TWI399013B - 旋轉電機之模製定子之製造方法 - Google Patents

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Masahiro Yuya
Nobuaki Miyake
Yuji Nakahara
Haruyuki Hasegawa
Takenori Aomi
Fumiaki Tsuchiya
Ryoko Komaki
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

旋轉電機之模製定子之製造方法
本發明係關於一種由分割積層鐵心所構成之旋轉電機之模框型定子之製造方法。
以往，就旋轉電機之定子而言，有一種由複數個分割積層鐵心所構成之積層固定鐵心，該分割積層鐵心係分割在磁極齒每一單位，且將鐵心片積層固定2片以上而成者。
在分割積層鐵心之齒部具備有與積層固定鐵心之直徑方向正交之捲線部，該捲線部係以朝中心方向之方式組合複數個而配置成圓環狀。並且，揭示有一種使用定子之旋轉電機，該旋轉電機係以圍繞該等捲線部之方式覆蓋環狀構造體，並朝內徑方向推壓而構成為一體構造。
此外，揭示有一種使用定子之旋轉電機(例如專利文獻1)，該旋轉電機係在將分割積層鐵心組合複數個而配置成圓環狀後，藉由對鄰接之軛部彼此進行熔接或接著而構成為一體構造。
再者，揭示有一種旋轉電機之定子(例如專利文獻2)，該旋轉電機係積層鐵心片而構成2種類之分割積層鐵心，並在軛部之周方向兩端部設置連結部，以可旋轉之方式利用銷連結鄰接之分割積層鐵心彼此者。
(先前技術文獻)
(專利文獻1)：日本特開平6-105487號公報(實施例1至3，第1圖、第2圖、第3圖)
(專利文獻2)：日本特開2003-52138號公報(請求項1，第1圖至第6圖)
在如專利文獻2之積層鐵心片而構成分割積層鐵心之定子的情形時，在一般積層之鐵心片的上下面，分別設置有用以鉚接並嵌合鄰接之鐵心片彼此的凹凸部。
然而，因該凹凸部之鉚接步驟，而在鐵心片會產生應力。該應力係造成阻礙磁通之順暢流動的主要原因。
本發明係為了要解決上述課題而研創者，其目的在於提供一種旋轉電機之定子之製造方法，係在構成旋轉電機之定子的分割積層鐵心中，並未在各鐵心片之上下表面設置結合用之凹凸部等，而是高精密度地積層鐵心片並進行捲繞，而可對定子之外周部進行樹脂模製加工。
本發明之旋轉電機之模製定子之製造方法係將線圈捲繞在積層複數個鐵心片而構成之分割積層鐵心，並將複數個前述分割積層鐵心連結成環狀而對外周面進行模製並予以固定，該旋轉電機之模製定子之製造方法的特徵為具備以下步驟：積層步驟，準備複數個鐵心薄片，並將該等鐵心薄片重疊而構成分割積層鐵心群構造體，該鐵心薄片係經由連接在該等鐵心片之背軛部之外周部中心的架橋部，將使用在各前述分割積層鐵心之同一積層的鐵心片連結在連結部；繞線步驟，將線圈捲繞在前述分割積層鐵心群構造體之各分割積層鐵心的齒部；切斷步驟，藉由切斷經繞線之各前述分割積層鐵心之前述架橋部，將各前述分割積層鐵心從前述分割積層鐵心群構造體分離；暫時固定步驟，將所切斷之各前述分割積層鐵心配置成環狀而構成定子，以暫時固定前述定子之外周部；以及模製步驟，與前述定子之旋轉軸同軸地將具有與前述定子之內徑相同之直徑的軸棒插入前述定子之內周側，並將插入有前述軸棒之前述定子安裝在模製模具，以樹脂對前述定子之外周面進行模製。
本發明之旋轉電機之模製定子之製造方法的特徵為具備以下步驟：積層步驟，準備複數個鐵心薄片，並將該等鐵心薄片重疊而構成分割積層鐵心群構造體，該鐵心薄片係經由連接在該等鐵心片之背軛部之外周部中心的架橋部，將使用在各前述分割積層鐵心之同一積層的鐵心片連結在連結部；繞線步驟，將線圈捲繞在前述分割積層鐵心群構造體之各分割積層鐵心的齒部；切斷步驟，藉由切斷經繞線之各前述分割積層鐵心之前述架橋部，將各前述分割積層鐵心從前述分割積層鐵心群構造體分離；暫時固定步驟，將所切斷之各前述分割積層鐵心配置成環狀而構成定子，以暫時固定前述定子之外周部；以及模製步驟，與前述定子之旋轉軸同軸地將具有與前述定子之內徑相同之直徑的軸棒插入前述定子之內周側，並將插入有前述軸棒之前述定子安裝在模製模具，以樹脂對前述定子之外周面進行模製；因此，在構成旋轉電機之定子的分割積層鐵心中，無須在各鐵心片之上下表面設置結合用之凹凸部等，而可明顯地減低施加在鐵心片之應力。
結果，可高精密度地製造磁性特性優越之定子。
 (實施形態1)
利用圖式說明本發明之旋轉電機之模製定子之製造方法的實施形態1。
第1圖係本發明之旋轉電機之模製定子1之實施形態1的剖面圖。該第1圖係顯示將捲繞有線圈3之複數個分割積層鐵心71組合成環狀並以薄膜膠帶4加以固定，將該分割積層鐵心71放入模具且以樹脂5固定周圍而製造成之模製定子1的剖面。
以下，依序說明該模製定子1之製造方法。
第2圖係顯示積層步驟、繞線步驟及切斷步驟的圖。
第2圖(a)係顯示1個鐵心薄片6之形狀的圖。
第2圖(b)係顯示積層有複數個鐵心薄片6之分割 積層鐵心群構造體7的圖。
第2圖(c)係顯示將線圈3捲繞在分割積層鐵心群構造體7之狀態的圖。
第2圖(d)係顯示將分割積層鐵心71從捲繞有線圈3之分割積層鐵心群構造體7切斷之步驟的圖。
以下，從積層步驟依序加以說明。
首先，如第2圖(a)所示，從電磁鋼板衝壓形成複數個使用在構成定子2之分割積層鐵心71的鐵心片61。此時，並非零散地衝壓形成鐵心薄片6。而是以僅各鐵心片61軛部的外周側中心部的一部分經由架橋部62接合在共通之連結部63的狀態衝壓形成預定數量之鐵心片61。
依序積層複數個以上述方式衝壓形成之鐵心薄片6，如第2圖(b)所示構成分割積層鐵心群構造體7。以上之步驟係為積層步驟。
接著，說明繞線步驟。
在繞線步驟中，將線圈3捲繞在分割積層鐵心群構造體7之各分割積層鐵心71的齒部。
在捲繞線圈3時，係將屬於積層有各鐵心薄片6之連結部63之部分的積層連結部73從上下進行推壓等方式加以固定，以使各鐵心薄片6不會在繞線途中偏離。如此，可精密度佳地捲繞線圈3。
在繞線步驟中，由於負荷預定之張力並捲繞線圈3，因此形成線圈3之分割積層鐵心71的各鐵心片61即使未具備彼此嵌合上下之鐵心片61的嵌合部，亦不會有彼此偏離之情形。
接著，說明切斷步驟。
第3圖係顯示所切斷之分割積層鐵心71的斜視圖。
如第2圖(c)所示，在將線圈3形成在所有的分割積層鐵心71後，在固定積層連結部73之狀態下，藉由切斷積層架橋部72，而將各分割積層鐵心71從分割積層鐵心群構造體7切離。
此外，是否在繞線時在分割積層鐵心71間設置連接線，係可依要製造之旋轉電機而決定。
接著，說明暫時固定步驟。
第4圖係顯示暫時固定步驟的圖。如第4圖(a)所示，將分割積層鐵心71組合成環狀而構成定子2，如第4圖(b)所示以具備絕緣性及耐熱性之薄膜膠帶4暫時固定周圍。
在後序之模製步驟的處理中，由於進行定子2之最後的形狀調整，因此在暫時固定步驟中，無須特別在意分割積層鐵心間之固定精密度。
接著，說明模製步驟。
第5圖係顯示模製步驟的圖。
在該步驟中，首先在之前的暫時固定步驟中，在暫時固定成環狀之定子2的內周部插入模製心棒10，以調整定子2之形狀。
該模製心棒10之直徑係與定子2之內徑相等。
因此，屬於定子2之內周面的各分割積層鐵心71之齒部的內周側前端面依循模製心棒10之外周面，依模製心棒10之內周面為基準精密度佳地保持定子2之形狀。
接著，將在內周側插入有模製心棒10之定子2安裝在模具9中之預定位置，並從澆口注入樹脂。
在樹脂5凝固後，分解模具9並拔出模製心棒10時，以樹脂對定子2之外周部及上下端面之外周部進行模製，而完成第6圖所示之模製定子1。
依據該實施形態1之旋轉電機的模製定子1之製造方法，在構成旋轉電機之定子的分割積層鐵心71中，無須在各鐵心片61之上下表面設置結合用之凹凸部等，即可顯著地減低施加在鐵心片61之應力。結果，可精密度佳地製造磁性特性優越且效率佳之旋轉電機的模製定子1。
再者，藉由在進行模製時將模製心棒10插入定子2之內側，即能夠以定子2之內周面為基準，對分割積層鐵心71進行整形。藉此，可謀求齒槽轉矩(cogging torque)或轉矩漣波(torque ripple)之減低。
此外，由於在所積層之鐵心片61間不會產生因鉚接或接著所造成之空隙，因此可良好地保持鐵心佔空因數(space factor)。
此外，由於不需要熔接或接著、高精密之銷孔的加工等，因此可實現製造成本之大幅減低。
而且，在廢棄時，由於不熔接、接著鐵心片，因此只要使樹脂熔化並切斷線圈，即可簡單地分解，且具有非常容易進行分類、再資源化之效果。
(實施形態2)
利用圖式說明本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態2。
此外，僅說明與實施形態1不同之部分，並省略共通部分。
第7圖係在包含架橋部62之位置朝垂直且積層於長度方向的方向切斷本實施形態2之分割積層鐵心群構造體107的剖面圖。
在實施形態1中係採用以下方法，亦即並未設置用以嵌合上下相接之各鐵心薄片6的構件，而直接積層鐵心薄片6，並藉由將線圈3捲繞在齒部而進行固定之方法。
在該實施形態中，在各鐵心薄片之連結部163的上表面設置凹部65，在下表面設置凸部64，且在積層鐵心薄片106後，鉚接凹部65及凸部64而予以結合。
在第7圖中，省略使用在最上部之鐵心薄片之上表面的凹部，最下層之鐵心薄片之上表面的凹部雖係直接作為貫通孔，但亦可積層全部相同之鐵心薄片106。
關於其他構成，亦與實施形態1相同。
如此，藉由結合在積層連結部173之上下鄰接的鐵心薄片106間，在繞線時亦可確實地防止鐵心薄片106間之偏離，且精密度佳地保持積層狀態。
此外，即使在進行凹部65及凸部64之鉚接加工時施加有應力，亦在將線圈3捲繞在分割積層鐵心群構造體107之各齒後，切斷積層架橋部並切離分割積層鐵心71，因此分割積層鐵心71本身不會受到該應力之影響。
再者，由於結合各鐵心薄片106，因此與實施形態1相比較，在捲繞線圈3之前的分割積層鐵心群構造體107之處理較為容易。
(實施形態3)
利用圖式說明本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態3。此外，僅記載與實施形態1及實施形態2不同之部分，並省略共通部分。
第8圖(a)、(b)係顯示設置在鐵心薄片的連結部之上下表面的凹部、凸部之變形例的圖。
第9圖係將交互積層有鐵心薄片206、2061之分割積層鐵心群構造體的積層連結部273在長度方向且積層方向分成2等分的剖面圖。
如圖所示，在第8圖(a)之下側所示的鐵心薄片206的連結部263，從右側起交互地設置凸部264、開口部265。
如圖所示，在第8圖(a)之上側所示的鐵心薄片2061的連結部2631，從右側起交互地設置開口部265及凸部264。
在圖中，雖交互地設置開口部265及凸部264，但亦可不設置使用在分割積層鐵心之最上段的鐵心薄片之凸部264及構成最下段之鐵心薄片的開口部265。
凸部264係從鐵心薄片206、2061之連結部263、2631切曲而成形。
就順序而言，在連結部263、2631上之預定位置，除了彎曲加工成凸部264之支持部的一邊以外，衝壓切斷3邊。
藉由從背面推壓所切斷之部分，對凸部264進行彎曲加工。
在開口部265之內壁面的一面設置有板簧2651，該板簧2651係保持與凸部264之壓接，且用以使積層鐵心薄片206、2061時之水平、垂直兩方向的積層精密度提升者。在圖中，板簧2651係設置在開口部265之內壁面，亦即設置在距離架橋部最遠之內壁面的下側端部。藉此，板簧2651係成為上下撓曲之構造。
凸部264之與連結部263之長度方向垂直的寬度係設定為略比板簧2651與該板簧2651之對面的壁面之間的間隔大。
當交互地積層鐵心薄片206、2061並從上下夾持推壓時，板簧2651係往圖之上側撓曲，且將凸部264推壓至與板簧2651對向之開口部內壁面。
藉此，所有之凸部264的鐵心片61側的側面會被均等地推壓至開口部265之鐵心片61側的內壁面。
依據上述構成，除了實施形態2之效果以外，亦可更進一歩提升鐵心薄片之積層精密度。
(實施形態4)
利用第9圖說明本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態4。此外，僅記載與實施形態3不同之部分，並省略共通部分。
在實施形態3中，雖針對凸部之衝壓加工加以說明，但在小型旋轉電機之定子的情形時，若鐵心薄片較薄較小時，亦可藉由蝕刻對凸部、開口部及板簧進行微細加工。
在對包含鐵心片之整個鐵心薄片進行蝕刻加工時，係在先將開口部打開後，對彈簧部分進行打薄加工。此時，板簧2651係將3方向固定在壁面。
然而，如第9圖所示，在對鐵心薄片進行積層加壓時，凸部264最初與板簧2651接觸之部分係為從開口部265之壁面分離的部分。因而，即使以蝕刻方式形成板簧2651時，板簧2651亦會朝上側撓曲，且可將凸部264推壓至開口部壁面。
由於在連結部亦不會產生衝壓畸變或熔接畸變，因此可提供一種磁性特性之劣化少的模製定子。
(實施形態5)
利用圖式說明本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態5。此外，僅記載與實施形態2不同之部分，並省略共通部分。
在實施形態2中，在上下重疊之各鐵心薄片的連結部之上下表面設置凹部及凸部，並鉚接該凹部及凸部，以連結部163結合鐵心薄片106。
在本實施形態中，各鐵心薄片係以其他方法結合連結部463之上下間。
第10圖(a)係顯示以接著劑11固定之狀態。
再者，第10圖(b)係顯示熔接連結部之端部的狀態。
即使分別以不同之方法固定時，皆可達到與實施形態2之情形相同的效果。
(實施形態6)
利用圖式說明本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態6。此外，僅記載與實施形態1不同之部分，並省略共通部分。
第11圖係本發明之旋轉電機之模製定子之實施形態6的要部剖面圖。
在該實施形態中，於模製步驟中追加以下步驟：在屬於定子之鄰接之齒之間的插槽口(slot opening portion)12，與定子之旋轉軸平行地夾持板狀構件13。
在將模製心棒10插入定子之內周側的前步驟，或利用具有保持板狀構件13之功能的模製心棒來取代模製心棒10，藉此在插入模製心棒之同時將板狀構件13插入插槽口12。
如此，可提供一種在模製時均等地維持插槽口12間之間隔，良好地保持模製定子之形狀精密度，且磁性特性之劣化少且高效率的旋轉電機的定子。
1．．．模製定子
2．．．定子
3．．．線圈
5．．．樹脂
6、106、206、2061．．．鐵心薄片
7、107．．．分割積層鐵心群構造體
9．．．模具
10．．．模製心棒
12．．．插槽口
13．．．板狀構件
61．．．鐵心片
62．．．架橋部
63、263、2631．．．連結部
64、264．．．凸部
65．．．凹部
71．．．分割積層鐵心
72．．．積層架橋部
73、173、273．．．積層連結部
265．．．開口部
2651．．．板簧
第1圖係本發明之旋轉電機之模製定子之實施形態1的剖面圖。
第2圖(a)至(d)係顯示本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態1之積層步驟、捲繞步驟、切斷步驟的圖。
第3圖係本發明之旋轉電機之定子之分割積層鐵心的斜視圖。
第4圖(a)及(b)係顯示本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態1之暫時固定步驟的圖。
第5圖係顯示本發明之旋轉電機之模製定子的製造方法之實施形態1之模製步驟的圖。
第6圖係本發明之旋轉電機之模製定子之實施形態2的斜視圖。
第7圖係使用在本發明之旋轉電機之模製定子的製造之分割積層鐵心群構造體之實施形態2的剖面圖。
第8圖(a)及(b)係使用在本發明之旋轉電機之模製定子的製造之鐵心薄片的連結部之上下表面所設的凹部、凸部之實施形態3的剖面圖。
第9圖係使用在本發明之旋轉電機之模製定子的製造之分割積層鐵心群構造體之實施形態3的剖面圖。
第10圖(a)及(b)係使用在本發明之旋轉電機之模製定子的製造之分割積層鐵心群構造體之實施形態5的剖面圖。
第11圖係本發明之旋轉電機之模製定子之實施形態6的要部剖面圖。
3．．．線圈
6．．．鐵心薄片
7．．．分割積層鐵心群構造體
61．．．鐵心片
62．．．架橋部
63．．．連結部
71．．．分割積層鐵心
72．．．積層架橋部
73．．．積層連結部

Claims (8)

  1. 一種旋轉電機之模製定子之製造方法，係將線圈捲繞在積層複數個鐵心片而構成之分割積層鐵心，並將複數個前述分割積層鐵心連結成環狀而對外周面進行模製並予以固定者；該旋轉電機之模製定子之製造方法的特徵為具備以下步驟：積層步驟，準備複數個鐵心薄片，並將該等鐵心薄片重疊而構成分割積層鐵心群構造體，該鐵心薄片係經由連接在該等鐵心片之背軛部之外周部中心的架橋部，將使用在各前述分割積層鐵心之同一積層的鐵心片連結在連結部；繞線步驟，將線圈捲繞在前述分割積層鐵心群構造體之各分割積層鐵心的齒部；切斷步驟，藉由切斷經繞線之各前述分割積層鐵心之前述架橋部，將各前述分割積層鐵心從前述分割積層鐵心群構造體分離；暫時固定步驟，將所切斷之各前述分割積層鐵心配置成環狀而構成定子，以暫時固定前述定子之外周部；以及模製步驟，將具有與前述定子之內徑相同之直徑的軸棒插入前述定子之內周側，並將插入有前述軸棒之前述定子安裝在模製模具，以樹脂對前述定子之外周面進行模製。
  2. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機之模製定子之製造方法，其中，在前述鐵心薄片之前述連結部的上下一面具備凹部，在另一面具備凸部，在前述積層步驟中，將前述凹部與前述凸部予以嵌合，以固定上下鄰接之鐵心薄片彼此。
  3. 如申請專利範圍第2項之旋轉電機之模製定子之製造方法，其中，前述凸部係使前述鐵心薄片切彎而形成者。
  4. 如申請專利範圍第3項之旋轉電機之模製定子之製造方法，其中，在前述凹部之開口部具備板簧，該板簧係在嵌合上下鄰接之鐵心薄片時產生將凸部朝與鐵心薄片積層方向垂直之方向推壓的力成分。
  5. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機之模製定子之製造方法，其中，在前述積層步驟中，將上下鄰接之前述鐵心薄片彼此在前述連結部予以接著而固定。
  6. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機之模製定子之製造方法，其中，在前述積層步驟中，將上下鄰接之前述鐵心薄片彼此在前述連結部熔接而固定。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之旋轉電機之模製定子之製造方法，其中，在前述暫時固定步驟中，以薄膜隔熱薄片暫時固定前述定子之外周部。
  8. 如申請專利範圍第1項之旋轉電機之模製定子之製造方法，其中，在前述模製步驟中，具有以下步驟：以與前述定子之軸方向平行之方式，使板狀構件插入並夾持在彼此鄰接之各前述分割積層鐵心之齒部間的插槽口部。
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