CN103370854A - 分裂芯和定子芯 - Google Patents

Abstract

本发明的分裂芯（12）由多个电磁钢板形成，所述多个电磁钢板在厚度方向上被堆叠并且通过压接而被结合到一起，并且当设置多个分裂芯时所述分裂芯通过被布置成环状而形成定子芯。该分裂芯（12）包括：在周向方向上延伸的磁轭（14）；从磁轭（14）的内周侧端部径向地向内延伸的齿（16）；和在磁轭（14）的与另一个相邻分裂芯（12）的磁轭（14）结合的结合表面上形成的抵接部分（18）。在电磁钢板中的每个电磁钢板上设有径向压接部分(20a)，所述径向压接部分在径向方向上较长并且被定位于抵接部分（18）的最大外半径（R）的外周侧，并且所述径向压接部分被压接到另一个电磁钢板的压接部分（20a）。

Description

分裂芯和定子芯

技术领域

本发明涉及一种分裂芯，该分裂芯由多个电磁钢板形成，所述多个电磁钢板在厚度方向上被堆叠并且通过压接而结合到一起，并且当设置多个分裂芯板时分裂芯通过被布置成环状而形成定子芯。本发明还涉及一种由多个分裂芯形成的定子芯。

背景技术

已知由堆叠钢板形成的旋转电机的定子芯等，其中多个电磁钢板被堆叠到一起。利用这种堆叠钢板型定子芯，由当从一个表面观察时的凹进部分和当从另一个表面观察时的突出部分形成的压接部分形成在每一个电磁钢板上，并且一个电磁金属板上的压接部分被压接到另一电磁金属板上的压接部分从而将堆叠的电磁钢板结合到一起。

已经关于这个压接部分的结构提出了各种技术。例如，日本专利申请公报No.2003-153474（JP-A-2003-153474）描述了这样的技术：在具有环形外环部分和从外环部分的内周侧径向地向内延伸的多个凸极齿的芯部中，通过沿着外环部分的外形形成环形压接部分并且压接这些压接部分而将多个电磁钢板结合到一起。这项技术能够减小在薄板中的磁通的干扰。

然而，如在JP-A-2003-153474中，沿着外环部分的外形的环形压接部分对于并不在周向方向上分裂的整体芯而言是有效，但是不适合于通过在周向方向上布置多个芯部片形成的分裂芯。即，当在分裂芯中使用沿着外形的环形压接部分时，在芯部片的内周侧上在堆叠方向上的抑制作用力降低，从而堆叠电磁钢板趋向于在内周侧上展开，并且结果，在内周侧上的形状变得不稳定。

因此，日本专利申请公报No.2008-043102（JP-A-2008-043102）、日本专利申请公报No.2007-037367（JP-A-2007-037367）和日本专利申请公报No.2005-094959（JP-A-2005-094959）描述了其中压接部分同样被设置在内周侧上的技术。因此，同样在内周侧上电磁钢板能够可靠地受到约束。然而，利用在JP-A-2008-043102和JP-A-2007-037367中描述的技术，压接部分位于磁通的主路径中，并且结果不利地影响磁性特性，并且因此可以导致大的损失。而且，在JP-A-2005-094959中描述的技术是与整体芯有关的技术，并且因此难以应用于分裂芯。即，尚不存在其中在能够稳定地维持芯形状时能够防止磁性特性劣化的分裂芯。

发明内容

因此，本发明提供一种其中在能够稳定地维持芯形状的同时能够防止磁性特性劣化的分裂芯和一种定子芯这两者。

本发明的第一方面涉及一种分裂芯，该分裂芯由多个电磁钢板形成，所述多个电磁钢板在厚度方向上被堆叠并且通过压接而结合到一起，并且当设置多个分裂芯时分裂芯通过被布置成环状而形成定子芯。这个分裂芯包括：在周向方向上延伸的磁轭；从磁轭的内周侧端部径向地向内延伸的齿；和抵接部分，该抵接部分形成在磁轭的与另一个相邻分裂芯的磁轭结合的结合表面上，并且该抵接部分被与该另一个分裂芯的磁轭的抵接部分配合在一起。在每一个电磁钢板上设有径向压接部分，所述径向压接部分在径向方向上比在周向方向上长并且被定位于抵接部分的最大外半径的外周侧并且被压接到另一个电磁钢板的压接部分。

在这个方面，在电磁钢板中的每一个电磁钢板上设置两个径向压接部分，其中靠近磁轭的每一个周向端部各设置一个径向压接部分。而且，当分裂芯的中心角是θ时，径向压接部分可以被设置在从磁轭的周向端部开始的θ/4的范围内。

在上述结构中，在电磁钢板中的每个电磁钢板上还可以设有周向压接部分，所述周向压接部分在周向方向上比在径向方向上长并且被定位于抵接部分的最大外半径的外周侧，并且所述周向压接部分被压接到另一个电磁钢板的压接部分。在此情形中，周向压接部分可以被设置在两个径向压接部分之间，其中靠近磁轭的每一个周向端部各设置一个所述径向压接部分。

本发明的第二方面涉及一种定子芯。这个定子芯包括多个分裂芯，所述多个分裂芯中的每一个分裂芯均由多个电磁钢板形成，所述多个电磁钢板在厚度方向上被堆叠并且通过压接而结合到一起，并且所述多个电磁钢板被布置成环状。每一个定子芯均包括：在周向方向上延伸的磁轭；从磁轭的内周侧端部径向地向内延伸的齿；和抵接部分，该抵接部分被形成在磁轭的与另一个相邻分裂芯的磁轭结合的结合表面上，并且该抵接部分被与另一个分裂芯的磁轭的抵接部分配合在一起。而且，在电磁钢板中的每个电磁钢板上设有径向压接部分，所述径向压接部分在径向方向上比在周向方向上长并且被定位于抵接部分的最大外半径的外周侧，并且所述径向压接部分被压接到另一个电磁钢板的压接部分。

根据上述方面，径向压接部分在径向方向上长并且被设置于抵接部分的最大外半径的外周侧。最大外半径的外周侧是在此处磁通的流小的位置，从而通过在这个位置设置径向压接部分，能够在能够稳定地维持芯形状的同时防止磁性特性劣化。

附图说明

将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的数字表示类似的元件，并且其中：

图1是根据本发明示例性实施例的定子芯的一个部分的平面视图；

图2是根据示例性实施例的分裂芯的主要部分的平面视图；

图3是根据本发明另一个示例性实施例的分裂芯的主要部分的平面视图；

图4是根据本发明又一个示例性实施例的分裂芯的主要部分的平面视图；

图5是根据示例性实施例的分裂芯的磁通密度的分布和磁通流的视图；

图6是被施加到根据示例性实施例的分裂芯的压缩应力的分布的视图；

图7A和图7B根据相关技术的分裂芯的主要部分的平面视图；

图8A是根据示例性实施例的分裂芯的径向截面的图像；并且

图8B是图7A所示分裂芯的径向截面的图像。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实例实施例。图1是根据本发明的示例性实施例的定子芯10的一个部分的平面视图。而且，图2是形成这个定子芯10的一个部分的分裂芯12的主要部分的放大视图。

在该实例实施例中定子芯10被用作旋转电机、诸如电动机或者发电机中的定子芯，并且设有环形磁轭部分。围绕其缠绕有线圈（未示出）的多个齿从磁轭部分的内周边端部突出。

该定子芯10由多个分裂芯12形成。每一个分裂芯12是通过将多个电磁钢板在厚度方向（即，与在其上绘制图1的纸面垂直的方向）上堆叠在一起而形成的，并且包括在周向方向上延伸的磁轭14和从磁轭14的内周侧端部径向地向内延伸的两个齿16。

抵接部分18设置在磁轭14的周向方向上的两个端表面上，即设置在分裂芯12与相邻的分裂芯12结合在一起的位置处的结合表面上。这个抵接部分18在与另一个相邻分裂芯12的抵接部分18配合在一起的部分处被以在周向方向上突出的突出形状或者在周向方向上凹进的凹进形状形成。当结合多个分裂芯12时，这个抵接部分18（突起或者凹部）利用诸如冷缩配合的技术与另一个相邻的分裂芯12的抵接部分18（凹部或者突起）配合在一起。

构成每一个分裂芯12的多个电磁钢板通过压接而结合到一起。为了实现这个压接，压接部分20被设置在每一个电磁钢板上。压接部分20是在电磁钢板的一侧上突出并且在电磁钢板的另一侧上凹进地形成的凹进/突出部分。这个压接部分20的凹部或者突起与在上面和在下面堆叠的其它电磁钢板的压接部分20的突起或者凹部配合在一起，从而堆叠电磁钢板被结合到一起。

在该实例实施例中，如在图2中所示，压接部分20是大体上H形的，其中在径向方向上长的径向压接部分20a被连接到在周向方向上长的周向压接部分20b的每一端。而且，周向压接部分20b和径向压接部分20a被设置于抵接部分18的最大外半径R的外侧。将与相关技术相比较地描述以此方式具有压接部分20的原因。

图7A是根据相关技术的分裂芯12的主要部分的放大视图。类似于这个示例性实施例，相关技术的分裂芯12也是由已经被堆叠并且通过压接而结合到一起的多个电磁钢板形成。为了通过压接将电磁钢板结合到一起，在一侧上突出并且在另一侧上凹进的压接部分20c在每一个电磁钢板上形成。然而，如在图7A中所示，相关技术的电磁钢板上的压接部分20c经常是点状的并且是矩形的，其在周向方向上具有短的长度。换言之，根据相关技术的分裂芯12的压接部分20在径向方向上经常是短的。利用相关技术的电磁钢板，多个在径向方向上短的这些压接部分20c被沿着磁轭14的外周边设置。

利用这些压接部分20，堆叠的电磁钢板的形状是不稳定的，这是有问题的。这将参考图8B描述。图8B是相关技术的分裂芯12的径向截面的图像。如在图8B中所示，相关技术的分裂芯12的压接部分20c通常在径向方向上是短的。在此情形中，能够在设有压接部分20c的外周侧上防止该多个电磁钢板的移动。然而，在未设有压接部分20c的内周侧上，约束作用力是不足的，从而堆叠的电磁钢板的端部可以移动并且展开。结果，分裂芯12的形状并且因此定子芯10是不稳定的，这是有问题的。

为了最小化这个问题，如在图7B中所示，已经提出了还靠近磁轭14的内周边设置压接部分20d。靠近磁轭14的内周边设置压接部分20d使得靠近磁轭14的内周边也可以确保约束作用力，因此使得保持分裂芯12的形状稳定成为可能。然而，在这个位置处的压接部分20d将干扰磁通，并且结果可以导致其中使用定子芯10的旋转电机等的效率降低。这将参考图5描述。

图5是当分裂芯12被用作旋转电机的定子芯10时磁通密度的分布和磁通流的视图。在图5中，圈起的数字示意磁通密度的高度。带有较小的值数的区域是带有较高磁通密度的区域。而且，在图5中在分裂芯内侧延伸的直线代表磁通流。如根据图5清楚地，通常，磁通主要地沿着从一个齿16通过靠近磁轭14的内周边端部的区域到另一个齿16的路径和从设置在磁轭14的一端上的抵接部分18到设置在磁轭14的另一端上的抵接部分18的路径流动。即，靠近磁轭14的内周边的区域能够被描述为磁通的主路径。当靠近是磁通的路径的磁轭14的内周边端部设置图7B所示压接部分20d时，它在磁通中形成干扰，并且结果引起诸如旋转电动机的效率降低的问题。

而且，压接部位的位置的获得不仅要考虑到上述磁通流而且还要考虑到伴随冷缩配合的压缩应力的分布。即，通过利用如上所述的冷缩配合将设置在磁轭14的周向端部上的抵接部分18装配到一起而将分裂芯12连接到一起。在此情形中，以诸如图6所示分布将压缩应力施加到分裂芯12。图6是在冷缩配合之后分裂芯12中的压缩应力的分布的视图。在图6中，圈起的数字示意压缩应力的大小。带有较小的值数的区域是在此处施加更大的压缩应力的区域。

如从图6清楚地，利用冷缩配合，大量的压缩应力被施加到围绕抵接部分18的区域。如果压接部分20被设置于施加有大量的压缩应力的这些位置处，并且电磁钢板在这些位置处被压接到一起，则这个压接将引起施加进而更大的压缩应力，并且结果，将产生在此处施加极大的压缩应力的位置。这种压缩应力导致磁轭14的磁性特性（即，铁损耗和磁化特性）劣化，并且因此减小旋转电机等的效率。

在该实例实施例中，如上所述，为了避免这个问题，压接部分20被设置于抵接部分18的最大外半径R的外侧。即，如参考图5描述地，大量的磁通穿过从一个齿16经由靠近磁轭14的内周边端部的区域到另一个齿16的磁路，和从一个抵接部分18到另一个抵接部分18的磁路。换言之，磁通流在通往抵接部分18的外周侧的位置中较小。当压接部分20被设置在这些位置中时，对于由压接部分20引起的磁通的干扰能够被最小化，并且结果能够减少损失。

而且，通过将抵接部分18冷缩配合到一起引起的压缩应力主要地围绕抵接部分18产生，并且向最大外半径R的外侧降低。以此方式，将压接部分20设置于在此处由于冷缩配合引起的压缩应力的影响小的最大外半径R的外侧使得被施加到分裂芯12的压缩应力能够被适当地分散，并且结果，使得诸如磁轭14的磁性特性（即，铁损耗和磁化特性）劣化和因此旋转电机等的效率减小的问题最小化成为可能。

而且，在该实例实施例中，在径向方向上长的径向压接部分20a被设置成压接部分20。设置这些径向压接部分20a使得增大在径向方向上的约束作用力成为可能，并且因此使得分裂芯12的形状能够被稳定地维持。这将参考图8A描述。图8A是根据示例性实施例的分裂芯12的径向截面的图像，而图8B是图7A所示分裂芯12的径向截面的图像。

如通过比较图8A和图8B清楚地，对于其中在径向方向上的长度短的压接部分20c，在径向方向上的约束大小趋向于降低。结果，在内周侧上的约束作用力不足，从而电磁钢板13上下地移动。在另一方面，当径向压接部分20a被成形为沿着径向方向是长的时，如在该实例实施例中，能够确保在径向方向上的大的约束量。结果，电磁钢板13的上下运动能够有效地受到抑制，从而分裂芯12的形状能够被稳定地维持。同样在该实例实施例中，设置了这些径向压接部分20a中的两个，其中靠近磁轭14的在周向方向上的每一端各设置一个径向压接部分20a。更加具体地，如果分裂芯12的中心角是θ，则径向压接部分20a被设置在从磁轭14的每一个周向端部开始的θ/4的范围中。结果，能够在全部周边之上呈现如上所述防止电磁钢板13上下运动的效果，从而能够更加稳定地维持分裂芯12的形状。

而且，在该实例实施例中，在周向方向上长的周向压接部分20b也被设置在这两个径向压接部分20a之间。设置这个周向压接部分20b增大了在周向方向上的结合作用力，由此使得能够进而更加稳定地维持分裂芯12的形状。

如从以上说明清楚地，利用这种示例性实施例，能够在能够稳定地维持分裂芯12的形状的同时防止磁性特性劣化。应该指出，在该实例实施例中，压接部分20是大体上H形的，其中径向压接部分20a被连接到笔直的周向压接部分20b的两端。然而，可替代地，压接部分20可以是任何形状，只要它被设置于最大外半径R的外侧并且具有在径向方向上长的部分。

例如，还可以使用如在图3中所示的大体上L形的压接部分20，其中在周向方向上长的周向压接部分20b被连接到在径向方向上长的径向压接部分20a的外周侧端部。在此情形中，大体上L形的压接部分20优选地被布置成是双边对称的，其中靠近磁轭14的在周向方向上的每一端各设置一个压接部分20。而且，当然，这个大体上L形的压接部分20比抵接部分18的最大外半径R向外侧更远地布置。结果，正如在图2所示示例性实施例中，在能够稳定地维持分裂芯12的形状的同时，能够防止磁性特性劣化。

而且，作为另一个示例性实施例，径向压接部分20a和周向压接部分20b还可以被相互间分开地设置。即，如在图4中所示，设置在径向方向上长的两个径向压接部分20a，其中靠近磁轭14的每一个周向端部各设置一个径向压接部分20a，并且在周向方向上长的周向压接部分20b被设置在这两个径向压接部分20a之间。同样利用这种示例性实施例，正如图2所示示例性实施例，在能够稳定地维持分裂芯12的形状时，能够防止磁性特性劣化。进而，除了上述那些之外的示例性实施例也是可能的，只要比抵接部分18的最大外半径向外侧更远地设置至少一个径向压接部分20a。

Claims (9)

1.一种分裂芯,所述分裂芯由多个电磁钢板形成，所述多个电磁钢板在厚度方向上被堆叠并且通过压接而结合到一起，并且，当设置多个分裂芯时所述分裂芯通过被布置成环状而形成定子芯，所述分裂芯包括：

磁轭，所述磁轭在周向方向上延伸；

齿，所述齿从所述磁轭的内周侧端部径向地向内延伸；以及

抵接部分，所述抵接部分被形成在所述磁轭的与另一个相邻分裂芯的磁轭结合的结合表面上，并且所述抵接部分与另一分裂芯的磁轭的抵接部分配合在一起，

其中，在所述电磁钢板中的每个电磁钢板上设有径向压接部分，所述径向压接部分在径向方向上比在周向方向上长并且被定位于所述抵接部分的最大外半径的外周侧，并且所述径向压接部分被压接到另一个电磁钢板的压接部分。

2.根据权利要求1所述的分裂芯，其中，在所述电磁钢板中的每一个电磁钢板上设置两个所述径向压接部分，其中靠近所述磁轭的每一个周向端部各设置一个所述径向压接部分。

3.根据权利要求1或2所述的分裂芯，其中，当所述分裂芯的中心角是θ时，所述径向压接部分被设置在从所述磁轭的周向端部开始的θ/4的范围内。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的分裂芯，其中，在所述电磁钢板中的每个电磁钢板上还设有周向压接部分，所述周向压接部分在周向方向上比在径向方向上长并且被定位于所述抵接部分的最大外半径的外周侧，并且所述周向压接部分被压接到另一个电磁钢板的压接部分。

5.根据权利要求4所述的分裂芯，其中，所述周向压接部分被设置在两个径向压接部分之间，其中靠近所述磁轭的每一个周向端部各设置一个所述径向压接部分。

6.根据权利要求5所述的分裂芯，其中，所述压接部分是大体上H形的，其中，所述两个径向压接部分中的一个径向压接部分被连接到所述周向压接部分的一端，而所述两个径向压接部分中的另一个径向压接部分被连接到所述周向压接部分的另一端。

7.根据权利要求5所述的分裂芯，其中，所述压接部分是大体上L形的，其中，所述周向压接部分被连接到每一个所述径向压接部分的外周侧端部。

8.根据权利要求5所述的分裂芯，其中，所述径向压接部分和所述周向压接部分是相互分开的。

9.一种定子芯，包括：

多个分裂芯，所述多个分裂芯中的每一个分裂芯均由多个电磁钢板形成，所述多个电磁钢板在厚度方向上被堆叠并且通过压接而结合到一起，并且所述多个分裂芯被布置成环状，

其中，每一个定子芯均包括：磁轭，所述磁轭在周向方向上延伸；齿，所述齿从所述磁轭的内周侧端部径向地向内延伸；以及抵接部分，所述抵接部分被形成在所述磁轭的与另一个相邻分裂芯的磁轭结合的结合表面上，并且所述抵接部分与另一分裂芯的磁轭的抵接部分配合在一起；并且

其中，在所述电磁钢板中的每个电磁钢板上设有径向压接部分，所述径向压接部分在径向方向上比在周向方向上长并且被定位于所述抵接部分的最大外半径的外周侧，并且所述径向压接部分被压接到另一个电磁钢板的压接部分。

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