CN102449880B - 定子铁心及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种定子铁心(10)及其制造方法，该定子铁心(10)层叠了定子铁心片(17)，该定子铁心片(17)从将位于中央部的转子铁心片(36)裁落了的磁性金属板(32)冲裁形成；其中：在定子铁心片(17)的磁极片部(19)设置从厚度方向两侧进行推压而形成的薄壁部(24)，使磁极片部(19)朝径向内侧延伸。这样，能够消除磁极片部(19)的翘曲，提高凿密精度及转子铁心片(36)与定子铁心片(17)的一起制作时的层叠铁心的尺寸精度。

Description

定子铁心及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种能够从板状材料(例如，磁性金属板)以良好的材料利用率进行板材下料而且生产率也优良的例如用于步进马达的定子铁心及其制造方法。
背景技术
以往，步进马达用的层叠铁心由于转子铁心与定子铁心的气隙非常小，两铁心片间的冲裁屑变得宽度窄小，有时在裁去途中断裂，不落下到金属模具的模具下方，而要再次裁去。另外，还存在因废料被挂住而引起金属模具破损的危险。另外，在形成于转子铁心片的外侧的齿和形成于定子铁心片的内侧的小齿不能在一片板状材料上按所期望的形状进行冲裁的场合，必须用分别的金属模具冲裁转子铁心片和定子铁心片，材料利用率下降，存在成本非常高这样的问题。
作为用于解决上述问题的以往的技术，例如，按在专利文献1中记载的那样提出了这样的方案，即，在转子铁心片及定子铁心片的至少一方的表面上朝板厚方向推压，设置平坦地延伸了的薄壁部位，可用一个金属模具一起制作转子铁心片和定子铁心片。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第2955804号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，记载于专利文献1的技术在形成薄壁部位时特别是在使磁极前端部朝径向内侧延伸的场合，从板厚方向单侧进行推压，所以，在磁极片部产生翘曲，需要通过其后的凿密成形強制地使翘曲复原，存在凿密精度及铁心的内径精度不稳定这样的问题。另外，该问题在要增大延伸量而较深地进行了推压的场合，翘曲也变大，对产品质量产生了不良影响。
本发明就是鉴于该情况而作出的，其目的在于提供一种定子铁心及其制造方法，该定子铁心在形成薄壁部位而使磁极片部延伸时，能够消除磁极片部的翘曲，提高凿密精度及一起制作转子铁心片和定子铁心片时的层叠铁心的寸法精度。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的的第1发明的定子铁心层叠了定子铁心片，该定子铁心片从将位于中央部的转子铁心片裁落了的磁性金属板冲裁形成，其中：在上述定子铁心片的磁极片部设置从厚度方向两侧进行推压而形成的薄壁部，上述磁极片部延伸到径向内侧。
在这里，在第1发明的定子铁心中，最好上述薄壁部从厚度方向两侧对上述磁极片部的同一部位进行推压而形成，另外，形成于上述磁极片部的厚度方向两侧的薄壁部的槽的截面形状相同。
另外，在第1发明的定子铁心中，上述薄壁部的槽的截面形状可为矩形，或上述薄壁部的槽底的截面形状为圆弧。而且，在这里，矩形除了正四方形外，也包含角落部变圆了的四方形。
为了达到上述目的，提供第2发明的定子铁心的制造方法，该定子铁心层叠定子铁心片，该定子铁心片从将位于中央部的转子铁心片裁落了的磁性金属板冲裁形成，其中：
从厚度方向两侧对上述定子铁心片的磁极片部的同一部位或不同的部位进行推压而形成薄壁部，使上述磁极片部朝径向内侧延伸规定长度。来自该厚度方向两侧的推压可为一次，也可为多次。
在第2发明的定子铁心的制造方法中，即使在上述薄壁部通过从厚度方向两侧分成多次对上述磁极片部的同一部位或不同的部位进行推压而形成的场合，也适用本发明。
另外，在第2发明的定子铁心的制造方法中，最好上述薄壁部形成在上述磁极片部的直片部。
发明的效果
在本发明的定子铁心及其制造方法中，在定子铁心片的磁极片部从厚度方向两侧(对同一部位或不同的部位)进行推压而形成薄壁部，使磁极片部朝径向内侧延伸，不需要如以往那样从单侧表面深深地推压冲头，所以，能够防止磁极片部的弯曲(翘曲)，提高凿密精度及一起制作时的定子铁心的内径精度。
另外，对厚度方向两侧进行推压而形成薄壁部，从而相比仅对厚度方向单侧进行推压而形成薄壁部的场合能够不改变磁特性地朝径向内侧更长地延伸。另外，能够获得与仅对厚度方向单侧进行推压而使磁极片部延伸的场合同样的延伸量，而且磁特性进一步提高。
附图说明
图1为本发明的一实施例的定子铁心和与该定子铁心成对的转子铁心的立体图。
图2(A)为用于该定子铁心的定子铁心片的俯视图，(B)为A-A向视截面图。
图3为表示本发明的一实施例的定子铁心的制造方法的工序图。
图4(A)为该定子铁心的制造方法的一工序的说明图，(B)～(D)为表示变形例的槽的截面形状的说明图。
图5(A)、(B)为用于确认本发明的定子铁心的作用及效果进行的试验片的说明图。
图6为表示现有例和实验例的铁心片中的磁通的流动的说明图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一实施例的定子铁心10为用于步进马达的定子铁心，在环状的轭铁部11的内侧设置多个磁极部12。磁极部12具有绕组部13和设在绕组部13的径向内侧的极齿14，在各极齿14的径向内侧设置多个小齿15。
定子铁心10利用凿密部16对多片定子铁心片17(参照图2)进行凿密层叠而形成，定子铁心片17的形状与俯视时的定子铁心10的形状相同，在周围具有轭铁片部18，在其内侧具有多个磁极片部19。磁极片部19具有层叠而构成绕组部13的直片部20和形成在直片部20的径向内侧的极齿片部21，在极齿片部21的内侧形成了小齿22。
如图2(A)、(B)所示那样，在磁极片部19的直片部20分别设置从厚度方向两侧对同一部位进行推压而形成的薄壁部24。在薄壁部24的表里形成矩形截面的槽25、26。槽25、26成为相同形状，其槽深b成为板厚(例如设板厚为0.5mm的场合)的2～20％，槽宽度a例如为1～6倍左右。
凿密部16可为半裁凿密，也可为V形凿密。在该实施例中，薄壁部24形成在直片部20的径向内侧，但也可配置在直片部20的中央部或径向外侧。
在图1中表示了该与定子铁心10成对的转子铁心28，转子铁心28在中央形成轴孔29，在周围形成多个齿30。形成为这样的结构，即，该齿30的前端部与定子铁心10的小齿15的前端具有很小的间隙，转子铁心28能够在定子铁心10内旋转。
下面，参照图3说明本发明的一实施例的定子铁心的制造方法。
如图3所示，适用本发明的一实施例的定子铁心的制造方法的定子铁心的制造装置具有工位A～I，在工位A，在厚度例如0.3～1mm左右的长尺寸的磁性金属板32上形成定位孔33。在工位B，在由4个定位孔33定位了的磁性金属板32上形成轴孔29。
在工位C，在轴孔29的周围形成凿密部35，在工位D，对转子铁心片36进行外形冲裁，在金属模具内进行叠，制造转子铁心28。在工位E，从已将中央部的转子铁心片36裁落了的磁性金属板32冲裁用于形成定子铁心片17的各磁极片部19的轮廓的狭槽37。然后，在工位F，在构成各磁极片部19的直片部20局部地进行推压(精压)，形成薄壁部24。在本实施例中，薄壁部24分别成为圆弧状，整体上处在同一圆上，但也可将薄壁部形成为直线状。而且，转子铁心片36和定子铁心片17同心地形成。
其状态如图4(A)所示，从上下用冲头(凸形金属模具)38、39对直片部20进行推压，按规定宽度形成规定深度的槽25、26。这样，直片部20的径向外侧由轭铁片部18约束，所以，直片部20朝径向内侧延伸。另外，为了提高材料的延性，也可如精密冲裁加工那样，例如如图4(A)所示那样，用楔状的V形环20a将材料压接固定在模具上地进行推压。当然可以省略V形环20a。
而且，也可由从上下在同一部位对直片部20进行推压(精压)的冲头，如图4(B)所示那样形成宽度大的槽40、41，或如图4(C)所示那样形成宽度窄的槽42、43。另外，也可如图4(D)所示那样形成为槽底面44、45的截面为圆弧状的槽46、47。另外，在从金属模具的布局考虑可用槽宽度大的冲头进行推压的场合，也可用小型的冲头(例如，宽度窄的冲头)多次进行推压，形成宽度大的槽。
磁极片部19延伸的长度L与上下的槽的合计体积大致成比例。即，与(上下的槽的合计截面積)×(槽的宽度)大致相同。如增大槽的深度，减小薄壁部的厚度，则磁阻增加，定子铁心10的磁特性变差，充分考虑上下的槽的合计截面積和薄壁部的厚度设计上下的槽的形状。
在下一工位G，在直片部20及极齿片部19形成必要的凿密部16。而且，也可在轭铁片部18形成凿密部。
在工位H，在磁极片部19的内侧冲裁形成极齿片部21。在该场合，磁极片部19朝径向内侧延伸，所以，能够在更径向内侧形成具有小齿22的极齿片部21。在工位I进行外形冲裁，在金属模具内对定子铁心片17进行凿密层叠，制造定子铁心10。
实验例
下面，参照图5、图6对本发明的定子铁心的制造方法的作用效果进行补充说明。
在图5(A)中，表示在长度120mm、宽度30mm、厚度0.5mm的铁心片(电磁钢板)50的中央从单侧形成了宽度1mm、深度0.225mm的槽51的试验片，在图5(B)中，表示在长度120mm、宽度30mm、厚度0.5mm的与铁心片50相同材料的铁心片52的中央从两侧形成了宽度1mm、深度0.1125mm的槽53、54的试验片。
而且，图6表示在图5(A)、(B)中，从矩形A的位置对铁心片50、52进行侧视观察时的磁通的流动。51a表示槽51的角落部，53a、54a分别表示槽53、54的角落部。
如图6所示那样，使用磁场解析确认对该铁心片50、52施加50Hz、224A/m的磁场时的磁通的流动，结果发现，在铁心片50的场合，由于必须在槽51的角落部51a急剧地使磁通弯曲，所以，发生磁通的泄漏，结果流动的磁通变少，但在铁心片52的场合，槽53、54的角落部53a、54a不发生磁通的泄漏，铁心片50的磁通量比铁心片52的磁通量少0.2T。因此，可以得知，从两侧设置了槽53、54的铁心片52的磁特性得到改善。
本发明不限于上述实施例，在不改变本发明的要旨的范围，即使改变磁极的数量、极齿的形状，本发明也能够适用。另外，在上述实施例中，薄壁部从厚度方向两侧对磁极片部的同一部位进行推压，但在从厚度方向两侧推压磁极片部的表里的不同的部位(也包含一部分重复的场合)的场合，本发明也适用。
产业上利用的可能性
在本发明的定子铁心及其制造方法中，在定子铁心片的磁极片部从厚度方向两侧(对同一部位或不同的部位)进行推压而形成薄壁部，所以，使磁极片部朝径向内侧均匀地延伸。另外，能够对极齿片部形成更有效的加工余量，制造更高精度的定子铁心片。对厚度方向两侧进行推压而形成薄壁部，相比仅对厚度方向单侧进行推压而形成了薄壁部的场合，能够不改变磁特性地使其向径向内侧更长地延伸，能够制造效率更好的马达。
附图标记说明
10：定子铁心，11：轭铁部，12：磁极部，13：绕组部，14：极齿，15：小齿，16：凿密部，17：定子铁心片，18：轭铁片部，19：磁极片部，20：直片部，20a：V形环，21：极齿片部，22：小齿，24：薄壁部，25、26：槽，28：转子铁心，29：轴孔，30：齿，32：磁性金属板，33：定位孔，35：凿密部，36：转子铁心片，37：狭槽，38、39：冲头，40～43：槽，44、45：槽底面，46、47：槽，50：铁心片，51：槽，51a：角落部，52：铁心片，53、54：槽，53a、54a：角落部

Claims (4)

1.一种定子铁心，所述定子铁心通过层叠定子铁心片进行制造，该定子铁心片从将位于中央部的转子铁心片裁落了的磁性金属板冲裁形成，所述定子铁芯片具有1）环状的轭铁片部、和2）磁极片部，该磁极片部被形成在该环状的轭铁片部的径向内侧，设有直片部及被形成在该直片部的径向内侧的极齿片部，其特征在于：
在所述直片部设有从厚度方向两侧推压同一部位而形成的薄壁部，被形成在该薄壁部的厚度方向两侧的槽的截面为相同形状的矩形，所述槽的深度在所述磁极片部的板厚的2～20%的范围，所述磁极片部被延伸到径向内侧。
2.根据权利要求1所述的定子铁心，其特征在于：所述槽的宽度在所述磁极片部的板厚的1～6倍的范围。
3.一种定子铁心的制造方法，该定子铁心通过层叠定子铁心片进行制造，该定子铁心片从将位于中央部的转子铁心片裁落了的磁性金属板冲裁形成，所述定子铁芯片具有环状的轭铁片部、和磁极片部，该磁极片部设有被形成在该环状的轭铁片部的径向内侧的直片部及被形成在该直片部的径向内侧的极齿片部，其特征在于：
在所述直片部，从厚度方向两侧推压同一部位而形成薄壁部，把被形成在该薄壁部的厚度方向两侧的槽的截面形成为相同形状的矩形，所述槽的深度在所述磁极片部的板厚的2～20%的范围，把所述磁极片部延伸到径向内侧。
4.根据权利要求3所述的定子铁心的制造方法，其特征在于：所述槽的宽度在所述磁极片部的板厚的1～6倍的范围。
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