CN101641852A - 层叠铁心及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种层叠铁心(10)及其制造方法，该层叠铁心(10)对在外周区域(11)的连接部(12)处相互结合的扇形铁心片(13)在连接部(12)处进行弯折，使扇形铁心片(13)的内周部或外周部对齐，将连续的多个扇形铁心片(13)卷绕、层叠成螺旋状，使在上下邻接的层的连接部(12)在周方向错开地配置；其中：在连接部(12)的半径方向外侧具有凹部切口(21)，该凹部切口(21)在层叠铁心(10)的外侧圆内收容当弯折连接部(12)时连接部(12)向半径方向外侧凸出的半径方向凸起部(20)，在连接部(12)的半径方向内侧设置形成连接部(12)的弯折位置的内侧切口(22)，在扇形铁心片(13)的半径方向外侧设置收容部(16)，该收容部(16)收容当弯折连接部(12)时形成于其厚度方向的厚度方向凸起部(15)。

Description

层叠铁心及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种层叠铁心及其制造方法，该层叠铁心是将通过连接部连接的多个扇形铁心片卷绕为螺旋状并层叠而形成的。在这里，层叠铁心是指电动机、发动机的定子及转子。
背景技术
[0002]以往，作为提高用于制造层叠铁心的铁心材料的成品率的方法，已知采用所谓的卷曲形铁心，该卷曲形铁心以如下方法制造，即，当从铁心材料冲裁铁心片时，不形成为环状，而是从带状磁性钢板冲裁形成按带状相连的多个扇形铁心片，一边卷绕该扇形铁心片一边层叠，以此制造层叠铁心。
具体地说，例如如日本国特开平1-264548号公报、日本国特开平8-196061号公报、日本国特表2004-505595号公报记载的那样，在经由连接部相互结合的状态下，用模具从铁心材料冲裁具有规定数量的槽的圆弧状的扇形铁心片。然后，弯折形成于外周侧的连接部，使相邻的扇形铁心片的内周部对齐，同时，将连续的多个扇形铁心片卷绕、层叠为螺旋状。
[0003]但是，在上述各个公报记载的技术中，当为了将多个扇形铁心片配置成环状而弯折连接部时，在连接部的壁厚方向产生凸起部，该凸起部在层叠了的扇形铁心片之间产生间隙，制造的层叠铁心的厚度产生偏差。为了消除该间隙，例如在使用了层叠铁心的电动机的组装中，对组装了的层叠铁心进行附加的加压处理。可是，即使进行这样的处理，也难以完全消除间隙，成为导致电动机的效率下降或振动的原因，存在对电动机的质量产生不良影响的问题。
发明内容
[0004]本发明就是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于提供一种不受连接部的厚度方向的凸起的影响、能够高效率地制造高质量的产品的层叠铁心及其制造方法。
[0005]实现上述目的的本发明的层叠铁心，对在形成于外周区域的连接部相互结合的相邻的扇形铁心片在上述连接部进行弯折，对齐上述扇形铁心片的内周部或外周部，将该连续的多个上述扇形铁心片卷绕、层叠成螺旋状，在周方向上相互错开地配置设于上下邻接的层的上述连接部；其中，具有凹部切口、内侧切口以及收容部；
该凹部切口设在上述连接部的半径方向外侧，在上述连接部弯折时，将该连接部向半径方向外侧凸出的半径方向凸起部收容在该层叠铁心的外侧圆内；
该内侧切口设于上述连接部的半径方向内侧，形成上述连接部的弯折位置；
该收容部设于上述扇形铁心片的半径方向外侧，当弯折上述连接部时，用于收容形成于其厚度方向的厚度方向凸起部。
在这里，外周区域是指从扇形铁心片的最外部到半径方向内侧的小区域，例如，是指以扇形铁心片的外周为基准，该扇形铁心片的半径方向最大宽度的1/30～1/5的区域。
[0006]通过本发明的层叠铁心，能够防止在层叠的多个扇形铁心片之间形成由厚度方向凸起部造成的间隙。这样，能够紧密地层叠各扇形铁心片，提高磁效率、实现设备的高效率化。另外，由于各扇形铁心片没有间隙地紧密层叠，所以，设备使用时的振动、噪声等得到抑制。
另外，由于层叠铁心的圆度和高度完全符合尺寸，所以，容易管理层叠铁心的质量，可实现电动机质量的提高。
[0007]在本发明的层叠铁心中，上述收容部也可以是形成于上述扇形铁心片上的切口或贯通孔。另外，上述收容部也可以是对齐轴心地形成于上述扇形铁心片的表面和背面的第1、第2凹坑。在上述收容部为第1、第2凹坑的情况下，优选上述凹坑的形状为圆锥、圆锥台、棱锥、棱锥台、圆柱以及棱柱中的任一种。特别是在第1、第2凹坑为圆锥台或四棱锥的情况下，具有制作容易、刀具不易磨损的优点。
[0008]在上述收容部为第1、第2凹坑的情况下，各凹坑的深度最好处于该扇形铁心片的厚度(通常，一般为0.15～0.5mm)的0.15～0.4倍的范围内，这样，能够吸收弯折时产生的连接部的厚度方向的凸起，能够形成高度均匀的层叠铁心。
[0009]另外，在上述收容部为第1、第2凹坑的情况下，更优选在上述第1、第2凹坑的中央位置设置连通它们的贯通孔。这样，对凹坑进行冲压加工的情况下产生的剩余金属向贯通孔侧移动，由剩余金属(即，由冲压加工从该部分脱离的金属)形成的隆起从扇形铁心片的表面消失。因此，优选贯通孔的体积与第1、第2凹坑的合计体积相同或比其大。
[0010]在本发明的层叠铁心中，优选在相邻的上述扇形铁心片的圆周方向侧端部，设置由凹部和嵌合在该凹部中的凸部构成的卡合部。
这样，在半径方向仅由宽度窄的连接部连接的相邻的扇形铁心片由上述凹部和上述凸部的卡合部定位，从而决定相邻的扇形铁心片的半径方向位置和弯折角度，弯折了的扇形铁心片的环状程度、即圆度提高。
在这里，优选上述凹部和凸部为半圆形或中心角为50度以上而不足180度的扇形形状(圆弧形状)，但本发明并非必须限定于该形状。
[0011]实现上述目的的本发明的层叠铁心的制造方法，对在形成于外周区域的连接部相互结合的邻接的扇形铁心片在上述连接部进行弯折，对齐上述扇形铁心片的内周部或外周部，将该连续的多个上述扇形铁心片卷绕、层叠成螺旋状，在周方向相互错开地配置设于上下邻接的层的上述连接部；其特征在于：具有A工序、B工序以及C工序；
在该A工序中，在形成上述扇形铁心片之际，在上述连接部的半径方向外侧形成凹部切口，该凹部切口将弯折该连接部时向半径方向外侧凸出形成的半径方向凸起部收容在该层叠铁心的外侧圆内；
在该B工序中，在上述连接部的半径方向内侧形成决定该连接部的弯折位置的内侧切口；
在该C工序中，在上述扇形铁心片的半径方向外侧形成收容部，该收容部用于收容当弯折上述连接部时形成于其厚度方向的厚度方向凸起部。
[0012]在本发明的层叠铁心的制造方法中，上述A工序、B工序、C工序的顺序先实施哪一个都可以，也可同时实施上述A工序、B工序、C工序。
而且，作为上述收容部的具体形状，可以为切口、贯通孔及凹坑，但它们与上述层叠铁心同样，所以，省略详细说明。在收容部为在中央形成了贯通孔的第1、第2凹坑的情况下，最好先形成贯通孔，然后进行第1、第2凹坑的冲孔加工。这样，进行凹坑加工时产生的剩余金属向贯通孔侧移动，该部分的扇形铁心片的隆起消失。
通过本发明的层叠铁心的制造方法，在卷绕并层叠以带状连接的扇形铁心片时，能够进一步提高多个扇形铁心片的环状精度。
[0013]而且，也能够以稍微设置间隙的方式接近配置相邻的扇形铁心片的侧端部。在该情况下，可防止扇形铁心片的侧端部之间的接触，所以，能够调整该间隙、防止各扇形铁心片的周方向的间距的偏差，例如，能够防止层叠方向的扇形铁心片的铆接位置的偏离。另外，通过这样具有间隙地接近配置相邻的扇形铁心片的侧端部，例如即使在冲裁扇形铁心片的模具的刀具磨损、在侧端部产生毛边的情况下，也能够防止其接触，防止各扇形铁心片的周方向的间距的偏离。
附图说明
[0014]
图1为本发明第1实施例的层叠铁心的俯视图。
图2为该层叠铁心的局部侧视图。
图3为表示该层叠铁心的扇形铁心片层叠前的状态的局部俯视图。
图4为本发明第2实施例的层叠铁心的说明图。
图5(A)～(J)为其它实施例的收容部的说明图。
标号说明
图1层积结束位置卷绕方向
图2层叠方向
具体实施方式
[0015]如图1～图3所示，为了获得本发明的第1实施例的层叠铁心10，分别在连接部12弯折连接扇形构件，该连接扇形构件将在形成于外周区域11的连接部12处邻接的扇形铁心片13连接起来，层叠铁心10使扇形铁心片13的内周部13a(或外周部)对齐，同时螺旋状地卷绕、层叠连续的多个扇形铁心片13。这样，邻接的扇形铁心片13的周方向的侧端部14抵接或具有微小间隙地接近配置。在这里，使内周部13a(或外周部)对齐是指，将各扇形铁心片13的内侧(或外侧)配置在同一圆上，或使上下的各扇形铁心片13的内侧(或外侧)一致。这样，各磁极片部18在上下方向也一致。另外，该层叠铁心10为使设于上下邻接的层、即设于上下的扇形铁心片13的连接部12彼此在周方向上错开地配置的定子层叠铁心(也称为定子)，在扇形铁心片13的半径方向外侧设置收容部16，该收容部16用于收容当弯折连接部12时形成于其厚度方向的厚度方向凸起部15。下面，详细进行说明。
[0016]层叠铁心10的结构为，通过模具从厚度例如为0.15～0.5mm以下左右的电磁钢板(图中未示出)冲裁由连接部12结合的多个扇形铁心片13，如图1、图2所示那样卷绕冲裁的连续的扇形铁心片13并依次铆接层叠。在这里，作为层叠的扇形铁心片的连接方法，可以使用铆接(半冲裁铆接、V形铆接等)、焊接及粘接中的任意一种，另外，也可并用它们中的任意2种以上。
该各扇形铁心片13具有圆弧状的磁轭片部19和形成于其内侧的多个(在该例中为3个)磁极片部18，在磁极片部18之间设置槽17。
[0017]在相邻的扇形铁心片13之间设置连接部12，该连接部12从外周区域11、即从扇形铁心片13的圆周起，在很小的范围内，在半径方向内侧的位置结合扇形铁心片13。在该连接部12的半径方向外侧设置凹部切口21，该凹部切口21在层叠铁心10的外侧圆内收容半径方向凸起部20，该半径方向凸起部20由弯折连接部12时连接部12向半径方向外侧凸起而形成。为此，如图3所示，在连接部12弯折前，连接部12的半径方向外侧向半径方向内侧凹陷。
[0018]另外，在连接部12的半径方向内侧(侧端部14的半径方向外侧区域)，如图1、图3所示那样，设置连接部12弯折前的形状为圆弧状的内侧切口22，在该内侧切口22的最里部23上形成弯折起点。另外，弯折前的内侧切口的形状例如在俯视时也可为倒U字形或倒V字形。
该内侧切口22在连接部12弯折后形成为大致椭圆形，在邻接的扇形铁心片13之间形成间隙，所以，可以防止在对齐邻接的扇形铁心片13的侧端部14的半径方向内侧区域之际侧端部14的半径方向外侧区域相互抵接。
[0019]在如图1、图2所示那样卷绕、层叠由这样的连接部12结合的扇形铁心片13之际，在上下相邻的层(扇形铁心片13)中，使设置于在周方向上邻接的扇形铁心片13之间的连接部12向在周方向上不同的位置错位，对齐各磁极片部18的位置。在本实施例，当层叠扇形铁心片13时，在圆周方向错开1个槽的量，但也可错开2个以上的量。
在这里，设俯视的层叠铁心的每一周的全部槽数为m个，设每一个扇形铁心片的槽数(与磁极片部的数量相同)为n个，在该情况下，如果设在层叠方向错开1个槽的量所需的1周的扇形铁心片数为k个，则以下的关系成立。
(m+1)/n＝k
其中，m、n、k分别为正整数，能够相应于层叠铁心的制造条件而进行各种变更。
[0020]另外，在本实施例中，如图1所示，俯视的层叠铁心的每一周的全部槽数为20个(m＝20)，每一个扇形铁心片的磁极片部的数量为3个(相当于槽数为3个：n＝3)，所以，虽然根据上式1周所需要的扇形铁心片数为7个(k＝7)，但第7个扇形铁心片的1个磁极片部的量在层叠时成为下一层，俯视时的圆周方向的连接部的位置错开1个磁极片部的量(相当于1个槽的量)。
另外，如果设在层叠方向上错开的槽数为2个以上，则通过将上述式中的“1”改变为错开的个数、即2以上，从而求出1周所需的扇形铁心片数。这样，在卷绕、层叠多个扇形铁心片13之际，连接部12的位置对于每一个上下邻接的扇形铁心片13在周方向错开，所以，能够使得各扇形铁心片13的结合强度更牢固。
[0021]这样，连接部12的位置在上下邻接的扇形铁心片13上错开，所以，在层叠方向上，扇形铁心片13和连接部12邻接配置。因此，在各扇形铁心片13的半径方向外侧，将收容部16设置在实质上与连接部12角度相等的位置(在这里，使槽17的中心线与收容部16的中心线一致的位置)，弯折连接部12后形成的厚度方向凸起部15收容到在层叠方向上邻接的扇形铁心片13的收容部16内。该收容部16成为切口，其形状为半圆形，但若能够在收容部内配置厚度方向凸起部15，则不限于此，例如也可为椭圆形或矩形(正方形或长方形)。另外，收容部的大小只要至少围住形成于连接部12的厚度方向凸起部15即可，在本实施例中，形成为位于层叠方向下侧的扇形铁心片13的内侧切口22的一部分(半径方向外侧)露出的大小。因此，收容部也可为贯通孔。
[0022]通过如以上述那样构成，当弯折连接部12时，设于连接部12的内侧切口22能够赋予连接部12良好的铰链效果。
另外，该连接部12的外周区域在弯折时在圆周方向上拉伸，其厚度变薄，同时，在半径方向外侧形成半径方向凸起部20，但由于其配置在凹部切口21内，所以，该连接部12没有问题。另一方面，连接部12的内周部向圆周方向被压缩，在其厚度方向上形成厚度方向凸起部15，但由于其配置在上下的收容部16内，所以没有问题。
另外，在邻接的扇形铁心片13的侧端部14的半径方向内侧区域，设置由凹部24和嵌合于该凹部24的凸部25构成的卡合部26。包含该凹部24和凸部25的邻接的扇形铁心片13的侧端部14隔开间隙地接近配置，但也可以抵接。而且，在本实施例中，凹部24和凸部25在俯视时成为形状相同的半圆。这样，能够以更良好的精度实施邻接的扇形铁心片13之间的相互定位，能够提高其环状精度。
[0023]下面，说明本发明的一个实施例的层叠铁心的制造方法。
首先，一边输送电磁钢板(图中未示出)，一边使用1个或多个模具，如图3所示那样冲裁在连接部12处相互结合的多个扇形铁心片13。
在冲裁该扇形铁心片13之际，在通常进行的槽17的冲裁成形后，进行A工序、B工序以及C工序，在该A工序中形成凹部切口21；在该B工序中形成内侧切口22；在该C工序中形成收容部16。另外，根据模具形状，可同时进行各A～C工序，也可依次个别地进行，或更换顺序地进行，或与槽17的冲裁成形同时进行。
[0024]然后，以内侧切口22的最里部23为起点弯折连接部12，使凸部25嵌合在邻接的扇形铁心片13的凹部24中，并使扇形铁心片13的内周部13a对齐，并且螺旋状地卷绕、层叠连续的多个扇形铁心片13，使上下邻接的扇形铁心片13的连接部12在圆周方向错开，同时制造层叠铁心10。
在这里，在形成于扇形铁心片13的半径方向外侧的收容部16内，分别配置在层叠方向上邻接的连接部12的厚度方向凸起部15，能够将厚度方向凸起部15收容在扇形铁心片13的板厚内，能够防止在层叠方向上邻接的扇形铁心片之间产生间隙。
[0025]下面，参照图4说明本发明的第2实施例的层叠铁心30(参照图1)，与第1实施例的层叠铁心10相同的构成部分使用相同编号并省略详细说明。
在该层叠铁心30中，收容扇形铁心片31弯折时产生的厚度方向凸起部15(参照图1、图2)的收容部，由设在扇形铁心片31的规定位置的表面和背面的第1、第2凹坑32、33(参照图4)形成。该第1、第2凹坑32、33的位置在形成于邻接的磁极片部18之间的U形槽17的中心线位置上，并且形成在与设置有连接部12的半径位置相同的位置。
[0026]第1、第2凹坑32、33成为圆锥台状，在其中心设置贯通孔34。另外，优选在形成该贯通孔34后冲孔加工第1、第2凹坑32、33。第1、第2凹坑32、33的外侧直径例如处于连接部12的半径方向的最小宽度的2～5倍的范围内，其深度处于扇形铁心片31的厚度的0.15～0.4倍的范围内。而且，优选第1、第2凹坑32、33的合计体积在贯通孔34的体积的0.8～1.5倍的范围内，但是，即使在该倍率比0.8小或比1.5倍大的情况下，本发明也适用。
[0027]另外，通过在扇形铁心片31的规定位置设置由第1、第2凹坑32、33和贯通孔34构成的收容部，能够在第1、第2凹坑32、33内收容在弯折连接部12的情况下产生的厚度方向凸起部15。
这样，能够均匀地保持层叠铁心30的高度，产品尺寸提高，能够防止使用时产生振动、噪声。
[0028]在图5(A)～(J)中示出了收容部的其它实施例，(A)～(E)表示在中央未设置贯通孔的收容部40～44，分别设于表面和背面的凹坑成为圆锥、棱锥、高度低的圆柱、高度低的棱柱、半球。另外，(F)～(J)所示的收容部45～49在中央设置有贯通孔，并且示出凹坑分别六棱锥台、四棱锥台、高度低的圆柱、高度低的棱柱、半球的情况。
在这些情况下，优选收容部的各凹坑的深度都与在弯折连接部12的情况下产生的厚度方向凸起部15的高度相同或比其深。
[0029]虽然参照实施例说明了本发明，但本发明并不仅限于上述实施例记载的结构，在不改变本发明的主旨的范围内能够想到的其它实施例、变形例也包含在内。例如，组合上述各个实施例、变形例的一部分或全部而构成本发明的层叠铁心及其制造方法的情况也包含在本发明的权利要求中。
另外，在上述实施例中，说明了层叠铁心为定子层叠铁心(定子)的情况，但当然也适用于转子层叠铁心(转子)。
产业上利用的可能性
[0030]本发明的层叠铁心及其制造方法，在相邻的扇形铁心片的连接部的半径方向外侧设置凹部切口，在该连接部的半径方向内侧设置内侧切口，另外，在扇形铁心片的半径方向外侧具有收容部，该收容部用于收容在卷绕扇形铁心片时产生于连接部的厚度方向凸起部，所以能够提供在高度方向均匀且尺寸精度良好的层叠铁心。
另外，该层叠铁心是将在连接部处连接了的扇形铁心片卷绕成螺旋状的卷绕形铁心，所以，铁心材料的使用效率高，能够获得廉价的层叠铁心(转子或定子)。

Claims (16)

1.一种层叠铁心，对在形成于外周区域的连接部相互结合的相邻的扇形铁心片在上述连接部进行弯折，对齐上述扇形铁心片的内周部或外周部，将该连续的多个上述扇形铁心片卷绕、层叠成螺旋状，在周方向上相互错开地配置设于上下邻接的层的上述连接部；其特征在于：具有凹部切口、内侧切口以及收容部；
该凹部切口设在上述连接部的半径方向外侧，在上述连接部弯折时，将该连接部向半径方向外侧凸出的半径方向凸起部收容在该层叠铁心的外侧圆内；
该内侧切口设于上述连接部的半径方向内侧，形成上述连接部的弯折位置；
该收容部设于上述扇形铁心片的半径方向外侧，当弯折上述连接部时，用于收容形成于其厚度方向的厚度方向凸起部。
2.根据权利要求1所述的层叠铁心，其特征在于：上述收容部为形成于上述扇形铁心片的切口。
3.根据权利要求1所述的层叠铁心，其特征在于：上述收容部为形成于上述扇形铁心片的贯通孔。
4.根据权利要求1所述的层叠铁心，其特征在于：上述收容部为分别形成于上述扇形铁心片的表面和背面的第1、第2凹坑。
5.根据权利要求4所述的层叠铁心，其特征在于：上述凹坑为圆锥、圆锥台、棱锥、棱锥台、圆柱以及棱柱中的任意一种。
6.根据权利要求4或5所述的层叠铁心，其特征在于：上述凹坑的深度处于上述扇形铁心片的厚度的0.15～0.4倍的范围内。
7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的层叠铁心，其特征在于：在上述第1、第2凹坑的中央位置设置连通它们的贯通孔。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的层叠铁心，其特征在于：在邻接的上述扇形铁心片的侧端部，设置由凹部和嵌合于该凹部的凸部构成的卡合部。
9.一种层叠铁心的制造方法，对在形成于外周区域的连接部相互结合的邻接的扇形铁心片在上述连接部进行弯折，对齐上述扇形铁心片的内周部或外周部，将该连续的多个上述扇形铁心片卷绕、层叠成螺旋状，在周方向相互错开地配置设于上下邻接的层的上述连接部；其特征在于：具有A工序、B工序以及C工序；
在该A工序中，在形成上述扇形铁心片之际，在上述连接部的半径方向外侧形成凹部切口，该凹部切口将弯折该连接部时向半径方向外侧凸出形成的半径方向凸起部收容在该层叠铁心的外侧圆内；
在该B工序中，在上述连接部的半径方向内侧形成决定该连接部的弯折位置的内侧切口；
在该C工序中，在上述扇形铁心片的半径方向外侧形成收容部，该收容部用于收容当弯折上述连接部时形成于其厚度方向的厚度方向凸起部。
10.根据权利要求9所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于：上述收容部为形成于上述扇形铁心片的切口。
11.根据权利要求9所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于：上述收容部为形成于上述扇形铁心片的贯通孔。
12.根据权利要求9所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于：上述收容部为分别形成于上述扇形铁心片的表面和背面的第1、第2凹坑。
13.根据权利要求12所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于：上述凹坑的深度处于上述扇形铁心片的厚度的0.15～0.4倍的范围内。
14.根据权利要求12或13所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于：在上述第1、第2凹坑的中央位置设置贯通孔。
15.根据权利要求14所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于：在形成上述贯通孔后，进行形成上述第1、第2凹坑的冲孔加工。
16.根据权利要求9～15中的任意一项所述的层叠铁心的制造方法，其特征在于：在邻接的上述扇形铁心片的侧端部形成由凹部和嵌合于该凹部的凸部构成的卡合部。
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