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JP2006025533A - 積層鉄心のかしめ構造 - Google Patents

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JP2006025533A JP2004201022A JP2004201022A JP2006025533A JP 2006025533 A JP2006025533 A JP 2006025533A JP 2004201022 A JP2004201022 A JP 2004201022A JP 2004201022 A JP2004201022 A JP 2004201022A JP 2006025533 A JP2006025533 A JP 2006025533A
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Tokuo Torisu
徳夫 鳥巣
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Abstract

【課題】 積層の安定及びかしめ強さの向上が図れ、積層した鉄心片の層間隙間を極小にでき、薄板材を使用した場合でも占積率のよい積層鉄心を製造可能な積層鉄心のかしめ構造を提供する。
【解決手段】 複数の鉄心片10にそれぞれ設けられたかしめ用突起11を介して、各鉄心片10をかしめ積層する積層鉄心のかしめ構造において、かしめ用突起11は、鉄心片10の裏面側に形成される凸部12と、この凸部12の直上の表面側に形成される凹部13とで構成され、かしめ用突起11の係合断面は、その内幅が鉄心片10の表面側から裏面側へかけて徐々に狭く、且つその外幅が鉄心片10の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなり、係合断面の内幅の最大値をa、最小値をbとし、更に外幅の最小値をc、最大値をdとした場合、d>a>c>bの関係を満足する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の鉄心片を積層して製造される積層鉄心のかしめ構造に関する。
従来、図5〜図7に示すように、複数の鉄心片90にそれぞれ設けられたかしめ用突起91を介して、各鉄心片90をかしめ積層し積層鉄心を製造している。
このかしめ用突起91は、鉄心片90の裏面側に形成された凸部92と、この凸部92の直上に形成される凹部93とで構成され、凸部92の外側面と凹部93の内側面とがストレート形状、即ちかしめ用突起91の係合断面(鉄心片90の半径方向の切断面、即ち図5のY−Y矢視断面)を見た場合、図7に示すように、凸部92と凹部93の側面を示す線が垂直になっている。なお、凸部92には凹部93に嵌合するための嵌合代が設けられている。
このため、凸部92を順次他の鉄心片90の凹部93に嵌合圧着する場合、その位置合わせが難しく、凸部92が凹部93に装入される前に変形し、凸部92を隙間がないように他の鉄心片90の凹部93にうまく押し込むことができないという問題があった。
また、特許文献1に記載されているように、かしめ用突起を構成する凸部(突出部)が突出方向に狭くなるようにテーパー状をなした鉄心片をかしめ積層した積層鉄心も提案されている。
実開昭57−95045号公報
しかしながら、この積層鉄心においても、凸部の外側面と凹部の内側面とがストレート形状となっているため、鉄心片の積層時に裏面側の凸部が変形しないと他の鉄心片の表面側の凹部に入りにくく、またこれにより、各鉄心片間の隙間を極小にすることができないという問題があった。
なお、かしめ用突起の凸部の外側面と凹部の内側面とがストレート形状となっているため、複数の鉄心片をかしめ積層する場合の嵌合代を、現状よりも増大させることができず、かしめ強さの更なる向上を図ることができないという問題もあった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、積層の安定及びかしめ強さの向上が図れ、積層した鉄心片の層間隙間を極小にでき、薄板材を使用した場合でも占積率のよい積層鉄心を製造可能な積層鉄心のかしめ構造を提供することを目的とする。
前記目的に沿う請求項1記載の積層鉄心のかしめ構造は、複数の鉄心片にそれぞれ設けられたかしめ用突起を介して、前記各鉄心片をかしめ積層する積層鉄心のかしめ構造において、
前記かしめ用突起は、前記鉄心片の裏面側に形成される凸部と、該凸部の直上の表面側に形成される凹部とで構成され、前記かしめ用突起の係合断面は、その内幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭く、且つその外幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなり、前記係合断面の内幅の最大値をa、最小値をbとし、更に外幅の最小値をc、最大値をdとした場合、d>a>c>bの関係を満足する。
請求項1記載の積層鉄心のかしめ構造において、かしめ用突起の形状は、平面視して例えば矩形(長方形又は正方形)又は円形である。
ここで、かしめ用突起の係合断面の内幅及び外幅が、鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなっているとは、凸部及び凹部の形状が、鉄心片の表面側から裏面側へかけて先細りのテーパー形状となっていることを意味する。
また、凹部の形状は、凹部内に凸部が装入し易く、嵌合するための嵌合代が形成されるように、かしめ用突起の係合断面の最大内幅が最小外幅よりも大きく、かつその最小内幅が最小外幅より小さくなっている。
前記目的に沿う請求項2記載の積層鉄心のかしめ構造は、複数の鉄心片にそれぞれ設けられたかしめ用突起を介して、前記各鉄心片をかしめ積層する積層鉄心のかしめ構造において、
前記かしめ用突起は、前記鉄心片の裏面側に形成される凸部と、該凸部の直上の表面側に形成される凹部とで構成され、前記かしめ用突起の係合断面は、その内幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭く、且つその外幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて実質的に同一となっており、前記係合断面の内幅の最大値をa、最小値をbとし、更に外幅の先端値をc、基端値をdとした場合、a≧c(=d)>bの関係を満足する。
請求項2記載の積層鉄心のかしめ構造において、かしめ用突起の形状は、平面視して例えば矩形又は円形である。
ここで、かしめ用突起の係合断面の外幅が、鉄心片の表面側から裏面側へかけて実質的に同一となっているとは、凸部の外側面がストレート形状となっていることを意味する。
凹部の形状は、凹部内に凸部が嵌合するための嵌合代が形成されるように、鉄心片の表面側から裏面側へかけて先細りのテーパー形状(係合断面が逆台形状)になっている。
前記目的に沿う請求項3記載の積層鉄心のかしめ構造は、複数の鉄心片にそれぞれ設けられたかしめ用突起を介して、前記各鉄心片をかしめ積層する積層鉄心のかしめ構造において、
前記かしめ用突起は、前記鉄心片の裏面側に形成される凸部と、該凸部の直上の表面側に形成される凹部とで構成され、前記かしめ用突起の係合断面は、その内幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて実質的に同一となって、且つその外幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなり、前記係合断面の内幅の上端値をa、下端値をbとし、更に外幅の最小値をc、最大値をdとした場合、d>a(=b)≧cの関係を満足する。
請求項3記載の積層鉄心のかしめ構造において、かしめ用突起の形状は、平面視して例えば矩形又は円形である。
ここで、かしめ用突起の係合断面の外幅が、鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなっているとは、凸部の形状が、鉄心片の表面側から裏面側へかけて先細りのテーパー形状となっていることを意味する。
また、凹部の形状は、凹部内に凸部が嵌合するための嵌合代が形成されるように、かしめ用突起の係合断面の最大外幅よりも(内幅が)小さくなっている。
請求項4記載の積層鉄心のかしめ構造は、請求項1〜3記載の積層鉄心のかしめ構造において、前記かしめ用突起の前記凸部側面と前記凹部側面とで構成される側壁部は、その肉厚が前記鉄心片の板厚よりも薄くなっている。
請求項4記載の積層鉄心のかしめ構造において、側壁部の肉厚とは、凸部側面と凹部側面との最短距離に相当する。ここで、側壁部の厚みは、鉄心片の板厚より例えば1%以上20%以下程度薄くすることが好ましい。
請求項1及びこれに従属する請求項4記載の積層鉄心のかしめ構造は、かしめ用突起の係合断面の最大内幅をa、最小内幅をb、最小外幅をc、及び最大外幅をdとした場合に、a>cの関係を満足しているので、鉄心片の凹部と凸部の位置を合わせ易く、従来のように、凸部が凹部に装入される前に凸部を変形させることなく、他の鉄心片の凹部に押し込むことができる。また、d>aかつc>bの関係を満足しているので、従来のように、凸部の外側面と凹部の内側面とがストレート形状になった場合と比較して嵌合代を大きくできる。
これより、積層の安定及びかしめ強さの向上が図れ、積層される鉄心片の層間隙間を極小にでき、薄板材を使用した場合でも、占積率のよい積層鉄心を提供できる。
請求項2及びこれに従属する請求項4記載の積層鉄心のかしめ構造は、かしめ用突起の係合断面の最大内幅をa、最小内幅をb、先端外幅をc、及び基端外幅をdとした場合に、a≧cの関係、好ましくはa>cの関係を満足しているので、鉄心片の凹部と凸部の位置を合わせ易くすることが可能になる。また、c(=d)>bの関係を満足しているので、従来のように、凸部の外側面と凹部の内側面とがストレート形状になった場合と比較して嵌合代を大きくでき、かしめ強さを更に向上させることができる。
請求項3及びこれに従属する請求項4記載の積層鉄心のかしめ構造は、かしめ用突起の係合断面の上端内幅をa、下端内幅をb、最小外幅をc、及び最大外幅をdとした場合に、a≧cの関係、好ましくはa>cの関係を満足しているので、鉄心片の凹部と凸部の位置を合わせ易くすることが可能になる。また、d>a(=b)の関係を満足しているので、従来のように、凸部の外側面と凹部の内側面とがストレート形状になった場合と比較して嵌合代を大きくでき、かしめ強さを更に向上させることができる。
特に、請求項4記載の積層鉄心のかしめ構造は、かしめ用突起の側壁部の肉厚を、鉄心片の板厚よりも薄くするので、積層される各鉄心片の層間隙間を極小にすることが可能になり、電気特性の更なる向上を図ることが可能な積層鉄心を提供できる。
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。
ここで、図1(A)、(B)はそれぞれ本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心のかしめ構造を適用する鉄心片の側断面図、積層状態を示す説明図、図2(A)、(B)はそれぞれ本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心のかしめ構造を適用する鉄心片の側断面図、積層状態を示す説明図、図3(A)、(B)はそれぞれ鉄心片の製造方法を示す説明図、(C)は製造した鉄心片の積層状態を示す説明図、図4(A)は鉄心片の他の製造方法を示す説明図、(B)は製造した鉄心片の積層状態を示す説明図である。
図1(A)、(B)に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心のかしめ構造は、複数の鉄心片10にそれぞれ設けられたかしめ用突起11を介して、各鉄心片10をかしめ積層するかしめ構造であって、積層の安定及びかしめ強さの向上を図り、積層した各鉄心片10の層間隙間を極小にでき、占積率のよい積層鉄心を製造可能にするものである。なお、複数の鉄心片10は、例えば、厚みが0.5mm以下程度の電磁鋼板(磁性鉄板の一例)から打ち抜かれたものである。以下、詳しく説明する。
図1(A)に示すように、かしめ用突起11は、鉄心片10の裏面側に形成される凸部12と、この凸部12の直上の表面側に形成される凹部13とで構成されている。凸部12は、鉄心片10の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなる先細りのテーパー形状、即ちかしめ用突起11の係合断面の外幅が、鉄心片10の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなっている。また、鉄心片10の凸部12は、この鉄心片10が積層される他の鉄心片10の凹部13に装入されて嵌合されるため、かしめ用突起11の係合断面の内幅が、鉄心片10の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなっている。
かしめ用突起11の係合断面は、鉄心片10の表面側の凹部13の最大内幅(凹部13の上端部の内幅)をa、凹部13の最小内幅(凹部13の底部の内幅)をbとし、更に鉄心片10の裏面側の凸部12の最小外幅(凸部12の先端部の外幅)をc、凸部12の最大外幅(凸部12の基端部の外幅)をdとした場合に、d>a>c>bの関係が成立する。
なお、鉄心片の表面側に形成される凹部の内側面の形状をストレート形状、即ちかしめ用突起の係合断面の内幅を、鉄心片の表面側から裏面側へかけて実質的に同一にすることも可能であり、この場合、かしめ用突起の係合断面の内幅の上端値をa、内幅の下端値をbとして、d>a(=b)≧cの関係を満足させることが可能である。
ここで、かしめ用突起11の凹部13に対して、凸部12がどの程度大きければ、積層された各鉄心片10が外れることなく、しかも安定した品質を備えた積層鉄心を製造できるかについて説明する。
鉄心片10の裏面に対するかしめ用突起11の凸部側面14の傾斜角度と、鉄心片10の表面に対するかしめ用突起11の凹部側面15の傾斜角度とを、実質的に同一角度θ1とした場合、積層された隣り合う鉄心片10の最大静止摩擦力Fは、F=μN=tanθ1・Nの関係で示される。ここで、μ(=tanθ1)は静止摩擦係数、Nは垂直抗力をそれぞれ示す。
このとき、積層された各鉄心片10のかしめが外れないようにするためには、かしめが外れる方向(本実施の形態においては上下方向)に加わる力よりも最大静止摩擦力Fが大きくなるように、即ち静止摩擦係数μが大きくなるように、凸部側面14及び凹部側面15の傾斜角度θ1を、例えば、70度以上90度未満、好ましくは80度以上90度未満、更に好ましくは85度以上90度未満の範囲内に設定する。
なお、ここでは、凸部側面14及び凹部側面15の傾斜角度θ1が、同一となっている場合について説明したが、その角度の差が、例えば5度程度(好ましくは3度)の範囲内で異なっていてもよい。
また、係合断面の外幅と内幅の大きさは、凸部12を凹部13へ嵌合した場合に、鉄心片10の厚み方向同一位置における凸部12と凹部13の1箇所(片側)の嵌合代を例えば0を超え15μm以下(係合断面全体で30μm以下)の範囲内に調整できるようにすることが好ましい。従って、鉄心片10の厚み方向同一位置では、係合断面の外幅を内幅より30μm以下の範囲で大きくする。なお、嵌合代は、鉄心片の材質(例えば、弾性率)を考慮して決定され、例えば、素材の弾性変形領域内とすることが好ましいが、塑性変形領域内であっても構わない。
この凹部13の深さは、十分なかしめ強度が得られれば、例えば、鉄心片10の厚みの50%以上(上限は例えば110%以下)とすることが好ましい。
このかしめ用突起11は、平面視して長方形となっており、その断面形状が、鉄心片10の円周方向及び半径方向のいずれも、上記した条件を満足する形状となっている。なお、従来は、鉄心片の凸部の外側面と凹部の内側面がストレート形状、即ちかしめ用突起の係合断面が垂直となっているものがあり、これが前記した種々の問題を招いているため、この係合断面のみを前記した形状とし、他の断面形状を従来のテーパー形状とすることも可能である。
以上に示したかしめ用突起11を、プレス用金型のダイ及びパンチを使用して電磁鋼板に形成し、この電磁鋼板から打ち抜いた複数の鉄心片10を、図1(B)に示すように、順次かしめ積層することにより、積層鉄心が製造される。
続いて、本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心のかしめ構造について説明する。
図2(A)、(B)に示すように、かしめ用突起20は、鉄心片21の裏面側に形成される凸部22と、この凸部22の直上の表面側に形成される凹部23とで構成されている。
かしめ用突起20の係合断面の外幅は、鉄心片21の表面側から裏面側へかけて実質的に同一、即ち凸部22の外側面がストレート形状となっている。また、鉄心片21の凸部22は、この鉄心片21が積層される他の鉄心片21の凹部23に装入されて嵌合されるため、凹部23の形状が、鉄心片21の表面側から裏面側へかけて先細りのテーパー形状(係合断面が逆台形状)になっている。
ここで、かしめ用突起20の係合断面は、鉄心片21の表面側の凹部23の最大内幅(凹部23の上端部の内幅)をa、凹部23の最小内幅(凹部23の底部の内幅)をbとし、更に鉄心片21の裏面側の凸部22の外幅の先端値をc、外幅の基端値をdとした場合、a≧c(=d)>bの関係が成立する。
なお、凹部側面24の傾斜角度θ2は、前記した条件を考慮して、例えば、70度以上90度未満、好ましくは80度以上90度未満、更に好ましくは85度以上90度未満の範囲内に設定する。また、嵌合代についても、前記した条件を考慮して、凸部22を凹部23へ嵌合した場合に、鉄心片21の厚み方向同一位置における凸部22と凹部23の1箇所(片側)の嵌合代を例えば0を超え15μm以下(係合断面全体で30μm以下)の範囲内に調整できるようにすることが好ましい。
なお、前記した各鉄心片10、21のかしめ用突起11、20の成形時においては、以下の加工処理を行うことが好ましい。なお、この加工処理は、前記した各鉄心片10、21、及び前記した条件を満足する別の鉄心片にも適用できるため、異なる符号を付して以下説明する。
まず、図3(A)に示すように、つぶし用パンチ30とつぶし用ダイ31とを使用し、電磁鋼板32に対してつぶし加工を行う。これにより、かしめ用突起33の凹部側面34と凸部側面35とで形成される側壁部(傾斜部)36に相当する部分に、電磁鋼板32の板厚よりも肉薄となった薄肉部37が形成される。なお、薄肉部37の厚みは、電磁鋼板32から製造される鉄心片38の板厚の例えば1%以上20%以下程度薄くすることが好ましい。
引き続き、図3(B)に示すように、薄肉加工が施された薄肉部37に対し、ベンド用パンチ(曲げ用パンチ)39とベンド用ダイ(曲げ用ダイ)40とを使用して、前記した関係を満足する形状のかしめ用突起33を形成する。このとき、かしめ用突起33の底面は、スプリング(図示しない)により上下動可能に設けられたノックピン(ダウエルピン)41によって位置決めされる。
このようにして製造した鉄心片38は、積層される鉄心片38のかしめ用突起33の側壁部36の当り分(嵌合代に使用可能な厚み以上の余剰厚み分)だけ、その板厚が予めつぶされている。このため、図3(C)に示すように、鉄心片38の凸部42を他の鉄心片38の凹部43に装入して嵌合し、各鉄心片38を積層した場合、積層間の隙間ができにくく、その隙間を最小にすることができ、また例えば製造後の積層鉄心の品質確認を容易にできる。
また、前記した加工処理の代わりに、以下の加工処理を行うこともできる。
まず、図4(A)に示すように、ベンド用パンチ44とベンド用ダイ45とを使用し、電磁鋼板に対してつぶし加工と曲げ加工とを同時に行う。これにより、かしめ用突起46の凹部側面47と凸部側面48とで形成される側壁部(傾斜部)49に相当する部分の厚みを、製造する鉄心片50の板厚よりも薄くする。この場合、ノックピン(図示しない)は、例えばベンドダイ45の周囲に設ける。
このようにして製造した鉄心片50は、かしめ用突起46の側壁部49の当り分だけ、その板厚が予めつぶされている。このため、図4(B)に示すように、鉄心片50の凸部51を他の鉄心片50の凹部52に装入して嵌合し、各鉄心片50を積層することで、積層間の隙間ができにくく、その隙間を最小にすることができる。また、つぶし加工と曲げ加工とを1つの工程で実施できるので、製造時間の短縮を図ることが可能になる。
以上、本発明を、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又は全部を組合せて本発明の積層鉄心のかしめ構造を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、かしめ用突起の形状が、平面視して長方形となった場合について説明したが、平面視して正方形又は円形となっていてもよい。
(A)、(B)はそれぞれ本発明の第1の実施の形態に係る積層鉄心のかしめ構造を適用する鉄心片の側断面図、積層状態を示す説明図である。 (A)、(B)はそれぞれ本発明の第2の実施の形態に係る積層鉄心のかしめ構造を適用する鉄心片の側断面図、積層状態を示す説明図である。 (A)、(B)はそれぞれ鉄心片の製造方法を示す説明図、(C)は製造した鉄心片の積層状態を示す説明図である。 (A)は鉄心片の他の製造方法を示す説明図、(B)は製造した鉄心片の積層状態を示す説明図である。 従来例に係る鉄心片の平面図である。 図5のX−X矢視断面図である。 図5のY−Y矢視断面図である。
符号の説明
10:鉄心片、11:かしめ用突起、12:凸部、13:凹部、14:凸部側面、15:凹部側面、20:かしめ用突起、21:鉄心片、22:凸部、23:凹部、24:凹部側面、30:つぶし用パンチ、31:つぶし用ダイ、32:電磁鋼板、33:かしめ用突起、34:凹部側面、35:凸部側面、36:側壁部、37:薄肉部、38:鉄心片、39:ベンド用パンチ、40:ベンド用ダイ、41:ノックピン、42:凸部、43:凹部、44:ベンド用パンチ、45:ベンド用ダイ、46:かしめ用突起、47:凹部側面、48:凸部側面、49:側壁部、50:鉄心片、51:凸部、52:凹部

Claims (4)

  1. 複数の鉄心片にそれぞれ設けられたかしめ用突起を介して、前記各鉄心片をかしめ積層する積層鉄心のかしめ構造において、
    前記かしめ用突起は、前記鉄心片の裏面側に形成される凸部と、該凸部の直上の表面側に形成される凹部とで構成され、前記かしめ用突起の係合断面は、その内幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭く、且つその外幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなり、前記係合断面の内幅の最大値をa、最小値をbとし、更に外幅の最小値をc、最大値をdとした場合、d>a>c>bの関係を満足することを特徴とする積層鉄心のかしめ構造。
  2. 複数の鉄心片にそれぞれ設けられたかしめ用突起を介して、前記各鉄心片をかしめ積層する積層鉄心のかしめ構造において、
    前記かしめ用突起は、前記鉄心片の裏面側に形成される凸部と、該凸部の直上の表面側に形成される凹部とで構成され、前記かしめ用突起の係合断面は、その内幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭く、且つその外幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて実質的に同一となっており、前記係合断面の内幅の最大値をa、最小値をbとし、更に外幅の先端値をc、基端値をdとした場合、a≧c(=d)>bの関係を満足することを特徴とする積層鉄心のかしめ構造。
  3. 複数の鉄心片にそれぞれ設けられたかしめ用突起を介して、前記各鉄心片をかしめ積層する積層鉄心のかしめ構造において、
    前記かしめ用突起は、前記鉄心片の裏面側に形成される凸部と、該凸部の直上の表面側に形成される凹部とで構成され、前記かしめ用突起の係合断面は、その内幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて実質的に同一となって、且つその外幅が前記鉄心片の表面側から裏面側へかけて徐々に狭くなり、前記係合断面の内幅の上端値をa、下端値をbとし、更に外幅の最小値をc、最大値をdとした場合、d>a(=b)≧cの関係を満足することを特徴とする積層鉄心のかしめ構造。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層鉄心のかしめ構造において、前記かしめ用突起の前記凸部側面と前記凹部側面とで構成される側壁部は、その肉厚が前記鉄心片の板厚よりも薄くなっていることを特徴とする積層鉄心のかしめ構造。
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