CN104868664A - 铁芯片的冲压方法和堆叠铁芯 - Google Patents

Abstract

公开了一种铁芯片的冲压方法，该铁芯片具有形成在磁体插入孔的径向外端与铁芯片的外侧区域之间的桥部。该方法包括：冲压出磁体插入孔，形成限定桥部的径向外轮廓的通孔，并且在避免冲头的边缘与桥部的径向外轮廓重叠的同时，将铁芯片冲裁出外形。

Description

铁芯片的冲压方法和堆叠铁芯

现有申请的交叉引用

本申请基于2014年2月24日提交的日本专利申请No.2014-33072和2014年12月16日提交的日本专利申请No.2014-254233，并且要求其优先权，这两个专利申请的全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及嵌入磁体型电机的转子铁芯的铁芯片的冲裁方法和通过堆叠铁芯片而得到的堆叠铁芯。

背景技术

在设计嵌入磁体型电机时，存在减小形成在磁体插入孔与转子铁芯的外周之间的桥部的宽度、从而提高转子的特性的趋势(参见JP-A-2013-66339)。

图8A图示出根据现有技术的实例的转子铁芯70的一部分。在该实例中，一对磁体插入孔71和72与外周73之间的各个桥部74和75的宽度进一步减小。如图8B和8C所示，通过经过多个过程形成铁芯片77来制造转子铁芯70。图8A还图示出永久磁体71a和72a。

在制造铁芯片77时，如图8B所示，冲孔模板79将磁性钢板78保持在模具80上，并且通过利用模具81冲压而形成磁体插入孔71(72)。随后，如图8C所示，冲孔模板82将磁性钢板78保持在下游位置处的模具83上，并且使用冲头84从磁性钢板78冲压出铁芯片77，并且铁芯片77落入到模具83内以互相堆叠。图8B和8B表示桥部85(等同于图8A中的桥部74和75)。

发明内容

在上述铁芯片的制造方法中，由于在图8B所示的过程中顺时针方向的力矩M1施加于桥部85，并且在图8C所示的过程中顺时针方向的力矩M2也施加于桥部85，所以桥部85显著地偏转。该偏转变得显著到足以减小桥部85的宽度的程度。

当将这些铁芯片组装成转子铁芯时，转子铁芯的形状恶化，并且这些铁芯片可能引起强度不足，或不利地影响电机的特性。

鉴于该问题做出了本发明，并且本发明的一个不受限制的目的是提供一种铁芯片的冲压方法并且提供一种堆叠铁芯，该铁芯片具有扭曲较小的桥部、精确的形状尺寸、并且为电机提供良好的特性，该堆叠铁芯通过堆叠该铁芯片而得到。

本发明的第一个方面是提供一种铁芯片的冲压方法，该铁芯片具有形成在磁体插入孔的径向外端与铁芯片的外侧区域之间的桥部，该铁芯片的冲压方法包括：冲压出所述磁体插入孔；形成限定所述桥部的径向外轮廓的通孔；和在避免所述冲头的边缘与所述桥部的所述径向外轮廓重叠的同时利用冲头将所述铁芯片冲裁出外形。

本发明的第二方面提供了根据第一方面的铁芯片的冲压方法，其中，在将所述冲头的所述边缘定位在所述通孔内的同时，冲裁所述铁芯片。

本发明的第三方面提供了根据第一方面的铁芯片的冲压方法，其中，在将所述冲头的所述边缘定位在所述通孔的中心处的同时，冲裁所述铁芯片。

本发明的第四方面提供了根据第一方面的铁芯片的冲压方法，还包括：在形成限定所述桥部的所述径向外轮廓的所述通孔之前，印压用于形成所述桥部的区域。

本发明的第五方面提供了根据第四方面的铁芯片的冲压方法，还包括：在冲压出所述磁体插入孔并且形成所述通孔之前，在所述桥部的径向外侧和径向内侧的每侧上设置排料孔，所述排料孔吸收由于所述印压而引起的所述铁芯片的延展。

本发明的第六方面提供了根据第一至第五方面中的任意一个方面的铁芯片的冲压方法，其中，在形成所述通孔时，在用于按压所述桥部的冲孔模板板的载荷比施加到其它部分的载荷增加得更多的状态下，通过冲压而形成所述通孔。

本发明的第七方面提供了根据第一至第六方面中任意一个方面的铁芯片的冲压方法，其中，利用栈部将所述磁体插入孔分割成多个磁体插入孔，并且在所述栈部插置在述磁体插入孔之间的同时，依次或者同时冲压出分割的所述磁体插入孔。

本发明的第八方面提供了根据第七方面的铁芯片的冲压方法，其中，用于保持所述栈部的冲孔模板的载荷增加，从而通过冲压形成分割的所述磁体插入孔。

本发明的第九方面提供了根据第一至第八方面中的任意一个方面的铁芯片的冲压方法，其中，所述桥部具有1.0mm以下的宽度。

本发明的第十方面提供了一种堆叠铁芯，铁芯片堆叠于其中，每个铁芯片都具有多个磁体插入孔和形成在各个所述磁体插入孔的径向外端与所述铁芯片的外侧区域之间的桥部，其中，所述桥部的径向外侧区域和径向内侧区域在相同的方向上被剪切。

本发明的第十一方面提供了根据第十方面的堆叠铁芯，其中，所述桥部的厚度通过印压而减小。

本发明的第十二方面提供了根据第十或第十一方面的铁芯片，包括形成在所述磁体插入孔的径向外侧上的长边与所述铁芯片的外侧区域之间的无铁芯区域。

本发明的第十三方面提供了一种堆叠铁芯，铁芯片堆叠于其中，每个铁芯片都具有多个磁体插入孔和形成在各个所述磁体插入孔的径向外端与所述铁芯片的外侧区域之间的桥部，其中，所述桥部的径向外轮廓定位在所述铁芯片的冲裁轮廓线的径向内侧上。

本发明的第十四方面提供了根据第十三方面的堆叠铁芯，其中，所述桥部的厚度通过印压而减小。

本发明的第十五方面提供了根据第十三或第十四方面的堆叠铁芯，包括形成在所述磁体插入孔的径向外侧上的长边与所述铁芯片的外侧区域之间的无铁芯区域。

根据本发明的第一至第九方面，在具有形成在磁体插入孔的径向外端与铁芯片的外侧区域之间的桥部的铁芯片的冲压方法中，该方法包括形成限定桥部的径向外轮廓的通孔，所述桥部不太可能偏转。从而，能够防止铁芯片的变形或其强度的降低，维持转子铁芯的形状的精确度，并且电机的特性不恶化。

特别地，在根据本发明的第四方面的铁芯片的冲压方法中，在形成限定桥部的径向外轮廓的通孔之前，使用于形成桥部的区域经受印压。从而，印压的压模区域硬化，进一步防止该区域的偏转，并且桥部的该区域中的磁特性降低，从而减小了磁通量的泄漏。

在根据本发明的第五方面的铁芯片的冲压方法中，由于排料孔分别形成在桥部的相反侧上，所以通过确保用于印压的排料区域，能够平滑地执行印压。

在根据本发明的第六方面的铁芯片的冲压方法中，在形成通孔时，由于在用于按压桥部的冲孔模板的载荷比施加到其它部分的载荷增加得更多的状态下，通过冲压形成通孔，所以能够可靠地防止桥部的变形。

在根据本发明的第七方面的铁芯片的冲压方法中，由于通过栈部将磁体插入孔分割成多个磁体插入孔，并且在栈部插置在磁体插入孔之间的同时，依次或同时冲压出分割的磁体插入孔，所以栈部不太可能偏转，并且能够防止栈部的变形。

在根据本发明的第八方面的铁芯片的冲压方法中，由于用于保持栈部的冲孔模板的载荷增加、从而通过冲压形成分割的磁体插入孔，所以当进行冲压时，能够更牢固地保持栈部的形状和姿态。

在根据本发明的第九方面的铁芯片的冲压方法中，由于桥部具有1.0mm以下的宽度，所以得到了具有更好的磁效率的转子铁芯。

在根据本发明的第十方面的堆叠铁芯中，铁芯片堆叠于其中，每个铁芯片都具有多个磁体插入孔和形成在每个磁体插入孔的径向外端与铁芯片的外侧区域之间的桥部，桥部的径向外侧区域和径向内侧区域在同一个方向上被剪切。从而，减小了桥部的偏转，并且得到了具有更好的效率的转子铁芯。

在根据本发明的第十三方面的铁芯片堆叠的堆叠铁芯中，每个铁芯片都具有多个磁体插入孔和形成在各个磁体插入孔的径向外端与铁芯片的外侧区域之间的桥部，桥部的径向外轮廓定位在铁芯片的冲裁轮廓线的径向内侧上。从而，桥部不太可能偏转。从而，能够防止铁芯片的变形或其强度的降低，维持转子铁芯的形状的精确度，并且电机的特性不恶化。

在根据本发明的第十一或第十四方面的堆叠铁芯中，由于桥部经受印压，所以该印压部硬化并且不太可能偏转，并且桥部的该区域中的磁特性降低，从而提高了电机的效率。

在根据本发明的第十二或第十五方面的堆叠铁芯中，由于无铁芯区域形成在磁体插入孔的径向外侧上的长边与铁芯片的外侧区域之间，所以减小了磁通量的泄露。

附图说明

在附图中：

图1A是图示出根据本发明的第一实施例的铁芯片的冲压方法的局部平面图；

图1B是图示出图1A中的方法的局部截面图；

图2A是图示出根据本发明的第一实施例的铁芯片的冲压方法的局部平面图；

图2B是图示出图2A中的方法的局部截面图；

图3A是图示出根据本发明的第一实施例的铁芯片的冲压方法的局部平面图；

图3B是图示出图3A中的方法的局部截面图；

图4是图示出根据本发明的第二实施例的铁芯片的冲压方法的图；

图5是图示出根据本发明的第三实施例的铁芯片的冲压方法的图；

图6A至6E是图示出根据本发明的第四实施例的铁芯片的冲压方法的图；

图7是图示出根据本发明的第五实施例的铁芯片的冲压方法的图；以及

图8A至8C是图示出根据现有技术的实例的铁芯片的冲压方法的图。

具体实施方式

随后，为了帮助理解本发明，将参考附图描述本发明的一些示例性实施例。

使用根据本发明的第一实施例的铁芯片的冲压方法形成铁芯片11。如图1A至3B所示，铁芯片11具有圆形外周，并且包括：位于其中心处的轴孔(未示出)和位于其周边上的多个磁体插入孔10；以及桥部13，该桥部13形成在各个磁体插入孔10的径向外端12a与铁芯片11的外侧区域(外周部)12之间。即，利用桥部13封闭磁体插入孔10的外端部。在该实施例中，磁体插入孔10具有：永久磁体插入部15，永久磁体嵌合到该永久磁体插入部15内；以及空腔部14和16，该空腔部14和16填充有用于固定永久磁体的树脂。这里，永久磁体插入部15可以不形成在中心处，并且可选择地，位于相反侧的空腔部14和16可以用作永久磁体插入部。

在根据第一实施例的铁芯片的冲压方法中，如图1A和1B所示，在使用已知方法形成轴孔之前或之后，在将具有0.15mm至0.5mm厚度的磁性钢板(条)18(铁芯片11的材料)放置在模具19上、并且使用冲孔模板20保持在模具19上的状态下，通过利用冲头21冲压而形成磁体插入孔10。

通过该操作，磁体插入孔10的径向外端12a形成为桥部13的径向内端。需要桥部13以确保磁体插入孔10的强度；然而，当桥部13的宽度增加时，磁通量的泄漏增加，并且转子铁芯的磁效率降低。因此，将桥部13设定为具有0.2mm至1.0mm的宽度(磁性钢板18的厚度的大约两到三倍)。图1B图示出冲压废料10a。

在形成磁体插入孔10的操作中，如图1B所示，顺时针方向的力矩A施加到桥部13。

随后，如图2A和2B所示，在将磁性钢板18在另一个位置处放置在预定模具24上、并且使用冲孔模板25压持的状态下，使用冲头26从磁性钢板18冲压出通孔22，并从而形成桥部13。此时，如图2B所示，逆时针方向的力矩B施加到桥部13。由于力矩A和力矩B在相反的方向上施加，所以力矩A和力矩B互相抵消，并从而没有力矩施加到桥部13。图2B图示出冲压废料22a。通孔22的径向内侧限定桥部13的径向外轮廓13d。

由于力矩A和力矩B在相反的方向上施加到桥部13、并且互相抵消，所以当冲裁出铁芯片11时，桥部13的偏转最小化，并从而能够得到按照设计的铁芯片11，并且能够提高通过堆叠这些铁芯片11而得到的转子铁芯(即，堆叠铁芯)的精确度和磁效率。

其后，如图3A和3B所示，将磁性钢板18定位并且安置在模具28上，并且使用冲孔模板29按压，使用冲头30将每个铁芯片都冲裁出外形，并且在模具28中堆叠并且填缝铁芯片11。此时，冲裁轮廓线32优选地定位在通孔22的中心处；然而，只要冲头30的边缘(对应于冲压轮廓线32)定位在通孔22内，通孔22就可以在径向上相对于冲压轮廓线32稍微偏离。即，通过在避免冲头30的边缘与桥部13的径向外轮廓13d重叠的同时的冲压来冲裁铁芯片11。

以将桥部13的径向外轮廓13d定位在铁芯片11的冲裁轮廓线32的径向内侧上的方式执行外形的冲裁过程。因此，能够防止利用冲头双重切割。

在铁芯片的冲压方法中，在桥部13的径向外侧区域和径向内侧区域向下剪切磁性钢板18，即，剪切方向相同，并从而能够得到具有减少的偏转桥部13的铁芯片11。结果，得到了具有良好的尺寸精度和良好的磁特性的堆叠铁芯(在下面的实施例中得到了相同的效果)。

随后，将参考图4描述根据本发明的第二实施例的铁芯片的冲压方法。

在使用根据第一实施例的铁芯片的冲压方法形成桥部13时，形成桥部13的横向上的一端，并且然后形成桥部13的横向上的另一端。即，由于不是同时进行冲压而是依次地形成，所以桥部13稍微偏转。

在桥13的形成过程(即，通孔22的形成过程)中，如图4所示，使用具有突出大约0.002mm至0.2mm的底部33的冲孔模板34，来代替如图2A和2B所示的具有相同高度底部的平坦冲孔模板25。因此，能够在矫正桥部13的同时，以比施加到其它部分的载荷大的载荷按压桥部13。其它过程与根据第一实施例的铁芯片的冲压方法中的过程相同。

随后，图5图示出根据第三实施例的铁芯片的冲压方法。铁芯片36设置有磁体插入孔组40，该磁体插入孔组40具有多个(在该实施例中是三个)分割的磁体插入孔37至39。桥部41形成在磁体插入孔37与磁体插入孔38之间，并且桥部42形成在磁体插入孔38与磁体插入孔39之间。桥部41和42中的每个桥部都是栈部(crosspiece)的实例，并且具有大约0.5mm至1mm的窄宽度。

由于通过在桥部41和42的相反侧上冲压出磁体插入孔37至39而形成桥部41和42，所以在冲压处理期间，相同的力矩没有施加到桥部41和42，并且桥部41和42可能由于各个桥部41和42的窄宽度而偏转。能够使用上述根据本发明的第二实施例的铁芯片的冲压方法来形成桥部41和42。在这种情况下，由于使用了具有突出底部的冲孔模板，所以能够通过增加冲孔模板施加到模具上的桥部41和42的载荷、并且使用冲孔模板约束桥部41和42而维持平坦状态。

桥部13形成在第一磁体插入孔37的径向外端与外侧区域12之间，并且形成在第三磁体插入孔39的径向外端与外侧区域12之间。使用根据第一实施例的铁芯片的冲压方法或根据第二实施例的铁芯片的冲压方法形成桥部13。可以同时操作、或者可以依次操作用于形成磁体插入孔37至39的冲头。

随后，将参考图6A至6E描述根据本发明的第四实施例的铁芯片的冲压方法。

由于根据第四实施例的铁芯片的冲压方法是根据上述第一至第三实施例的铁芯片的冲压方法的改进，所以将在利用相同的参考标记表示与根据第一实施例的铁芯片的冲压方法中的相同的构成元件的情况下给出以下说明。

首先，如图6B所示，通过印压(coining)减小包括铁芯片11的桥部13a的区域44的厚度。在印压过程中，在将磁性钢板18放置在平坦模具45上、并且使用冲孔模板46按压其周边的状态下，使用印压冲头47按压包括桥部13a的区域44，并且改变区域44的结构。此时，导向孔等形成在磁性钢板18上，但是尚未形成磁体插入孔10。

随后，如图6C所示，在将磁性钢板18放置在模具19上的预定位置处、并且使用冲孔模板20按压磁性钢板18的状态下，使用冲头21形成磁体插入孔10。此时，形成桥部13a的径向内端51(等同于磁体插入孔10的径向外端12a)。其后，如图6D所示，在使用冲孔模板25按压磁性钢板18的状态下，使用模具24和冲头26形成桥部13a的径向外端(外轮廓)50(通孔22的形成)。径向外端50和径向内端51中的一者可以比另一者形成得早。

其后，如图6E所示，将磁性钢板18(具有装接到铁芯片11的外框架的铁芯片11)放置在模具28上，使用冲孔模板29按压磁性钢板18的周边，并且通过向下按压冲头30的冲压将铁芯片11冲裁为产品。由于使用冲头21和模具19以及冲头26和模具24分别形成桥部13a的径向内端51和径向外端50、并且在冲压过程中具有相同的剪切方向，所以桥部13a不太可能偏转。

图6A图示出通过根据第四实施例的铁芯片的冲压方法制造铁芯片11的细节。桥部13a分别设置在磁体插入孔10的相反侧上，并且桥部13a由以与铁芯片11的冲裁轮廓线32交叉的方式形成的通孔22和磁体插入孔10形成。在使桥部13a经受按压加工之前，使其经受印压，并从而将桥部13a的厚度减小至基材的初始厚度的50％至90％。因此，减小了桥部13a的截面积，改变了铁芯片的形状，增大了磁阻，减小了永久磁体的磁通量泄露，并且提高了堆叠铁芯的磁效率。

随后，将参考图7描述根据本发明的第五实施例的铁芯片的冲压方法。在参考图6A至6E描述的根据第四实施例的铁芯片的冲压方法中，由于使磁性钢板18的局部区域(对应于桥部13a的区域)经受印压，所以磁性钢板18扭曲并且具有残余应力。在通过按压形成通孔22和磁体插入孔10之后，印压的区域及其附近扭曲。

在冲压出磁体插入孔10的过程和形成通孔22的过程之前，长孔55和56(排料孔的实例)预先沿着印压区域形成，即，形成在桥部13a的相反侧(径向外侧和内侧)上。因此，在印压过程中，铁芯片11的延展通过长孔55和56而吸收，使应力释放，并且不产生大的残余应力。其后，依次形成通孔22和磁体插入孔10，并且形成桥部13a的径向外端50和径向内端51。通过通孔22的形成而除去长孔55，并且通过磁体插入孔10的形成而除去长孔56。

还能够形成通孔(由图8A中的参考标记88表示)，即，铁芯片的冲裁轮廓线(外侧区域)与磁体插入孔的径向外侧的长侧之间的无铁芯区域，两三个永久磁体并排安置在该磁体插入孔中。根据第一至第五实施例中的任意一个实施例的铁芯片的冲压方法同样适用于由通孔88和冲裁轮廓线形成的桥部89的形成，从而提高插入到磁体插入孔内的永久磁体的效率。

本发明不限于这些实施例，并且能够在不背离本发明的精神的情况下对本发明做出各种修改和改进。例如，在实施例的描述中，使用了具体数字；然而，只要改变没有不利地影响本发明的精神，就可以改变数字。例如，与磁体插入孔10的径向外端12a的边长相比，由通孔22形成的桥部的径向外轮廓可以形成得比其长、与其相等或比其短。

在第四和第五实施例中，磁性钢板的顶面和后面的任意一个表面都可以经受印压。

Claims (15)

1.一种铁芯片的冲压方法，该铁芯片具有形成在磁体插入孔的径向外端与所述铁芯片的外侧区域之间的桥部，该铁芯片的冲压方法包括：

冲压出所述磁体插入孔；

形成限定所述桥部的径向外轮廓的通孔；以及

在避免所述冲头的边缘与所述桥部的所述径向外轮廓重叠的同时，利用冲头将所述铁芯片冲裁出外形。

2.根据权利要求1所述的铁芯片的冲压方法，其中，在将所述冲头的所述边缘定位在所述通孔内的同时，冲裁所述铁芯片。

3.根据权利要求1所述的铁芯片的冲压方法，其中，在将所述冲头的所述边缘定位在所述通孔的中心处的同时，冲裁所述铁芯片。

4.根据权利要求1所述的铁芯片的冲压方法，还包括：

在形成限定所述桥部的所述径向外轮廓的所述通孔之前，印压用于形成所述桥部的区域。

5.根据权利要求4所述的铁芯片的冲压方法，还包括：

在冲压出所述磁体插入孔并且形成所述通孔之前，在所述桥部的径向外侧和径向内侧的每侧上设置排料孔，所述排料孔吸收由于所述印压而引起的所述铁芯片的延展。

6.根据权利要求1所述的铁芯片的冲压方法，其中，在形成所述通孔时，在用于按压所述桥部的冲孔模板的载荷比施加到其它部分的载荷增加得更多的状态下，通过冲压而形成所述通孔。

7.根据权利要求1所述的铁芯片的冲压方法，其中，利用栈部将所述磁体插入孔分割成多个磁体插入孔，并且在将所述栈部插置在所述磁体插入孔之间的同时，依次或者同时冲压出所述分割的磁体插入孔。

8.根据权利要求7所述的铁芯片的冲压方法，其中，用于保持所述栈部的冲孔模板的载荷增加，从而通过冲压形成所述分割的磁体插入孔。

9.根据权利要求1所述的铁芯片的冲压方法，其中，所述桥部具有1.0mm以下的宽度。

10.一种堆叠铁芯，铁芯片堆叠于其中，每个铁芯片都具有多个磁体插入孔和形成在各个所述磁体插入孔的径向外端与所述铁芯片的外侧区域之间的桥部，其中

所述桥部的径向外侧区域和径向内侧区域在相同的方向上被剪切。

11.根据权利要求10所述的堆叠铁芯，其中，所述桥部的厚度通过印压而减小。

12.根据权利要求10所述的堆叠铁芯，还包括形成在所述磁体插入孔的径向外侧上的长边与所述铁芯片的所述外侧区域之间的无铁芯区域。

13.一种堆叠铁芯，铁芯片堆叠于其中，每个铁芯片都具有多个磁体插入孔和形成在各个所述磁体插入孔的径向外端与所述铁芯片的外侧区域之间的桥部，其中

所述桥部的径向外轮廓定位在所述铁芯片的冲裁轮廓线的径向内侧上。

14.根据权利要求13所述的堆叠铁芯，其中，所述桥部的厚度通过印压而减小。

15.根据权利要求13所述的堆叠铁芯，还包括形成在所述磁体插入孔的径向外侧上的长边与所述铁芯片的所述外侧区域之间的无铁芯区域。