に固定部ＦＡを配置し、鉄心となる部分に固定部ＦＢを配置し、金型内の次工程以降で最外周の打抜き加工を行うとよい。なお、固定部ＦＡ及び固定部ＦＢは金型内工程の中で同時に設けてもよいし、別工程で設けてもよい。また、固定部ＦＡ及び固定部ＦＢの一方を先に形成してもよい。但し、鋼板全体の剛性を高めるためには、最外周よりも外側に位置する固定部ＦＡの方が効果が高いため、固定部ＦＡの方を先に形成するとよい。
【００２９】
〔鋼板同士を固定する位置：固定部ＦＡと固定部ＦＢとの間の距離〕
次に、固定部ＦＡと固定部ＦＢとの間の距離について説明する。
【００３０】
本発明では、複数枚の鋼板を重ね合わせて打抜き加工を行うにあたり、打抜き加工によって切り取られる線（線分又は閉曲線）を挟んで両側に鋼板同士を互いに固定する部分を設けることによって、打抜き加工の際の鋼板端部の変形を最小限に留め、鉄心の磁気特性の劣化を抑制する。例えば図３（ａ）に示す固定子鉄心の打抜き加工においては、閉曲線Ｌは固定子鉄心の最外周に相当し、打抜き加工の残余部分として廃棄される部分に固定部ＦＡを配置し、鉄心となる部分の中に固定部ＦＢを配置する。
【００３１】
積層された鋼板が拘束を受けることなく（又は拘束条件が弱い条件で）打抜き加工された場合、クリアランス内に鋼板が引き込まれるときの変形量が大きくなり、磁気特性が劣化する。これに対して、閉曲線Ｌを挟んで両側の位置で重ね合わせた鋼板を固定してから打抜き加工を行うことによって、打抜き加工端部近傍の鉄心端部の変形が抑制され、鉄心の磁気特性の劣化が抑制される。
【００３２】
このような効果を得るためには、固定部ＦＡと固定部ＦＢとが十分に近接している必要がある。また、上記に述べた理由から、固定部ＦＡと固定部ＦＢとを結ぶ線分ＡＢと打抜き加工が行われる全ての閉曲線Ｌとの交点は１点とすることが望ましい。線分ＡＢの間に複数の剪断加工部が存在する場合、打抜き加工中に鋼板同士を拘束する効果が分断され、本発明の効果が得られない。さらに、打抜き加工における鋼板の変形量は鋼板の板厚に依存し、板厚が薄くなるに従って剛性が低下するために打抜き加工端部での変形量（ここでは鋼板１枚で打抜いた場合に対する劣化の度合い）が大きくなる。
【００３３】
これらの理由から、固定部ＦＡと固定部ＦＢとを結ぶ線分ＡＢの長さを重ね合わされる鋼板の平均板厚に応じた一定値以下とすることによって、鉄心の磁気特性を抑制することができる。具体的には、図５に示すように、線分ＡＢの長さを重ね合わされる鋼板の平均板厚の４００倍以下（望ましくは２５０倍以下）とすることによって、モータ効率の劣化が抑制される。なお、固定部ＦＡ，ＦＢの配置としては、図４−２（ｅ）に示したような必ずしも線分ＡＢと閉曲線Ｌとが直角に交わらないような場合も可能である。
【００３４】
さらに、上記で述べた効果を得るためには閉曲線Ｌにおいて、一定以上の割合で上記条件を満たす固定部ＦＡ，ＦＢの組(線分ＡＢの長さが重ね合わされる鋼板の平均板厚の４００倍以下である固定部ＦＡ，ＦＢの組)が存在する必要がある。図５に示した結果では、線分ＡＢの長さが重ね合わされる鋼板の平均板厚の４００倍以下となる固定部ＦＡ，ＦＢの組が閉曲線Ｌの長さ１００ｍｍ当たり０．５個以上必要であることが好適範囲として示唆されており、これにより本発明の範囲が限定される。
【００３５】
なお、固定部ＦＡ，ＦＢの配置が図４−２（ｅ）に示すような配置である場合、１つの固定部ＦＡが２つ以上の固定部ＦＡ，ＦＢの組を形成する。このような場合も同時に２つ以上の固定部ＦＡ，ＦＢの組として打抜き加工時の変形防止に寄与するため、閉曲線Ｌ中での固定部ＦＡ，ＦＢの組と考えることができる。また、線分ＡＢに関する条件を満たす固定部ＦＡ，ＦＢの組が閉曲線Ｌに対して不均衡に分布している場合には所望の効果が得られにくい。図８に示すように、閉曲線Ｌにおいて固定部ＦＡ，ＦＢが存在しない部分（円弧長順位１位及び２位の円弧長の和）の長さが閉曲線Ｌ全体に占める割合が５０％を上回るとモータ効率の低下が生じているので、このような部分の割合を５０％未満にすることが望ましい。
【００３６】
〔鋼板同士を固定する位置：固定部ＦＡ，ＦＢと閉曲線Ｌとの間の距離〕
次に、固定部ＦＡ，ＦＢと閉曲線Ｌとの間の距離について説明する。
【００３７】
線分ＡＢの長さを重ね合わされる鋼板の平均板厚に応じて制限(平均板厚の４００倍以下)すると共に、このような固定部ＦＡ，ＦＢを閉曲線Ｌに近い位置に設けることにより、より高い効果を発揮できる。図７に示すように、固定部ＦＡ，ＦＢと閉曲線Ｌとの間の距離を重ね合わされる鋼板の平均板厚の２５０倍以下とすることにより、モータ効率の劣化が抑制される。この理由は、積層した鋼板を互いに固定する部位を剪断加工が施される部分に近接させることによって、金型のクリアランス部分での鋼板の変形が抑制され、打抜き加工端部の磁気特性の劣化が抑制されるためと考えられる。ここで、線分ＡＢの両端となる固定部ＦＡ，ＦＢと閉曲線Ｌとの距離は、それぞれの固定部から閉曲線Ｌに降ろした垂線の長さ（固定部と閉曲線の最近接距離）とする。なお、固定部ＦＡ，ＦＢと閉曲線Ｌとの間の距離にバラツキがある場合には、固定部ＦＡ，ＦＢのうち閉曲線Ｌに近い方と閉曲線Ｌとの間の距離を計測し、これらの平均値を採用するとよい。
【００３８】
〔鋼板同士の固定方法〕
次に、鋼板同士の固定方法について説明する。
【００３９】
本発明では、鋼板同士を互いに固定する方法として、スポット溶接や接着剤の部分的な塗布等の方法を適用できる。スポット溶接や接着剤の部分的な塗布等の方法では、鋼板の広い範囲で行うことによって磁気特性の劣化抑制の効果が得られると予想されるものの、これらの面積が広くなると生産性の低下を招く。このため、上述の方法はできるだけ少ない点数とすることが望ましく、本発明で規定した条件とすることが適している。
【００４０】
なお、特許文献３記載の技術において鉄心として使用される部分に設けられる合体係止部は、ある程度の面積を有すると共にプッシュバックにて潰されるためにその周囲を含めて強い加工を受けるので、合体係止部でも鉄心の磁気特性の劣化が著しい。これに対して、接着剤の部分的な塗布による方法では鉄心の磁気特性は劣化せず、またスポット溶接による方法でも磁気特性の劣化が生じる部分はごく限られた領域となるため、鉄心の磁気特性への悪影響は小さい。
【００４１】
さらに、鉄心の生産性の点からは、鉄心同士を互いに固定する方法として、カシメによる固定方法が生産性の点から適している。カシメによる固定方法によれば、複数枚の鋼板を重ね合わせた状態で最終プレス工程においてカシメを行うための突起形成により打抜き加工以前の鋼板同士を固定することができる。また、最終プレス工程でこのカシメ突起を利用して金型内部でカシメ突起同士を嵌合させることで鉄心用素片を一体化させ、高効率の鉄心を製造できる。図９にこのような工程の模式図を示す。
【００４２】
詳しくは、図９に示す最終プレス工程では、下型２１に形成された孔１０ａ，１０ｂの真上に搬送された鋼板２ａ，２ｂが上型２３から下降したパンチ７ａ，７ｂによって孔１０ａ，１０ｂに押し込まれることにより、下方に凸形状のカシメ用突起２５が形成され、このカシメ用突起２５によって鋼板２ａ，２ｂ同士が互いに固定される。次に、カシメ用突起２５がパンチ７ｃの真下に位置するように搬送され、上型２３から下降したパンチ７ｃによって、鉄心の最外周の打抜き加工を行った後、先に搬送された鋼板の上にカシメ用突起２５が重なるように積み重ねられ、カシメ用突起２５がカシメ締結用パンチ７ｄによって下の鋼板のカシメ用突起２５に押し込まれ、嵌合することにより、鋼板同士が互いに固定される。
【００４３】
特許文献３記載の技術での合体係止部は、プッシュバックで潰されることによって形成されるためカシメの機能を有さず、鋼板同士を結合するためのカシメは別途設ける必要がある。このため、鉄心は合体係止部とカシメとの両方の加工により磁気特性が著しく劣化する。これに対して、本発明は最終的にカシメとして利用する突起を打抜き加工の途中でも鋼板同士を結合・固定するための手段として利用するため、鉄心の磁気特性の劣化が通常のカシメ付鉄心と同程度に抑制される。
【００４４】
以上の理由により、本発明では、打抜き加工以前に剪断加工が施される部分（閉曲線Ｌ）を挟む両側においてスポット溶接や接着剤の部分的な塗布等の磁気特性の劣化が少ない方法で鋼板同士を固定する、又は最終的に鉄心製造のためのカシメとなる突起を形成し、これを利用することで鋼板同士を互いに固定する方法を採用する。接着剤による固定方法、スポット溶接による固定方法、及びカシメ突起の形成による固定方法は組み合わせて使用でき、例えば鉄心外部の固定部はスポット溶接による固定方法とし、鉄心内部の固定はカシメ突起の形成による固定方法としてもよい。
【００４５】
〔積層鉄心の製造方法〕
本発明は、上記方法で打抜いた鉄心用素片を金型内部で互いに固定することによって一体の積層鉄心を製造する方法として利用可能である。一体の積層鉄心の製造方法としては、接着剤を用いる方法や積層された鋼板の側面を溶接する方法、又は、金型内の途中工程でカシメ締結のための突起を設ける場合、最終プレス工程で鋼板同士をカシメ突起により互いに結合させる方法が実施可能である。
【００４６】
〔金型〕
本発明における金型は上記の方法を実現する金型であり、最終的に鉄心の最外周となる閉曲線Ｌを挟む両側にスポット溶接や速乾性の接着剤の塗布、又は鋼板を複数枚重ね合わせた状態でカシメ突起を設けて互いに固定する機能を有し、この後に金型内工程の最終工程で鉄心用素片の最外周を剪断加工によって鋼板から分断することによる打抜き（剪断）加工を施すことによって、複数枚の鋼板を重ね合わせた状態で打抜き加工を行うことによる鉄心の磁気特性の劣化を最小限とすることが可能である。
【実施例】
【００４７】
〔実施例１〕
図１に示す装置を用いて板厚０．２０ｍｍ、板幅２１０ｍｍの電磁鋼板２枚を同時に打抜き加工すると共に、金型内でカシメを施して図２（ａ），（ｂ）に示すブラシレスＤＣモータ用固定子鉄心（外径２００ｍｍ，１２スロット，ティース幅１４ｍｍ，バックヨーク幅１０ｍｍ）を作製した。打抜き加工を行う金型は順送りの全５工程によって順次プレス加工を行う構造とした。金型の１工程目は鋼板の所定位置に接着剤を塗布する機能を有し、最終的な固定子鉄心の形状に対して図２（ａ），（ｂ）の位置の直径５ｍｍの範囲に速乾性の接着剤を塗布して鋼板２枚を互いに接着した後、金型の最終５工程目で最外周（閉曲線Ｌ）の打抜き加工を行った。ここで、図２（ａ），（ｂ）に示すように固定部ＦＡは鉄心の最外周よりも外側の位置に配置し、固定部ＦＢは鉄心内部の位置に配置し、線分ＡＢの長さは図２（ａ），（ｂ）に示す通りとした。また、比較のため固定部ＦＡ又は固定部ＦＢを設けない加工も実施した。
【００４８】
上記にて作製した固定子鉄心を用いて希土類磁石埋込み型モータを作製し、定格出力でのモータ効率を測定した。この結果を以下の表１に示す。また、表１には固定子鉄心の最外周の外側及び固定子鉄心内に設けた固定部ＦＡ，ＦＢに関する詳細も記載した。表１に示すように、閉曲線Ｌを挟んで両側に存在する固定部ＦＡ，ＦＢの組に関し、線分ＡＢが鋼板の平均板厚の４００倍以下の組が本発明で規定した閉曲線Ｌの長さ１００ｍｍ当たり０．５以上ある場合に特に高いモータ効率が得られることが確認された。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
〔実施例２〕
図１に示す装置を用いて板厚０．１５ｍｍ、板幅２１０ｍｍの電磁鋼板３枚を同時に打抜き加工すると共に金型内でカシメを施して図３（ａ）〜（ｃ）に示すブラシレスＤＣモータ用固定子鉄心（外径２００ｍｍ，１２スロット，ティース幅１２ｍｍ，バックヨーク幅８ｍｍ）を作製し、図３（ａ）〜（ｃ）に示す位置に丸カシメ(直径１．２ｍｍ，深さ０．１０ｍｍ)を設けて３枚の鋼板同士を互いに固定した後、鉄心内周及びスロット部分、鉄心外周の打抜き加工を行った。鉄心外周の打抜きと同時に金型内で丸カシメ突起同士を嵌合させて一体の固定子鉄心を作製した。
【００５１】
得られた固定子鉄心を用いて希土類磁石埋込み型モータを作製し、定格出力条件でのモータ効率を測定した。この結果、図３（ａ）に示す固定子鉄心（実施例）では９２．８％、図３（ｂ）に示す固定子鉄心（比較例）では９１．８％、図３（ｃ）に示す固定子鉄心（比較例）では９１．５％と、本発明の条件に適合する条件である図３（ａ）に示す固定子鉄心で特に勝れたモータ特性が得られた。
【００５２】
〔実施例３〕
図１に示す装置を用いて板厚０．２０ｍｍ、板幅２６０ｍｍの電磁鋼板２枚を同時に打抜き加工すると共に金型内でカシメを施して図４−１，４−２に示すブラシレスＤＣモータ用固定子鉄心（外径２５０ｍｍ，１２スロット，ティース幅１５ｍｍ，バックヨーク幅１１ｍｍ）を作製し、図４−１，４−２に示す位置に関し、順送りの金型内の工程の１工程目で固定部ＦＡをスポット溶接して２枚の鋼板同士を互いに固定した後、鉄心内周及びスロット部分の打抜き加工を行い、金型内４工程目で最終的に鉄心となる部分の内部にＶカシメ(幅：１ｍｍ，長さ：２ｍｍ，深さ：０．３ｍｍ)を設けて２枚の鋼板同士を互いに固定した。そして、最終の５工程目で鉄心外周の打抜き加工を行い、この最外周の打抜き加工でのパンチ下降動作を利用してＶカシメ突起同士を嵌合させて積層鋼板に対して仮の一体化を行った後、これを金型から取り出してプレス装置にて押圧することでカシメ突起同士を完全に嵌合させて一体の固定子鉄心を作製した。この固定子鉄心を用いて希土類磁石埋込み型モータを作製し、定格出力条件でのモータ効率を測定した。
【００５３】
図５に閉曲線Ｌの周長１００ｍｍ当たりの本発明の条件を満たす固定部ＦＡ，ＦＢの組の数及び線分ＡＢの鋼板の平均板厚に対する割合とモータ効率との関係を示す。図５に示すように、線分ＡＢの鋼板の平均板厚に対する比及び閉曲線Ｌの長さ１００ｍｍ当たりの固定部ＦＡ，ＦＢの組の数を本発明で規定した範囲内に制御することにより、高いモータ効率が得られることが確認された。
【００５４】
〔実施例４〕
図１に示す装置を用いて板厚がそれぞれ０．１０，０．１５，０．２０ｍｍ、板幅が２６０ｍｍ幅の電磁鋼板３枚を同時に打抜き加工すると共に金型内でカシメを施して図４−１，４−２に示すブラシレスＤＣモータ用固定子鉄心（外径２００ｍｍ，１２スロット，ティース幅１４ｍｍ，バックヨーク幅１０ｍｍ）を作製し、図６（ａ）〜（ｃ）に示す位置について固定部ＦＡ及び鉄心内部の固定をいずれもＶカシメ(幅：１ｍｍ，長さ：２ｍｍ，深さ：０．１５ｍｍ)を設けて２枚の鋼板同士を互いに固定した後、鉄心内周及びスロット部分、鉄心外周の打抜き加工を行った。そして、この最外周の打抜き加工でのパンチ下降動作を利用してＶカシメ突起同士を嵌合させて固定子鉄心を作製した。また、以上において、図６（ａ）に示す基本位置に対して図６（ｂ）に示す形態で固定部ＦＡ，ＦＢと最外周閉曲線Ｌとの間の距離(固定部ＦＡ，ＦＢと最外周閉曲線Ｌとの間の距離の最小値)を変化させた。また、図６（ｃ）に例を示す形態で固定部ＦＡ，ＦＢの組の分布状態を変化させた。図６（ｃ）に示す形態において、閉曲線Ｌと固定部ＦＡＮ，ＦＢＮ（Ｎ＝１〜６）との交点ＰＮを求め、隣接する交点ＰＮ間の円弧長が最も長いもの（円弧長順位１位）と円弧長が次に長い部分（円弧長順位２位）との和を算出し、閉曲線Ｌ全長に対する和の比率を求めた。この固定子鉄心を用いて希土類磁石埋込み型モータを作製し、定格出力条件でのモータ効率を測定した。
【００５５】
図７に示すように、固定部ＦＡ，ＦＢと閉曲線Ｌとの間の距離(固定部ＦＡと閉曲線Ｌとの間の距離及び固定部ＦＢと閉曲線Ｌとの間の距離のうち、短い方)を鋼板の平均板厚の２５０倍以下とすることにより、特に高いモータ効率が得られた。また、図５に示すように、閉曲線Ｌの長さ１００ｍｍ当たりの固定部ＦＡ，ＦＢの組の数を本発明で規定した範囲内に制御することにより、高いモータ効率が得られた。また、図８に示すように、上記定義において、固定部ＦＡ，ＦＢの組が存在しない部分(円弧長順位１位＋２位の和)を閉曲線Ｌ全長の５０％未満とすることにより、モータ鉄損の改善効果が確保されることが確認された。
【００５６】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１  打抜き加工装置
２ａ，２ｂ，２ｃ  鋼板
３ａ，３ｂ，３ｃ  払い出し装置
４  ピンチロール
５  プレス機
６  金型
７，７ａ，７ｂ，７ｃ  パンチ
７ｄ  カシメ締結用パンチ
８  板押さえ
９  ダイ
１０  ダイホール
１０ａ，１０ｂ  孔
２１  下型
２３  上型
２５  カシメ用突起
【図１】
2016123976.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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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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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月5日(2016.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記第１の固定部と前記第２の固定部とを結ぶ線分の長さが複数枚の鋼板の平均板厚の４００倍以下である第１の固定部と第２の固定部との組について、前記第１の固定部と前記閉曲線との間の距離及び前記第２の固定部と前記閉曲線との間の距離のうちの短い方を前記固定部と前記閉曲線との間の距離としたとき、前記固定部と前記閉曲線との間の距離の平均値を複数枚の鋼板の平均板厚の２５０倍以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層鉄心用の打抜き加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に係る積層鉄心用の打抜き加工方法は、上記発明において、前記第１の固定部と前記第２の固定部とを結ぶ線分の長さが複数枚の鋼板の平均板厚の４００倍以下である第１の固定部と第２の固定部との組について、前記第１の固定部と前記閉曲線との間の距離及び前記第２の固定部と前記閉曲線との間の距離のうちの短い方を前記固定部と前記閉曲線との間の距離としたとき、前記固定部と前記閉曲線との間の距離の平均値を複数枚の鋼板の平均板厚の２５０倍以下とすることを特徴とする。