层叠铁心的制造方法和层叠铁心制造装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种层叠铁心的制造方法和层叠铁心制造装置，能够容易地实现将具有花瓣形等异形的外形的多个铁心薄板以扭斜状态层叠而成的层叠铁心。在层叠铁心的制造方法中，具有：在从间歇输送的带材（W）中沿外形（h3）冲裁或半冲裁出铁心薄板（2）之后将其推回的推回工序；从带材（W）中冲裁出铁心薄板（2）并使其分离的冲裁工序；以及层叠铁心薄板（2）而形成层叠体的层叠工序，构成为基于以铁心薄板（2）的中心位置（C）为基准使外形（h3）每次旋转预定角度（α）而得到的多个不同的外形（h3）配置来实施推回工序。
【专利说明】层叠铁心的制造方法和层叠铁心制造装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及将具有花瓣形等异形(非圆形)的外形的多个铁心薄板层叠而成的层叠铁心的制造方法和层叠铁心制造装置。
【背景技术】
[0002]以往，已知在永久磁铁励磁式的电动机中，以降低齿槽转矩为目的，将转子中使用的层叠铁心(铁心薄板)的外形设置成花瓣形(参照专利文献I)。在该现有的电动机中，将层叠的铁心薄板扭转以施加预定的扭斜角，并且，将对应该扭斜角地磁化的环状的永久磁铁嵌装于转子的内侧，由此能够实现齿槽转矩的降低和组装工时的削减。
[0003]专利文献1:日本特许4080273号公报
[0004]可是，在上述专利文献I的现有技术中，虽然使用了被赋予预定的扭斜角的层叠铁心(转子)，但是，对层叠的铁心薄板进行扭转的作业并不容易，另外，存在难以高精度地设定扭斜角这样的问题。特别是，与如上述现有技术那样将永久磁铁嵌装于转子的内侧(圆筒状孔)的结构不同，在将永久磁铁嵌装于在转子的轴孔周围设置的多个磁铁安装孔的结构中，使层叠的铁心薄板扭斜变得更加困难。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于这样的现有技术的课题而提出的，其目的在于提供一种层叠铁心的制造方法和层叠铁心制造装置，能够容易地实现将具有花瓣形等异形的外形的多个铁心薄板以扭斜状态层叠而成的层叠铁心。
[0006]本发明的第I方面是一种层叠铁心I的制造方法，所述层叠铁心I由具有非圆形的外形h3的多个铁心薄板2层叠而成，所述层叠铁心的制造方法的特征在于，所述层叠铁心I的制造方法具有:推回工序(工序(5))，在从间歇输送的带状薄钢板W中沿所述外形冲裁或半冲裁出所述铁心薄板之后，将所述铁心薄板推回；冲裁工序(工序(6))，从所述带状薄钢板中冲裁出所述铁心薄板并使所述铁心薄板分离；以及层叠工序(工序(7))，将所述铁心薄板层叠而形成层叠体3，基于以所述铁心薄板的中心位置C为基准使外形配置每次旋转预定角度α而得到的多个不同的外形配置来实施所述推回工序。
[0007]在该第I方面的层叠铁心的制造方法中，基于每次旋转预定角度而得到的外形配置来实施推回工序，由此，能够容易地制造出将具有非圆形(花瓣形等)的外形的多个铁心薄板以扭斜状态层叠而成的层叠铁心。
[0008]在本发明的第2方面，其特征在于，关于上述第I方面，在所述冲裁工序中，沿着临时外形h4冲裁出所述铁心薄板，所述临时外形h4是内部包含所述非圆形的外形的圆形或外接于该外形的圆形。
[0009]在该第2方面的层叠铁心的制造方法中，通过圆形的临时外形，能够使用现有的与具有圆形外形的铁心薄板相同的机构(具有圆筒形的内周面的冲模和挤压环等)，来实施具有非圆形的外形的多个铁心薄板的层叠工序。在这种情况下，在层叠铁心的周围形成的废料部(非圆形的铁心薄板的外形与临时外形之间的部分)为与层叠铁心临时结合(嵌合)的状态，因此，能够使用工具等容易地拆卸。
[0010]在本发明的第3方面，其特征在于，关于上述第I或第2方面，还具有磁铁安装孔形成工序，该磁铁安装孔形成工序在所述推回工序之前实施，在该磁铁安装孔形成工序中，形成用于在层叠后分别嵌装永久磁铁的多个磁铁安装孔hi。
[0011]在该第3方面的层叠铁心的制造方法中，在设置有用于嵌装永久磁铁的多个磁铁安装孔的结构的层叠铁心中，能够容易地施加预定的扭斜角度，而不会对磁铁安装孔的加工和配置产生影响。
[0012]在本发明的第4方面，其特征在于，关于上述第I方面，所述非圆形的外形呈以所述铁心薄板的中心为基准的旋转对称形。
[0013]在该第4方面的层叠铁心的制造方法中，能够在层叠工序中对层叠体施加均等的侧压，从而能够通过铆接或粘接使层叠体中的铁心薄板彼此良好地结合。
[0014]本发明的第5方面是一种用于制造层叠铁心I的制造装置10，所述层叠铁心I由具有非圆形的外形h3的多个铁心薄板2层叠而成，其特征在于，所述制造装置10具有:推回部，在从间歇输送的带状薄钢板中沿所述外形冲裁或半冲裁出所述铁心薄板之后，所述推回部将所述铁心薄板推回；冲裁部，所述冲裁部冲裁出所述铁心薄板并使所述铁心薄板从所述带状薄钢板分离；以及层叠部，所述层叠部将所述铁心薄板层叠而形成层叠体，所述推回部具有:冲头P5及冲模D5，它们沿所述外形实施所述铁心薄板的冲裁或半冲裁；和旋转机构21，为了以所述铁心薄板的中心位置为基准使所述外形的配置每次旋转移位预定角度，所述旋转机构21使所述冲头和所述冲模旋转。
[0015](发明效果)
[0016]这样，根据本发明，起到如下这样的优异效果:能够容易地实现将具有花瓣形等异形外形的多个铁心薄板以扭斜状态层叠而成的层叠铁心。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示出应用实施方式的层叠铁心的制造方法的带料排样的图。
[0018]图2的(A)和(B)是示出采用实施方式的层叠铁心的制造方法制造出的层叠铁心的扭斜的例子的立体图。
[0019]图3是示出层叠体中的废料部的分离工序的说明图。
[0020]图4是实施方式的跳步模具装置的概要结构图。
[0021]图5是示出工序(5)中设置于冲头的刀具的结构的示意图。
[0022]图6是示出利用图6所示的刀具形成切口部的示意性说明图。
[0023]图7的(A)?(D)是示出工序(5)中的冲头和冲模的旋转动作的说明图。
[0024]图8是示出图1所示的带料排样的变形例的图。
[0025]标号说明
[0026]1:层叠铁心；
[0027]2:铁心薄板；
[0028]10:跳步(順送V )模具装置(层叠铁心制造装置)；
[0029]21:旋转机构；[0030]Dl ~D6:冲模；
[0031]h1:磁铁安装孔；
[0032]h2:转子轴孔；
[0033]h3:外形；
[0034]h4:临时(dummy)外形；
[0035]kl:铆接计量孔；
[0036]k2:铆接突起；
[0037]P:导向孔；
[0038]Pl ~P6:冲头；
[0039]S:废料部；
[0040]W:带材(带状薄钢板)。
【具体实施方式】
[0041 ] 以下，参照附图 对本发明的实施方式进行说明。
[0042]图1是示出应用本发明的实施方式的层叠铁心的制造方法的带料排样的图，图2是示出制造出的层叠铁心的扭斜的例子的立体图，图3是示出层叠体中的废料部的分离工序的说明图。
[0043]如图1所示，层叠铁心I (图2参照)的制造工序主要由对电磁钢板的带材(带状薄钢板)W实施的以下各工序构成:(1)导向孔P的冲裁加工；(2)磁铁安装孔hi的冲裁加工(磁铁安装孔形成工序)；(3)铆接(力^ )计量孔kl的冲裁加工；(4)之后供马达等的转子轴插入的转子轴孔h2的冲裁和铆接突起k2的切出立起加工；(5)铁心薄板2的外形h3的冲裁或半冲裁以及推回(push back)加工(推回工序)；(6)铁心薄板2的临时外形h4的冲裁加工(冲裁工序)；以及(7)铁心薄板2的层叠(层叠工序)。并且，工序(Il)~工序(13)是待机(idle)工序。
[0044]在工序(2)中，形成多个(在此，为4个)磁铁安装孔hi，所述磁铁安装孔hi用于在层叠后分别嵌装永久磁铁。各磁铁安装孔hi形成为矩形状，并且在周向等间隔地配置成从外侧围绕在后续的工序(4)中形成的转子轴孔h2。另外，关于在铁心薄板2形成的磁铁安装孔的形状、数量和配置，并不限定于此处所示的情况，能够进行各种变更。
[0045]在工序(3)中，对计量用的铁心薄板2 (即，层叠铁心I的位于最下层的铁心薄板)形成铆接计量孔kl。铆接计量孔kl在彼此相邻的磁铁安装孔hi之间在周向等间隔地配置成从外侧围绕在后续的工序(4)形成的转子轴孔h2。每隔预定次数(例如50次)来形成该铆接计量孔kl，由此来确定层叠铁心I的层叠张数。另一方面，对于计量用以外的铁心薄板2，在工序(4)中形成铆接突起k2。该铆接突起k2的形成是通过将冲头P3的压入量设定为相对于带材W的板厚的预定比例来进行的。另外，对于上述工序(2)~(4)，能够任意变换顺序来执行。
[0046]在工序(5)中,在沿着铁心薄板2的非圆形(异形)的外形冲裁或半冲裁出铁心薄板2后，将铁心薄板2推回。在此，通过将冲头P5的压入量设定为相对于带材W的板厚的预定比例来沿着外形h3冲裁或半冲裁出铁心薄板2，然后，将冲裁或半冲裁下来的部分推回并压回至带材W内。由此，铁心薄板2在沿着外形被切离的状态下嵌合于带材W的孔(外形 h3)。
[0047]该工序(5)(—并参照工序(12)、工序(13)、工序(6))通过针对依次冲裁出的每个铁心薄板2a?2d的不同角度的外形h3配置来实施。在此，工序(6)所示的第I铁心薄板2a的外形h3配置成以铁心薄板2a的中央为中心从基准位置沿逆时针方向旋转角度α。接下来，工序(13)所示的第2铁心薄板2b的外形h3配置成从第I铁心薄板2a沿逆时针方向旋转角度α (即，配置成从基准位置沿逆时针方向旋转角度2α )。接下来，工序(13)所示的第3铁心薄板2c的外形h3配置成从第2铁心薄板2b沿逆时针方向旋转角度α (即，配置成从基准位置沿逆时针方向旋转角度3 α )。进而，接下来，(5)所示的第4铁心薄板2d的外形h3配置成从第3铁心薄板2c沿逆时针方向旋转角度α (即，配置成从基准位置沿逆时针方向旋转角度4 α )。
[0048]这样，基于通过在其每一个工序中分别以铁心薄板2的中心位置C为基准使外形旋转预定角度α而得到的多个不同的外形配置来实施工序(5)。由此，能够对层叠铁心I施加预定的扭斜角度(在此为3 α )，而不会对其他孔(磁铁安装孔hi等)的加工和配置产生影响。但是，关于磁铁安装孔h1、铆接计量孔kl、铆接突起k2,无论工序(5)中的外形怎样旋转，在铁心薄板2中分别都形成于相同的位置。另外，在此，为了便于说明，对以不同的旋转角度配置外形的4个铁心薄板2a?2d进行了示出，但是在实用方面，采用更加微小的旋转角度来加工出具有不同配置的外形的更多铁心薄板。另外，扭斜角度3α在此被设定为15°，但并不限于此，能够适当地进行变更。
[0049]铁心薄板2的外形h3具有这样的形状:向径向外侧呈凸状的相同形状的4个圆弧的两端互相连接的形状(4个花瓣形)。关于该外形h3，只要至少是非圆形，能够进行各种变更，并不限于在此示出的形状。
[0050]在工序(6)中，沿着临时外形h4冲裁出铁心薄板2。临时外形h4形成为与非圆形的外形h3同心且内部包含外形h3的圆形。由此，铁心薄板2以最终不需要的废料部S(即，临时外形h4与外形h3之间的区域)残留在周围的状态被冲裁，并在工序(7)中保持该状态被层叠。工序(7)中，将冲裁得到的铁心薄板2的铆接突起k2的凸部嵌入到下侧的铁心薄板2的铆接突起k2的凹部，由此，依次进行铆接结合。最终，通过形成有铆接计量孔kl的铁心薄板2使铁心薄板2之间分离，从而形成互相固定有预定张数的铁心薄板2的层叠体
3。另外，对于临时外形h4，并不限于内部包含外形h3的形状，例如也可以是外接于外形h3的圆形。
[0051]在通过上述工序(I)?(7)得到的层叠体3中残留有废料部S。可是，如上所述，废料部S处于沿着铁心薄板2的外形被切离的状态，因此，能够使用预定的拆卸用工具(未图示)等如图3所示那样将废料部S从层叠铁心I容易地拆卸。如在后面详述那样，在工序(5)中，俯视观察时，在废料部S形成有多个沿径向延伸的切口槽N，能够以各切口槽N为起点将废料部S切断。
[0052]虽然在图3中省略了图示，通过去除废料部S，能够获得如图2的(A)、(B)所示那样的附加有扭斜的层叠铁心I。图2的(A)所示的层叠铁心I是在工序(5)中向一个方向施加预定的扭斜角度的例子，图2的(B)所示的层叠铁心是使扭斜角度的施加方向在其厚度方向的中间位置逆转(即，使后述的伺服马达24的旋转方向反转)的V字扭斜的例子。层叠铁心I在永久磁铁励磁式的旋转电机的转子中使用。[0053]图4是采用实施方式的层叠铁心的制造方法的跳步模具装置的概要结构图，图5是示出工序(5 )中设置于冲头的刀具的结构的示意图，图6是示出利用刀具形成切口部的示意性说明图，图7是示出工序(5)中的冲头和冲模的旋转动作的说明图。
[0054]跳步模具装置(层叠铁心制造装置)10是对间歇输送到装置内的带材W进行冲压加工的装置，其主要具备:安装于上模11的冲头Pl?P6 ;在与上模11对应的下模12安装的冲模D5、D6 (仅图示了一部分的冲模)；以及使冲裁加工后的带材W从冲头分离的卸料板13。
[0055]在此，图4中的标记(I)?(7)的各部分对应于图1所示的各工序(I)?(7)，通过各部分中的冲头和与其对应的冲模来实施冲裁等加工。在跳步模具装置10中，例如，图4中的(5)的冲头P5、冲模D5、旋转机构21、平压部件27和弹簧28构成推回部，在沿着外形h3冲裁或半冲裁出铁心薄板2后，该推回部将铁心薄板2推回，图4中的(6)的冲头P6和冲模D6构成冲裁部，该冲裁部冲裁出铁心薄板2并使其从带材W分离，再有，图4中的(7)的挤压环36构成层叠部，该层叠部将铁心薄板2铆接结合而形成层叠体3。
[0056]在图4中，在工序(5)中使用的冲头P5和冲模D5设置成能够被旋转机构21旋转，由此，能够如上述那样变更铁心薄板2的外形的配置。旋转机构21具有:带23，其卷绕在用于保持冲模D5的模座22的周围；伺服马达24，其驱动该带23 ;以及引导销26，其将用于保持冲头P5的冲头板25和模座22连结。在上模11 (冲头P5)下降时(冲裁或半冲裁加工时)，引导销26的下端插入到模座22的引导孔30。另外，在冲模D5内设有用于实施推回的平压部件27。平压部件27具有与半冲裁部分抵接的平坦的上部和与弹簧28连接的下部，平压部件27被与其下部连接的弹簧28向上方(冲头P5的方向)施力。利用该作用力将半冲裁得到的各铁心薄板2推回。
[0057]并且，冲头P5、冲模D5和平压部件27具有与铁心薄板2的外形h3相同的异形形状。另外，模座22和冲头板25分别经由轴承等以能够旋转的方式保持于上模11和下模12。
[0058]另外，如图5所示，在冲头P5的侧面安装有多个刀具29，这些刀具29用于在工序
(5)中在铁心薄板2的上表面侧形成切口槽N (参照图3)。在冲头P5的外形中，各刀具29分别配置于向径向外侧呈凸状的部位，由此，如图3所示，在废料部S的薄壁的部位分别形成切口槽N。各刀具29具有设在下端的锋利的刃部29a，在工序(5)中，当冲头P5下降时，如图6所示，刃部29a从铁心薄板2的上表面切入(B卩，以废料部S未被完全切断的程度沿厚度方向切开)，由此形成预定深度的切口槽N。并且，关于刀具29的数量、配置和刃部29a的形状等，能够进行各种变更。
[0059]在工序(5)中，例如，当在图7的(A)所示的状态(本次的工序(5)中的外形配置)下完成了半冲裁加工(或推回加工)时，伺服马达24工作，模座22 (冲模D5)和经由引导销26连结的冲头板25 (冲头P5)—起沿逆时针方向旋转角度α的量而成为图7的(B)所示的状态(工序(5)中的下一次的外形配置)。接下来，当在图7的(B)所示的状态下完成了半冲裁加工时，冲模D5和冲头Ρ5沿逆时针方向旋转角度α的量而成为图7的(C)所示的状态(工序(5)中的第3次的外形配置)。接下来，当在图7的(C)所示的状态下完成了半冲裁加工时，冲模D5和冲头Ρ5沿逆时针方向旋转角度α的量而成为图7的(D)所示的状态(工序(5)中的第4次的外形配置)。[0060]并且，关于冲头P5和冲模D5的旋转，在同一层叠体3中，能够使旋转方向逆转，或者使旋转暂时停止。由此，能够变更施加于层叠铁心I的扭斜的状态。另外，在图1所示的工序(12)和工序(13)中的至少一个工序中，通过设置与工序(5)相同的推回部(平压部件和弹簧等)，也能够追加推回功能。由此，即使是在工序(5)中无法将冲裁或半冲裁得到的部分完全压回到带材W内的情况下，也能够通过在此后的工序(12)和工序(13)中推回而将该部分可靠地压回到带材W内。
[0061]另外，当在工序(6 )中利用冲头P6冲裁出铁心薄板2的临时外形h4时，在工序(7 )中，将铁心薄板2层叠于已经层叠在冲模D6内的铁心薄板组35上，然后被依次压入到冲模D6下部的挤压环36内。在此，通过沿着临时外形h4将铁心薄板2冲裁成圆形，由此，对于具有非圆形的外形h3的铁心薄板2，能够使用现有的与具有圆形外形的铁心薄板相同的机构(冲模D6下部的具有圆筒形的内周面的挤压环36)来实施层叠工序。
[0062]这样，通过上述层叠铁心的制造方法和跳步模具装置，基于铁心薄板2的每次旋转预定角度而得到的外形配置来实施工序(5)，因此，能够容易地实现由具有非圆形(花瓣形等)的外形的多个铁心薄板2以扭斜状态层叠而成的层叠铁心I。
[0063]图8是示出图1所示的带料排样的变形例的图。在上述的例子中，在工序(6)中，形成为沿圆形的临时外形h4冲裁出铁心薄板2的结构，但是如图8的变形例所示，也能够沿着在工序(5)中半冲裁和推回加工的外形h3进行冲裁。在这种情况下，能够将冲头P6的形状设定为外形h3的内切圆。或者，也可以将冲头P6的形状设定为与外形h3相同的形状，并另行设置冲头P6的旋转机构。另外，通过形成为这样的结构:使铁心薄板2形成为以其中心位置为基准的旋转对称形，其最大径部(圆弧部)与挤压环36的直径相当部接触，由此，能够在层叠工序中对层叠体施加均等的侧压(朝向径向内侧的力)，在圆形(圆筒形)的冲模D6和挤压环36中也能够确保适当的侧压，从而使铁心薄板彼此良好地结合。
[0064]基于特定的实施方式对本发明进行了说明，但这些实施方式仅仅是示例，本发明并不限定于这些实施方式。例如，在上述实施方式中，形成为使铁心薄板彼此铆接结合的结构，但也可以通过公知的粘接方法进行结合。另外，上述实施方式所示的本发明的层叠铁心的制造方法和层叠铁心制造装置的各结构要素并不一定都是必需的，至少只要不脱离本发明的范围，就能够适当地进行取舍选择。
【权利要求】
1.一种层叠铁心的制造方法，所述层叠铁心由具有非圆形的外形的多个铁心薄板层叠而成， 所述层叠铁心的制造方法的特征在于， 所述层叠铁心的制造方法具有: 后推工序，在从间歇输送的带状薄钢板中沿所述外形冲裁或半冲裁出所述铁心薄板之后将所述铁心薄板推回； 冲裁工序，从所述带状薄钢板中冲裁出所述铁心薄板并使所述铁心薄板从所述带状薄钢板分离；以及 层叠工序，将所述铁心薄板层叠而形成层叠体， 基于以所述铁心薄板的中心位置为基准使外形配置每次旋转预定角度而得到的多个不同的外形配置来实施所述推回工序。
2.根据权利要求1所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于， 在所述冲裁工序中，沿着临时外形冲裁出所述铁心薄板，所述临时外形是内部包含所述非圆形的外形的圆形或外接于该外形的圆形。
3.根据权利要求1或2所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于， 所述层叠铁心的制造方法还具有磁铁安装孔形成工序，该磁铁安装孔形成工序在所述推回工序之前实施，在该磁铁安装孔形成工序中，形成用于在层叠后分别嵌装永久磁铁的多个磁铁安装孔。
4.根据权利要求1所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于， 所述非圆形的外形呈以所述铁心薄板的中心为基准的旋转对称形。
5.一种层叠铁心制造装置，其是用于制造层叠铁心的制造装置，所述层叠铁心由具有非圆形的外形的多个铁心薄板层叠而成， 所述层叠铁心制造装置的特征在于， 所述层叠铁心制造装置具备: 推回部，在从间歇输送的带状薄钢板中沿所述外形冲裁或半冲裁出所述铁心薄板后，所述推回部将所述铁心薄板推回； 冲裁部，所述冲裁部冲裁出所述铁心薄板并使所述铁心薄板从所述带状薄钢板分离；以及 层叠部，所述层叠部将所述铁心薄板层叠而形成层叠体， 所述推回部具有: 冲头及冲模，它们沿所述外形实施所述铁心薄板的冲裁或半冲裁；和旋转机构，为了以所述铁心薄板的中心位置为基准使所述外形的配置每次旋转移位预定角度，所述旋转机构使所述冲头和所述冲模旋转。
【文档编号】H02K15/03GK103683724SQ201310430344
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】荻久保智博, 原俊生 申请人:黑田精工株式会社