JP7442409B2

JP7442409B2 - モーター銅コイル回収装置

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Publication number: JP7442409B2
Application number: JP2020133676A
Authority: JP
Inventors: 隆一青山
Original assignee: Sangyo Shinko Co Ltd
Current assignee: Sangyo Shinko Co Ltd
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2024-03-04
Anticipated expiration: 2040-08-06
Also published as: JP2022030003A

Description

本発明は、モーター銅コイル回収装置に関するものであり、特に電動モーターの固定子を構成する鉄心から銅材料を回収する回収装置に関するものである。

電動モーターは、固定子、回転子、回転子のシャフト（軸）、軸受、モーター外郭としてのエンドブラケット及びフレームなどから構成される。固定子は、鉄心と巻き線を有し、鉄心はその内側形状が回転子の回転軸と同心円の円筒状で、銅線が所定の電気仕様で鉄心の回りで巻かれて形成された巻き線を有する。小型の電動モーターにおいては、銅の伸線にエナメル皮膜を被覆したエナメル銅線が巻き線として使用される。新幹線の走行モーターなどの大型の電動モーターでは、固定子の軸線方向中央部分については、固定子の鉄心の内側（モーターの軸心と同心円の円筒状形状）の表面に軸線方向に平行な溝を設け、この溝内に細長い銅板を嵌合し、巻き線として機能させている。新幹線の電動モーターの固定子においては、固定子の鉄心の内側（軸心側）表面に３６個の溝が等角度（１０度）間隔で設けられ、それぞれの溝に巻き線の一部として機能する銅板が嵌合されている。固定子の溝と銅板との間は、ワニスによって固着されている。

廃棄された電動モーターをリサイクル使用するに際しては、構成する部品の部材ごとに分別回収すれば、回収品の使用価値を高めることができる。固定子や回転子については、鉄で構成される鉄心と、銅で構成される巻線とを分別回収できれば、利用価値を高めることができる。特に巻線は高純度の電気銅が用いられており、利用価値が高い。

巻線としてエナメル銅線が用いられている小型の電動モーターについては、特許文献１に、樹脂モールドした回転子をアルカリ分解液に浸漬し、樹脂モールドをアルカリ分解して崩壊させ、少なくとも巻線や鉄芯等の電磁部材の金属要素を分離する方法が考えられている。特許文献２には、エナメル銅線から成る巻線から純度の高い銅を効率的に回収する方法が開示されている。

特開平８－３４０６６１号公報特開平１０－２５５２３号公報

巻線としてエナメル銅線が用いられている小型の電動モーターについては、上述のように銅を効率的に回収する方法が開示されている。一方、新幹線の走行モーターの固定子のように、鉄心の内側表面に等角度で設けた溝に銅板を嵌合したような場合については、鉄心と銅板とを効率的に分離する手法が開示されておらず、海外に搬出され、海外の解体業者において、基本は手解体、一部機械を用いて解体し、素材ごとの分別を行っている。

本発明は、電動モーターの固定子などにおいて、鉄心の軸線方向に平行かつ、鉄心の軸心を中心に同心円状かつ等角度間隔に銅板が配置され嵌合されてなるモーターの鉄心を対象とし、モーターの鉄心から銅板を回収することのできる、モーター銅コイル回収装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
［１］モーターの鉄心から、当該鉄心の軸線方向に平行かつ、鉄心の軸心を中心に同心円状かつ等角度間隔に配置され嵌合されてなる銅板を回収するモーター銅コイル回収装置であって、前記鉄心が有する前記銅板の総数を「銅板総数」と呼び、
前記鉄心を載置する載置台と、前記銅板を鉄心から押し抜く押し抜き機とを有し、
前記銅板を鉄心から押し抜く押し抜き時において、前記押し抜き機は前記載置台に載置された鉄心の軸線方向に平行な方向（以下「押し抜き方向」という。）に移動可能であり、前記押し抜き方向に見て鉄心の軸心を回転中心として回転可能であり、
前記押し抜き機は２以上かつ前記銅板総数の半数以下の押し刃を有し、前記押し刃は前記押し抜き機の回転中心に同心円状に配置され、前記押し抜き機の回転位置を調整することにより、前記押し抜き方向に見て、前記押し刃が前記押し抜かれるいずれかの銅板配置位置に対応する位置とすることができ、
前記押し刃の押し抜き方向先端を「押し刃先端」、押し抜き機における前記押し刃先端の押し抜き方向位置を「押し刃先端位置」と呼び、それぞれの押し刃の押し刃先端位置相互間の位置差について、予め「最小位置差」を定め、
それぞれの押し刃から見て、他の押し刃との押し刃先端位置の位置差が、前記最小位置差よりも小さい当該他の押し刃の数が２以下であり、少なくともひとつの押し刃の押し刃先端位置は、他のいずれかの押し刃の押し刃先端位置との位置差が前記最小位置差以上であり、
前記鉄心を前記載置台に載置した上で、前記押し抜き機を押し抜き方向に移動することにより、前記押し刃の配置位置に対応する前記銅板を押し抜き、押し抜き後に前記押し抜き機を押し抜き方向の反対方向に移動し、前記押し抜き機を回転して押し刃の位置を次に押し抜く銅板配置位置に対応させることができる、モーター銅コイル回収装置。
［２］前記鉄心に嵌合された銅板の配置数が３６、銅板の角度間隔が１０度であり、
前記押し刃の配置数が２、３、４、６、９、１２、１８のいずれかであることを特徴とする［１］に記載のモーター銅コイル回収装置。
［３］前記押し刃の配置数が２、３、４、６のいずれかであり、
それぞれの押し刃から見て、他の押し刃との押し刃先端位置の位置差が、前記最小位置差よりも小さい当該他の押し刃の数が０であることを特徴とする［２］に記載のモーター銅コイル回収装置。
［４］前記押し刃が、押し抜き機の回転中心に回転対称に配置されていることを特徴とする［２］又は［３］に記載のモーター銅コイル回収装置。
［５］前記最小位置差を５ｍｍ～１５ｍｍの範囲で定めることを特徴とする［１］から［４］までのいずれか１つに記載のモーター銅コイル回収装置。
［６］前記最小位置差を５ｍｍとすることを特徴とする［１］から［４］までのいずれか１つに記載のモーター銅コイル回収装置。
［７］前記鉄心が、電動モーターの固定子であることを特徴とする［１］から［６］までのいずれか１つに記載のモーター銅コイル回収装置。

本発明のモーター銅コイル回収装置により、電動モーターの固定子などにおいて、鉄心の軸線方向に平行かつ、鉄心の軸心を中心に同心円状かつ等角度間隔に銅板が配置され嵌合されてなるモーターの鉄心から銅板を回収するに際し、押し刃によって銅板を押し下げて回収し、少ない押し下げ力で銅板を回収することができる。

本発明のモーター銅コイル回収装置を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＢ－Ｂ矢視平面図である。本発明のモーター銅コイル回収装置の一部を示す図であり、（Ａ）はＡ－Ａ矢視図、（Ｂ）は部分正面図（押し抜き前）、（Ｃ）は部分正面図（押し抜き中）、（Ｄ）はＤ－Ｄ矢視平面図である。押し抜き中の押し抜き機と鉄心の関係を示す図であり、（Ａ１）は押し抜き初期の押し抜き機の部分図、（Ｂ１）は（Ａ１）で押し抜き後の鉄心の部分図、（Ａ２）（Ｂ２）は２回目、（Ａ３）（Ｂ３）は９回目の押し抜き段階を示す。押し抜きの経過と押し抜き力の関係を示す図であり、（Ａ）は１枚の押し刃で押し抜きを行ったとき、（Ｂ）は本発明の４枚の押し刃で押し抜きを行ったときの結果である。２枚の押し刃を有する本発明の押し刃を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は回転ヘッド外周を展開して示した図である。３枚の押し刃を有する本発明の押し刃を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は回転ヘッド外周を展開して示した図である。４枚の押し刃を有する本発明の押し刃を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）（Ｃ）は回転ヘッド外周を展開して示した図である。６枚の押し刃を有する本発明の押し刃を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は回転ヘッド外周を展開して示した図である。

本発明は前述のように、電動モーターの固定子などにおいて、鉄心の軸線方向に平行かつ、鉄心の軸心を中心に同心円状かつ等角度間隔に銅板が配置され嵌合されてなるモーターの鉄心を対象とする。以下、固定子、特に新幹線の走行用電動モーターの固定子の場合を例にとって、モーターの鉄心から銅板を回収する本発明のモーター銅コイル回収装置の説明を行う。

新幹線の走行用電動モーターの固定子は、固定子の軸線方向の中央部分については、固定子の鉄心の内側表面に３６個の溝が等角度（１０度）間隔で設けられ、それぞれの溝に巻き線の一部として機能する銅板が嵌合されている。図２（Ｂ）（Ｄ）には、固定子１６の軸線方向１７の中央部分について、固定子１６の鉄心１１をさらに軸線方向１７に分断したものが記載されている。固定子１６の鉄心１１の内側表面１４（軸心１５側の表面）に３６個の溝１２が等角度（１０度）間隔で設けられ、それぞれの溝１２に銅板１３が嵌合されている。鉄心１１の溝１２と銅板１３との間は、ワニスによって固着されている。図示しない、固定子の軸線方向の両側については、上記軸線方向の中央部分に配置された直線状の銅板の相互間を電気的に接続してコイルを形成するための配線が設けられ、銅板のそれぞれの端部に当該配線が接続されており、銅板外周接続コイルを形成している。鉄心１１が有する銅板１３の総数を「銅板総数」と呼ぶ。

モーターの固定子から銅を回収する場合において、まずは固定子の軸線方向１７において、固定子の軸線方向１７の中央部分と両端部分とを切断する。切断の結果として、銅を回収する対象の鉄心１１が得られる。対象の鉄心１１は、さらに軸線方向１７に垂直な切断面で細かく分断する。鉄心１１は、図２（Ｂ）（Ｄ）に示すように、鉄心１１の軸線方向１７に平行かつ、軸心１５を中心に同心円状かつ等角度間隔に銅板１３が配置され嵌合されている。切断で切り離された軸線方向の両側の銅板外周接続コイル部分は、基本的に銅線のみで構成されているので、そのまま銅素材としてリサイクルできる。

本発明のモーター銅コイル回収装置について、図１～図３に基づいて説明する。モーター銅コイル回収装置は、回収対象の鉄心１１を載置する載置台６と、銅板１３を鉄心１１から押し抜く押し抜き機１とを有しする。銅板１３を鉄心１１から押し抜く押し抜き時において、押し抜き機１は載置台６に載置された鉄心１１の軸線方向１７に平行な方向（押し抜き方向３１）に移動可能であり、回転中心３２まわりに回転可能とする。押し抜き方向３１に見て、回転中心３２は鉄心１１の軸心１５と同じ位置にある。通常は図１～図２に示すように、銅板１３を鉄心１１から押し抜く押し抜き時において、載置台６に載置した鉄心１１の軸線方向１７は鉛直方向とし、押し抜き方向３１も鉛直方向とすると好ましい。以下、押し抜き方向３１が鉛直方向である場合を例にとって説明する。押し抜き時において押し抜き機１は載置台６の上方に配置される。

載置台６を水平方向に移動可能とし、載置台６に鉄心１１を載置する位置（載置位置）（図示せず）と、鉄心１１から銅板１３を押し抜く位置（押し抜き位置）（図１）を別の位置とすると好ましい。これにより、載置台を載置位置に移動して鉄心をクレーン等で載置し、その後載置台を押し抜き位置に移動して鉄心から銅板の押し抜きを行い、その後載置台を載置位置に戻して、銅板の押し抜きが完了した鉄心をクレーン等で回収することが容易となる。

上記のように、銅板１３を鉄心１１から押し抜く押し抜き時において、押し抜き機１は載置台６に載置された鉄心１１の軸線方向１７に平行な方向（押し抜き方向３１）に移動可能であり、押し抜き方向３１に見て鉄心１１の軸心１５を回転中心３２として回転可能としている。（押し抜き方向３１に見て、回転中心３２は鉄心１１の軸心１５と同じ位置にある。）即ち、鉄心１１を載置した載置台６が押し抜き位置にあるとき、押し抜き機１は鉄心１１の軸心１５を回転中心３２として回転する。好ましくは、押し抜き機１は押し下げ機構２と回転ヘッド３とを有し、押し下げ機構２は好適には油圧プレス機などで構成され、押し抜き方向３１に移動可能とする。押し下げる方向に移動する際に所定の圧下力を保持している。押し下げ機構２に取り付けられた回転ヘッド３が回転中心３２まわりに回転する。

押し抜き機１は２以上かつ前記銅板総数の半数以下の押し刃４を有し、押し刃４は押し抜き機１の回転中心３２に同心円状に配置される。具体的には、図２に示すように、押し刃４は回転ヘッド３に配置される。図２は押し刃４を４枚配置した例である。押し抜き方向３１に見たとき、押し抜き機１の回転中心３２（鉄心１１の軸心１５と一致している）から押し刃４までの距離は、鉄心１１の軸心１５から溝１２までの距離と一致し、押し刃４の断面形状は、溝１２内を通過可能な形状とする。回転ヘッド３を回転させ、鉄心１１の溝１２位置と押し刃４の位置を回転方向で一致させたとき（図２（Ａ）（Ｂ）（Ｄ））、押し抜き機１を下方（押し下げ方向）に押し下げることにより（図２（Ｃ））、押し刃４が溝１２内を下降し、溝１２内に嵌合された銅板１３を押し下げ、下方に分離して回収することができる。

本発明のように、押し抜き機１に設けた押し刃４によって鉄心１１の銅板１３を押し抜く方法を採用するに際し、押し抜き機１に設置する押し刃４の数に比例して押し抜き力が増大するので、押し刃４の数が鉄心１１の銅板１３の総数（銅板総数）に等しいと、大きな押し抜き力を有する押し抜き機を用意する必要が生じる。本発明は、上記のように押し刃４の数を銅板総数の半数以下とするので、押し抜き機の押し抜き力を低減できる。押し刃の数が少ないほど、押し抜き力をさらに低減することができる。

例えば、銅板総数が３６枚で、等角度（１０度）で配置されている場合について考える。押し刃４の数が１８枚で等角度（２０度）で配置されたものであれば、１回の押し抜きで１８個の銅板１３を押し抜き、次に回転ヘッドを１０度回転させて再度押し抜くことにより、残りの１８個の銅板１３を押し抜くことができる。押し刃の数が４枚で等角度（９０度）で配置されたものであれば（図２、図３参照）、１回の押し抜きで４個の銅板を押し抜き（図３（Ａ１）（Ｂ１））、次に回転ヘッドを１０度回転させて再度押し抜き（図３（Ａ２）（Ｂ２））、これを９回繰り返すことにより、全ての銅板を押し抜くことができる（図３（Ａ３）（Ｂ３））。押し刃４の数は最少が２枚であり（図５参照）、２枚の押し刃４を等角度（１８０度）で配置することにより、押し抜き時の押し下げ機構の圧下力と押し刃にかかる抵抗力との力のバランスがとりやすくなる。

ここで、鉄心１１の溝１２内に嵌合された銅板１３を押し刃４で押し抜くに際しての、必要な押し抜き力について説明する。新幹線の走行用電動モーターの固定子の場合を例にとる。固定子１６の鉄心１１の内側表面１４は直径０．５ｍの円筒状であり、３６個の溝１２が等角度（１０度）間隔で同心円状に形成され、それぞれの溝１２内に銅板１３が嵌合されている（図２（Ｄ）参照）。軸線方向１７両側の銅板外周接続コイル部分を切り離したときの固定子１６の軸線方向１７中央部分は、軸線方向１７の長さが約２４０ｍｍである。

以下、押し抜きに用いる鉄心１１の鉄心厚さをＬ、最小位置差をＳ_Ｍ、１枚の押し刃による押し抜き初期の押し抜き力の最大をＰ_Ｌ、押し抜き後半の低下した一定の押し抜き力をＰ_Ｓ、押し抜き機での合計押し抜き力の最大値を合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭ、押し抜き機の必要押し抜きストロークをＳ_Ｔとする。

溝１２内の銅板１３を、鉄心１１の軸線方向１７（銅板の長手方向）に押し刃４で押し込むことにより、銅板１３を溝１２から押し抜く。銅板１３は溝１２に固着されているので、押し抜き時の鉄心１１の軸線方向１７の厚さ（鉄心厚さＬ）が厚いほど、必要な押し抜き力は大きくなる。ここでは、鉄心厚さＬが１２０ｍｍとなるように鉄心１１を分断した上で押し抜き対象とし（図２（Ｄ）参照）、押し抜き力の調査を行った。

試験押し抜き装置において、押し刃４をひとつとし、一箇所の溝１２において押し刃４を一定速度で押し下げ、必要な押し抜き力の時間経過を調査した。その結果を図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）から明らかなように、押し下げの経過とともに（押し刃の位置が下降して図４（Ａ）横軸の押し下げ距離が増大するに従い）、押し抜き力が変化し、押し抜きの初期の早い時期（押し抜き距離が５ｍｍ程度）に押し抜き力が最大（７Ｔ）（Ｐ_Ｌ）となり、さらに押し刃を下方に移動し続けて押し抜き距離が増えると押し抜き力が低下し、押し抜き開始から移動距離約１５ｍｍの位置で約３Ｔの一定の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）となり、それ以降はその一定の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）で銅板１３が溝１２内を移動し、押し刃４の押し下げ距離が鉄心厚さＬ（１２０ｍｍ）まで移動したところで、最終的に溝１２から銅板１３を離脱させることができた。

ここで、押し刃４の押し抜き方向３１先端を「押し刃先端２１」、押し抜き機における押し刃先端２１の押し抜き方向３１位置を「押し刃先端位置２２」と名付ける。本発明の特徴は、押し刃先端位置２２がすべての押し刃４で同一の位置となるのではなく、押し刃４ごとに押し刃先端位置２２を異ならせることを最大の特徴とする。以下に詳細に説明するように、押し刃４ごとに押し刃先端位置２２を異ならせることにより、押し抜き機１の必要押し抜き力を低減することが可能となる。

前述のように、鉄心１１の溝１２に嵌合された銅板１３を押し刃４で押し抜く際、押し抜き初期に最大の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）となり、その後押し抜き力が低下し、以後低下した一定の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）で押し抜きが進行する。すべての押し刃４の押し刃先端位置２２が一致していると、すべての押し刃４で同時に最大の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）となり、押し抜き機１として高い押し抜き力を保持する必要がある。これに対して、押し刃４ごとの押し刃先端位置２２を異ならせ、先行するひとつの押し刃４での押し抜き力が最大（Ｐ_Ｓ）を通り越して低下した一定の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）となったところで、後行する押し刃の押し抜き力が最大（Ｐ_Ｓ）となるようにすれば、各時刻における合計の押し抜き力の最大値を低減できるので、押し抜き機として保持する押し抜き力能力を低く抑えることが可能となる。

そこで本発明では、それぞれの押し刃４の押し刃先端位置２２相互間の位置差Ｓについて、予め「最小位置差Ｓ_Ｍ」を定める。最小位置差Ｓ_Ｍは、押し刃４での押し抜きを開始してから、押し抜き力が最大（Ｐ_Ｓ）を経過するまでの移動距離を勘案して定めると好ましい。２つの押し刃４の押し刃先端位置２２相互間の位置差Ｓを最小位置差Ｓ_Ｍ以上とすることにより、２つの押し刃４における最大押し抜き力（Ｐ_Ｓ）が同時に発生することがなく、押し抜き機の合計押し抜き力を低く抑えることができる。

ここで、図１～図４、図７に基づき、押し刃４の数が４枚（９０度間隔で配置）の場合を例にとって具体的に説明する。前記新幹線の走行用電動モーターの固定子１６の場合、押し抜き開始から移動距離約５ｍｍの位置で約７Ｔの最大押し抜き力（Ｐ_Ｓ）となり、それから押し抜き力が低下し始め、約１５ｍｍの位置で約３Ｔの一定の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）となった。

図７（Ａ）は４枚の押し刃４を配置した回転ヘッド３の平面図、図７（Ｂ）は回転ヘッド３の外周１周を展開した図である。図７（Ｂ）において、角度＝０度、９０度、１８０度、２７０度にそれぞれ押し刃（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が配置されている。４枚の押し刃４の押し刃先端位置２２を、押し刃４ａから押し刃４ｄへ順に深くし、押し刃先端位置２２が隣接する押し刃相互間の押し刃先端位置２２の位置差Ｓを上記最小位置差Ｓ_Ｍ（５ｍｍ）より大きな値とする。図５、６、８についても、配置する押し刃４の数を変更した以外は図７と同様である。

このような押し刃４を備えた押し抜き機１（図１、図２参照）によって、新幹線の走行用電動モーターの固定子１６の鉄心１１から銅板１３の押し抜きを行った。押し刃先端位置２２相互間の位置差Ｓを上記最小位置差Ｓ_Ｍ（５ｍｍ）より大きな値である５０ｍｍとした。押し抜きの経過と押し抜き力の推移を観察したところ、図４（Ｂ）に示す結果（発明例）が得られた。図４（Ｂ）の太い実線が、４枚の押し刃を備えた押し抜き機での押し抜き力の実績である。図４（Ｂ）のうち、４種類の細い線は、図４（Ａ）の結果に基づき、４枚の押し刃単独の押し抜き力を推定で記載したものである。発明例では、最大でも押し抜き力を１３Ｔに抑えることができた。４枚のうちで一番最後に最大押し抜き力（Ｐ_Ｓ）（７Ｔ）がかかった時点において、その他の３枚の押し刃のうち１枚はすでに押し抜きが完了し、残りの２枚の押し刃については、低い一定の押し抜き力（Ｐ_Ｓ）（３Ｔ）であったため、合計の押し抜き力が１３Ｔに収まったためである。

比較例として、４枚の押し刃４の押し刃先端位置２２がすべて同じとした場合の押し抜き力の推移を調査した。比較例では、押し抜きの初期に２８Ｔの高い押し抜き力を要した。４枚の押し刃４が同時に高い押し抜き力（７Ｔ）を要したためである。

新幹線の走行用電動モーターの固定子の場合、最小位置差Ｓ_Ｍを５ｍｍ～１５ｍｍの範囲で定めると好ましい。左記範囲の最小値よりも小さい場合、複数の押し刃４において、押し抜き初期の押し抜き力が最大となる時期に重なりが生じ、合計の押し抜き力が過大となる場合がある。左記範囲の最大値よりも大きい場合、押し抜き力低減効果は飽和する一方、必要な押し抜きストロークが過大となる。最小位置差Ｓ_Ｍを５ｍｍとすると好ましい。最小位置差Ｓ_Ｍを１５ｍｍとするとより好ましい。

以上のように、設置したすべての押し刃４について、押し刃先端位置２２がすべて異なり、押し刃先端位置２２が近接する押し刃４相互間の押し刃先端位置２２の位置差Ｓが最小位置差Ｓ_Ｍ以上であれば、押し抜き機１の押し抜き力能力を最も低下することができるので好ましい。一方、設置したすべての押し刃４について押し刃先端位置２２を異ならせなくても、一定の範囲内で押し刃先端位置２２を異ならせることにより、本発明の効果を必要な範囲内で享受することができる。以下、説明する。

設置した押し刃４の中で、押し刃先端位置２２が同一又はほぼ同一となる押し刃の数が３枚以下であれば、当該条件の押し刃４の数が４枚以上である場合に比較して、押し抜き機１の押し抜き力能力を抑制して本発明の効果を発揮することができる。より厳密には、それぞれの押し刃４から見て、他の押し刃４との押し刃先端位置２２の位置差Ｓが、最小位置差Ｓ_Ｍよりも小さい当該他の押し刃４の数が２以下であれば、設置した押し刃４の中で、押し刃先端位置２２が同一又はほぼ同一となる押し刃４の数を３枚以下とすることができる。

ただし上記の条件を採用するにおいて、押し刃４の合計が２枚又は３枚の場合、すべての押し刃４の押し刃先端位置２２が同一又はほぼ同一の場合も条件に合致する場合を含むこととなり、本発明の趣旨から外れてしまう。そこで本発明では、少なくともひとつの押し刃４の押し刃先端位置２２は、他のいずれかの押し刃４の押し刃先端位置２２との位置差が最小位置差Ｓ_Ｍ以上となることを条件として付加した。これにより、たとえ押し刃の合計が２枚又は３枚であっても、すべての押し刃４の押し刃先端位置２２が同一又はほぼ同一となる場合を本発明範囲から除外することができる。

前述のように、新幹線の走行用電動モーターの固定子１６の場合、鉄心１１に嵌合された銅板１３の配置数が３６、銅板１３の角度間隔が１０度である。この場合、押し刃４の配置数が２、３、４、６、９、１２、１８のいずれかであると好ましい。左記の枚数は、いずれも銅板１３の配置数３６の約数である。銅板１３の配置数（３６）を押し刃４の配置数で除した値が、押し抜きの繰り返し回数となる。例えば、押し刃４の配置数が４枚で、等角度（９０度）間隔で配置した場合について、図３に基づいて説明する。図３（Ａ１）は１回目の押し抜きにおける押し刃４の位置を示す。１回目の押し抜きで、図３（Ｂ１）に示すように４枚の銅板１３を押し抜き、４箇所に押し抜き完了位置３３が生じる。次いで図３（Ａ２）に示すように、回転ヘッド３を時計回りに１０度回転させて２回目の押し抜きを行う。押し抜きの結果、図３（Ｂ２）に示すように押し抜き完了位置３３が増える。これを９回繰り返す。図３（Ａ３）は９回目の押し抜きにおける押し刃４の位置を示す。これにより、図３（Ｂ３）に示すように、３６枚の銅板１３すべてを押し抜くことができる。

上記の好ましい条件に加えてさらに、押し刃４の配置数が２、３、４、６のいずれかであり、それぞれの押し刃４から見て、他の押し刃４との押し刃先端位置２２の位置差Ｓが、最小位置差Ｓ_Ｍよりも小さい当該他の押し刃４の数が０であるとより好ましい。左記条件は換言すると、どの押し刃４相互間についても、押し刃先端位置２２の位置差Ｓが最小位置差Ｓ_Ｍよりも大きい、即ち、どの押し刃４相互間についても、押し刃先端位置２２が同一又はほぼ同一となることがなく、押し抜き中において押し抜き力が大きくなるタイミングが重ならないので、押し抜き機１の必要押し抜き力能力を低く抑えることができる。ただし、押し刃４の必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、（押し刃の数－１）に位置差Ｓを乗じた距離に鉄心厚さＬを加えた距離が必要となる。押し刃４の配置数を６以下に限定したのは、６以下であれば、押し刃の必要押し抜きストロークＳ_Ｔが過剰となることを回避できるからである。

押し刃４の配置数が２～１８の上記好ましい実施の形態において、押し刃４が、押し抜き機の回転中心３２に回転対称に配置されていると好ましい。これにより、押し抜き時において、押し下げ機構２にかかる負荷のアンバランスを防止することができる。

以上のような本発明の好適条件で鉄心１１から銅板１３を押し抜く際において、押し刃４の配置数ごとに、好ましい実施の形態について以下説明する。

下記いずれの場合についても、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭを算出する式の右辺のＰ_Ｓにかかる係数は、「Ｌ／Ｓ」より大きくなることはない。「Ｌ／Ｓ超」組目の押し刃が押し抜きを開始する時点では、１組目の押し刃が銅板押し抜きを完了しているからである。例えば、Ｌ＝１２０ｍｍ、Ｓ＝５０ｍｍの場合、Ｌ／Ｓ＝２．４であるから、Ｐ_ＴＭを算出する式の右辺のＰ_Ｓにかかる係数は、最大でも「２」となる（注１）。

《押し刃の配置数が２の場合》（押し刃を１８０度の位置に配置）（図５参照）
２枚の押し刃４の押し刃先端位置２２相互間の位置差Ｓを最小位置差Ｓ_Ｍ以上としたとき、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは、
Ｐ_ＴＭ＝Ｐ_Ｌ＋Ｐ_Ｓ
となり、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋Ｓ
となる。
１回の押し抜きで２枚の銅板を押し抜き、以後回転ヘッド３の角度を１０度ずつ変更して合計１８回の押し抜きを行う。

《押し刃の配置数が３の場合》（押し刃を等角度（１２０度）の位置に配置）（図６参照）
図６（Ｂ）に示すように、３枚の押し刃４の押し刃先端位置２２をいずれも異ならせ、近接する相互間の位置差Ｓを最小位置差Ｓ_Ｍ以上とする。このとき、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは、
Ｐ_ＴＭ＝Ｐ_Ｌ＋２Ｐ_Ｓ
となり、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋２Ｓ
となる。
１回の押し抜きで３枚の銅板１３を押し抜き、以後回転ヘッド３の角度を１０度ずつ変更して合計１２回の押し抜きを行う。

《押し刃の配置数が４の場合》（押し刃を等角度（９０度）の位置に配置）（図７参照）
４枚の押し刃４の押し刃先端位置２２をいずれも異ならせた場合（条件１）（図７（Ｂ））と、押し刃４を２枚１組とし、各組では押し刃先端位置２２を同一とした場合（条件２）（図７（Ｃ））について検討し、近接する相互間の位置差Ｓを５０ｍｍ（最小位置差Ｓ_Ｍ以上）とする。このとき、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは、
Ｐ_ＴＭ＝Ｐ_Ｌ＋２Ｐ_Ｓ（条件１）（上記注１参照）
Ｐ_ＴＭ＝２Ｐ_Ｌ＋２Ｐ_Ｓ（条件２）
となり、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋３Ｓ（条件１）
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋Ｓ（条件２）
となる。
１回の押し抜きで４枚の銅板１３を押し抜き、以後回転ヘッド３の角度を１０度ずつ変更して合計９回の押し抜きを行う。

《押し刃の配置数が６の場合》（押し刃を等角度（６０度）の位置に配置）（図８参照）
図８（Ｂ）は、６枚の押し刃４の押し刃先端位置２２をいずれも異ならせた場合（条件１）である。図８（Ｃ）は、押し刃４を２枚１組とし、各組では押し刃先端位置２２を同一とした場合（条件２）である。押し刃４ａと４ｄ、４ｂと４ｅ、４ｃと４ｆが同一組である。図８（Ｄ）は、押し刃４を３枚１組とし、各組では押し刃先端位置２２を同一とした場合（条件３）である。押し刃（４ａ、４ｃ、４ｅ）、（４ｂ、４ｄ、４ｆ）が同一組である。これら３条件について検討し、近接する相互間の位置差Ｓを５０ｍｍ（最小位置差Ｓ_Ｍ以上）とする。このとき、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは、
Ｐ_ＴＭ＝Ｐ_Ｌ＋２Ｐ_Ｓ（条件１）（上記注１参照）
Ｐ_ＴＭ＝２Ｐ_Ｌ＋４Ｐ_Ｓ（条件２）
Ｐ_ＴＭ＝３Ｐ_Ｌ＋３Ｐ_Ｓ（条件３）
となり、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋５Ｓ（条件１）
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋２Ｓ（条件２）
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋Ｓ（条件３）
となる。条件１は合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは最小だが必要押し抜きストロークＳ_Ｔは最大、条件３は合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは最大だが必要押し抜きストロークＳ_Ｔは最小となり、条件２は両者の中間となる。
１回の押し抜きで６枚の銅板１３を押し抜き、以後回転ヘッド３の角度を１０度ずつ変更して合計６回の押し抜きを行う。

《押し刃の配置数が９の場合》（押し刃を等角度（４０度）の位置に配置）（図示せず）
９枚の押し刃４を３枚１組とし、各組では押し刃先端位置２２を同一とした場合について検討し、近接する相互間の位置差Ｓを５０ｍｍ（最小位置差Ｓ_Ｍ以上）とする。このとき、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは、
Ｐ_ＴＭ＝３Ｐ_Ｌ＋６Ｐ_Ｓ（上記注１参照）
となり、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋２Ｓ
となる。
１回の押し抜きで９枚の銅板１３を押し抜き、以後回転ヘッド３の角度を１０度ずつ変更して合計４回の押し抜きを行う。

《押し刃の配置数が１２の場合》（押し刃を等角度（３０度）の位置に配置）（図示せず）
１２枚の押し刃４を３枚１組（合計４組）とし、各組では押し刃先端位置２２を同一とした場合について検討し、近接する相互間の位置差Ｓを５０ｍｍ（最小位置差Ｓ_Ｍ以上）とする。このとき、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは、
Ｐ_ＴＭ＝３Ｐ_Ｌ＋６Ｐ_Ｓ（上記注１参照）
となり、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋３Ｓ
となる。
１回の押し抜きで１２枚の銅板１３を押し抜き、以後回転ヘッド３の角度を１０度ずつ変更して合計３回の押し抜きを行う。

《押し刃の配置数が１８の場合》（押し刃を等角度（２０度）の位置に配置）（図示せず）
１８枚の押し刃４を３枚１組（合計６組）とし、各組では押し刃先端位置２２を同一とした場合について検討し、近接する相互間の位置差Ｓを５０ｍｍ（最小位置差Ｓ_Ｍ以上）とする。このとき、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭは、
Ｐ_ＴＭ＝３Ｐ_Ｌ＋６Ｐ_Ｓ（上記注１参照）
となり、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは、
Ｓ_Ｔ＝Ｌ＋５Ｓ
となる。
１回の押し抜きで１８枚の銅板１３を押し抜き、以後回転ヘッド３の角度を１０度変更して合計２回の押し抜きを行う。

《総合的な評価》
以上、押し刃４の数を２枚から１８枚まで変化させたときの本発明の実施の形態について説明した。これら結果から明らかなように、配置する押し刃４の数を増やすほど、押し抜きの繰り返し回数が低減して処理所要時間の短縮が図れる一方、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭが増大するので押し下げ機構２の圧下力能力を増大する必要が生じ、併せて必要押し抜きストロークＳ_Ｔが増大する。また、押し刃先端位置２２を同一とする押し刃の数が増えるほど、必要押し抜きストロークＳ_Ｔは低減するものの、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭが増大する。処理所要時間、合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭ、必要押し抜きストロークＳ_Ｔのうち、いずれを重要視するかによって、最適な組み合わせを見いだすことができる。

また、押し抜きに用いる鉄心１１の鉄心厚さＬが小さいほど、押し抜き力Ｐ_Ｌ、Ｐ_Ｓがともに小さくなるので合計押し抜き力最大値Ｐ_ＴＭが小さくなり、また、押し抜き機の必要押し抜きストロークＳ_Ｔも小さくなる一方、押し抜き時の鉄心厚さＬを小さくするためには、鉄心１１の分断個数を増加させる必要が生じ、合計処理所要時間が増大することとなる。これらの点を勘案して、押し抜き時の鉄心厚さＬの最適値を定めると好ましい。

回転ヘッド３の回転角度調整について説明する。押し抜き処理スタート前において、押し抜き方向３１に見て、載置台６に載置した鉄心１１の溝位置（角度）と、回転ヘッド３に設置した押し刃４の位置（角度）が合致している必要がある。載置台６に載置する鉄心１１の溝１２の位置を所定の角度位置になるように調整する方法と、鉄心１１の溝１２の位置は特に調整せず、回転ヘッド３の回転角度を調整して溝１２の位置に合致させる方法のいずれかを採用することができる。押し抜き処理を開始した後、押し抜きを繰り返して銅板１３を回収するに際し、回転ヘッド３を所定の角度（例えば１０度）で回転させて、次に押し抜く銅板１３の位置に合わせる。回転ヘッド３の角度調整については、押し抜き処理スタート前に鉄心１１の溝１２の位置と押し刃４の位置を合わせるための角度調整、繰り返し押し抜きを行う際の一定角度の回転のいずれも、サーボ機構を用いて調整することができる。あるいは、回転ヘッド３を所定の角度（例えば１０度）で回転させるに際し、回転ヘッド３の回転機構に１０度ピッチでノッチを施し、ノッチとプランジャーの組み合わせにより、１０度ピッチの回転角度制御を行っても良い。この場合は、押し抜き処理スタート前に鉄心１１の溝１２の位置と押し刃４の位置を合わせるための角度調整について、別の調整機構（例えば手動の調整機構）を設けることとなる。

新幹線の走行用電動モーターの固定子１６において、固定子１６の溝１２と銅板１３との間は、ワニスによって固着されている。銅板１３の押し抜きに先立って、固定子１６の加熱処理を行い、ワニス被覆を加熱炭化処理し、押し抜き力の低減を図ることとしても良い。

新幹線の走行用電動モーターの固定子１６の鉄心１１から銅板１３を回収するに際し、本発明を適用した。この場合、固定子１６の鉄心１１の内側表面１４は直径０．５ｍの円筒状であり、３６個の溝１２が等角度（１０度）間隔で同心円状に形成され、それぞれの溝１２内に銅板１３が嵌合されている。軸線方向１７両側の銅板外周接続コイル部分を切り離したときの固定子１６の軸線方向１７中央部分は、軸線方向１７の長さが２４０ｍｍである。鉄心厚さＬが１２０ｍｍとなるように鉄心１１を分断した上で押し抜き対象とした（図１、図２）。事前の押し抜き力評価試験の結果を参考にして、最小位置差Ｓ_Ｍを５ｍｍに定めた。

図１、図２に示すように、押し抜き機１は押し下げ機構２と回転ヘッド３、載置台６を有する。載置台６には、押し抜き対象の鉄心１１を載置し、鉄心１１の軸線方向１７が鉛直方向となる。押し下げ機構２は最大押し抜き力が３０Ｔ、押し抜きストロークが３００ｍｍである。回転ヘッド３は回転中心３２を中心として回転可能であり、回転軸は鉛直方向である。押し抜き実施時において、回転ヘッド３の回転中心３２と鉄心１１の軸心１５は平面視で同一位置とする。回転ヘッド３には、押し刃４を設置する押し刃設置溝（図示せず）が合計３６箇所、回転軸回りに等角度（１０度）間隔で設けられている。載置台６に鉄心１１を載置して載置台６を押し抜き位置に配置したとき、押し刃設置溝に押し刃４を設置して回転ヘッド３を下降すると、設置した押し刃４がちょうど鉄心１１の溝１２（銅板１３が嵌合されている）内に進入する位置となる。

押し刃設置溝が合計３６箇所設けられているので、押し刃設置溝に設置する押し刃４の数を２、３、４、６、９、１２、１８のいずれかとすることができる。いずれにおいても、押し刃４が、押し抜き機１の回転中心３２に回転対称に配置されていると好ましい。本実施例においては、押し刃４の設置数を４とし、回転中心３２に回転対称に等角度（９０度）で配置した（図２、３、７参照）。また、４枚の押し刃４の押し刃先端位置２２については、それぞれ異なる押し刃先端位置２２とし、押し刃先端位置２２が近接する相互間の位置差Ｓが５０ｍｍ（前記定めた最小位置差Ｓ_Ｍ（５ｍｍ）以上）となるように配置した（図７（Ｂ）参照）。

このような押し刃４を備えた押し抜き機１によって、上記新幹線の走行用電動モーターの固定子１６の銅板１３の押し抜きを行った。結果は前述のとおりであり、押し抜きの経過と押し抜き力の推移を観察したところ、図４（Ｂ）の太線に示す結果（発明例）が得られた。比較例として、４枚の押し刃４の押し刃先端位置２２がすべて同じとした場合の押し抜き力の推移を調査した。比較例では、押し抜きの初期に２８Ｔの高い押し抜き力を要した。それに対して発明例では、最大でも押し抜き力を１３Ｔに抑えることができた。

１押し抜き機
２押し下げ機構
３回転ヘッド
４押し刃
６載置台
１１鉄心
１２溝
１３銅板
１４内側表面
１５軸心
１６固定子
１７軸線方向
２１押し刃先端
２２押し刃先端位置
３１押し抜き方向
３２回転中心
３３押し抜き完了位置
Ｌ鉄心厚さ
Ｓ押し刃先端位置の位置差
Ｓ_Ｍ最小位置差
Ｓ_Ｔ必要押し抜きストローク
Ｐ_ＴＭ合計押し抜き力最大値

Claims

モーターの鉄心から、当該鉄心の軸線方向に平行かつ、鉄心の軸心を中心に同心円状かつ等角度間隔に配置され嵌合されてなる銅板を回収するモーター銅コイル回収装置であって、前記鉄心が有する前記銅板の総数を「銅板総数」と呼び、
前記鉄心を載置する載置台と、前記銅板を鉄心から押し抜く押し抜き機とを有し、
前記銅板を鉄心から押し抜く押し抜き時において、前記押し抜き機は前記載置台に載置された鉄心の軸線方向に平行な方向（以下「押し抜き方向」という。）に移動可能であり、前記押し抜き方向に見て鉄心の軸心を回転中心として回転可能であり、
前記押し抜き機は２以上かつ前記銅板総数の半数以下の押し刃を有し、前記押し刃は前記押し抜き機の回転中心に同心円状に配置され、前記押し抜き機の回転位置を調整することにより、前記押し抜き方向に見て、前記押し刃が前記押し抜かれるいずれかの銅板配置位置に対応する位置とすることができ、
前記押し刃の押し抜き方向先端を「押し刃先端」、押し抜き機における前記押し刃先端の押し抜き方向位置を「押し刃先端位置」と呼び、それぞれの押し刃の押し刃先端位置相互間の位置差について、予め「最小位置差」を定め、
それぞれの押し刃から見て、他の押し刃との押し刃先端位置の位置差が、前記最小位置差よりも小さい当該他の押し刃の数が２以下であり、少なくともひとつの押し刃の押し刃先端位置は、他のいずれかの押し刃の押し刃先端位置との位置差が前記最小位置差以上であり、
前記鉄心を前記載置台に載置した上で、前記押し抜き機を押し抜き方向に移動することにより、前記押し刃の配置位置に対応する前記銅板を押し抜き、押し抜き後に前記押し抜き機を押し抜き方向の反対方向に移動し、前記押し抜き機を回転して押し刃の位置を次に押し抜く銅板配置位置に対応させることができる、モーター銅コイル回収装置。
前記鉄心に嵌合された銅板の配置数が３６、銅板の角度間隔が１０度であり、
前記押し刃の配置数が２、３、４、６、９、１２、１８のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のモーター銅コイル回収装置。
前記押し刃の配置数が２、３、４、６のいずれかであり、
それぞれの押し刃から見て、他の押し刃との押し刃先端位置の位置差が、前記最小位置差よりも小さい当該他の押し刃の数が０であることを特徴とする請求項２に記載のモーター銅コイル回収装置。
前記押し刃が、押し抜き機の回転中心に回転対称に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のモーター銅コイル回収装置。
前記最小位置差を５ｍｍ～１５ｍｍの範囲で定めることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモーター銅コイル回収装置。
前記最小位置差を５ｍｍとすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモーター銅コイル回収装置。
前記鉄心が、電動モーターの固定子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のモーター銅コイル回収装置。