CN106130269A - 分割型叠片铁芯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分割型叠片铁芯的制造方法。该方法包括：(A)将被加工板供给至连续模的工序；(B)在连续模中，得到由沿圆周方向排列的多个部件组成的、且具有环状部的加工体的工序；(C)通过将多个加工体相互紧固而得到分割型叠片铁芯的工序。(B)工序包括：(b1)实施剪切弯曲加工，上述剪切弯曲加工用于形成横穿形成环状部的区域的切口线、和横穿该区域的折弯线；(b2)通过复位将作为从切口线至折弯线的部分的弯曲加工部回到原位置；和(b3)在弯曲加工部中形成型锻部。(C)工序包括(c1)通过型锻部对多个加工体进行紧固。

Description

分割型叠片铁芯及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种分割型叠片铁芯及其制造方法。

背景技术

叠片铁芯为电动机的部件。将加工为指定形状的多块电磁钢板(加工体)相互重叠并对它们进行紧固，从而形成叠片铁芯。电动机具有分别包含叠片铁芯的转子(rotor)及定子(stator)，并经过在定子上卷绕线圈(coil)的工序、和在转子上安装轴的工序等而完成。以往，采用叠片铁芯的电动机被用作冰箱、空调、硬盘驱动器、电动工具等的驱动源，近年来，也被用作混合动力车的驱动源、电动式动力转向装置用的电动机等。

日本专利第4472417号公报公开了分割型叠片铁芯的制造方法。参考日本专利第4472417号公报的图7及图8可得，通过剪切弯曲加工及复位而形成切口线(slit line)L(参考日本专利第4472417号公报的[0028]～[0032]段)。

发明内容

在日本专利第4472417号公报的方法中，如日本专利第4472417号公报的图5所示，在距切口线L一定距离的位置形成有型锻部(a swaged portion)11C。观察切口线L、通过剪切弯曲加工而形成的折弯线、和型锻部11C的位置关系可得，折弯线形成于切口线L与型锻部11C之间(参考日本专利第4472417号公报的图6(a))。

图10A为表示相邻两个叠片铁芯片S1、S2中的切口线SL、折弯线B、和叠片铁芯片S1的型锻部C1的位置关系的图。同图所示，与日本专利第4472417号公报相同，折弯线B形成于切口线SL与型锻部C1之间。应予说明，形成于叠片铁芯片S2的型锻部C2，与型锻部C1构成一对，且切口线SL位于型锻部C1与型锻部C2之间大致中间的位置。虽然在此举例说明了切口线SL形成于型锻部C1与型锻部C2之间大致中间的位置的情况，但也存在切口线SL形成于型锻部C1与型锻部C2之间并靠近其中一个型锻部的位置的情况。

图10B为沿图10A所示的b-b线的截面图，表示对通过复位工序及型锻部形成工序制造的多个加工体进行层压，并对在上下方向上分别排列的多个型锻部C1、C2进行紧固的状态。在采用该方式制造叠片铁芯的情况下，如图10B所示，在叠片铁芯片S1、S2的连结部J处，弯曲加工部D(从折弯线B至切口线SL的部分)很容易在层压方向上扩大。推测产生该情况的主要原因是由于即便实施复位也很难使全部加工体中的弯曲加工部D完全回到原位置，并且在该状态下通过型锻部C1对弯曲加工部D进行紧固。应予说明，在图10B中，以虚线表示折弯线B的位置。

如果叠片铁芯片S1、S2的连结部J为图10B所示状态，则与应于连结部J处连结的加工体之间完全连结的情况相比，连结部J的磁阻较大，因此，电动机转矩有减小的倾向。再者，在分割型叠片铁芯所具有的多个连结部J处，弯曲加工部D的扩大程度未必是一致的。即，产生了磁阻在圆周方向上不均衡的情况，因此，齿槽转矩(cogging torque)有增大的倾向。

本发明的目的在于提供一种能够充分高水平地同时实现较大的电动机转矩和较小的齿槽转矩的分割型叠片铁芯及其制造方法。

本发明的一种实施方式涉及一种分割型叠片铁芯的制造方法。该制造方法包含以下工序。

(A)将从放卷机构中拉出的被加工板供给至连续模的工序。

(B)通过在连续模中的冲压加工，得到由沿圆周方向排列的多个部件组成、且具有环状部的加工体的工序。

(C)通过将多个加工体相互重叠，并对它们进行紧固而得到分割型叠片铁芯的工序。

上述(B)工序包括：(b1)实施剪切弯曲加工，以形成横穿形成上述环状部的区域的切口线、和横穿该区域的折弯线；(b2)通过复位使弯曲加工部回到原位置，上述弯曲加工部为从切口线到折弯线的部分；(b3)在弯曲加工部形成型锻部。上述(C)工序包括(c1)通过型锻部对多个加工体进行紧固。

在本发明中，型锻部形成于弯曲加工部。即，相对以往型锻部形成于距切口线一定距离的位置(参考图10A)，在本发明中，型锻部形成于距切口线更近的位置(弯曲加工部)。因此，假设通过复位不能使全部加工体的弯曲加工部完全回到原位置，也能够通过利用型锻部对弯曲加工部之间进行紧固，从而能够充分抑制弯曲加工部沿层压方向扩大。因此，通过该方法制造的分割型叠片铁芯能够充分高水平地同时实现较大的电动机转矩和较小的齿槽转矩。

应予说明，只要型锻部形成于弯曲加工部即可，例如，也可形成于折弯线上。在(B)工序中，虽然可在实施(b1)前实施(b3)，但从可靠地防止型锻部由于复位而被压坏的观点来看，优选与(b2)同时或是在(b2)之后实施(b3)。

本发明的一种实施方式是提供一种分割型叠片铁芯，该分割型叠片铁芯由沿圆周方向排列的多个部件构成的，且由使分别具有环状部的多个加工体相互紧固而形成。构成该分割型叠片铁芯的加工体具有形成于弯曲加工部的型锻部，上述弯曲加工部为从通过在加工体的制造过程中的剪切弯曲加工而形成于环状部的切口线到折弯线的部分，多个加工体通过型锻部而互相紧固。该分割型叠片铁芯可通过上述方法制造，并能够充分高水平地同时实现较大的电动机转矩和较小的齿槽转矩。

本发明中的型锻部具有形成于加工体的一面的凹部、和形成于该加工体的另一面的凸部，与加工体的一面中的折弯线正交的方向上凹部的开口长度La长于与折弯线正交的方向上凸部顶部的长度Lb。通过在弯曲加工部形成具有该结构的型锻部，即便弯曲加工部无法完全回到原位置，换言之，即使应相互嵌合的凹部与凸部的位置多少有些偏离，也能够通过型锻部更加牢固地对相互重合的加工体之间进行紧固。

本发明所涉及的分割型叠片铁芯如上所述，齿槽转矩十分小。因此，作为其用途的一个优选的例子，可列举寻求光滑的转动的电动式动力转向装置用定子。在该情况下，分割型叠片铁芯的外径为50～100mm左右即可。

根据本发明，可提供一种能够充分高水平地同时实现高电动机转矩和较小的齿槽转矩的分割型叠片铁芯。

附图说明

图1为表示定子(stator)用的分割型叠片铁芯一个例子的立体图。

图2为表示构成图1所示的叠片铁芯的分割型加工体的平面图。

图3为表示相邻两个叠片铁芯片中的切口线SL、折弯线B和型锻部C1的位置关系的平面图。

图4A为表示与折弯线正交的方向上型锻部的凹部的开口长度La、以及型锻部凸部的顶部的长度Lb的截面图，图4B表示沿图3所示的b-b线的截面图，图4C表示沿图3所示的c-c线的截面图。

图5为表示冲压装置一个例子的概略图。

图6A～图6C为表示在连续模中实施冲压加工的布局的前半部分的平面图。

图7A～图7C为表示在连续模中实施冲压加工的布局的后半部分的平面图。

图8为表示适于形成于弯曲加工部的型锻部的其他例子的(交替型锻部)截面图。

图9为表示适于形成于弯曲加工部的型锻部的其他例子的(偏移型锻部)截面图。

图10A为表示以往的叠片铁芯片中切口线SL、折弯线B和型锻部C1的位置关系的图，图10B为图10A所示的b-b线中的截面图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的多个实施方式进行详细说明。应予说明，在以下的说明中，对相同的要素或具有相同功能的要素采用相同的符号，并省略重复的说明。附图及相关技术只用于说明本发明的实施方式，对本发明的范围不起限定作用。

<叠片铁芯及加工体>

图1为构成定子的分割型叠片铁芯S的立体图。叠片铁芯S的形状为大致圆筒形。位于中央部的开口Sa为用于配置转子(不图示)的开口。叠片铁芯S由多个加工体MS构成。叠片铁芯S具有圆环状的轭部Sy和从轭部Sy的内周侧向中心方向延伸的齿部St。根据电动机的用途及性能，轭部Sy的宽度为2～40mm左右。叠片铁芯S由合计12个铁芯片Sd组成，每个铁芯片Sd具有1个齿部St，因此共有12个齿部St。应予说明，构成一个叠片铁芯S的铁芯片Sd的个数齿部St的个数)并不限定为12个。相邻的齿部St之间形成被称作“切槽”的空间(以下称为“切槽Sl”)。在叠片铁芯S为电动式动力转向装置用定子的情况下，叠片铁芯S的外径为50～100mm左右。

叠片铁芯S通过对图2所示的加工体MS进行相互重叠，并利用12对型锻部C1、C2对它们进行紧固而制成。如图2所示，从平面上看加工体MS与叠片铁芯S的形状相同。加工体MS具有构成开口Sa的贯通孔Ma、构成轭部Sy的环状部My、以及构成齿部St的突出部Mt。加工体MS由合计12个部件Md组成，各部件Md具有1个突出部Mt，因此共计有12个突出部Mt。相邻的突出部Mt之间形成构成切槽Sl的切槽孔Ml。

加工体MS的环状部My具有以横穿环状部My的方式形成的多条切口线SL。切口线SL以凸部和凹部相互嵌合的方式形成。应予说明，切口线SL的形状不限于图1、图2所示的凹凸状，也可为直线状(也可相对直径方向倾斜)、曲线状以及它们的组合。

型锻部C1、C2以沿轭部Sy的圆周方向排列的方式形成。更具体而言，一对型锻部C1、C2以12条切口线SL分别夹于其中的方式形成，上述12条切口线SL为将加工体MS分为多个部件的边界线。应予说明，在通过型锻部C1、C2进行紧固的基础上，例如，还可通过设于其他部位(例如突出部Mt等)的型锻部、焊接、粘合、或树脂材料对加工体MS之间的紧固进行补强。

型锻部C1形成于弯曲加工部D，上述弯曲加工部D为从形成于加工体MS环状部My的切口线SL至折弯线B的部分。即，型锻部C1形成于切口线SL与折弯线B之间。此处所述折弯线B指以横穿在加工体MS的制造过程中，通过剪切弯曲加工形成切口线SL时成为环状部My的区域的方式而形成的折痕。虽然弯曲加工部D可通过复位回到原位置，但是要使在连续制造的多数加工体MS上分别形成多个的弯曲加工部D全部完全回到原位置较为困难，因此存在残留没有完全回到原位置的弯曲加工部D的情况。

在本实施方式中，即使在应层压的多个加工体MS中残留有未完全回到原位置的弯曲加工部D，为了使连结部J不产生如图10B所示的状况，而在靠近切口线SL的位置(弯曲加工部D)形成型锻部C1。即，通过型锻部C1对应层压的多个加工体MS的弯曲加工部D之间进行紧固，能够充分抑制弯曲加工部D在层叠方向上的扩大。应予说明，只要能够使型锻部C1形成于弯曲加工部D，则尽可能缩短从切口线SL到折弯线B的距离即可。即，如果将切口线SL的位置中轭部Sy的宽度设为10，则该距离为在15以内即可，或也可在10以内。

图4A表示形成于弯曲加工部D的型锻部C1的形态。如同图所示，型锻部C1由形成于加工体MS的一面F1的凹部Ca，及形成于加工体MS的另一面F2的凸部Cb构成。如同图所示，型锻部C1的凹部Ca的开口长度La优选长于凸部Cb的顶部Ct的长度Lb。应予说明，凹部Ca的开口长度La以及凸部Cb的顶部Ct的长度Lb中的任一方都指与折弯线B(参考图3)正交方向上各自的长度。

图4B为沿图3所示的b-b线的截面图，表示经层压的加工体MS之间通过型锻部C1进行紧固的状态。图中的虚线表示折弯线B的位置。通过在弯曲加工部D处形成上述结构的型锻部C1，能够更加牢固地对应相互嵌合的凹部Ca与凸部Cb进行紧固。这是由于即使应相互嵌合的凹部Ca的位置和凸部Cb的位置在与折弯线B正交的方向上互相有所偏离，也能够满足上述条件(长度La>长度Lb)，且倾斜部Cd、Ce起到引导的作用。

型锻部C1在与折弯线B正交的方向上的纵截面中是连续的(参照图4A)。即在该纵截面中，型锻部C1由两个倾斜部Cd、Ce以及形成于它们之间的平坦部Cf构成。通过这种结构来实现上述条件(长度La>长度Lb)。倾斜部Cd、Ce以及平坦部Cf可通过弯曲加工形成。应予说明，从满足上述条件(长度La>长度Lb)的观点来看，未必一定要形成平坦部Cf。

另一方面，如作为沿图3所示的c-c线的截面图的图4C所示，型锻部C1在与折弯线B的延伸方向平行的方向上的纵截面中是不连续的。如同图所示，在该纵截面中，在型锻部C1的侧面形成有切断面Cg。如图4B及图4C所示，在上下方向上相邻的两个加工体MS通过上方的加工体MS的凸部Cb嵌入下方的加工体MS的凹部Ca而相互紧固在一起。

应予说明，形成叠片铁芯S的最下层的加工体MS形成有贯通孔h，以代替型锻部C1。这是为了避免在连续制造叠片铁芯S时，新制造的叠片铁芯S由于型锻部C1而紧固于已制造的叠片铁芯S。

通过在弯曲加工部D形成上述结构的型锻部C1，能够抑制连结部J中弯曲加工部D的扩大(参考图4B)。由此，叠片铁芯S能够充分高水平地同时实现较大的电动机转矩和较小的齿槽转矩。

型锻部C2与型锻部C1构成一对。型锻部C2隔着切口线SL而形成于与形成有型锻部C1的部件Md相邻的部件Md。在本实施方式中，型锻部C2由与上述型锻部C1相同的结构组成。应予说明，形成有型锻部C2的位置并非弯曲加工部D(参考图2)。因此，关于型锻部C2，并不存在优选像型锻部C1一样满足上述条件(长度La>长度Lb)的情况。因此，型锻部C2的形态可与型锻部C1的形态不同，作为型锻部C2，也可采用如圆形型锻部、平圆形型锻部、平方形型锻部等。

<冲压装置>

图5为表示通过冲压加工来制造构成叠片铁芯S的加工体MS的冲压装置的一个例子的概要图。同图所示的冲压装置100具有：安装有放卷机构C的展卷机110、从放卷机构C拉出的电磁钢板(以下称为“被加工板W”)的输送装置130、对被加工板W进行冲压加工的连续模140、和使连续模140工作的压机120。

展卷机110以使放卷机构C可自由旋转的方式对其进行保持。构成放卷机构C的电磁钢板的长度例如为500～10000m。构成放卷机构C的电磁钢板的厚度为0.1～0.5mm左右即可，从使叠片铁芯S的磁力特性更优异的观点来看，也可为0.1～0.3mm左右。电磁钢板(被加工板W)的宽度为50～500mm左右即可。

输送装置130具有从上下将被加工板W夹入的一对辊130a、130b。被加工板W经由输送装置130而被导入连续模140。连续模140为用于对被加工板W连续实施冲压加工、剪切弯曲加工、复位等操作的机构。

<叠片铁芯的制造方法>

下面对叠片铁芯S的制造方法进行说明。叠片铁芯S经过如下工序而被制造：制造加工体MS的工序(下述(A)工序和(B)工序)、和将多个加工体MS制成叠片铁芯S的工序(下述(C)工序)。更具体而言，叠片铁芯S的制造方法具有以下工序。

(A)将从放卷机构C拉出的被加工板W供给至连续模140的工序。

(B)通过在连续模140中实施的冲压加工，而得到由沿圆周方向排列的多个部件Md组成、并且具有环状部My的加工体MS的工序。

(C)通过将多个加工体MS相互重叠，并通过型锻部C1、C2使其紧固而得到叠片铁芯S的工序。

首先，准备电磁钢板的放卷机构C，并将其安装于展卷机110。将从放卷机构C中拉出的电磁钢板(被加工板W)供给至连续模140((A)工序)。

通过在连续模140中对被加工板W实施冲压加工来连续地制造加工体MS((B)工序)。本实施方式的(B)工序在通过对加工体MS的外周进行冲压而形成加工体MS之前，包括以下工序。

(b1)实施剪切弯曲加工以形成横穿形成环状部My的区域的切口线SL、和横穿该区域的折弯线B。

(b2)通过复位使弯曲加工部D回到原位置，上述弯曲加工部D为从切口线SL至折弯线B的部分。

(b3)在弯曲加工部D中形成型锻部C1。

应予说明，虽然在(B)工序中，也可以在实施(b1)前实施(b3)，但从可靠地防止由于复位而导致型锻部被压坏的观点来看，优选与(b2)同时或在(b2)后实施(b3)。

参考图6A～图6C以及图7A～图7C对(B)工序进行说明。图6A～图6C为表示在连续模中实施的冲压加工的布局(layout)的前半部分的平面图，图7A～图7C为表示在连续模中实施的冲压加工的布局的后半部分的平面图。应予说明，冲压加工的布局不限于这些图中所示的布局，例如还可增加为了取得冲压载荷(stamping load)的平衡的步骤。

B1步骤为对形成有定位孔P的被加工板W形成共计12个开口H1的工序(参考图6A)。开口H1为在后述B3步骤中用于使剪切弯曲加工易于实施的结构。虽然未必一定要形成有开口H1，但通过在图6A所示的位置形成开口H1，能够抑制在剪切弯曲加工中使用的凸模的磨耗。

B2步骤为对加工板W形成共计12个切槽孔Ml的工序(参考图6B)。在此，虽然例示了在形成开口H1(B1步骤)后再形成切槽孔Ml(B2步骤)的情况，但也可在形成切槽孔Ml后再形成开口H1。

B3步骤为通过剪切弯曲加工形成切口线SL和折弯线B((b1)工序)，然后通过复位使弯曲加工部D回到原位置((b2)工序)的工序(参考图6C)的工序。

B4步骤为形成贯通孔Ma的工序(参考图7A)。通过实施该工序，使12个切槽孔Ml和贯通孔Ma形成相互连接的状态。

B5步骤为在弯曲加工部D形成型锻部C1((b3)工序)的同时，形成与型锻部C1成对的型锻部C2的工序(参考图7B)。应予说明，在构成叠片铁芯S的最下层的加工体MS中，形成贯通孔h以代替型锻部C1、C2。在此，虽然例示了在形成贯通孔Ma(B4步骤)后再形成型锻部C1、C2(B5步骤)的情况，但也可在形成型锻部C1、C2后再形成贯通孔Ma。

B6步骤为对加工体MS的外周进行冲压(形成开口H2的工序)的工序(参考图7C)。开口H2位于比开口H1更靠近内侧的位置，上述开口H1以在与开口H2同心的圆上排列的方式配置。

将通过上述B1～B6工序而得到的加工体MS(图2)按所定个数互相重叠，并通过型锻部C1、C2对它们进行紧固而得到叠片铁芯S((C)工序)。应予说明，如果采用的连续模140具有对加工体MS的外周进行冲压，同时将该加工体MS依次紧固于已制作完毕的加工体MS的层压体的功能，则从连续模140中排出处于紧固状态的叠片铁芯S。

根据本实施方式，通过将型锻部C1设于弯曲加工部D，能够抑制连结部J中的弯曲加工部D的扩大(参考图4B)，由此，能够得到可充分高水平地同时实现较大的电动机转矩和较小的齿槽转矩的叠片铁芯S。

以上对本发明的一种实施方式进行了详细说明，但本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，虽然例示了在弯曲加工部D形成如图4A～图4C所示形态的型锻部C1的情况，但也可在弯曲加工部D形成如图8所示形态的型锻部C3以代替型锻部C1。图8所示的型锻部C3构成交替型锻部。相对于上述实施方式中的型锻部C1在与折弯线B正交的方向上的纵截面中连续的情况(参考图4B)，构成交替型锻部的型锻部C3在正交方向上的纵截面中，其一部分被切断。如图8所示，型锻部C3也满足上述条件(长度La>长度Lb)。

在上述实施方式中，虽然例示了与折弯线B正交的方向与其长度方向一致的型锻部C1，但型锻部也可以形成以叠片铁芯S的轴线为中心的圆的圆弧的方式延伸。例如，亦可在弯曲加工部D形成图9所示形态的型锻部C4以代替图4所示形态的型锻部C1。图9所示的型锻部C4构成偏斜型锻部。在此所述的“偏斜”是指错开一定角度(例如5°)而对加工体MS进行紧固(参考日本专利第4472417号公报的图1)。型锻部C4由沿以叠片铁芯S的轴线为中心的圆延伸的圆弧部C4a，以及形成于该圆弧部C4a的一端部的开口部C4b构成。如图9所示，型锻部C4也满足上述条件(长度La>长度Lb)。通过使型锻部C4形成于弯曲加工部D，能够抑制连结部J中的弯曲加工部D的扩大，并且，由于偏移而使连结部J在圆周方向具有宽度，因此能够进一步减小齿槽转矩。

在上述实施方式中，虽然例示了1个铁芯片Sd具有1个齿部St的情况，但1个铁芯片Sd也可具有多个齿部St。

在上述实施方式中，虽然例示了制造具有从轭部Sy的内周侧向中心方向延伸的齿部St的叠片铁芯S的情况，但本发明所涉及的方法也适用于齿部St沿外侧延伸的叠片铁芯S(例如外转子)的制造。

在上述实施方式中，虽然例示了从对1块被加工板W只冲压得到加工体MS的情况，但也可从1块被加工板冲压得到加工体MS以及转子用的加工体。在这种情况下，优选在B4步骤(参考图7A)之前的工序中，从形成贯通孔Ma的部分冲压得到转子用的加工体。再者，也可设为使多块被加工板W相互重叠并冲压得到加工体的方式。

Claims (6)

1.一种分割型叠片铁芯的制造方法，其包括：

(A)将从放卷机构中拉出的被加工板供给至连续模的工序；

(B)通过在所述连续模中的冲压加工，而得到由沿圆周方向排列的多个部件组成、且具有环状部的加工体的工序；和，

(C)通过将多个所述加工体重叠，并对它们进行紧固而得到分割型叠片铁芯的工序；

所述(B)工序包括：

(b1)实施剪切弯曲加工，所述剪切弯曲加工用于形成横穿形成所述环状部的区域的切口线、和横穿所述区域的折弯线；

(b2)通过复位使弯曲加工部回到原位置，所述弯曲加工部为从所述切口线到所述折弯线的部分；

(b3)在所述弯曲加工部中形成型锻部，

所述(C)工序包括：

(c1)通过所述型锻部对多个所述加工体进行紧固。

2.如权利要求1所述的制造方法，其中，

所述型锻部具有形成于所述加工体一面的凹部、以及形成于该加工体另一面的凸部，

与所述加工体的所述一面中的所述折弯线正交的方向上所述凹部的开口长度La长于与所述折弯线正交的方向上所述凸部的顶部的长度Lb。

3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，

所述分割型叠片铁芯为电动式动力转向装置用定子。

4.一种分割型叠片铁芯，其通过使多个加工体互相紧固而形成，所述多个加工体由沿圆周方向排列的多个部件构成，并且分别具有环状部，

所述加工体具有形成于弯曲加工部的型锻部，所述弯曲加工部为从切口线到折弯线的部分，所述切口线通过在所述加工体的制造过程中的剪切弯曲加工而形成于所述环状部，

所述多个加工体通过所述型锻部而互相紧固。

5.如权利要求4所述的叠片铁芯，其中，

所述型锻部由形成于所述加工体一面的凹部、及形成于该加工体另一面的凸部构成，

在与所述加工体的所述一面的所述折弯线正交的方向上所述凹部的开口长度La长于与所述折弯线正交的方向上所述凸部的顶部的长度Lb。

6.如权利要求4或5所述的叠片铁芯，其中，所述叠片铁芯为电动式动力转向装置用定子。