CN1841882B - 用于旋转电机的磁轭以及制造该磁轭的方法 - Google Patents

用于旋转电机的磁轭以及制造该磁轭的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁轭(1)和制造磁轭的方法。制备切割钢板(6)，并将其卷轧成柱形形状，以使凸起(7)插入凹部(8)内，然后，在各凸起和各凹部中之一的各侧壁的近壁区域处进行冲压填隙(P)。这使得形成于相关侧壁上的局部膨胀部分(10、10A)填充至形成于各凸起和各凹部中的另一个上的相关凹痕(9、9A)中，从而机械连接凸起和凹部，以形成磁轭(1)。

Description

用于旋转电机的磁轭以及制造该磁轭的方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及于2005年3月30日提交的日本专利申请No.2005-098329，该文献的内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及用在旋转电机如起动电机中的磁轭，特别是涉及一种磁轭和制造该磁轭的方法。
背景技术
在相关技术中，如日本专利临时申请No.64-60247中所述，迄今已经试图提供一种制造用在起动电机等中的磁轭的方法。在图6中所示的相关技术中，切成矩形形状的钢板100被卷轧成柱形构造.在该卷轧过程中，制造方法是这样来进行的，即，使得形成于钢板100的一端上的凸起110与形成于钢板100的另一端上的凹部120匹配啮合，然后，各凸起110的中央区域被压制填隙(press caulk)形成膨胀部分，通过该膨胀部分，凸起110和凹部120进行联接，从而使钢板100的两端100a、100b机械连接。
在该制造方法中，当将钢板100卷轧成柱形构造时，各凹部120的进口以等于或略小于各凸起110的宽度的尺寸形成，以使凸起110和凹部120沿如图7A中箭头所示的周向方向相互匹配啮合。而且，如图7B所示，在凸起110和凹部120保持相互匹配啮合的情况下，在各凸起110的外周和各凹部120的内周之间形成间隙130。随后，如图7C所示，各凸起110的中央区域在PW处进行压制填隙，且各凸起110的周边区域膨胀，以充填该间隙130，从而使钢板100的两端100a和100b机械连接。
然而，该相关技术方法遇到以下所列的几个问题。
a)在凸起110保持与凹部120匹配啮合的状态下，间隙130基本环绕各凸起110而形成，因此，各凸起110的周边区域在冲压填隙(punckcaulking)时难以均匀膨胀。这导致在各凸起110和各凹部120之间留有间隙130的可能性增大，因此产生气密性的问题，并降低了在各凸起110和各凹部120之间的机械连接强度。
b)如果通过冲压填隙而形成的局部膨胀部分朝着各凸起110的远端变位，也就是当局部膨胀部分朝着向各凸起110的远端以更大的程度增大时，磁轭被施加力，从而导致凸起110和凹部120相互拉开，从而使磁轭的内径精度和圆度精度降低。
发明内容
本发明考虑到了上述问题，本发明的目的是提供一种磁轭，该磁轭具有增强的机械连接强度，且具有很高精度的内径和圆度；本发明的目的还在于提供一种制造该磁轭的方法。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种旋转电机的磁轭。该磁轭包括：切割钢板，该切割钢板形成为矩形，且其一端形成有多个凹部，另一端形成有多个凸起，该切割钢板卷轧成柱形形状，其中，凸起分别插入凹部中，以便机械连接钢板的两端。各凹部具有面对着各凸起的远端的底壁、以及从底壁两端伸出的轴向间隔开的侧壁。各凸起具有侧壁，且其宽度基本等于或略小于各凹部的进口宽度。各凹部和各凸起中之一的侧壁具有凹痕，当在各凹部和各凸起中的另一个上进行压制加工时，该凹痕由在各凹部和各凸起中的另一个的侧壁上形成的局部膨胀部分填充。
通过该结构，各凸起和各凹部中之一具有轴向间隔开的侧壁，该侧壁的近壁部分沿磁轭的轴向方向膨胀，以装配至形成于各凸起和各凹部中的另一个上的相关凹痕内。因此，钢板的两端相互连接，而没有向钢板的两端上施力来使得这两个部件沿磁轭的周向方向相互拉开。因此，当在各凸起和各凹部中之一上进行冲压填隙以使局部膨胀部分沿磁轭的轴向方向伸展时，将不会对磁轭的内径和圆度产生不利影响，从而增加了磁轭的内径和圆度的精度。
而且，冲压填隙是在间隔开的侧壁区域中在各凸起和各凹部中的一个上进行的，进行冲压填隙的位置邻近于在各凸起和各凹部中的另一个上所形成的相关凹痕，从而能够以均匀方式形成该近壁部分。这导致该近壁部分无间隙地插入相关凹痕，从而使钢板的两端以增大的机械强度连接。
优选地，各凹部的侧壁可以具有凹痕，该凹痕与磁轭的轴向方向对齐地形成于面对备凸起的侧壁的区域处，且各凸起的侧壁具有局部膨胀部分，该局部膨胀部分填充至各凹部的侧壁的相关凹痕内。
这使得凹痕能够在钢板的切割操作过程中形成于各凹部的侧壁上，从而减少了制备该凹痕的附加工作。并且，由于凹痕在各凹部的侧壁上的形成是与磁轭轴线对齐的，因此导致各凸起的局部膨胀部分将沿磁轭的轴向方向伸展。这导致没有沿磁轭的周向方向作用的力。也就是，不会对磁轭的内径和固度产生不利影响，因此，该磁轭形成为具有更高精度的内径和圆度的柱形形状。
优选地，各凸起的侧壁可以具有凹痕，该凹痕与磁轭的轴向方向对齐地形成于面对各凹部的侧壁的区域处，且各凹部的侧壁具有局部膨胀部分，该局部膨胀部分填充至各凸起的侧壁的凹痕内。
这使得凹痕能够在钢板的切割操作过程中形成于各凸起的侧壁上，从而避免了制备该凹痕的附加工作。并且，由于凹痕在各凸起的侧壁上的形成是与磁轭轴线对齐的，因此各凹部的局部膨胀部分能够沿磁轭的轴向方向形成。这导致没有沿磁轭的周向方向作用的力。也就是，不会对磁轭的内径和圆度产生不利影响，因此，该磁轭形成为具有更高精度的内径和圆度的柱形形状。
优选地，各凸起的远端和各凹部的底壁可以沿磁轭的轴向方向成直线地形成，且各凸起的高度和各凹部的深度几乎彼此相等。在各凸起与各凹部相配合的情况下，各凸起的远端和各凹部的底壁沿磁轭的周向方向相互抵靠啮合。
通过该结构，可以在各凸起的远端和各凹部的底壁沿磁轭的周向方向相互抵靠啮合的状态下进行压制加工，以便对各凸起和各凹部中之一的近壁区域进行填隙，从而使局部膨胀部分只沿磁轭的轴向方向伸展。因此，压制加工不会导致在各凸起的远端和各凹部的底壁之间形成间隙。这能够增加磁轭的内径和圆度的精度。
本发明的另一方面提供了一种制造旋转电机的磁轭的方法，其中，一矩形切割钢板的一端形成有多个凹部，另一端形成有多个凸起，该切割钢板具有柱形卷轧形状，其中，凸起分别插入凹部中，以使钢板的两端机械连接。该方法包括：对一钢板进行切割以形成切割钢板；将该切割钢板卷轧成柱形形状，以使各凸起插入各凹部中；以及通过卷轧步骤，使各凸起和各凹部机械连接。
在切割步骤中，各凸起的轴向宽度形成为基本等于或略小于各凹部的进口宽度，且各凸起和各凹部中之一的侧壁形成有向内凹入的凹痕。在卷轧步骤中，将切割钢板卷轧成各凸起的远端沿周向方向面对各凹部的进口，然后，备凸起沿周向方向插入各凹部。在连接步骤中，对各凸起和各凹部中之一的侧壁的近壁区域进行压制填隙，进行压制填隙的位置与形成于各凸起和各凹部中的另一个的侧壁上的相关凹痕成面对面的关系。
通过该制造方法，当将钢板卷轧成柱形形状时，不需要使得钢板的两端沿磁轭的径向方向相错位，且能够在各凸起的远端和各凹部的进口保持面对面关系的情况下卷轧钢板，也就是能够在各凸起的远端和各凹部的进口在相同径向位置对准的条件下卷轧钢板。这使在备凸起和各凹部的两端产生相同量的弹回位移，从而消除了使得磁轭的内径和圆度变差的因素。
而且，各凸起和各凹部中之一的近壁区域被压制填隙，以在各凸起和各凹部中之一的侧壁上形成局部膨胀部分，从而使该局部膨胀部分与形成于各凸起和各凹部中的另一个上的凹痕无间隙地配合。也就是，因为局部膨胀部分在朝着相关凹痕的方向上膨胀，因此在各凸起的远端和各凹部的底壁之间不会产生间隙，从而在各凸起和各凹部之间提供足够的机械连接强度。
优选地，各凹部的侧壁可以分别在面对各凸起的侧壁的区域处形成有凹痕，且各凸起的侧壁具有局部膨胀部分，该局部膨胀部分填充至各凹部的侧壁的凹痕内。
这导致凹痕在钢板的切割操作过程中形成在各凹部的侧壁上，从而使制备该凹痕的附加工作最少化。并且，由于凹痕在各凹部的侧壁上的形成是与磁轭轴线对齐的，因此导致各凸起的局部膨胀部分可形成在磁轭的轴向方向上。这导致没有沿磁轭的周向方向作用的力。也就是，不会对磁轭的内径和圆度产生不利影响，因此，该磁轭形成为具有更高精度的内径和圆度的柱形形状。
优选地，各凸起的侧壁可以形成有凹痕，该凹痕与磁轭的轴向方向对齐地形成于面对各凹部的侧壁的区域处，且各凹部的侧壁具有局部膨胀部分，该局部膨胀部分填充至各凸起的侧壁的凹痕内。
这使得凹痕能够在钢板的切割操作过程中形成于各凸起的侧壁上，从而使得制备该凹痕的附加工作最少化。并且，由于凹痕在各凸起的侧壁上的形成是与磁轭轴线对齐的，因此各凹部的局部膨胀部分能够沿磁轭的轴向方向形成。这导致没有沿磁轭的周向方向作用的力。也就是，不会对磁轭的内径和圆度产生不利影响，因此，该磁轭形成为具有更高精度的内径和圆度的柱形形状。
优选地，该连接在这样的情况下进行，即各凸起的远端与各凹部的底壁在周向上抵靠啮合，且切割钢板的两端在周向上相互抵靠啮合。
通过压制加工来进行连接使得局部膨胀部分只沿磁轭的轴向方向伸展。这样，在压制加工过程中，在各凸起的远端和各凹部的底壁之间不会产生间隙，而且没有力作用在使磁轭的两端相互拉开的方向上。因此，当执行卷轧步骤时，在切割钢板的两端之间不会形成间隙。从而，磁轭可以制成为具有很高精度的内径和圆度。
优选地，可以通过利用形状类似于各凹痕形状的冲头进行冲压填隙来进行该连接。
通过使用该冲头来执行填隙步骤，所形成的局部膨胀部分的形状与相关凹痕的形状近似相符。因此，局部膨胀部分能够分别与相关凹痕配合，从而增大在各凸起和各凹部之间的机械连接强度。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的磁轭的透视图；
图2为根据本发明的制造方法形成为图1中所示的磁轭的切割钢板的平面图；
图3A至3C为表示形成图1中所示的磁轭的制造步骤的基本顺序的视图；
图4为包括图1中所示的磁轭的起动机的半剖侧视图；
图5A至5C为表示用于执行根据本发明的另一实施例的制造方法的制造步骤的基本顺序的视图；
图6是表示根据相关的现有技术实践形成为磁轭的切割钢板的平面图；以及
图7A至7C是表示相关的技术实践的制造步骤的基本顺序的视图。
具体实施方式
实现本发明的最佳方式将参考下面所述的实施例来详细介绍。
实例1
图1是磁轭1的透视图，图2是形成磁轭1的切割钢板6的平面图。
第一实施例的磁轭1可以用于各种装置，例如如图4中所示的用于起动发动机的起动电机2(代表根据本发明的旋转电机的一个实例)。
如图4所示，起动电机2包括公知的直流电机，该直流电机包括：磁场，该磁场在其内周包括多个固定安装在磁轭1上的永磁体3，以便形成磁路；以及电枢4，该电枢4可旋转地布置在磁场内部。在电枢4上产生的旋转力由小齿轮4传递给发动机的环形齿轮(未示出)。并且，这里省略了对起动电机2的详细结构和操作的说明。
参考图1，如图1所示，磁轭1由厚度为大约2mm的切割钢板6制成，该钢板6卷轧成柱形形状，当形成柱形形状时，多个在切割钢板6的一端6a上预先形成的轴向间隔的凸起7与多个在切割钢板6的另一端6b上预先形成的轴向间隔的凹部8机械匹配啮合。
下面将介绍磁轭1的制造方法。
磁轭1的制造方法以以下步骤实现：
a)将钢板6切成矩形的步骤；
b)将切割钢板6卷轧成柱形形状的步骤；以及
c)使卷轧成柱形形状的钢板6的两端机械连接的步骤。
在切割步骤中，带状磁轭原材料(钢板)切成分别具有给定长度的块，从而制备如图2所示的矩形切割钢板6。在该切割过程中，切割钢板6的一端6a形成有多个轴向间隔的凸起7，而另一端6b形成有多个轴向间隔的凹部8。
凸起7形成这样的构造，即各个凸起7从矩形钢板6的一端6a凸出。凹部8在钢板6的另一端6b处分别凹入成矩形形状。相同数目的凸起7和凹部8形成于等距间隔开的区域中，并且相对于轭铁1的轴线处于一致位置处。而且，各凹部8的两侧壁分别具有沿磁轭1的轴线以面对关系形成的凹痕9，各凹痕以基本圆弧形形状向内凹陷。
在除凹痕9之外的区域中，各凹部8具有与各凸起7相同的形状，也就是，具有两条以直线形状延伸的侧边的各凹部的形状与切除各凸起7后的剩余部分的形状相同。换句话说，切割钢板6的另一端6b具有由切除凸起7后的剩余部分形成的结构，其包括凹部8，该凹部8的轮廓形状分别与凸起7的形状相同。因此，如图2所示，在钢板6的一端6a的边缘和凸起7的远端之间的尺寸(凸起7的高度h1)基本等于在钢板6的另一端6b的边缘和凹部8的底壁8a之间的尺寸(凹部8的深度h2)，且凸起7的宽度d1(短侧边尺寸)基本等于凹部8的宽度d2(不包括凹痕9时的宽度)。
在卷轧步骤中，切割钢板6卷轧成柱形形状，使得凸起7与相关凹部8匹配啮合。在该卷轧步骤中，钢板6卷轧至这样的位置，在该位置，凸起7的远端7a和凹部8的进口8b沿钢板6的周向方向(如图3A中箭头A所示)彼此面对，随后，进一步进行卷轧，以使凸起7沿周向方向装配至凹部8内。这时，因为凸起7的高度h1和凹部8的深度h2基本彼此相等，因此凸起7的远端7a与凹部8的底壁8a抵靠啮合，而不会产生间隙。而且，如图3B所示，因为凹部8除凹痕9之外的宽度d2和凸起7的宽度d1基本彼此相等，因此，凸起7的两外侧区域分别具有由形成于凹部8两侧边上的凹痕9而产生的间隙。
在连接步骤中，各凸起7的两侧区域都利用冲头(未示出)而进行压制加工(下文中称为冲压-填隙压制P)。这使得凸起7的局部膨胀区域伸展到并配合入相关凹痕9，使得凸起7和凹部8被机械连接，如图3C所示。
而且，在该连接步骤中，可以优选使用其尖端与各凹痕9的形状非常类似的冲头。例如，当凹部8的两侧都形成有圆弧形凹痕9时，可以使用外周形状弯曲成与相关凹痕9一致的圆弧形的冲头。这使得通过冲压-填隙压制P而形成的局部膨胀区域以更均匀的方式与相关凹痕9配合，从而提高了在凸起7和凹部8之间的机械连接强度。
(第一实施例的有利效果)
通过上述制造磁轭1的方法，在将切割钢板6卷轧成柱形形状的过程中，钢板6的两端不需要沿径向方向错位；并且，切割钢板6可以这样来卷轧，即，使得凸起7的远端7a和凹部8的进口8b沿周向方向(也就是处于相同的半径上)彼此面对。这种情况下，可以使得钢板6两端产生的反弹量彼此相等，从而能够抑制损害磁轭1的半径尺寸精度和圆度精度的因素。
而且，冲压-填隙压制P在凸起7的两侧上的近壁区域处、与凹部8的凹痕9成面对面的关系进行。因此，凸起7由于压制加工而形成有局部膨胀部分，该局部膨胀部分在凸起7的两侧分别向外伸出(沿磁轭1的轴向)，以便与相关凹痕9配合。通过该方法，凸起7不需要具有朝向凸起7的远端7a膨胀的区域。因此，冲压-填隙压制P能够在凸起7的远端7a和凹部8的底壁8a没有间隙地相互抵靠啮合的状态下进行。另外，当进行冲压-填隙压制P时，不可能产生作用在凸起7和凹部8上的、用于将这些部件相互拉开的力，因此不会对磁轭1的内径尺寸和圆度产生不利影响。这使得磁轭1的内径尺寸和圆度能够保持很高的精度。
此外，由于冲压-填隙压制P分别在凸起7的两侧上的近壁区域处、在与凹痕9成面对面的关系的区域处进行，因此，凸起7的两侧的近壁区域能够与相关凹痕9无间隙地相配合。也就是，凸起7的局部膨胀部分能够被对准而伸入到相关凹痕9内。因此，在凸起7和凹部8之间不会留有间隙，从而使凸起7和凹部8能够以足够的强度机械连接。而且，在凸起7和凹部8之间没有间隙导致无需进行用于充填间隙的表面精处理，例如涂覆或电镀等，从而能够降低制造成本。
第二实施例
尽管已经参考其中凹部8的两侧边形成有各自的凹痕9的示例结构介绍了第一实施例，但是，如图5A至5C所示，凸起7也可以在两侧边形成有凹痕7b。也就是，如图5C所示，凸起7的两侧边可以形成有向内凹入的凹痕7b，且冲压-填隙压制P可以在凹部8的两侧上的近壁区域处、在与凹痕7b成面对面关系的区域处进行。在该可选实施例中，使在凹部8的两侧上的近壁区域的局部膨胀部分伸入凸起7的相关凹痕7b内，从而能够获得与第一实施例相同的有利效果。
尽管已经参考其中永磁体3被固定安装在磁轭1内周上的示例结构介绍了第一实施例，但是本发明的磁轭1也可以用于采用磁场线圈代替永磁体3的磁路。
尽管已经详细介绍了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员应当知道，根据说明书的总体教导，可以对这些细节进行各种变型和替换。因此，所述特定结构只是示意性的，而不是限制本发明的范围，本发明的范围将由下面的权利要求及其所有等效物的充分广度限定。

Claims (9)

1.一种旋转电机的磁轭，包括：切割钢板(6)，该切割钢板(6)形成为矩形，且其一端(6a)形成有多个凹部(8)，另一端(6b)形成有多个凸起(7)，该切割钢板(6)卷轧成柱形形状，其中，凸起(7)分别插入凹部(8)中，以便机械连接钢板(6)的两端(6a、6b)，其特征在于：
各凹部(8)具有面对着各凸起(7)的远端(7a)的底壁(8a)、以及从底壁两端伸出的轴向间隔开的侧壁；
各凸起(7)具有侧壁，且其宽度基本等于或略小于各凹部的进口宽度，各凸起侧壁包括近壁区域，分别具有压制形成的膨胀部分；以及
各凹部(8)的侧壁具有相互轴向面对的凹痕(9)，以与各凸起(7)的压制形成的膨胀部分没有间隙地匹配，以使钢板(6)的两端(6a、6b)在磁轭的周向上相互机械连接，所述凹痕(9)具有圆弧形，并且在与底壁(8a)隔开的位置形成在所述凹部(8)的侧壁中；
所述凸起(7)的侧壁的近壁区域的膨胀部分是压制成形的以弯曲形成圆弧形，从而配合入所述凹痕(9)中。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的磁轭，其特征在于：
所述各凹痕(9)与磁轭(1)的轴向方向对齐地形成于面对各凸起(7)的侧壁的近壁区域处。
3.一种旋转电机的磁轭，包括：切割钢板(6)，该切割钢板(6)形成为矩形，且其一端(6a)形成有多个凹部(8)，另一端(6b)形成有多个凸起(7)，该切割钢板(6)卷轧成柱形形状，其中，凸起(7)分别插入凹部(8)中，以便机械连接钢板(6)的两端(6a、6b)，
各凹部(8)具有面对着各凸起(7)的远端(7a)的底壁(8a)、以及从底壁两端伸出的轴向间隔开的侧壁；
各凸起(7)具有侧壁，且其宽度基本等于或略小于各凹部的进口宽度；以及
各凸起的侧壁具有凹痕(9A)，该凹痕(9A)与磁轭的轴向方向对齐地形成于面对各凹部(8)的侧壁的区域处，且各凹部(8)的侧壁具有局部膨胀部分，该局部膨胀部分填充至各凸起(7)的侧壁的凹痕(9A)内；
所述凹痕具有圆弧形，并且在与底壁隔开的位置形成在所述凸起(7)的侧壁中；
该局部膨胀部分是压制成形的以弯曲形成圆弧形，从而配合入所述凹痕(9A)中。
4.根据权利要求1所述的旋转电机的磁轭，其特征在于：
各凸起(7)的远端和各凹部(8)的底壁沿磁轭的轴向方向成直线地形成，且各凸起(7)的高度和各凹部(8)的深度几乎彼此相等；
由此，在各凸起(7)与各凹部(8)相配合的情况下，各凸起(7)的远端和各凹部(8)的底壁沿磁轭(1)的周向方向相互抵靠啮合。
5.一种制造旋转电机(2)的磁轭(1)的方法，该方法包括：制备切割钢板(6)，该切割钢板(6)的一端(6a)形成有多个凹部(8)，另一端(6b)形成有多个凸起(7)，各凹部(8)具有底壁(8a)和从该底壁两端伸出的轴向间隔开的侧壁，各凸起(7)具有侧壁，且其宽度基本等于或略小于各凹部(8)的进口的宽度；其特征在于：
各凹部和各凸起中之一形成有凹痕(9、9A)，且切割钢板(6)卷轧成柱形形状，直到各凸起(7)的远端面对着各凹部(8)的进口，然后，凸起(7)分别插入凹部(8)的内部，然后，凸起(7)和凹部(8)通过对各凸起(7)和各凹部(8)中的另一个的近壁区域进行压制加工而没有间隙地被机械连接，所述凹痕具有圆弧形，并且在与底壁隔开的位置形成在所述凹部(8)或所述凸起(7)的侧壁中；
所述近壁区域具有膨胀部分，所述膨胀部分是压制成形的以弯曲形成圆弧形，从而配合入所述凹痕中。
6.根据权利要求5所述的制造旋转电机的磁轭的方法，其特征在于：
各凹部(8)的侧壁分别形成有凹痕(9)，该凹痕与磁轭(1)的轴向方向对齐地形成在面对各凸起(7)的侧壁的区域处，且各凸起(7)的侧壁具有局部膨胀部分，该局部膨胀部分填充至各凹部(8)的侧壁的凹痕(9)内。
7.根据权利要求5所述的制造旋转电机的磁轭的方法，其特征在于：
各凸起(7)的侧壁形成有凹痕，该凹痕与磁轭(1)的轴向方向对齐地形成于面对各凹部(8)的侧壁的区域处，且各凹部(8)的侧壁具有局部膨胀部分，该局部膨胀部分填充至各凸起的侧壁的凹痕(9A)内。
8.根据权利要求5所述的制造旋转电机的磁轭的方法，其特征在于：
该压制加工在这样的情况下进行，即各凸起(7)的远端与各凹部(8)的底壁(8a)在周向上抵靠啮合，且切割钢板(6)的两端在周向上相互抵靠啮合。
9.根据权利要求5所述的制造旋转电机的磁轭的方法，其特征在于：
通过利用形状类似于各凹痕形状的冲头进行冲压填隙来执行该连接。
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