专利名称：旋转电机的铁心的制造方法
技术领域：
本发明涉及旋转电机的铁心的制造方法，尤其涉及将钢板层叠地构成的旋转电机的铁心的制造方法。
背景技术：
图25是例如日本专利特开昭48-9201号公报中记载的以往的旋转电机的铁心的层叠体的立体图。图26是表示将层叠体卷绕在圆筒形的芯构件上进行成形的状态的图。图27是表示使弯曲成圆筒状的层叠体的两端部进行结合的状态的图。
在图25中，磁性板层叠体100，是使将磁性钢板进行冲裁加工制制成的磁性板101以规定的片数层叠成一体化而制成的。各磁性板101，被形成从规定宽度的基部向宽度方向伸出的齿部以规定的节距向基部的长度方向排列而构成的形状。并且，磁性板层叠体100，使基部相互间和齿部相互间互相重叠地将磁性板101向其板厚方向进行层叠·一体化地制成。这样制成的长方体状的磁性板层叠体100，将磁性板101的齿部进行层叠而构成的齿部100b，从将磁性板101的基部层叠构成的基部100a的一面伸出，而以规定的节距排列在基部100a的长度方向上。并且，槽部100c利用基部100a和邻接的齿部100b而形成。
这样制成的磁性板层叠体100，如图26所示，在卷绕安装未图示的线圈后，被卷绕在圆筒形的芯构件102上而形成圆筒状。接着，如图27所示，将弯曲成圆筒状的磁性板层叠体100的两端部对接，并将其抵接部103进行焊接结合，能获得旋转电机的铁心110。
这样构成的以往的旋转电机的铁心110，如上所述，将形成有收容线圈的槽的带状的磁性板101进行层叠而制成长方体状的磁性板层叠体100，将该磁性板层叠体100卷绕在圆筒形的芯构件102上而形成圆筒状，然后，利用焊接等将磁性板层叠体100的两端部进行结合而制成。
这样的以往的旋转电机的铁心110，不是从最初制成圆筒铁心，而通过将未图示的线圈卷绕安装在长方体的磁性板层叠体100上，就容易进行绕线作业。又，由于在将线圈进行卷绕安装后使磁性板层叠体100进行弯曲，与弯曲前相比、由于弯曲后的槽的截面积变小，故具有能高密度地配置线圈的优点。
在这样构成的以往的旋转电机的铁心110中，由于磁性板层叠体100将薄的磁性板101以规定片数进行层叠而制成，磁性板层叠体100的层叠方向两侧的磁性板101的强度小，故在将磁性板层叠体100卷绕在圆筒形的芯构件102上形成圆筒状时，存在磁性板层叠体100的两侧的磁性板101容易压曲或变形的问题。
另外，在将磁性板层叠体100卷绕在圆筒形的芯构件102上形成圆筒状时，两端部附近比其它部分的弯曲形成得较小，端部相互的结合面不一致、不能很好地结合。也就是说，抵接部103附近的弯曲变得不充分，由于沿圆周方向整体的曲率半径变得不均匀，故存在结合面不一致、不能很好地结合的问题。另外，若强制性地使该抵接部103一致地结合时，存在铁心110的圆度恶化的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而制成的，其目的在于，获得能容易地将沿圆周方向整体的铁心的曲率制成均匀、能提高圆筒状的铁心的圆度、并能防止齿部的压曲或变形、能使与铁心相对的磁极或磁铁的间隙减小、能使空隙的磁性阻力减小、能提高旋转电机输出功率功率的旋转电机的铁心的制造方法。
本发明是一种旋转电机的铁心的制造方法，该旋转电机的铁心由带状的磁性板层叠地构成、具有圆筒状的铁心基部和从该铁心基部向大致径向突出的多个齿部、在相邻的该齿部间分别形成有收容线圈用的槽部，所述制造方法，具有利用冲裁从第1磁性钢板制作具有基部和齿部的带状的第1磁性板的工序；利用冲裁从板厚比所述第1磁性钢板厚的第2磁性钢板制作具有基部和齿部的带状的第2磁性板的工序；将所述第1磁性板以规定片数进行层叠、并将所述第2磁性板重叠在所述第1磁性板的层叠体的层叠方向的至少一侧、将层叠后的所述第1和第2磁性板制成一体化而制作长方体的磁性板层叠体的工序；将所述磁性板层叠体的两端部弯曲成具有规定的曲率的端部弯曲工序；将所述磁性板层叠体的整体卷绕在圆筒形的芯构件上而形成圆筒状的整体弯曲工序；
将弯曲成圆筒状的所述磁性板层叠体的两端部对接、并将对接部结合的结合工序。
采用本发明，由于将配置在磁性板层叠体的层叠方向的至少一侧上的第2磁性板的板厚较厚地形成，故磁性板层叠体的层叠方向的至少一侧的第2磁性板的强度增大，在将磁性板层叠体卷绕在圆筒形的芯构件上而形成圆筒状时，能抑制在第2磁性板的齿部上的压曲或变形的发生，能提高合格率。
另外，由于具有将磁性板层叠体的两端部弯曲成规定的曲率的圆弧状的端部弯曲工序，故在结合工序中，能容易使磁性板层叠体的端部相互间的结合面一致，能实现良好的结合，能提高铁心的圆度。
图1是对本发明的实施形态1的旋转电机的铁心的制造方法中的长方体的层叠体的制造工序进行说明的工序图。
图2是表示本发明的实施形态1的旋转电机的铁心的制造方法中的长方体的层叠体的立体图。
图3是对本发明的实施形态1的旋转电机的铁心的制造工序进行说明的工序图。
图4是对本发明的实施形态2的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
图5是对本发明的实施形态3的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图。
图6是对本发明的实施形态4的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
图7是对本发明的实施形态5的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
图8是对本发明的实施形态6的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
图9是对长方体的层叠体的端部弯曲工序的一例进行说明的侧视图。
图10是图9的端部弯曲工序中的层叠体的内部应力的分布图。
图11是对本发明的实施形态7的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的端部弯曲工序进行说明的侧视图。
图12是对本发明的实施形态8的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的端部弯曲工序进行说明的侧视图。
图13是对本发明的实施形态9的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的端部弯曲工序进行说明的侧视图。
图14是图13所示的端部弯曲工序中的层叠体的内部应力的分布图。
图15是对本发明的实施形态10的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的弯曲工序进行说明的工序图。
图16是对本发明的实施形态11的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图。
图17是对本发明的实施形态12的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图。
图18是对收容图17(a)的线圈的工序进一步详细说明的立体图。
图19是表示利用本发明的实施形态12的旋转电机的铁心的制造方法制造得到的铁心的立体图。
图20是对本发明的实施形态13的旋转电机的铁心的制造方法中的整体弯曲工序进行说明的立体图。
图21是表示对本发明的实施形态14的旋转电机的铁心进行说明的工序图。
图22是对本发明的实施形态15的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图。
图23是对本发明的实施形态16的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的立体图。
图24是对本发明的实施形态17的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的层叠体的主要部分俯视图。
图25是成为以往的旋转电机的铁心的大致长方体状的层叠体的立体图。
图26是表示将层叠体的铁心卷绕在圆筒形的芯构件上进行成形的状态的图。
图27是表示使弯曲成圆筒状的层叠体的两端部进行结合的状态的图。
图28是表示将层叠体进行弯曲时、层叠体变形成波浪形的状态的立体图。
具体实施例方式图1是对本发明的实施形态1的旋转电机的铁心的制造方法中的长方体的层叠体的制造工序进行说明的工序图，图2是表示本发明的实施形态1的旋转电机的铁心的制造方法中的长方体的层叠体的立体图，图3是对本发明的实施形态1的旋转电机的铁心的制造工序进行说明的工序图，图3(a)是表示长方体状的层叠体的侧视图，图3(b)是表示将两端部弯曲后状态的层叠体的侧视图，图3(c)是表示将弯曲成环状的层叠体的两端部进行结合制作而成的圆筒状的铁心的侧视图。
接着，参照图1～图3对铁心的制造方法进行说明。
首先，将板厚t1的长尺寸的第1磁性钢板进行冲裁加工制成带状的第1磁性板1。该第1磁性板1，被形成为从规定宽度的基部1a向宽度方向延伸的齿部1b以规定的节距向基部1a的长度方向排列的形状。另外，将板厚t2(t2＞t1)的长尺寸的第2磁性钢板进行冲裁加工制成带状的第2磁性板2。该第2磁性板2，被形成为从规定宽度的基部2a向宽度方向延伸的齿部2b以规定的节距向基部2a的长度方向排列的形状。另外，第1和第2磁性板1、2，除了板厚不同以外，被形成相同的形状。并且，第1磁性板1的板厚t1是0.35mm～0.5mm，第2磁性板2的板厚t2是0.8mm～1.0mm。
并且，规定片数的第1磁性体1，在第1磁性板1的板厚方向被层叠成使基部1a相互间和齿部1b相互间互相重叠的状态，制成第1磁性体1的层叠体3。接着，如图1所示，第2磁性板2，从第1磁性板1的板厚方向的两侧重叠在该层叠体3上。这时，第2磁性板2的基部2a和齿部2b分别与第1磁性板1的基部1a和齿部1b重叠着。并且，重叠后的第1和第2磁性板1、2一体化，制成图2和图3(a)所示的长方体的磁性板层叠体4。
这样制成的磁性板层叠体4，将齿部1b、2b层叠地构成的齿部4b从将基部1a、2a进行层叠而构成的基部4a的一面延出，以规定的节距在基部4a的长度方向进行排列。并且，槽部4c利用基部4a和邻接的齿部4b而形成。
接着，如图3(b)所示，磁性板层叠体4的两端部，以规定的曲率弯曲成齿部4b的前端指向中心的状态(端部弯曲工序)。这时的规定曲率，是指最终的圆筒形的铁心5、或与整体弯曲后的磁性板层叠体4的曲率接近的曲率。
然后，将磁性板层叠体4卷绕在未图示的圆筒形的芯构件上使齿部4b的前端面向内周侧的状态，将磁性板层叠体4整体地形成圆筒状(整体弯曲工序)。接着，使弯曲后的磁性板层叠体4的两端面进行抵接，利用激光焊接或电子束焊接将该抵接部进行焊接·结合，如图3(c)所示，能获得圆筒状的铁心5(结合工序)。由此，在该抵接部的位置向铁心5的外周面沿铁心5的轴向整个区域形成结合部6，并对弯曲后的磁性板层叠体4的两端进行固定。另外，芯构件只要具有圆筒体或圆柱体的外周面形状(圆筒形)就可以。
这样制成的铁心5，具有圆筒状的铁心基部5a和从该铁心基部5a向轴心方向突出的多个齿部5b，在铁心基部5a与相邻的齿部5b之间分别形成收容线圈用的槽部5c。
在本实施形态1的旋转电机的铁心的制造方法中，利用端部弯曲工序使长方体的磁性板层叠体4的两端部弯曲，然后，由于利用整体弯曲工序将磁性板层叠体4卷绕在圆筒形的芯构件上并弯曲形成圆筒状，故磁性板层叠体4的弯曲沿圆周方向整体变得均匀，能制造使圆度提高的圆筒形的铁心5。
若将这样制造的圆度提高后的铁心5应用于旋转电机，就能使与相对铁心5进行配置的磁性构件(例如转子)的间隙减小，能使间隙的磁性阻力减小，能提高旋转电机的输出功率功率。
另外，由于将板厚较厚的第2磁性板2层叠在第1磁性板1的层叠体3的两侧而制成长方体的磁性板层叠体4，故能抑制在磁性板层叠体4的端部弯曲工序及整体弯曲工序中的齿部4b的压曲或变形的发生，能提高合格率。
图4是对本发明的实施形态2的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
在本实施形态2中，对板厚t1的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工而制成基部的两端部具有矩形缺口的第1磁性板。同样，对板厚t2的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工而制成基部的两端部具有矩形缺口的第2磁性板。并且，将多片第1磁性板进行层叠，再从两侧层叠第2磁性板，制成图4所示的长方体的磁性板层叠体4。
在这样制成的磁性板层叠体4A中，形成于第1和第2磁性板的基部的两端部上的缺口，在第1和第2磁性板的板厚方向重叠，使基部4a的宽度(图4中上下方向的长度)减小地形成薄壁的薄壁部4d。
接着，与上述实施形态1同样，利用端部弯曲工序对磁性板层叠体4A的两端部进行弯曲，然后，利用整体弯曲工序将磁性板层叠体4A卷绕在圆筒形的芯构件上并弯曲成圆筒状，再利用结合工序将弯曲后的磁性板层叠体4A的两端的抵接部进行结合、而制成旋转电机的铁心。
采用该实施形态2，由于在磁性板层叠体4A的基部4a的两端部形成薄壁部4d，故磁性板层叠体4A的两端部的刚性变小，就容易弯曲。因此，在端部弯曲工序中，由于使磁性板层叠体4A的两端部弯曲时的弯曲力减小，故在端部弯曲工序中难以产生齿部4b的压曲或变形。
另外，在上述实施形态2中，在将磁性钢板进行冲裁加工时，与基部、齿部一起形成构成薄壁部4d的缺口，但也可以在将第1和第2磁性板层叠地一体化而制成长方体的层叠体后，对该层叠体施加切削加工而形成薄壁部。
图5是对本发明的实施形态3的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图，图5(a)是表示要将结合部附近的凹部掩埋时的状态的侧视图，图5(b)是表示已将结合部附近的凹部掩埋后的状态的侧视图。
在该实施形态3中，在上述实施形态2的制造方法中的结合工序后面还具有将由磁性材料构成的埋入构件7埋入由薄壁部4d构成的凹部8中并与其结合的工序。
这里，参照图5对该实施形态3的制造方法的特征部分进行说明。
首先，与上述实施形态2同样，制作圆筒状的铁心5A。该铁心5A，如图5(a)所示，在结合部6附近的外周侧形成有由薄壁部4d构成的凹部8。
接着，如图5(a)所示，将用磁性材料制作的埋入构件7从铁心5A的外周侧密接状态地嵌入于利用薄壁部4d构成的凹部8中。另外，该埋入构件7，形成为密接状态地与凹部8嵌合的圆弧形状。并且，如图5(b)所示，将埋入构件7与铁心5A的凹部8的缘部利用激光焊接或电子束焊接进行焊接，制成旋转电机的铁心5B。由此，在埋入构件7的圆周方向两端位置、在铁心5B的外周面沿轴向整个区域形成结合部6a，而将埋入构件7固定在铁心5B上。
一般在旋转电机的铁心上，若在基部具有径向的宽度减小的部分，则在该部分产生磁饱和，旋转电机的输出功率就降低。
在该实施形态3中，用磁性材料制作的埋入构件7被埋入利用薄壁部4d所构成的凹部8中，且进行焊接。因此，在铁心5B的铁心基部5a中，就没有径向的宽度减小的部分，难以产生磁饱和，能提高旋转电机的输出功率。另外，通过对埋入构件7进行焊接而提高铁心5B的强度。
图6是对本发明的实施形态4的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
在该实施形态4中，对板厚t1的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工并制成基部的两端部外周侧具有斜坡状缺口的第1磁性板。同样，对板厚t2的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工并制成基部的两端部外周侧具有斜坡状缺口的第2磁性板。并且，将多片第1磁性板进行层叠，再从两侧层叠第2磁性板，制成图6所示的长方体的磁性板层叠体4B。在这样制成的磁性板层叠体4B中，形成于第1和第2磁性板的基部的两端部外周侧上的斜坡状的缺口，在第1和第2磁性板的板厚方向重叠，形成作为使基部4a的宽度向端部逐渐减小的薄壁部的倾斜部4e。
接着，与上述实施形态2同样，利用端部弯曲工序对磁性板层叠体4B的两端部进行弯曲，然后，利用整体弯曲工序将磁性板层叠体4B卷绕在圆筒形的芯构件上并弯曲成圆筒状，再利用结合工序将弯曲后的磁性板层叠体4B的两端的抵接部进行结合而制成旋转电机的铁心。
采用该实施形态4，由于在磁性板层叠体4B的基部4a的两端部形成倾斜部4e，故磁性板层叠体4B的两端部的刚性变小，就容易弯曲。因此，与上述实施形态2同样，在端部弯曲工序中，由于能使磁性板层叠体4B的两端部弯曲时的弯曲力减小，故在端部弯曲工序中难以产生齿部4b的压曲或变形。
另外，由于倾斜部4e的形状简单，故端部的加工容易。
图7是对本发明的实施形态5的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
在该实施形态5中，对板厚t1的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工并制成在基部的两端部的外周部上具有剖面U字形的槽口的第1磁性板。同样，对板厚t2的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工并制成在基部的两端部的外周部上具有剖面U字形的槽口的第2磁性板。并且，将多片第1磁性板进行层叠，再从两侧层叠第2磁性板，制成图7所示的长方体的磁性板层叠体4C。在这样制成的磁性板层叠体4C中，形成于第1和第2磁性板的基部的两端部外周部上的槽口，在第1和第2磁性板的板厚方向相连，形成作为薄壁部的剖面U字形的槽口4f。
接着，与上述实施形态2同样，利用端部弯曲工序对磁性板层叠体4C的两端部进行弯曲，然后，利用整体弯曲工序将磁性板层叠体4C卷绕在圆筒形的芯构件上并弯曲成圆筒状，再利用结合工序将弯曲后的磁性板层叠体4C的两端的抵接部进行结合而制成旋转电机的铁心。
采用该实施形态5，由于在磁性板层叠体4C的基部4a的两端部的外周部上形成剖面U字形的槽口4f，故磁性板层叠体4C的两端部的刚性变小，就容易弯曲。因此，与上述实施形态2同样，在端部弯曲工序中，由于能使磁性板层叠体4C的两端部弯曲时的弯曲力减小，故在端部弯曲工序中难以产生齿部4b的压曲或变形。
另外，由于槽口4f的形状简单，故端部的加工容易。
图8是对本发明的实施形态6的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的主要部分侧视图。
在该实施形态6中，对板厚t1的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工并制成在基部的两端部的外周部上具有剖面V字形的槽口的第1磁性板。同样，对板厚t2的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工并制成在基部的两端部的外周部上具有剖面V字形的槽口的第2磁性板。并且，将多片第1磁性板进行层叠，再从两侧层叠第2磁性板，制成图8所示的长方体的磁性板层叠体4D。在这样制成的磁性板层叠体4D中，形成于第1和第2磁性板的基部的两端部的外周部上的槽口，在第1和第2磁性板的板厚方向相连，形成制成薄壁部的剖面V字形的槽口4g。
接着，与上述实施形态5同样，利用端部弯曲工序对磁性板层叠体4D的两端部进行弯曲，然后，利用整体弯曲工序将磁性板层叠体4D卷绕在圆筒形的芯构件上并弯曲成圆筒状，再利用结合工序将弯曲后的磁性板层叠体4D的两端的抵接部进行结合而制成旋转电机的铁心。
在该实施形态6中，由于在磁性板层叠体4D的基部4a的两端部的外周部上也形成剖面V字形的槽口4g，故磁性板层叠体4D的两端部的刚性变小，就容易弯曲。因此，与上述实施形态5同样，在端部弯曲工序中，由于能使磁性板层叠体4D的两端部弯曲时的弯曲力减小，故在端部弯曲工序中难以产生齿部4b的压曲或变形。
另外，由于槽口4g的形状简单，故端部的加工容易。
图9是对长方体的层叠体的端部弯曲工序的一例进行说明的侧视图，图10是图9的端部弯曲工序中的层叠体的内部应力的分布图。另外，在图10中，表示将大的应力施加于颜色浓的部分。
在图9所示的端部弯曲工序中，用配设在基部4a侧的第1固定夹具61和配设在齿部4b侧的第2固定夹具62将磁性板层叠体4夹持成其端部突出规定长度的状态。该场合，从磁性板层叠体4的端部侧将第2个齿部4b2和其中央侧夹持于第1和第2固定夹具61、62间。并且，使推压夹具71与磁性板层叠体4的端部的基部4a侧抵接，向相对磁性板层叠体4的垂直方向(齿部4b的突出方向)、即向图中箭头所示的方向进行推压。
用该端部弯曲方法，由图10中可知，从弯曲的端部侧向第2个齿部4b2施加大的应力。因此，该端部弯曲方法，有可能使第2个齿部4b2产生压曲。
图11是对本发明的实施形态7的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的端部弯曲工序进行说明的侧视图。
在该实施形态7中，在第2固定夹具63的端部的齿部4b侧，在从磁性板层叠体4的端部至第2个齿部4b2抵接处附近，越向端部越离开齿部4b地在与磁性板层叠体4的厚度方向正交的端面上形成有直线状的倾斜部63a。因此，在磁性板层叠体4的端部弯曲工序中，不会从弯曲的端部侧向第2个齿部4b2施加大的应力，不会使第2个齿部4b2压曲。
接着，与上述实施形态1同样，利用整体弯曲工序将磁性板层叠体4卷绕在圆筒形的芯构件上并弯曲成圆筒状，再利用结合工序将弯曲后的磁性板层叠体4的两端的抵接部进行结合而制成旋转电机的铁心。
在这样的旋转电机的铁心的制造方法中，在将磁性板层叠体4的整体卷绕在圆筒形的芯构件上并弯曲形成圆筒状的整体弯曲工序之前先进行上述的端部弯曲工序，由于弯曲成使磁性板层叠体4的两端部成为最终的曲率的状态，故能在整体弯曲工序中容易使沿圆周方向整体的铁心的曲率制成均匀，能提高所制造的圆筒形的铁心的圆度。
若将由该制造方法所制作的铁心应用于旋转电机，由于能使铁心与转子的间隙减小，故能使空隙的磁性阻力减小，能提高旋转电机的输出功率。
另外，只要向齿部4b的突出方向进行推压就能使磁性板层叠体4的端部弯曲，能使装置结构简单。另外，由于利用倾斜部63a能将齿部4b相对第2固定构件63的抵接角度设定成适当的角度，故能抑制在端部弯曲工序中的齿部4b的压曲或变形的发生。
另外，上述实施形态7的层叠体的端部弯曲工序，作为适合于上述实施形态1中的磁性板层叠体4的端部弯曲工序的，当然也可以应用于实施形态2～6中的层叠体的端部弯曲工序。
另外，图9所示的层叠体的端部弯曲工序，由于对第2个齿部4b2施加大的应力，故最好应用于使端部的刚性减小的上述实施形态2～6中的层叠体的端部弯曲工序。
图12是对本发明的实施形态8的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的端部弯曲工序进行说明的侧视图。
在该实施形态8的层叠体的端部弯曲工序中，在第2固定夹具64的端部的齿部4b侧，在从端部至第2个齿部4b2抵接处附近，越向端部越离开齿部4b地形成在与磁性板层叠体4的厚度方向正交的剖面制成半径R的圆弧状的倾斜部64a。
其它的结构，与上述实施形态7同样。
在该实施形态8的层叠体的端部弯曲工序中，由于能利用圆弧状的倾斜部64a将齿部4b相对第2固定构件64的抵接角度进一步设定成适当的角度，故使弯曲时成为障碍的齿部4b难以进一步压曲或变形。
图13是对本发明的实施形态9的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的端部弯曲工序进行说明的侧视图。图14是图13所示的端部弯曲工序中的层叠体的内部应力的分布图。另外，在图14中，表示将大的应力施加于颜色浓的部分。
在该实施形态9的层叠体的端部弯曲工序中，如图13(a)所示，使剖面L字形的密贴夹具72与磁性板层叠体4的端部的基部4a侧的角部密贴，接着，如图13(b)所示，将该密贴夹具72向箭头所示的方向进行推压，并将磁性板层叠体4的端部弯曲成向齿部4b侧卷入的状态。
另外，其它工序与上述实施形态8同样。
在该实施形态9的层叠体的端部弯曲工序中，使用密贴夹具72，将磁性板层叠体4的端部弯曲成卷入的状态。因此，利用设置上述倾斜部64a的效果和密贴夹具72的卷入的弯曲方法的效果，由图14可知，在第2个齿部4b2上，几乎未施加应力。
因此，采用该实施形态9，由于设有圆弧状的倾斜部64a并利用密贴夹具72将磁性板层叠体4的端部弯曲成卷入的状态，故能减小施加在从端部离开规定的距离的位置的齿部4b上的应力、且将弯曲力矩施加在磁性板层叠体4的弯曲部上，就能使齿部4b更难以压曲。
图15是对本发明的实施形态10的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的弯曲工序进行说明的工序图。
在该实施形态10中，首先，利用图1和图2的制造工序制作磁性板层叠体4。
并且，如图15(a)所示，利用第1和第2的固定夹具61、64对磁性板层叠体4的两端侧进行夹持，从第1和第2的固定夹具61、64伸出的磁性板层叠体4的端部，利用推压夹具71使齿部4b的前端指向中心地以规定的曲率被弯曲(端部弯曲工序)。
接着，如图15(b)所示，用一对固定夹具74将磁性板层叠体4的中央部进行夹持，两端部的规定区域，用滚子69弯曲卷绕在圆筒形的芯构件73上(第1整体弯曲工序)。这里，从各端对磁性板层叠体4的全长的大致1/4的区域进行弯曲。
接着，如图15(c)所示，在第1整体弯曲工序中弯曲成圆弧状的1/4弯曲部的一方使用推压夹具75固定在芯构件73上，其余未弯曲的中央部，使用滚子69卷绕在芯构件73上而弯曲成圆筒状(第2整体弯曲工序)。另外，第1和第2整体弯曲工序构成整体弯曲工序。
然后，如图15(d)所示，抵接后的磁性板层叠体4的两端部利用激光焊接或电子束焊接进行焊接结合，制成铁心5(结合工序)。
在利用该实施形态10的旋转电机的铁心的制造方法中的第1整体弯曲工序中，利用固定夹具74对进行端部弯曲工序后的磁性板层叠体4的中央部进行夹持，将磁性板层叠体4的两端部的规定区域分别卷绕在芯构件73上而弯曲。因此，能用固定构件74对磁性板层叠体4的中央部的宽广的范围进行夹持，磁性板层叠体4向芯构件73的卷绕变得容易。
另外，在将磁性板层叠体4卷绕在芯构件73上并弯曲成圆筒状的第2整体弯曲工序之前，由于已使进行端部弯曲工序后的磁性板层叠体4的两端部的规定区域进行了弯曲，故在第2整体弯曲工序中能容易将磁性板层叠体4弯曲成圆筒状。
图16是对本发明的实施形态11的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图。
在该实施形态11中，首先，利用图1和图2的制造工序制作磁性板层叠体4。
接着，利用图15(b)所示的第1整体弯曲工序，对磁性板层叠体4的两端部的规定区域进行弯曲。另外，利用图15(c)所示的第2整体弯曲工序将磁性板层叠体4弯曲成圆筒状。
接着，如图16(a)所示，将弯曲成圆筒状的磁性板层叠体4安装在一部分具有缺口的圆柱状的固定夹具76a上。这时，磁性板层叠体4的两端部向固定夹具76a的缺口侧伸出。并且，利用固定夹具76b将磁性板层叠体4从外周侧向固定夹具76a推压。由此，除了磁性板层叠体4的两端部以外的区域被固定夹具76a、76b夹持·固定。
并且，使密贴夹具72与从固定夹具76a、76b伸出的磁性板层叠体4的两端部密贴，用密贴夹具72将磁性板层叠体4的两端部弯曲成向齿部4b侧卷入的状态(端部弯曲工序)。
然后，从固定夹具76a、76b卸下磁性板层叠体4，如图16(b)和图16(c)所示，使磁性板层叠体4的两端部抵接并利用激光焊接或电子束焊接进行结合而制成铁心5(结合工序)。
在利用该实施形态11的旋转电机的铁心的制造方法中，能容易地使沿圆周方向整体的铁心的曲率制成均匀，能提高圆筒状的铁心的圆度。
若将由该制造方法制作的铁心应用于旋转电机中，由于能使铁心与转子的间隙减小，就使空隙的磁性阻力减小，能提高旋转电机的输出功率。
另外，在端部弯曲工序中，由于将除了两端部以外的磁性板层叠体4的整体利用固定夹具76a、76b从内周侧和外周侧进行夹持，故在端部弯曲工序中的磁性板层叠体4的支承变得可靠，能进一步降低齿部4b的压曲的发生。
在该实施形态12中，在利用上述实施形态1的旋转电机的铁心的制造方法中，在磁性板层叠体4的端部弯曲工序之前，将线圈构件安装在磁性板层叠体4上。
图17是对本发明的实施形态12的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图。图18是对收容图17(a)的线圈构件的工序进一步详细说明的立体图。图19是表示利用本发明的实施形态12的旋转电机的铁心的制造方法制造而成的铁心的立体图。
在该实施形态12中，在上述实施形态1的端部弯曲工序之前，如图17(a)、(b)所示，进行将线圈构件80收容在磁性板层叠体4的槽部4c中的工序(线圈构件收容工序)。在该线圈构件收容工序中，如图18(a)、(b)所示，在线圈构件80与磁性板层叠体4之间夹着绝缘件81并与线圈构件80一起被收容。另外，在该线圈构件收容工序中，2个线圈构件80重叠而被收容在磁性板层叠体4上。
然后，如图17(c)所示，使收容有线圈构件80状态的磁性板层叠体4的端部进行弯曲(端部弯曲工序)，接着，如图17(d)所示，将端部弯曲后的磁性板层叠体4弯曲成圆筒状(整体弯曲工序)，另外，将弯曲成圆筒状的磁性板层叠体4的两端进行结合(结合工序)，而制造图19所示的铁心5。
接着，对线圈构件80的结构进行说明。
该线圈构件80，是以1个槽节距将在同一平面上平行地排列的12根连续的导线82同时折叠制成。各连续导线82，在转弯部82a连接的直线部82b弯曲形成以6个槽节距(6P)排列成的平面图形。并且，相邻的直线部82b，利用转弯部82a而错开连续导线82的宽度大小。
线圈构件80，使形成这样的图形的2根连续导线82错开6个槽节距而使直线部82b重叠地排列的连续导线对，构成为每错开1个槽节距排列6对。并且，连续导线82的端部，在线圈构件80的两端的两侧上各伸出6根。另外，重叠的直线部82b的对，以1个槽节距排列着96对(与槽数为相同数)。另外，转弯部82a整列地排列在线圈构件80的两侧部。
这样构成的2个线圈构件80，被重叠地安装在磁性板层叠体4上。并且，4根直线部82b在槽的深度方向1列排列地被收容在各槽部4c内。
这里，假设应用于具有2组3相交流线圈的旋转电机的情况，使用12根连续导线82来构成线圈构件80，但连续导线82的根数不限于12根，例如，在应用于具有1组的3相交流线圈的旋转电机的场合，可以使用6根连续导线来构成线圈构件80。另外，线圈构件80制成具有96对的直线部82b的结构，而直线部82b的对与磁性板层叠体4的槽数相同。
另外，在图19中，第1外周侧磁性板焊接部83，在铁心5的外周面上，在圆周方向上以规定节距形成。一对第2外周侧磁性板焊接部84，在铁心5的外周面上对铁心5的结合部6进行夹持，并与结合部6接近地形成。这里，第2外周侧磁性板焊接部84，形成于基部4a的外周面上以从磁性板层叠体4的两端与第2个齿部4b相对。并且，第1和第2外周侧磁性板焊接部83、84分别在铁心5的外周部上沿铁心5的轴向全长形成。这些第1和第2外周侧磁性板焊接部83、84，如上述的图1所示，在使第2磁性板与第1磁性体1的层叠体3重叠后，与基部1a、2a的外周侧进行激光焊接或电子束焊接而形成。由此，能获得重叠后的第1和第2磁性板1、2制成一体化后的长方体的磁性板层叠体4。
在该实施形态12中，能容易地使沿圆周方向整体的铁心的曲率制成均匀，能提高圆筒状的铁心的圆度。并且，若将利用该制造方法制作的铁心应用于旋转电机中，由于能使铁心与转子的间隙减小，故能使空隙的磁性阻力减小，能提高旋转电机的输出功率。
另外，由于将线圈构件80收容在长方体状的磁性板层叠体4中，故能容易进行线圈构件80的收容作业，在进一步弯曲时通过使槽部的截面积减小而能提高线圈构件80的槽内的占空系数，能提高旋转电机的输出功率。
另外，在磁性板层叠体4的制造工序中，使第2外周侧磁性体焊接部84在磁性板层叠体4的基部4c外周上与磁性板层叠体4的两端部接近，且形成为沿基部4c的厚度方向整个区域的状态。因此，构成磁性板层叠体4的第1和第2磁性板1、2的两端部，通过第2外周侧磁性体焊接部84而可靠地固定，故能抑制磁性板层叠体4的端部弯曲工序和整体弯曲工序中的磁性板层叠体4的两端部的齿部4b前端面的不整齐的发生。其结果，能抑制因齿前端面的不整齐引起的连续导线82的绝缘包覆层的损伤的发生，能防止连续导线间的短路及绝缘性的恶化。另外，由于所制造的铁心5的刚性提高，故还能降低应用了铁心5的旋转电机的电磁音。
另外，上述的线圈构件收容工序，在实施形态1～实施形态11的任一个方法中，都能在整体弯曲工序之前进行装入，在收容有线圈构件80的状态下进行后面的工序。
另外，在上述实施形态12中，是将多根连续导线82折叠制成的线圈构件80安装在磁性板层叠体4上的，但也可以将其它的线圈安装在磁性板层叠体4上来取代线圈构件80。
图20是对本发明的实施形态13的旋转电机的铁心的制造方法中的整体弯曲工序进行说明的立体图。
在图20中，滚子74，具有有与磁性板层叠体4的厚度同等的轴向长度的圆柱状的滚子部74a和形成于滚子部74a的轴向两端部上的凸缘部74b。
在该实施形态13中，如图20所示，使用滚子74将磁性板层叠体4卷绕在芯构件73上而弯曲成圆筒状(整体弯曲工序)。这时，形成在滚子74的滚子部74a的两端上的凸缘部74b，留有微小间隙地与基部4a的两侧面抵接并能滑动地进行导向。
另外，其它工序与上述实施形态1同样地进行。
这里，在滚子74上不设凸缘部74b的场合，如图28所示，磁性板层叠体4向层叠方向变位，发生波形变形。
但是，在该实施形态13的旋转电机的铁心的制造方法中，滚子74的凸缘部74b与磁性板层叠体4在层叠方向的两侧面接触，由于能抑制磁性板层叠体4向层叠方向变位地进行导向，故能降低在整体弯曲工序中的磁性板层叠体4的波形变形的发生。
另外，该实施形态13的滚子74，能在实施形态1～实施形态12的整体弯曲工序中进行使用。
图21是表示对本发明的实施形态14的旋转电机的铁心进行说明的工序图，图21(a)是长方体状的磁性板层叠体4的侧视图，图21(b)是两端部弯曲后的磁性板层叠体4的侧视图，图21(c)是将弯曲成圆筒状的磁性板层叠体4的两端部结合后获得的铁心90的侧视图。
该实施形态14的旋转电机的铁心90，例如，是用于电动机的转子的铁心，由带状的磁性板层叠地构成，具有圆筒状的铁心基部90a和从铁心基部90a向径向外方放射状地突出的多个齿部90b，在相邻的齿部90b之间分别形成有收容线圈用的槽部90c。
在该实施形态14中，首先，利用图1和图2的制造工序制造图21(a)所示的长方体状的磁性板层叠体4。
接着，该磁性板层叠体4，如图21(b)所示，将磁性板层叠体4的两端部以规定的曲率弯曲成齿部4b的前端以规定的间隔放射状地扩展的状态(端部弯曲工序)。这时的规定的曲率，是指最终的圆筒形的铁心90或与整体弯曲后的磁性板层叠体4的曲率接近的曲率。
接着，如图21(c)所示，磁性板层叠体4的整体，使齿部4b的前端面向外周侧地卷绕在未图示的圆筒形的芯构件上而形成圆筒状(整体弯曲工序)，而且，在作为磁性板层叠体4的两端部抵接处的结合部6利用激光焊接或电子束焊接进行焊接结合，而制成铁心90(结合工序)。
在该实施形态14的旋转电机的铁心的制造方法中，通过端部弯曲工序将长方体状的磁性板层叠体4的端部进行弯曲，由于在其后用整体弯曲工序卷绕在圆筒形的芯构件上而形成圆筒状，故能使沿圆周方向整体的铁心的弯曲均匀，能提高圆筒形的铁心90的圆度。
若将利用该制造方法所制作的铁心90应用于旋转电机中，由于能使铁心(转子)与定子的间隙减小，故能使空隙的磁性阻力减小，能提高旋转电机的输出功率。
图22是对本发明的实施形态15的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的工序图。
在该实施形态15中，进行在实施形态14的铁心90的制造方法中、与实施形态11对应的制造方法。
在该实施形态15中，首先，利用图15(b)所示的第1整体弯曲工序，使磁性板层叠体4的两端部的规定区域进行弯曲。另外，利用如图15(c)所示的第2整体弯曲工序，将磁性板层叠体4弯曲成圆筒状。这时，磁性板层叠体4，被弯曲成齿部4b面向径向外侧的状态。
接着，如图22所示，将弯曲成圆筒状的磁性板层叠体4安装在固定夹具76a上。并且，利用固定夹具76b将磁性板层叠体4从外周侧向固定夹具76a推压。由此，将除了磁性板层叠体4的两端部以外的区域夹持·固定在固定夹具76a、76b中。
并且，密贴夹具72与从固定夹具76a、76b伸出的磁性板层叠体4的两端部密接，用密贴夹具72将磁性板层叠体4的两端部向基部4a侧卷入地进行弯曲(端部弯曲工序)。
然后，将磁性板层叠体4从固定夹具76a、76b卸下，使磁性板层叠体4的两端部抵接并利用激光焊接或电子束焊接进行结合，而制成铁心90(结合工序)。
在该实施形态15中，也能容易地使沿圆周方向整体的铁心的曲率均匀，能提高圆筒状的铁心的圆度。另外，在将磁性板层叠体4的端部进行弯曲时，由于利用固定夹具76a、76b将磁性板层叠体4的端部以外的内外周面进行夹持，故能可靠地对磁性板层叠体4进行支承、能进一步降低齿部15b的压曲的发生。
图23是对本发明的实施形态16的旋转电机的铁心的制造方法进行说明的立体图。
在该实施形态16中，进行在实施形态14的铁心90的制造方法中、与实施形态13对应的制造方法。
在图23中，芯构件75，具有有与磁性板层叠体4的厚度同等的轴向长度的圆柱状的滚子部75a和形成于滚子部75a的轴向两端部上的凸缘部75b。
在该实施形态16中，如图23所示，使用滚子69将磁性板层叠体4卷绕在芯构件75的滚子部75a上而弯曲成圆筒状(整体弯曲工序)。这时，形成在芯构件75的滚子部75a的两端上的凸缘部75b，留有微小间隙地与基部4a的两侧面抵接并能滑动地进行导向。
在该实施形态16中，芯构件75的凸缘部75b与磁性板层叠体4在层叠方向的的两侧面接触，由于能抑制磁性板层叠体4向层叠方向变位地进行导向，故能降低在整体弯曲工序中的磁性板层叠体4的波形变形的发生。
图24是对本发明的实施形态17的旋转电机的铁心的制造方法中的层叠体的制造工序进行说明的磁性板层叠体的主要部分俯视图。
在该实施形态17中，将板厚t1的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工而制制成第1磁性板1。该第1磁性板1，被形成为从规定宽度的基部1a向宽度方向伸出的齿部1b以规定的节距向基部1a的长度方向排列的形状。另外，将板厚t2(t2＞t1)的长尺寸的磁性钢板进行冲裁加工而制制成第2磁性板2A。该第2磁性板2A，被形成为从规定宽度的基部2a向宽度方向伸出的齿部2b以规定的节距向基部2a的长度方向排列的形状。这时，第2磁性板2A，被形成为相邻的齿部2b之间的间隙d2比第1磁性板1中相邻的齿部1b之间的间隙d1大。而且，第2磁性板2A，由与基部2a相邻的齿部2b所构成的槽部2c的一侧缘部形成为R形状的曲面部2d。
并且，与上述实施形态1同样，规定片数的第1磁性体1，在第1磁性板1的板厚方向层叠成使基部1a相互间和齿部1b相互间互相重叠的状态，从而制成第1磁性体1的层叠体3。接着，第2磁性板2A，使曲面部2D面向外侧地从第1磁性板1的板厚方向的两侧重叠在该层叠体3上。这时，第2磁性板2A的基部2a和齿部2b分别与第1磁性板1的基部1a和齿部1b重叠着。并且，重叠后的第1和第2磁性板1、2A一体化，制成图24所示的长方体的磁性板层叠体4E。
并且，该磁性板层叠体4E，与上述实施形态1同样，进行端部弯曲加工、整体弯曲加工、以及结合工序，从而制成旋转电机的铁心。
在该实施形态24中，能容易地使沿圆周方向整体的铁心的曲率均匀，能提高圆筒形的铁心的圆度。
另外，由于将铁心的槽开口缘部形成为曲面部2d，故能抑制构成安装在铁心上的线圈的导体线的绝缘包覆层损伤的发生，能防止导体线间的短路及绝缘性的恶化。
另外，在上述各实施形态中，将第2磁性板2、2A配设在层叠体3的两端上，但未必一定需要将第2磁性板2、2A配设在层叠体3的两端上，只要配设在层叠体的两端的至少一方就可以。
权利要求
1.一种旋转电机的铁心的制造方法，所述铁心，由带状的磁性板层叠地构成，具有圆筒状的铁心基部和从该铁心基部向大致径向突出的多个齿部，在相邻的该齿部间分别形成有收容线圈用的槽部，其特征在于，具有利用冲裁从第1磁性钢板制作具有基部和齿部的带状的第1磁性板的工序；利用冲裁从板厚比所述第1磁性钢板厚的第2磁性钢板制作具有基部和齿部的带状的第2磁性板的工序；将所述第1磁性板以规定片数进行层叠、并将所述第2磁性板重叠在所述第1磁性板的层叠体的层叠方向的至少一侧、将层叠后的所述第1和第2磁性板制成一体化而制作长方体的磁性板层叠体的工序；将所述磁性板层叠体的两端部弯曲成具有规定曲率的端部弯曲工序；将所述磁性板层叠体的整体卷绕在圆筒形的芯构件上而形成圆筒状的整体弯曲工序；将弯曲成圆筒状的所述磁性板层叠体的两端部对接、并将对接部结合的结合工序。
2.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，在制作所述第2磁性板的工序中，所述第2磁性板的齿部间的间隔形成为比所述第1磁性板的齿部间的间隔大、且所述第2磁性板的一面侧的齿部缘部形成为曲面形状，在制作所述磁性板层叠体的工序中，所述第2磁性板的一面侧面向外侧而重叠在所述第1磁性板的层叠体上。
3.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，在制作所述第1和第2磁性板的工序中，在所述第1和第2磁性板的基部的两端形成使该基部的宽度缩小的薄壁部，以使所述第1和第2磁性板层叠时互相重叠。
4.如权利要求3所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，在所述结合工序的后面，还具有将磁性构件埋入于由所述薄壁部所构成的凹部中、以使所述磁性构件与所述磁性板层叠体结合的工序。
5.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，在制作所述磁性板层叠体的工序中，使所述第1和第2磁性板焊接成一体化的磁性体焊接部，在第1和第2磁性板的基部外周侧与所述磁性板层叠体的两端接近，且沿所述磁性板层叠体的层叠方向整个区域形成。
6.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，所述端部弯曲工序在所述整体弯曲工序之前进行。
7.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，所述端部弯曲工序在所述整体弯曲工序之后进行。
8.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，所述整体弯曲工序具有将所述磁性板层叠体的两端侧分别弯曲成圆弧状的第1整体弯曲工序；以及将两端侧弯曲后的所述磁性板层叠体的一端侧固定在所述芯构件上并将该磁性板层叠体卷绕在该芯构件上的第2整体弯曲工序。
9.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，在所述整体弯曲工序中，使用形成有一对凸缘部的滚子，并将所述磁性板层叠体卷绕在所述芯构件上，以使一对所述凸缘部与该磁性板层叠体的层叠方向的两侧面接触。
10.如权利要求1所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，在所述整体弯曲工序中，使用形成有一对凸缘部的所述芯构件，并将所述磁性板层叠体卷绕在所述芯构件上，以使该磁性板层叠体的层叠方向的两侧面与所述一对凸缘部接触。
11.如权利要求1～9中任一项所述的旋转电机的铁心的制造方法，其特征在于，在所述端部弯曲工序和整体弯曲工序之前，将线圈安装在所述磁性板层叠体上。
全文摘要
一种旋转电机的铁心的制造方法，具有利用冲裁从第1磁性钢板制作具有基部(1a)和齿部(1b)的带状的第1磁性板(1)的工序；利用冲裁从板厚比第1磁性钢板厚的第2磁性钢板制作具有基部(2a)和齿部(2b)的带状的第2磁性板(2)的工序；将第1磁性板(1)以规定片数进行层叠、并将第2磁性板(2)重叠在第1磁性板(1)的层叠体(3)的层叠方向两侧上、将层叠后的第1和第2磁性板(1、2)一体化而制作长方体的磁性板层叠体的工序；将磁性板层叠体的两端部弯曲成具有规定的曲率的端部弯曲工序；将磁性板层叠体的整体卷绕在芯构件上而形成圆筒状的整体弯曲工序；将磁性板层叠体的两端部对接、并将对接部结合的结合工序。本发明能容易地使沿圆周方向整体的铁心的曲率均匀化。
文档编号H02K1/06GK1661880SQ200410007629
公开日2005年8月31日 申请日期2004年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者柏原利昭 申请人:三菱电机株式会社