CN109952692B - 层叠铁芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种层叠铁芯，其具有大径铁芯块及小径铁芯块，提高大径铁芯块与小径铁芯块的结合强度。层叠铁芯(10)通过使大径铁芯块(14)和小径铁芯块(18)相互层叠而构成，该大径铁芯块(14)是使具有第一外径(D1)的多个第一铁芯用薄板(12)层叠而成的；该小径铁芯块(18)是使具有比第一外径(D1)小的第二外径(D2)的多个第二铁芯用薄板(16)层叠而成的，在大径铁芯块(14)的朝向小径铁芯块(18)的一侧所形成的肩面(14B)的小径铁芯块(18)的外周附近形成有凹部(28)，该层叠铁芯(10)设置有连接用焊接部(32)，该连接用焊接部(32)从小径铁芯块(18)的外周面(18A)到形成在大径铁芯块(14)上的凹部(28)的内表面(28A)在层叠方向上连续延伸存在。

Description

层叠铁芯

技术领域

本发明涉及层叠铁芯，更详细地说，涉及用于旋转电机等的层叠铁芯。

背景技术

作为用于旋转电机的转子或定子的层叠铁芯，已知有一种层叠铁芯，其层叠由电磁钢板等构成的多个铁芯用薄板，具有使上述多个铁芯用薄板的外周面在层叠方向上连续延伸的焊接部，上述多个铁芯用薄板通过该焊接部相互接合(例如，专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5126414号公报

专利文献2：日本专利第5278551号公报

专利文献3：日本专利第5299514号公报

发明内容

发明所要解决的课题

作为旋转电机用的层叠铁芯，考虑了通过使大径铁芯块和小径铁芯块相互层叠而构成的层叠铁芯，其中，该大径铁芯块是使具有第一外径的多个第一铁芯用薄板相互层叠且相互结合而成的；该小径铁芯块是使具有比上述第一外径小的第二外径的多个第二铁芯用薄板相互层叠且相互结合而成的。

在这样的层叠铁芯中，在外力作用于各铁芯用薄板的层叠方向的情况下，应力集中于大径铁芯块和小径铁芯块的边界部，有可能产生剥离或破裂等。

在大径铁芯块和小径铁芯块通过在各自的各铁芯用薄板的外周面的层叠方向上延伸存在的焊接而接合的情况下，在大径铁芯块与小径铁芯块的边界部的焊接强度不足而无法充分确保大径铁芯块与小径铁芯块的结合强度的情况下，特别容易产生该不良情况。

本发明所要解决的课题在于，在具有大径铁芯块及小径铁芯块的层叠铁芯中，提高大径铁芯块与小径铁芯块的结合强度。

用于解决课题的手段

本发明的一个实施方式的层叠铁芯是使大径铁芯块和小径铁芯块相互层叠而成的层叠铁芯，该大径铁芯块是使具有第一外径的多个第一铁芯用薄板相互层叠且相互结合而成的，该小径铁芯块是使具有比上述第一外径小的第二外径的多个第二铁芯用薄板相互层叠且相互结合而成的，在上述大径铁芯块的朝向上述小径铁芯块的一侧所形成的肩面的上述小径铁芯块的外周附近形成有凹部，该层叠铁芯设置有连接用焊接部，从上述小径铁芯块的外周面到形成在上述大径铁芯块上的上述凹部的内表面，该连接用焊接部连续延伸存在于层叠方向上。

根据该结构，大径铁芯块与小径铁芯块的结合强度提高。

在上述层叠铁芯中，优选上述凹部由形成在多个连续的上述第一铁芯用薄板上的开口进行界定。

根据该结构，凹部的设计自由度高，能够简单地形成。

在上述层叠铁芯中，优选上在上述小径铁芯块的两端各自设置有述大径铁芯块，在两个大径铁芯块各自设置有上述凹部及上述连接用焊接部。

根据该结构，小径铁芯块和分别设置在其两端的大径铁芯块的结合强度提高。

在上述层叠铁芯中，优选设置有上述连接用焊接部的上述小径铁芯块的上述外周面及上述凹部的上述内表面沿着上述层叠方向连续。

根据该结构，在连接用焊接部的中途不会产生阶梯差，焊接强度提高。

在上述层叠铁芯中，优选上述凹部设置在沿着上述大径铁芯块的周向的多个部位。

根据该结构，大径铁芯块与小径铁芯块的结合强度在周向的整个区域上均匀地提高。

上述层叠铁芯优选具有使上述多个第一铁芯用薄板的外周面在上述层叠方向上连续延伸存在的大径铁芯块焊接部及使上述多个第二铁芯用薄板的外周面在上述层叠方向上连续延伸存在的小径铁芯块焊接部。

根据该结构，大径铁芯块的第一铁芯用薄板及小径铁芯块的第二铁芯用薄板的接合全部通过焊接进行，生产效率提高，并且制造层叠铁芯的设备费用得以削减。

在上述层叠铁芯中，优选设置成上述连接用焊接部形成上述小径铁芯块焊接部的延长部。

根据该结构，在各部分的焊接工序时，层叠铁芯或焊接头的层叠铁芯的周向的定位作业的工序数得以削减，层叠铁芯的生产效率提高。

在上述层叠铁芯中，优选上述大径铁芯块焊接部及上述小径铁芯块焊接部设置于在周向上相互匹配的位置。

根据该结构，在各部分的焊接工序时，层叠铁芯或焊接头的层叠铁芯的周向的定位作业的工序数得以削减，层叠铁芯的生产效率提高。

在上述层叠铁芯中，优选在上述大径铁芯块和/或上述小径铁芯块中，上述第一铁芯用薄板或上述第二铁芯用薄板通过粘接剂相互结合。

根据该结构，能够将大径铁芯块和/或小径铁芯块作为预先块化的子组件部件进行处理，层叠铁芯的生产效率提高。

在上述层叠铁芯中，优选在上述大径铁芯块和/或上述小径铁芯块中，上述第一铁芯用薄板或上述第二铁芯用薄板通过铆接相互结合。

根据该结构，能够将大径铁芯块和/或小径铁芯块作为预先块化的子组件部件进行处理，层叠铁芯的生产效率提高。

发明效果

根据本发明的层叠铁芯，能够充分得到大径铁芯块与小径铁芯块的结合强度。

附图说明

图1是示出本发明的层叠铁芯的一个实施方式的焊接前的状态的立体图。

图2是示出本实施方式的层叠铁芯的主要部分的局部剖视立体图。

图3是示出本实施方式的层叠铁芯的主要部分的纵剖视图。

图4是本实施方式的层叠铁芯的无开口的第一铁芯用薄板的俯视图。

图5是本实施方式的层叠铁芯的有开口的第一铁芯用薄板的俯视图。

图6是本实施方式的层叠铁芯的有开口的第二铁芯用薄板的俯视图。

图7是示出本实施方式的其他层叠铁芯的主要部分的纵剖视图。

图8是示出本实施方式的其他层叠铁芯的主要部分的纵剖视图。

具体实施方式

参照图1～图6，对本发明优选的一个实施方式进行说明。

本实施方式的层叠铁芯10用于电动机或发电机等旋转电机的固定铁芯(定子铁芯)，如图1所示，使上段及下段的两个大径铁芯块14和小径铁芯块18沿轴线方向相互层叠，其中，该大径铁芯块14是使具有第一外径D1的冲压冲裁加工品所形成的多个第一铁芯用薄板12相互层叠且相互结合而成的，该小径铁芯块18配置在上段及下段的两个大径铁芯块14之间，是使具有比第一外径D1小的第二外径D2的冲压冲裁加工品所形成的多个第二铁芯用薄板16相互层叠且相互结合而成的。

换言之，在小径铁芯块18的轴线方向的两端各自设置有大径铁芯块14。即，层叠铁芯10是从下依次使下段的大径铁芯块14、小径铁芯块18以及上段的大径铁芯块14相互层叠而构成的带缩颈的层叠铁芯。

如图4～图6所示，第一铁芯用薄板12及第二铁芯用薄板16分别由电磁钢板等平板构成，具有圆环状的主部12A、16A和从主部12A、16A朝向中心部探出的多个磁极齿12B、16B，全部相互同心地层叠。需要说明的是，通过各多个磁极齿12B、16B的前端的集合而得到的第一铁芯用薄板12及第二铁芯用薄板16的内径彼此相同。

如图1所示，在大径铁芯块14的外周面14A上，在周向上等间隔地形成有在第一铁芯用薄板12的层叠方向上呈直线状延伸存在的多个焊接槽20。各焊接槽20的包含底面的槽界定面(槽内表面)构成大径铁芯块14的外周面14A的一部分。如图2及图3所示，各大径铁芯块14通过在焊接槽20形成线状的焊缝的大径铁芯块焊接部22使相互相邻的第一铁芯用薄板12彼此相互接合，从而整体被一体化。

各大径铁芯块焊接部22可以利用激光焊接，在大径铁芯块焊接部22利用激光焊接的情况下，通过第一铁芯用薄板12自身的熔融而形成焊缝，因此如图1所示，在焊接前，各焊接槽20俯视时形成为在槽宽方向的中央具有用于形成焊缝的突条20A的大致W字形。在该情况下，各焊接槽20的槽界定面在焊接前包含突条20A的表面。

各大径铁芯块焊接部22成为通过突条20A的熔融而形成适当焊缝的完好的焊接部。

换言之，各大径铁芯块14通过使多个第一铁芯用薄板12的外周面在该第一铁芯用薄板12的层叠方向上连续延伸的线状的大径铁芯块焊接部22使相互相邻的第一铁芯用薄板12彼此接合，从而使整体一体化。

如图1所示，在小径铁芯块18的外周面18A上，在周向上等间隔地形成有在第二铁芯用薄板16的层叠方向上呈直线状延伸存在的多个焊接槽24。各焊接槽24的包含底面的槽界定面(槽内表面)构成小径铁芯块18的外周面18A的一部分。小径铁芯块18通过在焊接槽24形成线状的焊缝的小径铁芯块焊接部26使相互相邻的第二铁芯用薄板16彼此相互接合，从而整体被一体化。

各小径铁芯块焊接部26可以利用激光焊接，在小径铁芯块焊接部26利用激光焊接的情况下，通过第二铁芯用薄板16自身的熔融而形成焊缝，因此如图1所示，在焊接前，各焊接槽24俯视时形成为在槽宽方向的中央具有用于形成焊缝的突条24A的大致W字形。在该情况下，各焊接槽24的槽界定面在焊接前包含突条24A的表面。

各小径铁芯块焊接部26成为通过突条24A的熔融而形成适当焊缝的完好的平焊接部。

换言之，小径铁芯块18通过使多个第二铁芯用薄板16的外周面在该第二铁芯用薄板16的层叠方向上连续延伸存在的线状的小径铁芯块焊接部26使相互相邻的第二铁芯用薄板16彼此接合，从而使整体一体化。

焊接槽20及大径铁芯块焊接部22和焊接槽24及小径铁芯块焊接部26设置于在周向上相互匹配的位置。即，大径铁芯块焊接部22和小径铁芯块焊接部26沿第一铁芯用薄板12及第二铁芯用薄板16的层叠方向(大径铁芯块14及小径铁芯块18的母线方向)在一条直线上延伸存在。

在上段及下段的各个大径铁芯块14的朝向小径铁芯块18的一侧所形成的肩面14B的小径铁芯块18的外周附近形成有凹部28。在位于小径铁芯块18的下端侧的向上的肩面14B及位于小径铁芯块18的上端侧的向下的肩面14B这两者上，沿大径铁芯块14的周向等间隔地设置有多个凹部28，而且各凹部28设置于在周向上与焊接槽20及24相互匹配的位置。

各凹部28通过开口(贯通孔)30的集合体进行界定，该开口(贯通孔)30通过冲压冲裁加工而形成于第一铁芯用薄板12中包含与第二铁芯用薄板16邻接的第一铁芯用薄板12而连续的多个第一铁芯用薄板12上。

即，第一铁芯用薄板12存在下述两种类型：如图4所示，在主部12A上未设置开口30；如图5所示，在主部12A设置有多个开口30。包含与第二铁芯用薄板16邻接的第一铁芯用薄板12而连续的多片由图5所示的有开口的第一铁芯用薄板12构成，其余由图4所示的无开口的第一铁芯用薄板12构成。由此，各凹部28形成为有底的凹口。

各凹部28俯视时形成为在小径铁芯块18的中心侧具有上底的大致梯形。凹部28的上述中心侧(上底侧)的内表面28A俯视时形成为在槽宽方向的中央具有用于形成焊缝的突条28B的大致W字形，沿着层叠方向与小径铁芯块18的外周面18A、详细而言与实质上成为外周面18A的一部分的焊接槽24的底面接续。换言之，各凹部28的内表面28A与对应的焊接槽24的底面(小径铁芯块18的外周面18A)在同一水平面上连续。进而，各凹部28的突条28B位于在周向上与对应的焊接槽20的突条20A及焊接槽24的突条24A匹配的位置。

各凹部28为了后述的连接用焊接部32而设定成焊接头(未图示)能够相对于凹部28从斜上方或斜下方进入凹部28的内部的大小及形状。凹部28由通过冲压冲裁形成的第一铁芯用薄板12的开口30构成，因此通过冲压加工容易地形成。凹部28的大小和形状根据开口30的形状以高设计自由度进行设定。

在各大径铁芯块14和小径铁芯块18的上下两个部位的边界部设置有线状的连接用焊接部32，该线状的连接用焊接部32在各小径铁芯块18的外周面18A，详细而言从各焊接槽24的底面到对应的各凹部28的内表面28A在层叠方向上连续延伸存在。各连接用焊接部32使相邻的第一铁芯用薄板12彼此、相邻的第一铁芯用薄板12和第二铁芯用薄板16以及相邻的第二铁芯用薄板16相互接合。由此，各连接用焊接部32将各大径铁芯块14和小径铁芯块18接合。

各连接用焊接部32可以利用激光焊接，在各连接用焊接部32利用激光焊接的情况下，通过第一铁芯用薄板12及第二铁芯用薄板16自身的熔融而形成焊缝，因此，凹部28的内表面28A也如上述那样与焊接槽24同样地，在焊接前，俯视时形成为在槽宽方向的中央具有用于形成焊缝的突条20A的大致W字形。由此，各连接用焊接部32成为通过突条24A及28B的熔融而形成适当焊缝的完好的平焊接部。

各凹部28位于在周向上与对应的小径铁芯块焊接部26匹配的位置，因此设置成各连接用焊接部32在一条直线上形成对应的小径铁芯块焊接部26的延长部。由此，各连接用焊接部32包含与对应的小径铁芯块焊接部26重叠的部分R1(参照图3)。

本实施方式的层叠铁芯10通过从各焊接槽24的槽底面到对应的各凹部28的内表面28A设置在层叠方向上连续延伸存在的连接用焊接部32，即设置跨越各大径铁芯块14和小径铁芯块18而延伸存在的连接用焊接部32，与没有连接用焊接部32的情况相比，各大径铁芯块14与小径铁芯块18的结合强度提高。

各连接用焊接部32具有在凹部28的内表面28A延伸存在的部分R2，与该部分R2对应的第一铁芯用薄板12通过大径铁芯块焊接部22和连接用焊接部32这双方进行接合。由此，位于与小径铁芯块18的边界部及其附近的第一铁芯用薄板12彼此的接合强度提高，并且第一铁芯用薄板12的焊接线和第二铁芯用薄板16的焊接线在层叠方向上不间断，因此层叠铁芯10整体的焊接强度提高。

根据本实施方式的层叠铁芯10，设置成各连接用焊接部32形成对应的小径铁芯块焊接部26的延长部，并且各大径铁芯块焊接部22设置于在周向上与对应的小径铁芯块焊接部26匹配的位置，由此与未匹配的情况相比，在各部分的焊接工序时，层叠铁芯10或焊接头的层叠铁芯10的周向的定位作业的工序数得以削减，层叠铁芯10的生产效率提高。

根据本实施方式的层叠铁芯10，设置有连接用焊接部32的小径铁芯块18的外周面18A及凹部28的内表面28A沿着层叠方向连续，因此在连接用焊接部32的中途不会产生阶梯差，焊接强度提高。通过沿着大径铁芯块14的周向等间隔地设置多个凹部28及连接用焊接部32，大径铁芯块14与小径铁芯块18的结合强度在周向的整个区域均匀地提高。

根据本实施方式的层叠铁芯10，凹部28由形成在连续的多个第一铁芯用薄板12上的开口30进行界定，由此凹部28的设计自由度高，能够通过具有开口30的铁芯用薄板12的个数来设定凹部28的深度。

本实施方式的层叠铁芯10中，包括连接用焊接部32，第一铁芯用薄板12及第二铁芯用薄板16的所有接合均通过焊接进行，因此生产效率提高，并且不需要焊接设备以外的接合设备，因此能够削减制造层叠铁芯10的设备费用。

其他实施方式的层叠铁芯10在大径铁芯块14及小径铁芯块18中，相互相邻的第一铁芯用薄板12及相互相邻的第二铁芯用薄板16如图7所示那样通过各粘接剂36进行结合，或者如图8所示那样通过各铆接部38进行结合。

在这些实施方式的情况下，也设置有连接用焊接部32，通过连接用焊接部32进行大径铁芯块焊接部22和小径铁芯块焊接部26的接合。需要说明的是，在这些实施方式的情况下，可以省略大径铁芯块焊接部22及小径铁芯块焊接部26，大径铁芯块焊接部22也可以如图7及图8中假想线所示那样进行设置。在该情况下，大径铁芯块14除了利用粘接剂36进行结合或利用铆接部38进行结合之外，还利用大径铁芯块焊接部22进行结合，结合强度提高。

在这些实施方式中，与上述实施方式同样地，提高了大径铁芯块14与小径铁芯块18的结合强度，并且能够将大径铁芯块14及小径铁芯块18作为预先块化的子组件部件进行处理，因此层叠铁芯10的生产效率提高。

以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但若为本领域技术人员则能够容易理解，本发明并不限于这样的实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行适当变更。

例如，焊接槽20及24的焊接前的形状在俯视时不限于大致W字形，也可以是符合焊接方法的其他形状。焊接槽20及24在大径铁芯块14及小径铁芯块18的周向上不必等间隔地设置，也可以在该周向上不等间隔地设置。另外，焊接槽20、24不是必须的，也可以省略。在本说明书中，大径铁芯块14的外周面14A包括焊接槽20的底面，小径铁芯块18的外周面18A包含焊接槽24的底面。

大径铁芯块焊接部22和小径铁芯块焊接部26在第一铁芯用薄板12和第二铁芯用薄板16的层叠方向上不必在一条直线上延伸存在，也可以在大径铁芯块14及小径铁芯块18的周向上设置于相互不同的位置。

凹部28的俯视形状不限于大致梯形，也可以是矩形、半圆、三角形等根据焊接条件或周边形状等进行确定的形状。凹部28也可以由在大径铁芯块14的外周面14A开放的切口形成。各焊接部的焊接不限于激光焊接，也可以是电子束焊接、等离子电弧焊接等。

大径铁芯块14及小径铁芯块18的层叠及结合可以在进行第一铁芯用薄板12及第二铁芯用薄板16的冲压成型的依次传送模具内进行，也可以在第一铁芯用薄板12及第二铁芯用薄板16的冲压成形后在模具外进行。

大径铁芯块14可以在上段或下段的任一方，也可以在三个以上的大径铁芯块14的各大径铁芯块14之间分别配置小径铁芯块18。层叠铁芯10不限于用于旋转电机的定子的铁芯，也可以应用于转子的铁芯(转子铁芯)。在该情况下，凹部28形成在大径铁芯块的朝向小径铁芯块的一侧所形成的肩面的小径铁芯块的内周附近。

另外，上述实施方式所示的构成要素并非全部必须，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行适当取舍选择。

符号说明

10：层叠铁芯

12：第一铁芯用薄板

12A：主部

12B：磁极齿

14：大径铁芯块

14A：外周面

14B：肩面

16：第二铁芯用薄板

16A：主部

16B：磁极齿

18：小径铁芯块

18A：外周面

20：焊接槽

20A：突条

22：大径铁芯块焊接部

24：焊接槽

24A：突条

26：小径铁芯块焊接部

28：凹部

28A：内表面

28B：突条

30：开口

32：连接用焊接部

36：粘接剂

38：铆接部

D1：第一外径

D2：第二外径

R1：重叠部分

R2：延伸存在部分

Claims (10)

1.一种层叠铁芯，其是使大径铁芯块和小径铁芯块相互层叠而成的，该大径铁芯块是使具有第一外径的多个第一铁芯用薄板相互层叠且相互结合而成的，该小径铁芯块是使具有比所述第一外径小的第二外径的多个第二铁芯用薄板相互层叠且相互结合而成的，

在所述大径铁芯块的朝向所述小径铁芯块的一侧所形成的肩面的所述小径铁芯块的外周附近形成有凹部，

该层叠铁芯设置有连接用焊接部，从所述小径铁芯块的外周面到形成在所述大径铁芯块上的所述凹部的内表面，该连接用焊接部在层叠方向上连续延伸存在。

2.根据权利要求1所述的层叠铁芯，其中，所述凹部由形成在多个连续的所述第一铁芯用薄板上的开口进行界定。

3.根据权利要求1或2所述的层叠铁芯，其中，在所述小径铁芯块的两端各自设置有所述大径铁芯块，在两个大径铁芯块上各自设置有所述凹部及所述连接用焊接部。

4.根据权利要求1或2所述的层叠铁芯，其中，设置有所述连接用焊接部的所述小径铁芯块的所述外周面及所述凹部的所述内表面沿着所述层叠方向连续。

5.根据权利要求1或2所述的层叠铁芯，其中，所述凹部设置在沿着所述大径铁芯块的周向的多个部位。

6.根据权利要求1或2所述的层叠铁芯，其中，其具有使所述多个第一铁芯用薄板的外周面在所述层叠方向上连续延伸存在的大径铁芯块焊接部及使所述多个第二铁芯用薄板的外周面在所述层叠方向上连续延伸存在的小径铁芯块焊接部。

7.根据权利要求6所述的层叠铁芯，其中，设置成所述连接用焊接部形成所述小径铁芯块焊接部的延长部。

8.根据权利要求6所述的层叠铁芯，其中，所述大径铁芯块焊接部及所述小径铁芯块焊接部设置于在周向上相互匹配的位置。

9.根据权利要求1或2所述的层叠铁芯，其中，在所述大径铁芯块和/或所述小径铁芯块中，所述第一铁芯用薄板或所述第二铁芯用薄板通过粘接剂相互结合。

10.根据权利要求1或2所述的层叠铁芯，其中，在所述大径铁芯块和/或所述小径铁芯块中，所述第一铁芯用薄板或所述第二铁芯用薄板通过铆接相互结合。

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