CN101897104A - 转子层压铁心 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转子层压铁心，通过用于在半径方向外侧固定永久磁铁的永久磁铁保持部的形状一定，能够精度良好地将永久磁铁保持于永久磁铁保持部，还能防止因弯曲铁心片时产生的厚度方向的膨出而产生的转子层压铁心的厚度不一致。具体为，在相邻的扇形铁心片(12)的相对的端部上设置在中央具有连接部(11)的永久磁铁保持用突出部(15)、(16)，还在重叠于形成有连接部(11)的永久磁铁保持用突出部(15)、(16)的上下的扇形铁心片(12)的永久磁铁保持用突出部(24)上设置有收容部(33)，其嵌入在弯曲连接部(11)时产生的厚度方向膨出部。

Description

转子层压铁心

技术领域

本发明涉及一种在半径方向外侧配置有多个永久磁铁的使用于永久磁铁式旋转电机的转子的层压铁心，尤其涉及一种以螺旋状卷绕层压以带状连续的多个扇形铁心片而制造的转子层压铁心。

背景技术

在驱动电动机中，为了实现节能化、高输出化及高效化等，使用在转子层压铁心上安装有磁铁块的所谓带磁铁转子。该转子层压铁心被如下制造，通常使用冲模装置由磁性金属板冲切形成环状转子铁心片，对该转子铁心片进行规定张数层压并相互进行铆接层压。根据这种转子层压铁心的制造方法，虽然可制造形状精度极为良好的转子层压铁心，但是由于构成转子层压铁心的各个转子层压铁心片的外形为圆形，同时在中央具有旋转轴安装孔(轴孔)，所以在冲切形成时产生很多成为废料的部分，存在铁心材料的材料成品率降低的问题。

因而，在专利文献1中提出了如图5、图6所示的转子70。如图5所示，该转子70具有转子层压铁心71和配置在转子层压铁心71外侧的多个永久磁铁72，在永久磁铁72的圆周方向两端设置有永久磁铁保持用突出部73。而且，由左右成对的该永久磁铁保持用突出部73和位于其内侧的磁轭部74的半径方向外端形成永久磁铁收容部75，在此用粘接剂固定永久磁铁72。

该转子层压铁心71具有多个分割转子层压铁心77，其为冲切形成以直线状排列形成，且在一侧具有多个永久磁铁收容部而在另一侧具有V字切口的分割铁心片76，并通过铆接部对该分割铁心片76进行层压。而且，如图6(A)所示，在永久磁铁收容部75上固定永久磁铁72，如图6(B)所示，使在形成于永久磁铁保持用突出部73内侧的V字状切口82的半径方向外侧端部上所形成的连接部(弯曲部)78弯曲，使形成在V字状切口82的半径方向内侧的凹部79和凸部80嵌合，成为圆弧状分割转子81，以环状组装它们从而成为转子70。另外，在分割转子81的两侧端部形成有2分割的永久磁铁保持用突出部73和凹部79及凸部80。

而且，在专利文献2中，使专利文献1的技术进一步发展，由金属板连续地冲切形成具有磁铁***孔及铆接部的带状铁心片，通过逐渐地弯曲并以螺旋状卷绕层压，来制造转子层压铁心。该专利文献2所记载的转子层压铁心的制造方法为，在以螺旋状卷入的带状铁心片的相邻的磁铁***孔的圆周方向中间位置上，预先在半径方向内侧位置上设置V字状切口，在以螺旋状卷绕带状铁心片时使该V字状切口闭合。

专利文献1：日本国特开2005-137117号公报(图7～图9)

专利文献2：日本国特开2006-166498号公报

但是，在专利文献1所记载的技术中，弯曲连接部78时，其应力传递至永久磁铁保持用突出部73，永久磁铁保持用突出部73的半径方向外侧端部被拉向圆周方向，结果永久磁铁收容部75的两侧张开，由此，产生无法准确地接合永久磁铁的问题。当然，也可以考虑该变形量来决定直线状永久磁铁保持用突出部73的形状，但是由于永久磁铁保持用突出部73的变形根据材料的物理特性而变化，所以很难准确地进行控制。

而且，弯曲连接部78时，连接部78的半径方向外侧伸展而半径方向内侧收缩，结果产生如下问题，连接部78的厚度不再一定，在连接部78的半径方向内侧其厚度增加，在层压很多的铁心片时，转子层压铁心的厚度不再均等。

该问题在专利文献2所记载的技术中也是共通产生的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而进行的，目的在于提供一种转子层压铁心，通过用于在半径方向外侧固定永久磁铁的永久磁铁保持部的形状一定，能够精度良好地将永久磁铁保持于永久磁铁保持部，还能防止因弯曲铁心片时产生的厚度方向的膨出而产生的转子层压铁心的厚度不一致。

依照上述目的的本发明所涉及的转子层压铁心是使各自通过连接部以带状连接，并在外周部具备多个具有在半径方向外侧设置间隙而配置的永久磁铁保持用突出部而形成的永久磁铁保持部的圆弧状扇形铁心片通过所述连接部弯曲，并且在对齐所述扇形铁心片的周向端部的同时，以螺旋状对连续的所述扇形铁心片进行卷绕层压的转子层压铁心，其为，

在相邻的所述扇形铁心片的相对的端部上设置在中央具有所述连接部的所述永久磁铁保持用突出部，

还在重叠于形成有所述连接部的所述永久磁铁保持用突出部的上下(即在层压方向上重叠)的所述扇形铁心片的所述永久磁铁保持用突出部上设置有收容部，其嵌入在弯曲所述连接部时产生的厚度方向膨出部。

在此，在本发明所涉及的转子层压铁心中，优选所述收容部是切口，切孔或凹部。由此，该收容部与使与上下的扇形铁心片的厚度方向膨出部相对应的位置较薄的情况相比，加工变得极为容易。

而且，在本发明所涉及的转子层压铁心中，优选所述连接部的半径方向宽度在扇形铁心片的板厚的1～3倍的范围内。连接部的宽度低于该范围时，连接部的刚性降低，则在搬运时或弯曲前引起破裂。而且，连接部超过上述范围时，连接部的刚性过高，很难不使永久磁铁保持用突出部变形地进行弯曲。

在本发明所涉及的转子层压铁心中，优选在形成有所述连接部的所述永久磁铁保持用突出部的半径方向外侧设置有第1凹状切口，其将在弯曲所述连接部时形成于半径方向外侧的半径方向膨出部收容在所述永久磁铁保持用突出部内。

在本发明所涉及的转子层压铁心中，优选在相邻的所述扇形铁心片的圆周方向侧端部上设置有第2凹状切口，随着所述连接部的弯曲所述第2凹状切口构成定位部。

在本发明所涉及的转子层压铁心中，更优选在所述永久磁铁保持部的圆周方向两侧的半径方向内侧部分上形成有第3凹状切口。

而且，在本发明所涉及的转子层压铁心中，既可以使相邻的所述扇形铁心片的侧端部抵接，也可以具有微小的间隙来临近配置。在使扇形铁心片的侧端部抵接时，由此，转子层压铁心的形状被确定，在组装时还需要与卷取连续的扇形铁心片的驱动轴的精度，而使扇形铁心片的侧端部临近配置时，由驱动轴来决定转子层压铁心的形状，还不受铁心片端部飞边等的影响，制造变得容易。

由于方案1～7所述的转子层压铁心在相邻的扇形铁心片的相对的端部上设置有在中央具有连接部的永久磁铁保持用突出部，还在重叠于形成有连接部的永久磁铁保持用突出部的上下的扇形铁心片的永久磁铁保持用突出部上设置有收容部，其嵌入在弯曲连接部时产生的厚度方向膨出部，所以能够防止在层压的多个扇形铁心片之间形成基于厚度方向膨出部的间隙，能够制造厚度一致的转子层压铁心。

而且，转子层压铁心的品质管理也变得容易，能够实现使用了该转子层压铁心的马达的高效化，同时还能因防止发生振动而实现提高马达品质。

尤其是方案2所述的转子层压铁心为，由于收容部是切口、切孔或凹部，所以能够切实地收容连续部所产生的膨出部，因此，有利于卷绕层压扇形铁心片后的转子层压铁心的精度。还能够避免对永久磁铁保持部的影响，能够由永久磁铁保持部切实地保持磁铁。

在方案3所述的转子层压铁心中，由于连接部的半径方向宽度在扇形铁心片的板厚的1～3倍的范围内，所以容易弯曲，同时具有一定强度地连接相邻的扇形铁心片，而且，使弯曲连接部时产生的应力以最小限传递至永久磁铁保持用突出部，防止永久磁铁保持用突出部变形，能够防止永久磁铁保持部的变形或尺寸精度的降低。

在方案4所述的转子层压铁心中，由于在形成有连接部的永久磁铁保持用突出部的半径方向外侧设置有第1凹状切口，其将在弯曲连接部时形成于半径方向外侧的半径方向膨出部收容在永久磁铁保持用突出部内，所以能够将半径方向膨出部切实地收容在永久磁铁保持用突出部的外周内。另外，如果连接部与永久磁铁保持用突出部相比向外侧凸出时，则除有可能因外力使永久磁铁保持用突出部变形以外，还成为在马达组装后使转子旋转时产生噪音的主要原因。

方案5所述的转子层压铁心为，由于在相邻的扇形铁心片的圆周方向侧端部上设置有第2凹状切口，所以侧端的凹状切口可彼此成为一体，并成为导销的定位部，能够使卷绕层压时的多个扇形铁心片的环状精度更加提高。

方案6所述的转子层压铁心为，由于在永久磁铁保持部的圆周方向两侧的半径方向内侧部分上形成有第3凹状切口，所以不再需要永久磁铁保持用突出部和磁轭外周部的交叉部的加工精度，该部分的加工变得容易。

而且，方案7所述的转子层压铁心为，由于使相邻的扇形铁心片的侧端部临近配置，所以可防止侧端部彼此接触，能够防止各扇形铁心片的周向间距的不均，例如，能够防止层压方向的扇形铁心片的铆接位置的偏移。而且，通过如此临近配置，例如，即使在对扇形铁心片进行冲切的模具的刀具磨损，在侧端部产生飞边时，也能够防止其接触，能够防止各扇形铁心片的周向间距的偏移。

附图说明

图1(A)是本发明一个实施方式的转子层压铁心的俯视图，(B)是箭头A部的放大图。

图2(A)是通过连接部连接的带状扇形铁心片的局部俯视图，(B)是箭头B部的放大图。

图3(A)、(B)是对比例的扇形铁心片的连接部的详细图。

图4是连接部周围的详细俯视图。

图5是现有例的转子的俯视图。

图6(A)、(B)是现有例的转子的制造方法的说明图。

符号说明

10-转子层压铁心；11-连接部；12-扇形铁心片；13-永久磁铁保持部；15、16-永久磁铁保持用突出部；17-第1凹状切口；18-圆弧部；19-切口；20、21-边端；22、23-第2凹状切口；24-永久磁铁保持用突出部；25-磁轭部；26-半径方向外侧边；27-第3凹状切口；29-切槽；30-导孔；31、32-铆接部；33-圆孔；36、37-连接部；70-转子；71-转子层压铁心；72-永久磁铁；73-永久磁铁保持用突出部；74-磁轭部；75-永久磁铁收容部；76-分割铁心片；77-分割转子层压铁心；78-连接部；79-凹部；80-凸部；81-分割转子；82-V字状切口。

具体实施方式

接下来，参照附图说明对本发明进行具体化的实施方式，以便于理解本发明。

在此，图1(A)是本发明一个实施方式的转子层压铁心的俯视图，(B)是箭头A部的放大图；图2(A)是通过连接部连接的带状扇形铁心片的局部俯视图，(B)是箭头B部的放大图；图3(A)、(B)是对比例的扇形铁心片的连接部的详细图；图4是连接部周围的详细俯视图。

如图1(A)、(B)、图2所示，本发明一个实施方式的转子层压铁心10是以螺旋状卷绕层压通过连接部11连接的多个圆弧状扇形铁心片12的部件。整体具有40极，即在外周上具有40个永久磁铁保持部13，在一个扇形铁心片12上具有3个永久磁铁保持部13。

如图2(A)、(B)所示，扇形铁心片12通过对带状磁性钢板进行冲压加工而被冲切形成，各扇形铁心片12通过连接部11连接。

该连接部11连接分别形成在扇形铁心片12的周向端部上的永久磁铁保持用突出部15、16而形成。另外，由成对的永久磁铁保持用突出部15、16构成形成在永久磁铁保持部13的一侧且在中央具有连接部11的一个永久磁铁保持用突出部，但是为了下面的说明，使其左右分开，分别作为永久磁铁保持用突出部15、16来表示。

在该连接部11的半径方向外侧设置有第1凹状切口17。该凹状切口17构成为，在弯曲连接部11将扇形铁心片12配置为环状时，不从连接向半径方向外侧突出的部分(半径方向膨出部)相对的永久磁铁保持用突出部15、16的半径方向外侧端部的线突出。而且，连接部11的半径方向宽度W在扇形铁心片12的板厚的1～3倍的范围内。连接部11的宽度低于该范围时，连接部11的刚性降低，则容易在搬运时或弯曲前引起破裂。而且，连接部11超过上述范围时，连接部11的刚性过高，很难进行弯曲。

而且，在连接部11的半径方向内侧形成有最深部具有圆弧部(圆弧角180～240度)18的左右对称的切口19。圆弧部18进入永久磁铁保持用突出部15、16内，宽度窄的连接部11构成为位于永久磁铁保持用突出部15、16的高度方向(即，半径方向)中间位置。另外，如果连接部11在永久磁铁保持用突出部15、16的高度h的范围内，则可以自由地设定形成位置，但是作为设定时的条件，如图2(B)所示，优选相对于第1凹状切口17的深度P，使永久磁铁保持用突出部15、16的宽度Q在所述深度P的2～4倍的范围内，且在扇形铁心片12的板厚的2～4倍的范围内。如果在未满足上述条件的情况下，弯曲连接部11时，则无法保持永久磁铁保持用突出部15、16的刚性而引起变形，容易对保持永久磁铁造成妨碍。

在此，在使该转子层压铁心10的磁极数为n，使一个扇形铁心片12内的磁极数为m时，如图2(B)所示，以直线状排列的相邻的扇形铁心片12的开角α为m×360/n度。另外，该开角α通过切口19而形成，并形成有连接部11的半径方向内侧边。

在该切口19的相对的边端20、21的半径方向中间位置上分别形成有半圆状的第2凹状切口22、23。

而且，由位于扇形铁心片12两端部的永久磁铁保持用突出部15、16、位于扇形铁心片12中间位置的永久磁铁保持用突出部24、磁轭部25的半径方向外侧边26形成各永久磁铁保持部13。处于弯曲状态的永久磁铁保持用突出部15、16两端部的圆周方向长度与永久磁铁保持用突出部24圆周方向的宽度为相同的尺寸，多个(在该实施方式中为40)相同形状的永久磁铁以相同间隔排列在转子层压铁心10的周围。

另外，在各永久磁铁保持用突出部15、16、24与磁轭部25的半径方向外侧边26交叉的部分，即永久磁铁保持部13的圆周方向两侧的半径方向内侧部分上设置有第3凹状切口27(该凹状切口27的曲率半径例如在0.2mm以上)，其具有放宽直角部的加工精度的效果。

在各扇形铁心片12的半径方向内侧，在永久磁铁保持部13的中央位置上形成有向半径方向内侧扩宽的梯形切槽29，以便与以规定间距设置在使用该转子层压铁心10的转子的主轴及卷取轴周围的未图示的线状突起啮合。

而且，在磁轭部25的各永久磁铁保持用突出部24的中心位置上设置有未图示的作为导销的定位部的导孔30，在其两侧设置有铆接部(半切铆接)31。导孔30的内径与上述的由成对的第2凹状切口22、23形成的圆相同，且相对于磁轭部25形成于相同半径位置。另外，在第2凹状切口22、23的两侧也形成有铆接部32。铆接部32的位置为，在弯曲连接部11以螺旋状卷绕该连续的扇形铁心片12时，形成在与铆接部31一致相符的位置。

而且，在永久磁铁保持用突出部24的中间位置上形成有圆孔(切孔)33，即由上下的扇形铁心片12接收通过连接部11弯曲连续的扇形铁心片12时所产生的厚度方向膨出部的收容部的一个例子。该收容部也可以是切口，或未在厚度方向上贯穿的基于压印加工的凹部。

另外，磁极数n构成为无法被位于各扇形铁心片12内的永久磁铁保持部13的数量m整除，以便以螺旋状卷绕通过连接部11连接的扇形铁心片12时，圆孔33位于连接部11的上下。

在图1(A)、(B)中示出卷绕这种通过连接部11连接而成为直线状的扇形铁心片12从而形成为环状的转子层压铁心10，但是下面在俯视转子层压铁心10的形状与俯视扇形铁心片12的形状相同时，在不产生不便的前提下，赋予相同的名称及符号来进行说明。

相邻的扇形铁心片12的开角α的切口19闭合，相邻的扇形铁心片12的边端20、21临近配置为具有微小的间隙(例如0.02～0.5mm)，从而所述边端20、21的冲切飞边彼此不会干涉，而且，即使在所述边端20、21的冲切尺寸产生很小的误差时等，也不会对弯曲扇形铁心片12造成妨碍。另外，根据情况，也可以使上述边端20、21抵接。

结果位于连接部11半径方向内侧的切口19闭合，圆弧部18也成为椭圆状。由此，在连接部11的半径方向内侧作用有压缩力，在连接部11的半径方向外侧作用有拉伸力，从而作用有配置在连接部11两侧的永久磁铁保持用突出部15、16向内侧相互拉伸的负荷。在该实施方式中，由于连接部11的宽度形成在扇形铁心片12的板厚的1～3倍的范围内，且是永久磁铁保持用突出部15、16的基部与磁轭部25连接的宽度k(永久磁铁保持用突出部15、16的最外部宽度的约0.5倍)的大致0.1～0.4倍，所以与连接部11的弯曲相比永久磁铁保持用突出部15、16的变形很小，永久磁铁保持部13不会变形。

构成各扇形铁心片12的定位部的导孔30及由成对的第2凹状切口22、23形成的圆孔在以螺旋状卷绕的上下的扇形铁心片12上一致相符，而且以螺旋状卷绕的各扇形铁心片12的特定位置的铆接部31、32也一致相符，以螺旋状卷绕重叠的扇形铁心片12被铆接层压。重叠规定张数(p)通过连接部11连接的扇形铁心片12的带状板(厚度t)，可以形成规定厚度(tp)的转子层压铁心10。此后，用粘接剂将永久磁铁固定于永久磁铁保持部13，完成转子。

在该实施方式中，虽然以螺旋状卷绕一条带状板(即通过连接部11以带状连接的扇形铁心片12)来制造转子层压铁心10，但是也能以各连接部11的磁极为单位使多条(例如2条)带状板错开并以螺旋状卷绕来制造转子层压铁心，能够通过提高卷绕层压速度来提高生产效率。

而且，在该实施方式中，在连接部11的半径方向外侧设置第1凹状切口17，在内侧设置圆弧部18，在永久磁铁保持用突出部15、16的半径方向中间位置上配置连接部11，即使弯曲时的连接部11变形，永久磁铁保持用突出部15、16也不会变形，且朝向连接部11的半径方向外侧的变形容纳在永久磁铁保持用突出部15、16的高度内，但是如图4所示，也可以由长孔部D(实际上是上半部分)来形成圆弧部18，其形成在连接部11的半径方向内侧部分上，此时，弯曲连接部11时，由于作用于半径方向内侧的压缩力分散于连接部的内周侧边全长(及全宽)上，所以能够较低地抑制厚度方向的膨出部的高度。

另外，如图3(A)所示，如果使连接部36形成为圆弧状，并连接成对的永久磁铁保持用突出部15、16的顶部，则弯曲时永久磁铁保持用突出部15、16的变形变小，但是由于从外部向连接部36施加负荷时，永久磁铁保持用突出部15、16变形，所以并不优选。

而且，如图3(B)所示，如果使连接部37形成于永久磁铁保持用突出部15、16的根部，则弯曲连接部37时对永久磁铁保持用突出部15、16的变形变大，因此并不优选。

在上述实施方式中，以在转子层压铁心的半径方向外侧表面上具备永久磁铁的结构(SPM)的转子为例进行了说明，但是本发明也可以应用于在转子层压铁心的内部具备永久磁铁的结构(IPM)的转子。

本发明可利用于制造、应用转子层压铁心的领域，可应用于在半径方向外侧配置有多个永久磁铁的永久磁铁式旋转电机的转子所使用的层压铁心，尤其是可应用于以螺旋状卷绕层压以带状连续的多个扇形铁心片而制造的转子层压铁心，通过用于固定永久磁铁的永久磁铁保持部的形状一定，能够精度良好地将永久磁铁保持于永久磁铁保持部，还能防止因弯曲铁心片时产生的厚度方向的膨出而产生的转子层压铁心的厚度不一致。

Claims (7)

1.一种转子层压铁心，是使各自通过连接部以带状连接，并在外周部具备多个具有在半径方向外侧设置间隙而配置的永久磁铁保持用突出部而形成的永久磁铁保持部的圆弧状扇形铁心片通过所述连接部弯曲，并且在对齐所述扇形铁心片的周向端部的同时，以螺旋状对连续的所述扇形铁心片进行卷绕层压的转子层压铁心，其特征在于，

在相邻的所述扇形铁心片的相对的端部上设置在中央具有所述连接部的所述永久磁铁保持用突出部，

还在重叠于形成有所述连接部的所述永久磁铁保持用突出部的上下的所述扇形铁心片的所述永久磁铁保持用突出部上设置有收容部，其嵌入在弯曲所述连接部时产生的厚度方向膨出部。

2.根据权利要求1所述的转子层压铁心，其特征在于，所述收容部是切口，切孔或凹部。

3.根据权利要求1所述的转子层压铁心，其特征在于，所述连接部的半径方向宽度在所述扇形铁心片的板厚的1～3倍的范围内。

4.根据权利要求2所述的转子层压铁心，其特征在于，在形成有所述连接部的所述永久磁铁保持用突出部的半径方向外侧设置有第1凹状切口，其将在弯曲所述连接部时形成于半径方向外侧的半径方向膨出部收容在所述永久磁铁保持用突出部内。

5.根据权利要求4所述的转子层压铁心，其特征在于，在相邻的所述扇形铁心片的周向侧端部上设置有第2凹状切口，随着所述连接部的弯曲所述第2凹状切口构成定位部。

6.根据权利要求5所述的转子层压铁心，其特征在于，在所述永久磁铁保持部的周向两侧的半径方向内侧部分上形成有第3凹状切口。

7.根据权利要求1所述的转子层压铁心，其特征在于，使相邻的所述扇形铁心片的侧端部临近配置。

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