TWI558068B - 錯位式轉子鐵芯及其製造方法 - Google Patents

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錯位式轉子鐵芯及其製造方法
本發明係關於一種錯位式轉子鐵芯及其製造方法，尤指一種在沖壓製程中同時完成沖壓矽鋼片與錯位鉚接矽鋼片之錯位式轉子鐵芯及其製造方法。
自十八世紀工業革命發展之初，第一個利用簡安靜電原理運轉的馬達雛形於蘇格蘭問世。而在十九世紀，馬達產業開始受到人們重視，發明家們爭相研究馬達的相關應用。到了二十世紀馬達產業開始蓬勃發展，漸漸發展出各式各樣的馬達型態，如今馬達已在工業上扮演著不可或缺的角色，因此馬達常被稱作「工業心臟」。伴隨著近年工業上快速的發展以及對精度要求的日益提升，馬達設計與製作也必須更加精確以及快速，尤其於馬達轉定子的錯位設計，不僅需要準確的錯位角度定位機制，如何快速且有效率的完成錯位加工製程也是一門極為重要的課題。
請參閱第一圖，第一圖係顯示先前技術之錯位式轉子鐵芯之製造步驟流程圖。如圖所示，在現有技術中，為使馬達轉子之磁鐵定位牢固，製作錯位式轉子鐵芯包含以下步驟：步驟PA1是以一沖壓模具沖壓出複數個矽鋼片；步驟PA2是將矽鋼片 互相鉚接形成一轉子鐵芯；然後步驟PA3是將複數個磁石錯位地排列設置於轉子鐵芯上，進而形成錯位式轉子鐵芯，而磁石更可透過外加固定套件或嵌合件等方式來加強磁石固定於轉子鐵芯上的穩定性，以確保磁石不會受高速的旋轉而移位或脫離。
現有技術的確可精確地定位轉子磁石錯位角度，且易於應用在多段錯位的模組化，但在實施現有技術時，不僅需額外設計定位機構件，且其構造複雜難以量產，另外還需利用人工組裝，進而造成人力成本居高不下。
有鑒於在習知技術中，由於先前技術之錯位式轉子鐵芯是將磁石錯位地排列黏貼於轉子鐵芯上，並透過固定套件或嵌合件等其他外加的固定件來使磁石更加固定於轉子鐵芯上，才能確保磁石不會受高速的旋轉而移位或脫離，但也因此需要另外設計固定磁石的套件或增加人工組裝的成本。
緣此，本發明之主要目的係提供一種錯位式轉子鐵芯之製造方法，以藉由在轉子鐵芯的製造過程中同時形成錯位式的結構，藉以有效的固定磁石並節省人力成本。
承上所述，本發明為解決習知技術之問題所採用之必要技術手段係提供一種錯位式轉子鐵芯之製造方法，包含以下步驟：步驟(a)是以至少一外型沖壓模具沖壓出複數個第一矽鋼片，並將該些第一矽鋼片堆疊形成一第一矽鋼片組，該第一矽鋼片組具有複數個第一磁石設置槽；步驟(b)是以該外型沖壓模具沖壓出複數個第二矽鋼片，並將該些第二矽鋼片錯位地堆疊設置於該第一矽鋼片組上而形成一第二矽鋼片組，該第二矽鋼片組具有複數個第二磁石設置槽，該些第二磁石設置槽係與該些第一磁石 設置槽交錯排列；以及步驟(c)是以一鉚接沖壓模具將該第一矽鋼片組與該第二矽鋼片組鉚接形成一錯位式轉子鐵芯。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，步驟(a)更包含以下步驟：步驟(a1)是以該外型沖壓模具沖壓出該些個第一矽鋼片；步驟(a2)是將該些第一矽鋼片堆疊設置；以及步驟(a3)是以該鉚接沖壓模具將該些第一矽鋼片彼此鉚接而形成該第一矽鋼片組。
較佳者，步驟(b)包含以下步驟：步驟(b1)是將該外型沖壓模具與該鉚接沖壓模具轉動一偏移角度；步驟(b2)是以轉動該偏移角度之該外型沖壓模具沖壓出該些第二矽鋼片，使該些第二矽鋼片與該些第一矽鋼片之間產生偏移；步驟(b3)是將該些第二矽鋼片堆疊設置於該第一矽鋼片組上；以及步驟(b4)是以該鉚接沖壓模具將該些第二矽鋼片彼此鉚接而形成該第二矽鋼片組。此外，在步驟(b3)後更包含一步驟(b31)，其是以該鉚接沖壓模具將該些第二矽鋼片其中抵接於該第一矽鋼片組之一者鉚接於該第一矽鋼片組。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，步驟(a)更包含以下步驟：步驟(a1)是以該外型沖壓模具沖壓出該些個第一矽鋼片；以及步驟(a2)是將該些第一矽鋼片配合地堆疊設置於一輔助治具之一第一容置空間中。較佳者，步驟(b)更包含以下步驟：步驟(b1)是以該外型沖壓模具沖壓出複數個第二矽鋼片；以及步驟(b2)是將該些第二矽鋼片配合地堆疊設置於該輔助治具之一第二容置空間而形成該第二矽鋼片組，該第二容置空間係連通於該第一容置空間，並與該第一容置空間之間具有一偏移角度，藉以使該第二矽鋼片組錯位地堆疊設置於該第一矽鋼 片組上。其中，該第一容置空間具有複數個第一定位槽，該些第一定位槽係配合地卡合於該些第一磁石設置槽，該第二容置空間具有複數個第二定位槽，該些第二定位槽係配合地卡合於該些第二磁石設置槽，且該些第二定位槽與該些第一定位槽之間具有該偏移角度。
本發明為解決習知技術之問題所採用之另一必要技術手段係提供一種錯位式轉子鐵芯，包含一第一矽鋼片組與一第二矽鋼片組，第一矽鋼片組係具有複數個環繞設置之第一磁石卡固結構。第二矽鋼片組係堆疊地設置於該第一矽鋼片組上，且該第二矽鋼片組具有複數個環繞設置之第二磁石卡固結構，該些第二磁石卡固結構係與該些第一磁石卡固結構錯位地排列設置。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，該第二矽鋼片組係鉚接於該第一矽鋼片組。
如上所述，由於本發明之錯位式轉子鐵芯之製造方法是在沖壓與鉚接矽鋼片的製程時直接產生錯位的結構，因此可以簡單且便利的製造出錯位式轉子鐵芯。此外，由於本發明之錯位式轉子鐵芯具有複數個錯位排列之第一磁石卡固結構與第二磁石卡固結構，因此可以將磁石錯位地卡設於每兩個第一磁石卡固結構之間以及每兩個第二磁石卡固結構之間。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
100、100a‧‧‧錯位式轉子鐵芯
1‧‧‧第一矽鋼片組
1a‧‧‧第一矽鋼片
11‧‧‧第一磁石卡固結構
12‧‧‧鉚點
2‧‧‧第二矽鋼片組
2a‧‧‧第二矽鋼片
21‧‧‧第二磁石卡固結構
22‧‧‧鉚點
3‧‧‧第一矽鋼片
3a‧‧‧第一矽鋼片組
3b‧‧‧第二矽鋼片組
31‧‧‧磁石卡固結構
32‧‧‧鉚點
4‧‧‧輔助治具
41‧‧‧第一定位治具
411‧‧‧第一定位槽
42‧‧‧第二定位治具
421‧‧‧第二定位槽
101、102、103‧‧‧外型沖壓模具
104‧‧‧鉚接沖壓模具
200‧‧‧矽鋼材
201、202、203‧‧‧第一矽鋼片預壓區
201a、202a、203a‧‧‧第二矽鋼片預壓區
a‧‧‧偏移角度
第一圖係顯示先前技術之錯位式轉子鐵芯之製造步驟流程圖； 第二圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之製造方法之步驟流程圖；第三圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用外型沖壓模具沖壓出第一矽鋼片之立體示意圖；第四圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用鉚接沖壓模具之沖壓使複數個第一矽鋼片互接鉚接之立體示意圖；第五圖係顯示本發明第一較佳實施例之第一矽鋼片組之立體示意圖；第六圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用轉動偏移角度之外型沖壓模具沖壓出第二矽鋼片之立體示意圖；第七圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用轉動偏移角度之鉚接沖壓模具之沖壓使複數個第二矽鋼片互接鉚接之立體示意圖；第八圖係顯示本發明第一較佳實施例之第二矽鋼片組之立體示意圖；第九圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之立體示意圖；第十圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之製造方法之步驟流程圖；第十一圖係顯示在本發明第二較佳實施例中，第一矽鋼片利用輔助治具進行定位堆疊之立體示意圖；第十二圖係顯示在本發明第二較佳實施例中，鉚接沖壓模具對錯位堆疊之第一矽鋼片與第二矽鋼片進行鉚接之立體示意圖；以及第十三圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之立體示意圖。
請一併參閱第二圖至第九圖，第二圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之製造方法之步驟流程圖；第三圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用外型沖壓模具沖壓出第一矽鋼片之立體示意圖；第四圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用鉚接沖壓模具之沖壓使複數個第一矽鋼片互接鉚接之立體示意圖；第五圖係顯示本發明第一較佳實施例之第一矽鋼片組之立體示意圖；第六圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用轉動偏移角度之外型沖壓模具沖壓出第二矽鋼片之立體示意圖；第七圖係顯示在本發明第一較佳實施例中，利用轉動偏移角度之鉚接沖壓模具之沖壓使複數個第二矽鋼片互接鉚接之立體示意圖；第八圖係顯示本發明第一較佳實施例之第二矽鋼片組之立體示意圖；第九圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之立體示意圖。
如圖所示，一種錯位式轉子鐵芯之製造方法包含以下步驟：首先步驟S11是以複數個外型沖壓模具101、102與103(圖中僅顯示三個)對一矽鋼材200沖壓出複數個第一矽鋼片1a(圖中僅標示一個)；其中，外型沖壓模具101、102與103例如是分別對矽鋼材200之第一矽鋼片預壓區201、202與203壓出第一矽鋼片1a。
然後步驟S12是將複數個第一矽鋼片1a堆疊設置，在實際操作上，由於矽鋼材200是受到輸送帶的牽引而陸續行進，而被外型沖壓模具101、102與103沖壓出的第一矽鋼片1a也會被輸送帶輸送至末端並堆疊起來，此第一矽鋼片1a的輸送技 術為常見的輸送技術，故在此不多加贅言。
接著步驟S13是以一鉚接沖壓模具104將複數個第一矽鋼片1a藉由沖壓而彼此鉚接形成一第一矽鋼片組1；其中第一矽鋼片組1包含八個第一磁石卡固結構11(圖中僅標示一個)與六個鉚點12(圖中僅標示一個)，第一磁石卡固結構11係均勻地環繞分佈並形成八個磁石卡固槽(圖未標示)，用以卡固磁石。
再來步驟S14是將外型沖壓模具101、102與103以及鉚接沖壓模具104轉動一偏移角度a，緊接著步驟S15是以轉動偏移角度a之外型沖壓模具101、102、103分別對矽鋼材200之第一矽鋼片預壓區201a、202a與203a沖壓出複數個第二矽鋼片2a，之後步驟S16是將第二矽鋼片2a堆疊設置於第一矽鋼片組1上。然後，步驟S17是以鉚接沖壓模具104將第二矽鋼片2a彼此鉚接而形成第二矽鋼片組2，而第二矽鋼片組2包含八個磁石卡固結構21(圖中僅標示一個)與六個鉚點22(圖中僅標示一個)，第二磁石卡固結構21係均勻地環繞分佈並形成八個磁石卡固槽(圖未標示)，用以卡固磁石。最後，步驟S18以鉚接沖壓模具104將第一矽鋼片組1與第二矽鋼片組2鉚接形成一錯位式轉子鐵芯100。
需特別說明的是，在第七圖與第八圖中，為了清楚表達鉚接沖壓模具104與第二矽鋼片2a之間的關係而未顯示出第一矽鋼片組1，但實際上第二矽鋼片2a是依序錯位地堆疊在第一矽鋼片組1上。
承上所述，由於外型沖壓模具101、102與103在沖壓出第二矽鋼片2a之前有先轉動偏移角度a，因此沖壓出來的第 二矽鋼片2a會與上述之第一矽鋼片1a產生偏移，同時第二矽鋼片組2之第二磁石卡固結構21也會與第一矽鋼片組1之第一磁石卡固結構11錯位，而由於鉚接沖壓模具104在將第二矽鋼片2a鉚接形成第二矽鋼片組2之前也有先轉動偏移角度a，因此第二矽鋼片組2之鉚點22位置也與第一矽鋼片組1之鉚點12位置產生偏移錯位。
此外，在實際運用上，當第二矽鋼片2a沖出時，是受到輸送帶的牽引而直接堆疊設置在第一矽鋼片組1上，而直接抵接第一矽鋼片組1之第二矽鋼片2a會受到轉動後之鉚接沖壓模具104直接鉚接於第一矽鋼片組1上，而之後的第二矽鋼片2a則是依序鉚接在前一個第二矽鋼片2a上；然而，在其他實施例中，也可以是多個第二矽鋼片2a堆疊在第一矽鋼片組1上後再整個鉚接起來，同時使第二矽鋼片2a鉚接形成第二矽鋼片組2，並使第二矽鋼片組2鉚接於第一矽鋼片組1上。
請參閱第十圖至第十三圖，第十圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之製造方法之步驟流程圖；第十一圖係顯示在本發明第二較佳實施例中，第一矽鋼片利用輔助治具進行定位堆疊之立體示意圖；第十二圖係顯示在本發明第二較佳實施例中，鉚接沖壓模具對錯位堆疊之第一矽鋼片與第二矽鋼片進行鉚接之立體示意圖；第十三圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之錯位式轉子鐵芯之立體示意圖。
如圖所示，本實施例更提出一種錯位式轉子鐵芯之製造方法，其中步驟S21首先是以外型沖壓模具101、102與103沖壓出複數個第一矽鋼片3，其中第一矽鋼片3之構造相當於前述之第一矽鋼片1a與第二矽鋼片2a；接著步驟S22是將第一矽 鋼片3配合地堆疊設置於一輔助治具4之一第一定位治具41的第一容置空間(圖未標示)中，藉以堆疊形成一第一矽鋼片組3a；其中第一定位治具41於第一容置空間內設有複數個第一定位槽411，用以使第一矽鋼片3之磁石卡固結構31配合地設置於其中。
然後步驟S23是以外型沖壓模具101、102與103沖壓出複數個第二矽鋼片(圖未標示，相當於第一矽鋼片3)；之後步驟24是將第二矽鋼片配合地堆疊設置於輔助治具4之一第二容置空間而形成第二矽鋼片組3b；其中第二定位治具42於第二容置空間內設有複數個第二定位槽421，用以使第二矽鋼片之磁石卡固結構配合地設置於其中。
最後步驟S25再以鉚接沖壓模具104將第一矽鋼片組3a與第二矽鋼片組3b鉚接形成一錯位式轉子鐵芯100a。其中，由於第一矽鋼片組3a與第二矽鋼片組3b是同時進行沖壓鉚接，因此第一矽鋼片3之鉚點32位置會與第二矽鋼片之鉚點位置相同。
在實務運用上，第一矽鋼片3與第二矽鋼片為結構相同且未偏移之矽鋼片，而是在沖壓形成後，藉由輔助治具4之引導定位而形成互相偏移的第一矽鋼片3與第二矽鋼片。
綜上所述，相較於先前技術之錯位式轉子鐵芯的製造方法是在轉子鐵芯製造完成後，再將磁石錯位地貼附於轉子鐵芯上，然後再利用固定套件來增加磁石的穩定性；本發明是在矽鋼片的沖壓製程中直接使矽鋼片錯位地堆疊，進而產生錯位設置的磁石固定槽，藉此可以直接將磁石卡固在矽鋼片的磁石固定槽中，有效的錯位固定住磁石並減少人力成本。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清 楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
100a‧‧‧錯位式轉子鐵芯
3‧‧‧第一矽鋼片
3a‧‧‧第一矽鋼片組
3b‧‧‧第二矽鋼片組
31‧‧‧磁石卡固結構
32‧‧‧鉚點

Claims (9)

  1. 一種錯位式轉子鐵芯之製造方法，包含以下步驟：(a)以至少一外型沖壓模具沖壓出複數個第一矽鋼片，並將該些第一矽鋼片堆疊形成一第一矽鋼片組，該第一矽鋼片組具有複數個第一磁石設置槽；(b)以該外型沖壓模具沖壓出複數個第二矽鋼片，並將該些第二矽鋼片錯位地堆疊設置於該第一矽鋼片組上而形成一第二矽鋼片組，該第二矽鋼片組具有複數個第二磁石設置槽，該些第二磁石設置槽係與該些第一磁石設置槽交錯排列；以及(c)以一鉚接沖壓模具將該第一矽鋼片組與該第二矽鋼片組鉚接形成一錯位式轉子鐵芯。
  2. 如請求項第1項所述之錯位式轉子鐵芯之製造方法，其中步驟(a)更包含以下步驟：(a1)以該外型沖壓模具沖壓出該些個第一矽鋼片(a2)將該些第一矽鋼片堆疊設置；以及(a3)以該鉚接沖壓模具將該些第一矽鋼片彼此鉚接而形成該第一矽鋼片組。
  3. 如請求項第2項所述之錯位式轉子鐵芯之製造方法，其中步驟(b)包含：(b1)將該外型沖壓模具與該鉚接沖壓模具轉動一偏移角度； (b2)以轉動該偏移角度之該外型沖壓模具沖壓出該些第二矽鋼片，使該些第二矽鋼片與該些第一矽鋼片之間產生偏移；(b3)將該些第二矽鋼片堆疊設置於該第一矽鋼片組上；以及(b4)以該鉚接沖壓模具將該些第二矽鋼片彼此鉚接而形成該第二矽鋼片組。
  4. 如請求項第3項所述之錯位式轉子鐵芯之製造方法，其中在步驟(b3)後更包含一步驟(b31)，其係以該鉚接沖壓模具將該些第二矽鋼片其中抵接於該第一矽鋼片組之一者鉚接於該第一矽鋼片組。
  5. 如請求項第1項所述之錯位式轉子鐵芯之製造方法，其中步驟(a)更包含以下步驟：(a1)以該外型沖壓模具沖壓出該些個第一矽鋼片；以及(a2)將該些第一矽鋼片配合地堆疊設置於一輔助治具之一第一容置空間中。
  6. 如請求項第5項所述之錯位式轉子鐵芯之製造方法，其中步驟(b)更包含以下步驟：(b1)以該外型沖壓模具沖壓出複數個第二矽鋼片；以及(b2)將該些第二矽鋼片配合地堆疊設置於該輔助治具之一第二容置空間而形成該第二矽鋼片組，該第二容置空間係連通於該第一容置空間，並與該第一容置空間之間具有一偏 移角度，藉以使該第二矽鋼片組錯位地堆疊設置於該第一矽鋼片組上。
  7. 如請求項第6項所述之錯位式轉子鐵芯之製造方法，其中該第一容置空間具有複數個第一定位槽，該些第一定位槽係配合地卡合於該些第一磁石設置槽，該第二容置空間具有複數個第二定位槽，該些第二定位槽係配合地卡合於該些第二磁石設置槽，且該些第二定位槽與該些第一定位槽之間具有該偏移角度。
  8. 一種利用如申請專利範圍第1項所述錯位式轉子鐵芯之製造方法所製成的錯位式轉子鐵芯，包含：一第一矽鋼片組，係具有複數個環繞設置之第一磁石卡固結構；以及一第二矽鋼片組，係堆疊地設置於該第一矽鋼片組上，且該第二矽鋼片組具有複數個環繞設置之第二磁石卡固結構，該些第二磁石卡固結構係與該些第一磁石卡固結構錯位地排列設置。
  9. 如請求項第8項所述之錯位式轉子鐵芯，其中該第二矽鋼片組係鉚接於該第一矽鋼片組。
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