CN102931740A - 层叠铁心、层叠铁心的制造方法以及旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够缩短层叠时间从而高效地进行制造的层叠铁心、层叠铁心的制造方法以及旋转电机。层叠铁心（1）具备层叠的多个环状铁心板（2）。环状铁心板（2）是多个分割铁心（3）配置成环状的结构，多个分割铁心分别由方向性电磁钢板形成，并空开预定间隔地排列设置有多个齿（31）。分割铁心（3）具有沿着所述方向性电磁钢板的易磁化方向（M）的虚拟中心线（M0），并具有从各齿(31)的共用的半径中心夹着虚拟中心线（M0）在左右分别以预定角度展开而限定的长度。

Description

层叠铁心、层叠铁心的制造方法以及旋转电机

技术领域

公开的实施方式涉及层叠铁心、层叠铁心的制造方法以及旋转电机。

背景技术

以往，关于将多张定子（具备由卷绕有线圈的多个齿构成的齿部）沿厚度方向层叠、固定而成的层叠铁心，已知有由方向性电磁钢板形成齿部并且将方向性电磁钢板的易磁化方向作为径向的层叠铁心（例如，参照专利文献1）。

根据所述结构，与在齿部使用无方向性电磁钢板的以往结构相比，起到了能够大幅降低铁损这一效果。

专利文献1：日本特开平7－67272号公报

可是，在专利文献1所公开的结构中，在构成环状定子的情况下，由于必须将构成齿部的齿数的量的齿连结成环状，因此需要花费很多时间。因此，在层叠多个所述定子时，可能会导致层叠铁心的制造效率显著降低。

发明内容

实施方式的一个形态是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供使铁损降低并能够提高制造效率的层叠铁心、层叠铁心的制造方法以及旋转电机。

实施方式的一个形态的层叠铁心具备层叠的多个环状铁心板。所述环状铁心板是多个分割铁心配置成环状的结构，所述分割铁心分别由方向性电磁钢板形成，所述分割铁心是多个齿空开预定间隔地排列设置而成的。所述分割铁心具有如下所述的长度：在定义了沿着所述方向性电磁钢板的易磁化方向的虚拟中心线时，从各所述齿的共用的半径中心夹着所述虚拟中心线在左右分别以预定角度展开而限定的周长度。

实施方式的一个形态的层叠铁心的制造方法具有：冲裁工序，在所述冲裁工序中，从由方向性电磁钢板构成的带状部件冲裁分割铁心，所述分割铁心是多个齿空开预定间隔地排列设置而成的，并且通过将所述分割铁心配置成环状而所述分割铁心能够形成环状铁心板；配置工序，在所述配置工序中，接收被冲裁的所述分割铁心，并且使所述分割铁心旋转由一定角度构成的一个间距的量而将所述分割铁心配置成环状；以及层叠工序，在所述层叠工序中，将使所述分割铁心配置成环状而形成的环状铁心板以重合的层彼此之间沿周向偏移半个间距的量的状态层叠多层，所述分割铁心具有如下所述的长度：在定义了沿着所述方向性电磁钢板的易磁化方向的虚拟中心线时，从各所述齿的共用的半径中心夹着所述虚拟中心线在左右分别以预定角度展开而限定的长度。

实施方式的一个形态的旋转电机具备：圆筒状的转子，其沿周向旋转；和定子，其隔着空隙设在所述转子的外周侧，并产生使所述转子旋转的磁场，所述定子具备层叠铁心，该层叠铁心由多个环状铁心板层叠而成，所述环状铁心板是将由方向性电磁钢板形成的多个分割铁心配置成环状而成的，所述分割铁心具有如下所述的长度：在定义了沿着所述方向性电磁钢板的易磁化方向的虚拟中心线时，从各所述齿的共用的半径中心夹着所述虚拟中心线在左右分别以预定角度展开而限定的长度。

根据本申请公开的层叠铁心、层叠铁心的制造方法以及旋转电机的各一个形态，能够降低层叠铁心或使用了所述层叠铁心的旋转电机等的铁损而提高电气机械的效率，同时使制造效率提高。

附图说明

图1是实施方式的层叠铁心的立体图。

图2是构成实施方式的层叠铁心的一个层的环状铁心板的说明图。

图3是层叠铁心制造装置的示意性说明图。

图4A是示出所述层叠铁心的第一层的俯视图。

图4B是示出所述层叠铁心的第二层的俯视图。

图5是示出所述层叠铁心的制造方法的一个示例的说明图。

图6是从铁心外侧观察所述层叠铁心中的分割铁心的层叠状态的说明图。

图7是从铁心内侧观察所述层叠铁心中的分割铁心的层叠状态的说明图。

图8是示出所述层叠铁心的第一层和第二层中的各齿的易磁化方向的说明图。

图9是示出应用了所述层叠铁心的电机的示意性说明图。

标号说明

1：层叠铁心；

2：环状铁心板；

3：分割铁心；

3a：端部；

4：层叠铁心制造装置；

5：带状部件；

6：转子；

10：电机（motor）；

31：齿；

32：齿连结体；

41：材料输送装置；

42：模具装置；

43：控制装置；

M：易磁化方向；

M0：虚拟中心线。

具体实施方式

以下，参照附图，对本申请公开的层叠铁心和旋转电机的实施方式详细地进行说明。但是，本发明并不受以下实施方式的例示限定。

［层叠铁心的概要］

首先，利用图1和图2对实施方式的层叠铁心的概要进行说明。图1是实施方式的层叠铁心的立体图，图2是构成实施方式的层叠铁心的一个层的环状铁心板的说明图。

如图1所示，本实施方式的层叠铁心1是将分别由方向性电磁钢板形成的多张环状铁心板2层叠而构成的。

环状铁心板2例如作为三相同步电机等电机的定子的齿部来起作用（参照图9），其具有将多个分割铁心3配置成环状的结构，所述分割铁心3由多个齿31空开预定间隔地排列设置而成。

如图2所示，在本实施方式的分割铁心3中，空开预定间隔地设有两个齿31、31。并且，通过将6个所述分割铁心3连成环状，来构成12个齿31呈放射状地伸出的环状铁心板2。

另外，在分割铁心3中，定义有沿着方向性电磁钢板的易磁化方向的虚拟中心线。即，如图示那样，分割铁心3在定义了沿着方向性电磁钢板的易磁化方向M的虚拟中心线M0的情况下，具有从各齿31的共用的半径中心C夹着虚拟中心线M0在左右分别以预定角度θ展开而限定的圆弧长度。

更具体地说明分割铁心3的结构。本实施方式的分割铁心3具备圆弧状的齿连结体32，所述圆弧状的齿连结体32将夹着虚拟中心线M0在左右分别以30度（预定角度θ）展开的位置作为左右的各端部3a。即，作为分割铁心3的长度而被限定的圆弧长度为齿连结体32的圆弧长度L。

另外，两个齿31在虚拟中心线M0与左右的端部3a之间分别从齿连结体32向径向外侧延伸。

即，本实施方式的分割铁心3具备：圆弧状的齿连结体32，其将夹着虚拟中心线M0在左右分别以30度展开的位置作为左右的端部3a；和两个齿31，其从该齿连结体32向径向外侧延伸，并在相对于虚拟中心线M0在左右分别展开15度（θ/2）的方向上具有中心线。

即，在分割铁心3形成的两个齿31、31的延伸方向相对于易磁化方向M偏移15度。因此，在将本实施方式的分割铁心3配置成圆环状而形成环状铁心板2、并将多张该环状铁心板2层叠而构成层叠铁心1的情况下，该层叠铁心1中的各齿31的中心线也相对于易磁化方向M偏移15度。

然而，即使是在将所述层叠铁心1例如用于电机的定子的情况下，如果各齿31的中心线相对于易磁化方向M的偏移在大致20度以内，也能够使磁通的流动高效化。

因此，在将上述的本实施方式的层叠铁心1用于电机的定子的情况下，能够大幅降低铁损。而且，如果使用本实施方式的分割铁心3，不是由方向性电磁钢板分别单独形成一个齿31，而是能够同时形成两个齿31、31，因此，能够提高层叠铁心1的制造效率。

另外，由于各齿31的共用的半径中心C与环状铁心板2的中心相同，因此，分割铁心3的圆弧长度，即齿连结体32的圆弧长度L（参照图2）成为环状铁心板2中的中心角为60度的圆弧长度。即，限定为分割铁心3长度的齿连结体32的圆弧长度L为环状铁心板2的周长的1/6。

并且，在将层叠铁心1用作电机的定子的情况下，各齿连结体32与电机的转子外周面对置，各齿连结体32的左右端部3a比齿31向外侧突出，以便确保对置面积并得到预定的转矩。

［层叠铁心的制造方法］

图3示出了层叠铁心制造装置，上述的层叠铁心1由该层叠铁心制造装置4制造。

层叠铁心制造装置4具备材料输送装置41、模具装置42以及控制装置43，由方向性电磁钢板构成的带状部件5被材料输送装置41送入模具装置42。带状部件5的输送方向和易磁化方向M为相同的方向。

控制装置43对材料输送装置41和模具装置42的动作进行控制，其具备根据程序进行运算处理的CPU、和收纳有制造程序等各种工作程序的ROM、和具有作业区域等的RAM等存储器等。

模具装置42具备分割铁心冲裁孔42a，该分割铁心冲裁孔42a具有齿形成部、和沿着带状部件5的易磁化方向M的虚拟中心线（参照图2）。并且，模具装置42由下述长度的齿连结体形成部形成：从与环状铁心板2的中心相当的位置夹着虚拟中心线在左右分别以30度展开而限定的长度。齿形成部对应于两个齿31，齿连结体形成部对应于齿连结体32。

即，控制装置43在预定时刻从材料输送装置41供给带状部件5，在模具装置42，以未图示的冲头从分割铁心冲裁孔42a将分割铁心3朝向旋转支承台44冲落。

如图2所示，在定义了沿着作为带状部件5的方向性电磁钢板的易磁化方向M的虚拟中心线M0时，这样形成的分割铁心3具有从各齿31的共用的半径中心C夹着虚拟中心线M0在左右分别以30度展开而限定的圆弧长度L。

并且，使接收被冲落的分割铁心3的旋转支承台44转动一个间距的量（2θ：旋转角度60度），并使其待机直至第二个分割铁心3被冲落。

这样，使接收了被冲落的分割铁心3的旋转支承台44一个间距的量一个间距的量地转动，将6个分割铁心3配置成圆环状，由此形成第一层的环状铁心板2。图4A示出层叠铁心1的第一层，即第一层的环状铁心板2。

另外，图4B示出层叠铁心1的第二层，即第二层的环状铁心板2。如图所示，在层叠第二层以后的环状铁心板2时，使旋转支承台44以沿周向偏移了半个间距（θ：旋转角度30度）的量的状态待机，接收第二层的最初被冲落的分割铁心3。

然后，与第一层相同，使旋转支承台44转动一个间距的量（2θ：旋转角度60度），从第二个开始依次接收被冲落的分割铁心3而形成第二层的环状铁心板2。

这样，依次层叠预定数量的环状铁心板2，由此制造出块状的层叠铁心1。

环状铁心板2具有呈放射状延伸的12个相同形状的齿31。在本实施方式的制造方法中，不是从由方向性电磁钢板构成的带状部件5分别冲裁12次来得到各个齿31，而是通过6次冲裁得到分别具有两个齿31、31的6个分割铁心3。

这样，由于利用具有两个齿31、31的6个分割铁心3来形成一个环状铁心板2，因此能够大幅提高层叠铁心1的制造效率。

图5是示出层叠铁心1的制造方法的一个示例的说明图。对于各层的环状铁心板2，在同一层内，相邻的分割铁心3、3彼此不连结。

因此，在本实施方式的层叠铁心1的制造方法中，在层叠环状铁心板2时，如图5所示，使互相在周向上偏移半个间距并沿板厚方向重合的分割铁心3彼此通过在各齿31的大致中央部形成的铆接部33进行凹凸嵌合。这样，在层叠铁心1中，层叠的两张分割铁心3、3彼此沿板厚方向连接，结果是，层叠的多个环状铁心板2在整体上实现一体化。

由上述内容可知，在本实施方式中，执行了具有以下工序的层叠铁心1的制造方法。

（1）冲裁工序：从由方向性电磁钢板构成的带状部件5冲裁分割铁心3，该分割铁心3通过配置成环状而能够形成环状铁心板2。

（2）配置工序：接收被冲裁掉的分割铁心3，并且使该分割铁心3旋转由旋转角度为60度的一定角度构成的一个间距的量（2θ），将该分割铁心3配置成环状。

（3）层叠工序：将使分割铁心3配置成环状而形成的环状铁心板2以重合的层彼此之间沿周向偏移半个间距的量（θ：旋转角度30度）的状态层叠多层。

通过所述制造方法，如图6和图7所示，构成了下述状态的层叠铁心1：在重合的环状铁心板2、2之间，分割铁心3彼此宛如砌砖那样沿周向偏移半个间距。并且，图6是从铁心外侧观察层叠铁心1中的分割铁心3的层叠状态的说明图，图7是从铁心内侧观察所述分割铁心3的层叠状态的说明图。

这样，分割铁心3以砌砖的方式那样层叠环状铁心板2，因此即使各分割铁心3的厚度存在偏差，通过将它们错开地层叠，结果该偏差被吸收，使得作为层叠铁心1的厚度精度得到提高。

另外，图8是示出层叠铁心1的第一层和第二层中的各齿31的易磁化方向的说明图，虚线的箭头M1表示第一层中的齿31的易磁化方向，实线的箭头M2表示第二层中的齿31的易磁化方向。

如图所示，对于第一层的齿31的易磁化方向M1和第2层的齿31的易磁化方向M2，其方向并不相同而是互相交叉。即，在第一层的齿31和第二层的齿31的易磁化方向相对于半径方向互相逆向地偏移15度。

即，在重合的第一层的齿31和第二层的齿31，将易磁化方向的互相偏移在层间抵消。因此，在层叠有多个齿31的齿部分，能够期待易磁化方向在半径方向上的平准化。

［应用了层叠铁心的电机］

接下来，对于将上述的层叠铁心1应用于作为旋转电机的三相同步电机（以下，仅称作“电机10”）的定子的情况进行说明。图9是示出作为应用了层叠铁心1的旋转电机的电机10的示意性说明图。

如图所示，电机10具备定子11和沿周向旋转的圆筒状的转子6，所述定子11隔着空隙设于转子6的外周侧，并产生使转子6旋转的磁场，电机10还具备收纳这些转子6和定子11的壳体12。

在转子6的外周面以90度间隔形成有4处凸极61，并且在所述4四处凸极61之间分别设有永久磁铁7。另外，在转子6的中心嵌合插入有旋转轴60，该旋转轴60被壳体12轴支承。

定子11由内心（inner core）和与该内心的外侧连接的筒状的外心34构成，所述内心应用了上述的层叠铁心1（参照图1），即由方向性电磁钢板形成的多个分割铁心3被配置成环状而成的环状铁心板2层叠多层而成的层叠铁心1。

并且，分割铁心3为下述结构：在定义了沿着方向性电磁钢板的易磁化方向M的虚拟中心线M0时，具有从各齿31的共用的半径中心C夹着虚拟中心线M0在左右分别以30度（预定角度θ）展开而限定的圆弧长度L。另外，在各齿31分别卷绕有定子线圈8。

这样，在本实施方式中，由于定子11为将外心34设在由形成有12个齿31的层叠铁心1构成的内心的外侧的结构，因此，能够从放射状形状的内心的外侧卷绕定子线圈8。因此，能够提高绕组填充系数（占積率），从而能够提高电机特性。

根据上述结构，通过使电流在定子11的定子线圈8中流动而在定子11的内侧产生旋转磁场，利用所述旋转磁场与转子6的永久磁铁7产生的磁场的相互作用使转子6旋转，同时，旋转轴60随着该转子6的旋转而旋转，从而作为电机10起作用。

这样，在本实施方式的电机10中，能够降低定子11的铁损从而提高作为电气机械的效率，并且，作为定子11，由于是将多张环状铁心板2层叠而构成，所述铁心板2是将具有两个齿31、31的分割铁心3配置成圆环状而成，因此，还能够提高制造效率。

另外，外心34能够将多张由薄板构成的环状的外铁心板层叠而构成。在本实施方式中，外铁心板构成为通过铆接部35连结一体地形成为环状的外铁心板。可是，并不限于所述结构，例如还能够由方向性电磁钢板形成多个分割铁心，并以易磁化方向为周向的方式将所述多个分割铁心连结成圆环状来构成。

另外，本实施方式的转子6是层叠多张转子板而构成的。并且，作为转子板，例如，能够对无方向性电磁钢板进行冲裁来成形。

对于本领域技术人员来说，能够容易地导出上述的实施方式的变形例、或进一步的效果等。因此，本发明的更广范的方式并不限定于以上那样表述且记述的特定的详细内容和代表性的实施方式。因此，对于本发明的实施方式，只要不脱离由附上的权利要求的范围和其等同物所定义的总括的发明的概念的精神或范围，能够进行各种变更。

例如，将旋转电机作为电机10进行了说明，不仅是电机10，还能够作为发电机。在作为发电机的情况下，将转子线圈卷绕安装于转子6，进行与电机10相反的动作。即，转子6随着旋转轴60的旋转而旋转，在该转子6的转子线圈中产生电流。

Claims (7)

1.一种层叠铁心，其特征在于，

所述层叠铁心具有层叠的多个环状铁心板，

所述环状铁心板是多个分割铁心配置成环状的结构，所述分割铁心分别由方向性电磁钢板形成，所述分割铁心是多个齿空开预定间隔地排列设置而成的，

所述分割铁心具有如下所述的长度：在定义了沿着所述方向性电磁钢板的易磁化方向的虚拟中心线时，从各所述齿的共用的半径中心夹着所述虚拟中心线在左右分别以预定角度展开而限定的长度。

2.根据权利要求1所述的层叠铁心，其特征在于，

所述分割铁心具备圆弧状的齿连结体，所述齿连结体将夹着所述虚拟中心线在左右分别以预定角度展开的位置作为左右的端部，

所述齿从所述齿连结体向径向外侧延伸。

3.根据权利要求2所述的层叠铁心，其特征在于，

所述分割铁心将所述齿分别设在所述虚拟中心线和所述左右的端部之间。

4.根据权利要求1所述的层叠铁心，其特征在于，

所述分割铁心具备：

圆弧状的齿连结体，其将夹着所述虚拟中心线在左右分别以30度展开的位置作为左右的端部；和

两个齿，其从该齿连结体向径向外侧延伸，并且在相对于所述虚拟中心线在左右分别以15度展开的方向具有中心线。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的层叠铁心，其特征在于，

层叠的所述环状铁心板以重合的各层彼此之间沿周向偏移所述长度的一半的量的状态连结并层叠。

6.一种层叠铁心的制造方法，其特征在于，

所述层叠铁心的制造方法具有：

冲裁工序，在所述冲裁工序中，从由方向性电磁钢板构成的带状部件冲裁分割铁心，所述分割铁心是多个齿空开预定间隔地排列设置而成的，并且通过将所述分割铁心配置成环状而所述分割铁心能够形成环状铁心板；

配置工序，在所述配置工序中，接收被冲裁的所述分割铁心，并且使所述分割铁心旋转由一定角度构成的一个间距的量而将所述分割铁心配置成环状；以及

层叠工序，在所述层叠工序中，将使所述分割铁心配置成环状而形成的环状铁心板以重合的层彼此之间沿周向偏移半个间距的量的状态层叠多层，

所述分割铁心具有如下所述的长度：在定义了沿着所述方向性电磁钢板的易磁化方向的虚拟中心线时，从各所述齿的共用的半径中心夹着所述虚拟中心线在左右分别以预定角度展开而限定的长度。

7.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机具备：

圆筒状的转子，其沿周向旋转；和

定子，其隔着空隙设在所述转子的外周侧，并产生使所述转子旋转的磁场，

所述定子具备层叠铁心，该层叠铁心由多个环状铁心板层叠而成，所述环状铁心板是将由方向性电磁钢板形成的多个分割铁心配置成环状而成的，

所述分割铁心具有如下所述的长度：在定义了沿着所述方向性电磁钢板的易磁化方向的虚拟中心线时，从各所述齿的共用的半径中心夹着所述虚拟中心线在左右分别以预定角度展开而限定的长度。

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