TWI473710B - 矽鋼片組 - Google Patents

Description

矽鋼片組

本發明係關於一種矽鋼片組，特別是一種使用於電機並用以纏繞線圈之矽鋼片組。

矽鋼片之主要用途是作為如變壓器、馬達、發電機等電機中的導磁迴路，其工作原理即為利用矽鋼片所構成之鐵芯形成磁路，把電能轉為二次電能，或把電能轉為機械能。所謂「鐵損」係包含磁性材料的「磁滯損耗」和「渦流損耗」；其中的「磁滯損耗」是電能轉換成磁能的過程中所產生之能量損耗，「渦流損耗」則是磁交變以致鐵芯產生感應電動勢進而產生感應電流時，該感應電流在鐵芯電阻上產生的損耗。

一般而言，矽鋼片於實際應用時，因考慮到磁場交替變化會導致鐵芯產生渦流損耗的問題，常將矽鋼片一層一層地堆疊起來以構成導磁迴路之鐵芯；目前，層疊的矽鋼片可選擇透過自鉚、焊接、插釘或膠合等方式固定，其中又以製作便利快速的自鉚方式最常為大眾所使用。

請參照第1及2圖，係使用「自鉚」方式固定層疊的矽鋼片，在習知的矽鋼片組中，其係藉由在層疊的各矽鋼片9之對應處沖製數個鉚合座91，使上層的矽鋼片9可透過其鉚合座91卡掣定位於下層的矽鋼片9之鉚合座91，令各矽鋼片9可快速、便利地穩固疊層。

然而，無論是自鉚、焊接或插釘的方式，實際上都會 破壞矽鋼片表面鍍附的絕緣層，使得層疊的矽鋼片之常因絕緣性不佳而產生短路，從而增加鐵芯之渦流損耗，以致增加鐵損。若選擇以膠合的方式固定層疊的矽鋼片，雖不至於發生絕緣層被破壞的情況，但膠合所需的設備與時間往往降低了鐵芯生產之效率與效益。

基於上述原因，習知的矽鋼片組確實有加以改善之必要。

本發明之目的係提供一種矽鋼片組，係可使矽鋼片製作時保有快速及穩固堆疊等優點，同時又可避免鉚合處以非絕緣型態接觸，以抑制短路造成之鐵損現象。

本發明之矽鋼片組係包含相互堆疊之數個矽鋼片，該數個矽鋼片的外型可依不同電機之不同需求而改變，各該矽鋼片之表面均鍍有絕緣層以形成「絕緣表面」。

本發明以下所述之「沖切部」，係指透過沖頭對矽鋼片進行沖壓加工(stamping)後，在矽鋼片上所留下的成型部位；該沖切部之型態取決於加壓成型之手段，常見的加壓成型手段如切斷(cutting)、半剪(semi-shearing)、分斷(parting)、沖孔(piercing)、沖缺口(notching)、切邊(trimming)及切縫(lancing)等。

本發明以下所述之「截斷面」，係指矽鋼片受沖壓加工後所形成之截切斷面，該截斷面包含由沖頭剪切之切斷面及受力撕斷之撕裂面；矽鋼片之截斷面無絕緣層，不具有絕緣效果。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種矽鋼片組，係包含相互堆疊之數個矽鋼片，該數個矽鋼片均具有絕緣表面並分別設有至少一沖切部，該沖切部具有非絕緣之截斷面，相鄰之二矽鋼片的沖切部相互鉚合，並以絕緣表面與非絕緣之截斷面相對；其中，該數個矽鋼片包含依序相疊之一第一矽鋼片、一第二矽鋼片及一第三矽鋼片；該第一矽鋼片之沖切部為一第一沖切部，該第一沖切部為一沖孔，該沖孔之內周面為截斷面並環繞形成一容槽；該第二矽鋼片之沖切部為一第二沖切部，該第二沖切部為一裂孔，該裂孔之內周面為截斷面，該裂孔具有數個彎爪，該數個彎爪鉚合於該容槽並與該裂孔之截斷面共同形成一嵌槽；該第三矽鋼片之沖切部為一第三沖切部，該第三沖切部為一半破孔，該半破孔具有一兩側為截斷面之彎板，該彎板鉚合於該嵌槽。

其中，該第一矽鋼片具有相對之一第一表面及一第二表面，該第二矽鋼片具有相對之一第三表面及一第四表面，該第三矽鋼片具有相對之一第五表面及一第六表面，該第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面及第六表面為絕緣表面；該沖孔貫穿該第一表面及第二表面，該數個彎爪之自由端部凸出該第四表面，該數個彎爪由該第三表面與該裂孔之截斷面共同形成該嵌槽，該彎板凸出於該第六表面，該彎板兩側之截斷面連接該第五表面與第六表面。

其中，該數個彎爪係以該第四表面與該第一矽鋼片之截斷面相對，該數個彎爪係以該第三表面供該彎板之截斷 面抵接；該彎板係以該第六表面抵接該第二矽鋼片之截斷面。

本發明另提供一種矽鋼片組，係包含相互堆疊之數個矽鋼片，該數個矽鋼片均具有絕緣表面並分別設有至少一沖切部，該沖切部具有非絕緣之截斷面，相鄰之二矽鋼片的沖切部相互鉚合，並以絕緣表面與非絕緣之截斷面相對；其中，各該矽鋼片之沖切部數量為數個，各該矽鋼片之數個沖切部包含至少一第一沖切部、至少一第二沖切部及至少一第三沖切部；該第一沖切部為一沖孔，該沖孔之內周面為截斷面並環繞形成一容槽，該第二沖切部為一裂孔，該裂孔之內周面為截斷面，該裂孔具有數個彎爪，該數個彎爪與該裂孔之截斷面共同形成一嵌槽，該第三沖切部為一半破孔，該半破孔具有一彎板，該彎板之兩側為截斷面；又，設於同一矽鋼片上的數個沖切部較佳呈等角距分布。

據由前述結構，該矽鋼片組可使二相鄰之矽鋼片鉚合時，能夠維持以非絕緣之截斷面與絕緣表面相接的型態，避免非絕緣之截斷面直接接觸而抑制了層間短路的導電率，不但能在製造矽鋼片組時保有快速及穩固堆疊之優點，同時又能抑制短路造成鐵損，進而達到提高電機效率之功效。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下：請參照第3圖，本發明之矽鋼片組係包含相互堆疊之數個矽鋼片，該數個矽鋼片分別設有至少一沖切部，使相鄰之二矽鋼片能夠以相對之沖切部相互鉚合；為方便說明，以下茲舉由下而上依序相疊之一第一矽鋼片1、一第二矽鋼片2及一第三矽鋼片3為例進行說明。

該第一矽鋼片1具有相對之一第一表面1a及一第二表面1b，該第一表面1a及第二表面1b即為該第一矽鋼片1之絕緣表面。該第一矽鋼片1之沖切部為一第一沖切部S1，該第一沖切部S1之型態可例如為一沖孔11，該沖孔11貫穿該第一矽鋼片1之第一表面1a及第二表面1b，且該沖孔11中的料件被移除，使該沖孔11之內周面均形成非絕緣之截斷面111，並由該沖孔11之截斷面111環繞形成一容槽112。

該第二矽鋼片2具有相對之一第三表面2a及一第四表面2b，該第三表面2a及第四表面2b即為該第二矽鋼片2之絕緣表面。該第二矽鋼片2之沖切部為一第二沖切部S2，該第二沖切部S2之型態可例如為一裂孔21，該裂孔21係由該第二矽鋼片2之第三表面2a向第四表面2b沖製而成，其沖切之沖頭頭端可概呈U形，以沖切並打彎該第二矽鋼片2，使該裂孔21之內周面形成非絕緣之截斷面211，及使該裂孔21具有數個彎曲狀之彎爪212，且該數個彎爪212之自由端部凸伸超出該第二矽鋼片2之第四表面2b；此外，該裂孔21另由該數個彎爪212之第三表面2a與該裂孔21之截斷面211共同環繞形成一嵌槽213。

該第三矽鋼片3具有相對之一第五表面3a及一第六表面3b，該第五表面3a及第六表面3b即為該第三矽鋼片3之絕緣表面。該第三矽鋼片3之沖切部為一第三沖切部S3，該第三沖切部S3之型態可例如為一半破孔31，該半破孔31係由該第三矽鋼片3之第五表面3a向第六表面3b沖製而成，其沖切之沖頭頭端前後係形成導角，以沖切並打彎該第三矽鋼片3，使該半破孔31具有一彎板311，該彎板311係從該第五表面3a凹陷而凸出於該第六表面3b，該彎板311兩側分別為非絕緣之截斷面312，且該二截斷面312連接該第五表面3a與第六表面3b。

請參照第4圖，該第一矽鋼片1、第二矽鋼片2及第三矽鋼片3由下而上依序疊接時，該第二矽鋼片2係由該第四表面2b貼抵於該第一矽鋼片1之第一表面1a，使該第二矽鋼片2之數個彎爪212可伸入該容槽112中卡掣固定；此時，該數個彎爪212係以絕緣的第四表面2b與該第一矽鋼片1之非絕緣截斷面111相對，使得該第二矽鋼片2與第一矽鋼片1之間既可穩固鉚合，又能維持良好的絕緣效果。

同樣地，該第三矽鋼片3係由該第六表面3b貼抵於該第二矽鋼片2之第三表面2a，使該第三矽鋼片3之彎板311可伸入該嵌槽213中卡掣固定；此時，該數個彎爪212係以絕緣的第三表面2a供該彎板311兩側之非絕緣截斷面312抵接，且該彎板311更是藉由絕緣的第六表面3b抵接該第二矽鋼片2之非絕緣截斷面211(請配合參考第3圖)，使該第三矽鋼片3與第二矽鋼片2之間得以穩固鉚合並 維持良好的絕緣效果。

因此，當二相鄰之矽鋼片1、2或2、3以沖切部(呈沖孔11型態之第一沖切部S1、呈裂孔21型態之第二沖切部S2、呈半破孔31型態之第三沖切部S3)相互鉚合時，能夠維持以非絕緣之截斷面111、211、312與絕緣表面(第四表面2b、第六表面3b、第三表面2a)相對之型態，避免非絕緣之截斷面111、211、312之間彼此相接，據以抑制層間短路的導電率，使得本發明之矽鋼片組在製造時可快速及穩固地堆疊，同時又能抑制短路造成之鐵損，進而提高電機效率。

請參照第5圖，其係揭示當本發明之矽鋼片組應用於外轉子馬達定子時之實施例，該矽鋼片組包含數個外轉子馬達定子矽鋼片4，各該外轉子馬達定子矽鋼片4皆設有數個沖切部，該數個沖切部可選擇為前述呈沖孔11、裂孔21及半破孔31型態之第一沖切部S1、第二沖切部S2及第三沖切部S3，亦可以為其他加壓成型手段所形成之不同型態的沖切部，本發明並不加以限制。

在本實施例中，可選擇使各該外轉子馬達定子矽鋼片4皆包含至少一呈沖孔11型態之第一沖切部S1、至少一呈裂孔21型態之第二沖切部S2及至少一呈半破孔31型態之第三沖切部S3，且設於同一外轉子馬達定子矽鋼片4上的第一沖切部S1、第二沖切部S2及第三沖切部S3較佳呈等角距分布。據此，當數個外轉子馬達定子矽鋼片4欲相互堆疊時，依外轉子馬達定子矽鋼片4a、4b、4c為例，只要將兩相鄰之外轉子馬達定子矽鋼片4a、4b或4b、4c同軸 相對旋轉預設角度，即可同時藉由多對沖切部之相互卡掣，使整個矽鋼片組的數個外轉子馬達定子矽鋼片4之間能穩固鉚合。

舉例而言，當該外轉子馬達定子矽鋼片4b由其中一第二沖切部S2鉚合該外轉子馬達定子矽鋼片4a之第一沖切部S1，及該外轉子馬達定子矽鋼片4c由其中一第三沖切部S3鉚合該外轉子馬達定子矽鋼片4b之第二沖切部S2時，該外轉子馬達定子矽鋼片4b可同時由其中一第三沖切部S3鉚合該外轉子馬達定子矽鋼片4a相對處之第二沖切部S2，且該外轉子馬達定子矽鋼片4c亦可同步地由其中一第二沖切部S2鉚合該外轉子馬達定子矽鋼片4b相對處之第一沖切部S1。

綜上所述，本發明之矽鋼片組，可使二相鄰之矽鋼片鉚合時，能夠維持以非絕緣之截斷面與絕緣表面相接的型態，避免非絕緣之截斷面直接接觸而抑制了層間短路的導電率，不但能在製造矽鋼片組時保有快速及穩固堆疊之優點，同時又能抑制短路造成鐵損，進而達到提高電機效率之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧第一矽鋼片

1a‧‧‧第一表面

1b‧‧‧第二表面

11‧‧‧沖孔

111‧‧‧截斷面

112‧‧‧容槽

2‧‧‧第二矽鋼片

2a‧‧‧第三表面

2b‧‧‧第四表面

21‧‧‧裂孔

211‧‧‧截斷面

212‧‧‧彎爪

213‧‧‧嵌槽

3‧‧‧第三矽鋼片

3a‧‧‧第五表面

3b‧‧‧第六表面

31‧‧‧半破孔

311‧‧‧彎板

312‧‧‧截斷面

4、4a、4b、4c‧‧‧外轉子馬達定子矽鋼片

S1‧‧‧第一沖切部

S2‧‧‧第二沖切部

S3‧‧‧第三沖切部

〔習知〕

9‧‧‧矽鋼片

91‧‧‧鉚合座

第1圖：習知矽鋼片組之立體分解圖。

第2圖：習知矽鋼片組鉚結時之組合剖視圖。

第3圖：本發明較佳實施例之局部剖切立體分解圖。

第4圖：本發明較佳實施例之局部剖切組合示意圖。

第5圖：本發明較佳實施例應用於馬達定子時之結構示意圖。

1‧‧‧第一矽鋼片

1a‧‧‧第一表面

1b‧‧‧第二表面

11‧‧‧沖孔

111‧‧‧截斷面

112‧‧‧容槽

2‧‧‧第二矽鋼片

2a‧‧‧第三表面

2b‧‧‧第四表面

21‧‧‧裂孔

211‧‧‧截斷面

212‧‧‧彎爪

213‧‧‧嵌槽

3‧‧‧第三矽鋼片

3a‧‧‧第五表面

3b‧‧‧第六表面

31‧‧‧半破孔

311‧‧‧彎板

312‧‧‧截斷面

S1‧‧‧第一沖切部

S2‧‧‧第二沖切部

S3‧‧‧第三沖切部

Claims (5)

1. 一種矽鋼片組，係包含相互堆疊之數個矽鋼片，該數個矽鋼片均具有絕緣表面並分別設有至少一沖切部，該沖切部具有非絕緣之截斷面，相鄰之二矽鋼片的沖切部相互鉚合，並以絕緣表面與非絕緣之截斷面相對；其中，該數個矽鋼片包含依序相疊之一第一矽鋼片、一第二矽鋼片及一第三矽鋼片；該第一矽鋼片之沖切部為一第一沖切部，該第一沖切部為一沖孔，該沖孔之內周面為截斷面並環繞形成一容槽；該第二矽鋼片之沖切部為一第二沖切部，該第二沖切部為一裂孔，該裂孔之內周面為截斷面，該裂孔具有數個彎爪，該數個彎爪鉚合於該容槽並與該裂孔之截斷面共同形成一嵌槽；該第三矽鋼片之沖切部為一第三沖切部，該第三沖切部為一半破孔，該半破孔具有一兩側為截斷面之彎板，該彎板鉚合於該嵌槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述之矽鋼片組，其中，該第一矽鋼片具有相對之一第一表面及一第二表面，該第二矽鋼片具有相對之一第三表面及一第四表面，該第三矽鋼片具有相對之一第五表面及一第六表面，該第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面及第六表面為絕緣表面；該沖孔貫穿該第一表面及第二表面，該數個彎爪之自由端部凸出該第四表面，該數個彎爪由該第三表面與該裂孔之截斷面共同形成該嵌槽，該彎板凸出於該第六表面，該彎板兩側之截斷面連接該第五表面與 第六表面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之矽鋼片組，其中，該數個彎爪係以該第四表面與該第一矽鋼片之截斷面相對，該數個彎爪係以該第三表面供該彎板之截斷面抵接；該彎板係以該第六表面抵接該第二矽鋼片之截斷面。
4. 一種矽鋼片組，係包含相互堆疊之數個矽鋼片，該數個矽鋼片均具有絕緣表面並分別設有至少一沖切部，該沖切部具有非絕緣之截斷面，相鄰之二矽鋼片的沖切部相互鉚合，並以絕緣表面與非絕緣之截斷面相對；其中，各該矽鋼片之沖切部數量為數個，各該矽鋼片之數個沖切部包含至少一第一沖切部、至少一第二沖切部及至少一第三沖切部；該第一沖切部為一沖孔，該沖孔之內周面為截斷面並環繞形成一容槽，該第二沖切部為一裂孔，該裂孔之內周面為截斷面，該裂孔具有數個彎爪，該數個彎爪與該裂孔之截斷面共同形成一嵌槽，該第三沖切部為一半破孔，該半破孔具有一彎板，該彎板之兩側為截斷面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之矽鋼片組，其中，設於同一矽鋼片上的數個沖切部呈等角距分布。