CN101171733B - 电动机、旋转电机及其定子、以及该定子的制造方法 - Google Patents

Abstract

定子铁芯分割得到的层叠铁芯片(30)具有圆弧状延伸的芯主体(31)，在芯主体(31)的一个端部形成有连结部(40)，在另一个端部形成有连结部(41)。连结部(40)可以与其它层叠铁芯片(30)的连结部(41)连结。在连结部(40)突出设置有突起部(48)，当要使层叠铁芯片(30)沿定子铁芯的分割方向移动时，突起部(48)与连结部(41)侧的干涉部(53)发生干涉。因此，定子铁芯的组装作业变得容易，也可获得磁性良好的连结结构。

Description

电动机、旋转电机及其定子、以及该定子的制造方法

技术领域

本发明涉及具有沿周向可分割的定子铁芯的电动机，特别涉及马达和发电机等旋转电机，另外涉及具有沿周向分割的定子的旋转电机的定子及其制造方法。

本申请基于2005年5月6日在日本申请的特愿2005-134783号和2006年3月13日在日本申请的特愿2006-67353号主张优先权，并在此援引其内容。

背景技术

有的电动机构成为在定子铁芯上卷绕线圈以形成定子，并通过对线圈进行通电控制使转子旋转。公知的是在这样的电动机中，当使定子铁芯偏斜时，能够防止定子的旋转不均。

在此，如果定子铁芯构成为可分割，则能够在分割的各个层叠铁芯片上卷绕线圈，所以能够提高线积率。层叠铁芯片在周向的一个端部上设置有嵌合用的凸部，在另一个端部上设置有嵌合用的凹部。当制造定子时，一边使冲裁的铁芯片偏斜一边层叠，以制造层叠铁芯片。层叠铁芯片在卷绕线圈之后，将嵌合用的凸部和凹部沿周向组合以成为圆形。进而，当焊接接合部时，层叠铁芯片成为环状的定子铁芯(例如参照专利文献1)。

另一方面，在现有技术中，在无刷马达等旋转电机中，作为定子侧的芯，使用将通过冲压加工冲裁为大致环状的电磁钢板层叠得到的芯。其中，在内转子型的无刷马达等中，在芯内周侧形成有卷绕绕线的齿，但是这时，如果使用层叠环状钢板而形成的定子芯，则不能在沿内周方向突出设置的齿上容易地卷绕绕线。因此，在内转子型的旋转电机中，例如专利文献2所示，首先以沿旋转轴线切割的方式放射状地分割定子芯，以形成分割芯单元。然后，在各个分割芯单元上分别卷绕绕线，形成多个定子段，并将它们组装为环状来形成定子。

图22是表示定子段251的构成的立体图，通过沿周向组装多个该定子段251，以简述为单点划线的形状形成定子252。定子段251构成为在图23所示的分割芯单元(层叠铁芯片)253上安装合成树脂制的绝缘体254并卷绕线圈255。如图24所示，分割芯单元253将通过冲压加工对电磁钢板256冲裁形成的芯块257层叠而形成。芯块257沿周向分别错开既定角度地层叠，定子段251如图22所示形成为相对于轴向略微偏斜的形状。在分割芯单元253上安装绝缘体254，然后卷绕绕线258以形成线圈255。定子段251沿周向组装多个，从而成为圆筒状的定子252。这时，在定子252上形成伴随定子段251的倾斜用于防止运转时的振动和噪音的偏斜259。

专利文献1：日本特开2005-278298号公报

专利文献2：日本特开2003-304655号公报

专利文献3：日本特开2003-284269号公报

专利文献4：日本特开2001-300647号公报

专利文献5：日本特开平10-75552号公报

但是，由于通过焊接或粘结等将与层叠铁芯片配合地偏斜的凸部和凹部接合，所以组装定子铁芯时的作业性低，不能提高生产率。再者，层叠铁芯片的接合的端部作为磁回路的磁路使用，但是如果在端部存在焊接部分或粘结部分则会对磁通产生影响，因此希望开发出端部彼此不焊接或粘结的结合形状。

发明内容

本发明是鉴于这样的状况而完成的，其第一目的在于提高偏斜的分割式的定子铁芯的生产率和质量。

再者，由于图23所示的分割芯单元253分别单个制造，所以不能避免由于板厚或组装时的误差等而使各个单元出现尺寸的偏差。例如图25A所示，在单元的叠厚(轴向尺寸)不同的情况下，在单元间的接合部产生上下的阶差X，或者在单元间产生间隙Y。叠厚的偏差除了由于钢板自身的板厚公差产生之外，还由于冲压加工时的毛刺或下垂等产生，由于它们层叠并蓄积，所以单元间的偏差容易变大。再者例如图25B所示，在偏斜角存在误差的情况下，也有可能在单元之间出现间隙Y。特别当分割芯单元253沿周向组装多个时，偏差集积而使间隙扩大，或者相反地间隙消失等，在单元之间出现的间隙Y本身不恒定。

这样，在定子252中，各个分割芯单元253的精度全部受影响，特别在具有偏斜的结构中，容易产生阶差或间隙。如果在单元之间产生阶差或间隙，进而间隙也产生偏差，则会出现定子内的磁通出现偏差，磁平衡变得不均衡(不平衡)，旋转电机的特性降低的问题。

例如在该定子用于马达的情况下，由于磁平衡的紊乱会产生齿槽转矩变大的问题。特别在电动机作为电动动力转向装置的驱动源使用的情况下，如果齿槽转矩增大，则其经由车把传递至驾驶着，操纵感有可能降低，谋求改进这一点。

因此，本发明的第二目的在于实现分割芯单元的尺寸精度的提高，并且减少组装时的尺寸偏差，以实现旋转电机的特性的提高。

解块上述课题的本发明的第一方面是一种电动机，该电动机具有通过将使铁芯片偏斜并层叠的层叠铁芯片组合为环状而形成的定子铁芯，其特征在于，在上述层叠铁芯片的周向的一个端部设置有凸部，在周向的另一个端部以在周向上可与其它上述层叠铁芯片的上述凸部连结的方式设置有凹部，在上述凸部和上述凹部上具有干涉部，在通过上述层叠铁芯片偏斜使将上述凸部和上述凹部分离的力从周向错开时，所述干涉部使上述凸部与上述凹部干涉。

在该电动机中，在将分割式的定子铁芯分割为各层叠铁芯片的力作用时，利用通过偏斜使凸部或凹部的移动方向错开这一点，在这样的移动方向上使凸部与凹部干涉从而产生卡合力。

本发明的第二方面在第一方面的电动机中，其特征在于，上述干涉部是在从上述凸部的前端到基端之间一部分鼓出的突起部、和对应于上述突起部形成在上述凹部的端部。

在该电动机中，突起部通过与可干涉地形成在突起部的端部干涉来产生卡合力。

本发明的第三方面在第二方面的电动机中，其特征在于，上述突起部比通过上述凸部的前端的角部且相对于周向以朝向上述凸部的基端侧打开偏斜角的一半的角度的方式倾斜的假想线更突出。

在该电动机中，在以层叠铁芯片的层叠中心为基准的情况下，在两端部都能够使凸部与凹部干涉。

本发明的第四方面在本发明的第一至第三方面的电动机中，其特征在于，上述干涉部形成在上述凸部和上述凹部的各自的内周侧和外周侧。

在该电动机中，由于干涉部分别设置在内周侧和外周侧，所以在层叠铁芯片的周向的两端部分别产生卡合力。该卡合力相互作为反作用力发挥作用，所以容易保持定子铁芯的形状。

本发明的第五方面在本发明的第一至第四方面的电动机中，其特征在于，上述干涉部具有在使上述凸部和上述凹部沿周向移动时不发生干涉的形状。

在该电动机中，在周向上，干涉部不发挥作用，而能够将凸部与凹部分离。

本发明的第六方面是一种旋转电机的定子，该定子配设在具有永久磁铁的转子的外周侧，且沿周向环状配置有多个分割芯单元，其特征在于，上述分割芯单元将层叠多张环状的板部件而形成的定子芯沿着周向分割形成，上述定子通过将由相同的上述定子芯分割形成且分别卷绕有绕线的上述层叠铁芯片彼此以与分割时相同的组合进行再接合来形成。

在该定子中，由于将由相同的定子芯分割形成的分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合来形成定子，所以相邻的分割芯单元与分割前相同的另一方结合，两者的接合面的接合精度提高。因此，能够抑制在分割芯单元之间的接合部产生的错开或晃动等，能够无间隙地接合分割芯单元彼此。

因此，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。

在上述定子中，也可以在上述分割芯单元上设置表示分割时的组合状态的配置显示。由此，能够容易且没有错误地将分割芯单元组装为原来的组合。

本发明的第七方面是一种旋转电机的定子，该定子配设在具有永久磁铁的转子的外周侧，且沿周向环状配置有多个层叠多张芯块而形成的分割芯单元，其特征在于，上述分割芯单元将层叠多张沿周向接合上述芯块而成的环状的板部件而形成的定子芯沿着周向分割形成，上述芯块具有接合部，该接合部通过在将形成上述板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压而由上述钢板部件切断形成，相邻的上述芯块彼此通过该接合部接合。

在该定子中，由于在将形成板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压从而形成分割芯单元之间的接合部，所以不易在接合面上产生毛刺，抑制了芯块的厚度的偏差，提高了芯块的平面度和接合部的精度。因此，能够使各分割芯单元的层叠厚度均等化，能够防止接合部的错开或晃动等。因此，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。

在上述定子中，也可以在上述接合部设置相邻的上述芯块拆装自如的嵌合部。再者，可以在上述钢板部件的上述接合部形成部位上相邻地设置切断辅助孔。

本发明的第八方面是一种旋转电机的定子的制造方法，该定子配设在具有永久磁铁的转子的外周侧，且沿周向环状配置有多个分割芯单元，其特征在于，将层叠多张环状的板部件而形成的定子芯沿着周向分割以形成上述分割芯单元，在上述分割芯单元上分别卷绕绕线，然后使由相同的上述定子芯分割形成的上述分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合，来形成上述定子。

在该方法中，由于使由相同的定子芯分割形成的分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合，来制造定子，所以相邻的分割芯单元与分割前相同的另一方结合，两者的接合面的接合精度提高。因此，能够抑制在分割芯单元之间的接合部产生的错开或晃动等，能够无间隙地接合分割芯单元彼此。因此，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。

本发明的第九方面是一种旋转电机的定子的制造方法，该定子配设在具有永久磁铁的转子的外周侧，且沿周向环状配置有多个层叠多张芯块而形成的分割芯单元，其特征在于，由钢板部件冲裁形成使上述芯块沿周向接合而成的环状的板部件，并且在将上述钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压，从而在相邻的上述芯块之间由上述钢板切断形成将上述芯块彼此接合的接合部，进而，通过将上述板部件多张层叠来形成上述定子芯，并且分割上述定子芯从而形成上述分割芯单元。

在该方法中，由于在将形成板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压，从而形成分割芯单元之间的接合部，所以不易在分割芯单元之间的接合面上产生毛刺，抑制了芯块的厚度的偏差，提高了芯块的平面度和接合部的精度。因此，能够使各分割芯单元的层叠厚度均等化，能够防止接合部的错开或晃动等。因此，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。

本发明的第十方面是一种旋转电机，该旋转电机具有具备永久磁铁的转子、和配设在上述转子的外周侧且沿周向环状配置有多个分割芯单元的定子，其特征在于，上述分割芯单元将层叠多张环状的板部件形成的定子芯沿着周向分割而形成，上述定子通过将由相同的上述定子芯分割形成且分别卷绕有绕线的上述分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合而形成。

在该旋转电机中，由于使由相同的定子芯分割形成的分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合，而使用定子，所以相邻的分割芯单元与分割前相同的另一方结合，两者的接合面的接合精度提高。因此，能够抑制在分割芯单元之间的接合部产生的错开或晃动等，能够无间隙地接合分割芯单元彼此。因此，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。

本发明的第十一方面是一种旋转电机，该旋转电机具有具备永久磁铁的转子、和配设在上述转子的外周侧且沿周向环状配置有多个分割芯单元的定子，其特征在于，上述分割芯单元将层叠多张使上述芯块沿周向接合而成的环状的板部件形成的定子芯沿着周向分割而形成，上述芯块具有接合部，该接合部通过在将形成上述板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压而由上述钢板切断形成，相邻的上述芯块彼此通过该接合部接合。

在该旋转电机中，由于在将形成板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压，从而形成分割芯单元之间的接合部，所以不易在接合面上产生毛刺，抑制了芯块的厚度的偏差，提高了芯块的平面度和接合部的精度。因此，能够使各分割芯单元的层叠厚度均等化，能够防止接合部的错开或晃动等。因此，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。

根据本发明的电动机，当分割定子铁芯的力所作用的方向通过层叠铁芯片偏斜而错开时，使凸部与凹部干涉从而产生卡合力，所以无需像现有技术那样进行焊接或粘结，就可以连结层叠铁芯片彼此。因此，定子铁芯的组装作业变得容易，能够获得磁性也良好的连结结构。

根据本发明的旋转电机的定子，由于将通过环状的板部件多张层叠而形成的定子芯沿着周向分割，以形成分割芯单元，并且通过将由相同的定子芯分割形成的分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合，以形成上述定子，所以相邻的分割芯单元与分割前相同的另一方结合，能够提高分割芯单元之间的接合精度。因此，能够抑制在分割芯单元之间的接合部产生的错开或晃动等，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。因此，能够抑制因分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙引起的定子内的磁通的偏差，能够降低因磁不平衡引起的旋转电机的特性下降和齿槽转矩的增大。

根据本发明的另一旋转电机的定子，由于将通过芯块沿周向接合而成的环状的板部件多张层叠而形成的定子芯沿着周向分割，以形成分割芯单元，并且在将形成板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压从而在芯块上切断形成接合部，所以能够防止分割芯单元之间的接合面的毛刺，抑制芯块的厚度的偏差，提高芯块的平面度和接合部的精度。因此，能够使各分割芯单元的层叠厚度均等化，能够防止接合部的错开或晃动等，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。因此，能够抑制因分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙引起的定子内的磁通的偏差，能够降低因磁不平衡引起的旋转电机的特性下降和齿槽转矩的增大。

根据本发明的旋转电机的定子制造方法，由于将通过环状的板部件多张层叠而形成的定子芯沿着周向分割，以形成分割芯单元，并且通过将由相同的定子芯分割形成的分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合，以形成上述定子，所以相邻的分割芯单元与分割前相同的另一方结合，能够提高分割芯单元之间的接合精度。因此，能够抑制在分割芯单元之间的接合部产生的错开或晃动等，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。因此，能够抑制因分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙引起的定子内的磁通的偏差，能够降低因磁不平衡引起的旋转电机的特性下降和齿槽转矩的增大。

根据本发明的另一旋转电机的定子制造方法，由于从钢板部件冲裁形成使芯块沿周向接合而成的环状的板部件，在将钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压从而在相邻的芯块之间形成接合芯块彼此的接合部，并且将板部件多张层叠以形成定子芯，分割该定子芯以形成分割芯单元，所以能够防止分割芯单元之间的接合面的毛刺，抑制芯块的厚度的偏差，提高芯块的平面度和接合部的精度。因此，能够使各分割芯单元的层叠厚度均等化，能够防止接合部的错开或晃动等，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。因此，能够抑制因分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙引起的定子内的磁通的偏差，能够降低因磁不平衡引起的旋转电机的特性下降和齿槽转矩的增大。

根据本发明的旋转电机，由于将通过环状的板部件多张层叠而形成的定子芯沿着周向分割，以形成分割芯单元，并且通过将由上述相同的定子芯分割形成的上述分割芯单元彼此以与分割时相同的组合进行再接合，以形成上述定子，所以相邻的分割芯单元与分割前相同的另一方结合，能够提高分割芯单元之间的接合精度。因此，能够抑制在分割芯单元之间的接合部产生的错开或晃动等，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。因此，能够抑制因分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙引起的定子内的磁通的偏差，能够降低因磁不平衡引起的旋转电机的特性下降和齿槽转矩的增大。

根据本发明的另一旋转电机，由于将通过芯块沿周向接合而成的环状的板部件多张层叠而形成的定子芯沿着周向分割，以形成分割芯单元，并且在将形成板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压从而在芯块上设置接合部，借助该接合部将相邻的芯块彼此接合，所以能够防止分割芯单元之间的接合面的毛刺，抑制芯块的厚度的偏差，提高芯块的平面度和接合部的精度。因此，能够使各分割芯单元的层叠厚度均等化，能够防止接合部的错开或晃动等，能够防止分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙。因此，能够抑制因分割芯单元之间的阶差或不均等的间隙引起的定子内的磁通的偏差，能够降低因磁不平衡引起的旋转电机的特性下降和齿槽转矩的增大。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的具有分割式的定子铁芯的电动机的构成的剖视图。

图2是定子铁芯的立体图。

图3是表示层叠方向的中央的层叠铁芯片的配置的图。

图4是表示层叠方向的上端的层叠铁芯片的配置的图。

图5是表示层叠方向的下端的层叠铁芯片的配置的图。

图6是表示层叠方向的上端的层叠铁芯片的放大图。

图7是示意表示层叠方向上的层叠铁芯片间的结合力的变化的图。

图8是表示连结部的结构的变形例的图。

图9是表示连结部的结构的变形例的图。

图10是使用作为本发明的实施方式的定子的无刷马达的剖视图。

图11是表示作为本发明的实施方式的定子的构成的立体图。

图12是图11的定子的分解立体图。

图13是表示定子的制造工序的概要的说明图。

图14是表示块板的构成的立体图。

图15是表示块板的加工过程的说明图。

图16是表示接合部的构成的局部放大俯视图。

图17A是表示图15的半制品加工工序(e)的说明图。

图17B是表示图15的平面加工工序(f)的说明图。

图18是表示定子芯的构成的立体图。

图19是表示安装有绝缘体的状态的定子芯的构成的立体图。

图20是表示将图19中的定子芯沿周向分割的状态的立体图。

图21是表示图19的定子的接合部的状态的说明图。

图22是表示现有的定子段的构成的立体图。

图23是表示图22的定子段的分割芯单元的构成的立体图。

图24是表示现有的块板的加工方法的说明图。

图25A是表示现有的定子的接合部的状态的说明图。

图25B是表示现有的定子的接合部的状态的说明图。

标号说明

1：电动机

3：定子

10：定子铁芯

30：层叠铁芯片

45、61、71：凸部

47A、61A、71A：角部

48、62、72：突起部(干涉部)

50：凹部

53、67、77：干涉部(端部)

C1、  C2、  C3、  C4：假想线

α：偏斜角

101：无刷马达(旋转电机)

102：壳体

103、113、152：定子

104：转子

105：旋转轴

106：转子芯

107：永久磁铁

108、112：轴承

109：旋转角度检测机构

110：转子

111：托架

114、155：线圈

115、158：绕线

116：端子

117、159：偏斜

121、151：定子段

122、157：芯块

122a：外周侧部

122b：齿

123、153：分割芯单元(层叠铁芯片)

124、154：绝缘体

125：槽

126、126a、126b：接合部

131：块板(板部件)

132：电磁钢版(钢板部件)

133：凸台

134：槽形成部

135：内径部

136：角孔

137：接合线

138：接合面

139：冲头

141：平冲头

142：平模

143：外嵌片

144：内嵌片

145：定子芯

145a：上表面

146：单元编号(配置显示)

156：电磁钢板

具体实施方式

下面参照附图详细说明用于实施本发明的实施方式。

如图1所示，电动机1是具有压入外壳2中的定子3和转子4的无刷式的电动机。

外壳2具有有底筒状，在筒状部分的内周压入有定子3。外壳2的末端部(底部)2A在中央部分压入有轴承5。在该轴承5上旋转自如地支承有转子4的旋转轴6。外壳2的开口部由托架7关闭。

定子3具有大致环状的定子铁芯10，在定子铁芯10上安装绝缘体11然后卷绕线圈12。

转子在旋转轴6上按顺序配置有磁铁13和位置检测用的角度发送器14的角度发送器转子14A。磁铁13以磁极沿周向按顺序变化的方式被磁化。

托架7具有圆板形状，在中央孔形成有孔20，在孔20内固定有旋转自如地支承旋转轴6的轴承21。进而，构成角度发送器14的角度发送器定子14B与角度发送器转子14A的位置对应地固定，可以检测与旋转轴6一体旋转的角度发送器转子14A的旋转位置。再者，在托架7上配设有与定子3侧的线圈12的导线连接的端子22。可以从外部的电源经由突出设置在托架7的外周部上的连接器部23对端子22供给电流。除此以外，在托架7的外周部上突出设置有在固定电动机1时使用的螺栓孔24。

在此，定子铁芯10使用沿周向可以分割的分割芯方式。如图2所示，形成定子铁芯10的层叠铁芯片30具有沿周向延伸的芯主体31。芯主体31是形成定子铁芯10的环状的磁路的部分，并且是压入外壳20的内周面的部分。芯主体31相对于定子铁芯10的长度方向(电动机的轴线)以扭转并且偏斜的方式具有既定的偏斜角α。作为突极的齿部33从芯主体31的大致中央朝向旋转中心一体延伸设置。

如图2和图3所示，芯主体31的周向的一个端部成为压入嵌合另一个层叠铁芯片30中的连结部40，另一个端部成为连结部41。

层叠铁芯片30通过层叠金属制的铁芯片来形成，配置在相对于层叠方向的中心下端部和上端部分别沿周向错开α/2的位置。如图2和图4所示，层叠铁芯片30的上端部相对于中央部分向逆时针方向沿周向错开α//2。如图2和图5所示，层叠铁芯片30的下端部配置在相对于中央部分向顺时针方向沿周向错开α//2的位置。

如图6所示，层叠铁芯片30的一个端部侧的连结部40除了内周侧的碰抵面40A和外周侧的碰抵面40B以外具有沿周向突出的凸部45。凸部45在形成由光滑的曲线与各碰抵面40A、40B相连的基端部46之后，以周向的宽度大致相同的方式大致沿着周向延伸，从中途减小宽度同时到达前端部47。宽度开始减小的部分成为向外侧鼓出的突起部48(干涉部)。突起部48在内周侧和外周侧分别设置一个。

外周侧的突起部48比连接前端部47的角部47A和基端部46的假想线更向径向外侧鼓出。更详细地讲，连接角部47A和基端部46的假想线具有朝向基端部46打开的倾斜，其倾斜角度相对于周向的切线具有大于偏斜角的一半(α//2)的角度。即，外周侧的突起部48设置在假想线C1的外周侧，所述假想线C1通过凸部45的前端部47的外周侧的角部47A，且相对于周向的切线以角度α//2打开的方式倾斜。

同样，内周侧的突起部48设置在假想线C2的内周侧，所述假想线C2通过凸部45的前端部47的内周侧的角部47A，且相对于周向的切线以角度α//2打开的方式倾斜。

另一个端部侧的连结部41在内周侧和外周侧分别通过形成碰抵面50A、50B的一对臂部52形成有凹部50。凹部50是能够收纳凸部45的形状。臂部52的开放端52A侧的各端部具有以使开放端52A之间的宽度减小的方式鼓出的干涉部53。外周侧的干涉部53与内周侧的干涉部53之间的距离大致恒定。外周侧的干涉部53比假想线C3向内侧突出，所述假想线C3通过凸部45侧的突起部48的顶点，且相对于周向具有α//2的偏斜角地打开。同样，内周侧的干涉部53比假想线C4向内侧突出，所述假想线C4通过凸部45侧的突起部48的顶点，且相对于周向具有α//2的偏斜角地打开。

说明本实施方式的作用。

在制造电动机1时，从金属板根据层叠铁芯片30的形状冲裁出铁芯片。在铁芯片上例如沿层叠方向设置有凹部和凸部，当使铁芯片彼此的凹部和凸部偏斜同时嵌合时，多个铁芯片层叠从而形成层叠铁芯片30。然后，如图2所示，将层叠铁芯片30的连结部彼此结合以形成定子铁芯10。

在此，当在层叠方向的中心附近作用径向外侧的力以分割层叠铁芯片30时，在各层叠铁芯片30的中心部分别向径向外侧作用箭头AR1所示的力。从层叠铁芯片30整体来看，该力AR1以定子铁芯10的轴线为中心将径向外侧作为各层叠铁芯片30的分割方向进行作用。

在图3所示的长度方向的中心部，力AR1与径向L1大致平行地作用。其结果为，在连结部40、41上作用将凸部45和凹部50沿周向分离的力FD。此时，突起部48和干涉部53成为大致沿着周向的形状，相互并不干涉，因此结合力不发挥作用。

如图4所示，在层叠铁芯片30的上端部，如果以层叠铁芯片30的上端部为基准，则力AR1成为相对于沿着齿部33的径向L2向逆时针方向倾斜α/2的向量。因此，外侧的凸部45如图6中的箭头所示相对于周向要向外移动α/2。但是，由于在外周侧的突起部48要移动的路径上存在其他层叠铁芯片30的干涉部53，所以外周侧的突起部48与干涉部53干涉。其结果为，如图2和图4所示，连结部40的凸部45通过以箭头F1所示的力向外侧按压干涉部53，该力成为结合力。

在另一个连结部41，内侧的干涉部53与另一个层叠铁芯片30的突起部48干涉，并相对于周向被向内按压α/2。由此，在另一个连结部41上产生箭头F1’所示的结合力。该结合力是与上述力F1大小相等但方向相反的力(即反作用力)。因此，在层叠铁芯片30的上端部，在两个连结部40、41之间，结合力相互抵消。

再者，如图5所示，在层叠铁芯片30的下端部，如果以层叠铁芯片30的下端部为基准，则力AR1成为相对于沿着齿部33的径向L3向顺时针方向倾斜α/2的向量。因此，关于凸部45，突起部48要相对于周向向内侧移动α/2。但是，由于在内周侧的突起部48要移动的路径上存在其他层叠铁芯片30的干涉部53，所以突起部48与干涉部53干涉。连结部40的凸部45通过以箭头F2所示的力向内侧按压干涉部53，该力成为结合力。

在另一个连结部41，外侧的干涉部53与另一个层叠铁芯片30的突起部48干涉，并相对于周向被向外按压α/2。由此，在另一个连结部41上产生箭头F2’所示的结合力。该结合力是与上述力F2大小相等但方向相反的力(即反作用力)。因此，在层叠铁芯片30的下端部，在两个连结部40、41之间，结合力相互抵消。

这样，层叠铁芯片30在上端侧和下端侧，连结部40、41的结合力互相抵消。进而，如图7所示，结合力如上所述在层叠中心不产生卡合力，随着远离层叠中心而增大。这是由于，如果距离层叠中心近，则突起部48要移动的方向接近周向，所以与干涉部53的干涉区域减小，随着远离层叠中心，通过偏斜角使突起部48与干涉部53开始干涉，结合力增大。但是，由于结合力在一个层叠铁芯片30中在其两端部相互抵消，所以定子铁芯10不分割为各层叠铁芯片30而保持原来的形状。

在此，在要将连结部40、41彼此分离的力是对于连结部40的突起部48使连结部41弹性变形足够的力(扭转力)的情况下，连结部40、41彼此的卡合解除，从而分割为每个层叠铁芯片30。在分割得到的层叠铁芯片30的各个齿部33上安装绝缘体11，然后卷绕线圈12，之后使层叠铁芯片30彼此再次卡合。连结部40的突起部48一边使连结部41弹性变形一边扭转进入。当连结部40进入连结部41中时，连结部41恢复为原来的形状。在使连结部40、41连结后，与上述同样，只要是不使干涉部53弹性变形的大小的力，定子铁芯10就不会分割。

在本实施方式中，由于通过具有偏斜角而干涉的突起部48和干涉部53形成在连结部40、41上，所以在要将定子铁芯10分割的力小于使干涉部53弹性变形而将突起部48扭出的力的情况下，层叠铁芯片30不会分割。这时，由于作用于各层叠铁芯片30的力在层叠方向的各面内相互抵消，所以无需将连结部40、41焊接或粘结即可保持层叠铁芯片30。因此，组装作业的作业性和生产效率提高。进而，在使用焊接或粘结剂的情况下需要考虑对磁回路的影响，在本实施方式中不会产生这样的问题。

在此，图8和图9表示连结部的变形例。

关于图8所示的连结部60，在周向上卡合的凸部61的长度缩短，并且在从碰抵面40A、40B到突起部62(干涉部)之间以宽度减小的方式形成有凹部63。突起部62分别形成在外周侧和内周侧，比通过嵌入方向的凸部61前端的角部61A且朝向嵌入方向闭合的假想线向外侧或内侧鼓出。

与连结部60连结的连结部65具有形成凹部的臂部66。在臂部66的开放端66A侧与连结部60的凹部63的形状对应地形成有干涉部67。该干涉部67比通过连结部60的突起部62的顶部且朝向收纳方向闭合地以α/2倾斜的假想线向内侧鼓出。

在该连结部60、65，当连结部60、65的移动方向由于偏斜角而从周向错开时，突起部62与干涉部67干涉从而产生卡合力。该卡合力在各层叠铁芯片30的两端部相互抵消，由此保持定子铁芯10的形状。进而，在使干涉部67发生弹性变形的力作用时，连结被解除。由箭头所示的突起部62的移动路径和干涉部67的周缘包围的区域成为突起部62和干涉部67的干涉区域R2。该干涉区域R2的面积小于上述实施方式的干涉区域，但是由于干涉部67进入凸部61中，所以卡合变得牢固。因此，与上述构成相比，能够使分割为层叠铁芯片30变得困难。

再者，图9所示的连结部70在凸部71从碰抵面40A、40B以周向的宽度大致恒定的方式延伸后，以这样的宽度形成前端部。突起部72在凸部71的前端具有曲面形状的角部71A，该角部71A的外端成为突起部72。外周侧的干涉部77比通过突起部72的角部71A的中央且朝向嵌入方向闭合的假想线向内侧鼓出。

与连结部70连结的连结部75具有形成凹部的臂部76。在臂部76的开放端76A侧与连结部70的形状对应地形成有干涉部77。内周侧的干涉部77比通过连结部70的突起部72且朝向收纳方向闭合地以α/2倾斜的假想线向外侧鼓出。

在该连结部70、75，当连结部70、75的移动方向由于偏斜角而从周向错开时，突起部72与干涉部77干涉从而产生卡合力。该卡合力在各层叠铁芯片30的两端部相互抵消，由此保持定子铁芯10的形状。进而，在使干涉部77发生弹性变形的力作用时，连结被解除。即使连结部70、75是不具有复杂的凹凸的形状，也能得到与连结部40、41相同的效果。

接下来，根据附图详细说明本发明的其他实施方式。图10是使用作为本发明的实施方式的定子的无刷马达(旋转电机)的剖视图。如图10所示，无刷马达101(以下简记为马达101)具有有底筒状的壳体102。在壳体102内容纳有定子103。定子103形成为大致环状，且外周面紧贴壳体102的内周面。转子104插入定子103的内侧。转子104具有旋转轴105，在旋转轴105上固定有转子芯106，在其外周安装有永久磁铁107。

旋转轴105的一端部旋转自如地支承在压入壳体102的底部的轴承108上。在旋转轴105的另一端侧安装有旋转角度检测机构109的转子110。旋转轴105的另一端部旋转自如地支承在固定于托架111的轴承112上。托架111由合成树脂形成，并安装为覆盖壳体102的开口部。在托架111上安装有旋转角度检测机构109的定子113、和将定子103的线圈114的绕线115拉出的端子116等。

图11是表示本发明的实施方式的定子103的构成的立体图，图12是图11中的定子103的分解立体图。如图11、图12所示，定子103由沿周向等间隔分割的9个定子段121构成。定子段121构成为在由电磁钢板构成的芯块122层叠得到的分割芯单元(层叠铁芯片)123上安装绝缘体124并卷绕绕线115。在各芯块122上设置有沿着壳体102的内周配设的外周侧部122a和卷绕有绕线115的齿122b。当组装定子段121时，在相邻的齿122b之间形成槽125。

外周侧部122a的周向两端部成为与相邻的定子段121的分割芯单元123接合的接合部126(126a、126b)。在分割芯单元123的上下端部安装有合成树脂制的绝缘体124。在绝缘体124的外侧卷绕有绕线115，在齿122b的周围形成有线圈114。线圈114在环状地组装定子段121时容纳在槽125内。分割芯单元123成为相对于轴向偏斜的形状，由此在定子103上形成偏斜部117。

这样的定子103如下形成。图13是表示定子103的制造工序的概要的说明图。本发明的定子103不是分别冲裁芯块122单品，而是以成为与接合时同样的形状的方式冲裁芯块122，并将其分割使用。因此，在图13的工序A中，首先冲裁形成图14所示的圆环状的块板(板部件)131。块板131成为芯块122沿周向多个并列的形态，并成为接合部126彼此凹凸嵌合从而保持为圆环状的状态。图15是表示块板131的制造工序的说明图。如图15所示，块板131由电磁钢板(钢板部件)132通过顺送冲压机成型。

在块板131的制造工序中，首先形成凸台133(图15(a))。凸台133配设在齿1 22b上，在层叠块板131时用于各块板131的固接。利用凸台133，在块板131的上表面形成凸部，在下表面形成凹部，在相邻的块板131彼此的凹部压入固定凸部，由此，层叠的块板131不会分散。通过使该凸台133的凸部与凹部的位置错开地层叠块板131，可以进行块板131的偏斜层叠。

在凸台加工后，冲裁形成槽125的槽形成部134(图15(b))和块板131的内径部135(图15(c))。在冲裁槽形成部134和内径部135之后，在槽形成部134的外侧形成角孔136(图15(d))。该角孔136在图15(e)以后的半制品加工和平面加工时使用。此外，为了有效地利用材料，也可以将内径部135的部分用于转子芯106，在该情况下，在工序(b)(c)之间增加转子用板的成型过程。再者，图15(b)～(d)的工序可以以任意顺序进行。

在形成角孔136之后，形成接合部126。图16是表示接合部126的构成的局部放大俯视图。接合部126在图15(e)(f)两个工序形成。图17A是表示图15(e)的半制品加工工序的说明图，图17B是表示图15(f)的平面加工工序的说明图。如图17A所示，在图15(e)的半制品加工工序中，沿着接合部126的接合线137，以半冲裁的方式按压一侧的接合部126a。此时，由于在接合线137的外端形成有角孔136，所以能够沿着接合线137容易且正确地对接合部126a进行半冲裁加工，接合部126的精度提高。通过半制品加工，在另一侧的接合部126b的接合面138上伴随冲头139的啮入形成有下垂面和切断面，在切断面的下方出现微小的龟裂。

在半制品加工之后，进行图15(f)的平面加工。在平面加工中，如图17B所示，在平冲头141和平模142之间按压块板131的上下表面。通过半制品加工成为半冲裁状态的接合部126a通过冲头141和模具142再次被压回上方。这时，在接合面138上出现的微小的龟裂进一步发展而形成断裂面，并沿着接合线137对接合部126a、126b进行切割和分离。通常，在由冲压机进行的冲裁加工的情况下，在断裂面上向下方出现毛刺，但是在块板131中，通过半制品加工和平面加工的组合，不会在断裂面上出现毛刺，能够沿着接合线137切割接合部126。因此，块板131的厚度在整周上恒定，芯块122的厚度的偏差减小。再者，接合部126处的芯块122的平面度提高，并且在接合面138不出现间隙，接合部126的精度也得到提高。

在图15(e)(f)的工序中形成接合部126之后，冲裁块板131的外周(图15(f))。由此，形成图14所示的块板131。这时，在块板131中，通过接合部126的凹凸嵌合构成，不会分离为各芯块122而保持圆环状的形态。如图16所示，接合部126形成为曲柄状，在接合部126a上形成有外嵌片143，在接合部126b上形成有与外嵌片143嵌合的内嵌片144。外嵌片143弹性地夹持内嵌片144，由此，各芯块122由接合部126相互结合，形成圆环状的块板131。此外米，通过将接合部126这样形成为曲柄状，使芯块122彼此的接合面积较大，所以定子103内的磁通的流动变得良好，即使在接合部126产生一些尺寸的偏差，也可以抑制磁通的紊乱。

这样成型的块板131以沿周向每隔既定角度错开的方式层叠多张。另外，通过将既定张数的块板131偏斜层叠，形成图18所示的定子芯145(该工序B)。在该情况下，块板131不分离为各芯块122地保持圆板的状态层叠，所以定子芯145的尺寸精度容易对准，内径精度也提高。此外，在定子芯145的上表面145a上刻印有在块板131的层叠结束时用于区别各分割芯单元123的单元编号146(配置显示；在本实施方式中是1～9)。

如图19所示，在层叠了块板131的定子芯145上安装有绝缘体124(该工序C)。在安装绝缘体124之后，由于绕线形成，所以将整体暂时沿周向分割(该工序D)。由此，形成多个如图20所示的具备绝缘体124的分割芯单元123。在各分割芯单元123上分别卷绕绕线115(该工序E)，从而成为图14所示的定子段121。然后，在该定子103中，以与分割前相同的组合再次组装该定子段121(分割芯单元123)(该工序F)。即，按照刻印在各分割芯单元123上的单元编号146，将分割芯单元123集成为原来的组合，以形成图11所示的定子103。这样，由于在分割芯单元123上显示单元编号146，所以能够容易且没有错误地将单元组装为原来的组合。

在再次组装分割芯单元123时，使接合部126a、126b嵌合，将定子103整体保持为圆筒形状。如上所述，接合部126通过外嵌片143和内嵌片144弹性嵌合，所以工序D中的拆卸容易，同时在工序F中的组装后也能够确保并维持保持力。此外，定子103由于如图10所示那样容纳在壳体102内，所以在作为马达101组装之后，不沿周向分离，接合部126的接合强度也是只要能够确保到工序D与工序F以后的马达组装之间的保持力即可。

这样，在定子103中，形成芯块122沿圆周方向连续设置的块板131，将其层叠而成的定子芯145暂时分割并绕线，然后以相同的组合进行再结合，来制造定子103。在该情况下，由于定子芯145层叠块板131而形成为一体，所以提高了平面加工的平面度同时实现了板厚的均一化，各分割芯单元123形成为几乎相同的层叠厚度。再者，相邻的分割芯单元123与和半制品加工时相同的另一方结合，所以能够较高地维持接合面138的接合精度。因此，不会在接合部126上出现错开或晃动等，分割芯单元123彼此如图21所示那样无间隙地接合。进而，相邻的分割芯单元123之间的偏斜部117也成为原来的定子芯145的通路，在单元间也不会出现不均等的间隙。

因此，在本发明的定子103中，不会由于芯块122的板厚或层叠时的误差等而使各分割芯单元123产生尺寸的偏差，不会像现有的定子那样，而是能够防止在分割芯单元123之间出现阶差或不均等的间隙。因此，能够抑制定子103内的磁通的偏差，并能够防止因磁不平衡导致旋转电机的特性下降。再者，也能够抑制因磁平衡的紊乱导致的齿槽转矩的增大。例如在电动机101作为电动动力转向装置的驱动源使用的情况下，伴随齿槽转矩的减小，能够实现操纵感的提高。

此外，本发明并不限于上述实施例，当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

例如，在上述实施例中，表示了本发明的定子和旋转电机用于作为动力转向装置的驱动源的无刷马达的示例，但是其用途和电动机的形态不限于此。即，本发明也可以应用于动力滑动门、擦拭装置和动力窗等车载电器产品的驱动源、以及在其他电气产品中使用的马达等旋转电机。再者，本发明不仅可以应用于无刷马达，还可以应用于带刷马达。

工业实用性

根据本发明，定子铁芯的组装作业变得容易，能够获得磁性也良好的连结结构。再者，可以抑制因分割芯单元的阶差或不均等间隙引起的定子内的磁通的偏差，能够降低因磁不平衡引起的旋转电机的特性下降和齿槽转矩的增大。

Claims (15)

1.一种电动机，具有通过将使铁芯片偏斜并层叠的层叠铁芯片组合为环状而形成的定子铁芯，

在上述层叠铁芯片的周向的一个端部设置有凸部，在周向的另一个端部以在周向上能够与其它上述层叠铁芯片的上述凸部连结的方式设置有凹部，在上述凸部和上述凹部上具有干涉部，在通过上述层叠铁芯片偏斜而将上述凸部和上述凹部分离的力从周向错开时，所述干涉部使上述凸部与上述凹部干涉，上述干涉部具有在使上述凸部和上述凹部沿周向移动时不发生干涉的形状。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，上述干涉部包括在从上述凸部的前端到基端之间一部分鼓出的突起部、和对应于上述突起部形成在上述凹部的端部。

3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，上述突起部比假想线更为突出，该假想线通过上述凸部的前端的角部且倾斜，其倾斜的方式为相对于周向朝向上述凸部的基端侧打开偏斜角的一半的角度。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的电动机，其特征在于，上述干涉部形成在上述凸部和上述凹部的各自的内周侧和外周侧。

5.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，上述电动机是具有具备永久磁铁的转子和配置在该转子的外周侧的定子的旋转电机，上述定子具有沿周向环状配置的多个层叠铁芯片。

6.如权利要求5所述的电动机，其特征在于，上述层叠铁芯片分别通过层叠多张芯块形成。

7.一种用于权利要求5所述的电动机的定子，其特征在于，上述层叠铁芯片将层叠多张环状的板部件形成的定子芯沿着周向分割而形成，上述定子通过将由相同的上述定子芯分割形成且分别卷绕有绕线的上述层叠铁芯片彼此以与分割时相同的组合进行再接合而成。

8.如权利要求7所述的定子，其特征在于，上述层叠铁芯片具有表示分割时的组合状态的配置显示。

9.一种用于权利要求6所述的电动机的定子，其特征在于，上述层叠铁芯片将层叠多张使上述芯块沿周向接合而成的环状的板部件形成的定子芯沿着周向分割而形成，上述芯块具有接合部，该接合部通过在将形成上述板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后、从另一个面侧进行按压而由上述钢板部件切断形成，相邻的上述芯块彼此通过该接合部接合。

10.如权利要求9所述的定子，其特征在于，上述接合部具有使相邻的上述芯块拆装自如的嵌合部。

11.如权利要求9或10所述的定子，其特征在于，与上述钢板部件的上述接合部形成部位邻接地设置有切断辅助孔。

12.一种用于权利要求5所述的电动机的定子的制造方法，其特征在于，将层叠多张环状的板部件而形成的定子芯沿着周向分割以形成上述层叠铁芯片，在上述层叠铁芯片上分别卷绕绕线，然后使由相同的上述定子芯分割形成的上述层叠铁芯片彼此以与分割时相同的组合进行再接合，来形成上述定子。

13.一种用于权利要求6所述的电动机的定子的制造方法，其特征在于，由钢板部件冲裁形成使上述芯块沿周向接合而成的环状的板部件，并且在将上述钢板部件从一个面侧半冲裁之后，从另一个面侧进行按压，从而在相邻的上述芯块之间由上述钢板部件切断形成将上述芯块彼此接合的接合部，层叠多张上述板部件而形成定子芯，分割上述定子芯而形成上述层叠铁芯片。

14.如权利要求5所述的电动机，其特征在于，上述层叠铁芯片将层叠多张环状的板部件形成的定子芯沿着周向分割而形成，上述定子通过将由相同的上述定子芯分割形成且分别卷绕有绕线的上述层叠铁芯片彼此以与分割时相同的组合进行再接合而成。

15.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，上述层叠铁芯片将层叠多张使上述芯块沿周向接合而成的环状的板部件形成的定子芯沿着周向分割而形成，上述芯块具有接合部，该接合部通过在将形成上述板部件的钢板部件从一个面侧半冲裁之后、从另一个面侧进行按压而由上述钢板部件切断形成，相邻的上述芯块彼此通过该接合部接合。

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