TW201819177A - 轉子鐵芯的製造方法及馬達鐵芯的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於藉由沖切電磁鋼板來製造包括在馬達的轉子內的轉子鐵芯的製造方法，其包括從電磁鋼板沖切出多個用於轉子鐵芯的板材；藉由將該等用於轉子鐵芯的板材堆疊來生產出一轉子鐵芯母材(precursor)；藉由在一第一預定的溫度將該轉子鐵芯母材的外圓周區域退火，及在一第二預定的溫度將該轉子鐵芯母材的內圓周區域退火來製造該轉子鐵芯；該第一預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度；以及該第二預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度。

Description

轉子鐵芯的製造方法及馬達鐵芯的製造方法
[0001]本發明係有關於一種用於製造包括在馬達的轉子內的轉子鐵芯的製造方法，及一種製造一馬達鐵芯的製造方法，該馬達鐵芯包括一轉子鐵芯和一定子鐵芯，其被包括在一馬達內。
[0002]在汽車工業中，油電混合車的驅動性能的進一步提升、更高輸出效能的開發、減輕重量、及驅動馬達大小的減小等等已日漸改善。家用電子用品製造商對於包含在各種家用電子商品中的馬達的進一步小型化及更高的效能已著力甚深。 　　[0003]為了要提高馬達的效能，有多少發生在馬達內部的各式損失能夠被降低是一項重大的議題。例如，在電被輸入之後，源於導體阻力損耗的銅損失會發生在構成馬達的線圈內，且轉子和定子會發生源於渦電流損失或磁滯損失的鐵損(或高頻鐵損)，使得馬達效率和扭矩效能會因為這些損失而變差。 　　[0004]在定子鐵芯和轉子鐵心的製造中，轉子鐵芯板材和定子鐵芯板材是藉由沖切電磁鋼板而從該電磁鋼板獲得、多個轉子鐵芯板材被堆疊、然後被壓擠及/或焊接在一起以製造出轉子鐵芯，且多個定子鐵芯板材被堆疊、然後被壓擠及/或焊接在一起以製造出定子鐵芯。 　　[0005]為了要藉由減少在定子鐵芯和轉子鐵芯內的上述鐵損(iron loss)，一種在消除衝切或類此者所產生的加工應變的同時在一預定的溫度將定子鐵芯和轉子鐵芯這兩者退火的方法、及/或一種促進形成這兩種鐵芯的晶體的晶粒生長的方法可被施用，就如同應被退火的半加工材料一樣。 　　[0006]不幸地，已知的是，這存在著衝突，因為磁特性可因定子鐵芯和轉子鐵芯這兩者內的晶體的晶粒生長而被強化，而這兩個鐵芯的強度(抗拉強度)則會晶體的晶粒生長而變差。 　　[0007]減小定子鐵芯的鐵損可促進馬達的小型化和節能。同時，轉子鐵芯是一個以高速轉動的構件使得一強的離心力在轉動期間作用在此構件上，因此該轉子鐵芯必須要具有一強到足以抵抗此強大的外力的高強度。因此，將轉子鐵芯退火變成是強度劣化的一個因素，因此，此方法就不能被稱為是一較佳的方法；因此，只對定子鐵芯退火而不對轉子鐵芯退火的製造方法可在一些例子中被使用。然而，用此方法製造的轉子鐵芯無法被期待有上述之磁特性的強化。 　　[0008]為了要解決此問題，日本專利申請公開案第2004-270011A號揭露一種用於具有高磁通量密度的無取向電工鋼板(non-oriented electrical steel sheet)的製造方法，它能在轉子件內獲得高磁通量密度和高強度以及在定子件內獲得高磁通量密度以及低的鐵損的同時，從同一片鋼板同步收集轉子件和定子件。詳言之，此方法是一種以晶粒大小變成大於或等於50微米至小於或等於500微米的方式實施熱滾軋鋼退火的方法，用以製造一具有高磁通量密度的無取向電工鋼板，其鋼板成分是在一預定的質量率被界定。
[0009]在揭露於JP 2004-270011A號的方法中，因為具有高磁通量密度的該無取向電工鋼板接受該熱滾軋鋼退火，所以定子鐵芯鋼板和轉子鐵芯鋼板兩者都被退火。因此，在轉子鐵芯鋼板中，雖然磁特性的強化可被期待，但如上文所述地，被擔心的是會造成其強度的劣化。 　　[0010]本發明提供一種用於轉子鐵芯的製造方法，它能製造磁特性絕佳且具有高強度的轉子鐵芯、及一種用於馬達鐵芯的製造方法，它除了上述的轉子鐵芯之外還能製造磁特性絕佳的定子鐵芯。 　　[0011]依據本發明的一種用於轉子鐵芯的製造方法是一種用於包括在馬達的轉子內的轉子鐵芯的的製造方法，且該製造方法包含：從電磁鋼板沖切出多個用於轉子鐵芯的板材；藉由將該等用於轉子鐵芯的板材堆疊來生產出一轉子鐵芯母材(precursor)；藉由在一第一預定的溫度將該轉子鐵芯母材的外圓周區域退火，及在一第二預定的溫度將該轉子鐵芯母材的內圓周區域退火來製造該轉子鐵芯；該第一預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度；該第二預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度。 　　[0012]本發明之用於轉子鐵芯的製造方法的特徵在於在該轉子鐵芯母材的外圓周區域和內圓周區域退火期間之間提供溫度差的同時，藉由將由堆疊該電磁鋼板形成的用於轉子鐵芯的該等多個板材所形成的該轉子鐵芯母材退火來製造該轉子鐵芯。詳言之，該外圓周區域是在該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度被退火，且該內圓周區域是在該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度被退火。 　　[0013]在此處，在平面圖中是圓形的形狀的該轉子鐵芯中，該“外圓周區域”係指從圓形的一外圓周輪廓到一與之離一預定距離的內部區域的一外圓周環形區域，或類此者、且該“內圓周區域”係指除了該轉子鐵芯的該外圓周區域以外，在該中心位置周圍的區域，或類此者。 　　[0014]該外圓周區域可被界定為該鐵損相對大的一個區域，亦即，例如一從該轉子鐵芯的圓形的外圓周輪廓往內約5mm或更多的範圍。在此處，在該外圓周區域內的晶粒被允許生長以強化磁特性，藉以有有效地降低在該轉子鐵芯內的鐵損。 　　[0015]另一方面，該轉子鐵芯的該內圓周區域是一個晶粒未生長的區域，使得此區域具有較高的強度(抗拉強度)，且藉由具有此內圓周區域，可確保該轉子鐵芯的高強度。 　　[0016]在依據本發明之用於該轉子鐵芯的製造方法的另一態樣中，該第二預定的溫度可以是在沖切用於轉子鐵芯的鋼板期間產生的加工應變(work strain)被消除的溫度。 　　[0017]在該電磁鋼板的沖切處理期間，該加工應變被導入到該轉子鐵芯板材中；因此，在該內圓周區域中，藉由在該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度以及在該沖切處理期間被導入的加工應變被消除的溫度來對該內圓周區域退火，即可解決在該內圓周區域內導因於該沖切的磁特性劣化的問題。 　　[0018]在依據本發明之用於該轉子鐵芯的製造方法的另一態樣中，用於該轉子鐵芯的製造方法可包括：至少在該轉子鐵芯母材的頂面和底面上設置絕緣件；及在該轉子鐵芯母材之延伸於該轉子鐵芯母材的圓周方向上的側表面被外露的同時，將該轉子鐵芯母材放入一退火爐中並將其退火。 　　[0019]在絕緣件被設置在該轉子鐵芯母材的該頂面和該底面且延伸在該轉子鐵芯母材的圓周方向上的該側表面被外露的狀態下，例如，只有此轉子鐵芯的側表面被露在外面。如果退火在此狀態下被實施的話，該轉子鐵芯的上表面及下表面受該絕緣件的保護，因而只有該轉子鐵芯的該側表面被直接加熱，使得它的溫度被升高，且熱從該側表面被逐漸地朝向該轉子鐵芯的內部傳遞。 　　[0020]藉由在該轉子鐵芯母材的外圓周區域被退火使得它的溫度被升高至一預定的溫度的階段終止該退火，可如所想要地促進在該轉子鐵芯母材的該外圓周區域內的該電磁鋼板的晶體的晶粒生長，且亦可抑制在該轉子鐵芯母材的該內圓周區域內的該電磁鋼板的晶體的晶粒生長。 　　[0021]應指出的是，當該轉子鐵芯母材的該頂面和該底面被絕緣件覆蓋時，該轉子鐵芯母材的整個該頂面和整個該底面可被絕緣件覆蓋，或者只有和該轉子鐵芯母材的該內圓周區域相對應的該頂面和該底面部分才被絕緣件覆蓋。 　　[0022]在依據本發明之用於該轉子鐵芯的製造方法的另一態樣中，該用於該轉子鐵芯的製造方法進一步包括使用一內部可移動的退火爐。該內部可移動的退火爐可具有一用於移動的空間，該轉子鐵芯母材可在該空間內滾動地移動。該內部可移動的退火爐可包括設置在該用於移動的空間的周圍的加熱單元。該用於該轉子鐵芯的製造方法可進一步包括在該加熱單元的操作之下，在該轉子鐵芯母材滾動地移動於該用於移動的空間內的同時，從該轉子鐵芯母材的側表面對該轉子鐵芯母材加熱並退火。 　　[0023]藉由使用該內部可移動的退火爐(其包括可供圓柱形狀的該轉子鐵芯母材滾動地移動的該用於移動的空間)、以及藉由在該轉子鐵芯母材被允許滾動地移動的同時，用加熱單元從該側表面對該轉子鐵芯母材加熱並退火，如此即可有效地將該轉子鐵芯母材的外圓周區域退火。例如，一種方法可作為一允許該轉子鐵芯母材滾動地移動的方法，在該方法中，一環形齒輪被固定至該轉子鐵芯母材、且一延伸在該用於移動的空間內的縱長方向上且可在該用於移動的空間內滑動的長齒輪被帶引而和固定至該轉子鐵芯母材的該環形齒輪嚙合，且此長齒輪被帶引而滑動，用以允許該轉子鐵芯母材滾動地移動於該用於移動的空間內。 　　[0024]有一種方法可被使用，它連續地安排一預熱區及一高溫加熱區於該內部可移動的退火爐內、在該轉子鐵芯母材的滾動移動期間在被保持在一相對低的溫度的該預熱區內將該轉子鐵芯母材預熱至一預定的溫度、及隨後在該轉子鐵芯母材的滾動移動期間在該高溫加熱區內從該轉子鐵芯母材的該側表面對該轉子鐵芯母材主動地退火，用以藉此促進在該轉子鐵芯母材的該外圓周區域內的晶體的晶粒生長。 　　[0025]本發明亦關於一種用於馬達鐵芯的製造方法，該馬達鐵芯包括一包含在一轉子內的轉子鐵芯和一包含在一定子內的定子鐵芯，該製造方法包含：從電磁鋼板沖切出多個用於轉子鐵芯的板材及多個用於定子鐵芯的板材；將該等用於該轉子鐵芯的板材堆疊以生產一轉子鐵芯母材；將該等用於該定子鐵芯的板材堆疊以生產一定子鐵芯母材；在一第一預定的溫度將該轉子鐵芯母材的一外圓周區域退火以及在一第二預定的溫度將該轉子鐵芯母材的一內圓周區域退火來製造一轉子鐵芯，用以生產一轉子鐵芯；將該定子鐵心母材退火以製造一定子鐵芯；該第一預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度；及該第二預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度。 　　[0026]本發明之用於馬達鐵芯的製造方法是一種製造被包含在馬達內的轉子鐵芯和定子鐵芯這兩者(這兩者被統稱為馬達鐵芯)的方法，且其特徵在於用和上文所述之用於該轉子且芯的製造方法一樣的方法來製造該轉子鐵芯。 　　[0027]藉由沖切一共同的電磁鋼板來從此電磁鋼板獲得轉子鐵芯板材和定子鐵芯板材，可儘可能少地降低該電磁鋼板的廢料部分，因而提高材料的產出比例。 　　[0028]在第二步驟中，整個定子鐵芯母材在晶體的晶粒生長被促進的溫度下被退火，用以強化磁特性。 　　[0029]用本發明的製造方法所製造的轉子鐵芯具有絕佳的磁特性及高的強度，且用相同方法所製造的定子鐵芯亦具有絕佳的磁特性；因此這些馬達鐵芯被用於具有絕佳的效能的馬達的製造中。 　　[0030]此外，在依據本發明之用於馬達鐵芯的製造方法中，該第二預定的溫度是沖切用於轉子鐵芯的板子和沖切用於定子鐵芯的板子期間所產生的加工應變被消除的溫度。 　　[0031]在依據本發明之用於馬達鐵芯的製造方法的另一態樣中，在第二步驟中，用於馬達鐵芯的該製造方法可包括至少在該轉子鐵芯母材的頂面和底面上設置絕緣件；及在該轉子鐵芯母材之延伸於該轉子鐵芯母材的圓周方向上的側表面被外露的同時，將該轉子鐵芯母材和該定子鐵芯母材放入一退火爐中並將其退火。 　　[0032]例如，該轉子鐵芯母材被設置在該定子鐵芯母材內，且這些鐵芯母材皆被放入同一退火爐中用以同時對這兩個鐵芯母材退火，藉以用最小的退火爐來有效率地實施退火。 　　[0033]在依據本發明之用於馬達鐵芯的製造方法的另一態樣中，該用於馬達鐵芯的製造方法可進一步包括使用一內部可移動的退火爐。該內部可移動的退火爐可具有一用於移動的空間，該轉子鐵芯母材可在該空間內滾動地移動。該內部可移動的退火爐可包括設置在該用於移動的空間的周圍的加熱單元。該用於該轉子鐵芯的製造方法可進一步包括在該加熱單元的操作之下，在該轉子鐵芯母材滾動地移動於該用於移動的空間內的同時，從該轉子鐵芯母材的側表面對該轉子鐵芯母材加熱；及將該定子鐵芯母材放入一不同的退火爐中並將其退火。 　　[0034]在該轉子鐵芯母材被允許滾動地移動於該內部可移動的退火爐的該用於移動的空間內的同時，該轉子鐵芯母材被設置在該用於移動的空間周圍的該加熱單元持續地且直接地加熱，用以藉此從它的側表面(外圓周區域)將該轉子鐵芯母材有效率地退火。另一方面，該定子鐵芯母材被放入到不同的退火爐中退火，使得晶體的經粒生長在整個定子鐵芯母材內被促進，藉此產生磁特性絕佳的定子鐵芯。 　　[0035]可從上文所述瞭解的是，依據本發明的該用於轉子鐵芯的製造方法以及用於馬達鐵芯的製造方法，在該退火期間一溫度的差異被提供於該轉子鐵芯母材的該外圓周區域和該內圓周區域之間，且該外圓周區域是在該鐵磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度被退火，且該內圓周區域是在該鐵磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度被退火，藉以製造出磁特性絕佳且具有高強度的轉子鐵芯，因而亦製造出包括此轉子鐵芯的馬達鐵芯。
[0037]本發明之用於轉子鐵芯的製造方法和用於馬達鐵芯的製造方法將參考圖式於下文中被描述。 　　[0038]圖1和圖2依序是說明本發明之用於轉子鐵芯的製造方法的第一步驟的示意圖，圖3是說明本發明之用於轉子鐵芯的製造方法的第二步驟實施例1的示意圖，及圖4是說明在退火期間一轉子鐵芯母材的外圓周區域和內圓周區域的加熱控制流程的圖式。圖5是說明本發明之用於轉子鐵芯的製造方法的第二步驟實施例2的示意圖。 　　[0039]如圖1所示，一寬大的電磁鋼板S被一未示出的沖切機或類此者沖切，用以從該電磁鋼板S產生多個轉子鐵芯板材1，每一者被顯示為具有一預定的直徑之圓盤形狀。一種俗稱微晶粒材料的電磁鋼板(其形成電磁鋼板的晶體的平均晶粒大小是在約20至30微米的範圍內)可被用作為該電磁鋼板S的例子、或者一種俗稱正常晶粒大小材料的電磁鋼板(其晶體的平均晶粒大小為50微米或更大)可被用作為該電磁鋼板S的例子。 　　[0040]接下來，如圖2所示，該等多個被生產的轉子鐵芯板材1被堆疊起來、且被擠壓及/或焊接在一起或類此者，用以生產出轉子鐵芯母材10'。 　　[0041]在此處，該轉子鐵芯母材10'具有圓柱形狀且包括一延伸在圓周方向上的側表面10'd、一頂面10'e、一底面10'f。該轉子鐵芯母材10'進一步包括磁鐵槽，其數目和磁極的數目相對應；在圖所示的例子中，一個磁極是由三個未示出的永久磁鐵構成，且兩個在平面圖中呈實質倒V字形的磁鐵槽口10'a和一個磁鐵槽10'b(它的縱長方向被安排在這兩個磁鐵槽10'a之間的圓周方向上)被形成。然而，該等磁鐵槽可以有各種方式，譬如一種由一被設置在單一磁鐵槽10'b內的永久磁鐵所構成的單一磁極的方式、及一種由設置在兩個呈實質顛倒的V字形配置的磁鐵槽10'a內的永久磁鐵構成的單一磁極的方式。此外，一軸槽10'c被形成在該轉子鐵芯母材10'的中心位置。這些磁鐵槽10'a，10'b及軸槽10'c可在該等轉子鐵芯板材1被堆疊之前被形成在轉子鐵芯板材1被堆疊上、或者可在各個轉子鐵芯板材1被堆疊在一起之後從頂面10'e被形成至該底面10'f(以上所述為第一步驟)。 　　[0042]在第二步驟中，在第一步驟中產生的該轉子鐵芯母材10'其外圓周區域和其內圓周區域係分別在不同的溫度被退火以製造該轉子鐵芯。此第二步驟將參考圖3、4、5來描述。 　　[0043]首先，該第二步驟的實施例1將參考圖3及圖4來描述。如圖3中所示，絕緣件I分別被置於該轉子鐵芯母材10'的該頂面10'e和該底面10'f上，而延伸在該轉子鐵芯母材10'的圓周方向上的該側表面10'd則被露在外面，且在此狀態的該轉子鐵芯母材10'被放入到一包含加熱單元H的退火爐K1內。 　　[0044]加熱單元H被操作，用以在該退火爐K1內從該轉子鐵芯母材10'的該側表面10'd(在方向X上)對該轉子鐵芯母材10'加熱。 　　[0045]詳言之，在該退火爐K1內，來自該轉子鐵芯母材10'的頂面10'e及底面10'f的熱輸入被絕緣件I抑制，而來自露在外面的該側表面10'd的熱輸入則被活躍地實施。因此，在該轉子鐵芯母材10'中，退火是從該轉子鐵芯母材10'的該側表面10'd推進。 　　[0046]在此退火處理中，示於圖4中的該轉子鐵芯母材的外圓周區域和內圓周區域的加熱控制過程被實施。 　　[0047]在圖4中，溫度T1(第一預定溫度)標示出形成該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度範圍的上限值；溫度T2(第二預定溫度)標示出該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度範圍的上限值；及溫度T3標示出該電磁鋼板S的沖切期間被導入到該等轉子鐵芯板材1內的加工應變被消除的溫度範圍的下限值。 　　[0048]在該退火處理期間，加熱控制被實施在該轉子鐵芯母材10'的該外圓周區域內，使得該外圓周區域的溫度在時間t1被升高至溫度T1、且該外圓周區域在該溫度T1被退火一預定的時間區段直到時間t2為止。另一方面，加熱控制被實施在該轉子鐵芯母材10'的該內圓周區域內，使得該內圓周區域在其溫度被逐漸地升高至時間t2的溫度T2的同時被退火。該加熱在時間t2的階段被終止，且一用來將該退火爐K1冷卻的冷卻控制被實施(以上所述為第二步驟的實施例1)。 　　[0049]在此處，該轉子鐵芯母材10'的該外圓周區域是一個應具有導因於被製成的轉子鐵芯內的鐵損之顯著的磁特性劣化的區域，因此，一從該側表面10'd往內5mm的環形範圍可被界定為該外圓周區域。另一方面，該轉子鐵芯母材10'的該內圓周區域是該轉子鐵芯母材10'除了此外圓周區域以外的一內部區域。 　　[0050]接下來，該第二步驟的實施例2將參考圖5來描述。在此實施例中，如圖5所示，一內部可移動的退火爐K2被使用，其設置有一用於移動的空間MS，該轉子鐵芯母材10'可在該空間內滾動地移動、且在該用於移動的空間MS的右側及左側設置有加熱單元H。 　　[0051]在該內部可移動的退火爐K2中，一預熱區YZ、一高溫加熱區HZ、一冷卻區CZ被連續地設置，且一可在該用於移動的空間MS內滑動的長齒輪G2亦被提供。絕緣件I被固定至該轉子鐵芯母材10'的該頂面及底面、一環形齒輪G1被固定至絕緣件I的一者上、且齒輪G1和齒輪G2被帶引而彼此嚙合。該長齒輪G2被未示出的驅動單元帶引而(在Z方向上)滑動以允許該轉子鐵芯母材10'在該用於移動的空間MS內透過齒輪G1而從該預加熱區YZ及該高溫加熱區HZ(在方向Y1上)滾動地前進(於Y2方向上)至該冷卻區CZ。在該轉子鐵芯母材10'在被保持在一相對低的溫度的該預熱區YZ內(在方向Y1上)滾動地移動(於Y2方向上)的同時，該轉子鐵芯母材10'被預熱至一預定的溫度。該轉子鐵芯母材10'具有圓柱形狀，且只有它的側表面10'd被朝向加熱單元H露出來，使得該轉子鐵芯母材10'的該側表面10'd被直接加熱(在方向X上)，因此該熱輸入從該轉子鐵芯母材10'的該側表面10'd推進。 　　[0052]接下來，該被預熱的轉子鐵芯母材10'進入該高溫加熱器HZ。例如，鹵素燈加熱器可被用作為設在該高溫加熱區HZ內的加熱單元H，用以在一比該預加熱區YZ內的溫度高的溫度實施加熱。在該高溫加熱區HZ中，一比該預加熱區YZ的溫度更高的溫度從該轉子鐵芯母材10'的滾動地移動中的該側表面10'd被輸入，使得在該轉子鐵芯母材10'的該外圓周區域的退火持續進展。在該轉子鐵芯母材10'在該高溫加熱區HZ內被退火之後，該轉子鐵芯母材10'移動進入到該冷卻區CZ中，用以在此處被冷卻。在圖5所示的第二步驟中，圖4中所示的加熱控制亦被實施(以上所述為該第二步驟的實施例2)。 　　[0053]如上文所述，圖6中所示的轉子鐵芯10是用依據該第一步驟和該第二步驟的實施例1或實施例2的方法來製造。在此處，該轉子鐵芯10包括磁鐵槽10a，10b及軸槽10c，而且亦包括一外圓周區域10A(在此區域中晶體已在離該轉子鐵芯的側表面區域10d一預定的寬度範圍內生長)和一位於該外圓周區域10A的內圍之內圓周區域10B(晶體在此區域內沒有生長)。 　　[0054]在該外圓周區域10A內，磁特性因為晶體的晶粒生長被促進而變得較高，使得鐵損可被有效地降低。此外，該內圓周區域10B是一個具有較高的強度(抗拉強度)的區域，因為晶粒生長沒有被促進。因此，該轉子鐵芯10變成一磁特性極佳且具有高強度的鐵芯。 　　[0055]圖7、8依序是說明本發明之用於馬達鐵芯的製造方法的第一步驟的示意圖；圖9是說明用於馬達鐵芯的製造方法的第二步驟的示意圖；及圖10是說明該定子鐵芯母材、該轉子鐵芯母材的外圓周區域及內圓周區域在退火期間的加熱控制流程的圖式。 　　[0056]首先，如圖7所示，該電磁鋼板S被沖切，用以從該電磁鋼板S獲得多組定子鐵芯板材2和轉子鐵芯板材1，其中每一轉子鐵芯板材1是從同一組內每一相對應的定子鐵芯板材2的內圍區域獲得，藉以生產出預定組數的定子鐵芯板材2和轉子鐵芯板材1。以此方式，每一定子鐵芯板材2和每一從每一相應的定子鐵芯板材2的內圍區域獲得的轉子鐵芯板材1係藉由沖切該電磁鋼板S而被生產出來，藉以儘可能地將該電磁鋼板S的浪費部分減少到最小，因而提高材料的產出率。 　　[0057]接下來，如圖8所示，該等多個被生產的轉子鐵芯板材1被堆疊起來、且被擠壓及/或焊接在一起或類此者，用以生產出轉子鐵芯母材10'；且於此同時，該等多個被生產的定子鐵芯板材2被堆疊起來、且被擠壓及/或焊接在一起或類此者，用以生產出定子鐵芯母材20'(以上所述為第一步驟)。 　　[0058]接下來，如圖9所示，關於該轉子鐵芯母材10'，和圖3的例子類似地，絕緣件I被置於該轉子鐵芯母材10'的該頂面10'e和該底面10'f上，且在被置於該定子鐵芯母材20'內的狀態下的該轉子鐵芯母材10'被放入到一包含加熱單元H的退火爐K1內。以此方式，因為該轉子鐵芯母材10'和該定子鐵芯母材20'這兩者是在該轉子鐵芯母材10'被置於該定子鐵芯母材20'內部的情形下在同一時間被退火，所以可將該退火爐K1設計成儘可能地小，同時能有效率地實施退火。 　　[0059]為了要促進整個定子鐵芯母材20'的退火，沒有絕緣件被置於其上。為了要調整該轉子鐵芯母材10'和該定子鐵芯母材20'相對於彼此的高度，該定子鐵芯母材20'被置於一座D上。 　　[0060]在該退火爐K1中，加熱單元H被操作，用以從該定子鐵芯母材20'的頂面和側表面(在X方向上)加熱該定子鐵芯母材20'，而且亦經由一介於該轉子鐵芯母材10'和該定子鐵芯母材20'之間(在X方向上)的空間從該轉子鐵芯母材10'的該側表面10'd加熱該轉子鐵芯母材10'。 　　[0061]因此，在該退火爐K1中，來自該轉子鐵芯母材10'的頂面10'e及底面10'f的熱輸入被絕緣件I抑制，而來自露在外面的該側表面10'd的熱輸入則被活躍地實施；且在該定子鐵芯母材20'中，熱輸入從該定子鐵芯母材20'露在外面的該側表面和該頂面被活躍地實施；因此，退火進展在個別表面上。 　　[0062]在此退火處理中，該定子鐵芯母材、該轉子鐵芯母材的外圓周區域及內圓周區域的加熱控制流程被示於圖10中。 　　[0063]在圖10中，溫度T1標示出形成該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度範圍的上限值；溫度T2標示出該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度範圍的上限值；及溫度T3標示出該電磁鋼板S的沖切期間被導入到該等轉子鐵芯板材1內的加工應變被消除的溫度範圍的下限值。 　　[0064]在該退火處理期間，該加熱控制被實施在該轉子鐵芯母材10'的該外圓周區域內，使得該外圓周區域的溫度在時間t1被升高至溫度T1、且該外圓周區域在該溫度T1被退火一預定的時間區段直到時間t2為止；且加熱控制被實施在該轉子鐵芯母材10'的該內圓周區域內，使得該內圓周區域在其溫度被逐漸地升高至時間t2的溫度T2的同時被退火。該加熱控制被實施在該定子鐵芯母材20'上，使得該定子鐵芯母材20'的溫度在比時間t1早的時間t3升高至溫度T1，且該定子鐵芯母材20'在該溫度T1被退火一預定的時間區段直到時間t2為止。然後，該加熱在時間t2的階段被終止，且一用來將該退火爐K1冷卻的控制被實施(以上所述為第二步驟)。 　　[0065]如上文所述，一包含該轉子鐵芯10和定子鐵芯20的馬達鐵芯30可依照該製造方法的該第一步驟和該第二步驟製造出來，如圖11所示。 　　[0066]在此處，如圖6所示，該轉子鐵芯10包括磁鐵槽10a，10b及軸槽10c，而且亦包括一外圓周區域10A(在此區域中晶體晶粒已在離側表面10d一預定的寬度範圍w內生長)和一位於該外圓周區域10A的內圍之內圓周區域10B(晶體晶粒在此區域內沒有生長)。此外圓周區域10A提供高的磁性特性，且該內圓周區域10B確保一高強度。 　　[0067]在此同時，該定子鐵芯20因為晶粒已生長在整個定子鐵芯20而具有較高的磁性特性，使得該定子鐵芯20變成一鐵損被降低的鐵芯。 　　[0068]因此，可製造磁特性絕佳且具有高強度的轉子鐵芯10；此外，可製造磁特性絕佳的定子鐵芯20。 　　[0069]同樣在用於此馬達鐵芯的製造方法的第二步驟中，亦可使用一種在該轉子鐵芯母材10'被退火時使用圖5所示的內部可移動的退火爐K2、且使用當該定子鐵芯母材20'被退火時圖9所示的退火爐K1的方法。 　　[0070]為了要評估一用依據本發明的製造方法所製造的轉子鐵芯的測試體(實施例)、一沒有接受退火的轉子鐵芯的測試體(對照例1)、一在750℃被完全退火的轉子鐵芯的測試體(對照例2)、一在850℃被完全退火轉子鐵芯的測試體(對照例3)的各種特性，本案發明人和其它人實施一試驗，其中測試樣本是從一原材料的鋼板被切下來，且測試樣本加受和該等轉子鐵芯一樣的加熱處理。該實施例的測試體係藉由模擬一在平面圖中具有150mm直徑的轉子鐵芯來製造，其中一離該轉子鐵芯的外圓周5mm的環形範圍被界定為該外圓周區域、及一在該外圓周區域的內圍的區域被界定為該內圓周區域、該外圓周區域是在800至850℃被退火，且該內圓周區域是在650至750℃被退火。該等測試體的每一者係使用沖切電磁鋼板所獲得之轉子鐵芯板材來製造，該電磁板材是一具有小於50微米的平均晶粒尺寸的微晶粒材料。在此處，應被理解的是，在該電磁鋼板內的晶體的晶粒生長在750℃或更小的溫度範圍內是不會被促進，且在該沖切處理期間被導入的加工應變是在650℃或更大的溫度範圍內被消除。在此試驗中，關於測試體的強度，抗拉測試樣本是用具有不同退火溫度的微晶粒材料製成，且各個測試樣本的降伏強度是在抗拉測試只使用抗拉測試機來實施時被測量。相類似地，鐵損測試是藉由測量從具有不同退火溫度的該微晶粒材料切下來的測試樣本的鐵損來實施的。 　　[0071]在此試驗中，上述實施例和對照例1至3的強度和鐵損被證實，且一測試被實施，在此測試中轉子鐵芯母材被製造，且這些轉子鐵芯母材在不同的退火溫度被退火，且各材料的降伏強度及鐵損在不同退火溫度的退火之後被測量。圖12顯示關於各材料之退火溫度及降伏強度(Yp)測試結果，及圖13顯示關於各轉子鐵芯的退火溫度及鐵損測試結果。圖12的垂直軸線上的數值標示出由微晶粒材料形成的各轉子鐵芯從退火之前的降伏強度到退火之後的降伏強度之間的降伏強度的減小。圖12中的虛線所標示的強度是一正常晶粒尺寸的材料的降伏強度。圖13的垂直軸線上的數值標示出當該微晶粒材料形成的轉子鐵芯在退火之前的鐵損被界定為100時，該微晶粒材料形成的各轉子鐵芯在退火之後的鐵損相對於100的比例。 　　[0072]如圖12所示，被證實的是，從750℃的退火溫度開始，每一轉子鐵芯的強度在退火之後即大幅地改變，更具體地，被證實的是，每一轉子鐵芯的強度在750℃或更大的退火溫度範圍內大幅地下降。因此，如果只聚焦在該轉子鐵芯的強度上的話，將退火溫度調整為低於750℃是較佳的。 　　[0073]在此處，該實施例被應用的範圍被顯示在圖中。在依據該實施例的轉子鐵芯中，該轉子鐵芯的外圓周區域在800至850℃被退火，且該轉子鐵芯的內圓周區域在650至750℃退火。在依據該實施例的轉子鐵芯中，退火溫度的差異被提供在該外圓周區域和該內圓周區域之間，且該內圓周區域在低於750℃的溫度被退火，藉以確保該轉子鐵芯的高強度。 　　[0074]如圖13所示，被證實的是，從750℃的退火溫度開始，每一轉子鐵芯的鐵損在退火之後即大幅地改變，更具體地，每一轉子鐵芯的鐵損在750℃或更大的退火溫度範圍內大幅地下降。因此，如果只聚焦在該轉子鐵芯的鐵損上的話，將退火溫度調整為高於750℃是較佳的。 　　[0075]在依據此實施例的轉子鐵芯中，退火溫度的差異被提供在該外圓周區域和該內圓周區域之間，且該外圓周區域在高於750℃的溫度被退火，藉以確保具有高的鐵損降低效果之絕佳的磁特性。 　　[0076]圖14是一顯示出關於該實施例和對照例1至3的各轉子的鐵損和強度的實驗結果的圖式。在此圖中，強度A標示出從圖12的退火之前的降伏強度算起之降伏強度的減少量大約為0MPa至20MPa、且強度B標示出約20 MPa至40MPa、及強度C標示出大於40MPa的降伏強度的減少量。 　　[0077]如圖14所示，被證實的是，如果對照例1的鐵損被界定為100的話，則對照例3和該實施例這兩者(它們都是在850℃被完全地退火)在鐵損方面表現出相同程度(約87)之顯著的減小；且關於強度被觀察出來的是，該實施例具有一和未被退火的該對照例1的強度實質相同的強度。亦即，被證實的是，使用本發明的製造方法(即，用不同的退火溫度來將外圓周區域和內圓周區域退火)可獲得磁特性絕佳的轉子鐵芯及具有高的強度。 　　[0078]如上文所述，本發明的實施例已參照圖式詳細地描述，但特定的構造並不侷限於該等實施例，且在不偏離本發明的範圍內所完成的設計改變及類此者是被包括在本發明中。
[0079]
1‧‧‧轉子鐵芯板材
S‧‧‧電磁鋼板
10'‧‧‧轉子鐵芯母材
10'd‧‧‧側表面
10'e‧‧‧頂面
10'f‧‧‧底面
10'a‧‧‧磁鐵
10'b‧‧‧磁鐵槽
10'c‧‧‧軸槽
I‧‧‧絕緣件
K1‧‧‧退火爐
H‧‧‧加熱單元
K2‧‧‧內部可移動的退火爐
MS‧‧‧用於移動的空間
YZ‧‧‧預加熱區
HZ‧‧‧高溫加熱區
CZ‧‧‧冷卻區
G2‧‧‧長齒輪
G1‧‧‧環形齒輪
10A‧‧‧外圓抽區域
10B‧‧‧內圓周區域
2‧‧‧定子鐵心板材
20'‧‧‧定子鐵芯母材
D‧‧‧座
30‧‧‧馬達轉子
[0036]本發明的示範性實施例的特徵、好處和產業重要性將參考附圖於下文中被描述，圖中相同的標號代表相同的元件，其中： 　　圖1是說明本發明之用於轉子鐵芯的製造方法的第一步驟的示意圖； 　　圖2是接在圖1之後說明該製造方法的第一步驟的示意圖； 　　圖3是說明本發明之用於轉子鐵芯的製造方法的第二步驟實施例1的示意圖； 　　圖4是說明在退火期間一轉子鐵芯母材的外圓周區域和內圓周區域的加熱控制流程的圖式； 　　圖5是說明本發明之用於轉子鐵芯的製造方法的第二步驟的實施例2的示意圖； 　　圖6是一被製造的轉子鐵芯的立體圖； 　　圖7是說明本發明之用於馬達鐵芯的製造方法的第一步驟的示意圖； 　　圖8是接在圖7之後說明該製造方法的第一步驟的示意圖； 　　圖9是說明本發明之用於馬達鐵芯的製造方法的第二步驟的示意圖； 　　圖10是說明在退火期間一定子鐵芯母材、及一轉子鐵芯母材的外圓周區域和內圓周區域的加熱控制流程的圖式； 　　圖11一被製造的馬達鐵芯的立體圖； 　　圖12是一顯示實驗結果的圖式，其顯示出退火溫度和轉子鐵芯在退火之後的強度之間的關係； 　　圖13是一顯示實驗結果的圖式，其顯示出退火溫度和轉子鐵芯在退火之後的鐵損之間的關係；及 　　圖14是一顯示出關於一實施例和對照例的鐵損和強度的實驗結果的圖式。

Claims (8)

  1. 一種用於轉子鐵芯的製造方法，該轉子鐵芯被包括在馬達的轉子內，該用於轉子鐵芯的製造方法包含： 　　從電磁鋼板沖切出多個用於轉子鐵芯的板材； 　　將用於轉子鐵芯的該等板材堆疊以生產出一轉子鐵芯母材(precursor)； 　　在一第一預定的溫度將該轉子鐵芯母材的外圓周區域退火、及在一第二預定的溫度將該轉子鐵芯母材的內圓周區域退火用以製造該轉子鐵芯； 　　該第一預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度；及 　　該第二預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於轉子鐵芯的製造方法，其中該第二預定的溫度是在沖切用於轉子鐵芯的該等鋼板期間產生的加工應變(work strain)被消除的溫度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之用於轉子鐵芯的製造方法，其更包含： 　　至少在該轉子鐵芯母材的頂面和底面上設置絕緣件；及 　　在該轉子鐵芯母材之延伸於該轉子鐵芯母材的圓周方向上的側表面被外露的同時，將該轉子鐵芯母材放入一退火爐中並將其退火。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之用於轉子鐵芯的製造方法，其更包含： 　　使用一內部可移動的退火爐，該內部可移動的退火爐具有一用於移動的空間，該轉子鐵芯母材在該空間內滾動地移動，該內部可移動的退火爐包括設置在該用於移動的空間的周圍的加熱單元；及 　　在該加熱單元的操作下，在該轉子鐵芯母材滾動地移動於該用於移動的空間內的同時，從該轉子鐵芯母材的側表面對該轉子鐵芯母材加熱並將其退火。
  5. 一種用於馬達鐵芯的製造方法，該馬達鐵芯包括一包含在一轉子內的轉子鐵芯和一包含在一定子內的定子鐵芯，該用於馬達鐵芯的製造方法包含： 　　從電磁鋼板沖切出多個用於轉子鐵芯的板材及多個用於定子鐵芯的板材； 　　將該等用於該轉子鐵芯的板材堆疊以生產一轉子鐵芯母材； 　　將該等用於該定子鐵芯的板材堆疊以生產一定子鐵芯母材； 　　在一第一預定的溫度將該轉子鐵芯母材的一外圓周區域退火以及在一第二預定的溫度將該轉子鐵芯母材的一內圓周區域退火製造一轉子鐵芯，用以生產該轉子鐵芯； 　　將該定子鐵芯母材退火以製造該定子鐵芯； 　　該第一預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長被促進的溫度；及 　　該第二預定的溫度是該電磁鋼板的晶體的晶粒生長沒有被促進的溫度。
  6. 如申請專利範圍第5項之用於馬達鐵芯的製造方法，其中 　　該第二預定的溫度是沖切用於轉子鐵芯的該等板子和沖切用於定子鐵芯的該等板子的期間產生的加工應變被消除的溫度。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之用於馬達鐵芯的製造方法，其更包含： 　　至少在該轉子鐵芯母材的頂面和底面上設置絕緣件；及 　　在該轉子鐵芯母材之延伸於該轉子鐵芯母材的圓周方向上的側表面被外露的同時，將該轉子鐵芯母材以及該定子鐵芯母材放入一退火爐中並將其退火。
  8. 如申請專利範圍第5或6項之用於馬達鐵芯的製造方法，其更包含： 　　使用一內部可移動的退火爐，該內部可移動的退火爐具有一用於移動的空間，該轉子鐵芯母材在該空間內滾動地移動，該內部可移動的退火爐包括設置在該用於移動的空間的周圍的加熱單元； 　　在該加熱單元的操作下，在該轉子鐵芯母材滾動地移動於該用於移動的空間內的同時，從該轉子鐵芯母材的側表面對該轉子鐵芯母材加熱；及 　　將該定子鐵芯母材放入一不同的退火爐中並將其退火。
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