旋轉電機的層疊鐵心的製作方法

2024-01-23 18:36:15

專利名稱：旋轉電機的層疊鐵心的製作方法
技術領域：
本發明涉及旋轉電機的層疊鐵心的結構，特別是涉及在將板狀的鐵心片層疊而實現一體化的同時將端部彼此連接起來的結構的層疊鐵心的特性和生產率的改善。
背景技術：
現有的旋轉電機的層疊鐵心通過將層疊多個鐵心片而成的多個鐵心塊沿圓周方向連結而構成。另外，在製造這樣的層疊鐵心時，將多個第I鐵心部材和多個第2鐵心部材交替層疊。各第I鐵心部材通過將多個鐵心片連結成一列而構成。另外，各第2鐵心部材通過將與第I鐵心部材的鐵心片反向的多個鐵心片連結成一列而構成。各鐵心片具有後輒部；從後輒部突出的磁極齒部；在後輒部的一端部設直的圓 弧狀的凸部；在後軛部的另一端部設置的圓弧狀的凹部；以及在圓弧狀的凸部設置的旋轉軸部。通過使各鐵心片的凸部與相鄰的鐵心片的凹部嵌合抵接，來將各鐵心片以能夠轉動的方式與相鄰的鐵心片連結起來(例如，參照專利文獻I)。另外，鐵心片的凸部和凹部通過在模具內的衝裁和切口彎曲加工而形成(例如，參照專利文獻2)。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2000-201458號公報專利文獻2 :日本特開2002-171725號公報

發明內容
發明要解決的課題在上述那樣的現有層疊鐵心中，由於通過切口彎曲加工來形成鐵心片的嵌合抵接部，因此存在下述問題在相當於切口彎曲加工的彎曲支點的部位會產生變形，由於形狀精度的降低或局部的磁致伸縮，使得旋轉電機的效率降低或轉矩脈動變大。另外，在專利文獻I的圖2中，公開了通過將鐵心片在配置成直線狀的狀態下進行衝壓加工來提高層疊鐵心的材料成品率的方法，但在這種情況下存在下述這樣的問題在衝壓衝裁時，在切口彎曲加工部與衝壓加工部的邊界部會產生衝裁廢料，該衝裁廢料成為導致層疊鐵心的損傷或衝壓模具損傷的重要原因。本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於獲得下述這樣的旋轉電機的層疊鐵心考慮到生產率，能夠形成為可同時進行鐵心片的層疊工序和連結工序的結構，並且，能夠減小鐵心片的加工變形從而實現效率和轉矩脈動等特性的提聞，材料成品率較聞，能夠防止製造時的故障。用於解決課題的手段本發明的旋轉電機的層疊鐵心具備多個鐵心片，所述多個鐵心片具有後軛部；磁極齒部，其從後軛部突出；凸部，其設置在後軛部的第I端部；凹部，其設置在後軛部的第2端部；以及旋轉軸部，其設置在凸部，所述多個鐵心片排列成圓環狀，並沿旋轉電機的軸向層疊，凸部與在周向相鄰的鐵心片的凹部彼此對接，第I鐵心部材和第2鐵心部材交替地層疊連結，所述第I鐵心部材通過依次排列凸部朝向旋轉電機的旋轉方向中的一方的鐵心片而構成，所述第2鐵心部材通過依次排列凸部朝向旋轉電機的旋轉方向中的另一方的鐵心片而構成，由鐵心片層疊而成的多個鐵心塊以能夠以旋轉軸部為中心相互旋轉的方式連結在一起，旋轉軸部設置成與後軛部的內周面相比更靠近後軛部的外周面，在後軛部的第I和第2端部中的至少任意一方設置有切口部，使得在將鐵心片排列成圓環狀或圓弧狀的狀態下，能夠在凸部的旋轉軸部附近與凹部之間形成間隙，後軛部的第I端部和第2端部構成為在以磁極齒部互相平行的方式將鐵心片展開成直線狀的狀態下，在相鄰的凸部與凹部之間產生從外周側連通至內周側的預定間隙。發明的效果在本發明的旋轉電機的層疊鐵心中，將切口部設在相鄰的凸部與凹部的旋轉軸部附近，在以各磁極齒部平行的方式展開成直線狀的狀態下，在相鄰的凸部與凹部之間產生從後軛部外周側連通至內周側的預定間隙，因此，在將鐵心片排列成直線狀的狀態下，能夠採用衝壓加工，而不採用切口彎曲加工方法，從而能夠減小加工變形，實現效率和轉矩脈動 等特性的提高。另外，能夠減少衝裁廢料的產生，提高生產率。另外，由於能夠對鐵心片在呈直線狀排列於金屬片的狀態下進行衝壓加工，因此能夠提高材料成品率。


圖I是示出本發明的實施方式I的旋轉電機的俯視圖。圖2是示出圖I的層疊鐵心的俯視圖。圖3是示出圖I的層疊鐵心的立體圖。圖4是示出圖I的層疊鐵心在組裝中途的狀態的俯視圖。圖5是將圖4的鐵心片放大示出的俯視圖。圖6是示出將圖4的分割層疊鐵心展開成直線狀的狀態的俯視圖。圖7是示出圖6的分割層疊鐵心所包含的第I鐵心部材的衝壓加工狀態的俯視圖。圖8是示出圖6的分割層疊鐵心所包含的第2鐵心部材的衝壓加工狀態的俯視圖。圖9是將圖7的第I鐵心部材的局部放大示出的俯視圖。圖10是示出本發明的實施方式2的旋轉電機的層疊鐵心的重要部位的俯視圖。圖11是示出本發明的實施方式3的旋轉電機的層疊鐵心的重要部位的俯視圖。圖12是示出將圖11的分割層疊鐵心展開成直線狀的狀態的俯視圖。圖13是示出本發明的實施方式4的旋轉電機的層疊鐵心在製造中途的狀態的俯視圖。圖14是將圖13的重要部位放大示出的俯視圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對用於實施本發明的方式進行說明。
實施方式I圖I是示出本發明的實施方式I的旋轉電機的俯視圖。在圖中，在圓筒狀的殼體I內保持有圓筒狀的定子2。定子2具有層疊鐵心3 ;卷繞於層疊鐵心3的驅動線圈4 ;以及介於層疊鐵心3與驅動線圈4之間的絕緣體5。在定子2內配置有轉子6。轉子6以能夠相對於定子2旋轉的方式保持於殼體I。轉子6具有固定於其外周部且與定子2對置的多個永久磁鐵7。圖2是示出圖I的層疊鐵心3的俯視圖，圖3是示出圖I的層疊鐵心3的立體圖，圖4是示出圖I的層疊鐵心3在組裝中途的狀態的俯視圖。如圖4所示，層疊鐵心3通過將多個(在本例中為2個)圓弧狀的分割層疊鐵心11組合成圓環狀而構成。另外，各分割層疊鐵心11通過將多個(在本例中為9個)鐵心塊12以能夠旋轉的方式互相連結起來而構成。各鐵心塊12通過將多個鐵心片13沿旋轉電機的軸向層疊而構成。
圖5是將圖4的鐵心片13放大示出的俯視圖。鐵心片13具有後軛部13a，其形成層疊鐵心3的圓環狀的磁軛部；和磁極齒部13b,其從後軛部13a向層疊鐵心3的徑向內側突出，供驅動線圈4卷繞。在後軛部13a的在層疊鐵心3的圓周方向上的一端部、即第I端部，設有凸部13c。另外，在後輒部13a的在層置鐵心3的圓周方向上的另一端部、即第2端部，設有凹部13d。凸部13c與在周向相鄰的鐵心片13的凹部13d彼此對接。在凸部13c設有沿旋轉電機的軸向突出的旋轉軸部13e。鐵心塊12以能夠以旋轉軸部13e為中心相互旋轉的方式連結。旋轉軸部13e設置成與後軛部13a的內周面相比更靠近後軛部13a的外周面。在後軛部13a的中央和磁極齒部13b的末端部附近設有衝壓鉚接部(抜務々L· A部)13f。層疊著的鐵心片13通過衝壓鉚接部13f被互相固定。在後軛部13a的第2端部設有圓弧狀的切口部13g，使得在將鐵心片13排列成圓環狀或圓弧狀的狀態下，能夠在與相鄰的凸部13c的旋轉軸部13e附近之間形成間隙14。圖6是示出將圖4的分割層疊鐵心11展開成直線狀的狀態的俯視圖。後軛部13a的第I端部和第2端部構成為在以磁極齒部13b互相平行的方式將鐵心片13展開成直線狀的狀態下，相鄰的凸部13c與凹部13d之間產生從外周側連通到內周側的預定間隙。圖7是示出圖6的分割層疊鐵心11所包含的第I鐵心部材15的衝壓加工狀態的俯視圖，圖8是示出圖6的分割層疊鐵心11所包含的第2鐵心部材16的衝壓加工狀態的俯視圖，圖9是將圖7的第I鐵心部材15的局部放大示出的俯視圖。在分割層疊鐵心11中，第I鐵心部材15和第2鐵心部材16交替地層疊連結，所述第I鐵心部材15通過依次排列凸部13c朝向旋轉電機的旋轉方向中的一方的鐵心片13而構成，所述第2鐵心部材16通過依次排列凸部13c朝向旋轉電機的旋轉方向中的另一方的鐵心片13而構成。如圖7和圖8所示,這些第I和第2鐵心部材15、16通過在以磁極齒部13b平行的方式展開成直線狀的狀態下對磁性材料進行衝壓來進行製造。另外，在本例中，第I和第2鐵心部材15、16每兩層交替層疊，並通過衝壓鉚接部13f沿層疊方向連結起來。並且，為了抑制衝壓模具的刀具的損傷等，優選將從後軛部13a的外周側連通至內周側的間隙的尺寸設定在鐵心片13 (磁性材料)的厚度尺寸(例如O. 5mm左右)以上。
在這樣的旋轉電機的層疊鐵心中，在鐵心片13設置有切口部13g，在以各磁極齒部13b平行的方式展開成直線狀的分割層疊鐵心11的製造狀態中，在相鄰的凸部13c與凹部13d之間形成有從後軛部13a的外周側連通至內周側的間隙14，因此，能夠在不採用切口彎曲加工方法的情況下進行分割層疊鐵心11的衝壓加工，從而能夠減小加工變形，實現效率和轉矩脈動等特性的提高。另外，能夠減少衝裁廢料的廣生，提聞生廣率。另外，由於能夠對鐵心片13在呈直線狀排列於電磁鋼板的狀態下進行衝壓加工，因此能夠提高材料成品率。另外，由於能夠相對於電磁鋼板使鐵心片13的方向為固定方向，因此，與在圓弧狀或環狀的狀態下進行衝壓加工的情況相比，能夠降低電磁鋼板的磁各向異性的影響，從而能夠降低轉矩脈動。並且，在實施方式I中，在凹部13d設有切口部13g，但在凸部13c的旋轉軸部13e附近設置切口部13g也能獲得同樣的效果。另外，在實施方式I中，將兩個分割層疊鐵心11組合而構成了層疊鐵心3，但層疊鐵心3也可以在不分割的情況下一體地形成，或者以分割成3個以上的分割層疊鐵心11的 組合來構成。實施方式2接下來，圖10是示出本發明的實施方式2的旋轉電機的層疊鐵心的重要部位的俯視圖，是與實施方式I的圖9對應的圖。另外，在與實施方式I相同或等同的部分使用相同的標號並省略說明。在圖中，在後軛部13a的位於旋轉電機的徑向外側的外周面設有與磁極齒部13b正交的平坦部13h。各鐵心片13的平坦部13h設置成在以磁極齒部13b平行的方式將分割層疊鐵心11展開成直線狀的狀態下、即在實施方式I中的分割層疊鐵心11的衝壓加工狀態下，所述平坦部13h位於同一直線上。在這樣的旋轉電機的層疊鐵心中，由於在後軛部13a設有平坦部13h，因此，能夠在進行分割層疊鐵心11的尺寸檢查時以由平坦部13h形成的面為管理基準面，能夠容易地進行尺寸檢查，從而能夠獲得可靠性高的層疊鐵心。實施方式3接下來，圖11是示出本發明的實施方式3的旋轉電機的層疊鐵心的重要部位的俯視圖，圖12是示出將圖11的分割層疊鐵心11展開成直線狀的狀態的俯視圖，圖11和圖12分別是與實施方式I的圖5和圖9對應的圖。另外，在與實施方式1、2相同或等同的部分使用相同的標號並省略說明。在圖中，在後輒部13a的弟2端部設有保持突起部13i,在將鐵心塊12閉合成圓環狀或圓弧狀時，該保持突起部13i與凸部13c抵接。保持突起部13i設在切口部13g的外周側端部。另外，在將分割層疊鐵心11展開成直線狀時，保持突起部13i離開凸部13c(由於凸部13c與保持突起部13i之間的間隙微小，因此在圖12中看起來好像保持突起部13i與凸部13c接觸)。在這樣的旋轉電機的層疊鐵心中，由於能夠維持將分割層疊鐵心11閉合成環狀時的狀態，因此，分割層疊鐵心11在材料搬運時的穩定性變得良好，能夠提高旋轉電機的組裝作業效率。實施方式4
接下來，圖13是示出本發明的實施方式4的旋轉電機的層疊鐵心在製造中途的狀態的俯視圖，是與實施方式I的圖7相當的圖。另外，圖14是將圖13的重要部位放大示出的俯視圖。另外，在與實施方式1、2、3相同或等同的部分使用相同的標號並省略說明。在圖中,在磁極齒部13b的與後軛部13a連結的連結部附近設有寬度縮小部13j,該寬度縮小部13j的寬度尺寸比在與後軛部13a相反的一側與該寬度縮小部13j相鄰的部分的寬度尺寸小。即，在磁極齒部13b的根部的寬度方向兩端設有磁極切口部。由此，能夠在第I鐵心部材15的磁極齒部13b之間配置另一個第I鐵心部材15的磁 極齒部13b，從而能夠在衝壓加工時獲得兩個分割層疊鐵心11。如圖14所示，在將磁極齒部13b的末端部的寬度尺寸設定為Bt、將相鄰的寬度縮小部13j之間的寬度尺寸設定為Bs的情況下，Bs > Bt。並且，為了抑制衝壓模具的刀具的損傷等，在將鐵心片13(磁性材料)的板厚設定為T的情況下,優選設定為Bs XBt + 2T)。在這樣的旋轉電機的層疊鐵心中，能夠在衝壓加工時獲得兩個分割層疊鐵心11，以實現材料成品率和生廣率的提聞。
權利要求
1.一種旋轉電機的層置鐵心，其具備多個鐵心片，所述多個鐵心片具有後輒部；磁極齒部，其從所述後軛部突出；凸部，其設置在所述後軛部的第I端部；凹部，其設置在所述後軛部的第2端部；以及旋轉軸部，其設置在所述凸部，所述多個鐵心片排列成圓環狀，並沿旋轉電機的軸向層疊， 所述凸部與在周向相鄰的所述鐵心片的所述凹部彼此對接， 第I鐵心部材和第2鐵心部材交替地層疊連結，所述第I鐵心部材通過依次排列所述凸部朝向所述旋轉電機的旋轉方向中的一方的所述鐵心片而構成，所述第2鐵心部材通過依次排列所述凸部朝向所述旋轉電機的旋轉方向中的另一方的所述鐵心片而構成， 由所述鐵心片層疊而成的多個鐵心塊以能夠以所述旋轉軸部為中心相互旋轉的方式連結在一起， 所述旋轉電機的層疊鐵心的特徵在於， 所述旋轉軸部設置成與所述後軛部的內周面相比更靠近所述後軛部的外周面， 在所述後軛部的所述第I端部和第2端部中的至少任意一方設置有切口部，使得在將所述鐵心片排列成圓環狀或圓弧狀的狀態下，能夠在所述凸部的所述旋轉軸部附近與所述凹部之間形成間隙， 所述後軛部的所述第I端部和所述第2端部構成為在以所述磁極齒部互相平行的方式將所述鐵心片展開成直線狀的狀態下，在相鄰的所述凸部與所述凹部之間產生從外周側連通至內周側的預定的間隙。
2.根據權利要求I所述的旋轉電機的層疊鐵心，其特徵在於， 從所述後軛部的外周側連通至內周側的所述間隙的尺寸在所述鐵心片的厚度尺寸以上。
3.根據權利要求I所述的旋轉電機的層疊鐵心，其特徵在於， 在所述後軛部的位於所述旋轉電機的徑向外側的外周面設有與所述磁極齒部正交的平坦部。
4.根據權利要求I所述的旋轉電機的層疊鐵心，其特徵在於， 在所述後軛部的所述第2端部設有保持突起部，在將所述鐵心塊閉合成圓環狀或圓弧狀時所述保持突起部與所述凸部抵接。
5.根據權利要求I所述的旋轉電機的層疊鐵心，其特徵在於， 在所述磁極齒部的與所述後軛部連結的連結部附近設置有寬度縮小部，所述寬度縮小部的寬度尺寸比在與所述後軛部相反的一側與該寬度縮小部相鄰的部分的寬度尺寸小。
全文摘要
在旋轉電機的層疊鐵心中，旋轉軸部設置成與後軛部的內周面相比更靠近後軛部的外周面。在後軛部的第1和第2端部中的至少任意一方設置有切口部，使得在將鐵心片排列成圓環狀或圓弧狀的狀態下，能夠在凸部的旋轉軸部附近與凹部之間形成間隙。後軛部的第1端部和第2端部構成為在以磁極齒部互相平行的方式將鐵心片展開成直線狀的狀態下，相鄰的凸部與凹部之間產生從外周側連通至內周側的預定間隙。
文檔編號H02K1/18GK102823112SQ20108006599
公開日2012年12月12日 申請日期2010年4月8日 優先權日2010年4月8日
發明者橋本昭, 中原裕治, 秋田裕之, 市川崇敬 申請人:三菱電機株式會社