TWI275229B - Rotor core for rotating electric machine and its manufacturing method - Google Patents

Description

1275229 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用冲切鋼板所得之鐵心用冲切板之複 數片積層所構成之迴轉電機之轉子鐵心及其製造方法。 【先前技術】 迴轉電機係例如外轉型（外轉子型（〇 u t e r r 〇 t 〇 r t y p e )) ^ 之永久磁石式電動機（永久磁石型馬達（Permanent magnet typemotoi·))。係由槽（slot)內收容著線圈（c〇il)之略呈圓筒 狀之定子、及位於定子之周圍而隔著間隙（gap)與該定子相 對之轉子所構成。其次，轉子之內緣面以例如黏結方式固 定著沿著該前述內緣面而形成圓弧狀之複數磁極用永久磁 石，藉此，針對定子形成磁極（參照例如專利文獻1 )。 [專利文獻1]日本特開平8- 1 82282號公報（第4圖及 第5圖等） 【發明內容】 然而，上述構成時，依據形成磁極之磁極用永久磁石 之種類而產生如下所示之問題。亦即，例如N d磁石（鈸磁 石（neodymium magnet))、及 SmFe 磁石（釤鐵磁石 25(samaHum-iron magnet))等具有極佳之磁性特性，而極 爲適合當做迴轉電機之磁極用永久磁石來使用。然而，要 將此Nd磁石等成爲圓弧狀需要極高之製造成本（cost)上， 因此，一般的將其製成長方體。 -5- (2) 1275229 若要將永久磁石當做轉子之磁極使用，必須針對轉子 之圓弧狀轭（yoke)部固定該永久磁石，然而，前述Nd磁 石等如前面所述，一般係製成長方體，故其形狀與前述軛 部不合’而無法利用黏結等方法。因此，傳統之冲切鋼板 來形成鐵心用冲切板並實施複數片積層來構成轉子鐵心時 ，如第1 0圖所示，在實施前述鐵心用冲切板1 00之冲切 時預先形成磁石插入孔101 (冲切），將Nd磁石102插入（ φ 圖中，例如從箭頭A方向）並嵌入磁石插入孔1 0 1而將N d 磁石102固定於軛部103。 然而，此處之前述磁石插入孔1 0 1係由軛部1 03、形 成於與該軛部103相對之位置之磁極部104、以及用以連 結該軛部103及磁極部104之一對橋連（bridge)部105所 構成。因此，將Nd磁石102插入並嵌入該磁石插入孔 1 〇 1來進行固定而構成轉子時，原本應流過磁極部1 04側 之磁束之一部份會經由前述橋連部105流至軛部103側（ φ 異極側）而造成損失（loss)，而成爲迴轉電機之力矩減少、 效率降低之原因。 爲了解決上述之問題，可將橋連部1 05設定成可達到 磁性飽和之程度之寬度較窄之尺寸。然而，若採用上述方 法，爲了冲切軛部103及磁極部104而以冲切刃（圖上未 標示）對磁極部104施加軛部102方向之壓力時，寬度較 窄之橋連部1 05因無法承受前述壓力而彎曲’前述軛部 103及磁極部104之相對距離會產生誤差，而產生無法得 到具有適合積層之精度之鐵心用冲切板之新問題° -6- (3) 1275229 爲了解決上述問題，本發明之目的在提供一種迴轉電 機之轉子鐵心及其製造方法，可以將磁極用永久磁石之磁 束之洩漏降至極低，且可獲得軛部及磁極部之正確定位。 爲了達成上述目的，本發明之迴轉電機之轉子鐵心之 特徵，係利用鋼板之冲切來形成具有軛部、位於與該軛部 相對之位置之磁極部、以及位於前述軛部及磁極部之間之 位置之磁石插入孔之鐵心用冲切板，實施該冲切板之複數 • 片積層來形成轉子鐵心，在前述磁極部之兩側部形成朝寬 度方向突出之突出部（專利申請範圍第1項之發明）。 此外，本發明之迴轉電機之轉子鐵心之製造方法之特 徵，係利用：用以切斷用以連結鋼板之軛相當部及磁極相 當部之橋連相當部且在前述磁極相當部形成塡隙部之切斷 塡隙步驟；用以對前述軛相當部及磁極相當部之間進行冲 切而形成磁石插入孔之插入孔冲切步驟；以及用以冲切形 成軛部、及含有突出部之磁極部之最後冲切步驟；來形成 φ 鐵心用冲切板，實施該鐵心用冲切板之複數片積層來構成 轉子鐵心，該轉子鐵心至少含有1片具有用以連結前述軛 部及磁極部之橋連部之鐵心用冲切板（專利申請範圍第2 項之發明）。 依據此構成，利用鋼板之最後冲切步驟形成軛部及磁 極部時，磁極部之兩側部之突出部會從前後左右方向夾持 冲切刃而可在不會移動之狀態下進行冲切，故該磁極部不 會在軛部方向上移動，而使軛部及磁極部隨時保持於正確 定位。此外，因爲橋連部係用以使軛部及磁極部互相結合 -7- (4) 1275229 成一體之物，以至少含有1片此具有橋連部之鐵心用冲切 板來實施鐵心用冲切板之積層，不但可提高轉子鐵心全體 之強度，尙可以前述具有橋連部之鐵心用冲切板做爲基準 來形成轉子鐵心而使其作業更爲容易。 此外，本發明之迴轉電機之轉子鐵心之製造方法之特 徵，係利用：用以在鋼板之磁極相當部形成塡隙部之塡隙 步驟；用以對軛相當部及前述磁極相當部之間進行冲切而 φ 形成磁石插入孔之插入孔冲切步驟；以及用以冲切形成軛 部、含有突出部之磁極部、以及用以連結前述軛部及磁極 部之橋連部之最後冲切步驟；來形成鐵心用冲切板，實施 該鐵心用冲切板之複數片積層來構成轉子鐵心（專利申請 範圍第4項之發明）。 依據此構成，可進一步提高轉子鐵心全體之強度。 如以上所示，依據本發明之迴轉電機之轉子鐵心及其 製造方法，可獲得以下之優良效果，亦即，極力減少與迴 Φ 轉電機之力矩（torque)減少相關之磁束之洩漏損失，且可 貫現轭部及磁極部之正確定位。 【實施方式】 以下，參照第1圖〜第8圖，利用應用於外轉型之永 久磁石式電動機之一實施例針對本發明進行說明。 第2圖中’定子1係由具有多數個放射狀之齒 (teeth)2之定子鐵心3、以覆蓋該定子鐵心3之方式配設 之樹脂4、以及捲繞於各齒2之定子捲線5所構成。轉子 (5) 1275229 6具有圓形容器狀之磁性體製之框（frame)7、及配置於配 設在該框7之外緣部之開口部側之環狀壁7 a之內緣部之 轉子鐵心8。該轉子鐵心8之製造方法後面會有詳細說明 ，其構成上，係利用冲切鋼板（電磁鋼板）Z(參照第3圖）來 形成鐵心用冲切板9並實施該鐵心用冲切板9之複數片積 層。 如第1圖所示，冲切所得之鐵心用冲切板9具有軛部 馨 1 〇及磁極部1 1，該輒部1 0及磁極部1 1之間形成矩形之 磁石插入孔1 2，而且積層所得之鐵心用冲切板9之最初及 最後之鐵心用冲切板9 a、9 a上，形成著用以連結前述軛 部1 〇及磁極部1 1之橋連部1 3。因此，鐵心用冲切板9之 上下（最初及最後）鐵心用冲切板9a、9a之間存在著沒有橋 連部1 3之空間部1 3 a。 此處，以第3圖爲主，針對此種轉子鐵心3 (鐵心用冲 切板9)之製造方法進行說明。此外，第3圖（a)〜（d)中， Φ 上段位置之圖係鋼板Z之平面圖，斜線係框14及各冲切 刃1 5 a〜1 5 c之槪略形狀，下段位置之圖係前述鋼板Z之 側剖面圖。首先，針對沒有橋連部1 3之鐵心用冲切板9 進行說明，如第3圖（a)所示，將捲軸（roll)狀之鋼板（電磁 鋼板）Z拉直，先對鋼板Z實施以冲切刃1 5 a切斷橋連相當 部13’（橋連部13)且以冲頭（punch)14對前述鋼板Z之寬度 方向之中央部份之磁極相當部1 1 ’（磁極部1 1 )形成塡隙部 16之切斷塡隙步驟。此外，橋連相當部1 3 ’原本係用以連 結軛相當部10’（軛部10)及磁極相當部1 1 ’（磁極部1 1)之 (6) 1275229 物。 其次，針對經過上述切斷塡隙步驟之鋼板Z，如第3 圖（b )所示，實施以冲切刃1 5 b冲切位於前述轭相當部1 〇， 及磁極相當部11’間之磁極孔相當部12’（參照第3圖之 上段）來形成磁石插入孔1 2之插入孔冲切步驟。經過如上 所示之切斷塡隙步驟及插入孔冲切步驟之鋼板Z，如第3 圖（c)所示，具有磁石插入孔12及塡隙部16。 其後，如第3圖（(1)所示，對該鋼板2實施以圓環狀 冲切刃（第3圖中，爲了方便說明，只圖示用以冲切軛相 當部10’及磁極相當部11’附近之冲切刃）15c冲切軛相當 部1 〇’（軛部1 〇)及磁極相當部1 1 ’（磁極部1 1)之最後冲切 步驟。藉此，可得到如第4圖（a)及第5圖所示之鐵心用冲 切板9 (同時參照第1圖），係形成轭部1 〇、及位於與該軛 部1 〇相對之位置之磁極部1 1之該軛部1 〇及磁極部1 1之 間沒有橋連部1 3之形狀。 然而，最初及最後積層之軛部1 0及磁極部1 1間具有 橋連部1 3之鐵心用冲切板9a、9a(同時參照第1圖），在 製造本實施例之轉子鐵心3時，在最初步驟（所謂切斷塡 隙步驟）並不切斷橋連相當部1 3 ’而只形成塡隙部1 6，藉此 ’前述鐵心用冲切板9a、9a在最後冲切步驟中，如第4 圖（b)及第6圖所示，係軛部1 〇、及含有突出部1 1 a之磁 極部1 1間連結著橋連部1 3之形狀。 此外，本實施例中’在前述最後冲切步驟用以冲切前 述軛部1 〇及磁極部1 1之冲切刃15c如第5圖及第6圖所 -10- (7) 1275229 示，在用以冲切形成磁極邰11及橋連邰13(第5圖中只圖 示殘存部份之1 3 b)之部份配設著抱持部1 5 c a ’藉此，磁 極部1 1之兩側部以一體方式形成朝該磁極部1 1之寬度方 向突出之突出部11 a。 同時參照第1圖’實施以上述方式形成之各鐵心用冲 切板9(9a)之複數片積層’將當做磁極用永久磁石使用之 例如N d磁石1 7以第1圖之例如箭頭B方向插入各磁石插 φ 入孔1 2，此外，在此狀態下，如第7圖所示，以樹脂1 8 模造（mold)含有前述突出部1 la之磁極部1 1間來構成轉子 6 〇 具有以此方式構成之轉子6之電動機時，首先，積層 於前述轉子鐵心3之鐵心用冲切板9當中，只有最初及最 後之鐵心用冲切板9a、9a具有用以連結軛部1 0、及含有 突出部1 1 a之磁極部1 1間之橋連部1 3，此上下2片鐵心 用冲切板9a、9a所夾之利用塡隙進行固定之其他鐵心用 φ 冲切板9未形成橋連部1 3，此部份係空間部1 3 a(參照第1 圖）。因此，來自插入於磁石插入孔1 2之Nd磁石1 7之磁 束幾乎不會經由橋連部1 3洩漏至軛部1 0，故可極力防止 磁束之洩漏所導致之迴轉電機之力矩減少及效率降低。 第8圖係本實施例之電動機（發明品）L及傳統構成之 迴轉電機（傳統品）Μ及之實驗結果之比較之電流-力矩特性 圖，可知在任何電流時，發明品L之力矩皆高於傳統品Μ 之力矩。 然而，本實施例中，係在最初之步驟（切斷塡隙步驟） -11 - (8) 1275229 即預先切斷橋連相當部1 3 ’（最初及最後之鐵心用冲切板9a 、9a以外）。因此，原本在最後之步驟（最後冲切步驟）利 用冲切刃1 5 c冲切磁極部1 1而對該磁極部1 1施加軛部1 〇 方向之壓力時，該磁極部1 1並未承受到任何拘束力，故 朝軛部1 〇方向移動之可能性很大。 然而，本實施例時，磁極部Π形成著突出部1 1 a。因 此，在最後步驟時，如第5圖所示，冲切刃15 c之抱持部 φ 15ca從前後左右方向抱持鋼板Z之磁極部1 1之周圍，並 對前述磁極部1 1之移動發揮拘束力而使其處於無法移動 之狀態來進行冲切。因此，即使爲沒有橋連部1 3之鐵心 用冲切板9a，磁極部1 1亦不會朝軛部1 0方向移動，而隨 時皆可得到定位正確且精度良好之鐵心用冲切板9。 此外，只要將磁極部1 1之（一對）突出部1 la之寬度（ 長度）設定成前述磁極部11之全寬度之2〜10%即可，若 爲2%以下時，如前面所述之利用冲切刃15c抱持磁極部 φ 11來進行定位之精度會降低若干，若超過1 〇%，則磁極部 1 1間可能發生磁束之洩漏。 此外，本實施例時，上下2片鐵心用冲切板9a、9a 形成著橋連部1 3，且利用此具有強度之鐵心用冲切板9 a 、9a夾住沒有橋連部1 3之鐵心用冲切板9並進行塡隙固 定。因此，除了可防止沒有橋連部1 3之鐵心用冲切板9 出現位置偏離以外，尙可提高轉子鐵心3全體之強度。 : v第9圖係本發明之其他實施例，與上述實施例相同之 部份附與相同符號。 -12 - (9) 1275229 此實施例時，最初之步驟（相當於上述實施例之切斷 塡隙步驟）時，不執行橋連部13(橋連相當部13，）之切斷， 而在最後之步驟（相當於上述實施例之最後冲切步驟）時， 如第9圖所示，利用冲切刃1 5 c之突出邰份1 5 c b形成橋 連部20而得到鐵心用冲切板9b。 由與第6圖之比較可知，該橋連部2 0不同於橋連部 1 3，係可達到磁性飽和之寬度較窄之尺寸。因此，此實施 φ 例之轉子鐵心3之構成上，係只實施前述鐵心用冲切板9b 之積層。 依據此構成，除了鐵心用冲切板9b之軛部1 〇及磁極 部1 1之相對距離可以獲得正確定位以外’橋連部20之磁 束洩漏亦會因爲磁性飽和而降低，故可在保持轉子鐵心3 之強度之情況下，極力防止電動機之力矩減少及效率降低 〇 此外，本發明並未受限於上述圖面所示之實施例，亦 φ 可實施如下所示之變形及擴充。 、、\ .亦即，其構成上，積層之鐵心用冲切板9當中只要至 少有1片具有用以連結軛部1 0、及含有突出部1 1 a之磁極 部1 1之橋連部1 3之鐵心用冲切板9a即可。此構成時’ 例如只要使用以連結軛部〗〇、及含有突出部1 1 a之磁極部 1 1之橋連部1 3之鐵心用冲切板9a位於積層方向之大致中 央，並以該具有強度之鐵心用冲切板9a做爲基準並以塡 隙固定其他鐵心用冲切板9，即可得到全體具有強度之轉 子鐵心3，此外，尙可利用橋連部1 3之減少而進一步防止 -13- (10) 1275229 磁束之洩漏，故可防止電動機之力矩減少、效率降低。此 外，具有橋連部1 3之鐵心用冲切板9a位於積層方向之任 何位置皆可獲得相同之效果。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之一實施例之積層著鐵心用冲切板之 狀態之一部份、及磁極用永久磁石之插入方法之剖面斜視 _ 圖。 第2圖係電動機之剖面斜視圖。 第3圖係鐵心用冲切板之製造方法之流程，上段之圖 之（a)係切斷塡隙步驟、（b)係插入孔冲切步驟、（c)係前述 插入孔冲切步驟及最後冲切步驟間之鋼板之形狀、（d)係最 後冲切步驟之平面圖，下段之圖係分別對應前述（a)〜（d) 之鋼板之剖面側面圖。 第4圖係鐵心用冲切板之一部份，（a)係軛部及磁極部 # 間沒有橋連部之形狀、（b)係軛部及磁極部間以橋連部連結 之形狀之平面圖。 第5圖係最後步驟之說明圖。 第6圖係相當於第5圖之說明圖。 第7圖係電動機之部份放大之剖面斜視圖。 第8圖係發明品及傳統品之比較圖。 第9圖係本發明之其他實施例之相當於第5圖之說明 圖。 第1 0圖係傳統例之相當於第1圖之說明圖。 -14- (11) 1275229 【主要元件符號說明】 8 轉子鐵心 9 鐵心用冲切板 9a 最初及最後之鐵心用冲切板 10 軛部 1 0 ’軛相當部 11 磁極部 φ 1 1 ’磁極相當部 1 1 a突出部 12 磁石插入孔 13 橋連部 1 3 ’橋連相當部 16 塡隙部 Z 鋼板

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Claims (1)

1. (1) (1)Ί275229 十、申請專利範圍 1 · 一種迴轉電機之轉子鐵心，其特徵爲： 利用鋼板之冲切形成具有軛部、位於與該軛部相對之 位置之磁極部、以及位於前述軛部及磁極部之間之位置之 磁石插入孔之鐵心用冲切板， 實施該冲切板之複數片積層來形成轉子鐵心， 在前述磁極部之兩側部形成朝寬度方向突出之突出部 〇 2.—種迴轉電機之轉子鐵心之製造方法，其特徵爲·· 利用：用以切斷用以連結鋼板之軛相當部及磁極相當 部之橋連相當部且在前述磁極相當部形成塡隙部之切斷塡 隙步驟；用以對前述軛相當部及磁極相當部之間進行冲切 而形成磁石插入孔之插入孔冲切步驟；以及用以冲切形成 輒部、及含有突出部之磁極部之最後冲切步驟；來形成鐵 心用冲切板， 實施該鐵心用冲切板之複數片積層來構成轉子鐵心， 該轉子鐵心至少含有1片具有用以連結前述軛部及磁 極部之橋連部之鐵心用冲切板。 3 ·如申請專利範圍第2項之迴轉電機之轉子鐵心之製 造方法，其中 前述轉子鐵心之最初及最後之鐵心用冲切板係具有用 以連結前述軛部及磁極部之橋連部之鐵心用冲切板。 4 . 一種迴轉電機之轉子鐵心之製造方法，其中 利用··用以在鋼板之磁極相當部形成塡隙部之塡隙步 -16- (2) .1275229 驟；用以對軛相當部及前述磁 成磁石插入孔之插入孔冲切步 、含有突出部之磁極部、以及 之橋連部之最後冲切步驟；來 實施該鐵心用冲切板之複 5 .如申請專利範圍第2至 機之轉子鐵心之製造方法，其 前述磁極部之兩側部之突 全體之寬度爲2%〜10%之範圍 6 ·如申請專利範圍第2至 機之轉子鐵心之製造方法，其 前述轉子鐵心係在磁石插 利用樹脂模造前述磁極部間。 極相當部之間進行冲切而形 驟；以及用以冲切形成軛部 用以連結前述軛部及磁極部 形成鐵心用冲切板， 數片積層來構成轉子鐵心。 4項之其中任一項之迴轉電 中 出部之寬度相對於該磁極部 〇 4項之其中任一項之迴轉電 中 入前述磁石插入孔之狀態下

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